JP2005291662A - 濃縮ブローの実行を延期する制御を行うボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】 濃縮ブローを行っているボイラにおいて、蒸気圧力の変動を少なくし、蒸気供給量の不足や燃料の無駄使いをなくす。
【解決手段】 ボイラ内の缶水を加熱することで蒸気を発生しており、発生した蒸気の圧力値を圧力検出装置で検出し、検出した圧力値に基づいて缶水への加熱を制御しているボイラであって、ボイラ内にためている缶水の一部をボイラ内から排出する濃縮ブロー装置を設けておき、ボイラの運転を行いながら缶水の一部を排出する濃縮ブローを行っているボイラにおいて、蒸気の供給が不足するおそれの有無を判定する判定装置を設けておき、判定装置が蒸気供給不足のおそれありと判定した場合には濃縮ブローの実行を延期する制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は濃縮ブローの実行を延期する制御を行うボイラに関するものである。

蒸気を発生しているボイラの場合、ボイラ内から蒸気を取り出すと、水中に含まれていた不純物は缶内に残り、蒸発によって減少した缶水の分だけ新たに給水を行うため、ボイラの運転に伴って缶水中の不純物は濃縮する。缶水が一定度以上に濃縮するとキャリオーバが発生するなどの不具合を生じるため、一定度以上に濃縮が進まないように水質を調節する必要がある。そこで、濃縮度が所定の値を越えると濃縮の進んだ缶水を一定量排出し、替わりに濃縮していない水を供給して缶水の濃縮度を低減させる濃縮ブローを行っている。濃縮ブローの実行は、缶水の電気伝導率を算出しておき、電気伝導率が所定値を越えると行うセンサー式の濃縮ブロー制御、ボイラの運転時間や給水量等を測定しておき、運転時間や給水量等から缶水の濃縮程度を演算によって算出し、算出した濃縮度に基づいて行う演算式の濃縮ブロー制御等がある。

なお、ボイラのブローには濃縮ブローのほかに、水管内にたまったカマドロを排出するためにボイラの底部から缶水を排出する全ブローがある。濃縮ブローは缶水の一部を取り出すだけであるため、ボイラを運転しながら行うことができるが、全ブローはボイラの缶水をすべて排出するものであるため、全ブロー実行時にはボイラの運転を停止しておいて缶水の排出を行っている。

濃縮ブローは、ボイラ内にある高温の缶水を一部排出し、入れ替わりに低温の水を供給するものであるため、濃縮ブローを実行するとボイラ内の缶水温度は一時的に低下する。缶水温度が低下すると、蒸気の発生量が減少するため、ボイラから供給している蒸気量が一時的に低下することになる。蒸気圧力に余裕がある場合には蒸気発生量が減少しても大きな影響はないが、蒸気圧力が低い状態で濃縮ブローを実行した場合には、蒸気供給量が不足して蒸気圧力の低下を招くことがあった。

また、ボイラを複数台並列に設置しておき、必要台数分のボイラを燃焼するようにしたボイラの多缶設置システムが広く普及している。多缶設置システムの場合、各ボイラで発生した蒸気を集合させて集合部の蒸気圧力値を検出しておき、蒸気圧力値が低くなった場合には燃焼を停止していたボイラに対して燃焼要求信号を出力し、燃焼台数を増加することで蒸気発生量を増加、蒸気圧力値が高くなった場合には燃焼していたボイラに対して燃焼要求信号を停止し、燃焼台数を減少することで蒸気発生量を減少している。

ボイラは燃焼を開始する場合、炉内を換気するプレパージ等の燃焼準備工程が必要であり、その間は蒸気を発生することができない。燃焼要求信号があって燃焼準備工程を行っている時というのは、蒸気が不足している状態であり、この時にさらに蒸気圧力が低下することになると、蒸気圧力の低下を防止するために燃焼要求信号を出力していない別のボイラに対して燃焼要求信号を出力する制御を行う。蒸気供給量が大きく不足しているわけではないのに、複数のボイラに対して燃焼要求の出力を短時間で連続して行った場合、蒸気の発生を開始すると蒸気圧力値は短時間で急激に上昇することになるため、燃焼を開始してから幾らもたたないうちに、燃焼を停止する制御を行わなければならないということがあった。本来なら燃焼させる必要のないボイラに対して燃焼を開始させ、燃焼開始直後に燃焼を停止する制御を行うことは、燃料の無駄使いであり、蒸気圧力の安定性も失われることとなる。
特開２００２−２５７３０５号公報

