JP2002081605A

JP2002081605A - 熱機器の台数制御方法

Info

Publication number: JP2002081605A
Application number: JP2000263141A
Authority: JP
Inventors: Takashi Shigematsu; 敬重松; Takehiko Itami; 武彦伊丹; Shinichi Takemura; 伸一竹村
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2000-08-31
Filing date: 2000-08-31
Publication date: 2002-03-22

Abstract

(57)【要約】【課題】バーナがパイロット燃焼待機の段階を備えて
いる熱機器の台数制御方法において、要求負荷変動に対
する追従性の向上を図るとともに、パイロット燃焼待機
のときにおける損失と熱機器の無駄なオンオフ（起動と
停止）を減少させることができる方法を提供することで
ある。【解決手段】パイロット燃焼待機のできるバーナ７を
備えた熱機器１を複数台設置し、これらの熱機器１の燃
焼台数を要求負荷変動に応じて制御する方法であって、
要求負荷変動，時間当たりの燃焼要求発生回数および低
燃焼待機台数の設定値のいずれかに応じて、パイロット
燃焼待機を行う継続時間Ｔを制御することを特徴として
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、蒸気ボイラ，温水ボ
イラ，熱媒ボイラ，熱交換器，吸収式冷凍機等の熱機器
を複数台設置し、負荷側の状況に応じて、これらの熱機
器の燃焼台数を自動的に制御する台数制御方法に関する
ものである。特に、前記熱機器のバーナがパイロット燃
焼待機，所謂種火での待機の段階を備えているときの台
数制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱機器を並列に複数台設置し、この熱機
器の燃焼台数を負荷変動の状況に応じて、自動的に制御
する台数制御方法が実施されている。この熱機器の台数
制御方法は、大容量の熱機器を１台設置するのと比較し
て、各熱機器を高効率で運転することができるので、省
エネルギーに顕著な効果がある長所を有する。また、熱
機器を複数台設置することにより、操業の安全性が増す
長所も有する。最近、この熱機器において、負荷変動へ
の対応から、前記熱機器のバーナのパイロット燃焼が連
続する，所謂連続パイロット燃焼の段階を備えているも
のも提案されるようになった。しかしながら、このよう
な連続パイロット燃焼では、エネルギーの損失があっ
た。さらに、パイロット燃焼待機のできる熱機器を複数
台設置したときの台数制御方法に関する十分な性能のも
のはなかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明が解
決しようとする課題は、前記バーナがパイロット燃焼待
機の段階を備えている熱機器の台数制御方法において、
要求負荷変動に対する追従性の向上を図るとともに、パ
イロット燃焼待機のときにおける損失と熱機器の無駄な
オンオフ（起動と停止）を減少させることができる方法
を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、前記課題を
解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明
は、パイロット燃焼待機のできるバーナを備えた熱機器
を複数台設置し、これらの熱機器の燃焼台数を要求負荷
変動に応じて制御する方法であって、前記要求負荷変
動，時間当たりの燃焼要求発生回数および低燃焼待機台
数の設定値のいずれかに応じて、前記パイロット燃焼待
機を行う継続時間を制御することを特徴としている。

【０００５】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて説明すると、この発明は、蒸気ボイラ，温水ボイ
ラ，熱媒ボイラ，熱交換器および吸収式冷凍機等の熱機
器を複数台設置し、要求負荷変動の状況に応じて、これ
らの熱機器の燃焼台数を自動的に制御するときに好適に
実現することができる。

【０００６】この形態において、前記熱機器のバーナ
は、パイロット燃焼待機の段階を備えている。すなわ
ち、前記熱機器の運転が開始されると、パイロット，所
謂種火の燃焼が継続される。つぎに、火移り（メイント
ライ）の後、前記バーナが低燃焼−高燃焼−低燃焼のと
き、燃焼停止指令があると、パイロット燃焼のみを継続
する，すなわちパイロット燃焼待機の段階とする。この
燃焼停止指令と同時に経過時間の計測を開始する。そし
て、所定時間、このパイロット燃焼待機の段階は、継続
される。

【０００７】この継続中に負荷側から熱要求があれば、
前記熱機器の炉内のパージを行わずに前記パイロット燃
焼待機の段階から直ちにメインバーナの燃焼の段階へ移
行することができるようになる。そして、前記継続時間
の待機の間に燃焼開始指令がないときは、要求負荷変動
が少ないとして前記パイロットを閉じてパイロット燃焼
待機を解除し、省エネルギーを図るために停止する。そ
して、再度の着火トライまで開とはならないものであ
る。

