説明

多缶設置ボイラ

【課題】ボイラ燃焼回路の安全性を確認するセルフチェックの実施を、負荷に対する供給が不足することを抑えながら行えるようにする。
【解決手段】 稼働優先順位を定めた複数台のボイラ1と、各ボイラ1に対して運転の指令を出力する台数制御装置2からなり、台数制御装置2は稼働優先順位の高いボイラから必要台数分のボイラに対して燃焼指令を出力し、各ボイラ1は燃焼指令を受けて燃焼を行っている多缶設置ボイラであって、燃焼を行っていない状態で火炎の有無を検出することによって燃焼回路の異常を判定するセルフチェックを行うようにしている多缶設置ボイラにおいて、セルフチェックの実施時期が近づいているボイラの稼働優先順位を下位に下げるようにしておき、稼働優先順位が下位になっているボイラに対してセルフチェックを実施する制御を行う。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ボイラを複数台設置しておき、負荷に応じて必要台数分のボイラを燃焼する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、各ボイラに対して運転の指令を出力する台数制御装置からなり、負荷に応じて必要台数のボイラを燃焼する多缶設置ボイラが広く普及している。多缶設置ボイラでは、各ボイラに稼働優先順位を定めておき、稼働優先順位の高いボイラから順に必要台数分のボイラを燃焼する。ボイラの燃焼量が、高燃焼・低燃焼・停止のように段階的に設定したものであれば、稼働優先順位の上位からある台数分が高燃焼、その次の順位からある台数分が低燃焼、残りが燃焼停止とすることで必要な量の燃焼を行う。この場合、稼働優先順位が上位のボイラは燃焼を行う機会が多くなり、特定のボイラに燃焼が集中すると装置全体としての寿命が短くなるため、定期的に稼働優先順位を変更するローテーションを行うことで各ボイラの燃焼時間が平均化するようにしている。
【0003】
また、実用新案登録第2505285号公報にあるように、ボイラでは連続燃焼時間が長時間になる場合には、燃焼を一時的に停止することで燃焼回路の安全を確認するセルフチェックを行っている。ボイラは、火炎が消失した状態で燃料を噴射し続けるような状態になった場合には非常に危険であるため、火炎検出装置を設置しておき、火炎があることを確認しながら燃料の噴射を行い、火炎がない場合には燃料を噴射しないことで安全を確保している。ただしそのためには、火炎検出装置が正常に稼働してることが必要となる。火炎検出装置は、火炎がある時に火炎なしとの誤判定を行う異常が発生した場合には、火炎なしの出力でボイラの運転を停止するため、ボイラの稼働率は低下するが安全性は確保できる。しかし、火炎がない時に火炎ありとの誤判定を行う異常が発生した場合には、安全を確保することができなくなる。火炎ありの誤判定を行う異常は、燃焼を行っていない時に火炎ありの判定が行われた場合には検出することができるが、燃焼を停止する機会がないと異常を検出することができない。
【0004】
そのため、燃焼を一時停止して火炎検出装置の機能を確認するセルフチェックを行っていた。深夜など蒸気必要量が比較的少ない時間を設定し、設定時間になれば燃焼指令が出力されていても燃焼を一時停止して火炎検出装置の機能を確認するセルフチェックを行うことで、連続燃焼時間が24時間以上になることはなく、火炎検出装置の能力チェックが行われない時間が24時間以上になることはない。また、連続燃焼時間を計測しておき、連続燃焼時間が所定の時間になるごとにセルフチェックを実施するようにしてもよい。例えば連続燃焼時間が23時間59分になるごとに燃焼を一時停止して火炎検出装置の機能を確認するようにしても、火炎検出装置の能力チェックが行われない時間が24時間以上になることはない。
【0005】
