(57)【要約】【課題】ボイラのハンチングを防止し、寿命の延長とエネルギーロスを低減する。【解決手段】複数台のボイラ１と、台数制御装置３を備えている多缶設置ボイラのシステムであって、前記台数制御装置３は、圧力検出装置６にて検出した蒸気圧力値から必要な燃焼台数を算出し、あらかじめ設定しておいた稼働優先順位の高い順に、算出した燃焼台数分のボイラに対して燃焼要求信号を出力して必要台数分のボイラを燃焼させ、残りのボイラは燃焼待機とすることで蒸気発生量を調節している多缶設置ボイラにおいて、稼働優先順位の最も高いボイラは、燃焼待機中も炉内への送風を継続する連続パージを行い、稼働優先順位が最も高いボイラ以外のボイラは、燃焼待機中には連続パージを行わずにボイラの運転を停止する制御を行う。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
並列に設置した複数台のボイラ、ボイラで発生した蒸気の圧力を検出する圧力検出装置、燃焼を行わせるボイラに対して燃焼要求信号を出力する台数制御装置をそれぞれ備えている多缶設置ボイラのシステムであって、前記台数制御装置は、前記圧力検出装置にて検出した蒸気圧力値から必要な燃焼台数を算出し、あらかじめ設定しておいた稼働優先順位の高い順に、算出した燃焼台数分のボイラに対して燃焼要求信号を出力して必要台数分のボイラを燃焼させ、残りのボイラは燃焼待機とすることで蒸気発生量を調節している多缶設置ボイラにおいて、稼働優先順位の最も高いボイラは、燃焼待機中も炉内への送風を継続する連続パージを行い、稼働優先順位が最も高いボイラ以外のボイラは、燃焼待機中には連続パージを行わずにボイラの運転を停止する制御を行うことを特徴とする多缶設置ボイラ。
【請求項２】
請求項１に記載の多缶設置ボイラにおいて、台数制御装置では、ボイラの燃焼台数を増加する蒸気圧力値とボイラの燃焼台数を減少する蒸気圧力値でディファレンシャルを設けて設定しておき、稼働優先順位が最も高いボイラの燃焼を開始する蒸気圧力値と停止する蒸気圧力値のディファレンシャルを、ほかのボイラにおける燃焼を開始する蒸気圧力値と停止する蒸気圧力値のディファレンシャルよりも、大きくしていることを特徴とする多缶設置ボイラ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の多缶設置ボイラにおいて、稼働優先順位の最も高いボイラを複数台に設定している場合、連続パージを行うボイラの台数は、１台以上であって稼働優先順位の最も高いボイラの台数以下の任意台数に設定することを特徴とする多缶設置ボイラ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の多缶設置ボイラにおいて、稼働優先順位の最も高いボイラは運転を行うことができない場合、連続パージを行うボイラは稼働優先順位が次に高いボイラに一時的に変更し、稼働優先順位の最も高いボイラが運転を行えるようになると、稼働優先順位が最も高いボイラで連続パージを行う制御に戻すことを特徴とする多缶設置ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ハンチングを防止する多缶設置ボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボイラを複数台設置し、個々のボイラの燃焼状態を調節することでボイラ全体での蒸気供給量を制御するボイラの多缶設置システムが知られている。蒸気ボイラの多缶設置システムの場合、ボイラで発生した蒸気をいったん集合させ、その後に蒸気使用部への蒸気供給を行っており、蒸気集合部に設けた圧力検出装置によって検出した蒸気圧力値に基づいて各ボイラの燃焼状態を定める台数制御を行う。台数制御装置では、蒸気圧力制御範囲内を複数の圧力区分に分割し、圧力区分ごとにボイラの燃焼状態を定めた燃焼パターンを設定しておき、検出した蒸気圧力値がどの圧力区分に該当するかによって各ボイラの燃焼状態を定め、ボイラの蒸気供給量を制御する。圧力区分は一定の幅で定めておき、蒸気圧力値が高圧側の圧力区分に移るほどボイラ全体での燃焼量を少なくし、逆に低圧側の圧力区分に移るほどボイラ全体での燃焼量を多くする。
