JP7010113B2

JP7010113B2 - ボイラ装置

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Publication number: JP7010113B2
Application number: JP2018069842A
Authority: JP
Inventors: 草平秋永; 寛櫻田
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2022-01-26
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP2019178841A

Description

本発明は、負荷機器から排出されるドレンを回収してボイラに供給するドレン回収システムを適用したボイラ装置に関する。

従来、ボイラによって生成された蒸気を負荷機器に供給し、負荷機器において熱源として使用された蒸気が凝縮して発生するドレンを再度ボイラに供給するドレン回収システムが提案されている。例えば、特許文献１には、耐圧性を有する密閉型のドレンタンクにドレンを高温高圧の状態で回収して、このドレンをボイラに供給するクローズド方式のドレン回収システムが開示されている。

特開２００６－１０５４４２号公報

ところで、複数のボイラを備えるボイラ装置にこのようなクローズド方式のドレン回収システムを導入する場合、ボイラ装置の運転状況やドレンの回収状況によってはドレン回収装置が送水能力不足となり、ボイラに適切に給水できないおそれがあった。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複数のボイラを有するボイラ装置において、ドレン回収装置が送水能力不足となることを防止可能なボイラ装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、Ｎ（≧２）台のボイラを備えたボイラ装置であって、制御手段を備え、前記複数のボイラの各ボイラは、クローズド給水を行うためのクローズド給水ラインと、オープン給水を行うためのオープン給水ラインとを接続可能に構成され、前記各ボイラは、前記クローズド給水と前記オープン給水とを切り替える切替手段を備えており、前記制御手段は、前記複数のボイラのうち１台以上Ｎ－１台以下のボイラをクローズド給水を行うことのできるクローズド給水対象ボイラに設定し、前記クローズド給水対象ボイラ以外のボイラへのクローズド給水を制限するよう前記各ボイラの切替手段を制御する、ボイラ装置が提供される。

本発明によれば、制御手段が複数のボイラのうち１台以上Ｎ－１台以下のボイラをクローズド給水を行うことのできるクローズド給水対象ボイラに設定するとともにクローズド給水対象ボイラ以外のボイラへのクローズド給水を制限するよう構成される。これにより、一部のボイラには確実にオープン給水を行うことになるため、ドレンポンプが送水能力不足となることを防止することが可能となっている。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。

好ましくは、前記制御手段は、所定のタイミングで前記クローズド給水対象ボイラを変更する。

このように、制御手段が所定のタイミングでクローズド給水対象ボイラを変更するようになっていることから、クローズド給水及びオープン給水を行うボイラが偏らないようにすることができる。これにより、部材の耐久性にムラが生じたり、給水を行わない他方のラインに異物が発生したりするなどの不具合を抑制することが可能となっている。

また、好ましくは、前記制御手段は、前記複数のボイラのうち給水を開始するボイラから順に優先順位を割り付け、優先順位の高い１台以上Ｎ－１台以下のボイラを前記クローズド給水対象ボイラに設定し、前記制御手段はさらに、前記クローズド給水対象ボイラのうちの１台のボイラへの給水が停止する場合に、当該給水停止するボイラの優先順位を最低にするとともに、これより優先順位の低かったボイラの優先順位を繰り上げることで、前記クローズド給水対象ボイラを変更する。

なお、この明細書において、「給水を開始する」とは、給水を開始するタイミングを意味するが、このタイミングは、給水を開始するタイミングに対応するタイミング（例えば、ボイラが運転や燃焼を開始する（運転や燃焼を開始するための準備をする）タイミング等）を含むものとする。また、「給水を停止する」とは、ボイラが給水を停止するタイミングを意味するが、このタイミングは、給水を停止するタイミングに対応するタイミング（例えば、ボイラが運転や燃焼を停止する（運転や燃焼を停止するための準備をする）タイミング等）を含むものとする。

また、好ましくは、タイマーを備え、前記制御手段は、前記タイマーから時間を取得して、前記クローズド給水対象ボイラを所定時間ごとに予め定めた順番で変更する。

本発明の第１実施形態に係るボイラ装置１の構成、及びこれに接続された負荷機器５及びドレン回収装置６の構成を示す図である。図１のボイラ装置１のボイラ１０が備える切替手段１１を示す模式図である。図１のボイラ装置１の制御手段４の構成を示す機能ブロック図である。図１のボイラ装置１の給水制御を示すフローチャートである。本発明の第２実施形態に係るボイラ装置１の制御手段４の構成を示す機能ブロック図である。図５の制御手段４の記憶部４５が記憶する設定テーブルの例を示す図である。本発明の第２実施形態に係るボイラ装置１の給水制御を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴について独立して発明が成立する。

１．第１実施形態
以下、本発明の第１実施形態に係るボイラ装置１について、図１～図４を参照しつつ説明する。本実施形態のボイラ装置１は、図１に示すように、Ｎ（≧２）台のボイラとしてのボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、蒸気ヘッダ２と、接続管３と、蒸気供給ラインＬ１と、制御手段４とを備える。なお、ボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃはそれぞれ、単にボイラ１０とも称する。

