JP3884582B2

JP3884582B2 - ボイラシステム

Info

Publication number: JP3884582B2
Application number: JP32912698A
Authority: JP
Inventors: 清孝向井; 博文阿部; 博高橋
Original assignee: Takuma KK
Current assignee: Takuma KK
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1998-11-19
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2018-11-19
Also published as: JP2000154902A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、蒸気負荷の変動に応じて複数台のボイラを缶数制御するように構成されたボイラシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種のボイラシステムは、複数のボイラを、各々、逆止弁等の蒸気逆流阻止器を設けた蒸気供給路を介して共通のスチームヘッダに接続すると共に、スチームヘッダの蒸気圧力（以下「ヘッダ圧」という）に基づいて缶数制御するものであり、ヘッダ圧の増減に応じて運転すべき缶数つまりボイラ数を増減させるように構成されている。すなわち、スチームヘッダから蒸気供給される蒸気使用部での使用状況により蒸気負荷が変動すると、これに伴ってヘッダ圧が反比例的に変化する（蒸気負荷が増加すると缶数制御圧力が下降し、逆に蒸気負荷が減少すれば缶数制御圧力は上昇する）ことから、ヘッダ圧が下降すると、その下降程度に応じて運転すべき缶数を増加させ、逆にヘッダ圧が上昇すると、その上昇程度に応じて運転状態にある缶数を減少させるのであり、かかる缶数制御により、ヘッダ圧は蒸気負荷の増減に拘わらず一定の範囲に保持され、蒸気使用部での蒸気使用を常に好適に行なうことができるのである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、停止中のボイラにあっては、ボイラ本体及び配管中の圧力が低下しているため、充分な供給圧に達していない。また、ボイラを起動させた場合、その初期起動時のボイラ水位確保のための給水や着火動作等に相当の時間を要する。これらのことから、停止状態にあるボイラが起動された場合、当該ボイラからスチームヘッダへの蒸気供給が直ちに開始されず、起動からスチームヘッダへの蒸気供給開始までにかなりの時間を要することになる。その結果、蒸気負荷の変動に対する応答性が悪く、ボイラ運転台数の変化に伴うヘッダ圧の変動幅が大きくなるといった問題があった。
【０００４】
本発明は、このような問題を解決して、蒸気負荷の変動に対する応答性（追従性）を向上させ、ボイラ運転台数の増減に伴う圧力変動幅を可及的に小さくすることができるボイラシステムを提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数台のボイラ１を設置すると共に、各ボイラ１から共通のスチームヘッダ２に至る蒸気供給路３に、スチームヘッダ２側から順に蒸気逆流阻止器６と、キャリオーバ防止器７と、ボイラ圧検出器１２とを設けると共に、前記ボイラ圧検出器１２とボイラ制御盤１０とからボイラ圧制御装置５を形成し、前記複数台のボイラ１をスチームヘッダの蒸気圧力に基づいて缶数制御装置４により缶数制御するボイラシステムに於いて、缶数制御装置４からの前記ボイラ１への運転指令により、当該ボイラ１の蒸気供給路３に設けたキャリオーバ防止器７を自動開放すると共に、当該ボイラ１への運転停止指令により当該キャリオーバ防止器７を自動閉鎖し、また、前記缶数制御装置４により停止状態とされたボイラ１であって選択された１台又は複数台のボイラ１