JP3443269B2 - 3位置制御式ボイラの台数制御装置 - Google Patents

3位置制御式ボイラの台数制御装置

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JP3443269B2
JP3443269B2 JP04732197A JP4732197A JP3443269B2 JP 3443269 B2 JP3443269 B2 JP 3443269B2 JP 04732197 A JP04732197 A JP 04732197A JP 4732197 A JP4732197 A JP 4732197A JP 3443269 B2 JP3443269 B2 JP 3443269B2
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  • Control Of Steam Boilers And Waste-Gas Boilers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は3位置制御式ボイラの多
缶設置システムにおける台数制御装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ボイラを複数台設置した多缶設置システ
ムの場合、スチームヘッダに圧力検出装置を設けてお
き、スチームヘッダでの蒸気圧力によって蒸気必要量を
検出し、蒸気必要量に応じて必要台数のボイラを順次燃
焼・停止させる。高燃焼、低燃焼、停止の3位置で燃焼
を制御するボイラの場合、2台のボイラを低燃焼とした
時の蒸気発生量と1台のボイラを高燃焼とした時の蒸気
発生量が等しくなるように設定されているため、該ボイ
ラを多缶設置した場合のボイラ全体での燃焼の状態を示
す燃焼状態は異なっていても蒸気発生量は同じとなる場
合が考えられる。4台のボイラを多缶設置しており、高
燃焼のボイラをH、低燃焼のボイラをL、停止のボイラ
を−とした場合の燃焼状態の変更順序のパターンを例示
すると、蒸気圧力が低下した場合には「−−−−」→
「L−−−」→「H−−−」→「HL−−」→「HH−
−」→「HHL−」→「HHH−」→「HHHL」→
「HHHH」のように燃焼状態を順次変更して蒸気発生
量を増加させ、蒸気圧力が上昇した場合には上記と逆の
順序で燃焼状態を変更して蒸気発生量を減少させるパタ
ーンA、同様に「−−−−」→「L−−−」→「LL−
−」→「LLL−」→「LLLL」→「HLLL」→
「HHLL」→「HHHL」→「HHHH」の順で蒸気
発生量を増加させ、逆の順序で蒸気発生量を減少するパ
ターンBなどが考えられる。
【0003】パターンAは高燃焼を行っているボイラの
台数と低燃焼を行っているボイラの台数の合計である燃
焼台数が少なくするように設定したものであり、燃焼台
数を少なくすることで蒸気発生量に対する電力消費量を
少なく保つことができるという反面、燃焼台数を変更す
ることが多くなり、燃焼の発停を行う際に排出される熱
の量が多くなるという特徴がある。パターンBの場合、
燃焼台数は多くなるが、蒸気必要量が所定の値以上であ
れば蒸気必要量が変動しても燃焼台数を変更する必要は
ないため、燃焼台数の変更頻度が少なくなるというもの
であり、ボイラの燃焼台数が多くなるため蒸気発生量に
対する電力消費量は多いが、燃焼台数が変更されること
で発生する熱の排出を少なくすることができるという特
徴がある。
【0004】蒸気使用量は、蒸気供給開始時などの特殊
な場合を除いた定常状態にある時にはほぼ一定の範囲に
あり、蒸気使用量の変動幅も予め知ることができるた
め、蒸気使用量の変動が少ない場合にはパターンA、変
動が多い場合にはパターンBとボイラシステムごとに選
択することができる。適したパターンを選択することで
上記問題点の比重を軽くすることはできるが、パターン
Aの場合には燃焼台数の変更が多いことによる熱の排出
が多く、パターンBの場合には燃焼台数が多いことによ
り電力消費量が多いという問題が存在することに変わり
無く、問題点の解消が望まれていた。
【0005】また、定常状態となった場合には蒸気使用
量がある一点に集束され、変動する幅がなくなるシステ
ムであったとしても、ボイラの蒸気発生量と蒸気使用側
の蒸気使用量が全く同じになることは考えられず若干の
差は発生する。そのため、蒸気使用量を挟んだ上下の蒸
気発生量を交互に繰り返すように燃焼状態の制御が行わ
れ、その度に燃焼台数の変更が行われることもある。
【0006】
