WO2014192165A1 - ボイラシステム - Google Patents

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WO2014192165A1
WO2014192165A1 PCT/JP2013/066186 JP2013066186W WO2014192165A1 WO 2014192165 A1 WO2014192165 A1 WO 2014192165A1 JP 2013066186 W JP2013066186 W JP 2013066186W WO 2014192165 A1 WO2014192165 A1 WO 2014192165A1
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boiler
boilers
combustion
eco
combustion rate
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PCT/JP2013/066186
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English (en)
French (fr)
Inventor
山田　和也
Original Assignee
三浦工業株式会社
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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

Definitions

  • the present invention relates to a boiler system including a boiler group having a plurality of boilers capable of burning by continuously changing the combustion rate.
  • a boiler system including a boiler group having a plurality of boilers combustible at a plurality of stepwise combustion positions and a control unit that controls the combustion state of the boiler group in accordance with a required load.
  • a so-called proportional control type boiler system has been proposed in which the amount of steam generated is controlled by continuously increasing or decreasing the combustion amount of the boiler.
  • Patent Document 1 a boiler is divided into three load zones, a load increase zone, an optimum operation load zone, and a load decrease load zone, and the boiler is burned when burning in the load increase load zone.
  • a control method of a proportional control boiler has been proposed in which the number of boilers is increased and the number of boilers to be burned is reduced when the boiler is burning in a load reduction zone.
  • Patent Document 1 the method proposed in Patent Document 1 is based on the premise that the efficiency characteristics of all the boilers are the same, and when applied to a boiler system having different efficiency characteristics for each boiler, the appropriate control is not necessarily performed. However, further improvements were required.
  • This invention is made
  • the present invention is a boiler system including a boiler group including a plurality of boilers capable of burning by continuously changing a combustion rate, and a control unit that controls a combustion state of the boiler group according to a required load.
  • the eco-operation zone which is in the range of the combustion rate where the boiler efficiency is higher than a predetermined value, is set for each of the boilers, and the control unit is configured to burn the boilers in a combustion state.
  • a determination unit that determines whether the rate has reached the upper limit value of the eco-operation zone set in the boiler, and the determination unit determines that the combustion rate of the boiler has reached the upper limit value of the eco-operation zone
  • an increase control unit that increases the number of boilers to be burned by one when the engine is fired.
  • the determination unit determines whether or not the combustion rate of the boiler in the combustion state has reached a lower limit value of the eco-operation zone set in the boiler, and the control unit is configured to perform the boiler operation by the determination unit.
  • a reduction controller for reducing the number of boilers to be burned by one may be further provided.
  • the determination unit determines whether or not a combustion rate of a boiler in a combustion state has reached a predetermined combustion rate lower than a lower limit value of the eco-operation zone set in the boiler, and the control unit When the determination unit determines that the combustion rate of the boiler has reached the predetermined combustion rate, it may further include a reduction control unit that reduces the number of boilers to be burned by one.
  • control unit when the number of boilers to be burned is increased by the increase control unit, the control unit permits a decrease in the number of boilers to be burned by the reduction control unit on condition that a predetermined condition is satisfied. It is good also as providing a reduction base permission part.
  • the predetermined condition is that the combustion rate of all boilers in a combustion state rises to a first threshold within the range of the eco-operation zone, or a second threshold outside the range of the eco-operation zone. It is preferable that either decrease to
  • control unit may further include an output control unit that burns a plurality of boilers in a combustion state at a uniform combustion rate when the number of boilers to be burned is increased.
  • the number of boilers that can be burned can be appropriately controlled.
  • the boiler system 1 includes a boiler group 2 including a plurality of (five) boilers 20, a steam header 6 that collects steam generated in the plurality of boilers 20, and steam that measures the pressure inside the steam header 6.
  • a pressure sensor 7 and a number control device 3 having a controller 4 that controls the combustion state of the boiler group 2 are provided.
  • the boiler group 2 generates steam to be supplied to the steam use facility 18.
  • the steam header 6 is connected to a plurality of boilers 20 constituting the boiler group 2 via a steam pipe 11.
  • a downstream side of the steam header 6 is connected to a steam use facility 18 via a steam pipe 12.
  • the steam header 6 collects and stores the steam generated in the boiler group 2, thereby adjusting the pressure difference and pressure fluctuation of the plurality of boilers 20, and supplying the steam whose pressure is adjusted to the steam using facility 18. Supply.
  • the vapor pressure sensor 7 is electrically connected to the number control device 3 through the signal line 13.
  • the steam pressure sensor 7 measures the steam pressure inside the steam header 6 (steam pressure generated in the boiler group 2), and sends a signal (steam pressure signal) related to the measured steam pressure via the signal line 13. It transmits to the control apparatus 3.
  • the number control device 3 is electrically connected to a plurality of boilers 20 through a signal line 16.
  • the number control device 3 controls the combustion state of each boiler 20 based on the steam pressure inside the steam header 6 measured by the steam pressure sensor 7. Details of the number control device 3 will be described later.
  • the above boiler system 1 can supply the steam generated in the boiler group 2 to the steam using equipment 18 via the steam header 6.
  • the load required in the boiler system 1 (required load) is the amount of steam consumed in the steam using facility 18.
  • the number control device 3 determines the fluctuation of the steam pressure inside the steam header 6 corresponding to the fluctuation of the steam consumption based on the steam pressure (physical quantity) inside the steam header 6 measured by the steam pressure sensor 7. It calculates and controls the combustion state of each boiler 20 which comprises the boiler group 2.
  • the boiler system 1 can monitor the fluctuation of the required load based on the fluctuation of the vapor pressure measured by the vapor pressure sensor 7. Then, the boiler system 1 calculates a necessary steam amount that is a steam amount required according to the consumed steam amount (required load) of the steam using facility 18 based on the steam pressure of the steam header 6.
  • FIG.2 and FIG.3 is a figure which shows the outline of the boiler group 2 which concerns on this embodiment.
  • the boiler 20 of the present embodiment is composed of a proportional control boiler capable of burning by continuously changing the combustion rate.
  • the proportional control boiler is a boiler whose combustion rate can be continuously controlled at least in the range from the minimum combustion state S1 (for example, the combustion state of 20% of the combustion rate) to the maximum combustion state S2.
  • the proportional control boiler adjusts the combustion rate, for example, by controlling the opening degree (combustion ratio) of a valve that supplies fuel to the burner and a valve that supplies combustion air.
  • the continuous control of the combustion rate means that the calculation or signal in the local control unit 22 described later is a digital method and is handled in stages (for example, the output (combustion rate) of the boiler 20 is in increments of 1%). Even when the output is controlled).
  • the change of the combustion state between the combustion stop state S0 and the minimum combustion state S1 of the boiler 20 is controlled by turning on / off the combustion of the boiler 20 (burner).
  • the combustion rate can be continuously controlled.
  • a unit steam amount U which is a unit of variable steam amount is set in the plurality of boilers 20.
  • the boiler 20 can change the steam amount in units of the unit steam amount U in the range from the minimum combustion state S1 to the maximum combustion state S2.
  • the unit steam amount U can be appropriately set according to the steam amount (maximum steam amount) in the maximum combustion state S2 of the boiler 20, but from the viewpoint of improving the followability of the output steam amount to the necessary steam amount in the boiler system 1. It is preferably set to 0.1% to 20% of the maximum amount of steam of 20, and more preferably set to 1% to 10%.
