JP2008107021A

JP2008107021A - ボイラ多缶設置システム

Info

Publication number: JP2008107021A
Application number: JP2006290909A
Authority: JP
Inventors: Masahito Nishiyama; 将人西山
Original assignee: SAMSON CO Ltd
Current assignee: SAMSON CO Ltd
Priority date: 2006-10-26
Filing date: 2006-10-26
Publication date: 2008-05-08

Abstract

【課題】安定した蒸気供給と経済性を両立することのできるボイラの多缶設置システムを供給する。
【解決手段】複数台設置したボイラ１の運転は、ボイラ１と接続している台数制御装置３によって集中制御しているボイラ多缶設置システムであって、台数制御装置３は個々のボイラ１に対して、燃焼・燃焼待機・停止の制御信号を出力し、ボイラは該制御信号に基づいた運転を行うボイラ多缶設置システムにおいて、各ボイラにも運転を独自に決定することのできる運転制御装置５を設けておき、各ボイラに設けている運転制御装置５は、台数制御装置３に異常が発生したと判定した場合、それまで台数制御装置３から送信されていた制御信号が燃焼又は燃焼待機であったボイラは、ボイラの運転制御装置５を用いて燃焼又は燃焼待機を自ら選択する単独制御に切り替え、それまで台数制御装置３から送信されていた制御信号が停止であったボイラは、その後も停止を継続する。
【選択図】図１

Description

本発明は複数台のボイラを設置しておき、負荷に応じてボイラの運転台数を変化させることで蒸気供給量を調節するボイラの多缶設置システムに関するものである。

大型のボイラに替えて小型のボイラを複数台設置し、負荷量に応じてボイラの燃焼台数を調節するボイラの多缶設置システムが広く普及している。多缶設置システムでは、各ボイラで発生した蒸気を蒸気集合部に集合させるようにしており、蒸気集合部における蒸気圧力値に応じてボイラの運転台数を決定する。ボイラの運転台数を制御する台数制御装置では、蒸気圧力値に対応するボイラの燃焼量を定めておき、蒸気集合部で検出した蒸気圧力値に応じてボイラの運転台数を決定する。検出した蒸気圧力値が低い場合にはボイラの運転台数を多くすることで蒸気発生量を増加し、蒸気圧力値の上昇につれてボイラの運転台数を少なくしていくことで蒸気発生量を減少させる。蒸気集合部の蒸気圧力値に応じてボイラの燃焼台数を増減することで、蒸気圧力値が所定の範囲内を保つことができる。

具体的には、台数制御装置では制御圧力範囲を複数の圧力帯に区分し、圧力帯ごとにボイラの燃焼量を設定しておく。多缶設置しているボイラが、高燃焼・低燃焼・燃焼待機（停止）の３位置で燃焼を制御するものであれば、台数制御装置では検出している蒸気圧力値に基づき、高燃焼・低燃焼・燃焼待機（停止）をそれぞれ何台とするかを決定し、優先順位の高いボイラから順に燃焼させる。

台数制御装置では、蒸気圧力が低下しても停止を継続させるボイラを設定しておくこともある。例えば、蒸気供給の必要ない時間帯では、台数制御装置からボイラに対して停止の指令を出力する。蒸気供給の必要がない時間帯の場合には、蒸気集合部における蒸気圧力が通常の供給圧力より低くても何ら問題はなく、逆に蒸気圧力を所定圧力に維持するためにボイラの運転を行ったのではエネルギーの無駄使いとなってしまう。そのためこの場合には台数制御装置からボイラに対して停止の制御信号を出力する。また、多缶設置のボイラは、一部のボイラが保守点検などで稼働できない場合でも蒸気が不足しないように、余裕を持たせて設置台数を多くすることがある。この場合、設置しているすべてのボイラを運転制御対象としていると、一時的に蒸気圧力が低下した際には必要台数以上のボイラに対して燃焼指令を出力し、ボイラが燃焼を開始するとすぐに蒸気圧力が急上昇してしまい、今度は逆にボイラを停止していくといった無駄な制御を行うことがある。このような現象が発生すると、蒸気圧力を安定させることができないため、台数制御装置では一部のボイラに対しては、台数制御の対象から外し、蒸気圧力が低下しても停止ボイラに対しては停止の制御信号を出力し続ける方が良い場合もある。