また、本実施形態のボイラ装置１には、負荷機器５及びドレン回収装置６が接続される。ドレン回収装置６は、負荷機器５で生じたドレンを回収して再びボイラ１０に供給するものである。以下、ボイラ装置１の構成及びこれに接続されるドレン回収装置６の構成を具体的に説明する。

１．１ボイラ装置１の構成
ボイラ装置１の各ボイラ１０（１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ）は、それぞれ缶体（図示せず）を備えた小型の貫流ボイラとされる。本実施形態において、各ボイラ１０は、複数の燃焼モード（例えば、低燃焼と高燃焼）で燃焼が可能なボイラとすることが好ましい。また、各ボイラ１０は、切替手段１１と、水位センサ１２と、エコノマイザ１３とを備える。そして、各ボイラ１０は、クローズド給水ラインＬｃとオープン給水ラインＬｏとが接続可能に構成される。なお、クローズド給水ラインＬｃとオープン給水ラインＬｏの下流側は、ボイラ１０の本体部と切替手段１１との間においては、共通のラインにより構成される。

切替手段１１は、クローズド給水ラインＬｃを介して給水が行われるクローズド給水と、オープン給水ラインＬｏを介して給水が行われるオープン給水とを切り替えるものである。本実施形態において、切替手段１１は、図２に示すように、クローズド給水弁Ｖｃと、補助ポンプＰｏ及び逆止弁Ｖｏとを備える。各ボイラ１０の切替手段１１が備えるクローズド給水弁Ｖｃ及び補助ポンプＰｏは、制御手段４の後述する切替手段制御部４０により制御される。

クローズド給水弁Ｖｃは、クローズド給水ラインＬｃに設けられ、開度調整の可能なモータバルブにより構成される。クローズド給水弁Ｖｃは、クローズド給水を行う場合には、開放されるとともに開度調整が行われる。一方、クローズド給水弁Ｖｃが閉止されると、クローズド給水は規制される。

補助ポンプＰｏ及び逆止弁Ｖｏは、オープン給水ラインＬｏに設けられる。補助ポンプＰｏは、オープンタンク６２からボイラ１０へのオープン給水を補助するために設けられ、インバータ制御可能とされる。補助ポンプＰｏは、オープン給水を行う場合には、駆動するとともにインバータ制御される。一方、補助ポンプＰｏを停止すると、オープン給水は規制される。

逆止弁Ｖｏは、ボイラ１０と補助ポンプＰｏとの間の位置に設けられる。逆止弁Ｖｏは、補助ポンプＰｏ方向への水の流れを阻止するためのものである。

水位センサ１２は、各ボイラ１０の缶体の水位を検知するものである。本実施形態において、水位センサ１２は連続式のレベルセンサ（例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等）とされる。本実施形態のボイラ１０は、水位センサ１２が検知した水位に応じて給水量を調整する。具体的には、燃焼中のボイラ１０は、制御手段４（切替手段制御部４０）により、水位を略一定に維持する水位一定制御を行う。

水位一定制御は、ボイラ１０の運転条件（燃焼量、缶体の内部圧力、給水温度、電気伝導度等）に応じて目標水位を設定し、当該目標水位を維持するようボイラ１０へクローズド給水又はオープン給水を連続的に行う制御である。より具体的には、水位一定制御において、クローズド給水時には、制御手段４が水位センサ１２の検知する水位に応じてクローズド給水弁Ｖｃの開度を調整することで、クローズド給水量が制御され、目標水位に維持される。また、オープン給水時には、制御手段４が水位センサ１２の検知する水位に応じて補助ポンプＰｏをインバータ制御することで、オープン給水量が制御され、目標水位に維持される。なお、本実施形態のボイラ１０は、ボイラ１０の燃焼中は、燃焼が停止するまで給水を要求する信号である給水要求を連続的に出力する。

エコノマイザ１３は、クローズド給水ラインＬｃ及びオープン給水ラインＬｏの、ボイラ１０の本体部と切替手段１１との間の共通部分に配置される。エコノマイザ１３は、缶体に供給される給水を缶体において発生した燃焼ガスにより加熱するものである。より具体的には、エコノマイザ１３は、給水ラインの一部を、排気筒を経由させることで構成される。これにより、給水ラインを流通する給水は、排気筒を流通する排ガスとの間で熱交換を行うことで加熱されてから、缶体に供給される。

蒸気ヘッダ２は、複数のボイラ１０それぞれの圧力の変動を低減するために用いられ、各ボイラ１０で生成された蒸気が集合される。接続管３は、各ボイラ１０と蒸気ヘッダ２とを接続する。また、蒸気供給ラインＬ１は、蒸気ヘッダ２と負荷機器５とを接続する。

制御手段４は、ボイラ装置１の給水動作を制御する手段である。制御手段４は、図３に示すように、切替手段制御部４０と、台数設定部４１と、給水要求取得部４２と、優先順位設定部４３と、クローズド対象設定部４４と、記憶部４５とを備える。

切替手段制御部４０は、各ボイラ１０の切替手段１１を制御する。具体的には、切替手段制御部４０は、クローズド給水弁Ｖｃの開度制御と、補助ポンプＰｏの駆動制御とを行う。

