JP2933876B2

JP2933876B2 - 多缶設置ボイラの運転制御方法

Info

Publication number: JP2933876B2
Application number: JP18565996A
Authority: JP
Inventors: 直樹小畑; 靖田渕
Original assignee: SAMUSON KK
Current assignee: SAMUSON KK
Priority date: 1996-06-25
Filing date: 1996-06-25
Publication date: 1999-08-16
Anticipated expiration: 2016-06-25
Also published as: JPH109504A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はボイラの台数制御方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ボイラを複数台設置し、各ボイラと接続
されている蒸気集合部に設けた圧力検出手段によって蒸
気圧力の検出を行い、必要な台数のボイラを燃焼するこ
とで蒸気供給量を調整することが行われている。この場
合、ボイラの燃焼台数は蒸気集合部の蒸気圧力によって
決定され、蒸気圧力に応じて燃焼パターンを設定してお
き、蒸気圧力が低下すると優先順位の高いボイラから燃
焼を開始または燃焼量の増加が行われ、蒸気圧力が上昇
すると優先順位の低いボイラから燃焼を停止または燃焼
量の減少が行われる。ボイラの燃焼を開始する場合、最
初に炉内への送風量を制限するダンパを開いた状態で送
風機を稼働して、炉内を換気するプリパージを一定時間
行っておき、次にバーナの着火を行って燃焼を開始させ
る。ボイラの燃焼を終了する場合は、バーナへの燃料供
給を停止して燃焼を停止し、炉内を換気するポストパー
ジ実施後に送風機を停止させて燃焼を終了させている。

【０００３】上記の方法で台数制御を行うと、蒸気使用
量と蒸気供給量がほぼ平衡となった場合、蒸気圧力は狭
い範囲のみで変動することとなる。その場合、ある特定
の優先順位となるボイラによって蒸気供給量の調整が行
われることとなり、該ボイラは燃焼開始と燃焼終了また
は燃焼量の増減を繰り返すこととなる。開始と終了を繰
り返すと、その都度送風機の発停が繰り返されることと
なり、発停を繰り返すことで短期間の内に寿命が訪れる
という問題があった。また、燃焼を開始するためにはプ
リパージが必要であり、プリパージを行っている間は蒸
気供給を行えないため、その間に蒸気圧力が低下しすぎ
て蒸気使用側に支障が生じたり、圧力低下によって不必
要なボイラが起動してすぐに停止することもあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、多缶設置のボイラにおいて、部品寿命の延
長と負荷に対する追従性を向上させることのできるボイ
ラの台数制御方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】燃焼を開始する際、送風
機を作動して炉内へ空気を導入するプリパージを実施後
にバーナの着火を行っているボイラを複数台設置し、各
ボイラからの蒸気を集める蒸気集合部に設けた圧力検出
手段によって蒸気圧力の検出を行い、蒸気圧力が高くな
ると優先順位の低いボイラから燃焼を停止または燃焼量
の減少を行うことで蒸気供給量を削減し、蒸気圧力が低
くなると優先順位の高いボイラから燃焼を開始または燃
焼量の増加を行うことで蒸気供給量を増加する台数制御
を行っている多缶設置ボイラにおいて、ボイラの発停時
に予め定めておいた蒸気圧変動速度より速く蒸気圧が変
化したボイラについては燃焼停止後に即プリパージを開
始させる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の一実施例を図面を用いて
説明する。図１は高燃焼、低燃焼、停止の３位置で制御
を行うボイラ１を３台設置している場合のシステム図で
ある。それぞれを１号缶、２号缶、３号缶としたボイラ
１は共通のスチームヘッダに連結しており、スチームヘ
ッダが蒸気集合部２となる。蒸気集合部２には内部の蒸
気圧力を検出する圧力検出手段３を設けており、圧力検
出手段３と台数制御装置５を信号線で接続することによ
り、圧力検出手段３で検出された蒸気圧力の信号が台数
制御装置５へ送られるようにしている。台数制御装置５
は各ボイラの運転制御装置７と接続しており、圧力検出
手段３にて検出された蒸気圧力に基づき台数制御装置５
で決定された燃焼パターンとなるようにボイラ１の運転
を制御する。

