JP2014098529A - ボイラシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数のボイラ20を備えるボイラ群2と、要求負荷に応じてボイラ群2の燃焼状態を制御する制御部4と、を備えるボイラシステム1であって、複数のボイラ20には、エコ運転ポイントEPと、エコ運転ポイントEPを含む負荷率の範囲であるエコ運転ゾーンZ1と、エコ運転ゾーンZ1よりも負荷率の高い範囲に位置する上側通常運転ゾーンZ2と、エコ運転ゾーンZ1よりも負荷率の低い範囲に位置する下側通常運転ゾーンZ3と、が設定され、制御部4は、燃焼状態にあるボイラ20のうちの少なくとも1台を、要求負荷の変動に応じて負荷率を変更して燃焼させる負荷追従ボイラ20Aに設定し、負荷追従ボイラ20A以外のボイラを、エコ運転ゾーンZ1で燃焼させるエコ運転ボイラ20Bに設定する。
【選択図】図3
Description
例えば、特許文献1には、ボイラを、台数増加負荷ゾーン、最適運転負荷ゾーン及び台数減少負荷ゾーンの3つの負荷ゾーンに区分し、ボイラが台数増加負荷ゾーンで燃焼している場合に燃焼させるボイラの台数を増加させ、ボイラが台数減少負荷ゾーンで燃焼している場合に燃焼させるボイラの台数を減少させることで、ボイラ効率(ボイラによる熱の利用効率)を向上させる比例制御ボイラの制御方法が提案されている。そして、この特許文献1で提案された比例制御ボイラの制御方法では、燃焼させるボイラの台数の増減を行った後には、燃焼しているすべてのボイラを均等な負荷率で運転させている。
まず、本発明のボイラシステム1の全体構成につき、図1を参照しながら説明する。
ボイラシステム1は、複数(5台)のボイラ20を含むボイラ群2と、これら複数のボイラ20において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダ6と、この蒸気ヘッダ6の内部の圧力を測定する蒸気圧センサ7と、ボイラ群2の燃焼状態を制御する制御部4を有する台数制御装置3と、を備える。
蒸気ヘッダ6は、蒸気管11を介してボイラ群2を構成する複数のボイラ20に接続されている。この蒸気ヘッダ6の下流側は、蒸気管12を介して蒸気使用設備18に接続されている。
蒸気ヘッダ6は、ボイラ群2で生成された蒸気を集合させて貯留することにより、複数のボイラ20の相互の圧力差及び圧力変動を調整し、圧力が調整された蒸気を蒸気使用設備18に供給する。
ボイラシステム1において要求される負荷(要求負荷)は、蒸気使用設備18における蒸気消費量である。台数制御装置3は、この蒸気消費量の変動に対応して生じる蒸気ヘッダ6の内部の蒸気圧の変動を、蒸気圧センサ7が測定する蒸気ヘッダ6の内部の蒸気圧(物理量)に基づいて算出し、ボイラ群2を構成する各ボイラ20の燃焼量を制御する。
本実施形態のボイラ20は、負荷率を連続的に変更して燃焼可能な比例制御ボイラからなる。
比例制御ボイラとは、少なくとも、最小燃焼状態S1(例えば、最大燃焼量の20%の燃焼量における燃焼状態)から最大燃焼状態S2の範囲で、燃焼量が連続的に制御可能とされているボイラである。比例制御ボイラは、例えば、燃料をバーナに供給するバルブや、燃焼用空気を供給するバルブの開度(燃焼比)を制御することにより、燃焼量を調整するようになっている。
より具体的には、本実施形態では、複数の運転ゾーンとして、エコ運転ゾーンZ1と、上側通常運転ゾーンZ2と、下側通常運転ゾーンZ3と、が設定されている。
エコ運転ゾーンZ1は、ボイラ効率(ボイラ20の熱効率)が第1閾値(例えば、98%)よりも高くなる負荷率の範囲であり、エコ運転ポイントEPを含む。このエコ運転ゾーンZ1は、ボイラ20を燃焼させる上で、好ましい負荷率の範囲である。
ローカル制御部22は、要求負荷に応じてボイラ20の燃焼状態を変更させる。具体的には、ローカル制御部22は、信号線16を介して台数制御装置3から送信される台数制御信号に基づいて、ボイラ20の燃焼状態を制御する。
また、ローカル制御部22は、台数制御装置3で用いられる信号を、信号線16を介して台数制御装置3に送信する。台数制御装置3で用いられる信号としては、ボイラ20の実際の燃焼状態、及びその他のデータが挙げられる。
台数制御装置3は、蒸気圧センサ7からの蒸気圧信号に基づいて、要求負荷に応じたボイラ群2の必要燃焼量、及び必要燃焼量に対応する各ボイラ20の燃焼状態を算出し、各ボイラ20(ローカル制御部22)に台数制御信号を送信する。この台数制御装置3は、図1に示すように、記憶部5と、制御部4と、を備える。