【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、ボイラの多缶設置システムにおいて、ボイ
ラの燃焼台数が増加することを最小限に抑えながら、ボ
イラの燃焼台数の変更を大幅に減らすことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】燃焼を高燃焼、低燃焼、
停止の3位置で制御するボイラを複数台設置し、各ボイ
ラに共通のスチームヘッダに圧力検出装置を設けてお
き、スチームヘッダでの蒸気圧力を検出することで蒸気
必要量を検出し、蒸気必要量に応じて各ボイラの燃焼を
制御する台数制御装置を設けた構成において、定常状態
における蒸気使用量の上限値と下限値を予め求めてお
き、多缶設置したボイラの蒸気発生量が、前記上限値以
上であって上限値に最も近い蒸気発生量となる燃焼状態
での燃焼台数が最も少ない台数nと、その場合での燃焼
状態Hnを求め、下限値以下であって下限値に最も近い
蒸気発生量で燃焼台数が台数nでの燃焼状態Lnをそれ
ぞれ求め、蒸気必要量が燃焼状態Hnによる蒸気発生量
を上回った場合には燃焼台数を増加、蒸気必要量が前記
燃焼状態Lnによる蒸気発生量を下回った場合には燃焼
台数を減少、蒸気必要量が燃焼状態Lnによる蒸気発生
量以上で燃焼状態Hnによる蒸気発生量以下の場合には
燃焼台数の変更を行わず、高燃焼のボイラの台数と低燃
焼のボイラの台数の割合を変更することで蒸気発生量の
調整を行うパターンに基づいて燃焼状態を制御する。
【0008】
【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4台のボイラ1を多缶設置した場合の
ものである。各ボイラ1は蒸気管6によって共通のスチ
ームヘッダ3に接続されており、スチームヘッダ3には
内部の蒸気圧力を検出する圧力検出装置4が設けられて
いる。圧力検出装置4は信号線で台数制御装置2に接続
されており、圧力検出装置4で検出されたスチームヘッ
ダ3内の蒸気圧力値は台数制御装置2へ送られる。台数
制御装置2内には、圧力検出装置4で検出された蒸気圧
力値によって4台のボイラの燃焼状態を決定する燃焼制
御部5を設けておく。
【0009】本実施例では、高燃焼の場合に2t/h、低
燃焼の場合には1t/hの蒸気発生能力のあるボイラを4
台設置しており、ボイラが発生する蒸気量である蒸気発
生量は0t/h〜8t/hまでで1t/hごとに設定することの
できるボイラであって、蒸気供給開始時などの特殊な場
合を除いた定常状態での蒸気使用量の上限値が5.5t/
h、下限値が4.2t/hのシステムであったとする。この
場合、上限値以上の蒸気発生量であって上限値に最も近
い蒸気発生量は6t/hとなる。蒸気発生量が6t/hとなる
燃焼状態を、高燃焼のボイラをH、低燃焼のボイラを
L、停止のボイラを−で表すと、「HHH−」と「HH
LL」の2通りあり、その中で燃焼台数が最も少ない燃
焼状態Hnは「HHH−」であり、燃焼台数nは3台と
なる。下限値以下の蒸気発生量であって下限値に最も近
い蒸気発生量は4t/hとなり、燃焼台数nが3台である
場合に蒸気発生量が4t/hとなる燃焼状態Lnは「HL
L−」となる。
【0010】 蒸気使用量が燃焼状態Hn
による蒸気発生量を上回り、スチームヘッダ3での蒸気
圧力が低下して蒸気必要量が6t/hよりも多くなった場
合には燃焼台数を増加、蒸気使用量が燃焼状態Lnによ
る蒸気発生量を下回り、スチームヘッダ3での蒸気圧力
が上昇して蒸気必要量が4t/hよりも少なくなった場合
には燃焼台数を減少、蒸気使用量が燃焼状態Lnによる
蒸気発生量以上で燃焼状態Hnによる蒸気発生量以下の
場合には燃焼台数の変更を行わず、高燃焼のボイラの台
数の割合と低燃焼のボイラの台数の割合を変更すること
で蒸気発生量を調整するように設定したパターンを示し
たものが図2であり、図2のパターンをパターン1と
し、燃焼制御部5にパターン1を入力しておく。
【0011】台数制御装置2は圧力検出装置4で検出さ
れているスチームヘッダ3内の蒸気圧力によってボイラ
1の燃焼状態を制御する。台数制御装置2は、まず検出
している蒸気圧力値から蒸気必要量を求める。蒸気必要
量は蒸気圧力を所定の値に保つために必要な蒸気量であ
り、蒸気圧力値に対応させて定められており、0t/h〜
8t/hまでで1t/hごとに設定される。蒸気必要量は蒸気
使用量が蒸気発生量を上回り、蒸気圧力が低下した場合
には増加され、蒸気使用量が蒸気発生量を下回り、蒸気
圧力が上昇した場合に減少される。台数制御装置2は蒸
気圧力値から求められた蒸気必要量と燃焼状態から定ま