台数設定部４１は、入力手段（図示せず）からのユーザの入力により、又は接続されるドレン回収装置６の状況に応じて、全てのボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうち、クローズド給水を行う対象ボイラ台数Ｘを設定する。設定された対象ボイラ台数Ｘは、記憶部４５に記憶される。

給水要求取得部４２は、各ボイラ１０から出力される給水要求を取得する。給水要求取得部４２はまた、ボイラ１０から出力される給水要求がなくなった場合には、給水要求がなくなったことも検出する。

優先順位設定部４３は、各ボイラ１０に対して設定されるクローズド給水の優先順位Ｒの設定及び変更を行う。ここで、クローズド給水の優先順位Ｒとは、複数のボイラ１０に給水を行う場合に、その中からクローズド給水の対象とするボイラ（以下、クローズド給水対象ボイラとする）を選択する場合の優先順位Ｒを示す。設定された優先順位Ｒは、記憶部４５に記憶される。優先順位設定部４３による優先順位Ｒの決定方法については、後述する。

クローズド対象設定部４４は、各ボイラ１０を、クローズド給水対象ボイラとオープン給水対象ボイラの何れかに設定する。クローズド給水対象ボイラに設定されたボイラ１０にはクローズド給水が行われ、オープン給水対象ボイラに設定されたボイラ１０にはオープン給水が行われる。なお、クローズド給水対象ボイラであっても、ドレン回収装置６の送水能力不足によりボイラ１０の水位が低下した場合等には、オープン給水が行われる。

なお、制御手段４は、具体的には例えば、ＣＰＵ、メモリ（例えばフラッシュメモリ）、入力部及び出力部を備えたＰＬＣ（プログラマラブルロジックコントローラ）により構成することができる。そして、ＰＬＣにより構成された制御手段４の動作は、ラダープログラムの形式でメモリに記憶され、このプログラムをＣＰＵが読み出して実行することで、上述した各構成要素による処理が行われる。ただし、制御手段４として、パーソナルコンピュータやマイコンを用いることも可能である。

１．２ドレン回収装置６の構成
本実施形態のボイラ装置１に接続されるドレン回収装置６は、ドレンタンク６１と、オープンタンク６２とを備える。また、ドレン回収装置６は、ボイラ装置１及びこれらのタンクを接続し、蒸気又は水（ドレン）を流通させる複数のラインを備える。具体的には、ドレン回収装置６は、ラインとして、ドレン回収ラインＬ２と、加圧蒸気ラインＬ３と、フラッシュ蒸気ラインＬ４と、クローズド給水ラインＬｃと、オープン給水ラインＬｏとを備える。

ドレンタンク６１は、負荷機器５において熱交換に用いられた蒸気の一部が凝縮して生じるドレンを高温高圧状態で回収して収容する。ドレンタンク６１は、耐圧性を有し密閉可能な密閉型の圧力容器により構成される。なお、本実施形態のドレンタンク６１は、容量が１０Ｌ～４０Ｌ程度の比較的小容量の圧力容器（例えば、労働安全衛生法にて小型圧力容器（圧力ＭＰａ×内容積ｍ３≦０．０２）に分類される圧力容器）により構成される。

オープンタンク６２は、大気開放されたタンクであり、ドレンタンク６１及びボイラ１０に供給するための補給水を貯留する。オープンタンク６２には、ドレンタンク６１においてドレンから発生したフラッシュ蒸気が導入される。また、オープンタンク６２には、新水導入ライン６３（図１参照）から新水が供給される。本実施形態の補給水は、この新水とフラッシュ蒸気が凝縮したドレンとが混合された水である。

ドレン回収ラインＬ２は、負荷機器５とドレンタンク６１とを接続するラインであり、負荷機器５で発生したドレンを回収してドレンタンク６１に供給する。ドレン回収ラインＬ２には、負荷機器５において発生したドレンを排出し、かつ、蒸気の排出を防ぐスチームトラップ２１が配置される。

加圧蒸気ラインＬ３は、蒸気ヘッダ２とドレンタンク６１とを接続し、ボイラ１０で発生した蒸気をドレンタンク６１に供給する。加圧蒸気ラインＬ３の下流側の端部は、ドレンタンク６１の上部（気相部）に接続される。加圧蒸気ラインＬ３には、ドレンタンク６１に所定の圧力で蒸気を供給するための圧力調整弁３１が配置されている。

フラッシュ蒸気ラインＬ４は、ドレンタンク６１とオープンタンク６２とを接続するラインである。フラッシュ蒸気ラインＬ４は、ドレンタンク６１で発生したフラッシュ蒸気をオープンタンク６２に排出する。フラッシュ蒸気ラインＬ４には、圧力調整弁３２が配置される。圧力調整弁３２は、ドレンタンク６１の内部の圧力が所定の圧力を超えた場合に、フラッシュ蒸気をオープンタンク６２側に逃がして、ドレンタンク６１の内部の圧力を低下させる。なお、オープンタンク６２は、このフラッシュ蒸気を凝縮させて回収する手段（図示せず）を備えている。