本発明が解決しようとする課題は、濃縮ブローを行っているボイラにおいて、蒸気圧力の変動を少なくし、蒸気供給量の不足や燃料の無駄使いをなくすことにある。

請求項１に記載の発明は、ボイラ内の缶水を加熱することで蒸気を発生しており、発生した蒸気の圧力値を圧力検出装置で検出し、検出した圧力値に基づいて缶水への加熱を制御しているボイラであって、ボイラ内にためている缶水の一部をボイラ内から排出する濃縮ブロー装置を設けておき、ボイラの運転を行いながら缶水の一部を排出する濃縮ブローを行っているボイラにおいて、蒸気の供給が不足するおそれの有無を判定する判定装置を設けておき、判定装置が蒸気供給不足のおそれありと判定した場合には濃縮ブローの実行を延期する制御を行うようにしたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記の濃縮ブローの実行を延期する制御を行うボイラにおいて、判定装置は前記の圧力検出装置で検出している蒸気圧力値が所定値を下回っていた場合に、蒸気供給不足のおそれありと判定するものであり、蒸気供給不足のおそれがあるとして濃縮ブローの実行を延期した場合、その後に蒸気圧力値が判定装置の所定値まで回復するか、缶水の濃縮度が許容限界となるまで濃縮ブローの実行を延期する制御を行うようにしたことを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、ボイラ内の缶水を加熱することで蒸気を発生するボイラを複数台設置し、ボイラの運転台数を制御する台数制御装置を設けているボイラの多缶設置システムであって、各ボイラにはボイラ内にためている缶水の一部をボイラ内から排出する濃縮ブロー装置を設けておき、ボイラの運転を行いながら缶水の一部を排出する濃縮ブローを行っているボイラにおいて、複数台設置しているボイラのいずれも燃焼準備工程を行っていない場合に濃縮ブローを実行し、いずれかのボイラで燃焼準備工程を行っている場合には濃縮ブローの実行を延期する制御を行うことを特徴とする。

本発明を実施することによって、蒸気圧力の変動を少なくすることができ、蒸気供給量の不足や燃料の無駄使いをなくすことができる。

図１は本発明の第一実施例における蒸気圧力値の変化とボイラの運転状況を記したタイムチャート、図２は第二実施例における蒸気圧力値の変化とボイラの運転状況を記したタイムチャート、図３は第三実施例における蒸気圧力値の変化とボイラの運転状況を記したタイムチャート、図４は本発明を実施しているボイラの概要図、図５は本発明を実施している多缶設置システムの概要図である。

まず、図４に基づきボイラの構成を説明する。ボイラ１は水管によって缶体を構成し、中央の上部に設けた燃焼装置によって水管内の缶水を加熱するようにしている。ボイラ１の下部に給水配管を接続し、給水配管の途中に設けた給水ポンプ３によってボイラ内への給水を行う。ボイラ１の上部には缶水を含んだ蒸気を気液分離し、蒸気のみを取り出す気水分離器１０を接続する。気水分離器１０から取り出した蒸気は蒸気配管９を通して蒸気使用箇所へ送っており、供給している蒸気の圧力を検出する圧力検出装置４を設けておく。気水分離器１０で分離した缶水はボイラの下部へ循環させるようにしており、気水分離器１０の下部に濃縮ブロー配管６と濃縮ブロー弁５からなる濃縮ブロー装置を設けている。圧力検出装置４で検出した蒸気圧力値は、ボイラの運転を制御する運転制御装置２へ入力するようにしており、ボイラの運転は圧力検出装置４で検出した蒸気圧力値に基づいて行う。また、運転制御装置２は給水ポンプ３及び濃縮ブロー弁５とも接続しており、給水ポンプ３及び濃縮ブロー弁５の作動制御も行う。

運転制御装置２では、ボイラが燃焼した時間を計測することでボイラ内にためている缶水の濃縮度を算出し、算出した濃縮度が所定の値を越えると濃縮ブロー量を算出して濃縮ブローを実行する。濃縮ブローを行う場合、給水ポンプ３の作動に合わせてブロー信号を出力し、算出した濃縮度に対応する時間分だけ濃縮ブロー弁５を開くことで、濃縮した缶水を濃縮ブロー配管６から排出する。

