JP7151291B2 - 蒸気過熱装置、蒸気過熱システム - Google Patents

Description

本発明は、蒸気過熱装置に関する。

従来から、ボイラ等の蒸気発生装置によって発生させた飽和蒸気を蒸気過熱装置によって加熱し、負荷機器に過熱蒸気を供給する蒸気過熱システムが知られている。この種の蒸気過熱システムを開示するものとして、例えば特許文献１がある。特許文献１には、蒸気発生装置によって発生させた蒸気の乾き度に関するパラメータに基づいて蒸気過熱装置を制御し、蒸気の過熱度を所定の過熱度に制御する構成が開示されている。

特開２０１４－５５６９４号公報

このような蒸気過熱装置においては、運転制御を開始して燃焼を開始し始めた当初は、蒸気過熱装置の内部の温度が低い状態にあるため、過熱蒸気が十分な温度まで加熱されないまま蒸気過熱装置から排出されてしまい、負荷機器に供給される過熱蒸気の温度が低くなるおそれがあった。また、このような蒸気過熱装置の場合、運転制御を開始後、過熱蒸気を所定の温度とするまでに、かなり長い時間を必要とする。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転制御開始時においても、過熱蒸気が低い温度で排出されることを防止し、負荷機器に過熱蒸気を安定的に供給できる蒸気過熱装置を提供することにある。また、運転開始後、過熱蒸気を所定の温度とするまでの時間を短縮し、負荷機器に所定の温度の過熱蒸気を早期に供給できる蒸気過熱装置を提供することにある。

本発明は、蒸気を加熱して過熱蒸気を生成する蒸気過熱装置であって、蒸気が流通する蒸気流通パイプと、前記蒸気流通パイプを加熱する加熱部と、前記蒸気流通パイプの温度を検知するパイプ温度検知部と、制御部と、を有し、前記制御部は、前記過熱蒸気の温度に基づいて、前記加熱部を制御して過熱蒸気を生成するための運転制御を実行する運転制御部と、前記パイプ温度検知部の出力に基づいて、前記加熱部を制御して、前記蒸気流通パイプの温度が所定の温度となるように予熱するための予熱制御を実行する予熱制御部と、を有する蒸気過熱装置に関する。

また、前記予熱制御部は、前記予熱制御時において、前記加熱部による加熱制御を実行し、かつ前記蒸気の流量を予熱時流量に低下させるための制御を実行することが好ましい。

また、前記予熱制御部は、前記予熱制御時において、前記加熱部による加熱制御を実行し、かつ前記蒸気の供給を停止するための制御を実行することが好ましい。

また、前記制御部は、前記運転制御の開始を受け付ける受付部と、前記予熱制御部による予熱制御中に、前記受付部により前記運転制御の開始指示を受け付けた場合に、前記予熱制御部による前記予熱制御から、前記運転制御部による運転制御に切り替える切替制御部と、をさらに備えることが好ましい。

また、本発明は、複数の前記蒸気過熱装置を備え、前記制御部は、要求負荷に基づき、前記運転制御を継続または実行運転すべき蒸気過熱装置としての運転対象過熱装置の台数を決定し、前記運転制御部は、前記運転対象過熱装置について、前記過熱蒸気の温度に基づく前記運転制御を実行し、前記予熱制御部は、前記運転対象過熱装置以外の運転対象外過熱装置について、前記予熱制御を実行する、蒸気過熱システムに関する。

本発明によれば、運転制御開始時においても、過熱蒸気が低い温度で排出されることを防止し、負荷機器に過熱蒸気を安定的に供給できる蒸気過熱装置を提供することができる。また、運転開始後、過熱蒸気を所定の温度とするまでの時間を短縮し、負荷機器に所定の温度の過熱蒸気を早期に供給できる蒸気過熱装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態である蒸気過熱装置を概略的に示した図である。 制御部の構成を示すブロック図である。 第１実施形態の制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態である蒸気過熱システムを概略的に示した図である。 制御部の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の蒸気過熱装置としてのヒータ２０の好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。第１実施形態のヒータ２０は、蒸気発生装置としてのボイラから供給される飽和蒸気を加熱し、負荷機器に供給する装置である。なお、本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。

