JP2000154902A - ボイラシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蒸気負荷の変動に対する応答性を向上させ、
ボイラ運転台数の増減に伴う圧力変動幅を可及的に小さ
くすることができるボイラシステムを提供する。 【解決手段】 複数台のボイラ１…を設置すると共に、
各ボイラ１から共通のスチームヘッダ２に至る蒸気供給
路３に蒸気逆流阻止器６及びキャリーオーバ防止器７を
設けて、これらのボイラ１…を缶数制御装置４によりス
チームヘッダ２の蒸気圧力に基づいて缶数制御する。缶
数制御装置４により選択された停止中のボイラ１は、ボ
イラ圧制御装置５により、キャリオーバ防止器７より上
流側の蒸気供給路部分３ｂにおける蒸気圧力をスチーム
ヘッダ２より低い所定圧に保持させるべく、オン，オフ
制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸気負荷の変動に
応じて複数台のボイラを缶数制御するように構成された
ボイラシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種のボイラシステムは、複数のボイ
ラを、各々、逆止弁等の蒸気逆流阻止器を設けた蒸気供
給路を介して共通のスチームヘッダに接続すると共に、
スチームヘッダの蒸気圧力（以下「ヘッダ圧」という）
に基づいて缶数制御するものであり、ヘッダ圧の増減に
応じて運転すべき缶数つまりボイラ数を増減させるよう
に構成されている。すなわち、スチームヘッダから蒸気
供給される蒸気使用部での使用状況により蒸気負荷が変
動すると、これに伴ってヘッダ圧が反比例的に変化する
（蒸気負荷が増加すると缶数制御圧力が下降し、逆に蒸
気負荷が減少すれば缶数制御圧力は上昇する）ことか
ら、ヘッダ圧が下降すると、その下降程度に応じて運転
すべき缶数を増加させ、逆にヘッダ圧が上昇すると、そ
の上昇程度に応じて運転状態にある缶数を減少させるの
であり、かかる缶数制御により、ヘッダ圧は蒸気負荷の
増減に拘わらず一定の範囲に保持され、蒸気使用部での
蒸気使用を常に好適に行なうことができるのである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、停止中のボイ
ラにあっては、ボイラ本体及び配管中の圧力が低下して
いるため、充分な供給圧に達していない。また、ボイラ
を起動させた場合、その初期起動時のボイラ水位確保の
ための給水や着火動作等に相当の時間を要する。これら
のことから、停止状態にあるボイラが起動された場合、
当該ボイラからスチームヘッダへの蒸気供給が直ちに開
始されず、起動からスチームヘッダへの蒸気供給開始ま
でにかなりの時間を要することになる。その結果、蒸気
負荷の変動に対する応答性が悪く、ボイラ運転台数の変
化に伴うヘッダ圧の変動幅が大きくなるといった問題が
あった。

【０００４】本発明は、このような問題を解決して、蒸
気負荷の変動に対する応答性（追従性）を向上させ、ボ
イラ運転台数の増減に伴う圧力変動幅を可及的に小さく
することができるボイラシステムを提供することを目的
とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数台のボイ
ラを設置すると共に、各ボイラから共通のスチームヘッ
ダに至る蒸気供給路に蒸気逆流阻止器を設けて、これら
のボイラをスチームヘッダの蒸気圧力に基づいて缶数制
御するように構成されたボイラシステムにおいて、上記
の目的を達成すべく、特に、各ボイラにその蒸気圧力に
基づいて当該ボイラをオン，オフ制御するボイラ圧制御
装置を設けて、缶数制御により停止状態とされたボイラ
であって選択された一台又は複数台のボイラにおける蒸
気圧力を、当該ボイラに設けたボイラ圧制御装置によ
り、スチームヘッダの蒸気圧力より低い所定圧に保持さ
せておくようにすることを提案するものである。

【０００６】かかるボイラシステムにあっては、各ボイ
ラ圧制御装置が、蒸気逆流阻止器より上流側の蒸気供給
路部分における蒸気圧力をスチームヘッダの蒸気圧より
低い所定圧に保持させるべく、当該ボイラをオン，オフ
制御するものであることが好ましい。

【０００７】また、各蒸気供給路の適所であって蒸気逆
流阻止器より上流側の部位には、負荷側の圧力が一定以
上に低下した場合におけるボイラ缶水のスチームヘッダ
側への流れ込みを防止するキャリオーバ防止器を設けて
おくことが好ましい。かかる場合にあっては、各ボイラ
圧制御装置が、キャリオーバ防止器より上流側の蒸気供
給路部分における蒸気圧力をスチームヘッダの蒸気圧よ
り低い所定圧に保持させるべく、当該ボイラをオン，オ
フ制御するものであることが好ましい。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、第
１図又は図２に基づいて具体的に説明する。

