JP5465075B2 - 多缶設置ボイラシステムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、多缶設置ボイラシステムの制御方法に関し、特に、低燃焼状態を優先しながら、蒸気を安定供給することができる多缶設置ボイラシステムの制御方法に関する。

一般に、蒸気ボイラを低負荷で運転する割合が高い場合には、１台の大型ボイラよりも、複数台の小型ボイラを台数制御するシステムの方が、総合的なボイラ効率が良いとされる。また、昨今、省エネルギーの観点から、生産待機時に、設備がこまめに停止され、蒸気使用設備（不図示）を起動・停止させる機会が増加している。

例えば、図９に示すように、特許文献１に開示されている多缶設置ボイラシステム１０は、複数台のボイラ１１を制御装置１２で制御するシステムである。図１０に示す制御パターンテーブルに基づいて、各ボイラ１１が制御装置１２で制御される。

具体的には、多缶設置システム１０では、各ボイラ１１で発生した蒸気が蒸気ヘッダ１６に集合する。蒸気ヘッダ１６内の蒸気圧力が蒸気圧力計１４で計測される。計測結果に基づいて、図１０に示す制御パターンテーブルから、蒸気ヘッダ１６内の蒸気圧力が所定の圧力範囲内になるように、各ボイラ１１の燃焼状態が制御装置１２で特定される。特定された燃焼状態になるように、各ボイラ１１が制御装置１２で制御される。

ここで、各ボイラ１１は、高燃焼状態、低燃焼状態、停止状態の３つの燃焼状態を有する３位置制御方式のボイラである。図１０に示す制御パターンテーブルでは、ボイラ１１ごとに、高燃焼状態を「Ｈ」と標記し、低燃焼状態を「Ｌ」と標記し、停止状態を「−」と標記している。

また、蒸気使用設備（不図示）の起動時では、蒸気使用設備（不図示）を構成する部材や配管を所定の温度まで加熱する。このため、一時的に、定格よりも多くの蒸気を消費し、ボイラ１１の負荷が急激に増加する。このとき、制御装置１２では、図１０に示す制御パターンテーブルにおける負荷追従優先パターンの急負荷モード、または運転効率優先パターンの低燃焼優先モードのように、低燃焼状態のボイラ１１を多く確保するモードで、各ボイラ１１を制御する。

特開２００８−１７０１１４号公報

しかしながら、従来の多缶設置ボイラシステム１０では、蒸気使用設備（不図示）の起動時に発生する急激な負荷増加に対応するために、ボイラ１１の燃焼台数を新たに１台増やすと、一時的に、蒸気使用設備に供給される蒸気圧力が低下するという問題がある。

これは、停止状態のボイラ１１を起動して蒸気発生量を増加させる場合には、起動予定のボイラ１１に対して、防爆対策として、燃焼前に燃焼室内を掃気するプレパージ工程が必要である。これに伴い、蒸気発生可能状態となるまでに、数分程度の時間が必要になる。このため、蒸気の消費に対して蒸気の発生が追いつかず、蒸気圧力が低下してしまうからである。

そこで、本発明は、上記問題に鑑み、蒸気使用設備の起動時の急激な負荷増加に対して、低燃焼状態を優先しながら、蒸気使用設備に蒸気を安定供給することができる多缶設置ボイラシステムの制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係わる多缶設置ボイラシステムの制御方法は、下記に示す特徴を備える。
高燃焼状態、低燃焼状態、プレパージ状態、停止状態の各燃焼状態に応じた量の蒸気を発生させるボイラを複数有し、蒸気ヘッダを介して複数のボイラと接続されている複数の蒸気使用設備に、複数のボイラで発生させた蒸気を供給する多缶設置ボイラシステムの制御方法であって、前記蒸気使用設備の起動開始時に、蒸気使用設備ごとに、起動中の最大蒸気消費量、起動時間、定常時の蒸気消費量が登録された蒸気消費特性テーブルに基づいて、前記蒸気使用設備の起動終了後の総蒸気消費量を算出し、算出した前記蒸気使用設備の起動終了後の総蒸気消費量を充足する各ボイラの燃焼状態を、定常時の各ボイラの燃焼状態が定義された制御パターンテーブルから特定し、前記蒸気使用設備の起動開始時の各ボイラの燃焼状態と、特定した前記蒸気使用設備の起動終了後の各ボイラの燃焼状態とに基づいて、停止状態のボイラの中から起動対象のボイラを特定し、蒸気使用設備の起動に伴い停止状態のボイラを起動させる場合には、前記蒸気使用設備の起動開始時に、複数のボイラの中に低燃焼状態のボイラが存在すれば、低燃焼状態のボイラを高燃焼状態に移行させて、前記起動対象のボイラをプレパージ状態で待機させる。