る蒸気発生量を比較し、両者が異なっていた場合には差
が無くなる方向へ燃焼状態の変更を行う。燃焼状態の変
更は図2に記載したパターン1に基づいて行われ、変更
は矢印の方向へのみ行われる。
【0012】パターン1で燃焼台数が3台となった場
合、蒸気必要量が4t/h〜6t/hの間で変動しても燃焼台
数の変更は行わず、高燃焼のボイラの台数の割合と低燃
焼のボイラの台数の割合を変更することで蒸気発生量を
調整する。また、蒸気使用量が上限値を上回り、蒸気必
要量が7t/hになった場合には燃焼台数を増加して燃焼
状態を「HHHL」とし、蒸気使用量が下限値を下回り
蒸気必要量が3t/hになった場合には燃焼台数を減少し
て燃焼状態を「HL−−」とする。なお、蒸気必要量が
3t/hとなった場合に燃焼状態を「LLL−」とはしな
い理由は、蒸気使用量が3t/hより低くすでに定常状態
でなくなっているため、蒸気必要量が5t/h・6t/hとな
る可能性は低下しており、燃焼台数が無駄に多くなるこ
とを防止するためである。
【0013】上記のようなパターンで蒸気発生量を制御
することで、運転時間の大部分を占める定常状態での燃
焼台数の変更を無くすことができ、燃焼台数を変更する
頻度は大幅に減少させることができる。また、全てのボ
イラを燃焼させておき、燃焼状態を変更することで蒸気
発生量を調整する場合のように燃焼台数が必要台数以上
となることはなく、燃焼台数は最小限にとどめることが
できる。
【0014】また、図3に記載のように蒸気必要量が7
t/hとなり燃焼台数が4台で燃焼状態が「HHHL」と
なった場合には、蒸気必要量が6t/hとなっても燃焼台
数を変更させずに燃焼状態を「HHLL」とし、燃焼台
数が4台の場合でも燃焼台数を変更させないようにした
り、蒸気必要量が3t/hとなり燃焼台数が2台で燃焼状
態が「HL−−」となった場合には、蒸気必要量が4t/
hとなっても燃焼台数を変更させずに燃焼状態を「HH
−−」とし、燃焼台数が2台の場合でも燃焼台数を変更
させない様にしても良い。
【0015】本実施例でのパターン1は、定常状態の場
合には蒸気発生量を4t/h〜6t/hで調整する場合に最適
なパターンであるが、定常状態の場合に蒸気発生量を3
t/h〜5t/hの間で調整するシステムにおいて、パターン
1を採用した場合には定常状態であっても頻繁に燃焼台
数が変更されることとなる。この場合には上記と同じ考
え方によって決定されるパターンは図4に記載したパタ
ーン2となり、パターン2を採用することで定常状態の
燃焼台数の変更を無くすことができる。
【0016】例えば、上記と同様のボイラであるが、定
常状態での蒸気使用量の上限値が4.7t/h、下限値が
3.5t/hのシステムであったとする。この場合、上限値
以上の蒸気発生量であって上限値に最も近い蒸気発生量
は5t/hとなる。蒸気発生量が5t/hとなる燃焼状態は、
「HHL−」と「HLLL」の2通りあり、その中で燃
焼台数が最も少ない燃焼状態Hnは「HHL−」であ
り、燃焼台数nは3台となる。下限値以下の蒸気発生量
であって下限値に最も近い蒸気発生量は3t/hとなり、
燃焼台数nが3台である場合に蒸気発生量が3t/hとな
る燃焼状態Lnは「LLL−」となる。
【0017】 蒸気使用量が燃焼状態Hn
による蒸気発生量を上回り、スチームヘッダ3での蒸気
圧力が低下して蒸気必要量が5t/hよりも多くなった場
合には燃焼台数を増加、蒸気使用量が燃焼状態Lnによ
る蒸気発生量を下回り、スチームヘッダ3での蒸気圧力
が上昇して蒸気必要量が3t/hよりも少なくなった場合
には燃焼台数を減少、蒸気使用量が燃焼状態Lnによる
蒸気発生量以上で燃焼状態Hnによる蒸気発生量以下の
場合には燃焼台数の変更を行わず、高燃焼のボイラの台
数の割合と低燃焼のボイラの台数の割合を変更すること
で蒸気発生量を調整するように設定したパターンを示し
たものが図4であり、図4のパターンをパターン2と
し、燃焼制御部5にパターン2を入力しておく。
【0018】パターン2で燃焼台数が3台となった場
合、蒸気必要量が3t/h〜5t/hの間で変動しても燃焼台
数の変更は行わず、高燃焼のボイラの台数の割合と低燃
焼のボイラの台数の割合を変更することで蒸気発生量を
調整する。また、蒸気使用量が上限値を上回り、蒸気必
要量が6t/hになった場合には燃焼台数を増加して燃焼
状態を「HHLL」とし、蒸気使用量が下限値を下回り
蒸気必要量が2t/hになった場合には燃焼台数を減少し
て燃焼状態を「LL−−」とする。なお、蒸気必要量が
6t/hとなった場合に燃焼状態を「HHH−」とはしな
