JP2754212B2 - ブロー操作を含むボイラー自動台数制御方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ボイラーの多缶設置システムにおける、
缶水ブローの影響を考慮したボイラー稼動優先順位の変
更のための制御システムに関するものである。

〔従来技術〕

周知のように、ボイラーを複数台設置した多缶設置シ
ステムにおいては、スチームヘッダーに圧力検出器を設
けて負荷の状態を把握し、負荷量に応じ予め設定してお
いた起動順序に従って必要台数を順次燃焼に移行させ、
負荷変動があれば、その負荷変動に合わせてボイラーを
燃焼・停止させることにより、負荷に追随させるように
した自動台数制御方式が採用されている。

この自動台数制御方式におけるボイラーの稼動優先順
位は、予め設定しておいた順序に従うが、昨今では、シ
ステムの長寿命化を目的として、ボイラーの稼動時間
（燃焼時間）を平均化するための、稼動優先順位のロー
テーションが行われている。例えば、各ボイラーに燃焼
時間積算計を設け、１日１回適当な時刻に、前記燃焼時
間積算計により積算した各ボイラーの燃焼時間を比較
し、燃焼時間の少ないものから優先的に稼動するよう
に、その順序を変更する手法が公知である（特開昭54−
81401号）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかるに、上述の稼動優先順位決定方法には、ボイラ
ーの稼動時間を平均化してシステム全体の長寿命化が図
れる反面、全ブロー時期が集中するという問題がある。

一般に、ボイラーを長時間運転すると、缶水が過濃縮
してキャリーオーバーが生じ、蒸気の乾き度低下や、バ
ルブ等の関連機器の損傷を招いてしまう。そこで缶水の
過濃縮を防止するために、少量の缶水を連続的或いは間
欠的にブローしたり、スラッジなどの堆積物も排出する
ことを目的として、定期的に全ブロー操作を行ってい
る。

全ブロー時期は燃焼時間を目安にしているが、優先順
位のローテーションサイクルと比べると、そのサイクル
は長いものになっている（例えば１週間）。従って、前
述の稼動優先順位決定方法によれば、ローテーションに
より燃焼時間が平均化しているため、全ブロー時期がほ
ぼ同時期になってしまう。全ブローはボイラーを停止さ
せて行わなければならないので、全缶一時に全ブローを
行うと、システムが一時的に全く停止してしまう事態が
生じ、システムを24時間稼動させているユーザーにとっ
ては、特に大きな問題となる。

また、全ブロー時期が集中すると、優先順位が下位の
ボイラーは、全ブロー後、しばらく稼動しないケースが
出てくる。防蝕の面から缶水のpH濃度は11.0〜11.8が適
当とされ、清缶剤をボイラー缶内に投入して好適なpHに
維持する方法が一般に用いられているが、全ブロー後の
起動時は清缶剤の効果が充分でなく、pHが低い状態にあ
り、ボイラーが稼動してある程度濃縮が進むまでは腐食
しやすい状況にある。その未稼動放置ボイラーの対策と
して、上述の優先順位下位ボイラーを手動により適当な
時間稼動させて、ある程度pHを上昇させることも行われ
ているけれども、この作業は煩雑なものであり、ボイラ
ーの保守管理を複雑なものにしている。しかし、この作
業を怠ると、ボイラーが短時間で腐食し、パンクしやす
くなる。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、上述の問題点に鑑み、全ブロー時を基準
として全ブロー操作後の燃焼時間を積算し、その積算燃
焼時間の少ないものから優先的に稼動するようにボイラ
ーの稼動優先順位を変更するようにしたものである。

即ち、この発明は、ボイラーを複数台設置し、これら
のボイラーに共通のスチームヘッダーを設け、このスチ
ームヘッダーの内圧を圧力検出器により電気信号に変え
て取り出し、この電気信号により、必要台数分のボイラ
ーを燃焼させる台数制御器を設けた構成において、前記
複数台のボイラーに、全ブロー検出器と全ブロー後の燃
焼時間を積算する燃焼時間積算計とをそれぞれ設け、各
ボイラーの全ブロー後の燃焼時間に応じて、ボイラーの
稼動優先順位を該燃焼時間の少ないものから優先的に稼
動するように適宜変更することを特徴としている。

