KR20150008938A - 보일러 시스템 - Google Patents

Abstract

보일러의 개시와 정지를 반복하지 않고 압력 안정성을 향상시키는 것. 복수의 보일러(20)를 구비하는 보일러군(2)과, 보일러군(2)의 연소상태를 제어하는 제어부(4)를 구비하는 보일러 시스템(1)으로서, 보일러군(2)에는 급격한 요구부하의 변동에 대해서 상정되는 증기량의 증가에 대한 여력을 나타내는 변동 증기량, 및 대수를 증가시키지 않고 연소중의 보일러(20)만으로 요구부하에 따른 증기량을 출력하는 부하율을 나타내는 증가 최저 부하율이 설정되어 있고, 제어부(4)는 연소중의 보일러(20)의 합계 여력 증기량이 변동 증기량을 밑돌고, 또한 연소중의 보일러(20)의 부하율이 증가 최저 부하율을 상회하는 것을 조건으로 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시킨다.

Description

보일러 시스템{BOILER SYSTEM}

본 발명은 보일러 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는 연소상태의 제어를 비례 제어로 행하는 보일러 시스템에 관한 것이다. 본원은 2013년 2월 15일에 일본에 출원된 일본 특허 출원 2013-027484호에 의거해서 우선권을 주장하고, 그 내용을 여기에 원용한다.

종래, 복수의 보일러를 연소시켜서 증기를 발생시키는 보일러 시스템으로서, 보일러의 연소량을 연속적으로 증감시켜서 증기의 발생량을 제어하는 소위 비례 제어 방식의 보일러 시스템이 제안되어 있다(예를 들면 특허문헌 1). 이러한 비례 제어 방식의 보일러 시스템에서는 증기의 발생량을 약하게 조정할 수 있어 압력 안정성이 향상된다.

또한 보일러 시스템에서는 급격한 부하변동이나 일시적인 필요 증기량의 증가에 대응할 수 있을 정도의 증기량을 여력으로서 확보해 두는 것도 일반적으로 행해지고 있고, 여력의 확보에는 연소시키는 보일러의 대수를 증가시키는 것이 가장 간이하다.

일본 특허 공개 평 11-132405호 공보

그러나, 비례 제어 방식의 보일러 시스템이라고 해도 보일러의 개시와 정지는 온/오프 제어로 행하지 않으면 안되고, 운전을 개시 또는 정지한 보일러의 부하율은 크게 변동한다. 그 때문에 연소시키는 보일러의 대수의 증감이 반복될 경우에는 비례 제어 방식에 의한 연속 제어가 발휘되지 않아 압력 안정성의 악화로 이어질 우려가 있다.

이 점, 도 7에 나타내듯이 연소중의 보일러의 대수가 적은 상태에서 여력량을 충분히 확보하기 위해서는 대수를 증가시킨 후의 최저 부하율에 도달하면 보일러의 대수를 증가시키게 된다. 이러한 상황에서는 대수의 증가후에 각 보일러는 최저 부하율로 연소하게 되므로 그 후에 부하가 감소하면 증가한 보일러를 즉시 정지하게 되어 보일러의 개시와 정지가 반복되게 되어 버린다. 그 결과, 비례 제어 방식에 의한 이점을 얻을 수 없어(즉 보일러의 대수를 고정해서 운전하는 대수 고정 운전존을 확보할 수 없어) 압력 안정성이 악화된다.

그래서, 본 발명은 보일러의 개시와 정지를 반복하지 않고 압력 안정성을 향상 가능한 보일러 시스템을 제공하는 것을 제 1 목적으로 하고, 또한 압력 안정성을 향상시키면서 급격한 부하변동이나 일시적인 필요 증기량의 증가에 대한 여력을 확보 가능한 보일러 시스템을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.

