JP6678692B2 - Boiler system and control device for boiler system - Google Patents
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Description
本発明は、排ガスボイラと貫流ボイラとを有するボイラシステムに関するものである。 The present invention relates to a boiler system having an exhaust gas boiler and a once-through boiler.
ボイラシステムとして、ガスタービンが発生する排ガスによって蒸気を発生させる排ガスボイラと、上記排ガスボイラによる蒸気の発生を補う複数の貫流ボイラとを有するボイラシステムが知られている(例えば、特許文献1参照。)。このようなボイラシステムでは、発生する蒸気が減少したときに、その減少程度に応じた台数の貫流ボイラが運転状態にされることによって、発生する蒸気を増加させるようになっている。 BACKGROUND ART As a boiler system, a boiler system including an exhaust gas boiler that generates steam by exhaust gas generated by a gas turbine and a plurality of once-through boilers that supplement the generation of steam by the exhaust gas boiler is known (for example, see Patent Document 1). ). In such a boiler system, when the amount of generated steam decreases, the number of once-through boilers corresponding to the degree of the reduction is set to an operation state, thereby increasing the amount of generated steam.
本願発明者らは、上記のようなボイラシステムの運転状態を詳細に観察した結果、運転状態によっては、各貫流ボイラが運転と停止と(発停)を頻繁に繰り返すことがあることに気づいた。この場合、例えば貫流ボイラの運転効率が低下して、原燃費が高くつくことになる
本発明は、上記の点に鑑み、貫流ボイラの運転効率を高め、省エネルギ化を図ることなどができるようにすることを目的としている。
As a result of closely observing the operation state of the boiler system as described above, the inventors of the present application have noticed that depending on the operation state, each once-through boiler may frequently repeat operation and stop (start and stop). . In this case, for example, the operating efficiency of the once-through boiler is reduced, and the fuel efficiency is increased. In view of the above points, the present invention can increase the operating efficiency of the once-through boiler, achieve energy saving, and the like. It is intended to be.
上記の目的を達成するため、本発明は、
第1のボイラと、貫流ボイラである第2のボイラと、上記第1のボイラおよび上記第2のボイラが発生した蒸気が導入されるヘッダと、を有するボイラシステムの制御装置であって、
上記第1のボイラに導入される熱量の制限程度、および上記ヘッダの蒸気を放出する放蒸弁の開度の少なくとも一方に応じて、上記第2のボイラの運転を抑制する第2のボイラ運転抑制部を備えたことを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention provides:
A control device for a boiler system, comprising: a first boiler, a second boiler that is a once-through boiler, and a header into which steam generated by the first boiler and the second boiler is introduced.
A second boiler operation that suppresses the operation of the second boiler according to at least one of the degree of restriction of the amount of heat introduced into the first boiler and the opening degree of a vaporization valve that releases steam from the header. It is characterized by having a suppressing part.
これにより、例えば第1のボイラに導入される熱量の制限程度が所定以上である場合に、第2のボイラの増段制御が抑制されることによって、第2のボイラの不用意な稼働を抑制することが容易にできる。 Thereby, for example, when the limit of the amount of heat introduced into the first boiler is equal to or more than a predetermined value, the step-up control of the second boiler is suppressed, thereby suppressing the careless operation of the second boiler. Can be easily done.
