WO2013168654A1 - 多缶式貫流ボイラの台数制御システム - Google Patents

多缶式貫流ボイラの台数制御システム Download PDF

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pressure
steam
once
boiler
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PCT/JP2013/062696
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Inventor
岳夫 福島
啓太郎 土井
Original Assignee
新日鉄住金エンジニアリング株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/008—Control systems for two or more steam generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B35/00—Control systems for steam boilers
    • F22B35/06—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type
    • F22B35/10—Control systems for steam boilers for steam boilers of forced-flow type of once-through type

Definitions

  • the present invention relates to a system for controlling the number of multi-can type once-through boilers.
  • This application claims priority on May 7, 2012 based on Japanese Patent Application No. 2012-106098 for which it applied to Japan, and uses the content here.
  • a multi-can type once-through boiler unit control system in which a plurality of once-through boilers are installed and the number of once-through boilers is adjusted according to the steam load is known in Patent Document 1 and the like.
  • this type of multi-can type once-through boiler control system generally collects a plurality of once-through boilers 10 and the steam generated by these once-through boilers 10 through a steam pipe 12.
  • a number control device 30 for determining the state and burning the required number of once-through boilers 10.
  • the number control device 30 increases the number of combustion of the once-through boiler 10 when the pressure detection value decreases as the steam load used in the steam load section increases, and the pressure detection value as the steam load used in the steam load section decreases.
  • the number of combustion of the once-through boiler 10 is reduced when the temperature rises.
  • the control range of the steam pressure is divided into a plurality of pressure categories, the number of once-through boilers is determined for each pressure category, and the once-through boiler is determined depending on which pressure category the pressure detection value of the steam header 14 corresponds to. The required number of once-through boilers 10 are burned.
  • the steam accumulator 50 is provided between the once-through boiler 10 and the steam header 14 as shown in FIG.
  • the pressure inside the can of the once-through boiler 10 is maintained higher than the supply steam pressure, and in this state, the secondary pressure control valve 62 provided in the pipe 13 connecting the steam accumulator 50 and the steam header 14 is connected to the pressure controller 60. Therefore, the required quality (required pressure) of the steam is secured by controlling the pressure of the steam header 14.
  • the present invention can keep the supply steam pressure constant regardless of the steam load fluctuation while avoiding an unnecessary increase in the pressure inside the can of the once-through boiler without using a steam accumulator. It aims at providing the unit control system of a multi-can type once-through boiler.
  • a multi-can type once-through boiler control system includes a plurality of once-through boilers, a steam header that collects steam generated by these once-through boilers and supplies the steam to a steam load section, and steam pressure in the steam header.
  • the number control device increases the number of combustion of the once-through boiler when the pressure detection value decreases as the steam load used in the steam load section increases, and uses the steam load section in the steam load section.
  • the correction means calculates a value obtained by adding the corrected value to the detected pressure value. Input to the count control unit as a value.
  • the supply steam pressure can be kept constant by simply correcting the pressure detection value, so that it is not necessary to install a steam accumulator, and the installation cost, installation space and heat dissipation loss can be reduced. .
  • a steam accumulator is not used, an unnecessary increase in the pressure in the can of the once-through boiler can be avoided.
  • the correction means can input a set value of the steam pressure of the steam header, and the correction value is when the detected pressure value is lower than the set value. It is a negative value, and is preferably a positive value when the pressure detection value is higher than the set value.
  • control is performed as follows. That is, when the steam load increases, the pressure of the steam header (supply steam pressure) decreases. At this time, the value input to the number control device is a false pressure detection value obtained by correcting the pressure detection value to increase the amount of steam generated by the once-through boiler. The generated steam volume increases until the supply steam pressure reaches the target value. Further, when the steam load decreases, the pressure of the steam header (supply steam pressure) increases.
  • the value input to the number control device is a false pressure detection value obtained by adding a correction to reduce the amount of steam generated by the once-through boiler to the pressure detection value.
  • the generated steam volume decreases until the supply steam pressure reaches the target value.
  • the supply steam pressure is kept constant (set value).
  • the number control device is configured to control the number of pressure detection values of the once-through boiler according to which one of a plurality of pressure categories is assigned in stages.
  • An arithmetic table for calculating the number of combustion is provided, and the correction value may be a value that is a pressure category in which the pseudo-pressure detection value and the pressure detection value are different.
  • the pressure classification on the calculation table that contains the imitation pressure detection value with the correction value added to the pressure detection value is different from the pressure classification that contains the pressure detection value, so it is stable at a pressure different from the target pressure (set value).
  • the operating number is not changed until the target pressure is reached.
  • the supply steam pressure is kept constant (set value).
  • the correction means is provided before the pressure detection value is input to the number control device.
  • the supply steam pressure can be kept constant only by correcting the pressure detection value, so the installation of the steam accumulator is unnecessary. Cost, installation space and heat dissipation loss can be reduced. Moreover, since a steam accumulator is not used, an unnecessary increase in the pressure in the can of the once-through boiler can be avoided.
  • the pressure classification on the calculation table in which the detection pressure value in which the correction value is added to the pressure detection value is entered is different from the target pressure (set value) by making it different from the pressure classification in which the pressure detection value is entered.
