(57)【要約】【課題】燃焼炉内や煙道における灰付着を制御する灰付着量制御手段の運転条件を適切に決定する灰着量制御条件決定装置を提供する。【解決手段】灰着量制御条件決定装置は、燃焼炉内または燃焼炉内に連通する煙道において付着する灰の付着量を制御するための灰付着量制御手段の灰付着量制御パラメータの指令値を決定する灰着量制御条件決定装置であって、燃焼炉内における燃料の燃焼により生じる灰の灰成分を取得する灰成分取得部と、灰成分取得部によって取得された灰成分に基づいて、灰の付着性を示す灰付着性指標値を算出する灰付着性指標値算出部と、灰付着性指標値に基づいて、前記指令値を決定する指令値決定部と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼炉内または前記燃焼炉内に連通する煙道において付着する灰の付着量を制御するための灰付着量制御手段の灰付着量制御パラメータの指令値を決定する灰着量制御条件決定装置であって、
前記燃焼炉内における燃料の燃焼により生じる灰の灰成分を取得する灰成分取得部と、
前記灰成分取得部によって取得された前記灰成分に基づいて、前記灰の付着性を示す灰付着性指標値を算出する灰付着性指標値算出部と、
前記灰付着性指標値に基づいて、前記指令値を決定する指令値決定部と、を備えることを特徴とする燃焼炉の灰着量制御条件決定装置。
【請求項２】
前記灰成分取得部は、
前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナに供給される前記燃料である燃焼前燃料の燃料成分の計測値である燃焼前燃料成分を取得する燃焼前燃料成分取得部と、
前記燃焼前燃料成分に基づいて、前記燃焼前燃料を燃焼させた場合に生じる前記灰の灰成分の予測結果である灰成分予測結果を算出する灰成分予測部と、を有することを特徴とする請求項１に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定装置。
【請求項３】
前記灰成分予測部は、前記燃焼前燃料の前記燃焼前燃料成分と、前記燃焼前燃料成分を有する前記燃焼前燃料の燃焼により生じた前記灰である実灰を計測することにより得られる前記灰成分である実灰成分と、前記燃焼前燃料を燃焼した際の燃焼条件とを対応付けた複数のデータで構成される教師データを機械学習することにより作成された灰成分予測モデルを用いて、前記燃焼前燃料成分から前記灰成分予測結果を算出することを特徴とする請求項２に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定装置。
【請求項４】
前記灰付着量制御手段は、前記煙道に設置される熱交換器に付着する灰を噴射により除去するための除灰装置を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記除灰装置の噴射頻度または噴射圧力の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定装置。
【請求項５】
前記灰付着量制御手段は、前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナから前記炉内に供給される前記空気の空気量を制御する空気量制御手段を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記空気量制御手段から前記バーナに供給される空気量を制御するための空気比パラメータを含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定装置。
【請求項６】
前記灰付着量制御手段は、灰付着抑制用の添加剤を供給する添加剤供給装置を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記添加剤供給装置から前記燃焼炉内に供給される添加剤量を含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定装置。
【請求項７】
前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナに供給される前記燃料である燃焼前燃料の燃焼により生じた前記煙道の前記灰である実灰を計測することにより得られる前記灰成分である実灰成分であって、前記煙道における第１位置における第１実灰成分、および前記第１位置よりも下流側に位置する第２位置における第２実灰成分との各々における少なくとも一部の灰形成元素の濃度に基づいて、前記灰形成元素の揮発量を算出する揮発量算出部と、
前記灰形成元素の揮発量に基づいて、前記指令値を調整する揮発量調整部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定装置。
【請求項８】
前記煙道に設置される熱交換器によって生成される蒸気の蒸気温度、または、前記煙道を流れる排ガスの排ガス温度の少なくとも一方を含む運転状態の監視結果を取得する運転状態取得部と、
前記運転状態の監視結果に基づいて、前記指令値を調整する運転状態調整部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定装置。
【請求項９】
前記灰の硬さを取得する灰硬度取得部と、
前記灰の硬さに基づいて、前記指令値を調整する灰硬度調整部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定装置。
【請求項１０】
燃焼炉内または前記燃焼炉内に連通する煙道において付着する灰の付着量を制御するための灰付着量制御手段の灰付着量制御パラメータの指令値を決定する請求項１〜９のいずれか１項に記載の灰着量制御条件決定装置と、
前記灰成分をリアルタイムに計測可能な計測装置と、
前記灰着量制御条件決定装置によって決定された前記灰付着量制御パラメータの指令値に基づいて制御される運転される灰付着量制御手段と、を備えることを特徴とする燃焼システム。
【請求項１１】
燃焼炉内または前記燃焼炉内に連通する煙道において付着する灰の付着量を制御するための灰付着量制御手段の灰付着量制御パラメータの指令値を決定する灰着量制御条件決定方法であって、
前記燃焼炉内における燃料の燃焼により生じる灰の灰成分を取得する灰成分取得ステップと、
前記灰成分取得ステップによって取得された前記灰成分に基づいて、前記灰の付着性を示す灰付着性指標値を算出する灰付着性指標値算出ステップと、
前記灰付着性指標値に基づいて、前記指令値を決定する指令値決定ステップと、を備えることを特徴とする燃焼炉の灰着量制御条件決定方法。
【請求項１２】
前記灰成分取得ステップは、
前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナに供給される前記燃料である燃焼前燃料の燃料成分の計測値である燃焼前燃料成分を取得する燃焼前燃料成分取得ステップと、
前記燃焼前燃料成分に基づいて、前記燃焼前燃料を燃焼させた場合に生じる前記灰の灰成分の予測結果である灰成分予測結果を算出する灰成分予測ステップと、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定方法。
【請求項１３】
前記灰成分予測ステップは、前記燃焼前燃料の前記燃焼前燃料成分と、前記燃焼前燃料成分を有する前記燃焼前燃料の燃焼により生じた前記灰である実灰を計測することにより得られる前記灰成分である実灰成分と、前記燃焼前燃料を燃焼した際の燃焼条件とを対応付けた複数のデータで構成される教師データを機械学習することにより作成された灰成分予測モデルを用いて、前記燃焼前燃料成分から前記灰成分予測結果を算出することを特徴とする請求項１２に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定方法。
【請求項１４】
前記灰付着量制御手段は、前記煙道に設置される熱交換器に付着する灰を噴射により除去するための除灰装置を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記除灰装置の噴射頻度または噴射圧力の少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定方法。
【請求項１５】
前記灰付着量制御手段は、前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナから前記炉内に供給される前記空気の空気量を制御する空気量制御手段を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記空気量制御手段から前記バーナに供給される空気量を制御するための空気比パラメータを含むことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定方法。
【請求項１６】
前記灰付着量制御手段は、灰付着抑制用の添加剤を供給する添加剤供給装置を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記添加剤供給装置から前記燃焼炉内に供給される添加剤量を含むことを特徴とする請求項１１〜１５のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定方法。
【請求項１７】
前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナに供給される前記燃料である燃焼前燃料の燃焼により生じた前記煙道の前記灰である実灰を計測することにより得られる前記灰成分である実灰成分であって、前記煙道における第１位置における第１実灰成分、および前記第１位置よりも下流側に位置する第２位置における第２実灰成分との各々における少なくとも一部の灰形成元素の濃度に基づいて、前記灰形成元素の揮発量を算出する揮発量算出ステップと、
前記灰形成元素の揮発量に基づいて、前記指令値を調整する揮発量調整ステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項１１〜１６のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定方法。
【請求項１８】
前記煙道に設置される熱交換器によって生成される蒸気の蒸気温度、または、前記煙道を流れる排ガスの排ガス温度の少なくとも一方を含む運転状態の監視結果を取得する運転状態取得ステップと、
前記運転状態の監視結果に基づいて、前記指令値を調整する運転状態調整ステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定方法。
【請求項１９】
前記灰の硬さを取得する灰硬度取得ステップと、
