JP2016061490A - ボイラ - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラ本体内に蒸気が逆流したことを容易に検出することができるボイラを提供すること。【解決手段】複数台のボイラ２０からなるボイラ群２を構成するボイラ２０は、上部ヘッダ２３及び下部ヘッダ２４に接続された複数の水管２２を有するボイラ本体２１と、各ヘッダ２３，２４に連通する気水分離器７と、気水分離器７に接続された蒸気送出ラインＬ５に設けられた蒸気逆止弁９５と、凝縮水電気伝導率センサ４２２と、判定部１０と、を備える。凝縮水電気伝導率センサ４２２は、複数の水管２２と蒸気逆止弁９５との間の域内で生じた凝縮水Ｗ５の電気伝導率を検出する。判定部１０は、凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値に基づいて、複数台のボイラ２０のうちの停止しているボイラ２０への蒸気ＳＭ４の逆流の有無を判定する。【選択図】図３

Description

本発明は、複数台のボイラからなるボイラ群を構成するボイラに関する。

従来、内部にボイラ給水が供給されるボイラ本体と、ボイラ本体の内部を加熱するバーナと、ボイラ本体の内部に貯留されたボイラ水を外部に排出する排水部と、濃縮されたボイラ水を排水部から排出するように制御する排出制御部と、を備えるボイラが知られている。このようなボイラにおいては、ボイラ本体内のボイラ水をバーナで加熱して蒸気を生成する。この状態で、ボイラを継続して運転すると、ボイラ水が過度に濃縮されることがある。そして、ボイラは、ボイラ水に含まれる溶解物質が蒸気の中に混入してボイラの外部に運び出される、いわゆる「キャリーオーバー」という現象を引き起こす虞がある。

このように、ボイラにおいて、ボイラ水の濃縮度が高まると、キャリーオーバーが引き起こされ、蒸気の乾き度の低下や、バルブなどの関連機器の損傷を招いてしまう。そこで、濃縮度が高くなり過ぎないようにして、ボイラ水の水質を改善するために、濃縮されたボイラ水を排水部から排出するブローダウン処理が実行される。ブローダウン処理は、外部から定期的に新鮮な補給水を供給すると共に、濃縮度の高いボイラ水の一部を外部に排出してボイラ水を希釈する処理である。また、ボイラ水が希釈され、ｐＨ値や薬剤濃度が低下すると、ボイラ本体が腐食してしまうため、ブローダウン処理が実行された際には、ボイラ水に、防食剤等の薬剤（腐食抑制剤）を供給する処理（以下、「薬注処理」ともいう）も実行される（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載のボイラにおいては、薬注処理において、ボイラへの補給水の量に応じた量の薬剤を供給することが実行される。

ところで、近年、複数台のボイラからなるボイラ群（例えば、小型貫流ボイラの多缶設置システム）において、燃焼中のボイラから生成された蒸気が、燃焼停止中の待機ボイラに流入する逆流現象が確認されている（例えば、特許文献２、３参照）。通常、ボイラの蒸気送出ラインには、ボイラへの蒸気の逆流を防止する蒸気逆止弁が設けられている。ところが、蒸気逆止弁の経年劣化などにより、弁体及び弁座のシールが不完全になると、前述のような蒸気の逆流現象が起こるようになる。そして、逆流した高温蒸気は、ボイラ本体や気水分離器等の低温部分（例えば、金属材料やボイラ水）に吸熱されることで、凝縮水に変化する。

特開平５−１８５０７号公報 特開２０１３−１９５０２１号公報 特開２０１３−２０４９２１号公報

逆流した蒸気が凝縮水に変わると、ボイラ水が凝縮水で希釈されることになる。その結果、ボイラ水のｐＨ値やシリカ濃度が所定範囲よりも低い状態となり、ボイラ本体が腐食しやすくなるという問題がある。

本発明は、ボイラ本体内に蒸気が逆流したことを容易に検出することができるボイラを提供することを目的とする。

本発明は、複数台のボイラからなるボイラ群を構成するボイラであって、上部ヘッダと、下部ヘッダと、前記上部ヘッダ及び前記下部ヘッダに接続された複数の水管と、を有するボイラ本体と、燃焼することにより前記ボイラ本体の内部を加熱するバーナと、前記上部ヘッダ及び前記下部ヘッダに連通された気水分離器と、前記気水分離器に接続された蒸気送出ラインに設けられた蒸気逆止弁と、前記複数の水管と前記蒸気逆止弁との間の域内で生じた凝縮水の電気伝導率を検出する凝縮水電気伝導率センサと、前記凝縮水電気伝導率センサの検出値に基づいて、複数台のボイラのうちの停止しているボイラへの蒸気の逆流の有無を判定する判定部と、を備えるボイラに関する。

また、前記凝縮水電気伝導率センサは、前記上部ヘッダ内に滞在する凝縮水の電気伝導率、又は前記気水分離器内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するものであり、前記判定部は、前記凝縮水電気伝導率センサの検出値が第１所定値を超えた場合に、停止しているボイラへの蒸気の逆流が発生していることを判定することが好ましい。

また、ボイラ水の電気伝導率を検出するボイラ水電気伝導率センサを更に備え、前記凝縮水電気伝導率センサは、前記上部ヘッダ内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するものであり、前記判定部は、前記ボイラ水電気伝導率センサの検出値と前記凝縮水電気伝導率センサの検出値との差が第２所定値を下回った場合に、停止しているボイラへの蒸気の逆流が発生していることを判定することが好ましい。

本発明によれば、ボイラ本体内に蒸気が逆流したことを容易に検出することができるボイラを提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る複数のボイラ２０を含むボイラシステム１の概略を示す図である。 各ボイラの燃焼パターン及び優先順位と蒸気圧制御範囲の蒸気圧帯との関係を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の概略を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の制御に係る機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の凝縮水電気伝導率センサ４２２の電極部４３０を示す概略断面図である。 本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の凝縮水電気伝導率センサ４２２の電極部４３０を示す概略平面図である。 本発明の第１実施形態に係るボイラ２における逆流検出の処理手順を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態に係るボイラ２における逆流検出の処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１について説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る複数のボイラ２０を含むボイラシステム１の概略を示す図である。図２は、各ボイラの燃焼パターン及び優先順位と蒸気圧制御範囲の蒸気圧帯との関係を示す図である。

図１に示すように、本実施形態のボイラシステム１は、複数（３台）のボイラ２０を含むボイラ群２と、ボイラ２０において生成された蒸気を集合させる蒸気集合部としての蒸気ヘッダ５０と、蒸気圧測定手段としての蒸気圧センサ５１と、台数制御手段としての台数制御装置５３と、を備える。ボイラ２０は、複数台（３台）のボイラ２０からなるボイラ群２を構成する。

蒸気ヘッダ５０の上流側は、蒸気管６１を介してボイラ群２（各ボイラ２０）に接続されている。蒸気ヘッダ５０の下流側は、蒸気管６２を介して蒸気使用設備５８（負荷機器）に接続されている。蒸気ヘッダ５０は、ボイラ群２で発生させた蒸気を集合させて溜め置くことにより各ボイラ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５８に供給するようになっている。

