ボイラシステムの運転方法
【課題】 台数制御により多缶設置されたボイラの運転が行われる場合に、蒸気を供給する負荷側にキャリオーバに起因して質の低下した蒸気を供給することのないボイラシステムの運転方法を提供する。
【解決手段】 ボイラ水管をバーナの燃焼熱から保護するために、ボイラ１をコールドな状態から運転する場合に、缶水の水位が上げられる多缶設置のボイラ１に対して、これらのボイラ１の運転が台数制御によりなされるボイラシステムＡの運転方法であって、台数制御によるボイラ１の運転を開始する前に、全てのボイラ１を一定時間だけ低負荷で強制運転することである。強制運転によってボイラ１をホットな状態とすることにより、ボイラ水管がバーナの燃焼熱から容易に保護できるようになり、ボイラ１の運転開始に当たって、缶水の水位が上げる必要がなくなる。
【解決手段】 ボイラ水管をバーナの燃焼熱から保護するために、ボイラ１をコールドな状態から運転する場合に、缶水の水位が上げられる多缶設置のボイラ１に対して、これらのボイラ１の運転が台数制御によりなされるボイラシステムＡの運転方法であって、台数制御によるボイラ１の運転を開始する前に、全てのボイラ１を一定時間だけ低負荷で強制運転することである。強制運転によってボイラ１をホットな状態とすることにより、ボイラ水管がバーナの燃焼熱から容易に保護できるようになり、ボイラ１の運転開始に当たって、缶水の水位が上げる必要がなくなる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多缶設置されたボイラに対して、これらのボイラの運転が台数制御によってなされるボイラシステムの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型のボイラを設置する代わりに、バーナの燃焼量が段階的に制御される小型貫流ボイラを多缶（複数缶）設置して、蒸気負荷に応じて、必要台数のボイラを運転させるボイラシステムは知られている。このようなボイラシステムでは、運転の優先順位が予め定められた複数のボイラからの蒸気をスチームヘッダに集合させ、このスチームヘッダにおける蒸気圧力を台数制御装置に伝えて、この台数制御装置が、蒸気圧力の高低と運転するボイラの優先順位に従って、運転するボイラと、このボイラのバーナ燃焼量とを決定する台数制御が行われる。
【０００３】
このようなボイラシステムでは、夜間に、工場の操業停止に伴いボイラの運転を停止しすると、朝方の操業開始時には、全てのボイラが、圧力が大気圧まで低下して、缶水の温度も例えば１００℃より下がったコールドな状態になっている場合も多い。また、かかる場合に、朝方、台数制御によるボイラの運転を開始しても、蒸気負荷が小さければ、優先順位の高い１台目のボイラのみが一定時間運転後、バーナが燃焼停止した待機状態になるため、全てのボイラがコールドな状態からホットな状態（缶水の温度が例えば１００℃以上の状態）に移行することは難しく、一部の優先順位が低いボイラはコールドの状態に保持されたままとなる。
【０００４】
また、このようなボイラシステムでは、台数制御によるボイラの運転中、全てのボイラの主蒸気弁は開けられたままとなるため、主蒸気弁近くの逆止弁に作動不良があると、停止中のボイラの逆止弁から侵入した、運転中のボイラの蒸気が、停止中のボイラ内で凝縮し、このボイラの缶水の水位を上昇させてしまうことも多い。特に蒸気負荷が小さい場合、優先順位の低いボイラは、長時間の間、一度も運転されず、このため、かかるボイラの缶水の水位が、異常な高水位まで上昇してしまうことも多い。
【０００５】
一方、例えば、多管式の小型貫流ボイラでは、ボイラの運転中は、水管内が蒸気や缶水で満たされているが、運転開始前には、水管の一部（特に上部）は蒸気や缶水で満たされておらず、この状態でボイラの運転を開始すると、水管の一部がバーナの燃焼熱によって損傷を受けるという問題がある。このため、特許文献１で示されるように、かかる小型貫流ボイラでは、ボイラがコールドな状態にある場合には、缶水の水位を所定量だけ上昇させた後、バーナの燃焼を開始させたり、ボイラの状態にかかわらず、一定高さまで缶水の水位を上昇させた後、ボイラの運転を開始することがなされている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１３５９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ボイラの運転開始に当たって、ボイラがコールドな状態にある場合には、缶水の水位を所定量だけ上昇させた後、バーナの燃焼を開始させる小型貫流ボイラでは、ボイラをコールドな状態から運転、すなわち、コールドスタートする場合に、缶水の水位を通常運転時に比べて上昇させているので、運転当初において、湧き上がりに伴う缶水の蒸気への移行量、すなわち、キャリオーバの量が増え、蒸気の質が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
特に、台数制御によりボイラの運転が行なわれるボイラシステムの場合、運転開始時にほとんどのボイラがコールドな状態になっているので、優先順位の高いボイラの運転開始時のみならず、その後の優先順位の低いボイラの運転開始時にも、質の低下した蒸気を負荷側に供給してしまうという問題があった。
【０００９】
また、台数制御により複数のボイラの運転が行なわれるボイラシステムでは、各ボイラの主蒸気弁近くの逆止弁に作動不良があると、缶水の水位が異常高となるボイラが生じ易い。このような場合に、ボイラの運転を開始すると、缶水の水位が異常高のままで、ボイラの運転がなされて、キャリオーバによって質の低下した蒸気を負荷側に供給してしまうという問題があった。
【００１０】
この発明は、以上の点に鑑み、台数制御により多缶設置されたボイラの運転が行われる場合に、蒸気を供給する負荷側にキャリオーバに起因して質の低下した蒸気が供給されるのを防止できるボイラシステムの運転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】
【００１１】
この発明の請求項１記載の発明は、ボイラ水管をバーナの燃焼熱から保護するために、ボイラをコールドな状態から運転する場合に、缶水の水位が上げられる多缶設置の前記ボイラに対して、これらのボイラの運転が台数制御によりなされるボイラシステムの運転方法であって、前記台数制御による前記ボイラの運転を開始する前に、全ての前記ボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転することを特徴とする。
【００１２】
例えば、蒸気の需要が無くなる夕方に、台数制御によるボイラの運転を停止し、蒸気の需要が生じる朝方に、台数制御によるボイラの運転を開始する場合、全てのボイラは、外面からの放熱によって、朝方には缶水の温度が下がったコールドな状態となっている。したがって、この状態でボイラを運転すると、バーナの燃焼熱により水管の一部を損傷することとなる。このため、ボイラがコールドな状態にある場合には、給水ポンプを用いて缶水の水位を所定量だけ上昇させた後、バーナが燃焼される。したがって、かかる場合、缶水の水位上昇によるキャリオーバが生じ易くなり、蒸気中に缶水を含み易くなって、蒸気の質が低下する。なお、コールドの状態とは、バーナを燃焼させてもボイラが直ちに蒸気を発生させない状態を言い、例えば、缶水の温度が１００℃より低い状態を言う。
【００１３】
この発明では、台数制御によるボイラの運転を開始する前に、全てのボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転して、ホットな状態に変え、その後、台数制御によるボイラの運転を開始するようにしている。したがって、その後、台数制御によりどのボイラの運転が開始されても、全てのボイラの缶水の温度は蒸気の飽和温度に近く、バーナの燃焼により直ちに蒸気が発生するため、缶水の水位を上げなくても、バーナの燃焼熱によって水管が損傷することはない。
【００１４】
この発明の請求項２記載の発明は、複数のボイラの運転が台数制御によりなされる多缶設置のボイラシステムの運転方法であって、前記台数制御によるボイラの運転中に、停止中のボイラにつき缶水の水位を検出し、この水位が通常水位より高い場合には、このボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転することを特徴とする。
【００１５】
台数制御によるボイラの運転中、全てのボイラの主蒸気弁は開けられたままとなるため、主蒸気弁近くの逆止弁に作動不良があると、停止中のボイラの逆止弁から侵入した、運転中のボイラの蒸気が、停止中のボイラ内で凝縮し、このボイラの缶水の水位を上昇させてしまう。この場合、優先順位が低くて長時間運転がなされなかったボイラがあると、このボイラの缶水の水位は、通常水位を充分に超えた状態となる。このような缶水の水位が通常の水位を充分に超えたボイラの運転を行うと、キャリオーバによって蒸気の質の低下を生じさせる。
