(57)【要約】      （修正有）【課題】複数台のボイラからなるボイラ群における燃焼量を複数の台数制御装置によって制御するようにしている多缶設置ボイラにおいて、ボイラ全体での運転効率を向上させる。【解決手段】燃焼量を比例的に制御する比例制御ボイラ１と、燃焼量を段階的に制御する段階制御ボイラ２からなるボイラ群と、比例制御ボイラ１に対して燃焼指令の出力を行う比例制御用台数制御装置３と、段階制御ボイラ２に対して燃焼指令の出力を行う段階制御用台数制御装置４と、ボイラ群から供給する蒸気の圧力を検出する圧力検出装置５を持った多缶設置ボイラにおいて、段階制御用台数制御装置４では比例制御ボイラ１の燃焼量に関する情報を受信するようにしておき、段階制御用台数制御装置４では比例制御ボイラ１での燃焼量に基づいて段階制御ボイラ２での燃焼量を制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼量を比例的に制御する比例制御ボイラと、燃焼量を段階的に制御する段階制御ボイラからなるボイラ群と、前記比例制御ボイラに対して燃焼指令の出力を行う比例制御用台数制御装置と、前記段階制御ボイラに対して燃焼指令の出力を行う段階制御用台数制御装置と、前記ボイラ群から供給する蒸気の圧力を検出する圧力検出装置を持ち、前記の比例制御用台数制御装置及び段階制御用台数制御装置は圧力検出装置からの信号を受けてボイラの燃焼量を決定する多缶設置ボイラにおいて、段階制御用台数制御装置では比例制御ボイラの燃焼量に関する情報を受信するようにしておき、段階制御用台数制御装置では比例制御ボイラでの燃焼量に基づいて段階制御ボイラでの燃焼量を制限するようにしている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、段階制御用台数制御装置は、比例制御ボイラで燃焼量増加の余地がある場合に段階制御ボイラでの燃焼量を制限するものであることを特徴とする多缶設置ボイラ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の多缶設置ボイラにおいて、段階制御用台数制御装置は燃焼量を制限する場合でも最小の燃焼量は維持するものであることを特徴とする多缶設置ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段階的に燃焼量を変更する段階制御ボイラと、比例的に燃焼量を変更する比例制御ボイラからなる複数台のボイラと、負荷状況に応じて必要台数のボイラに対して燃焼量の指示を行う台数制御装置からなる多缶設置ボイラに関するものである。より詳しくは、既設の段階制御ボイラに比例制御ボイラを増設、あるいは既設の比例制御ボイラに段階制御ボイラを増設することで、既設ボイラ用台数制御装置と増設ボイラ用台数制御装置が設置され、比例制御用台数制御装置と段階制御用台数制御装置によってボイラ群の燃焼を制御することになった場合において、台数制御装置を連携させることでボイラ全体での運転効率を高くする多缶設置ボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特開２０１３−２７８４号公報に記載があるように、段階的な燃焼位置を有する段階制御ボイラと、比例的に燃焼量を変更する比例制御ボイラからなるボイラ群と、各ボイラでの燃焼量を指示する台数制御装置などからなる多缶設置ボイラが知られている。特開２０１３−２７８４号公報に記載の発明では、１台の比例制御ボイラ（第１ボイラ）と２台の段階制御ボイラ（第２ボイラ・第３ボイラ）からなるボイラ群と、各ボイラに対して燃焼量の指示を行う１台の台数制御装置を設置している。ボイラの燃焼は優先順位を設定しておき、優先順位が第１ボイラ、第２ボイラ、第３ボイラの順であって、総蒸発量を増加する場合は、第１ボイラが定格蒸発量に到達した後に、第２ボイラが低燃焼状態（第１燃焼位置）、中燃焼状態（第２燃焼位置）、高燃焼状態（第３燃焼位置）に移行し、第２ボイラが第３燃焼位置に移行した後に、第３ボイラが第１燃焼位置、第２燃焼位置、第３燃焼位置に移行するようにしている。
【０００３】
