JP2016080298A - Waste-heat boiler - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、エンジンやガスタービンなどの燃焼を行うことでの発電を行う発電装置から排出される排ガスを使用して蒸気を発生する廃熱ボイラに関するものであり、より詳しくは停電発生時における制御を定めたブラックアウトスタート制御を実施する廃熱ボイラに関するものである。 The present invention relates to a waste heat boiler that generates steam by using exhaust gas discharged from a power generation device that generates power by performing combustion such as an engine or a gas turbine, and more specifically, control when a power failure occurs. The present invention relates to a waste heat boiler that implements blackout start control.
特開２００４−５３１７０号公報に記載があるように、エンジンやガスタービンなどによる発電装置と、発電装置で発生した排ガスから熱を回収して蒸気を発生する廃熱ボイラを設置しておき、電力と蒸気を得るコージェネレーションシステムが増加している。コージェネレーションシステムでは、電力に加えて蒸気を得ることができるために、エネルギーの総合的な効率は向上する。 As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-53170, a power generation device such as an engine or a gas turbine, and a waste heat boiler that recovers heat from exhaust gas generated by the power generation device and generates steam are installed. And cogeneration systems that get steam are increasing. In the cogeneration system, steam can be obtained in addition to electric power, so that the overall efficiency of energy is improved.
また、事業所内にコージェネレーションシステムを設置しておくと、商用電力の供給が止まった場合の非常用電源としても利用することができる。停電発生時には発電装置の運転を行い、自家発電装置による電力供給を行うようにすれば、停電による影響を小さくすることができる。発電装置および廃熱ボイラの運転にも電力は必要であるが、発電装置が運転していれば発電装置で発生させた電力を使用することができる。ただし、発電装置を起動させるにも電力が必要であり、起動前の発電装置から電力を供給することはできないため、蓄電池などによる電力供給も必要である。非常用電力の全体を蓄電池によってまかなおうとした場合、蓄電池は大きな容量が必要となり、装置コストも増大する。しかし、蓄電池の電力は発電装置の起動と制御にのみ使用するのであれば、大きな容量の蓄電池を設置しておく必要はなく、より長い時間電力を供給することができる。 Moreover, if a cogeneration system is installed in the office, it can be used as an emergency power source when the supply of commercial power stops. If the power generation device is operated when a power failure occurs and power is supplied by the private power generation device, the influence of the power failure can be reduced. Electric power is also required for the operation of the power generation apparatus and the waste heat boiler, but if the power generation apparatus is operating, the electric power generated by the power generation apparatus can be used. However, since power is also required to start the power generation device, and power cannot be supplied from the power generation device before the start-up, power supply by a storage battery or the like is also required. If the entire emergency power is to be covered by the storage battery, the storage battery requires a large capacity and the device cost also increases. However, if the power of the storage battery is used only for starting and controlling the power generation device, it is not necessary to install a storage battery having a large capacity, and power can be supplied for a longer time.
小型のコージェネレーションシステムでは、小型貫流ボイラが多く採用されている。水管で構成されている貫流ボイラは、缶内に保有するエネルギー量が微小で、圧力破壊に対する安全性が極めて高いという特徴がある。ただしこの特徴は、ボイラ内の水位を水管の途中に設定し、ボイラ内の水量を少なくしたことによるものであり、そのためにシビアな水位制御が必要である。水位が適正範囲よりも低くなり、水管上部で缶水による冷却が行われない状態で長時間加熱されると、水管の上部が過熱されることになる。特にボイラの起動直後であってボイラ内の缶水に沸き上がりが発生していない状態の場合には、ボイラ内水位が低くなると、水管の上部で冷却されずに加熱ばかりが続くことによって、水管上部が過熱されることがある。そして水管の過熱が繰り返し行われると、ボイラの耐久性を低下させることになる。そのために発電装置の起動時、廃熱ボイラではボイラ内の水位が低い場合には、発電装置の起動前にボイラ内への給水を行うことでボイラ内水位を高くするようにしている。廃熱ボイラでは十分な水位となって運転が行えるようになると、ボイラ準備完了信号を出力するようにしており、発電装置では廃熱ボイラによるボイラ準備完了信号の出力が行われたことの確認が行えた後に、発電装置の起動を行う。このようにすることで、廃熱ボイラの過熱を防止することができる。 In small cogeneration systems, many small once-through boilers are used. The once-through boiler composed of a water pipe has a feature that the amount of energy held in the can is very small and the safety against pressure breakage is extremely high. However, this feature is due to the fact that the water level in the boiler is set in the middle of the water pipe and the amount of water in the boiler is reduced, so that severe water level control is required. If the water level is lower than the appropriate range and heating is performed for a long time without cooling with canned water at the upper part of the water pipe, the upper part of the water pipe is overheated. In particular, in the state where the boiler water in the boiler has not boiled up immediately after the start of the boiler, when the water level in the boiler is low, the water pipe is not cooled at the top of the water pipe, but only heated. The top may be overheated. If the water pipe is repeatedly overheated, the durability of the boiler is reduced. For this reason, when the power generation apparatus is activated, if the water level in the boiler is low in the waste heat boiler, the water level in the boiler is increased by supplying water into the boiler before the activation of the power generation apparatus. When the waste heat boiler can operate with sufficient water level, it outputs a boiler preparation completion signal, and the power generator confirms that the boiler preparation completion signal is output by the waste heat boiler. After doing so, start up the generator. By doing in this way, overheating of a waste heat boiler can be prevented.