【００１６】
この発明では、台数制御によるボイラの運転中に、運転制御されていない停止中のボイラにつき缶水の水位を検出し、この水位が通常水位より高いボイラがある場合には、かかるボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転して、この缶水の水位を通常の状態に戻し、その後、台数制御によりボイラの運転を行うようにしている。
【００１７】
この発明の請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の場合において、前記強制運転時に前記ボイラから発生した蒸気は、このボイラの主蒸気弁上流側に設けられた分岐配管を用いて、ボイラ外に排出されることを特徴とする。
【００１８】
この発明の請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の場合において、前記強制運転時に前記ボイラから発生した蒸気は、給水タンク内のボイラ給水の加温に使用されることを特徴とする。
【００１９】
この発明の請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の場合において、前記ボイラ給水の加温に使用される蒸気は、このボイラ給水の温度が所定値に達すると、大気に放出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の請求項１記載の発明によれば、台数制御によるボイラの運転を開始する前に、全てのボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転してホットな状態に変えているので、その後、台数制御によるボイラの運転を開始しても、缶水の水位を上昇させる必要はなく、蒸気供給先である負荷側に、キャリオーバに起因して質の低下した蒸気が供給されるのを防止することができる。
【００２１】
この発明の請求項２記載の発明によれば、台数制御によるボイラの運転中に、停止しているボイラの缶水の水位を検出し、この水位が通常水位より高いボイラがある場合には、かかるボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転して、この缶水の水位を通常の状態に戻している。したがって、台数制御によるボイラの運転中に、缶水の水位が通常の状態を超えて異常に高いボイラの運転がなされることはなく、キャリオーバに起因して質の低下した蒸気が負荷側に供給されるのを防止することができる。
【００２２】
この発明の請求項３記載の発明によれば、強制運転時にボイラから発生した蒸気を、ボイラの主蒸気弁上流側に設けられた分岐配管を用いて、ボイラ外に排出しているので、強制運転時の質の低下した蒸気が、蒸気の負荷側に流れるのを防止することができる。
【００２３】
この発明の請求項４記載の発明によれば、ボイラの強制運転時に発生させた蒸気を、蒸気の質を余り問題としない給水タンクの加温に用いているので、エネルギーの無駄使いを抑えることができる。
【００２４】
この発明の請求項５記載の発明によれば、給水タンク内のボイラ給水の温め過ぎを防止することにより、給水ポンプがキャビテーションを引き起こして損傷するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
実施形態１．
図１は、この発明を実施するためのボイラシステムを示している
【００２６】
ボイラシステムＡは、図１で示されるように、例えば、多缶設置された３缶のボイラ１と、給水タンク２と、蒸気ヘッダ３と、蒸気使用装置４と、台数制御部５と、強制運転制御部６とを有している。なお、３缶のボイラ１と蒸気ヘッダ３とは、連絡蒸気配管Ｐ０により連結されている。
【００２７】
ボイラ１は、多管式の小型貫流ボイラであり、図２で示されるように、リング状の上部管寄せ１０ａと下部管寄せ１０ｂ間を、上下に長い多数の水管１０ｃで連結したボイラ本体１０と、上部管寄せ１０ａ側に下向きに設けられ、燃焼量が、高燃焼、低燃焼、燃焼停止の３段階でコントロールされるバーナ１１と、下部管寄せ１０ｂにボイラ給水Ｗ１を供給する給水ラインＲ中の給水ポンプ１２と、連絡管Ｐ１，Ｐ２を介して、上部管寄せ１０ａと給水ラインＲとに連通され、ボイラ本体１０からの蒸気Ｓを缶水Ｗ２と分離する気液分離器１３と、連絡管Ｐ３，Ｐ４を介して、上部管寄せ１０ａと下部管寄せ１０ｂとに連通された缶水Ｗ２の水位検出筒１４と、水位検出筒１４内に設けられ、缶水Ｗ２の異常低レベル、低レベル、高レベルをそれぞれ検知する３本の電極棒１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと、気液分離器１３からの主蒸気配管Ｐ５中に設けられた電磁弁からなる主蒸気弁１６及び逆止弁１７と、ボイラ１をコントロールするための運転制御部１８とを有している。
【００２８】
運転制御部１８は、給水ポンプ１２をＯＮ／ＯＦＦ作動させて、ボイラ本体１０内の缶水Ｗ２の水位調整を行う。すなわち、運転制御部１８は、電極棒１５Ａのみが缶水Ｗ２を検出しているときは、水位異常低でバーナ１１の燃焼停止を行い、電極棒１５Ａ，１５Ｂのみが缶水Ｗ２を検出しているときは、水位低で給水ポンプ１２を作動させ、３つの電極棒１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが缶水Ｗ２を検出しているときは、水位高で給水ポンプ１２を停止させる。
【００２９】
また、缶水Ｗ２の水位調整に関して、運転制御部１８は、バーナ１１の燃焼熱による水管１０ｃの損傷を防止すべく、バーナ１１の燃焼開始に当たって、温度検出器１０ｄにより缶水Ｗ２の温度を検出し、ボイラ１がコールド（缶水Ｗ２の温度が１００℃未満）の状態にある場合には、この温度に反比例させるように缶水Ｗ２の水位を上昇させ、その後、バーナ１１を燃焼させるようにしている。すなわち、缶水Ｗ２の温度が低く（例えば２０℃）て蒸気発生まで時間を要する場合には、３つの電極棒１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが缶水Ｗ２を検出した後も、例えば、６秒間給水ポンプ１２を作動させて、缶水Ｗ２の水位を上げた後、バーナ１１を燃焼させ、缶水Ｗ２の温度が比較的高く（例えば６０℃）て、蒸気発生まで比較的時間を要しない場合には、３つの電極棒１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが缶水Ｗ２を検出した後も、例えば、３秒間給水ポンプ１２を作動させて、缶水Ｗ２の水位を上げた後、バーナ１１を燃焼させる。なお、上記時間は、ボイラ１がホット、すなわち、缶水Ｗ２の温度が１００℃以上の場合には設定されない。
【００３０】
さらに、運転制御部１８は、台数制御部５によるコントロールがなくボイラ１が単独運転される場合には、気液分離器１３に設けられた圧力検出器１３ａからの信号に基づき、バーナ１１の燃焼量を、高燃焼、低燃焼、燃焼停止の３段階でコントロールして、気液分離器１３内の蒸気圧を所定範囲内に調整する。
【００３１】
蒸気使用装置４は、ボイラシステムＡが強制運転モード（後述）にある場合に、各ボイラ１から発生した蒸気Ｓを利用又は大気放出するためのものである。この蒸気使用装置４は、図１で示されるように、各ボイラ１の主蒸気弁１６上流側の主蒸気配管Ｐ５からの分岐配管４０ａを含むとともに、これらを合流させて給水タンク２まで延びる蒸気配管４０と、蒸気配管４０に連結されて、給水タンク２内のボイラ給水Ｗ１を加温する蒸気ヒータ４１と、給水タンク２内のボイラ給水Ｗ１の温度を検出する温度検出器４２と、各分岐配管４０ａ中に設けられたバイパス電磁弁４３と、蒸気配管４０から分岐した大気放出配管４４と、大気放出配管４４の分岐後の蒸気配管４０中に設けられたタンク加温電磁弁４５と、大気放出配管４４中に設けられた大気放出電磁弁４６とから構成される。
【００３２】
台数制御部５は、多缶設置されたボイラの運転を台数制御よってなすものである。台数制御とは、負荷変動に伴う蒸気集合部（蒸気ヘッダ３）の蒸気圧の変化に基づいて、複数のボイラの運転を行う場合に、ボイラの運転に優先順位を定め、優先順位の高いボイラの順にボイラの運転を行わせるものである。バーナの燃焼量が段階的に制御される複数のボイラを台数制御により運転する場合には、バーナの段階的な燃焼量とボイラの運転の優先順位とが組み合わされる。図１で示される３缶のボイラ１のうち、左のボイラ１Ａの優先順位を最も高くし、中のボイラ１Ｂ、右のボイラ１Ｃの順に優先順位を下げた場合に、台数制御によるボイラの運転を行うと、例えば、最初は、ボイラ１Ａのみをバーナ１１が低燃焼となるように運転させ、蒸気負荷が増して蒸気ヘッダ３内の蒸気圧が減少すると、ボイラ１Ａのバーナ１１を高燃焼させ、更に蒸気負荷が増して蒸気ヘッダ３内の蒸気圧が減少すると、ボイラ１Ａのバーナ１１を高燃焼させるとともに、ボイラ１Ｂのバーナ１１を低燃焼させるというように、ボイラ１の運転は制御される。
