JP5410921B2

JP5410921B2 - 多缶設置ボイラ

Info

Publication number: JP5410921B2
Application number: JP2009246541A
Authority: JP
Inventors: 将人西山; 茂黒木
Original assignee: 株式会社サムソン
Priority date: 2009-10-27
Filing date: 2009-10-27
Publication date: 2014-02-05
Anticipated expiration: 2029-10-27
Also published as: JP2011094823A

Description

本発明は、ボイラを複数台設置しておき、負荷に応じて必要台数分のボイラを燃焼するようにしている多缶設置ボイラに関するものである。

複数台の蒸気ボイラと、各ボイラに対して運転の指令を出力する台数制御装置からなり、負荷に応じて必要台数のボイラを燃焼する多缶設置ボイラが広く普及している。この多缶設置ボイラにおいては、蒸気集合部での蒸気圧力値を検出し、蒸気圧力値に対応させて設定している台数分のボイラを燃焼させるようにしており、蒸気圧力値が低くなると燃焼台数を増加、蒸気圧力値が高くなると燃焼台数減少することで、蒸気圧力値を所定の範囲に保つようにしている。各ボイラには稼働優先順位を定めておき、蒸気圧力値が低下してボイラの燃焼台数を増加するという場合には、稼働優先順位の高いボイラから順に燃焼を開始し、蒸気圧力値が上昇してボイラの燃焼台数を減少するという場合には、稼働優先順位の低いボイラから順に燃焼を停止する。

水を加熱して蒸気を発生しているボイラでは、給水と蒸発を繰り返すことで水中の不純物が次第に濃縮していく。そのため、特開２００４−８５０８４号公報に記載があるように、缶内にたまったスラッジなどを排出する全ブローを定期的に実施している。特開２００４−８５０８４号の発明では、全ブローを実施したボイラは台数制御の対象から外し、残りのボイラのみで台数制御を行うようにしている。また、全ブローを実施しているボイラは停止しているので蒸気を供給することができない。そこで、ボイラを複数台設置している多缶設置では、全ブローを行うボイラが重ならないように全ブロー時期を調節しておき、あるボイラが全ブロー実施中に燃焼を停止している場合には、別のボイラを燃焼させることで蒸気供給量の低下を補うことも行っている。

多缶設置ボイラでは優先順位の高いボイラから順に燃焼を行い、全ブローは燃焼時間の積算値が設定時間に達すると行うというものであるため、優先順位が高くて燃焼を行っているボイラが全ブローを行うボイラとなる。燃焼を行っていたボイラが全ブロー実施のために燃焼を停止し、替わりに燃焼を停止していたボイラを燃焼させるという場合、燃焼を停止することになったボイラでは、燃料供給を停止して燃焼を停止するとすぐに蒸気の供給は停止される。しかし、燃焼していたボイラに替わって燃焼を開始することになったボイラでは、燃焼を開始する前にプレパージなど燃焼準備のための時間が必要であり、燃焼を開始しても低温の缶水を加熱して蒸気の供給を開始するまでには更に時間が必要であるため、燃焼開始の指令を受けてもすぐに蒸気供給を開始することはできない。そのため、全ブロー実施のために燃焼するボイラを変更した場合、新しく燃焼を開始することになったボイラが蒸気供給を開始するまでの間に蒸気供給量が不足し、所定の蒸気圧力を維持することができなくなることがあった。また、蒸気圧力の一時的な低下によって本来なら燃焼する必要のないボイラにも燃焼指令の出力が行われ、それらボイラが燃焼を開始して蒸気供給が始まると、逆に蒸気供給量が多くなりすぎて今度はボイラの燃焼台数を急激に減少させ、再び蒸気供給量の不足で多くのボイラに燃焼指令を出力するという操作を繰り返すこともあった。

