(57)【要約】【課題】ボイラ群を構成する一つ以上の段階値制御ボイラと、一つ以上の比例制御ボイラに対して、それぞれのボイラが持つ優位性を生かした台数制御を行うボイラシステムを提供すること。【解決手段】一定の出力を安定して行うことができる一つ以上の段階値制御ボイラ２０Ａと細かな負荷変動に対応した出力を行うことができる一つ以上の比例制御ボイラ２０Ｂとが混在するボイラシステム１であって、ＰＩアルゴリズム又はＰＩＤアルゴリズムによる必要蒸気量演算結果を各ＰＩ成分又はＰＩＤ成分で分割し、Ｉ成分の全部又は一部を一つ以上の段階値制御ボイラ２０Ａに割り当て、Ｉ成分の段階値制御ボイラに割り当てた後の残り、及びＰ成分を一つ以上の比例制御ボイラ２０Ｂに割り当てる制御部４を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一つ以上の段階値制御ボイラと、一つ以上の比例制御ボイラとからなり、負荷機器に蒸気を供給するボイラ群と、
前記ボイラ群において生成された蒸気を集合させる蒸気集合部と、
前記蒸気集合部の内部の蒸気圧を測定する蒸気圧測定手段と、
前記蒸気圧測定手段で測定した蒸気圧力値が、予め設定された目標蒸気圧力値となるように、ＰＩアルゴリズム又はＰＩＤアルゴリズムにより演算された制御量に基づいて前記ボイラ群の燃焼量を制御する台数制御手段と、を備え、
前記台数制御手段は、
前記ＰＩアルゴリズム又はＰＩＤアルゴリズムにより、少なくとも偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量、及び偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量を算出する蒸気量算出部と、
前記蒸気量算出部により算出された前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の全部又は一部を前記段階値制御ボイラに割り当て、前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の前記段階値制御ボイラに割り当てた後の残り、及び前記蒸気量算出部により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量を前記比例制御ボイラに割り当てる成分割り当て部と、
割り当てられた要求蒸気量に基づいて、前記比例制御ボイラの燃焼率を制御する比例制御ボイラ制御部と、
割り当てられた要求蒸気量に基づいて、前記段階値制御ボイラの燃焼率を制御する段階値制御ボイラ制御部と、を備える、
ボイラシステム。
【請求項２】
前記成分割り当て部は、前記蒸気量算出部により算出した前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の全部又は一部のうち、前記段階値制御ボイラで出力できる最大の値を前記段階値制御ボイラ制御部に割り当て、前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の前記段階値制御ボイラ制御部に割り当てた後の残り、及び前記蒸気量算出部により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量を前記比例制御ボイラ制御部に割り当てる、
請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項３】
前記成分割り当て部は、前記蒸気量算出部により算出した前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の全部又は一部のうち、前記段階値制御ボイラが最も効率よく燃焼する燃焼位置に相当する値を前記段階値制御ボイラ制御部に割り当て、前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の前記段階値制御ボイラ制御部に割り当てた後の残り、及び前記蒸気量算出部により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量を前記比例制御ボイラ制御部に割り当てる、
請求項１に記載のボイラシステム。
【請求項４】
前記成分割り当て部は、前記偏差積分出力制御量の蓄積がない場合、前記蒸気量算出部により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量を前記段階値制御ボイラ制御部に割り当てる、