【００３３】
台数制御部５は、蒸気ヘッダ３に設けられた圧力検出器３０及び各ボイラ１の運転制御部１８と信号配線Ｇで接続されており、圧力検出器３０からの蒸気圧信号に基づいて、各ボイラ１の運転制御部１８に運転信号を送って、各ボイラ１の運転を制御する。
【００３４】
強制運転制御部６は、台数制御によるボイラ１の運転を開始する前に、全てのボイラ１を一定時間だけ低負荷で強制運転させる機能と、このボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓを給水タンク２の加温に使用させるとともに、必要により（給水ポンプ１２に対するキャビテーション防止のため）、この蒸気Ｓを大気放出させる機能を有するものである。
【００３５】
強制運転制御部６は、図１で示されるように、各ボイラ１の運転制御部１８、台数制御部５、各ボイラ１の主蒸気弁（電磁弁）１６、及び、蒸気使用装置４の、バイパス電磁弁４３、タンク加温電磁弁４５、大気放出電磁弁４６と信号配線Ｇで接続されている。なお、強制運転制御部６には、図１で示されるように、運転を開始する運転ボタン６０と、全てのボイラ１の運転を停止する運転停止ボタン６１と、強制運転を行わないバイパスボタン６２とが設けられている。
【００３６】
強制運転制御部６の動作を図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
運転ボタン６０が押される（Ｓ１０）と、バイパスボタン６２が押されたか否かが判断され（Ｓ１１）、バイパスボタン６２が押されていないと、強制運転モードとなる（Ｓ１２）。強制運転モードになると、タイマーがリセットされ（Ｓ１３）、例えば、最初のボイラ１Ａの運転制御部１８に運転開始の信号が伝達されて、このボイラ１Ａの低負荷による強制運転が開始される（Ｓ１４）。また、タイマーのリセットと同時に、ボイラ１Ａの主蒸気弁１６が閉じられる（閉じられている場合はその確認がなされる）とともに、蒸気使用装置４のボイラ１Ａ側のバイパス電磁弁４３とタンク加熱電磁弁４５とが開けられ、かつ、大気解放電磁弁４６が閉じられて、ボイラ１Ａからの蒸気Ｓが給水タンク２の加温に使用できるようになる。つづいて、ボイラ１Ａの運転開始後、所定時間（例えば１５分間）が経過したか否かが判断される（Ｓ１５）。この間、ボイラ１Ａから所定圧の蒸気Ｓが発生しても、給水タンク２側の蒸気Ｓの使用量は僅かであるため、ボイラ１Ａのバーナ１１は、必要により低燃焼と燃焼停止とを繰り返すと考えられる。
【００３７】
ステップＳ１５において、所定時間経過と判断されると、運転制御部１８にボイラ１Ａの運転停止が指示される（Ｓ１６）。つづいて、全てのボイラ１への強制運転指令が終了したか否かが判断され（Ｓ１７）、終了していなければ、ステップＳ１３に戻り同様の操作が繰り返される。すなわち、タイマーがリセットされて（Ｓ１３）、つぎのボイラ１Ｂの運転が開始される（Ｓ１４）とともに、ボイラ１Ａ近傍のバイパス電磁弁４３が閉じられる。同時に、ボイラ１Ｂの主蒸気弁１６が閉じられるとともに、ボイラ１Ｂ近傍のバイパス電磁弁４３が開けられて、ボイラ１Ｂからの蒸気Ｓが給水タンク２の加温に使用できるようになる。その後、ボイラ１Ｃの強制運転も終了し、ステップＳ１７において全ボイラへの強制運転指令が終了したと判断されると、タンク加温電磁弁４５が閉じられるとともに、ボイラ１Ｃの運転終了確認（Ｓ１８）の後、台数制御部５に台数制御によるボイラ１の運転指令が伝達される（Ｓ１９）。また、ステップＳ１１において、バイパスボタン６２が押されている場合も、台数制御部５に台数制御によるボイラ１の運転指令が伝達される（Ｓ１９）。
【００３８】
ここで、ボイラ１の強制運転中に、運転停止ボタン６１が押されると、強制運転モードが解除されて、全てのボイラ１の運転が停止されるが、台数制御方式によりボイラ１の運転がなされている場合も同様に、全てのボイラ１の運転が停止される。また、給水タンク２内のボイラ給水Ｗ１の温度が、給水ポンプ１２にキャビテーションを生じさせる虞のある温度に達すると、タンク加温電磁弁４５が閉じられ、大気放出電磁弁４６が開けられて、ボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓは大気放出される。なお、台数制御によるボイラ１の運転の開始に当たって、運転の優先順位の低いボイラ１Ｂ，１Ｃの主蒸気弁１６は、強制運転時におけるボイラ１内の蒸気圧が低下しないタイミングで開かれるものとする。
【００３９】
つぎに、ボイラシステムＡの作用効果について説明する。
例えば、蒸気Ｓの需要が生じる朝方に、ボイラ１の運転を開始し、蒸気Ｓの需要が無くなる一日の内の夕方に、ボイラ１の運転を停止する場合、ボイラ１の停止後、主蒸気弁１６を閉じてボイラ１を密閉しても、大気への放熱によって、朝方、ボイラ１は、その蒸気圧が大気圧まで減少し、缶水Ｗ１の温度も１００℃より下がったコールドな状態となっている場合が多い。このようなコールドな状態にあるボイラ１を運転すると、水管１０ｃ保護の観点から、バーナ１１の燃焼前に、缶水Ｗ２の水位が通常より上げられて、キャリオーバが生じやすくなり、発生した蒸気Ｓの質が問題となる。
【００４０】
また、朝方、台数制御によるボイラ１を運転を開始すると、まず、優先順位の高いボイラ１Ａが運転されるが、蒸気負荷が小さい場合、他のボイラ１Ｂ，１Ｃは運転されず、夕方、台数制御によるボイラ１の運転を終了したときには、ボイラ１Ｂ，１Ｃはコールドに近い状態になっている。かかる場合に、ボイラ１Ｂ，１Ｃは、翌朝には、ほぼ確実にコールドな状態になっており、場合によっては、ボイラ１Ａもコールドな状態になっている。したがって、このようなボイラ１を、再び台数制御により運転すると、まず、優先順位の高いボイラ１Ａから発生した蒸気Ｓの質が問題になるとともに、その後の負荷の増加に伴って運転されるボイラ１Ｂ，１Ｃからの蒸気の質も問題となる。
【００４１】
一方、このボイラシステムＡでは、蒸気負荷が本格的に発生する前、すなわち、台数制御によるボイラ１の運転を開始する前に、全てのボイラ１を順次一定時間だけ低負荷で強制運転している。したがって、このボイラシステムＡでは、台数制御によるボイラ１の運転を開始するとき、すなわち、蒸気負荷が本格的に発生するときには、全てのボイラ１は強制運転によってホットな状態になっており、これらのボイラ１を運転しても、缶水Ｗ２の水位を上げる必要がないので、キャリオーバが生じにくく、これらのボイラ１から発生した蒸気Ｓの質が低下することはない。したがって、ボイラ１から発生した蒸気Ｓを、直接食品等に吹き込むような作業も可能となる。
【００４２】
また、このボイラシステムＡでは、ボイラ１の強制運転で発生した蒸気Ｓを給水タンク２の加温に使用しているので、この蒸気Ｓが無駄になってしまうことはない。この場合、ボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓの質は低いが、給水タンク２中のボイラ給水Ｗ１の加温には蒸気Ｓの質は問題とならない。なお、このボイラシステムＡでは、給水タンク２中のボイラ給水Ｗ１の温度が所定値を超えると、ボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓを大気に放出することとしているので、ボイラ給水Ｗ１の温度に起因して、給水ポンプ１２にキャビテーションが生じてしまうことはない。
【００４３】
さらに、このボイラシステムＡでは、ボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓを、各ボイラ１の主蒸気弁１６の上流側に設けられた蒸気配管４０を用いて、各ボイラ１からそれぞれ排出して（取り出して）いるので、強制運転時の質の低下した蒸気Ｓが、蒸気ヘッダ３下流側の蒸気Ｓの負荷側に流れるのを防止することができる。したがって、質の低下した蒸気Ｓが、その後、質の良い蒸気Ｓと混ざり合うことはない。
【００４４】
なお、強制運転モードにおいて、各ボイラ１は、常用圧力の蒸気Ｓを発生させた直後にボイラ１の運転を停止し、ボイラ１の強制運転の時間を短縮してもよい。
【００４５】
また、ボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓは、給水タンク２の加温には用いず、全て大気放出としてもよい。
【００４６】