【０００９】図１は第１の実施の形態を示しており、こ
の実施の形態における本発明に係るボイラシステム（以
下「第１ボイラシステム」という）は、複数台の小型貫
流ボイラ１…（図示の例では、４台の第１〜第４ボイラ
１₁ ，１₂ ，１₃ ，１₄ が設置されている）と、各ボイ
ラ１から共通のスチームヘッダ２に導かれた複数の蒸気
供給路３と、ボイラ１…を缶数制御する缶数制御装置４
と、各ボイラ１に設けられたボイラ圧制御装置５と、各
蒸気供給路３に設けられた蒸気逆流阻止器６とを具備す
る。

【００１０】各ボイラ１で発生する蒸気は蒸気供給路３
からスチームヘッダ２に集合され、スチームヘッダ２か
ら所定の蒸気使用部８に供給される。そして、蒸気使用
部８での蒸気使用状況による蒸気負荷が変動すると、こ
れに伴ってスチームヘッダ２における蒸気圧力つまりヘ
ッダ圧が変化する。このヘッダ圧の変化に基づいて、運
転すべきボイラ１…の台数が制御（缶数制御）される。
かかる缶数制御を行う缶数制御装置４は、図１に示す如
く、スチームヘッダ２に設けられたヘッダ圧検出器９
と、各ボイラ１に設けられたボイラ制御盤１０と、ヘッ
ダ圧検出器９により検出されたヘッダ圧（スチームヘッ
ダ２における蒸気圧力）に基づいて各ボイラ制御盤１０
に運転信号又は停止信号を入力する缶数制御器１１とで
構成されていて、周知の缶数制御と同様に、蒸気負荷の
増大によりヘッダ圧が下降すると、その下降程度に応じ
て一台又は複数台のボイラ１…を起動，運転させ、逆
に、蒸気負荷の減少によりヘッダ圧が上昇すると、その
上昇程度に応じて一台又は複数台のボイラ１…を停止さ
せ、ボイラの運転台数を減少させるようになっている。
すなわち、蒸気負荷の変動量に応じて運転させるボイラ
台数を制御することにより、ヘッダ圧を所定の範囲に保
持しうるようになっている。

【００１１】各ボイラ圧制御装置５は、それが設けられ
ている当該ボイラ１が缶数制御装置４により停止制御さ
れている場合において、蒸気供給路３における逆止弁６
より上流側部分３ａの蒸気圧力（以下「ボイラ圧」とい
う）をボイラ圧検出器１２により検出し、その検出圧に
基づいて当該ボイラ１をボイラ制御盤１０によりオン，
オフ制御して、所定のボイラ水位を確保すると共に、ボ
イラ圧をヘッダ圧より低い所定圧（以下「設定ボイラ
圧」という）に保持するものである。而して、ボイラ圧
制御装置５により設定ボイラ圧に保持されるボイラ１の
選択は、当該第１ボイラシステムにおける蒸気負荷の変
動を予め予測し、その予測データに基づいて行われる。
すなわち、蒸気負荷が変動しない状態ではあるが、予測
データから蒸気負荷が増大すると予測される状況下にお
いては、その予測される蒸気負荷の増大程度つまりヘッ
ダ圧の下降程度に応じて、缶数制御装置５により、停止
制御されているボイラ１…のうちから１台又は複数台の
ボイラ１…が選択され、その選択された各ボイラ１（以
下「待機ボイラ」という）においてボイラ圧制御装置５
によるオン，オフ制御がなされ、そのボイラ圧が設定ボ
イラ圧に保持されるのである。また、待機ボイラ１のボ
イラ圧制御装置５によるオン，オフ制御は、缶数制御装
置５による運転指令により解除され、運転指令があった
後においては、当該待機ボイラ１は通常の運転に移行さ
れる。なお、設定ボイラ圧はヘッダ圧に応じて適宜に設
定されるが、一般には、ヘッダ圧より２ｋｇ／ｃｍ² 程
度低く設定しておくことが好ましい。