〔実施例〕

以下に、３台のボイラー（１）（No.1〜No.3）を多缶
設置した実施例を示す。各ボイラー（１）は、蒸気管
（７）にて共通のスチームヘッダー（２）に連結してあ
る。このスチームヘッダー（２）には、内部の蒸気圧力
を検出するための圧力検出器（３）を設けてあって、そ
の圧力検出信号に基づき、台数制御器（４）により、各
ボイラーの燃焼・停止を制御するようになっている。

全ブロー検出器（５）と、全ブロー後のボイラーの燃
焼時間を積算する燃焼時間積算計（６）が、前記複数台
のボイラー（１）にそれぞれ設けられている。前記全ブ
ロー検出器（５）としては、電気伝導度センサーを缶体
の下部ヘッダー内に設けて、缶水の有無を判別して全ブ
ローしたかどうかを確認するようにしたり、ボイラー缶
内の水位を検出するための水位検出器（８）からの信号
により、全ブロー後、所定の水位までの給水時間が設定
時間以上であれば全ブローが確実になされたと判断する
等、種々の検出器により判別することができる。

前記ボイラー（１）は、運転制御装置（９）、バーナ
（10）、ボイラー缶内の圧力を検出するための圧力セン
サー（11）を備えている。前記バーナ（10）に接続した
燃料供給ライン（12）中には、燃料制御用電磁弁（13）
および燃料供給ポンプ（14）を挿入している。

給水ライン（15）中の給水ポンプ（16）の動作は、水
位検出器（８）からの信号により行う。缶内の水位が所
定の水位に達していなければ、給水ポンプを稼動させて
缶内に給水し、缶内の水位が所定の水位に達したら給水
ポンプを停止させるようにする。また、前記ボイラー
（１）は、逆止弁（17）、主蒸気バルブ（18）、ブロー
バルブ（19）を備えている。このブローバルブ（19）の
開閉は、通常、手動操作による。

第３図は、自動台数制御の一例を示すもので、No.1,N
o.2,No.3の順に優先的に稼動するように設定している。
制御圧力を７つの蒸気圧力帯（ａ〜ｇ）に分け、下限の
蒸気圧力帯ａにおいては、全缶高燃焼Ｈの状態にある。
スチームヘッダー（２）内の蒸気圧力が、蒸気圧力帯ｂ
まで上昇すると、ボイラーNo.3が低燃焼Ｌに移行する。
さらに蒸気圧力帯ｃまで上昇すると、ボイラーNo.3は停
止する。そして、さらに蒸気圧力が上昇すると、HH→HL
→Ｈ→Ｌのように移行し、上限の蒸気圧力帯ｇにおいて
は、全缶停止状態になる。一方、蒸気圧力が下降してい
るときは、No.1,No.2,No.3の順に稼動し、Ｌ→Ｈ→HL→
HH→HHL→HHHのように燃焼状態が移行する。

第４図に示す実施例は、３台のボイラーのうちのどれ
か１台の、全ブロー後の積算燃焼時間が、予め設定して
おいた時間Ｔになったとき、そのボイラーの全ブローと
自動台数制御における稼動優先順位の変更を同時に行う
ようにしたものである。Start時（全台全ブローを行っ
てシステムStart）No.1,No.2,No.3の順であれば、No.1
のボイラーの積算燃焼時間がＡ点で設定時間Ｔに達する
（T₁₁＋T₁₂＝Ｔ）。よって、Ａ点において、No.1ボイラ
ーだけ全ブローを行い、稼動優先順位をＯ点（Start
時）を基準にした総累積燃焼時間に基づいて、該燃焼時
間の少ないものからNo.3,No.2,No.1の順序に変更する。
全ブロー時において、全ブロー検出器（５）の信号によ
りブローされたことが確認されれば、No.1ボイラーの全
ブロー後の積算燃焼時間は０にリセットされる。ただ
し、総累積燃焼時間はそのまま積算するようにする。
尚、上記全ブロー操作は、システム稼動中に行っても良
いが、通常は、燃焼中に全ブロー時期に到達してもその
まま燃焼を継続し、システムを停止させる夜間或いは次
の日の朝の始業時に行う。システム稼動中に全ブローを
行う場合は、その全ブローボイラーの分だけ一時的に蒸
気量が不足するので、その間、他のボイラーの燃焼量を
増やしてバックアップすることが望ましい。

