JP2017062053A - ボイラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラシステム１が第１状態から第２状態への変化時に、必要以上のボイラが燃焼し、ヘッダ圧力がオーバーシュートし、圧力が不安定になることを防ぐ。【解決手段】ヘッダ圧力値に基づいてボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御部４を備えるボイラシステム１において、台数制御部４は、ヘッダ圧力値がゼロ又は第１圧力値未満の状態において、台数制御を停止した状態又は全ボイラの運転スイッチがオフの状態である第１状態から台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラの運転スイッチがオンの状態である第２状態への変化を検出する台数制御始動検出部４１と、台数制御始動検出部４１により変化が検出された場合、１台のボイラを燃焼制御対象とする始動時台数制御部４２と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、複数のボイラからなるボイラ群を備えるボイラシステムに関する。

従来、複数のボイラからなるボイラ群を燃焼させて生成された蒸気を蒸気ヘッダに集合させて、蒸気ヘッダの内部の蒸気圧（以下「ヘッダ圧力」ともいう）であるヘッダ蒸気圧値（以下「ヘッダ圧力値」ともいう）に基づいてボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御装置を備えるボイラシステムが知られている。
このようなボイラシステムにおいて、例えば工場停止等によりボイラ全台が停止し、かつヘッダ圧力が無圧状態でボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御を始動させた場合、始動時は暖気運転のため、数台の燃焼で十分な蒸気供給が賄える状態であったとしても、ヘッダ圧力が所定の設定圧力を大幅に下回っているため、台数制御装置から全ボイラに対して燃焼指示が行われることがある。
このため、必要以上のボイラが燃焼してしまうことで、ヘッダ圧力がオーバーシュートし、圧力安定性が悪化することがある。また、本来は、燃焼が不要なボイラが燃焼することにより、システム効率も悪化することがある。
例えば、特許文献１には、ボイラシステムの初起動時に運転するボイラの台数を制限するようにしておき、初起動時から設定時間が経過後、若しくは燃焼指令が減少した後に、運転ボイラの台数制限を解除する制御を行う多缶設置ボイラが記載されている。

特開２０１３−０８８１０６号公報

ところで、特許文献１に記載されたボイラシステムでは、ボイラシステムの初起動時に運転するボイラの台数を制限することは記載されているものの、どのような状態を「初起動時」というのか、その具体的な状態については言及されていない。
また、特許文献１に記載されたボイラシステムでは、初起動時から設定時間が経過後、若しくは燃焼指令が減少した後に、運転ボイラの台数制限を解除することが記載されているに過ぎず、それ以外の具体的な条件については言及されていない。

本発明は、予め設定された所定の条件を満たす状態で、ボイラシステムの台数制御を始動させた場合においても、始動時の台数制御を実行することで、必要以上のボイラが燃焼し、ヘッダ圧力がオーバーシュートし、圧力が不安定になることを防ぐとともに、本来は、燃焼が不要なボイラを燃焼させないことにより省力化を図り、システム効率を向上させるボイラシステムを提供することを目的とする。

（１）本発明は、複数のボイラからなるボイラ群と、前記ボイラ群において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダと、前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧であるヘッダ圧力値を測定する蒸気圧測定手段と、前記ヘッダ圧力値に基づいて前記ボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御部と、を備えるボイラシステムであって、前記台数制御部は、前記ヘッダ圧力値がゼロ又は予め設定された第１圧力値未満の状態において、台数制御を停止した状態又は全ボイラの運転スイッチがオフの状態である第１状態から台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラの運転スイッチがオンの状態である第２状態への変化を検出する台数制御始動検出部と、前記台数制御始動検出部により前記変化が検出された場合、１台のボイラを燃焼制御対象とする始動時台数制御部と、前記始動時台数制御部が燃焼制御対象として追加したボイラを燃焼させた後、予め設定された基準燃焼時間を経過しても、前記ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達しない圧力未達状態を検出する圧力未達状態検出部と、を備え、前記始動時台数制御部は、前記圧力未達状態検出部により前記圧力未達状態が検出された場合、さらに１台のボイラを燃焼制御対象に追加するボイラシステムに関する。

（２）（１）記載の発明における前記台数制御部は、さらに、前記始動時台数制御部による前記ボイラ群の燃焼状態の制御が開始された後、予め設定された第１時間が経過した第１検出状態を検出する第１検出部と、前記第１検出部により前記第１検出状態が検出された場合に前記始動時台数制御部による制御を終了させる始動時制御停止部と、を備えることが好ましい。

（３）（１）記載の発明における前記台数制御部は、さらに、前記始動時台数制御部による前記ボイラ群の燃焼状態の制御が開始された後、前記ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達し、その後前記ヘッダ圧力値が前記台数制御圧力帯域の範囲内で予め設定された第２時間継続する第２検出状態を検出する第２検出部を備え、前記始動時制御停止部は、さらに、前記第２検出部により前記第２検出状態が検出された場合に前記始動時台数制御部による制御を終了させることが好ましい。