  • the output steam amount indicates the steam amount output by the boiler group 2, and this output steam amount is represented by the total value of the steam amounts output from each of the plurality of boilers 20.
  • the boiler 20 of the present embodiment is set with an eco operation zone Z that is set corresponding to the range of the combustion rate in the case of burning at a predetermined range of boiler efficiency.
  • the eco-operation zone Z can be set arbitrarily, in this embodiment, the range of the combustion rate in which the boiler efficiency (the thermal efficiency of the boiler 20) is higher than the first threshold (for example, 98%) is eco-friendly.
  • the operation zone Z is set.
  • the range of the eco-operation zone Z is different in each of the plurality of boilers 20.
  • the eco operation zone Z of the No. 1 boiler is set to a range of 40 to 70% combustion rate
  • the eco operation zone Z of the No. 2 boiler is set to a range of 50 to 80% combustion rate
  • Unit 3 boiler eco-operating zone Z is set to a combustion rate range of 30-60%
  • Unit 4 boiler eco-operating zone Z is set to a combustion rate range of 40-60%
  • the efficiency characteristics of all of the No. 1 boiler to the No. 5 boiler are made different.
  • the present invention is not limited to this, and one or a plurality of boilers 20 having different efficiency characteristics may be mixed.
  • the priority order is set for each of the plurality of boilers 20.
  • the priority order is used to select the boiler 20 that performs a combustion instruction or a combustion stop instruction.
  • the priority order can be set, for example, using an integer value so that the lower the numerical value, the higher the priority order.
  • the priority order of “1” to “5” is assigned to each of the No. 1 to No. 5 boilers, the No. 1 boiler has the highest priority, and the No. 5 boiler priority Is the lowest. In the normal case, this priority order is changed at predetermined time intervals (for example, 24 hour intervals) under the control of the control unit 4 described later.
  • the boiler 20 demonstrated above is provided with the boiler main body 21 in which combustion is performed, and the local control part 22 which controls the combustion state of the boiler 20, as shown in FIG.
  • the local control unit 22 changes the combustion state of the boiler 20 according to the required load. Specifically, the local control unit 22 controls the combustion state of the boiler 20 based on the number control signal transmitted from the number control device 3 via the signal line 16. Further, the local control unit 22 transmits a signal used in the number control device 3 to the number control device 3 via the signal line 16. Examples of the signal used in the number control device 3 include an actual combustion state of the boiler 20 and other data.
  • the number control device 3 Based on the vapor pressure signal from the vapor pressure sensor 7, the number control device 3 calculates the required combustion amount of the boiler group 2 according to the required load and the combustion state of each boiler 20 corresponding to the required combustion amount, The number control signal is transmitted to the boiler 20 (local control unit 22). As shown in FIG. 1, the number control device 3 includes a storage unit 5 and a control unit 4.
  • the storage unit 5 stores information on instructions given to each boiler 20 under the control of the number control device 3 (control unit 4), information on the combustion state received from each boiler 20, and eco-operation of a plurality of boilers 20.
  • Information relating to the setting of the zone Z, information relating to the setting of the unit steam amount U of the plurality of boilers 20, information relating to the setting of the priority order of the plurality of boilers 20, information relating to the setting change (rotation) of the priority order, and the like are stored.
  • the control unit 4 gives various instructions to each boiler 20 via the signal line 16 and receives various data from each boiler 20 to control the combustion state and priority order of the five boilers 20. .
  • each boiler 20 receives a signal for changing the combustion state from the number control device 3, it controls the boiler 20 according to the instruction.
  • Such a control unit 4 controls the number of boilers 20 to be burned based on the eco-operation zone Z set for each of the plurality of boilers 20. That is, when the combustion rate of the plurality of boilers 20 in the combustion state increases until the eco-operation zone Z is removed, the control unit 4 increases the number of boilers 20 to be burned, and the combustion rate of the plurality of boilers 20 in the combustion state. When the vehicle descends until it goes out of the eco-operation zone Z, the number of boilers 20 to be burned is reduced. Therefore, the control unit 4 has the configuration shown in FIG. FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of the control unit 4. As shown in FIG. 4, the control unit 4 includes an output control unit 41, a determination unit 42, an increase control unit 43, a decrease control unit 44, and a decrease permission unit 45.
  • the output control unit 41 controls the combustion amount of the boiler 20 so that the steam amount corresponding to the required load is output from the boiler group 2.
  • the output control unit 41 basically burns all the boilers 20 at a uniform combustion rate.
  • the determination unit 42 determines whether or not the combustion rate of the boiler 20 in the combustion state has reached the upper limit value of the eco-operation zone Z.
  • the determination unit 42 determines whether the combustion rate has reached the upper limit value of the eco-operation zone Z for each boiler 20 in the combustion state. Determine whether. Further, the determination unit 42 determines, for each boiler 20 in the combustion state, whether or not the combustion rate of the boiler 20 in the combustion state has reached the lower limit value of the eco-operation zone Z.
  • the additional controller 43 combusts the boilers 20 in the combustion stop state S0. And the number of boilers 20 to be burned is increased by one.
  • the reduction controller 44 stops the combustion of the boiler 20 in the combustion state when the determination unit 42 determines that the combustion rate of all the boilers 20 in the combustion state has reached the lower limit value of the eco-operation zone Z.
  • the number of boilers 20 to be burned is reduced by one.
  • FIG. 5 shows an operation example when the increase control unit 43 increases the number of boilers
  • FIG. 6 shows an operation example when the decrease control unit 44 decreases the number of boilers 20.
  • the stand extension control part 43 starts combustion of the No. 2 boiler with the highest priority among the boilers 20 in the combustion stop state S0,
  • the number of boilers 20 to be burned is increased by one.
  • the output control unit 41 burns the boiler 20 in a combustion state at a uniform combustion rate. That is, in FIG. 5C, the No. 1 and No. 2 boilers in the combustion state are burning at a uniform combustion rate.
  • the output control unit 41 increases the combustion rate of the No. 1 and No. 2 boilers in the combustion state. At this time, the output control unit 41 uniformly burns the No. 1 and No. 2 boilers until the combustion rate of one of the No. 1 and No. 2 boilers in the combustion state reaches the upper limit value of the eco-operation zone Z. Burn at a rate.
  • the upper limit value of the No. 1 boiler is 70%
  • the upper limit value of the No. 2 boiler is 80%. Therefore, as shown in FIG. 5D, the output control unit 41 has a combustion rate of 70% (1 The No. 1 and No. 2 boilers are burned at a uniform combustion rate until the upper limit of the No. 1 boiler).
  • the output control unit 41 sets the combustion rate of the No. 1 boiler. While fixing at 70% (the upper limit value of the No. 1 boiler), the combustion rate of the No. 2 boiler is increased to follow the required load. As a result, when the combustion rate of the No. 2 boiler reaches the upper limit value of the eco-operation zone Z set in the No. 2 boiler as shown in FIG. 5 (E), the determination unit 42 determines that all the boilers 20 in the combustion state Is determined to have reached the upper limit value of the eco-operation zone Z.
  • the additional control part 43 starts combustion of the No. 3 boiler with the highest priority among the boilers 20 in the combustion stop state S0,
  • the number of boilers 20 to be burned is increased by one.
  • the output control unit 41 burns the boiler 20 in the combustion state at a uniform combustion rate.