しかし、停電時の非常用電源としてコージェネレーションシステムの発電装置を使用する場合、上記のように発電装置の起動前にボイラへの給水を行うのであれば、給水ポンプを稼働するための動力用の電力を供給することが必要になる。制御用電力であれば蓄電池にためておいた電力を供給することで制御装置を稼働させることは容易であるが、蓄電池によって動力用電力の供給を行うようにするためには大容量の蓄電池が必要となる。また、停電発生時には停電の影響が大きくなることを防止するため、自家発電による電力供給をより早く行いたいが、発電装置は廃熱ボイラにて水位を確認し、給水装置の作動を行って給水を行い、廃熱ボイラでの水位が十分に高くなったことを確認後に発信されるボイラ準備完了信号の出力を受けてから、発電装置の起動を行うようにしているため、復電までにある程度の時間が必要であった。 However, when using a power generation device of a cogeneration system as an emergency power source in the event of a power failure, if water is supplied to the boiler before starting the power generation device as described above, the power supply for operating the water supply pump It is necessary to supply power. If it is power for control, it is easy to operate the control device by supplying power stored in the storage battery, but in order to supply power for power by the storage battery, a large capacity storage battery is required. Necessary. In addition, in order to prevent the influence of the power outage from becoming large when a power outage occurs, we would like to supply power by in-house power generation more quickly.However, the power generator checks the water level with a waste heat boiler and operates the water supply device to supply water. The power generator is started after receiving the output of the boiler preparation completion signal sent after confirming that the water level in the waste heat boiler has become sufficiently high. Time was needed.
本発明が解決しようとする課題は、ガスエンジンなどの発電装置から排出される排ガスを使用している廃熱ボイラにおいて、停電により発電装置の稼働が必要となった場合、廃熱ボイラの安全性は確保しつつ発電装置を速やかに立ち上げることをできるようにした廃熱ボイラを提供することにある。 The problem to be solved by the present invention is that in a waste heat boiler that uses exhaust gas discharged from a power generation device such as a gas engine, when the power generation device needs to be operated due to a power failure, the safety of the waste heat boiler Is to provide a waste heat boiler capable of quickly starting up a power generation device while ensuring.
請求項１に記載の発明は、燃焼を行う発電装置から排出されている排ガスの供給を受けて蒸気を発生する廃熱ボイラであって、廃熱ボイラへの給水を行う給水装置、廃熱ボイラ内の水位を検出する水位検出装置、廃熱ボイラへ動力用電源の供給を行う動力用電源供給部、停電の発生によって動力用電源の供給が停止しても廃熱ボイラへ制御用電源の供給を行うことができるようにしている制御用電源供給部を持ち、発電装置による通常の発電運転を開始する場合、廃熱ボイラでは発電運転開始前に廃熱ボイラ内の水位を検出して給水を行うなど発電装置の起動に備えた準備工程を実施し、ボイラ準備完了後にボイラ準備完了信号の出力を行うようにしており、発電装置は廃熱ボイラの準備完了信号が出力された後に発電装置の発電運転を開始するようにしているものであって、前記動力用電源の供給が途絶えた停電発生状態で発電装置の発電運転を開始する場合、廃熱ボイラでは前記の発電装置の起動に備えた準備工程が終了していなくてもボイラ準備完了信号の出力を行うブラックアウトスタート制御を実施するものであることを特徴とする。 The invention according to claim 1 is a waste heat boiler that generates steam by receiving supply of exhaust gas discharged from a power generation device that performs combustion, and a water supply device that supplies water to the waste heat boiler, and a waste heat boiler A water level detection device that detects the water level inside, a power supply unit that supplies power to the waste heat boiler, and a control power supply to the waste heat boiler even if the power supply stops due to a power outage When a normal power generation operation using a power generator is started, the waste heat boiler detects the water level in the waste heat boiler before starting the power generation operation. The preparatory process in preparation for the start of the power generator is performed, and the boiler preparation completion signal is output after the boiler preparation is completed, and the power generator is connected to the power generator after the waste heat boiler preparation completion signal is output. Start power generation operation In the case of starting the power generation operation of the power generator in a power failure state in which the supply of power for power is interrupted, the waste heat boiler completes the preparation process for the start of the power generator Even if not, blackout start control for outputting a boiler preparation completion signal is performed.