  • the pressure is not stabilized and the number of operating units is changed until the target pressure is reached. As a result, the supply steam pressure is kept constant (set value).
  • the multi-can type once-through boiler unit control system is configured to collect a plurality of once-through boilers 10 and the steam generated by these once-through boilers 10 through a steam pipe 12 to form a steam load section (see FIG. 1).
  • a steam header 14 supplied to the steam header 14 a pressure detection device 20 that detects the steam pressure in the steam header 14, and each throughflow according to a false pressure detection value obtained by correcting the pressure detection value of the pressure detection device 20.
  • a number control device 30 that determines the combustion state in the boiler 10 and burns the required number of once-through boilers 10 and a correction means 40 that corrects the pressure detection value of the pressure detection device 20 are provided.
  • the number control device 30 increases the number of combustion of the once-through boiler 10 when the pressure detection value decreases as the steam load used in the steam load section increases, and the pressure detection value as the steam load used in the steam load section decreases.
  • the control range of the steam pressure of the steam header 14 is divided into a plurality of pressure sections, and the amount of combustion of the once-through boiler 10 for each pressure section.
  • Combustion of the once-through boiler 10 has a calculation table that defines (the number of combustion units), and the imitation pressure detection value obtained by correcting the pressure detection value of the steam header 14 corresponds to which pressure category on the calculation table. The quantity is calculated
  • the correction means 40 is disposed in the previous stage of inputting the actual pressure detection value PV detected by the pressure detection device 20 to the number control device 30 and can input the set value SV of the supply steam pressure to the steam header 14. . Further, when the pressure detection value PV is lower than the set value SV, a value obtained by adding a negative correction value to the pressure detection value PV is input to the unit control device 30 as a fake pressure detection value, and the pressure detection value PV is set to the set value SV. Is higher than the pressure detection value PV, a value obtained by adding a positive correction value is input to the unit control device as a false pressure detection value.
  • the once-through boiler 10 in the present embodiment is controlled in combustion state in three stages of standby / low combustion / high combustion.
  • standby means that combustion is stopped
  • low combustion means combustion with half capacity (only one of the two burners is combusted)
  • high combustion means combustion with full capacity (two) Burning both burners).
  • the once-through boiler 10 is NO. 1 to NO.
  • the unit number control calculation table is configured, for example, as shown in FIG. In the table of FIG. 2, the number of operating units is calculated with 0.5 low combustion and 1.0 high combustion, and the combustion state is indicated by ⁇ for low combustion and ⁇ for high combustion.
  • the actual amount of evaporation is calculated as 1.0 t / h for low combustion and 2.0 t / h for high combustion.
  • the control pressure range is 0.57 MPa to 0.47 MPa, and the width of the pressure category in the item of header pressure (steam pressure in the steam header 14) is about 0.03 MPa to 0.04 MPa.
  • the combustion state of each once-through boiler 10 is determined by the pressure (pressure detection value) of the steam header 14, and when the steam load increases and the pressure of the steam header 14 decreases, the number of combustion of the once-through boiler 10 increases. It is set to increase. Further, when the steam load is lowered and the pressure of the steam header 14 is increased, the number of combustion of the once-through boiler 10 is set to be reduced.
  • the PID Proportional Integral Differential
  • the operation value MV is obtained, and then the calculation of (MV ⁇ X% (for example, 50%)) ⁇ Y (for example, 1.00) is performed in the K unit 43.
  • the final calculation unit 44 adds the calculation value (correction value) at the K unit 43 to the pressure detection value PV to obtain the final calculation value (imitation pressure detection value).
  • the obtained final calculation value is sent to the once-through boiler number controller 30 in the form of a signal.
  • the correction means 40 repeats the calculation of the dummy pressure detection value by obtaining the operation value MV by the PID calculation in order to bring the pressure detection value PV close to the set value SV. That is, if the number of boilers does not change even when the correction value is added, control for adding a larger correction value is performed. As a result, it is possible to control the boiler in consideration of a time lag or the like until the boiler is actually burned from the command for burning the boiler output from the number control device 30.
  • the correction means 40 is set so as to add a correction value to the pressure detection value so that the pressure section in which the corrected imitation pressure detection value enters is different from the pressure section in which the pressure detection value before correction enters. May be.
  • X and Y are numerical values determined in advance so that the number control of the boilers is appropriately performed.
  • X is an operation reference value, and is a value for setting the correction value to zero when the set value SV is equal to the detected pressure value PV.
  • the operation reference value X is 50%.
  • Y is a conversion coefficient to steam pressure, and is a value for converting the above (MV ⁇ X%) into a pressure value in order to add to the pressure detection value PV.
  • the conversion coefficient Y is set to 1.00.
  • X and Y can be appropriately changed according to the function of the boiler to be used and the calculation table for the number control to be used.
  • the pressure correction controller 42 for controlling the number is adjusted so that the operation reference value X is 50%.
  • the operation value MV is output as 50% to the K section, and the correction value becomes zero.
  • the pressure detection value PV is smaller than the set value SV, a value smaller than 50%, for example, 49% is output to the K section as the operation value MV that is the PID calculation result.
  • the operation value MV is obtained by performing a PID calculation from the change state of the PV and the set value SV.