  • the combustion rate of all the boilers 20 in a combustion state reaches the upper limit value of the set eco-operation zone Z
  • the number of boilers 20 to be burned is increased by one.
  • the combustion rate for increasing the number of boilers 20 to be burned differs depending on the type of the boiler 20 in the combustion state. Specifically, when the number of boilers 20 in a combustion state is two, that is, No. 1 and No. 2 boilers, the combustion rate of the boiler group 2 is the upper limit value (70%) of the No. 1 boiler and the upper limit value of the No. 2 boiler ( 80%), the number of boilers 20 to be burned increases.
  • the combustion rate of the boiler group 2 is the upper limit (70%) of the No. 1 boiler and the upper limit (60%) of the No. 2 boiler.
  • the sum reaches 130%, the number of boilers 20 to be burned increases.
  • the No. 1, No. 2 and No. 3 boilers are combusted, and the other boilers 20 are stopped. Thereafter, when the required load decreases, the output control unit 41 lowers the combustion rate of the No. 1, No. 2, and No. 3 boilers in the combustion state. At this time, the output control unit 41 is in the first state until the combustion rate of the boiler 20 in any of the No. 1, No. 2 and No. 3 boilers in the combustion state reaches the lower limit value of the eco-operation zone Z.
  • the No. 2 and No. 3 boilers are burned at a uniform combustion rate.
  • the lower limit value of the No. 1 boiler is 40%, the lower limit value of the No.
  • the part 41 burns the No. 1, No. 2 and No. 3 boilers at a uniform combustion rate up to a combustion rate of 50% (lower limit of No. 2 boiler).
  • the combustion rate of the No. 2 boiler will fall out of the eco-operation zone Z if the combustion rate of the No. 2 boiler is lowered. While fixed at 50% (lower limit of the No. 2 boiler), the combustion rates of the No. 1 and No. 3 boilers are lowered to follow the required load. At this time, the output control unit 41 uniformly burns the No. 1 and No. 3 boilers until the combustion rate of any one of the No. 1 and No. 3 boilers reaches the lower limit of the eco-operation zone Z. Burn at a rate. As a result, as shown in FIG. 6C, the combustion rates of the No. 1 and No. 3 boilers fall to 40%, which is the lower limit value of the No. 1 boiler.
  • the output control unit 41 sets the combustion rate of the No. 1 boiler. While fixed at 40% (lower limit value of the No. 1 boiler), the combustion rate of the No. 3 boiler is lowered to follow the required load. As a result, as shown in FIG. 6 (D), when the combustion rate of the No. 3 boiler reaches the lower limit value of the eco-operation zone Z set in the No. 3 boiler, the determination unit 42 sets all the boilers 20 in the combustion state. Is determined to have reached the lower limit of the eco-operation zone Z.
  • decrease control part 44 stops the combustion of the No. 3 boiler with the lowest priority among the boilers 20 in a combustion state, and makes it burn. Decrease the number of boilers 20 by one. As the number of boilers 20 to be burned decreases by one, the output control unit 41 increases the combustion rates of the No. 1 and No. 2 boilers in the combustion state by the combustion rate of the No. 3 boiler.
  • the output control unit 41 lowers the combustion rate of the No. 1 and No. 2 boilers in the combustion state. Even in this case, the output control unit 41 does not operate the first and second units until the combustion rate of any one of the first and second boilers in the combustion state reaches the lower limit of the eco-operation zone Z. Unit No. boiler is burned at a uniform burning rate. In the No. 1 boiler and the No. 2 boiler, the combustion rate of the No. 2 boiler reaches the lower limit first as shown in FIG. 6 (F). When the required load further decreases after FIG. 6 (F), the output control unit 41 lowers the combustion rate of the No. 1 boiler until it reaches the lower limit value while fixing the combustion rate of the No. 2 boiler. .
  • the determination unit 42 determines that the combustion rates of all the boilers 20 in the combustion state have reached the lower limit value of the eco-operation zone Z, and the reduction control unit 44 reduces the number of boilers 20 to be burned by one.
  • the threshold for reducing the number of boilers 20 to be burned can be varied depending on the type of boiler 20 in the combustion state, The number of boilers 20 to be burned can be reduced while the boilers 20 are burned efficiently.
  • the combustion rate of the boiler 20 which has already been in a combustion state decreases by the amount of the combustion rate of the boiler 20 that newly starts combustion.
  • the increase in the number of units by the increase control unit 43 and the decrease in the number of units by the decrease control unit 44 will be repeated.
  • the combustion rate of the No. 1 boiler that burned at the upper limit of the eco-operation zone Z before the start of the combustion of the No. 2 boiler is the same as that of the No. 2 boiler. With the start of combustion, the combustion rate has dropped to a lower combustion rate than the lower limit value of the eco-operation zone Z.
  • the control unit 4 is supposed to provide a certain restriction on the decrease in the number of boilers 20 to be burned by the reduction controller 44.
  • the lowering permission unit 45 causes the boiler 20 to be combusted by the reduced controller 44 on condition that a predetermined condition is satisfied. Allow a decrease in the number of cars.
  • the predetermined condition the combustion rate of all the boilers 20 in the combustion state rises to the first threshold value in the eco-operation zone Z (hereinafter may be referred to as “first condition”), or Any of the combustion rates of all boilers 20 in the combustion state falling to a second threshold value that is lower than the lower limit value of the eco-operation zone Z (hereinafter sometimes referred to as “second condition”) can be used. .
  • FIG. 7 shows an operation example when the reduction base permission unit 45 permits the number reduction.
  • the combustion rate of the No. 1 and No. 2 boilers in the combustion state with the start of combustion of the No. 2 boiler falls below the lower limit value of the eco-operation zone Z and is out of the eco-operation zone Z. .
  • the first condition is used for permitting reduction when the combustion rate increases.
  • the reduction-permission permission unit 45 permits it.
  • the first threshold value in the eco-operation zone Z is preferably a combustion rate higher than the lower limit value of the eco-operation zone Z.
  • decrease stand permission part 45 permits the reduction
  • the combustion rate of the boiler 20 in the combustion state decreases. While preventing increase / decrease repetition, when the required load decreases more than necessary, it is required to reduce the number of boilers 20 to be burned.
  • the second condition is used for permitting a decrease when the combustion rate decreases.
  • the combustion rate of the boiler 20 in the combustion state decreases to a second threshold value lower than the lower limit value of the eco-operation zone Z
  • permission by the reduction base permission unit 45 is performed.
  • the second threshold value lower than the lower limit value of the eco-operation zone Z can be arbitrarily set, and for example, a combustion rate (20%) corresponding to the minimum combustion state S1 can be used.
  • the eco operation zone Z is individually set for each of the plurality of boilers 20, and the combustion rate of the boiler 20 in which the determination unit 42 is in the combustion state is the upper limit value of the eco operation zone Z. If it determines with having reached
  • the reduction controller 44 determines the number of boilers 20 to be burned. Decrease by 1 unit. Thereby, the combustion number of the boilers 20 having different characteristics can be appropriately reduced while efficiently burning the boilers 20.
  • decrease stand control part 44 is provided on condition that a predetermined condition is satisfied when the number of the boilers 20 to burn is increased. Allow reduction. Thereby, it can prevent repeating the increase / decrease in the number of the boilers 20 to burn.