（４）（２）記載の発明における前記台数制御部は、さらに、前記始動時台数制御部による前記ボイラ群の燃焼状態の制御が開始された後、前記ヘッダ圧力値が予め設定された台数制御圧力帯域に到達し、その後前記ヘッダ圧力値が前記台数制御圧力帯域の範囲内で予め設定された第２時間継続する第２検出状態を検出する第２検出部と、前記第２検出部により前記第２検出状態が検出された場合に前記始動時台数制御部による制御を終了させる始動時制御停止部と、を備えることができる。

（５）本発明は、複数のボイラからなるボイラ群と、前記ボイラ群において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダと、前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧であるヘッダ圧力値を測定する蒸気圧測定手段と、前記ヘッダ圧力値に基づいて前記ボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御部と、を備えるボイラシステムであって、前記台数制御部は、前記ヘッダ圧力値がゼロ又は予め設定された第１圧力値未満の状態において、台数制御を停止した状態又は全ボイラの運転スイッチがオフの状態である第１状態から台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラの運転スイッチがオンの状態である第２状態への変化を検出する台数制御始動検出部と、前記台数制御始動検出部により前記変化が検出された場合、１台のボイラを燃焼制御対象とする始動時台数制御部と、前記始動時台数制御部が燃焼制御対象として追加したボイラを燃焼させてから予め設定された基準燃焼時間を経過しても、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達せず、かつ前記ヘッダ圧力値の変化上昇勾配が所定の値以下である圧力未達状態を検出する圧力未達状態検出部と、を備え、前記始動時台数制御部は、前記圧力未達状態検出部により前記圧力未達状態が検出された場合、さらに１台のボイラを燃焼制御対象に追加するボイラシステムに関する。

本発明のボイラシステムによれば、例えば、工場停止等によりボイラ全台が停止し、かつヘッダ圧力が無圧状態でボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御を始動させた場合において、まず１台のボイラを燃焼させ、その後、予め設定された基準燃焼時間を経過しても、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達しない状態が検出された場合、又は予め設定された基準燃焼時間を経過しても、ヘッダ圧力値の変化上昇勾配が所定の値以下である状態が検出された場合、１台のボイラを燃焼制御対象に追加するように構成することで、必要以上のボイラが燃焼してしまうことにより、ヘッダ圧力がオーバーシュートし、圧力安定性が悪化することを防止できるとともに、本来は、燃焼が不要なボイラが燃焼することによるシステム効率の悪化についても抑止することができる。

本発明の実施形態に係るボイラシステムの概略を示す図である。 本発明の実施形態に係るボイラの概略を示す図である。 本発明の実施形態に係るボイラの概略を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る台数制御部４の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係る台数制御部４の処理の流れを示すフローチャートである。 本発明非適用時の従来のボイラシステムの台数制御始動時の動作を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の動作を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る台数制御部４Ａの構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第２実施形態に係る台数制御部４Ａの処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明のボイラシステムの好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の全体構成につき、図１を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
ボイラシステム１は、複数（６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台数制御部４を有する台数制御装置３と、を備える。

ボイラ群２は、負荷機器としての蒸気使用設備１８に供給する蒸気を生成する。
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。

蒸気圧センサ７は、信号線１３を介して、台数制御装置３に電気的に接続されている。蒸気圧センサ７は、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧値（「ヘッダ圧力値」）を測定し、測定した蒸気圧値に係る信号（蒸気圧信号）を、信号線１３を介して台数制御装置３に送信する。

台数制御装置３は、信号線１６を介して、複数のボイラ２０と電気的に接続されている。この台数制御装置３は、蒸気圧センサ７により測定されるヘッダ圧力値に基づいて、各ボイラ２０の燃焼状態を制御する。

以上のボイラシステム１は、ボイラ群２で発生させた蒸気を、蒸気ヘッダ６を介して、蒸気使用設備１８に供給可能とされている。
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（「ヘッダ圧力」）の変動を、蒸気圧センサ７が測定するヘッダ圧力値（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。

具体的には、蒸気使用設備１８の需要の増大により要求負荷（蒸気消費量）が増加し、蒸気ヘッダ６に供給される蒸気量が不足すれば、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧が減少することになる。一方、蒸気使用設備１８の需要の低下により要求負荷（蒸気消費量）が減少し、蒸気ヘッダ６に供給される蒸気量が過剰になればヘッダ圧力が増加することになる。従って、ボイラシステム１は、蒸気圧センサ７により測定されたヘッダ圧力値の変動に基づいて、要求負荷の変動をモニターすることができる。そして、ボイラシステム１は、ヘッダ圧力値に基づいて、蒸気使用設備１８の消費蒸気量（要求負荷）に応じて必要とされる蒸気量である必要蒸気量を算出する。

ここで、本実施形態のボイラシステム１を構成する複数のボイラ２０について説明する。
ボイラシステム１を構成する複数のボイラ２０は、段階値制御ボイラ又は連続制御ボイラにより構成することができる。また、ボイラシステム１を構成する複数のボイラ２０として、段階値制御ボイラと連続制御ボイラとが混在してもよい。

段階値制御ボイラとは、燃焼を選択的にオン／オフしたり、炎の大きさを調整すること等により燃焼量を制御して、選択された燃焼位置に応じて燃焼量を段階的に増減可能なボイラである。図２においては、ボイラ２０を４位置（燃焼停止位置、低燃焼位置、中燃焼位置及び高燃焼位置）制御ボイラとしている。