図１に示すように、本実施形態の蒸気過熱装置としてのヒータ２０には、蒸気供給ライン１０、燃料供給ライン３０、過熱蒸気供給ライン４０が接続されている。
ヒータ２０は、飽和蒸気を加熱して過熱蒸気を生成するものである。ヒータ２０は、ガス焚きの燃焼バーナ方式の蒸気過熱装置であり、ヒータ２０で加熱された過熱蒸気が負荷機器（図示省略）に供給される。

ヒータ２０の構成について説明する。本実施形態のヒータ２０は、筐体２５と、蒸気流通パイプ２６と、加熱部としてのバーナ（図示省略）と、制御部６０と、を備える。
筐体２５は、その内部に蒸気流通パイプ２６やバーナ等を収容する。蒸気流通パイプ２６は、筐体２５の内部にらせん状に形成されている。バーナは、筐体２５の上部であって、らせん状に形成される蒸気流通パイプ２６の内側の領域に配置される。また、バーナは、パイロットバーナ及びメインバーナによって構成されている。
バーナの燃焼によって蒸気流通パイプ２６を通過する飽和蒸気が加熱されて過熱蒸気が生成される。
また、本実施形態の蒸気流通パイプ２６には、蒸気流通パイプ２６の温度を検知するパイプ温度検知部としてのパイプ温度センサ２７が設けられている。パイプ温度センサ２７は、蒸気流通パイプ２６自体の温度を測定する。パイプ温度センサ２７の測定情報は、制御部６０に送信される。

蒸気供給ライン１０は、飽和蒸気をヒータ２０に供給する供給経路である。蒸気供給ライン１０の上流側は、蒸気発生装置としてのボイラ（図示省略）に接続されている。蒸気供給ライン１０の下流側の端部は、ヒータ２０の蒸気流通パイプ２６の上流側端部に接続される。蒸気供給ライン１０を通じて送られた飽和蒸気は、ヒータ２０に供給される。

また、本実施形態の蒸気供給ライン１０には、蒸気流量計１３と、蒸気調整弁１４と、ドレンライン１５と、スチームトラップ１６と、が設けられる。
蒸気流量計１３は、蒸気供給ライン１０に配置され、蒸気供給ライン１０を流れる蒸気の流量を測定する。蒸気流量計１３の測定情報は、制御部６０に送信される。
蒸気調整弁１４は、蒸気供給ライン１０における蒸気流量計１３の下流側に配置される。蒸気調整弁１４は、蒸気供給ライン１０を流れる蒸気の流量を調整可能に構成される電動式の流量調整弁である。

ドレンライン１５は、その上流側の端部が蒸気供給ライン１０における蒸気調整弁１４の下流側に接続される。
スチームトラップ１６は、ドレンライン１５に配置される。ドレンは、スチームトラップ１６で分離され、回収される。

燃料供給ライン３０は、燃料ガスをヒータ２０に供給する燃料ガス供給経路である。
燃料供給ライン３０は、その上流側の端部が燃料ガス供給源（図示省略）に接続される。燃料供給ライン３０は、下流側の端部がヒータ２０に接続される。燃料ガス供給源から供給された燃料ガスは、燃料供給ライン３０を通じて、ヒータ２０に供給される。

また、本実施形態の燃料供給ライン３０には、燃料調整弁３３が設けられる。燃料調整弁３３は、燃料供給ライン３０を流れる燃料ガスの流量を調整可能に構成される電動弁である。

過熱蒸気供給ライン４０は、ヒータ２０によって加熱された過熱蒸気を負荷機器に供給するための供給経路である。
過熱蒸気供給ライン４０は、その上流側の端部がヒータ２０の蒸気流通パイプ２６の下流側の端部に接続される。

また、本実施形態の過熱蒸気供給ライン４０には、過熱蒸気温度センサ５１が設けられる。過熱蒸気温度センサ５１は、ヒータ２０によって加熱された過熱蒸気の温度を測定する。過熱蒸気温度センサ５１の測定情報は、制御部６０に送信される。
この過熱蒸気供給ライン４０を通じて、ヒータ２０で加熱された過熱蒸気を、負荷機器（図示省略）に供給する。