本発明によれば、貫流ボイラの運転効率を高め、省エネルギ化を図ることなどができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the operating efficiency of a once-through boiler can be improved and energy saving can be achieved.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(ボイラシステムの構成)
ボイラシステムには、図1に示すように、排ガスボイラ装置110、および複数台の貫流ボイラ装置120が設けられている。これらによって発生される蒸気が、ヘッダ130を介して負荷に供給されるようになっている。
(Configuration of boiler system)
As shown in FIG. 1, the boiler system is provided with an exhaust
上記排ガスボイラ装置110は、GE/GT111(ガスエンジン/ガスタービン)と、排ガスボイラ112と、排ガスボイラ圧力計113と、開弁制御部114と、バイパスダンパ115とを備えている。GE/GT111は、例えばガスエンジンやガスタービンによって発電をするとともに、その排ガスが排ガスボイラ112に導入されることによって、蒸気の発生に使われるようになっている。上記GE/GT111と、排ガスボイラ112とによって、例えばCGS(コージェネレーションシステム)が構成される。排ガスボイラ圧力計113は、排ガスボイラ112の出口付近の蒸気の圧力P1を検出するものである。開弁制御部114は、例えば図2に示すように、上記圧力P1に応じてバイパスダンパ115の開度を制御することにより、GE/GT111から排ガスボイラ112に導入される排ガスの量を制御するようになっている。
The exhaust
一方、貫流ボイラ装置120は、貫流ボイラ121と、貫流ボイラ台数制御部122とを備えている。貫流ボイラ121は、排ガスボイラ112の発生蒸気が減少した場合や、2次側での蒸気利用が増加して負荷が増大した場合に、例えば図3に示すように、ヘッダ圧力計131によって検出されるヘッダ130の圧力(圧力低下)に応じた台数の貫流ボイラ121を運転状態にして蒸気を発生させ、供給するようになっている。
On the other hand, the once-through
ヘッダ130は、排ガスボイラ装置110、および貫流ボイラ装置120によって発生される蒸気を負荷に供給するようになっている。このヘッダ130には、例えば放蒸弁116が設けられ、ヘッダ130内部の蒸気の圧力や排ガスボイラ112の出口付近の蒸気の圧力P1等に応じて内部の上記を放出し得るようになっている。
The
貫流ボイラ運転抑制部140は、排ガスボイラ装置110のバイパスダンパ115の図示しないセンサによって検出される開度、およびヘッダ圧力計131によって検出されるヘッダ130の圧力P2に基づいて、例えば以下に詳述するように、ヘッダ130の圧力の低下が一時的なものであって許容範囲の時間内に排ガスボイラ112から十分な蒸気の供給が見込まれる場合などには、貫流ボイラ121の運転を抑制するようになっている。
The once-through boiler
(ボイラシステムの動作)
以下、上記のようなボイラシステムにおいて、貫流ボイラ運転抑制部140で行われる制御動作の例を図4、図5を参照して説明する。
(Operation of boiler system)
Hereinafter, an example of a control operation performed by the once-through boiler
(S101) まず、バイパスダンパ115の開度等に応じて貫流ボイラ121の運転抑制制御を行う設定がなされているかどうかが判定される。すなわち、以下に示すような抑制制御機能を常時働かせるようにしてもよいが、そのような機能をON/OFFし得るようにすることによって、制御の自由度を高くすることができる。運転抑制制御を行わない場合には、処理は(S107)に移行して、貫流ボイラ台数制御部122に台数制御指示がなされ、貫流ボイラ台数制御部122の制御により、図5のt0〜t5の期間に示すように、ヘッダ130の圧力に応じた貫流ボイラ121の運転台数の制御が行われる。より詳しくは、例えば時間t1でヘッダ圧力P2が所定の基準値Cを下回ると、その圧力低下に応じた台数の貫流ボイラ121が運転される。やがて、時間t2でヘッダ圧力P2が基準値C(Pa)まで回復すると、貫流ボイラ121はすべて停止する。同様に、t2〜t3の期間にも、ヘッダ圧力P2に応じた台数の貫流ボイラ121が運転される。
(S101) First, it is determined whether or not the setting for performing the operation suppression control of the once-through
上記(S101)で(YES)と判定される場合、すなわち貫流ボイラ121の抑制制御が行われる場合には、処理は(S102、S103)に移行して、図5のt5〜t11の期間に示すような動作が行われる。ここで、t0〜t5の期間と、t5〜t11の期間とでは、通常は行われる制御が異なればヘッダ圧力P2やバイパスダンパ開度は同じように変化するとは限らないが、ここでは、便宜上、貫流ボイラ121の運転台数との関係を解りやすく説明するために、同じように変化するとして示す。
When it is determined (YES) in the above (S101), that is, when the suppression control of the once-through
(S102、S103) GE/GT111が稼働中か、およびGE/GT111が故障であることを示す情報が無いかが判定され、これらの判定が(NO)の場合には、上記と同様に、処理が(S107)に移行して貫流ボイラ台数制御部122に台数制御指示がなされ、貫流ボイラ121の運転台数の制御が行われる。すなわち、GE/GT111が稼働していなかったり故障していたりする場合には、排ガスボイラ112による蒸気の増大は見込めないので、速やかに貫流ボイラ121の運転台数を増やすように制御が行われる。
(S102, S103) It is determined whether the GE /
(S104、S105) 上記(S101〜S103)で何れも(YES)の場合には、次に、排ガスボイラ装置110のバイパスダンパ115の開度が所定の設定値A(%)よりも大きいかどうか、およびヘッダ圧力P2が所定の設定値B(Pa)よりも高いかが判定され、何れかが(NO)の場合には、やはり(S107)に移行して貫流ボイラ台数制御部122に台数制御指示がなされ、貫流ボイラ121の台数制御が行われる。
(S104, S105) If any of the above (S101 to S103) is (YES), then whether the opening degree of the bypass damper 115 of the exhaust