【０００８】一方、この発明の制御方法は、前記熱機器
を複数台並列に設置し、これらの熱機器の各出口配管を
集合して負荷側へ接続した構成の熱機器設備におけるも
のであって、これらの各熱機器の前記出口配管を集合し
た箇所へ要求負荷変動の検出器を設け、その検出信号に
基づいて、前記熱機器の燃焼台数を自動的に制御するも
のである。

【０００９】すなわち、前記熱機器設備における要求負
荷変動，時間当たりの燃焼要求発生回数および低燃焼待
機台数の設定値のいずれかに応じて、パイロット燃焼待
機指令を受けた前記熱機器の前記パイロット燃焼待機を
行う継続時間を制御するものである。

【００１０】より具体的には、まず前記要求負荷変動の
検出としては、前記検出器からの信号を用いる。たとえ
ば、所定の要求圧力や要求温度の時間あたりの変化率で
ある。この変化率が小さいときは、要求負荷変動が少な
いので、パイロット燃焼待機を行う継続時間を少なくす
る。そして、この変化率が大きくなるにしたがい、前記
継続時間を長くする。

【００１１】つぎに、前記時間当たりの燃焼要求発生回
数が少ないときは、要求負荷変動が少ないので、パイロ
ット燃焼待機を行う継続時間を少なくする。そして、こ
の回数が大きくなるにしたがい、前記継続時間を長くす
る。

【００１２】さらに、低燃焼待機台数の設定値，すなわ
ち台数制御装置の運転開始時に初期設定される低燃焼待
機させる前記熱機器の台数の値に応じて制御する。この
設定値が少ないときは、要求負荷変動が少ないので、パ
イロット燃焼待機を行う継続時間を少なくする。そし
て、この設定値が大きくなるにしたがい、前記継続時間
を長くする。

【００１３】ここで、前記熱機器における燃焼の段階
は、多段階の燃焼の状態を含むことができる。すなわ
ち、低燃焼，中燃焼，高燃焼および比例燃焼等の段階を
含むことができ、適宜選択できる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の具体的実施例を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は、この発明の第一実施例を
説明する概略的な説明図である。

【００１５】この発明の好ましい実施例について説明す
る。まず、第一実施例として、前記熱機器としては、蒸
気ボイラを例として説明する。図１において、複数の蒸
気ボイラ１，１，…を並列に設置し、これらの各蒸気ボ
イラ１の出口配管２，２，…を集合してスチ−ムヘツダ
−３へ接続している。このスチ−ムヘツダ−３と負荷
（図示省略）とを接続し、蒸気を供給する。

【００１６】前記スチ−ムヘツダ−３に要求負荷変動を
検出する検出器４を設ける。そして、この検出器４は、
台数制御装置５と検出器回線（符号省略）を介して接続
されている。さらに、前記台数制御装置５と前記各蒸気
ボイラ１のそれぞれの制御器６，６，…は、制御回線
（符号省略）を介してそれぞれ接続されている。

【００１７】前記各蒸気ボイラ１は、それぞれバーナ
７，７，…を備えており、この各バーナ７は前記各制御
器６を介して、前記台数制御装置５とそれぞれ接続され
ている。

【００１８】前記各蒸気ボイラ１は、少なくとも停止，
低燃焼，高燃焼，パイロット燃焼待機のそれぞれの段階
を選択できる。

【００１９】前記パイロット燃焼は、着火トライから前
記バーナ７のメイントライである火移りが確認されるま
での間のパイロット，所謂種火の燃焼である。そして、
低燃焼−高燃焼−低燃焼の間は、並行して前記パイロッ
トの燃焼も継続している。

【００２０】そして、前記バーナ７の燃焼停止指令の
後、所定の継続時間Ｔの間は、パイロット燃焼が継続し
ているパイロット燃焼待機の段階を備えている。

【００２１】このパイロット燃焼待機を図２〜図３のタ
イムチャートに基づいて、より詳細に説明する。

【００２２】パイロット燃焼待機のタイムチャートを図
２に示す。図２において、縦軸は、前記バーナ７を構成
する各機器を示している。パイロットとは、所謂種火で
あり、メインバーナへ着火させる小炎を形成するもので
ある。点火装置は、高圧スパークにより前記パイロット
を着火させる装置である。炎検出器は、前記パイロット
の小炎および前記メインバーナの炎があると炎有りの信
号を出力する検出器である。高燃料弁は、前記バーナ７
が高燃焼を行うときに開となり、低燃料弁は、前記バー
ナ７が低燃焼を行うときおよび高燃焼のときにも開とな
る燃料の制御弁である。送風機は、燃焼用の空気を前記
バーナ７へ供給し、それぞれの段階に対応して供給する
空気流量を調節することができるように構成されてい
る。これらの機器は、図において、いずれも凸部で現わ
されるときに作動している状態を示している。