請求項１又は３のいずれかに記載のボイラシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、段階値制御ボイラ及び比例制御ボイラが混在するボイラシステムにおいて、それぞれのボイラが持つ優位性を生かした台数制御を行うボイラシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、一つ以上の段階値制御ボイラと、一つ以上の比例制御ボイラとが混在する複数のボイラからなるボイラシステムの台数制御において、段階値制御ボイラからなる段階値制御ボイラ群と、比例制御ボイラからなる比例制御ボイラ群とをそれぞれ切り分けて台数制御する方法は知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、段階値制御ボイラと比例制御ボイラとが混在する複数のボイラを備えるボイラシステムにおいて、段階値制御ボイラの燃焼量が必要燃焼量以下の範囲で最大値となる燃焼位置を選択し、比例制御ボイラの燃焼量が残りの不足燃焼量となるように燃焼比に調整する台数制御方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４３７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１によれば、比例制御ボイラを不足燃焼量の調整用として用いることで、段階値制御ボイラの起動、停止を伴わずに制御することができるものの、更なる改良が求められていた。すなわち、ボイラシステムにおいて要求される必要燃焼量は刻々と変化するところ、必要燃焼量が不足燃焼量を超えて変化（低下）してしまった場合には、比例制御ボイラの燃焼量を０にしただけでは対応することができず、段階値制御ボイラの燃焼量を変更しなければならなかった。
【０００６】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、段階値制御ボイラと比例制御ボイラとが混在するボイラシステムにおいて、それぞれのボイラが持つ優位性を生かした台数制御が可能なボイラシステム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】
【０００７】
本発明者らは、ＰＩＤ演算結果の各成分を見た場合、ヘッダ圧力の負荷変動に機敏に反応するのは、Ｐ成分とＤ成分であり、一方、Ｉ成分は過去から積み上げてきたベース部分となっているので急激な変化はない（すなわち、急変動が生じても積分時間が経過しないと変化が表れにくい）ことに着目し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
本発明は、一つ以上の段階値制御ボイラと、一つ以上の比例制御ボイラとからなり、負荷機器に蒸気を供給するボイラ群と、前記ボイラ群において生成された蒸気を集合させる蒸気集合部と、前記蒸気集合部の内部の蒸気圧を測定する蒸気圧測定手段と、前記蒸気圧測定手段で測定した蒸気圧力値が、予め設定された目標蒸気圧力値となるように、ＰＩアルゴリズム又はＰＩＤアルゴリズムにより演算された制御量に基づいて前記ボイラ群の燃焼量を制御する台数制御手段と、を備え、前記台数制御手段は、前記ＰＩアルゴリズム又はＰＩＤアルゴリズムにより、少なくとも偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量、及び偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量を算出する蒸気量算出部と、前記蒸気量算出部により算出された前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の全部又は一部を前記段階値制御ボイラに割り当て、前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の前記段階値制御ボイラに割り当てた後の残り、及び前記蒸気量算出部により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量を前記比例制御ボイラに割り当てる成分割り当て部と、割り当てられた要求蒸気量に基づいて、前記比例制御ボイラの燃焼率を制御する比例制御ボイラ制御部と、割り当てられた要求蒸気量に基づいて、前記段階値制御ボイラの燃焼率を制御する段階値制御ボイラ制御部と、を備えるボイラシステムに関する。
【０００９】
また、前記成分割り当て部は、前記蒸気量算出部により算出した前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の全部又は一部のうち、前記段階値制御ボイラで出力できる最大の値を前記段階値制御ボイラ制御部に割り当て、前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の前記段階値制御ボイラ制御部に割り当てた後の残り、及び前記蒸気量算出部により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量を前記比例制御ボイラ制御部に割り当てることが好ましい。
【００１０】