次に、ヒータ２０を制御する制御部６０について説明する。図２は、制御部６０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、制御部６０は、運転制御部６２と、予熱制御部６３と、制御信号を受け付ける受付部６４と、切替制御部６５とを備える。
なお、制御部６０は、上述のように複数の機能ブロックにより構成されているが、各ブロックは必ずしも物理的に分かれている必要は無く、複数のブロックの機能を１つのＣＰＵで実現できるように構成してもよい。
また、制御部６０は、図１に示すように、ヒータ２０と一体的に設けられていてもよいし、別体のコントロールユニット等に設けられていてもよい。なお、制御部６０を、ヒータとは別体に設けられた第１制御部と、ヒータ２０と一体的に設けられた第２制御部とにより構成し、所謂分散制御方式を採用してもよい。

運転制御部６２は、過熱蒸気の温度に基づいて、加熱部としてのバーナを制御して過熱蒸気を生成するための運動制御を実行する。
具体的には、運転制御部６２は、運転制御開始の指示を受け付けると、ヒータ２０に接続される蒸気調整弁１４は、開状態に制御され、飽和蒸気が蒸気供給ライン１０を通じてヒータ２０に供給される。ヒータ２０に供給された飽和蒸気は、蒸気流通パイプ２６を通過する過程でバーナの燃焼によって加熱され、過熱蒸気として過熱蒸気供給ライン４０に送られる。過熱蒸気供給ライン４０に送られた過熱蒸気は、負荷機器に供給される。
また、運転制御部６２は、蒸気流量計１３及び過熱蒸気温度センサ５１の測定情報を適宜のタイミングで取得し、これらの測定情報等に基づいて蒸気調整弁１４及び燃料調整弁３３を制御する。例えば、過熱蒸気温度センサ５１の測定情報に基づいて、過熱蒸気の温度が所定の温度となるようにバーナの燃焼量を制御して過熱蒸気を生成する。また、蒸気流量が所定流量、すなわち最低流量よりも下がったことを蒸気流量計１３の測定情報から検知した場合は、蒸気調整弁１４及び燃料調整弁３３を閉止し、燃焼制御を停止するような制御を行う。

予熱制御部６３は、パイプ温度センサ２７の出力に基づいて、加熱部としてのバーナを制御して、蒸気流通パイプ２６温度が所定の温度となるように予熱するための予熱制御を実行する。
具体的には、予熱制御部６３は、予熱制御開始の指示を受け付けると、バーナの燃焼を制御して予熱制御を行う。このとき、パイプ温度センサ２７により取得したパイプ温度が第１の所定値よりも低い場合は、バーナの燃焼を開始する。そして、パイプ温度が第２の所定値以上になったら、バーナの燃焼を止める。例えば、蒸気流通パイプ２６を構成する金属の耐熱温度等を考慮して、第１の所定値を６２０℃とし、第２の所定値を６５０℃としてもよい。このようにすれば、運転制御を行っていないときにおいても、蒸気流通パイプ２６の温度を所定の範囲内の温度、例えば６２０℃～６５０℃程度に保つことができる。
よって、この構成により、運転制御開始後、速やかに設定温度の過熱蒸気が得られる。すなわち、運転制御開始時においても、過熱蒸気が低い温度で排出されることを防止し、負荷機器に過熱蒸気を安定的に供給することが可能となる。また、運転開始後、過熱蒸気を所定の温度とするまでの時間を短縮し、負荷機器に所定の温度の過熱蒸気を早期に供給することが可能となる。
また、予熱制御時において、蒸気流通パイプ２６の温度を直接センシングしているため、蒸気流通パイプ２６が耐熱温度以上の温度に上昇することがない。

なお、パイプ温度センサ２７としては、熱電対等の温度測定器であってもよいし、温度スイッチであってもよい。パイプ温度センサ２７として熱電対等の温度測定器を用いる場合は、温度測定器の出力値と、所定の目標温度との比較結果に基づき、バーナの燃焼量を制御する構成としてもよい。