なお、段階値制御ボイラは、４位置制御に限定されない。段階値制御ボイラは、Ｎを任意の整数として、Ｎ位置制御すなわち、段階値制御ボイラの燃焼量を、燃焼停止状態を含めてＮ位置に段階的に制御可能なボイラ２０とすることができる。例えば、燃焼位置の個数は、２位置（つまり、オン／オフのみ）、３位置（燃焼停止位置、低燃焼位置、及び高燃焼位置）、又は５位置以上でもよい。

また、ボイラシステム１を構成する複数のボイラ２０が段階値制御ボイラの場合、各段階値制御ボイラにおいては、それぞれ、燃焼位置の段階数、各燃焼位置における燃焼量及び燃焼能力（高燃焼状態における燃焼量）は、異なることとしてもよい。

なお、段階値制御ボイラの燃焼又はその停止は、仮想ボイラ単位で扱うこともできる。仮想ボイラとは、ボイラにおける燃焼位置（燃焼量）の違い（低燃焼位置、中燃焼位置、高燃焼位置等）をそれぞれ独立したボイラとみなし、それぞれの出力蒸気量をボイラに仮想したものである。例えば、オン／オフボイラ（２位置ボイラ）であれば、仮想ボイラは、１台であり、実際の物理的なボイラ数と一致する。また、３位置ボイラは、物理的に１台であっても、低燃焼量ボイラと、（高燃焼量−低燃焼量）ボイラとの２台であると、仮想的に数えることができる。４位置ボイラは、低燃焼量ボイラ、（中燃焼量−低燃焼量）ボイラ、（高燃焼量−中燃焼量）ボイラの３台であると、仮想的に数えることができる。よって、３位置ボイラが低燃焼状態であれば、その低燃焼量ボイラに対して燃焼指示を行っていると、制御上扱うことができ、一方、その（高燃焼量−低燃焼量）ボイラに対して燃焼停止指示を行っていると、制御上扱うことができる。

また、連続制御ボイラとは、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能なボイラである。図３に示すように、少なくとも、最小燃焼状態Ｓ１（例えば、最大燃焼率の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。連続制御ボイラは、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。

連続制御ボイラは、連続制御ボイラの燃焼停止状態Ｓ０と最小燃焼状態Ｓ１との間の燃焼状態の変更については、連続制御ボイラ（バーナ）の燃焼をオン／オフすることで制御される。そして、最小燃焼状態Ｓ１から最大燃焼状態Ｓ２の範囲においては、燃焼量が連続的に制御可能となっている。
なお、燃焼量を連続的に制御するとは、後述のローカル制御部における演算や信号がデジタル方式とされて段階的に取り扱われる場合（例えば、連続制御ボイラの出力（燃焼量）が１％刻みで制御される場合）であっても、事実上連続的に出力を制御可能な場合を含む。

より具体的には、連続制御ボイラには、変動可能な蒸気量の単位である単位蒸気量Ｕが設定されている。これにより、連続制御ボイラは、最小燃焼状態Ｓ１から最大燃焼状態Ｓ２の範囲においては、単位蒸気量Ｕ単位で、蒸気量を変更可能となっている。
ここで、単位蒸気量Ｕは、連続制御ボイラの最大燃焼状態Ｓ２における蒸気量（最大蒸気量）に応じて適宜設定できるが、ボイラシステムにおける出力蒸気量の必要蒸気量に対する追従性を向上させる観点から、連続制御ボイラの最大蒸気量の０．１％〜２０％に設定されることが好ましく、１％〜１０％に設定されることがより好ましい。

なお、ボイラシステム１を構成する複数のボイラ２０が連続制御ボイラの場合、各連続制御ボイラにおいては、すべて同一のボイラ容量としてもよいが、連続制御ボイラ毎にその最小燃焼量、単位蒸気量、最大燃焼量としての燃焼能力が異なってもよい。

複数のボイラ２０のそれぞれは、信号線１６を介して台数制御装置３と電気的に接続され、台数制御装置３の制御により燃焼状態（燃焼量）が制御される。

以上説明したボイラ２０は、図１に示すように、燃焼が行われるボイラ本体２１と、ボイラ２０の燃焼状態を制御するローカル制御部２２と、を備える。
ローカル制御部２２は、蒸気消費量に応じてボイラ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から送信される制御信号又は運転者の手動操作により入力された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等が挙げられる。

以上のように構成されたボイラシステム１では、ボイラ群２で発生させた蒸気が、蒸気ヘッダ６を介して蒸気使用設備１８に供給される。

次に、台数制御装置３の詳細について説明する。
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、台数制御部４と、記憶部５と、を備える。

台数制御部４は、信号線１６を介して各ボイラ２０に各種の指示を行ったり、各ボイラ２０から各種のデータを受信したりして、６台のボイラ２０の燃焼状態を制御する。各ボイラ２０は、台数制御装置３から燃焼状態の変更指示の信号を受けると、その指示に従って当該ボイラ２０を制御する。