【０００３】
各圧力区分には、図４に記載のようにボイラの燃焼量を多くする場合の蒸気圧力値と、少なくする場合の蒸気圧力値でディファレンシャルを設けておき、わずかな圧力変動で燃焼量の増減を繰り返すことがないようにしている。図４は４台のボイラを設置し、蒸気圧力値を０．７０ＭＰａから０．８１ＭＰａの範囲内に保つようにボイラの燃焼台数を制御する場合の、蒸気圧力値とボイラ燃焼台数の関係を示している。図５は蒸気圧力値変化の一例であり、蒸気圧力値の変化に対応して変更するボイラの運転状況を記載している。
【０００４】
図５は稼働優先順位が第１位のボイラのみを燃焼させている状態から開始しており、第１位ボイラの燃焼による蒸気の発生によって蒸気圧力値は徐々に上昇している（ａ）。蒸気圧力値が０．８１ＭＰａよりも高くなると、台数制御装置は第１位ボイラの燃焼を停止する。ボイラの燃焼を停止すれば、蒸気の供給がなくなるために蒸気圧力値は低下していく（ｂ）。蒸気圧力値が０．７９ＭＰａまで低下すると、台数制御装置は稼働優先順位の最も高い第１位のボイラに対して燃焼要求信号を出力する。ボイラは、燃焼待機時に燃料漏れを起こして炉内に未燃分が気化した状態で着火を行うと危険であるため、燃焼待機していたボイラの燃焼を開始する場合には、燃焼開始前にプレパージを行う必要があり、プレパージなどの燃焼準備工程終了後に燃焼を開始することになる。蒸気圧力値が０．７９ＭＰａまで停止して燃焼要求信号を出力しても、実際に燃焼を開始するのは燃焼準備工程後となるため、その間は蒸気圧力値が低下し続けることになる（ｃ）。
【０００５】
蒸気圧力が０．７６ＭＰａまで低下すると、台数制御装置は稼働優先順位が第２位のボイラに対しても燃焼要求信号を出力する。しかし、稼働優先順位の第１位及び第２位のボイラに対して燃焼要求信号を出力していても、２台のボイラが燃焼準備の工程を行っている間は蒸気の発生がないため、蒸気圧力値は低下し続ける（ｄ）。第１位のボイラが燃焼準備工程を終了して燃焼を開始すると、蒸気圧力値は上昇に転じる（ｅ）。さらに第２位のボイラも燃焼を開始すると、蒸気発生量が増加するため、蒸気圧力値の上昇速度が増加する（ｆ）。２台のボイラによる蒸気供給によって蒸気圧力値が０．７８ＭＰａまで上昇すると、稼働優先順位が第２位であるボイラに対する燃焼要求信号を停止し、第２位ボイラの燃焼を停止して燃焼待機の状態とする。第２位ボイラを燃焼待機とすることで、ボイラの燃焼台数は１台になるため、蒸気圧力の上昇は緩やかとなり、蒸気圧力値が０．８１ＭＰａまで上昇すると第１位ボイラも燃焼を停止して燃焼待機とする（ｇ）。
【０００６】
図５の場合、蒸気使用量が少ないため１台のボイラが燃焼を行うだけでも蒸気圧力値は上昇するが、燃焼要求信号の出力から実際に燃焼を開始するまでの間に蒸気圧力が低下したため、本来なら燃焼の必要がない第２位のボイラに対しても燃焼要求信号を出力している。そのため、第２位のボイラが燃焼を開始すると蒸気圧力が急激に上昇し、第２位ボイラはごく短時間で燃焼を停止することになり、第２位ボイラの発停は不必要な発停である。