さらに、予熱制御部６３は、迅速に蒸気流通パイプ２６の温度を上昇させるために、予熱制御時において、蒸気供給ライン１０を流れる蒸気の流量を予熱時流量に低下させるための制御を実行する。具体的には、蒸気調整弁１４を制御することにより、蒸気供給ライン１０を流れる蒸気の流量を、事前に設定された予熱時流量まで低下させている。予熱時流量は、蒸気流通パイプ２６の温度上昇の迅速化と、ヒータ２０を構成する蒸気流通パイプ２６等の部材の耐熱温度の観点から設定された流量であり、例えば運転制御時における最低流量、またはそれ以下の流量である。予熱制御時においては、蒸気流通パイプ２６の温度を直接測定しているため、運転制御時における最低流量を下回る小流量を流した場合でも、蒸気流通パイプ２６が耐熱温度を超えることはない。これにより、迅速に蒸気流通パイプの温度を上げることができる。なお、蒸気流通パイプ２６の急激な温度変化を避けるため、ここでは、小流量の蒸気を流している。

但し、より効率的に蒸気流通パイプ２６の温度を上昇させるために、予熱制御部６３は、ヒータ２０への蒸気の供給を停止するための制御を実行してもよい。具体的には、蒸気調整弁１４を制御することにより、ヒータ２０への蒸気の供給を停止する。例えば、蒸気流通パイプ２６の温度が特に低い場合などにおいて、このような制御を行うことにより、より迅速に蒸気流通パイプ２６の温度を上昇させることができる。

なお、蒸気供給ライン１０を流れる蒸気の流量を予熱時流量に低下させることや、ヒータ２０への蒸気の供給を停止することにより、蒸気流通パイプ２６の温度が過度に上昇し、蒸気流通パイプ２６内の圧力が上昇した場合は、蒸気流通パイプ２６内の蒸気はドレンライン１５に流れ、その後、スチームトラップ１６によって分離され、回収される。
また、蒸気流通パイプ２６の温度が過度に上昇し、蒸気流通パイプ２６内の圧力が上昇した場合は、蒸気調整弁１４を制御して、蒸気流通パイプ２６を流れる蒸気の流量を増やしてもよい。また、蒸気流通パイプ２６への蒸気の供給を停止している場合は、蒸気の供給を再開してもよい。

なお、予熱制御部６３は、オペレータの入力操作に応じて、予熱制御を開始してもよい。これにより、オペレータの所望とする任意のタイミングで、蒸気流通パイプ２６を加熱しておくことが可能となる。

また、予熱制御部６３は、蒸気過熱装置の電源オン動作に応じて、自動的に予熱制御を開始してもよい。例えば、オペレータによる電源オン動作や、タイマやトリガ信号等に基づく電源オン動作に応じて生成された予熱制御開始指示信号に基づいて、予熱制御を開始してもよい。この場合、オペレータが特別な注意を払わなくても、常に蒸気流通パイプ２６を加熱しておくことが可能となる。よって、運転制御開始後、速やかに設定温度の過熱蒸気が得られるようになる。
ここで、運転制御部６２により制御される加熱部としてのバーナと、予熱制御部６３により制御される加熱部としてのバーナは、同じものであるため、装置としてシンプルに構成することができる。なお、予熱制御部６３による加熱部として、運転制御部６２により制御される加熱部とは別の加熱部、例えばハロゲンランプヒータなどを用いてもよい。

受付部６４は、制御内容を指示する指示信号等を受け付ける。例えば、運転制御の開始を指示する運転制御開始指示信号や、予熱制御の開始を指示する予熱制御開始指示信号を受け付ける。これらの指示信号は、図示しない入力部へのオペレータによる入力操作や、タイマやトリガ信号等に基づく制御部内の内部制御により生成される。

切替制御部６５は、運転制御部６２による運転制御と、予熱制御部６３による予熱制御とを切り替える機能を有する。例えば、予熱制御部６３による予熱制御中に、受付部６４が運転制御開始指示信号を受け付けた場合に、予熱制御部６３による予熱制御から、運転制御部６２による運転制御に切り替える。このような切替制御部６５による切替制御により、運転制御時において、蒸気流通パイプ２６の温度に基づく加熱制御が行われることはない。よって、過熱蒸気の温度に基づく適切な運転制御が実行される。
なお、予熱制御から運転制御への切り替えは、手動であってもよいし、自動であってもよい。例えば、オペレータによる開始指示等に基づき、手動で切り替わる態様であってもよい。また、蒸気流通パイプ２６の温度が所定の目標温度となった場合等において、自動で切り替わる態様であってもよい。なお、運転制御から予熱制御への切り替えについても、手動であってもよいし、自動であってもよい。