また、前記蒸気使用設備の起動終了後、定常時の各ボイラの燃焼状態が定義された制御パターンテーブルに従って各ボイラを制御しても良い。

また、前記蒸気使用設備の起動終了後、低燃焼状態を優先した燃焼状態で各ボイラを制御しても良い。

また、前記蒸気使用設備の起動中、前記蒸気ヘッダ内の蒸気圧力が所定の範囲を上回るタイミングで、前記蒸気ヘッダ内の蒸気圧力が所定の範囲内になるように、高燃焼状態のボイラを低燃焼状態に移行させても良い。

また、前記蒸気使用設備の起動中、前記蒸気ヘッダ内の蒸気圧力が所定の範囲を下回るタイミングで、前記蒸気ヘッダ内の蒸気圧力が所定の範囲内になるように、プレパージ状態のボイラを低燃焼状態に移行させても良い。

本発明によれば、停止状態のボイラを起動させるときは、低燃焼状態のボイラを高燃焼状態に移行させて、起動対象のボイラをプレパージ状態で待機させる。これによって、蒸気圧力の低下を発生させずに、総蒸気発生量を迅速に確保することができる。これに伴い、一時的に蒸気圧力が低下することを回避することができる。結果、蒸気使用設備の起動時の急激な負荷増加に対して、低燃焼状態を優先しながら、蒸気使用設備に蒸気を安定供給することができる。

また、プレパージ状態で待機させるボイラの台数を最小限に抑えることができる。このため、ボイラをプレパージ状態にさせることで発生するボイラの放熱ロスを抑制することができる。

実施の形態における多缶設置ボイラシステムの構成を示す図 実施の形態における多缶設置ボイラシステムの蒸気使用設備の蒸気消費量の推移を示す図 実施の形態における多缶設置ボイラシステムの各蒸気使用設備の蒸気消費特性テーブルを示す図 実施の形態における多缶設置ボイラシステムの制御処理を示す第１の図 実施の形態における多缶設置ボイラシステムの制御処理を示す第２の図 実施の形態における多缶設置ボイラシステムの制御処理を示す第３の図 実施の形態における多缶設置ボイラシステムの各ボイラの制御の第１の例を示す図 実施の形態における多缶設置ボイラシステムの各ボイラの制御の第２の例を示す図 従来の多缶設置ボイラシステムの構成を示す図 従来の多缶設置ボイラシステムで使用される制御パターンテーブルを示す図

（実施の形態）
以下、本発明に係わる実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
＜概要＞
本実施の形態における多缶設置ボイラシステムの制御方法では、蒸気使用設備の起動を制御装置が検出すると同時に、複数のボイラの中に低燃焼状態のボイラが存在すれば、低燃焼状態のボイラを高燃焼状態に移行させて、起動対象のボイラをプレパージ状態で待機させる。蒸気使用設備の起動時間が経過すると、制御パターンテーブルに従って、各ボイラを制御する。

＜構成＞
ここでは、一例として、図１に示すように、本実施の形態における多缶設置ボイラシステム１００では、１号機から４号機までのボイラ１０１が設置されている。１号機から４号機までの蒸気使用設備１０７が設置されている。各ボイラ１０１が、配管を介して、蒸気ヘッダ１０６に接続されている。各蒸気使用設備１０７が、配管を介して、蒸気ヘッダ１０６に接続されている。各ボイラ１０１で発生した蒸気が、一旦、蒸気ヘッダ１０６に集合した後に、各蒸気使用設備１０７に供給される。