運転制御装置２には、燃焼要求信号の出力を開始する蒸気圧力値を燃焼開始設定値、燃焼要求信号の出力を停止する蒸気圧力値を燃焼停止設定値として設定しておき、圧力検出装置４で検出する蒸気圧力値に基づいてボイラの運転を制御する。また、運転制御装置２にはブロー下限設定値の設定も行っておく。ブロー下限設定値は、圧力検出装置４で検出した蒸気圧力値と比較することで蒸気供給不足のおそれを判定するためのものであり、運転制御装置２は濃縮ブロー実行時期に圧力検出装置４で検出している蒸気圧力値がブロー下限設定値より低ければ、蒸気供給不足のおそれありと判定して濃縮ブローの実行を延期する。

なお、濃縮ブローの実行を延期し続けた場合、缶水の濃縮度は通常よりも濃縮していくことになる。そのため、缶水の濃縮度が許容限界となるまでは濃縮ブローを延期させるようにしておくが、缶水の濃縮度が許容限界まで上昇した場合には濃縮ブローを実行するように設定しておく。濃縮ブローを延期している間も、燃焼時間から缶水の濃縮度を算出するようにしておき、算出した濃縮度とあらかじめ設定しておいた濃縮度の許容限界を比較し、許容限界以上に濃縮した場合には濃縮ブローを実行する。

図１に基づいて、第一実施例におけるボイラの運転状況を説明する。図１の場合、蒸気圧力の設定値であるブロー下限設定値を燃焼開始設定値よりも少し低い値に設定しており、圧力検出装置４で検出した蒸気圧力値がブロー下限設定値未満の場合には濃縮ブローの実行を延期するものである。

図１では、蒸気圧力値は燃焼開始設定値と燃焼停止設定値の間になっており、ボイラは燃焼を停止している状態から開始している。点ａで蒸気圧力値が燃焼開始設定値以下になると、運転制御装置２は燃焼要求信号の出力を行い、ボイラの燃焼を開始させる。ボイラが燃焼を開始する場合、ボイラ内を換気するプレパージなどの燃焼準備工程が必要であり、その間は蒸気を供給することができないため、蒸気圧力値は低下を続けており、ブロー下限設定値より低い値まで低下している。運転制御装置２では、点ｂで給水ポンプ３の作動を開始しており、この時に濃縮ブローが必要であるとしてブロー必要量を算出していてる。しかし、点ｂの時点では蒸気圧力値がブロー下限設定値より低いため、濃縮ブロー弁５を開くことはせず、濃縮ブローの実行を延期する制御を行う。

その後、蒸気圧力値が上昇し、点ｃで給水ポンプ３の作動を行う時には、蒸気圧力値がブロー下限設定値よりも高くなっているため、濃縮ブローを実行する。濃縮ブローを実行する場合、点ｂ以前の濃縮量に対応する濃縮ブロー必要量と、点ｂから点ｃの間における濃縮量に対応する濃縮ブロー必要量を合計した時間分だけ濃縮ブロー弁５を開き、それまでの濃縮量に対応する濃縮ブローをまとめて行う。

点ｃの次に行う濃縮ブロー実行時である点ｄの場合は、蒸気圧力値がブロー下限設定値よりも高いために濃縮ブローの延期はなく、延期分の濃縮ブロー時を合算することもないため、点ｄでのブロー必要量分だけ濃縮ブロー弁５を開く通常の濃縮ブローを実行する。

蒸気供給に余裕がある状態の時に濃縮ブローを実行し、蒸気供給に余裕がない状態の時には濃縮ブローを実行しないようにすることで、濃縮ブローを実行することにより蒸気供給量が一時的に減少したとしても、蒸気の供給が不足して蒸気圧力値が低下するということを防止することができる。

次に図２に基づいて、第二実施例におけるボイラの運転状況を説明する。図２の設定値等は図１の場合と同じであるが、蒸気圧力値がブロー下限設定値未満にある時間が長くなっている点が図１とは異なっている。図２の前半は図１の場合と同じであり、点ｆで蒸気圧力値が燃焼開始設定値以下になると、運転制御装置２は燃焼要求信号の出力を行い、ボイラの燃焼準備工程を行って燃焼を開始させる。運転制御装置２では、点ｇで給水ポンプ３の作動を開始しており、この時に濃縮ブローが必要であるとしてブロー必要量を算出しているが、点ｇの時点では蒸気圧力値がブロー下限設定値より低いため、濃縮ブロー弁５を開くことはせず、濃縮ブローの実行を延期する制御を行う。