  • the combustion rate of all the boilers 20 in the combustion state rises to the first threshold value within the range of the eco-operation zone Z, or is outside the range of the eco-operation zone Z. Any one of the following is adopted.
  • decrease base permission part 45 can be performed appropriately with respect to the fluctuation
  • the output control part 41 burns the several boiler 20 in a combustion state with a uniform combustion rate, when the number of the boilers 20 burned is increased. Thereby, the combustion rate of the several boiler 20 in a combustion state can be equalized, and the pressure stability in the boiler system 1 whole can be improved.
  • the reduction controller 44 when the combustion rate of the boiler 20 in the combustion state reaches the lower limit value of the eco operation zone Z, the reduction controller 44 reduces the number of boilers 20 to be burned by one.
  • the threshold value for reducing the number of combustion is not limited to the lower limit value of the eco-operation zone Z. That is, when the combustion rate of the boiler 20 in the combustion state reaches a predetermined combustion rate lower than the lower limit value of the eco-operation zone Z, the reduction controller 44 may reduce the number of boilers 20 to be burned by one. Good.
  • the determination unit 42 determines whether or not the combustion rate of the boiler 20 in the combustion state has reached a predetermined combustion rate that is lower than the lower limit value of the eco-operation zone Z.
  • the combustion rate of the boiler 20 in the combustion state has reached a predetermined combustion rate
  • this can be realized by reducing the number of boilers to be burned by one.
  • the predetermined combustion rate can be set arbitrarily, it is preferable that the combustion rate is higher than the above-described second threshold value used by the reduction base permission unit 45 under the second condition in order to prevent repeated increase / decrease.
  • the present invention is applied to the boiler system including the boiler group 2 including the five boilers 20, but is not limited thereto. That is, the present invention may be applied to a boiler system including a boiler group including six or more boilers, or may be applied to a boiler system including a boiler group including two boilers.

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Abstract

　効率特性の異なる複数のボイラを備えるボイラシステムにおいて、ボイラの燃焼台数を適切に制御すること。燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な複数のボイラ（２０）を備えるボイラ群（２）と、要求負荷に応じてボイラ群（２）の燃焼状態を制御する制御部（４）と、を備えるボイラシステム（１）であって、複数のボイラ（２０）には、エコ運転ゾーンＺが夫々のボイラ（２０）に対して設定され、制御部（４）は、燃焼状態にある全てのボイラ（２０）の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの上限値に到達したか否かを判定する判定部（４２）と、ボイラ（２０）の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの上限値に到達したと判定された場合に、燃焼させるボイラ（２０）の台数を１台増加させる増台制御部（４３）と、を備える。

Description

ボイラシステム
　本発明は、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能なボイラを複数有するボイラ群を備えるボイラシステムに関する。本願は、２０１３年５月２７日に日本に出願された特願２０１３－１１１２７５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、複数の段階的な燃焼位置で燃焼可能なボイラを複数有するボイラ群と、要求される負荷に応じてボイラ群の燃焼状態を制御する制御部と、を備えるボイラシステムが提案されている。また、ボイラの燃焼量を連続的に増減させて蒸気の発生量を制御する、いわゆる比例制御方式のボイラシステムも提案されている。
　複数のボイラを有するボイラシステムでは、要求負荷に応じて各ボイラの燃焼状態を適切に制御する必要があり、近年では、燃焼させるボイラの台数を適切に制御する試みがいくつかなされている。例えば、特許文献１には、ボイラを、台数増加負荷ゾーン、最適運転負荷ゾーン及び台数減少負荷ゾーンの３つの負荷ゾーンに区分し、ボイラが台数増加負荷ゾーンで燃焼している場合に燃焼させるボイラの台数を増加させ、ボイラが台数減少負荷ゾーンで燃焼している場合に燃焼させるボイラの台数を減少させる比例制御ボイラの制御方法が提案されている。
特開平１１－１３２４０５号公報
　ところで、特許文献１で提案されている手法は、全てのボイラの効率特性が同一であることを前提とし、ボイラ毎に効率特性の異なるボイラシステムに適用した場合には、必ずしも適切な制御とはならず、更なる改善が求められていた。
　本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、効率特性の異なる複数のボイラを備えるボイラシステムにおいて、ボイラの燃焼台数を適切に制御可能なボイラシステムを提供することを目的とする。
