JP2014134319A - 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、ボイラ群2には、燃焼させるボイラの台数を増加させる基準となる増加基準蒸気量V1が設定されており、制御部4は、複数のボイラ20のうち燃焼状態にあるボイラ20について、ボイラ20それぞれの最大蒸気量と出力蒸気量との差である増加余力蒸気量C1を算出すると共に、算出された増加余力蒸気量C1の和である合計増加余力蒸気量D1を算出する余力算出部41と、余力算出部41により算出された合計増加余力蒸気量D1が増加基準蒸気量V1を下回った場合に、燃焼させるボイラ20の台数を増加させるボイラ台数制御部42と、を備える。
【選択図】図1
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。
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。
第1実施形態では、ボイラシステム1は、燃焼量が増加していく状態において、燃焼しているボイラ20の増加余力蒸気量C1の合計(後述の合計増加余力蒸気量D1)が、所定の蒸気量(後述の増加基準蒸気量V1)を確保しつつ、この合計増加余力蒸気量D1が過剰とならないように、ボイラ群2の燃焼状態を制御する。また、ボイラシステム1は、燃焼量が減少していく状態において、燃焼しているボイラ20の減少余力蒸気量2の合計(後述の合計減少余力蒸気量D2)が、所定の蒸気量(後述の減少基準蒸気量V2)を超えないように、ボイラ群2の燃焼状態を制御する。
増加基準蒸気量V1とは、ボイラシステム1において、燃焼させるボイラ20の台数を増加させる基準となる蒸気量を表す。
減少基準蒸気量V2とは、ボイラシステム1において、燃焼させるボイラ20の台数を減少させる基準となる蒸気量を表す。
余力算出部41は、燃焼しているボイラ20それぞれの増加余力蒸気量C1を算出すると共に、合計増加余力蒸気量D1を算出する。増加余力蒸気量C1とは、燃焼しているボイラ20における出力蒸気量と最大蒸気量との差を表す。合計増加余力蒸気量D1とは、ボイラ群2において燃焼しているボイラ20の増加余力蒸気量C1の和を表す。
また、ボイラ台数制御部42は、燃焼させるボイラ20の台数を増加させる場合、新たに燃焼させたボイラ20を最小蒸気量Vminで燃焼させる。
第1実施形態では、図3に示すように、ボイラシステム1は、最大蒸気量が7000kg/hであり、最小蒸気量Vminが1400kg/h(最小負荷率Rmin=20%)の5台のボイラ20からなるボイラ群2を有し、ボイラ群2の増加基準蒸気量V1は、4200kg/hに設定されている。また、5台のボイラ20の減少基準蒸気量V2は、2000kg/hに設定されている。また、ボイラ20の1号機〜5号機のそれぞれには、「1」〜「5」の優先順位が割り当てられている。
まず、必要とされる蒸気量が2800kg/hまでの状態では、図4に示すように、制御部4は、優先順位が最も高い1号機ボイラ20の燃焼量を増加させていく。この状態では、燃焼しているボイラ20は、1号機一台のみであるため、余力算出部41により算出される増加余力蒸気量C1及び合計増加余力蒸気量D1は、いずれも4200kg/h以上となっている。
まず、1号機ボイラ20〜5号機ボイラ20の5台のボイラ20が均等な負荷で燃焼している状態では、図10に示すように、5台すべてのボイラ20の蒸気量が1800kg/hになるまで、つまり、必要とされる蒸気量が9000kg/hになるまでは、制御部4は、5台のボイラ20の蒸気量を減少させて必要とされる蒸気量の減少に対応する。この状態では、余力算出部41により算出される5台のボイラ20の減少余力蒸気量C2は、400kg/h以上であり、合計減少余力蒸気量D2は、2000kg/h以上となっている。
まず、燃焼量が増加していく状態のボイラシステム1の動作につき、図16を参照しながら説明する。
この場合、ステップST1において、余力算出部41は、燃焼しているボイラ20の増加余力蒸気量C1を算出すると共に、ボイラ群2の合計増加余力蒸気量D1を算出し、処理はステップST2に進む。
この場合、ステップST11において、余力算出部41は、燃焼しているボイラ20の減少余力蒸気量C2を算出すると共に、ボイラ群2の合計減少余力蒸気量D2を算出し、処理はステップST12に進む。
第2実施形態のボイラシステム1Aは、複数のボイラ20に、ボイラ効率に応じて区分された複数の運転ゾーンが設定されており、制御部4が判定部43を更に含む点で、第1実施形態と相違する。そして、第2実施形態のボイラシステム1Aは、第1実施形態のボイラシステム1によるボイラ群2の燃焼状態の制御に加え、設定された運転ゾーンに基づく燃焼状態の制御を行う。