蒸気圧センサ５１は、信号線７１を介して、台数制御装置５３に電気的に接続されている。蒸気圧センサ５１は、蒸気ヘッダ５０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７１を介して台数制御装置５３に送信する。

本実施形態のボイラシステム１は、ボイラ群２で発生させた蒸気を、蒸気ヘッダ５０を介して、蒸気使用設備５８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、台数制御時においては、蒸気圧センサ５１が測定する蒸気ヘッダ５０の内部の蒸気圧（物理量）により代用されている。

蒸気使用設備５８の需要の増大により負荷が増加し、供給蒸気量が不足すれば、蒸気ヘッダ５０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５８の需要の低下により負荷が減少し、供給蒸気量が過剰になれば、蒸気ヘッダ５０の内部の蒸気圧が増加することになる。このため、蒸気圧センサ５１からの蒸気圧信号により負荷の変動をモニターすることができる。ボイラシステム１は、この蒸気圧に基づいて蒸気使用設備５８の消費蒸気量に対応する蒸発量を算出するようになっている。

ボイラ２０は、複数の段階的な燃焼位置を有する段階値制御ボイラから構成されている。段階値制御ボイラとは、燃焼を選択的にオン／オフしたり、炎の大きさを調整したりすること等により燃焼量を制御して、選択された燃焼位置に応じて燃焼量を段階的に増減可能なボイラである。

各燃焼位置における燃焼量は、制御対象とされる蒸気ヘッダ５０における蒸気圧（制御対象）の圧力差に対応する量の蒸気を発生するように、設定されている。段階値制御ボイラからなる３台のボイラ２０には、それぞれ、各燃焼位置における燃焼量及び燃焼能力（高燃焼状態における燃焼量）が、等しく設定されている。

本実施形態におけるボイラ２０は、
１）燃焼停止状態（燃焼停止位置：０％）
２）低燃焼状態（低燃焼位置：５０％）
３）高燃焼状態（高燃焼位置：１００％）
の３段階の燃焼状態（燃焼位置、負荷率）に制御可能とされる、いわゆる３位置制御が行われるようになっている。この場合、高燃焼状態の燃焼量を１．０と捉えれば、各ボイラ２０の燃焼量は０．５刻みで変更することができることになる。

なお、Ｎ位置制御とは、段階値制御ボイラの燃焼量を、燃焼停止状態を含めてＮ位置に段階的に制御可能なことを表す。燃焼位置の個数は、２位置（つまり、オン／オフのみ）、４位置（燃焼停止位置、低燃焼位置、中燃焼位置及び高燃焼位置）、又は５位置以上でもよい。

ボイラ群２には、各ボイラ２０とその各燃焼位置との組み合わせからなる燃焼パターンが設定されている。本実施形態においては、図２に示すように、燃焼パターンは、ボイラを高燃焼状態とする場合を「Ｈ」、低燃焼状態とする場合を「Ｌ」、燃焼停止状態とする場合を「−」として示す。燃焼パターンは、蒸気圧センサ５１にて検出される蒸気圧が高くなるほど燃焼量が小さいパターンが選択され、蒸気圧が低下するほど燃焼量が大きいパターンが選択される。図２に示すように、蒸気圧制御範囲を７つの蒸気圧帯に区分し、蒸気圧帯ごとに、対応する燃焼パターンを、言い換えると燃焼状態（燃焼位置）を設定しておき、蒸気圧がどの圧力帯に対応するかによって燃焼量を決定する。燃焼パターンは、７つの蒸気圧帯に対応して、７つ設定される。

複数台のボイラ２０には、それぞれ優先順位が設定されている。本実施形態においては、図２に示すように、３台のボイラ２０のうち、１号機の優先順位が第１位、２号機の優先順位が第２位、３号機の優先順位が第３位に設定されている。７つの蒸気圧帯において、最上位の蒸気圧帯においては、全てのボイラ２０が燃焼停止状態「−」であり、最下位の蒸気圧帯においては、全てのボイラ２０が高燃焼状態「Ｈ」である。最上位の蒸気圧帯から最下位の蒸気圧帯に向けて、１号機から３号機の順で、「−」→「Ｌ」→「Ｈ」に燃焼状態が変更される。

本実施形態においては、優先順位が高いボイラが低燃焼状態「Ｌ」から高燃焼状態「Ｈ」に変更された後に、次に順位が高いボイラが燃焼停止状態「−」から低燃焼状態「Ｌ」に変更される。なお、優先順位が高いボイラが燃焼停止状態「−」から低燃焼状態「Ｌ」に変更された後で且つ高燃焼状態「Ｈ」に変更される前に、次に順位が高いボイラが燃焼停止状態「−」から低燃焼状態「Ｌ」に変更されてもよい。

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、各ボイラ２０の燃焼位置（燃焼状態）を制御するローカル制御装置２５と、各ボイラ２０の内部の蒸気圧を測定する蒸気圧測定手段としてのローカル蒸気圧測定部２９と、を有する。

ローカル制御装置２５は、各ボイラ２０を制御し、要求される負荷に応じて燃焼位置（燃焼状態）を変更させることが可能とされている。ローカル制御装置２５は、台数制御時には、台数制御装置５３による台数制御信号に基づいて各ボイラ２０を制御し、一方、ローカル制御時には、ボイラ２０を直接、制御する。

ローカル蒸気圧測定部２９は、例えば、蒸気圧センサ及び蒸気圧スイッチから、又は蒸気圧スイッチのみから構成され、各ボイラ２０の上部ヘッダ２３（後述）の内部の蒸気圧を測定する。ローカル蒸気圧測定部２９は、各ボイラ２０のローカル制御を行う際に用いられる蒸気圧を測定する。

各ボイラ２０は、信号線７２を介して、台数制御装置５３に電気的に接続されている。各ボイラ２０には、補給水Ｗ１及び燃料Ｆが供給される。各ボイラ２０からは、乾き蒸気ＳＭ２が送出される（図３参照）。なお、各ボイラ２０及び各ボイラ２０の周辺の構成については後述する。

ローカル制御装置２５は、台数制御時において台数制御装置５３で用いられる信号を、信号線７２を介して台数制御装置５３に送信する。台数制御装置５３で用いられる信号としては、例えば、ボイラ２０に要求される負荷などの信号、ボイラ２０の実際の燃焼状態、その他のデータが挙げられる。また、ローカル制御装置２５は、制御対象のボイラ２０が運転可能であるときには、運転可能であることを示す信号（運転可能信号）を、信号線７２を介して台数制御装置５３に送信する。

台数制御が行われる場合には、ローカル制御装置２５は、蒸気圧センサ５１により測定される蒸気ヘッダ５０の内部の蒸気圧が高くなったときには燃焼位置を低い方に移行させて（燃焼停止位置への移行を含む）、蒸発量を減少させ、一方、蒸気ヘッダ５０の内部の蒸気圧が低くなったときには燃焼位置を高い方に移行させて、蒸発量を増加させるように、各ボイラ２０の燃焼位置を制御する。