  • the correction means 40 inputs PV + (49% -50%) ⁇ 1.00, which is a false pressure detection value, to the unit control device 30.
  • the operation value MV is obtained as 49.939% by the PID calculation from the change state of the pressure detection value PV and the set value SV.
  • (MV ⁇ 50%) ⁇ 1.00 is calculated, that is, (49.939% ⁇ 50%) ⁇ 1.00 is calculated.
  • a correction value of ⁇ 0.061 MPa is obtained. It is done.
  • the calculated false pressure detection value 0.499 MPa is sent in the form of a signal to the once-through boiler number control device 30, and 10 fuel commands are sent to each once-through boiler 10 according to the table in the number control device 30. .
  • the steam pressure pressure detection
  • the value is reduced to 0.541 MPa, when correction is not applied, a steam amount of 10 t / h is originally required, so in order to increase the steam pressure, more than 5.5 through-flow boilers 10 are run.
  • it is necessary only four units are operated according to the calculation table of FIG. 2, and only 8 t / h of steam is generated.
  • the steam pressure in the steam header 14 continues to drop further, drops to 0.531 MPa or less, 5.5 boilers are operated, and steam generation is 11 t / h. Therefore, the steam pressure of the steam header 14 begins to rise gradually.
  • the operation value MV is obtained as 49.974% by the PID calculation from the change state of the pressure detection value PV and the set value SV.
  • (MV ⁇ 50%) ⁇ 1.00 is calculated, that is, (49.974% ⁇ 50%) ⁇ 1.00 is calculated.
  • a correction value of ⁇ 0.026 MPa is obtained. It is done.
  • the calculated false pressure detection value of 0.534 MPa is sent in the form of a signal to the once-through boiler number control device 30 and five fuel commands are sent to each boiler according to the table in the number control device.
  • the basic configuration of the correction means 40 is that the operation value MV is obtained from the change state of the pressure detection value PV and the set value SV at any time by PID calculation, and the pressure detection of the steam header 14 is performed based on this operation value MV.
  • the value PV is corrected.
  • movement of the unit control of the once-through boiler 10 is performed by correct
  • control is performed as follows. That is, when the steam load increases, the pressure of the steam header 14 (supply steam pressure) decreases. At this time, since the value input to the number control device 30 is a false pressure detection value obtained by correcting the pressure detection value to increase the amount of steam generated in the once-through boiler 10, the number of operating units of the once-through boiler 10 increases. The amount of generated steam increases until the supply steam pressure reaches the target value. Further, when the steam load decreases, the pressure of the steam header 14 (supply steam pressure) increases.
  • the value input to the number control device 30 is a false pressure detection value obtained by correcting the pressure detection value to reduce the amount of steam generated in the once-through boiler 10, the number of operating through-flow boilers 10 is reduced.
  • the amount of generated steam decreases until the supply steam pressure reaches the target value.
  • the supply steam pressure is kept constant (set value). In this way, the supply steam pressure can be kept constant simply by correcting the detected pressure value, so there is no need to install a steam accumulator, and installation costs, installation space, and heat dissipation loss can be reduced. .
  • a steam accumulator is not used, an unnecessary increase in the pressure in the can of the once-through boiler can be avoided.
  • FIG. 3A This can be represented as shown in FIG. 3A.
  • the horizontal axis represents the amount of steam generated
  • the vertical axis represents the steam pressure (pressure detection value PV).
  • PV steam pressure
  • FIG. 3B shows the control contents of a conventional cross-flow boiler unit control system.
  • the present invention has been described by taking as an example the case where the number of 14 once-through boilers is controlled.
  • the number of once-through boilers to be controlled is not limited to 14 and other plural numbers.
  • the present invention is applicable even in the case of a stand.
  • the case of (MV ⁇ X% (for example, 50%)) ⁇ Y (for example, 1.00) has been described as an example for correcting the pressure detection value of the steam header 14.
  • the present invention is not limited to this, and can be applied to other correction values.
  • a correction means is provided before the pressure detection value detected by the pressure detection device is input to the number control device, and this correction means is provided with the steam pressure supplied to the steam header. And a value obtained by adding a correction value to the pressure detection value according to the difference between the pressure detection value and the setting value is input to the unit control device as a dummy pressure detection value.

