特許 5692807 多缶設置ボイラ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5692807

(24)【登録日】2015年2月13日

(45)【発行日】2015年4月1日

(54)【発明の名称】多缶設置ボイラ

(51)【国際特許分類】

   F22B 35/00 20060101AFI20150312BHJP

【ＦＩ】

   F22B35/00 E

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2011-124750(P2011-124750)

(22)【出願日】2011年6月3日

(65)【公開番号】特開2012-251721(P2012-251721A)

(43)【公開日】2012年12月20日

【審査請求日】2014年4月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】000130651

【氏名又は名称】株式会社サムソン

(72)【発明者】

【氏名】西山 将人

(72)【発明者】

【氏名】森本 守

【審査官】 木村 麻乃

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０６９５１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１６８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２４１１７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２１５２０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１４６１０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−６９５１６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２２Ｂ ３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

高燃焼・低燃焼・燃焼待機や高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼待機のように燃焼量を段階的に調節するボイラを複数台設置しており、ボイラが供給している蒸気の圧力値が圧力調節範囲内に維持されるように各ボイラの燃焼量を制御する多缶設置ボイラにおいて、ボイラで段階的に設定している燃焼量は、燃焼待機と低燃焼の差を他の燃焼量間よりも狭くなるように低燃焼を設定しておき、蒸気圧力値の変動によって燃焼量の変更を行う場合は、燃焼量の差を小さく設定した燃焼待機と低燃焼の間での燃焼量変更よりも、それ以外の燃焼量間での燃焼量変更を優先して行うものであることを特徴とする多缶設置ボイラ。

【請求項2】

請求項１に記載の多缶設置ボイラにおいて、燃焼量の差を最も大きく設定した燃焼量の間での燃焼量変更を、より優先して行うようにしたことを特徴とする多缶設置ボイラ。

【請求項3】

請求項１又は２に記載の多缶設置ボイラにおいて、燃焼量増加時、ボイラの燃焼台数があらかじめ設定しておいた台数増加パターン設定値未満の場合には、燃焼台数の増加を優先して行い、ボイラの燃焼台数が台数増加パターン設定値以上になった場合には、燃焼台数を変えずに燃焼量を増加することを優先して行うものであることを特徴とする多缶設置ボイラ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、燃焼台数を変更することで蒸気供給量の調節を行うようにしている多缶設置ボイラに関するものである。

【背景技術】

【0002】

複数台のボイラと、ボイラの燃焼台数を制御する台数制御装置からなる多缶設置ボイラが広く使用されている。台数制御装置は、ボイラから供給している蒸気の圧力値が圧力調節範囲内を維持するようにボイラの燃焼量を制御するものであり、燃焼量を増減することで蒸気供給量の調節を行う。ボイラの燃焼量調節は、特許２９４２０８０号公報に記載されているような燃焼量を段階的に調節するボイラが一般的であり、高燃焼・低燃焼・燃焼待機の三位置燃焼制御や、高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼待機のの四位置燃焼制御が行われている。

【0003】

図４は、高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼待機の４位置で燃焼制御するボイラ３台で台数制御を行う場合の燃焼パターンを示している。図ではボイラの燃焼状態は、高燃焼の場合を「Ｈ」、中燃焼の場合を「Ｍ」、低燃焼の場合を「Ｌ」、燃焼待機の場合を「−」で示している。個々のボイラでは、高燃焼での燃焼量を１００％とした場合、中燃焼では６６．７％、低燃焼では３３．３％の燃焼量になるとしている。図４では、多缶設置ボイラのシステム全体での燃焼量を１００％とした場合の各燃焼状態での燃焼量を記載している。システム全体での燃焼量は、すべてのボイラが燃焼待機であれば０％、低燃焼が１台だけであれば１１．１％、中燃焼が１台だけであれば２２．２％、高燃焼が１台だけであれば３３．３％となり、３台のボイラすべてが高燃焼となった場合に１００％となる。この例では、高燃焼１台での燃焼量と低燃焼３台での燃焼量は等しくなり、中燃焼１台での燃焼量と低燃焼２台での燃焼量は等しくなる。そのため、「Ｈ−−」の場合、「ＭＬ−」の場合、「ＬＬＬ」の場合、燃焼量はすべて同じ３３．３％となっている。