特開２００４−８５０８４号公報

本発明が解決しようとする課題は、多缶設置ボイラの全ブロー実施時に蒸気供給量が不足することを防止することにある。

請求項１に記載の発明は、稼働優先順位を定めた複数台の蒸気ボイラと、各ボイラに対して運転の指令を出力する台数制御装置からなり、台数制御装置は稼働優先順位の高いボイラから必要台数分のボイラに対して燃焼指令を出力するようにしている多缶設置ボイラにおいて、稼働優先順位の高いボイラが全ブロー時期となった場合、全ブロー時期となったボイラの稼働優先順位を最下位に変更すると共に、ほかのボイラでも稼働優先順位の変更を行うことでボイラ全体での蒸気供給量は維持するようにしておき、全ブロー時期となったボイラに対し、稼働優先順位を最下位とした後に全ブローを実施する制御を行うものであって、稼働優先順位の変更時には、まず全ブロー時期となったボイラに替えて稼働優先順位を上位に変更するボイラの稼働優先順位を変更することで、全ブロー時期となったボイラの稼働優先順位に複数のボイラを割り当て、稼働優先順位を上位に変更したボイラの蒸気温度又は蒸気圧力が設定値以上となり、該ボイラは燃焼中であることを検出するまではその稼働優先順位を維持し、順位上昇ボイラの蒸気温度又は蒸気圧力が設定値を越え、該ボイラが燃焼を行っていることを検出後、全ブロー時期となったボイラの稼働優先順位を下位に変更する制御を行うものであることを特徴とする。

全ブローは積算している燃焼時間が所定時間に達するごとに行うようにしており、稼働優先順位が高くて燃焼を行っている時に全ブロー時期となる可能性が高い。つまり、全ブロー時期となったボイラはその時点で燃焼が必要なボイラであり、全ブローを実施するために燃焼を停止すると蒸気供給量が不足することになる。そこで、全ブロー時期になったボイラの稼働優先順位を下位に変更し、全ブロー時期となっているボイラが燃焼する必要性を低くしておくと、蒸気供給量を不足させることなく全ブローを実施することができる。また、稼働優先順位の変更を行う際には、稼働優先順位を繰り上げるボイラの稼働優先順位を先に変更し、該ボイラが蒸気供給を行えるようになったことを検出後に稼働優先順位を繰り下げるボイラの稼働優先順位変更を行うことで、稼働優先順位の変更で冷缶ボイラを燃焼させることになった場合でも蒸気の供給量と負荷のバランスが崩れるということを防止することができる。

本発明を実施するボイラの設置状況を示したフローシート一実施例における各ボイラの運転状態等を示した状態説明図

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施するボイラの設置状況を示したフローシート、図２は一実施例における各ボイラの運転状態等を示した状態説明図である。本実施例では、４台のボイラ１を並列に設置しており、各ボイラは順に１号缶・２号缶・３号缶・４号缶と名付けておく。各ボイラからの蒸気配管を蒸気ヘッダ４に接続しておき、蒸気ヘッダ４には蒸気圧力検出装置３を設けている。各ボイラ１に対する運転指令は、各ボイラと接続している台数制御装置２から出力するようにしており、台数制御装置２は蒸気圧力検出装置３とも接続しておく。

各ボイラ１には、それぞれボイラ運転制御装置５を設け、ボイラ運転制御装置５は台数制御装置２と信号線で接続している。ボイラの運転は台数制御装置２がボイラ運転制御装置５へ出力する指令に基づいて行っており、各ボイラではボイラ運転制御装置５がボイラ１の各機器の作動を制御することでボイラは運転する。ボイラ運転制御装置５では、台数制御装置２から燃焼指令を受けると、ボイラの燃焼を開始する。燃焼を開始する場合は、まず燃焼室内へ空気のみを送り込んで燃焼室内を換気するプレパージを行い、続いて着火の工程を行って燃焼を開始し、バーナの熱でボイラ内の缶水を加熱する。缶水を飽和温度まで加熱することで缶水は蒸気となり、圧力を持った蒸気を蒸気ヘッダ４へ供給する。ボイラ運転制御装置５が、台数制御装置２から停止指令を受けると、ボイラの燃焼を停止する。ボイラの燃焼を停止する場合は、燃料の供給を停止して燃焼を停止し、続いて燃焼室内を換気するポストパージを行って運転を停止する。また、各ボイラ１には、個々のボイラにおける蒸気温度を検出する蒸気温度検出装置６を設けておき、蒸気温度検出装置６と台数制御装置５は信号線で接続しておき、蒸気温度検出装置６で検出したボイラ蒸気温度は、台数制御装置２へ送るようにしておく。