Abstract

本発明の多缶式貫流ボイラの台数制御システムは、貫流ボイラと、蒸気ヘッダと、圧力検出装置と、台数制御装置と、補正装置とを備え、前記台数制御装置は蒸気ヘッダにおける蒸気圧力を検出する圧力検出装置の圧力検出値に応じて各貫流ボイラにおける燃焼状態を決定し必要台数のボイラを燃焼させ、前記補正装置は蒸気ヘッダへの供給蒸気圧力の設定値が入力可能とされ、且つ、圧力検出値と設定値との差に応じて圧力検出値に補正値を加えた値を擬装圧力検出値として台数制御装置に入力する。

Description

多缶式貫流ボイラの台数制御システム
　本発明は、多缶式貫流ボイラの台数制御システムに関するものである。
　本願は、２０１２年５月７日に、日本に出願された特願２０１２－１０６０９８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　貫流ボイラを複数台設置し、蒸気負荷に応じて貫流ボイラの燃焼台数を調節する多缶式貫流ボイラの台数制御システムが、特許文献１などにおいて知られている。この種の多缶式貫流ボイラの台数制御システムは、一般的に図４に示すように、複数台の貫流ボイラ１０と、これら貫流ボイラ１０の発生する蒸気を蒸気配管１２を介して集合させて蒸気負荷部（図示せず）へ向けて供給する蒸気ヘッダ１４と、蒸気ヘッダ１４における蒸気圧力を検出する圧力検出装置２０と、圧力検出装置２０の圧力検出値に応じて各貫流ボイラ１０における燃焼状態を決定し必要台数の貫流ボイラ１０を燃焼させる台数制御装置３０とを備えている。
　台数制御装置３０は、蒸気負荷部で使用する蒸気負荷の増大に伴い圧力検出値が下がったときに貫流ボイラ１０の燃焼台数を増やし、蒸気負荷部で使用する蒸気負荷の減少に伴い圧力検出値が上がったときに貫流ボイラ１０の燃焼台数を減らしている。実際には、蒸気圧力の制御範囲を複数の圧力区分に振り分けて、圧力区分ごとに貫流ボイラの運転台数を定めておき、蒸気ヘッダ１４の圧力検出値がどの圧力区分に該当するかによって貫流ボイラの運転台数を求め、必要台数分の貫流ボイラ１０を燃焼させるようにしている。
　ところで、従来の貫流ボイラの台数制御システムでは、蒸気ヘッダ１４の圧力検出値に応じた蒸気圧力幅で台数制御を行うため、蒸気負荷の変動に伴い供給蒸気圧力が変動してしまい、供給蒸気圧力を一定に保つことができないという問題があった。
　そこで、工場需要側で許容される蒸気圧力の変動幅が狭く供給蒸気圧力を一定に管理する必要がある場合は、図５に示すように、貫流ボイラ１０と蒸気ヘッダ１４の間に蒸気アキュムレータ５０を設置し、貫流ボイラ１０の缶内圧力を供給蒸気圧力より高く維持して、その状態で、蒸気アキュムレータ５０と蒸気ヘッダ１４を繋ぐ配管１３に設けた二次圧制御弁６２を圧力調節計６０により制御することにより、蒸気ヘッダ１４の圧力を制御して蒸気の要求品質（要求圧力）を確保していた。
特開２００５－４９００８号公報
　しかし、このように蒸気アキュムレータ５０を設置する場合、設置コストや設置スペースが余計に必要となる上、貫流ボイラ１０の缶内圧力を不必要に上昇させなければならず、非効率であった。
　本発明は、上記事情を考慮し、蒸気アキュムレータを使用せず、貫流ボイラの缶内圧力の不必要な上昇を回避しながら、蒸気負荷変動によらずに供給蒸気圧力を一定に保つことのできる多缶式貫流ボイラの台数制御システムを提供することを目的とする。
　本発明の多缶式貫流ボイラの台数制御システムは、複数台の貫流ボイラと、これら貫流ボイラの発生する蒸気を集合させて蒸気負荷部へ向けて供給する蒸気ヘッダと、該蒸気ヘッダにおける蒸気圧力を検出する圧力検出装置と、該圧力検出装置の実際の圧力検出値に応じて前記各貫流ボイラにおける燃焼状態を決定し必要台数のボイラを燃焼させる台数制御装置と、前記圧力検出値を補正する補正手段とを備え、前記台数制御装置は、前記蒸気負荷部で使用する蒸気負荷の増大に伴い前記圧力検出値が下がったときに前記貫流ボイラの燃焼台数を増やし、前記蒸気負荷部で使用する蒸気負荷の減少に伴い前記圧力検出値が上がったときに前記貫流ボイラの燃焼台数を減らし、前記補正手段は、前記圧力検出値に補正値を加えた値を擬装圧力検出値として前記台数制御装置に入力する。
　この場合、圧力検出値に補正を加えるだけで、供給蒸気圧力を一定に保つことができるので、蒸気アキュムレータの設置が不要であり、そのための設置コストや設置スペースや放熱ロスを削減することができる。また、蒸気アキュムレータを使用しないため、貫流ボイラの缶内圧力の不必要な上昇を回避することができる。
　上記多缶式貫流ボイラの台数制御システにおいて、前記補正手段は、前記蒸気ヘッダの蒸気圧力の設定値を入力可能であり、前記補正値は、前記圧力検出値が前記設定値よりも低い場合は負の値であり、前記圧力検出値が前記設定値よりも高い場合は正の値であることが好ましい。