を前記ボイラ圧制御装置５によりオン、オフ制御して、キャリオーバ防止器７より上流側の蒸気供給路３ｂの蒸気圧力をスチームヘッダ２の蒸気圧より低い所定圧に保持し、更に、負荷側の蒸気圧力が一定圧力以下に異常低下すると、缶数制御装置４により前記開放状態にあるキャリオーバ防止器７を自動閉鎖し、蒸気負荷の変動に対する応答性を高めると共に、ボイラ缶水のスチームヘッダ側への流れ込みを防止する構成としたことを発明の基本構成とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、第１図又は図２に基づいて具体的に説明する。
【０００９】
図１は第１の実施の形態を示しており、この実施の形態における本発明に係るボイラシステム（以下「第１ボイラシステム」という）は、複数台の小型貫流ボイラ１…（図示の例では、４台の第１〜第４ボイラ１₁，１₂，１₃，１₄が設置されている）と、各ボイラ１から共通のスチームヘッダ２に導かれた複数の蒸気供給路３と、ボイラ１…を缶数制御する缶数制御装置４と、各ボイラ１に設けられたボイラ圧制御装置５と、各蒸気供給路３に設けられた蒸気逆流阻止器６とを具備する。
【００１０】
各ボイラ１で発生する蒸気は蒸気供給路３からスチームヘッダ２に集合され、スチームヘッダ２から所定の蒸気使用部８に供給される。そして、蒸気使用部８での蒸気使用状況による蒸気負荷が変動すると、これに伴ってスチームヘッダ２における蒸気圧力つまりヘッダ圧が変化する。このヘッダ圧の変化に基づいて、運転すべきボイラ１…の台数が制御（缶数制御）される。かかる缶数制御を行う缶数制御装置４は、図１に示す如く、スチームヘッダ２に設けられたヘッダ圧検出器９と、各ボイラ１に設けられたボイラ制御盤１０と、ヘッダ圧検出器９により検出されたヘッダ圧（スチームヘッダ２における蒸気圧力）に基づいて各ボイラ制御盤１０に運転信号又は停止信号を入力する缶数制御器１１とで構成されていて、周知の缶数制御と同様に、蒸気負荷の増大によりヘッダ圧が下降すると、その下降程度に応じて一台又は複数台のボイラ１…を起動，運転させ、逆に、蒸気負荷の減少によりヘッダ圧が上昇すると、その上昇程度に応じて一台又は複数台のボイラ１…を停止させ、ボイラの運転台数を減少させるようになっている。すなわち、蒸気負荷の変動量に応じて運転させるボイラ台数を制御することにより、ヘッダ圧を所定の範囲に保持しうるようになっている。
【００１１】
各ボイラ圧制御装置５は、それが設けられている当該ボイラ１が缶数制御装置４により停止制御されている場合において、蒸気供給路３における逆止弁６より上流側部分３ａの蒸気圧力（以下「ボイラ圧」という）をボイラ圧検出器１２により検出し、その検出圧に基づいて当該ボイラ１をボイラ制御盤１０によりオン，オフ制御して、所定のボイラ水位を確保すると共に、ボイラ圧をヘッダ圧より低い所定圧（以下「設定ボイラ圧」という）に保持するものである。而して、ボイラ圧制御装置５により設定ボイラ圧に保持されるボイラ１の選択は、当該第１ボイラシステムにおける蒸気負荷の変動を予め予測し、その予測データに基づいて行われる。すなわち、蒸気負荷が変動しない状態ではあるが、予測データから蒸気負荷が増大すると予測される状況下においては、その予測される蒸気負荷の増大程度つまりヘッダ圧の下降程度に応じて、缶数制御装置５により、停止制御されているボイラ１…のうちから１台又は複数台のボイラ１…が選択され、その選択された各ボイラ１（以下「待機ボイラ」という）においてボイラ圧制御装置５によるオン，オフ制御がなされ、そのボイラ圧が設定ボイラ圧に保持されるのである。また、待機ボイラ１のボイラ圧制御装置５によるオン，オフ制御は、缶数制御装置５による運転指令により解除され、運転指令があった後においては、当該待機ボイラ１は通常の運転に移行される。なお、設定ボイラ圧はヘッダ圧に応じて適宜に設定されるが、一般には、ヘッダ圧より２ｋｇ／ｃｍ²程度低く設定しておくことが好ましい。
【００１２】
