JP2004044953A - パイロット燃焼の有無を選択するボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】負荷追従性の向上と無駄なパイロット燃焼による効率の低下を少なくする。
【解決手段】燃焼停止，メイン燃焼及びパイロット燃焼のいずれかの段階をそれぞれ選択して制御することができるバーナを備え、負荷に応じて燃焼状態を制御しているボイラにおいて、燃焼状態をメイン燃焼から燃焼停止又はパイロット燃焼に変更してから、次回のメイン燃焼開始までの時間を経過時間ａとして検出しておき、前記経過時間ａがあらかじめ定めておいた設定周期よりも短い場合には、パイロット燃焼を行う制御を選択し、前記経過時間ａが設定周期よりも長い場合には、パイロット燃焼を行わない制御を選択する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はパイロット燃焼が必要な場合にのみパイロット燃焼を行うボイラに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
パイロット燃焼を行うボイラであって、パイロット燃焼時におけるエネルギー損失の増大を防止するための発明が、特開２００２−８１６０５号公報に記載されている。ボイラの燃焼状態は、負荷に応じて制御しており、蒸気ボイラであれば蒸気圧力を検出しておき、蒸気圧力が下限値まで低下するとメイン燃焼要求信号を出力してボイラのメイン燃焼を開始し、ボイラのメイン燃焼によって蒸気圧力が上限圧力まで上昇すると、メイン燃焼要求信号を停止してボイラの燃焼を停止する制御を行っている。ボイラを複数台設置する多缶設置の場合は、蒸気圧力値に対応させてボイラの燃焼台数を定めておき、蒸気圧力値に基づいて燃焼台数を定める台数制御を行っている。
【０００３】
メイン燃焼要求信号によってボイラの運転状態を燃焼停止からメイン燃焼へ移行する場合、ボイラはプレパージ→パイロットバーナ着火→メインバーナ着火の工程を経てメイン燃焼を行っているため、メイン燃焼要求信号の出力からメイン燃焼の開始までには遅れ時間が発生する。メイン燃焼開始前に遅れ時間があると、その間は蒸気圧力の低下が続くため、蒸気の不足を招くことになる。そのため、メイン燃焼を停止してもパイロットバーナによる燃焼を続けるパイロット燃焼を行っておき、メイン燃焼要求信号の出力時にはパイロット燃焼からメイン燃焼へ切り換えることで、メイン燃焼開始時の遅れ時間を少なくすることが行われていた。しかし、パイロット燃焼続ける場合、パイロットバーナの燃焼時間が長くなる分だけ燃料の消費量が増加することになり、効率が悪くなるという問題があった。
【０００４】
特開２００２−８１６０５号公報では、要求負荷変動，時間当たりの燃焼要求発生回数及び低燃焼待機台数の設定値のいずれかに応じて、パイロット燃焼を行う継続時間Ｔを制御しておき、パイロット燃焼の時間が前記継続時間Ｔに達しても燃焼開始指令がないときは、パイロット燃焼を中止することで、無駄なパイロット燃焼を少なくするようにしている。しかし、前記制御を行う場合、要求負荷変動で制御するには、「所定の要求圧力や要求温度の時間当たりの変化率」を検出することが必要となり、変化率を検出する装置が必要になる。また時間当たりの燃焼要求発生回数に基づいて制御する場合、燃焼要求発生回数を検出し終わるまではそれまでの継続時間Ｔを維持するため、制御に遅れが生じることになり、パイロット燃焼を行う必要がなくなっていてもパイロット燃焼を継続することがあった。低燃焼待機台数に基づいて制御する場合は、メイン燃焼時に燃焼量の増減を行うボイラを複数台設置した多缶設置のシステムに対するものでなければならず、全てのボイラに有効なものではない。
【０００５】
【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、負荷追従性の向上と無駄なパイロット燃焼による効率の低下を少なくすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、燃焼停止，メイン燃焼及びパイロット燃焼のいずれかの段階をそれぞれ選択して制御することができるバーナを備え、負荷に応じて燃焼状態を制御しているボイラにおいて、燃焼状態をメイン燃焼から燃焼停止又はパイロット燃焼に変更してから、次回のメイン燃焼開始までの時間を経過時間ａとして検出しておき、前記経過時間ａがあらかじめ定めておいた設定周期よりも短い場合には、パイロット燃焼を行う制御を選択し、前記経過時間ａが設定周期よりも長い場合には、パイロット燃焼を行わない制御を選択するものである。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記のパイロット燃焼の有無を選択するボイラにおいて、パイロット燃焼の有無を選択する制御を行う時間帯を設定しておき、設定した時間帯にのみ前記制御を行うようにしたものである。