本実施形態では、台数制御部４は、ヘッダ圧力値がゼロ又は予め設定された所定の圧力値未満の状態で、台数制御を停止した状態又は全ボイラ２０の運転スイッチがオフの状態である第１状態から、台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラ２０の運転スイッチがオンの状態である第２状態に変化した場合に、ボイラ群２に対して、始動時の台数制御を実行することで、必要以上のボイラ２０が燃焼することにより、ヘッダ圧力がオーバーシュートし、圧力が不安定になることを防ぐとともに、本来は、燃焼が不要なボイラが燃焼することによるシステム効率の悪化についても抑止するものである。

このため、台数制御部４は、図４に示すように、台数制御始動検出部４１と、始動時台数制御部４２と、圧力未達状態検出部４３、第１検出部４４と、第２検出部４５と、始動時制御停止部４６と、を備える。

［台数制御始動検出部４１］
台数制御始動検出部４１は、ヘッダ圧力値がゼロ又は予め設定された第１圧力値未満の状態において、台数制御を停止した状態又は全ボイラ２０の運転スイッチがオフの状態である第１状態から、台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラ２０の運転スイッチがオンの状態である第２状態に変化したことを検出する。

［始動時台数制御部４２］
始動時台数制御部４２は、ボイラ群２に対して、始動時の台数制御を実行する。
より具体的には、始動時台数制御部４２は、台数制御始動検出部４１により、ボイラシステムの状態が第１状態から第２状態に変化したことが検出された場合、１台のボイラ２０を燃焼制御対象とする。
その後、予め設定された基準燃焼時間（Ｔ３）を経過しても、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達しない状態（後述する「圧力未達状態」）が検出された場合、さらに１台のボイラを燃焼制御対象に追加する。
こうすることで、始動時台数制御部４２は、ボイラ群２の始動時に、必要以上のボイラ２０が燃焼することにより、ヘッダ圧力がオーバーシュートし、圧力が不安定になることを防ぐ。

［圧力未達状態検出部４３］
圧力未達状態検出部４３は、圧力未達状態を検出する。
ここで、圧力未達状態とは、前述したように、始動時台数制御部４２が燃焼制御対象として追加したボイラを燃焼させた後、予め設定された基準燃焼時間（Ｔ３）を経過しても、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達しない状態をいう。
なお、圧力未達状態検出部４３は、始動時台数制御部４２が燃焼制御対象として追加したボイラを燃焼させた後、予め設定された基準燃焼時間（Ｔ３）を経過したか否かを測定するために、所定のタイマを備えるようにしてもよい。

［第１検出部４４］
第１検出部４４は、第１検出状態を検出する。
ここで、第１検出状態とは、始動時台数制御部４２によるボイラ２０の燃焼が開始された後、予め設定された第１時間（Ｔ１）が経過した状態をいう。
なお、第１検出部４４は、第１検出状態を検出するために、所定のタイマを備えるようにしてもよい。

［第２検出部４５］
第２検出部４５は、第２検出状態を検出する。
ここで、第２検出状態とは、始動時台数制御部４２によるボイラ２０の燃焼が開始された後、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達し、その後ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域の範囲内で予め設定された第２時間（Ｔ２）継続する状態をいう。
なお、第２検出部４５は、第２検出状態を測定するために、所定のタイマを備えるようにしてもよい。

［始動時制御停止部４６］
始動時制御停止部４６は、第１検出部４４が第１検出状態を検出した場合、又は第２検出部４５が第２検出状態を検出した場合、始動時台数制御部４２による制御を終了させる。そうすることで、台数制御部４は、通常の台数制御に戻る。

記憶部５は、台数制御装置３（台数制御部４）の制御により各ボイラ２０に対して行われた指示の内容や、各ボイラ２０から受信した燃焼状態等の情報、前述した第１圧力値、台数制御圧力帯域、第１時間（Ｔ１）、第２時間（Ｔ２）、基準燃焼時間（Ｔ３）等を記憶する。

次に、本実施形態のボイラシステム１の動作を実現するための処理の流れについて、図５を参照して説明する。図５は、ボイラシステム１の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、ボイラシステム１のヘッダ圧力値は、ゼロ又は予め設定された第１圧力値未満の状態であって、台数制御を停止した状態又は全ボイラ２０の運転スイッチがオフの状態である第１状態にあるとする。

ＳＴ１において、台数制御始動検出部４１は、第１状態から、台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラ２０の運転スイッチがオンの状態である第２状態に変化したか否かを検出する。第２状態に変化したことを検出した場合（Ｙｅｓ）、ＳＴ２に進む。第２状態に変化したことを検出しない場合（Ｎｏ）、ＳＴ１に戻る。

ＳＴ２において、始動時台数制御部４２は、待機ボイラが存在するか否かを検出する。待機ボイラが存在する場合（Ｙｅｓ）、ＳＴ３に進む。待機ボイラが存在しない場合（Ｎｏ）、ＳＴ８に進む。
ここで、待機ボイラとは、始動時台数制御部４２の制御対象ボイラであって、燃焼待機中のボイラを指す。

