JPH0718527B2 - ボイラの制御方法 - Google Patents

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、スチームヘツダ内の蒸気気圧を
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１−256704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
のスチームヘツダに、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、上記各ボイラを優先順位に従
つて、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つて
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
プリパージ時間に起因して負荷変動に対する応答性が悪
化することをバツクアツプしている。

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然ガスを排気（以
下、プリパージと称す）する必要があり、このプリパー
ジに要する時間は、通常、30秒ないし40秒間にもおよ
ぶ。このようなプ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動指令信
号が出されて、そのボイラがプ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プリパ
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ツク
アツプすることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 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つて、低燃焼で順次起動し、か
つ、すべてのボイラが低燃焼になつ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、上気したようなバツクアツプ動作において、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
ボイラをいつ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プリパージを経て所定の低燃
焼状態になつたとき、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つた２段階の切り替え制
御を必要とするものであつた。

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低下などを
まねかない適正なバツクアツ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］ 上気目的を達成するために、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
ヘツ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
る台数制御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とも
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ツクアツプ手
段と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つて順次作
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Ｌ、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.1L→＋No.1H→＋No.2L→＋No.2H……＋No.nL
→＋No.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
の数を従来技術にくらべて多くすることが可能となり、
したがつて、ボイラ効率を最大限に高めることができ
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、つぎの負荷変
動に備えるといつた低燃焼バツクアツプをおこなえるの
で、急激な負荷変動、特に、起動後の初の負荷変動に対
して、プ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、プリ
パージ中に負荷変動がおさまつた場合は、上記バツクア
ツプをリセツトすればよいから、バツクアツプ動作のた
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、No.1ないしNo.4の各ボイラ１は、それ
ぞれ蒸気導入用のパイプ５を介して共通のスチームヘツ
ダ２に連通している。上記スチームヘツダ２は、パイプ
６を介して、このスチームヘツダ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、スチームヘツダ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、LOFFP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、LONP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、Ｈゾーンと称す）、HONP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LOFFP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
たときに、外れ信号を発生する構成となつている。

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とバツクアツプ手段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により発生さ
れる外れ信号を受けて、No.1ないしNo.4のボイラ１をあ
らかじめ設定された優先順位に従つて所定時間経過時毎
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１
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。

上記バツクアツプ手段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態（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つたとき、低燃焼
状態（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秒程度のプ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、上記バツクアツプ手段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、No.4ボイラを起動させてプリパージを行なうこ
とにより、つぎの負荷の増加に対してバツクアツプのス
タンバイ状態とする。そして、No.4ボイラのプリパージ
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、プ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、No.4ボイラの低燃焼状態への移行を停
止する。つまり、バツクアツ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図のバツクアツプ手段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の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、Ｌ、Ｈ、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、つぎの〜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HOFFP
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、HOFF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t1
秒（約５秒）の経過時にもなお上記圧力がＬゾーンにあ
る場合、t1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Ｌ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HONPを
越えて、蒸気圧力がＨ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、nextH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
Ｈ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Ｈ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
LONP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、nextLボ
イラと称す）を起動しプリパージを開始するとともに、
低燃焼ON（以下、LONと称す）タイマを始動する。そのL
ONタイマによる所定時間t3（約20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
を起動しプ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Ｈゾーンに復帰したならば、LONタイ
マをリセットする。また、プリパージ中に蒸気圧力がＨ
ゾーンに入ったときは、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Ｌボイラと称す）を停
止するとともに、低燃焼OFF（以下、LOFF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Ｌ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ゾーンに復帰したならば、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
うに制御をおこない、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、順次停止といつたボイラの運転台数の制御をお
こなう。

第３図はNo.1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、1L、2L、3
L、4LはNo.1ないしNo.4の各ボイラの低燃焼を表わし、1
H、2H、3H、4HはNo.1ないしNo.4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つて、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図に示すような順に配し
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想して、インプツト
するといつ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プ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、プ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ツクアツ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つても、
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］ 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
わたつ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。これによつて、低燃焼を優先させる従
来技術のものにくらべて、全体としてボイラ効率を高く
することができる。

しかも、低燃焼バツクアツプ手段により、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、低燃焼バツクアツプのための
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
ブロツク図、第２図は蒸気圧力状態の説明図、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図はバツクアツプ動作を示すタイム
チヤートである。 １……ボイラ、２……スチームヘツド、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……バツクアツプ手
段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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ツ
   ダと、このスチームヘツ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ツクアツプ手段を備
   えていることを特徴とするボイラの制御方法。