尚、第2実施形態以降の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第1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、ボイラ20を燃焼させる上で、最も好ましい負荷率の範囲である。
判定部43は、複数のボイラ20の負荷率が、所定の運転ゾーンに位置しているか、及びボイラ20の負荷率が所定の運転ゾーンに位置している状態が所定の時間継続しているか等を判定する。
そして、第2実施形態では、ボイラ台数制御部42は、第1実施形態の制御とは独立して、判定部43による判定結果に基いて、燃焼させるボイラ20の台数を増加又は減少させる。
この場合、判定部43は、ボイラ20の負荷率が上側通常運転ゾーンZ31に位置する状態が第1の時間(例えば、5分〜20分)T1継続した場合に、燃焼させるボイラ20の台数を一台増加させると既に燃焼しているボイラ20の負荷率が下側通常運転ゾーンZ32に位置することになるか否かを判定する。
具体的には、例えば、図20に示すように、1号機及び2号機の2台のボイラ20が上側通常運転ゾーンZ31の範囲で燃焼している状態が第1の時間T1継続した場合、判定部43は、ボイラシステム1の出力を維持した状態で1号機〜3号機の3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させると、3台のボイラ20の負荷率が下側通常運転ゾーンZ32に位置することになるか否かを判定する。
具体的には、図21に示すように、1号機〜3号機の3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させた場合に、3台のボイラ20の負荷率が、下側第2エコ運転ゾーンZ22、第1エコ運転ゾーンZ1、上側第2エコ運転ゾーンZ21又は上側通常運転ゾーンZ31に位置することになる場合(ここでは、第1エコ運転ゾーンZ1に位置することになる)、ボイラ台数制御部42は、3号機ボイラ20を燃焼させると共に、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ減少させて3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させる。
具体的には、例えば、図22に示すように、1号機及び2号機の2台のボイラ20が上側第2エコ運転ゾーンZ21の範囲で燃焼している状態が第2の時間T2継続した場合、判定部43は、ボイラシステム1の出力を維持した状態で1号機〜3号機の3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させると、3台のボイラ20の負荷率が下側通常運転ゾーンZ32又は下側第2エコ運転ゾーンZ22に位置することになるか否かを判定する。
具体的には、図23に示すように、1号機〜3号機の3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させた場合に、3台のボイラ20の負荷率が、第1エコ運転ゾーンZ1又は上側第2エコ運転ゾーンZ21に位置することになる場合(ここでは、第1エコ運転ゾーンZ1に位置することになる)、ボイラ台数制御部42は、3号機ボイラ20を燃焼させると共に、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ減少させて3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させる。
この場合、判定部43は、ボイラ20の負荷率が下側通常運転ゾーンZ32に位置する状態で第3の時間T3(例えば、5分〜20分)継続した場合に、燃焼させるボイラ20の台数を一台減少させると燃焼を継続するボイラ20の負荷率が上側通常運転ゾーンZ31に位置することになるか否かを判定する。
具体的には、例えば、図24に示すように、1号機ボイラ20〜3号機ボイラ20の3台のボイラ20が下側通常運転ゾーンZ32の範囲で燃焼している状態が第3の時間T3継続した場合、判定部43は、燃焼を継続するボイラ20(優先順位の高い1号機及び2号機のボイラ20)の負荷率をそれぞれ、優先順位の低い3号機ボイラ20の運転負荷率S3の1/2ずつ増加させた場合に、これら2台のボイラ20の負荷率が上側通常運転ゾーンZ31に位置することになるか否かを判定する。
