JP6677012B2 - 過熱蒸気発生装置 - Google Patents

Description

本発明は、過熱蒸気を発生させる過熱蒸気発生装置に関する。

従来より、ボイラから供給される飽和蒸気を過熱することにより、過熱蒸気を発生させて蒸気使用機器に送る過熱蒸気発生装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特許文献１で提案される過熱蒸気発生装置においては、蒸気の一部が蒸気使用機器に至る前の蒸気供給路で凝縮し、ドレンが発生することを抑制するために、蒸気供給路の放熱量に基づいて、蒸気過熱部による蒸気の過熱度を所定の過熱度となるように制御している。このような制御によりドレンの発生を抑制して、ドレンを排出する際の一部蒸気の排出に伴う熱損失を抑制する。

特開２０１４−５５６９３号公報

しかしながら、過熱蒸気発生装置では、過熱蒸気の温度を目標値で安定的に制御するために、運転を開始してから過熱蒸気の温度が所定温度に達するまでに、ある程度の運転が必要となる。この運転中に供給された蒸気及びバーナの燃焼の熱量は、負荷機器の加熱に利用されない熱損失となる。このような熱損失の削減及び運転時間の短縮に関して改善の余地があり、より効率的に過熱蒸気を発生させることが望まれる。

従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、より効率的に過熱蒸気を発生させることができる過熱蒸気発生装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の一態様である過熱蒸気発生装置は、バーナにより蒸気を過熱して過熱蒸気を発生させる蒸気過熱部と、蒸気過熱部の１次側から蒸気過熱部に蒸気を供給する蒸気供給路と、蒸気過熱部に供給する蒸気の流量を調整する蒸気流量調整部と、蒸気過熱部で発生した過熱蒸気を蒸気過熱部の２次側に供給する過熱蒸気供給路と、過熱蒸気供給路における過熱蒸気の温度を検出する過熱蒸気温度検出部と、蒸気流量調整部を制御する制御部と、を備える、過熱蒸気発生装置であって、制御部は、蒸気過熱部に対して第１の流量にて蒸気を供給するように蒸気流量調整部を制御する暖機運転モードと、過熱蒸気温度検出部の温度検出値が所定温度以上である場合に、第１の流量よりも多い第２の流量にて蒸気過熱部に蒸気を供給するように蒸気流量調整部を制御する通常運転モードとを有する。

前記過熱蒸気発生装置において、第１の流量は、蒸気過熱部による最大の過熱蒸気発生能力の１０−３０％に対応する流量であってもよい。

前記過熱蒸気発生装置において、蒸気流量調整部は、蒸気供給路又は過熱蒸気供給路から分岐するバイパス流路と、バイパス流路の入口と出口により挟まれた蒸気供給路又は過熱蒸気供給路に制御弁とを有し、制御部は、暖機運転モードの場合に制御弁を閉状態として第１の流量を供給し、通常運転モードの場合に制御弁を開状態として第２の流量を供給してもよい。

前記過熱蒸気発生装置において、制御弁は、連続的に流量調整可能な流量調整弁であり、制御部は、流量調整弁の開度を制御することにより、第１の流量から第２の流量を制御してもよい。

前記過熱蒸気発生装置において、蒸気流量調整部は、バイパス流路を有さず、蒸気供給路又は過熱蒸気供給路に連続的に流量調整可能な流量調整弁を備え、制御部は、流量調整弁の開度を制御することにより、第１の流量と第２の流量を制御してもよい。

前記過熱蒸気発生装置において、制御部は、暖機運転モードから通常運転モードへ移行する場合に、バーナの燃焼量を増加させるとともに、バーナの燃焼量増加割合を蒸気の流量の増加割合よりも大きく設定してもよい。

本発明の一態様である過熱蒸気発生システムは、前記過熱蒸気発生装置を複数台設け、当該複数台の過熱蒸気発生装置を制御するためのシステム制御部を備える過熱蒸気発生システムであって、システム制御部は、１台ずつ過熱蒸気発生装置の運転台数を増加させ、暖機運転モードで運転中の過熱蒸気発生装置が無いことを条件に、新たな過熱蒸気発生装置の暖機運転モードの運転を開始する。

前記過熱蒸気発生システムにおいて、システム制御部は、追加の過熱蒸気発生装置の暖機運転モード中において、通常運転モードで既に稼働している過熱蒸気発生装置の蒸気の流量を上昇させるように制御し、追加の過熱蒸気発生装置が暖機運転モードから通常運転モードに移行すると、上昇させた蒸気の流量を低減するように制御してもよい。