台数制御装置２は、蒸気圧力検出装置３で検出した蒸気圧力値に基づいて必要蒸気量を求め、必要台数分のボイラに対して燃焼指令を出力する。各ボイラには稼働優先順位を定めておき、蒸気圧力値が低下して必要蒸気量が増加すると、稼働優先順位の高いボイラから順に燃焼指令の出力を行うことで燃焼台数を増加し、蒸気圧力値が上昇して必要蒸気量が減少すると、稼働優先順位の低いボイラから順に燃焼停止指令を出力して燃焼台数を減少することで、必要蒸気量に応じた台数制御を行う。稼働優先順位は定期的に変更しており、ボイラごとに燃焼時間の積算値を算出し、燃焼時間が少ないものほど次回の稼働優先順位を高くするように稼働優先順位の変更を行う。

ボイラ１は、燃焼を行うことでボイラ内の缶水を加熱して蒸気を発生し、発生した蒸気は蒸気配管を通じて蒸気ヘッダ４へと取り出している。ボイラでは、缶水が蒸発によって減少すると水を補給するというものであり、給水と蒸発を繰り返すことでボイラ内の缶水に含まれている不純物は次第に濃縮していく。そのために缶内にたまったスラッジなどを排出する全ブローを定期的に実施することが必要であり、全ブローを実施している間は燃焼を停止するために、蒸気を供給することはできない。

図２は、本発明の一実施例におけるボイラの運転状態と各ボイラでの蒸気温度変化の状況をタイムチャートにしたものである。図２での稼働優先順位は、１号缶が第１位、２号缶が第２位、３号缶が第３位、４号缶が第４位で開始している。当初は稼働優先順位が第１位のボイラである１号缶に対して燃焼指令の出力を行っており、２号缶・３号缶・４号缶には燃焼指令の出力は行われていない。燃焼を行っている１号缶では蒸気温度が高くなっている（Ｔ℃）が、燃焼を行っていない２号缶・３号缶・４号缶では蒸気温度が低くなっている。そのため、２号缶から４号缶では燃焼を開始することになっても、すぐには蒸気供給を行えない。

全ブロー実施の制御を、図２のタイムチャートに基づいて説明する。時刻Ａで１号缶が全ブロー時期になると、１号缶での全ブローの準備を開始する。しかし、稼働優先順位が高く燃焼を行っているボイラがいきなり全ブローを行うと、全ブロー実施中のボイラでは蒸気供給を行えないために蒸気供給量が不足することになる。そのため、時刻Ａの段階では１号缶の全ブローは開始せず、まず稼働優先順位の変更を行うことで１号缶での燃焼の必要性を低下させる。稼働優先順位は、全ブロー時期となったボイラを最下位とし、他のボイラでは各ボイラごとに積算している燃焼時間が短いものほど上位になるように変更する。ここでの稼働優先順位の変更は、全ブロー時期となった１号缶を最下位である第４位とし、他の順位は２号缶を第２位から第１位へ、３号缶を第３位から第２位へ、４号缶を第４位から第３位へ変更している。

全ブロー時期となった１号缶を最下位の第４位とし、２号缶を第１位に変更すると、新しく第１位となった２号缶が燃焼を行うために１号缶は燃焼する必要がなくなる。ただし２号缶は時刻Ａの以前では冷缶状態にあるため、稼働優先順位の変更をいきなり行ったのでは、２号缶からの蒸気供給が始まるまでの間で蒸気供給量が不足することになる。そのため、時刻Ａ以降も１号缶は稼働優先順位を第１位に維持した状態で２号缶の稼働優先順位も第１位に変更し、第１位のボイラを２台とする。