さらに、強制運転モードにおいて、２缶又は３缶のボイラ１を同時に、低負荷で強制運転し、ボイラ１の強制運転の時間を短縮してもよい。この場合、発生した蒸気の一部を給水タンク２内のボイラ給水Ｗ１の加温に用い、残りを大気放出してもよい。
【００４７】
また、ボイラ１のバイパス電磁弁４３を開くタイミングは、ボイラ１内の蒸気圧を常用圧近くまで上昇させた後であってもよい。
【００４８】
さらに、蒸気使用装置４の蒸気配管４０を、図４で示されるように、ボイラ１の主蒸気配管Ｐ５側から設けず、蒸気ヘッダ３側から設けるようにしてもよい。この場合、ボイラ１の主蒸気弁１６は手動弁とし、ボイラ１の強制運転時には、３つの主蒸気弁１６は、全て開けておくものとするが、強制運転時のボイラ１切替に際して、強制運転後のボイラ１内の蒸気圧を低下させないように、タンク加熱電磁弁４５はタイミング良く開閉されるものとする。
【００４９】
実施形態２．
図５は、この発明の他の運転方法を実施するためのボイラシステムＡを示している。このボイラシステムＡでは、ボイラ１’による、バーナ１１の燃焼熱に対する水管１０ｃ保護の動作が、ボイラ１による水管１０ｃ保護の動作と異なっているとともに、台数制御部５’の動作が、台数制御部５の動作と異なっている。なお、この実施形態２のボイラシステムＡでは、独立した強制運転制御部６は設けられておらず、温度検出器４２からの温度信号を受ける台数制御部５’が、主蒸気弁１６、バイパス電磁弁４３、タンク加温電磁弁４５、大気放出電磁弁４６の開閉を制御する。
【００５０】
図６は、水位検出筒１４内に、運転開始レベルを検知する４つめの電極棒１５Ｄを有するボイラ１’を示している。このボイラ１’では、バーナ１１の燃焼熱による水管１０ｃの損傷を防止すべく、ボイラ１’の運転開始に当たって、４つの電極棒１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが缶水Ｗ２を最初に検出する水位Ｈ１まで、缶水Ｗ２の水位を上昇させ、その後、バーナ１１を燃焼させるようにしている。ボイラ１’とボイラ１とは、缶水Ｗ２の水位の上昇のさせ方が異なるのみである。なお、ボイラ１’は、缶水水位が水位Ｈ１に達すると、缶水Ｗ２の水位上昇を停止する。
【００５１】
また、このボイラシステムＡの台数制御部５’は、台数制御によるボイラ１の運転中に、運転制御されていない停止中のボイラ１’の缶水Ｗ２の水位を常時検出し、この水位が通常水位より高い水位、すなわち、電極棒１５Ｄが缶水Ｗ２を検出する異常高の水位（水位Ｈ１）に達している場合には、この水位の高いボイラ１を一定時間だけ低負荷で強制運転させる機能と、このボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓを給水タンク２の加温に使用させるとともに、必要により（給水ポンプ１２に対するキャビテーション防止のため）、この蒸気Ｓを大気放出させる機能とを有するものである。もちろん、この台数制御部５’は、実施形態１で説明した台数制御部５の機能も有している。
【００５２】
この台数制御部５’の動作を図７のフローチャートを参照しつつ説明する。
台数制御によるボイラ１’運転中に、運転制御されず停止しているボイラ１’の缶水Ｗ２の水位がチェックされた（Ｓ２０）後、このボイラ１’の缶水水位が異常高であるか（水位Ｈ１に達しているか）否かが判断される（Ｓ２１）。そして、例えばボイラ１’Ｂの缶水水位が異常高と判断される場合には、強制運転モード（Ｓ２２）となり、タイマーがリセットされ（Ｓ２３）、ボイラ１’Ｂの運転制御部１８に運転開始の信号が伝達されて、このボイラ１’Ｂの低負荷による強制運転が開始される（Ｓ２４）。また、タイマーのリセットと同時に、ボイラ１’Ｂの主蒸気弁１６が閉じられるとともに、蒸気使用装置４のボイラ１’Ｂ側のバイパス電磁弁４３とタンク加熱電磁弁４５とが開けられ、かつ、大気解放電磁弁４６が閉じられて、ボイラ１Ａからの蒸気Ｓが給水タンク２の加温に使用できるようになる。
【００５３】
つづいて、ボイラ１’Ｂの運転開始後、所定時間（例えば１５分間）が経過したか否かが判断される（Ｓ２５）。そして、所定時間経過と判断されると、運転制御部１８にボイラ１’Ｂの運転終了が指示される（Ｓ２６）とともに、ボイラ１’Ｂ近傍のバイパス電磁弁４３が閉じられ、かつ、ボイラ１’Ｂの主蒸気弁１６が開けられ、更に、タンク加温電磁弁４５が閉じられる。そして、ボイラ１’Ｂの運転終了確認（Ｓ２７）の後、ステップＳ２０に戻され、同様な動作が繰り返される。
【００５４】
つぎに、このボイラシステムＡの作用効果について説明する。
台数制御によるボイラ１’の運転中においては、まず、優先順位の高いボイラ１’Ａが運転されるが、その後の蒸気負荷が小さい場合には、他のボイラ１’Ｂ，１’Ｃが全く運転されない場合もある。この場合に、ボイラ１’Ｂ，１’Ｃの逆止弁１７に作動不良があると、停止中のボイラ１’Ｂ，１’Ｃの逆止弁１７から侵入した、運転中のボイラ１’Ａの蒸気Ｓが、停止中のボイラ１’Ｂ，１’Ｃ内で凝縮し、これらのボイラ１’Ｂ，１’Ｃの缶水Ｗ２の水位を上昇させる。そして、缶水Ｗ２の水位が所定値、すなわち、ボイラ１’の運転を開始する場合の缶水Ｗ２の水位Ｈ１を超えると、これらのボイラ１’Ｂ，１’Ｃを運転した場合に、キャリオーバによって、蒸気Ｓの質は大きく低下する。
【００５５】
一方、このボイラシステムＡでは、台数制御によるボイラ１’の運転中に、運転制御されていない停止中のボイラ１’につき缶水Ｗ２の水位を常時検出し、この水位が通常水位より高くなった（異常高である水位Ｈ１に達した）時点で、このボイラ１’を一定時間だけ低負荷で強制運転し、このボイラ１’の缶水水位を下げるようにしている。このため、このボイラシステムＡでは、逆止弁１７の作動不良等により缶水Ｗ２の水位が上昇しても、この水位が、ボイラ１’の運転開始に当たって必要とされる、水管１０ｃ保護用の缶水水位Ｈ１を超えることはない。したがって、このボイラシステムＡでは、その後、台数制御により、どのボイラ１’を運転しても、キャリオーバは生じにくく、蒸気Ｓの負荷側において、ボイラ１’から発生した蒸気Ｓの質が大きく低下してしまうことはない。
【００５６】
また、このボイラシステムＡでは、ボイラ１の強制運転で発生した蒸気Ｓを給水タンク２の加温に使用しているので、この蒸気Ｓが無駄になってしまうことはない。
【００５７】
なお、ボイラ１’の缶水Ｗ２の水位が通常レベルまで下がっておれば、強制運転モードにおいて、ボイラ１’は、常用圧力の蒸気Ｓを発生させた直後にボイラ１’の運転を停止し、ボイラ１’の強制運転の時間を短縮してもよい。
【００５８】
また、ボイラ１’の強制運転時に発生した蒸気Ｓは、給水タンク２の加温には用いず、全て大気放出としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態１のボイラシステムを示す図である。
【図２】図１のボイラシステム中のボイラの説明図である。
【図３】図１のボイラシステムの強制運転制御部の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１のボイラシステムの一部を変えた別のボイラシステムを示す図である。
【図５】実施形態２のボイラシステムを示す図である。
【図６】図５のボイラシステム中のボイラの説明図である。
【図７】図５のボイラシステムの台数制御部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１，１’ ボイラ
２ 給水タンク
１０ｃ 水管（ボイラ水管）
１１ バーナ
１６ 主蒸気弁
４０ａ 分岐配管
Ａ ボイラシステム
Ｓ 蒸気
Ｗ１ ボイラ給水
Ｗ２ 缶水
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多缶設置されたボイラに対して、これらのボイラの運転が台数制御によってなされるボイラシステムの運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大型のボイラを設置する代わりに、バーナの燃焼量が段階的に制御される小型貫流ボイラを多缶（複数缶）設置して、蒸気負荷に応じて、必要台数のボイラを運転させるボイラシステムは知られている。このようなボイラシステムでは、運転の優先順位が予め定められた複数のボイラからの蒸気をスチームヘッダに集合させ、このスチームヘッダにおける蒸気圧力を台数制御装置に伝えて、この台数制御装置が、蒸気圧力の高低と運転するボイラの優先順位に従って、運転するボイラと、このボイラのバーナ燃焼量とを決定する台数制御が行われる。
【０００３】