請求項２に記載の発明は、前記の廃熱ボイラにおいて、ブラックアウトスタート制御の実施中は、水位が給水開始水位を下回った時に給水装置を作動させる給水制御と、廃熱ボイラ内の水位が給水開始水位より低い位置に設定した下限水位を下回った時に低水位異常として発電装置の運転を停止させる重故障停止の制御は行わないものであることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is that in the waste heat boiler, during the blackout start control, the water supply control for operating the water supply device when the water level falls below the water supply start water level, and the water level in the waste heat boiler is It is characterized in that the control of the major failure stop that stops the operation of the power generator as a low water level abnormality when the water level falls below the lower limit water level set at a position lower than the water supply start water level is not performed.
請求項３に記載の発明は、前記の廃熱ボイラにおいて、ブラックアウトスタート制御の実施中には、発電装置が運転を行っており、かつ水位が下限水位未満になっている時間を計測しておき、下限水位未満の時間が設定時間に到達すると低水位異常として発電装置の運転を停止させることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the waste heat boiler, during the execution of the blackout start control, the time when the power generator is operating and the water level is lower than the lower limit water level is measured. In addition, when the time less than the lower limit water level reaches the set time, the operation of the power generator is stopped as a low water level abnormality.
請求項４に記載の発明は、前記の廃熱ボイラにおいて、ブラックアウトスタート制御の実施中に動力用電源の供給が復帰すると、ブラックアウトスタート制御を終了して通常の制御に移行するものであることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the waste heat boiler, when the power supply for power returns during the execution of the blackout start control, the blackout start control is terminated and the normal control is started. It is characterized by that.
ガスエンジンなどの燃焼装置から排出されてきた排ガスによって加熱を行う廃熱ボイラの場合、廃熱ボイラでの加熱は発電装置の起動からある程度のタイムラグ後があった後に始まる。さらに、排ガスの供給によって廃熱ボイラでの温度が上昇していても、廃熱ボイラが過熱される温度まで上昇するのはさらに先になる。そのため、水位が下限水位より低い状態で発電装置の運転を開始した場合においても、廃熱ボイラでの過熱が発生するのは水位の低い状態で長時間続いた後となる。言い換えると、水位が下限水位より低い状態で発電装置の運転を開始した場合でも、加熱時間が短い間は、廃熱ボイラでの過熱は発生しないということになる。 In the case of a waste heat boiler that is heated by exhaust gas discharged from a combustion device such as a gas engine, heating in the waste heat boiler starts after a certain time lag has elapsed from the start of the power generation device. Furthermore, even if the temperature in the waste heat boiler is increased by the supply of exhaust gas, the temperature rises further to the temperature at which the waste heat boiler is overheated. Therefore, even when the operation of the power generator is started in a state where the water level is lower than the lower limit water level, overheating in the waste heat boiler occurs after continuing for a long time in a state where the water level is low. In other words, even when the operation of the power generator is started in a state where the water level is lower than the lower limit water level, overheating in the waste heat boiler does not occur while the heating time is short.
そのため、水位が下限水位より低い場合には発電装置の運転開始からの経過時間を計測しておき、設定時間が経過しても水位が下限水位より低い状態が続いた場合には発電装置の運転を停止するようにしておくと、廃熱ボイラが危険な程に過熱される前に発電装置の運転を停止して廃熱ボイラを保護することができる。 Therefore, when the water level is lower than the lower limit water level, the elapsed time from the start of operation of the power generator is measured, and if the water level continues to be lower than the lower limit water level even after the set time has elapsed, the operation of the power generator is continued. If the power is stopped, the operation of the power generation apparatus can be stopped before the waste heat boiler is overheated to a dangerous level to protect the waste heat boiler.