クローズド給水ラインＬｃは、ドレンタンク６１とボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃとを接続するラインである。クローズド給水ラインＬｃは、ドレンタンク６１に収容されたドレンをボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃそれぞれに供給する。クローズド給水ラインＬｃの上流側の端部は、ドレンタンク６１の底部（液相部）に接続される。クローズド給水ラインＬｃの下流側は、ボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれに接続されるように分岐している。分岐したクローズド給水ラインＬｃにはそれぞれ、上述したクローズド給水弁Ｖｃが配置される。また、クローズド給水ラインＬｃの、上述した分岐位置よりも上流側には、ドレン供給ポンプＰｃが配置される。

ドレン供給ポンプＰｃは、クローズド給水ラインＬｃにおける分岐部分よりも上流側に配置され、ドレンタンク６１から供給されたドレンを昇圧してボイラ１０側に送り出す。

オープン給水ラインＬｏは、オープンタンク６２とボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃとを接続するラインである。オープン給水ラインＬｏは、オープンタンク６２に収容された補給水をボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃそれぞれに供給する。オープン給水ラインＬｏの上流側の端部は、オープンタンク６２の底部（液相部）に接続される。オープン給水ラインＬｏの下流側は、ボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのそれぞれに接続されるように分岐している。分岐したオープン給水ラインＬｏにはそれぞれ、上述した補助ポンプＰｏが設置される。

以上のような構成のドレン回収装置６は、負荷機器５で生じたドレンをドレンタンク６１又はオープンタンク６２に収容し、収容したドレンを再びボイラ１０に供給する。具体的には、ドレンタンク６１に収容されたドレンは、クローズド給水ラインＬｃを介してボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに供給され（クローズド給水され）、オープンタンク６２に収容されたドレンはオープン給水ラインＬｏを介してボイラ１０に供給される（オープン給水される）。ここで、クローズド給水の際には、ドレンタンク６１に設置された温度センサや圧力センサ、水位センサ等（図示せず）により計測される圧力や温度、水位等に基づいて、加圧蒸気ラインＬ３の圧力調整弁３１、フラッシュ蒸気ラインＬ４の圧力調整弁３２等の制御が行われる。これらの制御については、従来既知の方法を用いることにして、詳細な説明を省略する。

なお、ドレン回収装置６の構成は、クローズド給水ラインＬｃを介してクローズド給水を行い、且つオープン給水ラインＬｏを介してオープン給水を行うことができる構成であれば、上記の構成に限られない。

１．３ボイラ装置１の動作
次に、図４のフローチャートを用いて、上記構成のボイラ装置１の動作を説明する。なお、以下の説明では、台数設定部４１は、クローズド給水を行う対象ボイラ台数Ｘを２台に設定しているものとする。

まず、ステップＳ１においてボイラ装置１が起動されると、各ボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは水位等の状態に応じて給水要求を出力する。すると、制御手段４の給水要求取得部４２は、ステップＳ２において、各ボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの給水要求を取得する。

次に、ステップＳ３において、優先順位設定部４３は、給水要求取得部４２が各ボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの給水要求を取得した順（したがって、給水を開始する順）に、各ボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃに対し優先順位Ｒを割り付ける（例えば、ボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの優先順位Ｒを１，２，３とする）。割り付けられた各ボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃの優先順位Ｒは、記憶部４５に記憶される。なお、複数のボイラからの給水要求を同時に取得した場合には、例えば、右側に設置されたボイラなど、予め定められた方のボイラの優先順位を上にする。

次に、ステップＳ４において、クローズド対象設定部４４は、台数設定部４１が設定した対象ボイラ台数Ｘ（＝２台）と上述した優先順位設定部４３が割り付けた優先順位Ｒ（ボイラ１０Ａ＝１、ボイラ１０Ｂ＝２、ボイラ１０Ｃ＝３）とを記憶部４５から読み出す。そして、クローズド対象設定部４４は、優先順位Ｒの高い２台のボイラ１０（ボイラ１０Ａ及びボイラ１０Ｂ）をクローズド給水対象ボイラとし、優先順位Ｒの低いその他のボイラ（ボイラ１０Ｃ）をオープン給水対象ボイラに設定する。

次に、ステップＳ５において、切替手段制御部４０は、クローズド対象設定部４４が設定したクローズド給水対象ボイラのクローズド給水弁Ｖｃを開放し、クローズド給水により上述した水位一定制御を行う一方、同ボイラの補助ポンプＰｏの駆動を停止（又は停止を維持）する。また、切替手段制御部４０は、オープン給水対象ボイラのクローズド給水弁Ｖｃを閉止する一方、同ボイラの補助ポンプＰｏを駆動して、オープン給水により水位一定制御を行う。これにより、クローズド給水対象ボイラに対してクローズド給水が開始され、オープン給水対象ボイラに対してはオープン給水が開始される。

上記ステップＳ５において給水が開始された後は、ステップＳ６において、給水要求取得部４２が、各ボイラ１０から給水要求が出力されているかどうかを判定する。このステップＳ６は、ボイラ装置１の燃焼動作中、常に実行され続ける。そして、ステップＳ６において給水要求取得部４２がいずれかのボイラ１０（ここではボイラ１０Ａ）からの給水要求が出力されなくなったことを検知した場合、次のステップＳ７において、優先順位設定部４３は優先順位Ｒを変更する。具体的には、優先順位設定部４３は、ボイラ１０Ａの優先順位Ｒを最低にし、その他のボイラ１０Ｂ，１０Ｃの優先順位Ｒを繰り上げる（ボイラ１０Ａ＝３、ボイラ１０Ｂ＝１、ボイラ１０Ｃ＝２とする）。変更した各ボイラ１０の優先順位Ｒは、記憶部４５に記憶される。