このようなボイラシステムでは、夜間に、工場の操業停止に伴いボイラの運転を停止しすると、朝方の操業開始時には、全てのボイラが、圧力が大気圧まで低下して、缶水の温度も例えば１００℃より下がったコールドな状態になっている場合も多い。また、かかる場合に、朝方、台数制御によるボイラの運転を開始しても、蒸気負荷が小さければ、優先順位の高い１台目のボイラのみが一定時間運転後、バーナが燃焼停止した待機状態になるため、全てのボイラがコールドな状態からホットな状態（缶水の温度が例えば１００℃以上の状態）に移行することは難しく、一部の優先順位が低いボイラはコールドの状態に保持されたままとなる。
【０００４】
また、このようなボイラシステムでは、台数制御によるボイラの運転中、全てのボイラの主蒸気弁は開けられたままとなるため、主蒸気弁近くの逆止弁に作動不良があると、停止中のボイラの逆止弁から侵入した、運転中のボイラの蒸気が、停止中のボイラ内で凝縮し、このボイラの缶水の水位を上昇させてしまうことも多い。特に蒸気負荷が小さい場合、優先順位の低いボイラは、長時間の間、一度も運転されず、このため、かかるボイラの缶水の水位が、異常な高水位まで上昇してしまうことも多い。
【０００５】
一方、例えば、多管式の小型貫流ボイラでは、ボイラの運転中は、水管内が蒸気や缶水で満たされているが、運転開始前には、水管の一部（特に上部）は蒸気や缶水で満たされておらず、この状態でボイラの運転を開始すると、水管の一部がバーナの燃焼熱によって損傷を受けるという問題がある。このため、特許文献１で示されるように、かかる小型貫流ボイラでは、ボイラがコールドな状態にある場合には、缶水の水位を所定量だけ上昇させた後、バーナの燃焼を開始させたり、ボイラの状態にかかわらず、一定高さまで缶水の水位を上昇させた後、ボイラの運転を開始することがなされている。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１３５９０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ボイラの運転開始に当たって、ボイラがコールドな状態にある場合には、缶水の水位を所定量だけ上昇させた後、バーナの燃焼を開始させる小型貫流ボイラでは、ボイラをコールドな状態から運転、すなわち、コールドスタートする場合に、缶水の水位を通常運転時に比べて上昇させているので、運転当初において、湧き上がりに伴う缶水の蒸気への移行量、すなわち、キャリオーバの量が増え、蒸気の質が低下してしまうという問題がある。
【０００８】
特に、台数制御によりボイラの運転が行なわれるボイラシステムの場合、運転開始時にほとんどのボイラがコールドな状態になっているので、優先順位の高いボイラの運転開始時のみならず、その後の優先順位の低いボイラの運転開始時にも、質の低下した蒸気を負荷側に供給してしまうという問題があった。
【０００９】
また、台数制御により複数のボイラの運転が行なわれるボイラシステムでは、各ボイラの主蒸気弁近くの逆止弁に作動不良があると、缶水の水位が異常高となるボイラが生じ易い。このような場合に、ボイラの運転を開始すると、缶水の水位が異常高のままで、ボイラの運転がなされて、キャリオーバによって質の低下した蒸気を負荷側に供給してしまうという問題があった。
【００１０】
この発明は、以上の点に鑑み、台数制御により多缶設置されたボイラの運転が行われる場合に、蒸気を供給する負荷側にキャリオーバに起因して質の低下した蒸気が供給されるのを防止できるボイラシステムの運転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】
【００１１】
この発明の請求項１記載の発明は、ボイラ水管をバーナの燃焼熱から保護するために、ボイラをコールドな状態から運転する場合に、缶水の水位が上げられる多缶設置の前記ボイラに対して、これらのボイラの運転が台数制御によりなされるボイラシステムの運転方法であって、前記台数制御による前記ボイラの運転を開始する前に、全ての前記ボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転することを特徴とする。
【００１２】
例えば、蒸気の需要が無くなる夕方に、台数制御によるボイラの運転を停止し、蒸気の需要が生じる朝方に、台数制御によるボイラの運転を開始する場合、全てのボイラは、外面からの放熱によって、朝方には缶水の温度が下がったコールドな状態となっている。したがって、この状態でボイラを運転すると、バーナの燃焼熱により水管の一部を損傷することとなる。このため、ボイラがコールドな状態にある場合には、給水ポンプを用いて缶水の水位を所定量だけ上昇させた後、バーナが燃焼される。したがって、かかる場合、缶水の水位上昇によるキャリオーバが生じ易くなり、蒸気中に缶水を含み易くなって、蒸気の質が低下する。なお、コールドの状態とは、バーナを燃焼させてもボイラが直ちに蒸気を発生させない状態を言い、例えば、缶水の温度が１００℃より低い状態を言う。
【００１３】
この発明では、台数制御によるボイラの運転を開始する前に、全てのボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転して、ホットな状態に変え、その後、台数制御によるボイラの運転を開始するようにしている。したがって、その後、台数制御によりどのボイラの運転が開始されても、全てのボイラの缶水の温度は蒸気の飽和温度に近く、バーナの燃焼により直ちに蒸気が発生するため、缶水の水位を上げなくても、バーナの燃焼熱によって水管が損傷することはない。
【００１４】
この発明の請求項２記載の発明は、複数のボイラの運転が台数制御によりなされる多缶設置のボイラシステムの運転方法であって、前記台数制御によるボイラの運転中に、停止中のボイラにつき缶水の水位を検出し、この水位が通常水位より高い場合には、このボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転することを特徴とする。
【００１５】
台数制御によるボイラの運転中、全てのボイラの主蒸気弁は開けられたままとなるため、主蒸気弁近くの逆止弁に作動不良があると、停止中のボイラの逆止弁から侵入した、運転中のボイラの蒸気が、停止中のボイラ内で凝縮し、このボイラの缶水の水位を上昇させてしまう。この場合、優先順位が低くて長時間運転がなされなかったボイラがあると、このボイラの缶水の水位は、通常水位を充分に超えた状態となる。このような缶水の水位が通常の水位を充分に超えたボイラの運転を行うと、キャリオーバによって蒸気の質の低下を生じさせる。
【００１６】
この発明では、台数制御によるボイラの運転中に、運転制御されていない停止中のボイラにつき缶水の水位を検出し、この水位が通常水位より高いボイラがある場合には、かかるボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転して、この缶水の水位を通常の状態に戻し、その後、台数制御によりボイラの運転を行うようにしている。
【００１７】
この発明の請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明の場合において、前記強制運転時に前記ボイラから発生した蒸気は、このボイラの主蒸気弁上流側に設けられた分岐配管を用いて、ボイラ外に排出されることを特徴とする。
【００１８】
この発明の請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の発明の場合において、前記強制運転時に前記ボイラから発生した蒸気は、給水タンク内のボイラ給水の加温に使用されることを特徴とする。
【００１９】
この発明の請求項５記載の発明は、請求項４記載の発明の場合において、前記ボイラ給水の加温に使用される蒸気は、このボイラ給水の温度が所定値に達すると、大気に放出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
この発明の請求項１記載の発明によれば、台数制御によるボイラの運転を開始する前に、全てのボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転してホットな状態に変えているので、その後、台数制御によるボイラの運転を開始しても、缶水の水位を上昇させる必要はなく、蒸気供給先である負荷側に、キャリオーバに起因して質の低下した蒸気が供給されるのを防止することができる。
【００２１】
この発明の請求項２記載の発明によれば、台数制御によるボイラの運転中に、停止しているボイラの缶水の水位を検出し、この水位が通常水位より高いボイラがある場合には、かかるボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転して、この缶水の水位を通常の状態に戻している。したがって、台数制御によるボイラの運転中に、缶水の水位が通常の状態を超えて異常に高いボイラの運転がなされることはなく、キャリオーバに起因して質の低下した蒸気が負荷側に供給されるのを防止することができる。