前記灰の硬さに基づいて、前記指令値を調整する灰硬度調整ステップと、をさらに備えることを特徴とする請求項１１〜１８のいずれか１項に記載の燃焼炉の灰着量制御条件決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、ボイラなどの燃焼炉が備える伝熱管（熱交換器）などへ付着する灰の除灰や灰付着を抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１〜２に記載されるように、石炭焚きボイラにおいては、燃料として使用される石炭に含まれる灰の硬化点や成分に応じて、ボイラの伝熱面への灰の付着の度合いが異なる。ボイラに設置される熱交換器に灰が付着すると、その汚れによる伝熱効率の低下や、火炉の熱吸収割合などのボイラの静特性の変化が生じる。このため、石炭焚きボイラでは、複数のスートブロワやウォールデスラッガ等の除灰装置を設置し、除灰装置より空気や蒸気を噴出させ、付着した灰を除去するようにしている。そして、例えば、特許文献１〜２には、スートブロワなどの除灰装置の運転方法が開示されており、運転員の判断により定めた起動間隔で除灰装置を起動させる手法や、ボイラの運転状態に応じて除灰装置を起動する手法が開示されている。
【０００３】
より具体的には、運転状態に応じて除灰装置を起動する方法として、特許文献１では、炉出口ガス温度の推定値と設計条件である火炉有効熱量との関係から現状の火炉有効面積を求め、これらの現状火炉有効面積と設計火炉有効面積との比から火炉部伝熱面の汚れ度を推定し、火炉部伝熱面の汚れ状況およびボイラの他の運転状態の状況を判断した指標である起動要求度を算出して、起動要求度が火炉に対するスートブロワを起動するための指標となる起動しきい値以上となった場合に、予め設定しておいた起動順序および起動ペア数にしたがってスートブロワを起動させる。特許文献２では、伝熱部の管内流体温度、ガス温度、ガス通過圧力損失、熱伝達状況のいずれかを検知して、スートブロワの作動（起動）を制御する。
【０００４】
なお、特許文献３〜４には、レーザ誘起ブレークダウン法（ＬＩＢＳ法）を用いて、微粉炭、フライアッシュ、灰中未燃分などの成分（組成）などをリアルタイムで計測する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８０９９８１号公報
【特許文献２】特許第３０５５９８７号公報
【特許文献３】特開２００３−４６３４号公報
【特許文献４】特許第４１１９６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、除灰装置の起動が過度になると、噴射媒体消費量の増加および伝熱面のエロージョンの発生が生じる可能性がある。逆に、除灰装置の起動が不足すると、ボイラの過熱度不足およびボイラ効率の低下といった事態が生じる可能性がある。よって、運転状態に応じて除灰装置の起動を制御する手法が望ましい。この点、本発明者らは、ＬＩＢＳ装置などのリアルタイムな計測手法を用いて、灰付着に影響する燃料または実際の灰の灰成分を取得することにより、灰成分に基づいて除灰装置の運転条件を決定する手法を考えた。また、灰付着を抑制する添加剤の供給条件や燃焼条件の調整による灰付着の抑制を組み合わせることで、除灰装置による除灰と灰付着の抑制とによる灰付着量の制御をより効果的に行う手法を考えた。
【０００７】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、燃焼炉内や煙道における灰付着を制御する灰付着量制御手段の運転条件を適切に決定する灰着量制御条件決定装置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】
【０００８】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼炉の灰着量制御条件決定装置は、
燃焼炉内または前記燃焼炉内に連通する煙道において付着する灰の付着量を制御するための灰付着量制御手段の灰付着量制御パラメータの指令値を決定する灰着量制御条件決定装置であって、
前記燃焼炉内における燃料の燃焼により生じる灰の灰成分を取得する灰成分取得部と、
前記灰成分取得部によって取得された前記灰成分に基づいて、前記灰の付着性を示す灰付着性指標値を算出する灰付着性指標値算出部と、
前記灰付着性指標値に基づいて、前記指令値を決定する指令値決定部と、を備える。
【０００９】
上記（１）の構成によれば、燃焼炉での燃料を燃焼により生じる灰の灰成分の実測値または予測値に基づいて灰の付着力などの灰付着性指標の値（灰付着性指標値）を算出すると共に、算出した灰付着性指標値に基づいて、例えば除灰装置の噴射頻度、噴射圧力や、灰付着を抑制するための添加剤の供給量、燃焼条件を制御可能な空気量制御手段などの灰付着量制御手段に対する灰付着量制御パラメータの指令値を決定する。これによって、燃焼炉の運転中に燃料種類の変更などにより燃料性状が計画から変化するような場合があっても、実際に使用される燃料性状に基づいて、灰付着量制御パラメータの指令値を決定することができる。よって、灰が付着することにより生じる熱交換器の伝熱面の汚れを誘発するような低品位な石炭や、バイオマスを燃料として使用する場合においても、燃料性状に応じて除灰装置などの灰付着量制御手段の適正な運転を行うことができる。
【００１０】
したがって、除灰装置による除灰措置や、添加剤の投入、燃焼制御を必要以上に行うことによる噴射媒体や添加剤の消費量の増大によるコストの増加、燃焼制御による最適な運転の阻害、伝熱面のエロージョンの発生や、除灰または灰付着の抑制措置が不足することによるボイラ効率の低下などが生じるのを防止することができるので、燃焼炉の適切な運転を維持することができる。
【００１１】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）の構成において、
前記灰成分取得部は、
前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナに供給される前記燃料である燃焼前燃料の燃料成分の計測値である燃焼前燃料成分を取得する燃焼前燃料成分取得部と、
前記燃焼前燃料成分に基づいて、前記燃焼前燃料を燃焼させた場合に生じる前記灰の灰成分の予測結果である灰成分予測結果を算出する灰成分予測部と、を有する。
上記（２）の構成によれば、例えばレーザ誘起ブレークダウン法（ＬＩＢＳ法）などを用いて計測することにより得られる、バーナに供給される燃料（燃焼前燃料）の成分（燃焼前燃料成分）に基づいて、燃焼前燃料が実際に燃焼された場合に生じる灰の灰成分を予測する。これによって、灰成分の予測結果に基づいて、灰付着性指標値を算出することができ、灰付着量制御パラメータの指令値を決定することができる。
【００１２】
（３）幾つかの実施形態では、上記（２）の構成において、
前記灰成分予測部は、前記燃焼前燃料の前記燃焼前燃料成分と、前記燃焼前燃料成分を有する前記燃焼前燃料の燃焼により生じた前記灰である実灰を計測することにより得られる前記灰成分である実灰成分と、前記燃焼前燃料を燃焼した際の燃焼条件とを対応付けた複数のデータで構成される教師データを機械学習することにより作成された灰成分予測モデルを用いて、前記燃焼前燃料成分から前記灰成分予測結果を算出する。
上記（３）の構成によれば、機械学習を通して作成した予測モデルを用いて、燃焼前燃料成分から灰成分を予測する。これによって、燃焼前燃料から生じることになる灰の灰成分を迅速かつ精度よく予測することができる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（３）の構成において、
前記灰付着量制御手段は、前記煙道に設置される熱交換器に付着する灰を噴射により除去するための除灰装置を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記除灰装置の噴射頻度または噴射圧力の少なくとも一方を含む。
上記（４）の構成によれば、灰付着性指標値に基づいて除灰装置の噴射頻度や噴射圧力（灰付着量制御パラメータ）を決定することにより、除灰装置の適切な運転を行うことができる。
【００１４】
（５）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（４）の構成において、
前記灰付着量制御手段は、前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナから前記炉内に供給される前記空気の空気量を制御する空気量制御手段を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記空気量制御手段から前記バーナに供給される空気量を制御するための空気比パラメータを含む。
上記（５）の構成によれば、灰付着性指標値に基づいて、空気比パラメータ（灰付着量制御パラメータＰ）を決定する。これによって、燃焼前燃料成分における灰成分や実灰成分におけるＮａ、Ｋ等の灰形成元素の量が多く、灰付着（スラッギング）が厳しいと判定される場合などには、空気比を上げることにより灰の融点を上げることによって、灰付着を抑制することができる。
【００１５】
（６）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（５）の構成において、
前記灰付着量制御手段は、灰付着抑制用の添加剤を供給する添加剤供給装置を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記添加剤供給装置から前記燃焼炉内に供給される添加剤量を含む。
上記（６）の構成によれば、灰付着性指標値に基づいて、添加剤量（灰付着量制御パラメータＰ）を決定する。これによって、燃焼前燃料成分における灰成分や実灰成分における灰形成元素の量に適した添加剤量を適切に決定することができる。
【００１６】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（６）の構成において、
前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナに供給される前記燃料である燃焼前燃料の燃焼により生じた前記煙道の前記灰である実灰を計測することにより得られる前記灰成分である実灰成分であって、前記煙道における第１位置における第１実灰成分、および前記第１位置よりも下流側に位置する第２位置における第２実灰成分との各々における少なくとも一部の灰形成元素の濃度に基づいて、前記灰形成元素の揮発量を算出する揮発量算出部と、
前記灰形成元素の揮発量に基づいて、前記指令値を調整する揮発量調整部と、をさらに備える。
【００１７】
