JPH03186102A - ボイラの制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、複数のボイラの作動台数を負荷の変動に対
応して自動的に制御し、スチームヘッダ内の蒸気気圧を
一定範囲内に制御するボイラの制御方法に関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来のボイラの制御方法で、特に負荷変動に応じてボイ
ラの作動台数を制御するものとしては、たとえば、特開
平１−２５８７０４号公報などに開示されているように
、複数のボイラからの蒸気を受けて入れて負荷に供給す
る共通のスチームヘッダに、その内部の蒸気圧力を検出
する圧力検出器を取り付け、この圧力検出器により検出
された蒸気圧力の低下に応じて、上記各ボイラヲ優先順
位に従って、優先順位が上位のボイラから低燃焼で順次
起動し、その後、各ボイラを低燃焼から高燃焼に順次切
り替え制御するととも に、上記検出蒸気圧力の上昇に応じて、上記各ボイラを
上記の順番とは逆の順番で順次切り替え制御する台数制
御器を設け、さらに、上記台数制御器からの新たな指令
信号が出力されて停止状態のボイラを起動させ低燃焼に
移行させるまでの間、低燃焼状態にある他のボイラを強
制的に高燃焼状態に切り替えるための強制高燃焼信号を
発する発信回路を設けたものが知られている。

このような構成の従来技術は、負荷の増加にともなって
停止状態にあるボイラに起動指令信号を出すと同時に、
そのボイラよりも優先順位が上位で、既に低燃焼状態に
あるボイラを強制的に低燃焼状態から高燃焼状態に切り
替えることにより、ボイラの起動に際して必要不可欠な
ブリパージ時間に起因して負荷変動に対する応答性が悪
化することをバックアップしている。

すなわち、ボイラの起動に対しては、安全上の見地から
、ボイラ燃焼室内に残存している未燃ガスを排気（以下
、ブリパージと称す）する必要があり、このブリパージ
に要する時間は、通常、３０秒ないし４０秒間にもおよ
ぶ、このようなブリパージ時間による制御の遅れにより
、蒸気圧力の過剰低下をまねき、さらに、その圧力の過
剰低下にともない不必要なボイラまでが起動されて燃焼
状態にハンチングを起こしやすくなるけれども、上記従
来技術によれば、停止状態にあるボイラに起！Ｉ］指令
信号が出されて、そのボイラがブリパージ動作に移行す
ると同時に、低燃焼状態にあるボイラを高燃焼状態に強
制的に切り替えて、起動指令信号を受けたボイラがブリ
パージを経て実際に低燃焼状態になるまでの間の時間遅
れによる蒸気圧力の過剰低下、蒸気量の不足などをバッ
クアップすることができる。

［発明が解決しようとするｔ！題］ ところが、上記従来技術は、複数のボイラを負荷の増加
にともない優先順位に従って、低燃焼で７は次起動し、
かつ、すべてのボイラが低燃焼になった時点で各ボイラ
を低燃焼から高燃焼に順次切り替えていく方式であり、
あくまでも低燃焼を優先させるものであるから、蒸気負
荷が各ボイラを高燃焼状態に切り替える必要のない低い
範囲内にある場合、各ボイラがそれぞれ低燃焼状態のみ
で運転されることになるので、熱効率、ひいてはボイラ
効率の面で好ましくない。

また、上記したようなバックアップ動作において、新た
な起動指令信号が出力されたとき、その起動指令信号が
入力されるボイラよりも優先順位の上位の低燃焼状態の
ボイラをいったん高燃焼状態に切り替え、上記起動指令
信号の入力されたボイラがブリパージを経て所定の低燃
焼状態になったとき、上記高燃焼状態に切り替えたボイ
ラを再び低燃焼状態に戻すといった２段階の切り替え制
御を必要とするものであった。