そして、ステップＳ８において、クローズド対象設定部４４は、対象ボイラ台数Ｘ（＝２台）と上述した優先順位設定部４３が変更した優先順位Ｒとを記憶部４５から読み出し、優先順位Ｒの高い２台のボイラ１０（ボイラ１０Ｂ及びボイラ１０Ｃ）をクローズド給水対象ボイラとし、優先順位Ｒの低いその他のボイラ（ボイラ１０Ａ）をオープン給水対象ボイラに設定する。これにより、クローズド給水ボイラ及びオープン給水対象ボイラが変更される。

次に、ステップＳ９において、切替手段制御部４０は、クローズド対象設定部４４が新たにオープン給水対象ボイラに設定したボイラ１０、すなわちボイラ１０Ａのクローズド給水弁Ｖｃを閉止し、当該ボイラ１０Ａの補助ポンプＰｏの駆動又は駆動の準備を開始する。また、同時に、切替手段制御部４０は、クローズド対象設定部４４が新たにクローズド給水対象ボイラとして設定したボイラ１０（ボイラ１０Ｃ）のクローズド給水弁Ｖｃを開放し、水位一定制御を行う一方、当該ボイラ１０Ｃの補助ポンプＰｏの駆動を停止する。これにより、クローズド給水対象ボイラからオープン給水対象ボイラに切り替わったボイラ１０Ａ及び、オープン給水対象ボイラからクローズド給水対象ボイラに切り替わったボイラ１０Ｃの、給水のラインが変更される。

なお、ステップＳ９の後は、再度ステップＳ６に戻り、再度給水要求取得部４２がいずれかのボイラからの給水要求が出力されなくなったことを検知した場合には、ステップＳ７～ステップＳ９により、再びクローズド給水対象ボイラは切り替えられる。つまり、上記ステップＳ６～ステップＳ９は、ボイラ装置１の燃焼動作中繰り返される。

また、一度給水要求の出力を停止して優先順位Ｒが最低となったボイラ１０は、再度給水要求の出力を開始すれば、オープン給水を受けることができる。そして、再度クローズド給水対象ボイラが切り替わった場合には、一度優先順位Ｒが最低となったボイラ１０であっても、再びクローズド給水を受けることが可能である。

上述したステップにより、本実施形態の制御手段４は、ボイラ装置１の燃焼運転中、任意のボイラ１０が給水要求を出力しなくなるタイミング（特許請求の範囲における所定のタイミング）で、クローズド給水対象ボイラのローテーションを行う。

なお、本実施形態のボイラ１０においては、給水要求がなくなるタイミング（ボイラ１０が給水を停止するタイミング）は、ボイラ１０が運転や燃焼を停止するタイミングでもある。したがって、優先順位設定部４３が優先順位Ｒを変更するタイミングは、任意のボイラ１０からの給水要求がなくなったタイミングではなく、任意のボイラ１０が運転や燃焼を停止するタイミングであっても良い。ここで、「ボイラ１０が運転や燃焼を停止するタイミング」には、ボイラ１０の燃焼停止のタイミングに加え、ボイラ１０の燃焼停止に関連して生成される任意の信号（例えば、ボイラ停止信号）を受信するタイミングや、ボイラ１０の燃焼停止に関連した任意の構成要素の動作を検知するタイミングが含まれるものとする。

一方、変形例として、ボイラ１０の給水要求がなくなるタイミングが、ボイラ１０が運転や燃焼を停止したタイミングと一致しない場合も考えられる。すなわち、ボイラ１０が運転や燃焼を停止しても給水要求が出力され続ける（給水が継続する）場合や、給水要求がなくなってもボイラ１０が運転や燃焼を継続する場合もある。このような場合には、給水要求がなくなる場合（給水が停止する場合）に優先順位Ｒを変更するよう構成することも、運転や燃焼が停止する場合に優先順位Ｒを変更するよう構成することも可能である。さらに、給水要求がなくなる場合と運転や燃焼が停止する場合の何れの場合にも優先順位Ｒを変更する構成とすることも可能である。

なお、全てのボイラ１０からの給水要求の出力がなくなったことを給水要求取得部４２が検知すると、切替手段制御部４０は全てのボイラ１０のクローズド給水弁Ｖｃを閉止し、補助ポンプＰｏの駆動も停止させて、制御手段４による給水制御を終了する。