灰形成元素は、灰の付着性への影響が大きい元素であり、液体の灰形成元素の濃度が高いと灰の付着性が高くなる。そして、燃料中の灰形成元素は燃焼により生じた高温状態において揮発して気体として存在する分があり、揮発した灰形成元素は煙道を流れるにしたがって冷却されることにより液体となる結果、灰の付着性が大きくなる原因となる。
【００１８】
上記（７）の構成によれば、燃焼前燃料成分の測定値に基づく灰成分予測結果と、燃料の燃焼後に得られる燃焼後灰成分との各々におけるＮａ、Ｋ等の灰形成元素の濃度差に基づいて、既に決定された灰付着量制御パラメータの指令値を燃焼炉の運転中に調整する。具体的には、濃度差が大きい場合は揮発量が多く、熱交換器等への付着性が高まるので、除灰装置の稼働頻度を上げることや、除灰装置から噴射される空気の圧力を高めることにより、除灰力を高める。このように、灰付着量制御パラメータの指令値を実際の状況に応じて、より適切な値に調整することができる。
【００１９】
（８）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（７）の構成において、
前記煙道に設置される熱交換器によって生成される蒸気の蒸気温度、または、前記煙道を流れる排ガスの排ガス温度の少なくとも一方を含む運転状態の監視結果を取得する運転状態取得部と、
前記運転状態の監視結果に基づいて、前記指令値を調整する運転状態調整部と、をさらに備える。
【００２０】
熱交換器の伝熱管群に灰が多く付着することにより、排ガスと伝熱管群を流れる流体との熱交換がしにくくなると、蒸気温度は想定（目標値）よりも低下する。同時に、熱交換がしにくくなるため、排ガスの排ガス温度は上昇する。
【００２１】
上記（８）の構成によれば、蒸気温度の低下または排ガス温度の上昇の少なくとも一方の変化に基づいて、既に決定された灰付着量制御パラメータの指令値を燃焼炉の運転中に調整する。具体的には、蒸気温度が低い場合や排ガス温度が高い場合は灰の付着性が高いことが推測されることから、除灰装置の稼働頻度を上げることや、除灰装置から噴射される空気の圧力を高めることにより、除灰力を高める。これによって、灰付着量制御パラメータの指令値を実際の状況に応じて、より適切な値に調整することができる。
【００２２】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）〜（８）の構成において、
前記灰の硬さを取得する灰硬度取得部と、
前記灰の硬さに基づいて、前記指令値を調整する灰硬度調整部と、をさらに備える。
【００２３】
灰は除灰時において、除灰装置から噴射される噴射媒体によって灰が伝熱管などの付着部からはがされるが、噴射装置による噴射圧力が高くなると、付着灰が付着部からはがれる際に研磨剤の役割を果たすことにより、付着部が摩耗することが懸念される場合がある。
【００２４】
上記（９）の構成によれば、灰付着性指標値および灰の硬さに基づいて、灰付着量制御パラメータが決定される。これによって、灰の付着部における除灰時の摩耗を抑制することができる。
【００２５】
（１０）本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼システムは、
燃焼炉内または前記燃焼炉内に連通する煙道において付着する灰の付着量を制御するための灰付着量制御手段の灰付着量制御パラメータの指令値を決定する請求項１〜９のいずれか１項に記載の灰着量制御条件決定装置と、
前記灰成分をリアルタイムに計測可能な計測装置と、
前記灰着量制御条件決定装置によって決定された前記灰付着量制御パラメータの指令値に基づいて制御される運転される灰付着量制御手段と、を備える。
上記（１０）の構成によれば、上記（１）〜（９）と同様の効果を奏する。ＬＩＢＳ法を用いて得られる灰成分は、燃焼炉の運転中にリアルタイムに計測することが可能であり、燃焼炉の運用開始後において燃焼炉の運転中に燃料性状が計画から変化するような場合が生じても、実際に使用される燃料性状に基づいて、灰付着量制御パラメータの指令値を決定することができる。よって、灰付着による熱交換器の伝熱面などの汚れを誘発する低品位な石炭や、バイオマス使用時においても、燃料性状に応じて、除灰装置の適正な運転を行うことができる。
【００２６】
（１１）本発明の少なくとも一実施形態に係る燃焼炉の灰着量制御条件決定方法は、
燃焼炉内または前記燃焼炉内に連通する煙道において付着する灰の付着量を制御するための灰付着量制御手段の灰付着量制御パラメータの指令値を決定する灰着量制御条件決定方法であって、
前記燃焼炉内における燃料の燃焼により生じる灰の灰成分を取得する灰成分取得ステップと、
前記灰成分取得ステップによって取得された前記灰成分に基づいて、前記灰の付着性を示す灰付着性指標値を算出する灰付着性指標値算出ステップと、
前記灰付着性指標値に基づいて、前記指令値を決定する指令値決定ステップと、を備える。
【００２７】
上記（１１）の構成によれば、上記（１）と同様の効果を奏する。
【００２８】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１１）の構成において、
前記灰成分取得ステップは、
前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナに供給される前記燃料である燃焼前燃料の燃料成分の計測値である燃焼前燃料成分を取得する燃焼前燃料成分取得ステップと、
前記燃焼前燃料成分に基づいて、前記燃焼前燃料を燃焼させた場合に生じる前記灰の灰成分の予測結果である灰成分予測結果を算出する灰成分予測ステップと、を含む。
上記（１２）の構成によれば、上記（２）と同様の効果を奏する。
【００２９】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１２）の構成において、
前記灰成分予測ステップは、前記燃焼前燃料の前記燃焼前燃料成分と、前記燃焼前燃料成分を有する前記燃焼前燃料の燃焼により生じた前記灰である実灰を計測することにより得られる前記灰成分である実灰成分と、前記燃焼前燃料を燃焼した際の燃焼条件とを対応付けた複数のデータで構成される教師データを機械学習することにより作成された灰成分予測モデルを用いて、前記燃焼前燃料成分から前記灰成分予測結果を算出する。
上記（１３）の構成によれば、上記（３）と同様の効果を奏する。
【００３０】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１１）〜（１３）の構成において、
前記灰付着量制御手段は、前記煙道に設置される熱交換器に付着する灰を噴射により除去するための除灰装置を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記除灰装置の噴射頻度または噴射圧力の少なくとも一方を含む。
上記（１４）の構成によれば、上記（４）と同様の効果を奏する。
【００３１】
（１５）幾つかの実施形態では、上記（１１）〜（１４）の構成において、
前記灰付着量制御手段は、前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナから前記炉内に供給される前記空気の空気量を制御する空気量制御手段を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記空気量制御手段から前記バーナに供給される空気量を制御するための空気比パラメータを含む。
上記（１５）の構成によれば、上記（５）と同様の効果を奏する。
【００３２】
（１６）幾つかの実施形態では、上記（１１）〜（１５）の構成において、
前記灰付着量制御手段は、灰付着抑制用の添加剤を供給する添加剤供給装置を含み、
前記灰付着量制御パラメータは、前記添加剤供給装置から前記燃焼炉内に供給される添加剤量を含む。
上記（１６）の構成によれば、上記（６）と同様の効果を奏する。
【００３３】
（１７）幾つかの実施形態では、上記（１１）〜（１６）の構成において、
前記燃焼炉内に前記燃料及び空気を供給するバーナに供給される前記燃料である燃焼前燃料の燃焼により生じた前記煙道の前記灰である実灰を計測することにより得られる前記灰成分である実灰成分であって、前記煙道における第１位置における第１実灰成分、および前記第１位置よりも下流側に位置する第２位置における第２実灰成分との各々における少なくとも一部の灰形成元素の濃度に基づいて、前記灰形成元素の揮発量を算出する揮発量算出ステップと、
前記灰形成元素の揮発量に基づいて、前記指令値を調整する揮発量調整ステップと、をさらに備える。
上記（１７）の構成によれば、上記（７）と同様の効果を奏する。
【００３４】
（１８）幾つかの実施形態では、上記（１１）〜（１７）の構成において、
前記煙道に設置される熱交換器によって生成される蒸気の蒸気温度、または、前記煙道を流れる排ガスの排ガス温度の少なくとも一方を含む運転状態の監視結果を取得する運転状態取得ステップと、
前記運転状態の監視結果に基づいて、前記指令値を調整する運転状態調整ステップと、をさらに備える。
上記（１８）の構成によれば、上記（８）と同様の効果を奏する。
【００３５】
（１９）幾つかの実施形態では、上記（１１）〜（１８）の構成において、
前記灰の硬さを取得する灰硬度取得ステップと、
前記灰の硬さに基づいて、前記指令値を調整する灰硬度調整ステップと、をさらに備える。
【００３６】
上記（１９）の構成によれば、上記（９）と同様の効果を奏する。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、燃焼炉内や煙道における灰付着を制御する灰付着量制御手段の運転条件を適切に決定する灰着量制御条件決定装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る燃焼炉の灰着量制御条件決定装置を備える燃焼システムを概略的に示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るある灰成分を有する灰の付着力を温度との関係で示した図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る灰成分予測モデルの再学習判定ステップを示すフロー図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る調整値決定部を詳細化して示す図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る灰形成元素の揮発量に基づく灰付着量制御パラメータの指令値の決定フローを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る灰付着の速度に基づく灰付着量制御パラメータの指令値の決定フローを示す図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る燃焼炉の灰着量制御条件決定方法を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００４０】