図３は、本実施形態の制御の流れを示すフローチャートを示す。
ステップＳ１では、受付部６４は、オペレータによる電源オン動作や、タイマやトリガ信号等に基づく電源オン動作に応じて生成される予熱制御開始指示信号を受け付けたか否かを判定する。
受付部６４が、予熱制御開始指示信号を受け付けていない場合は、ステップＳ１に戻る。
受付部６４が、予熱制御開始指示信号を受け付けた場合は、ステップＳ２へ移行する。ステップＳ２では、予熱制御部６３は、パイプ温度センサ２７の出力に基づく予熱制御を実行する。

ステップＳ３では、受付部６４は、運転制御の開始を指示する運転制御開始信号を受け付けたか否かを判定する。
受付部６４が、運転制御開始指示信号を受け付けていない場合は、ステップＳ２に戻る。
受付部６４が、運転制御開始指示信号を受け付けた場合は、ステップＳ４へ移行する。ステップＳ４では、運転制御部６２は、過熱蒸気温度センサ５１の出力に基づく運転制御を実行する。

なお、運転制御開始後、受付部６４が、運転制御の停止を指示する運転制御停止指示信号を受け付けた場合に、予熱制御部６３が、パイプ温度センサ２７の出力に基づく予熱制御を実行してもよい。
また、運転制御開始後、受付部６４が、予熱制御開始指示信号を受け付けた場合に、運転制御を終了し、予熱制御部６３が、パイプ温度センサ２７の出力に基づく予熱制御を実行してもよい。

以上の処理により、ヒータ２０の運転制御をしていないときにおいても、予熱制御部６３が、ヒータ２０の蒸気流通パイプ２６の温度に基づいて予熱制御を行うため、常に蒸気流通パイプ２６を加熱しておくことが可能となる。よって、運転制御開始後、速やかに設定温度の過熱蒸気が得られる。また、予熱制御時において、蒸気流通パイプ２６の温度を直接センシングしているため、蒸気流通パイプ２６が耐熱温度以上の温度に上昇することがない。

以上説明した第１実施形態の蒸気過熱システム１によれば、以下のような効果を奏する。

本実施形態のヒータ２０は、蒸気を加熱して過熱蒸気を生成するヒータ２０であって、蒸気が流通する蒸気流通パイプ２６と、蒸気流通パイプ２６を加熱するバーナと、蒸気流通パイプ２６の温度を検知するパイプ温度センサ２７と、制御部６０と、を有し、制御部６０は、過熱蒸気の温度に基づいて、ヒータ２０を制御して過熱蒸気を生成するための運転制御を実行する運転制御部６２と、パイプ温度センサ２７の出力に基づいて、バーナを制御して、蒸気流通パイプ２６の温度が所定の温度となるように予熱するための予熱制御を実行する予熱制御部６３と、を有する。
よって、予熱制御部６３が、蒸気流通パイプ２６の温度に基づいて予熱制御を行うため、常に蒸気流通パイプ２６を加熱しておくことが可能となる。よって、運転制御開始後、速やかに設定温度の過熱蒸気が得られる。また、予熱制御時において、蒸気流通パイプ２６の温度を直接センシングしているため、蒸気流通パイプ２６が耐熱温度以上の温度に上昇することがない。

本実施形態のヒータ２０は、予熱制御部６３は、予熱制御時において、バーナによる加熱制御を実行し、かつ蒸気の流量を予熱時流量に低下させるための制御を実行する。
よって、予熱制御時において、蒸気の供給量を低下させた状態で蒸気流通パイプの加熱制御を行うため、迅速に蒸気流通パイプの温度を上げることができる。
なお、予熱制御時においては、蒸気流通パイプの温度に基づいて蒸気流通パイプの加熱制御をしているため、蒸気の供給量を低下させた状態で予熱制御を行っても、蒸気流通パイプが耐熱温度以上の温度に上昇することがない。

本実施形態のヒータ２０は、予熱制御部６３は、予熱制御時において、バーナによる加熱制御を実行し、かつ蒸気の供給を停止するための制御を実行する。
よって、予熱制御時において、蒸気の供給を停止させた状態で蒸気流通パイプの加熱制御を行うため、迅速に蒸気流通パイプの温度を上げることができる。
なお、予熱制御時においては、蒸気流通パイプの温度に基づいて蒸気流通パイプの加熱制御をしているため、蒸気の供給を停止した状態で予熱制御を行っても、蒸気流通パイプが耐熱温度以上の温度に上昇することがない。