본 발명은 부하율을 연속적으로 변경해서 연소 가능한 복수의 보일러를 구비하는 보일러군과, 요구 부하에 따라 상기 보일러군의 연소상태를 제어하는 제어부를 구비하는 보일러 시스템으로서, 상기 보일러군에는 급격한 요구 부하의 변동에 대하여 상정되는 증기량의 증가에 대한 여력을 나타내는 변동 증기량, 및 연소시키는 보일러를 증가시키지 않고 연소중의 보일러만으로 요구 부하에 따른 증기량을 출력하는 부하율을 나타내는 증가 최저 부하율이 설정되어 있고, 상기 제어부는 상기 복수의 보일러 중 연소중의 보일러의 각각에 대해서 최대 증기량과 출력하고 있는 증기량의 차인 여력 증기량을 산출함과 아울러, 산출된 상기 여력 증기량의 합인 합계 여력 증기량을 산출하는 여력 산출부와, 상기 복수의 보일러 중 연소중의 보일러의 부하율을 산출하는 부하율 산출부와, 상기 여력 산출부에 의해 산출된 상기 합계 여력 증기량이 상기 변동 증기량을 밑돌고, 또한, 상기 부하율 산출부가 산출한 상기 부하율이 상기 증가 최저 부하율을 상회하는 것을 조건으로 연소시키는 보일러의 대수를 증가시키는 보일러 대수 제어부를 구비하는 보일러 시스템에 관한 것이다.

또한 상기 보일러 대수 제어부는 연소중의 보일러의 부하율이 상기 증가 최저 부하율을 상회하기 전에 상기 합계 여력 증기량이 상기 변동 증기량을 밑돌았을 경우, 상기 변동 증기량과 상기 합계 여력 증기량의 차에 상당하는 대수의 보일러를 연소 정지상태로부터 증기공급 준비상태로 이행시키는 것이 바람직하다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 보일러의 개시와 정지를 반복하지 않고 압력 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에 의하면, 압력 안정성을 향상시키면서 급격한 부하변동이나 일시적인 필요 증기량의 증가에 대한 여력을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 보일러 시스템의 개략을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 보일러군의 개략을 나타내는 도면이다.
도 3은 제어부의 구성을 나타내는 기능 블럭도이다.
도 4는 보일러 시스템의 동작의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 5는 보일러 시스템의 동작의 일례를 나타내는 모식도이다.
도 6은 상기 동작에 의한 보일러군의 연소상태의 개략을 나타내는 도면이다.
도 7은 종래의 보일러 시스템의 동작에 따른 보일러군의 연소상태의 개략을 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 보일러 시스템의 바람직한 실시형태에 대해서 도면을 참조하면서 설명한다.

우선, 본 발명의 보일러 시스템(1)의 전체구성에 대해서 도 1을 참조하면서 설명한다.

보일러 시스템(1)은 복수(5대)의 보일러(20)를 포함하는 보일러군(2)과, 이들 복수의 보일러(20)에 있어서 생성된 증기를 집합시키는 증기 헤더(6)와, 이 증기 헤더(6)의 내부의 압력을 측정하는 증기압 센서(7)와, 보일러군(2)의 연소상태를 제어하는 제어부(4)를 갖는 대수 제어 장치(3)를 구비한다.

보일러군(2)은 복수의 보일러(20)에 의해 구성되고, 부하 기기로서의 증기 사용 설비(18)에 공급하는 증기를 생성한다.

보일러(20)는 신호선(16)을 통해 대수 제어 장치(3)와 전기적으로 접속되어 있다. 이 보일러(20)는 연소가 행해지는 보일러 본체(21)와, 보일러(20)의 연소상태를 제어하는 로컬 제어부(22)를 구비한다.

로컬 제어부(22)는 요구 부하에 따라 보일러(20)의 연소상태를 변경시킨다. 구체적으로는 로컬 제어부(22)는 신호선(16)을 통해 대수 제어 장치(3)로부터 송신되는 대수 제어 신호에 의거하여 보일러(20)의 연소상태를 제어한다. 또한 로컬 제어부(22)는 대수 제어 장치(3)에서 사용되는 신호를 신호선(16)을 통해 대수 제어 장치(3)에 송신한다. 대수 제어 장치(3)에서 사용되는 신호로서는 보일러(20)의 실제의 연소상태, 및 그 밖의 데이터를 들 수 있다.

증기 헤더(6)는 증기관(11)을 통해 보일러군(2)을 구성하는 복수의 보일러(20)에 접속되어 있다. 이 증기 헤더(6)의 하류측은 증기관(12)을 통해 증기 사용 설비(18)에 접속되어 있다.

