(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の蒸気ボイラと、各ボイラに対して運転の指令を出力する台数制御装置からなる多缶設置ボイラであって、台数制御装置は各ボイラに稼働優先順位を設定し、稼働優先順位に基づいて燃焼指令を出力するボイラを選択しており、稼働優先順位は定期的に変更するようにしている多缶設置ボイラにおいて、各ボイラには個々のボイラにおける蒸気圧力値を検出する圧力検出装置を設けており、台数制御装置は稼働優先順位の変更工程時、稼働優先順位の変更前に個々のボイラにおける蒸気圧力値を検出し、蒸気圧力が設定圧力Ｐ１より低いボイラに対して燃焼指令を出力して燃焼を行わせることで、ボイラの蒸気圧力を設定圧力Ｐ１よりも高くするバックアップ燃焼を行い、その後に稼働優先順位の変更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、台数制御装置は稼働優先順位の変更工程時、
１．蒸気圧力が設定圧力Ｐ１より低いボイラに対して燃焼指令を出力して燃焼を行わせることでボイラの蒸気圧力を設定圧力Ｐ１よりも高くするバックアップ燃焼を行っておき、２．次に稼働優先順位を繰り上げるボイラから１台を選択し、選択したボイラの稼働優先順位を次期の順位に変更、
３．前記順位変更後ボイラが燃焼を行う順位の場合、当該ボイラの蒸気圧力が設定圧力Ｐ２より低ければ、当該ボイラが設定圧力Ｐ２よりも高くなるまで燃焼を行い、
４．当該ボイラの蒸気圧力値が設定圧力Ｐ２よりも高くなったことを検出後に次のボイラの稼働優先順位を変更する工程に移る制御を行う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、稼働優先順位の変更工程開始時点で燃焼しているボイラの台数から稼働優先順位変更後に燃焼を行うボイラを選定しておき、稼働優先順位変更後に燃焼を行うボイラであって、かつ蒸気圧力値が設定圧力Ｐ１より低いボイラに対してのみ、バックアップ燃焼を行う制御を行う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、必要蒸気量に応じて稼働優先順位の高い順に必要台数分のボイラで燃焼を行い、稼働優先順位は定期的に変更している多缶設置ボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数台の蒸気ボイラと、各ボイラに対して運転の指令を出力する台数制御装置からなり、必要蒸気量に応じて必要台数のボイラを燃焼するということが行われている。この多缶設置システムにおいては、蒸気集合部での蒸気圧力値を計測し、蒸気圧力値に対応させて設定している台数のボイラを燃焼させる。ボイラには稼働優先順位を定めておき、蒸気圧力値が低下してボイラの燃焼台数を増加するという場合には、稼働優先順位の高いボイラから順に燃焼を開始し、蒸気圧力値が上昇してボイラの燃焼台数を減少するという場合には、稼働優先順位の低いボイラから順に燃焼を停止する。この場合、稼働優先順位が上位のボイラは燃焼を行う機会が多くなり、特定のボイラに燃焼が集中すると装置全体としての寿命が短くなるため、稼働優先順位は定期的に変更することで各ボイラの燃焼時間が平均化するようにしている。
【０００３】
稼働優先順位の変更を行う場合、燃焼を行っていたボイラの順位が繰り下がることによって燃焼を停止し、替わりに燃焼を停止していたボイラの順位が繰り上がることによって燃焼を開始することがある。この場合、燃焼を停止することになったボイラでは、燃料供給を停止して燃焼を停止するとすぐに蒸気の供給は停止される。しかし、燃焼を開始することになったボイラでは、燃焼を開始する前にプレパージなど燃焼準備のための時間が必要であり、さらに燃焼を開始しても缶水を加熱して蒸気の供給を開始するまでには時間が必要であるため、燃焼開始の指令を受けてもすぐに蒸気供給を開始することはできない。そのため、稼働優先順位の変更によって燃焼するボイラを変更した場合、新しく燃焼を開始するボイラが蒸気供給を開始するまでの間における蒸気供給量が不足し、蒸気の供給圧力を維持することができなくなることがあるという問題があった。