具体的には、図25に示すように、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S3の1/2ずつ増加させた場合に、1号機及び2号機の2台のボイラ20が、上側第2エコ運転ゾーンZ21、第1エコ運転ゾーンZ1、下側第2エコ運転ゾーンZ22又は下側通常運転ゾーンZ32に位置することになる場合(ここでは、下側第2エコ運転ゾーンZ22に位置することになる)、ボイラ台数制御部42は、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S3の1/2ずつ増加させる。
具体的には、例えば、図26に示すように、1号機ボイラ20〜3号機ボイラ20の3台のボイラ20が下側第2エコ運転ゾーンZ22の範囲で燃焼している状態が第4の時間T4継続した場合、判定部43は、燃焼を継続するボイラ20(優先順位の高い1号機及び2号機のボイラ20)の負荷率をそれぞれ、優先順位の低い3号機ボイラ20の運転負荷率S4の1/2ずつ増加させた場合に、これら2台のボイラ20の負荷率が上側通常運転ゾーンZ31又は上側第2エコ運転ゾーンZ21に位置することになるか否かを判定する。
具体的には、図27に示すように、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S4の1/2ずつ増加させた場合に、1号機及び2号機の2台のボイラ20が、第1エコ運転ゾーンZ1、下側第2エコ運転ゾーンZ22、又は下側通常運転ゾーンZ32に位置することになる場合(ここでは、第1エコ運転ゾーンZ1に位置することになる)、ボイラ台数制御部42は、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S4の1/2ずつ増加させる。
まず、ボイラ20の負荷率が上側通常運転ゾーンZ31に位置している場合におけるボイラシステム1Aの動作について、図28を参照しながら説明する。
そこで、複数のボイラ20に、下側通常運転ゾーンZ32と、下側第2エコ運転ゾーンZ22と、第1エコ運転ゾーンZ1と、上側第2エコ運転ゾーンZ21と、上側通常運転ゾーンZ31と、を設定した。そして、制御部4を、ボイラ20の負荷率が上側通常運転ゾーンZ31に位置する状態が第1の時間T1継続した場合に、燃焼させるボイラ20の台数を一台増加させると既に燃焼しているボイラ20の負荷率が下側通常運転ゾーンZ32に位置することになるか否かを判定する判定部43を含んで構成し、ボイラ台数制御部42に、判定部43により既に燃焼しているボイラ20の負荷率が下側通常運転ゾーンZ32に位置しないと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を一台増加させた。これにより、合計増加余力蒸気量D1が増加基準蒸気量V1以上であっても、ボイラ20の燃焼台数を増やすことで、既に燃焼しているボイラ20をよりボイラ効率のよい状態で燃焼させられる場合に、燃焼させるボイラ20の台数を増加させられるので、ボイラシステム1Aを、よりよいボイラ効率で運転させられる。
具体的には、第3実施形態では、図32に示すように、複数のボイラ20には、第1エコ運転ゾーンZ1と、第2エコ運転ゾーンZ2と、通常運転ゾーンZ3と、が設定されている。そして、第2エコ運転ゾーンZ2は、上側第2エコ運転ゾーンZ21と、下側第2エコ運転ゾーンZ22と、を備え、通常運転ゾーンZ3は、上側第2エコ運転ゾーンZ21よりも負荷率の高い範囲に位置している。即ち、第3実施形態のボイラ20は、負荷率の最も低い範囲に位置する下側通常運転ゾーンを備えない点で、第2実施形態と異なる。
具体的には、図33に示すように、1号機及び2号機の2台のボイラ20が通常運転ゾーンZ3の範囲で燃焼している状態が第1の時間T1継続した場合、ボイラ台数制御部42は、図34に示すように、3号機ボイラ20を燃焼させると共に、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ減少させて3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させる。
具体的には、例えば、図35に示すように、1号機及び2号機の2台のボイラ20が上側第2エコ運転ゾーンZ21の範囲で燃焼している状態が第2の時間T2継続した場合、判定部43は、ボイラシステム1の出力を維持した状態で1号機〜3号機の3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させると、3台のボイラ20の負荷率が下側第2エコ運転ゾーンZ22に位置することになるか否かを判定する。