【０００７】図２は蒸気圧力の変化とボイラの燃焼パタ
ーンの関係を示したものである。図中のＨは高燃焼、Ｌ
は低燃焼、−は燃焼停止を意味しており、蒸気圧力の上
限値ＰHと下限値ＰLの間を圧力区分P0〜P6の７つの領域
に分割する。ボイラは１号缶、２号缶、３号缶の順番に
優先順位を高くしており、蒸気集合部２の蒸気圧力が高
いと燃焼台数を少なくし、蒸気圧力が低いと燃焼台数を
多くする。各ボイラは高燃焼時の蒸発量を２ｔ／ｈ、低
燃焼時の蒸発量を１ｔ／ｈとすると、各燃焼パターンで
の１時間当たりの蒸発量は０〜６ｔとなる。操業開始時
や負荷が大きいときには蒸気が大量に必要であるため、
全缶が燃焼することとなるが、それ以外の場合には負荷
にあわせて燃焼が停止され、蒸気必要量と蒸気供給量が
ほぼ平衡となった場合、蒸気圧力の変動幅は狭くなる。
本実施例での負荷は、蒸気必要量と蒸気供給量が平衡と
なった時には、時間当たりの蒸発量で０〜２ｔの部分に
保たれることが多いとする。

【０００８】台数制御装置５からの信号に基づいて行わ
れる個々のボイラの制御は、運転制御装置７にて行われ
ている。通常の制御について説明すると、燃焼を開始す
る場合、運転制御装置７は送風機４の稼働を開始し、ダ
ンパ６を高燃焼用開度まで開いて炉内への送風を行い、
一定時間プリパージを行う。プリパージが終了するとダ
ンパ６を低燃焼用開度まで閉じ、低燃焼で着火して燃焼
を開始する。しかし、実際に蒸気が発生するのは缶水温
度上昇後であり、熱時間遅れがある。低燃焼から高燃焼
への変更や高燃焼から低燃焼への変更は、ダンパ６の開
度の調整とボイラ１内のバーナ（図示せず）へ供給して
いる燃料量の変更によって行われる。燃焼を終了する場
合には、バーナへの燃料供給を停止することでバーナの
燃焼を停止し、一定時間送風を続けることでポストパー
ジを行い、その後に送風機４を停止し、ダンパ６は全閉
とする。

【０００９】図２で示す台数制御のパターンで運転中、
現在の蒸気圧力が圧力区分P1内にあり、ボイラは１号缶
だけが低燃焼で稼働し、蒸気消費量は１．８ｔ／ｈであ
るとする。このとき蒸気発生量は１ｔ／ｈであるので蒸
気圧力は徐々に低下し、やがて蒸気圧力が圧力区分P1よ
り圧力区分P2へ低下して２号缶が起動する。この場合、
蒸気発生量で１ｔ分に相当する蒸気圧力区分幅Ｐw分の
蒸気圧力の低下に要する時間Ｔdが、時間Ｔc＝プリパー
ジ時間＋着火時間＋熱時間遅れより長いと、２号缶が起
動し蒸気を発生することで、蒸気圧力はＰ2内にあるう
ちに蒸気発生量が２ｔ／ｈとなるので圧力低下が止ま
り、逆に圧力上昇を始める。

【００１０】もし、前述の状態において時間Ｔdが時間
Ｔcより短いと、２号缶は起動するものの蒸気発生量が
増加するよりも先に蒸気圧力が圧力区分P2よりも低下し
て圧力区分P3となり、さらに３号缶が起動する。その
後、２号缶より蒸気が発生すると蒸気圧力は上昇し、３
号缶が着火する前に蒸気圧力が圧力区分P2に達すると３
号缶の起動は無駄となる。このことは、蒸気圧変動速度
Ｖp＝Ｐw／Ｔd、可制御限界蒸気圧変動速度Ｖc＝Ｐw／
Ｔcとすると、台数制御パターンによって制御可能な範
囲は次の条件の場合と言える。Ｖp ＜Ｖc (1)

【００１１】実際のシステムでは図２に点線で示すよう
に、圧力上昇時と下降時でヒステリシスを持たしてい
る。圧力区分P2にて燃焼している２号缶が、圧力上昇に
て停止するのはP2Hに達したときで、その後圧力下降に
て起動されるのはP1Lを下回ったときである。そのた
め、極めて短い間隔で発停を繰り返すことは防げるが、
上記のように圧力変化によって行われている無駄な起動
は防止することができない。

【００１２】２号缶が起動されたときに(1)式が成り立
っていなかった場合、圧力が上昇しP2Hに達し２号缶を
停止した後の次回起動時にも再度(1)式が成り立たない
可能性が高い。そこで、２号缶を停止すると同時に次の
起動に備え、即刻プリパージを開始し、プリパージ作動
時間の計測を行う。従来の方法ならば、２号缶が再度起
動されるのは圧力がP1Lを下回ったときで、そこからプ
リパージを行うのであるが、燃焼停止後に送風機を停止
しないまま即プリパージを行うことでP2HからP1Lに圧力
が下降する時間Ｔpだけすでにプリパージを行っている
ので、圧力がP1Lを下回ってからの、見かけ上のプリパ
ージ時間が短くなる。また、時間Ｔpが設定されたプリ
パージ時間よりも長かった場合にはプリパージが終了し
たと判断してバーナの着火を行うこともできる。よっ
て、可制御限界蒸気変化速度Ｖcは(2)式で示される。こ
のことで、(1)式から従来より早い蒸気変化速度Ｖpにも
追従できることが解る。Ｖc＝Ｐw／（Ｔc−Ｔp） (2)