　この場合、次のように制御が行われる。即ち、蒸気負荷が増大すると蒸気ヘッダの圧力（供給蒸気圧力）が低下する。このとき、台数制御装置に入力される値は、圧力検出値に貫流ボイラの発生蒸気量を増やす補正が加えられた擬装圧力検出値となっているから、貫流ボイラの運転台数を増やす制御が行われ、供給蒸気圧力が目標値になるまで発生蒸気量が増加していく。また、蒸気負荷が減少すると蒸気ヘッダの圧力（供給蒸気圧力）が上昇する。このとき、台数制御装置に入力される値は、圧力検出値に貫流ボイラの発生蒸気量を減らす補正が加えられた擬装圧力検出値となっているから、貫流ボイラの運転台数を減らす制御が行われ、供給蒸気圧力が目標値になるまで発生蒸気量が減少していく。その結果、供給蒸気圧力が一定（設定値）に保たれる。
　上記多缶式貫流ボイラの台数制御システムにおいて、前記台数制御装置は、入力される圧力検出値が、段階的に振り分けられた複数の圧力区分のうちのどの圧力区分に入るかによって前記貫流ボイラの燃焼台数を演算する演算テーブルを有しており、前記補正値は、前記擬装圧力検出値と圧力検出値とが異なる圧力区分となる値としてもよい。
　この場合、圧力検出値に補正値が加えられた擬装圧力検出値の入る演算テーブル上の圧力区分が、圧力検出値の入る圧力区分とは異なるので、目標圧力（設定値）と異なる圧力で安定状態となることはなく、目標圧力に到達するまで運転台数の変更が行われる。その結果として、供給蒸気圧力が一定（設定値）に保たれる。
　前記補正手段は、前記圧力検出値を前記台数制御装置に入力する前段に設けられることが好ましい。
　本発明の多缶式貫流ボイラの台数制御システムによれば、圧力検出値に補正を加えるだけで、供給蒸気圧力を一定に保つことができるので、蒸気アキュムレータの設置が不要であり、そのための設置コストや設置スペースや放熱ロスを削減することができる。また、蒸気アキュムレータを使用しないため、貫流ボイラの缶内圧力の不必要な上昇を回避することができる。
　また、圧力検出値に補正値が加えられた擬装圧力検出値の入る演算テーブル上の圧力区分を、圧力検出値の入る圧力区分とは異なるようにすることで、目標圧力（設定値）と異なる圧力で安定状態となることはなく、目標圧力に到達するまで運転台数の変更が行われ、その結果として、供給蒸気圧力が一定（設定値）に保たれる。
本発明の実施形態の多缶式貫流ボイラの台数制御システムの構成を示す図である。 同実施形態において台数制御装置に備わる演算テーブルの内容を示す図である。 本発明の多缶式貫流ボイラの台数制御システムの制御内容を示す図である。 従来の多缶式貫流ボイラの台数制御システムの制御内容を示す図である。 従来の多缶式貫流ボイラの台数制御システムの構成を示す図である。 従来の蒸気アキュムレータを有した多缶式貫流ボイラの台数制御システムの構成を示す図である。
　以下、本発明の実施形態の多缶式貫流ボイラの台数制御システムを図面を参照して説明する。
　この多缶式貫流ボイラの台数制御システムは、図１に示すように、複数台の貫流ボイラ１０と、これら貫流ボイラ１０の発生する蒸気を蒸気配管１２を介して集合させて蒸気負荷部（図示せず）へ向けて供給する蒸気ヘッダ１４と、蒸気ヘッダ１４における蒸気圧力を検出する圧力検出装置２０と、圧力検出装置２０の圧力検出値に補正を加えた擬装圧力検出値に応じて各貫流ボイラ１０における燃焼状態を決定し必要台数の貫流ボイラ１０を燃焼させる台数制御装置３０と、圧力検出装置２０の圧力検出値に補正を加える補正手段４０と、を備えている。
　台数制御装置３０は、蒸気負荷部で使用する蒸気負荷の増大に伴い圧力検出値が下がったときに貫流ボイラ１０の燃焼台数を増やし、蒸気負荷部で使用する蒸気負荷の減少に伴い圧力検出値が上がったときに貫流ボイラ１０の燃焼台数を減らすものであり、具体的には、蒸気ヘッダ１４の蒸気圧力の制御範囲を複数の圧力区分に振り分けて、圧力区分ごとに貫流ボイラ１０の燃焼量（燃焼台数）を定めた演算テーブルを有しており、蒸気ヘッダ１４の圧力検出値に補正を加えた擬装圧力検出値が、演算テーブル上のどの圧力区分に該当するかによって貫流ボイラ１０の燃焼量を求め、必要台数分の貫流ボイラ１０を燃焼させる。
　補正手段４０は、圧力検出装置２０の検出した実際の圧力検出値ＰＶを台数制御装置３０に入力する前段に配置されており、蒸気ヘッダ１４への供給蒸気圧力の設定値ＳＶを入力可能である。また、圧力検出値ＰＶが設定値ＳＶよりも低い場合は圧力検出値ＰＶに負の補正値を加えた値を擬装圧力検出値として台数制御装置３０に入力し、圧力検出値ＰＶが設定値ＳＶよりも高い場合は圧力検出値ＰＶに正の補正値を加えた値を擬装圧力検出値として台数制御装置に入力する機能を有している。