本発明の過熱蒸気発生装置によれば、より効率的に過熱蒸気を発生させることができる。

第１実施形態に係る過熱蒸気発生装置２の全体構成図 第１実施形態に係る過熱蒸気発生装置２の運転制御の一例を示すタイムチャート 第２実施形態に係る過熱蒸気発生装置４０の全体構成図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態によって本発明が限定されるものではない。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る過熱蒸気発生装置２について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る過熱蒸気発生装置２の全体構成図である。過熱蒸気発生装置２は、ボイラ４が発生させた飽和蒸気（例えば２００℃）を蒸気過熱部１０で過熱することにより、過熱蒸気（例えば３５０℃）を発生させて、蒸気使用機器６に送る装置である。本明細書で単に「蒸気」という場合には通常、飽和蒸気を指すものとする。

図１に示すように、第１実施形態に係る過熱蒸気発生装置２は、ボイラ４から供給される蒸気を流す蒸気供給路８と、蒸気過熱部１０と、過熱蒸気供給路１２と、流量検出部１３と、蒸気流量調整部１４と、過熱蒸気温度検出部１６と、制御部１８とを備える。なお、図１では、制御部１８と他の構成要素を電気的に接続するための信号線の図示を省略している。

蒸気供給路８は、ボイラ４が発生させた蒸気を蒸気過熱部１０に供給するための管路である。蒸気供給路８の上流側の端部はボイラ４に接続され、蒸気供給路８の下流側の端部は蒸気過熱部１０に接続される。蒸気供給路８の途中には、蒸気の流れ方向上流側から順に、流量検出部１３、蒸気流量調整部１４が設けられている。

流量検出部１３は、蒸気供給路８中を流れる蒸気の流量を検出する機器である。流量検出部１３で検出された蒸気の流量は、制御部１８に検出信号として送信される。

蒸気流量調整部１４は、蒸気供給路８中を流れる蒸気の流量を調整するための機構である。第１実施形態における蒸気流量調整部１４は、蒸気の流量を調整するための部材として、バイパス流路２０と、流路抵抗（オリフィス）２２とを備える。バイパス流路２０は、蒸気供給路８をバイパスするようにその両端（入口と出口）が蒸気供給路８に接続された管路である。バイパス流路２０には、流路抵抗２２が設けられている。流路抵抗２２は、バイパス流路２０中の蒸気流量を減少させるための抵抗である。流路抵抗２２は、バイパス流路２０中の蒸気流量（第１の流量Ｆ１）を、蒸気供給路８中の蒸気流量（第２の流量Ｆ２）よりも小さくする機能を有する。第１実施形態では、バイパス流路２０を流れる第１の流量Ｆ１は、過熱蒸気発生装置２、蒸気使用機器６、計器類及び配管類に不具合を生じない最小流量を確保するとともに、後述する蒸気使用機器６から要求される過熱蒸気の量（要求過熱蒸気量）に対応する流量よりも少なくなるように設定されている。より具体的には、第１実施形態における第１の流量Ｆ１は、蒸気過熱部１０による最大の過熱蒸気発生能力の約２５％に対応する流量に設定されている。

蒸気流量調整部１４はさらに、第１流量調整弁２４と、第２流量調整弁２６とを備える。第１流量調整弁２４は、バイパス流路２０の入口と出口によって挟まれた部分の蒸気供給路８に設けられたバルブであり、当該流路における蒸気の流量を調整する機能を有する。第２流量調整弁２６は、バイパス流路２０に設けられたバルブであり、当該流路における蒸気の流量を調整する機能を有する。第２流量調整弁２６は、前述した流路抵抗２２よりも下流側に設けられている。

第１実施形態では、第１流量調整弁２４および第２流量調整弁２６ともに、開度を連続的に変化させるように制御可能なバルブが用いられている。第１流量調整弁２４および第２流量調整弁２６を設けることにより、蒸気供給路８およびバイパス流路２０に流れる蒸気の流量を閉状態（開度０％）から１００％の開度まで連続的に変化させるように調整可能である。このように、第１流量調整弁２４および第２流量調整弁２６は、流路を開閉する「制御弁」の一種として設けられている。第１流量調整弁２４および第２流量調整弁２６の開度は、後述する制御部１８によって制御される。

蒸気過熱部１０は、蒸気供給路８から供給される蒸気を過熱する機構である。蒸気過熱部１０は、蒸気過熱用管路２８と、バーナ３０とを備える。蒸気過熱用管路２８は、蒸気供給路８から供給される蒸気を流す管路である。バーナ３０は、蒸気過熱用管路２８を加熱する加熱手段である。蒸気過熱用管路２８をバーナ３０で加熱することにより、蒸気過熱用管路２８中の蒸気を過熱するように構成される。バーナ３０の燃焼量は、後述する制御部１８によって制御される。