【０００８】
【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及び図２は本発明の一実施例におけるボイラ燃焼状態のタイムチャート、図３は本発明の一実施例でのフロー図である。本発明を実施するボイラ１は、メインバーナ２とパイロットバーナ３を設けており、各バーナはそれぞれ単独で燃焼を制御することができるようにしておく。ボイラ１で発生した蒸気の圧力を検出する圧力検出装置４を設け、圧力検出装置４は運転制御装置５と接続する。運転制御装置５はボイラの運転を制御するものであり、時刻と時間の計測を行うタイマー装置を設けておく。
【０００９】
運転制御装置５は、圧力検出装置４で検出した蒸気圧力値に基づいて、ボイラ１の燃焼を制御する。蒸気圧力値が下限圧力まで低下するとメイン燃焼要求信号を出力し、メインバーナ２の燃焼によるメイン燃焼を行って蒸気の供給を行う。メイン燃焼によって蒸気圧力値が上限圧力まで上昇すると、メイン燃焼要求信号を停止してメイン燃焼を停止する。メイン燃焼を停止している場合は、パイロットバーナ３の燃焼を続けるパイロット燃焼か、パイロットバーナも燃焼を停止する燃焼停止のいずれかとする。つまりボイラの燃焼制御は、メインバーナ２による燃焼であるメイン燃焼、パイロットバーナ３のみ燃焼を行うパイロット燃焼、メインバーナ２とパイロットバーナ３の両方とも停止とする燃焼停止のいずれかとする。
【００１０】
ボイラは燃焼停止からメイン燃焼へ移行する場合、プレパージ→パイロットバーナへの着火→メインバーナへの着火の各工程が必要であるため、メイン燃焼要求信号の出力からメイン燃焼の開始までには一定の時間が必要となる。それに対しパイロット燃焼状態からメイン燃焼へ移行する場合は、メイン燃焼要求信号出力時点で既にパイロットバーナが燃焼しているため、すぐにメインバーナへの着火の工程に入ることができ、メイン燃焼要求信号の出力直後にメイン燃焼を開始することができる。ただし、パイロットバーナを燃焼している間は燃料を消費し続けるため、パイロット燃焼の必要性を判断し、パイロット燃焼が必要な場合にのみパイロット燃焼を行うようにする必要がある。
【００１１】
運転制御装置５は、メイン燃焼要求信号の出力を停止してから、次回のメイン燃焼要求信号を出力するまでの時間である経過時間ａをタイマー装置で計測する。運転制御装置５には、パイロット燃焼を行うか否かを判断する基準である設定周期を定めておき、計測した経過時間ａと設定しておいた設定周期を比較し、経過時間ａが設定周期より小さかった場合はパイロット燃焼を行う制御を選択し、経過時間ａが設定周期より大きかった場合はパイロット燃焼を行わない制御を選択する。なお、ここでいうパイロット燃焼とは、メインバーナによる燃焼に替えて行うパイロットバーナによる燃焼のことであり、パイロット燃焼を行わないといっても燃焼停止からメイン燃焼を開始する場合にパイロットバーナでの着火を行わないというものではない。
【００１２】
経過時間ａの値が小さい場合、その間にパイロット燃焼を行っていてもパイロットバーナによる燃焼で消費する燃料量は少ないが、経過時間ａの値が大きい場合にパイロット燃焼を行っていると、燃料消費量は多くなる。そのため経過時間ａの値が小さい時期には、パイロット燃焼を行うことで、メイン燃焼開始時の遅れ時間を短縮してメイン燃焼開始時の蒸気圧力低下を少なくするが、経過時間ａの値が大きい時期には、パイロット燃焼を行わないことで、パイロットバーナの燃焼時間が長くなることを防ぎ、パイロットバーナによる燃料消費量を削減する。
【００１３】
また運転制御装置５には、パイロット燃焼を行える時間帯を設定しておき、パイロット燃焼を行うか行わないかの選択は、設定した時間帯にのみ行うように設定しておく。蒸気使用量の多い時間帯と少ない時間帯があらかじめ分かっている場合、パイロット燃焼を行うのは蒸気使用量の多い時間帯のみとしておき、設定した時間帯以外の時間帯ではパイロット燃焼を行わない。パイロット燃焼を行う時間帯を定め、それ以外の蒸気使用量が少ない時間帯にはパイロット燃焼を行わないようにすることで、パイロットバーナによる燃料消費量を削減する。
【００１４】