ところで安全確認のために燃焼を停止するセルフチェックを行うのは、長時間の連続燃焼を行っているボイラである。つまり、燃焼が必要なボイラの燃焼を停止することになるため、ボイラの燃焼停止によって蒸気の供給が足りなくなって、蒸気圧力が低下することがあるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】実用新案登録第2505285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、ボイラ燃焼回路の安全性を確認するセルフチェックの実施を、負荷に対する供給が不足することを抑えながら行えるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
稼働優先順位を定めた複数台のボイラと、各ボイラに対して運転の指令を出力する台数制御装置からなり、台数制御装置は稼働優先順位の高いボイラから必要台数分のボイラに対して燃焼指令を出力し、各ボイラは燃焼指令を受けて燃焼を行っている多缶設置ボイラであって、燃焼を行っていない状態で火炎の有無を検出することによって燃焼回路の異常を判定するセルフチェックを行うようにしている多缶設置ボイラにおいて、セルフチェックの実施時期が近づいているボイラの稼働優先順位を下位に下げるようにしておき、稼働優先順位が下位になっているボイラに対してセルフチェックを実施する制御を行う。
【0009】
前記の多缶設置ボイラにおいて、ボイラ全体を複数のグループに区分しておき、ボイラの稼働優先順位はグループ内でローテーションを行うとともに、グループ単位で稼働優先順位の上位グループと下位グループを入れ替えるようにしておき、セルフチェックは稼働優先順位が下位のグループになっているときに実施する。
【発明の効果】
【0010】
セルフチェックのために燃焼を停止するボイラは稼働優先順位の低いボイラであり、セルフチェックを行うボイラよりも稼働優先順位の高いボイラが存在する状態でセルフチェックを行うことになる。セルフチェックを行うボイラが燃焼を停止しても、そのボイラより稼働優先順位の高いボイラでは燃焼を行っており、燃焼ボイラが蒸気の供給を行っているために、蒸気圧力値が低下する可能性は低くなる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】本発明の第1実施例でのボイラ運転状態説明図
【図2】本発明を実施している多缶設置ボイラのフロー図
【図3】本発明の第2実施例でのボイラ運転状態説明図
【発明を実施するための形態】
【0012】
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図1は本発明の第1の実施例における各ボイラの運転状態等を示した状態説明図、図2は本発明の一実施例におけるボイラの設置状況を示したフロー図、図3は本発明の第2の実施例における各ボイラの運転状態等を示した状態説明図である。本実施例では、ボイラAからボイラFを並列に設置している。各ボイラからの蒸気配管を蒸気ヘッダ4に接続しておき、蒸気集合部には蒸気圧力検出装置3を設ける。各ボイラ1に対する運転指令は、各ボイラと接続している台数制御装置2から出力するようにしており、台数制御装置2は蒸気圧力検出装置3とも接続しておく。ボイラは高燃焼・低燃焼・停止の3位置で燃焼量を制御するものであり、ボイラ全体での燃焼量を制御することで蒸気発生量を調節する。
【0013】
各ボイラ1には、それぞれボイラ運転制御装置5を設け、ボイラ運転制御装置5は台数制御装置2と信号線で接続している。ボイラの運転は台数制御装置2がボイラ運転制御装置5へ出力する指令に基づいて実施しており、各ボイラではボイラ運転制御装置5がボイラ1の各機器の作動を制御することでボイラの運転を行う。ボイラ運転制御装置5は、台数制御装置2からの燃焼指令を受けると、ボイラの燃焼を開始する。燃焼を開始する場合は、燃焼室内へ空気のみを送り込んで燃焼室内を換気するプレパージを行う必要があり、プレパージを終了した後に燃焼を開始するため、燃焼指令を受けてもすぐには燃焼を開始できない。燃焼準備の工程が終了してボイラが燃焼を開始すると、燃焼で発生した熱によってボイラ内の缶水を加熱し、蒸気を発生する。ボイラ運転制御装置5が、台数制御装置2から燃焼停止の指令を受けると、ボイラの燃焼を停止する。ボイラの燃焼を停止する場合は、燃料の供給を停止することで燃焼を停止し、続いて燃焼室内を換気するポストパージを行って運転を停止する。