本実施形態では、制御部4は、燃焼状態にあるボイラ20のうちの少なくとも1台を負荷追従ボイラ20Aに設定し、その他のボイラ20をエコ運転ボイラ20Bに設定する。
負荷追従ボイラ20Aとは、要求負荷の変動に応じて負荷率を変更して燃焼させるボイラを示す。また、エコ運転ボイラ20Bとは、要求負荷の変動の有無にかかわらず、エコ運転ゾーンZ1の範囲の負荷率で燃焼させるボイラを示す。
この場合、制御部4は、図3に示すように、エコ運転ボイラ20Bを、エコ運転ポイントEPで燃焼させることが好ましい。
この場合、制御部4は、負荷追従ボイラ20Aの負荷率が、第2上側通常運転ゾーンZ22に位置する場合に、燃焼させるボイラ20の台数を増加させる。また、制御部4は、負荷追従ボイラ20Aの負荷率が、第2下側通常運転ゾーンZ32に位置する場合に、燃焼させるボイラ20の台数を減少させる。
尚、この場合、制御部4は、エコ運転ボイラ20Bが複数台あれば、すべてのエコ運転ボイラ20Bが均等な負荷率となるように、負荷率を変動させる。
ステップST5において、制御部4は、これまで負荷追従ボイラ20Aであったボイラをエコ運転ボイラ20Bに設定してこのボイラをエコ運転ポイントEPで燃焼させると共に、新たに燃焼を開始したボイラを負荷追従ボイラ20Aに設定し、処理は終了する。
ステップST8において、制御部4は、負荷追従ボイラ20Aの燃焼を停止すると共に、燃焼しているボイラのうち最も優先順位の低いボイラの設定をエコ運転ボイラ20Bから負荷追従ボイラ20Aに変更して、この負荷追従ボイラ20Aの負荷率を増加させ、処理は終了する。
例えば、本実施形態では、ボイラ20を、5つの運転ゾーンに区分したが、これに限らない。即ち、ボイラは、少なくともエコ運転ゾーン、上側通常運転ゾーン及び下側通常運転ゾーンの3つの運転ゾーンに区分されていればよく、ボイラを6つ以上の運転ゾーンに区分してもよい。
2 ボイラ群
4 制御部
20 ボイラ
Rmin 最小負荷率
Z1 エコ運転ゾーン
Z2 上側通常運転ゾーン
Z3 下側通常運転ゾーン
Z21 第1上側通常運転ゾーン
Z22 第2上側通常運転ゾーン
Z31 第1下側通常運転ゾーン
Z32 第2下側通常運転ゾーン
EP エコ運転ポイント
Claims (3)
- 負荷率を連続的に変更して燃焼可能な複数のボイラを備えるボイラ群と、要求負荷に応じて前記ボイラ群の燃焼状態を制御する制御部と、を備えるボイラシステムであって、
前記複数のボイラには、
ボイラ効率が最も高くなる負荷率であるエコ運転ポイントと、
ボイラ効率が第1閾値よりも高くなる負荷率の範囲であって前記エコ運転ポイントを含む負荷率の範囲であるエコ運転ゾーンと、
ボイラ効率が前記第1閾値よりも低くなる負荷率の範囲であって前記エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する上側通常運転ゾーンと、
ボイラ効率が前記第1閾値よりも低くなる負荷率の範囲であって前記エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する下側通常運転ゾーンと、が設定され、
前記制御部は、
燃焼状態にあるボイラのうちの少なくとも一台を、要求負荷の変動に応じて負荷率を変更して燃焼させる負荷追従ボイラに設定し、該負荷追従ボイラ以外のボイラを、前記エコ運転ゾーンで燃焼させるエコ運転ボイラに設定するボイラシステム。 - 前記制御部は、前記エコ運転ボイラを前記エコ運転ポイントで燃焼させる請求項1に記載のボイラシステム。
- 前記上側通常運転ゾーンは、
ボイラ効率が前記第1閾値と該第1閾値よりも低い第2閾値との間となる負荷率の範囲である第1上側通常運転ゾーンと、
ボイラ効率が前記第2閾値よりも低くなる負荷率の範囲である第2上側通常運転ゾーンと、を有し、
前記下側通常運転ゾーンは、
ボイラ効率が前記第1閾値と該第1閾値よりも低い第2閾値との間となる負荷率の範囲である第1下側通常運転ゾーンと、
ボイラ効率が前記第2閾値よりも低くなる負荷率の範囲である第2下側通常運転ゾーンと、を備え、
前記制御部は、
前記負荷追従ボイラの負荷率が前記第2上側通常運転ゾーンに位置する場合に、燃焼させるボイラの台数を増加させ、
前記負荷追従ボイラの負荷率が前記第2下側通常運転ゾーンに位置する場合に、燃焼させるボイラの台数を減少させる請求項1又は2に記載のボイラシステム。
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