また、前記成分割り当て部は、前記蒸気量算出部により算出した前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の全部又は一部のうち、前記段階値制御ボイラが最も効率よく燃焼する燃焼位置に相当する値を前記段階値制御ボイラ制御部に割り当て、前記偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の前記段階値制御ボイラ制御部に割り当てた後の残り、及び前記蒸気量算出部により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量を前記比例制御ボイラ制御部に割り当てることとしてもよい。
【００１１】
また、前記成分割り当て部は、前記偏差積分出力制御量の蓄積がない場合、前記蒸気量算出部により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量を前記段階値制御ボイラ制御部に割り当てることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、変動の少ないＩ成分を段階値制御ボイラに割り当てるため、負荷変動があった場合であっても、段階値制御ボイラをベース用として一定の燃焼位置で燃焼させることができる。その結果、段階値制御ボイラ及び比例制御ボイラそれぞれの優位性を生かした台数制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態のボイラシステムの概略を示す図である。
【図２】上記実施形態のボイラ群の概略を示す図である。
【図３】ボイラ群を構成するボイラの効率特性を示す図である。
【図４】上記実施形態の台数制御手段の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】段階値制御ボイラ群の燃焼パターンＡと生成蒸気量との関係を示す図である。
【図６】段階値制御ボイラ群の燃焼パターンＢと生成蒸気量との関係を示す図である。
【図７】本発明のボイラシステムのＰＩＤアルゴリズムにより蒸気ヘッダの蒸気圧力値を目標蒸気圧力値とする圧力制御の概略を示す図である。
【図８】第１実施形態（Ｉ成分を段階値制御ボイラが最大出力になるまで優先して振り分ける形態）のボイラシステムにおける燃焼パターンＡに基づく段階値制御ボイラ群への割り当て推移を示す図である。
【図９】第１実施形態（Ｉ成分を段階値制御ボイラが最大出力になるまで優先して振り分ける形態）のボイラシステムにおける燃焼パターンＢに基づく段階値制御ボイラ群への割り当て推移を示す図である。
【図１０】第２実施形態（Ｉ成分を燃焼パターンＡに基づいてエコ燃焼制御される段階値制御ボイラ群２Ａに振り分ける形態）のボイラシステムにおける段階値制御ボイラ群２Ａへの割り当て推移を示す図である。
【図１１】第２実施形態の段階値制御ボイラ群の燃焼パターンＢと生成蒸気量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明のボイラシステムの好ましい各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、第１実施形態に係るボイラシステム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、一つ以上の段階値制御ボイラ２０Ａ及び一つ以上の比例制御ボイラ２０Ｂを含むボイラ群２と、これら複数のボイラ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。
【００１５】
ボイラ２０Ａ及び２０Ｂは、それぞれ、図１に示すように、燃焼が行われるボイラ本体２１Ａ及び２１Ｂと、ボイラ２０Ａ及び２０Ｂの燃焼状態を制御するローカル制御部２２Ａ及び２２Ｂと、を備える。
【００１６】
ローカル制御部２２Ａ及び２２Ｂは、それぞれ、蒸気消費量に応じてボイラ２０Ａ及び２０Ｂの燃焼状態を変更させる。具体的には、ローカル制御部２２Ａ及び２２Ｂ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２０Ａ及び２０Ｂの燃焼状態を制御する。台数制御信号については後述する。また、ローカル制御部２２Ａ及び２２Ｂは、台数制御装置３で用いられる信号を、信号線１６を介して台数制御手段に送信する。台数制御装置３で用いられる信号としては、ボイラ２０Ａ及び２０Ｂの実際の燃焼状態、及びその他のデータ等が挙げられる。
【００１７】
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２０Ａ及び２０Ｂ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２０Ａ及び２０Ｂ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。
【００１８】
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。
【００１９】