ローカル制御が行われる場合には、ローカル制御装置２５は、ローカル蒸気圧測定部２９により測定されるボイラ２０の内部の蒸気圧が高くなったときには燃焼位置を低い方に移行させて（燃焼停止位置への移行を含む）、蒸発量を減少させ、一方、ボイラ２０の内部の蒸気圧が低くなったときには燃焼位置を高い方に移行させて、蒸発量を増加させるように、各ボイラ２０の燃焼位置を制御する。

台数制御装置５３は、信号線７２を介して、各ボイラ２０に電気的に接続されている。台数制御装置５３は、ボイラ２０が高いボイラ効率（燃焼効率）で運転されるように、各ボイラ２０の台数制御を行う。なお、各ボイラ２０でローカル制御が行われる場合には、台数制御装置５３による台数制御は行われない。

台数制御装置５３は、各ボイラ２０から受信される要求負荷などの信号に基づいて、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のローカル制御装置２５に台数制御信号を送信する。これにより、台数制御装置５３は、各ボイラ２０の燃焼量を制御し、ボイラ群２の台数制御を行うようになっている。

台数制御装置５３は、信号線７１を介して、蒸気圧センサ５１からの蒸気圧信号を受信する。台数制御装置５３は、蒸気圧センサ５１からの蒸気圧信号に基づいて、要求負荷に対応する必要な燃焼量を設定し、その必要燃焼量に従って各ボイラ２０に燃焼位置の変更を指示し、３台のボイラ２０の燃焼量を制御する。

詳述すると、台数制御装置５３は、蒸気圧センサ５１によって測定された蒸気圧に基づいて、蒸気圧が所定の蒸気圧制御範囲（図２参照）に収まるように、燃焼パターンを選択する。台数制御装置５３は、要求負荷の変動により燃焼量が不足している場合には、燃焼停止位置から低燃焼位置、又は低燃焼位置から高燃焼位置に燃焼位置を引き上げる指示を、ボイラ２０に行う。要求負荷の変動により燃焼量が過剰になっている場合には、高燃焼位置から低燃焼位置、低燃焼位置から燃焼停止位置、又は高燃焼位置から燃焼停止位置に燃焼位置を引き下げる指示を、ボイラ２０に行う。

なお、ボイラ２０の燃焼又はその停止は、仮想ボイラ単位で扱うこともできる。仮想ボイラとは、ボイラにおける燃焼位置（燃焼量）の違い（低燃焼位置、中燃焼位置、高燃焼位置など）をそれぞれ独立したボイラとみなし、それぞれの蒸発量をボイラに仮想したものである。例えば、オン／オフボイラ（２位置ボイラ）であれば、仮想ボイラは、１台であり、実際の物理的なボイラ数と一致する。また、３位置ボイラは、物理的に１台であっても、低燃焼量ボイラと、（高燃焼量−低燃焼量）ボイラとの２台であると、仮想的に数えることができる。４位置ボイラは、低燃焼量ボイラ、（中燃焼量−低燃焼量）ボイラ、（高燃焼量−中燃焼量）ボイラの３台であると、仮想的に数えることができる。よって、３位置ボイラが低燃焼状態であれば、その低燃焼量ボイラに対して燃焼指示を行っていると、制御上扱うことができ、一方、その（高燃焼量−低燃焼量）ボイラに対して燃焼停止指示を行っていると、制御上扱うことができる。

台数制御装置５３は、各ボイラ２０のローカル制御装置２５と信号線７２を介して接続されている。台数制御装置５３は、信号線７２を介して各ボイラ２０のローカル制御装置２５に各種の指示を行ったり、ローカル制御装置２５から各種のデータを受信したりして、３台のボイラ２０に対して上述の制御を行う。各ボイラ２０のローカル制御装置２５は、台数制御装置５３から燃焼位置の変更指示の信号を受けると、その指示に従ってボイラ２０を制御する。複数のボイラを備えたボイラシステムの負荷量から定めた必要燃焼量に対して、実際の燃焼量が不足していれば、ボイラ２０に燃焼指示を行い、実際の燃焼量が過剰であれば、ボイラ２０に燃焼停止指示を行う。

次に、各ボイラ２０の構成及び各ボイラ２０の周辺の構成について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の概略を示す図である。図４は、本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の制御に係る機能ブロック図である。図５は、本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の第１凝縮水電気伝導率センサ４２２を示す概略断面図である。図６は、本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の第１凝縮水電気伝導率センサ４２２を示す概略平面図である。各ボイラ２０の構成は、それぞれ同様の構成であるため、１つのボイラ２０について説明する。

図３に示すように、ボイラシステム１は、ボイラ２０と、硬水軟化装置３と、給水タンク５と、腐食抑制剤添加装置８１と、蒸気ヘッダ５０と、硬度センサ４１と、を備える。図３では、電気的な接続の経路を破線で示す。

また、ボイラシステム１は、補給水ラインＬ１と、燃料供給ラインＬ２と、排出部としてのブローラインＬ３と、蒸気取出ラインＬ４と、蒸気管６１としての蒸気送出ラインＬ５と、降水ラインＬ６と、薬剤添加ラインＬ７と、を備える。本明細書における「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、本明細書における「ボイラ給水」とは、ボイラ本体２１に供給される水（軟水・純水等の補給水、復水回収のある場合は復水と補給水が混合された水）を意味する。「ボイラ水」とはボイラ本体内に貯留された水（非濃縮状態と濃縮状態の両方を含む）を意味する。

ボイラ２０は、蒸気使用設備（不図示）に供給する蒸気を生成する装置であるボイラ２０は、ボイラ本体２１と、バーナ２７と、燃焼室２６と、水位検出手段としての水位検出器２８と、ボイラ水供給手段としての給水ポンプ６と、気水分離器７と、判定部としての制御装置１０と、ブロー弁９３と、主蒸気弁９４と、蒸気逆止弁９５と、ボイラ水電気伝導率センサ４２１と、凝縮水電気伝導率センサとしての第１凝縮水電気伝導率センサ４２２及び第２凝縮水電気伝導率センサ４２３と、を備える。ボイラ本体２１は、複数の水管２２、上部ヘッダ２３と、下部ヘッダ２４と、からなる圧力容器を形成している。

後述するように、本実施形態に係るボイラ２０は、多管式貫流ボイラの構造を有する。なお、ゲージ圧力１ＭＰａ以下で使用され、伝熱面積が１０ｍ^２以下のものを小型貫流ボイラと称している（労働安全衛生法施行令第１条第４号）。

補給水ラインＬ１は、補給水（ボイラ給水）Ｗ１をボイラ本体２１に供給するラインである。補給水ラインＬ１の上流側の端部は、補給水Ｗ１の供給源（不図示）に接続されている。補給水ラインＬ１の下流側の端部は、ボイラ本体２１の下部ヘッダ２４（後述）に接続されている。補給水ラインＬ１には、供給源からボイラ２０に向けて順に、硬水軟化装置３、硬度センサ４１、給水タンク５、接続部Ｊ１及び給水ポンプ６が設けられている。