【0004】

図において、燃焼量を増加するルートと燃焼量を減少するルートを異ならせているのは、燃焼台数の増減を少なくするためである。ボイラで燃焼量の変更を行う場合、低燃焼と中燃焼の間での変更や中燃焼と高燃焼の間で変更する場合は、燃料及び燃焼用空気の供給量を変更するだけであるために短時間で変更することができる。しかし、燃焼を停止している状態から燃焼を開始する場合は、炉内換気などの準備工程が必要となる。さらに、冷缶状態から蒸気発生温度に上昇するまでは蒸気を供給することができないため、燃焼指令の出力から蒸気供給を開始するまでには比較的長い時間が必要となる。また、燃焼発停時に行われる炉内の換気によって放出熱量が多くなるという問題もあった。

【0005】

そのため多缶設置ボイラの台数制御では、燃焼台数の変更が少なくなるように台数制御のパターンを決定する。例えば「Ｈ−−」から燃焼量を１段階増加する場合には「ＨＬ−」とするが、「ＨＬ−」から燃焼量を１段階減少する場合には「Ｈ−−」には戻さずに「ＭＬ−」とする。この場合、「ＨＬ−」から「Ｈ−−」に戻したのでは、その後に燃焼量の増加することになると燃焼を停止したボイラ１台の燃焼を開始しなければならず、すぐには蒸気を供給できないために蒸気供給量の増加が遅れて蒸気圧力値が低下することになる。しかし「ＭＬ−」としておいた場合、中燃焼の１台を高燃焼にすることで燃焼量を増加することができ、この場合には速やかに蒸気供給量を増加することができため、蒸気圧力値の低下を抑えることができる。そのため、燃焼量の変更は可能な限り同一の燃焼台数内での燃焼状態変更のみで対応し、燃焼台数の変更が必要が避けられない場合にのみ燃焼台数を変更することが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許２９４２０８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、燃焼量を段階的に調節することができるようにしたボイラを複数台設置しており、ボイラから供給する蒸気の圧力値を調節範囲内に維持するように各ボイラの燃焼量を制御する多缶設置ボイラにおいて、負荷変動に対する追従性を従来以上に高くした台数制御を行う多缶設置ボイラを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

請求項１に記載の発明は、高燃焼・低燃焼・燃焼待機や高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼待機のように燃焼量を段階的に調節するボイラを複数台設置しており、ボイラが供給している蒸気の圧力値が圧力調節範囲内に維持されるように各ボイラの燃焼量を制御する多缶設置ボイラにおいて、ボイラで段階的に設定している燃焼量は、燃焼待機と低燃焼の差を他の燃焼量間よりも狭くなるように低燃焼を設定しておき、蒸気圧力値の変動によって燃焼量の変更を行う場合は、燃焼量の差を小さく設定した燃焼待機と低燃焼の間での燃焼量変更よりも、それ以外の燃焼量間での燃焼量変更を優先して行うものであることを特徴とする。

【0009】

請求項２に記載の発明は、前記の多缶設置ボイラにおいて、燃焼量の差を最も大きく設定した燃焼量の間での燃焼量変更を、より優先して行うようにしたことを特徴とする。

【0010】

請求項３に記載の発明は、前記の多缶設置ボイラにおいて、燃焼量増加時、ボイラの燃焼台数があらかじめ設定しておいた台数増加パターン設定値未満の場合には、燃焼台数の増加を優先して行い、ボイラの燃焼台数が台数増加パターン設定値以上になった場合には、燃焼台数を変えずに燃焼量を増加することを優先して行うものであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明を実施することで、蒸気供給量の変更が必要になって燃焼量の変更を行う際に、蒸気供給量の変更を早い段階で大きく変更することができるため、燃焼量の変更が足りないということになりにくく、結果として負荷変動に対する台数制御の追従性向上が期待できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】多缶設置ボイラのフロー図