【0014】
また、各ボイラ1には、個々のボイラにおける火炎の有無を検出する火炎検出装置6を設け、火炎検出装置6とボイラ運転制御装置5は信号線で接続しておき、火炎検出装置6で検出した火炎有無の信号は、ボイラ運転制御装置5へ送るようにしておく。ボイラ運転制御装置5は、燃焼を行っている時に火炎なしの信号を受信した場合には、安全のためにボイラの燃焼を停止するようにしておく。ボイラ運転制御装置5では、火炎検出装置6に異常が発生し、火炎が存在していない時に火炎ありとの誤判定を行うことを防止するため、燃焼を行っていない場合には火炎なしの出力が行われることを確認する。そして、ボイラの連続燃焼時間が長くなり、火炎検出装置6の能力確認が行えない時間が長くなった場合には、燃焼を一時的に停止して火炎がない状態で燃焼回路(火炎検出装置6の能力)を確認するセルフチェックを行うようにしておく。
【0015】
台数制御装置2は、蒸気圧力検出装置3で検出した蒸気圧力値に基づいてボイラ全体の燃焼必要量を求め、必要台数分のボイラに対して燃焼指令を出力する。各ボイラには稼働優先順位を定めておき、蒸気圧力値が低下すると、稼働優先順位の高いボイラから順に燃焼指令の出力を行うことで燃焼台数を増加、又は低燃焼から高燃焼に変更することで燃焼量を増加する。そして、蒸気圧力値が上昇して燃焼必要量が減少すると、稼働優先順位の低いボイラから順に燃焼停止指令を出力して燃焼台数を減少、又は高燃焼から低燃焼に変更することで燃焼量を減少する台数制御を行う。
【0016】
稼働優先順位は定期的に変更しており、本実施例では1日に2回変更するようにしている。稼働優先順位は、設置ボイラ全体を2つのグループに分けておき、グループ内でのローテーションを行うとともに、グループ単位で上位と下位を入れ替えるようにしている。稼働優先順位を1日に2回変更するのは、セルフチェックの実施時期が近づいているボイラの稼働優先順位を下位に下げておき、下位のボイラに対してセルフチェック実施するようにするためである。セルフチェックを実施するボイラの稼働優先順位が下位であれば、そのボイラよりも稼働優先順位が上位であって燃焼を行っているボイラが必ず存在するため、セルフチェックのためにボイラが燃焼を停止しても、その時に蒸気の供給が不足することになる可能性を低くすることができる。
【0017】
具体的な制御を図1及び図2に基づいて説明する。本実施例では、ボイラは高燃焼・低燃焼・停止の3位置で燃焼量を制御するものであって、高燃焼での蒸気供給量は2t/h、低燃焼での蒸気供給量は1t/hであるとして説明する。図1及び図2では、ボイラA・B・Cを第1のグループ、ボイラD・E・Fを第2のグループとしている。図では、各ボイラの稼働優先順位は、ボイラAが第1位、ボイラBが第2位、ボイラCが第3位、ボイラDが第4位、ボイラEが第5位、ボイラFが第6位であって、第1のグループが上位(第1位〜第3位)、第2のグループが下位(第4位〜第6位)の状態から始まっている。各ボイラの状態欄には、各ボイラの燃焼量を斜線部領域の高さで表しており、高い斜線部領域の部分(Hの部分)が高燃焼、低い斜線部領域の部分(Lの部分)が低燃焼、斜線部領域が抜けている部分は燃焼停止を示している。蒸気必要量が9t/hであったとすると、高燃焼のボイラが3台と低燃焼のボイラが3台の場合に蒸気供給量は9t/hとなって釣り合うことになる。そのため、第1位から第3位のボイラで高燃焼、第4位から第6位のボイラで低燃焼を行うようにしている。なお、実際の運転では蒸気必要量が増減することによってボイラの燃焼状態も変化するが、蒸気必要量の変動による燃焼状態の変動を図に書き込むと、図が複雑になって分かりづらくなるため、蒸気必要量は一定で変化しないものとしている。
【0018】