その後、時間が経過し、点ｈで給水ポンプ３の作動を行っているが、この時点においても蒸気圧力値がブロー下限設定値より低くなっている。そしてこの時の缶水濃縮度を算出し、算出した濃縮度とあらかじめ設定しておいた濃縮度の許容限界を比較することで、濃縮度は許容限界まで達していないことを確認する。蒸気圧力値がブロー下限設定値未満であり、かつ濃縮度が許容限界未満であるため、濃縮ブローは実行せず、濃縮ブローの延期を継続する。

同様に点ｉでも濃縮ブローの実行を検討する。点ｉの場合、蒸気圧力値はブロー下限設定値より低いままである。しかし、この時の缶水濃縮度はあらかじめ設定しておいた濃縮度の許容限界よりも高くなっている。缶水の濃縮度が高くなりすぎた場合にはキャリオーバなどが発生することがあるため、運転制御装置２は濃縮度が許容限界に達した場合には延期していた濃縮ブローを実行する。この場合、点ｇ・点ｈ・点ｉで必要になっていた濃縮ブロー量を併せて行う。濃縮度の許容限界を設定しておき、濃縮度が許容限界を越えた場合には濃縮ブローを実行するようにしておくことで、缶水が過濃縮となることを防止できる。

次に図３及び図５に基づき、第三実施例の説明を行う。第三実施例はボイラを複数台設置している多缶設置システムに関するものであり、１号缶・２号缶・３号缶からなる３台のボイラ１を設置しており、ボイラの運転制御は台数制御装置７によって行う。ボイラ１自体は図４に記載したものと同じであり、給水ポンプや濃縮ブロー装置などの記載は省略している。

各ボイラ１で発生した蒸気は、各ボイラ１の蒸気配管９を通して共通のスチームヘッダ８へ送っており、スチームヘッダ８から蒸気使用箇所へ蒸気を供給する。蒸気圧力値の検出は、スチームヘッダ８に設けた圧力検出装置４によって行っており、蒸気圧力値の値は台数制御装置７へ入力する。台数制御装置７には、蒸気圧力値ごとに燃焼を行うボイラの台数を設定しておき、蒸気圧力値が高くなるほど燃焼要求信号の出力を行うボイラの台数を少なくして燃焼を行っていたボイラの燃焼を停止し、蒸気圧力値が低くなるほど燃焼要求信号の出力を行うボイラの台数を多くして燃焼を停止していたボイラの燃焼を開始する。台数制御装置７は、ボイラの燃焼台数を制御することで蒸気の発生量を制御し、蒸気圧力値を所定の範囲に保つ制御を行う。

各ボイラ１には運転制御装置２を設けており、運転制御装置２は台数制御装置７からの燃焼要求信号に基づいてボイラの燃焼を制御する。また、図５では濃縮ブロー装置の記載を省略しているが、運転制御装置２は濃縮ブローの制御も行う。濃縮ブローの制御は、図４のボイラと同様であり、運転制御装置２によって対象ボイラの燃焼時間を計測して缶水の濃縮度を算出しておき、算出した濃縮度が所定の値を越えると濃縮ブローを実行する。濃縮ブローの延期に関しては、ボイラの蒸気圧力値が低下した場合に延期する制御に加えて、複数台設置しているボイラのいずれかで燃焼準備工程を行っている場合には濃縮ブローの遅延を行うように設定しておく。

図３に基づいて、第三実施例におけるボイラの運転状況を説明する。図３では３台のボイラすべてが停止している状態から開始しており、点Ａで台数制御装置７は１号缶に対して燃焼要求信号の出力を行う。燃焼要求信号を受けた１号缶では、プリパージなどの燃焼準備工程を行い、燃焼準備工程が終了して燃焼を開始すると蒸気の供給が始まる。点Ｂにおいて、１号缶の運転制御装置２は、給水ポンプ３の作動を行って１号缶への給水を行うとともに、ブロー必要量を算出し、濃縮ブロー弁を開いて濃縮ブローを開始する。濃縮ブロー実行中である点Ｃにおいて、台数制御装置７は２号缶に対する燃焼要求信号を出力すると、２号缶の運転制御装置２では燃焼準備工程を開始する。２号缶に対して燃焼要求信号の出力を開始したことの情報は、１号缶の運転制御装置２へも入力しておく。燃焼要求信号の出力を開始してから一定時間の間は燃焼準備工程を行っており、その間は２号缶からの蒸気供給は行われない。蒸気圧力が低下したために２号缶に対して燃焼要求信号を出力したが、２号缶は燃焼準備工程を行っていて２号缶からの蒸気供給はないという場合、蒸気圧力は低下し続けることになる。この状態で１号缶でも蒸気発生量が減少する濃縮ブローを実行すると蒸気圧力が大きく低下することになるため、他ボイラにて燃焼準備工程を実施している時、１号缶の運転制御装置２では、濃縮ブローを延期する制御を行う。濃縮ブローを実行中であった場合は、濃縮ブローを途中で中断し、残りは次に濃縮ブローを実行した場合に合算して行うようにする。