【００１２】各蒸気逆流阻止器６は、スチームヘッダ２
からボイラ１への蒸気逆流を阻止するものであり、この
例では逆止弁で構成されている。すなわち、缶数制御装
置４により運転制御されているボイラ１については、当
該ボイラ１で発生する蒸気は逆止弁６を通過してスチー
ムヘッダ２に供給される。一方、缶数制御装置４により
停止制御されているボイラのうち待機ボイラ１について
も、ボイラ圧制御装置５によるオン，オフ制御により蒸
気が発生するが、この蒸気の圧力（設定ボイラ圧）はヘ
ッダ圧より低いため、逆止弁６を通過してスチームヘッ
ダ２へと供給されることがない。勿論、スチームヘッダ
２から当該待機ボイラ１への蒸気逆流は逆止弁６により
阻止される。

【００１３】以上のように構成された第１ボイラシステ
ムによれば、缶数制御により１台又は複数台のボイラ１
…が運転されており、蒸気負荷が変動しない状況下にあ
っても、蒸気負荷が増大する（ヘッダ圧が下降する）と
予測される場合には、その予測されるヘッダ圧の下降程
度に応じて、１台又は複数台のボイラ（待機ボイラ）１
がボイラ圧制御装置５によりオン，オフ制御されて、当
該待機ボイラ１の水位が確保されると共に当該待機ボイ
ラ１から逆止弁６に至る蒸気供給路部分３ａのボイラ圧
はヘッダ圧より低い設定ボイラ圧に保持される。そし
て、蒸気負荷が増大してヘッダ圧が下降すると、下降程
度に応じて缶数制御装置４により選択された１台又は複
数台の待機ボイラ１が起動され運転状態に移行する。こ
のとき、待機ボイラ１から逆止弁６に至る蒸気供給路部
分３ａの蒸気圧力（ボイラ圧）は、逆止弁６からスチー
ムヘッダ２に至る蒸気供給路部分３ｂの蒸気圧力より低
いものの、或る程度（設定ボイラ圧）に保持されている
から、待機ボイラ１が運転状態に移行した場合、当該待
機ボイラ１からスチームヘッダ２への蒸気供給が迅速且
つ円滑に行われる。すなわち、初期起動時におけるボイ
ラ水位の確保や着火等に要するロスタイムがなく且つボ
イラ起動から所定の蒸気圧に達するまでに要する時間が
極めて短くなり、蒸気負荷の変動に対する応答性が頗る
向上する。

【００１４】また、図２は第２の実施の形態を示したも
ので、この実施の形態における本発明に係るボイラシス
テム（以下「第２ボイラシステム」という）にあって
は、負荷側の圧力が何らかの理由で異常低下した場合に
も、ボイラ缶水がスチームヘッダ２ないし蒸気使用部８
へ流れ込むといった異常事態（キャリーオーバ）を未然
に防止すべく工夫している。

【００１５】第２ボイラシステムは、図２に示す如く、
各蒸気供給路３にキャリーオーバ防止器７を設けた点を
除いて、図１に示す第１ボイラシステムと同様構造をな
すものである。なお、以下においては、第１ボイラシス
テムと同一の構成部材については、図２に図１と同一の
符号を付して、それらの詳細な説明は省略することとす
る。

【００１６】すなわち、各キャリーオーバ防止器７は、
蒸気供給路３の適所であって蒸気逆流阻止器６の設置箇
所とボイラ圧検出器１２によるボイラ圧の検出箇所との
間に配置された出口モータ弁で構成されている。各出口
モータ弁７は、缶数制御装置４による当該ボイラ１への
運転指令により自動開放され、運転停止指令があった場
合又は負荷側の圧力が一定以下に低下した場合に自動閉
鎖されるものである。

【００１７】第２ボイラシステムによれば、第１ボイラ
システムと同様に、選択された１台又は複数台の待機ボ
イラ１がボイラ圧制御装置５によりオン，オフ制御され
て、当該待機ボイラ１から出口モータ弁７に至る蒸気供
給路部分３ｂがボイラ設定圧に保持される。そして、当
該待機ボイラ１が負荷変動に伴い起動されると、出口モ
ータ弁７が開いて、スチームヘッダ２への蒸気供給が開
始され、通常の運転状態に移行する。したがって、第１
ボイラシステムと同様に、待機ボイラ１の運転状態への
移行が迅速且つ円滑に行われて、負荷変動に対する応答
性が向上する。

【００１８】ところで、蒸気使用部８での蒸気使用状況
によっては、負荷側の圧力が異常に低下する場合があ
る。かかる場合、ボイラ缶水が蒸気供給路３に流出し
て、スチームヘッダ２や蒸気使用部８へと流れ込むキャ
リーオーバが発生する。