硬水軟化装置３は、水道水、地下水、工業用水等の原水中に含まれる硬度成分をナトリウムイオン（又はカリウムイオン）へ置換して軟水を生成する。硬水軟化装置３は、陽イオン交換樹脂床３ａを有する。陽イオン交換樹脂床３ａは、ボイラ本体２１に供給される補給水Ｗ１の軟水化処理を行う。硬水軟化装置３は、原水Ｗ０を陽イオン交換樹脂床３ａで軟水化して得られた処理水（軟水）を補給水（ボイラ給水）Ｗ１としてボイラ２０に向けて供給する。

硬度センサ４１は、硬水軟化装置３により軟水化された補給水Ｗ１の硬度を検出する。硬度センサ４１で検出された補給水Ｗ１の硬度に関する情報は、制御装置１０へ検出信号として送信される。

給水タンク５は、硬水軟化装置３により軟水化された処理水を、補給水Ｗ１として貯留する。給水タンク５に貯留された補給水Ｗ１は、給水ポンプ６によりボイラ本体２１に供給される。給水ポンプ６は、給水タンク５から補給水Ｗ１を吸入し、補給水ラインＬ１を流通する補給水Ｗ１をボイラ本体２１に向けて送出する。給水ポンプ６は、制御装置１０と電気的に接続されている。給水ポンプ６が補給水Ｗ１をボイラ本体２１に送り出すタイミングは、制御装置１０から送信される駆動信号により制御される。

接続部Ｊ１には、薬剤添加ラインＬ７の下流側の端部が接続されている。薬剤添加ラインＬ７の上流側の端部には、腐食抑制剤添加装置８１が接続されている。腐食抑制剤添加装置８１は、ボイラ本体２１に供給される補給水Ｗ１に腐食抑制剤（薬剤）を添加（供給）する装置である。腐食抑制剤添加装置８１は、ボイラ本体２１の腐食を抑制可能な腐食抑制水質となるように、ボイラ本体２１に貯留されるボイラ水Ｗ２に腐食抑制剤を供給する薬剤供給処理を実行可能である。腐食抑制剤は、主に水管２２及び下部ヘッダ２４の腐食を抑制するために用いられる薬品である。

腐食抑制剤添加装置８１は、制御装置１０と電気的に接続されている。腐食抑制剤添加装置８１から補給水ラインＬ１の接続部Ｊ１へ腐食抑制剤を添加するタイミング及び添加量は、制御装置１０の腐食抑制剤添加制御部１０３（後述）から送信される駆動信号により制御される。

ボイラ本体２１は、上下のヘッダ間に鉛直方向に立設された水管群より構成され、ボイラ２０の外形の主要部を構成する。ボイラ本体２１には、補給水ラインＬ１により供給された補給水Ｗ１が内部にボイラ水Ｗ２として貯留される。なお、ボイラ水Ｗ２には、ボイラ本体２１に一旦ボイラ水Ｗ２として溜まった後に蒸気として取り出されて、ボイラ本体２１に戻ってくる水が含まれる。例えば、ボイラ水Ｗ２には、気水分離器７（後述）により分離されてボイラ本体２１に返送される分離水Ｗ４も含まれる。

複数の水管２２は、ボイラ本体２１の上下方向に延びて配置される。上部ヘッダ２３は、ボイラ本体２１の上部に配置される。上部ヘッダ２３は、例えば、環状の容器により構成される。上部ヘッダ２３には、複数の水管２２の上端部が連結されて接続されている。上部ヘッダ２３には、後述する蒸気取出ラインＬ４の一方側の端部が接続される。

上部ヘッダ２３には、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２が取り付けられている。後述するように、加熱された水管２２内のボイラ水Ｗ２からは、湿り蒸気ＳＭ１が生成され、気水分離器７において乾き蒸気ＳＭ２となる。この乾き蒸気ＳＭ２は、蒸気送出ラインＬ５を通じて蒸気ヘッダ５０に送られる。第１凝縮水電気伝導率センサ４２２は、蒸気ヘッダ５０に蓄積された蒸気ＳＭ３のうち、蒸気逆止弁９５の作動不良により、蒸気送出ラインＬ５及び蒸気取出ラインＬ４を通じて逆流してきた逆流蒸気ＳＭ４が冷却されて生じた凝縮水Ｗ５のうち、上部ヘッダ２３内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するセンサである。第１凝縮水電気伝導率センサ４２２は、制御装置１０と電気的に接続されている。第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値は、制御装置１０へ検出信号として送信される。第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の電極部については、後述する。

下部ヘッダ２４は、ボイラ本体２１の下部に配置される。下部ヘッダ２４は、例えば、環状の容器により構成される。下部ヘッダ２４には、複数の水管２２の下端部が連結されて接続されている。下部ヘッダ２４の側壁の一方には、補給水ラインＬ１の端部が接続される。下部ヘッダ２４の側壁の他方には、降水ラインＬ６の端部が接続される。燃焼室２６は、複数の水管２２に囲まれた空間により構成される。

バーナ２７は、燃焼することによりボイラ本体２１の内部を加熱する。バーナ２７は、ボイラ本体２１の上部側の中央部に配置される。バーナ２７は、燃料噴射ノズル及び空気供給ノズル（いずれも図示せず）を含んで構成される。バーナ２７は、燃料噴射ノズルから燃料をボイラ本体２１の燃焼室２６に向けて噴射すると共に、空気供給ノズルから空気をボイラ本体２１の内部に供給して、燃料を燃焼させる。

水位検出器２８は、水管２２（ボイラ本体２１）に貯留されるボイラ水Ｗ２の水位を連続的に検出可能な機器である。水位検出器２８は、制御装置１０と電気的に接続されている。水位検出器２８で検出されたボイラ水Ｗ２の検出信号は、制御装置１０へ送信される。

本実施形態においては、水位検出器２８は、連続式レベルセンサであり、例えば、静電容量式センサ、圧力式センサ、超音波式センサ等が用いられる。図３では、水位検出器２８として、静電容量式センサを設けた例を示す。水位検出器２８は、水位検出筒２８ａと、電極棒２８ｂとを有する。水位検出筒２８ａの上端部は、接続ラインを介して上部ヘッダ２３に接続されている。水位検出筒２８ａの下端部は、接続ラインを介して下部ヘッダ２４に接続されている。水位検出筒２８ａは、上端部が上部ヘッダ２３に接続されると共に下端部が下部ヘッダ２４に接続されることで、水管２２と同じ高さの水位で、ボイラ水Ｗ２を貯留する。水位検出器２８は、電極棒２８ｂの表面に被覆された絶縁皮膜を誘電体として、電極棒２８ｂと水位検出筒２８ａとの間の静電容量を測定することにより、水位検出筒２８ａの内部で電極棒２８ｂと接触するボイラ水Ｗ２の水位を検出することが可能である。水位検出器２８は、測定された静電容量の変化によって水位検出筒２８ａの内部のボイラ水Ｗ２の水位の変化を連続的に検出することが可能である。

燃料供給ラインＬ２は、バーナ２７により燃焼される燃料Ｆをバーナ２７に供給するラインである。燃料供給ラインＬ２の上流側の端部は、燃料Ｆの供給源（不図示）に接続されている。燃料供給ラインＬ２の下流側の端部は、バーナ２７に接続されている。燃料供給ラインＬ２には、燃料供給弁９２が設けられている。燃料供給弁９２は、バーナ２７に供給される燃料の量を調整する弁である。燃料供給弁９２は、燃料供給ラインＬ２を開閉することができる。燃料供給弁９２の開閉は、制御装置１０からの駆動信号により制御される。