具体的には、図36に示すように、1号機〜3号機の3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させた場合に、3台のボイラ20の負荷率が、第1エコ運転ゾーンZ1又は上側第2エコ運転ゾーンZ21に位置することになる場合(ここでは、第1エコ運転ゾーンZ1に位置することになる)、ボイラ台数制御部42は、3号機ボイラ20を燃焼させると共に、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ減少させて3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させる。
具体的には、例えば、図37に示すように、1号機ボイラ20〜3号機ボイラ20の3台のボイラ20が下側第2エコ運転ゾーンZ22の範囲で燃焼している状態が第4の時間T4継続した場合、判定部43は、燃焼を継続するボイラ20(優先順位の高い1号機及び2号機のボイラ20)の負荷率をそれぞれ、優先順位の低い3号機ボイラ20の運転負荷率S5の1/2ずつ増加させた場合に、これら2台のボイラ20の負荷率が通常運転ゾーンZ3又は上側第2エコ運転ゾーンZ21に位置することになるか否かを判定する。
具体的には、図38に示すように、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S4の1/2ずつ増加させた場合に、1号機及び2号機の2台のボイラ20が、第1エコ運転ゾーンZ1又は下側第2エコ運転ゾーンZ22に位置することになる場合(ここでは、第1エコ運転ゾーンZ1に位置することになる)、ボイラ台数制御部42は、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S5の1/2ずつ増加させる。
まず、ボイラ20の負荷率が通常運転ゾーンZ3に位置している場合(図33及び図34参照)におけるボイラシステム1Bの動作について、図39を参照しながら説明する。
第4実施形態では、図42に示すように、複数のボイラ20には、第1エコ運転ゾーンZ1と、第2エコ運転ゾーンZ2と、通常運転ゾーンZ3と、が設定されている。そして、第2エコ運転ゾーンZ2は、上側第2エコ運転ゾーンZ21と、下側第2エコ運転ゾーンZ22と、を備え、通常運転ゾーンZ3は、下側第2エコ運転ゾーンZ22よりも負荷率の低い範囲に位置している。即ち、第3実施形態のボイラ20は、負荷率の最も高い範囲に位置する上側通常運転ゾーンを備えない点で、第2実施形態と異なる。
具体的には、図43に示すように、1号機ボイラ20〜3号機ボイラ20の3台のボイラ20が通常運転ゾーンZ3の範囲で燃焼している状態が第3の時間T3継続した場合、ボイラ台数制御部42は、図44に示すように、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S6の1/2ずつ増加させる。
具体的には、例えば、図45に示すように、1号機ボイラ20〜3号機ボイラ20の3台のボイラ20が下側第2エコ運転ゾーンZ22の範囲で燃焼している状態が第4の時間T4継続した場合、判定部43は、燃焼を継続するボイラ20(優先順位の高い1号機及び2号機のボイラ20)の負荷率をそれぞれ、優先順位の低い3号機ボイラ20の運転負荷率S7の1/2ずつ増加させた場合に、これら2台のボイラ20の負荷率が上側第2エコ運転ゾーンZ21に位置することになるか否かを判定する。
具体的には、図46に示すように、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S7の1/2ずつ増加させた場合に、1号機及び2号機の2台のボイラ20が、第1エコ運転ゾーンZ1又は下側第2エコ運転ゾーンZ22に位置することになる場合(ここでは、第1エコ運転ゾーンZ1に位置することになる)、ボイラ台数制御部42は、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S7の1/2ずつ増加させる。
具体的には、例えば、図47に示すように、1号機及び2号機の2台のボイラ20が上側第2エコ運転ゾーンZ21の範囲で燃焼している状態が第2の時間T2継続した場合、判定部43は、ボイラシステム1の出力を維持した状態で1号機〜3号機の3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させると、3台のボイラ20の負荷率が通常運転ゾーンZ3又は下側第2エコ運転ゾーンZ22に位置することになるか否かを判定する。
具体的には、図48に示すように、1号機〜3号機の3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させた場合に、3台のボイラ20の負荷率が、第1エコ運転ゾーンZ1又は上側第2エコ運転ゾーンZ21に位置することになる場合(ここでは、第1エコ運転ゾーンZ1に位置することになる)、ボイラ台数制御部42は、3号機ボイラ20を燃焼させると共に、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ減少させて3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させる。