【図2】本発明の一実施例での燃焼パターン説明図

【図3】本発明の他の実施例での燃焼パターン説明図

【図4】従来技術での燃焼パターン説明図

【図5】従来技術での燃焼パターン説明図

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例における多缶設置ボイラシステムのフロー図、図２と図３は本発明の実施例での燃焼パターン説明図、図４と図５は比較のための従来技術での燃焼パターン説明図である。図３と図５は、台数増加パターンの設定値を３台とし、ボイラの燃焼台数が台数増加パターン設定値未満の場合には、燃焼台数の変更を最優先する操作を行っている場合のものである。そして図２と図４は、燃焼台数変更を最優先する操作を行っていない（台数増加パターンの設定値を１台とした）場合のものである。

【0014】

台数増加パターンの設定値は、多缶設置ボイラの設置環境に応じて定める。例えば、多缶設置ボイラの負荷率変動が少なく、ほとんどの期間で低い状態にあるといった場合、台数増加パターン設定値は少ない台数に設定する。図２及び図４で記載しているように台数増加パターン設定値を１台としていた場合、燃焼台数を可能な限り増加しない制御となる。この場合、負荷率が０％から６６％まで上昇してもボイラの燃焼台数は２台までしか増加せず、３台目のボイラは燃焼させないことになる。そのため、燃焼台数の増減回数を少なくなる。また、多缶設置ボイラの起動直後における負荷率は低いが、工場の操業が開始されると負荷率は急上昇するといった場合、台数増加パターン設定値は多い台数に設定する。図３及び図５に記載しているように台数増加パターン設定値を３台としていた場合、多缶設置ボイラ起動直後に燃焼台数を増やす制御となる。低燃焼の状態から燃焼量を増加するのであれば、短時間で燃焼量を増加できる。そのため、早い段階で３台すべてのボイラが燃焼を開始していると、その後の負荷急上昇にも追従することができる。

【0015】

図１では１号缶から３号缶のボイラ１を並列に設置しており、各ボイラ１で発生させた蒸気を集合させるスチームヘッダ４を設けている。各ボイラ１とスチームヘッダ４の間を蒸気配管５で結んでおき、各ボイラ１で発生させた蒸気はスチームヘッダ４に集合させた後で蒸気使用部（図示せず）へ送る。スチームヘッダ４には、蒸気圧力値を検出する圧力検出装置６を設け、圧力検出装置６で検出した蒸気圧力値は台数制御装置３へ送る。台数制御装置３には、蒸気圧力値に応じてボイラの燃焼台数を定めている燃焼パターンを設定しておき、台数制御装置３が各ボイラにおける燃焼の有無を決定する。各ボイラには、それぞれに運転制御装置２を設けており、運転制御装置２は台数制御装置３からの燃焼要求信号を受けてボイラの燃焼を行う。

【0016】

台数制御装置３にて行うボイラの台数制御は、台数制御装置３に設定している燃焼パターンに基づいて行い、圧力検出装置６で検出した蒸気圧力値が低いほどボイラの燃焼量を多くし、蒸気圧力値が高いほど燃焼量を少なくする。蒸気の発生量が蒸気の使用量より大きい場合には蒸気圧力値は上昇し、蒸気の発生量が蒸気の使用量より小さい場合には蒸気圧力値は低下することとなる。そのため、台数制御装置３は蒸気圧力値を制御圧力幅内に保つように、蒸気圧力値が高くなればボイラの燃焼量を少なくし、蒸気圧力値が低くなればボイラの燃焼量を多くする台数制御を実施する。

【0017】

台数制御装置３には、各ボイラ１に対して優先順位を設定しておき、優先順位の高いものから何番目の優先順位までどの燃焼を行うを決定する。図２に基づいて燃焼パターンの説明を行う。ボイラは、高燃焼・中燃焼・低燃焼・燃焼待機の４位置で燃焼量を制御するものであり、燃焼待機と低燃焼での燃焼量の差は他の燃焼量間よりも狭くなるように低燃焼を設定する。また、低燃焼と中燃焼での燃焼量の差と、中燃焼と高燃焼での燃焼量の差も異ならせておく。本実施例では、低燃焼は高燃焼の２０％、中燃焼は高燃焼の５０％の燃焼量であるとしている。この場合、燃焼待機と低燃焼での燃焼量の差は２０％、低燃焼と中燃焼での燃焼量の差は３０％、中燃焼と高燃焼での燃焼量の差は５０％分となる。