この発明は上記従来の課題に鑑みてなされたもので、ボ
イラ効率の高い燃焼切り替え制御をおこなうことができ
るとともに、急激な負荷変動に対しても蒸気圧力の過剰
低下などをまねかない適正なバックアップ動作を簡単に
実現することができるボイラの制御方法を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を遠戚するために、この発明は、複数のボイラ
からの蒸気を受け入れて負荷に供給する共通のスチーム
ヘッダ内の蒸気圧力を検出する圧力検出器と、この圧力
検出器による検出圧力に応じて各ボイラの作動を制御す
る台数制ａ１Ｎ装置とを備えている。上記台数制御装置
は、上記圧力検出器による検出圧力の低下に応じて、あ
らかじめ設定された優先順位に従って、その時点で優先
順位が最上位のボイラから順に各ボイラを低燃焼状態か
ら高燃焼状態へ順次切り替え、また、検出圧力の上昇に
応じて、その時点で優先順位が最下位のボイラから順に
各ボイラを高燃焼状態から低燃焼状態へ順次切り替える
切替え手段と、優先順位の上位のボイラの高燃焼状態へ
の切り替えにもとづいて、次位のボイラを停止状態から
低燃焼状態へ移行させるための指令信号を出力するとヒ
もに、上記次位のボイラの低燃焼状態への移行が完了す
るまでの間の検出圧力が設定範囲内にあるヒき、上記次
位のボイラの低燃焼状態への移行を停止するバックアッ
プ手段ヒを備えているものである。

［作用］ この発明によれば、圧力検出器による検出圧力の低下、
つまり、蒸気負荷の増加にともない、台数制御装置の切
替え手段により複数のボイラを優先順位に従って順次作
動させるとき、優先順位が最上位のボイラから順に各ボ
イラを低燃焼状態から高燃焼状態へ順次切り替えること
により、つまり、低燃焼をり、高燃焼をＨで表わし、優
先順位をＮｏ、１〜Ｎｏ、　ｎで表わすと、蒸気負荷の
増加にともない、Ｎｏ、　　Ｉ　Ｌ−＋Ｎａ、　　Ｘ　
Ｈ−＋Ｎａ、　　２　Ｌ　−＋Ｎａ、　　２Ｈ・−−−
−−＋Ｎａ、　　ｎＬ−＋Ｎａ、　　ｎＨという順に切
り替えることにより、上記負荷が複数のボイラのすべて
を高燃焼状態にする必要のない低い範囲内にある条件下
において、高燃焼状態のボイラの数を従来技術（くらべ
て多くすることが可能となり、したがって、ボイラ効率
を最大限！、：高めるこヒができる。

また、優先順位が上位のボイラを高燃焼状態へ切り替え
ると同時に、停止状態にある次位のボイラを低燃焼状態
へ移行させるための指令信号を出力して、つざの負荷変
動に備えるヒいった低燃焼バックアップをおこなえるの
で、急激な負荷変動、特に、起動後の初の負荷変動に対
して、ブリパージによる時間遅れのために蒸気圧力が過
剰に低下するなどの影響を最小限に抑えることができる
。さらに、つぎの負荷変動に備えさせたボイラが実際に
低燃焼状態への移行を完了するまでに、つまり、ブリパ
ージ中に負荷変動がおさまった場合は、上記バックアッ
プをリセットすればよいから、バックアップ動作のため
にボイラを低燃焼と高燃焼との間で２段階に切替え制御
する必要がない。

［実施例］ 以下、この発明の実施例を図面にもとづいて説明する。

第１図においてｓ　Ｎ　ｏ　−１ないしＮ０１４の各ボ
イラ１は、それぞれ蒸気導入用のバイブ５を介して共通
のスチームヘッダ２に連通している。上記スチームヘッ
ダ２は、バイブロを介して、このスチームヘッダ２内の
蒸気圧力を検出する圧力検出器１０が取り付けられてい
る。

上記圧力検出器１０は、スチームヘッダ２内の蒸気圧力
を電気信号に変換して４つの接点信号を出力する圧力発
振器からなり、この圧力検出器１０により検出される蒸
気圧力は、第２図に示すように、蒸気圧力の低い方から
順に低燃焼起動点（以下、ＬＯＮＰと称す）、高燃焼起
動点（以下、ＨＯＮＰと称す）、高燃焼停止点（以下、
ＨＯＦＦＰと称す）および低燃焼停止点（以下、ＬＯＦ
ＦＰと称す）の４点に設定されている。