まず、ボイラ20の負荷率が通常運転ゾーンZ3に位置している場合(図43及び図44参照)におけるボイラシステム1Cの動作について、図49を参照しながら説明する。
第5実施形態では、複数のボイラ20には、図52に示すように、第1エコ運転ゾーンZ1と、第2エコ運転ゾーンZ2と、通常運転ゾーンZ3と、の3つの運転ゾーンが設定されている。そして、第2エコ運転ゾーンZ2は、第1エコ運転ゾーンZ1よりも負荷率の低い範囲に位置し、通常運転ゾーンZ3は、第2エコ運転ゾーンZ2よりも負荷率の低い範囲に位置している。即ち、第5実施形態では、複数のボイラ20は、負荷率の高い範囲において最もボイラ効率が高くなり、負荷率が低くなるに従ってボイラ効率も低くなるボイラ特性を有している。
具体的には、図53に示すように、3号機ボイラ20の負荷率が通常運転ゾーンZ3に位置する状態が第3の時間T3継続した場合、ボイラ台数制御部42は、図54に示すように、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S8の1/2ずつ増加させる。
具体的には、例えば、図55に示すように、1号機ボイラ20〜3号機ボイラ20の3台のボイラ20が第2エコ運転ゾーンZ2の範囲で燃焼している状態が第4の時間T4継続した場合、ボイラ台数制御部42は、図56に示すように、3号機ボイラ20の燃焼を停止させ、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ、3号機ボイラ20の運転負荷率S9の1/2ずつ増加させる。
まず、ボイラ20の負荷率が通常運転ゾーンZ3に位置している場合(図53及び図54参照)におけるボイラシステム1Dの動作について、図57を参照しながら説明する。
第6実施形態では、複数のボイラ20には、図59に示すように、第1エコ運転ゾーンZ1と、第2エコ運転ゾーンZ2と、通常運転ゾーンZ3と、の3つの運転ゾーンが設定されている。そして、第2エコ運転ゾーンZ2は、第1エコ運転ゾーンZ1よりも負荷率の高い範囲に位置し、通常運転ゾーンZ3は、第2エコ運転ゾーンZ2よりも負荷率の高い範囲に位置している。即ち、第6実施形態では、複数のボイラ20は、負荷率の低い範囲において最もボイラ効率が高くなり、負荷率が高くなるに従ってボイラ効率が低くなるボイラ特性を有している。
具体的には、図60に示すように、1号機及び2号機の2台のボイラ20が通常運転ゾーンZ3の範囲で燃焼している状態が第1の時間T1継続した場合、ボイラ台数制御部42は、図61に示すように、3号機ボイラ20を燃焼させると共に、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ減少させて3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させる。
具体的には、図62に示すように、1号機及び2号機の2台のボイラ20が通常運転ゾーンZ3又は第2エコ運転ゾーンZ2の範囲で燃焼している状態が第2の時間T2継続した場合、ボイラ台数制御部42は、図63に示すように、3号機ボイラ20を燃焼させると共に、1号機及び2号機のボイラ20の負荷率をそれぞれ減少させて3台のボイラ20を同じ負荷率で燃焼させる。
まず、ボイラ20の負荷率が通常運転ゾーンZ3に位置している場合(図60及び図61参照)におけるボイラシステム1Eの動作について、図64を参照しながら説明する。
第7実施形態では、図66に示すように、ボイラ群2には、待機蒸気量V3が設定されている。待機蒸気量V3とは、想定される急激な要求負荷の変動に対応して増減が要求される蒸気量を示す。
例えば、第1実施形態では、燃焼させるボイラ20の台数を増加させる場合、新たに燃焼させるボイラ20を最小蒸気量Vminで燃焼させたが、これに限らない。即ち、燃焼させるボイラ20の台数を増加させる場合、燃焼させるすべてのボイラ20を均等な負荷率(蒸気量)で燃焼させてもよい。
2 ボイラ群
4 制御部
20 ボイラ
41 余力算出部
42 ボイラ台数制御部
43 判定部
C1 増加余力蒸気量
C2 減少余力蒸気量
Rmin 最小負荷率
D1 合計増加余力蒸気量
D2 合計減少余力蒸気量
V1 増加基準蒸気量
V2 減少基準蒸気量
Z1 第1エコ運転ゾーン
Z2 第2エコ運転ゾーン
Z3 通常運転ゾーン
Z21 上側第2エコ運転ゾーン
Z22 下側第2エコ運転ゾーン
Z31 上側通常運転ゾーン
Z32 上側通常運転ゾーン