【００２２】
この発明の請求項３記載の発明によれば、強制運転時にボイラから発生した蒸気を、ボイラの主蒸気弁上流側に設けられた分岐配管を用いて、ボイラ外に排出しているので、強制運転時の質の低下した蒸気が、蒸気の負荷側に流れるのを防止することができる。
【００２３】
この発明の請求項４記載の発明によれば、ボイラの強制運転時に発生させた蒸気を、蒸気の質を余り問題としない給水タンクの加温に用いているので、エネルギーの無駄使いを抑えることができる。
【００２４】
この発明の請求項５記載の発明によれば、給水タンク内のボイラ給水の温め過ぎを防止することにより、給水ポンプがキャビテーションを引き起こして損傷するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
実施形態１．
図１は、この発明を実施するためのボイラシステムを示している
【００２６】
ボイラシステムＡは、図１で示されるように、例えば、多缶設置された３缶のボイラ１と、給水タンク２と、蒸気ヘッダ３と、蒸気使用装置４と、台数制御部５と、強制運転制御部６とを有している。なお、３缶のボイラ１と蒸気ヘッダ３とは、連絡蒸気配管Ｐ０により連結されている。
【００２７】
ボイラ１は、多管式の小型貫流ボイラであり、図２で示されるように、リング状の上部管寄せ１０ａと下部管寄せ１０ｂ間を、上下に長い多数の水管１０ｃで連結したボイラ本体１０と、上部管寄せ１０ａ側に下向きに設けられ、燃焼量が、高燃焼、低燃焼、燃焼停止の３段階でコントロールされるバーナ１１と、下部管寄せ１０ｂにボイラ給水Ｗ１を供給する給水ラインＲ中の給水ポンプ１２と、連絡管Ｐ１，Ｐ２を介して、上部管寄せ１０ａと給水ラインＲとに連通され、ボイラ本体１０からの蒸気Ｓを缶水Ｗ２と分離する気液分離器１３と、連絡管Ｐ３，Ｐ４を介して、上部管寄せ１０ａと下部管寄せ１０ｂとに連通された缶水Ｗ２の水位検出筒１４と、水位検出筒１４内に設けられ、缶水Ｗ２の異常低レベル、低レベル、高レベルをそれぞれ検知する３本の電極棒１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃと、気液分離器１３からの主蒸気配管Ｐ５中に設けられた電磁弁からなる主蒸気弁１６及び逆止弁１７と、ボイラ１をコントロールするための運転制御部１８とを有している。
【００２８】
運転制御部１８は、給水ポンプ１２をＯＮ／ＯＦＦ作動させて、ボイラ本体１０内の缶水Ｗ２の水位調整を行う。すなわち、運転制御部１８は、電極棒１５Ａのみが缶水Ｗ２を検出しているときは、水位異常低でバーナ１１の燃焼停止を行い、電極棒１５Ａ，１５Ｂのみが缶水Ｗ２を検出しているときは、水位低で給水ポンプ１２を作動させ、３つの電極棒１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが缶水Ｗ２を検出しているときは、水位高で給水ポンプ１２を停止させる。
【００２９】
また、缶水Ｗ２の水位調整に関して、運転制御部１８は、バーナ１１の燃焼熱による水管１０ｃの損傷を防止すべく、バーナ１１の燃焼開始に当たって、温度検出器１０ｄにより缶水Ｗ２の温度を検出し、ボイラ１がコールド（缶水Ｗ２の温度が１００℃未満）の状態にある場合には、この温度に反比例させるように缶水Ｗ２の水位を上昇させ、その後、バーナ１１を燃焼させるようにしている。すなわち、缶水Ｗ２の温度が低く（例えば２０℃）て蒸気発生まで時間を要する場合には、３つの電極棒１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが缶水Ｗ２を検出した後も、例えば、６秒間給水ポンプ１２を作動させて、缶水Ｗ２の水位を上げた後、バーナ１１を燃焼させ、缶水Ｗ２の温度が比較的高く（例えば６０℃）て、蒸気発生まで比較的時間を要しない場合には、３つの電極棒１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃが缶水Ｗ２を検出した後も、例えば、３秒間給水ポンプ１２を作動させて、缶水Ｗ２の水位を上げた後、バーナ１１を燃焼させる。なお、上記時間は、ボイラ１がホット、すなわち、缶水Ｗ２の温度が１００℃以上の場合には設定されない。
【００３０】
さらに、運転制御部１８は、台数制御部５によるコントロールがなくボイラ１が単独運転される場合には、気液分離器１３に設けられた圧力検出器１３ａからの信号に基づき、バーナ１１の燃焼量を、高燃焼、低燃焼、燃焼停止の３段階でコントロールして、気液分離器１３内の蒸気圧を所定範囲内に調整する。
【００３１】
蒸気使用装置４は、ボイラシステムＡが強制運転モード（後述）にある場合に、各ボイラ１から発生した蒸気Ｓを利用又は大気放出するためのものである。この蒸気使用装置４は、図１で示されるように、各ボイラ１の主蒸気弁１６上流側の主蒸気配管Ｐ５からの分岐配管４０ａを含むとともに、これらを合流させて給水タンク２まで延びる蒸気配管４０と、蒸気配管４０に連結されて、給水タンク２内のボイラ給水Ｗ１を加温する蒸気ヒータ４１と、給水タンク２内のボイラ給水Ｗ１の温度を検出する温度検出器４２と、各分岐配管４０ａ中に設けられたバイパス電磁弁４３と、蒸気配管４０から分岐した大気放出配管４４と、大気放出配管４４の分岐後の蒸気配管４０中に設けられたタンク加温電磁弁４５と、大気放出配管４４中に設けられた大気放出電磁弁４６とから構成される。
【００３２】
台数制御部５は、多缶設置されたボイラの運転を台数制御よってなすものである。台数制御とは、負荷変動に伴う蒸気集合部（蒸気ヘッダ３）の蒸気圧の変化に基づいて、複数のボイラの運転を行う場合に、ボイラの運転に優先順位を定め、優先順位の高いボイラの順にボイラの運転を行わせるものである。バーナの燃焼量が段階的に制御される複数のボイラを台数制御により運転する場合には、バーナの段階的な燃焼量とボイラの運転の優先順位とが組み合わされる。図１で示される３缶のボイラ１のうち、左のボイラ１Ａの優先順位を最も高くし、中のボイラ１Ｂ、右のボイラ１Ｃの順に優先順位を下げた場合に、台数制御によるボイラの運転を行うと、例えば、最初は、ボイラ１Ａのみをバーナ１１が低燃焼となるように運転させ、蒸気負荷が増して蒸気ヘッダ３内の蒸気圧が減少すると、ボイラ１Ａのバーナ１１を高燃焼させ、更に蒸気負荷が増して蒸気ヘッダ３内の蒸気圧が減少すると、ボイラ１Ａのバーナ１１を高燃焼させるとともに、ボイラ１Ｂのバーナ１１を低燃焼させるというように、ボイラ１の運転は制御される。
【００３３】
台数制御部５は、蒸気ヘッダ３に設けられた圧力検出器３０及び各ボイラ１の運転制御部１８と信号配線Ｇで接続されており、圧力検出器３０からの蒸気圧信号に基づいて、各ボイラ１の運転制御部１８に運転信号を送って、各ボイラ１の運転を制御する。
【００３４】
強制運転制御部６は、台数制御によるボイラ１の運転を開始する前に、全てのボイラ１を一定時間だけ低負荷で強制運転させる機能と、このボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓを給水タンク２の加温に使用させるとともに、必要により（給水ポンプ１２に対するキャビテーション防止のため）、この蒸気Ｓを大気放出させる機能を有するものである。
【００３５】
強制運転制御部６は、図１で示されるように、各ボイラ１の運転制御部１８、台数制御部５、各ボイラ１の主蒸気弁（電磁弁）１６、及び、蒸気使用装置４の、バイパス電磁弁４３、タンク加温電磁弁４５、大気放出電磁弁４６と信号配線Ｇで接続されている。なお、強制運転制御部６には、図１で示されるように、運転を開始する運転ボタン６０と、全てのボイラ１の運転を停止する運転停止ボタン６１と、強制運転を行わないバイパスボタン６２とが設けられている。
【００３６】
強制運転制御部６の動作を図３のフローチャートを参照しつつ説明する。
運転ボタン６０が押される（Ｓ１０）と、バイパスボタン６２が押されたか否かが判断され（Ｓ１１）、バイパスボタン６２が押されていないと、強制運転モードとなる（Ｓ１２）。強制運転モードになると、タイマーがリセットされ（Ｓ１３）、例えば、最初のボイラ１Ａの運転制御部１８に運転開始の信号が伝達されて、このボイラ１Ａの低負荷による強制運転が開始される（Ｓ１４）。また、タイマーのリセットと同時に、ボイラ１Ａの主蒸気弁１６が閉じられる（閉じられている場合はその確認がなされる）とともに、蒸気使用装置４のボイラ１Ａ側のバイパス電磁弁４３とタンク加熱電磁弁４５とが開けられ、かつ、大気解放電磁弁４６が閉じられて、ボイラ１Ａからの蒸気Ｓが給水タンク２の加温に使用できるようになる。つづいて、ボイラ１Ａの運転開始後、所定時間（例えば１５分間）が経過したか否かが判断される（Ｓ１５）。この間、ボイラ１Ａから所定圧の蒸気Ｓが発生しても、給水タンク２側の蒸気Ｓの使用量は僅かであるため、ボイラ１Ａのバーナ１１は、必要により低燃焼と燃焼停止とを繰り返すと考えられる。
