(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台設置したボイラと、ボイラの燃焼台数を制御する台数制御装置を持ち、蒸気必要量分のボイラを燃焼させることで蒸気供給量を調節しているボイラの多缶設置システムであって、台数制御装置は、各ボイラの負荷率を算出し、缶水ｐＨ値が低下する負荷率の範囲内にある時間を計測しておき、該範囲内での時間が所定時間以上になると、該ボイラに対して、稼働優先順位を変更して負荷率を高める制御を行い、ｐＨ値調整のための稼働優先順位変更を行ってからの経過時間が、缶水のｐＨ値を回復させるために必要な時間として設定しておいた時間に達すると、稼働優先順位を本来の状態に戻す制御を行うことを特徴とする低負荷運転による腐食を防止するボイラの多缶設置システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、低負荷運転を行うボイラがあるボイラの多缶設置システムであって、低負荷運転による腐食を防止するボイラ多缶設置システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大型のボイラに代えて貫流ボイラを複数台設置し、負荷に応じてボイラの燃焼台数を調節するボイラの多缶設置システムが知られている。多缶設置システムの場合、蒸気必要量に応じてボイラの燃焼台数を制御するので、蒸気必要量が少ない場合であっても高い効率を維持することができる。この場合、ボイラには稼働優先順位を定めておき、稼働優先順位の高いボイラから順に燃焼を行うようにしており、稼働優先順位は定期的に変更することで燃焼時間の偏りをなくし、特定のボイラが短期間で寿命を迎えることを防止している。
【０００３】
鉄系材料を使用しているボイラでは、缶水のｐＨ値を１１.０〜１１.８に保ったときに腐食が最も少なくなるため、缶水のｐＨ値が該適正範囲となるように制御している。給水のｐＨ値は前記値よりも低いが、蒸気を発生することで缶水の濃縮が進み、濃縮によってｐＨ値を高めることができる。貫流ボイラは、下部から給水を行って上部から蒸気を取り出しており、蒸気とともに取り出された缶水は、蒸気から分離してボイラ下部へ還流させている。ボイラ下部では蒸発による濃縮は発生しないが、蒸気とともに取り出され、蒸気から分離した缶水をボイラ下部に回すことで、下部でもｐＨ値を高め、缶水のｐＨ値を適正範囲とすることで腐食の発生を防止している。
【０００４】
ところが、缶水の循環量はボイラの負荷率によって異なり、負荷率によっては腐食が発生することがある。負荷率が高く燃焼量の多いボイラでは、缶水全体の温度が高まり缶水の沸き上がりによって缶水の循環が発生するため、ボイラ内下部のｐＨ値も適正範囲に保つことができる。しかし、負荷率が低く燃焼量の少ないボイラであって、缶水全体の温度が高まるまでは加熱していない場合には缶水の循環量が少なくなる。缶水全体の温度が上昇しなくても、燃焼を行えば加熱部分の缶水温度は上昇して蒸気が発生し、蒸気の発生があればボイラ下部より給水を行うことになる。給水のｐＨ値は低いため、缶水の循環量が少ない状態で給水を行うと、ボイラ下部のｐＨ値は低下し、ｐＨ値が適正範囲から外れると腐食しやすい状態となる。
【０００５】
ボイラの多缶設置システムの場合、稼働優先順位の高いボイラでは負荷率が高いため、ボイラ下部における缶水のｐＨ値は上昇して安定するが、稼働優先順位が下位であり、蒸気必要量に応じて短時間だけ燃焼する低負荷順位のボイラでは、ボイラ下部における缶水のｐＨ値は低下していく。図３は、ボイラＡ・ボイラＢ・ボイラＣの３台のボイラを設置している場合の、燃焼実施状況とボイラ下部における缶水ｐＨ値の変化状況を示した説明図である。稼働優先順位のローテーションにより第３位から第２位となったボイラＡは、短時間の燃焼を細切れに行っている負荷率の低いものであるため、缶水のｐＨ値は低下している。缶水のｐＨ値が低下し続けていると、いずれは適正範囲の下限未満となって腐食しやすい環境となり、その場合には腐食が進むことになる。多缶設置ボイラでは、負荷率の高いボイラと負荷率の低いボイラが存在し、負荷率の低い低負荷順位となったボイラで腐食が進むという問題があった。
【０００６】
【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、ボイラ多缶設置システムにおいて、低負荷順位となるボイラの缶水ｐＨ値が低下して適正範囲を外れ、腐食が発生するということを防止することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