点Ｄにおいて１号缶の給水を開始した時点では、２号缶の燃焼準備工程を終了しており、他ボイラによる燃焼準備工程は行っていないため、１号缶の運転制御装置２は濃縮ブローを実行する。この時の濃縮ブロー実施時間は、点Ｃで中断した残り時間と、点Ｂから点Ｄまでの濃縮によって必要となった分を合算して行う。その後、点Ｅにおいて２号缶の濃縮ブローを実行し、点Ｆにおいて１号缶の濃縮ブローを実行している。この場合には他ボイラにおける燃焼準備工程はなく、濃縮ブローの延期分もないため、通常の濃縮ブローを実行する。

他ボイラで燃焼準備工程を行っているときは、蒸気が不足しているために燃焼要求信号の出力を行ったが蒸気の供給は始まっていない状態であり、この時に蒸気発生量が一時的に減少する濃縮ブローを実行すると、蒸気圧力値は一時的であるがさらに低下することになっていた。蒸気圧力値の一時的な低下により、燃焼要求信号の出力を行っていなかったボイラに対しても新たに燃焼要求信号を出力した場合、濃縮ブローが終了し、燃焼準備工程を行っていたボイラが燃焼を開始すると、蒸気圧力値はすぐに上昇するため、短時間で燃焼を停止しなければならなくなる。濃縮ブローを延期することで、燃焼準備工程中に濃縮ブローを実行することによる蒸気圧力の低下を防止することができるため、蒸気圧力値の変動を少なくすることができ、蒸気供給量が不足することや、無駄な燃焼の発停を防止することができる。

本発明の第一実施例におけるタイムチャート 本発明の第二実施例におけるタイムチャート 本発明の第三実施例におけるタイムチャート 本発明を実施しているボイラの概要図 本発明を実施している多缶設置システムの概要図

符号の説明

１ ボイラ
２ 運転制御装置
３ 給水ポンプ
４ 圧力検出装置
５ 濃縮ブロー弁
６ 濃縮ブロー配管
７ 台数制御装置
８ スチームヘッダ
９ 蒸気配管
１０ 気水分離器

Claims (3)

1. ボイラ内の缶水を加熱することで蒸気を発生しており、発生した蒸気の圧力値を圧力検出装置で検出し、検出した圧力値に基づいて缶水への加熱を制御しているボイラであって、ボイラ内にためている缶水の一部をボイラ内から排出する濃縮ブロー装置を設けておき、ボイラの運転を行いながら缶水の一部を排出する濃縮ブローを行っているボイラにおいて、蒸気の供給が不足するおそれの有無を判定する判定装置を設けておき、判定装置が蒸気供給不足のおそれありと判定した場合には濃縮ブローの実行を延期する制御を行うようにしたことを特徴とする濃縮ブローの実行を延期する制御を行うボイラ。
2. 請求項１に記載の濃縮ブローの実行を延期する制御を行うボイラにおいて、判定装置は前記の圧力検出装置で検出している蒸気圧力値が所定値を下回っていた場合に、蒸気供給不足のおそれありと判定するものであり、蒸気供給不足のおそれがあるとして濃縮ブローの実行を延期した場合、その後に蒸気圧力値が判定装置の所定値まで回復するか、缶水の濃縮度が許容限界となるまで濃縮ブローの実行を延期する制御を行うようにしたことを特徴とする濃縮ブローの実行を延期する制御を行うボイラ。
3. ボイラ内の缶水を加熱することで蒸気を発生するボイラを複数台設置し、ボイラの運転台数を制御する台数制御装置を設けているボイラの多缶設置システムであって、各ボイラにはボイラ内にためている缶水の一部をボイラ内から排出する濃縮ブロー装置を設けておき、ボイラの運転を行いながら缶水の一部を排出する濃縮ブローを行っているボイラにおいて、複数台設置しているボイラのいずれも燃焼準備工程を行っていない場合に濃縮ブローを実行し、いずれかのボイラで燃焼準備工程を行っている場合には濃縮ブローの実行を延期する制御を行うことを特徴とする濃縮ブローの実行を延期する制御を行うボイラ。

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