各蒸気逆流阻止器６は、スチームヘッダ２からボイラ１への蒸気逆流を阻止するものであり、この例では逆止弁で構成されている。すなわち、缶数制御装置４により運転制御されているボイラ１については、当該ボイラ１で発生する蒸気は逆止弁６を通過してスチームヘッダ２に供給される。一方、缶数制御装置４により停止制御されているボイラのうち待機ボイラ１についても、ボイラ圧制御装置５によるオン，オフ制御により蒸気が発生するが、この蒸気の圧力（設定ボイラ圧）はヘッダ圧より低いため、逆止弁６を通過してスチームヘッダ２へと供給されることがない。勿論、スチームヘッダ２から当該待機ボイラ１への蒸気逆流は逆止弁６により阻止される。
【００１３】
以上のように構成された第１ボイラシステムによれば、缶数制御により１台又は複数台のボイラ１…が運転されており、蒸気負荷が変動しない状況下にあっても、蒸気負荷が増大する（ヘッダ圧が下降する）と予測される場合には、その予測されるヘッダ圧の下降程度に応じて、１台又は複数台のボイラ（待機ボイラ）１がボイラ圧制御装置５によりオン，オフ制御されて、当該待機ボイラ１の水位が確保されると共に当該待機ボイラ１から逆止弁６に至る蒸気供給路部分３ａのボイラ圧はヘッダ圧より低い設定ボイラ圧に保持される。そして、蒸気負荷が増大してヘッダ圧が下降すると、下降程度に応じて缶数制御装置４により選択された１台又は複数台の待機ボイラ１が起動され運転状態に移行する。このとき、待機ボイラ１から逆止弁６に至る蒸気供給路部分３ａの蒸気圧力（ボイラ圧）は、逆止弁６からスチームヘッダ２に至る蒸気供給路部分３ｂの蒸気圧力より低いものの、或る程度（設定ボイラ圧）に保持されているから、待機ボイラ１が運転状態に移行した場合、当該待機ボイラ１からスチームヘッダ２への蒸気供給が迅速且つ円滑に行われる。すなわち、初期起動時におけるボイラ水位の確保や着火等に要するロスタイムがなく且つボイラ起動から所定の蒸気圧に達するまでに要する時間が極めて短くなり、蒸気負荷の変動に対する応答性が頗る向上する。
【００１４】
また、図２は第２の実施の形態を示したもので、この実施の形態における本発明に係るボイラシステム（以下「第２ボイラシステム」という）にあっては、負荷側の圧力が何らかの理由で異常低下した場合にも、ボイラ缶水がスチームヘッダ２ないし蒸気使用部８へ流れ込むといった異常事態（キャリーオーバ）を未然に防止すべく工夫している。
【００１５】
第２ボイラシステムは、図２に示す如く、各蒸気供給路３にキャリーオーバ防止器７を設けた点を除いて、図１に示す第１ボイラシステムと同様構造をなすものである。なお、以下においては、第１ボイラシステムと同一の構成部材については、図２に図１と同一の符号を付して、それらの詳細な説明は省略することとする。
【００１６】
すなわち、各キャリーオーバ防止器７は、蒸気供給路３の適所であって蒸気逆流阻止器６の設置箇所とボイラ圧検出器１２によるボイラ圧の検出箇所との間に配置された出口モータ弁で構成されている。各出口モータ弁７は、缶数制御装置４による当該ボイラ１への運転指令により自動開放され、運転停止指令があった場合又は負荷側の圧力が一定以下に低下した場合に自動閉鎖されるものである。
【００１７】
第２ボイラシステムによれば、第１ボイラシステムと同様に、選択された１台又は複数台の待機ボイラ１がボイラ圧制御装置５によりオン，オフ制御されて、当該待機ボイラ１から出口モータ弁７に至る蒸気供給路部分３ｂがボイラ設定圧に保持される。そして、当該待機ボイラ１が負荷変動に伴い起動されると、出口モータ弁７が開いて、スチームヘッダ２への蒸気供給が開始され、通常の運転状態に移行する。したがって、第１ボイラシステムと同様に、待機ボイラ１の運転状態への移行が迅速且つ円滑に行われて、負荷変動に対する応答性が向上する。
【００１８】
ところで、蒸気使用部８での蒸気使用状況によっては、負荷側の圧力が異常に低下する場合がある。かかる場合、ボイラ缶水が蒸気供給路３に流出して、スチームヘッダ２や蒸気使用部８へと流れ込むキャリーオーバが発生する。