台数制御装置３は、信号線１６を介して、複数のボイラ２０Ａ及び２０Ｂ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２０Ａ及び２０Ｂの燃焼状態を制御する。
【００２０】
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２０Ａ及び２０Ｂの燃焼状態を制御する。
【００２１】
ボイラシステム１において、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値は、蒸気使用設備１８における蒸気消費量（要求負荷）に応じて変動する。台数制御装置３（制御部４）は、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値（物理量）に基づいてＰＩＤアルゴリズムによりＰＩＤ要求蒸気量を算出する。ＰＩＤ要求蒸気量とは、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値を、目標蒸気圧力値（目標熱エネルギー出力値）にするために必要な蒸気量である。台数制御装置３は、算出されたＰＩＤ要求蒸気量に基づいてボイラ群２を構成する各ボイラ２０の燃焼量を制御する。これにより、各ボイラ２０から蒸気ヘッダ６に供給される蒸気量（出力蒸気量）が調節されるため、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値を目標蒸気圧力値に近づけることができる。すなわち、蒸気消費量の変動に応じて、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値を一定の目標蒸気圧力値に保つことができる。
【００２２】
具体的には、蒸気使用設備１８の需要の増大により蒸気消費量が増加し、蒸気ヘッダ６に供給される出力蒸気量が不足すれば、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値が減少する。一方、蒸気使用設備１８の需要の低下により蒸気消費量が減少し、蒸気ヘッダ６に供給される出力蒸気量が過剰になれば、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値が増加する。台数制御装置３は、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値の変動に基づいて、蒸気消費量の変動をモニターする。そして、台数制御装置３は、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値に基づいて、蒸気使用設備１８の蒸気消費量に応じたＰＩＤ要求蒸気量を算出し、蒸気ヘッダ６に、このＰＩＤ要求蒸気量に対応した出力蒸気量が供給されるように各ボイラ２０Ａ及び２０Ｂの燃焼量を制御する。
【００２３】
ここで、図２を参照して、本実施形態のボイラシステム１を構成するボイラ群２について説明する。図２は、本実施形態に係るボイラ群２の概略を示す図である。
本実施形態のボイラ群２は、３台の段階値制御ボイラ２０Ａと、２台の比例制御ボイラ２０Ｂとからなり、３台の段階値制御ボイラ２０Ａは段階値制御ボイラ群２Ａを構成し、２台の比例制御ボイラは比例制御ボイラ群２Ｂを構成する。
【００２４】
（段階値制御ボイラ２０Ａの説明）
段階値制御ボイラ２０Ａとは、燃焼を選択的にオン／オフしたり、又は炎の大きさを調整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。
【００２５】
第１実施形態の段階値制御ボイラ２０Ａは、各燃焼位置における燃焼量、及び最大燃焼量としての燃焼能力（高燃焼位置における燃焼量）が段階値制御ボイラ２０Ａのそれぞれで等しく設定され、以下の４段階の燃焼位置で燃焼可能とされており、いわゆる４位置制御されるボイラである。
１）燃焼停止位置（第１燃焼位置：０％）
２）低燃焼位置Ｌ（第２燃焼位置：例えば最大燃焼量の５〜３５％で設定される、第１実施形態では２０％）
３）中燃焼位置Ｍ（第３燃焼位置：例えば最大燃焼量の４０〜７０％で設定される、第１実施形態では４５％）
４）高燃焼位置Ｈ（第４燃焼位置：１００％（最大燃焼量））。
【００２６】
なお、段階値制御ボイラ群２Ａの段階値制御ボイラ２０Ａとして、４位置制御以外に、燃焼量が燃焼停止位置（第１燃焼位置）、低燃焼位置Ｌ（第２燃焼位置）、及び高燃焼位置Ｈ（第３燃焼位置）の３段階の燃焼位置に制御可能とされる、いわゆる３位置制御や、また５位置以上としてもよい。また、各段階値制御ボイラ２０Ａのボイラ容量、燃焼位置の段階数等が、各段階地制御ボイラ２０Ａのそれぞれで異なることとしてもよい。
【００２７】
段階値制御ボイラ群２Ａの各ボイラ２０Ａ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（Ｂ）に示すように、３台の段階値制御ボイラ２０Ａ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。
