JP4147728B2

JP4147728B2 - ボイラの台数制御方法

Info

Publication number: JP4147728B2
Application number: JP2000197665A
Authority: JP
Inventors: 敏広茅原; 英司田坂
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2000-06-30
Filing date: 2000-06-30
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2020-06-30
Also published as: JP2002013701A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、蒸気ボイラ，温水ボイラ，熱媒ボイラ等のボイラを複数台設置し、負荷の状況に応じてその燃焼台数を自動的に制御する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】
周知のように、ボイラを複数台，並列に設置し、負荷の状況に応じて、これらのボイラの燃焼台数を予め設定した優先順位にしたがって自動的に制御するようにしたボイラの多缶設置システムが実施されている。たとえば、蒸気ボイラの多缶設置システムでは、前記各ボイラに共通のスチームヘッダ内の圧力を検出し、この検出圧力に基づいて、前記各ボイラの燃焼台数を制御するようにしている。このボイラの多缶設置システムにおいては、設備のコストを低減するために、通常、集合煙道が設けられている。すなわち、この集合煙道は、前記各ボイラの煙道を集合させて１つの煙道にまとめた構成になっており、前記各ボイラからの排ガスは、前記集合煙道内に集まり、前記集合煙道を介して外部へ排出されるようになっている。
【０００３】
ところで、前記集合煙道から待機中のボイラへ排ガスが逆流すると、排ガス中に含まれる水分が前記ボイラ内で結露し、不着火が発生しやすくなったり、腐食が生じることがある。また、前記ボイラにおける送風機の吸気口から前記ボイラを設置しているボイラ室内へ排ガスが大量に流出すると、前記ボイラ室内に排ガスが充満して、人体にとって好ましくない状況になる。さらに、排ガスの逆流が生じると、待機中のボイラのメンテナンス作業ができないなどの不具合もある。そこで、前記集合煙道の垂直部は、前記集合煙道から待機中のボイラへ排ガスが逆流しないようにするために、所定の通風力（ドラフト力），すなわち通風（ドラフト）を起させる圧力差を得ることができる高さに設定されている。
【０００４】
しかしながら、低負荷のときは、前記ボイラの燃焼台数が、たとえば１台のように少数となり、前記通風力が低下する。すなわち、待機中のボイラの台数が多いと、この待機中のボイラにおける送風機の吸気口から吸引されて前記集合煙道中の排ガスに混入する空気量が増加し、排ガス温度の低下度合が大きくなるため、前記通風力が低下する。待機中のボイラの台数が多いほど、前記通風力は低下する傾向にある。このような場合にも所定の通風力を得ようとすると、前記垂直部の高さを非常に高く設定する必要があり、設備のコストが増大する。また、前記各ボイラの煙道にダンパ部材をそれぞれ設け、これらの各ダンパ部材を待機中に閉じることによって排ガスの逆流を防止する方法もあるが、この方法も前記各ダンパ部材を追加して設ける必要があり、コストの増大を招く。したがって、コストの増大を抑えつつ、待機中のボイラへの排ガスの逆流を確実に防止する技術が要望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、前記集合煙道から待機中のボイラへの排ガスの逆流を確実に防止することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、複数台のボイラを設置し、前記各ボイラの煙道を集合煙道にそれぞれ接続し、前記各ボイラの燃焼を負荷の状況に応じて制御する構成において、前記集合煙道から待機中のボイラへの排ガスの逆流が生じない最小燃焼台数を確保する制御を行うことを特徴としている。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、前記最小燃焼台数を予め設定することを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、前記集合煙道に設けた圧力センサからの信号に基づいて前記最小燃焼台数を決定することを特徴としている。