各ボイラで発生させた蒸気は、共通の蒸気ヘッダに集合しており、蒸気ヘッダから蒸気使用箇所へ蒸気を供給する。蒸気ヘッダには蒸気集合部での蒸気圧力を検出する蒸気圧力検出装置を設置しておき、台数制御装置は、蒸気圧力検出装置にて検出している蒸気圧力値に基づいてボイラ全体での必要な燃焼量を決定する。台数制御装置では個々のボイラにおける燃焼量を決定すると、燃焼の必要なボイラに対して燃焼指令の出力を行う。各ボイラは、台数制御装置からの燃焼指令に基づいて運転を行う。
【０００４】
総蒸発量の調節は、台数制御装置にて各ボイラの燃焼量を決定し、台数制御装置から各ボイラへ燃焼指令を出力することで行っており、各ボイラでの燃焼量はスチームヘッダ内の蒸気の圧力に基づいて決定する。例えば蒸気圧力の制御範囲が０．７５ＭＰａから０．８５ＭＰａであって、現在の蒸気圧力値が０．８３ＭＰａであれば、第１ボイラで５０％の燃焼量として第２ボイラと第３ボイラは燃焼停止、現在の蒸気圧力値が０．７５ＭＰａであれば、第１から第３ボイラ全てで１００％燃焼を行うなどの設定を行っておく。
【０００５】
通常の多缶設置ボイラでは、台数制御装置は１台であって多缶設置しているボイラ全てでの燃焼量を１台の台数制御装置にて決定するが、ボイラの増設あるいは一部入れ替えを行った場合には、既存ボイラ用の台数制御装置に加えて、増設ボイラ用の台数制御装置が設置されることにより、複数台の台数制御装置を使用して台数制御が複数の系統で行われることがある。そしてボイラが比例制御ボイラと段階制御ボイラとなり、比例制御ボイラ用の台数制御装置と段階制御ボイラ用の台数制御装置の２系統で台数制御を行うことになると、台数制御がより複雑になる。
【０００６】
この場合、例えば比例制御ボイラの方がボイラ効率がよいという場合であって、比例制御ボイラを優先的に燃焼させたいという時でも、比例制御ボイラの系統と段階制御ボイラの系統がそれぞれ独自に運転することで、比例制御ボイラを最大の燃焼量とせずに段階制御ボイラでの燃焼量を多くするということがある。具体的には、比例制御ボイラのみで蒸気供給をまかなえる場合であっても、比例制御ボイラと段階制御ボイラの両方で燃焼を行っている状態で蒸気量が安定してしまった場合などが考えられる。ヘッダ圧力が一定で安定すると燃焼量の変更は行われないため、比例制御ボイラではまだ余力がある状態であっても、効率の悪い段階制御ボイラが燃焼を継続しているために、そのままの状態をキープすることになる。またボイラでは、蒸気圧力値の検出から、燃焼量の変更を行い、発生蒸気量が変化するまでのタイムラグにより、蒸気圧力値が制御圧力値よりも高くなるオーバーシュートが発生することがある。段階制御ボイラでオーバーシュートが発生して必要量以上の蒸気供給が行われたことによって比例制御ボイラが燃焼を停止すると、その後に蒸気供給量が不足して比例制御ボイラでの燃焼が必要になっても、比例制御ボイラでは段階制御ボイラよりも燃焼再開に要する時間が長くなり、その間に蒸気圧力値が低下し続けることによって、蒸気圧力値が大きく低下するということもあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１３−２７８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、複数台のボイラからなるボイラ群における燃焼量を複数の台数制御装置によって制御するようにしている多缶設置ボイラにおいて、複数台の台数制御装置を連携させることによってボイラ全体での運転効率を向上させることのできる多缶設置ボイラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、燃焼量を比例的に制御する比例制御ボイラと、燃焼量を段階的に制御する段階制御ボイラからなるボイラ群と、前記比例制御ボイラに対して燃焼指令の出力を行う比例制御用台数制御装置と、前記段階制御ボイラに対して燃焼指令の出力を行う段階制御用台数制御装置と、前記ボイラ群から供給する蒸気の圧力を検出する圧力検出装置を持ち、前記の比例制御用台数制御装置及び段階制御用台数制御装置は圧力検出装置からの信号を受けてボイラの燃焼量を決定する多缶設置ボイラにおいて、段階制御用台数制御装置では比例制御ボイラの燃焼量に関する情報を受信するようにしておき、段階制御用台数制御装置では比例制御ボイラでの燃焼量に基づいて段階制御ボイラでの燃焼量を制限するようにしていることを特徴とする。
【００１０】
