JP6209979B2 - ボイラシステム - Google Patents
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Description
そこで、燃焼を開始したボイラを適切なタイミングで制御に組み込むための試みが近年なされており、例えば、特許文献1には、燃焼停止状態にあるボイラの燃焼開始を、ボイラの蒸気供給開始までに要する起蒸時間や暖機運転時間分早く行うことで、最適なタイミングでボイラの燃焼を開始する技術が提案されている。
まず、本発明のボイラシステム1の全体構成につき、図1を参照しながら説明する。ボイラシステム1は、複数(3台)のボイラ20を含むボイラ群2と、これら複数のボイラ20において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダ6と、この蒸気ヘッダ6の内部の圧力を測定するヘッダ圧力測定部としての蒸気圧センサ7と、ボイラ群2の燃焼状態を制御する台数制御装置3と、を備える。
蒸気ヘッダ6は、ボイラ群2で生成された蒸気を集合させて貯留することにより、複数のボイラ20の相互の圧力差及び圧力変動を調整し、圧力が調整された蒸気を蒸気使用設備18に供給する。蒸気ヘッダ6は、鉛直蒸気管11及び集合蒸気管14を介してボイラ群2を構成する複数のボイラ20に接続されている。この蒸気ヘッダ6の下流側は、蒸気管12を介して蒸気使用設備18に接続されている。
鉛直蒸気管11と複数のボイラ20との接続部には、逆止弁111が設けられ、蒸気ヘッダ6や集合蒸気管14からボイラ20への蒸気の逆流を防止している。
ボイラシステム1において要求される負荷(要求負荷)は、蒸気使用設備18における蒸気消費量である。台数制御装置3は、この蒸気消費量の変動に対応して生じる蒸気ヘッダ6の内部の蒸気圧の変動を、蒸気圧センサ7が測定する蒸気ヘッダ6の内部の蒸気圧(物理量)に基づいて算出し、ボイラ群2を構成する各ボイラ20の燃焼状態を制御する。
本実施形態のボイラ20は、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な比例制御ボイラからなる。
比例制御ボイラとは、少なくとも、最小燃焼状態S1(例えば、燃焼率の20%の燃焼状態)から最大燃焼状態S2の範囲で、燃焼率が連続的に制御可能とされているボイラである。比例制御ボイラは、例えば、燃料をバーナに供給するバルブや、燃焼用空気を供給するバルブの開度(燃焼比)を制御することにより、燃焼率を調整するようになっている。
より具体的には、複数のボイラ20のそれぞれには、変動可能な蒸気量の単位である単位蒸気量Uが設定されている。これにより、ボイラ20は、最小燃焼状態S1から最大燃焼状態S2の範囲においては、単位蒸気量U単位で、蒸気量を変更可能となっている。
尚、出力蒸気量とは、ボイラ群2により出力される蒸気量を示し、この出力蒸気量は、複数のボイラ20のそれぞれから出力される蒸気量の合計値により表される。
ボイラ本体21には、図示せぬ上部ヘッダが設けられ、ボイラ本体21の燃焼に伴い蒸気が発生すると、発生した蒸気は上部ヘッダに貯留される。
蒸気圧センサ24は、上部ヘッダに設けられており、この蒸気圧センサ23により上部ヘッダに貯留される蒸気の蒸気圧力(即ちボイラ20から発生した蒸気の蒸気圧力)が測定される。
台数制御装置3は、蒸気圧センサ7からの蒸気圧信号に基づいて、要求負荷に応じたボイラ群2の必要燃焼量、及び必要燃焼量に対応する各ボイラ20の燃焼状態を算出し、各ボイラ20(ローカル制御部22)に台数制御信号を送信する。
この台数制御装置3は、図1に示すように、記憶部5と、制御部4と、を備える。
図3は、制御部4の機能構成をブロック図である。
制御部4は、差圧算出部41と、圧力ズレ設定部42と、起蒸判定部43と、を備える。
尚、差圧算出部41は、ボイラ群2を構成する複数のボイラ20それぞれについて、各ボイラ20が上述の条件を満たしたときに、ヘッダ圧力とボイラ圧力との差圧を算出する。
尚、起蒸判定部43は、ヘッダ圧力とボイラ圧力との差が設定値として記憶部5に記憶された圧力ズレ以下となった後、所定時間(例えば、3秒)経過後に当該ボイラ20が蒸気供給可能になったと判定してもよい。これにより、所定時間の間にボイラ圧力が更に上昇されるため、起蒸判断の確実性をより向上させられる。