Claims (18)
- 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、
前記ボイラ群には、燃焼させるボイラの台数を増加させる基準となる増加基準蒸気量が設定されており、
前記制御部は、
前記複数のボイラのうち燃焼状態にあるボイラについて、該ボイラそれぞれの最大蒸気量と出力蒸気量との差である増加余力蒸気量を算出すると共に、算出された前記増加余力蒸気量の和である合計増加余力蒸気量を算出する余力算出部と、
前記余力算出部により算出された前記合計増加余力蒸気量が前記増加基準蒸気量を下回った場合に、燃焼させるボイラの台数を増加させるボイラ台数制御部と、を備えるボイラシステム。 - 前記ボイラ群には、燃焼させるボイラの台数を減少させる基準となる減少基準蒸気量が設定されると共に、前記複数のボイラには、最も小さい燃焼状態における蒸気量である最小蒸気量が設定されており、
前記余力算出部は、
前記複数のボイラのうち燃焼状態にあるボイラについて、該ボイラそれぞれの出力蒸気量と最小蒸気量との差である減少余力蒸気量を算出すると共に、算出された前記減少余力蒸気量の和である合計減少余力蒸気量を算出し、
前記ボイラ台数制御部は、前記余力算出部により算出された前記合計減少余力蒸気量が前記減少基準蒸気量を下回った場合に、燃焼させるボイラの台数を減少させる請求項1に記載のボイラシステム。 - 前記複数のボイラには、最も小さい燃焼状態における蒸気量である最小蒸気量が設定されており、
前記ボイラ台数制御部は、燃焼させるボイラの台数を増加させる場合、新たに燃焼させたボイラを前記最小蒸気量で燃焼させる請求項1又は2に記載のボイラシステム。 - 前記複数のボイラには、
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る第1エコ運転ゾーンと、
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2エコ運転ゾーンと、
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通常運転ゾーンと、が更に設定され、かつ、
前記第2エコ運転ゾーンは、前記第1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第2エコ運転ゾーンと、前記第1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第2エコ運転ゾーンと、を備え、
前記通常運転ゾーンは、前記上側第2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、前記下側第2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、を備え、
前記制御部は、
前記ボイラの負荷率が前記上側通常運転ゾーンに位置する状態が第1の時間継続した場合に、燃焼させるボイラの台数を一台増加させると既に燃焼しているボイラの負荷率が下側通常運転ゾーンに位置することになるか否かを判定する判定部を更に備え、
前記ボイラ台数制御部は、前記判定部により既に燃焼しているボイラの負荷率が下側通常運転ゾーンに位置しないと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を一台増加させる請求項1〜3のいずれかに記載のボイラシステム。 - 前記判定部は、前記ボイラの負荷率が前記上側通常運転ゾーン又は前記上側第2エコ運転ゾーンに位置する状態が前記第1の時間よりも長い第2の時間継続した場合に、燃焼させるボイラの台数を一台増加させると既に燃焼しているボイラの負荷率が前記下側通常運転ゾーン又は前記下側第2エコ運転ゾーンに位置することになるか否かを判定し、
前記ボイラ台数制御部は、前記判定部により既に燃焼しているボイラの負荷率が前記下側通常運転ゾーン又は前記下側第2エコ運転ゾーンに位置しないと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を一台増加させる請求項4に記載のボイラシステム。 - 前記判定部は、前記ボイラの負荷率が前記下側通常運転ゾーンに位置する状態で第3の時間継続した場合に、燃焼させるボイラの台数を一台減少させると燃焼を継続するボイラの負荷率が前記上側通常運転ゾーンに位置することになるか否かを判定し、