１．４効果
以上のようなボイラ装置１によれば、制御手段４のクローズド対象設定部４４が、複数のボイラ１０のうち１台以上Ｎ－１台以下（上記実施形態では２台）のボイラ１０をクローズド給水を行うことのできるクローズド給水対象ボイラに設定する。また、オープン給水対象ボイラ（上記実施形態では１台）へのクローズド給水を制限するよう構成される。したがって、少なくとも１台のボイラにはオープン給水を行うことになるため、ドレン回収装置６が送水能力不足となることを防止することが可能である。具体的には、ドレンタンク６１が小容量の圧力容器により構成される場合やドレンの回収量が少ない場合等にも、ドレンタンク６１のドレンが不足することを抑制することができる。また、ボイラ１０全台を高負荷で運転する場合にも、ドレン供給ポンプＰｃが送水能力不足になることを防止することができる。

加えて、本実施形態のボイラ装置１では、任意のボイラ１０が給水を停止するタイミングで制御手段４がクローズド給水対象ボイラを変更するようになっている。これにより、一部のボイラに対してはクローズド給水を行わずオープン給水を行う場合において、同じボイラに常にクローズド給水又はオープン給水の何れか一方の給水を行うことが防止される。したがって、部材の耐久性にムラが生じたり、給水を行わない他方のラインに異物が発生したりするなどの不具合を抑制することが可能となっている。

さらに、制御手段４による上述した制御であれば、ドレン回収装置６の情報（例えば、ドレンタンクの圧力、水位やポンプの駆動状況）をボイラ装置１側で取得できない場合であっても、各ボイラ１０の状況に応じた給水の切り替えを行うことが可能となっている。

ところで、本実施形態におけるボイラ装置１は、全てのボイラ１０のうちどのボイラを優先的に燃焼させるかを決める燃焼優先順位ＲＲが内部で定められている。具体的には、燃焼優先順位ＲＲの高いボイラ１０は常に高負荷で燃焼を行い、燃焼優先順位ＲＲの低いボイラ１０は休止状態又は燃焼と休止を繰り返す状態となるよう、各ボイラ１０の燃焼が制御される（低燃焼と高燃焼を切り替え可能なボイラの場合は、燃焼優先順位ＲＲの高いボイラほど高燃焼を行う割合が高く、燃焼優先順位ＲＲの低いボイラほど低燃焼又は休止状態となる割合が高くなるよう制御される）。したがって、上述した本実施形態に係る制御手段４の制御を行うことで、休止状態になることのない高負荷のボイラ１０に対して優先的にクローズド給水を行い、熱効率を向上させることが可能となっている。この際、低負荷のボイラ１０、すなわち休止状態になり得るボイラ１０に対しては、優先的にオープン給水を行うことで、ドレンタンクの圧力変動を抑制することが可能となっている。

２．第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態に係るボイラ装置１について、図１及び図５～図７を参照しつつ説明する。本実施形態のボイラ装置１にも、図１に示すように、負荷機器５及びドレン回収装置６が接続される。負荷機器５及びドレン回収装置６の構成は、第１実施形態のものと同一であるため、その説明を省略する。本実施形態のボイラ装置１も、Ｎ（≧２）台のボイラとしてのボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃと、蒸気ヘッダ２と、接続管３と、蒸気供給ラインＬ１と、制御手段４とを備える。本実施形態のボイラ装置１は、制御手段４の構成のみが、第１実施形態のものと異なっている。本実施形態のボイラ装置１は、制御手段４がクローズド給水対象ボイラを所定時間毎に予め定めた順番で変更することを特徴とするものである。以下、第１実施形態のものと同様な構成要素には同様の符号を付して説明を省略し、相違点のみを説明する。

２．１制御手段４の構成
本実施形態の制御手段４は、図５に示すように、切替手段制御部４０と、記憶部４５と、切替時間設定部４７と、タイマー４８とを備える。

切替手段制御部４０は、各ボイラ１０の切替手段１１を制御する。具体的には、切替手段制御部４０は、クローズド給水弁Ｖｃの開度制御と、補助ポンプＰｏの駆動制御とを行う。なお、本実施形態においても、切替手段制御部４０は、給水時に水位一定制御を行うものとする。

記憶部４５は、図６に示すような、クローズド給水対象となるボイラ（クローズド対象ボイラ）とオープン給水対象となるボイラの組み合わせの期間ごとの遷移を示す設定テーブルを記憶する。この設定テーブルは、入力手段（図示せず）からのユーザの入力により設定されるか、又はボイラ装置１の導入時やドレン回収装置６の接続時等に予め設定されるものとする。

切替時間設定部４７は、入力手段（図示せず）からのユーザの入力により、又は記憶部４５から読み出すことにより、切替時間を設定する。切替時間とは、クローズド給水を行うボイラ１０をクローズド対象設定部４４により切り替えるまでの期間である。切替時間は、予め設定する場合には、例えば８時間とすることや、１日とすることができる。ただし、切替時間は、これらの時間に限られるものではない。

タイマー４８は、ボイラ装置１が運転を開始し、給水が開始された時からの経過時間を計測する。また、タイマー４８は、経過時間を切替手段制御部４０に出力する。

２．２ボイラ装置１の動作
次に、図７のフローチャートを用いて、上記構成のボイラ装置１の動作を説明する。なお、以下の説明では、クローズド給水対象ボイラの数を３台のボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃのうち２台に設定しているものとする。また、切替時間設定部４７により、切替時間は既に設定されているものとする。