ここで、ボイラ１０１は、高燃焼状態、低燃焼状態、プレパージ状態、停止状態の各燃焼状態を有するボイラである。蒸気使用設備１０７は、空調設備や加熱乾燥炉などの生産設備である。さらに、ボイラ１０１は、低燃焼状態の蒸気発生量が高燃焼状態の蒸気発生量の半分であるボイラであり、高燃焼状態で２ｔ／ｈの蒸気を発生させ、低燃焼状態で１ｔ／ｈの蒸気を発生させる。多缶設置ボイラシステム１００は、１号機から４号機までのボイラ１０１を制御することで、１ｔ／ｈ刻みで、０ｔ／ｈから８ｔ／ｈまでの蒸気を発生させる。

また、多缶設置ボイラシステム１００では、蒸気ヘッダ１０６に蒸気圧力計１０４が取り付けられている。蒸気圧力計１０４が、通信可能な状態で、制御装置１０２と接続されている。制御装置１０２が、通信可能な状態で、各ボイラ１０１と接続されている。蒸気ヘッダ１０６内の蒸気圧力が蒸気圧力計１０４で計測される。蒸気圧力計１０４で計測されたデータ（以下、計測データと呼称する。）が、蒸気圧力計１０４から制御装置１０２に送信される。計測データに基づいて、蒸気ヘッダ１０６内の蒸気圧力が所定の範囲内を維持するように、各ボイラ１０１が制御装置１０２で制御される。

このとき、制御装置１０２は、各ボイラ１０１の運転状態（起動・停止など）や各ボイラ１０１の燃焼状態（高燃焼状態・低燃焼状態）などを示す信号を、各ボイラ１０１に送信する。これによって、例えば、制御装置１０２から停止状態のボイラ１０１に、起動信号が送信されると、停止状態のボイラ１０１がプレパージ状態に移行する。制御装置１０２からプレパージ状態のボイラ１０１に、低燃焼状態移行信号が送信されると、プレパージ状態のボイラ１０１が低燃焼状態に移行する。制御装置１０２から低燃焼状態のボイラ１０１に、高燃焼状態移行信号が送信されると、低燃焼状態のボイラ１０１が高燃焼状態に移行する。制御装置１０２から高燃焼状態のボイラ１０１に、低燃焼状態移行信号が送信されると、高燃焼状態のボイラ１０１が高燃焼状態に移行する。制御装置１０２から低燃焼状態または高燃焼状態のボイラ１０１に、停止信号が送信されると、低燃焼状態または高燃焼状態のボイラ１０１が停止状態に移行する。

ここで、制御装置１０２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、通信ユニットなどを備えるコンピュータシステムである。さらに、制御装置１０２を制御するプログラムがＨＤＤなどにインストールされており、当該プログラムが実行されることによって、制御装置１０２の各機能が実現される。

さらに、多缶設置ボイラシステム１００では、制御装置１０２が、通信可能な状態で、各蒸気使用設備１０７と接続されている。蒸気使用設備１０７の運転状態（起動・停止など）を示す信号が、各蒸気使用設備１０７から制御装置１０２に送信される。

＜蒸気消費量の推移＞
次に、蒸気使用設備１０７の蒸気消費量の推移について説明する。ここでは、ｎ（ｎ：１以上の自然数）号機の蒸気使用設備１０７（以下、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）と呼称する。）を例に説明する。

＜起動前＞
図２に示すように、時間Ｏから時間Ａまでの間、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）が停止状態である。このとき、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）の蒸気消費量がゼロである。蒸気使用設備１０７（ｎ号機）が冷却されている。

＜起動中＞
時間Ａにおいて、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）の起動が開始する。時間Ａから時間Ｂにかけて、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）の蒸気消費量が急激に増加する。時間Ｂにおいて、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）の蒸気消費量が起動中の最大蒸気消費量ＱＳ（ｎ）になる。時間Ｂを過ぎると、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）の温度が所定の温度に近づくに従い、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）の蒸気消費量が減少する。

＜起動後＞
時間Ａから起動時間ＴＳ（ｎ）が経過した時間Ｃにおいて、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）の起動が終了し、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）の蒸気消費量が定常時の蒸気消費量ＱＣ（ｎ）に落ち着く。時間Ｄにおいて、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）が停止すると、蒸気使用設備１０７（ｎ号機）の蒸気消費量がゼロになる。

＜蒸気消費特性テーブル＞
なお、制御装置１０２には、予め、蒸気消費特性テーブルが記憶されている。ここで、蒸気消費特性テーブルとは、図３に示すように、蒸気使用設備１０７ごとに、起動中の最大蒸気消費量と、起動時間と、定常時の蒸気消費量とが登録されているテーブルである。