【００３７】
ステップＳ１５において、所定時間経過と判断されると、運転制御部１８にボイラ１Ａの運転停止が指示される（Ｓ１６）。つづいて、全てのボイラ１への強制運転指令が終了したか否かが判断され（Ｓ１７）、終了していなければ、ステップＳ１３に戻り同様の操作が繰り返される。すなわち、タイマーがリセットされて（Ｓ１３）、つぎのボイラ１Ｂの運転が開始される（Ｓ１４）とともに、ボイラ１Ａ近傍のバイパス電磁弁４３が閉じられる。同時に、ボイラ１Ｂの主蒸気弁１６が閉じられるとともに、ボイラ１Ｂ近傍のバイパス電磁弁４３が開けられて、ボイラ１Ｂからの蒸気Ｓが給水タンク２の加温に使用できるようになる。その後、ボイラ１Ｃの強制運転も終了し、ステップＳ１７において全ボイラへの強制運転指令が終了したと判断されると、タンク加温電磁弁４５が閉じられるとともに、ボイラ１Ｃの運転終了確認（Ｓ１８）の後、台数制御部５に台数制御によるボイラ１の運転指令が伝達される（Ｓ１９）。また、ステップＳ１１において、バイパスボタン６２が押されている場合も、台数制御部５に台数制御によるボイラ１の運転指令が伝達される（Ｓ１９）。
【００３８】
ここで、ボイラ１の強制運転中に、運転停止ボタン６１が押されると、強制運転モードが解除されて、全てのボイラ１の運転が停止されるが、台数制御方式によりボイラ１の運転がなされている場合も同様に、全てのボイラ１の運転が停止される。また、給水タンク２内のボイラ給水Ｗ１の温度が、給水ポンプ１２にキャビテーションを生じさせる虞のある温度に達すると、タンク加温電磁弁４５が閉じられ、大気放出電磁弁４６が開けられて、ボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓは大気放出される。なお、台数制御によるボイラ１の運転の開始に当たって、運転の優先順位の低いボイラ１Ｂ，１Ｃの主蒸気弁１６は、強制運転時におけるボイラ１内の蒸気圧が低下しないタイミングで開かれるものとする。
【００３９】
つぎに、ボイラシステムＡの作用効果について説明する。
例えば、蒸気Ｓの需要が生じる朝方に、ボイラ１の運転を開始し、蒸気Ｓの需要が無くなる一日の内の夕方に、ボイラ１の運転を停止する場合、ボイラ１の停止後、主蒸気弁１６を閉じてボイラ１を密閉しても、大気への放熱によって、朝方、ボイラ１は、その蒸気圧が大気圧まで減少し、缶水Ｗ１の温度も１００℃より下がったコールドな状態となっている場合が多い。このようなコールドな状態にあるボイラ１を運転すると、水管１０ｃ保護の観点から、バーナ１１の燃焼前に、缶水Ｗ２の水位が通常より上げられて、キャリオーバが生じやすくなり、発生した蒸気Ｓの質が問題となる。
【００４０】
また、朝方、台数制御によるボイラ１を運転を開始すると、まず、優先順位の高いボイラ１Ａが運転されるが、蒸気負荷が小さい場合、他のボイラ１Ｂ，１Ｃは運転されず、夕方、台数制御によるボイラ１の運転を終了したときには、ボイラ１Ｂ，１Ｃはコールドに近い状態になっている。かかる場合に、ボイラ１Ｂ，１Ｃは、翌朝には、ほぼ確実にコールドな状態になっており、場合によっては、ボイラ１Ａもコールドな状態になっている。したがって、このようなボイラ１を、再び台数制御により運転すると、まず、優先順位の高いボイラ１Ａから発生した蒸気Ｓの質が問題になるとともに、その後の負荷の増加に伴って運転されるボイラ１Ｂ，１Ｃからの蒸気の質も問題となる。
【００４１】
一方、このボイラシステムＡでは、蒸気負荷が本格的に発生する前、すなわち、台数制御によるボイラ１の運転を開始する前に、全てのボイラ１を順次一定時間だけ低負荷で強制運転している。したがって、このボイラシステムＡでは、台数制御によるボイラ１の運転を開始するとき、すなわち、蒸気負荷が本格的に発生するときには、全てのボイラ１は強制運転によってホットな状態になっており、これらのボイラ１を運転しても、缶水Ｗ２の水位を上げる必要がないので、キャリオーバが生じにくく、これらのボイラ１から発生した蒸気Ｓの質が低下することはない。したがって、ボイラ１から発生した蒸気Ｓを、直接食品等に吹き込むような作業も可能となる。
【００４２】
また、このボイラシステムＡでは、ボイラ１の強制運転で発生した蒸気Ｓを給水タンク２の加温に使用しているので、この蒸気Ｓが無駄になってしまうことはない。この場合、ボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓの質は低いが、給水タンク２中のボイラ給水Ｗ１の加温には蒸気Ｓの質は問題とならない。なお、このボイラシステムＡでは、給水タンク２中のボイラ給水Ｗ１の温度が所定値を超えると、ボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓを大気に放出することとしているので、ボイラ給水Ｗ１の温度に起因して、給水ポンプ１２にキャビテーションが生じてしまうことはない。
【００４３】
さらに、このボイラシステムＡでは、ボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓを、各ボイラ１の主蒸気弁１６の上流側に設けられた蒸気配管４０を用いて、各ボイラ１からそれぞれ排出して（取り出して）いるので、強制運転時の質の低下した蒸気Ｓが、蒸気ヘッダ３下流側の蒸気Ｓの負荷側に流れるのを防止することができる。したがって、質の低下した蒸気Ｓが、その後、質の良い蒸気Ｓと混ざり合うことはない。
【００４４】
なお、強制運転モードにおいて、各ボイラ１は、常用圧力の蒸気Ｓを発生させた直後にボイラ１の運転を停止し、ボイラ１の強制運転の時間を短縮してもよい。
【００４５】
また、ボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓは、給水タンク２の加温には用いず、全て大気放出としてもよい。
【００４６】
さらに、強制運転モードにおいて、２缶又は３缶のボイラ１を同時に、低負荷で強制運転し、ボイラ１の強制運転の時間を短縮してもよい。この場合、発生した蒸気の一部を給水タンク２内のボイラ給水Ｗ１の加温に用い、残りを大気放出してもよい。
【００４７】
また、ボイラ１のバイパス電磁弁４３を開くタイミングは、ボイラ１内の蒸気圧を常用圧近くまで上昇させた後であってもよい。
【００４８】
さらに、蒸気使用装置４の蒸気配管４０を、図４で示されるように、ボイラ１の主蒸気配管Ｐ５側から設けず、蒸気ヘッダ３側から設けるようにしてもよい。この場合、ボイラ１の主蒸気弁１６は手動弁とし、ボイラ１の強制運転時には、３つの主蒸気弁１６は、全て開けておくものとするが、強制運転時のボイラ１切替に際して、強制運転後のボイラ１内の蒸気圧を低下させないように、タンク加熱電磁弁４５はタイミング良く開閉されるものとする。
【００４９】
実施形態２．
図５は、この発明の他の運転方法を実施するためのボイラシステムＡを示している。このボイラシステムＡでは、ボイラ１’による、バーナ１１の燃焼熱に対する水管１０ｃ保護の動作が、ボイラ１による水管１０ｃ保護の動作と異なっているとともに、台数制御部５’の動作が、台数制御部５の動作と異なっている。なお、この実施形態２のボイラシステムＡでは、独立した強制運転制御部６は設けられておらず、温度検出器４２からの温度信号を受ける台数制御部５’が、主蒸気弁１６、バイパス電磁弁４３、タンク加温電磁弁４５、大気放出電磁弁４６の開閉を制御する。
【００５０】
図６は、水位検出筒１４内に、運転開始レベルを検知する４つめの電極棒１５Ｄを有するボイラ１’を示している。このボイラ１’では、バーナ１１の燃焼熱による水管１０ｃの損傷を防止すべく、ボイラ１’の運転開始に当たって、４つの電極棒１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ，１５Ｄが缶水Ｗ２を最初に検出する水位Ｈ１まで、缶水Ｗ２の水位を上昇させ、その後、バーナ１１を燃焼させるようにしている。ボイラ１’とボイラ１とは、缶水Ｗ２の水位の上昇のさせ方が異なるのみである。なお、ボイラ１’は、缶水水位が水位Ｈ１に達すると、缶水Ｗ２の水位上昇を停止する。
【００５１】
また、このボイラシステムＡの台数制御部５’は、台数制御によるボイラ１の運転中に、運転制御されていない停止中のボイラ１’の缶水Ｗ２の水位を常時検出し、この水位が通常水位より高い水位、すなわち、電極棒１５Ｄが缶水Ｗ２を検出する異常高の水位（水位Ｈ１）に達している場合には、この水位の高いボイラ１を一定時間だけ低負荷で強制運転させる機能と、このボイラ１の強制運転時に発生した蒸気Ｓを給水タンク２の加温に使用させるとともに、必要により（給水ポンプ１２に対するキャビテーション防止のため）、この蒸気Ｓを大気放出させる機能とを有するものである。もちろん、この台数制御部５’は、実施形態１で説明した台数制御部５の機能も有している。