図１は、本発明の一実施形態に係る燃焼炉の灰着量制御条件決定装置１を備える燃焼システム７を概略的に示す図である。図１に示す燃焼システム７は、微粉炭炊きボイラシステムである。より具体的には、図１に示すように、燃焼システム７は、燃焼炉８であるボイラの内部に形成された燃焼室８ｆ（炉内。以下同様。）にバーナ８１（通常、複数本）を介して微粉化された石炭燃料及び空気を供給し、燃焼室８ｆで燃料（燃焼前燃料Ｆ）を燃焼させることで、熱交換器が有する伝熱管群８２の内部を流れる水などの流体を加熱するように構成される。一般に、ボイラは、設置された状態において水平方向に切った断面が四角形状を有しており、バーナ８１はその四隅の各々をそれぞれ含む所定の部分（コーナ部）もしくは４つの各壁面部に、ボイラの上下（水平方向に対して垂直な方向）に複数段配置される。例えば、燃焼システム７は、伝熱管群８２の流体を加熱してお湯を供給する給湯システムであっても良いし、伝熱管群８２の流体の加熱により発生させた蒸気によってタービン（不図示）を駆動して発電を行う発電システムであっても良い。
【００４１】
図１に示す実施形態では、ミル装置７４には、石炭貯蔵設備７１に貯蔵された石炭燃料が、石炭ホッパ７２、石炭供給装置７３（スクリューフィーダなど）を経て供給されるようになっており、ミル装置７４は供給された石炭燃料を所望の粒径（例えば数μｍ〜数百μｍ程度）に粉砕するようになっている。また、ミル装置７４は、それぞれ、微粉燃料管Ｌｆを介してボイラに設置されたバーナ８１に接続されており、粉砕燃料（微粉炭）は、一次空気Ａ１（搬送用空気）の力によって、ミル装置７４からバーナ８１に供給されるようになっている。そして、燃料は、バーナ８１から空気と共にボイラの燃焼室８ｆに供給（投入）されて、燃焼される。この時、バーナ８１による燃焼時に発生するガス（燃料領域）に、常温または空気予熱器７７（後述）などより予熱されたアディショナルエア（ＡＡ）をＡＡポート８５から供給（投入）することにより、二段燃焼を行うようになっている。このＡＡポート８５はバーナ８１の上方に設けられており（図１参照）、二段燃焼率によって定められるＡＡ量をＡＡ量調整バルブ９３ａによる流量制御の下で炉内に供給する。これによって、バーナ８１側で発生しＮＯｘの還元を行う。なお、二段燃焼率は、ＡＡポート８５から供給される燃焼用空気量（ＡＡ量）÷全燃焼用空気量で算出される。全燃焼用空気量からＡＡ量を引いた分は、バーナ８１側から供給される。例えば二段燃焼率が上がると、ＡＡポート８５から供給される燃焼用空気量が増え、バーナ８１側から供給される燃焼用空気量が減るので、ＡＡまでの空間が空気不足となり、燃焼により発生したＮＯｘが還元される。
【００４２】
他方、ボイラにおける燃料の燃焼により生じる排ガスＧは、上述したボイラの煙道７５は排ガス配管部７５ｐを有し、排ガス配管部７５ｐを通って外部に排出されるようになっている。この排ガス配管部７５ｐには、排ガスＧから窒素酸化物を除去する脱硝装置７６や、排ガスＧの熱により、空気供給管Ｌ（後述）を通る外気Ａを例えば２００℃〜３００℃の範囲に昇温する空気予熱器７７（後述）、熱回収後の排ガスＧに含まれる煤塵を除去する電気集塵器７８、除塵後の排ガスＧ中の硫黄酸化物を除去するための脱硫装置（不図示）など、排ガスＧを処理する装置が設置されており、排ガスＧは、これらの装置による処理を経て煙突（不図示）から外部に排出される。また、上記の空気供給管Ｌは、空気予熱器７７の下流において、ミル装置７４に接続される搬送用空気供給管Ｌ１と、ボイラに接続される燃焼用空気供給管Ｌ２に分岐されている。これによって、外気Ａは、一次空気Ａ１として搬送用空気供給管Ｌ１からミル装置７４に供給されると共に、二次空気Ａ２（燃焼用空気）として風箱ダンパ９２による流量調整の下で燃焼用空気供給管Ｌ２から風箱８３に供給された後、バーナ８１を介してボイラの内部（炉内）に供給される。
【００４３】
また、煙道７５に設置された節炭器等の熱交換器や空気予熱器などの各種熱交換器において、ボイラの連続運転に伴い伝熱管の伝熱表面に灰や煤（以下、灰や煤を含めて灰と呼ぶ。）が付着（堆積）し、各種熱交換器の熱交換性能の低下などが生じる。このため、燃焼システム７は、スーツブロワやウォールデスラッガ等の除灰装置９１を備えており、一定の間隔などで除灰装置９１から高圧蒸気や圧縮空気などの噴射媒体を吹き付けることで灰を取り除く（吹き払う）。より具体的には、スーツブロワは、ボイラの炉壁内に往復動により出入するランスチューブの先端に設けられたノズル穴から除灰対象の伝熱管に向けて噴射媒体を噴出して、付着灰を吹き払う。ウォールデスラッガも同様に、除灰対象の伝熱管に向けて噴射媒体を噴出して、付着灰を吹き払う。また、灰付着を抑制が可能な添加剤（フライアッシュや、市販の添加剤）を供給するための装置や、その供給を可能とする設備などの添加剤供給装置９３を備えている。そして、除灰装置９１は、噴射媒体の噴射圧力や、噴射頻度（起動周期）などを定めた設定値（後述する灰付着量制御パラメータＰやの指令値Ｐｖ）に従って運転が行われ、添加剤供給装置９３は添加剤の供給量など条件（同上）に従って動作される。
【００４４】
なお、燃焼システム７は、バイオマス燃料などのリサイクル燃料および石炭燃料などの化石燃料を用いた運転を行うバイオマス・石炭混焼システムなど、２以上の複数種類の燃料を用いた運転が可能なボイラシステムであっても良い。バイオマス燃料は、例えば木材チップなどの木質バイオマスなど、再生可能な生物由来の有機性資源であって化石資源を除いたものを原料とする燃料である。リサイクル燃料は、上記の木質バイオマスや、廃タイヤ、スラッジ、ＲＰＦ（Refuse Paper and Plastic Fuel）などを原料とする燃料である。複数種類の燃料には、上述したリサイクル燃料の少なくとも１つが含まれていても良いし、高品位炭、低品位炭などの石炭に関する複数種類の燃料が含まれていても良い。
【００４５】
そして、図１に示すように、燃焼システム７は、ボイラなどである燃焼炉８の灰着量制御条件決定装置１（以下、単に、灰着量制御条件決定装置１という。）を備える。灰着量制御条件決定装置１は、燃焼炉８の炉内に連通し、排ガスＧが流れる煙道７５において、煙道７５に設置された熱交換器などに付着する灰を制御するための灰付着量制御手段９の設定値（灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖ）を決定するための装置である。上記の灰付着量制御手段９は、例えば、除灰装置９１、風箱ダンパ９２などの燃焼炉８へ供給される空気量を調整可能な空気量制御手段、添加剤供給装置９３などであり、灰着量制御条件決定装置１は、灰付着量制御手段９に対する少なくとも１つの灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖ（以下、適宜、単に指令値Ｐｖという。）を決定する。なお、空気量制御手段には、通常、搬送用空気供給管Ｌ１に設けられる不図示の一次空気送風機（ＰＡＦ）や、空気予熱器７７の上流に設けられる一次空気および二次空気の合計の流量を制御する押込送風機（ＦＤＦ）などが含まれても良い。
【００４６】
以下、上述した灰着量制御条件決定装置１について、詳細に説明する。
図１に示すように、燃焼炉８の灰着量制御条件決定装置１は、灰成分取得部２と、灰付着性指標値算出部３と、指令値決定部４と、を備える。灰着量制御条件決定装置１はコンピュータで構成されており、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）や、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリ、外部記憶装置などの記憶装置ｍ、通信インタフェースなどを備えている。そして、主記憶装置にロードされたプログラム（灰付着量制御条件決定プログラム）の命令に従ってＣＰＵが動作（データの演算など）することで、上記の各機能部を実現する。灰着量制御条件決定装置１が備える上記の各機能部について、それぞれ説明する。
【００４７】
灰成分取得部２は、燃焼炉８（図１ではボイラ）における燃料（図１では石炭）の燃焼により生じる灰の灰成分Ｃ（灰組成）を取得する。例えば、灰成分Ｃは、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３の濃度など、灰付着性（後述する灰付着性指標Ｂ）に寄与するＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅ、Ｓｉ、Ａｌ等の物質の量や濃度である。幾つかの実施形態では、灰成分取得部２によって取得される灰成分Ｃは、燃焼炉８において実際が燃料されることにより生じた灰の灰成分Ｃ（実灰成分Ｃｒ）であっても良い。実灰成分Ｃｒは、例えば煙道７５におけるエコノマイザ８２ｅ（節炭器）の出口（以下、エコノマイザ出口）などの脱硝装置７６の上流側で計測しても良い。他の幾つかの実施形態では、灰成分取得部２によって取得される灰成分Ｃは、上述したバーナ８１に供給される燃料である燃焼前燃料Ｆの燃料成分の計測値である燃焼前燃料成分Ｆｃに基づいて予測した灰成分予測結果Ｃｅであっても良い。つまり、燃焼前燃料Ｆは、燃焼炉８による燃焼がなされる前の燃料であり、具体的には、燃焼前燃料Ｆは、石炭貯蔵設備７１、石炭ホッパ７２、石炭供給装置７３、ミル装置７４、微粉燃料管Ｌｆなどバーナ８１の上流側にある燃料である。灰成分予測結果Ｃｅの算出の詳細については、後述する。
【００４８】
図１に示す実施形態では、上記の実灰成分Ｃｒや燃焼前燃料成分Ｆｃは、ＬＩＢＳ装置１２によってリアルタイムな計測が可能となっており、このＬＩＢＳ装置１２による計測結果が灰成分取得部２に入力されるようになっている。このＬＩＢＳ装置１２は、レーザ誘起ブレークダウン法（ＬＩＢＳ法：Ｌａｓｅｒ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｂｒｅａｋｄｏｗｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、燃焼前燃料成分Ｆｃの計測や、排ガスＧに含まれる灰の灰成分Ｃの計測をリアルタイムに行うことが可能な装置である。ＬＩＢＳ法では、レーザ光を計測対象に照射してプラズマ化し、プラズマから発生するプラズマ光を分光器に入射し、分光器にて分光したスペクトル光の発光波長の違いから成分を同定するとともに、発光強度から灰成分Ｃを構成する各元素（分子）の量を求めるように構成される。例えば、微粉燃料管Ｌｆ、煙道７５などの各種設備に計測窓を設け、計測窓を介して、ＬＩＢＳ装置がレーザ光の照射およびプラズマ光の受光を行うように構成しても良い。