【００２３】図２の横軸は、時間経過を表わしている。
すなわち、前記蒸気ボイラ１の運転状態の時間経過を示
している。このパイロット燃焼待機の特徴は、停止から
燃焼開始指令の後、プレパージ−着火トライ−着火確認
（パイロットオンリー）−バーナへの火移り（メイント
ライ）−低燃焼−高燃焼−低燃焼−燃焼停止指令へと段
階が進むと、所定の継続時間Ｔの間、パイロット燃焼待
機としてから前記パイロットが閉じることである。よっ
て、図３に示すように、前記継続時間Ｔの待機中に燃焼
開始指令があると、直ちにバーナへの火移り（メイント
ライ）−低燃焼へ移行できるので、負荷変動にすばやく
対応できる。

【００２４】そして、前記継続時間Ｔの待機の間に燃焼
開始指令がないときは、図２に示すように、要求負荷変
動が少ないとして、前記パイロットを閉じて停止し、省
エネルギーを図る。そして、再度の着火トライまで開と
はならないものである。また、前記バーナ７の無駄なオ
ンオフを防止できることになる。

【００２５】この第一実施例の燃焼台数の制御方法につ
いて図１および図４により詳細に説明する。図４は、こ
の第一実施例の概略を説明するフローチャートである。

【００２６】前記各蒸気ボイラ１で発生された蒸気は、
前記各出口配管２を出て集合され、前記スチ−ムヘツダ
−３から前記負荷（図示省略）へ供給される。

【００２７】そして、前記検出器４により検出される要
求負荷変動を前記台数制御装置５により演算し、前記蒸
気ボイラ１の燃焼台数Ｎおよび初期のパイロット燃焼待
機の継続時間Ｔを決定する。この燃焼台数Ｎ分に対応す
る運転許可信号および前記継続時間Ｔを前記台数制御装
置５から前記各制御回線（符号省略）を介して、前記各
制御器６へそれぞれ出力し、許可された台数の前記各蒸
気ボイラ１の前記各バーナ７へ低燃焼あるいは高燃焼お
よびパイロット燃焼待機のいずれかの段階かを指示する
燃焼指令および前記継続時間Ｔを出力することにより、
前記負荷の要求する蒸気量を供給する。

【００２８】図４に示すフローチャートで説明すると、
まずステップＳ０より開始する。すなわち、前記台数制
御装置５への運転開始指令が前記負荷の作業開始に合せ
て行われる。

【００２９】すると、前記台数制御装置５は、ステップ
Ｓ１で、要求負荷変動を前記検出器４により検出する。
前記検出は、前記検出器４からの信号を用いる。

【００３０】ステップＳ２で、その検出信号に基づい
て、すなわち所定の蒸気圧力との差分に応じて、前記蒸
気ボイラ１の必要な燃焼台数Ｎを決定する。このとき、
前記各蒸気ボイラ１には、それぞれ燃焼優先順位が付与
される。さらに、それぞれの各バーナ７における燃焼
は、低燃焼，高燃焼，パイロット燃焼待機のそれぞれの
段階が、適宜、前記燃焼指令として付与される。同時
に、初期のパイロット燃焼待機の継続時間Ｔの設定時間
も決定し付与する。

【００３１】ステップＳ３で、前記台数制御装置５は、
燃焼台数Ｎの前記各蒸気ボイラ１へ前記各制御器６を介
して、前記各バーナ７へ前記燃焼指令および設定された
前記初期継続時間Ｔを出力する。

【００３２】ステップＳ４で、前記各バーナ７の燃焼が
前記燃焼優先順位および前記燃焼指令による燃焼、およ
び前記初期継続時間Ｔに基づいてパイロット燃焼待機が
行われ、蒸気の供給が継続される。