　ここで、本実施形態における貫流ボイラ１０は、待機／低燃焼／高燃焼の３段階で燃焼状態を制御されるものである。ここで、待機とは燃焼停止していること、低燃焼とは半分の能力で燃焼（２本のバーナーのうち１本だけを燃焼）すること、高燃焼とは全部の能力で燃焼（２本のバーナーの両方を燃焼）することを指す。貫流ボイラ１０は、ＮＯ．１～ＮＯ．１４までの１４台あり、台数制御の演算テーブルは、例えば、図２に示すように構成されている。この図２の表において、運転台数は、低燃焼を０．５台、高燃焼を１．０台として計算し、燃焼状態は、低燃焼を△、高燃焼を○で示してある。実際の蒸発量は、低燃焼で１．０ｔ／ｈ、高燃焼で２．０ｔ／ｈとして計算している。制御圧力幅は０．５７ＭＰａ～０．４７ＭＰａで、ヘッダ圧（蒸気ヘッダ１４における蒸気圧力）の項目の圧力区分の幅は、約０．０３ＭＰａ～０．０４ＭＰａとなっている。
　この演算テーブルでは、各貫流ボイラ１０の燃焼状態が、蒸気ヘッダ１４の圧力（圧力検出値）により決定されており、蒸気負荷が高くなり蒸気ヘッダ１４の圧力が下がると、貫流ボイラ１０の燃焼台数を増やすように設定されている。また、蒸気負荷が低くなり蒸気ヘッダ１４の圧力が上がると、貫流ボイラ１０の燃焼台数を減らすように設定されている。
　補正手段４０の具体的な内容について説明すると、まず、圧力補正調節計４２にて圧力検出装置２０で検出した実際の圧力検出値ＰＶの変化状況と設定値ＳＶからＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ　Ｉｎｔｅｇｒａｌ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ）演算にて操作値ＭＶを求め、その後、Ｋ部４３で（ＭＶ－Ｘ％（例えば５０％））×Ｙ（例えば１．００）の演算を行なう。そして、最終演算部４４ではＫ部４３での演算値（補正値）を圧力検出値ＰＶに加え、最終演算値（擬装圧力検出値）を求める。この得られた最終演算値を、貫流ボイラ台数制御装置３０へ信号の形で送る。このように、補正手段４０では、圧力検出値ＰＶを設定値ＳＶに近づけるために、ＰＩＤ演算で操作値ＭＶを求めて擬装圧力検出値を算出することを繰り返す。即ち、補正値を加えてもボイラ台数が変わらない場合には、さらに大きな値の補正値を加える制御が行われる。この結果、台数制御装置３０から出力されるボイラを燃焼させる指令とから、実際にボイラが燃焼するまでのタイムラグ等を考慮してボイラを制御できる。ここで、補正手段４０は、補正後の擬装圧力検出値の入る圧力区分が補正前の圧力検出値の入る圧力区分とは異なるようにする補正値を圧力検出値に対して加えるように設定されていても良い。この場合、設定値から外れた状態にある蒸気ヘッダ１４の圧力が、その外れた状態のまま安定するのを回避できる。
　なお、Ｘ，Ｙは、それぞれボイラの台数制御が適切に行なわれるよう予め定めた数値である。Ｘは操作基準値であり、設定値ＳＶと圧力検出値ＰＶとが等しい場合に補正値をゼロとするための値である。本実施形態では操作基準値Ｘを５０％としている。Ｙは、蒸気圧力への変換係数であり、前記（ＭＶ－Ｘ％）を、圧力検出値ＰＶに加算するために、圧力値に換算するための値である。本実施形態では変換係数Ｙを１．００としている。Ｘ及びＹは、使用するボイラの機能や使用する台数制御の演算テーブルによって適宜変更可能である。
　例えば、従来の台数制御では、蒸気負荷２０ｔ／ｈを賄うためには、図２の演算テーブルに基づけば、１０台の貫流ボイラを運転する必要がある。しかし、蒸気ヘッダ１４の圧力の低下をトリガに運転台数を決めるため、蒸気ヘッダ１４の圧力が０．４９９ＭＰａまで低下しないと、１０台の貫流ボイラ１０は立ち上がらない。
　本実施形態の台数制御では、まず、台数制御のための圧力補正調節計４２を操作基準値Ｘが５０％になるように調節しておく。これにより、圧力検出値ＰＶと設定値ＳＶとが等しい場合には、操作値ＭＶが５０％としてＫ部に出力され、補正値がゼロとなる。そして、設定値ＳＶに対して圧力検出値ＰＶが小さい場合は、５０％より小さい値、例えば４９％をＰＩＤ演算結果である操作値ＭＶとしてＫ部に出力する。ここで、操作値ＭＶは、ＰＶの変化状況と設定値ＳＶからＰＩＤ演算を行うことにより得られる。補正手段４０は、台数制御装置３０に、擬装圧力検出値であるＰＶ＋（４９％－５０％）×１．００を入力する。こうすることにより、貫流ボイラ１０は１１台焚かれることになる。蒸気ヘッダ１４の圧力が設定値（目標値）ＳＶ（＝０．５６ＭＰａ）になるまで常にＰＩＤ演算を繰り返す。その結果として、蒸気負荷変動によらず、蒸気ヘッダ１４の圧力を一定にすることができる。