過熱蒸気供給路１２は、蒸気過熱部１０が発生させた過熱蒸気を蒸気使用機器６に供給する管路である。過熱蒸気供給路１２の上流側の端部は蒸気過熱部１０に接続され、下流側の端部は蒸気使用機器６に接続される。過熱蒸気供給路１２の途中には、過熱蒸気温度検出部１６が設けられている。

過熱蒸気温度検出部１６は、過熱蒸気供給路１２中の過熱蒸気の温度を検出する検出機器である。過熱蒸気温度検出部１６で検出された過熱蒸気の温度は、制御部１８に検出信号として送信される。

制御部１８は、過熱蒸気発生装置２における各構成要素の運転を制御するための制御部であり、例えばＣＰＵ及びメモリ含むマイクロプロセッサ（図示せず）により構成される。制御部１８は、前述した流量検出部１３および過熱蒸気温度検出部１６からの検出信号を受信し、当該検出信号で表される蒸気の流量あるいは過熱蒸気の温度等に基づいて、第１流量調整弁２４の開度およびバーナ３０の燃焼度を制御する。

このような構成において、第１実施形態の過熱蒸気発生装置２は、過熱蒸気を発生させるための運転モードとして、２つの運転モードを有する。具体的には、蒸気使用機器６から要求される過熱蒸気量を発生させて運転する通常運転モードと、制御部１８に運転開始信号が入力された場合に通常運転モードより少ない蒸気量を供給し、所定温度まで過熱蒸気の昇温を行う暖機運転モードである。このような暖機運転モードを実施することにより、蒸気の温度上昇が早くなるため、短時間で目標温度に到達することができ、さらに、目標温度まで蒸気を過熱する際の熱損失も削減することができ、過熱蒸気をより効率的に発生させることができる。以下、具体的な制御方法について、図２を参照しながら説明する。図２は、過熱蒸気発生装置２の過熱制御によるタイムチャートの一例である。

図２に示すように、過熱蒸気発生装置２の運転開始時において、暖機運転モードから開始する（時刻ｔ０）。暖機運転モードでは、図１で示す第１流量調整弁２４を閉じて、第２流量調整弁２６を開くように制御する。第１流量調整弁２４の開度を０％とし、第２流量調整弁２６の開度を１００％に維持する。これにより、蒸気供給路８からバイパス流路２０に蒸気（例えば２００℃）が流れる。バイパス流路２０には流路抵抗２２が設けられており、蒸気の流量が制限される。

前述したように、バイパス流路２０を流れる蒸気の流量は、蒸気使用機器６から要求される要求過熱蒸気量に対応する流量よりも少ない第１の流量Ｆ１となるように設定されている。特に第１実施形態における第１の流量Ｆ１は、蒸気過熱部１０による最大の過熱蒸気発生能力の約２５％に対応する流量に設定されている。第１の流量Ｆ１をこのように最大の過熱蒸気発生能力の１０−３０％に対応する流量に設定することで、暖機運転モードにおいて蒸気過熱部１０に供給する蒸気の量を削減しつつ、蒸気過熱部１０でのオーバーヒート或いは蒸気使用機器６の不具合等を防止することができる。

第１の流量Ｆ１に調整された蒸気はバイパス流路２０から蒸気供給路８に流れ、蒸気過熱部１０に供給される。蒸気過熱部１０において、蒸気過熱用管路２８中に蒸気が流れ、バーナ３０により蒸気過熱用管路２８中の蒸気が過熱される。前述したように、蒸気過熱用管路２８中を流れる蒸気は流量が少なく設定されているため、蒸気の温度上昇速度は早くなる。これにより、蒸気の温度を早く上昇させることができ、過熱蒸気の発生にかかる蒸気供給量及び熱量を削減でき、暖気時間を短縮することができる。

暖機運転モードにおけるバーナ３０の燃焼量は、暖機運転モードであるため低く設定されており、第１実施形態ではバーナ３０の最大燃焼量の３０％に設定されている。

バーナ３０による過熱が進むと、蒸気過熱用管路２８中の蒸気の温度が上昇するとともに、蒸気過熱部１０が発生させる過熱蒸気の温度も上昇する。暖機運転モードにおいて、制御部１８は、過熱蒸気温度検出部１６により検出される過熱蒸気供給路１２中の過熱蒸気の温度をモニタする。制御部１８は、過熱蒸気温度検出部１６の検出温度が目標温度Ｔ（例えば３００℃）に到達したときに暖機運転モードを終了して、通常運転モードに移行するように制御する（時刻ｔ１）。このように、暖機運転モードから通常運転モードへの切替えは、過熱蒸気温度検出部１６の検出温度である過熱蒸気の温度に基づいて行われる。