台数制御装置によってボイラ運転台数を決定し、ボイラの運転を集中制御するようにしておくと、負荷に応じた運転制御が行えるようになり、蒸気供給圧力をより安定させることができる。また、台数制御装置による制御の場合、あるボイラに異常が発生しても、ほかの正常なボイラを運転させることで蒸気供給をカバーすることができる。しかし、集中制御を行う台数制御装置自体に異常が発生した場合には、各ボイラは正常であってもすべてのボイラが運転できなくなってしまう。そこで特開２００４−１０１０９５号公報に記載されているように、個々のボイラでも単独で運転の制御が行えるようにしておき、台数制御装置の異常時には台数制御装置による集中制御から個々のボイラによる単独制御に切り替えることで、台数制御装置に異常が発生したとしてもボイラの運転を継続することができる。

台数制御装置による集中制御から、個々のボイラによる単独制御へ変更した場合、各ボイラは台数制御装置からの制御信号に従って運転するのではなく、個々のボイラ自身で燃焼状態を決定して運転を行う。単独制御では台数制御装置からの制御指令には基づかずに運転を制御するため、台数制御装置では停止としておいたボイラも蒸気圧力が低ければ燃焼を行うことになる。これは、実操業状態においては、台数制御装置に異常が発生することによって蒸気供給が停止するよりも、ボイラを運転させることによって蒸気供給を継続する方が好ましいとの見地に基づくものであるが、燃焼の必要がないボイラ（停止の指示を受けていたボイラ）まで燃焼を行うことになるため、この点では、経済性が損なわれることになっていた。
特開２００４−１０１０９５号公報

本発明が解決しようとする課題は、台数制御装置に異常が発生した場合であっても、必要量の蒸気供給は継続することのできるものでありながら、ボイラが無駄に運転することも防止することで、安定した蒸気供給と経済性を両立することのできるボイラの多缶設置システムを供給することにある。

請求項１に記載の発明は、ボイラを複数台設置しておき、各ボイラの運転制御はボイラと接続している台数制御装置によって集中制御を行うようにしているボイラ多缶設置システムであって、台数制御装置は個々のボイラに対して、燃焼・燃焼待機・停止の制御信号を出力し、台数制御装置からの制御信号を受けたボイラは、該制御信号に基づいた運転を行うようにしているボイラ多缶設置システムにおいて、複数台設置している各ボイラにもそれぞれ運転を独自に決定することのできる運転制御装置を設けておき、個々のボイラに設けている運転制御装置は、台数制御装置に異常が発生したと判定した場合、それまで台数制御装置から送信されていた制御信号が燃焼又は燃焼待機であったボイラは、個々のボイラに設けている運転制御装置を用い、燃焼又は燃焼待機を自ら選択する単独制御に切り替え、それまで台数制御装置から送信されていた制御信号が停止であったボイラは、その後も停止を継続するものであることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記のボイラ多缶設置システムにおいて、ボイラの運転制御装置では、台数制御装置からの制御信号の送信が所定時間以上途絶えた場合に台数制御装置の異常と判定することを特徴とする。また、請求項３に記載の発明は、前記のボイラ多缶設置システムにおいて、ボイラの運転制御装置は、台数制御装置に異常が発生したためにボイラの運転状態を独自に定める単独制御に切り替えたが、台数制御装置が正常状態に戻り、台数制御装置から正常な制御信号の送信が再開されたことを確認すると、再び台数制御装置の制御に従う集中制御に復帰させるものであることを特徴とする。

本発明を実施することにより、台数制御装置に異常が発生しても、必要量の蒸気供給は継続することができ、かつ無駄にボイラの燃焼台数が増加することもないために、安定した蒸気供給と経済性を両立することのできる。また、台数制御装置への電力供給が途絶えたなど、台数制御装置の一時的な異常であって、台数制御装置の異常が解消した場合には、集中制御に復帰させるため、台数制御装置によるより安定した蒸気圧力制御を行える。

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多缶設置システムのフロー図である。本実施例ではボイラ１を４台設置しており、４台のボイラ１は１号缶、２号缶、３号缶、４号缶と名付けておく。各ボイラ１は蒸気配管で蒸気集合部４と接続する。各ボイラ１で発生した蒸気は蒸気集合部４に集合し、蒸気集合部４から蒸気使用箇所７へ蒸気の供給を行う。蒸気集合部４には集合部蒸気圧力を検出する集合部圧力検出装置２を設け、集合部圧力検出装置２からの信号は、ボイラの運転台数を制御する台数制御装置３へ出力するようにしておく。