【0018】

図ではボイラの燃焼状態は、高燃焼の場合を「Ｈ」、中燃焼の場合を「Ｍ」、低燃焼の場合を「Ｌ」、燃焼待機の場合を「−」で示している。また、同容量である設置ボイラ３台のすべてが高燃焼を行った時の燃焼量を１００％とした場合の各燃焼状態での燃焼量を記載している。低燃焼は高燃焼の２０％、中燃焼は高燃焼の５０％であり、ボイラの設置台数は３台であるため、多缶設置ボイラ全体に対する燃焼量は、低燃焼１台では６．７％、中燃焼１台では１６．７％、高燃焼１台では３３．３％となる。この場合、ボイラ１台での燃焼待機と低燃焼での燃焼量の差は６．７％、低燃焼と中燃焼での差は１０．０％、中燃焼と高燃焼での差は１６．７％となる。（四捨五入の関係で見かけ上のずれがある。）

【0019】

従来例の図４の場合、低燃焼１台は１１．１％、中燃焼１台は２２．２％、高燃焼１台は３３．３％であったため、「Ｈ−−」、「ＭＬ−」、「ＬＬＬ」の燃焼量はすべて３３．３％となる。しかし本実施例では、低燃焼／中燃焼／高燃焼の比率が異なるため、「Ｈ−−」では３３．３％、「ＭＬ−」では２３．３％、「ＬＬＬ」では２０．０％となっており、それぞれで異なっている。本実施例でも燃焼台数の増減が少なくなるように台数制御を行っているため、基本的な設定は図４と同じであるが、図４とは一部で異なっている。

【0020】

本発明での考え方は、燃焼量の変更を行う場合は、燃焼量の差を大きく設定している部分の燃焼量変更を優先して行う、というものである。「ＨＬ−」から燃焼量を増加する場合、「ＨＭ−」にするところは本実施例と従来例で同じとなる。しかし、「ＨＭ−」から燃焼量を減少する場合、従来例であれば元の燃焼状態である「ＨＬ−」に戻しているが、本実施例では「ＭＭ−」へ変更するようにしている。ここでは、「ＨＭ−」から「ＨＬ−」に変更しても燃焼量を減少することになるが、この場合の燃焼量変化は５０．０％から４０．０％の１０．０％分となり、「ＨＭ−」から「ＭＭ−」に変化させた場合の燃焼量変化は５０．０％から３３．３％の１６．７％となる。

【0021】

燃焼量の減少が必要になった場合とは、蒸気供給量が過剰になっているために蒸気圧力値が上昇したということであり、燃焼量を減少することで蒸気圧力値の上昇を止めるのであれば、燃焼量を４０．０％にするよりも燃焼量を３３．３％にした方が蒸気圧力値の上昇を止める効果が大きくなる。つまり、燃焼量を減少する場合には、高燃焼のボイラが存在していれば、燃焼量の差が最も大きい高燃焼を中燃焼に変更することを優先し、高燃焼のボイラがなければ、中燃焼のボイラを低燃焼にすることを次に優先することで蒸気供給量の変更を早く行われるようにする。

【0022】

また、「ＭＭ−」とした後に燃焼量を増加する場合には「ＨＭ−」に戻すことになり、「ＭＭ−」から燃焼量を減少する場合には「ＭＬ−」へ変更することになる。そして「ＭＬ−」から燃焼量を増加する場合は、「ＭＭ−」に戻すのではなく「ＨＬ−」に変更する。燃焼量を増加する場合も、中燃焼のボイラがある場合には中燃焼を高燃焼にすることを最も優先し、中燃焼はなく低燃焼のボイラがある場合には低燃焼を中燃焼にすることを次に優先する。中燃焼と低燃焼のどちらもがなく燃焼待機のボイラしか燃焼量を増加するものがない場合には燃焼待機のボイラを低燃焼とするようにしている。