通常運転モードへ切り替わると、制御部１８は、第２流量調整弁２６を開いたまま、第１流量調整弁２４を開くように制御する。このとき、第１流量調整弁２４の開度を０％から連続的に上昇させるように制御する。これにより、蒸気供給路８における蒸気の流量を連続的に上昇させながら、第１の流量Ｆ１よりも多い第２の流量Ｆ２の蒸気を蒸気過熱部１０に供給する。

図２に示すように、暖機運転モードから通常運転モードに移行して、蒸気過熱部１０に供給する蒸気の流量を増加させても、最初のうちは蒸気過熱部１０が発生させる過熱蒸気の温度はオーバーシュートにより緩やかに上昇する。

その後、ある時点から、流量の増加の影響を受けて、過熱蒸気の温度が低下し始める（時刻ｔ２）。制御部１８が過熱蒸気の温度低下を検出すると、バーナ３０による燃焼量を増加させ始める（時刻ｔ３）。具体的には、過熱蒸気の温度を目標温度Ｔにて維持するように、バーナ３０の燃焼量をＰＩＤ制御する。これにより、図２に示すように、過熱蒸気の温度が目標温度Ｔ付近にて維持されるように、バーナ３０の燃焼量が調整される。

その後、制御部１８は、第１流量調整弁２４の開度が所定の開度（第１実施形態では１００％の開度）になったら（時刻ｔ４）、当該開度にて維持する。第１実施形態では、第１流量調整弁２４および第２流量調整弁２６の１００％の開度に対応する第２の流量Ｆ２にて、蒸気を蒸気過熱部１０に供給することにより、蒸気使用機器６に対して要求過熱蒸気量を供給するように設定されている。その後も、バーナ３０の燃焼量に対してＰＩＤ制御を継続して行い、過熱蒸気の温度を目標温度Ｔ付近に維持しながら蒸気使用機器６に要求過熱蒸気量を供給する。なお、要求過熱蒸気量を決定する際には、過熱蒸気供給路１２における過熱蒸気の圧力などから間接的に決定してもよい。

以上の制御フローにおいて、制御部１８は、流量検出部１３からの検出信号に基づいて蒸気供給路８における蒸気の流量を監視している。これにより、蒸気の流量が所望の値になっているかどうかを確認することができる。

上記制御によれば、制御部１８はまず、蒸気過熱部１０に対して第１の流量Ｆ１にて蒸気を供給するように蒸気流量調整部１４を制御する暖機運転モードを実行する。制御部１８はさらに、過熱蒸気温度検出部１６の温度検出値が所定温度以上である場合に暖機運転モードを終了して、第１の流量Ｆ１よりも多い第２の流量Ｆ２にて蒸気過熱部１０に蒸気を供給するように蒸気流量調整部１４を制御する通常運転モードを実行する。このように、暖機運転モードの蒸気量を通常運転モードよりも少なくすることで、蒸気の温度上昇が早くなるため、短時間で目標温度に到達することができる。また暖機運転モードにおける蒸気量を少なくすることで、目標温度Ｔまで蒸気を過熱するために必要な熱量を削減することができ、蒸気による熱損失（蒸気加熱の熱量×時間）を削減することができる。つまり、暖機運転モードにおいて運転時間を短縮し、熱損失を削減することで、過熱蒸気をより効率的に発生させることができる。

さらに、第１実施形態の過熱蒸気発生装置２では、第１の流量Ｆ１は、蒸気過熱部１０による最大の過熱蒸気発生能力の２５％に対応する流量である。このように、第１の流量Ｆ１を蒸気過熱部１０による最大の過熱蒸気発生能力の１０−３０％に対応する流量に設定することで、暖機運転モードにおける蒸気量をできるだけ少なく設定しつつ、過熱蒸気発生装置がオーバーヒートしない或いは蒸気使用機器６の不具合等を発生しない程度の蒸気量を確保できる。

さらに、第１実施形態の過熱蒸気発生装置２では、蒸気流量調整部１４は、蒸気供給路８から分岐するバイパス流路２０と、バイパス流路２０の入口と出口により挟まれた蒸気供給路８に第１流量調整弁２４（制御弁）とを有する。さらに制御部１８は、暖機運転モードの場合に第１流量調整弁２４を閉状態として第１の流量Ｆ１を供給し、通常運転モードの場合に第１流量調整弁２４を開状態として第２の流量Ｆ２を供給する。このように、バイパス流路２０を用いて暖機運転モードを実施することで、安価な構成でかつ簡単な制御により暖機運転モードを実施することができ、低流量での制御を再現性良く実施することができる。