各ボイラ１にも、それぞれにボイラ部蒸気圧力を検出するボイラ部圧力検出装置６を設け、個々のボイラ１でも蒸気圧力の検出を可能としておく。通常時における各ボイラ１の運転は、台数制御装置３によって燃焼量を決定し、台数制御装置３からの燃焼指令に基づいてボイラごとに設けている運転制御装置５が行う。ボイラ１は、高燃焼・低燃焼・停止の３位置で燃焼を制御するものであり、運転制御装置５は高燃焼の場合には燃料及び燃焼用空気の供給量を多くすることで燃焼量を大きくし、低燃焼の場合には燃料及び燃焼用空気の供給量を少なくすることで燃焼量を小さくする。停止の場合は、対象ボイラは台数制御の対象となっているが蒸気圧力が設定圧力よりも高いために燃焼を待機している燃焼待機と、対象ボイラを台数制御の対象から外しているため蒸気圧力に関係なく燃焼を行わない強制停止の二通りある。

ボイラの燃焼量制御は、蒸気集合部４での蒸気圧力値に基づいて台数制御装置３が燃焼量を決定しておき、台数制御装置３からの燃焼指令によって各ボイラ１が動作する集中制御を行う。ただし、台数制御装置３に異常が発生するなどして、台数制御装置３による集中制御が行えなくなった場合には、個々のボイラ１で独自に運転を制御する分散制御を行うことも可能としておく。

台数制御装置３は、台数制御を行うボイラを設定しておき、台数制御対象ボイラの運転制御装置５に対して燃焼状態の指令を出力する。台数制御装置３では、接続している各ボイラに対し、台数制御装置３による台数制御を行う自動モード、台数制御装置３では制御を行わずボイラ独自で運転を制御する手動モード、ボイラを運転させない停止モードをそれぞれ設定できるようにしておき、自動モードの設定を行っているボイラに対して燃焼状態の指令を出力する。台数制御装置３にタッチパネルなどの入力装置を設けておき、各ボイラのモードは台数制御装置３の入力装置によって自由に設定することができるようにしておく。

また、台数制御装置３には、蒸気圧力値に応じてボイラの燃焼量を定めている燃焼パターンと、各ボイラの優先順位を設定している。台数制御装置３では集合部圧力検出装置２で検出した蒸気集合部４における蒸気圧力値に基づいて必要な燃焼量を算出し、優先順位の高いボイラから順に算出した燃焼量分のボイラを燃焼させる。台数制御装置３は、集合部圧力検出装置２で検出した蒸気圧力値が上昇すれば燃焼量を減少し、蒸気圧力値が低下すれば燃焼量を増加する。

４台設置しているボイラ１のうち、１号缶から３号缶のボイラは自動モード、４号缶のボイラは停止モードとしており、台数制御装置３は３台のボイラに対して台数制御を行うとする。この場合、台数制御装置３では、１号缶から３号缶のボイラに対しては、高燃焼、低燃焼、燃焼待機のいずれかの制御信号を出力し、４号缶のボイラに対しては停止の制御信号を出力する。

台数制御装置３では、集合部圧力検出装置２にて検出している蒸気圧力値が低ければ、高燃焼を行うボイラの台数を多くする。ボイラの運転制御装置５では、台数制御装置３からの制御信号を受けて運転を行っており、高燃焼の制御信号を受信するとボイラの運転状態を高燃焼、低燃焼の制御信号を受信するとボイラの運転状態を低燃焼、燃焼待機の制御信号を受信するとボイラの運転状態を燃焼待機とする。台数制御装置３は、蒸気圧力値が低い場合には燃焼量を大きくして蒸気供給量を増加させており、最も低い圧力区分にあると３台のボイラを高燃焼とする。蒸気の供給によって蒸気圧力が上昇すると、台数制御装置３はボイラの燃焼量を減少することで蒸気の供給を抑える。台数制御装置３は、蒸気圧力値が上昇していくと、１号缶から３号缶のボイラの対して高燃焼、低燃焼、燃焼待機の順に制御信号の出力を変更し、燃焼量を少なくしていくことで、蒸気供給量を調節する。なお、４号缶のボイラは停止モードに設定しているため、台数制御装置３から４号缶ボイラに対しては強制停止の制御信号を出力し続ける。