(S106) 一方、バイパスダンパ115の開度が設定値A(%)よりも大きく、かつ、ヘッダ圧力P2が設定値B(Pa)よりも高ければ、貫流ボイラ121の運転台数を増大させなくても、やがてバイパスダンパ115の開度が小さくなると排ガスボイラ112の出口付近の圧力P1が上昇してヘッダ130のヘッダ圧力P2も上昇することが見込まれるので、貫流ボイラ121の増段がなされないように貫流ボイラ台数制御部122に台数制御抑制指示がなされた後、(S101)に戻って、同様の処理が繰り返される。
(S106) On the other hand, if the opening degree of the bypass damper 115 is larger than the set value A (%) and the header pressure P2 is higher than the set value B (Pa), the number of operating the once-through
具体的には、例えば図5に示す時間t5以降で、貫流ボイラ121の運転抑制制御を行う設定がなされたとすると、時間t6で、バイパスダンパ115の開度が設定値A(%)以下になった場合に、貫流ボイラ台数制御部122によって、ヘッダ圧力P2に応じて貫流ボイラ121の運転制御が行われる。すなわち、例えば時間t7でヘッダ圧力P2が所定の基準値C(Pa)以下になると、時間t1と同様に圧力低下に応じた台数の貫流ボイラ121が運転される。また、時間t8でバイパスダンパ115の開度が設定値A(%)より大きくなった場合でも、ヘッダ圧力P2が設定値B(Pa)以下であれば、バイパスダンパ115が閉じるだけよりも、より速やかにヘッダ圧力P2を増大させ得るように、(S107)に移行して貫流ボイラ台数制御部122による台数制御が行われる。しかし、時間t9でヘッダ圧力P2が設定値B(Pa)より大きくなった場合には、基準値C(Pa)以下でも、貫流ボイラ121の増段は行われない。同様に、時間t10〜t11のようにバイパスダンパ115の開度が設定値A(%)よりも大きければ、ヘッダ圧力P2が基準値C(Pa)以下になったとしても、貫流ボイラ121の台数制御が抑制される。
Specifically, for example, if the setting for performing the operation suppression control of the once-through
上記時間t9以降や時間10〜t11のように、パイパスダンパ開度が所定以上である場合、しかも特に、ヘッダ圧力P2が所定以上である場合には、貫流ボイラ121の増段制御が抑制されることによって、その増段制御とバイパスダンパ開度の制御とが干渉しにくくなり、貫流ボイラ121の不用意な稼働(発停)を抑制し、省エネルギ化を図ることが容易にできる。
When the opening degree of the bypass damper is equal to or more than a predetermined value, such as after the time t9 or the time 10 to t11, and particularly when the header pressure P2 is equal to or more than a predetermined value, the step-up control of the once-through
なお、上記のような制御が行われる場合、貫流ボイラ121の運転開始や停止は、それらの条件が満足された際に直ちに行われるのに限らず、いわゆるONディレイやOFFディレイを設けて、ハンチングの抑制や排ガスバイパスダンパの開度が設定値以下になった後に一時的に貫流ボイラ121が追い焚きを行い得るようにしたりしてもよい。
In the case where the above-described control is performed, the operation start and stop of the once-through
また、上記の例ではバイパスダンパ115の開度に応じて貫流ボイラ121の運転抑制が行われる例を示したが、これに限らず、バイパスダンパ115に代えて、またはこれとともに放蒸弁116が設けられている場合には、バイパスダンパ115の開度に代えて、またはこれとともに放蒸弁116の開度に応じて運転抑制が行われるようにしてもよい。
In the above example, the operation of the once-through
また、上記の例では、GE/GT111と排ガスボイラ112とが用いられる例を示したが、これに限らず、例えば、他の廃棄エネルギ等の未利用エネルギや自然エネルギ由来のボイラが用いられたり、これらが複合的に用いられたりしてもよい。すなわち、例えばボイラの供給熱量や放出蒸気量が制限されるような場合には、その制限を解除することによって貫流ボイラの頻繁な発停を回避することが容易にできる。
Further, in the above example, an example in which the GE /
110 排ガスボイラ装置
111 GE/GT
112 排ガスボイラ
113 排ガスボイラ圧力計
114 開弁制御部
115 バイパスダンパ
116 放蒸弁
120 貫流ボイラ装置
121 貫流ボイラ
122 貫流ボイラ台数制御部
130 ヘッダ
131 ヘッダ圧力計
140 貫流ボイラ運転抑制部
110
112
Claims (7)
上記第1のボイラに導入される熱量の制限程度、および上記ヘッダの蒸気を放出する放蒸弁の開度の少なくとも一方に応じて、上記第2のボイラの運転を抑制する第2のボイラ運転抑制部を備え、
上記第2のボイラ運転抑制部は、上記ヘッダにおける蒸気圧力が所定の閾値以下であっても、上記熱量の制限程度および上記放蒸弁の開度の少なくとも一方が所定以上の場合に、上記第2のボイラの運転を抑制することを特徴とするボイラシステムの制御装置。 It has a first boiler, a second boiler that is a once-through boiler, and a header into which steam generated by the first boiler and the second boiler is introduced. A controller for a boiler system in which the second boiler is operated when the value is equal to or less than a threshold,
A second boiler operation that suppresses the operation of the second boiler according to at least one of the degree of restriction of the amount of heat introduced into the first boiler and the opening degree of a vaporization valve that releases steam from the header. With a suppression unit,