さらに、第１実施形態の過熱蒸気発生装置２では、第１流量調整弁２４（制御弁）は、連続的に流量調整可能な流量調整弁である。また制御部１８は、第１流量調整弁２４の開度を制御することにより、第１の流量Ｆ１と第２の流量Ｆ２を制御する。このような制御によれば、蒸気流量を柔軟に制御することができる。また、過熱蒸気の温度を所定温度よりも下げないようにしながら流量を増加させることができる。

以上、図１、２を用いて第１実施形態について説明したが、その他の各種変形例も可能である。例えば、第１実施形態では、蒸気流量調整部１４がバイパス流路２０と流路抵抗２２とを備えた構成である場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、バイパス流路２０および流路抵抗２２を設けずに、第１流量調整弁２４のみにより蒸気供給路８中の蒸気の流量を調整するようにしてもよい。この場合、暖機運転モードにおいて蒸気の流量を第１の流量Ｆ１とする場合には、第１流量調整弁２４の開度を第１の流量Ｆ１に対応する開度に調整すればよく、通常運転モードにおいて第２の流量Ｆ２とする場合には、第２の流量Ｆ２に対応する開度に調整すればよい。すなわち、蒸気供給路８に連続的に流量調整可能な流量調整弁を備え、制御部１８は、当該流量調整弁の開度を制御することにより、第１の流量Ｆ１と第２の流量Ｆ２を制御してもよい。このような構成によれば、バイパス流路等を設けなくてもよい。

第１実施形態では、蒸気流量調整部１４を蒸気過熱部１０の一次側である蒸気供給路８に設ける場合について説明したが、このような場合に限らず、蒸気過熱部１０の二次側である過熱蒸気供給路１２に設けてもよい。このように、蒸気供給路８における蒸気の流量ではなく、過熱蒸気供給路１２における過熱蒸気の流量を調整するような構成であっても、過熱蒸気の流量に付随して蒸気過熱部１０の一次側の流量を調整することができる。すなわち、過熱蒸気供給路１２に設けた流量調整部によって、蒸気過熱部１０に供給する蒸気の流量を間接的に調整することができる。

第１実施形態では、暖機運転モードにおける第１の流量Ｆ１が最大の蒸気発生能力の２５％に相当する場合について説明したが、このような場合に限らない。暖機運転モードにおける第１の流量Ｆ１は、標準的な運転において蒸気使用機器６から要求される過熱蒸気量よりも少ない蒸気量であればよい。特に第１の流量Ｆ１を、最大の蒸気発生能力の１０−３０％に設定することで、蒸気過熱部１０でのオーバーヒートを抑制しながら前述した効果を得ることができる。なお、通常運転モードの第２の流量Ｆ２は要求過熱蒸気量に対応して変動する蒸気の流量であり、第１の流量Ｆ１から最大の過熱蒸気発生能力（１００％）の範囲で運転できる。

第１実施形態では、暖機運転モードにおいて蒸気の流量を第１の流量Ｆ１にて維持する場合について説明したが、このような場合に限らず例えば、第１の流量Ｆ１を変動させる（例えば、連続的に増加させる）場合であってもよい。

第１実施形態では、通常運転モードにおいて、過熱蒸気の温度を目標温度Ｔで維持するようにバーナ３０の燃焼量をＰＩＤ制御する場合について説明したが、このような場合に限らない。過熱蒸気の温度を目標温度Ｔ付近に維持できれば、任意の制御方法を採用してもよい。

第１実施形態では、通常運転モードにおいて、第１流量調整弁２４および第２流量調整弁２６の１００％の開度に対応する第２の流量Ｆ２にて蒸気を蒸気過熱部１０に供給して蒸気使用機器６に対して要求過熱蒸気量を供給したが、このような場合に限らない。蒸気使用機器６から要求される要求過熱蒸気量の増減に応じて、特に第１流量調整弁２４の開度を適宜設定すればよく、１００％の開度に限らない。