台数制御装置３が正常であれば、個々のボイラで単独制御を行う必要はない。しかし、台数制御装置３への電力供給が停止して台数制御装置３が停止するなど、台数制御装置３に何らかの異常が発生し、台数制御装置３による台数制御が行えなくなった場合には、個々のボイラでの単独制御を行うことが必要となる。台数制御装置３に異常が発生したことの検出は、ボイラ１の運転制御装置５が行う。ボイラ１の運転制御装置５は、台数制御装置３からの通信が途絶えた状態が１０秒間以上継続するなど、台数制御装置３を異常と判定する条件を満たした場合には、台数制御装置３に基づく集中制御から個々のボイラで燃焼を制御する単独制御に切り替える。各ボイラの運転制御装置５は、ボイラ部圧力検出装置６で検出した蒸気圧力値が低位に設定している値より低ければ高燃焼、高位に設定している値より高ければ燃焼待機、その中間であれば低燃焼、と制御する。それまで燃焼（高燃焼／低燃焼）又は燃焼待機の制御信号を受信していた１号缶から３号缶のボイラでは、ボイラ部圧力検出装置６で検出する個々のボイラにおける蒸気圧力値に基づく単独制御を開始する。また、それまで台数制御装置３から停止の制御信号を受信していた４号缶ボイラの場合は、単独制御になったとしてもボイラ部圧力検出装置６に基づく運転制御は開始せず、それまでと同様の停止を継続する。

台数制御装置３で台数制御対象とせず、強制的に停止していたボイラ（４号缶ボイラ）は、その時点では運転させる必要のないボイラである。運転制御装置５では、台数制御装置３からの制御信号が所定時間入力されないと、各ボイラで単独制御を開始するとしておいたのでは、各ボイラはボイラ部圧力検出装置６の蒸気圧力値に基づく制御を開始するため、停止していたボイラであっても燃焼を開始することになっていた。燃焼の必要がないボイラまで燃焼を開始するのは無駄なことであり、そのことで蒸気圧力の安定性が損なわれることもある。そのため、それまで停止の制御信号を受信していたボイラでは停止を継続するようにしている。

燃焼の必要なボイラについては、台数制御装置３による集中制御が行えなくても、個々のボイラによる単独制御を行うことで蒸気供給が停止するということを防ぎ、かつ停止モードにあったボイラは停止を継続することで無駄な燃焼を防止できるので、安定した蒸気供給と経済性を両立することができる。また、台数制御装置３の異常が解消し、台数制御装置３による制御信号の送信が回復すると、各ボイラの運転制御装置５は単独制御から台数制御装置３による集中制御に切り替える。台数制御装置３による集中制御を再開することで、より安定した蒸気圧力制御を行える。

本発明の一実施例におけるボイラの多缶設置システムのフロー図

符号の説明

１ボイラ
２集合部圧力検出装置
３台数制御装置
４蒸気集合部
５運転制御装置
６ボイラ部圧力検出装置
７蒸気使用箇所

Claims

ボイラを複数台設置しておき、各ボイラの運転制御はボイラと接続している台数制御装置によって集中制御を行うようにしているボイラ多缶設置システムであって、台数制御装置は個々のボイラに対して、燃焼・燃焼待機・停止の制御信号を出力し、台数制御装置からの制御信号を受けたボイラは、該制御信号に基づいた運転を行うようにしているボイラ多缶設置システムにおいて、複数台設置している各ボイラにもそれぞれ運転を独自に決定することのできる運転制御装置を設けておき、個々のボイラに設けている運転制御装置は、台数制御装置に異常が発生したと判定した場合、それまで台数制御装置から送信されていた制御信号が燃焼又は燃焼待機であったボイラは、個々のボイラに設けている運転制御装置を用い、燃焼又は燃焼待機を自ら選択する単独制御に切り替え、それまで台数制御装置から送信されていた制御信号が停止であったボイラは、その後も停止を継続するものであることを特徴とするボイラ多缶設置システム。
請求項１に記載のボイラ多缶設置システムにおいて、ボイラの運転制御装置では、台数制御装置からの制御信号の送信が所定時間以上途絶えた場合に台数制御装置の異常と判定することを特徴とするボイラ多缶設置システム。
請求項１又は２に記載のボイラ多缶設置システムにおいて、ボイラの運転制御装置は、台数制御装置に異常が発生したためにボイラの運転状態を独自に定める単独制御に切り替えたが、台数制御装置が正常状態に戻り、台数制御装置から正常な制御信号の送信が再開されたことを確認すると、再び台数制御装置の制御に従う集中制御に復帰させるものであることを特徴とするボイラ多缶設置システム。