不必要なボイラの発停を行うと、蒸気圧力の大きな増減を招くことになり、このことによってボイラを発停回数が増加するという悪循環を繰り返すと、ボイラは寿命が短くなり、エネルギーロスも増加するという問題がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、低負荷時におけるボイラのハンチングを防止し、寿命の延長とエネルギーロスを低減することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、並列に設置した複数台のボイラ、ボイラで発生した蒸気の圧力を検出する圧力検出装置、燃焼を行わせるボイラに対して燃焼要求信号を出力する台数制御装置をそれぞれ備えている多缶設置ボイラのシステムであって、前記台数制御装置は、前記圧力検出装置にて検出した蒸気圧力値から必要な燃焼台数を算出し、あらかじめ設定しておいた稼働優先順位の高い順に、算出した燃焼台数分のボイラに対して燃焼要求信号を出力して必要台数分のボイラを燃焼させ、残りのボイラは燃焼待機とすることで蒸気発生量を調節している多缶設置ボイラにおいて、稼働優先順位の最も高いボイラは、燃焼待機中も炉内への送風を継続する連続パージを行い、稼働優先順位が最も高いボイラ以外のボイラは、燃焼待機中には連続パージを行わずにボイラの運転を停止する制御を行うことを特徴とする多缶設置ボイラである。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、前記の多缶設置ボイラにおいて、台数制御装置では、ボイラの燃焼台数を増加する蒸気圧力値とボイラの燃焼台数を減少する蒸気圧力値でディファレンシャルを設けて設定しておき、稼働優先順位が最も高いボイラの燃焼を開始する蒸気圧力値と停止する蒸気圧力値のディファレンシャルを、ほかのボイラにおける燃焼を開始する蒸気圧力値と停止する蒸気圧力値のディファレンシャルよりも大きくしていることを特徴とする多缶設置ボイラである。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、前記の多缶設置ボイラにおいて、稼働優先順位の最も高いボイラを複数台に設定している場合、連続パージを行うボイラの台数は、１台以上であって稼働優先順位の最も高いボイラの台数以下の任意台数に設定することを特徴とする多缶設置ボイラである。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、前記の多缶設置ボイラにおいて、稼働優先順位の最も高いボイラは運転を行うことができない場合、連続パージを行うボイラは稼働優先順位が次に高いボイラに一時的に変更し、稼働優先順位の最も高いボイラが運転を行えるようになると、稼働優先順位が最も高いボイラで連続パージを行う制御に戻すことを特徴とする多缶設置ボイラである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１はボイラの設置状態説明図。図２は蒸気圧力値の変化とボイラの運転状態を示したボイラ運転状態説明図、図３は蒸気圧力値とボイラの燃焼台数の関係を示した説明図である。まず図１に基づき、ボイラの設置状態を説明する。４台のボイラを並列に設置しておき、ボイラ１は蒸気配管５でスチームヘッダ４と接続する。各ボイラ１で発生した蒸気はスチームヘッダ４に集合し、スチームヘッダ４から蒸気使用部２へ蒸気の供給を行う。スチームヘッダ４には蒸気圧力を検出する圧力検出器６を設け、圧力検出器６で検出した蒸気圧力は台数制御装置３へ出力する。各ボイラ１にはそれぞれに運転制御装置７を設け、各運転制御装置７は台数制御装置３と接続しておく。ボイラの運転は、台数制御装置３から各ボイラの運転制御装置７へ出力する燃焼要求信号に基づいて行う。
【００１３】
台数制御装置３には、蒸気圧力値に応じてボイラの燃焼台数を定めた燃焼パターンを設定しておき、圧力検出器６で検出した蒸気圧力値に基づいて必要な燃焼台数を算出し、算出した燃焼台数分のボイラに対して燃焼要求信号を出力する。台数制御装置３は、蒸気圧力値が上昇すれば燃焼要求信号の出力を行うボイラの台数を減少し、蒸気圧力値が低下すれば燃焼要求信号の出力を行うボイラの台数を増加する。
【００１４】