第１実施形態では、バイパス流路２０における第２流量調整弁２６として、制御弁の一種である、連続的に流量調整可能な流量調整弁を用いる場合について説明したが、このような場合に限らない。例えば、第２流量調整弁２６の代わりに、全開と全閉の２位置で動作する開閉弁をバイパス流路２０に設けてもよい。バイパス流路２０に開閉弁を設けた場合でも、オリフィス２２により蒸気流量を１０−３０％に設定し、開閉弁を全開の位置に制御することで第１の流量Ｆ１を供給することができる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、過熱蒸気発生装置２を１台のみ設ける場合について説明したが、このような場合に限らず、複数台の過熱蒸気発生装置２を設けてもよい。第２実施形態では、複数台の過熱蒸気発生装置２を設ける場合の構成の一例について、図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態にかかる過熱蒸気発生システム４０の全体構成図である。

図３に示すように、第２実施形態の過熱蒸気発生システム４０は、例示的に、４台の過熱蒸気発生装置４１−４４を備えている。それぞれの過熱蒸気発生装置４１−４４は、第１実施形態の過熱蒸気発生装置２と同様の構成であり、蒸気供給路４１Ａ−４４Ａと、蒸気過熱部４１Ｂ−４４Ｂと、過熱蒸気供給路４１Ｃ−４４Ｃと、流量調整部４１Ｄ−４４Ｄとを備える。蒸気供給路４１Ａ−４４Ａは、第１実施形態の蒸気供給路８と同様の機能を有し、蒸気過熱部４１Ｂ−４４Ｂは、第１実施形態の蒸気過熱部１０と同様の機能を有する。過熱蒸気供給路４１Ｃ−４４Ｃは、第１実施形態の過熱蒸気供給路１２と同様の機能を有し、流量調整部４１Ｄ−４４Ｄは、第１実施形態の蒸気流量調整部１４と同様の機能を有する。その他の構成については省略している。

過熱蒸気発生システム４０はさらに、主流蒸気供給路４５と、主流過熱蒸気供給路４６とを備える。主流蒸気供給路４５は、ボイラ４からの蒸気を蒸気供給路４１Ａ−４４Ａのそれぞれに供給するための管路である。主流蒸気供給路４５には、蒸気供給路４１Ａ−４４Ａの上流側の端部がそれぞれ接続されている。主流過熱蒸気供給路４６は、蒸気過熱部４１Ｂ−４４Ｂが発生させた過熱蒸気を過熱蒸気供給路４１Ｃ−４４Ｃから集約して蒸気使用機器６に供給するための管路である。主流過熱蒸気供給路４６には、過熱蒸気供給路４１Ｃ−４４Ｃの下流側の端部がそれぞれ接続されている。

過熱蒸気発生システム４０は、全ての過熱蒸気発生装置４１−４４の運転を制御するシステム制御部４７をさらに備える。システム制御部４７は、過熱蒸気発生装置４１−４４のそれぞれの制御部（図示せず）に接続されており、過熱蒸気発生装置４１−４４の台数制御運転を行う。

このような構成を有する過熱蒸気発生システム４０において、過熱蒸気発生装置４１−４４を１台ずつ順に稼働させていく。すなわち、過熱蒸気発生装置４１−４４を１台ずつ、第１実施形態の制御と同様に、暖機運転モードから通常運転モードに移行させていく。より具体的には、過熱蒸気発生装置４１−４４において、暖機運転モードで稼働している過熱蒸気発生装置がないことを条件に（全ての過熱蒸気発生装置が稼働していない、あるいは、通常運転モードで稼働していることを条件に）、新たな過熱蒸気発生装置を暖機運転モードから稼働する。

例えば、過熱蒸気発生装置４１のみ通常運転モードで稼働しており、その他の過熱蒸気発生装置４２、４３、４４が稼働していない場合には、次の過熱蒸気発生装置４２を暖機運転モードから稼働する。暖機運転モードから稼働した過熱蒸気発生装置４２について、第１実施形態と同様の制御を行い、暖機運転モードから通常運転モードに移行させる。過熱蒸気発生装置４２が通常運転モードに移行した後、過熱蒸気発生装置４３を暖機運転モードから稼働して、通常運転モードに移行させる。さらにその後、過熱蒸気発生装置４４を暖機運転モードから稼働して、通常運転モードに移行させる。

このような運転方法によれば、暖機運転モードを１台ずつ行いながら台数を増やしていくことで、安定した過熱蒸気供給を行うことができる。

次に、２台の過熱蒸気発生装置４１、４２が通常運転モードで稼働しており、１台の過熱蒸気発生装置４３が暖機運転モードで稼働している場合を想定する。このような場合に、第２実施形態では、１台の過熱蒸気発生装置４３が暖機運転モードの場合には、既に通常運転モードで稼働している過熱蒸気発生装置４１、４２の蒸気の流量を上昇させるように制御する。暖機運転モードの過熱蒸気発生装置４３からは、目標温度よりも低い温度の過熱蒸気が発生されるため、蒸気使用機器６に供給される過熱蒸気の温度が低下する。これを受けて、通常運転モードで稼働している過熱蒸気発生装置４１、４２の蒸気の流量を上昇させて、目標温度付近の過熱蒸気の流量を増加させることで、蒸気使用機器６に供給される過熱蒸気の温度低下を抑制することができる。