後述する段階値制御ボイラ制御部４３（図４参照）は、設定された優先順位に従い段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼量を制御することで、段階値制御ボイラ群２Ａから出力する蒸気量を制御する。
【００２８】
図５及び図６に、それぞれ、段階値制御ボイラ群２Ａにおける１号機から３号機を用いて台数制御を行う燃焼パターンと各蒸気圧制御範囲における生成蒸気量とを示す。図５は、各段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼量（燃焼位置）が略均一になるように制御を行う燃焼パターンＡを示し、図６は、優先順位の高い段階値制御ボイラ２０Ａから順に燃焼させる燃焼パターンＢを示す。
【００２９】
図５（Ａ）を参照して、燃焼パターンＡでは要求負荷が増大した場合に、優先順位の高いボイラが燃焼停止位置「−」から低燃焼位置「Ｌ」に変更され、優先順位の高いボイラが低燃焼位置「Ｌ」から中燃焼位置「Ｍ」に変更される前に、次に順位の高いボイラが燃焼停止位置「−」から低燃焼位置「Ｌ」に変更され、優先順位の高いボイラが中燃焼位置「Ｍ」から高燃焼位置「Ｈ」に変更される前に、次に順位の高いボイラが低燃焼位置「Ｌ」から中燃焼位置「Ｍ」に変更される。また、燃焼パターンＡでは要求負荷が減少した場合に、優先順位の低いボイラが高燃焼位置「Ｈ」から中燃焼位置「Ｍ」に変更され、優先順位の低いボイラが中燃焼位置「Ｍ」から低燃焼位置「Ｌ」に変更される前に、次に順位が低いボイラが高燃焼位置「Ｈ」から中燃焼位置「Ｍ」に変更される。
図５（Ｂ）には、図５（Ａ）に示した燃焼パターンＡに従って制御される１号機ボイラから３号機ボイラの各燃焼位置に対応して、段階値制御ボイラ群２Ａが生成する蒸気量（Ｓ０〜Ｓ９）を示している。
【００３０】
同様に、図６（Ａ）を参照して、燃焼パターンＢでは要求負荷が増大した場合に、優先順位の高いボイラが燃焼停止位置「−」から低燃焼位置「Ｌ」に変更され、低燃焼位置「Ｌ」から中燃焼位置「Ｍ」に変更され、中燃焼位置「Ｍ」から高燃焼位置「Ｈ」に変更された後に、次に順位が高いボイラが燃焼停止位置「−」から低燃焼位置「Ｌ」に変更される。また、燃焼パターンＢでは要求負荷が減少した場合に、優先順位の低いボイラが高燃焼位置「Ｈ」から中燃焼位置「Ｍ」に変更され、中燃焼位置「Ｍ」から低燃焼位置「Ｌ」に変更され、低燃焼位置「Ｌ」から燃焼停止位置「−」に変更された後に、次に順位が低いボイラが高燃焼位置「Ｈ」から中燃焼位置「Ｍ」に変更される。
図６（Ｂ）には、図６（Ａ）に示した燃焼パターンに従って制御される１号機ボイラから３号機ボイラの各燃焼位置に対応して、段階値制御ボイラ群２Ａが生成する蒸気量（Ｓ‘０〜Ｓ’９）を示している。
【００３１】
続いて、段階値制御ボイラ２０Ａのボイラ特性（効率特性）について説明する。図３は、ボイラ群２を構成する段階値制御ボイラ２０Ａ及び比例制御ボイラ２０Ｂのボイラ特性を示す図である。
段階値制御ボイラ２０Ａは、複数の段階的な燃焼位置で燃焼するところ、それぞれの燃焼位置でボイラ効率（段階値制御ボイラ２０Ａの熱効率）が異なる。図３に示すように、本実施形態の段階値制御ボイラ２０Ａでは、複数の燃焼位置のうち燃焼させる上で最も燃焼効率の良い燃焼位置（エコ燃焼位置）が中燃焼位置に設定されている。燃焼パターンＡに基づいて段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼状態を制御する場合、図６に示すように、生成蒸気量Ｓ６に対応する燃焼位置がエコ燃焼位置となる。なお、燃焼パターンＢに基づいて段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼状態を制御する場合については、図１１で後述する。
【００３２】
（比例制御ボイラ２０Ｂの説明）
比例制御ボイラ２０Ｂとは、少なくとも、最小燃焼状態Ｖ１（例えば、最大燃焼率の２０％の燃焼量における燃焼状態）から最大燃焼状態Ｖ２の範囲で、燃焼量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２０Ｂ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、燃焼量を調整するようになっている。
【００３３】
また、燃焼量を連続的に制御するとは、ローカル制御部２２Ｂ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、比例制御ボイラ２０Ｂの出力（燃焼量）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。
【００３４】