１１は判別器で、上記圧力検出器１０に接続されている
。この判別器１１には、第２図に示すように、上記４つ
の検出圧力の設定点により、ＬＯＮＦ以下のボイラ起動
領域（以下、Ｓゾーンと称す）、ＬＯＮＰからＨＯＮＰ
までの間の高燃焼移行領域（以下、Ｎゾーンと称す）Ｈ
ＯＮＰからＨＯＦＦＰまでの間の安定領域（以下、Ｎゾ
ーンと称す）、ＨＯＦＦＰからＬＯＦＦＰまでの間の低
燃焼移行領域（以下、Ｌゾーンと称す）およびＬＯＦＦ
Ｐ以上のボイラ停止領域（以下、Ｆゾーンと称す）の各
圧力領域が設定されており、上記圧力検出器１０による
検出圧力が上記４つの設定点を越えて、上記Ｓ、Ｈ，Ｌ
、Ｆの各ゾーンに移入するように変化したヒきに、外れ
信号を発生する構成ヒなっている。

１２は台数制御装置で、上記判別器１１に接続された制
御信号発生手段１３と切替手段１４とバックアップ手段
１５とを備えている。

上記制御信号発生手段１３は、ボイラ１を起動するスタ
ート信号を発生するとともに、上記判別器１１（より発
生される外れ信号を受けて、Ｎｏ、１？ｚいしＮｏ。４
のボイラ１をあらかじめ設定された優先順位に従って所
定時間経通時短に順次作動させる制御信号を発生する。

上記切替手段１４は、上記圧力検出器１０による検出圧
力の低下に応じて、上記制御信号発生手段１３からの制
御信号を受けて、あらかじめ設定された優先順位に従っ
て、その時点で優先順位が最上位のボイラから順に各ボ
イラｌを低燃焼状態から高燃焼状態へ切替えたり、次の
ボイラを停止状態から低燃焼状態へ切替えたり、上記圧
力検出器１０による検出圧力の上昇に応じて、その時点
で優先順位が最下位のボイラ１から順に各ボイラ１を高
燃焼状態から低燃焼状態へ切り替えるための切替え指令
信号を発生する。

上記バックアップ手段１５は、上記切替手段１４から切
り替え指令信号を受けたとき、作動しているボイラのう
ち優先順位が上位のボイラを高燃焼状！、（Ｈ）に切り
替え、同時に次の優先順位のボイラを停止状態から低燃
焼状態（Ｌ）に切り替えるための指令信号を出力すると
ともに、当該ボイラが低燃焼状態（Ｌ）へ移行完了する
までのあいだに検出圧力が設定範囲内に入ったとき、低
燃焼状！　（Ｌ）への移行をリセットするように制御す
るものである。

つまり、ボイラを低燃焼で起動させるまでは、約３０秒
ないし４０秒程度のブリパージ時間が必要であり、この
間は負荷の増加に対応できない。

そのために、上記バックアップ手段１５は、たとえば、
第４図に示すように、Ｎｏ、　　１ボイラとＮｏ、　　
２ボイラとが高燃焼状態（Ｈ）にあり、Ｎｏ、　　３ボ
イラが低燃焼状態（Ｌ）とされている場合に、負荷が増
加したとき、Ｎｏ、　３ボイラを高燃焼状態（Ｈ）に切
り替えて負荷の増加に対応させると同時に、Ｎ０９４ボ
イラを起動させてブリパージを行なうことにより、つど
の負荷の増加に対してバックアップのスタンバイ状態と
する。そして、Ｎｏ、　４ボイラのブリパージが完了す
るまでの間の検出圧力が設定範囲内に達しないときは、
ブリパージが完了したＮｏ、　４ボイラをただちに低燃
焼状態（Ｌ）に移行させる一方、検出圧力が設定範囲内
にあるときは、Ｎ００４ボイラの低燃焼状態への移行を
停止する。つまり、バックアップをリセットするように
制御するものである。

なお、上記第１図のバックアップ手段１５は、各ボイラ
１に個別に設けた高燃焼と低燃焼とに切換えるスイッチ
（図示せず）にそれぞれ接続されている。

つぎに、上記構成の動作を説明する。

第１図の圧力検出器１０による検出圧力がＮゾーンにあ
るときは、各ボイラ１は現状の燃焼量で運転され続ける
のに対して、圧力検出器１０による検出圧力が上記４つ
の設定点ＨＯＦＦＰ。

ＨＯＮＰ％　ＬＯＦＦＰ、ＬＯＮＰを越えて、ＬｌＨ，
Ｆ、Ｓの各ゾーンに移入するように変化したとき、第１
図の判別器１１から外れ信号が発生され、この外れ信号
にもとづいてボイラ制御器１２は、つざの■〜■のよう
な制御動作をおこなう。