なお、廃熱ボイラでの水位が低い状態で発電装置の運転を開始する場合、廃熱ボイラでは過熱までは行かなくても、通常より温度が上昇しやすい条件で加熱するものであるため、廃熱ボイラでは通常よりも高温になることが考えられる。しかし、停電が頻発する状況であればともかく、停電はごくまれにしか発生しないという場合には、廃熱ボイラの温度が通常より高くなることがたまに発生する程度では、廃熱ボイラの装置寿命に大きな影響を与えることはない。 When starting the operation of the power generator with a low water level in the waste heat boiler, the waste heat boiler heats up under conditions where the temperature is likely to rise more than usual even if it does not go overheating. It is conceivable that the temperature is higher than usual in a heat boiler. However, regardless of the situation in which power outages occur frequently, if the power outages occur only rarely, the life of the waste heat boiler will be reduced to the extent that the temperature of the waste heat boiler is occasionally raised. There is no big impact.
停電により発電装置の運転を緊急に開始したいが運転開始には廃熱ボイラでの準備が必要であり、廃熱ボイラの準備には給水ポンプの作動が必要であるが、電力供給が途絶えているために給水ポンプの作動は行えないとなった場合、発電装置は非常用電源としての役に立たないことになってしまう。通常は廃熱ボイラの水位が高いことを確認後に発電装置の運転を開始するが、停電発生時には先に発電装置の運転を開始し、廃熱ボイラに過熱が発生しそうになった場合には発電装置の運転を停止するように判断順序を逆にすると、停電発生時には発電装置の起動をより早く行うことができる。 I want to start operation of the power plant urgently due to a power failure, but preparation for the waste heat boiler is necessary to start operation, and operation of the feed water pump is necessary for preparation of the waste heat boiler, but power supply is cut off Therefore, when the operation of the water supply pump cannot be performed, the power generation device will not be useful as an emergency power source. Normally, the operation of the power generator is started after confirming that the water level of the waste heat boiler is high, but when the power failure occurs, the operation of the power generator is started first, and if the waste heat boiler is likely to overheat, If the judgment order is reversed so as to stop the operation of the apparatus, the power generation apparatus can be started earlier when a power failure occurs.
発電装置の運転を開始すると、１分程度で自家発電によって電源電圧が復帰する。自家発電による電力供給が行われるようになると、給水ポンプの作動も行うことができるようになるため、発電開始以降は通常の制御に戻すことができる。 When the operation of the power generation apparatus is started, the power supply voltage is restored by private power generation in about one minute. When power supply by private power generation is performed, the water supply pump can also be operated, so that it is possible to return to normal control after the start of power generation.
本発明を実施することで、停電時に発電装置による自家発電の電力供給をより早く実施させることができる。 By practicing the present invention, it is possible to more quickly implement power supply for private power generation by a power generation device during a power failure.
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例おける廃熱ボイラのフロー図、図２と図３は本発明の一実施例における廃熱ボイラと発電装置の運転状況を示したタイムチャート、図４は停電が発生していない場合における廃熱ボイラと発電装置の運転状況を示したタイムチャートである。廃熱ボイラ１は発電装置２との間を排ガス通路３によって接続しており、発電装置２で発生した排ガスの熱で蒸気を発生する。発電装置２は、燃料を燃焼して動力を発生するエンジンや、エンジンに連結している発電機などからなり、エンジンで発生した動力を発電機に伝えて発電機によって電力を発生するものである。発電装置２で燃焼によって発生した排ガスは、発電装置２に接続した排気ガス通路３を通して排出している。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow chart of a waste heat boiler in one embodiment of the present invention, FIGS. 2 and 3 are time charts showing the operating conditions of a waste heat boiler and a power generator in one embodiment of the present invention, and FIG. It is the time chart which showed the operating condition of a waste-heat boiler and a power generator when it has not generate | occur | produced. The waste heat boiler 1 is connected to the power generator 2 by an
廃熱ボイラ１は、排ガスの熱で水管を加熱して蒸気を発生する伝熱部と、発電装置２からの排ガスを受け入れる排ガス入口ダクト、伝熱部で熱を吸収した後の排ガスを廃熱ボイラ１内から排出するための排ガス出口ダクトなどからなっている。排ガス入口ダクトの上面には、発電装置２から続いている排ガス通路３を接続し、排ガス出口１０では排ガスを戸外へ排出する煙突と接続する。廃熱ボイラ１は、排ガス入口ダクトから導入した排ガスの熱によって水管を加熱して蒸気を発生するものであり、廃熱ボイラ伝熱部の排ガス流路に垂直方向の水管を多数設置しておき、排ガスの熱と水管内の缶水との間で熱交換することで缶水を加熱して蒸気を発生する。発生した蒸気は上部から取り出して蒸気使用機器（図示せず）へ供給する。
The waste heat boiler 1 wastes heat from a heat transfer section that generates steam by heating a water tube with the heat of the exhaust gas, an exhaust gas inlet duct that receives the exhaust gas from the power generation device 2, and heat that has been absorbed by the heat transfer section. It consists of an exhaust gas outlet duct for discharging from the boiler 1. The
廃熱ボイラ１の運転制御は廃熱ボイラ制御装置８によって行い、発電装置２の運転制御は発電制御装置６によって行う。発電制御装置６及び廃熱ボイラ制御装置８には、通常は電力会社から購入している商用電源の電力を供給しており、分電盤９を通じて制御用電力と動力用電力をそれぞれ供給する。制御用電力は蓄電池１０を経由して供給するようにしており、商用電源の電力供給が途絶えた場合にも制御用電力の供給は停止しないようにしている。
Operation control of the waste heat boiler 1 is performed by the waste heat boiler control device 8, and operation control of the power generation device 2 is performed by the power
廃熱ボイラ１への給水は、排ガス出口ダクト内に設けている給水予熱器を通じて行うようにしており、給水経路に設けた給水ポンプ５を作動することによって行う。給水制御は、ボイラ内の水位を検出する水位検出装置４で検出した水位に基づいて行う。水位検出装置では、下端位置を異ならせた複数の電極棒を設置しており、各電極棒の高さ位置における水の有無を検出することで水位を検出する。検出している水位は、高い側から水位Ｅ１、水位Ｅ２、水位Ｅ３としており、水位Ｅ１を給水停止水位、水位Ｅ２を給水開始水位、水位Ｅ３を下限水位とする。水位の情報は廃熱ボイラ制御装置８へ出力しておき、廃熱ボイラ制御装置８では検出した水位に基づいて給水ポンプ５の作動を制御する。廃熱ボイラ運転時の給水制御は、水位Ｅ２未満まで水位が低下すると給水ポンプの作動を行って給水を実施し、給水を行うことで水位Ｅ１まで水位が上昇すると、給水ポンプの作動を停止する。また水位Ｅ３よりも低い水位となった場合には、低水位異常の出力を行う。
Water supply to the waste heat boiler 1 is performed through a water supply preheater provided in the exhaust gas outlet duct, and is performed by operating a
まず図４に記載している停電が発生していない通常時におけるタイムチャートに基づき、発電装置起動時の廃熱ボイラ１の制御を説明する。廃熱ボイラには制御用ＤＣ２４Ｖと動力用ＡＣ２００Ｖの電力供給を行っており、廃熱ボイラは正常に稼働することのできる状態にある。そして、ＣＰＵ制御電源は入力されており、廃熱ボイラ制御装置８では低水位異常有無の検出や、低水位以外の異常有無の検出を行っている。廃熱ボイラ制御装置８では、廃熱ボイラ１に何らかの異常が発生したことを検出すると、異常内容に応じて軽故障信号又は重故障信号を出力する。軽故障は何らかの異常が発生しているが廃熱ボイラの運転は継続して行うことができる程度の軽い故障であり、この場合には廃熱ボイラの運転は継続しておき、廃熱ボイラが停止している時に点検や修理を行う。重故障は、放置すると廃熱ボイラに重大な影響を与えるレベルのものであり、この場合には廃熱ボイラの運転を停止する必要がある。例えばボイラ内の水位が下限であるＥ３よりも低くなった場合や、ボイラの温度が異常に高くなった場合などは重故障と設定しておき、重故障発生時には廃熱ボイラの運転を停止する。 First, the control of the waste heat boiler 1 at the time of starting the power generation apparatus will be described based on a time chart in a normal time when no power failure occurs as shown in FIG. The waste heat boiler is supplied with power of DC 24V for control and AC 200V for power, and the waste heat boiler can be normally operated. The CPU control power is input, and the waste heat boiler control device 8 detects the presence or absence of a low water level abnormality or the presence or absence of an abnormality other than the low water level. When the waste heat boiler control device 8 detects that some abnormality has occurred in the waste heat boiler 1, it outputs a light failure signal or a heavy failure signal according to the content of the abnormality. A minor fault is a minor fault that some sort of abnormality has occurred but the operation of the waste heat boiler can be continued. In this case, the operation of the waste heat boiler is continued. Perform inspections and repairs when stopped. A serious failure is a level that, if left untreated, has a significant effect on the waste heat boiler. In this case, it is necessary to stop the operation of the waste heat boiler. For example, if the water level in the boiler becomes lower than E3, which is the lower limit, or if the boiler temperature becomes abnormally high, it is set as a major failure, and the operation of the waste heat boiler is stopped when a major failure occurs. .
時刻ａで発電装置２の運転を開始しようとした場合、発電制御装置６ではすぐに発電装置２の運転を開始することはせず、廃熱ボイラ制御装置８からボイラ準備完了信号が出力されるのを待つ。廃熱ボイラ制御装置８においてボイラ運転スイッチが入れられると、廃熱ボイラ制御装置８では水位Ｅ１で水ありの検出が行われていなければ給水ポンプ５の作動を行う。給水ポンプ５を作動して廃熱ボイラへの給水を行うと、ボイラ内の水位が上昇し、時刻ｂにおいて水位Ｅ１で水ありの検知が行われるようになると、廃熱ボイラ制御装置８はボイラ準備完了信号の出力を行い、給水ポンプ５は運転を停止する。ボイラ準備完了信号は発電制御装置６へ出力しておき、発電制御装置６ではボイラ準備完了信号を受けた後の時刻ｃにて発電装置２の稼働を開始する。発電装置２の起動は廃熱ボイラでの準備完了信号を受けて行うため、廃熱ボイラ１での準備に時間が掛かった場合には、発電装置２の稼働が遅れることになる。そのため図４では、ボイラ運転スイッチ入からエンジン運転開始までの時間が比較的長くなっている。
When the operation of the power generation device 2 is to be started at the time a, the power
発電装置２のエンジンが運転を行うと、エンジンから燃焼排ガスが排出されるようになり、排出される高温の排ガスは排ガス通路を通して廃熱ボイラ１へ送られる。廃熱ボイラ１では、発電装置２から送られてきた排ガスが缶水を加熱し、廃熱ボイラの内部で蒸気を発生する。発生した蒸気を廃熱ボイラ１内から取り出して蒸気使用箇所へ送るため、廃熱ボイラ内では水位が低下する。ただし、時刻ｄの時点ではエンジンの運転は行われていることになっているが、エンジンの運転開始と廃熱ボイラ１での加熱には時間差があり、しばらくの間は廃熱ボイラでの加熱は行われていないため、水位Ｅ１よりも高い時間が長くなっている。その後、廃熱ボイラからの蒸気の供給が始まると、廃熱ボイラ内の水位は低下し、時刻ｅで水位が水位Ｅ２未満になると、給水ポンプ５の作動を再開している。給水ポンプ５の作動を行うと廃熱ボイラ内の水位は上昇する。廃熱ボイラ内の水位が水位Ｅ１以上となって給水を停止すると、この時点では廃熱ボイラは蒸気を発生し続けているため、水位Ｅ１よりも高い時間は比較的短くなっており、水位は短時間で低下している。
When the engine of the power generation apparatus 2 is operated, combustion exhaust gas is discharged from the engine, and the discharged high-temperature exhaust gas is sent to the waste heat boiler 1 through the exhaust gas passage. In the waste heat boiler 1, the exhaust gas sent from the power generation device 2 heats the can water and generates steam inside the waste heat boiler. Since the generated steam is taken out from the waste heat boiler 1 and sent to the steam use location, the water level is lowered in the waste heat boiler. However, although engine operation is supposed to be performed at time d, there is a time difference between the start of engine operation and heating in the waste heat boiler 1, and heating in the waste heat boiler is performed for a while. Is not performed, the time higher than the water level E1 is long. Thereafter, when the supply of steam from the waste heat boiler starts, the water level in the waste heat boiler decreases, and when the water level becomes lower than the water level E2 at time e, the operation of the
続いて図２に記載している停電が発生した場合のタイムチャートに基づき、廃熱ボイラの運転状況について説明する。停電時には、動力用ＡＣ２００Ｖの供給は行えなくなっているが、制御用の電力は蓄電池１０を通じて行っているため、制御用ＤＣ２４Ｖについては蓄電池１０にためておいた電力を供給することができる。そのため、停電が発生していてもＣＰＵ制御電源は供給され続けている。図２では時刻Ａで停電が発生しており、時刻Ｂで廃熱ボイラ制御装置８にブラックアウトスタート信号が入力されている。電源電圧の停止は、本来であれば重故障に相当するものであるが、発電装置２を停電時の非常用電源としている場合には、停電時にこそ発電装置２を稼働することが必要である。そのため、廃熱ボイラ制御装置８では、停電発生時には動力用ＡＣ２００Ｖが遮断されたことをお知らせする停電異常を一括軽故障として発報することは行うが、一時的に低水位異常の検出やその他異常の検出を中断し、重故障の出力は行わないようにしている。
Next, the operation state of the waste heat boiler will be described based on the time chart when the power failure described in FIG. 2 occurs. At the time of a power failure, power AC200V cannot be supplied. However, since control power is supplied through the