まず、ステップＳＳ１においてボイラ装置１が起動されると、ステップＳＳ２において、切替手段制御部４０は、記憶部４５に記憶された設定テーブルの、最初の期間Ｔ１における給水対象の組み合わせを取得する。図６の例では、クローズド給水対象ボイラがボイラ１０Ａ及びボイラ１０Ｂであり、オープン給水対象となるボイラがボイラ１０Ｃである。

続いて、ステップＳＳ３において、切替手段制御部４０は、取得した給水対象の組み合わせに基づいて、クローズド給水対象ボイラ（ボイラ１０Ａ及びボイラ１０Ｂ）のクローズド給水弁Ｖｃを開放し、同ボイラの補助ポンプＰｏの駆動を停止（又は停止を維持）する。また、切替手段制御部４０は、オープン給水対象ボイラ（ボイラ１０Ｃ）のクローズド給水弁Ｖｃを閉止し、同ボイラの補助ポンプＰｏを駆動する。これにより、クローズド給水対象ボイラに対してクローズド給水が開始され、オープン給水対象ボイラに対してはオープン給水が開始される。なお、この際、タイマー４８は、経過時間の計測を開始する。

上記ステップＳＳ３において給水が開始された後は、ステップＳＳ４において、切替手段制御部４０は、タイマー４８により計測される経過時間が切替時間設定部４７により設定された切替時間に達したかどうかを判定する。このステップＳＳ４は、ボイラ装置１の燃焼動作中、常に実行され続ける。そして、ステップＳＳ４において、タイマー４８により計測される経過時間が切替時間設定部４７により設定された切替時間に達すると、切替手段制御部４０は、記憶部４５に記憶された設定テーブルの、次の期間Ｔ２における給水対象の組み合わせを取得する。図６の例では、クローズド給水対象ボイラがボイラ１０Ｂ及びボイラ１０Ｃであり、オープン給水対象となるボイラがボイラ１０Ａである。

そして、次のステップＳＳ５において、切替手段制御部４０は、取得した給水対象の組み合わせに基づいて、クローズド給水対象ボイラ（ボイラ１０Ｂ及びボイラ１０Ｃ）のクローズド給水弁Ｖｃを開放し、同ボイラの補助ポンプＰｏの駆動を停止（又は停止を維持）する。また、切替手段制御部４０は、オープン給水対象ボイラ（ボイラ１０Ａ）のクローズド給水弁Ｖｃを閉止し、同ボイラの補助ポンプＰｏを駆動する。これにより、クローズド給水対象ボイラに対してクローズド給水が開始され、オープン給水対象ボイラに対してはオープン給水が開始される。

なお、ステップＳＳ５の後は、再度ステップＳＳ４に戻り、上記ステップＳＳ５においてクローズド給水対象ボイラが切り替えられてからの時間（切替後の経過時間）が切替時間に達したかどうかの判定を行う。そして、切替時間に達すると、切替手段制御部４０は、記憶部４５に記憶された設定テーブルの、次の期間Ｔ３における給水対象の組み合わせを取得する。そして、ステップＳＳ５において、切替手段制御部４０が取得した給水対象の組み合わせに基づいて、切替手段１１を制御し、給水ラインを切り替える。このようにして、ボイラ装置１の燃焼動作中には、上記ステップＳＳ４及びステップＳＳ５が繰り返される。

上述したステップにより、本実施形態の制御手段４は、ボイラ１０の燃焼運転中、経過時間（又は切替後の経過時間）が切替時間に達するタイミング（特許請求の範囲における所定のタイミング）で、クローズド給水対象ボイラのローテーションを行う。

そして、全てのボイラが運転や燃焼を停止すると、切替手段制御部４０が全てのボイラ１０のクローズド給水弁Ｖｃを閉止し、補助ポンプＰｏの駆動も停止させて、制御手段４による給水制御を終了する。

なお、本実施形態のボイラ装置１の各ボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃは、全台均一負荷で燃焼する構成であることが好ましい。すなわち、ボイラ装置１を高負荷にする場合には、全台の負荷を均一に高くし、ボイラ装置１を低負荷にする場合には、全台の負荷を均一に低くすることで負荷を調整する構成である。また、ボイラ装置１は、負荷を変更できない形態であっても良い。

２．３効果
以上のような本実施形態のボイラ装置１によっても、第１実施形態に準じた効果を得ることが可能である。特にボイラ装置１の各ボイラ１０が全台均一負荷で燃焼する構成であれば、単に一定の時間ごとにクローズド給水対象ボイラをローテーションするという簡単な制御であっても、ボイラ１０ごとの給水方法のばらつきを抑え、高負荷のボイラ１０に対してオープン給水を行い低負荷のボイラ１０にクローズド給水を行うというような効率の悪い給水をすることが避けられる。