ＳＴ３において、始動時台数制御部４２は、待機ボイラ２０を１台選択し燃焼制御対象ボイラとして、燃焼を開始する。

ＳＴ４において、圧力未達状態検出部４３は、基準燃焼時間測定のために、タイムカウントを開始する。

ＳＴ５において、第１検出部４４は、始動時台数制御部４２による台数制御運転を開始してから、第１時間（Ｔ１）が経過したか否か（第１検出状態）を検出する。第１検出状態を検出した場合（Ｙｅｓ）、ＳＴ８に進む。第１検出状態を検出しない場合（Ｎｏ）、ＳＴ６に進む。

ＳＴ６において、第２検出部４５は、始動時台数制御部４２による台数制御運転を開始してから、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達し、その後ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域の範囲内で第２時間（Ｔ２）継続したか否か（第２検出状態）を検出する。第２検出状態を検出した場合（Ｙｅｓ）、ＳＴ８に進む。第２検出状態を検出しない場合（Ｎｏ）、ＳＴ７に進む。

ＳＴ７において、圧力未達状態検出部４３は、基準燃焼時間測定のためのタイムカウントを開始してから、予め設定された基準燃焼時間（Ｔ３）を経過して、かつ、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達しない状態（圧力未達状態）であるか否かを検出する。圧力未達状態である場合（Ｙｅｓ）、ＳＴ２に戻る。圧力未達状態でない場合（Ｎｏ）、ＳＴ５に戻る。

ＳＴ８において、始動時制御停止部４６は、始動時台数制御部４２による制御を終了させる。

ＳＴ９において、台数制御部４は、通常の台数制御に復帰する。
以上のフローチャートにしたがって、ボイラシステム１による処理が実行される。

次に、図６及び図７を参照して、本発明適用時の台数制御始動検出時の台数制御始動時の動作について、本発明非適用時の台数制御始動時の動作と比較して説明する。ここで、図６は、本発明非適用時の従来のボイラシステムの台数制御始動時の動作を示す図である。図７は、本発明適用時のボイラシステム１の台数制御始動検出時の台数制御始動時の動作を示す図である。

図６及び図７に示すように、６台のボイラ２０からなるボイラ群を備え、各ボイラ２０の最大出力蒸気量（最大出力）が２０００ｋｇ／ｈとして予め設定された、ボイラシステム１をモデルとしている。

最初に、図６を参照して、本発明非適用時の従来のボイラシステムの台数制御始動時の動作を説明する。

図６に示すように、時間ｔ_１において、ヘッダ圧力値がゼロの状態において、台数制御を停止した状態である第１状態から、台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラ２０の運転スイッチがオンの状態である第２状態に変化した。

そうすると、図６に示すように、時間ｔ_１において、ヘッダ圧力値が所定の設定圧力値を大幅に下回っているため、この段階で、蒸気使用量が１．５台相当（３０００ｋｇ／ｈ）であっても、台数制御装置から全ボイラ２０に対して燃焼指示が行われる。その結果、全ボイラ２０が燃焼状態となる。

その後、蒸気使用量が依然として１．５台相当であることから、ヘッダ圧力値が上昇する。そして、蒸気ヘッダ６に供給される蒸気量が過剰となると、時間ｔ_２において、台数制御装置から、３号機〜６号機を待機状態とする指示が行われる。

その後、蒸気使用量が１．５台相当（３０００ｋｇ／ｈ）から３．５台相当（７０００ｋｇ／ｈ）と増加すると、時間ｔ_３において、台数制御装置から、３号機及び４号機に対して燃焼指示が行われ、１号機〜４号機が燃焼状態に、５号機、６号機は、依然として待機状態のままとなる。

このように、本発明非適用時の台数制御始動時においては、本来は、燃焼が不要なボイラである５号機、６号機も燃焼することになる。このため、５号機、６号機は無駄に燃焼することとなり、システム効率が悪化する。
なお、図６には、ボイラ２０が全台燃焼することにより、ヘッダ圧力がオーバーシュートし、圧力が不安定になる動作を図示していないが、本発明非適用時の台数制御始動時には、ボイラ２０が全台燃焼することにより、ヘッダ圧力がオーバーシュートし、圧力が不安定になる可能性もある。

図７は、本発明適用時のボイラシステム１の台数制御始動検出時の台数制御始動時の動作を示す図である。

次に、図７を参照して、本発明適用時の台数制御始動検出時の台数制御始動時の動作を説明する。
図７に示すように、台数制御始動検出部４１は、時間ｔ_１において、ヘッダ圧力値がゼロの状態において、台数制御が停止された状態である第１状態から、台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラ２０の運転スイッチがオンの状態である第２状態に変化したことを検出する。

そうすると、図７に示すように、時間ｔ_１において、始動時台数制御部４２が起動され、この段階で、蒸気使用量は３０００ｋｇ／ｈ（すなわち、１．５台相当）であっても、始動時台数制御部４２から、１台のボイラ２０（１号機）に対して燃焼指示が行われる。

その後、ヘッダ圧力値は上昇を続け、時間ｔ_２において基準燃焼時間（Ｔ３）が経過する。

時間ｔ_２においてもヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達しないことから、始動時台数制御部４２は、時間ｔ_２において、さらに１台のボイラを燃焼制御対象に追加する。