【００４９】
灰付着性指標値算出部３は、上述した灰成分取得部２によって取得された灰成分Ｃに基づいて、灰の付着性を示す灰付着性指標Ｂの値（以下、灰付着性指標値Ｂｖ）を算出する。灰付着性指標Ｂは、灰の付着性を定量化して示すことが可能な指標であり、例えば灰の付着力や融点、灰形成元素の濃度や量などである。なお、灰形成元素は、例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅなど灰の付着性への影響が大きい元素であり、灰形成元素が多いと、灰の付着性は高くなる。例えば、図２は、本発明の一実施形態に係るある灰成分Ｃを有する灰の付着力を温度との関係（付着力温度特性）で示した図である。図２に示すように、灰の付着力は、灰の温度（排ガスＧの温度）に応じて大きくなるが、このような付着力温度特性は灰成分Ｃによっても異なる。よって、付着力温度特性（図２）および灰成分Ｃが分かれば、灰の温度の計測値から灰の付着力を求めることができる。付着力特性（図２）は予め実験などを通して得ておく。図１に示すように、灰付着性指標値算出部３は、灰成分取得部２接続されることにより、灰成分Ｃが入力されるようになっている。
【００５０】
指令値決定部４は、灰付着量制御手段９に設定する灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを、灰付着性指標値Ｂｖに基づいて決定する。例えば、幾つかの実施形態では、試運転時の燃焼調整時において、灰付着性指標Ｂの想定値（想定範囲。以下同様。）と、その想定値の下で決定した灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖとの関係を基準条件とし、灰付着性指標値算出部３によって算出された灰付着性指標Ｂが基準条件を逸脱した場合には、その逸脱の程度に応じるなどして、灰付着量がより少なくなるように上記の指令値Ｐｖを修正しても良い。他の幾つかの実施形態では、灰付着性指標値算出部３は、灰付着性指標値算出部３から灰付着性指標値Ｂｖが入力されると、灰付着性指標値Ｂｖ毎に灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを対応付けた指令値マップを用いて、灰付着性指標値Ｂｖから上記の指令値Ｐｖを決定しても良い。
【００５１】
なお、灰付着量制御手段９と灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖとの関係を運転モードとして予め規定しておくことにより、指令値決定部４は、灰付着性指標値Ｂｖに基づいて灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを決定した結果として、適切な運転モードを決定（選択）するように構成しても良い。また、上記の指令値マップは、上記の想定範囲では一定にし、想定範囲を逸脱した場合に修正されるようなマップであっても良い。
【００５２】
例えば、灰付着性指標Ｂが付着力の場合を例に具体的に説明する。灰付着量制御手段９がスートブロワのような除灰装置９１の場合には、灰付着性指標値算出部３によって算出された付着力などの灰付着性指標値Ｂｖが、上記の想定範囲内にある値（例えば上限値など）を有するなどの所定値（付着性閾値）以上の場合には、灰付着量制御パラメータＰである噴射媒体の噴射頻度の指令値Ｐｖを現在値よりも大きい値にする（噴射頻度を高くする）ことにより、所定期間における噴射回数を多く（起動周期を短く）しても良い。あるいは、灰付着量制御パラメータＰである噴射媒体の噴射圧力の指令値Ｐｖを現在値よりも大きい値にすることにより、噴射圧力を高くしても良い。これらの両方を実行しても良い。この際、灰付着性指標値算出部３によって算出された付着力と付着性閾値との差が大きいほど、現在値からの変更幅を大きくしても良い。また、除灰装置９１の噴射頻度や噴射圧力は、伝熱管群８２における温度の異なる部位毎に決定しても良い。
【００５３】
同様に、灰付着量制御手段９が添加剤供給装置９３の場合には、灰付着性指標値算出部３によって算出された灰付着性指標値Ｂｖが付着性閾値以上の場合には、添加剤の供給量（以下、添加剤量）を増やしても良い。添加剤量は０以上であっても良く、０の場合は添加剤の供給をしない。また、添加剤量は、所定期間における量であっても良く、１回の供給時に供給される供給量および供給回数（供給周期）を決定することにより、添加剤量を決定しても良い。この際、灰付着性指標値算出部３によって算出された付着力と付着性閾値との差が大きいほど、灰付着量制御パラメータＰである添加剤の投入量の基準条件（現在値）からの変更幅を変えても良い。より具体的には、上記の付着力と付着性閾値との差が所定値までは一定で、所定値を超える場合にはその差に応じて添加剤の投入量を増やしても良い。
【００５４】
また、灰付着量制御手段９が風箱ダンパ９２（空気量制御手段）の場合には、灰付着性指標値算出部３によって算出された灰付着性指標値Ｂｖが付着性閾値以上の場合には、灰付着量制御パラメータＰである風箱ダンパ９２の開度の指令値Ｐｖを現在値よりも大きな値にすることにより、バーナ８１から燃焼炉８に供給される空気量を大きくし、空気比を上げても良い。空気比を上げると、灰の融点を上げることができるので、液体や気体の状態にある灰の量を少なくすることができ、灰の付着を抑制することができる。なお、空気比を増大させるとＮＯｘ濃度が増大することが予測されるが、ＮＯｘ濃度が増大した分を低減またはキャンセルするために、指令値決定部４は、風箱ダンパ９２の開度の指令値Ｐｖと共に、ＡＡポート８５の角度などのＡＡの投入角度（ＡＡ角度）を上げる、または、バーナ８１のバーナノズル角度などの燃料等の噴射角度をより下げることの少なくとも一方を実行するための指令値を一緒に決定しても良い。
【００５５】
図１に示す実施形態では、指令値決定部４は、上述した灰付着性指標値算出部３に接続されることにより、灰付着性指標Ｂが入力されるようになっている。また、指令値決定部４（灰着量制御条件決定装置１）は、燃焼システム７が備える灰付着量制御装置７ｃに接続されており、灰付着量制御装置７ｃに対して決定した指令値Ｐｖを入力するようになっている。この灰付着量制御装置７ｃは、灰着量制御条件決定装置１によって決定された灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを灰付着量制御手段９に送信（指令）することにより、この指令値Ｐｖに応じた動作を灰付着量制御手段９に実行させるよう構成された装置である。
【００５６】
上記の構成によれば、燃焼炉８での燃料を燃焼により生じる灰の灰成分Ｃの実測値または予測値に基づいて灰の付着力などの灰付着性指標値Ｂｖを算出すると共に、算出した灰付着性指標値Ｂｖに基づいて、例えば除灰装置９１の噴射頻度、噴射圧力や、灰付着を抑制するための添加剤の供給量、燃焼条件を制御可能な空気量制御手段などの灰付着量制御手段９に対する灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを決定する。これによって、燃焼炉８の運転中に燃料種類の変更などにより燃料性状が計画から変化するような場合があっても、実際に使用される燃料性状に基づいて、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを決定することができる。よって、煙道に設置される熱交換器の伝熱面などへの灰付着による汚れを誘発する低品位な石炭や、バイオマスを燃料として使用する場合においても、燃料性状に応じて、除灰装置などの灰付着量制御手段の適正な運転を行うことができる。
【００５７】
したがって、除灰装置９１による除灰措置や、添加剤の投入、燃焼制御を必要以上に行うことによる噴射媒体や添加剤の消費量の増大によるコストの増加、燃焼制御による最適な運転の阻害、伝熱面のエロージョンの発生や、除灰または灰付着の抑制措置が不足することによるボイラ効率の低下などが生じるのを防止することができるので、燃焼炉８の適切な運転を維持することができる。
【００５８】
次に、灰成分取得部２が取得する灰成分が予測値である場合の実施形態を、図３を用いて説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る灰成分予測モデルＭの再学習判定ステップを示すフロー図である。
幾つかの実施形態では、図１に示すように、灰成分取得部２は、上述した燃焼前燃料成分Ｆｃを取得する燃焼前燃料成分取得部２１と、燃焼前燃料成分Ｆｃに基づいて、燃焼前燃料Ｆを燃焼させた場合に生じる灰の灰成分の予測結果である灰成分予測結果Ｃｅを算出する灰成分予測部２２と、を有する。つまり、灰成分取得部２は、灰成分予測結果Ｃｅを灰成分Ｃとして取得する。図１に示す実施形態では、ＬＩＢＳ装置１２によって計測値が得られる度に、計測された燃焼前燃料成分Ｆｃが燃焼前燃料成分取得部２１に入力されるようになっている。
【００５９】
より具体的には、幾つかの実施形態では、灰成分予測部２２は、燃焼前燃料Ｆの燃焼前燃料成分Ｆｃと、この燃焼前燃料Ｆの燃焼により生じた灰である実灰を計測することにより得られる灰成分Ｃである実灰成分Ｃｒと、この燃焼前燃料Ｆを燃焼した際の燃焼条件とを対応付けた複数のデータで構成される教師データを機械学習することにより作成された灰成分予測モデルＭを用いて、燃焼前燃料成分Ｆｃから灰成分予測結果Ｃｅを算出しても良い。より詳細には、灰成分予測モデルＭは、例えばニューラルネットワークなどの周知な機械学習の手法（アルゴリズム）により作成すれば良い。このような灰成分予測モデルＭを用いることにより、燃焼前燃料Ｆから生じることになる灰の灰成分Ｃ（灰成分予測結果Ｃｅ）を迅速かつ精度よく予測することができる。
【００６０】
また、図１に示すように、ＬＩＢＳ装置１２を用いることにより、燃焼前燃料Ｆの燃焼前燃料成分Ｆｃと実灰の実灰成分Ｃｒとをそれぞれリアルタイムに計測するようにすれば、その燃焼条件（運転条件）における燃焼前燃料成分Ｆｃを有する燃焼前燃料Ｆから生成された実灰の実灰成分Ｃｒが精度良く対応付けることが可能である。よって、適切な教師データを用いた機械学習により、精度の良い灰成分予測モデルＭを作成することが可能となる。例えば、燃焼前燃料Ｆが燃焼炉８に供給されるタイミングから所定時間経過後に計測される実灰の実灰成分Ｃｒがその燃焼前燃料Ｆの実灰成分Ｃｒとして、教師データを作成しても良い。
【００６１】
また、図３に示すように、灰成分予測モデルＭを用いて算出された灰成分予測結果Ｃｅと、この灰成分予測結果Ｃｅが得られた燃焼前燃料Ｆが実際に燃焼炉８で燃焼されることにより生じた実灰の実灰成分Ｃｒとをそれぞれ取得し（ステップＳ３１〜Ｓ３２）、取得した灰成分予測結果Ｃｅとの実灰成分Ｃｒとの差異（差など）が所定値を超える場合に、灰成分予測モデルＭの再学習を行うようにしても良い（ステップＳ３３〜Ｓ３４）。