　蒸気負荷が２０ｔ／ｈで、蒸気ヘッダ１４の圧力が０．５６ＭＰａに設定されるものとし、この条件でボイラの台数制御システムが安定して作動している状況を説明する。
　圧力補正調節計４２へ、圧力検出装置２０から圧力検出値ＰＶ＝０．５６ＭＰａの信号が入力される。圧力補正調節計４２では、圧力検出値ＰＶの変化状況と設定値ＳＶからＰＩＤ演算にて操作値ＭＶが４９．９３９％として求められる。
　Ｋ部４３では（ＭＶ－５０％）×１．００の演算、つまり（４９．９３９％－５０％）×１．００の演算が行なわれ、結果として、補正値である－０．０６１ＭＰａが得られる。そして、最終演算部４４では、Ｋ部４３で得られた演算値（補正値）である－０．０６１ＭＰａと圧力検出値ＰＶ＝０．５６ＭＰａとの加算が行なわれ、０．４９９ＭＰａが擬装圧力検出値として求められる。この求められた擬装圧力検出値０．４９９ＭＰａが貫流ボイラ台数制御装置３０へ信号の形で送られ、台数制御装置３０内のテーブルに従い、１０台の燃料指令を各貫流ボイラ１０へ送ることとなる。
　もう１つ例を挙げると、例えば、蒸気ヘッダ１４の設定値（設定蒸気圧値）ＳＶが０．５６ＭＰａで１０ｔ／ｈの蒸気量を必要としている場合に、何らかの理由で仮に蒸気圧力（圧力検出値）が０．５４１ＭＰａまで下がったとすると、補正をかけないとき、本来は１０ｔ／ｈの蒸気量を必要としているので、蒸気圧を上げるためには５．５台より多くの貫流ボイラ１０を焚く必要があるのに、図２の演算テーブルに従い４台しか稼働しなくなり、蒸気量は８ｔ／ｈしか発生しなくなる。必要蒸気量は１０ｔ／ｈであるため、蒸気ヘッダ１４の蒸気圧力は更に下がり続け、０．５３１ＭＰａ以下にまで下がって、漸くボイラ台数が５．５台稼働し、蒸気発生量が１１ｔ／ｈとなるため、漸く蒸気ヘッダ１４の蒸気圧力が上がり始めるようになる。
　蒸気負荷が１０ｔ／ｈで、蒸気ヘッダ１４の圧力が０．５６ＭＰａに設定されるものとし、この条件でボイラの台数制御システムが安定して作動している状況を説明する。
　すなわち、圧力補正調節計４２へは、圧力検出装置２０から圧力検出値ＰＶ＝０．５６ＭＰａの信号が入力される。圧力補正調節計４２では、圧力検出値ＰＶの変化状況と設定値ＳＶからＰＩＤ演算にて操作値ＭＶが４９．９７４％として求められる。
　Ｋ部４３では（ＭＶ－５０％）×１．００の演算、つまり（４９．９７４％－５０％）×１．００の演算が行なわれ、結果として、補正値である－０．０２６ＭＰａが得られる。そして、最終演算部４４では、Ｋ部４３で得られた演算値（補正値）である－０．０２６ＭＰａと圧力検出値ＰＶ＝０．５６ＭＰａとの加算が行なわれ、０．５３４ＭＰａが擬装圧力検出値として求められる。この求められた擬装圧力検出値０．５３４ＭＰａが貫流ボイラ台数制御装置３０へ信号の形で送られ、台数制御装置内のテーブルに従い、５台の燃料指令を各ボイラへ送ることとなる。
　以上のように、補正手段４０の基本的構成は、操作値ＭＶを圧力検出値ＰＶの変化状況と設定値ＳＶからＰＩＤ演算にて随時求め、この操作値ＭＶを基に蒸気ヘッダ１４の圧力検出値ＰＶを補正するようになっている。そして、圧力検出値ＰＶを補正することにより、貫流ボイラ１０の台数制御の運転が行なわれる。このような制御方法であると、蒸気負荷が急変して蒸気ヘッダ１４の圧力が急変した場合でも、貫流ボイラ台数制御装置３０へ蒸気ヘッダ１４の圧力変動が直に伝わることとなり、従来の蒸気アキュムレータを用いた貫流ボイラ台数制御の利点である高い制御スピードを、蒸気アキュムレータを用いることなく維持することが可能である。
　例えば、前述した例で説明すると、蒸気負荷が１０ｔ／ｈで、蒸気ヘッダ１４の圧力（設定値）が０．５６ＭＰａに設定され、５台のボイラが燃焼している場合に、蒸気負荷の急増により、蒸気ヘッダ１４の圧力（圧力検出値）が突然０．５６ＭＰａから０．５４ＭＰａまで低下したとする。このとき、貫流ボイラ台数制御装置３０へは、ＰＶ＋（ＭＶ－５０％）×１．００で得られる信号、つまり、０．５４ＭＰａ＋（４９．９７４－５０％）×１．００で得られる信号（擬装圧力検出値）が送られる（ＭＶの計算値はタイムラグの関係から、実際には前回の計算とほぼ同じ値が算出される）。つまり、７．５台の燃料指令を各ボイラへ送ることとなる。
　以上説明したように、蒸気ヘッダ１４の圧力検出値ＰＶを補正することで、蒸気ヘッダ１４の圧力が急減した時に直に貫流ボイラの運転台数を増加する制御が可能となる。勿論、これとは逆に、蒸気ヘッダ１４の圧力が急増した時に直に貫流ボイラの運転台数を減少する制御が可能となる。