【0023】

高燃焼と中燃焼の両方がある状態で燃焼量を減少するのは、「ＨＨＭ」から「ＨＭＭ」へ変更する場合、「ＨＭＭ」から「ＭＭＭ」へ変更する場合、「ＨＭＬ」から「ＭＭＬ」へ変更する場合もある。この場合も高燃焼を中燃焼に変更することを優先して変更を行う。また、中燃焼と低燃焼の両方がある状態で燃焼量を増加するのは、「ＭＬＬ」から「ＨＬＬ」へ変更する場合、「ＭＭＬ」から「ＨＭＬ」へ変更する場合、「ＨＭＬ」から「ＨＨＬ」へ変更する場合もある。この場合も中燃焼を高燃焼に変更することを優先して変更を行う。

【0024】

本実施例では、中燃焼のボイラと低燃焼のボイラがある状態で燃焼量の増加を行う場合、低燃焼を中燃焼にするよりも中燃焼を高燃焼にした方が燃焼量増加効果が大きく、高燃焼のボイラと中燃焼のボイラがある状態で燃焼量の減少を行う場合、中燃焼を低燃焼にするよりも高燃焼を中燃焼にした方が燃焼量減少効果が大きい。そのため、上記のようにすることでより早い段階で蒸気圧力値の減少防止及び上昇防止効果が高まり、負荷変動に対する追従性向上が期待できる。

【0025】

例えば図２において、「ＨＨＨ」から蒸気圧力値が３段階上がると、燃焼状態は「ＭＭＭ」であって全体での燃焼量は５０．０％となる。図４の場合の「ＨＨＨ」から蒸気圧力値が同じ３段階上がった場合は、「ＨＭＬ」であって全体での燃焼量は６６．７％となる。蒸気圧力値の上昇によって燃焼量を下げる場合、本発明の図２の方が従来技術の図４よりも大きく燃焼量が下がっているため、その分だけ負荷変動に対する追従性が向上していることになる。

【0026】

他の実施例である図３とそれに対応した図５では、ボイラの燃焼台数が台数増加パターン設定値である３台未満の場合には、燃焼台数の変更を最優先する操作を行っている。この場合、早い段階で燃焼台数を増加する点は図２の実施例と異なるが、それ以外の考え方は図２の実施例と同じものである。図３の場合も、燃焼量を増加する場合には、中燃焼のボイラがある場合には中燃焼を高燃焼にすることを最も優先し、中燃焼はなく低燃焼のボイラがある場合には低燃焼を中燃焼にすることを次に優先する。そして中燃焼と低燃焼のどちらもがなく、燃焼待機のボイラしか燃焼量を増加するものがない場合には、燃焼待機のボイラを低燃焼としている。また、燃焼量を減少する場合には、高燃焼のボイラがある場合には高燃焼を中燃焼にすることを最も優先し、高燃焼はなく中燃焼のボイラがある場合には中燃焼を低燃焼にすることを次に優先する。そして、高燃焼と中燃焼のどちらもがなく、低燃焼のボイラしか燃焼量を減少するものがない場合には、低燃焼のボイラを燃焼待機としている。

【0027】

高燃焼と中燃焼の両方がある状態で燃焼量を減少するのは、「ＨＨＭ」から「ＨＭＭ」へ変更する場合、「ＨＭＭ」から「ＭＭＭ」へ変更する場合、「ＨＭＬ」から「ＭＭＬ」へ変更する場合である。この場合も高燃焼を中燃焼に変更することを優先して変更を行っている。また、中燃焼と低燃焼の両方がある状態で燃焼量を増加するのは、「ＭＬＬ」から「ＨＬＬ」へ変更する場合、「ＭＭＬ」から「ＨＭＬ」へ変更する場合、「ＨＭＬ」から「ＨＨＬ」へ変更する場合もある。この場合も中燃焼を高燃焼に変更することを優先して変更を行う。

【0028】

なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。

【符号の説明】

【0029】

１ ボイラ
２ 運転制御装置
３ 台数制御装置
４ スチームヘッダ
５ 蒸気配管
６ 圧力検出装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】