The second boiler operation suppressing unit is configured to perform the second boiler operation suppression unit, when the steam pressure in the header is equal to or less than a predetermined threshold, and at least one of the heat amount restriction degree and the opening of the vaporization valve is equal to or more than a predetermined value. A control device for a boiler system, characterized in that the operation of the boiler is suppressed.
上記ボイラシステムは、さらに、上記ヘッダの圧力に応じて、上記第2のボイラの運転台数を制御する第2のボイラ台数制御部を有し、
上記第2のボイラ運転抑制部は、上記第2のボイラ台数制御部を制御するように構成されていることを特徴とするボイラシステムの制御装置。 It is a control device of the boiler system of Claim 1, Comprising:
The boiler system further includes a second boiler number control unit that controls the number of operating second boilers according to the pressure of the header,
The control device for a boiler system, wherein the second boiler operation suppression unit is configured to control the second boiler number control unit.
上記第2のボイラ運転抑制部は、さらに、上記ヘッダの圧力が所定以上の場合に、上記第2のボイラの運転を抑制することを特徴とするボイラシステムの制御装置。 It is a control device of the boiler system of Claim 2, Comprising:
The control device for a boiler system, wherein the second boiler operation suppression unit further suppresses the operation of the second boiler when the pressure of the header is equal to or higher than a predetermined value.
上記第2のボイラ運転抑制部は、上記熱量の制限程度および上記放蒸弁の開度の少なくとも一方に係わらず、上記第2のボイラの運転抑制をしないように設定可能であることを特徴とするボイラシステムの制御装置。 It is a control device of the boiler system according to any one of claims 1 to 3,
The second boiler operation suppressing unit can be set so as not to suppress the operation of the second boiler irrespective of at least one of the degree of restriction of the heat quantity and the opening of the vaporization valve. Boiler system controller.
上記第2のボイラ運転抑制部は、上記第1のボイラに熱量を導入する装置が稼働していないことを示す情報、および上記装置の故障を示す情報の少なくとも一方が存在する場合に、上記熱量の制限程度および上記放蒸弁の開度の少なくとも一方に係わらず、上記第2のボイラの運転抑制をしないように設定可能であることを特徴とするボイラシステムの制御装置。 A control device for the boiler system according to any one of claims 1 to 4,
The second boiler operation suppressing unit is configured to, when at least one of the information indicating that the device for introducing heat into the first boiler is not operating and the information indicating the failure of the device is present, determine the heat amount. A control device for a boiler system, characterized in that it can be set so as not to suppress the operation of the second boiler irrespective of at least one of the degree of restriction and the opening of the vaporization valve.
上記第1のボイラは、排ガスボイラ、廃棄エネルギ利用ボイラ、および自然エネルギ利用ボイラの少なくとも1つを含むことを特徴とするボイラシステムの制御装置。 It is a control device of the boiler system according to any one of claims 1 to 5,
The control device for a boiler system, wherein the first boiler includes at least one of an exhaust gas boiler, a waste energy utilization boiler, and a natural energy utilization boiler.
上記第1のボイラと、
上記第2のボイラと、
上記ヘッダと、
を備えたことを特徴とするボイラシステム。 A control device for the boiler system according to claim 1,
Said first boiler;
The second boiler,
The above header,
A boiler system comprising:
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