蒸気取出ラインＬ４は、水管２２においてボイラ水Ｗ２から生成された湿り蒸気ＳＭ１を、上部ヘッダ２３から取り出して、気水分離器７に導入させるラインである。蒸気取出ラインＬ４の上流側の端部は、ボイラ本体２１の上部ヘッダ２３の上面部に接続されている。蒸気取出ラインＬ４の下流側の端部は、気水分離器７の側部の上方側に接続されている。

気水分離器７は、上部ヘッダ２３から蒸気取出ラインＬ４を介して導入された湿り蒸気ＳＭ１を、乾き蒸気ＳＭ２と水分（以下「分離水Ｗ４」ともいう）とに分離する装置である。なお、前述のとおり、気水分離器７により分離される分離水Ｗ４は、ボイラ水Ｗ２の一部でもある。

蒸気送出ラインＬ５は、気水分離器７により分離された乾き蒸気ＳＭ２を、蒸気ヘッダ５０に向けて送り出すラインである。蒸気送出ラインＬ５の上流側の端部は、気水分離器７の上面に接続されている。蒸気送出ラインＬ５の下流側の端部は、蒸気ヘッダ５０に接続されている。

蒸気送出ラインＬ５には、気水分離器７から負荷機器（図示せず）に向けて順に、主蒸気弁９４、蒸気逆止弁９５及び蒸気ヘッダ５０が設けられている。主蒸気弁９４は、手動により蒸気送出ラインＬ５の開閉状態を切り替え可能な弁である。蒸気逆止弁９５は、蒸気ヘッダ５０からの蒸気ＳＭ３の逆流を防止する弁である。蒸気ヘッダ５０は、複数台設置されたボイラ（図示せず）からの乾き蒸気ＳＭ２を集合させて、集合した蒸気ＳＭ３を蒸気使用設備（図示せず）に分配させる設備である。

降水ラインＬ６は、気水分離器７により分離された分離水Ｗ４を、ボイラ本体２１の下部ヘッダ２４に向けて流下させるラインである。降水ラインＬ６の上流側の端部は、気水分離器７の下部に接続されている。降水ラインＬ６の下流側の端部は、下部ヘッダ２４に接続されている。降水ラインＬ６には、接続部Ｊ２が設けられ、接続部Ｊ２の下部ヘッダ２４側には、ボイラ水電気伝導率センサ４２１が取り付けられている。また、接続部Ｊ２の気水分離器７側には、第２凝縮水電気伝導率センサ４２３が取り付けられている。

ボイラ水電気伝導率センサ４２１は、ボイラ水Ｗ２（分離水Ｗ４）の電気伝導率を検出するセンサである。ボイラ水電気伝導率センサ４２１の電極部は、水管２２のボイラ水Ｗ２の水面よりも低い高さに位置している。ボイラ水電気伝導率センサ４２１は、制御装置１０と電気的に接続されている。ボイラ水電気伝導率センサ４２１の検出値は、制御装置１０へ検出信号として送信される。

第２凝縮水電気伝導率センサ４２３は、蒸気ヘッダ５０に蓄積された蒸気ＳＭ３のうち、蒸気逆止弁９５の作動不良により、蒸気送出ラインＬ５を通じて逆流してきた逆流蒸気ＳＭ４が冷却されて生じた凝縮水Ｗ５のうち、気水分離器７内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するセンサである。第２凝縮水電気伝導率センサ４２３は、制御装置１０と電気的に接続されている。第２凝縮水電気伝導率センサ４２３の検出値は、制御装置１０へ検出信号として送信される。

第１凝縮水電気伝導率センサ４２２及び第２凝縮水電気伝導率センサ４２３は、図５、図６に示すように、第１電極４３１と第２電極４３２とを有する電極部４３０を備えている。第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の第１電極４３１及び第２電極４３２と、第２凝縮水電気伝導率センサ４２３の第１電極４３１及び第２電極４３２とは、同様の構成を有している。このため、以下の説明においては、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の第１電極４３１及び第２電極４３２についてのみ説明する。

第１電極４３１は、略筒状を有している。第１電極４３１の長手方向における中央部分は、内径及び外径が大径の大径部４３４を有している。大径部４３４は、上部ヘッダ２３の下壁部内に固定されている。第１電極４３１の長手方向における一端部は、上部ヘッダ２３の下壁部の上面よりも上方へ突出している。第１電極４３１の長手方向における一端部は、第１電極４３１の長手方向における一端から絶縁部材４３５に至るまで他端の方向へ延びる切り欠き部４３７（図６参照）を有している。また、横断面視で径方向において切り欠き部４３７の反対側には、水抜き用切り欠き４３８が設けられている。水抜き用切り欠き４３８は、第１電極４３１の長手方向における一部に設けられている。

第１電極４３１の長手方向における他端部は、上部ヘッダ２３の下壁部の下面よりも下方へ突出している。この他端部には、ナット４３３が螺合している。大径部４３４の内面により囲まれた空間には、絶縁部材４３５が充填され、固定されている。第２電極４３２は、直棒状である。第２電極４３２は、絶縁部材４３５に支持されて、第１電極４３１の軸心位置に一致した位置関係で、第１電極４３１に対して固定されている。第２電極４３２の一端部は、図５に示すように、絶縁部材４３５から上方へ突出しており、第１電極４３１の一端部に取り囲まれている。

逆流蒸気ＳＭ４が冷却されて生じた凝縮水Ｗ５は、矢印Ａに示すように、切り欠き部４３７から、第１電極４３１の一端部に取り囲まれた空間４３６に流入可能である。空間４３６に存在している凝縮水Ｗ５が、第１電極４３１及び第２電極４３２に接触することにより、上部ヘッダ２３内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出可能である。

第２凝縮水電気伝導率センサ４２３の場合には、第１電極４３１及び第２電極４３２の軸心は、水平に延びる位置関係を有している。すなわち、垂直に配管された降水ラインＬ６に対して、第２凝縮水電気伝導率センサ４２３の電極部が水平方向に取り付けられている。取付状態の電極部は、降水ラインＬ６の内部に突出し、切り欠き部４３７は上方に位置する。これにより、切り欠き部４３７から、空間４３６に流入してきた凝縮水Ｗ５は、一時的に、第１電極４３１及び第２電極４３２に接触するので、気水分離器７内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出可能である。そして、凝縮水Ｗ５は、矢印Ｂに示すように、水抜き用切り欠き４３８を通って、空間４３６から流出可能である。

接続部Ｊ２には、ブローラインＬ３の上流側の端部が接続されている。ブローラインＬ３は、降水ラインＬ６（降水管）を流通する分離水Ｗ４（ボイラ水Ｗ２）を、接続部Ｊ２を介して、ボイラ２０の外部に排出するラインである。ブローラインＬ３には、ブロー弁９３が設けられている。ブロー弁９３は、ブローラインＬ３を開閉することができる。ブロー弁９３の開閉は、制御装置１０からの駆動信号により制御される。ブロー弁９３を開状態にすることにより、降水ラインＬ６（降水管）を流通する分離水Ｗ４（ボイラ水Ｗ２）を外部に排出する。