【００３３】そして、ステップＳ５で、前記要求負荷変
動の増加が判定されると、ステップＳ６へ移行する。

【００３４】ステップＳ６で、前記台数制御装置５は、
前記燃焼台数Ｎに対して燃焼台数を１台増加させる指令
を出力する。

【００３５】ステップＳ７で、前記要求負荷変動の変化
率を演算し、その変化率が設定値より大かを判定する。
前記設定値より大であると、ステップＳ８へ移行する。

【００３６】ステップＳ８において、前記継続時間Ｔを
長く、すなわち増加させる。

【００３７】ステップＳ９で、前記継続時間Ｔの設定変
更を燃焼中のＮ台と前記ステップＳ６で１台増加させた
前記蒸気ボイラ１へ出力する。

【００３８】そして、ステップＳ１０で、運転を停止さ
せるスイッチ（図示省略）の停止信号があれば、ステッ
プＳ１１へ移行し、停止する。前記停止信号がなけれ
ば、前記ステップＳ５へ戻り、新たな要求負荷変動の増
加の有無を判定する。

【００３９】一方、前記ステップＳ７で、前記変化率が
設定値より大でなければステップＳ１２へ移行する。

【００４０】ステップＳ１２で、前記変化率を演算し、
その変化率が設定値より小かを判定する。前記設定値よ
り小であると、ステップＳ１３へ移行する。

【００４１】ステップＳ１３において、前記継続時間Ｔ
を短く、すなわち減少させる。

【００４２】そして、同様に前記ステップＳ９で、前記
継続時間Ｔの設定変更を燃焼中のＮ台と前記ステップＳ
６で１台増加させた前記蒸気ボイラ１へ出力する。

【００４３】さらに、同様に前記ステップＳ１０で、運
転を停止させるスイッチ（図示省略）の停止信号があれ
ば前記ステップＳ１１へ移行し、停止する。前記停止信
号がなければ、前記ステップＳ５へ戻り、新たな要求負
荷変動の増加の有無を判定する。

【００４４】ここにおいて、前記ステップＳ１２で、前
記変化率が設定値より小でなければ前記ステップＳ１０
へ移行する。これは変化がなかったときの対応である。
すなわち、変化がなかったものとして前記継続時間Ｔの
変更は行わないものである。そして、同様に前記ステッ
プＳ１１または前記ステップＳ５へ移行する。

【００４５】つぎに、前記要求負荷変動の減少のときを
説明すると、前記ステップＳ５で、前記要求負荷変動の
増加がなければ、ステップＳ１４へ移行する。

【００４６】ステップＳ１４で、前記要求負荷変動の減
少が判定されると、ステップＳ１５へ移行する。

【００４７】ステップＳ１５で、前記要求負荷変動の変
化率を演算し、その変化率が設定値より大かを判定す
る。前記設定値より大であるとステップＳ１６へ移行す
る。

【００４８】ステップＳ１６において、前記継続時間Ｔ
を長く、すなわち増加させる。

【００４９】ステップＳ１７で、前記継続時間Ｔの設定
変更を燃焼中のＮ台の前記蒸気ボイラ１へ出力する。

【００５０】そして、ステップＳ１８で、前記台数制御
装置５は、前記燃焼台数Ｎに対して燃焼台数を１台減少
させる指令を出力する。

【００５１】さらに、前記ステップＳ１０で、運転を停
止させるスイッチ（図示省略）の停止信号があれば前記
ステップＳ１１へ移行し、停止する。前記停止信号がな
ければ、前記ステップＳ５へ戻り、新たな要求負荷変動
の増加の有無を判定する。

【００５２】一方、前記ステップＳ１５で、前記変化率
が設定値より大でなければステップＳ１９へ移行する。

【００５３】ステップＳ１９で、前記変化率を演算し、
その変化率が設定値より小かを判定する。前記設定値よ
り小であるとステップＳ２０へ移行する。

【００５４】ステップＳ２０において、前記継続時間Ｔ
を短く、すなわち減少させる。

【００５５】前記ステップＳ１７で、同様に前記継続時
間Ｔの設定変更を燃焼中のＮ台の前記蒸気ボイラ１へ出
力する。

【００５６】そして、同様に前記ステップＳ１８で、前
記台数制御装置５は、前記燃焼台数Ｎに対して燃焼台数
を１台減少させる指令を出力する。

【００５７】さらに、前記ステップＳ１０で、運転を停
止させるスイッチ（図示省略）の停止信号があれば前記
ステップＳ１１へ移行し、停止する。前記停止信号がな
ければ、前記ステップＳ５へ戻り、新たな要求負荷変動
の増加の有無を判定する。