３．第１及び第２実施形態の変形例
・上記実施形態においては、ボイラ装置１はＮ（≧２）台のボイラとして３台のボイラ１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃを備えていたが、ボイラ装置１の備えるボイラ１０の台数は３台に限られない。すなわち、ボイラ装置１の備えるボイラ１０の台数は、２台以上の任意の台数とすることができる。また、クローズド給水を行うクローズド対象ボイラの台数も、上述した実施形態の２台に限られない。すなわち、ボイラ１０の総数をＮ台とすると、１台以上Ｎ－１台以下のボイラをクローズド対象ボイラとすることができる。
・上記第１実施形態及び第２実施形態において、各ボイラ１０に設けられる切替手段１１は、クローズド給水ラインＬｃに設けられるクローズド給水弁Ｖｃと、オープン給水ラインＬｏに設けられる補助ポンプＰｏ及び逆止弁Ｖｏとを備えて構成されていたが、切替手段１１の構成は、このような構成に限られない。すなわち、クローズド給水ラインＬｃ及びオープン給水ラインＬｏに設けられる部材を、共にモータバルブにより構成される給水弁とすることが可能である。また、クローズド給水ラインＬｃ及びオープン給水ラインＬｏに設けられる部材を、共に補助ポンプ及び逆止弁により構成しても良い。さらに、クローズド給水ラインＬｃに設けられる部材として補助ポンプ及び逆止弁を用い、オープン給水ラインＬｏに設けられる部材として給水弁を用いることも可能である。切替手段１１としては、ドレンの流通の許容と規制とを切り替えることの可能な任意の構成を適用することができる。
・上記実施形態において、燃焼中のボイラ１０は、水位を略一定に維持する水位一定制御を行うよう構成されていたが、水位の制御はこのような制御に限定されない。すなわち、ボイラ１０の水位の制御として、水位が第１水位を下回った場合にクローズド給水弁Ｖｃを開放するか又は補助ポンプＰｏを駆動し、水位が第２水位（＞第１水位）を上回った場合にクローズド給水弁Ｖｃを閉止するか又は補助ポンプＰｏの駆動を停止する、水位変動制御を行うことも可能である。この場合、クローズド給水弁Ｖｃは開閉弁としてもよく、補助ポンプＰｏはインバータ制御ができないものであっても良い。ただし、エコノマイザ１３内でのドレンの沸騰を防止するためには、水位が第２水位を上回った場合にも、クローズド給水弁Ｖｃを完全には閉止せず、補助ポンプＰｏを完全には止めずに、少量の給水を行うことが好ましい。

１：ボイラ装置
２：蒸気ヘッダ
３：接続管
４：制御手段
５：負荷機器
６：ドレン回収装置
１０：ボイラ
１０Ａ：ボイラ
１０Ｂ：ボイラ
１０Ｃ：ボイラ
１１：切替手段
１２：水位センサ
１３：エコノマイザ
２１：スチームトラップ
３１：圧力調整弁
３２：圧力調整弁
３３：補給水供給ポンプ
４０：切替手段制御部
４１：台数設定部
４２：給水要求取得部
４３：優先順位設定部
４４：クローズド対象設定部
４５：記憶部
４７：切替時間設定部
４８：タイマー
６１：ドレンタンク
６２：オープンタンク
６３：新水導入ライン
Ｌ１：蒸気供給ライン
Ｌ２：ドレン回収ライン
Ｌ３：加圧蒸気ライン
Ｌ４：フラッシュ蒸気ライン
Ｌ５：補給水ライン
Ｌｃ：クローズド給水ライン
Ｌｏ：オープン給水ライン
Ｐｃ：ドレン供給ポンプ
Ｐｏ：補助ポンプ
Ｒ：優先順位
ＲＲ：燃焼優先順位
Ｓ１～Ｓ９：ステップ
ＳＳ１～ＳＳ５：ステップ
Ｔ１～Ｔ３：期間
Ｖｃ：クローズド給水弁
Ｖｏ：逆止弁
Ｘ：対象ボイラ台数

Claims

Ｎ（≧２）台のボイラを備えたボイラ装置であって、制御手段を備え、
前記複数のボイラの各ボイラは、クローズド給水を行うためのクローズド給水ラインと、オープン給水を行うためのオープン給水ラインとを接続可能に構成され、
前記各ボイラは、前記クローズド給水と前記オープン給水とを切り替える切替手段を備えており、
前記制御手段は、前記複数のボイラのうち１台以上Ｎ－１台以下のボイラをクローズド給水を行うことのできるクローズド給水対象ボイラに設定し、前記クローズド給水対象ボイラ以外のボイラへのクローズド給水を制限するよう前記各ボイラの切替手段を制御するとともに、所定のタイミングで前記クローズド給水対象ボイラを変更する、ボイラ装置。
請求項１に記載のボイラ装置であって、
前記制御手段は、前記複数のボイラのうち給水を開始するボイラから順に優先順位を割り付け、優先順位の高い１台以上Ｎ－１台以下のボイラを前記クローズド給水対象ボイラに設定し、
前記制御手段はさらに、前記クローズド給水対象ボイラのうちの１台のボイラへの給水が停止する場合に、当該給水停止するボイラの優先順位を最低にするとともに、これより優先順位の低かったボイラの優先順位を繰り上げることで、前記クローズド給水対象ボイラを変更する、ボイラ装置。
請求項１又は請求項２に記載のボイラ装置であって、タイマーを備え、
前記制御手段は、前記タイマーから時間を取得して、前記クローズド給水対象ボイラを所定時間ごとに予め定めた順番で変更する、ボイラ装置。