同図のＢ点で、No.2ボイラーの全ブロー後の積算燃焼
時間が設定時間Ｔに達すると（T₂₁＋T₂₂＋T₂₃＋T₂₄＋T
₂₅＝Ｔ）、No.2ボイラーの全ブローを行い、稼動優先順
位を、Ｏ点（Start時）を基準にした総累積燃焼時間に
基づいて、該燃焼時間の少ないものからNo.3,No.2,No.1
の順序を維持する（T₃₁＋T₃₂＋T₃₃＜T₂₁＋T₂₂＋T₂₃＋T
₂₄＋T₂₅＜T₁₁＋T₁₂＋T₁₃）。同時に、全ブローを確認し
たときは、No.2ボイラーの全ブロー後の積算燃焼時間を
０にリセットする。Ｃ点では、No.3ボイラーの全ブロー
後の積算燃焼時間が設定時間Ｔに達するので（T₃₁＋T₃₂
＋T₃₃＋T₃₄＝Ｔ）、上記と同様にしてNo.3ボイラーの全
ブローを行い、稼動優先順位を変更する。全ブロー確認
後、No.3ボイラーの全ブロー後の積算燃焼時間を０にリ
セットする。

第５図に示す実施例は、第４図に示すものと同様に、
３台のボイラーのうちのどれが１台の、全ブロー後の積
算燃焼時間が予め設定しておいた時間Ｔになったとき、
そのボイラーの全ブローと自動台数制御における稼動優
先順位の変更を同時に行うようにしたものである。この
例では、順位変更の基準となる全ブロー後の積算燃焼時
間として一番新しい全ブロー時からの積算値を用いてお
り、Start時（全台全ブローを行ってシステムStart）N
o.1,No.2,No.3の順のとき、Ａ点でNo.1ボイラーの積算
燃焼時間が設定時間Ｔに達する（T₁₁＋T₁₂＝Ｔ）。よっ
て、No.1ボイラーの全ブローを行い、稼動優先順位をN
o.3,No.2,No.1の順に変更する（T₃₁＋T₃₂＜T₂₁＋T₂₂＋T
₂₃＜T₁₁＋T₁₂）。全ブロー後は、全ブロー検出器（５）
の信号により、No.1ボイラーの全ブロー後の積算燃焼時
間を０にリセットする。次に、Ｂ点で、No.2ボイラーの
全ブロー後の積算燃焼時間が設定時間Ｔに達すると（T
₂₁＋T₂₂＋T₂₃＋T₂₄＋T₂₅＝Ｔ）、No.2ボイラーの全ブロ
ーを行い、稼動優先順位を変更するわけであるが、その
際、一番新しい全ブロー時を基準にした積算燃焼時間を
用いる。つまり、T₁₃,T₂₁＋T₂₂＋T₂₃＋T₂₄＋T₂₅,T₃₁＋T
₃₂＋T₃₃を比較してNo.1,No.3,No.2の順序にする。全ブ
ロー確認後、No.2ボイラーの全ブロー後の積算燃焼時間
を０にリセットする。続いて、Ｃ点で、No.3ボイラーの
全ブロー後の積算燃焼時間が設定時間Ｔに達したときは
（T₃₁＋T₃₂＋T₃₃＋T₃₄＝Ｔ）、No.3ボイラーの全ブロー
を行い、T₁₃＋T₁₄,T₂₆,T₃₁＋T₃₂＋T₃₃＋T₃₄を比較し、
短いものから順にNo.2,No.1,No.3の稼動優先順位に変更
する。全ブロー確認後は、No.3ボイラーの全ブロー後の
積算燃焼時間を０にリセットする。