第１実施形態では、比例制御ボイラ２０Ｂの燃焼停止状態Ｖ０と最小燃焼状態Ｖ１との間の燃焼状態の変更は、比例制御ボイラ２０Ｂ（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Ｖ１から最大燃焼状態Ｖ２の範囲においては、燃焼量が連続的に制御可能となっている。
より具体的には、複数の比例制御ボイラ２０Ｂそれぞれには、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、比例制御ボイラ２０Ｂは、最小燃焼状態Ｖ１から最大燃焼状態Ｖ２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。
【００３５】
単位蒸気量Ｕは、比例制御ボイラ２０Ｂの最大燃焼状態Ｖ２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、比例制御ボイラ２０Ｂ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。
【００３６】
また、比例制御ボイラ群２Ｂに属する複数の比例制御ボイラ２０Ｂには、図２（Ｂ）に示すように、それぞれ優先順位が設定されている。
なお、本実施形態では、比例制御ボイラ制御部は、蒸気消費量が増加して燃焼させる比例制御ボイラ２０Ｂの台数を増加させる場合には、予め設定された優先順位の高い比例制御ボイラ２０Ｂから順に燃焼を開始させる。そして、燃焼率を増加させる場合には、優先順位の高い順に比例制御ボイラ２０Ｂを選択することとする。また、比例制御ボイラ制御部は、蒸気消費量が減少して燃焼させる比例制御ボイラ２０Ｂの台数を減少させる場合には、予め設定された優先順位の低い比例制御ボイラ２０Ｂから順に燃焼を停止させる。そして、燃焼率を減少させる場合には、優先順位の低い順に比例制御ボイラ２０Ｂを選択することとしている。
【００３７】
続いて、図３を参照して、比例制御ボイラ２０Ｂのボイラ特性（効率特性）について説明する。
比例制御ボイラ２０Ｂは、最小燃焼状態Ｖ１から最大燃焼状態Ｖ２の範囲で燃焼率を連続的に変更することができるが、燃焼率によってボイラ効率（比例制御ボイラ２０Ｂの熱効率）が異なる。そこで、ボイラ効率が所定値（例えば、９７％）よりも高くなる燃焼率の範囲をエコ運転ゾーンとして設定する。このエコ運転ゾーンは、比例制御ボイラ２０Ｂを燃焼させる上で最も好ましい燃焼率の範囲である。
図３を参照すると、比例制御ボイラ群２Ｂの４号機及び５号機ボイラは、燃焼率４０％から６０％の範囲にエコ運転ゾーンが設定されている。
【００３８】
次に、台数制御装置３の構成について詳細に説明する。台数制御装置３は、図１に示すように、台数制御手段としての制御部４と記憶部５とを備える。
【００３９】
制御部４は、信号線１６を介して段階値制御ボイラ２０Ａ及び比例制御ボイラ２０Ｂに各種の指示を送信したり、各ボイラ２０Ａ又は２０Ｂから各種のデータを受信したりして、段階値制御ボイラ２０Ａ及び比例制御ボイラ２０Ｂの燃焼状態及び運転台数の制御を実行する。各ボイラ２０Ａ又は２０Ｂ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、その指示に従って該当するボイラ２０Ａ又は２０Ｂの燃焼量を制御する。制御部４の詳細な構成については後述する。
【００４０】
記憶部５は、各ボイラ２０Ａ又は２０Ｂに送信された指示に関する情報、各ボイラ２０Ａ又は２０Ｂから受信した燃焼状態に関する情報、各ボイラ群２Ａ又は２Ｂの優先順位に関する情報、燃焼パターン情報、及び後述するＰＩＤ要求蒸気量の算出に必要なデータ等を記憶する。
また、記憶部５には、各段階値制御ボイラ２０Ａ（１号機、２号機、及び３号機）の燃焼位置に対応して当該燃焼位置における各段階値制御ボイラ２０Ａの生成蒸気量と、燃焼パターンに従って制御される段階値制御ボイラ１号機から３号機の各燃焼位置に対応して、段階値制御ボイラ群２Ａが生成する蒸気量と、を格納するデータテーブルを備える。
【００４１】
次に、制御部４の構成について更に詳細に説明する。図４に示すように、制御部４は、蒸気量算出部４１と、成分割り当て部４２と、段階値制御ボイラ制御部４３と、比例制御ボイラ制御部４４と、を備える。
【００４２】
蒸気量算出部４１は、予め設定された目標蒸気圧力値、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値等に基づいて、ＰＩＤ要求蒸気量を算出する。具体的には、蒸気量算出部４１は、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値が、予め設定された目標蒸気圧力値となるように、ＰＩＤ要求蒸気量を、次のＰＩＤアルゴリズムにより算出する。
【００４３】
本実施形態の蒸気量算出部４１は、ＰＩＤ要求蒸気量（ＰＩＤ制御量）を、下記の式（１）に基づいて算出する。