증기 헤더(6)는 보일러군(2)에서 생성된 증기를 집합시켜서 저류함으로써, 복수의 보일러(20)의 상호의 압력차 및 압력변동을 조정하고, 압력이 조정된 증기를 증기 사용 설비(18)에 공급한다.

증기압 센서(7)는 신호선(13)을 통해 대수 제어 장치(3)에 전기적으로 접속되어 있다. 증기압 센서(7)는 증기 헤더(6)의 내부의 증기압(보일러군(2)에서 발생한 증기의 압력)을 측정하고, 측정한 증기압에 따른 신호(증기압 신호)를 신호선(13)을 통해 대수 제어 장치(3)에 송신한다.

대수 제어 장치(3)는 증기압 센서(7)에 의해 측정되는 증기 헤더(6)의 내부의 증기압에 의거하여 각 보일러(20)의 연소상태를 제어한다. 이 대수 제어 장치(3)는 제어부(4)와, 기억부(5)를 구비한다.

제어부(4)는 신호선(16)을 통해 각 보일러(20)에 각종 지시를 행하거나, 각 보일러(20)로부터 각종 데이터를 수신하거나 해서 5대의 보일러(20)의 연소상태나 후술하는 우선순위를 제어한다. 각 보일러(20)의 로컬 제어부(22)는 대수 제어 장치(3)로부터 연소상태의 변경 지시의 신호를 받으면, 그 지시에 따라서 해당 보일러(20)를 제어한다.

기억부(5)는 대수 제어 장치(3)(제어부(4))의 제어에 의해 각 보일러(20)에 대하여 행해진 지시의 내용이나, 각 보일러(20)로부터 수신한 연소상태 등의 정보, 복수의 보일러(20)의 연소 패턴의 설정 조건 등의 정보, 복수의 보일러(20)의 우선순위의 설정의 정보, 우선순위의 변경(로테이션)에 관한 설정의 정보 등을 기억한다.

이상의 보일러 시스템(1)은 보일러군(2)에서 발생시킨 증기를 증기 헤더(6)를 통해 증기 사용 설비(18)에 공급 가능하게 되어 있다.

보일러 시스템(1)에 있어서 요구되는 부하(요구 부하)는 증기 사용 설비(18)에 있어서의 증기 소비량이다. 대수 제어 장치(3)는 이 증기 소비량의 변동에 대응해서 생기는 증기 헤더(6)의 내부의 증기압의 변동을 증기압 센서(7)가 측정하는 증기 헤더(6)의 내부의 증기압(물리량)에 의거하여 산출하여 보일러군(2)을 구성하는 각 보일러(20)의 연소량을 제어한다.

구체적으로는 증기 사용 설비(18)의 수요의 증대에 의해 요구 부하(증기 소비량)가 증가하고, 증기 헤더(6)에 공급되는 증기량(후술의 출력 증기량)이 부족하게 되면 증기 헤더(6)의 내부의 증기압이 감소하게 된다. 한편, 증기 사용 설비(18)의 수요의 저하에 의해 요구 부하(증기 소비량)가 감소하고, 증기 헤더(6)에 공급되는 증기량이 과잉해지면, 증기 헤더(6)의 내부의 증기압이 증가하게 된다. 따라서, 보일러 시스템(1)은 증기압 센서(7)에 의해 측정된 증기압의 변동에 의거하여 요구 부하의 변동을 모니터할 수 있다. 그리고, 보일러 시스템(1)은 증기 헤더(6)의 증기압에 의거하여 증기 사용 설비(18)의 소비 증기량(요구 부하)에 따라 필요로 되는 증기량인 필요 증기량을 산출한다.

여기에서, 본 실시형태의 보일러 시스템(1)을 구성하는 복수의 보일러(20)에 관하여 설명한다. 도 2는 본 실시형태에 따른 보일러군(2)의 개략을 나타내는 도면이다.

본 실시형태의 보일러(20)는 부하율을 연속적으로 변경해서 연소 가능한 비례 제어 보일러로 이루어진다.