また、起蒸判定部43は、ヘッダ圧力とボイラ圧力との差から所定の裕度圧力α(例えば、0.01MPa〜0.02MPa)を減じた値が圧力ズレ以下となった場合に、当該ボイラ20が蒸気供給可能になったと判定してもよい。即ち、この場合、起蒸判定部43は、ヘッダ圧力とボイラ圧力との差から裕度αを減じた値をヘッダ圧力とボイラ圧力との差として圧力ズレと比較する。これにより、起蒸判定部43による起蒸判定に若干の余裕を持たせられる。
ここでは、実際の蒸気ヘッダ6の圧力及び実際のボイラ20の圧力がいずれも0.83MPaのときに、蒸気圧センサ7で測定されるヘッダ圧力が0.80MPa、1号機ボイラ20〜3号機ボイラ20それぞれの蒸気圧センサ23で測定されるボイラ圧力が、0.82MPa、0.86MPa、0.79MPaであった場合のボイラシステム1の動作について説明する。
本実施形態では、台数制御装置3(制御部4)は、各ボイラ20の蒸気圧センサ23で測定されるボイラ圧力を圧力ズレで補正した補正後ボイラ圧力を用いて起蒸判断を行う。
即ち、図4に示す状態では、起蒸判定部43は、蒸気圧センサ7により測定されたヘッダ圧力と各ボイラ20の補正後ボイラ圧力を比較し、すべてのボイラ20が蒸気供給可能であると判定する。
この場合、台数制御装置3は、ヘッダ圧力とボイラ圧力との圧力ズレを考慮しない。そのため、台数制御装置3は、3台すべてのボイラ20について、ボイラ圧力がヘッダ圧力以上となったと判定して3台すべてのボイラ20を蒸気供給可能と判断し、台数制御装置3の制御に組み込む。しかしながら、1号機ボイラ20及び2号機ボイラ20の実際圧力は、蒸気ヘッダ6の実際圧力まで達していないため、これら1号機ボイラ20及び2号機ボイラ20は、実際には給蒸できない。これにより、蒸気供給可能と判定されたボイラ20からの給蒸がなされないことに起因して、ヘッダ圧力の変動が生じてしまう。
特に、ボイラ20として比例制御ボイラを用いた場合には、ヘッダ圧力の変動がわずかであっても、このヘッダ圧力に基いて算出される必要蒸気量が変化する。そのため、わずかな圧力ズレであっても考慮した本実施形態のボイラシステム1は、比例制御ボイラにより構成されるボイラシステム1に特に好適に用いることができる。
2 ボイラ群
3 台数制御装置
4 制御部
7 蒸気圧センサ(ヘッダ圧力測定部)
20 ボイラ
23 蒸気圧センサ(ボイラ圧力測定部)
41 差圧算出部
42 圧力ズレ設定部
43 起蒸判定部
Claims (5)
- 燃焼率を変更して燃焼可能な複数のボイラを備えるボイラ群と、前記ボイラ群から出力される蒸気を集合する蒸気ヘッダと、前記ボイラ群の燃焼状態を制御する制御部と、を備え、前記蒸気ヘッダに集合した蒸気を蒸気使用設備に供給するボイラシステムであって、
前記複数のボイラそれぞれの蒸気圧力であるボイラ圧力を測定するボイラ圧力測定部と、
前記蒸気ヘッダの蒸気圧力であるヘッダ圧力を測定するヘッダ圧力測定部と、を更に備え、
前記制御部は、
前記ヘッダ圧力が目標圧力の近傍で安定した状態において、前記ヘッダ圧力と、前記蒸気ヘッダに蒸気供給を行っているボイラの前記ボイラ圧力と、の差圧を算出する差圧算出部と、
前記差圧算出部により算出された差圧を当該ボイラと前記蒸気ヘッダとの圧力ズレとして設定する圧力ズレ設定部と、
前記ヘッダ圧力と前記ボイラ圧力との差が前記圧力ズレ以下となった場合、又は前記ヘッダ圧力と前記ボイラ圧力との差から所定の裕度圧力を減じた値が前記圧力ズレ以下となった場合に当該ボイラが蒸気供給可能になったと判定する起蒸判定部と、を備えるボイラシステム。 - 前記差圧算出部は、前記ボイラの燃焼率が第1燃焼率を下回った状態において前記差圧を算出する請求項1に記載のボイラシステム。
- 前記差圧算出部は、前記ボイラ群の燃焼率が第2燃焼率を下回った状態において前記差圧を算出する請求項1又は2に記載のボイラシステム。
- 前記差圧算出部は、所定期間毎に前記差圧を算出する請求項1〜3のいずれかに記載のボイラシステム。
- 前記起蒸判定部は、前記ヘッダ圧力と前記ボイラ圧力との差が前記圧力ズレ以下となった後、所定時間経過後に当該ボイラが蒸気供給可能になったと判定する請求項1〜4のいずれかに記載のボイラシステム。
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