【０００９】
さらに、請求項４に記載の発明は、前記最小燃焼台数より少ない燃焼台数で前記各ボイラを燃焼させるとき、待機中のボイラに設けた送風機を稼動させることを特徴としている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明は、蒸気ボイラ，温水ボイラ，熱媒ボイラ等の種々のボイラに適用することができ、複数台のボイラを並列に設置し、これらの各ボイラの煙道を集合煙道にそれぞれ接続した構成になっている。そして、前記各ボイラの燃焼を予め設定した優先順位にしたがい負荷の状況に応じて制御するようにしている。また、前記各ボイラの燃焼を制御するにあたっては、前記集合煙道から待機中のボイラへの排ガスの逆流が生じない最小燃焼台数を確保する制御を行う構成になっている。
【００１１】
すなわち、前記集合煙道から待機中のボイラへの排ガスの逆流が生じないようにするためには、前記集合煙道中を流れる排ガスの温度低下を抑制して、前記集合煙道において所定の通風力（ドラフト力）が得られるようにする必要がある。そこで、この通風力が得られる前記最小燃焼台数を予め設定し、前記最小燃焼台数を確保する制御を行うようにする。そうすることにより、待機中のボイラの台数を所定台数以内にして、待機中のボイラにおける送風機の吸気口から吸引されて前記集合煙道中の排ガスに混入する空気量を少なくし、排ガスの温度低下を抑制している。
【００１２】
たとえば、前記各ボイラを高燃焼，低燃焼（燃焼量をたとえば高燃焼の約１／２に設定）および待機の各状態で制御する構成において、前記最小燃焼台数が２台に設定されているとき、高燃焼１台分の蒸気量が必要な場合は、２台のボイラを低燃焼で燃焼させて前記最小燃焼台数を確保するようにする。ここで、前記最小燃焼台数は、前記集合煙道の直径，垂直部の高さ等に基づいて予め計算して設定することもできるし、試運転時に実験により確認して設定することもできる。
【００１３】
また、前記最小燃焼台数は、前記集合煙道の所定の位置に圧力センサ設け、この圧力センサからの信号に基づいて決定することもできる。すなわち、前記集合煙道内において排ガスの逆流が生じやすい箇所（たとえば、垂直部における最下端部）に前記圧力センサを設け、その検出圧力が、排ガスの逆流が生じていないと判断される所定範囲内にあるかどうかにより、前記最小燃焼台数を決定する。そして、前記最小燃焼台数を確保するように前記各ボイラを制御する。このように、前記最小燃焼台数を前記圧力センサからの信号に基づいて決定することにより、前記集合煙道の出口における気温や風速の影響により前記通風力が変化しても、環境の変化に対応して常に最適の前記最小燃焼台数を自動的に決定することができる。
【００１４】
ところで、負荷の状況によっては、前記最小燃焼台数より少ない燃焼台数で前記各ボイラを燃焼させなければならない場合もある。たとえば、前記最小燃焼台数が２台に設定された構成において、低燃焼１台分の蒸気量のみが必要なときである。このときは、待機中の前記各ボイラの送風機を稼動させることにより、待機中の前記各ボイラへの排ガスの逆流を防止するようにしている。すなわち、前記各ボイラに、インバータにより回転数を制御可能な送風機をそれぞれ設け、待機中の前記各ボイラにおいては、前記各送風機を排ガスの逆流を防止可能な所定の回転数でそれぞれ回転させる。このとき、前記各送風機の回転数を通常の燃焼時より少なくして，すなわち前記各送風機からの送風量を通常の燃焼時より少なくして、省エネルギー化を図る。また、前記インバータを用いない構成においては、前記各送風機を低燃焼用の送風量で稼動させるようにする。ここで、待機中の前記各ボイラにおける前記各送風機の稼動は、待機中の全ボイラについて行うこともできるし、所定の前記通風力を得ることができれば、一部のボイラについてのみ選択的に行うこともできる。
【００１５】
以上のように、前記構成によれば、新たに大掛かりな設備を追加することなく、前記集合煙道から待機中の前記各ボイラへの排ガスの逆流を確実に防止することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。まず、図１および図２に基づいて、この発明の第一実施例について説明する。図１に示すように、この第一実施例においては、４台のボイラ１，１，…が並列に設置され、これらの各ボイラ１は、バーナ２，２，…をそれぞれ備えるとともに、制御器３，３，…をそれぞれ備えている。そして、前記各バーナ２には、インバータ（図示省略）により回転数が制御される送風機４，４，…が設けられている。