例えば、蒸気使用設備１０７（１号機）については、起動中の最大蒸気消費量ＱＳ（１）が３．５ｔ／ｈであり、起動時間ＴＳ（１）が３０ｍｉｎであり、定常時の蒸気消費量ＱＣ（１）が２．０ｔ／ｈである。蒸気使用設備１０７（２号機）については、起動中の最大蒸気消費量ＱＳ（２）が１．７ｔ／ｈであり、起動時間ＴＳ（２）が２０ｍｉｎであり、定常時の蒸気消費量ＱＣ（２）が０．８ｔ／ｈである。蒸気使用設備１０７（３号機）については、起動中の最大蒸気消費量ＱＳ（３）が２．３ｔ／ｈであり、起動時間ＴＳ（３）が２５ｍｉｎであり、定常時の蒸気消費量ＱＣ（３）が１．６ｔ／ｈである。

また、起動中の最大蒸気消費量と、起動時間と、定常時の蒸気消費量とについては、実際に蒸気使用設備１０７を稼動させることで求める方法が一般的である。しかしながら、蒸気使用設備１０７や蒸気配管の仕様などから計算することで求めるとしてもよい。また、簡易的には、蒸気使用設備１０７から排出されるドレン量を計測することで求めるとしてもよい。

また、蒸気使用設備１０７から排出されるドレン量が適切であるために、起動中の最大蒸気消費量が定常時の蒸気消費量の数倍程度を上限としておくことが望ましい。
＜制御パターンテーブル＞
なお、制御装置１０２には、予め、制御パターンテーブルが記憶されている。ここで、制御パターンテーブルとは、図１０に示すように、定常時の１号機から４号機までのボイラ１０１の燃焼状態が定義されたテーブルである。

例えば、運転効率優先パターンの低燃焼優先モードについては、総蒸気発生量が０ｔ／ｈである場合には、１号機から４号機までのボイラ１０１の燃焼状態（以下、燃焼状態セットと略称する。）が「−−−−」である。以降、１ｔ／ｈ刻みで、燃焼状態セットが、「Ｌ−−−」、「ＬＬ−−」、「ＬＬＬ−」、「ＬＬＬＬ」、「ＨＬＬＬ」、「ＨＨＬＬ」、「ＨＨＨＬ」、「ＨＨＨＨ」である。

ここでは、ボイラ１０１ごとに、高燃焼状態を「Ｈ」と標記し、低燃焼状態を「Ｌ」と標記し、停止状態を「−」と標記している。例えば、「ＬＬ−−」とは、２台のボイラ１０１が低燃焼状態であり、２台のボイラ１０１が停止状態であることを示している。

すなわち、運転効率優先パターンの低燃焼優先モードでは、総蒸気発生量を増加させる場合には、低燃焼状態のボイラを高燃焼状態に移行させるよりも、停止状態のボイラを低燃焼状態に移行させる方を優先し、総蒸気発生量を減少させる場合には、低燃焼状態のボイラを停止状態に移行させるよりも、高燃焼状態のボイラを低燃焼状態に移行させる方を優先する。

＜制御処理＞
次に、多缶設置ボイラシステム１００の制御処理について説明する。
図４に示すように、制御装置１０２は、蒸気使用設備１０７の起動を示す信号（以下、起動信号と略称する。）を受信すると（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、起動信号の受信時（以下、起動開始時と呼称する。）の燃焼状態セットである起動開始前の燃焼状態セットから、１号機から４号機までのボイラ１０１の中に低燃焼状態のボイラ１０１が存在するか否かを判定する（Ｓ１０２）。判定した結果、１号機から４号機までのボイラ１０１の中に低燃焼状態のボイラ１０１が存在しない場合には（Ｓ１０２：ＮＯ）、制御パターンテーブルに従って、各ボイラ１０１を制御する（Ｓ１０３）。

一方、制御装置１０２は、１号機から４号機までのボイラ１０１の中に低燃焼状態のボイラ１０１が存在する場合には（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、低燃焼状態のボイラ１０１を高燃焼状態に移行させた場合の総蒸気発生量の増加分を算出する（Ｓ１１１）。蒸気消費特性テーブルに基づいて、起動中の蒸気使用設備１０７における起動中の最大蒸気消費量を特定する（Ｓ１１２）。算出した総蒸気発生量の増加分が、特定した起動中の最大蒸気消費量以上になるか否かを判定する（Ｓ１１３）。