上記第２実施形態の過熱蒸気発生システム４０は、過熱蒸気発生装置４１―４４を複数台設け、当該複数台の過熱蒸気発生装置４１―４４を制御するためのシステム制御部４７を備える過熱蒸気発生システムである。システム制御部４７は、１台ずつ過熱蒸気発生装置の運転台数を増加させ、暖機運転モードで運転中の過熱蒸気発生装置が無いことを条件に、新たな過熱蒸気発生装置の暖機運転モードの運転を開始する。このように、暖機運転モードを１台ずつ行いながら台数を増やしていくことで、安定した蒸気供給を行うことができる。

さらに、第２実施形態の過熱蒸気発生システム４０によれば、システム制御部４７は、追加の過熱蒸気発生装置の暖機運転モード中において、通常運転モードで既に稼働している過熱蒸気発生装置の蒸気の流量を上昇させるように制御する。さらに、追加の過熱蒸気発生装置が暖機運転モードから通常運転モードに移行すると、上昇させた蒸気の流量を低減するように制御する。このような制御により、暖機運転モードによる蒸気の流量不足を通常運転モードの過熱蒸気発生装置により補うことができ、安定した蒸気供給を行うことができる。

以上、図３を用いて第２実施形態について説明したが、その他の各種変形例も可能である。例えば、第２実施形態では、４台の過熱蒸気発生装置を備える場合について説明したが、このような場合に限らず、任意の複数台の過熱蒸気発生装置であっても、上記制御を適用して同様の効果を奏することができる。

以上、上述の第１、第２実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の第１、第２実施形態に限定されない。

なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。

２ 過熱蒸気発生装置
４ ボイラ
６ 蒸気使用機器
８ 蒸気供給路
１０ 蒸気過熱部
１２ 過熱蒸気供給路
１３ 流量検出部
１４ 蒸気流量調整部
１６ 過熱蒸気温度検出部
１８ 制御部
２０ バイパス流路
２２ 流路抵抗
２４ 第１流量調整弁（制御弁）
２６ 第２流量調整弁（制御弁）
２８ 蒸気過熱用管路
３０ バーナ
４０ 過熱蒸気発生システム
４１、４２、４３、４４ 過熱蒸気発生装置
４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ、４４Ａ 蒸気供給路
４１Ｂ、４２Ｂ、４３Ｂ、４４Ｂ 蒸気過熱部
４１Ｃ、４２Ｃ、４３Ｃ、４４Ｃ 過熱蒸気供給路
４１Ｄ、４２Ｄ、４３Ｄ、４４Ｄ 蒸気流量調整部
４５ 主流蒸気供給路
４６ 主流過熱蒸気供給路
４７ システム制御部

Claims (7)