【００１７】
また、前記各ボイラ１は、煙道５，５，…をそれぞれ備え、これらの各煙道５は、集合煙道６にそれぞれ接続されている。この集合煙道６は、水平部７および垂直部８を備え、前記各煙道５は、前記水平部７にそれぞれ接続されている。したがって、前記各ボイラ１からの排ガスは、前記各煙道５を介して前記水平部７内に集まり、前記垂直部８を介して外部へ排出されるようになっている。
【００１８】
また、前記各ボイラ１は、蒸気管９，９，…を備え、これらの各蒸気管９の下流側端部は、スチームヘッダ１０に接続されている。そして、このスチームヘッダ１０には、主蒸気管１１の上流側端部が接続されている。したがって、前記各ボイラ１からの蒸気は、前記各蒸気管９介して前記スチームヘッダ１０内に集まり、前記主蒸気管１１を介して蒸気使用機器（図示省略）へ供給されるようになっている。
【００１９】
さらに、前記スチームヘッダ１０には、蒸気圧力センサ１２が設けられており、この蒸気圧力センサ１２により前記スチームヘッダ１０内の蒸気圧力を検出するようにしている。そして、前記蒸気圧力センサ１２は、第一信号線１３を介して台数制御器１４に接続されている。また、この台数制御器１４には、前記各制御器３が、第二信号線１５を介してそれぞれ接続されている。
【００２０】
ここにおいて、前記各ボイラ１は、高燃焼、低燃焼および待機の各状態に制御されるようになっており、たとえば最大燃焼量を１００％としたとき、高燃焼を１００％，低燃焼を５０％，待機を０％の燃焼量に設定している。そして、前記台数制御器１４は、前記蒸気圧力センサ１２で検出した蒸気圧力に基づいて、前記各ボイラ１の燃焼量を予め設定した優先順位にしたがって自動的に制御する機能を有している。したがって、前記各ボイラ１の燃焼量は、負荷の状況，すなわち前記蒸気使用機器における蒸気使用量に応じて制御されるようになっている。
【００２１】
そして、前記台数制御器１４は、前記集合煙道６から待機中の前記各ボイラ１への排ガスの逆流が生じない最小燃焼台数を確保する制御を行う機能を有している。すなわち、前記集合煙道６において所定の通風力（ドラフト力）が得られる最小燃焼台数を予め設定し、この最小燃焼台数を確保する制御を行うようにしている。たとえば、前記最小燃焼台数が２台に設定されているとき、高燃焼１台分の蒸気量が必要な場合は、２台のボイラ１を低燃焼で燃焼させて前記最小燃焼台数を確保するようにする。ここで、前記最小燃焼台数は、前記集合煙道６の直径，前記垂直部８の高さ等に基づいて設定されている。
【００２２】
また、負荷の状況によっては、前記最小燃焼台数より少ない燃焼台数で前記各ボイラ１を燃焼させなければならない場合もある。たとえば、低燃焼１台分の蒸気量のみが必要なときである。このときは、待機中の前記各ボイラ１における前記各送風機４を稼動させることにより、待機中の前記各ボイラ１への排ガスの逆流を防止するようにしている。そして、前記各送風機４の回転数は、通常の燃焼時より少ない回転数に制御し、排ガスの逆流を防止可能な最小回転数として、省エネルギー化を図る。
【００２３】
つぎに、図２に基づいて、この第一実施例における前記最小燃焼台数を確保する制御について詳細に説明する。ここで、前記構成においては、前記各ボイラ１の燃焼は、負荷に応じて制御されるようになっているが、その詳細な説明は省略し、以下の説明では、負荷に応じた燃焼制御が行われていることを前提にして説明する。まず、ステップＳ１において、前記台数制御器１４からの指令信号に基づく現在の燃焼台数と、予め設定された前記最小燃焼台数とを比較し、前者≧後者であれば、そのまま通常の台数制御を行い、前者＜後者であれば、ステップＳ２へ移行する。このステップＳ２では、高燃焼状態のボイラがあるかどうかを判定し、高燃焼状態のボイラがあれば、ステップＳ３へ移行し、高燃焼状態のボイラがなければ、ステップＳ４へ移行する。
【００２４】