まず第1の実施例を図1に基づいて説明する。図1は連続燃焼時間を計測しておき、連続燃焼時間が24時間以内で設定する設定時間Tに達するごとにセルフチェックを実施するものである。順位変更1の時期になると、各ボイラの稼働優先順位を変更する。稼働優先順位の変更は、グループ単位での上位と下位の入れ替えと、グループ内でのローテーションによる順位の入れ替えを行う。グループ単位での稼働優先順位の割り当てを入れ替えると、当初は第1位から第3位が割り当てられていた第1のグループには第4位から第6位が割り当てられ、当初は第4位から第6位が割り当てられていた第2のグループは第1位から第3位が割り当てられる。そして各グループ内でも順位変更を行ったことで、順位変更1以降の時間帯では、ボイラAが第6位、ボイラBが第4位、ボイラCが第5位、ボイラDが第3位、ボイラEが第1位、ボイラFが第2位となっている。そのため、稼働優先順位が下位のボイラA・B・Cは低燃焼、上位のボイラD・E・Fは高燃焼を行うことになる。
【0019】
順位変更1以降の時間帯では、稼働優先順位が下位のグループである第1のグループでボイラのセルフチェックを行う。セルフチェックは連続燃焼時間が設定時間Tに達するごとに行うようにしており、前回の燃焼開始時刻が異なっていれば今回のセルフチェック実施時刻も異なることになる。なお、セルフチェック実施時刻が重なることになった場合には、セルフチェック実施時刻をずらすことで、複数台のボイラが同時に燃焼を停止することがないようにする。燃焼開始時刻から設定時間T後にセルフチェックを行う場合、複数ボイラの燃焼開始時刻が同じであれば同時に複数のボイラでセルフチェックを行うことになってしまう。燃焼開始時刻から設定時間Tを加えた時刻であるセルフチェック実施予定時刻を算出しておき、セルフチェック実施予定時刻が重なった場合には、一部ボイラの設定時刻Tの値をより短い値に変更することで、セルフチェックが重ならないようにする。また、あるボイラでのセルフチェック実施予定時刻と稼働優先順位の変更予定を比較した結果、セルフチェック実施予定時刻は稼働優先順位が上位の時になるということが分かった場合には、セルフチェック実施予定時刻となる稼働優先順位が上位となる時間帯の一つ前の時間帯である稼働優先順位が下位の時にセルフチェックを行うようにしておく。稼働優先順位が下位の時に連続燃焼時間が設定時間に達していなくても、セルフチェックを前倒しして実施することで、稼働優先順位が上位の時に連続燃焼時間が設定時間に達することを防止することができる。
【0020】
順位変更1以降の最初にセルフチェックを行っているのはボイラAとなっている。ボイラAがセルフチェックを開始するとボイラAは燃焼を停止する。しかし、ボイラAは稼働優先順位が下位である第1のグループに属しており、少なくとも上位のグループである第2グループに属している3台のボイラはボイラAよりも稼働優先順位が高くなっている。ボイラAよりも稼働優先順位が高いボイラでは燃焼を行っているため、すぐに蒸気圧力値が低下することはない。
【0021】
また、燃焼を行っていたボイラAが燃焼を停止することで減少したボイラ全体での蒸気供給量は、他のボイラでの燃焼量を増加することで補って蒸気供給量を維持する。ここでは、低燃焼を行っていたボイラの燃焼量を高燃焼に変更することで蒸気供給量を増加することができる。低燃焼であったボイラAが燃焼を停止すると、高燃焼3台、低燃焼2台、停止1台となり、多缶設置ボイラ全体での蒸気発生量は8t/hとなるが、低燃焼のボイラ1台を高燃焼に変更し、高燃焼4台、低燃焼1台、停止1台にすると、ボイラ全体での蒸気発生量は9t/hに回復することになる。それまで低燃焼を行っていたボイラAが燃焼を停止している間は、低燃焼を行っているボイラの中で最も稼働優先順位が高いボイラを高燃焼とすることで、それまでと同じ量の蒸気を供給する。ここでは、低燃焼を実施中のボイラは第4位のボイラBと第5位のボイラCであり、稼働優先順位がより高い第4位のボイラBを一時的に高燃焼とする。セルフチェックを行うことで燃焼回路が正常であることを確認できたら、ボイラAは低燃焼に復帰させる。ボイラAが低燃焼を開始すると、一時的に増加していたボイラBの燃焼量も低燃焼に戻し、高燃焼3台と低燃焼3台の状態に戻す。