その後、ヘッダ圧力値は上昇して、時間ｔ_３において台数制御圧力帯域に到達し、その後、ヘッダ圧力値は台数制御圧力帯域の範囲内で変動し、時間ｔ_４において、第２検出部４５は、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達した時間ｔ_３から予め設定された第２時間（Ｔ２）を経過したことを検出する。

そうすると、図７に示すように、時間ｔ_４において、始動時制御停止部４６は、始動時台数制御部４２を停止することで、台数制御部４は、通常の台数制御に復帰する。

その後、時間ｔ_５において、蒸気使用量が３０００ｋｇ／ｈ（１．５台相当）から７０００ｋｇ／ｈ（３．５台相当）に増加すると、台数制御装置から、３号機及び４号機に対して燃焼指示が行われ、１号機〜４号機が燃焼状態になる。なお、５号機、６号機は、依然として待機状態のままとなる。

このように、本発明適用時の台数制御始動時においては、例えば、工場停止等によりボイラ全台が停止し、かつヘッダ圧力が無圧状態でボイラ群２の燃焼状態を制御する台数制御を始動させた場合において、１台のボイラ２０を燃焼制御対象として燃焼させる。
その後、予め設定された基準燃焼時間（Ｔ３）を経過しても、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達しない状態（圧力未達状態）が検出された場合、さらに１台のボイラを燃焼制御対象に追加する。そうすることで、必要以上のボイラが燃焼し、ヘッダ圧力がオーバーシュートし、圧力が不安定になることを防ぐとともに、本来は、燃焼が不要なボイラを燃焼させないことにより省力化を図り、システム効率を向上させることが可能となる。

なお、図７においては、ヘッダ圧力値がゼロの状態において、台数制御始動検出部４１が第１状態から第２状態への変化を検出した以降のボイラシステム１の動作を説明したが、ヘッダ圧力値が予め設定された第１圧力値未満の状態において、台数制御始動検出部４１が第１状態から第２状態への変化を検出した以降のボイラシステム１の動作についても同様に説明される。

以上説明した第１実施形態のボイラシステム１によれば、以下のような効果を奏する。

台数制御部４は、ヘッダ圧力値がゼロ又は予め設定された第１圧力値未満の状態において、台数制御を停止した状態又は全ボイラの運転スイッチがオフの状態である第１状態から、台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラの運転スイッチがオンの状態である第２状態に変化したことを検出する台数制御始動検出部４１と、台数制御始動検出部４１により変化が検出された場合、１台のボイラを燃焼制御対象として燃焼させ、その後予め設定された基準燃焼時間（Ｔ３）を経過しても、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達しない場合にさらに１台のボイラを燃焼制御対象に追加する始動時台数制御部４２と、を備える。
始動時台数制御部４２は、始動時に制御台数を決めて、その後、制御台数を増やす条件を明確にすることで実現する。
これにより、例えば、工場停止等によりボイラ全台が停止し、かつヘッダ圧力が無圧状態でボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御を始動させた場合において、必要以上のボイラが燃焼してしまうことで、ヘッダ圧力がオーバーシュートし、圧力安定性が悪化することを防止できるとともに、本来は、燃焼が不要なボイラが燃焼することによるシステム効率の悪化についても抑止することができる。
また、始動時台数制御部４２は、制御台数の範囲内においては、通常の台数制御を行い、格別な制御を必要としない。

また、台数制御部４は、始動時台数制御部４２による、ボイラ群２の制御運転を開始した後、予め設定された第１時間が経過した第１検出状態を検出する第１検出部４４と、第１検出部４４により第１検出状態が検出された場合に、始動時台数制御部４２による制御を終了させる始動時制御停止部４６と、を備える。

また、台数制御部４は、始動時台数制御部４２による、ボイラ群２の制御運転を開始した後、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達し、その後ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域の範囲内で予め設定された第２時間継続する第２検出状態を検出する第２検出部４５と、第２検出部４５により第２検出状態が検出された場合に始動時台数制御部４２による制御を終了させる始動時制御停止部４６と、を備える。

また、台数制御部４は、第１検出部４４と、第２検出部４５と、第１検出部４４により第１検出状態が検出された場合又は第２検出部４５により第２検出状態が検出された場合に、始動時台数制御部４２による制御を終了させる始動時制御停止部４６と、を備える。

これにより、始動時台数制御部４２による必要最小台数のボイラ群の燃焼から、通常台数のボイラ群の燃焼へと移行することが可能となる。そして、燃焼が不要なボイラについては、通常運転移行後においても、待機のまま維持可能となるため、システム効率の向上が可能となる。また、ヘッダ圧力を安定したまま、通常運転に移行することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るボイラシステム１について説明する。
なお、第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略若しくは簡略化する。

第２実施形態に係るボイラシステム１の台数制御部４Ａは、図８に示すように、台数制御始動検出部４１と、始動時台数制御部４２Ａと、圧力未達状態検出部４３Ａ、第１検出部４４と、第２検出部４５と、始動時制御停止部４６と、を備える。