なお、運転制御装置５には、パイロット燃焼設定時間も設定しておく。パイロット燃焼を行っている場合、パイロット燃焼を開始してからパイロット燃焼設定時間が経過してもメイン燃焼要求信号の出力が無かった場合には、パイロット燃焼を中止して、パイロットバーナの燃焼を停止する。
【００１５】
パイロット燃焼を行わない制御から行う制御へ変更する場合について、図１のタイムチャートに基づいて説明する。メインバーナによるメイン燃焼は、メイン燃焼要求信号の出力ごとに行うものであり、説明のために、図中に記載しているメイン燃焼の実施ごとに時間の経過順に、メイン燃焼▲１▼，メイン燃焼▲２▼，メイン燃焼▲３▼，メイン燃焼▲４▼と名付けておく。図１のタイムチャートは、図の前半はパイロット燃焼を行わない制御であり、図の後半はパイロット燃焼を行う制御としており、メイン燃焼▲１▼は既にメイン燃焼を行っている状態から図を始めている。
【００１６】
圧力検出装置４で検出している蒸気圧力値が上昇し、蒸気圧力値が上限圧力まで上昇すると、メイン燃焼▲１▼のメイン燃焼要求信号を停止する。運転制御装置５は、メイン燃焼要求信号が途切れると、メインバーナによるメイン燃焼を停止する。この時運転制御装置では、メイン燃焼▲１▼のメイン燃焼要求信号停止から次回のメイン燃焼要求信号出力までの時間である経過時間ａ１を測定しておく。この場合、経過時間ａ１はあらかじめ設定していた設定周期より長いものであるため、パイロット燃焼を行わない制御を選択する。
【００１７】
メインバーナの燃焼を停止すれば、ボイラからの蒸気供給がなくなるため、蒸気圧力は低下し、圧力検出装置４で検出している蒸気圧力値が下限圧力まで低下すると、運転制御装置５はメイン燃焼要求信号を出力する。メイン燃焼▲２▼のメイン燃焼要求信号の出力があると、運転制御装置５はまずプレパージを実施してボイラ内の換気を行い、次にパイロットバーナの着火を行い、最後にメインバーナによるメイン燃焼を行う。この場合、メイン燃焼を開始する前に、プレパージの工程やパイロットバーナ着火の工程があるため、メイン燃焼要求信号の出力からメイン燃焼の開始までには一定の遅れ時間が生じ、その間は蒸気圧力が低下することになる。しかし、不必要なパイロット燃焼による燃料消費を抑えることが出来る。
【００１８】
メイン燃焼による蒸気供給によって蒸気圧力が上昇し、メイン燃焼▲２▼でのメイン燃焼要求信号が途切れると、メイン燃焼▲１▼を終了した場合と同様にメイン燃焼を停止し、経過時間ａ２の計測を行う。メイン燃焼▲２▼の停止からメイン燃焼▲３▼の熱要求信号出力までの時間である経過時間ａ２は、あらかじめ設定しておいた設定周期より短くなっている。メイン燃焼間隔が設定周期より短かった場合、運転制御装置はパイロット燃焼を実施する制御を選択する。
【００１９】
メイン燃焼▲３▼の運転については、メイン燃焼開始の手順とメイン燃焼停止時に経過時間ａ３を計測する点はそれまでと同じであるが、メイン燃焼要求信号が途切れてメイン燃焼を停止する場合、メインバーナの燃焼に替えてパイロットバーナの燃焼を行うパイロット燃焼を実施する点は異なる。パイロットバーナはメインバーナを着火するためのものであって火力は小さいため、パイロットバーナの燃焼を行っていたとしても蒸気圧力は低下していく。
【００２０】
パイロット燃焼を行っている状態で、メイン燃焼▲４▼のメイン燃焼要求信号の出力があると、既にパイロットバーナによる燃焼を行っているので、運転制御装置５は即時にメインバーナによるメイン燃焼を開始する。パイロット燃焼を行っていたことで、プレパージなどの燃焼準備に要する時間を経ずにメインバーナによるメイン燃焼を開始することができる。メイン燃焼要求信号出力からメイン燃焼開始までの遅れ時間を短くすることで、メイン燃焼開始時に蒸気圧力が大きく低下することを防止できる。
【００２１】
続いて、パイロット燃焼を行う制御から行わない制御へ変更する場合について、図２のタイムチャートに基づいて説明する。図２ではメイン燃焼要求信号ごとに、メイン燃焼▲５▼，メイン燃焼▲６▼，メイン燃焼▲７▼，メイン燃焼▲８▼と名付けている。図２のタイムチャートは、図の前半はパイロット燃焼を行う制御であり、図の後半はパイロット燃焼を行わない制御としており、メイン燃焼▲５▼は既にメイン燃焼を行っている状態から図を始めている。
【００２２】
圧力検出装置４で検出している蒸気圧力値が上昇し、蒸気圧力値が上限圧力まで上昇すると、メイン燃焼▲５▼のメイン燃焼要求信号を停止する。運転制御装置５は、メイン燃焼要求信号が途切れると、メインバーナによるメイン燃焼を停止し、パイロットバーナのみを燃焼し続けるパイロット燃焼とする。この時運転制御装置では、メイン燃焼▲５▼のメイン燃焼要求信号停止から次回のメイン燃焼要求信号出力までの時間である経過時間ａ５を測定しておく。この場合、経過時間ａ５はあらかじめ設定していた設定周期より短いものであるため、パイロット燃焼を行う制御を選択する。