第６図に示す実施例は、基本的には第５図に示すもの
と同様で、３台のボイラーのうちのどれか１台の、全ブ
ロー後の積算燃焼時間が予め設定しておいた時間Ｔにな
ったとき、そのボイラーの全ブローと自動台数制御にお
ける稼動優先順位の変更を同時に行うようにしたもの
で、一番新しい全ブロー時からの積算燃焼時間を順位変
更の基準とする。この場合、第５図に示す実施例と異な
るのは、第５図に示す実施例では、全ブローを行ったボ
イラーの積算燃焼時間として、その全ブロー時と前回の
全ブロー時との間の積算燃焼時間を用いるのに対し、第
６図に示す実施例では、全ブローを行ったボイラーの積
算燃焼時間として、リセット後の０の値を用いる。つま
り、全ブロー後の積算燃焼時間をＡ点においては、No.1
…0,No.2…T₂₁＋T₂₂＋T₂₃,No.3…T₃₁＋T₃₂とし、Ｂ点に
おいては、No.1…T₁₃＋T₁₄,No.2…0,No.3…T₃₁＋T₃₂＋T
₃₃＋T₃₄とし、Ｃ点においては、No.1…T₁₃＋T₁₄＋T₁₅,N
o.2…T₂₆,No.3…０としてそれらの値を比較し、Ａ点で
はNo.1,No.2、Ｂ点ではNo.2,No.3,No.1、Ｃ点ではNo.3,
No.2,No.1の順序に変更する。そうすることにより、全
ブローを行ったボイラーを優先的に稼動させて、従来の
問題点であった、優先順位下位ボイラーが、缶水pHが低
い状態のままで放置されることを防止し、手動でボイラ
ーを稼動させてpHを上昇させる作業を省いて、それを自
動的に行わせる。

第７図に示す実施例は、上述の３つの実施例とは異な
り、全ブローと稼動優先順位変更とを同時に行わず、時
間をずらして行うようにしている。即ち、Ａ点において
No.1ボイラーの全ブロー後の積算燃焼時間が設定時間Ｔ
に達するので（T₁₁＋T₁₂＝Ｔ）、No.1ボイラーの全ブロ
ーを行い、全ブロー後、No.1ボイラーの燃焼時間が設定
時間T₀（＝T₁₃）に達したときに（Ａ′点）、稼動優先
順位を変更する。同様にして、Ｂ点でNo.2ボイラーの全
ブローを行い（T₂₁＋T₂₂＋T₂₃＋T₂₄＋T₂₅＝Ｔ）、Ｂ′
点で稼動優先順位を変更し（T₂₆＝T₀）、Ｃ点でNo.3ボ
イラーの全ブローを行い（T₃₁＋T₃₂＋T₃₃＋T₃₄＋T₃₅＋T
₃₆＝Ｔ）、Ｃ′点で稼動優先順位を変更する（T₃₇＝
T₀）。