【0022】
また、この時間帯では、ボイラBとボイラCもセルフチェックを行っている。ボイラB及びボイラCも稼働優先順位が下位である第1のグループに属するボイラであって、稼働優先順位は第4位と第5位となっている。ボイラB及びボイラCがセルフチェックのために燃焼を停止する場合も、それらの順位より上位である第2グループの各ボイラは燃焼を行っているため、セルフチェックで燃焼を停止しても圧力低下になる可能性は低い。
【0023】
ボイラAがセルフチェックのために燃焼を停止した場合には第4位であるボイラBの燃焼量を増加していたが、ボイラBがセルフチェックを行う場合には第4位ボイラの燃焼量を増加するということはできない。この場合には、燃焼量の増加が可能であって優先順位が最も高いボイラは第5位のボイラCになるため、ボイラCの燃焼量を一時的に増加して高燃焼とする。次にボイラCがセルフチェックを行う場合には、第4位のボイラBで燃焼量を増加することができるため、第4位のボイラBを高燃焼とする。
【0024】
順位変更2の時期になると、再び各ボイラの稼働優先順位を変更する。ここではそれまで下位であった第1のグループが上位となり、上位であった第2のグループが下位となる。順位変更後の各順位は、ボイラAが第2位、ボイラBが第3位、ボイラCが第1位、ボイラDが第5位、ボイラEが第6位、ボイラFが第4位となっている。この時間帯では、下位となった第2グループのボイラでセルフチェックを行う。ここでもセルフチェックを行うボイラは稼働優先順位が下位のものであって、その順位より上位のボイラでは燃焼を行っているため、セルフチェックで燃焼を停止しても蒸気圧力値が低下することを抑えることができる。この時間帯では、ボイラD・ボイラE・ボイラFでのセルフチェックを順次行い、各ボイラでの燃焼回路のチェックを行う。
【0025】
その後も同様であり、順位変更3の時期になって稼働優先順位の変更を行った後には、稼働優先順位が下位となるボイラA・B・Cでセルフチェックを行う。各ボイラは、前回のセルフチェック実施時刻からの経過時間が設定時間に達すると、セルフチェックを実施していく。
【0026】
セルフチェックを行うボイラは、常に稼働優先順位が下位のボイラになるように順位変更の間隔を設定しておくことで、セルフチェックを行うボイラよりも実施稼働優先順位が高いボイラが必ず存在することになる。連続燃焼時間が24時間に達するごとにセルフチェックを行うのであれば、順位変更は24時間に2回行うことにする。セルフチェックを行う連続燃焼時間を24時間以外の値とした場合には、セルフチェック実施間隔の間で稼働優先順位が上位になる場合と下位になる場合ができるように順位変更を行う間隔を調節することで、セルフチェックを行うボイラは常に稼働優先順位が下位のボイラになるようすることができる。また、順位変更の間隔は一定としておき、稼働優先順位が下位になっている時期にセルフチェックを実施するようにセルフチェック実施時刻を調節するようにしてもよい。1日に2回稼働優先順位の変更を行っていれば、24時間内に必ず稼働優先順位が下位になる時間帯があるため、その時間帯でセルフチェックを実施するようにセルフチェック実施時刻を設定することで、セルフチェック実施時の蒸気圧力値低下を抑制することができる。
【0027】
次に図3に記載した第2の実施例について説明する。図3は各ボイラにセルフチェック実施時刻を設定しておき、設定時刻になれば燃焼を一時停止して燃焼回路を確認するセルフチェックを実施するものである。ここでは、第1のグループであるボイラA・B・Cは夜間の21時から0時の間で設定した設定時刻でセルフチェックを実施し、第2のグループであるボイラD・E・Fは深夜の0時から3時の間で設定した設定時刻でセルフチェックを実施するように設定している。各ボイラの設定時刻は1時間ずつずらして設定しており、セルフチェックの実施が重ならないようにしておく。優先順位の変更は0時と12時の1日2回実施するようにしており、この場合も稼働優先順位の変更は、グループ単位での上位と下位の入れ替えと、グループ内でのローテーションによる順位の入れ替えを行っている。図3の書き方は図1と同じであり、図3でもボイラAが第1位、ボイラBが第2位、ボイラCが第3位、ボイラDが第4位、ボイラEが第5位、ボイラFが第6位の状態から開始ししている。