【００５２】
この台数制御部５’の動作を図７のフローチャートを参照しつつ説明する。
台数制御によるボイラ１’運転中に、運転制御されず停止しているボイラ１’の缶水Ｗ２の水位がチェックされた（Ｓ２０）後、このボイラ１’の缶水水位が異常高であるか（水位Ｈ１に達しているか）否かが判断される（Ｓ２１）。そして、例えばボイラ１’Ｂの缶水水位が異常高と判断される場合には、強制運転モード（Ｓ２２）となり、タイマーがリセットされ（Ｓ２３）、ボイラ１’Ｂの運転制御部１８に運転開始の信号が伝達されて、このボイラ１’Ｂの低負荷による強制運転が開始される（Ｓ２４）。また、タイマーのリセットと同時に、ボイラ１’Ｂの主蒸気弁１６が閉じられるとともに、蒸気使用装置４のボイラ１’Ｂ側のバイパス電磁弁４３とタンク加熱電磁弁４５とが開けられ、かつ、大気解放電磁弁４６が閉じられて、ボイラ１Ａからの蒸気Ｓが給水タンク２の加温に使用できるようになる。
【００５３】
つづいて、ボイラ１’Ｂの運転開始後、所定時間（例えば１５分間）が経過したか否かが判断される（Ｓ２５）。そして、所定時間経過と判断されると、運転制御部１８にボイラ１’Ｂの運転終了が指示される（Ｓ２６）とともに、ボイラ１’Ｂ近傍のバイパス電磁弁４３が閉じられ、かつ、ボイラ１’Ｂの主蒸気弁１６が開けられ、更に、タンク加温電磁弁４５が閉じられる。そして、ボイラ１’Ｂの運転終了確認（Ｓ２７）の後、ステップＳ２０に戻され、同様な動作が繰り返される。
【００５４】
つぎに、このボイラシステムＡの作用効果について説明する。
台数制御によるボイラ１’の運転中においては、まず、優先順位の高いボイラ１’Ａが運転されるが、その後の蒸気負荷が小さい場合には、他のボイラ１’Ｂ，１’Ｃが全く運転されない場合もある。この場合に、ボイラ１’Ｂ，１’Ｃの逆止弁１７に作動不良があると、停止中のボイラ１’Ｂ，１’Ｃの逆止弁１７から侵入した、運転中のボイラ１’Ａの蒸気Ｓが、停止中のボイラ１’Ｂ，１’Ｃ内で凝縮し、これらのボイラ１’Ｂ，１’Ｃの缶水Ｗ２の水位を上昇させる。そして、缶水Ｗ２の水位が所定値、すなわち、ボイラ１’の運転を開始する場合の缶水Ｗ２の水位Ｈ１を超えると、これらのボイラ１’Ｂ，１’Ｃを運転した場合に、キャリオーバによって、蒸気Ｓの質は大きく低下する。
【００５５】
一方、このボイラシステムＡでは、台数制御によるボイラ１’の運転中に、運転制御されていない停止中のボイラ１’につき缶水Ｗ２の水位を常時検出し、この水位が通常水位より高くなった（異常高である水位Ｈ１に達した）時点で、このボイラ１’を一定時間だけ低負荷で強制運転し、このボイラ１’の缶水水位を下げるようにしている。このため、このボイラシステムＡでは、逆止弁１７の作動不良等により缶水Ｗ２の水位が上昇しても、この水位が、ボイラ１’の運転開始に当たって必要とされる、水管１０ｃ保護用の缶水水位Ｈ１を超えることはない。したがって、このボイラシステムＡでは、その後、台数制御により、どのボイラ１’を運転しても、キャリオーバは生じにくく、蒸気Ｓの負荷側において、ボイラ１’から発生した蒸気Ｓの質が大きく低下してしまうことはない。
【００５６】
また、このボイラシステムＡでは、ボイラ１の強制運転で発生した蒸気Ｓを給水タンク２の加温に使用しているので、この蒸気Ｓが無駄になってしまうことはない。
【００５７】
なお、ボイラ１’の缶水Ｗ２の水位が通常レベルまで下がっておれば、強制運転モードにおいて、ボイラ１’は、常用圧力の蒸気Ｓを発生させた直後にボイラ１’の運転を停止し、ボイラ１’の強制運転の時間を短縮してもよい。
【００５８】
また、ボイラ１’の強制運転時に発生した蒸気Ｓは、給水タンク２の加温には用いず、全て大気放出としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】実施形態１のボイラシステムを示す図である。
【図２】図１のボイラシステム中のボイラの説明図である。
【図３】図１のボイラシステムの強制運転制御部の動作を示すフローチャートである。
【図４】図１のボイラシステムの一部を変えた別のボイラシステムを示す図である。
【図５】実施形態２のボイラシステムを示す図である。
【図６】図５のボイラシステム中のボイラの説明図である。
【図７】図５のボイラシステムの台数制御部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００６０】
１，１’ ボイラ
２ 給水タンク
１０ｃ 水管（ボイラ水管）
１１ バーナ
１６ 主蒸気弁
４０ａ 分岐配管
Ａ ボイラシステム
Ｓ 蒸気
Ｗ１ ボイラ給水
Ｗ２ 缶水
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラ水管をバーナの燃焼熱から保護するために、ボイラをコールドな状態から運転する場合に、缶水の水位が上げられる多缶設置の前記ボイラに対して、これらのボイラの運転が台数制御によりなされるボイラシステムの運転方法であって、
前記台数制御による前記ボイラの運転を開始する前に、全ての前記ボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転することを特徴とするボイラシステムの運転方法。
【請求項２】
複数のボイラの運転が台数制御によりなされる多缶設置のボイラシステムの運転方法であって、
前記台数制御によるボイラの運転中に、停止中のボイラにつき缶水の水位を検出し、この水位が通常水位より高い場合には、このボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転することを特徴とするボイラシステムの運転方法。
【請求項３】
前記強制運転時に前記ボイラから発生した蒸気は、このボイラの主蒸気弁上流側に設けられた分岐配管を用いて、ボイラ外に排出されることを特徴とする請求項１又は２記載のボイラシステムの運転方法。
【請求項４】
前記強制運転時に前記ボイラから発生した蒸気は、給水タンク内のボイラ給水の加温に使用されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のボイラシステムの運転方法。
【請求項５】
前記ボイラ給水の加温に使用される蒸気は、このボイラ給水の温度が所定値に達すると、大気に放出されることを特徴とする請求項４記載のボイラシステムの運転方法。
【請求項１】
ボイラ水管をバーナの燃焼熱から保護するために、ボイラをコールドな状態から運転する場合に、缶水の水位が上げられる多缶設置の前記ボイラに対して、これらのボイラの運転が台数制御によりなされるボイラシステムの運転方法であって、
前記台数制御による前記ボイラの運転を開始する前に、全ての前記ボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転することを特徴とするボイラシステムの運転方法。
【請求項２】
複数のボイラの運転が台数制御によりなされる多缶設置のボイラシステムの運転方法であって、
前記台数制御によるボイラの運転中に、停止中のボイラにつき缶水の水位を検出し、この水位が通常水位より高い場合には、このボイラを一定時間だけ低負荷で強制運転することを特徴とするボイラシステムの運転方法。
【請求項３】
前記強制運転時に前記ボイラから発生した蒸気は、このボイラの主蒸気弁上流側に設けられた分岐配管を用いて、ボイラ外に排出されることを特徴とする請求項１又は２記載のボイラシステムの運転方法。
【請求項４】
前記強制運転時に前記ボイラから発生した蒸気は、給水タンク内のボイラ給水の加温に使用されることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のボイラシステムの運転方法。
【請求項５】
前記ボイラ給水の加温に使用される蒸気は、このボイラ給水の温度が所定値に達すると、大気に放出されることを特徴とする請求項４記載のボイラシステムの運転方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−９１１３８（Ｐ２０１０−９１１３８Ａ）
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５８８８１（Ｐ２００８−２５８８８１）
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１０月３日（２００８．１０．３）
【出願人】（０００００１０６３）栗田工業株式会社 (1,536)
【Ｆターム（参考）】
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