い理由は、蒸気使用量が5t/hより高くすでに定常状態
でなくなっているため、その後さらに蒸気必要量が増加
した場合にはすぐに対応できるように低燃焼のボイラを
残しておくためである。
【0019】
【発明の効果】本発明を実施することにより、ボイラの
燃焼台数の変更を大幅に少なくすることによる熱の損失
の低減と、ボイラの燃焼台数が多くなりすぎることを防
ぐことによる電力消費量の低減を両立させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例での説明図
【図2】本発明の一実施例での燃焼状態のパターン1の
説明図
【図3】燃焼状態のパターン1での他の実施例の説明図
【図4】本発明の他の実施例での燃焼状態のパターン2
の説明図
【符号の説明】
1 ボイラ 2 台数制御装置 3 スチームヘッダ 4 圧力検出装置 5 燃焼制御部 6 蒸気管
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F22B 35/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 燃焼を高燃焼、低燃焼、停止の3位置で
    制御するボイラを複数(2台のみの場合は除く)設置
    し、各ボイラに共通のスチームヘッダに圧力検出装置を
    設けておき、スチームヘッダでの蒸気圧力を検出するこ
    とで蒸気必要量を検出し、蒸気必要量に応じて多缶設置
    したボイラの燃焼量を段階的に制御する台数制御装置を
    設けた構成において、 1.定常状態における蒸気使用量を予め求めておき、 2.多缶設置したボイラの蒸気発生量が、定常状態での
    蒸気使用量以上であって該蒸気使用量に最も近い蒸気発
    生量となる高燃焼、低燃焼、停止の組み合わせ方を見い
    だし、 3.該組み合わせ方のなかで燃焼台数が最も少ない場合
    における燃焼台数を台数n、 4.前記燃焼台数が最も少ない場合の燃焼状態を燃焼状
    態Hn、 5.多缶設置したボイラの蒸気発生量が、定常状態の蒸
    気使用量以下であって、該蒸気使用量に最も近い蒸気発
    生量となる高燃焼、低燃焼、停止の組み合わせ方であ
    り、燃焼台数は前記台数nである燃焼状態を燃焼状態L
    nとしてそれぞれ求め、 6A.蒸気必要量が前記燃焼状態Hnによる蒸気発生量
    を上回った場合には燃焼台数を増加、 6B.蒸気必要量が前記燃焼状態Lnによる蒸気発生量
    を下回った場合には燃焼台数を減少、 6C.蒸気必要量が前記燃焼状態Lnによる蒸気発生量
    と、前記燃焼状態Hnによる蒸気発生量の間で変化する
    場合には燃焼台数の変更を行わず、高燃焼のボイラの台
    数と低燃焼のボイラの台数の割合を変更、 とする蒸気発生量の調整を行うパターンを設定した燃焼
    制御部を設けたことを特徴とする3位置制御式ボイラの
    台数制御装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の3位置制御式ボイラの
    台数制御装置において、1. 定常状態における蒸気使用量に幅がある場合には上
    限値と下限値を予め求めておき、2. 多缶設置したボイラの蒸気発生量が、前記上限値以
    上であって上限値に最も近い蒸気発生量となる高燃焼、
    低燃焼、停止の組み合わせ方を見いだし、 3.該組み合わせの中で 燃焼台数が最も少ない場合にお
    ける燃焼台数を台数n 4.前記燃焼台数が最も少ない場合の燃焼状態を 燃焼状
    態Hn、5.多缶設置したボイラの蒸気発生量が 下限値以下であ
    って下限値に最も近い蒸気発生量となる高燃焼、低燃
    焼、停止の組み合わせ方であり、燃焼台数前記台数n
    である燃焼状態を燃焼状態Lnとしてそれぞれ求め、6A. 蒸気必要量が前記燃焼状態Hnによる蒸気発生量
    を上回った場合には燃焼台数を増加、6B. 蒸気必要量が前記燃焼状態Lnによる蒸気発生量
    を下回った場合には燃焼台数を減少、6C. 蒸気必要量が前記燃焼状態Lnによる蒸気発生量
    以上であって、前記燃焼状態Hnによる蒸気発生量以下
    の場合には燃焼台数の変更を行わず、高燃焼のボイラの
    台数と低燃焼のボイラの台数の割合を変更、とする 蒸気発生量の調整を行うパターンを設定した燃焼
    制御部を設けたことを特徴とする3位置制御式ボイラの
    台数制御装置。
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