1. バーナにより蒸気を過熱して過熱蒸気を発生させる蒸気過熱部と、
   蒸気過熱部の１次側から蒸気過熱部に蒸気を供給する蒸気供給路と、
   蒸気過熱部に供給する蒸気の流量を調整する蒸気流量調整部と、
   蒸気過熱部で発生した過熱蒸気を蒸気過熱部の２次側に供給する過熱蒸気供給路と、
   過熱蒸気供給路における過熱蒸気の温度を検出する過熱蒸気温度検出部と、
   蒸気流量調整部を制御する制御部と、を備える、過熱蒸気発生装置であって、
   制御部は、蒸気過熱部に対して第１の流量にて蒸気を供給するように蒸気流量調整部を制御する暖機運転モードと、過熱蒸気温度検出部の温度検出値が所定温度以上である場合に、第１の流量よりも多い第２の流量にて蒸気過熱部に蒸気を供給するように蒸気流量調整部を制御する通常運転モードとを有し、
   蒸気流量調整部は、蒸気供給路又は過熱蒸気供給路から分岐するバイパス流路と、バイパス流路の入口と出口により挟まれた蒸気供給路又は過熱蒸気供給路に制御弁とを有し、
   制御部は、暖機運転モードの場合に制御弁を閉状態として第１の流量を供給し、通常運転モードの場合に制御弁を開状態として第２の流量を供給する、過熱蒸気発生装置。
2. 制御弁は、連続的に流量調整可能な流量調整弁であり、
   制御部は、流量調整弁の開度を制御することにより、第１の流量と第２の流量を制御する、請求項１に記載の過熱蒸気発生装置。
3. バーナにより蒸気を過熱して過熱蒸気を発生させる蒸気過熱部と、
   蒸気過熱部の１次側から蒸気過熱部に蒸気を供給する蒸気供給路と、
   蒸気過熱部に供給する蒸気の流量を調整する蒸気流量調整部と、
   蒸気過熱部で発生した過熱蒸気を蒸気過熱部の２次側に供給する過熱蒸気供給路と、
   過熱蒸気供給路における過熱蒸気の温度を検出する過熱蒸気温度検出部と、
   蒸気流量調整部を制御する制御部と、を備える、過熱蒸気発生装置であって、
   制御部は、蒸気過熱部に対して第１の流量にて蒸気を供給するように蒸気流量調整部を制御する暖機運転モードと、過熱蒸気温度検出部の温度検出値が所定温度以上である場合に、第１の流量よりも多い第２の流量にて蒸気過熱部に蒸気を供給するように蒸気流量調整部を制御する通常運転モードとを有し、
   蒸気流量調整部は、バイパス流路を有さず、蒸気供給路又は過熱蒸気供給路に連続的に流量調整可能な流量調整弁を備え、
   制御部は、流量調整弁の開度を制御することにより、第１の流量と第２の流量を制御する、過熱蒸気発生装置。
4. バーナにより蒸気を過熱して過熱蒸気を発生させる蒸気過熱部と、
   蒸気過熱部の１次側から蒸気過熱部に蒸気を供給する蒸気供給路と、
   蒸気過熱部に供給する蒸気の流量を調整する蒸気流量調整部と、
   蒸気過熱部で発生した過熱蒸気を蒸気過熱部の２次側に供給する過熱蒸気供給路と、
   過熱蒸気供給路における過熱蒸気の温度を検出する過熱蒸気温度検出部と、
   蒸気流量調整部を制御する制御部と、を備える、過熱蒸気発生装置であって、
   制御部は、蒸気過熱部に対して第１の流量にて蒸気を供給するように蒸気流量調整部を制御する暖機運転モードと、過熱蒸気温度検出部の温度検出値が所定温度以上である場合に、第１の流量よりも多い第２の流量にて蒸気過熱部に蒸気を供給するように蒸気流量調整部を制御する通常運転モードとを有し、
   制御部は、暖機運転モードから通常運転モードへ移行する場合に、バーナの燃焼量を増加させるとともに、バーナの燃焼量増加割合を蒸気の流量の増加割合よりも大きく設定する、過熱蒸気発生装置。
5. 第１の流量は、蒸気過熱部による最大の過熱蒸気発生能力の１０−３０％に対応する流量である、請求項１から４のいずれか１つに記載の過熱蒸気発生装置。
6. バーナにより蒸気を過熱して過熱蒸気を発生させる蒸気過熱部と、
   蒸気過熱部の１次側から蒸気過熱部に蒸気を供給する蒸気供給路と、
   蒸気過熱部に供給する蒸気の流量を調整する蒸気流量調整部と、
   蒸気過熱部で発生した過熱蒸気を蒸気過熱部の２次側に供給する過熱蒸気供給路と、
   過熱蒸気供給路における過熱蒸気の温度を検出する過熱蒸気温度検出部と、
   蒸気流量調整部を制御する制御部と、を備え、
   制御部は、蒸気過熱部に対して第１の流量にて蒸気を供給するように蒸気流量調整部を制御する暖機運転モードと、過熱蒸気温度検出部の温度検出値が所定温度以上である場合に、第１の流量よりも多い第２の流量にて蒸気過熱部に蒸気を供給するように蒸気流量調整部を制御する通常運転モードとを有する過熱蒸気発生装置を複数台設け、当該複数台の過熱蒸気発生装置を制御するためのシステム制御部を備える過熱蒸気発生システムであって、
   システム制御部は、１台ずつ過熱蒸気発生装置の運転台数を増加させ、暖機運転モードで運転中の過熱蒸気発生装置が無いことを条件に、新たな過熱蒸気発生装置の暖機運転モードの運転を開始する、過熱蒸気発生システム。
7. システム制御部は、追加の過熱蒸気発生装置の暖機運転モード中において、通常運転モードで既に稼働している過熱蒸気発生装置の蒸気の流量を上昇させるように制御し、追加の過熱蒸気発生装置が暖機運転モードから通常運転モードに移行すると、上昇させた蒸気の流量を低減するように制御する、請求項６に記載の過熱蒸気発生システム。

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