台数制御装置は第１位のボイラに対して燃焼指令を出力しているため、稼働優先順位を第１位に変更した２号缶に対しても燃焼指令の出力を行うことになる。燃焼実施の指令を受けた２号缶では、燃焼準備の工程を行って燃焼を開始する。２号缶で燃焼を行い缶水を加熱すると、２号缶での蒸気温度は上昇していくが、２号缶は時刻Ａより前には燃焼を行っておらず、ボイラは冷缶状態にあったため、蒸気温度が設定値Ｔに達するまでに比較的長い時間が掛かっており、その間は蒸気の供給は行われていない。一時的に２台のボイラを燃焼させることになるが、時刻Ｂまでの間は２号缶からの蒸気供給は行われないため、蒸気供給量は１台分のまま変化しない。

台数制御装置２は、時刻Ｂで２号缶の蒸気温度が設定温度Ｔよりも高くなっているということとを検出することで２号缶からの蒸気供給が可能になったことを確認し、その後に１号缶の稼働優先順位を第４位に変更し、３号缶の稼働優先順位を第２位に変更する。台数制御装置２が現在燃焼させている順位は第１位だけであり、第４位は燃焼させていないため、第４位となった１号缶では燃焼を停止する。第２位となった３号缶については、順位変更後も燃焼を行わない順位であるために変化はない。また、３号缶の順位変更から所定時間経過後、４号缶の稼働優先順位を第３位に変更することで稼働優先順位の変更動作は終了する。

台数制御装置２では１号缶の稼働優先順位を最下位に繰り下げた以降に１号缶の全ブローを実施する。時刻Ｃで１号缶の全ブローを開始すると、１号缶は燃焼を行うことができなくなるが、この時点では２号缶のボイラによって蒸気の供給を行っており、１号缶は既に蒸気の供給を行う必要がなくなっているため、全ブローを開始しても蒸気供給量が不足することはなく、ボイラシステムとしては安定した蒸気の供給が行える。なお、全ブローを終了した後に全ブロー実施ボイラを燃焼させる場合、全ブロー実施ボイラでは全ブローを実施したことで缶水が入れ替わっており、缶水温度は低下しているためにすぐに蒸気供給を行うことはできない。燃焼しているボイラに替えて全ブローを実施したボイラを燃焼させるという場合には、全ブロー実施ボイラの蒸気温度を検出しておき、蒸気温度が設定値Ｔに達するまでは別のボイラによる燃焼を継続しておくことで、全ブロー実施ボイラの燃焼再開時にも蒸気供給量が不足することを防止するようにしておく。

１ボイラ
２台数制御装置
３蒸気圧力検出装置
４蒸気ヘッダ
５ボイラ運転制御装置
６蒸気温度検出装置

Claims

稼働優先順位を定めた複数台の蒸気ボイラと、各ボイラに対して運転の指令を出力する台数制御装置からなり、台数制御装置は稼働優先順位の高いボイラから必要台数分のボイラに対して燃焼指令を出力するようにしている多缶設置ボイラにおいて、稼働優先順位の高いボイラが全ブロー時期となった場合、全ブロー時期となったボイラの稼働優先順位を最下位に変更すると共に、ほかのボイラでも稼働優先順位の変更を行うことでボイラ全体での蒸気供給量は維持するようにしておき、全ブロー時期となったボイラに対し、稼働優先順位を最下位とした後に全ブローを実施する制御を行うものであって、稼働優先順位の変更時には、まず全ブロー時期となったボイラに替えて稼働優先順位を上位に変更するボイラの稼働優先順位を変更することで、全ブロー時期となったボイラの稼働優先順位に複数のボイラを割り当て、稼働優先順位を上位に変更したボイラの蒸気温度又は蒸気圧力が設定値以上となり、該ボイラは燃焼中であることを検出するまではその稼働優先順位を維持し、順位上昇ボイラの蒸気温度又は蒸気圧力が設定値を越え、該ボイラが燃焼を行っていることを検出後、全ブロー時期となったボイラの稼働優先順位を下位に変更する制御を行うものであることを特徴とする多缶設置ボイラ。