　以上の説明のように、本実施形態の多缶式貫流ボイラの台数制御システムにおいては、次のように制御が行われる。即ち、蒸気負荷が増大すると蒸気ヘッダ１４の圧力（供給蒸気圧力）が低下する。このとき、台数制御装置３０に入力される値は、圧力検出値に貫流ボイラ１０の発生蒸気量を増やす補正が加えられた擬装圧力検出値となっているから、貫流ボイラ１０の運転台数が増え、供給蒸気圧力が目標値になるまで発生蒸気量が増加していく。また、蒸気負荷が減少すると蒸気ヘッダ１４の圧力（供給蒸気圧力）が上昇する。このとき、台数制御装置３０に入力される値は、圧力検出値に貫流ボイラ１０の発生蒸気量を減らす補正が加えられた擬装圧力検出値となっているから、貫流ボイラ１０の運転台数が減り、供給蒸気圧力が目標値になるまで発生蒸気量が減少していく。その結果、供給蒸気圧力が一定（設定値）に保たれる。このように圧力検出値に補正を加えるだけで、供給蒸気圧力を一定に保つことができるので、蒸気アキュムレータの設置が不要であり、そのための設置コストや設置スペースや放熱ロスを削減することができる。また、蒸気アキュムレータを使用しないため、貫流ボイラの缶内圧力の不必要な上昇を回避することができる。
　これを図で表せば、図３Ａのように示される。この図において横軸は蒸気発生量、縦軸は蒸気圧力（圧力検出値ＰＶ）である。この図で示すように、圧力検出値ＰＶが設定値ＳＶよりも低い場合は前記圧力検出値に負の補正値を加えた値を擬装圧力検出値として台数制御装置に入力することにより、逆に、圧力検出値が設定値よりも高い場合は圧力検出値に正の補正値を加えた値を擬装圧力検出値として台数制御装置に入力することにより、蒸気ヘッダ１４の圧力を目標蒸気圧に近づけることができる。なお、参考のため、従来の貫流ボイラの台数制御システムの制御内容を図３Ｂに示す。
　以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　例えば、前記実施形態では、１４台の貫流ボイラの台数制御する場合を例に挙げて本発明を説明したが、制御対象となる貫流ボイラの台数は１４台に限られることなく、それ以外の複数台の場合でも本発明は適用可能である。
　また、前記実施形態では、蒸気ヘッダ１４の圧力検出値を補正するにあたり、（ＭＶ－Ｘ％（例えば５０％））×Ｙ（例えば１．００）の場合を例に挙げて説明したが、これに限られることなく、他の補正値である場合でも本発明は適用可能である。
　本発明では、多缶式貫流ボイラの台数制御システムにおいて、圧力検出装置の検出した圧力検出値を台数制御装置に入力する前段に補正手段を設け、この補正手段を、蒸気ヘッダへの供給蒸気圧力の設定値が入力可能とされ、且つ、圧力検出値と設定値との差に応じて圧力検出値に補正値を加えた値を擬装圧力検出値として台数制御装置に入力する構成とした。これにより、蒸気負荷の変動や圧力検出値の変化に迅速に対応できるとともに、供給蒸気圧力を一定に保つことができる。
　１０　貫流ボイラ
　１４　蒸気ヘッダ
　２０　圧力検出装置
　３０　台数制御装置
　４０　補正手段

Claims (4)

  1. 　複数台の貫流ボイラと、
    　これら貫流ボイラの発生する蒸気を集合させて蒸気負荷部へ向けて供給する蒸気ヘッダと、
    　該蒸気ヘッダにおける蒸気圧力を検出する圧力検出装置と、
    　該圧力検出装置の実際の圧力検出値に応じて前記各貫流ボイラにおける燃焼状態を決定し必要台数のボイラを燃焼させる台数制御装置と、
    　前記圧力検出値を補正する補正手段とを備え、
    　前記台数制御装置は、前記蒸気負荷部で使用する蒸気負荷の増大に伴い前記圧力検出値が下がったときに前記貫流ボイラの燃焼台数を増やし、前記蒸気負荷部で使用する蒸気負荷の減少に伴い前記圧力検出値が上がったときに前記貫流ボイラの燃焼台数を減らし、
    　前記補正手段は、前記圧力検出値に補正値を加えた値を擬装圧力検出値として前記台数制御装置に入力する多缶式貫流ボイラの台数制御システム。
  2. 　前記補正手段は、前記蒸気ヘッダの蒸気圧力の設定値を入力可能であり、
    　前記補正値は、前記圧力検出値が前記設定値よりも低い場合は負の値であり、前記圧力検出値が前記設定値よりも高い場合は正の値である請求項１に記載の多缶式貫流ボイラの台数制御システム。
  3. 　前記台数制御装置は、入力される圧力検出値が、段階的に振り分けられた複数の圧力区分のうちのどの圧力区分に入るかによって前記貫流ボイラの燃焼台数を演算する演算テーブルを有しており、
    　前記補正値は、前記擬装圧力検出値と前記圧力検出値とが異なる圧力区分となる値である請求項１または２に記載の多缶式貫流ボイラの台数制御システム。
  4. 　前記補正手段は、前記圧力検出値を前記台数制御装置に入力する前段に設けられる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の多缶式貫流ボイラの台数制御システム。
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