【００５８】一方、前記ステップＳ１９で、前記変化率
が設定値より小でなければ、前記ステップＳ１８へ移行
する。すなわち、変化がなかったものとして前記継続時
間Ｔの変更は行わないものである。

【００５９】そして、同様に前記ステップＳ１８で、前
記台数制御装置５は、前記燃焼台数Ｎに対して燃焼台数
を１台減少させる指令を出力する。

【００６０】ここにおいて、前記ステップＳ１４で、前
記要求負荷変動が減少していなければ、ステップＳ１０
へ移行する。すなわち、増加も減少もないときの対応で
ある。

【００６１】ここで、前記ステップＳ１８において、前
記蒸気ボイラ１の台数を１台減少させるとき、自動的に
前記優先順位のローテーションを行うため、前記各蒸気
ボイラ１の前記燃焼優先順位の最高位の蒸気ボイラ１へ
前記パイロット燃焼待機の段階を指令してもよい。これ
により、前記最高位であった蒸気ボイラ１以外のものの
優先順位がひとつづつ繰り上げられ、ローテーションさ
れる。

【００６２】つぎに、この発明の第二実施例について説
明する。この第二実施例においては、前記継続時間Ｔの
設定変更を行うときに、前記要求負荷変動の変化率に代
えて、時間当たりの燃焼要求発生回数に応じて、前記第
一実施例と同様、前記継続時間Ｔの変更の制御を行うも
のである。すなわち、前記燃焼要求発生回数が設定値
（例えば１０回）のとき、時間当たり数回程度であれ
ば、負荷変動は少ないものと判断し、前記継続時間Ｔを
短く（たとえば３０秒に）設定するものである。そし
て、この回数が多くなるにしたがい、前記継続時間Ｔを
長くするものである。

【００６３】すなわち、図４における前記ステップＳ
７，前記ステップＳ１２，前記ステップＳ１５および前
記ステップＳ１９での「要求負荷変動の変化率」を「時
間当たりの燃焼要求発生回数」と置き換え、前記設定値
も回数を設定値としたものである。

【００６４】さらに、この発明の第三実施例について説
明する。この第三実施例においては、前記継続時間Ｔの
設定変更を行うときに、前記要求負荷変動の変化率に代
えて、低燃焼待機台数の設定値に応じて、前記第一実施
例と同様、前記継続時間Ｔの変更の制御を行うものであ
る。低燃焼待機台数の設定値，すなわち前記台数制御装
置５の運転開始時に初期設定される低燃焼待機させる前
記蒸気ボイラ１の台数の値に応じて制御する。この台数
設定値が設定値（例えば全蒸気ボイラ台数の３０％の台
数）より少ないときは、要求負荷変動が少ないので、前
記継続時間Ｔを短く（たとえば３０秒に）設定するもの
である。そして、この設定値が大きくなるにしたがい、
前記継続時間Ｔを長くするものである。

【００６５】すなわち、前記第二実施例と同様、図４に
おける前記ステップＳ７，前記ステップＳ１２，前記ス
テップＳ１５および前記ステップＳ１９での「要求負荷
変動の変化率」を「低燃焼待機台数設定値」と置き換
え、前記設定値も台数を設定値としたものである。

【００６６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、バー
ナがパイロット燃焼待機の段階を備えている熱機器の台
数制御方法において、要求負荷変動に対する追従性の向
上を図ることができるとともに、パイロット燃焼待機の
ときにおける損失と熱機器の無駄なオンオフを減少させ
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第一実施例を説明する概略的な説明
図である。

【図２】パイロット燃焼待機のときのタイムチャートで
ある。

【図３】パイロット燃焼待機のときのタイムチャート
で、待機中に燃焼開始指令のあるときのものである。

【図４】この発明の第一実施例の概略を説明するフロー
チャートである。

【符号の説明】

１蒸気ボイラ（熱機器）５台数制御装置７バーナＴ継続時間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3L021 AA05 BA08 CA06 DA21 DA31 EA04 FA21 3L093 BB21 CC07 DD08 EE11 GG05 GG06 HH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パイロット燃焼待機のできるバーナ７を
備えた熱機器１を複数台設置し、これらの熱機器１の燃
焼台数を要求負荷変動に応じて制御する方法であって、
前記要求負荷変動，時間当たりの燃焼要求発生回数およ
び低燃焼待機台数の設定値のいずれかに応じて、前記パ
イロット燃焼待機を行う継続時間Ｔを制御することを特
徴とする熱機器の台数制御方法。