判定した結果、算出した総蒸気発生量の増加分が、特定した起動中の最大蒸気消費量以上になる場合には（Ｓ１１３：ＹＥＳ）、図５に示すように、制御装置１０２は、低燃焼状態のボイラ１０１を高燃焼状態に移行させる（Ｓ１２１）。

さらに、制御装置１０２は、蒸気消費特性テーブルに基づいて、起動中の蒸気使用設備１０７が起動した後の総蒸気消費量を算出する（Ｓ１２２）。制御パターンテーブルから、算出した総蒸気消費量を充足する起動終了後の燃焼状態セットを特定する（Ｓ１２３）。起動開始時の燃焼状態セットと起動終了後の燃焼状態セットとから、停止状態のボイラ１０１の中から起動対象のボイラ１０１を特定する（Ｓ１２４）。起動対象のボイラ１０１をプレパージ状態で待機させる（Ｓ１２５）。

さらに、制御装置１０２は、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が所定の範囲を上回るタイミングで（Ｓ１３１：ＹＥＳ）、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が所定の範囲内になるように、高燃焼状態のボイラ１０１を低燃焼状態に移行させる（Ｓ１３２）。

また、制御装置１０２は、起動信号を受信してから起動中の蒸気使用設備１０７における起動時間が経過すると（Ｓ１３３：ＹＥＳ）、プレパージ状態のボイラ１０１を低燃焼状態に移行させる（Ｓ１３４）。起動終了後の燃焼状態セットになるように、各ボイラ１０１を制御する（Ｓ１３５）。

一方、算出した総蒸気発生量の増加分が、特定した起動中の最大蒸気消費量未満になる場合には（Ｓ１１３：ＮＯ）、図６に示すように、制御装置１０２は、低燃焼状態のボイラ１０１を高燃焼状態に移行させる（Ｓ１４１）。

さらに、制御装置１０２は、蒸気消費特性テーブルに基づいて、起動中の蒸気使用設備１０７が起動した後の総蒸気消費量を算出する（Ｓ１４２）。制御パターンテーブルから、算出した総蒸気消費量を充足する起動終了後の燃焼状態セットを特定する（Ｓ１４３）。起動開始時の燃焼状態セットと起動終了後の燃焼状態セットとから、停止状態のボイラ１０１の中から起動対象のボイラ１０１を特定する（Ｓ１４４）。起動対象のボイラ１０１をプレパージ状態で待機させる（Ｓ１４５）。

さらに、制御装置１０２は、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が所定の範囲を下回るタイミングで（Ｓ１５１：ＹＥＳ）、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が所定の範囲内になるように、プレパージ状態のボイラ１０１を低燃焼状態に移行させる（Ｓ１５２）。

また、制御装置１０２は、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が所定の範囲を上回るタイミングで（Ｓ１５３：ＹＥＳ）、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が所定の範囲内になるように、高燃焼状態のボイラ１０１を低燃焼状態に移行させる（Ｓ１５４）。

また、制御装置１０２は、起動信号を受信してから起動中の蒸気使用設備１０７における起動時間が経過すると（Ｓ１５５：ＹＥＳ）、プレパージ状態のボイラ１０１を低燃焼状態に移行させる（Ｓ１５６）。起動終了後の燃焼状態セットになるように、各ボイラ１０１を制御する（Ｓ１５７）。

＜具体例１＞
ここで、蒸気使用設備１０７（１号機）のみを運転している状態で、蒸気使用設備１０７（２号機）を新たに起動する場合について説明する。なお、話を簡略化するために、定常時では、運転効率優先パターンの低燃焼優先モードで、各ボイラ１０１が制御されるとする。また、時間Ｃ１以降、制御パターンテーブルに従って、各ボイラ１０１を制御することで、新たな蒸気使用設備１０７の起動に備えた状態になる。

＜起動前＞
図７に示すように、時間Ｏ１から時間Ａ１までの間、蒸気使用設備１０７（１号機）のみが運転されている。

このとき、制御装置１０２は、蒸気消費特性テーブルに基づいて、１号機から４号機までの蒸気使用設備１０７の総蒸気消費量を算出する。制御パターンテーブルに基づいて、算出した総蒸気消費量（２．０ｔ／ｈ）を充足する起動開始前の燃焼状態セットを特定する。起動開始前の燃焼状態セット（「ＬＬ−−」）になるように、各ボイラ１０１を制御する。