［始動時台数制御部４２Ａ］
第２実施形態に係る始動時台数制御部４２Ａは、台数制御始動検出部４１により、ボイラシステムの状態が第１状態から第２状態に変化したことが検出された場合、１台のボイラ２０を燃焼制御対象とする。
始動時台数制御部４２Ａは、その後、予め設定された基準燃焼時間を経過しても、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達せず、かつヘッダ圧力値の変化上昇勾配が所定の値以下である状態が検出された場合、さらに１台のボイラを燃焼制御対象に追加する。

第２実施形態における「圧力未達状態」は、第１実施形態における「圧力未達状態」とは、少し異なる。
第２実施形態における「圧力未達状態」とは、始動時台数制御部４２が燃焼制御対象として追加したボイラを燃焼させてから予め設定された基準燃焼時間を経過しても、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達せず、かつヘッダ圧力値の変化上昇勾配が所定の値以下である状態を意味する。
以下、第１実施形態における「圧力未達状態」と区別するために、第２実施形態における「圧力未達状態」を第２圧力未達状態と仮称する。
圧力未達状態検出部４３Ａは、始動時台数制御部４２が燃焼制御対象として追加したボイラの第２圧力未達状態を検出する。

次に、第２実施形態に係るボイラシステム１の動作を実現するための処理の流れについて、図９を参照して説明する。図９は、第２実施形態に係るボイラシステム１の処理の流れを示すフローチャートである。

まず、ボイラシステム１のヘッダ圧力値は、ゼロ又は予め設定された第１圧力値未満の状態であって、台数制御を停止した状態又は全ボイラ２０の運転スイッチがオフの状態である第１状態にあるとする。

ＳＴ２１において、台数制御始動検出部４１は、第１状態から、台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラ２０の運転スイッチがオンの状態である第２状態に変化したか否かを検出する。第２状態に変化したことを検出した場合（Ｙｅｓ）、ＳＴ２２に進む。第２状態に変化したことを検出しない場合（Ｎｏ）、ＳＴ２１に戻る。

ＳＴ２２において、始動時台数制御部４２Ａは、待機ボイラが存在するか否かを検出する。、待機ボイラが存在する場合（Ｙｅｓ）、ＳＴ２３に進む。待機ボイラが存在しない場合（Ｎｏ）、ＳＴ２８に進む。

ＳＴ２３において、始動時台数制御部４２Ａは、待機ボイラ２０を１台選択し、燃焼制御対象ボイラとして、燃焼を開始する。

ＳＴ２４において、圧力未達状態検出部４３Ａは、基準燃焼時間測定のために、タイムカウントを開始する。

ＳＴ２５において、第１検出部４４は、始動時台数制御部４２Ａによる台数制御運転を開始してから、第１時間（Ｔ１）が経過したか否か（第１検出状態）を検出する。第１検出状態を検出した場合（Ｙｅｓ）、ＳＴ２８に進む。第１検出状態を検出しない場合（Ｎｏ）、ＳＴ２６に進む。

ＳＴ２６において、第２検出部４５は、始動時台数制御部４２Ａによる台数制御運転を開始してから、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達し、その後ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域の範囲内で第２時間（Ｔ２）継続したか否か（第２検出状態）を検出する。第２検出状態を検出した場合（Ｙｅｓ）、ＳＴ２８に進む。第２検出状態を検出しない場合（Ｎｏ）、ＳＴ２７に進む。

ＳＴ２７において、圧力未達状態検出部４３Ａは、基準燃焼時間測定のためのタイムカウントを開始してから、予め設定された基準燃焼時間（Ｔ３）を経過して、第２圧力未達状態であるか否かを検出する。第２圧力未達状態である場合（Ｙｅｓ）、ＳＴ２２に戻る。第２圧力未達状態でない場合（Ｎｏ）、ＳＴ２５に戻る。

ＳＴ２８において、始動時制御停止部４６は、始動時台数制御部４２による制御を終了させる。

ＳＴ２９において、台数制御部４は、通常の台数制御に復帰する。

以上説明した第２実施形態のボイラシステム１によれば、第１実施形態のボイラシステムと同様の効果を奏する。

以上、本発明のボイラシステム１の好ましい実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。

［変形例１］
本実施形態では、優先順位について触れなかったが、複数のボイラ２０に、それぞれ優先順位を設定するように構成することができる。ここで、優先順位は、台数制御装置３が、それぞれ、燃焼指示や燃焼停止指示を行うボイラ２０を選択するために用いられる。優先順位は、例えば整数値を用いて、数値が小さいほど優先順位が高くなるよう設定することができる。各ボイラに設定される優先順位は、記憶部５に記憶される。
優先順位が設定される場合、始動時台数制御部４２又は始動時台数制御部４２Ａは、優先順位にしたがってボイラ２０を選択するように構成することができる。
より具体的には、第１実施形態に係るボイラシステム１の処理の流れを示すフローチャート(図５)のＳＴ３において、始動時台数制御部４２は、もっとも優先順位の高い待機ボイラ２０を燃焼制御対象ボイラとして、燃焼を開始するように構成することができる。
同様に、第２実施形態に係るボイラシステム１の処理の流れを示すフローチャート(図９)のＳＴ２３において、始動時台数制御部４２Ａは、もっとも優先順位の高い待機ボイラ２０を燃焼制御対象ボイラとして、燃焼を開始するように構成することができる。