前記ボイラ台数制御部は、前記判定部により燃焼を継続するボイラの負荷率が前記上側通常運転ゾーンに位置しないと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を一台減少させる請求項4又は5に記載のボイラシステム。 - 前記判定部は、前記ボイラの負荷率が前記下側通常運転ゾーン又は前記下側第2エコ運転ゾーンに位置する状態が前記第3の時間よりも長い第4の時間継続した場合に、燃焼させるボイラの台数を一台減少させると燃焼を継続するボイラの負荷率が前記上側通常運転ゾーン又は前記上側第2エコ運転ゾーンに位置することになるか否かを判定し、
前記ボイラ台数制御部は、前記判定部により燃焼を継続するボイラの負荷率が前記上側通常運転ゾーン又は前記上側第2エコ運転ゾーンに位置しないと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を一台減少させる請求項4〜6のいずれかに記載のボイラシステム。 - 前記複数のボイラには、
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る第1エコ運転ゾーンと、
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2エコ運転ゾーンと、
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通常運転ゾーンと、が更に設定され、かつ、
前記第2エコ運転ゾーンは、前記第1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第2エコ運転ゾーンと、前記第1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第2エコ運転ゾーンと、を備え、
前記通常運転ゾーンは、前記上側第2エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置し、
前記ボイラ台数制御部は、
前記ボイラの負荷率が前記通常運転ゾーンに位置する状態が第1の時間継続した場合に、燃焼させるボイラの台数を一台増加させる請求項1〜3のいずれかに記載のボイラシステム。 - 前記制御部は、前記ボイラの負荷率が前記通常運転ゾーン又は前記上側第2エコ運転ゾーンに位置する状態が前記第1の時間よりも長い第2の時間継続した場合に、燃焼させるボイラの台数を一台増加させると既に燃焼しているボイラの負荷率が前記下側第2エコ運転ゾーンに位置することになるか否かを判定する判定部を更に備え、
前記ボイラ台数制御部は、前記判定部により、既に燃焼しているボイラの負荷率が前記下側第2エコ運転ゾーンに位置しないと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を一台増加させる請求項8に記載のボイラシステム。 - 前記制御部は、前記ボイラの負荷率が前記下側第2エコ運転ゾーンに位置する状態が第4の時間継続した場合に、燃焼させるボイラの台数を一台減少させると燃焼を継続するボイラの負荷率が前記通常運転ゾーン又は前記上側第2エコ運転ゾーンに位置することになるか否かを判定する判定部を更に備え、
前記ボイラ台数制御部は、前記判定部により、燃焼を継続するボイラの負荷率が前記通常運転ゾーン又は前記上側第2エコ運転ゾーンに位置しないと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を一台減少させる請求項8又は9に記載のボイラシステム。 - 前記複数のボイラには、
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る第1エコ運転ゾーンと、
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2エコ運転ゾーンと、
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通常運転ゾーンと、が更に設定され、かつ、
前記第2エコ運転ゾーンは、前記第1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第2エコ運転ゾーンと、前記第1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第2エコ運転ゾーンと、を備え、
前記通常運転ゾーンは、前記下側第2エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置し、
前記ボイラ台数制御部は、
前記ボイラの負荷率が前記通常運転ゾーンに位置する状態で第3の時間継続した場合に、燃焼させるボイラの台数を一台減少させる請求項1〜3のいずれかに記載のボイラシステム。 - 前記制御部は、前記ボイラの負荷率が前記通常運転ゾーン又は前記下側第2エコ運転ゾーンに位置する状態が前記第3の時間よりも長い第4の時間継続した場合に、燃焼させるボイラの台数を一台減少させると燃焼を継続するボイラの負荷率が前記上側第2エコ運転ゾーンに位置することになるか否かを判定する判定部を更に備え、