蒸気圧力値が０．７０ＭＰａ以下に低下するとボイラの燃焼台数は４台とし、蒸気圧力値が０．７２ＭＰａまで上昇すると燃焼台数を３台、蒸気圧力値が０．７５ＭＰａまで上昇すると燃焼台数を２台、蒸気圧力値が０．７８ＭＰａまで上昇すると燃焼台数を１台、蒸気圧力値が０．８１ＭＰａまで上昇すると燃焼台数を０台とするように設定する。燃焼台数増加の場合は、蒸気圧力値が０．７８ＭＰａまで低下すれば燃焼台数を１台、蒸気圧力値が０．７６ＭＰａまで低下すれば燃焼台数を２台、蒸気圧力値が０．７３ＭＰａまで低下すれば燃焼台数を３台、蒸気圧力値が０．７０ＭＰａまで低下すれば燃焼台数を４台とする。
【００１５】
また台数制御装置３には、４台のボイラに対して稼働優先順位を第１位から第４位としてそれぞれに定めておき、燃焼要求信号は、稼働優先順位の高いボイラから順に燃焼台数分出力する。台数制御装置３は、稼働優先順位が最も高いボイラに対しては、燃焼要求信号又は連続パージ信号を出力し、稼働優先順位が最も高いボイラ以外のボイラに対しては、燃焼要求信号を出力するか否かのみとして連続パージ信号は出力しないように設定しておく。
【００１６】
次に図２に記載の蒸気圧力値変化に基づいてボイラの運転状態を説明する。図２は稼働優先順位が第１位のボイラが燃焼を行っている状態から開始している。台数制御装置３は第１位ボイラに燃焼要求信号を出力し、第１位ボイラは燃焼を行っており、第１位ボイラによる蒸気の発生によって蒸気圧力値は徐々に上昇している（Ａ）。この時台数制御装置３は、稼働優先順位が第２位から第４位のボイラに対しては燃焼要求信号を出力しておらず、第２位から第４位のボイラは燃焼待機の状態にある。連続パージを行うのは稼働優先順位の最も高いボイラのみであり、台数制御装置３は連続パージ信号の出力を行っていないため、第２位から第４位のボイラは連続パージも行っていない。
【００１７】
蒸気圧力値が０．８１ＭＰａよりも高くなると、台数制御装置３は第１位ボイラに対する燃焼要求信号を停止し、代わりに第１位ボイラへ連続パージ信号の出力を行う。燃焼要求信号に代えて連続パージ信号を受信した第１位ボイラでは、燃料供給を停止することで燃焼を停止して燃焼停止の工程を行うが、炉内への送風は継続しておき、次回燃焼開始時まで送風のみを継続する連続パージ（連続Ｐ）を行う。連続パージを行っているボイラの場合、炉内へ供給する風量はボイラ着火時用の風量としておき、次回の燃焼開始時には短時間で燃焼を開始できるようにしておく。
【００１８】
第１位ボイラの燃焼を停止すれば、スチームヘッダ４への蒸気供給も停止するため、蒸気圧力値は低下していく（Ｂ）。蒸気圧力値が０．７８ＭＰａまで低下すると、台数制御装置３は第１位ボイラに対して燃焼要求信号の出力を行う。燃焼要求信号を受信した第１位ボイラは、連続パージから燃焼の工程へ運転を切り換え、蒸気の供給を開始する。第１位ボイラは燃焼を行っていない間に連続パージを行っていたため、既にプレパージは完了しており、燃焼要求信号を受信すればすぐに燃焼を開始することができる。プレパージ時間分の遅れを無くすことで、蒸気圧力値が０．７８ＭＰａから大きく低下する前に蒸気圧力値を上昇に変えることができ、蒸気供給を行うことで蒸気圧力値は上昇していく（Ｃ）。蒸気圧力値が０．７８ＭＰａから大きく低下する前に蒸気圧力が上昇に転じるため、稼働優先順位が第２位以下のボイラを無駄に燃焼させることをなくすことができる。
【００１９】
稼働優先順位の最も高いボイラのみ連続パージを行い、他順位のボイラは連続パージを行わせないのは、燃焼待機から確実に燃焼へ移行するボイラは稼働優先順位の最も高いボイラのみであることによる。稼働優先順位の最も高いボイラの場合、蒸気使用量が少なくても、いずれは蒸気圧力の低下によって燃焼を再開する。しかし他順位のボイラの場合、図２に記載のように蒸気使用量が１台のボイラで発生する蒸気量より少なければ、燃焼を行わないことになる。連続パージ中は送風機を稼働し続けることになるため、燃焼を再開しない可能性のある稼働優先順位の低いボイラで連続パージを行った場合、燃焼を行わなければ送風機稼働分のエネルギーが無駄になる。そのため、稼働優先順位の最も高いボイラのみ連続パージを行うことでエネルギーのロスを低減することができる。