비례 제어 보일러란 적어도 최소 연소상태(S1)(예를 들면 최대 연소량의 20%의 연소량에 있어서의 연소상태)로부터 최대 연소상태(S2)의 범위에서 연소량이 연속적으로 제어 가능하게 되어 있는 보일러이다. 비례 제어 보일러는 예를 들면 연료를 버너에 공급하는 밸브나, 연소용 공기를 공급하는 밸브의 개방도(연소비)를 제어함으로써, 연소량을 조정하게 되어 있다.

또한 연소량을 연속적으로 제어한다란 후술의 로컬 제어부(22)에 있어서의 연산이나 신호가 디지털 방식으로 되어 단계적으로 취급될 경우(예를 들면 보일러(20)의 출력(연소량)이 1% 피치로 제어될 경우)이어도 사실상 연속적으로 출력을 제어 가능한 경우를 포함한다.

본 실시형태에서는 보일러(20)의 연소 정지상태(S0)와 최소 연소상태(S1) 사이의 연소상태의 변경은 보일러(20)(버너)의 연소를 온/오프함으로써 제어된다. 그리고, 최소 연소상태(S1)부터 최대 연소상태(S2)의 범위에 있어서는 연소량이 연속적으로 제어 가능하게 되어 있다.

보다 구체적으로는 복수의 보일러(20) 각각에는 변동 가능한 증기량의 단위인 단위 증기량(U)이 설정되어 있다. 이것에 의해, 보일러(20)는 최소 연소상태(S1)로부터 최대 연소상태(S2)의 범위에 있어서는 단위 증기량(U) 단위로 증기량을 변경 가능하게 되어 있다.

단위 증기량(U)은 보일러(20)의 최대 연소상태(S2)에 있어서의 증기량(최대 증기량)에 따라 적당하게 설정할 수 있지만, 보일러 시스템(1)에 있어서의 출력 증기량의 필요 증기량에 대한 추수성을 향상시키는 관점에서 보일러(20)의 최대 증기량의 0.1%∼20%로 설정되는 것이 바람직하고, 1%∼10%로 설정되는 것이 보다 바람직하다.

또한, 출력 증기량이란 보일러군(2)에 의해 출력되는 증기량을 나타내고, 이 출력 증기량은 복수의 보일러(20) 각각으로부터 출력되는 증기량의 합계값에 의해 나타내어진다.

또한 보일러군(2)에는 연소하는 보일러(20)의 대수를 결정하기 위한 정지 기준 역치 및 증가 기준 역치가 설정되어 있다. 본 실시형태에서는 정지 기준 역치로서 대수 감소 부하율을 사용하고, 증가 기준 역치로서 변동 증기량 및 증가 최저 부하율을 사용하는 것으로 하고 있다.

대수 감소 부하율은 연소상태에 있는 보일러(20) 중 하나의 보일러(20)의 연소를 정지하는 기준이 되는 부하율이며, 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율이 대수 감소 부하율을 밑돌면(이하가 되거나 또는 보다 작게 되면), 보다 상세하게는 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율이 대수 감소 부하율을 밑도는 시간이 소정 시간 계속되면 연소상태에 있는 보일러(20) 중 하나의 보일러(20)의 연소를 정지한다. 또, 대수 감소 부하율은 임의로 설정할 수 있지만, 설명을 쉽게 하기 위해서 본 실시형태에서는 최소 연소상태(S1)에 대응하는 부하율(20%)을 대수 감소 부하율로서 설정한다.

또한 변동 증기량은 급격한 부하변동에 대응해서 단시간에 증가시키는 여력으로서 준비해 두는 증기량이다. 또한 증가 최저 부하율은 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키지 않고 연소상태에 있는 보일러(20)만으로 요구 부하에 따른 증기량을 출력하는 부하율이다.