　本発明は、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な複数のボイラを備えるボイラ群と、要求負荷に応じて前記ボイラ群の燃焼状態を制御する制御部と、を備えるボイラシステムであって、前記複数のボイラには、ボイラ効率が所定値よりも高くなる燃焼率の範囲であるエコ運転ゾーンが夫々のボイラに対して設定され、かつ、前記制御部は、燃焼状態にあるボイラの燃焼率が当該ボイラに設定された前記エコ運転ゾーンの上限値に到達したか否かを判定する判定部と、前記判定部により前記ボイラの燃焼率が前記エコ運転ゾーンの上限値に到達したと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を１台増加させる増台制御部と、を備えるボイラシステムに関する。
　また、前記判定部は、燃焼状態にあるボイラの燃焼率が当該ボイラに設定された前記エコ運転ゾーンの下限値に到達したか否かを判定し、前記制御部は、前記判定部により前記ボイラの燃焼率が前記エコ運転ゾーンの下限値に到達したと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を１台減少させる減台制御部を更に備えることとしてもよい。
　また、前記判定部は、燃焼状態にあるボイラの燃焼率が当該ボイラに設定された前記エコ運転ゾーンの下限値よりも低い所定燃焼率に到達したか否かを判定し、前記制御部は、前記判定部により前記ボイラの燃焼率が前記所定燃焼率に到達したと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を１台減少させる減台制御部を更に備えることとしてもよい。
　また、前記制御部は、前記増台制御部により燃焼させるボイラの台数が増加された場合、所定の条件を満たすことを条件に、前記減台制御部による燃焼させるボイラの台数の減少を許可する減台許可部を更に備えることとしてもよい。
　この場合において、前記所定の条件は、燃焼状態にある全てのボイラの燃焼率が、前記エコ運転ゾーンの範囲内の第１閾値まで上昇すること、又は前記エコ運転ゾーンの範囲外の第２閾値まで減少することの何れかであることが好ましい。
　また、前記制御部は、燃焼させるボイラの台数が増加された場合に燃焼状態にある複数のボイラを均一な燃焼率で燃焼させる出力制御部を更に備えることとしてもよい。
　本発明によれば、効率特性の異なる複数のボイラを備えるボイラシステムにおいて、ボイラの燃焼台数を適切に制御することができる。
本発明の一実施形態のボイラシステムの概略を示す図である。 ボイラ群の概略を示す図である。 ボイラ群の概略を示す図である。 制御部の構成を示す機能ブロック図である。 増台制御部がボイラの台数を増加する際の動作例を示す説明図である。 減台制御部がボイラの台数を減少する際の動作例を示す説明図である。 減台許可部が台数減少を許可する際の動作例を示す説明図である。
　以下、本発明のボイラシステムの好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。
　まず、本発明のボイラシステム１の全体構成につき、図１を参照しながら説明する。
　ボイラシステム１は、複数（５台）のボイラ２０を含むボイラ群２と、これら複数のボイラ２０において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダ６と、この蒸気ヘッダ６の内部の圧力を測定する蒸気圧センサ７と、ボイラ群２の燃焼状態を制御する制御部４を有する台数制御装置３と、を備える。
　ボイラ群２は、蒸気使用設備１８に供給する蒸気を生成する。
　蒸気ヘッダ６は、蒸気管１１を介してボイラ群２を構成する複数のボイラ２０に接続されている。この蒸気ヘッダ６の下流側は、蒸気管１２を介して蒸気使用設備１８に接続されている。
　蒸気ヘッダ６は、ボイラ群２で生成された蒸気を集合させて貯留することにより、複数のボイラ２０の相互の圧力差及び圧力変動を調整し、圧力が調整された蒸気を蒸気使用設備１８に供給する。
　蒸気圧センサ７は、信号線１３を介して、台数制御装置３に電気的に接続されている。蒸気圧センサ７は、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧（ボイラ群２で発生した蒸気の圧力）を測定し、測定した蒸気圧に係る信号（蒸気圧信号）を、信号線１３を介して台数制御装置３に送信する。
　台数制御装置３は、信号線１６を介して、複数のボイラ２０と電気的に接続されている。この台数制御装置３は、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧に基づいて、各ボイラ２０の燃焼状態を制御する。台数制御装置３の詳細については、後述する。
　以上のボイラシステム１は、ボイラ群２で発生させた蒸気を、蒸気ヘッダ６を介して、蒸気使用設備１８に供給可能とされている。
　ボイラシステム１において要求される負荷（要求負荷）は、蒸気使用設備１８における蒸気消費量である。台数制御装置３は、この蒸気消費量の変動に対応して生じる蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧の変動を、蒸気圧センサ７が測定する蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧（物理量）に基づいて算出し、ボイラ群２を構成する各ボイラ２０の燃焼状態を制御する。
　具体的には、蒸気使用設備１８の需要の増大により要求負荷（蒸気消費量）が増加し、蒸気ヘッダ６に供給される蒸気量（後述の出力蒸気量）が不足すれば、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧が減少することになる。一方、蒸気使用設備１８の需要の低下により要求負荷（蒸気消費量）が減少し、蒸気ヘッダ６に供給される蒸気量が過剰になれば、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧が増加することになる。従って、ボイラシステム１は、蒸気圧センサ７により測定された蒸気圧の変動に基づいて、要求負荷の変動をモニターすることができる。そして、ボイラシステム１は、蒸気ヘッダ６の蒸気圧に基づいて、蒸気使用設備１８の消費蒸気量（要求負荷）に応じて必要とされる蒸気量である必要蒸気量を算出する。
　ここで、本実施形態のボイラシステム１を構成する複数のボイラ２０について説明する。図２及び図３は、本実施形態に係るボイラ群２の概略を示す図である。
　図２に示すように本実施形態のボイラ２０は、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な比例制御ボイラからなる。
　比例制御ボイラとは、少なくとも、最小燃焼状態Ｓ１（例えば、燃焼率の２０％の燃焼状態）から最大燃焼状態Ｓ２の範囲で、燃焼率が連続的に制御可能とされているボイラである。比例制御ボイラは、例えば、燃料をバーナに供給するバルブや、燃焼用空気を供給するバルブの開度（燃焼比）を制御することにより、燃焼率を調整するようになっている。
　また、燃焼率を連続的に制御するとは、後述のローカル制御部２２における演算や信号がデジタル方式とされて段階的に取り扱われる場合（例えば、ボイラ２０の出力（燃焼率）が１％刻みで制御される場合）であっても、事実上連続的に出力を制御可能な場合を含む。
　本実施形態では、ボイラ２０の燃焼停止状態Ｓ０と最小燃焼状態Ｓ１との間の燃焼状態の変更は、ボイラ２０（バーナ）の燃焼をオン／オフすることで制御される。そして、最小燃焼状態Ｓ１から最大燃焼状態Ｓ２の範囲においては、燃焼率が連続的に制御可能となっている。
　より具体的には、複数のボイラ２０には、変動可能な蒸気量の単位である単位蒸気量Ｕが設定されている。これにより、ボイラ２０は、最小燃焼状態Ｓ１から最大燃焼状態Ｓ２の範囲においては、単位蒸気量Ｕ単位で、蒸気量を変更可能となっている。
　単位蒸気量Ｕは、ボイラ２０の最大燃焼状態Ｓ２における蒸気量（最大蒸気量）に応じて適宜設定できるが、ボイラシステム１における出力蒸気量の必要蒸気量に対する追従性を向上させる観点から、ボイラ２０の最大蒸気量の０．１％～２０％に設定されることが好ましく、１％～１０％に設定されることがより好ましい。
　なお、出力蒸気量とは、ボイラ群２により出力される蒸気量を示し、この出力蒸気量は、複数のボイラ２０の夫々から出力される蒸気量の合計値により表される。
　また、図３に示すように本実施形態のボイラ２０には、所定範囲のボイラ効率で燃焼する場合における燃焼率の範囲に対応して設定されるエコ運転ゾーンＺが設定されている。なお、エコ運転ゾーンＺの設定は任意に行うことができるが、本実施形態では、ボイラ効率（ボイラ２０の熱効率）が第１閾値（例えば、９８％）よりも高くなる燃焼率の範囲をエコ運転ゾーンＺとして設定している。