【０００４】
そこで、特開２００３−３０２００３号公報に記載されている発明では、燃焼開始ボイラに対しては他ボイラの稼働優先順位変更より先行時間Ｔ１分先行して稼働優先順位の変更を行うとしている。この発明では、例えば稼働優先順位が第１位となるボイラを一時的に複数台とすることで、燃焼指令を出力するボイラの台数を増加するものであり、このことによって蒸気供給量の不足を防止することができるというものである。
【０００５】
しかしボイラは、内部が高温の状態から燃焼を開始した場合と、低温の状態から燃焼を開始した場合では、燃焼開始から蒸気供給開始までの時間が異なる。ボイラ内部が低温であれば、燃焼によって発生させた熱は、まずボイラの温度上昇に使用される。ボイラからの蒸気供給が行われるのは、缶水の温度が上昇し、ボイラ内の蒸気圧力が高まった後であるため、先行時間Ｔ１が短いと稼働優先順位の切り換え時に蒸気が不足する。逆にボイラ内部が高温であれば、燃焼開始から蒸気供給開始までの時間は短いため、先行時間Ｔ１が長いと蒸気供給が過剰になる。そのため、一定の先行時間Ｔ１分先行して燃焼指令を出力するようにしている場合には、ボイラの状態によって蒸気供給が過剰になったり、不足することがあった。
【０００６】
また、特開２００３−３０２００３号公報に記載されている発明の場合、稼働優先順位の変更はまず新しく第１位になるボイラの順位変更を行い、一定の時間を開けた後に新しく第２位になるボイラの順位を変更するとしていくものである。この場合、稼働優先順位の変更は段階的に行い、各段階でそれぞれ所定時間の維持を行うものであるため、ボイラ設置台数が多くなると、稼働優先順位の変更に要する時間が長くなる。稼働優先順位の変更工程中は蒸気圧力値が不安定になりやすく、ボイラが短時間で発停を繰り返すハンチングが発生することがあった。
【特許文献１】特開２００３−３０２００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、稼働優先順位の変更工程時に蒸気供給量の変動が発生することを防止しかつ、稼働優先順位の変更工程に要する時間を短縮することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、複数台の蒸気ボイラと、各ボイラに対して運転の指令を出力する台数制御装置からなる多缶設置ボイラであって、台数制御装置は各ボイラに稼働優先順位を設定し、稼働優先順位に基づいて燃焼指令を出力するボイラを選択しており、稼働優先順位は定期的に変更するようにしている多缶設置ボイラにおいて、各ボイラには個々のボイラにおける蒸気圧力値を検出する圧力検出装置を設けており、台数制御装置は稼働優先順位の変更工程時、稼働優先順位の変更前に個々のボイラにおける蒸気圧力値を検出し、蒸気圧力が設定圧力Ｐ１より低いボイラに対して燃焼指令を出力して燃焼を行わせることで、ボイラの蒸気圧力を設定圧力Ｐ１よりも高くするバックアップ燃焼を行い、その後に稼働優先順位の変更を行うことを特徴とする。
【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、台数制御装置は稼働優先順位の変更工程時、
１．蒸気圧力が設定圧力Ｐ１より低いボイラに対して燃焼指令を出力して燃焼を行わせることでボイラの蒸気圧力を設定圧力Ｐ１よりも高くするバックアップ燃焼を行っておき、２．次に稼働優先順位を繰り上げるボイラから１台を選択し、選択したボイラの稼働優先順位を次期の順位に変更、
３．前記順位変更後ボイラが燃焼を行う順位の場合、当該ボイラの蒸気圧力が設定圧力Ｐ２より低ければ、当該ボイラが設定圧力Ｐ２よりも高くなるまで燃焼を行い、
４．当該ボイラの蒸気圧力値が設定圧力Ｐ２よりも高くなったことを検出後に次のボイラの稼働優先順位を変更する工程に移る制御を行うことを特徴とする。
【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、稼働優先順位の変更工程開始時点で燃焼しているボイラの台数から稼働優先順位変更後に燃焼を行うボイラを選定しておき、稼働優先順位変更後に燃焼を行うボイラであって、かつ蒸気圧力値が設定圧力Ｐ１より低いボイラに対してのみ、バックアップ燃焼を行う制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