本実施形態のヒータ２０は、制御部６０が、運転制御の開始を受け付ける受付部６４と、予熱制御部６３による予熱制御中に、受付部６４により運転制御の開始指示を受け付けた場合に、予熱制御部６３による予熱制御から、運転制御部６２による運転制御に切り替える切替制御部６５と、をさらに備える。
よって、運転制御の開始時に、予熱制御から運転制御に切り替わるため、運転制御時においては、蒸気流通パイプ２６の温度に基づく加熱制御が行われることがない。よって、過熱蒸気の温度に基づく適切な運転制御が実行される。

＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。図４は、複数の蒸気過熱装置としてのヒータを備える蒸気過熱システム１において、複数のヒータとして、第１実施形態のヒータ２０を適用した場合の蒸気過熱システム１の概略を示す図である。なお、第１実施形態と同様の構成についてはその説明を省略する。

蒸気過熱システム１は、複数のヒータ２０を備えている。よって、蒸気供給ライン１０、燃料供給ライン３０、過熱蒸気供給ライン４０が分岐している。そして、複数のヒータ２０を制御する蒸気過熱システム１の制御部としての制御部６００を備え、この制御部６００は、台数設定部６１を備えている。

本実施形態の蒸気供給ライン１０は、メイン蒸気供給ライン１１と、該メイン蒸気供給ライン１１から分岐する複数の分岐蒸気供給ライン１２と、を備える。

メイン蒸気供給ライン１１は、蒸気発生装置としてのボイラ（図示省略）に接続されている。本実施形態のメイン蒸気供給ライン１１は、ボイラで生成された飽和蒸気が集合する飽和蒸気ヘッダ（図示省略）を介してボイラに接続されている。飽和蒸気ヘッダに集合した飽和蒸気は、このメイン蒸気供給ライン１１を通じて複数に分岐する分岐蒸気供給ライン１２にそれぞれ送られる。

分岐蒸気供給ライン１２は、その上流側の端部がメイン蒸気供給ライン１１に接続されるとともに、その下流側の端部がヒータ２０の蒸気流通パイプ２６の上流側端部に接続される。分岐蒸気供給ライン１２は、ヒータ２０の台数に応じて複数分岐している。メイン蒸気供給ライン１１を通じて送られた飽和蒸気は、分岐蒸気供給ライン１２を通じて各ヒータ２０に供給される。

また、本実施形態の分岐蒸気供給ライン１２には、蒸気流量計１３と、蒸気調整弁１４と、ドレンライン１５と、スチームトラップ１６と、が設けられる。

本実施形態の燃料供給ライン３０は、メイン燃料供給ライン３１と、該メイン燃料供給ライン３１から分岐する複数の分岐燃料供給ライン３２と、を備える。

メイン燃料供給ライン３１は、その上流側の端部が燃料ガス供給源（図示省略）に接続される。燃料ガス供給源から供給された燃料ガスは、メイン燃料供給ライン３１を通じて複数に分岐する分岐燃料供給ライン３２にそれぞれ送られる。

分岐燃料供給ライン３２は、その上流側の端部がメイン燃料供給ライン３１に接続されるとともに、その下流側の端部がヒータ２０に接続される。分岐燃料供給ライン３２は、ヒータ２０の台数に応じて複数分岐している。メイン燃料供給ライン３１を通じて送られた燃料ガスは、分岐燃料供給ライン３２を通じて各ヒータ２０に供給される。

また、本実施形態の分岐燃料供給ライン３２には、燃料調整弁３３が設けられる。燃料調整弁３３は、分岐燃料供給ライン３２を流れる燃料ガスの流量を調整可能に構成される電動弁である。

本実施形態の過熱蒸気供給ライン４０は、複数の過熱蒸気ライン４１と、該過熱蒸気ライン４１が接続される過熱蒸気集合ライン４２と、を備える。

過熱蒸気ライン４１は、その上流側の端部がヒータ２０の蒸気流通パイプ２６の下流側の端部に接続される。また、過熱蒸気ライン４１の下流側の端部は、過熱蒸気集合ライン４２に接続される。ヒータ２０で過熱された過熱蒸気は、この過熱蒸気ライン４１を通じて過熱蒸気集合ライン４２に送られる。