次に、図４を参照して、本実施形態のボイラシステム１の制御に係る機能について説明する。制御装置１０は、本実施形態のボイラシステム１における各部を制御する。制御装置１０は、ボイラシステム１における各測定装置に電気的に接続され、各測定装置から測定情報を受信する。また、制御装置１０は、給水ポンプ６に電気的に接続され、ボイラ本体２１内のボイラ水Ｗ２の水位に応じて、補給水Ｗ１をボイラ２０に向けて送り出すように給水ポンプ６を制御する。

また、制御装置１０は、制御部１００と、メモリ部１１０と、備える。制御部１００は、バルブ制御部１０１と、タイマ部１０２と、腐食抑制剤添加制御部１０３と、を備える。

バルブ制御部１０１は、燃料供給弁９２及びブロー弁９３の開閉状態を制御する。タイマ部１０２は、ボイラ２０が運転を停止してからの運転停止時間等を計時する。

制御部１００は、ボイラ２０の起動時において、ボイラ本体２１に貯留されるボイラ水Ｗ２の水量が予め設定された基準貯水量Ｘとなるように、補給水Ｗ１をボイラ本体２１に供給するように、給水ポンプ６を制御する。これにより、ボイラ本体２１に貯留されるボイラ水Ｗ２の水量は、予め設定された基準貯水量Ｘに維持される。

腐食抑制剤添加制御部１０３は、ボイラ本体２１の腐食を抑制可能な腐食抑制水質となるように、ボイラ本体２１に貯留されるボイラ水Ｗ２に腐食抑制剤を添加する薬剤供給処理を、腐食抑制剤添加装置８１によって実行可能である。これにより、基準貯水量Ｘに維持されたボイラ水Ｗ２の水質は、腐食抑制水質となるように維持される。

メモリ部１１０は、本実施形態のボイラシステム１の運転を実施する制御プログラムや、所定のパラメータや、各種テーブル等を記憶する。本実施形態においては、メモリ部１１０は、例えば、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値又は第２凝縮水電気伝導率センサ４２３の検出値と対比される第１所定値や、ボイラ水電気伝導率センサ４２１の検出値と第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値との差と対比される第２所定値を記憶する。また、メモリ部１１０は、例えば、ボイラ２０の運転停止時の検出水位値や、ボイラ本体２１の腐食を抑制可能な腐食抑制水質となるために必要なボイラ本体２１へ供給される補給水Ｗ１の量に対応する腐食抑制剤の添加量を記憶する。また、メモリ部１１０は、ボイラ水Ｗ２の検出水位値に対応するボイラ水Ｗ２の貯水量を記憶する。

次に、図３を参照して、本実施形態のボイラシステム１の動作について簡単に説明する。まず、補給水Ｗ１は、供給源（不図示）から給水タンク５へ供給される。この際、供給源から供給される補給水Ｗ１は、硬水軟化装置３において硬度成分が除去され、軟化水となる。そして、硬水軟化装置３により生成された軟化水は、補給水（ボイラ給水）Ｗ１として給水タンク５に貯留される。ここでは、燃料供給弁９２及びブロー弁９３は、閉状態である。

次に、給水ポンプ６を作動させることにより、給水タンク５に貯留された補給水Ｗ１（ボイラ給水）は、補給水ラインＬ１を通して、ボイラ本体２１の下部ヘッダ２４に向けて送り出される。そして、ボイラ２０に供給された補給水Ｗ１は、下部ヘッダ２４及び各水管２２において、ボイラ水Ｗ２として貯留される。

給水ポンプ６は、ボイラ本体２１に貯留されるボイラ水Ｗ２の水量が予め設定された基準貯水量Ｘとなるように、補給水Ｗ１をボイラ本体２１に供給する。ボイラ本体２１に供給された補給水Ｗ１は、下部ヘッダ２４及び各水管２２において、ボイラ水Ｗ２として貯留される。補給水Ｗ１が下部ヘッダ２４及び各水管２２に供給される際において、腐食抑制剤添加制御部１０３は、ボイラ本体２１の腐食を抑制可能な腐食抑制水質となるように、補給水Ｗ１に対応する腐食抑制剤を供給するように、腐食抑制剤添加装置８１を制御する。これにより、ボイラ水Ｗ２のｐＨ値、酸消費量（ｐＨ８．３）又はシリカ濃度について、腐食抑制水質となるように維持される。

次に、燃料供給弁９２を閉状態から開状態に切り替えることで、バーナ２７に燃料を供給する。バーナ２７が着火されることで、バーナ２７は、燃焼を開始する。

下部ヘッダ２４及び各水管２２に貯留されたボイラ水Ｗ２は、水管壁を通してバーナ２７により加熱されながら、各水管２２の内部を上昇していき、その後、湿り蒸気ＳＭ１となる。そして、各水管２２の内部において生成された湿り蒸気ＳＭ１は、上部ヘッダ２３に集められ、蒸気取出ラインＬ４を介して、気水分離器７に導入される。

気水分離器７に導入された湿り蒸気ＳＭ１は、乾き蒸気ＳＭ２と分離水Ｗ４とに分離される。気水分離器７で分離された乾き蒸気ＳＭ２は、主蒸気弁９４を閉状態から開状態に切り替えておくことにより、蒸気送出ラインＬ５を通して、蒸気ヘッダ５０において集合される。蒸気ヘッダ５０に集合された蒸気ＳＭ３は、蒸気使用機器（不図示）へ供給される。気水分離器７で分離された分離水Ｗ４は、降水ラインＬ６を通して下部ヘッダ２４に戻される。

このようなボイラ２０の運転停止時において、例えば、経年劣化などにより蒸気逆止弁９５のシール性能が悪化した場合には、蒸気ヘッダ５０からボイラ本体２１に蒸気が逆流することがある。逆流蒸気ＳＭ４は、ボイラ本体２１内で凝縮水Ｗ５となって貯留される。ボイラ本体２１には、ボイラ２０の起動時において、予め設定された基準貯水量Ｘのボイラ水Ｗ２の量となるように、補給水Ｗ１が供給される。そして、ボイラ水Ｗ２には、この供給された補給水Ｗ１の給水量に対応する量の腐食抑制剤が供給される。
本発明に係るボイラ２０は、以下のように、図７に示すフローチャートの処理を行う。

次に、本実施形態のボイラ２０における運転停止時から次回起動時までの間に、逆流蒸気ＳＭ４から生じた凝縮水Ｗ５を第１凝縮水電気伝導率センサ４２２により検出する動作について説明する。図７は、本発明の第１実施形態に係るボイラ２における逆流検出の処理手順を示すフローチャートである。

図７に示すように、ステップＳＴ１１において、ボイラシステム１は、ボイラ２０の運転を停止する。タイマ部１０２は、ボイラ２０の運転が停止してからの運転停止時間の計時を開始する。