上記のように、稼働優先順位の変更を行う前に、冷缶状態にあったボイラは予熱しておくことで、燃焼指令の出力から蒸気供給開始までの時間を短くすることができるため、稼働優先順位を変更する工程に要する時間を短くすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明を実施することで、多缶設置したボイラの稼働優先順位を変更する際に蒸気供給量が不足するということはなく、また稼働優先順位を変更する工程に要する時間を短くすることができる。そのため、ボイラが短時間で発停を繰り返すハンチングが発生しても、ハンチング現象はすぐに終了させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施するボイラの設置状況を示したフローシート、図２は一実施例における制御のフローチャート、図３は一実施例における各ボイラの稼働優先順位の変更状況等を示した状態説明図である。本実施例では、６台のボイラ１を並列に設置しており、各ボイラは順にボイラＡ・ボイラＢ・ボイラＣ・ボイラＤ・ボイラＥ・ボイラＦと名付けておく。各ボイラからの蒸気配管を蒸気ヘッダ４に接続しておき、蒸気ヘッダ４にはヘッダ圧力検出装置３を設けている。各ボイラ１に対する運転指令は、各ボイラと接続している台数制御装置２から出力するようにしており、台数制御装置２はヘッダ圧力検出装置３とも接続しておく。
【００１４】
各ボイラ１には、それぞれボイラ運転制御装置５を設け、ボイラ運転制御装置５は台数制御装置２と信号線で接続している。ボイラの運転は台数制御装置２がボイラ運転制御装置５へ出力する指令に基づいて行っており、各ボイラではボイラ運転制御装置５がボイラ１の各機器の作動を制御することでボイラは運転する。ボイラ運転制御装置５では、台数制御装置２から燃焼指令を受けると、ボイラの燃焼を開始する。燃焼を開始する場合は、まず燃焼室内へ空気のみを送り込んで燃焼室内を換気するプレパージを行い、続いて着火の工程を行って燃焼を開始し、ボイラ内の缶水を加熱して蒸気の発生を行う。ボイラ運転制御装置５が、台数制御装置２から停止指令を受けると、ボイラの燃焼を停止する。ボイラの燃焼を停止する場合は、燃料の供給を停止して燃焼を停止し、続いて燃焼室内を換気するポストパージを行って運転を停止する。また、各ボイラ１には、個々のボイラにおける蒸気圧力を検出するボイラ圧力検出装置６を設けておき、ボイラ圧力検出装置６とボイラ運転制御装置５は信号線で接続している。ボイラ圧力検出装置６で検出したボイラ圧力値は、ボイラ運転制御装置５を経由して台数制御装置２へ送るようにしておく。
【００１５】
台数制御装置２は、ヘッダ圧力検出装置３で検出した蒸気圧力値に基づいて必要蒸気量を求め、必要台数分のボイラに対して燃焼指令を出力する。各ボイラには稼働優先順位を定めておき、蒸気圧力値が低下して必要蒸気量が増加すると、稼働優先順位の高いボイラから順に燃焼指令の出力をすることで燃焼台数を増加し、蒸気圧力値が上昇して必要蒸気量が減少すると、稼働優先順位の低いボイラから順に燃焼停止指令を出力して燃焼台数を減少することで、必要蒸気量に応じた台数制御を行う。稼働優先順位は２４時間経過するごとに変更しており、ボイラごとに燃焼時間の積算値を算出し、燃焼時間が少ないものほど次期の稼働優先順位を高くするように稼働優先順位の変更を行う。
【００１６】
図３は、稼働優先順位の変更時における各ボイラの蒸気圧力値変化、稼働優先順位、燃焼指令出力の状況例をタイムチャートにしたものである。図３での稼働優先順位は、ボイラＡが第１位から第６位へ、ボイラＢが第２位から第５位へ、ボイラＣが第３位から第４位へ、ボイラＤが第４位から第３位へ、ボイラＥが第５位から第２位へ、ボイラＦが第６位から第１位へ変更するものとしている。当初はボイラＡとボイラＢの２台に対して燃焼指令の出力が行われており、他のボイラには燃焼指令の出力は行われていない。燃焼を行っていないボイラは、燃焼停止時間が長いために温度が低下しており、ボイラ圧力検出装置６で検出しているボイラ内圧力は低くなっている。