■負荷が低下し、圧力検出器１０による検出圧力がＨＯ
ＦＦＰを越えて、上記圧力がＬゾーンに入ると、高燃焼
中の最後位ボイラ（以下、ラストＨボイラと称す）を低
燃焼に切り替えるとともに、高燃焼ＯＦＦ　（以下、Ｈ
ＯＦＦと称す）タイマを始動する。そのＨＯＦＦタイマ
による所定の時間ｔｉ秒（約５秒）の経通時にもなお上
記圧力がＬゾーンにある場合、１１秒毎にラストＨボイ
ラを順次低燃焼に切り替えていく、なお、上記圧力がし
ゾーンからＮゾーンに復帰したならば、ＨＯＦＦタイマ
をリセットする。

■負荷が上昇し、圧力検出器１０による検出圧力がＨＯ
ＮＰを越えて、蒸気圧力がＮゾーンに入ると、現在燃焼
中のボイラで高燃焼への最優先のボイラ（以下、ｎｅｘ
ｔＨボイラと称す）を高燃焼に切り替えるとともに、高
燃焼ＯＮ（以下、ＨＯＮと称す）タイマを始動する。そ
のＨＯＮタイマによる所定時間ｔ２秒（約５秒）の経過
時にもなお上記圧力がＮゾーンにある場合、ｔ２秒毎に
ｎｅｘｔＨボイラを順次高燃焼に切り替えていく、なお
、上記圧力がＮゾーンからＮゾーンに復帰したならば、
ＨＯＮタイマをリセットする。

■負荷が大きく上昇し、圧力検出器１０による検出圧力
がＨＯＮＰを越えて、蒸気圧力がＳゾーンに入ると、現
在停止中のボイラで起動への最優先のボイラ（以下、ｎ
ｅｘｔＬボイラと称す）を起動しブリパージを開始する
とともに、低ｍｍｏＮ（以下、ＬＯＮと称す）タイマを
始動する。そのＬＯＮタイマによる所定時間ｔ３（約２
０秒）の経過時にもなお蒸気圧力がＳゾーンにある場合
、ｔ３秒毎にｎｅｘｔＬボイラを起動しブリパージを順
次開始していく、なお、蒸気圧力がＳゾーンからＮゾー
ンに復帰したならば、ＬＯＮタイマをリセットする。ま
た、ブリパージ中に蒸気圧力がＮゾーンに人ったときは
、ｎｅｘｔＬボイラの起動を停止し待機状態にもどす。

■負荷が大きく低下し、圧力検出器１０による検出圧力
がＬＯＦＦＰを越え、蒸気圧力がＦゾーンに入ると、低
燃焼中の最後位のボイラ（以下、ラストムボイラと称す
）を停止するとともに、低燃焼ＯＦＦ　（以下、ＬＯＦ
Ｆと称す）タイマを始動する。そのＬＯＦＦタイマによ
る所定時間ｔ４（約１０秒）′の経過時にもなお蒸気圧
力がＦゾーンにある場合、ｔ４秒毎にラストムボイラを
順次停止していく、なお、蒸気圧力がＦゾーンからＬゾ
ーンに復帰したねらば、ＬＯＦＦタイマをリセットする
。

以上のように、負荷変動が少ない上記■や■のときは、
第２図の矢印ｘ１やｘ２で示すように、各ボイラの高燃
焼と低燃焼の切り替えにより、上記圧力をＮゾーンに戻
すような制御をおこない、負荷変動が大きい上記■や■
のときは、第２図の矢印ｙ１やｙ２で示すように、各ボ
イラの順次起動、順次停止といったボイラの運転台数の
制御をおこなう。

第３図はＮ００１ないしＮｏ、　４の４台のボイラの運
転台数（蒸気負荷）と各ボイラにおける２つのバーナの
点火状況を示す運転パターン図であり、同図において、
ＩＬ、２Ｌ、３Ｌ、４ＬはＮ０２１ないしＮｏ、　　４
の各ボイラの低燃焼を表わし、ＩＨ，２Ｈ，３Ｈ，４Ｈ
はＮ０９１ないしＮ０２４の各ボイラの高燃焼を表わし
、（）を付したものは上記■〜■で示したような制御動
作にともなって、点滅されるバーナである。