時刻Ｂで、停電時に強制的に運転を行わせるブラックアウトスタート信号が廃熱ボイラ制御装置８に入力されると、廃熱ボイラ制御装置８では廃熱ボイラ運転スイッチが入っていなかった場合でもボイラ運転スイッチをオンにして廃熱ボイラの運転を開始するとともに、ボイラ準備完了信号を発電制御装置６へ出力する。通常の起動であれば、ボイラ準備完了信号の出力はボイラ内の水位が水位Ｅ１以上の正常範囲にあることを確認後に行うが、ブラックアウト制御の場合、一時的に低水位異常の検出は行わないようにしているため、ここでは廃熱ボイラ内の水位に関係なくボイラ準備完了信号の出力を行う。そのため発電制御装置６ではすぐに発電装置２を起動することができ、時刻Ｃでエンジンの運転を開始しており、ボイラ運転スイッチ入からエンジン運転開始までの時間は短くなっている。エンジンの運転が始まると、廃熱ボイラ制御装置８では低水位異常有無の検出を開始する。ブラックアウトスタート時の低水位異常の検出では、水位がＥ３未満となっている時間を計測しておき、Ｅ３未満の時間が軽故障判断のための値（例えば３０秒）になると軽故障を出力し、Ｅ３未満の時間が重故障判断のための値（例えば１００秒）になると重故障を出力する。重故障の出力が行われた場合には、廃熱ボイラの保護が必要であるために発電装置２の稼働を停止する。設定時間経過前に水位が回復した場合には、異常の発報は行わず、経過時間の検出はリセットする。
When a blackout start signal for forcibly performing an operation in the event of a power failure is input to the waste heat boiler control device 8 at time B, even if the waste heat boiler operation switch is not turned on in the waste heat boiler control device 8. The operation switch is turned on to start the operation of the waste heat boiler, and a boiler preparation completion signal is output to the power
図２では時刻Ｄで水位がＥ３未満になっており、時刻Ｄから経過時間の計測を開始する。しかし、軽故障判定の値である３０秒経過前に、給水ポンプ５の作動によって水位Ｅ３以上に水位が回復しているため、異常の出力は行っていない。発電装置２が運転を開始すると、１分程度で自家発電による電源電圧が復帰するため、復電開始の時刻Ｅ以降は給水ポンプ５の作動も行えるようになる。動力用ＡＣ２００Ｖの供給が開始されると、ブラックアウトスタート用の制御から通常の制御に変更する。時刻Ｅ以降は給水ポンプ５の作動が可能になるため、時刻Ｅより給水ポンプの運転を開始して水位を上昇させており、低水位以外の異常についても検出を開始している。そして時刻Ｅで電源供給の異常が解消されたため、停電の発生時点から出力していた軽故障信号の発報は時刻Ｅで停止している。
In FIG. 2, the water level is less than E3 at time D, and elapsed time measurement starts from time D. However, since the water level has recovered to the level E3 or higher by the operation of the
低水位以外の異常としては、ボイラの缶体温度異常などがある。廃熱ボイラでの缶体温度が設定温度よりも高くなっていた場合には、給水ポンプ５を作動させず、缶体温度異常として廃熱ボイラおよび発電装置の稼働を停止することで、廃熱ボイラの保護を行うようにしておく。
Abnormalities other than the low water level include boiler body temperature abnormality. If the temperature of the can body in the waste heat boiler is higher than the set temperature, the operation of the waste heat boiler and the power generation device is stopped due to the abnormal temperature of the can body without operating the
図３は、ブラックアウトスタートを開始したが低水位異常により運転を取りやめることになった場合の実施例である。時刻Ｆで停電が発生し、時刻Ｇでブラックアウトスタート信号の入力があって、時刻Ｈでエンジンの運転開始と低水位異常検出を開始しているところまでは図２に記載している実施例と同じである。ただし図３の実施例ではボイラ内の水位は低くなっており、時刻Ｈの時点で水位は水位Ｅ３より低い。そして水位検出筒では、水位Ｅ３での水ありの検知ができなくなっている時間は図２の実施例よりも長くなっている。ここでは、低水位異常検出を開始した時刻Ｈから重故障判定のための１００秒が経過しても復電せず、廃熱ボイラ内の水位は水位Ｅ３未満のままとなっている。この場合には、低水位異常検出の経過時間検出を開始した時刻Ｈから１００秒後である時刻Ｉで、廃熱ボイラ制御装置８から発電制御装置６へ重故障信号の出力を行う。発電制御装置６では重故障信号を受信すると、発電装置２の運転を停止する。