＜起動中＞
時間Ａ１において、蒸気使用設備１０７（２号機）の起動が開始する。蒸気使用設備１０７（２号機）の起動と同時に、蒸気使用設備１０７（２号機）の起動信号が制御装置１０２に送信される。

このとき、制御装置１０２は、蒸気使用設備１０７（２号機）の起動信号を受信する。起動開始時の燃焼状態セットである起動開始前の燃焼状態セット（「ＬＬ−−」）から、１号機から４号機までのボイラ１０１の中に低燃焼状態のボイラ１０１が存在すると判定する。低燃焼状態のボイラ１０１を高燃焼状態に移行させた場合の総蒸気発生量の増加分を算出する。蒸気消費特性テーブルに基づいて、蒸気使用設備１０７（２号機）における起動中の最大蒸気消費量を特定する。算出した総蒸気発生量の増加分（２．０ｔ／ｈ）が、特定した起動中の最大蒸気消費量（１．７ｔ／ｈ）以上になると判定する。低燃焼状態のボイラ１０１を高燃焼状態に移行させる。

これに伴い、燃焼状態セットが「ＬＬ−−」から「ＨＨ−−」になる。これによって、蒸気圧力の低下を発生させずに、４ｔ／ｈの総蒸気発生量を迅速に確保することができる。

さらに、制御装置１０２は、蒸気消費特性テーブルに基づいて、蒸気使用設備１０７（２号機）が起動した後の総蒸気消費量を算出する。制御パターンテーブルから、算出した総蒸気消費量（２．８ｔ／ｈ）を充足する起動終了後の燃焼状態セットを特定する。起動開始時の燃焼状態セット（「ＬＬ−−」）と起動終了後の燃焼状態セット（「ＬＬＬ−」）とから、停止状態のボイラ１０１の中から起動対象のボイラ１０１を特定する。起動対象のボイラ１０１（１台のボイラ１０１）をプレパージ状態で待機させる。

これに伴い、燃焼状態セットが「ＨＨ−−」から「ＨＨＰ−」になる。ここで、パージ状態を「Ｐ」と標記している。
時間Ａ１から時間Ｂ１にかけて、蒸気使用設備１０７（２号機）の蒸気消費量が急激に増加する。時間Ｂ１において、蒸気使用設備１０７（２号機）の蒸気消費量が起動中の最大蒸気消費量になる。このとき、総蒸気発生量が４ｔ／ｈであり、総蒸気消費量が３．７ｔ／ｈである。

時間Ｂ１を過ぎると、次第に、蒸気使用設備１０７（２号機）の蒸気消費量が減少する。総蒸気消費量が減少し、総蒸気発生量が過剰になる。これに伴い、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が上昇する。

このとき、制御装置１０２は、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が所定の範囲を上回るタイミング（時間Ｐ１）で、高燃焼状態のボイラ１０１を低燃焼状態に移行させる。
これに伴い、燃焼状態セットが「ＨＨＰ−」から「ＨＬＰ−」になる。

＜起動後＞
蒸気使用設備１０７（２号機）の起動信号を受信してから蒸気使用設備１０７（２号機）の起動時間（２０分）が経過した時間Ｃ１において、蒸気使用設備１０７（２号機）の起動が終了する。

このとき、制御装置１０２は、プレパージ状態のボイラ１０１を低燃焼状態に移行させる。起動終了後の燃焼状態セット（「ＬＬＬ−」）になるように、各ボイラ１０１を制御する。

これに伴い、燃焼状態セットが「ＨＬＰ−」から「ＬＬＬ−」になる。
＜具体例２＞
ここで、蒸気使用設備１０７（１号機）のみを運転している状態で、蒸気使用設備１０７（３号機）を新たに起動する場合について説明する。なお、話を簡略化するために、定常時では、運転効率優先パターンの低燃焼優先モードで、各ボイラ１０１が制御されるとする。また、時間Ｃ２以降、制御パターンテーブルに従って、各ボイラ１０１を制御することで、新たな蒸気使用設備１０７の起動に備えた状態になる。

＜起動前＞
図８に示すように、時間Ｏ２から時間Ａ２までの間、蒸気使用設備１０７（１号機）のみが運転されている。

このとき、制御装置１０２は、上記の具体例１における起動前と同様に、起動開始前の燃焼状態セット（「ＬＬ−−」）になるように、各ボイラ１０１を制御する。
＜起動中＞
時間Ａ２において、蒸気使用設備１０７（３号機）の起動が開始する。蒸気使用設備１０７（３号機）の起動と同時に、蒸気使用設備１０７（３号機）の起動信号が制御装置１０２に送信される。

このとき、制御装置１０２は、蒸気使用設備１０７（３号機）の起動信号を受信する。起動開始時の燃焼状態セットである起動開始前の燃焼状態セット（「ＬＬ−−」）から、１号機から４号機までのボイラ１０１の中に低燃焼状態のボイラ１０１が存在すると判定する。低燃焼状態のボイラ１０１を高燃焼状態に移行させた場合の蒸気発生量の増加分を算出する。蒸気消費特定テーブルに基づいて、蒸気使用設備１０７（３号機）における起動中の最大蒸気消費量を特定する。算出した総蒸気発生量の増加分（２．０ｔ／ｈ）が、特定した起動中の最大蒸気消費量（２．３ｔ／ｈ）未満になると判定する。低燃焼状態のボイラ１０１を高燃焼状態に移行させる。

これに伴い、燃焼状態セットが「ＬＬ−−」から「ＨＨ−−」になる。
さらに、制御装置１０２は、蒸気消費特性テーブルに基づいて、蒸気使用設備１０７（３号機）が起動した後の総蒸気消費量を算出する。制御パターンテーブルから、算出した総蒸気消費量（３．６ｔ／ｈ）を充足する起動終了後の燃焼状態セットを特定する。起動開始時の燃焼状態セット（「ＬＬ−−」）と起動終了後の燃焼状態セット（「ＬＬＬＬ」）とから、停止状態のボイラ１０１の中から起動対象のボイラ１０１を特定する。起動対象のボイラ１０１（２台のボイラ１０１）をプレパージ状態で待機させる。

これに伴い、燃焼状態セットが「ＨＨ−−」から「ＨＨＰＰ」になる。
時間Ａ２から時間Ｂ２にかけて、蒸気使用設備１０７（３号機）の蒸気消費量が急激に増加する。これに伴い、蒸気使用設備１０７（３号機）の蒸気消費量が、算出した総蒸気発生量の増加分（２．０ｔ／ｈ）に近付くに従い、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が減少する。

このとき、制御装置１０２は、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が所定の範囲を下回るタイミング（時間Ｐ２）で、プレパージ状態のボイラ１０１を低燃焼状態に移行させる。
これに伴い、燃焼状態セットが「ＨＨＰＰ」から「ＨＨＬＰ」になる。

時間Ｂ２において、蒸気使用設備１０７（３号機）の蒸気消費量が起動中の最大蒸気消費量になる。このとき、総蒸気発生量が５ｔ／ｈであり、総蒸気消費量が４．３ｔ／ｈである。

時間Ｂ２を過ぎると、次第に、蒸気使用設備１０７（３号機）の蒸気消費量が減少する。総蒸気消費量が減少し、総蒸気発生量が過剰になる。これに伴い、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が上昇する。

このとき、制御装置１０２は、蒸気ヘッド１０６内の蒸気圧力が所定の範囲を上回るタイミング（時間Ｑ２）で、高燃焼状態のボイラ１０１を低燃焼状態に移行させる。
これに伴い、燃焼状態セットが「ＨＨＬＰ」から「ＨＬＬＰ」になる。

＜起動後＞
蒸気使用設備１０７（３号機）の起動信号を受信してから蒸気使用設備１０７（３号機）の起動時間（２５分）が経過した時間Ｃ２において、蒸気使用設備１０７（３号機）の起動が終了する。

このとき、制御装置１０２は、プレパージ状態のボイラ１０１を低燃焼状態に移行させる。起動終了後の燃焼状態セット（「ＬＬＬＬ」）になるように、各ボイラ１０１を制御する。