【００１９】
しかし、第２ボイラシステムにあっては、負荷側の圧力が一定以下に低下した場合、出口モータ弁７が閉じられる。したがって、ボイラ缶水が出口モータ弁７より下流側へと流れ込むことがなく、キャリーオーバの発生が確実に防止される。
【００２０】
第１及び第２ボイラシステムと、これらとボイラ圧制御装置５を設けない点を除いて同一構成をなす公知のボイラシステムとを、同一条件下で運転させたところ、公知のボイラシステムではボイラの運転台数変化による圧力変動幅が約２ｋｇ／ｃｍ²であったが、第１及び第２ボイラシステムでは当該圧力変動幅が約０．３ｋｇ／ｃｍ²まで小さくなり、本発明によればボイラシステムの負荷変動に対する応答性を大幅に向上させ得ることが確認された。
【００２１】
なお、本発明は上記した各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良，変更することができる。例えば、本発明は、上記した如き小型貫流ボイラを使用したボイラシステムの他、温水ボイラや熱媒ボイラ等を使用したボイラシステムにも好適に適用することができる。また、蒸気逆流阻止器やキャリーオーバ防止器は、上記した蒸気逆流阻止機能やキャリーオーバ防止機能を発揮するものであればよく、上記した逆止弁６や出口モータ弁７に限定されない。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から容易に理解されるように、本発明によれば、缶数制御を行う場合における蒸気負荷の変動に対する応答性（追従性）を向上させることができ、ボイラ運転台数の変化に伴う圧力変動幅を可及的に小さくすることができ、極めて良好な蒸気供給を行うことができる。さらに、本発明によれば、負荷側の圧力が不測に異常低下した場合にも、ボイラ缶水が負荷側に流れ込むキャリーオーバを確実に防止でき、ボイラシステムを安全に運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１ボイラシステムを示す系統図である。
【図２】第２ボイラシステムを示す系統図である。
【符号の説明】
１…小型貫流ボイラ（ボイラ）、２…スチームヘッダ、３…蒸気供給路、３ａ…蒸気供給路部分（蒸気逆流阻止器より上流側の蒸気供給路部分）、３ｂ…蒸気供給路部分（キャリーオーバ防止器より上流側の蒸気供給路部分）、４…缶数制御装置、５…ボイラ圧制御装置、６…逆止弁（蒸気逆流阻止器）、７…出口モータ弁（キャリーオーバ防止器）、８…蒸気使用部、９…ヘッダ圧検出器、１０…ボイラ制御盤、１２…ボイラ圧検出器。

Claims

複数台のボイラ１を設置すると共に、各ボイラ１から共通のスチームヘッダ２に至る蒸気供給路３に、スチームヘッダ２側から順に蒸気逆流阻止器６と、キャリオーバ防止器７と、ボイラ圧検出器１２とを設けると共に、前記ボイラ圧検出器１２とボイラ制御盤１０とからボイラ圧制御装置５を形成し、前記複数台のボイラ１をスチームヘッダの蒸気圧力に基づいて缶数制御装置４により缶数制御するボイラシステムに於いて、缶数制御装置４からの前記ボイラ１への運転指令により、当該ボイラ１の蒸気供給路３に設けたキャリオーバ防止器７を自動開放すると共に、当該ボイラ１への運転停止指令により当該キャリオーバ防止器７を自動閉鎖し、また、前記缶数制御装置４により停止状態とされたボイラ１であって選択された１台又は複数台のボイラ１を前記ボイラ圧制御装置５によりオン、オフ制御して、キャリオーバ防止器７より上流側の蒸気供給路３ｂの蒸気圧力をスチームヘッダ２の蒸気圧より低い所定圧に保持し、更に、負荷側の蒸気圧力が一定圧力以下に異常低下すると、缶数制御装置４により前記開放状態にあるキャリオーバ防止器７を自動閉鎖し、蒸気負荷の変動に対する応答性を高めると共に、ボイラ缶水のスチームヘッダ側への流れ込みを防止する構成としたことを特徴とするボイラシステム。