후술하는 바와 같이, 보일러군(2)은 연소상태에 있는 보일러(20)의 여력의 합(후술의 합계 여력 증기량)이 변동 증기량을 초과하도록 제어된다. 즉 후술의 합계 여력 증기량이 설정된 변동 증기량을 밑돌면(이하가 되거나 또는 보다 작게 되면) 보다 상세하게는 합계 여력 증기량이 변동 증기량을 밑도는 시간이 소정 시간 계속되면 보일러군(2)은 변동 증기량분의 여력을 확보하도록 제어된다. 여기에서, 여력의 확보에는 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키는 것이 가장 간이하지만, 본 실시형태에서는 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율이 증가 최저 부하율을 상회할(이상이 되거나 보다 보다 크게 될) 때까지는 보다 상세하게는 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율이 증가 최저 부하율을 상회하는 시간이 소정 시간 계속될 때까지는 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가하는 일이 없다. 즉 본 실시형태에서는 후술의 합계 여력 증기량이 변동 증기량을 밑돌고, 또한, 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율이 증가 최저 부하율을 상회하는 시간이 소정 시간 계속되면 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가한다.

또한 복수의 보일러(20)에는 각각 우선순위가 설정되어 있다. 우선순위는 연소 지시나 연소 정지 지시를 행하는 보일러(20)를 선택하기 위해서 사용된다. 우선순위는 예를 들면 정수값을 이용하여 수치가 작을수록 우선순위가 높게 되도록 설정할 수 있다. 도 2에 나타내듯이 보일러(20)의 1호기∼5호기의 각각 「1」∼「5」의 우선순위가 할당되어 있는 경우, 1호기의 우선순위가 가장 높고, 5호기의 우선순위가 가장 낮다. 이 우선순위는 통상의 경우, 후술의 제어부(4)의 제어에 의해 소정 시간 간격(예를 들면 24시간 간격)으로 변경된다.

다음에 본 실시형태에 따른 대수 제어 장치(3)의 제어의 상세에 관하여 설명한다.

본 실시형태의 대수 제어 장치(3)는 급격한 부하변동이나 일시적인 필요 증기량의 증가에 대한 여력을 확보하면서 비례 제어 보일러에 특유의 연속 제어에 의해 압력 안정성을 향상하도록 보일러군(2)을 제어한다. 그래서, 제어부(4)는 도 3에 나타내듯이 여력 산출부(41)와, 부하율 산출부(42)와, 보일러 대수 제어부(43)를 포함해서 구성된다.

여력 산출부(41)는 연소상태에 있는 복수의 보일러(20)의 각각에 대해서 최대 증기량과 상기 보일러(20)가 출력하고 있는 증기량의 차(즉 상기 보일러(20)에 있어서의 여력)인 여력 증기량을 산출한다. 또한 여력 산출부(41)는 연소상태에 있는 복수의 보일러(20)의 여력 증기량의 합인 합계 여력 증기량(즉 보일러군(2)에 있어서의 여력)을 산출한다.

부하율 산출부(42)는 복수의 보일러(20) 중 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율을 산출한다. 부하율의 산출은 임의의 방법에 의해 행하는 것으로 해도 좋고, 최대 증기량에 대한 보일러(20)가 출력하고 있는 증기량의 비율이나, 보일러(20)에 대한 연소 지시 등으로부터 산출할 수 있다.

보일러 대수 제어부(43)는 정지 기준 역치 및 증가 기준 역치를 이용하여 연소하는 보일러(20)의 대수를 결정하고, 결정한 대수분의 보일러(20)가 연소하도록 보일러군(2)을 제어한다. 본 발명의 보일러 시스템(1)에서는 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키는 점에 특징을 갖고 있기 때문에 보일러 대수 제어부(43)는 대수 증가 판정부(431)를 구비하는 것으로 하고 있다.

대수 증가 판정부(431)는 증가 기준 역치를 이용하여 연소하는 보일러(20)의 대수를 증가할 필요가 있는지의 여부를 판정한다. 구체적으로는 대수 증가 판정부(431)는 합계 여력 증기량이 변동 증기량을 밑돌고, 또한, 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율이 증가 최저 부하율을 상회하는 상태가 소정 시간 계속되는 것을 조건으로 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가할 필요가 있다고 판정한다.

대수 증가 판정부(431)가 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가할 필요가 있다고 판정하면 보일러 대수 제어부(43)는 연소 정지상태에 있는 보일러(20) 중 가장 우선순위가 높은 보일러(20)의 연소를 개시하여 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가한다.