第８図に示す実施例は、第６図に示す実施例と次の点
については同じである。即ち、３台のボイラーのうちの
どれか１台の、全ブロー後の積算燃焼時間が、予め設定
しておいた時間Ｔになったとき、そのボイラーの全ブロ
ーと自動台数制御における稼動優先順位の変更を行うよ
うにしたもので、一番新しい全ブロー時からの積算燃焼
時間を順位変更の基準とする。つまり、Ａ点において、
No.1ボイラーの積算燃焼時間が設定時間Ｔに達するので
（T₁₁＋T₁₂＝Ｔ）、No.1ボイラーの全ブローを行い、稼
動優先順位をNo.1,No.3,No.2の順序にする（０＜T₃₁＋T
₃₂＜T₂₁＋T₂₂＋T₂₃）。その後、全ブローを行ったNo.1
ボイラーが設定時間T₁だけ燃焼したＡ′点において、も
う一度、稼動優先順位の変更を行う。その際、総累積燃
焼時間を基準とし、No.3,No.2,No.1の順序にする（T₃₁
＋T₃₂＋T₃₃＜T₂₁＋T₂₂＋T₂₃＋T₂₄＜T₁₁＋T₁₂＋T₁₃）。
このように、２度の順位変更を行えば、先の順位変更
で、全ブローを行ったボイラーを優先的に稼動させて缶
水pHを上昇させ、後の順位変更で、システムのトータル
的な燃焼時間の平均化が図られる。Ｂにおいては、No.2
ボイラーの全ブローを行って（T₂₁＋T₂₂＋T₂₃＋T₂₄＋T
₂₅＝Ｔ）、稼動優先順位をNo.2,No.1,No.3（０＜T₁₃＋T
₁₄＜T₃₁＋T₃₂＋T₃₃＋T₃₄）のように変更する。そして、
全ブローを行ったNo.2ボイラーが設定時間T₁だけ燃焼し
たＢ′点において、稼動優先順位を総累積燃焼時間によ
り、No.3,No.2,No.1（T₃₁＋T₃₂＋T₃₃＋T₃₄＋T₃₅＜T₂₁＋
T₂₂＋T₂₃＋T₂₄＋T₂₅＋T₂₆＜T₁₁＋T₁₂＋T₁₃＋T₁₄＋T₁₅）
のように変更する。C,C′点においても同様である。

尚、上述の５つの実施例において、三位置制御方式
等、複数段で燃焼制御を行うボイラーの場合は、低燃焼
時間に補正係数（例えば0.5）をかけて、高燃焼時間に
換算して積算するようにする。

〔発明の効果〕 この発明は、以上のような構成であり、全ブロー検出
器でブローを判別し、全ブロー操作後の燃焼時間を燃焼
時間積算計で積算し、ボイラーの運転順序を該燃焼時間
の少ないものから優先的に稼動するように適宜変更する
ようにしたので、複数台設置したボイラーの稼動時間を
平均化して、システム全体の長寿命化が図れるととも
に、全ブロー時期が分散し、システムの保守管理が容易
となる。また、24時間システムを稼動させているユーザ
ーにおいても、システム全体を一時に停止させる必要が
なくなり、システムの運転をスムーズに行うことができ
る。

さらに、全ブロー後の積算燃焼時間の短い順に優先的
に稼動するように稼動優先順位を変更するとき、全ブロ
ー操作を行ったボイラーが優先的に稼動するように設定
することによって、従来の優先順位下位ボイラーが缶水
pHが低い状態のままで放置されるという問題を解消で
き、手動で行っていた缶水のpHを上昇させる作業を省略
可能で、保守管理を簡略化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略的なブロック線
図、第２図は第１図の一部を詳細に示すブロック線図、
第３図は第１図の方式における自動台数制御の蒸気圧力
変化に伴うボイラーの燃焼パターン変化の一例を示すグ
ラフ、第４図はこの発明における第１の実施例を示すタ
イムチャート、第５図はこの発明における第２の実施例
を示すタイムチャート、第６図はこの発明における第３
の実施例を示すタイムチャート、第７図はこの発明にお
ける第４の実施例を示すタイムチャート、第８図はこの
発明における第５の実施例を示すタイムチャートであ
る。 （１）……ボイラー、（２）……スチームヘッダー （３）……圧力検出器、（４）……台数制御器 （５）……全ブロー検出器、（６）……燃焼時間積算計

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ボイラー（１）を複数台設置し、これらの
   ボイラー（１）に共通のスチームヘッダー（２）を設
   け、このスチームヘッダー（２）の内圧を圧力検出器
   （３）により電気信号に変えて取り出し、この電気信号
   により、必要台数分のボイラー（１）を燃焼させる台数
   制御器（４）を設けた構成において、前記複数台のボイ
   ラー（１）に、全ブロー検出器（５）と全ブロー後の燃
   焼時間を積算する燃焼時間積算計（６）とをそれぞれ設
   け、各ボイラー（１）の全ブロー後の燃焼時間に応じ
   て、ボイラー（１）の稼動優先順位を該燃焼時間の少な
   いものから優先的に稼動するように適宜変更することを
   特徴とするブロー操作を含むボイラー自動台数制御方
   式。