【0028】
順位変更1は12時の変更であり、順位変更1以降の時間帯では、ボイラAが第6位、ボイラBが第4位、ボイラCが第5位、ボイラDが第3位、ボイラEが第1位、ボイラFが第2位となっている。セルフチェックを行う設定時刻は21時以降であり、それまでの間はセルフチェックを行わないために図では表示を省略している。順位変更1以降の時間帯では、稼働優先順位が下位のグループである第1のグループでボイラのセルフチェックを行う。21時以降のセルフチェック設定時刻になると、ボイラA・B・Cの順にセルフチェックを実施していく。
【0029】
この場合も、燃焼を行っていたボイラが燃焼を停止することで減少したボイラ全体での蒸気供給量は、他のボイラでの燃焼量を増加することで蒸気供給量を維持している。セルフチェックを行うことで燃焼回路が正常であることを確認できたら、燃焼を停止していたボイラの燃焼を再開し、セルフチェック実施ボイラの替わりに燃焼量を増加していたボイラの燃焼量も元に戻す制御を行う。
【0030】
順位変更2の時刻である0時になると、再び各ボイラの稼働優先順位を変更する。ここではそれまで下位であった第1のグループが上位となり、上位であった第2のグループが下位となる。順位変更後の各順位は、ボイラAが第2位、ボイラBが第3位、ボイラCが第1位、ボイラDが第5位、ボイラEが第6位、ボイラFが第4位となっている。この時間帯では、順位変更を行った直後に下位となった第2グループのボイラでセルフチェックを行う。ボイラD・ボイラE・ボイラFの順でセルフチェックを行い、各ボイラでの燃焼回路のチェックを行う。ここでもセルフチェックを行うボイラは稼働優先順位が下位のものであって、その順位より上位のボイラでは燃焼を行っているため、セルフチェックで燃焼を停止しても蒸気圧力値が低下することを抑えることができる。
【0031】
その後も同様であるが、図3ではセルフチェックを実施する時刻は蒸気必要量が比較的少なくなる夜間にまとめているために、セルフチェックを実施しない時間が長く続いており、次にセルフチェックを実施するのは次の夜である21時以降になっている。セルフチェックを設定時刻に実施するものであると、セルフチェック実施時刻を自由に設定することができる。
【符号の説明】
【0032】
1 ボイラ
2 台数制御装置
3 蒸気圧力検出装置
4 蒸気ヘッダ
5 ボイラ運転制御装置
6 火炎検出装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
稼働優先順位を定めた複数台のボイラと、各ボイラに対して運転の指令を出力する台数制御装置からなり、台数制御装置は稼働優先順位の高いボイラから必要台数分のボイラに対して燃焼指令を出力し、各ボイラは燃焼指令を受けて燃焼を行っている多缶設置ボイラであって、燃焼を行っていない状態で火炎の有無を検出することによって燃焼回路の異常を判定するセルフチェックを行うようにしている多缶設置ボイラにおいて、セルフチェックの実施時期が近づいているボイラの稼働優先順位を下位に下げるようにしておき、稼働優先順位が下位になっているボイラに対してセルフチェックを実施する制御を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、ボイラ全体を複数のグループに区分しておき、ボイラの稼働優先順位はグループ内でローテーションを行うとともに、グループ単位で稼働優先順位の上位グループと下位グループを入れ替えるようにしておき、セルフチェックは稼働優先順位が下位のグループになっているときに実施するようにしたことを特徴とする多缶設置ボイラ。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate