JP6098339B2 - ボイラシステム - Google Patents
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Description
そこで、通常、ボイラには濃縮ブロー弁を備えた濃縮ブローラインを設置し、濃縮ブロー弁を開いてボイラ水の一部を排出する濃縮ブローにより、ボイラ水の濃縮を防止することとしている。
なお、段階値制御方式のボイラとは、複数段階の燃焼位置で燃焼するN位置ボイラ(例えば、燃焼停止、低燃焼、高燃焼等の3位置ボイラ)をいい、このような段階値制御方式のボイラでは、燃焼率が段階的(例えば、50%毎)に変更される。他方、比例制御方式のボイラとは、例えば、燃焼率を1%刻みで変更可能なボイラをいい、段階値制御方式のボイラに比べ細かな調整が可能であり、圧力安定性が向上する。
図1に示すように、ボイラシステム100は、ボイラ1と制御装置40とを含んで構成される。ボイラ1は、缶体2、送風機3、ダクト4、排気筒5、セパレータ6、濃縮ブローライン10、給水ライン20、熱交換器30を備えている。
なお、1インターバルとは、燃焼率100%換算における10分間をいう。即ち、ボイラ1が燃焼率100%で燃焼している場合の1インターバルは10分間であり、ボイラ1が燃焼率50%で燃焼している場合の1インターバルは20分間である。本実施形態におけるボイラ1は、燃焼率を刻々と変更するため、1インターバルに相当する時間も変化することになる。
図2に示すように、制御装置40は、ターゲット算出部41と、実ブロー量算出部42と、差分算出部43と、開閉制御部44と、を含んで構成される。
そこで、ターゲット算出部41は、ボイラ1の燃焼率に応じた目標ブロー量を算出する。なお、比例制御ボイラでは、ボイラ1の燃焼率をリアルタイムに変更するものの、濃縮ブローのための第1、第2ブロー電磁弁12,16の開閉を燃焼率の変更に併せてリアルタイムで行うと、開閉動作が頻繁に起こりブロー電磁弁が早急に破損してしまう。そのため、第1、第2ブロー電磁弁12,16には開閉状態を切り替える周期(例えば、60秒)を設けることとしている。そこで、ターゲット算出部41は、この切替周期毎にボイラ1の燃焼率に応じた目標ブロー量を算出する。
そこで、ターゲット算出部41は、ボイラ1の燃焼率に応じたブロー量に、過剰又は過少分のブロー量(以下、「差分量」と呼ぶことがある)を加算し、目標ブロー量を算出する。即ち、1インターバルの開始時は、差分量が0であるため、ボイラ1の燃焼率に応じたブロー量がそのまま目標ブロー量となる。一方、その後は実ブロー量が過剰又は過少になることがあるため、ボイラ1の燃焼率に応じたブロー量に差分量を加算した値が目標ブロー量となる。
2つのブロー弁を有するボイラ1では、第1、第2ブロー電磁弁12,16の開閉状態は、第1、第2ブロー電磁弁12,16の双方が閉状態にある第1開閉状態、第1、第2ブロー電磁弁12,16のうちのいずれかが開状態にあり他方が閉状態にある第2開閉状態、第1、第2ブロー電磁弁12,16の双方が開状態にある第3開閉状態の3つの態様が考えられる。なお、上述のように本実施形態では、第1ブロー電磁弁12を優先的に開放するため、本実施形態における第2開閉状態とは第1ブロー電磁弁12が開状態にあり、第2ブロー電磁弁16が閉状態にある開閉状態である。
これに対して、第1開閉状態(双方が閉)にある状態で、差分量が負になると、開閉制御部44は、第1、第2ブロー電磁弁12,16の双方を閉状態のまま維持、即ち第1開閉状態のまま維持する。
これに対して、第2開閉状態(一方が開、他方が閉)にある状態で、差分量が負になると、開閉制御部44は、第1ブロー電磁弁12を閉状態にするとともに、第2ブロー電磁弁16を閉状態のまま維持する。これにより、第2開閉状態から第1開閉状態(双方が閉)になる。
これに対して、第3開閉状態(双方が開)にある状態で、差分量が負になると、開閉制御部44は、第1ブロー電磁弁12を開状態のまま維持するとともに、第2ブロー電磁弁16を閉状態にする。これにより、第3開閉状態から第2開閉状態(一方が開、他方が閉)になる。
ところで、差分量に基づく開閉制御では、ボイラ1の燃焼率が低い場合であっても、第1、第2ブロー電磁弁12,16の双方が開放されてしまうことがある。ここで、ボイラ1の燃焼率が低い場合、ボイラ1から発生する蒸気量も少ないため、本来であれば実ブロー量は少なく抑えることが好ましい。即ち、蒸気量と実ブロー量とは一定の関係に収まることが好ましいものの、ボイラ1の燃焼率が低いにも関わらず第1、第2ブロー電磁弁12,16の双方が開放されると、蒸気量に対して実ブロー量が過剰になってしまう。そこで、開閉制御部44は、ボイラ1の燃焼率が所定値以下である場合には、第2ブロー電磁弁16を閉状態のまま維持し開状態にしないこととしてもよい。これにより、蒸気量と実ブロー量とを一定の関係に収めることができる。なお、第2ブロー電磁弁16の開放を制限する所定値以下の燃焼率は、第1及び第2分岐ライン11,15の濃縮ブロー率やボイラ1に設定された濃縮ブロー率に応じて任意に設定することができるが、本実施形態では、一例として30%と設定している。即ち、本実施形態では、ボイラ1の燃焼率が30%以下である場合には、第2ブロー電磁弁16が開放されることがない。
比較例のようにボイラ1の燃焼率に応じて第1、第2ブロー電磁弁12,16の開閉状態を制御すると、時間T2の時点で実ブロー量の総量が目標ブロー量の総量である85kgに到達する。このため、比較例では、時間T2から時間T1の間はボイラ水のブローを行わない。
本発明のボイラシステム100のように差分量の正負に応じて第1、第2ブロー電磁弁12,16の開閉状態を制御すると、グラフ112,116に示すように実ブロー量を目標ブロー量に追従させることができる。即ち、実ブロー量(グラフ116)が目標ブロー量(グラフ112)よりも上方にある場合には、第1、第2ブロー電磁弁12,16が開放され実ブロー量が多くなり、実ブロー量(グラフ116)が目標ブロー量(グラフ112)よりも下方にある場合には、第1、第2ブロー電磁弁12,16が閉鎖され実ブロー量が少なくなる。これにより、実ブロー量を目標ブロー量に追従させることができる。その結果、実ブロー量の総量が目標ブロー量の総量である85kgに到達するタイミングが、時間T1に近傍の時間T3になる。即ち、比較例において時間T2の時点で早々に終了していた濃縮ブローを、時間T3まで継続して行うことができる。これにより、目標ブロー量への追従性が高まり、ボイラ1から発生する蒸気量と実ブロー量との関係を一定に収めることができる。
また、制御装置40は、差分量が正である場合に閉状態にある第1、第2ブロー電磁弁12,16を開放し、差分量が負である場合に開状態にある第1、第2ブロー電磁弁12,16を閉鎖する。これにより、実ブロー量が目標ブロー量に対して過少である場合に第1、第2ブロー電磁弁12,16が開放され、実ブロー量が増加するため、次回ブローにおいて前回の過少分も合わせて濃縮ブローを行うことができる。同様に、実ブロー量が目標ブロー量に対して過剰である場合に第1、第2ブロー電磁弁12,16が閉鎖され、実ブロー量が減少するため、次回ブローにおいて前回の過剰分を加味して濃縮ブローを行うことができる。よって、ボイラシステム100によれば、ボイラ1から排出する実ブロー量を、比例制御ボイラにおいて連続的に変更する燃焼率に併せて刻々と変化する目標ブロー量に追従させることができる。
例えば、上記実施形態では1台のボイラ1を備えるボイラシステム100について説明したが、本発明に特有の濃縮ブローは、複数のボイラ1を備えるボイラシステムに対して適用することとしてもよい。
11 第1分岐ライン
12 第1ブロー電磁弁
13 第1オリフィス
15 第2分岐ライン
16 第2ブロー電磁弁
17 第2オリフィス
40 制御装置
41 ターゲット算出部
42 実ブロー量算出部
43 差分算出部
44 開閉制御部
100 ボイラシステム
Claims (5)
- 燃焼率を連続的に変更して燃焼可能なボイラと、前記ボイラを制御する制御部と、を備え、前記ボイラの濃縮ブローを行うボイラシステムであって、
前記濃縮ブローを行うための濃縮ブローラインとして、第1ブロー弁を有する第1分岐ラインと、第2ブロー弁を有し、前記第1分岐ラインと並列に設置された第2分岐ラインと、を備え、
前記制御部は、
前記ボイラの燃焼率に応じたブロー量に差分量を加算することで目標ブロー量を算出するターゲット算出部と、
前記第1ブロー弁及び前記第2ブロー弁から排出される実ブロー量を算出する実ブロー量算出部と、
前記目標ブロー量から前記実ブロー量を減算した差分量を算出する差分算出部と、
前記差分量に基づいて前記第1ブロー弁及び前記第2ブロー弁の開閉状態を制御する開閉制御部と、
を備え、
前記開閉制御部は、前記差分量が正の値である場合には閉状態にある前記第1ブロー弁又は前記第2ブロー弁を開状態にするとともに、前記差分量が負の値である場合には開状態にある前記第1ブロー弁又は前記第2ブロー弁を閉状態にする、ボイラシステム。 - 前記開閉制御部は、前記第1ブロー弁及び前記第2ブロー弁の開閉状態を、双方のブロー弁が閉状態にある第1開閉状態、いずれか一方のブロー弁が開状態にある第2開閉状態、及び双方のブロー弁が開状態にある第3開閉状態のいずれかの開閉状態に制御するとともに、
前記第1開閉状態に制御している状態で前記差分量が正の値である場合には、前記開閉状態を前記第2開閉状態に制御し、
前記第1開閉状態に制御している状態で前記差分量が負の値である場合には、前記開閉状態を前記第1開閉状態のまま維持し、
前記第2開閉状態に制御している状態で前記差分量が正の値である場合には、前記開閉状態を前記第3開閉状態に制御し、
前記第2開閉状態に制御している状態で前記差分量が負の値である場合には、前記開閉状態を前記第1開閉状態に制御し、
前記第3開閉状態に制御している状態で前記差分量が負の値である場合には、前記開閉状態を前記第2開閉状態に制御し、
前記第3開閉状態に制御している状態で前記差分量が正の値である場合には、前記開閉状態を前記第3開閉状態のまま維持する、
請求項1に記載のボイラシステム。 - 前記開閉制御部は、前記ボイラの燃焼率が一定燃焼率以下である場合には、前記差分量に関わらず前記開閉状態を前記第3開閉状態としない、
請求項2に記載のボイラシステム。 - 前記第1ブロー弁により排出されるブロー量は、前記第2ブロー弁により排出されるブロー量よりも少なく、
前記開閉制御部は、前記第2開閉状態として、前記第1ブロー弁を開状態とし、前記第2ブロー弁を閉状態とする、
請求項2又は3に記載のボイラシステム。 - 前記第1ブロー弁及び前記第2ブロー弁には開閉状態を切り替える周期についての制限が設けられており、
前記開閉制御部は、前記制限された周期を超える周期で、前記第1ブロー弁及び前記第2ブロー弁の開閉状態の制御を行う、
請求項1から4のいずれかに記載のボイラシステム。
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