【００１３】また、蒸気圧力の下降速度が速い場合、燃
焼を停止してもすぐに燃焼が必要となるために送風機が
短時間で発停していたが、燃焼停止後に送風機の稼働を
続けておくことで送風機の発停が起こらなくなり寿命の
短縮を防げる。

【００１４】以上のことは、一定の蒸気必要量に対して
蒸気圧が安定するだけではなく、定期的に蒸気必要量が
変動する場合にも有効である。蒸気必要量が急激に増え
た結果、蒸気圧の下降する蒸気圧変動速度Ｖpが可制御
限界蒸気圧変動速度Ｖcを上回った場合、着火が間に合
わず蒸気圧力は大きく低下し、場合によっては全缶が起
動する。蒸気必要量の急激な増加が周期的であると、毎
回圧力低下と複数台の起動が繰り返される。このとき、
蒸気圧の下降速度が可制御限界蒸気圧変動速度Ｖcを越
えた状態で起動したボイラはその後燃焼を停止しても連
続してプリパージを行うことで、圧力が起動圧力を下回
ってからの見かけ上のプリパージ時間が短くなり、可制
御蒸気限界速度Ｖcは著しく速まり、蒸気必要量の急変
にも追従できる。また、送風機の発停も無く、寿命の短
縮を防げる。蒸気必要量が急激に減少した場合も同様で
ある。

【００１５】燃焼停止後すぐに次回のプリパージを行う
かどうかはボイラごとに決定されており、蒸気必要量の
急激な増加により蒸気圧力が大きく変動し、複数のボイ
ラにおいて圧力変動の時間である時間Ｔdが蒸気発生に
要する時間である時間Ｔcより短くなった場合には、該
当ボイラの全てが燃焼を停止後すぐにプリパージを行う
こととなる。

【００１６】なお、蒸気必要量の急変が収まった場合
は、起動されないボイラを連続パージし続けるのは、電
力消費ならびに熱量の損失を考慮すると無駄であるか
ら、燃焼停止後連続してプリパージを行う条件である
(1)式が成立しなくなってから設定時間経過したボイラ
は、連続のプリパージを解除する。蒸気負荷変動に燃焼
停止後すぐに次回のプリパージを行うボイラの数を自動
追尾させることで、常に最高の蒸気負荷追従性を部品寿
命の延長と消費電力の軽減をしながら実現できる。

【００１７】

【発明の効果】本発明を実施することで、ボイラの送風
機発停頻度が少なくなるので部品寿命を延長することが
できる。また、負荷に対する追従性を向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシステム図

【図２】蒸気圧力の変化とボイラの燃焼パターンの関
係図

【符号の説明】

１ボイラ２蒸気集合部３圧力検出手段４送風機５台数制御装置６ダンパ７運転制御装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼を開始する際、送風機を作動して炉
内へ空気を導入するプリパージを実施後にバーナの着火
を行っているボイラを複数台設置し、各ボイラからの蒸
気を集める蒸気集合部に設けた圧力検出手段によって蒸
気圧力の検出を行い、蒸気圧力が高くなると優先順位の
低いボイラから燃焼を停止または燃焼量の減少を行うこ
とで蒸気供給量を削減し、蒸気圧力が低くなると優先順
位の高いボイラから燃焼を開始または燃焼量の増加を行
うことで蒸気供給量を増加する台数制御を行っている多
缶設置ボイラにおいて、ボイラ発停時に、予め定めてお
いた蒸気変動速度より速く蒸気圧力が変化したボイラに
ついては、燃焼停止後次回着火のために即プリパージを
行うことを特徴とする多缶設置ボイラの運転制御方法。
【請求項２】請求項１に記載のボイラの台数制御方法
において、燃焼停止後に即プリパージを実施することで
炉内の換気を行うとともに、プリパージ作動時間を計測
しておき、次回の燃焼開始時に該計測時間と予め設定し
ておいたプリパージ時間の比較を行い、計測時間の方が
長かった場合にはプリパージが終了したと判断してすぐ
にバーナの着火を行うことを特徴とする多缶設置ボイラ
の燃焼制御方法。