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、段階制御用台数制御装置は、比例制御ボイラで燃焼量増加の余地がある場合に段階制御ボイラでの燃焼量を制限するものであることを特徴とする。
【００１１】
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、段階制御用台数制御装置は燃焼量を制限する場合でも最小の燃焼量は維持するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を実施することで、比例制御ボイラを優先的に燃焼するなど、ボイラ群での燃焼状態を調節することでボイラ全体での効率を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例における多缶設置ボイラのフロー図
【図２】本発明の一実施例における蒸気圧力値と燃焼量の関係説明図
【図３】本発明の第２の実施例における蒸気圧力値と燃焼量の関係説明図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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多缶設置ボイラのフロー図、図２は本発明の一実施例における蒸気圧力値と燃焼量の関係説明図、図３は本発明の第２の実施例における蒸気圧力値と燃焼量の関係説明図である。
【００１５】
図１に記載している４台のボイラは、２台の比例制御ボイラ１と２台の段階制御ボイラ２であり、各ボイラは蒸気配管８を通じて蒸気ヘッダ６に接続している。各ボイラで発生した蒸気は蒸気ヘッダ６に集合し、蒸気ヘッダ６を通じて蒸気使用箇所へ蒸気を供給する。蒸気ヘッダ６には圧力検出装置５を設けており、圧力検出装置５で検出した蒸気圧力値は比例制御用台数制御装置３と段階制御用台数制御装置４に出力する。各ボイラにおける燃焼量の調節は、圧力検出装置５で検出している蒸気ヘッダ６での蒸気圧力値に基づいて行う。
【００１６】
比例制御ボイラ１での燃焼量の決定は比例制御用台数制御装置３、段階制御ボイラ２での燃焼量の決定は段階制御用台数制御装置４にて行う。比例制御用台数制御装置３と段階制御用台数制御装置４は、あらかじめ蒸気圧力値に対応させて燃焼量を設定しておき、圧力検出装置５で検出した蒸気圧力値に基づいて個々のボイラでの燃焼量を決定して燃焼指令を出力する。比例制御用台数制御装置３と段階制御用台数制御装置４での燃焼量の設定は、圧力検出装置５で検出している蒸気圧力値が低いほどボイラ全体での燃焼量が多くなるようにしておき、蒸気圧力値が上昇すると全体での燃焼量を低下、蒸気圧力値が低下すると全体での燃焼量を増加する。各ボイラには運転制御装置７を設置しており、比例制御用台数制御装置３又は段階制御用台数制御装置４が出力する燃焼指令に基づいてボイラの運転を行う。
【００１７】
図２には蒸気圧力値とボイラでの燃焼量の設定を記載している。比例制御ボイラ１は、バーナに供給する燃料量と燃焼用空気量を連続的に変更することができるようにしたボイラであり、比例制御用台数制御装置３から出力する連続的に変化する燃焼量の燃焼指令に基づき、比例的に燃焼量を増減する。比例制御ボイラ１ではそれぞれ最大の燃焼量は１００％燃焼となり、本実施例では比例制御ボイラ１は２台設置しているため、図２では比例制御ボイラ２台での燃焼量を合計したものを記載しており、比例制御ボイラ２台での最大燃焼量は２００％であるとしている。
【００１８】
段階制御ボイラ２は、バーナに供給する燃料量と燃焼用空気量を段階的に変更するようにしたボイラであり、段階制御用台数制御装置４から出力する段階的に変化する燃焼量の燃焼指令に基づき、段階的に燃焼量を増減する。図の段階制御ボイラ２は、高燃焼・中燃焼・低燃焼の燃焼量を持つものであり、最大の燃焼量である高燃焼を１００％とした場合、中燃焼５０％、低燃焼２０％としている。段階制御ボイラ２も２台設置しているため、段階制御ボイラ２台での燃焼量の最大は２００％となる。
【００１９】
段階制御ボイラ２での燃焼量の調節は、２台のボイラでの燃焼量の組み合わせで行う。