【００６２】
上記の構成によれば、例えばレーザ誘起ブレークダウン法（ＬＩＢＳ法）などを用いて計測することにより得られる、バーナ８１に供給される燃料（燃焼前燃料Ｆ）の成分（燃焼前燃料成分Ｆｃ）に基づいて、燃焼前燃料Ｆが実際に燃焼された場合に生じる灰の灰成分Ｃを予測する。これによって、灰成分Ｃの予測結果（灰成分予測結果Ｃｅ）に基づいて、灰付着性指標Ｂを算出することができ、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを決定することができる。
【００６３】
次に、灰付着量制御手段９の種類に応じた、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖの決定について、説明する。
幾つかの実施形態では、上述したように、灰付着量制御手段９は、煙道７５に設置される熱交換器（伝熱管群８２）に付着する灰を噴射により除去するための、スートブロワやウォールデスラッガなどの除灰装置９１を含んでも良い。この場合、灰付着量制御パラメータＰは、除灰装置９１の噴射頻度または噴射圧力の少なくとも一方を含む。
【００６４】
上記の噴射頻度については、噴射頻度が高いほど除灰装置９１による除灰措置の実行間隔が短くなり、除灰力（灰の除去能力）が高められる。よって、灰付着量の低減や、その増大の抑制が可能となるので、伝熱阻害等が発生するリスクの低減が図れる。逆に、噴射頻度が低いほど除灰装置９１による除灰措置の実行間隔（起動周期）が長くなり、噴射媒体の消費量や除灰装置９１を駆動するための電力などの節約が図れる。また、噴射圧力については、噴射圧力が高いほど除灰力が高くなり、伝熱阻害等が発生するリスクを低減が図れる。逆に、噴射圧力が低いほど、付着灰が付着部（伝熱管面など）から引きはがされる際の摩擦による付着部の摩耗などのリスクの低減が図れる。
【００６５】
上記の構成によれば、灰付着性指標値Ｂｖに基づいて除灰装置の噴射頻度や噴射圧力（灰付着量制御パラメータＰ）を決定することにより、除灰装置９１の適切な運転を行うことができる。
【００６６】
また、幾つかの実施形態では、上述した灰付着量制御手段９は、バーナ８１から炉内に供給される空気の空気量を制御する空気量制御手段（例えば、風箱ダンパ９２）を含んでも良い。この場合、上述した灰付着量制御パラメータＰは、空気量制御手段からバーナ８１に供給される空気量を制御するための空気比パラメータを含む。ここで、空気比パラメータは、ボイラの内部の空気比（理論空気量に対する実際の燃焼空気量の比）を制御するためのパラメータであり、一例では、空気比パラメータの値を大きくするほど、空気比（空気量）が増大されるようにしても良い。上述したように、空気比を上げると、灰の融点を上昇させることができ、灰付着を抑制することが可能となる。なお、空気比パラメータの値が基準条件と異なる値となった場合において、これに伴ってＮＯｘ濃度が増加する場合があるが、そのような場合や、そのような場合に備えて、ＮＯｘ濃度が増大した分を低減またはキャンセルするために、ＡＡの投入角度を上げたり、バーナノズル角度など噴射角度をより下げることの少なくとも一方を決定しても良い。
【００６７】
よって、例えば灰成分予測結果Ｃｅや実灰成分Ｃｒにおける灰の付着性への影響が大きい元素である灰形成元素（例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅなど）が多いなど、灰付着（スラッギング）が厳しいと判定される場合には、空気比パラメータの指令値Ｐｖをより大きくすることにより、空気比を上げても良い。具体的には、灰形成元素の少なくとも１つにおいて、それらの元素ごとに規定された所定の閾値以上の場合には、空気比を増大させても良い。
【００６８】
上記の構成によれば、灰付着性指標値Ｂｖに基づいて、空気比パラメータ（灰付着量制御パラメータＰ）を決定する。これによって、燃焼前燃料成分Ｆｃにおける灰成分（灰成分予測結果Ｃｅ）や実灰成分におけるＮａ、Ｋ等の灰形成元素の量が多く、灰付着（スラッギング）が厳しいと判定される場合などには、空気比を上げることにより灰の融点を上げることによって、灰付着を抑制することができる。
【００６９】
また、幾つかの実施形態では、灰付着量制御手段９は、灰付着抑制用の添加剤を供給する添加剤供給装置９３を含んでも良い。この場合、上述した灰付着量制御パラメータＰは、添加剤供給装置９３から炉内に供給される添加剤量を含む。添加剤量を増やせば灰付着が抑制されるので、灰付着性指標値Ｂｖが基準条件より高い場合には、添加剤量を基準条件における量よりも増大するように、添加剤量を決定する。
【００７０】
上記の構成によれば、灰付着性指標値Ｂｖに基づいて、添加剤量（灰付着量制御パラメータＰ）を決定する。これによって、燃焼前燃料成分Ｆｃにおける灰成分（灰成分予測結果Ｃｅ）や実灰成分における灰形成元素の量に適した添加剤量を適切に決定することができる。
【００７１】
以上、灰付着量制御手段９が、除灰装置９１、空気量制御手段（風箱ダンパ９２など）、添加剤供給装置９３の場合を説明したが、灰付着性指標値Ｂｖが基準条件を逸脱するなどした場合に、設定された優先度に従って灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖの変更の対象となる灰付着量制御手段９を決定しても良い。例えば、空気比の変更は燃焼性への影響が比較的大きく、燃焼炉８の効率的な運転への影響が比較的大きいので、指令値決定部４は、空気量制御手段よりも、除灰装置９１や添加剤供給装置９３を優先的に制御対象としても良い。また、添加剤量の増大による運転コストの増大を回避するために、添加剤供給装置９３よりも除灰装置９１や空気量制御手段を優先的に制御対象としても良い。また、後述するような灰の硬さＨが予め定めた閾値を超えるなど、灰が付着する付着部の摩耗が懸念される場合いは、除灰装置９１よりも、空気量制御手段（風箱ダンパ９２など）、添加剤供給装置９３を優先的に制御対象としても良い。
【００７２】
次に、上述した灰着量制御条件決定装置１が、指令値決定部４が決定した灰付着量制御パラメータＰを実際の運転状態に応じて調整（変更）する幾つかの実施形態について、図４を用いて説明する。図４は、本発明の一実施形態に係る調整値決定部５を詳細化して示す図である。図５は、本発明の一実施形態に係る灰形成元素の揮発量Ｓに基づく灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖの決定フローを示す図である。図６は、本発明の一実施形態に係る灰付着の速度に基づく灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖの決定フローを示す図である。
【００７３】
幾つかの実施形態では、図１に示すように、灰着量制御条件決定装置１は、指令値決定部４によって決定された灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを調整するための調整値Ｐａを決定する調整値決定部５をさらに備えても良い。図１に示す実施形態では、調整値決定部５は、指令値決定部４に接続されている。そして、調整値決定部５は、調整値決定部５により決定された灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖが入力されると、新たな調整値Ｐａを決定して、灰付着量制御装置７ｃに送信するように構成されている。換言すれば、指令値決定部４および調整値決定部５によって、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖが決定される。
【００７４】
そして、調整値決定部５は、幾つかの実施形態では、灰形成元素（例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅなど）の揮発量Ｓに基づいて、灰付着量制御パラメータＰを調整しても良い。灰形成元素は灰の付着性への影響が大きい元素であり、液相状態の灰形成元素の濃度が高いと灰の付着性が高くなる。そして、燃料中の灰形成元素は燃焼により生じた高温状態において揮発して気体として存在する分があり、揮発した灰形成元素は煙道７５を流れるにしたがって冷却されることにより液相状態となる結果、灰の付着性が大きくなる原因となる。よって、揮発量Ｓが多い場合には、その分だけ、付着力が高く、灰付着が促進されると予想されるので、灰形成元素の揮発量Ｓを考慮して、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを調整する。
【００７５】
このため、図４に示すように、灰着量制御条件決定装置１（調整値決定部５）は、燃焼前燃料Ｆの燃焼により生じた煙道７５の灰である実灰を計測することにより得られる灰成分Ｃである実灰成分Ｃｒであって、煙道７５における第１位置における第１実灰成分Ｃｒａ、および第１位置よりも下流側に位置する第２位置における第２実灰成分Ｃｒｂとの各々における少なくとも一部の灰形成元素の濃度に基づいて、灰形成元素の揮発量Ｓを算出する揮発量算出部５１と、揮発量に基づいて、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを調整する揮発量調整部５２と、をさらに備えていても良い。実灰は、フライアッシュであっても良い。また、第１位置は、例えば燃焼室８ｆの出口など高温側であり、第２位置は、例えばエコノマイザ出口などの低温側である。そして、第１位置と第２位置のフライアッシュにおける灰形成元素の量の差分が揮発量Ｓとなる。
【００７６】
そして、例えば、灰形成元素の揮発量Ｓが所定値以上である場合には、除灰装置９１に関する灰付着量制御パラメータＰ（噴射頻度、噴射圧力）の指令値Ｐｖを、揮発量Ｓを考慮せずに決定した指令値Ｐｖよりも、除灰力が強くなるような値としても良い。つまり、噴射頻度をより高くするか、噴射圧力をより高くするかの少なくとも一方を行っても良い。
【００７７】
図５に示す実施形態では、ステップＳ５１において、燃焼室８ｆの出口（伝熱管群８２の上流側）におけるフライアッシュの灰形成元素の濃度を取得し、ステップＳ５２においてエコノマイザ８２ｅの出口（脱硝装置７６の上流側）におけるフライアッシュの灰形成元素の濃度を取得する。ステップＳ５３において、ステップＳ５１で取得した上流側の灰形成元素の濃度とステップＳ５２で取得した下流側の灰形成元素の濃度の元素ごとの差分（揮発量Ｓ）を算出する。ステップＳ５４において、上述したように除灰装置９１に関する灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを算出する。なお、ステップＳ５１とＳ５２の順序は逆であっても良いし、同時であっても良い。ただし、本実施形態に本発明は限定されない。他の幾つかの実施形態では、他の灰付着量制御手段の灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを、揮発量Ｓに基づいて算出しても良い。