【００１７】
稼働優先順位変更時の制御を、図２のフローチャートと図３のタイムチャートに基づいて説明する。稼働優先順位の変更を開始した場合、台数制御装置２は、稼働優先順位変更工程の最初ステップであるＳ１で現在燃焼を行っているボイラの台数を検出してＬに当てはめる。実施例では、ヘッダ圧力検出装置３で検出したヘッダ圧力によって定まるボイラの燃焼台数は２台であるとしておく。そのため、ここではＬ＝２となっている。Ｌの値は次のステップＳ２で使用する。ステップＳ２では、バックアップ燃焼を行うボイラの選定を行う。バックアップ燃焼は、燃焼を開始したボイラが短時間で蒸気供給を行えるようにするため、ボイラが冷缶状態にある場合に、稼働優先順位変更前のボイラにおける蒸気圧力がある程度（設定圧力Ｐ１）になるまでボイラの燃焼を行うものである。ステップＳ２でバックアップ燃焼を行うボイラを決定しており、Ｌ＝２の場合には、次期の稼働優先順位が２以下のボイラをバックアップ燃焼対象ボイラとする。台数制御装置２では、バックアップ燃焼を行うボイラ、ここではボイラＥ及びボイラＦの圧力を確認し、ボイラ内圧力が圧力Ｐ１未満であればステップＳ４でバックアップ燃焼を行う。図３に記載しているように、ボイラＥとボイラＦの蒸気圧力は圧力Ｐ１よりも低いため、時刻ａからボイラＥとボイラＦの燃焼を開始する。圧力Ｐ１は圧力調節範囲の下限値程度に設定しておき、ボイラ圧力検出装置６で検出しているボイラ内の圧力が圧力Ｐ１以上になるまでバックアップ燃焼を行う。ボイラＥ及びボイラＦにおけるボイラ内圧力が圧力Ｐ１以上になるとステップ５へ移行し、バックアップ準備が完了したかの判断を行う。バックアップ準備は新優先順位がＬ以下である全てのボイラで行い、バックアップ燃焼が終わっていないボイラがあればステップＳ２へ戻って対象ボイラの全てが終わるまでループする。
【００１８】
バックアップ燃焼の対象としていたボイラの全てでバックアップ準備が完了すると、稼働優先順位の変更を開始する。ステップＳ６では、Ｎ＝１とし、Ｍ＝ボイラ台数＋１とする。この実施例では、ボイラ台数は６であるため、Ｍは６＋１＝７となる。次のステップＳ７とＳ８で稼働優先順位を変更する。順位変更は、次期にＮ位となるボイラと次期にＭ位となるボイラを対象とする。Ｎ＝１、Ｍ＝７の場合、次期１位と次期７位のボイラを新順位に変更するということであるが、稼働優先順位の第７位は存在しないため第１位の方のみ新順位とする。ここではボイラＦの稼働優先順位を第６位から第１位に変更する。
【００１９】
図３では、時刻ｂでボイラＥとボイラＦの蒸気圧力は圧力Ｐ１に達している。そのため、時刻ｂでバックアップ準備を完了し、時刻ｂ以降は新１位となるボイラＦの稼働優先順位を第１位としている。次のステップＳ９では、新１位となるボイラＦが燃焼を行っているか否かで分岐する。実施例では稼働優先順位の第１位は燃焼を行わせる順位であるため、次はステップＳ１０へ移行する。ステップＳ１０では、ボイラＦの蒸気圧力値が設定圧力Ｐ２よりも低ければ、圧力Ｐ２に達するまでステップ９とステップ１０でループする。図３にあるように、時刻ｂの時点におけるボイラＦの蒸気圧力値は圧力Ｐ２よりも低いため、蒸気圧力値が圧力Ｐ２になるまで待つことになる。圧力Ｐ２の値は、ボイラ１から蒸気ヘッダ４への蒸気供給が行われる程度の値、つまりその時の蒸気ヘッダ圧力と同程度にするとよい。
【００２０】
この時に稼働優先順位が第１位となるボイラはボイラＡとボイラＢの２台となり、第２位のボイラＢと合わせて３台のボイラで燃焼を行うことになる。しかしボイラＦの蒸気圧力値は圧力Ｐ２より小さいため、ボイラＦから蒸気ヘッダ４への蒸気供給は行われておらず、実際に蒸気を供給しているのはボイラＡとボイラＢの２台となっている。ボイラＦの蒸気圧力値が圧力Ｐ２以上になっていれば、ステップＳ１１へ移行する。次のステップＳ１１では新Ｍ位ボイラの燃焼状態で分岐する。しかし現時点のＭは７であり、第７位のボイラは存在しないため、新７位のボイラが燃焼しているという条件に当てはまらない。そのため、そのままステップＳ１３に移行する。ステップＳ１３では、全ボイラが次期順位へ変更終了していれば稼働優先順位変更の終了とし、まだ変更していないボイラがあれば、ステップＳ１４でＮとＭの値をＮ＝Ｎ＋１とＭ＝Ｍ−１にそれぞれ変更する。現時点では、まだ全ボイラの次期順位への変更は終了していないため、ＮＯ側のステップＳ１４へ移行し、Ｎ＝１、Ｍ＝７であったため、ここでＮ＝２、Ｍ＝６となって、ステップＳ７へ戻る。