［変形例２］
本実施形態では、本発明を、６台のボイラ２０からなるボイラ群２を備えるボイラシステム１に適用したが、これに限らない。すなわち、本発明を、２台〜５台、又は７台以上のボイラからなるボイラ群を備えるボイラシステムに適用してもよい。

［変形例３］
本実施形態では、本発明を、６台の段階値制御ボイラ又は６台の連続制御ボイラからなるボイラ群２を備えるボイラシステム１に適用したが、これに限らない。すなわち、本発明を、段階値制御ボイラと連続制御ボイラとが混在するボイラ群を備えるボイラシステムに適用してもよい。

１ ボイラシステム
２ ボイラ群
２０ ボイラ
３ 台数制御装置
４ 台数制御部
４Ａ 台数制御部
４１ 台数制御始動検出部
４２ 始動時台数制御部
４２Ａ 始動時台数制御部
４３ 圧力未達状態検出部
４３Ａ 圧力未達状態検出部
４４ 第１検出部
４５ 第２検出部
４６ 始動時制御停止部
５ 記憶部
６ 蒸気ヘッダ
７ 蒸気圧センサ

Claims (5)

1. 複数のボイラからなるボイラ群と、
   前記ボイラ群において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダと、
   前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧であるヘッダ圧力値を測定する蒸気圧測定手段と、
   前記ヘッダ圧力値に基づいて前記ボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御部と、
   を備えるボイラシステムであって、
   前記台数制御部は、
   前記ヘッダ圧力値がゼロ又は予め設定された第１圧力値未満の状態において、台数制御を停止した状態又は全ボイラの運転スイッチがオフの状態である第１状態から台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラの運転スイッチがオンの状態である第２状態への変化を検出する台数制御始動検出部と、
   前記台数制御始動検出部により前記変化が検出された場合、１台のボイラを燃焼制御対象とする始動時台数制御部と、
   前記始動時台数制御部が燃焼制御対象として追加したボイラを燃焼させた後、予め設定された基準燃焼時間を経過しても、前記ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達しない圧力未達状態を検出する圧力未達状態検出部と、を備え、
   前記始動時台数制御部は、前記圧力未達状態検出部により前記圧力未達状態が検出された場合、さらに１台のボイラを燃焼制御対象に追加するボイラシステム。
2. 前記台数制御部は、さらに、
   前記始動時台数制御部による前記ボイラ群の燃焼状態の制御が開始された後、予め設定された第１時間が経過した第１検出状態を検出する第１検出部と、
   前記第１検出部により前記第１検出状態が検出された場合に前記始動時台数制御部による制御を終了させる始動時制御停止部と、を備える請求項１に記載のボイラシステム。
3. 前記台数制御部は、さらに、
   前記始動時台数制御部による前記ボイラ群の燃焼状態の制御が開始された後、前記ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達し、その後前記ヘッダ圧力値が前記台数制御圧力帯域の範囲内で予め設定された第２時間継続する第２検出状態を検出する第２検出部を備え、
   前記始動時制御停止部は、さらに、
   前記第２検出部により前記第２検出状態が検出された場合に前記始動時台数制御部による制御を終了させる請求項２に記載のボイラシステム。
4. 前記台数制御部は、さらに、
   前記始動時台数制御部による前記ボイラ群の燃焼状態の制御が開始された後、前記ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達し、その後前記ヘッダ圧力値が前記台数制御圧力帯域の範囲内で予め設定された第２時間継続する第２検出状態を検出する第２検出部と、
   前記第２検出部により前記第２検出状態が検出された場合に前記始動時台数制御部による制御を終了させる始動時制御停止部と、を備える請求項１に記載のボイラシステム。
5. 複数のボイラからなるボイラ群と、
   前記ボイラ群において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダと、
   前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧であるヘッダ圧力値を測定する蒸気圧測定手段と、
   前記ヘッダ圧力値に基づいて前記ボイラ群の燃焼状態を制御する台数制御部と、
   を備えるボイラシステムであって、
   前記台数制御部は、
   前記ヘッダ圧力値がゼロ又は予め設定された第１圧力値未満の状態において、台数制御を停止した状態又は全ボイラの運転スイッチがオフの状態である第１状態から台数制御が停止しておらずかつ少なくとも１台のボイラの運転スイッチがオンの状態である第２状態への変化を検出する台数制御始動検出部と、
   前記台数制御始動検出部により前記変化が検出された場合、１台のボイラを燃焼制御対象とする始動時台数制御部と、
   前記始動時台数制御部が燃焼制御対象として追加したボイラを燃焼させてから予め設定された基準燃焼時間を経過しても、ヘッダ圧力値が台数制御圧力帯域に到達せず、かつ前記ヘッダ圧力値の変化上昇勾配が所定の値以下である圧力未達状態を検出する圧力未達状態検出部と、を備え、
   前記始動時台数制御部は、前記圧力未達状態検出部により前記圧力未達状態が検出された場合、さらに１台のボイラを燃焼制御対象に追加するボイラシステム。

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