　ここで、本実施形態では、複数のボイラ２０の夫々において、エコ運転ゾーンＺの範囲が異なる。一例として、本実施形態では、１号機ボイラのエコ運転ゾーンＺは燃焼率４０～７０％の範囲に設定され、２号機ボイラのエコ運転ゾーンＺは燃焼率５０～８０％の範囲に設定され、３号機ボイラのエコ運転ゾーンＺは燃焼率３０～６０％の範囲に設定され、４号機ボイラのエコ運転ゾーンＺは燃焼率４０～６０％の範囲に設定され、５号機ボイラのエコ運転ゾーンＺは燃焼率３０～８０％の範囲に設定されている。
　なお、本実施形態では、１号機ボイラから５号機ボイラの全てについて効率特性を異ならせているが、これに限られず、効率特性の異なるボイラ２０が１又は複数混在することとしてもよい。
　図２に戻り、複数のボイラ２０には、夫々優先順位が設定されている。優先順位は、燃焼指示や燃焼停止指示を行うボイラ２０を選択するために用いられる。優先順位は、例えば整数値を用いて、数値が小さいほど優先順位が高くなるよう設定することができる。図２に示すように、１号機ボイラから５号機ボイラの夫々に「１」～「５」の優先順位が割り当てられている場合、１号機ボイラの優先順位が最も高く、５号機ボイラの優先順位が最も低い。この優先順位は、通常の場合、後述の制御部４の制御により、所定の時間間隔（例えば、２４時間間隔）で変更される。
　以上説明したボイラ２０は、図１に示すように、燃焼が行われるボイラ本体２１と、ボイラ２０の燃焼状態を制御するローカル制御部２２と、を備える。
　ローカル制御部２２は、要求負荷に応じてボイラ２０の燃焼状態を変更させる。具体的には、ローカル制御部２２は、信号線１６を介して台数制御装置３から送信される台数制御信号に基づいて、ボイラ２０の燃焼状態を制御する。
　また、ローカル制御部２２は、台数制御装置３で用いられる信号を、信号線１６を介して台数制御装置３に送信する。台数制御装置３で用いられる信号としては、ボイラ２０の実際の燃焼状態、及びその他のデータが挙げられる。
　次に、台数制御装置３の詳細について説明する。
　台数制御装置３は、蒸気圧センサ７からの蒸気圧信号に基づいて、要求負荷に応じたボイラ群２の必要燃焼量、及び必要燃焼量に対応する各ボイラ２０の燃焼状態を算出し、各ボイラ２０（ローカル制御部２２）に台数制御信号を送信する。この台数制御装置３は、図１に示すように、記憶部５と、制御部４と、を備える。
　記憶部５は、台数制御装置３（制御部４）の制御により各ボイラ２０に対して行われた指示の内容や、各ボイラ２０から受信した燃焼状態等の情報、複数のボイラ２０のエコ運転ゾーンＺの設定に関する情報、複数のボイラ２０の単位蒸気量Ｕの設定に関する情報、複数のボイラ２０の優先順位の設定に関する情報、優先順位の変更（ローテーション）に関する設定の情報等を記憶する。
　制御部４は、信号線１６を介して各ボイラ２０に各種の指示を行ったり、各ボイラ２０から各種のデータを受信したりして、５台のボイラ２０の燃焼状態や優先順位を制御する。各ボイラ２０は、台数制御装置３から燃焼状態の変更指示の信号を受けると、その指示に従って当該ボイラ２０を制御する。
　このような制御部４は、複数のボイラ２０の夫々に設定されたエコ運転ゾーンＺに基づいて燃焼させるボイラ２０の台数を制御する。即ち、制御部４は、燃焼状態にある複数のボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺを外れるまで上昇すると、燃焼させるボイラ２０の台数を増加し、燃焼状態にある複数のボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺを外れるまで下降すると、燃焼させるボイラ２０の台数を減少する。
　そこで、制御部４は、図４に示す構成を備える。図４は、制御部４の構成を示す機能ブロック図である。図４に示すように制御部４は、出力制御部４１と、判定部４２と、増台制御部４３と、減台制御部４４と、減台許可部４５と、を含んで構成される。
　出力制御部４１は、要求負荷に応じた蒸気量をボイラ群２から出力するようにボイラ２０の燃焼量を制御する。ここで、出力制御部４１は、燃焼状態にあるボイラ２０が複数存在する場合、基本的には全てのボイラ２０を均一な燃焼率で燃焼させる。
　判定部４２は、燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの上限値に到達したか否かを判定する。ここで、エコ運転ゾーンＺは、ボイラ２０毎に異なる範囲に設定されているため、判定部４２は、燃焼状態にあるボイラ２０毎に燃焼率がエコ運転ゾーンＺの上限値に到達したか否かを判定する。
　また、判定部４２は、燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値に到達したか否かを、燃焼状態にあるボイラ２０毎に判定する。
　増台制御部４３は、判定部４２により燃焼状態にある全てのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの上限値に到達したと判定された場合に、燃焼停止状態Ｓ０にあるボイラ２０の燃焼を開始し、燃焼させるボイラ２０の台数を１台増加する。
　減台制御部４４は、判定部４２により燃焼状態にある全てのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値に到達したと判定された場合に、燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼を停止し、燃焼させるボイラ２０の台数を１台減少する。
　ここで、図５及び図６を参照して、制御部４による燃焼させるボイラ２０の台数の増減について説明する。図５は、増台制御部４３がボイラ２０の台数を増加する際の動作例を示し、図６は、減台制御部４４がボイラ２０の台数を減少する際の動作例を示す。
　図５（Ａ）を参照して、５台のボイラ２０のうち１号機ボイラのみが燃焼し、その他のボイラ２０が燃焼を停止している。このとき、要求負荷が増加すると、出力制御部４１は、燃焼状態にある１号機ボイラの燃焼率を上昇させる。
　その結果、図５（Ｂ）に示すように、燃焼状態にある１号機ボイラの燃焼率が１号機ボイラに設定されたエコ運転ゾーンＺの上限値に達するまで上昇すると、判定部４２は、燃焼状態にある全てのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの上限値に到達したと判定する。
　そして、判定部４２による判定に伴い、図５（Ｃ）に示すように増台制御部４３は、燃焼停止状態Ｓ０にあるボイラ２０のうち最も優先順位の高い２号機ボイラの燃焼を開始し、燃焼させるボイラ２０の台数を１台増加する。なお、燃焼させるボイラ２０の台数を１台増加した場合、出力制御部４１は、燃焼状態にあるボイラ２０を均一な燃焼率で燃焼させる。即ち、図５（Ｃ）では、燃焼状態にある１号機及び２号機ボイラは、均一な燃焼率で燃焼している。
　その後、要求負荷が増加すると、出力制御部４１は、燃焼状態にある１号機及び２号機ボイラの燃焼率を上昇させる。このとき、出力制御部４１は、燃焼状態にある１号機及び２号機ボイラのうちの一方の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの上限値に到達するまでは、１号機及び２号機ボイラを均一な燃焼率で燃焼させる。本実施形態では、１号機ボイラの上限値が７０％、２号機ボイラの上限値が８０％であるため、図５（Ｄ）に示すように、出力制御部４１は、燃焼率７０％（１号機ボイラの上限値）まで１号機及び２号機ボイラを均一な燃焼率で燃焼させる。
　その後、要求負荷が更に増加した場合、１号機ボイラの燃焼率を上昇させると１号機ボイラの燃焼率がエコ運転ゾーンＺから外れてしまうため、出力制御部４１は、１号機ボイラの燃焼率を７０％（１号機ボイラの上限値）に固定したまま、２号機ボイラの燃焼率を上昇させ、要求負荷に対して追従させる。
　その結果、図５（Ｅ）に示すように２号機ボイラの燃焼率が２号機ボイラに設定されたエコ運転ゾーンＺの上限値に到達すると、判定部４２は、燃焼状態にある全てのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの上限値に到達したと判定する。
　そして、判定部４２による判定に伴い、図５（Ｆ）に示すように増台制御部４３は、燃焼停止状態Ｓ０にあるボイラ２０のうち最も優先順位の高い３号機ボイラの燃焼を開始し、燃焼させるボイラ２０の台数を１台増加する。このとき、出力制御部４１は、燃焼状態にあるボイラ２０を均一な燃焼率で燃焼させる。
　このように本実施形態のボイラシステム１では、燃焼状態にある全てのボイラ２０の燃焼率が設定されたエコ運転ゾーンＺの上限値に到達すると、燃焼させるボイラ２０の台数を１台増加する。このとき、ボイラ２０に設定されたエコ運転ゾーンＺは夫々異なるため、燃焼状態にあるボイラ２０の種類によって、燃焼させるボイラ２０の台数を増加する燃焼率が異なることになる。