【００７８】
また、灰形成元素の濃度の計測は、上述したＬＩＢＳ装置１２で計測しても良い。あるいは、燃焼室８ｆで燃料が燃焼している際の火炎中のＮａ原子およびＫ原子などの各灰形成元素の発光スペクトルの計測データを使用しても良い。Ｎａ原子の発光スペクトル波長は、ＮａのＤ線と呼ばれる５８９．５９２ｎｍまたは５８８．９９５ｎｍが使用可能である。Ｋ原子の発光スペクトル波長は、７６６．４９０ｎｍである。このように、原子に応じた発光スペクトルの波長に基づいた計測が可能である。また、煙道７５における過熱器、節炭器（エコノマイザ）の灰付着はＮａやＫ以外にもＣａ、Ｆｅ等の影響も受ける。また、煙道７５における過熱器上流の吊下げ部の高温腐食（灰付着）にはＮａ、Ｋの濃縮が影響する。よって、揮発量算出部５１は、煙道７５における下流側の第２位置に応じて影響の強い灰形成元素の揮発量を算出しても良い。図１〜図４に示す実施形態では、灰着量制御条件決定装置１の記憶装置ｍに燃焼前燃料成分Ｆｃや実灰成分Ｃｒが記憶されており、揮発量算出部５１は、これらに基づいて揮発量を算出するようになっている。
【００７９】
上記の構成によれば、燃焼前燃料成分Ｆｃの測定値に基づく灰成分予測結果Ｃｅと、燃料の燃焼後に得られる燃焼後灰成分との各々におけるＮａ、Ｋ等の灰形成元素の濃度差に基づいて、既に決定された灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを燃焼炉８の運転中に調整する。具体的には、濃度差が大きい場合は揮発量が多く、熱交換器等への付着性が高まるので、除灰装置９１の稼働頻度を上げることや、除灰装置９１から噴射される空気の圧力を高めることにより、除灰力を高める。このように、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを実際の状況に応じて、より適切な値に調整することができる。
【００８０】
他の幾つかの実施形態では、図４に示すように、蒸気温度Ｔｓや排ガス温度Ｔｅなどの燃焼炉８の運転データに応じて、指令値決定部４が決定した灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを調整しても良い。例えば、熱交換器の伝熱管群８２に灰が多く付着することにより、排ガスＧと伝熱管群８２を流れる流体との熱交換がしにくくなると、蒸気温度Ｔｓは想定（目標値）よりも低下する。同時に、熱交換がしにくくなるため、排ガスＧの排ガス温度Ｔｅは上昇する。つまり、蒸気温度Ｔｓや排ガス温度Ｔｅなどの運転データから灰付着の程度が推測可能であり、その時間的な推移から灰付着の速度が推測可能である。
【００８１】
このため、灰着量制御条件決定装置１（調整値決定部５）は、熱交換器（８２）によって生成される蒸気の蒸気温度Ｔｓ、または、煙道７５を流れる排ガスＧの排ガス温度Ｔｅの少なくとも一方を含む運転状態の監視結果を取得する運転状態取得部５３と、運転状態の監視結果に基づいて、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを調整する運転状態調整部５４と、を有していても良い。図１〜図４に示す実施形態では、灰着量制御条件決定装置１は、燃焼炉８を備えるプラントの管理装置で取得された運転状態を取得し、記憶装置ｍに保存するようになっている。
【００８２】
そして、蒸気温度Ｔｓの低下や排ガス温度Ｔｅの上昇を監視することによって灰付着の程度や速度を推測し、灰の付着量が想定（標準）よりも多いと推測される場合や、灰付着の速度が想定（標準）よりも速いと推測される場合など汚れ状態が標準よりも進んでいると推測される場合には、除灰装置９１の噴射頻度を高くするか、噴射圧力を高くするかの少なくとも一方を行うなどして、除灰装置９１に関する灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを調整する。より具体的には、蒸気温度Ｔｓがその目標温度などの閾値よりも低い場合や、排ガス温度Ｔｅがその目標温度などの閾値よりも高い場合には、上述したような灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖの調整を実行する。
【００８３】
なお、灰の付着状態（汚れ具体）の推測は、上述した運転データに基づくものに加えて、運転員の目視観察等の結果が考慮されても良い。この場合には、例えば運転状態調整部５４が、運転員などから入力される目視観察結果を取得するように構成されても良い。また、同型の燃焼炉８を有する他のプラントにおける蒸気温度Ｔｓあるいは排ガス温度Ｔｅの少なくとも一方と、その際の除灰装置９１などの灰付着量制御手段９の運転条件（除灰装置９１の噴射頻度、噴射圧力など）との関係を教師データとした機械学習により作成したモデルを用いて、本プラントにおける蒸気温度Ｔｓあるいは排ガス温度Ｔｅの少なくとも一方から得られる運転条件を、灰付着量制御パラメータＰの新たな指令値Ｐｖとしても良い。
【００８４】
図６に示す実施形態では、ステップＳ６１において、燃焼炉８の所定期間分の運転データ（蒸気温度Ｔｓまたは排ガス温度Ｔｅの少なくとも一方）を取得する。ステップＳ６２において、取得した運転データに基づいて灰付着の速度を見積もる（算出）する。ステップＳ６２では、運転員の目視観察等の結果で灰付着の速度を考慮して、灰付着の速度を見積もっても良い。そして、ステップＳ６３において、灰付着の速度が標準よりも速いと判定される場合（灰付着速度＞標準速度）には、ステップＳ６４において、上述したように除灰装置９１に関する灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを算出する。逆に、ステップＳ６３において、灰付着の速度が標準よりも速いと判定されない場合（灰付着速度≦標準速度）には、上述したステップＳ６４を実行することなく、フローを終了する。ただし、本実施形態に本発明は限定されない。他の幾つかの実施形態では、他の灰付着量制御手段の灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを、揮発量Ｓに基づいて算出しても良い。
【００８５】
上記の構成によれば、蒸気温度Ｔｓの低下または排ガス温度Ｔｅの上昇の少なくとも一方の変化に基づいて、既に決定された灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを燃焼炉８の運転中に調整する。具体的には、蒸気温度Ｔｓが低い場合や排ガス温度Ｔｅが高い場合は、灰の付着性が高いことが推測されることから、除灰装置９１の稼働頻度を上げることや、除灰装置９１から噴射される空気の圧力を高めることにより、除灰力を高める。これによって、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを実際の状況に応じて、より適切な値に調整することができる。
【００８６】
その他の幾つかの実施形態では、図４に示すように、灰着量制御条件決定装置１（調整値決定部５）は、上述した実灰成分Ｃｒ（灰付着性指標値Ｂｖ）を取得する実灰成分取得部５５と、実灰成分Ｃｒ（灰付着性指標値Ｂｖ）に基づいて、添加剤量を調整する添加剤量調整部５６と、をさらに備えても良い。図１〜図４に示す実施形態では、灰着量制御条件決定装置１の記憶装置ｍに燃焼前燃料成分Ｆｃや実灰成分Ｃｒが記憶されており、実灰成分取得部５５は、記憶装置ｍから実灰成分Ｃｒを取得するようになっている。
【００８７】
上記の構成によれば、フライアッシュなどの灰成分の予測値あるいは実測値に基づいて、添加剤量を調整することにより、添加剤量をより適切な値に調整することができる。
【００８８】
また、その他の幾つかの実施形態では、除灰装置９１による灰の除灰時に生じる可能性がある灰の付着部の摩耗性を考慮して、指令値決定部４が決定した灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを調整しても良い。除灰装置９１から噴射される噴射媒体によって灰が伝熱管などの付着部からはがされるが、除灰装置９１による噴射圧力が高くなると、付着灰が付着部からはがれる際に研磨剤の役割を果たすことにより、付着部が摩耗することが懸念される場合がある。
【００８９】
具体的には、図４に示すように、熱交換器（８２）などの付着部に付着する灰の硬さＨを取得する灰硬度取得部５７と、灰の硬さＨに基づいて、灰付着量制御パラメータＰを調整する灰硬度調整部５８と、を有する。つまり、除灰装置９１による除灰力を強化することによって、逆に摩耗が懸念される場合には、灰成分予測結果Ｃｅまたは実灰成分Ｃｒに基づいて、灰組成と関連する摩耗性（灰の除去性）を把握したうえで、灰付着量制御パラメータＰの最適な指令値Ｐｖを調整する。例えば、除灰装置９１の灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを、摩擦力が許容範囲となるような値の中で決定しても良い。これに加えて、あるいは、これとは別に、バイオマスと石炭とを混焼する場合や、例えば低品位炭と高品位炭との混焼などの複数種類の石炭を混焼する場合におけるその混焼割合などの混焼条件の調整による灰の灰付着性指標Ｂ（燃料性状）の調整や、添加剤の供給のパラメータの調整の少なくとも一方を行うことにより、除灰装置９１による除灰力を下げた分を補償しても良い。なお、摩耗が懸念される場合には、硬度の低い灰を含む燃料の割合を増やすと良い。灰の硬度は、石英濃度と相関が強く、例えばＸ線回折（ＸＲＤ）で定量が可能である。
【００９０】
上記の構成によれば、灰付着性指標Ｂおよび灰の硬さＨに基づいて、灰付着量制御パラメータＰが決定される。これによって、伝熱管などの灰の付着部における除灰時の摩耗を抑制することができる。
【００９１】