また、本実施形態の過熱蒸気ライン４１には、過熱蒸気温度センサ５１が設けられる。過熱蒸気温度センサ５１は、過熱蒸気ライン４１のそれぞれに配置され、ヒータ２０によって過熱された過熱蒸気の温度を測定する。過熱蒸気温度センサ５１の測定情報は、ヒータ制御部２１に送信される。

過熱蒸気集合ライン４２は、その下流側の端部が過熱蒸気ヘッダ４３に接続される。

過熱蒸気ヘッダ４３は、過熱蒸気供給ライン４０を通じて各ヒータ２０で加熱された過熱蒸気を集合し、負荷機器（図示省略）に供給する。

ヘッダ圧力センサ５２は、過熱蒸気ヘッダ４３の内部の圧力を測定する。ヘッダ温度センサ５３は、過熱蒸気ヘッダ４３の内部の温度を測定する。これらの測定情報は、制御部６００に送信される。

そして、本実施形態の制御部６００は、ヒータ制御部２１を介して、複数のヒータ２０を制御する。図５は、制御部６００の構成を示すブロック図である。図５に示すように、制御部６００は、台数設定部６１と、運転制御部６２と、予熱制御部６３と、制御信号を受け付ける受付部６４と、切替制御部６５とを備える。

なお、制御方式としては、制御部６００による集中制御であってもよく、制御部６００と各ヒータ２０のヒータ制御部２１を用いた分散制御であってもよい。
分散制御を採用する場合は、制御部６００が有する複数の機能ブロックのうち、一部の機能ブロックが、ヒータ制御部２１に設けられる。
例えば、制御部６００が、台数設定部６１を備え、ヒータ制御部２１が、各ヒータを制御するための運転制御部、予熱制御部、受付部、切替制御部を備える態様であってもよい。
この場合、各ヒータ制御部２１は、制御部６００から指令信号に基づき、運転制御部、予熱制御部等の制御を実行する。

台数設定部６１は、要求負荷に応じて加熱を行うヒータ２０を設定する。より具体的には、本実施形態の台数設定部６１は、ヘッダ圧力センサ５２によって取得される過熱蒸気ヘッダ４３の内部の圧力に基づいて負荷機器が必要としている必要蒸気量を算出し、この必要蒸気量に基づいて燃焼（過熱）を行う燃焼対象のヒータ２０の台数を設定する。台数設定部６１は、ヘッダ圧力センサ５２の測定情報を監視し、必要蒸気量が変更された場合は、変更された必要蒸気量に応じて燃焼を行う対象のヒータ２０の台数を再設定する。また、台数設定部６１は、設定された台数に基づいて稼動させるヒータ２０、すなわち運転対象ヒータを決定する。

運転制御部６２は、運転対象ヒータについて、過熱蒸気の温度に基づく運転制御を実行し、予熱制御部は、運転対象ヒータ以外の運転対象外ヒータについて、予熱制御を実行する。
具体的には、台数設定部６１は、複数のヒータ２０について、運転制御中または運転制御を実行すべき運転対象ヒータと、それ以外の運転対象外ヒータとを分別し、運転制御部６２は、運転対象ヒータについて、過熱蒸気温度センサ５１の測定情報としての過熱蒸気の温度に基づく運転制御を実行し、予熱制御部６３は、運転対象外ヒータについて、当該ヒータに設けられたパイプ温度センサ２７の出力に基づく予熱制御を実行する。なお、過熱蒸気温度センサ５１に替えて、ヘッダ温度センサ５３を用いて過熱蒸気の温度の情報を取得し、運転制御を行ってもよい。この場合、共通の温度センサから測定情報に基づき、運転制御を行うことができる。
ここで、運転対象ヒータと、運転対象外ヒータとの分別は、各ヒータ２０に対する指令信号に基づいて行ってもよく、また、各ヒータからの信号に基づいて行ってもよく、いかなる手法も採用可能である。
なお、蒸気過熱システム１は、全体としてみると、運転制御と予熱制御の並列同時制御を行っている。