FIG. 3 shows an example in which the blackout start is started but the operation is canceled due to the low water level abnormality. The embodiment shown in FIG. 2 until a power outage occurs at time F, a blackout start signal is input at time G, and engine operation starts and low water level abnormality detection starts at time H. Is the same. However, in the embodiment of FIG. 3, the water level in the boiler is low, and at time H, the water level is lower than the water level E3. In the water level detection cylinder, the time during which the presence of water at the water level E3 cannot be detected is longer than that in the embodiment of FIG. Here, even if 100 seconds for determining a serious failure have elapsed since time H when the low water level abnormality detection was started, power is not restored, and the water level in the waste heat boiler remains below the water level E3. In this case, a serious failure signal is output from the waste heat boiler control device 8 to the power
通常ならエンジン運転開始後１分程度で動力用電源も復帰し、動力用電源が復帰すれば給水ポンプ５の運転が行えるようになる。そしてエンジンの運転開始から廃熱ボイラでの温度上昇までにも時間差があるため、しばらくの間は廃熱ボイラ内の水位が低くても重大な影響は発生しない。しかし、水位が低いままで長時間になると廃熱ボイラが過熱される可能性が出てくるため、水位Ｅ３未満で重故障判定のための１００秒が経過した場合には低水位異常としている。この低水位異常は発電装置の運転を停止する重故障であり、発電装置の運転を停止することで廃熱ボイラを保護する。このようにすることで、廃熱ボイラ１が過熱されそうになった場合には発電装置２の運転を停止することで廃熱ボイラ１の保護を行い、廃熱ボイラ１が過熱されていない場合には発電装置２の運転を行うことで電力の供給を行うことができる。
Normally, the power supply for power is restored in about one minute after the start of engine operation, and the
また、上記の制御を行うためには制御用電源が供給されていることが前提であり、制御用電源の供給が止まっていた場合は、重故障である制御電源断異常として発電装置の運転は行わない。エンジンの運転を開始したが途中で制御用電源の供給が途切れた場合も同様であり、制御用の電源供給が途切れると発電装置の運転を停止する。 Also, in order to perform the above control, it is assumed that the control power supply is supplied.If the supply of the control power supply is stopped, the operation of the power generator is regarded as a serious failure of the control power supply. Not performed. The same applies to the case where the operation of the engine is started but the supply of control power is interrupted in the middle, and the operation of the power generator is stopped when the supply of control power is interrupted.
上記の制御を行うことで、廃熱ボイラの保護は図りつつ、停電発生時に発電装置の運転をより早く開始することができる。 By performing the above control, the operation of the power generation apparatus can be started earlier when a power failure occurs while protecting the waste heat boiler.
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention.
１ 廃熱ボイラ
２ 発電装置
３ 排ガス通路
４ 水位検出筒
５ 給水ポンプ
６ 発電制御装置
７ 気水分離器
８ 廃熱ボイラ制御装置
９ 分電盤
１０蓄電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Waste heat boiler 2
Claims (4)
In the waste heat boiler according to any one of claims 1 to 3, when the supply of power for power is restored during the execution of the blackout start control, the blackout start control is terminated and the normal control is started. Waste heat boiler characterized by that.
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