図２では、高燃焼の場合をＨ、中燃焼の場合をＭ、低燃焼の場合をＬ、燃焼停止の場合を−で示している。燃焼量は燃焼停止２台である「――」の場合は０％、低燃焼１台の「Ｌ−」の場合は２０％、中燃焼１台の「Ｍ−」の場合は５０％、高燃焼１台の「Ｈ−」の場合は１００％、高燃焼１台と低燃焼１台の「ＨＬ」の場合は１２０％、高燃焼１台と中燃焼１台の「ＨＭ」の場合は１５０％、高燃焼２台の「ＨＨ」の場合は２００％となる。
【００２０】
図２では蒸気圧力値が０．７５ＭＰａから０．８５ＭＰａを蒸気圧力の調節範囲としたものであり、段階制御では蒸気圧力値が０．７５ＭＰａより小さい場合には「ＨＨ」で燃焼量を２００％、蒸気圧力値が０．７５ＭＰａから０．７７ＭＰａであれば「ＨＭ」で燃焼量を１５０％、蒸気圧力値が０．７７ＭＰａから０．７９ＭＰａであれば「ＨＬ」で燃焼量を１２０％、蒸気圧力値が０．７９ＭＰａから０．８１ＭＰａであれば「Ｈ−」で燃焼量を１００％、蒸気圧力値が０．８１ＭＰａから０．８３ＭＰａであれば「Ｍ−」で燃焼量を５０％、蒸気圧力値が０．８３ＭＰａから０．８５ＭＰａであれば「Ｌ−」で燃焼量を２０％、蒸気圧力値が０．８５ＭＰａよりも大きい場合は「――」で燃焼量を０％とするように設定している。
【００２１】
そして比例制御では、蒸気圧力値が０．７５ＭＰａの場合には燃焼量を２００％、蒸気圧力値が０．７７ＭＰａであれば燃焼量を１６０％、蒸気圧力値が０．７９ＭＰａであれば燃焼量を１２０％、蒸気圧力値が０．８１ＭＰａであれば燃焼量を８０％、蒸気圧力値が０．８３ＭＰａであれば燃焼量を４０％、０．８５ＭＰａであれば燃焼量を０％とし、各設定値の間でも燃焼量が蒸気圧力値に比例するように設定している。
【００２２】
また、比例制御用台数制御装置３から段階制御用台数制御装置４に比例制御ボイラ１での燃焼量の情報を出力するようにしておく。比例制御用台数制御装置３は圧力検出装置５にて検出している蒸気圧力値のみを使用して比例制御ボイラ１の燃焼量を決定するが、段階制御用台数制御装置４では蒸気圧力値と比例制御用台数制御装置３で決定した比例制御ボイラ１の燃焼量によって段階制御ボイラ２の燃焼量を決定する。
【００２３】
段階制御用台数制御装置４での燃焼量の決定は、現時点での蒸気圧力値から定まる燃焼量から比例制御ボイラでの燃焼量の余裕分を引いた分とする。具体的には、蒸気圧力値が０．８３ＭＰａであったとすると、この状態での比例制御ボイラの燃焼量は４０％であって、比例制御ボイラの余裕量は２００％−４０％＝１６０％となる。またこの状態での段階制御ボイラの燃焼量の設定値は「Ｍ−」の５０％であり、この５０％から比例制御ボイラの余裕量１６０％を減算する。この場合５０％−１６０％＜０となるため、段階制御ボイラで燃焼を行わなくても、その分は比例制御ボイラで燃焼量を増加することでまかなえる。そのため段階制御用台数制御装置４は段階制御ボイラ２に対して燃焼の指示は行わない。この場合、当初設定での段階制御ボイラの燃焼量は「Ｍ−」の５０％であったが、燃焼は行わないということになると段階制御ボイラでの燃焼量を５０％分削減したことになる。
【００２４】
同様に、蒸気圧力値が０．８１ＭＰａであったとすると、この状態での比例制御ボイラの燃焼量は８０％であって、比例制御ボイラの余裕量は２００％−８０％＝１２０％となる。またこの状態での段階制御ボイラの燃焼量の設定値は「Ｈ−」の１００％であり、この１００％から比例制御ボイラの余裕量１２０％を減算する。この場合も１００％−１２０％＜０となるため、段階制御ボイラは燃焼させない。この場合、当初設定での段階制御ボイラの燃焼量は「Ｈ−」の１００％であったが、燃焼は行わないということになると段階制御ボイラでの燃焼量を１００％分削減したことになる。
【００２５】
蒸気圧力値が０．７９ＭＰａであったとすると、この状態での比例制御ボイラの燃焼量は１２０％であって、比例制御ボイラの余裕量は２００％−１２０％＝８０％となる。またこの状態での段階制御ボイラの燃焼量の設定値は「ＨＬ」の１２０％であり、この１２０％から比例制御ボイラの余裕量８０％を減算する。この場合は１２０％−８０％＝４０％となるため、段階制御ボイラは４０％の燃焼が必要となり、燃焼量は「Ｍ−」の５０％とする。この場合、当初設定での段階制御ボイラの燃焼量は「ＨＬ」の１２０％であったが、「Ｍ−」の５０％になると段階制御ボイラでの燃焼量を７０％分削減したことになる。
【００２６】