ステップＳＴ１２において、制御装置１０は、タイマ部１０２により計時されたボイラ２０の運転停止時間が所定時間経過したか否かを計時する。所定時間は、例えば、１時間である。ボイラ２０の運転停止時間が所定時間経過した場合（ＹＥＳ）には、処理は、ステップＳＴ１３に移行する。一方、ボイラ２０の運転停止時間が所定時間経過しない場合（ＮＯ）には、処理は、ステップＳＴ１２に戻る。

ステップＳＴ１３において、制御装置１０は、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値に基づいて、複数台のボイラのうちの停止しているボイラ２０への蒸気の逆流の有無を判定する。具体的には、上部ヘッダ２３内に滞在する凝縮水Ｗ５の電気伝導率が第１凝縮水電気伝導率センサ４２２で検出され、その検出値が第１所定値を超えたか否かの判断を、制御装置１０は行う。制御装置１０は、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値が第１所定値を超えていた場合に、ボイラ２０への蒸気の逆流が有ると判定する。ここで、第１所定値とは、例えば、３μＳ／ｃｍである。気水分離器７で生成させた乾き蒸気ＳＭ２には、ごく微量のボイラ水Ｗ２が残留しており、また蒸気取出ラインＬ４の内壁には、湿り蒸気ＳＭ１に含まれていたボイラ水Ｗ２が付着している。そのため、逆流蒸気ＳＭ４から生じる凝縮水Ｗ５では、５μＳ／ｃｍ程度の電気伝導率が検出される。上部ヘッダ２３内に逆流蒸気ＳＭ４が流入しておらず、凝縮水Ｗ５が第１電極４３１及び第２電極４３２に接触していない状態では、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値は、０μＳ／ｃｍとなる。

第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値が第１所定値を超えた場合（ＹＥＳ）には、制御装置１０は、停止しているボイラ２０への蒸気の逆流が発生していることを判定し、制御装置１０の処理は、ステップＳＴ１４に移行する。一方、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値が第１所定値を超えない場合（ＮＯ）には、制御装置１０の処理は、リターンする。

ステップＳＴ１４において、制御装置１０は、蒸気の逆流発生に対する処理を行う。具体的には、以下の４つの処理パターンが例示される。

（１）制御装置１０は、ボイラ２０への蒸気の逆流有りと判定した場合に、腐食抑制剤添加制御部１０３を介してこのボイラ２０の腐食抑制剤添加装置８１の制御を行う。より詳しくは、腐食抑制剤添加制御部１０３は、ボイラ２０の運転停止時のボイラ水Ｗ２の検出水位値に基づいてボイラ本体２１に貯留されるボイラ水Ｗ２の停止時貯水量Ｙを算出する。そして、腐食抑制剤添加制御部１０３は、予め設定された基準貯水量Ｘから停止時貯水量Ｙを減じたボイラ水の停止時不足水量Ｚを算出する。そして、腐食抑制剤添加制御部１０３は、対象ボイラ２０の次回起動時において、停止時不足水量Ｚのボイラ水Ｗ２の水質が腐食抑制水質となるために必要な量の腐食抑制剤が添加されるように、腐食抑制剤添加装置８１において薬剤供給処理を実行させる。これにより、ボイラ本体２１へ蒸気が逆流しても、ボイラ水Ｗ２の水質は、腐食抑制水質となるように維持される。

（２）制御装置１０は、ボイラ２０への蒸気の逆流有りと判定した場合に、このボイラ２０の優先順位を上げるように、台数制御装置５３を制御する。これにより、運転停止をしていたボイラ２０が、次に燃焼状態とされるまでの時間が短縮され、ボイラ水Ｗ２の希釈状態が早期に解消される。

（３）制御装置１０は、ボイラ２０への蒸気の逆流有りと判定した場合に、このボイラ２０において、強制的に燃焼を行うように、バーナ２７を制御する。これにより、運転停止をしていたボイラ２０のボイラ水Ｗ２の濃縮が進み、その水質が腐食抑制水質に達する。

（４）制御装置１０は、ボイラ２０への蒸気の逆流有りと判定した場合に、ボイラシステム１の管理者に対して蒸気逆止弁９５のメンテナンスを促すように、通報装置（図示せず）を介して異常発生の報知を行う。

上述した第１実施形態に係るボイラ２０によれば、例えば、以下のような効果が得られる。

本実施形態におけるボイラ２０は、複数台のボイラからなるボイラ群を構成し、複数の水管２２を有するボイラ本体２１と、燃焼することによりボイラ本体２１の内部を加熱するバーナ２７と、上部ヘッダ２３及び下部ヘッダ２４に連通された気水分離器７と、気水分離器７に接続された蒸気送出ラインＬ５に設けられた蒸気逆止弁９５と、複数の水管２２と蒸気逆止弁９５との間の域内で生じた凝縮水Ｗ５の電気伝導率を検出する凝縮水電気伝導率センサ４２２，４２３と、凝縮水電気伝導率センサ４２２，４２３の検出値に基づいて、複数台のボイラ２０のうちの停止しているボイラ２０への蒸気ＳＭ４の逆流の有無を判定する判定部としての制御装置１０と、を備える。

そのため、逆流蒸気ＳＭ４から生じた凝縮水Ｗ５の滞在を、凝縮水電気伝導率センサ４２２，４２３の検出値から容易に検出することができる。これにより、制御装置１０は、蒸気の逆流発生に対する処理を開始することができる。

また、判定部としての制御装置１０は、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値又は第２凝縮水電気伝導率センサ４２３の検出値が第１所定値を超えた場合に、停止しているボイラ２０への蒸気ＳＭ４の逆流が発生していることを判定する。そのため、第１所定値が極めて小さい値とされることにより、上部ヘッダ２３内に滞在する凝縮水Ｗ５を確実に検出し、蒸気逆流の判定精度を高めることができる。

次に，第２実施形態によるボイラについて、図８に基づき説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係るボイラ２における逆流検出の処理手順を示すフローチャートである。

第２実施形態によるボイラは、制御装置１０による処理が第１実施形態によるボイラ２０の制御装置１０による処理とは異なる。即ち、制御装置１０は、ボイラ水電気伝導率センサ４２１の検出値と第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値との差に基づき、複数台のボイラ２０のうちの停止しているボイラ２０への蒸気ＳＭ４の逆流の有無を判定する。これ以外の構成については、第１実施形態によるボイラ２０の構成と同様であるため、同様の構成については、説明を省略する。

以下、本実施形態のボイラ２０における運転停止時から次回起動時までの間に、逆流蒸気ＳＭ４から生じた凝縮水Ｗ５をボイラ水電気伝導率センサ４２１及び第１凝縮水電気伝導率センサ４２２により検出する動作について説明する。

図８に示すように、ステップＳＴ２１において、ボイラシステム１は、ボイラ２０の運転を停止する。タイマ部１０２は、ボイラ２０の運転が停止してからの運転停止時間の計時を開始する。

ステップＳＴ２２において、制御装置１０は、タイマ部１０２により計時されたボイラ２０の運転停止時間が所定時間経過したか否かを計時する。所定時間は、例えば、１時間である。ボイラ２０の運転停止時間が所定時間経過した場合（ＹＥＳ）には、処理は、ステップＳＴ２３に移行する。一方、ボイラ２０の運転停止時間が所定時間経過しない場合（ＮＯ）には、処理は、ステップＳＴ２２に戻る。