【００１９】しかし、第２ボイラシステムにあっては、
負荷側の圧力が一定以下に低下した場合、出口モータ弁
７が閉じられる。したがって、ボイラ缶水が出口モータ
弁７より下流側へと流れ込むことがなく、キャリーオー
バの発生が確実に防止される。

【００２０】第１及び第２ボイラシステムと、これらと
ボイラ圧制御装置５を設けない点を除いて同一構成をな
す公知のボイラシステムとを、同一条件下で運転させた
ところ、公知のボイラシステムではボイラの運転台数変
化による圧力変動幅が約２ｋｇ／ｃｍ² であったが、第
１及び第２ボイラシステムでは当該圧力変動幅が約０．
３ｋｇ／ｃｍ² まで小さくなり、本発明によればボイラ
システムの負荷変動に対する応答性を大幅に向上させ得
ることが確認された。

【００２１】なお、本発明は上記した各実施の形態に限
定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない
範囲において適宜に改良，変更することができる。例え
ば、本発明は、上記した如き小型貫流ボイラを使用した
ボイラシステムの他、温水ボイラや熱媒ボイラ等を使用
したボイラシステムにも好適に適用することができる。
また、蒸気逆流阻止器やキャリーオーバ防止器は、上記
した蒸気逆流阻止機能やキャリーオーバ防止機能を発揮
するものであればよく、上記した逆止弁６や出口モータ
弁７に限定されない。

【００２２】

【発明の効果】以上の説明から容易に理解されるよう
に、請求項１〜請求項３の発明によれば、缶数制御を行
う場合における蒸気負荷の変動に対する応答性（追従
性）を向上させることができ、ボイラ運転台数の変化に
伴う圧力変動幅を可及的に小さくすることができ、極め
て良好な蒸気供給を行うことができる。さらに、請求項
３の発明によれば、負荷側の圧力が不測に異常低下した
場合にも、ボイラ缶水が負荷側に流れ込むキャリーオー
バを確実に防止でき、ボイラシステムを安全に運転する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１ボイラシステムを示す系統図である。

【図２】第２ボイラシステムを示す系統図である。

【符号の説明】

１…小型貫流ボイラ（ボイラ）、２…スチームヘッダ、
３…蒸気供給路、３ａ…蒸気供給路部分（蒸気逆流阻止
器より上流側の蒸気供給路部分）、３ｂ…蒸気供給路部
分（キャリーオーバ防止器より上流側の蒸気供給路部
分）、４…缶数制御装置、５…ボイラ圧制御装置、６…
逆止弁（蒸気逆流阻止器）、７…出口モータ弁（キャリ
ーオーバ防止器）、８…蒸気使用部、９…ヘッダ圧検出
器、１０…ボイラ制御盤、１２…ボイラ圧検出器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 博 京都府京都市南区久世殿城町600番地の１ 株式会社タクマ京都工場内 Ｆターム(参考） 3L021 CA07 DA04 EA04 FA02 FA21

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数台のボイラを設置すると共に、各ボ
   イラから共通のスチームヘッダに至る蒸気供給路に蒸気
   逆流阻止器を設けて、これらのボイラをスチームヘッダ
   の蒸気圧力に基づいて缶数制御するように構成されたボ
   イラシステムにおいて、各ボイラにその蒸気圧力に基づ
   いて当該ボイラをオン，オフ制御するボイラ圧制御装置
   を設けて、缶数制御により停止状態とされたボイラであ
   って選択された一台又は複数台のボイラにおける蒸気圧
   力を、当該ボイラに設けたボイラ圧制御装置により、ス
   チームヘッダの蒸気圧力より低い所定圧に保持させてお
   くように構成したことを特徴とするボイラシステム。
2. 【請求項２】 各ボイラ圧制御装置が、蒸気逆流阻止器
   より上流側の蒸気供給路部分における蒸気圧力をスチー
   ムヘッダの蒸気圧より低い所定圧に保持させるべく、当
   該ボイラをオン，オフ制御するものであることを特徴と
   する、請求項１に記載するボイラシステム。
3. 【請求項３】 各蒸気供給路の適所であって蒸気逆流阻
   止器より上流側の部位に、負荷側の圧力が一定以上に低
   下した場合におけるボイラ缶水のスチームヘッダ側への
   流れ込みを防止するキャリオーバ防止器を設けてあり、
   各ボイラ圧制御装置が、キャリオーバ防止器より上流側
   の蒸気供給路部分における蒸気圧力をスチームヘッダの
   蒸気圧より低い所定圧に保持させるべく、当該ボイラを
   オン，オフ制御するものであることを特徴とする、請求
   項１に記載するボイラシステム。