前記ボイラ台数制御部は、前記判定部により、燃焼を継続するボイラの負荷率が前記上側第2エコ運転ゾーンに位置しないと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を一台減少させる請求項11に記載のボイラシステム。 - 前記制御部は、前記ボイラの負荷率が前記上側第2エコ運転ゾーンに位置する状態が第1の時間継続した場合に、燃焼させるボイラの台数を一台増加させると既に燃焼しているボイラの負荷率が前記通常運転ゾーン又は前記下側第2エコ運転ゾーンに位置することになるか否かを判定する判定部を更に備え、
前記ボイラ台数制御部は、前記判定部により、既に燃焼しているボイラの負荷率が前記通常運転ゾーン又は前記下側第2エコ運転ゾーンに位置しないと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を一台増加させる請求項11又は12に記載のボイラシステム。 - 前記複数のボイラには、
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る第1エコ運転ゾーンと、
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2エコ運転ゾーンと、
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通常運転ゾーンと、が更に設定され、かつ、
前記第2エコ運転ゾーンは、前記第1エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置すると共に、前記通常運転ゾーンは、前記第2エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置し、
前記ボイラ台数制御部は、
前記ボイラの負荷率が前記通常運転ゾーンに位置する状態が第3の時間継続した場合、燃焼させるボイラの台数を一台減少させる請求項1〜3のいずれかに記載のボイラシステム。 - 前記ボイラ台数制御部は、前記ボイラの負荷率が前記通常運転ゾーン又は前記第2エコ運転ゾーンに位置する状態が前記第3の時間よりも長い第4の時間継続した場合、燃焼させるボイラの台数を一台減少させる請求項14に記載のボイラシステム。
- 前記複数のボイラには、
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る第1エコ運転ゾーンと、
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2エコ運転ゾーンと、
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通常運転ゾーンと、が更に設定され、かつ、
前記第2エコ運転ゾーンは、前記第1エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置すると共に、前記通常運転ゾーンは、前記第2エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置し、
前記ボイラ台数制御部は、
前記ボイラの負荷率が前記通常運転ゾーンに位置する状態が第1の時間継続した場合、燃焼させるボイラの台数を一台増加させる請求項1〜3のいずれかに記載のボイラシステム。 - 前記制御部は、前記ボイラの負荷率が前記通常運転ゾーン又は前記第2エコ運転ゾーンに位置する状態が前記第1の時間よりも長い第2の時間継続した場合、燃焼させるボイラの台数を一台増加させる請求項16に記載のボイラシステム。
- 前記ボイラ群には、想定される急激な要求負荷の変動に対応して増減が要求される蒸気量である待機蒸気量が設定されており、
前記ボイラ台数制御部は、前記合計増加余力蒸気量が前記待機蒸気量を下回った場合、該待機蒸気量と前記合計増加余力蒸気量との差に相当する台数のボイラを燃焼停止状態から給蒸準備状態に移行させる請求項1〜17のいずれかに記載のボイラシステム。
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- 2013-01-08 JP JP2013001407A patent/JP5983413B2/ja active Active
- 2013-02-22 WO PCT/JP2013/054559 patent/WO2014109070A1/ja active Application Filing
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