このような構成により、ヒータ２０を複数台備える蒸気過熱システム１においても、ヒータ２０ごとに適切な制御状態とすることが可能となり、速やかに設定温度の過熱蒸気が得られるようになる。例えば、必要な蒸気量が増加し、運転対象となるヒータ２０の台数を増やす必要がある場合においても、運転対象外とされているヒータ２０に対して常に予熱制御が実行されているため、このような予熱済みのヒータ２０を運転対象に追加することで、速やかに設定温度の過熱蒸気が得られるようになる。

本実施形態の蒸気過熱システム１によれば、上記（１）～（４）に加えて以下のような効果を奏する。
（５）本実施形態における蒸気過熱システム１は、複数のヒータ２０を備え、制御部６００は、要求負荷に基づき、運転制御を継続または実行運転すべきヒータとしての運転対象ヒータの台数を決定し、運転制御部６２は、運転対象ヒータについて、過熱蒸気の温度に基づく運転制御を実行し、予熱制御部６３は、運転対象ヒータ以外の運転対象外ヒータについて、予熱制御を実行する。
よって、ヒータ２０を複数台備える蒸気過熱システム１においても、ヒータ２０ごとに適切な制御状態とすることが可能となり、速やかに設定温度の過熱蒸気が得られるようになる。例えば、必要な蒸気量が増加し、運転対象となるヒータ２０の台数を増やす必要がある場合においても、運転対象外とされているヒータ２０に対して常に予熱制御が実行されているため、このような予熱済みのヒータ２０を運転対象に追加することで、速やかに設定温度の過熱蒸気が得られるようになる。

以上、本発明の蒸気過熱装置の好ましい各実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。例えば、バーナとして、油焚きの燃焼バーナを用いてもよい。また、バーナ方式のヒータ２０に替えてハロゲンランプ等の別の手段で加熱を行う構成とすることもできる。

１ 蒸気過熱システム
１０ 蒸気供給ライン
１４ 蒸気調整弁（流量調整弁）
２０ ヒータ（蒸気過熱装置）
２１ ヒータ制御部
２６ 蒸気流通パイプ
２７ パイプ温度センサ
４０ 過熱蒸気供給ライン
５１ 過熱蒸気温度センサ
６０ 制御部
６００ 制御部
６１ 台数設定部
６２ 運転制御部
６３ 予熱制御部
６４ 受付部
６５ 切替制御部

Claims (5)

1. 蒸気を加熱して過熱蒸気を生成する蒸気過熱装置であって、
   蒸気が流通する蒸気流通パイプと、
   前記蒸気流通パイプを加熱する加熱部と、
   前記蒸気流通パイプの温度を検知するパイプ温度検知部と、
   制御部と、を有し、
   前記制御部は、
   前記過熱蒸気の温度に基づいて、前記加熱部を制御して過熱蒸気を生成するための運転制御を実行する運転制御部と、
   前記パイプ温度検知部の出力に基づいて、前記加熱部を制御して、前記蒸気流通パイプの温度が所定の温度となるように予熱するための予熱制御を実行する予熱制御部と、を有する蒸気過熱装置。
2. 前記予熱制御部は、前記予熱制御時において、前記加熱部による加熱制御を実行し、かつ前記蒸気の流量を予熱時流量に低下させるための制御を実行する、請求項１に記載の蒸気過熱装置。
3. 前記予熱制御部は、前記予熱制御時において、前記加熱部による加熱制御を実行し、かつ前記蒸気の供給を停止するための制御を実行する、請求項１に記載の蒸気過熱装置。
4. 前記制御部は、
   前記運転制御の開始を受け付ける受付部と、
   前記予熱制御部による予熱制御中に、前記受付部により前記運転制御の開始指示を受け付けた場合に、前記予熱制御部による前記予熱制御から、前記運転制御部による運転制御に切り替える切替制御部と、をさらに備える、請求項１～３のいずれか１項に記載の蒸気過熱装置。
5. 請求項１～４のいずれか１つに記載の前記蒸気過熱装置を複数備える蒸気過熱システムであって、
   前記制御部は、要求負荷に基づき、前記運転制御を継続または実行運転すべき蒸気過熱装置としての運転対象過熱装置の台数を決定し、
   前記運転制御部は、前記運転対象過熱装置について、前記過熱蒸気の温度に基づく前記運転制御を実行し、
   前記予熱制御部は、前記運転対象過熱装置以外の運転対象外過熱装置について、前記予熱制御を実行する、蒸気過熱システム。

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