なお、上述したような灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖの調整の実行は、幾つかの実施形態では、上述した指令値決定部４による決定時に行っても良い（図１参照）。つまり、揮発量調整部５２、運転状態調整部５４、添加剤量調整部５６、灰硬度調整部５８による上記の調整が行われた結果として得られる指令値Ｐｖ（Ｐａ）が、灰付着量制御手段９に設定されても良い。あるいは、他の幾つかの実施形態では、上述したような灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖの調整の実行は、指令値決定部４によって決定され指令値Ｐｖが灰付着量制御手段９に設定された後の任意のタイミングで行っても良い。つまり、指令値決定部４によって決定され指令値Ｐｖに従った灰付着量制御手段９の運転中に、指令値Ｐｖと異なる値を有する新たな指令値Ｐａが灰付着量制御手段９に対して設定される場合があることになる。その他の幾つかの実施形態では、上述した少なくとも２つの実施形態を組みわせても良い。また、灰の硬さＨと、蒸気温度Ｔｓ、排ガス温度Ｔｅなどの運転データに基づいて、除灰装置９１の噴射頻度、噴射圧力や、空気比、添加剤量、混焼条件を決定するなど、各種の灰付着量制御手段９の１種類または複数種類が、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖの調整を受けても良い。
【００９２】
以下、上述した灰着量制御条件決定装置１が実行する処理に対応した燃焼炉の灰着量制御条件決定方法について、図７を用いて説明する。図７は、本発明の一実施形態に係る燃焼炉の灰着量制御条件決定方法を示すフロー図である。
【００９３】
燃焼炉８の灰着量制御条件決定方法（以下、単に、灰着量制御条件決定方法）は、燃焼炉内に連通し、排ガスＧが流れる煙道７５において、煙道７５に設置された熱交換器などに付着する灰を制御するための上述した灰付着量制御手段の灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを決定する方法である。図７に示すように、灰着量制御条件決定方法は、灰成分取得ステップ（Ｓ１）と、灰付着性指標値算出ステップ（Ｓ２）と、指令値決定ステップ（Ｓ３）と、を備える。灰着量制御条件決定方法は、上述した灰着量制御条件決定装置１が実行しても良いし、ＬＩＢＳ装置１２などの計測結果を取得しつつ、人手で実行しても良い。なお、本法の実行タイミングは、燃焼炉８の試運転時の他、運転時における石炭変更時などの燃料変更時や、定期的、リアルタイムであっても良い。
図７のステップ順に、灰着量制御条件決定方法を説明する。
【００９４】
図７のステップＳ０において、燃焼前燃料成分Ｆｃまたは実灰成分Ｃｒの少なくとも一方を、ＬＩＢＳ装置１２などを用いて取得する計測ステップを実行する。図７に示す実施形態では、灰成分計測ステップは、後述するステップＳ１のために、燃焼前燃料成分ＦｃをＬＩＢＳ装置１２により計測している。
【００９５】
図７のステップＳ１において、灰成分取得ステップを実行する。灰成分取得ステップ（Ｓ１）は、ボイラなどの燃焼炉８における燃料の燃焼により生じる灰の灰成分Ｃ（灰組成）を取得するステップである。図７に示す実施形態では、灰成分取得ステップ（Ｓ１）は、上述した燃焼前燃料成分Ｆｃを取得する燃焼前燃料成分取得ステップ（Ｓ１１）と、燃焼前燃料成分Ｆｃに基づいて、燃焼前燃料Ｆを燃焼させた場合に生じる灰の灰成分Ｃの予測結果である灰成分予測結果Ｃｅを算出する灰成分予測ステップ（Ｓ１２）と、を含む。つまり、灰成分取得ステップ（Ｓ１）は、灰成分予測結果Ｃｅを灰成分Ｃとして取得する。この際、灰成分予測ステップ（Ｓ１２）は、上述した灰成分予測モデルＭを用いて、燃焼前燃料成分Ｆｃから灰成分予測結果Ｃｅを算出しても良い。これらの灰成分取得ステップ（Ｓ１）や、燃焼前燃料成分取得ステップ（Ｓ１１）、灰成分予測ステップ（Ｓ１２）は、既に説明した灰成分取得部２や、燃焼前燃料成分取得部２１、灰成分予測部２２が実行する処理内容と同様であるため、詳細は省略する。
【００９６】
ステップＳ２において、灰付着性指標値算出ステップを実行する。灰付着性指標値算出ステップ（Ｓ２）は、上述した灰成分取得ステップ（Ｓ１）によって取得された灰成分Ｃに基づいて、灰の付着性を示す灰付着性指標値Ｂｖを算出するステップである。灰付着性指標値算出ステップ（Ｓ２）は、既に説明した灰付着性指標値算出部３が実行する処理内容と同様であるため、詳細は省略する。図７に示す実施形態では、灰成分予測結果Ｃｅに基づいて灰付着性指標値Ｂｖを算出している。
【００９７】
ステップＳ３において、指令値決定ステップを実行する。指令値決定ステップ（Ｓ３）は、上述した灰付着量制御手段９に設定する灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを、灰付着性指標値Ｂｖに基づいて決定するステップである。指令値決定ステップ（Ｓ３）は、既に説明した指令値決定部４が実行する処理内容と同様であるため、詳細は省略するが、幾つかの実施形態では、上述した指令値決ステップ（Ｓ３）は、上述した除灰装置９１の灰付着量制御パラメータＰである噴射頻度または噴射圧力の少なくとも一方の指令値Ｐｖを決定しても良い。他の幾つかの実施形態では、灰付着量制御パラメータＰは、空気量制御手段からバーナ８１に供給される空気量を制御するための上述した空気比パラメータであっても良い。その他の幾つかの実施形態では、灰付着量制御パラメータＰは、添加剤供給装置９３から炉内に供給される上述した添加剤量を含む。
【００９８】
上記の構成によれば、燃焼炉８の運転中に燃料種類の変更などにより燃料性状が計画から変化するような場合があっても、実際に使用される燃料性状に基づいて、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを決定することができる。よって、煙道に設置される熱交換器の伝熱面などへの灰付着による汚れを誘発する低品位な石炭や、バイオマスを燃料として使用する場合においても、燃料性状に応じて、除灰装置などの灰付着量制御手段の適正な運転を行うことができる。
【００９９】
また、幾つかの実施形態では、図７に示すように、灰着量制御条件決定方法は、指令値決定部４が決定した灰付着量制御パラメータＰを実際の運転状態に応じて調整（変更）するための指令値調整ステップ（Ｓ４）を、さらに備えていても良い。
【０１００】
具体的には、幾つかの実施形態では、指令値調整ステップ（Ｓ４）は、上述した実灰成分Ｃｒであって、煙道７５における第１位置における第１実灰成分Ｃｒａ、および第１位置よりも下流側に位置する第２位置における第２実灰成分Ｃｒｂとの各々における少なくとも一部の灰形成元素（例えば、Ｎａ、Ｋ、Ｃａ、Ｆｅなど）の濃度に基づいて、灰形成元素の揮発量Ｓを算出する揮発量算出ステップ（図５のＳ５１〜Ｓ５３参照）と、揮発量Ｓに基づいて、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを調整する揮発量調整ステップ（図５のＳ５４参照）と、を含んでいても良い。
他の幾つかの実施形態では、指令値調整ステップ（Ｓ４）は、上述した蒸気温度Ｔｓまたは排ガス温度Ｔｅの少なくとも一方を含む運転状態の監視結果を取得する運転状態取得ステップ（図６のＳ６１参照）と、運転状態の監視結果に基づいて、灰付着量制御パラメータＰの指令値Ｐｖを調整する運転状態調整ステップ（図６のＳ６２〜Ｓ６４参照）と、を有していても良い。
その他の幾つかの実施形態では、指令値調整ステップ（Ｓ４）は、上述した実灰成分Ｃｒを取得する実灰成分取得ステップと、灰成分予測結果Ｃｅまたは実灰成分Ｃｒの少なくとも一方に基づいて、添加剤量を調整する添加剤量調整ステップと、を有していても良い。その他の幾つかの実施形態では、付着部に付着する灰の硬さＨを取得する灰硬度取得ステップと、灰の硬さＨに基づいて、灰付着量制御パラメータＰを調整する灰硬度調整ステップと、を有していても良い。
【０１０１】
上述した揮発量算出ステップ、揮発量調整ステップ、運転状態取得ステップ、運転状態調整ステップ、実灰成分取得ステップ、添加剤量調整ステップ、灰硬度取得ステップ、灰硬度調整ステップは、それぞれ、揮発量算出部５１、揮発量調整部５２、運転状態取得部５３、運転状態調整部５４、実灰成分取得部５５、添加剤量調整部５６、灰硬度取得部５７、灰硬度調整部５８が実行する処理内容と同様であるため、詳細は省略する。
【０１０２】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【符号の説明】
【０１０３】
１        灰着量制御条件決定装置
ｍ        記憶装置
１２      ＬＩＢＳ装置
２        灰成分取得部
２１      前燃料成分取得部
２２      灰成分予測部
３        灰付着性指標値算出部
４        指令値決定部
４２      空気比指令値決定部
５        調整値決定部
５１      揮発量算出部
５２      揮発量調整部
５３      運転状態取得部
５４      運転状態調整部
５５      実灰成分取得部
５６      添加剤量決定部
５７      灰硬度取得部
５８      決定部
７        燃焼システム
７ｃ      灰付着量制御装置
７１      石炭貯蔵設備
７２      石炭ホッパ
７３      石炭供給装置
７４      ミル装置
７５      煙道
７５ｐ    排ガス配管部
７６      脱硝装置
７７      空気予熱器
７８      電気集塵器
８        燃焼炉
８ｆ      燃焼室
８１      バーナ
８２      伝熱管群
８２ｅ    エコノマイザ
８３      風箱
８５      ＡＡポート
９        灰付着量制御手段
９１      除灰装置
９２      風箱ダンパ（空気量制御手段）
９３      添加剤供給装置
９３ａ    ＡＡ量調整バルブ
Ｂ        灰付着性指標
Ｂｖ      灰付着性指標値
Ｃ        灰成分（灰組成）
Ｃｅ      灰成分予測結果
Ｃｒ      実灰成分
Ｃｒａ    第１実灰成分
Ｃｒｂ    第２実灰成分
Ｍ        灰成分予測モデル
Ｐ        灰付着量制御パラメータ
Ｐｖ      灰付着量制御パラメータの指令値
Ａ        外気
Ａ１      一次空気
Ａ２      二次空気
Ｇ        排ガス
Ｆ        燃焼前燃料
Ｆｃ      燃焼前燃料成分
Ｌ        空気供給管
Ｌ１      搬送用空気供給管
Ｌ２      燃焼用空気供給管
Ｌｆ      微粉燃料管
【図１】
2019138517.tif 000003
【図２】
2019138517.tif 000004
【図３】
2019138517.tif 000005
【図４】
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【図５】
2019138517.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019138517.tif 000009