그러나, 대수 증가 판정부(431)에 의한 판정에서는 변동 증기량분의 여력을 확보할 수 없는 경우이어도, 증가 최저 부하율을 상회할 때까지는 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키는 일이 없기 때문에 충분한 여력을 확보할 수 없다. 그래서, 보일러 대수 제어부(43)는 대수 증가 판정부(431)에 추가해서 여력 확보부(432)를 더 구비하는 것으로 하고 있다.

이 여력 확보부(432)는 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율이 증가 최저 부하율을 상회하기 전에 합계 여력 증기량이 변동 증기량을 밑돌았을 경우에, 변동 증기량과 합계 여력 증기량의 차에 상당하는 대수의 보일러(20)를 연소 정지상태로부터 증기공급 준비상태로 이행한다. 즉 여력 확보부(432)는 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키지 않고 연소 정지상태에 있는 보일러(20)를 증기공급 준비상태로 이행함으로써 변동 증기량분의 여력을 확보한다. 또, 증기공급 준비상태란 증기를 공급하고 있지 않지만 압력을 유지하고 있는 상태이다.

다음에 본 발명의 보일러 시스템(1)의 동작의 구체예에 대해서 도 4 및 도 5를 참조하면서 설명한다. 도 4 및 도 5는 보일러군(2)의 연소상태를 모식적으로 나타내는 도면이다.

또, 도 4 및 도 5에 있어서, 보일러(20)의 각각은 용량이 7000kg인 7톤 보일러이며, 또한 변동 증기량으로서 10000kg/h의 증기량이 설정되고, 증가 최저 부하율로서 50%의 부하율이 설정되어 있는 것으로 한다.

도 4(1)을 참조해서 1호기 보일러가 부하율 40%로 연소하고, 2호기 보일러∼4호기 보일러가 연소를 정지하고 있다. 1호기 보일러가 부하율 40%로 연소하고 있기 때문에 합계 여력 증기량은 4200kg/h이며, 도 4(1)에서는 변동 증기량분의 여력을 확보할 수 없는 상태가 소정 시간 계속되고 있다. 한편, 증가 최저 부하율은 50%이며, 연소상태에 있는 1호기 보일러의 부하율 40%는 증가 최저 부하율보다 낮다.

그 때문에 제어부(4)는 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키지 않고, 연소를 정지하고 있는 보일러(20) 중 가장 우선순위가 높은 보일러(20)를 증기공급 준비상태로 이행시킴으로써 변동 증기량분의 여력을 확보한다. 도 4(2)에서는 2호기 보일러를 증기공급 준비상태로 함으로써 연소상태에 있는 1호기 보일러의 합계 여력 증기량과 아울러 변동 증기량을 초과하는 여력을 확보하고 있다.

그 후에 요구 부하에 따라 필요 증기량이 증가되면 연소상태에 있는 1호기 보일러의 부하율을 증가시키고, 필요 증기량에 대하여 출력 증기량을 추종시킨다. 도 4(3)에서는 1호기 보일러의 부하율은 40%로부터 50%로 증가하고 있다. 이 때, 증가 최저 부하율은 50%이기 때문에 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율은 증가 최저 부하율을 상회하게 된다. 또한 연소상태에 있는 보일러(20)(1호기 보일러)의 합계 여력 증기량은 3500kg/h이며, 연소상태에 있는 보일러(20)만으로는 변동 증기량분의 여력을 확보할 수 없다.

이러한 도 4(3)의 상태가 소정 시간 계속되면 제어부(4)는 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시킨다. 이 때, 제어부(4)는 연소를 정지하고 있는 보일러(20) 중 가장 우선순위가 높은 보일러(20)의 연소를 개시한다. 또, 증기공급 준비상태에 있는 보일러(20)가 존재할 경우에는 해당 보일러(20)의 우선순위가 가장 높은 것부터 제어부(4)는 증기공급 준비상태에 있는 보일러(20)의 연소를 개시하게 된다.