　具体的には、燃焼状態にあるボイラ２０が１号機及び２号機ボイラの２台である場合、ボイラ群２の燃焼率が１号機ボイラの上限値（７０％）と２号機ボイラの上限値（８０％）との和である１５０％に達すると燃焼させるボイラ２０の台数が増加することになる。一方、燃焼状態にあるボイラ２０が１号機及び３号機ボイラの２台である場合、ボイラ群２の燃焼率が１号機ボイラの上限値（７０％）と２号機ボイラの上限値（６０％）との和である１３０％に達すると燃焼させるボイラ２０の台数が増加することになる。
　その結果、効率特性が異なりエコ運転ゾーンＺが異なるボイラ２０が混在した場合であっても、ボイラ２０を効率よく燃焼させつつ、ボイラ２０の燃焼台数を適切に増加することができる。
　続いて、図６（Ａ）を参照して、５台のボイラ２０のうち１号機、２号機及び３号機ボイラが燃焼し、その他のボイラ２０が燃焼を停止している。その後、要求負荷が減少すると、出力制御部４１は、燃焼状態にある１号機、２号機及び３号機ボイラの燃焼率を下降させる。このとき、出力制御部４１は、燃焼状態にある１号機、２号機及び３号機ボイラのうちの何れかのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値に到達するまでは、１号機、２号機及び３号機ボイラを均一な燃焼率で燃焼させる。
　本実施形態では、１号機ボイラの下限値が４０％、２号機ボイラの下限値が５０％、３号機ボイラの下限値が３０％であるため、図６（Ｂ）に示すように、出力制御部４１は、燃焼率５０％（２号機ボイラの下限値）まで１号機、２号機及び３号機ボイラを均一な燃焼率で燃焼させる。
　その後、要求負荷が更に減少した場合、２号機ボイラの燃焼率を下降させると２号機ボイラの燃焼率がエコ運転ゾーンＺから外れてしまうため、出力制御部４１は、２号機ボイラの燃焼率を５０％（２号機ボイラの下限値）に固定したまま、１号機及び３号機ボイラの燃焼率を下降させ、要求負荷に対して追従させる。このとき、出力制御部４１は、１号機及び３号機ボイラのうちの何れかのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値に到達するまでは、１号機及び３号機ボイラを均一な燃焼率で燃焼させる。
　その結果、図６（Ｃ）に示すように１号機及び３号機ボイラの燃焼率が１号機ボイラの下限値である４０％まで下降する。
　その後、要求負荷が更に減少した場合、１号機ボイラの燃焼率を下降させると１号機ボイラの燃焼率がエコ運転ゾーンＺから外れてしまうため、出力制御部４１は、１号機ボイラの燃焼率を４０％（１号機ボイラの下限値）に固定したまま、３号機ボイラの燃焼率を下降させ、要求負荷に対して追従させる。
　その結果、図６（Ｄ）に示すように３号機ボイラの燃焼率が３号機ボイラに設定されたエコ運転ゾーンＺの下限値に到達すると、判定部４２は、燃焼状態にある全てのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値に到達したと判定する。
　そして、判定部４２による判定に伴い、図６（Ｅ）に示すように減台制御部４４は、燃焼状態にあるボイラ２０のうち最も優先順位の低い３号機ボイラの燃焼を停止し、燃焼させるボイラ２０の台数を１台減少する。なお、燃焼させるボイラ２０の台数を１台減少に伴い、出力制御部４１は、３号機ボイラの燃焼率分だけ燃焼状態にある１号機及び２号機ボイラの燃焼率を上昇させる。
　その後、要求負荷が更に減少した場合、出力制御部４１は、燃焼状態にある１号機及び２号機ボイラの燃焼率を下降させる。この場合においても、出力制御部４１は、燃焼状態にある１号機及び２号機ボイラのうちの何れかのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値に到達するまでは、１号機及び２号機ボイラを均一な燃焼率で燃焼させる。１号機ボイラ及び２号機ボイラでは、図６（Ｆ）に示すように２号機ボイラの方が先に燃焼率が下限値に到達する。
　なお、図６（Ｆ）の後、要求負荷が更に減少した場合、出力制御部４１は、２号機ボイラの燃焼率を固定したまま、１号機ボイラの燃焼率を下限値に到達するまで下降させる。その後、１号機ボイラの燃焼率が下限値まで下降すると、判定部４２は、燃焼状態にある全てのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値に到達したと判定し、減台制御部４４は、燃焼させるボイラ２０の台数を１台減少する。
　このように、燃焼させるボイラ２０の台数を減少する場合においても増加する場合と同様に、燃焼状態にあるボイラ２０の種類によって、燃焼させるボイラ２０の台数を減少する閾値を異ならせることができ、ボイラ２０を効率良く燃焼させつつ、燃焼させるボイラ２０の台数を減少することができる。
　ところで、燃焼させるボイラ２０の台数を増加する場合、既に燃焼状態にあったボイラ２０の燃焼率は、新たに燃焼を開始するボイラ２０の燃焼率の分だけ減少することになる。このとき、減少する燃焼率によっては、増台制御部４３による台数増加と、減台制御部４４による台数減少とが繰り返されることになってしまう。
　一例として、図５（Ｂ）（Ｃ）を参照すると、２号規ボイラの燃焼を開始する前ではエコ運転ゾーンＺの上限値で燃焼していた１号機ボイラの燃焼率は、２号機ボイラの燃焼開始に伴いエコ運転ゾーンＺの下限値よりも低い燃焼率まで下降している。このとき、１号機及び２号機ボイラの燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値よりも低いため、燃焼を開始した２号機ボイラを直ちに停止してしまうおそれがある。そこで、制御部４は、減台制御部４４による燃焼させるボイラ２０の台数の減少に一定の制限を設けることとしている。
　図４に戻り、減台許可部４５は、増台制御部４３により燃焼させるボイラ２０の台数が増加された場合、所定の条件を満たすことを条件に、減台制御部４４による燃焼させるボイラ２０の台数の減少を許可する。
　ここで、所定の条件としては、燃焼状態にある全てのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺ内の第１閾値まで上昇すること（以下「第１条件」と呼ぶことがある）、又は、燃焼状態にある全てのボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値よりも低い第２閾値まで下降すること（以下「第２条件」と呼ぶことがある）の何れかを用いることができる。
　ここで、図７を参照して、制御部４による燃焼させるボイラ２０の台数減少の許可について説明する。図７は、減台許可部４５が台数減少を許可する際の動作例を示す。
　図７（Ａ）を参照して、２号機ボイラの燃焼開始に伴い燃焼状態にある１号機及び２号機ボイラの燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値を下回り、エコ運転ゾーンＺから外れている。
　燃焼させるボイラ２０の台数を増加した後に要求負荷が増加すると、燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率は上昇する。第１条件は、燃焼率が上昇する場合における減少許可に用いられる。図７（Ｂ）を参照して、台数の増加に伴いエコ運転ゾーンＺを外れた燃焼率がエコ運転ゾーンＺまで上昇すると、減台許可部４５による許可が行われる。
　なお、増減繰り返しを防止することから、エコ運転ゾーンＺ内の第１閾値とは、エコ運転ゾーンＺの下限値よりも高い燃焼率であることが好ましい。このとき、エコ運転ゾーンＺの下限値はボイラ２０毎に異なるため、エコ運転ゾーン内の第１閾値もボイラ２０毎に異なることになる。そして、減台許可部４５は、燃焼状態にあるボイラ２０の全ての燃焼率がエコ運転ゾーンＺ内の第１閾値まで上昇すると、台数の減少を許可する。
　また、燃焼させるボイラ２０の台数を増加した後に要求負荷が減少すると、燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率は下降する。増減繰り返しを防止する一方で、要求負荷が必要以上に減少した場合には燃焼させるボイラ２０の台数を減少することが求められる。第２条件は、燃焼率が下降する場合における減少許可に用いられる。図７（Ｃ）を参照して、燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値よりも低い第２閾値まで減少すると、減台許可部４５による許可が行われる。
　なお、エコ運転ゾーンＺの下限値よりも低い第２閾値は、任意に設定することができ、例えば、最小燃焼状態Ｓ１に相当する燃焼率（２０％）を用いることができる。
　以上説明した本実施形態のボイラシステム１によれば、以下のような効果を奏する。