複数台設置したボイラと、ボイラの燃焼台数を制御する台数制御装置を持ち、蒸気必要量分のボイラを燃焼させることで蒸気供給量を調節しているボイラの多缶設置システムであって、台数制御装置は、各ボイラの負荷率を算出し、缶水ｐＨ値が低下する負荷率の範囲内にある時間を計測しておき、該範囲内での時間が所定時間以上になると、該ボイラに対して、負荷率を高める制御を行い、ｐＨ値調整のための稼働優先順位変更を行ってからの経過時間が、缶水のｐＨ値を回復させるために必要な時間として設定しておいた時間に達すると、稼働優先順位を本来の状態に戻す制御を行うことを特徴とする。
【０００８】
負荷率の低いボイラは循環量が少ないために缶水ｐＨ値は低下するが、負荷率の高いボイラは循環量が多いために、低下していた缶水ｐＨ値を上昇させることができる。缶水ｐＨ値が低下する負荷率のボイラに対して、負荷率を高める制御を行うことで、缶水ｐＨ値が腐食しやすい値まで低下することを防止でき、ボイラの腐食を防止できる。
【０００９】
【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は本発明の一実施例におけるボイラ燃焼状況とボイラ内下部缶水ｐＨ値の変化状況を示した説明図、図２は本発明を実施するボイラの多缶設置システムのフロー図である。本実施例ではボイラ１を３台設置しており、３台のボイラ１をそれぞれボイラＡ・ボイラＢ・ボイラＣとする。各ボイラで発生させた蒸気を集合させるスチームヘッダ４を設け、各ボイラと蒸気配管５で接続する。ボイラ１で発生させた蒸気は、スチームヘッダ４に集合させた後で蒸気使用箇所２へ送っており、蒸気集合部に蒸気圧力を検出する圧力検出器６を設ける。圧力検出器６に接続して台数制御装置３を設け、台数制御装置３が各ボイラに燃焼の指示を行うことで各ボイラが燃焼する。
【００１０】
各ボイラは上部管寄せと下部管寄せの間を多数の水管で接続し、下部管寄せに給水配管、上部管寄せに蒸気配管を接続しており、下部から給水を行って水管部で加熱し、上部から蒸気を取り出す貫流ボイラである。蒸気配管５の途中に気水分離器７を設け、蒸気とともに上部管寄せから取り出された缶水は、気水分離器７で分離して下部管寄せへ還流し、ボイラからは蒸気のみを取り出すようにしておく。
【００１１】
台数制御装置３にて行うボイラの台数制御は、圧力検出器６で検出する蒸気圧力値と、台数制御装置３に蒸気圧力値ごとに設定している燃焼状態に基づいて行う。台数制御装置３は、圧力検出器６で検出した蒸気圧力値が低い場合には稼働優先順位の順に多くのボイラを燃焼させ、蒸気圧力値が高い場合には燃焼台数を少なくすることで、蒸気供給量を制御する。台数制御装置は各ボイラに対する稼働優先順位の設定も行う。３台のボイラを設置しているため、稼働優先順位は第１位から第３位となり、稼働優先順位は定期的にローテーションを行い、各ボイラの稼働優先順位を順番に変更することでボイラの燃焼時間に偏りが生じないようにする。また台数制御装置は、定格燃焼量に対する実際燃焼量の割合である負荷率を、個々のボイラごとに算出する。ボイラごとに一定時間内での燃焼量を算出しておき、各ボイラにおける負荷率を一定時間ごとに算出する。
【００１２】
ボイラの燃焼台数は、蒸気使用箇所２による蒸気使用量から定まり、本実施例の場合は１台から２台のボイラが燃焼する必要がある程度の蒸気使用量であったとする。この場合、設置した３台のボイラの内、１台のボイラは燃焼し続け、１台のボイラは必要に応じて燃焼の発停を行い、１台のボイラは全く燃焼を行わないことになる。燃焼を行うボイラは稼働優先順位によって定まるため、稼働優先順位が第１位となったボイラは常時燃焼、第２位となったボイラは間欠燃焼、第３位となったボイラは常時停止となる。図１の場合、稼働優先順位は、ボイラＣが第１位、ボイラＢが第２位、ボイラＡが第３位であって、稼働優先順位を変更するローテーション直前の状態から開始している。ローテーション前の状態では、第１位であるボイラＣは連続燃焼を行っており、負荷率が高いため、ボイラ内では十分な循環が発生し、缶水のｐＨ値は安定している。第２位であるボイラＢは、短時間の燃焼を繰り返しており、負荷率が低いために缶水のｐＨ値は低下傾向にある。第３位であるボイラＣは、燃焼を行っていないために缶水のｐＨ値は変化していない。
【００１３】