도 5(4)에서는 증기공급 준비상태에 있는 2호기 보일러의 연소를 개시함으로써 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키고 있다. 또, 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가한 점에서 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율은 저하하여 증가 최저 부하율미만이 된다. 또한 도 5(4)에서는 연소상태에 있는 1호기 보일러 및 2호기 보일러의 합계 여력 증기량(10500kg/h)이 변동 증기량이상이기 때문에 변동 증기량분의 여력을 확보할 수 있고, 연소 정지상태에 있는 보일러(20)를 증기공급 준비상태로 할 필요가 없다.

그 후에 요구 부하에 따라 필요 증기량이 증가하면 연소상태에 있는 1호기 보일러 및 2호기 보일러의 부하율을 증대시켜서 필요 증기량에 대하여 출력 증기량을 추종시킨다. 도 5(5)에서는 1호기 보일러 및 2호기 보일러는 부하율 30%로 연소하고 있다. 이 때, 연소상태에 있는 1호기 보일러 및 2호기 보일러의 합계 여력 증기량(9800%)은 변동 증기량을 밑돌지만, 부하율이 증가 최저 부하율미만이기 때문에 제어부(4)는 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키지 않는다.

또, 변동 증기량분의 여력이 확보 되어있지 않은 점에서 도 5(5)의 상태가 소정 시간 계속되면, 제어부(4)는 연소를 정지하고 있는 보일러(20) 중 가장 우선순위가 높은 보일러(20)를 증기공급 준비상태로 이행시킨다. 도 5(5)에서는 제어부(4)는 3호기 보일러를 연소 정지상태로부터 증기공급 준비상태로 이행시킴으로써 변동 증기량분의 여력을 확보하고 있다.

이상에서 설명한 본 실시형태의 보일러 시스템(1)의 효과에 대해서 도 6을 참조해서 설명한다.

(1)제어부(4)는 연소상태에 있는 보일러(20)의 합계 여력 증기량이 변동 증기량을 밑돌고, 또한, 연소상태에 있는 보일러(20)의 부하율이 증가 최저 부하율을 상회하는 것을 조건으로 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키는 구성으로 했다. 이러한 구성에서는 변동 증기량분의 여력을 확보할 수 없는 경우이어도 증가 최저 부하율을 상회할 때까지는 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키는 일이 없으므로 도 6에 나타내는 대수 고정 운전존을 확보할 수 있다. 이것에 의해, 대수 고정 운전존에 있어서 보일러군(2)의 부하율이 연속적으로 제어되므로 압력 안정성을 향상시킬 수 있다.

또한 증가 최저 부하율에 의해, 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가했을 경우이어도 대수 감소 부하율까지 일정한 여유를 갖게 할 수 있다. 즉 도 7에 나타내듯이 단지 변동 증기량분의 여력을 확보하는 구성에서는 연소상태에 있는 보일러(20)의 대수가 1대 또는 2대인 경우에 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키면, 대수 증가후에 각 보일러(20)는 최저 부하율(대수 감소 부하율)로 연소하게 되고, 그 후의 부하변동에 따라서는 증가한 보일러(20)가 즉시 정지해 버린다. 이 점, 도 6에 나타내듯이 증가 최저 부하율을 이용하여 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가시키는 타이밍을 늦춤으로써 연소시키는 보일러(20)의 대수를 증가했을 경우에, 각 보일러(20)의 부하율에는 대수 감소 부하율까지 증가 최저 부하율분의 여유가 발생한다. 이것에 의해, 연소시키는 보일러(20)를 증가시킨 후, 해당 보일러(20)가 즉시 정지해 버리는 것을 방지할 수 있어 보일러(20)의 개시와 정지를 반복하는 일이 없다. 그 때문에 본 실시형태의 보일러 시스템(1)에 의하면, 연소시키는 보일러(20)를 증가시킨 후이어도 비례 제어 보일러에 특유의 연속 제어에 의해 압력 안정성을 향상시킬 수 있다.

(2)또한 제어부(4)는 연소중의 보일러(20)의 부하율이 증가 최저 부하율을 상회하기 전에 합계 여력 증기량이 변동 증기량을 밑돌았을 경우, 변동 증기량과 합계 여력 증기량의 차에 상당하는 대수의 보일러(20)를 연소 정지상태로부터 증기공급 준비상태로 이행시키는 구성으로 했다.