　本実施形態のボイラシステム１においては、複数のボイラ２０の夫々にエコ運転ゾーンＺを個別に設定しておき、判定部４２が燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの上限値に達したと判定すると、増台制御部４３は、燃焼させるボイラ２０の台数を１台増加する。これにより、効率特性が異なりエコ運転ゾーンＺが異なるボイラ２０が混在した場合であっても、ボイラ２０を効率よく燃焼させつつ、ボイラ２０の燃焼台数を適切に増加することができる。
　また、ボイラシステム１においては、判定部４２が燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値に達したと判定すると、減台制御部４４は、燃焼させるボイラ２０の台数を１台減少する。これにより、ボイラ２０を効率よく燃焼させつつ、特性の異なるボイラ２０の燃焼台数を適切に減少することができる。
　また、ボイラシステム１においては、減台許可部４５は、燃焼させるボイラ２０の台数が増加された場合に所定の条件を満たすことを条件に、減台制御部４４による燃焼させるボイラ２０の台数の減少を許可する。これにより、燃焼させるボイラ２０の台数の増減が繰り返されることを防止できる。
　このとき、ボイラシステム１では、所定の条件として、燃焼状態にある全てのボイラ２０の燃焼率が、エコ運転ゾーンＺの範囲内の第１閾値まで上昇すること、又はエコ運転ゾーンＺの範囲外の第２閾値まで減少すること、の何れかを採用する。これにより、燃焼させるボイラ２０の台数を増加した後の要求負荷の変動（増減）に対して、減台許可部４５による減少許可を適切に行うことができる。
　また、ボイラシステム１においては、出力制御部４１は、燃焼させるボイラ２０の台数を増加させた場合に、燃焼状態にある複数のボイラ２０を均一な燃焼率で燃焼させる。これにより、燃焼状態にある複数のボイラ２０の燃焼率を平準化することができ、ボイラシステム１全体における圧力安定性を向上することができる。
　以上、本発明のボイラシステム１の好ましい一実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
　例えば、上記実施形態では、減台制御部４４は、燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値に到達すると、燃焼させるボイラ２０の台数を１台減少することとしているが、燃焼台数を減少させる閾値は、エコ運転ゾーンＺの下限値に限られるものではない。即ち、減台制御部４４は、燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値よりも低い所定燃焼率に到達すると、燃焼させるボイラ２０の台数を１台減少することとしてもよい。
　この場合、判定部４２は、燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率がエコ運転ゾーンＺの下限値よりも低い所定燃焼率に到達したか否かを判定し、減台制御部４４は、判定部４２により燃焼状態にあるボイラ２０の燃焼率が所定燃焼率に到達したと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を１台減少させることで実現することができる。なお、所定燃焼率は任意に設定することができるが、増減繰り返しの防止から、減台許可部４５が第２条件で用いる上述の第２閾値よりも高い燃焼率であることが好ましい。
　例えば、上記実施形態では、本発明を、５台のボイラ２０からなるボイラ群２を備えるボイラシステムに適用したが、これに限らない。即ち、本発明を、６台以上のボイラからなるボイラ群を備えるボイラシステムに適用してもよく、また、２台のボイラからなるボイラ群を備えるボイラシステムに適用してもよい。
　１　ボイラシステム
　２　ボイラ群
　２０　ボイラ
　３　台数制御装置
　４　制御部
　４１　出力制御部
　４２　判定部
　４３　増台制御部
　４４　減台制御部
　４５　減台許可部

Claims (6)

  1. 　燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な複数のボイラを備えるボイラ群と、要求負荷に応じて前記ボイラ群の燃焼状態を制御する制御部と、を備えるボイラシステムであって、
    　前記複数のボイラには、
    　　ボイラ効率が所定値よりも高くなる燃焼率の範囲であるエコ運転ゾーンが夫々のボイラに対して設定され、かつ、
    　前記制御部は、
    　　燃焼状態にあるボイラの燃焼率が当該ボイラに設定された前記エコ運転ゾーンの上限値に到達したか否かを判定する判定部と、
    　　前記判定部により前記ボイラの燃焼率が前記エコ運転ゾーンの上限値に到達したと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を１台増加させる増台制御部と、
    　を備えるボイラシステム。
  2. 　前記判定部は、燃焼状態にあるボイラの燃焼率が当該ボイラに設定された前記エコ運転ゾーンの下限値に到達したか否かを判定し、
    　前記制御部は、
    　　前記判定部により前記ボイラの燃焼率が前記エコ運転ゾーンの下限値に到達したと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を１台減少させる減台制御部、
    　を更に備える請求項１に記載のボイラシステム。
  3. 　前記判定部は、燃焼状態にあるボイラの燃焼率が当該ボイラに設定された前記エコ運転ゾーンの下限値よりも低い所定燃焼率に到達したか否かを判定し、
    　前記制御部は、
    　　前記判定部により前記ボイラの燃焼率が前記所定燃焼率に到達したと判定された場合に、燃焼させるボイラの台数を１台減少させる減台制御部、
    　を更に備える請求項１に記載のボイラシステム。
  4. 　前記制御部は、
    　　前記増台制御部により燃焼させるボイラの台数が増加された場合、所定の条件を満たすことを条件に、前記減台制御部による燃焼させるボイラの台数の減少を許可する減台許可部、
    　を更に備える請求項２又は３に記載のボイラシステム。
  5. 　前記所定の条件は、燃焼状態にある全てのボイラの燃焼率が、前記エコ運転ゾーンの範囲内の第１閾値まで上昇すること、又は前記エコ運転ゾーンの範囲外の第２閾値まで減少すること、の何れかである請求項４に記載のボイラシステム。
  6. 　前記制御部は、
    　　燃焼させるボイラの台数が増加された場合に燃焼状態にある複数のボイラを均一な燃焼率で燃焼させる出力制御部、
    　を更に備える請求項１から５の何れかに記載のボイラシステム。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6528494B2 (ja) * 2015-03-23 2019-06-12 三浦工業株式会社 ボイラシステム
JP6528495B2 (ja) * 2015-03-23 2019-06-12 三浦工業株式会社 ボイラシステム
JP6528500B2 (ja) * 2015-03-25 2019-06-12 三浦工業株式会社 ボイラシステム
JP6743525B2 (ja) * 2016-06-30 2020-08-19 三浦工業株式会社 ボイラシステム
JP6926469B2 (ja) * 2016-12-22 2021-08-25 三浦工業株式会社 ボイラシステム
JP6844254B2 (ja) * 2016-12-28 2021-03-17 富士電機株式会社 蒸気生成システム及び蒸気生成システムの制御方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03158601A (ja) * 1989-11-17 1991-07-08 Hirakawa Tekkosho:Kk ボイラ負荷制御方法及びその装置
JPH11132405A (ja) * 1997-10-29 1999-05-21 Kawasaki Thermal Eng Co Ltd 比例制御ボイラの台数制御方法及び装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03158601A (ja) * 1989-11-17 1991-07-08 Hirakawa Tekkosho:Kk ボイラ負荷制御方法及びその装置
JPH11132405A (ja) * 1997-10-29 1999-05-21 Kawasaki Thermal Eng Co Ltd 比例制御ボイラの台数制御方法及び装置

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