【００２０】
また、ボイラの燃焼台数を増加する蒸気圧力値とボイラの燃焼台数を減少する蒸気圧力値ではディファレンシャルを設けいるが、第１位ボイラの燃焼を開始する蒸気圧力値と停止する蒸気圧力値のディファレンシャルを、他稼働優先順位のボイラにおける燃焼を開始する蒸気圧力値と停止する蒸気圧力値のディファレンシャルより大きくしたのは、第１位ボイラが燃焼開始後に短時間で燃焼を停止することを防ぐためである。
【００２１】
連続パージを行わない台数制御の場合、燃焼要求信号出力後にプレパージを実施してから蒸気供給を開始しており、その間に蒸気圧力が低下していくため、燃焼要求信号を出力したボイラとその下位ボイラにおける燃焼要求出力開始圧力の間隔を広くしておく必要がある。これに対し、連続パージを行っている場合、燃焼要求信号出力から蒸気供給開始までの時間が短いため、その間に低下する蒸気圧力値は小さく、下位ボイラの燃焼要求出力開始圧力までの間隔を広くする必要がなくなる。そして、燃焼要求信号出力から蒸気供給開始までの時間が短ければ、蒸気圧力の低下が少ない段階で蒸気圧力の上昇を開始することになるため、蒸気圧力値の低下後に蒸気圧力を上昇させる場合に比べて蒸気圧力を上昇させる幅が少なくなる。そのため、第１位ボイラの燃焼開始圧力を低くすることで、燃焼台数増加から燃焼台数減少までのディファレンシャルを大きくし、第１位ボイラを燃焼開始してから燃焼を停止するまでの間隔を大きくしている。
【００２２】
なお、本実施例では稼働優先順位の最も高いボイラは１台のみの設定であるが、複数台のボイラに対して同じ稼働優先順位をつけておき、複数台のボイラを同時に起動及び停止する多缶設置システムもある。この場合、蒸気使用部２における通常時の蒸気使用量に基づいて連続パージを実施するボイラの台数を定め、必要台数分のボイラが連続パージを行うようにする。蒸気使用部２による蒸気使用量が少ない場合、稼働優先順位最上位のボイラの中から１台のボイラを選択し、選択した１台のボイラのみ連続パージを行い、蒸気使用量が多い場合、稼働優先順位の最も高い複数台のボイラすべてで連続パージを行い、蒸気使用量が上記の中間の値であれば、稼働優先順位の最も高い複数台のボイラ中から一定台数のボイラを選択して連続パージを行うように設定する。
【００２３】
また、稼働優先順位の最も高いボイラに異常が発生するなどして、燃焼が行えなくなっている場合には、連続パージを行うボイラを稼働優先順位が次に高いボイラに一時的に変更し、稼働優先順位の最も高いボイラが燃焼を行えるようになると、稼働優先順位の最も高いボイラで連続パージを行う制御に戻す。
【００２４】
【発明の効果】
本発明を実施することで、低負荷時に燃焼の必要がないボイラにまで燃焼要求信号を出力し、短時間で燃焼を終了するハンチングの発生を防止することができ、発停回数の減少による寿命の延長と、エネルギーロスの低減をすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例におけるボイラの設置状態説明図
【図２】一実施例における蒸気圧力値の変化とボイラの運転状態説明図
【図３】一実施例における蒸気圧力値とボイラの燃焼台数の関係を示した説明図
【図４】従来技術における蒸気圧力値とボイラの燃焼台数の関係を示した説明図
【図５】従来技術における蒸気圧力値の変化とボイラの運転状態説明図
【符号の説明】
１　ボイラ
２　蒸気使用部
３　台数制御装置
４　スチームヘッダ
５　蒸気配管
６　圧力検出器
７　運転制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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