이러한 구성에 의해, 보일러(20)의 개시와 정지가 반복되는 것을 방지하면서 급격한 부하변동이나 일시적인 필요 증기량의 증가에 대한 여력을 확보할 수 있어 시스템 안정성을 높일 수 있다.

이상, 본 발명의 보일러 시스템(1)의 바람직한 각 실시형태에 대해서 설명했지만, 본 발명은 상술의 실시형태에 제한되는 것은 아니고, 적당하게 변경이 가능하다.

예를 들면 상기 실시형태에서는 본 발명을 5대의 보일러(20)로 이루어지는 보일러군(2)을 구비하는 보일러 시스템에 적용했지만, 이것에 한정되지 않는다. 즉 본 발명을 2∼4대 또는 6대이상의 보일러로 이루어지는 보일러군을 구비하는 보일러 시스템에 적용해도 좋다.

또한 본 실시형태에서는 보일러(20)를 연소 정지상태(S0)와 최소 연소상태(S1) 사이의 연소상태의 변경을 보일러(20)의 연소를 온/오프함으로써 제어하고, 최소 연소상태(S1)로부터 최대 연소상태(S2)의 범위에 있어서는 연소량을 연속적으로 제어 가능한 비례 제어 보일러에 의해 구성했지만, 이것에 한정되지 않는다. 즉 보일러를 연소 정지상태로부터 최대 연소상태의 범위 전체에 있어서 연소량을 연속적으로 제어 가능한 비례 제어 보일러에 의해 구성해도 좋다.

또한 본 실시형태에서는 복수의 보일러(20) 각각으로부터 출력되는 증발량의 합계값을 보일러군(2)의 출력 증발량으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 즉 대수 제어 장치(3)(제어부(4))로부터 복수의 보일러(20)로 송신되는 연소 지시 신호로부터 산출되는 증발량인 지시 증발량의 합계값을 보일러군(2)의 출력 증발량으로서 취급해도 좋다.

1: 보일러 시스템
2: 보일러군
20: 보일러
4: 제어부
41: 여력 산출부
42: 부하율 산출부
43: 보일러 대수 제어부
431: 대수 증가 판정부
432: 여력 확보부
U: 단위 증발량

Claims (2)

1. 부하율을 연속적으로 변경해서 연소 가능한 복수의 보일러를 구비하는 보일러군과, 요구 부하에 따라 상기 보일러군의 연소상태를 제어하는 제어부를 구비하는 보일러 시스템으로서,
   상기 보일러군에는 급격한 요구 부하의 변동에 대하여 상정되는 증기량의 증가에 대한 여력을 나타내는 변동 증기량, 및 연소시키는 보일러를 증가시키지 않고 연소중의 보일러만으로 요구 부하에 따른 증기량을 출력하는 부하율을 나타내는 증가 최저 부하율이 설정되어 있고,
   상기 제어부는,
   상기 복수의 보일러 중 연소중의 보일러의 각각에 대해서 최대 증기량과 출력하고 있는 증기량의 차인 여력 증기량을 산출함과 아울러, 산출된 상기 여력 증기량의 합인 합계 여력 증기량을 산출하는 여력 산출부와,
   상기 복수의 보일러 중 연소중의 보일러의 부하율을 산출하는 부하율 산출부와,
   상기 여력 산출부에 의해 산출된 상기 합계 여력 증기량이 상기 변동 증기량을 밑돌고, 또한, 상기 부하율 산출부가 산출한 상기 부하율이 상기 증가 최저 부하율을 상회하는 것을 조건으로 연소시키는 보일러의 대수를 증가시키는 보일러 대수 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 보일러 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 보일러 대수 제어부는 연소중의 보일러의 부하율이 상기 증가 최저 부하율을 상회하기 전에 상기 합계 여력 증기량이 상기 변동 증기량을 밑돌았을 경우, 그 변동 증기량과 상기 합계 여력 증기량의 차에 상당하는 대수의 보일러를 연소 정지상태로부터 증기공급 준비상태로 이행시키는 것을 특징으로 하는 보일러 시스템.

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