この状態で稼働優先順位変更のローテーションを行うと、それまでの稼働優先順位が第１位であったボイラＣは第３位となって燃焼を停止、第２位であったボイラＢは第１位となって連続燃焼、第３位であったボイラＡは第２位となって間欠燃焼を行う。ボイラＢの場合、連続燃焼を行うことにより缶水全体の温度が上昇していく。そのためにボイラＢでは、缶水の沸き上がりにより十分な循環量を確保することができ、低下していた缶水のｐＨ値は上昇して安定する。ボイラＡの場合、間欠燃焼であるため、水管部分の缶水は加熱されて蒸気を発生するが、缶水全体の温度が上昇して缶水が持ち上がるほどにはならない。この場合、ボイラ下部缶水のｐＨ値は、濃縮水の循環による上昇よりも、低ｐＨの水を供給することによる低下の方が大きいため、缶水のｐＨ値は低下していく。
【００１４】
台数制御装置３は、各ボイラの負荷率を算出し、負荷率が所定の範囲内で所定時間以上となったボイラがあれば、該ボイラの稼働優先順位を一時的に上位に変更することで該ボイラのｐＨ値を調整する。負荷率の所定範囲とは、蒸気の発生はあるが缶水の循環は少ないために下部缶水のｐＨ値が低下していくという負荷率であり、例えば１０％〜３０％とする。実際の負荷率が前記範囲よりも高ければ、缶水の循環量が多くなるために缶水のｐＨ値は安定し、逆に負荷率が低ければ蒸発量が少なくなりｐＨ値の変化は少ないため、ｐＨ値を調整するための制御を行う必要はない。また、負荷率が前記の範囲内となっても、ｐＨ値の低下量がｐＨ値調整のための対応が必要な量となるまでには時間がかかるため、例えば負荷率が所定範囲内で３時間以上となった場合に、該当ボイラの稼働優先順位を上位に変更するように設定する。
【００１５】
台数制御装置３は、ボイラごとに一定時間内におけるボイラの負荷率を算出し、負荷率が１０％〜３０％の範囲内にあった場合は、その時間を積算していく。台数制御装置３は、稼働優先順位が第２位であるボイラＡの負荷率が１０％〜３０％の範囲内にあり、該範囲内となった積算時間が３時間以上となったことを検出すると、ｐＨ値調整のために一時的に稼働優先順位の変更を行う。台数制御装置３は、それまで第２位であったボイラＡを、稼働優先順位の最上位である第１位とし、代わりにそれまで第１位であったボイラＢを第２位とする。負荷率が低いためにボイラ下部における缶水のｐＨ値が低下傾向にあったボイラＡの稼働優先順位を、負荷率の高い第１位に変更すると、ボイラＡは連続的に燃焼することになるために、缶水の循環量を確保することができ、ボイラＡにおける缶水のｐＨ値は上昇する。
【００１６】
ｐＨ値調整のための稼働優先順位変更を行ってからの経過時間が、缶水のｐＨ値を回復させるために必要な時間として設定しておいた時間に達すると、台数制御装置３は稼働優先順位を本来の状態に戻し、ボイラＡを第２位、ボイラＢを第１位とする。台数制御装置３はその後もボイラの負荷率を算出し、負荷率が１０％〜３０％の範囲内での時間が３時間以上となるごとに、缶水のｐＨ値を回復させるための一時的な稼働優先順位変更を行う。またローテーションを行ってからの経過時間がローテーション実施間隔分経過すると、全ボイラの稼働優先順位を変更するローテーションを行う。
【００１７】
負荷率が低いために缶水ｐＨ値が低下していても、該ボイラの負荷率を高めることでｐＨ値を回復させることができ、ｐＨ値が適正範囲を外れるほど低下する前に負荷率を高めてｐＨ値を高めることにより、低負荷順位のボイラが缶水ｐＨ値の低下によって腐食するということを防止できる。
【００１８】
なお、本実施例では低負荷率のボイラと高負荷率のボイラで稼働優先順位を入れ替えることでｐＨ値の調整を行っているが、低負荷率のボイラを稼働優先順位の対象から外し、稼働優先順位とは関係なく強制的に高負荷率で燃焼を行うようにしても同様の効果を得ることができる。
【００１９】
【発明の効果】
本発明を実施することで、負荷率の小さな低負荷順位のボイラが、缶水の循環量低下による缶水ｐＨ値の低下によって腐食しやすい環境となることを防止でき、腐食の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施例におけるボイラ燃焼状況とボイラ内下部缶水ｐＨ値の変化状況を示した説明図
【図２】  本発明を実施するボイラの多缶設置システムのフロー図
【図３】  従来例におけるボイラ燃焼状況とボイラ内下部缶水ｐＨ値の変化状況を示した説明図
【符号の説明】
１  ボイラ
２  蒸気使用箇所
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  気水分離器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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