【００２１】
新２位となるボイラはボイラＥ、新６位となるボイラはボイラＡであるため、今回のステップＳ７とステップＳ８ではボイラＥの稼働優先順位を第５位から第２位へ、ボイラＡの稼働優先順位を第１位から第６位へ変更する。これは図３での時刻ｃの位置となる。
実施例では第１位と第２位のボイラを燃焼するものとしているため、旧５位から新２位への変更が行われたボイラＥは燃焼を行い、旧１位から新６位への変更が行われたボイラＡは燃焼を停止する。新２位のボイラＥは燃焼中となるため、ステップ９とステップ１０でボイラＥの蒸気圧力値が圧力Ｐ２になるまではループを行う。図３の時刻ｄでボイラＥの蒸気圧力値が圧力Ｐ２以上となれば、次のステップＳ１１に移行する。ステップＳ１１では、新６位のボイラＡが燃焼していればステップ１２へ移行するが、新６位のボイラＡは燃焼を停止しているため、ステップＳ１３へ飛ぶ。
【００２２】
この段階でもまだ全ボイラの次期順位への変更は終了していないため、ステップＳ１４でＮ＝２＋１＝３、Ｍ＝６−１＝５とし、ステップＳ７へ戻る。今回のステップ７とステップ８では、ボイラＤの稼働優先順位を第４位から第３位に変更し、ボイラＢの稼働優先順位を第２位から第５位へ変更する。これは図３では時刻ｄの部分となる。ボイラＢでは稼働優先順位の変更により、燃焼実施から燃焼停止へ変更となる。ボイラＤの場合は稼働優先順位変更の前後で燃焼状態に変化はなく、燃焼停止のままとなっている。
【００２３】
このループでは、新３位のボイラＤと新５位のボイラＢについて制御を行うのであるが、稼働優先順位の第３位は本実施例では燃焼を停止とする順位であるため、ステップＳ９の判断ではＮＯ側となり、そのままステップＳ１３へ飛ぶことになる。次のステップＳ１４では、Ｎ＝３＋１＝４、Ｍ＝５−１＝４となるため、図３の時刻ｅで最後に残っていたボイラＣの稼働優先順位を第３位から第４位へ変更する。第４位も燃焼は停止する順位であるため、ステップＳ９の分岐ではＮＯ側となり、ステップＳ１３へ飛ぶ。これで全てのボイラについて次期順位への変更が終了となり、稼働優先順位変更の工程を終了する。
【００２４】
以上のように、稼働優先順位変更工程の前段階で、冷缶状態にあったボイラの加熱を行っておくことで、実際に稼働優先順位を変更した際に、新しく燃焼を開始したボイラが蒸気供給を開始するまで待つ時間を短くすることができ、蒸気圧力が不安定になる稼働優先順位変更工程に要する時間を短くすることができる。
【００２５】
なお、本実施例では稼働優先順位の変更工程開始時点で燃焼中のボイラ台数を算出し、バックアップ燃焼を行うボイラの台数を決定するようにしている。これに替えて、バックアップ燃焼を行うボイラの台数を設定値としてあらかじめ入力しておき、バックアップ燃焼を行うボイラの台数は毎回固定の値としておいてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施例におけるボイラの設置状況を示したフローシート
【図２】本発明の一実施例における制御フローチャート
【図３】本発明の一実施例における稼働優先順位変更時の順位変更状況等を示した状態説明図
【符号の説明】
【００２７】
１  ボイラ        
２  台数制御装置          
３  ヘッダ圧力検出装置          
４  蒸気ヘッダ          
５  ボイラ運転制御装置          
６  ボイラ圧力検出装置         
【図１】
0005086145.tif 000002
【図２】
0005086145.tif 000003
【図３】
0005086145.tif 000004