前記ステップＳ３においては、高燃焼状態のボイラを低燃焼状態へ移行させるとともに、待機状態のボイラを低燃焼状態へ移行させることにより、発生蒸気量を現在の状態に維持しながら燃焼台数を増加させる。一方、前記ステップＳ４においては、待機状態のボイラにおける前記各送風機４を稼動させて、小風量での送風を行い、排ガスの逆流を防止する。そして、前記ステップＳ３における燃焼量の変更が完了して定常状態となる時間が経過した後、前記ステップＳ３から前記ステップＳ１へ戻り、前記最小燃焼台数を確保しているかどうかを再度確認する。まだ前記最小燃焼台数を確保していない状態であれば、前記ステップＳ２〜Ｓ４を繰り返す。
【００２５】
以上のように、この第一実施例によれば、新たに大掛かりな設備を追加することなく、前記各ボイラ１の燃焼台数の変更により、前記集合煙道６から待機中の前記各ボイラ１への排ガスの逆流を確実に防止することができる。また、新たに設備を追加する必要がないので、低コストの構成とすることができる。さらに、前記最小燃焼台数より少ない燃焼台数で前記各ボイラ１を燃焼させるときも、待機中の前記各ボイラ１に設けた前記各送風機４を稼動させることにより、確実に排ガスの逆流を防止することができる。
【００２６】
つぎに、図３に示す第二実施例について説明する。ここにおいて、前記第一実施例と同様の構成部材には同一の符号を付して、その詳細説明を省略する。さて、この第二実施例では、前記集合煙道６に圧力センサ１６を設け、この圧力センサ１６により前記集合煙道６内の圧力を検出し、この検出圧力に基づいて、排ガスの逆流が生じない前記最小燃焼台数を決定するようにしている。前記圧力センサ１６は、前記集合煙道６内において排ガスの逆流が生じやすい箇所，たとえば前記垂直部８における最下端部に設けられている。また、前記圧力センサ１６は、第三信号線１７を介して前記台数制御器１４に接続されている。
【００２７】
すなわち、この第二実施例においては、前記圧力センサ１６による検出圧力が、排ガスの逆流が生じていないと判断される所定範囲内にあるかどうかを判定し、この範囲内にないときは、現在の燃焼台数が前記最小燃焼台数を下回っていると判定して、前記各ボイラ１の燃焼台数を増加させるようにしている。
【００２８】
図４に、この第二実施例における制御フローを示すが、ステップＳ１において、前記圧力センサ１６による検出圧力が、前記所定範囲内にあるかどうか，すなわち排ガスの逆流が生じていないかどうかを判定するようにしている。そして、検出圧力が前記所定範囲内にあれば、そのまま通常の台数制御を行い、検出圧力が前記所定範囲内になければ、ステップＳ２へ移行して排ガスの逆流を防止する制御を行う。この第二実施例におけるステップＳ２〜Ｓ４は、前記第一実施例における前記ステップＳ２〜Ｓ４と同様であるので、説明を省略する。
【００２９】
以上のように、この第二実施例によれば、前記第一実施例と同様の効果を得ることができるとともに、前記最小燃焼台数を前記圧力センサ１６による検出圧力に基づいて決定するようにしているので、前記集合煙道６の出口における気温や風速の影響により前記通風力が変化しても、常に最適の前記最小燃焼台数を自動的に決定することができる。
【００３０】
【発明の効果】
この発明によれば、新たに大掛かりな設備を追加することなく、集合煙道から待機中のボイラへの排ガスの逆流を確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第一実施例を示す説明図である。
【図２】この発明の第一実施例における制御フローを示す説明図である。
【図３】この発明の第二実施例を示す説明図である。
【図４】この発明の第二実施例における制御フローを示す説明図である。
【符号の説明】
１ボイラ
４送風機
５煙道
６集合煙道
１６圧力センサ

Claims

複数台のボイラ１を設置し、前記各ボイラ１の煙道５を集合煙道６にそれぞれ接続し、前記各ボイラ１の燃焼を負荷の状況に応じて制御する構成において、前記集合煙道６から待機中のボイラ１への排ガスの逆流が生じない最小燃焼台数を確保する制御を行うことを特徴とするボイラの台数制御方法。
前記最小燃焼台数を予め設定することを特徴とする請求項１に記載のボイラの台数制御方法。
前記集合煙道６に設けた圧力センサ１６からの信号に基づいて前記最小燃焼台数を決定することを特徴とする請求項１に記載のボイラの台数制御方法。
前記最小燃焼台数より少ない燃焼台数で前記各ボイラ１を燃焼させるとき、待機中のボイラ１に設けた送風機４を稼動させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のボイラの台数制御方法。