蒸気圧力値が０．７７ＭＰａであれば、この状態での比例制御ボイラの燃焼量は１６０％であって、比例制御ボイラの余裕量は２００％−１６０％＝４０％となる。またこの状態での段階制御ボイラの燃焼量の設定値は「ＨＭ」の１５０％であり、この１５０％から比例制御ボイラの余裕量４０％を減算する。この場合は１５０％−４０％＝１１０％となるため、段階制御ボイラは１１０％の燃焼が必要であって、燃焼量は「ＨＬ」の１２０％とする。この場合、当初設定での段階制御ボイラの燃焼量は「ＨＭ」の１５０％であったが、「ＨＬ」の１２０％になると段階制御ボイラでの燃焼量を３０％分削減したことになる。
【００２７】
蒸気圧力値が０．７５ＭＰａであれば、この状態での比例制御ボイラの燃焼量は２００％であって、比例制御ボイラの余裕量は２００％−２００％＝０％となる。またこの状態での段階制御ボイラの燃焼量の設定値は２００％であり、この２００％から比例制御ボイラの余裕量０％を減算する。この場合は２００％−０％＝２００％となるため、段階制御ボイラでの燃焼量の削減は行わず、燃焼量は「ＨＨ」の２００％とする。
【００２８】
比例制御用台数制御装置３及び段階制御用台数制御装置４が比例制御ボイラ１及び段階制御ボイラ２に燃焼指令を出力すると、比例制御ボイラ１及び段階制御ボイラ２の運転制御装置７は、燃焼指令に応じた燃焼を行う。段階制御用台数制御装置４が段階制御ボイラ２の燃焼量を削減した場合、本来の燃焼量より少ないことになるが、燃焼量を削減するのは蒸気圧力制御範囲内でも高い状態であるため、すぐに蒸気が足りなくなるということは起こりにくい。そして燃焼量の削減によって蒸気圧力が低下した場合でも、比例制御ボイラ１では燃焼量の増加余地のある範囲内で比例制御ボイラ１の燃焼量を増加することができる。段階制御ボイラ２での燃焼量を削減すると、比例制御ボイラ１でまかなう蒸気量の割合が増加することになり、比例制御ボイラ１での燃焼量が増加する。
【００２９】
上記のように、比例制御ボイラ１で燃焼量に余裕がある場合、段階制御ボイラ２では燃焼量を無闇に増加しないようにすると、比例制御ボイラ１での燃焼量の増加が優先されることになる。そのため、効率の低い段階制御ボイラ２での燃焼量を減少し、効率の高い比例制御ボイラ１での燃焼量が増加することができ、ボイラ全体での効率が上昇することになる。
【００３０】
図３に記載している本発明の第２の実施例における蒸気圧力値と燃焼量の関係説明図では、段階制御での圧力調節範囲と比例制御での圧力調節範囲に差を付けている。この実施例では、高い蒸気圧力帯では比例制御によって燃焼量の調節を行い、低い蒸気圧力帯では比例制御は定格の燃焼量で固定して段階制御で燃焼量の調節を行っており、中間の蒸気圧力帯では比例制御と段階制御の両方で燃焼量を変更するようにしている。この場合にも前記の実施例と同様に、段階制御用台数制御装置４では比例制御用台数制御装置３から出力される比例制御ボイラ１での燃焼量に基づいて段階制御ボイラ２での燃焼量を調節するものであるが、比例制御での制御圧力帯を段階制御での制御圧力帯より高く設定しておくと、段階制御ボイラでは燃焼量を小さくしている蒸気圧力帯でも比例制御ボイラでは燃焼量を大きく保つことになり、燃焼を比例制御ボイラに集中させる効果をより高くすることができる。
【００３１】
また、段階制御ボイラにおいても、燃焼を停止していた状態から燃焼を開始する場合には、プレパージなどの燃焼準備工程が必要であって、燃焼指令を受けてもすぐに燃焼を開始することはできない。そのため、前記制御に加えて段階制御ボイラでは最小の燃焼量を可能な限り継続する制御を行うようにしてもよい。前記の制御では、圧力調節範囲の上限に近い蒸気圧力の時には段階制御ボイラは燃焼を停止することになるが、圧力調節範囲内であれば段階制御ボイラ２では最小の燃焼量まで燃焼量を落とした状態で維持するようにすることで、蒸気必要量が急増した場合にも速やかに蒸気供給量を増加することができるようになる。
【００３２】
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００３３】
１ 比例制御ボイラ
２ 段階制御ボイラ
３ 比例制御用台数制御装置
４ 段階制御用台数制御装置
５ 圧力検出装置
６ 蒸気ヘッダ
７ 運転制御装置
８ 蒸気配管
【図１】
2016223686.tif 000003
【図２】
2016223686.tif 000004
【図３】
2016223686.tif 000005