ステップＳＴ２３において、上部ヘッダ２３内に滞在する凝縮水Ｗ５の電気伝導率が第１凝縮水電気伝導率センサ４２２に検出される。そして、制御装置１０は、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値が第１所定値を超えたか否かの判断を行う。ここで、第１所定値とは、例えば、３μＳ／ｃｍである。気水分離器７で生成させた乾き蒸気ＳＭ２には、ごく微量のボイラ水Ｗ２が残留しており、また蒸気取出ラインＬ４の内壁には、湿り蒸気ＳＭ１に含まれていたボイラ水Ｗ２が付着している。そのため、逆流蒸気ＳＭ４から生じる凝縮水Ｗ５では、５μＳ／ｃｍ程度の電気伝導率が検出される。上部ヘッダ２３内に逆流蒸気ＳＭ４が流入しておらず、凝縮水Ｗ５が第１電極４３１及び第２電極４３２に接触していない状態では、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値は、０μＳ／ｃｍとなる。

第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値が第１所定値を超えた場合（ＹＥＳ）には、制御装置１０の処理は、ステップＳＴ２４に移行する。一方、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値が第１所定値を超えない場合（ＮＯ）には、制御装置１０の処理は、リターンする。

ステップＳＴ２４において、制御装置１０は、ボイラ水電気伝導率センサ４２１の検出値（Ａ値）を取得する。また、制御装置１０は、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値（Ｂ値）を取得する。そして、制御装置１０は、これら検出値の差（Ａ−Ｂ）を算出する。そして制御装置１０の処理は、ステップＳＴ２５に移行する。

ステップＳＴ２５において、制御装置１０は、ステップＳＴ２４において算出した検出値の差（Ａ−Ｂ）が第２所定値を下回ったか否の判断を行う。ここで、第２所定値とは、例えば、１７９５μＳ／ｃｍである。ボイラ水電気伝導率センサ４２１の検出値は、ボイラ運転中であれば気水分離器７での分離水Ｗ４（キャリーオーバーしたボイラ水Ｗ２）であり、濃縮度が十分に高いときには２０００μＳ／ｃｍ程度の値を示す。

ボイラ運転中には、下部ヘッダ２４から水管２２の水面に向かうほど濃縮度が高くなっているため、ボイラ停止後から所定時間が経過すると、ボイラ水Ｗ２の全体が混ざり合い、ボイラ水電気伝導率センサ４２１の検出値が若干低下して、１８００μＳ／ｃｍ程度の値を示すようになる。一方、上述したように、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値は、逆流蒸気ＳＭ４から生じる凝縮水Ｗ５が滞在している場合には、５μＳ／ｃｍ程度の値を示すのに対し、凝縮水Ｗ５が滞在していない場合には、０μＳ／ｃｍとなる。従って、逆流が生じている場合には、ボイラ水電気伝導率センサ４２１の検出値と第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値との差（例えば、１７９５μＳ／ｃｍ）は、逆流が生じていない場合の差（例えば、１８００μＳ／ｃｍ）よりも小さくなる。

そこで、検出値の差（Ａ−Ｂ）が第２所定値を下回った場合（ＹＥＳ）には、制御装置１０は、停止しているボイラ２０への蒸気の逆流が発生していることを判定し、制御装置１０の処理は、ステップＳＴ２６に移行する。一方、検出値の差（Ａ−Ｂ）が第２所定値以上の場合（ＮＯ）には、制御装置１０の処理は、リターンする。ステップＳＴ２６において、制御装置１０は、第１実施形態のステップＳＴ１４における蒸気の逆流発生に対する処理と同様の処理を行う。

上述した第２実施形態に係るボイラ２０によれば、例えば、以下のような効果が得られる。
上述のように、判定部としての制御装置１０は、ボイラ水電気伝導率センサ４２１の検出値と第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値との差が第２所定値を下回った場合に、停止しているボイラ２０への蒸気ＳＭ４の逆流が発生していることを判定する。そのため、第１実施形態とは異なる制御により、上部ヘッダ２３内に滞在する凝縮水Ｗ５を確実に検出し、蒸気逆流の判定精度を高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、第１実施形態においては、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値が蒸気逆流の判定に利用されたが、これに限定されない。例えば、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２の検出値に代えて、第２凝縮水電気伝導率センサ４２３の検出値が蒸気逆流の判定に利用されてもよい。この場合、気水分離器７内に滞在する凝縮水Ｗ５が検出されることによって、蒸気逆流が判定される。

また、第１凝縮水電気伝導率センサ４２２、及び、第２凝縮水電気伝導率センサ４２３が有する電極部の構成は、電極部４３０の構成に限定されない。電極部への凝縮水Ｗ５の流入及び流出に支障がなければ、他の構成を採用することができる。

２ ボイラ群
７ 気水分離器
１０ 制御装置（判定部）
２３ 上部ヘッダ
２４ 下部ヘッダ
２０ ボイラ
２１ ボイラ本体
２２ 水管
２７ バーナ
９５ 蒸気逆止弁
４２１ ボイラ水電気伝導率センサ
４２２ 第１凝縮水電気伝導率センサ（凝縮水電気伝導率センサ）
４２３ 第２凝縮水電気伝導率センサ（凝縮水電気伝導率センサ）
Ｌ５ 蒸気送出ライン
Ｗ２ ボイラ水
Ｗ５ 凝縮水
ＳＭ４ 逆流蒸気（蒸気）

Claims (3)

1. 複数台のボイラからなるボイラ群を構成するボイラであって、
   上部ヘッダと、下部ヘッダと、前記上部ヘッダ及び前記下部ヘッダに接続された複数の水管と、を有するボイラ本体と、
   燃焼することにより前記ボイラ本体の内部を加熱するバーナと、
   前記上部ヘッダ及び前記下部ヘッダに連通された気水分離器と、
   前記気水分離器に接続された蒸気送出ラインに設けられた蒸気逆止弁と、
   前記複数の水管と前記蒸気逆止弁との間の域内で生じた凝縮水の電気伝導率を検出する凝縮水電気伝導率センサと、
   前記凝縮水電気伝導率センサの検出値に基づいて、複数台のボイラのうちの停止しているボイラへの蒸気の逆流の有無を判定する判定部と、を備えるボイラ。
2. 前記凝縮水電気伝導率センサは、前記上部ヘッダ内に滞在する凝縮水の電気伝導率、又は前記気水分離器内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するものであり、
   前記判定部は、前記凝縮水電気伝導率センサの検出値が第１所定値を超えた場合に、停止しているボイラへの蒸気の逆流が発生していることを判定する請求項１に記載のボイラ。
3. ボイラ水の電気伝導率を検出するボイラ水電気伝導率センサを更に備え、
   前記凝縮水電気伝導率センサは、前記上部ヘッダ内に滞在する凝縮水の電気伝導率を検出するものであり、
   前記判定部は、前記ボイラ水電気伝導率センサの検出値と前記凝縮水電気伝導率センサの検出値との差が第２所定値を下回った場合に、停止しているボイラへの蒸気の逆流が発生していることを判定する請求項１に記載のボイラ。

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