これに伴い、燃焼状態セットが「ＨＬＬＰ」から「ＬＬＬＬ」になる。
＜まとめ＞
以上、本実施の形態では、停止状態のボイラ１０１を起動させるときは、低燃焼状態のボイラ１０１を高燃焼状態に移行させて、起動対象のボイラ１０１をプレパージ状態で待機させる。これによって、蒸気圧力の低下を発生させずに、総蒸気発生量を迅速に確保することができる。これに伴い、一時的に蒸気圧力が低下することを回避することができる。結果、蒸気使用設備１０７の起動時の急激な負荷増加に対して、低燃焼状態を優先しながら、蒸気使用設備１０７に蒸気を安定供給することができる。

また、プレパージ状態で待機させるボイラの台数を最小限に抑えることができる。このため、ボイラ１０１をプレパージ状態にさせることで発生するボイラの放熱ロスを抑制することができる。

なお、図１０に示すように、総蒸気発生量が４ｔ／ｈ（最大値の５０％）を超えると、各ボイラ１０１の燃焼状態が高燃焼状態と低燃焼状態との切り替えだけで済む。このことから、総蒸気発生量が４ｔ／ｈ（最大値の５０％）以上では、ボイラ１０１の起動・運転・停止の繰り返しによるパージ損失が発生しない。

本発明は、多缶設置ボイラシステムの制御方法などとして、特に、低燃焼状態を優先しながら、蒸気を安定供給することができる多缶設置ボイラシステムの制御方法などとして、利用することができる。

１０ 多缶設置ボイラシステム
１１ ボイラ
１２ 制御装置
１４ 蒸気圧力計
１６ 蒸気ヘッダ
１００ 多缶設置ボイラシステム
１０１ ボイラ
１０２ 制御装置
１０４ 蒸気圧力計
１０６ 蒸気ヘッダ
１０７ 蒸気使用設備

Claims (5)

1. 高燃焼状態、低燃焼状態、プレパージ状態、停止状態の各燃焼状態に応じた量の蒸気を発生させるボイラを複数有し、蒸気ヘッダを介して複数のボイラと接続されている複数の蒸気使用設備に、複数のボイラで発生させた蒸気を供給する多缶設置ボイラシステムの制御方法であって、
   前記蒸気使用設備の起動開始時に、
   蒸気使用設備ごとに、起動中の最大蒸気消費量、起動時間、定常時の蒸気消費量が登録された蒸気消費特性テーブルに基づいて、前記蒸気使用設備の起動終了後の総蒸気消費量を算出し、
   算出した前記蒸気使用設備の起動終了後の総蒸気消費量を充足する各ボイラの燃焼状態を、定常時の各ボイラの燃焼状態が定義された制御パターンテーブルから特定し、
   前記蒸気使用設備の起動開始時の各ボイラの燃焼状態と、特定した前記蒸気使用設備の起動終了後の各ボイラの燃焼状態とに基づいて、停止状態のボイラの中から起動対象のボイラを特定し、
   蒸気使用設備の起動に伴い停止状態のボイラを起動させる場合には、前記蒸気使用設備の起動開始時に、複数のボイラの中に低燃焼状態のボイラが存在すれば、低燃焼状態のボイラを高燃焼状態に移行させて、前記起動対象のボイラをプレパージ状態で待機させる
   ことを特徴とする多缶設置ボイラシステムの制御方法。
2. 前記蒸気使用設備の起動終了後、定常時の各ボイラの燃焼状態が定義された制御パターンテーブルに従って各ボイラを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載の多缶設置ボイラシステムの制御方法。
3. 前記蒸気使用設備の起動終了後、低燃焼状態を優先した燃焼状態で各ボイラを制御する ことを特徴とする請求項２に記載の多缶設置ボイラシステムの制御方法。
4. 前記蒸気使用設備の起動中、前記蒸気ヘッダ内の蒸気圧力が所定の範囲を上回るタイミングで、前記蒸気ヘッダ内の蒸気圧力が所定の範囲内になるように、高燃焼状態のボイラを低燃焼状態に移行させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の多缶設置ボイラシステムの制御方法。
5. 前記蒸気使用設備の起動中、前記蒸気ヘッダ内の蒸気圧力が所定の範囲を下回るタイミングで、前記蒸気ヘッダ内の蒸気圧力が所定の範囲内になるように、プレパージ状態のボイラを低燃焼状態に移行させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の多缶設置ボイラシステムの制御方法。

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