【００２３】
メインバーナの燃焼を停止すれば、ボイラからの蒸気供給がなくなるため、蒸気圧力は低下し、圧力検出装置４で検出している蒸気圧力値が下限圧力まで低下すると、運転制御装置５はメイン燃焼要求信号を出力する。パイロット燃焼を行っている状態でメイン燃焼▲６▼のメイン燃焼要求信号出力があると、既にパイロットバーナによる燃焼を行っているので、運転制御装置５は即時にメインバーナによるメイン燃焼を開始する。パイロット燃焼を行っていたことで、プレパージなどの燃焼準備に要する時間を開けずにメインバーナによるメイン燃焼を開始することができ、メイン燃焼要求信号出力からメイン燃焼開始までの遅れ時間を短くすることができる。メイン燃焼開始時までの遅れ時間を短くすることで、メイン燃焼開始時に蒸気圧力が大きく低下することを防止できる。
【００２４】
メイン燃焼による蒸気供給によって蒸気圧力が上昇し、メイン燃焼▲６▼でのメイン燃焼要求信号が途切れると、メイン燃焼▲５▼を終了した場合と同様にメイン燃焼からパイロット燃焼へ移行し、経過時間ａ６の計測を行う。メイン燃焼▲７▼のメイン燃焼要求信号出力までの時間である経過時間ａ６は、あらかじめ設定しておいた設定周期より長くなっている。メイン燃焼間隔が設定周期より長くなった場合、運転制御装置はパイロット燃焼をしない制御を選択する。また、パイロット燃焼の時間が、あらかじめ設定しておいた待機設定時間に到達しても燃焼要求信号の出力が無かった場合、パイロット燃焼を中止し、パイロットバーナの燃焼も停止する燃焼停止とする。
【００２５】
その後に蒸気圧力の低下によってメイン燃焼▲７▼のメイン燃焼要求信号出力があると、その時点ではパイロットバーナも燃焼を停止しているため、プレパージ→パイロットバーナ着火→メインバーナ着火の工程を経てメイン燃焼を行う。この場合、メイン燃焼を開始する前に、プレパージの工程やパイロットバーナ着火の工程があるため、メイン燃焼要求信号の出力からメイン燃焼の開始までには一定の遅れ時間が生じ、その間は蒸気圧力が低下するが、パイロット燃焼を行わない制御としたことで、不必要なパイロット燃焼による燃料消費を抑えることが出来る。メイン燃焼によって蒸気圧力が上昇し、メイン燃焼▲７▼のメイン燃焼要求信号が停止すると、前回の選択でパイロット燃焼を行わない制御を選択しているため、メイン燃焼の停止後にパイロットバーナの燃焼は行わず、燃焼停止とする。
【００２６】
なお、図３はボイラ１が１台の場合の単缶設置であるが、本発明のボイラを複数台設置した多缶設置として台数制御を行うこともできる。多缶設置とした場合、すべてのボイラでパイロット燃焼を行うようにしてもよいが、多缶設置の場合は燃焼優先順位に従って燃焼台数を順に増減していくものであるため、パイロット燃焼は一部のボイラでのみ行うようにしてもよい。
【００２７】
【発明の効果】
本発明を実施することで、遅れ時間の短縮による負荷追従性の向上と、パイロット燃焼の長時間化による燃料消費量の増大防止のバランスをとることができる。
【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態のタイムチャート
【図２】本発明の一実施例におけるボイラ燃焼状態のタイムチャート
【図３】本発明の一実施例でのフロー図
【符号の説明】
１　ボイラ
２　メインバーナ
３　パイロットバーナ
４　圧力検出装置
５　運転制御装置

Claims (2)

1. 燃焼停止，メイン燃焼及びパイロット燃焼のいずれかの段階をそれぞれ選択して制御することができるバーナを備え、負荷に応じて燃焼状態を制御しているボイラにおいて、燃焼状態をメイン燃焼から燃焼停止又はパイロット燃焼に変更してから次回のメイン燃焼開始までの時間を経過時間ａとして検出しておき、前記経過時間ａがあらかじめ定めておいた設定周期よりも短い場合には、パイロット燃焼を行う制御を選択し、前記経過時間ａが設定周期よりも長い場合には、パイロット燃焼を行わない制御を選択することを特徴とするパイロット燃焼の有無を選択するボイラ。
2. 請求項１に記載のパイロット燃焼の有無を選択するボイラにおいて、パイロット燃焼の有無を選択する制御を行う時間帯を設定しておき、設定した時間帯にのみ前記制御を行うようにしたことを特徴とするパイロット燃焼の有無を選択するボイラ。

Images