上記実施例の構成においては、第１図のように、圧力検
出器１０による検出圧力を、第２図に示すよった順に配
した４点に設定し、この４点からの外れ信号を受けて、
蒸気圧力がＮゾーンに入るように制御するようにしたか
ら、負荷に応じてボイラの運転台数を自動的に決定する
ことができ、負荷パターンを予め予悲して、インプット
するといった面倒がないとともに、負荷変動が少ないと
きの制御は、高燃焼の起動および停止でよく、低燃焼の
停止および起動というブリパージを必要とするような制
御を避けることができる。したがって、負荷の変動に対
して時間遅れなく、迅速に対応させることができる。

また、上記のような制御において、負荷変動に対応して
、あるボイラを低燃焼状態から高燃焼状態に切り替える
と同時に、次の停止状態のボイラに起動指令信号を出力
して、つぎの負荷変動に備えさせることができるので、
急激な負荷変動に対しても、ブリパージによる時間遅れ
のために圧力が大幅に低下するといった影響を最小限に
抑えることができる。

なお、上記実施例のように、圧力検出器１０による検出
点を４点に設定し、検出圧力がこれら４点を越えた場合
にそれぞれ適応した形態の制御を行なうように構成した
ものに上述のようなバックアップ手段を採用することに
より、負荷変動に対して、より機動的に対応させること
ができるが、圧力検出点の設定が異なるものであっても
、基本的に、複数のボイラが検出圧力の低下に応じて、
優先順位の上位のボイラから順に各ボイラを低燃焼状態
から高燃焼状態へ順次切り替える形式のものに適用する
ことにより、上記実施例と同様の効果を奏する。

［発明の効果コ 以上説明したように、この発明によれば、負荷変動に対
して、各ボイラを優先順位毎に低燃焼と高燃焼との間に
わたって順次切替え制御することで対応させるようにし
たから、特に、負荷の低い条件下での運転において、熱
効率のよい高燃焼状態のボイラの数をできるだけ多くす
ることができる。これによって、低燃焼を優先させる従
来技術のものにくらへて、全体としてボイラ効率を高く
することができる。

しかも、低燃焼バックアップ手段により、次の負荷変動
に対して機動的に対応させる態勢をとることが可能であ
るから、プリパージによる時間遅れの影響で蒸気圧力が
過剰に低下したり、蒸気量が不足することを最小限に抑
えることができる。

また、低Ｐ、焼バックアップのための動作も簡単ですむ
という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るボイラの制御方法の概要を示す
ブロック図、第２図は蒸気圧力制御状態の説明図、第３
図はボイラの運転台数とバーナの点火状況との関係を示
す運転パターン図、第４図はバックアップ動作を示すタ
イムチャートである。 １・・・ボイラ、２・・・スチームヘッド、１０・・・
圧力検出器、１１・・・判別器、１２・・・台数制御装
置、１３・・・制御信号発生手段、１４・・・切替手段
、１５・・・バックアップ手段。 第 図 第 図 斤（イｉ／）菅り嗅も４匁（軍、且負拘）第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）停止状態、低燃焼状態および高燃焼状態の３位置
   に制御可能な複数のボイラと、これら複数のボイラから
   の蒸気を受け入れて負荷に供給するスチームヘッダと、
   このスチームヘッダ内の蒸気圧力を検出する圧力検出器
   と、この圧力検出器による検出圧力の低下に応じて、あ
   らかじめ設定された優先順位に従つて、その時点で優先
   順位が最上位のボイラから順に各ボイラを低燃焼状態か
   ら高燃焼状態へ順次切り替え、また、検出圧力の上昇に
   応じて、その時点で優先順位が最下位のボイラから順に
   各ボイラを高燃焼状態から低燃焼状態へ順次切り替える
   切替え手段を含む台数制御装置とを備えてなる多缶式ボ
   イラの自動制御装置において、上記台数制御装置が、優
   先順位の上位のボイラの高燃焼状態への切り替えにもと
   づいて、次位のボイラを停止状態から低燃焼状態へ移行
   させるための指令信号を出力するとともに、次位のボイ
   ラの低燃焼状態への移行が完了するまでのあいだの検出
   圧力が設定範囲内にあるとき、上記次位のボイラの低燃
   焼状態への移行を停止するバックアップ手段を備えてい
   ることを特徴とするボイラの制御方法。