ＰＩＤ要求蒸気量＝偏差比例出力（Ｐ制御）＋偏差積分出力（Ｉ制御）＋偏差微分出力（Ｄ制御）                                                  ・・・式（１）
【００４４】
また、ＰＩＤ要求蒸気量を構成する各成分は、下記の式（２）〜（４）により算出される。
偏差比例出力（ＰＩＤ＿Ｅ）＝ＰＩＤ＿Ｋ×（目標蒸気圧力値−現在の蒸気圧力値）
・・・式（２）
ここで、ＰＩＤ＿Ｋ（比例ゲイン）は、単位圧力偏差（１ｋｇｆ／ｃｍ２又は１ＭＰａ）当たりのボイラ出力（蒸気量）である。
【００４５】
偏差積分出力（ＰＩＤ＿ＥＩ）＝ＰＩＤ＿ＥＩ＋  ＰＩＤ＿Ｅ／積分時間（秒）
・・・式（３）
偏差微分出力（ＰＩＤ＿ＥＤ）＝
ＰＩＤ＿Ｋ×（１秒前の蒸気圧力値−現在の蒸気圧力値）×微分時間（秒）
・・・式（４）
【００４６】
成分割り当て部４２は、蒸気量算出部４１により算出された偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の全部又は一部を段階値制御ボイラ群２Ａに割り当てる。
そして、成分割り当て部４２は、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量と算出された段階値制御ボイラ群２Ａの出力蒸気量との差である不足蒸気量、蒸気量算出部４１により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量、及び蒸気量算出部４１により算出した偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量を比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てる。
【００４７】
段階値制御ボイラ制御部４３は、成分割り当て部４２が段階値制御ボイラ群２Ａに割り当てた要求蒸気量に基づいて、段階値制御ボイラ群２Ａを構成する各段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼率を制御する。
【００４８】
比例制御ボイラ制御部４４は、成分割り当て部４２が比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てた要求蒸気量に基づいて、比例制御ボイラ群２Ｂを構成する各比例制御ボイラ２０Ｂの燃焼率を制御する。
【００４９】
続いて、図５〜図８を参照して段階値制御ボイラ群２Ａに割り当てられる蒸気量について説明する。
初めに、図７を参照して、ボイラシステム１における圧力制御の概要について説明する。ボイラシステム１では、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値が目標蒸気圧力値となるように、ＰＩＤアルゴリズムにより制御量（ＰＩＤ要求蒸気量）を算出する。このＰＩＤ要求蒸気量は、Ｐ成分、Ｉ成分、及びＤ成分を含むことになるものの、それぞれの成分は、ボイラシステム１の運転状況に応じて変化する。
【００５０】
図７（Ａ）を参照して、ボイラシステム１の起動時は、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値が０ｋｇ／ｃｍ２の状態から運転をスタートする（０圧起動）。このシステム起動時は、図７（Ｂ）に示すように過去に累積された偏差積分出力制御量が含まれないため、ＰＩＤ制御量に応じた要求蒸気量は、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ成分）が主要な成分となる。
【００５１】
一方、０圧起動後、所定時間が経過すると、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値が安定し、蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値は、上限圧力及び下限圧力の範囲で目標圧力付近を推移する（図７（Ａ））。ここで、目標蒸気圧力値＞蒸気ヘッダ６の蒸気圧値となる状態を「目標下方期」と呼び、目標蒸気圧力値＜蒸気ヘッダ６の蒸気圧値となる状態を「目標上方期」と呼ぶ。
【００５２】
図７（Ｂ）を参照して、目標下方期において、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ成分）は正の値となり、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）は、それまでに累積された正の積分量の影響により緩やかに増加する。そのため、目標下方期では、ＰＩＤ制御に応じた要求蒸気量は、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ成分）と偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）とが主要な成分となる。
なお、偏差微分出力制御に応じた要求蒸気量（Ｄ成分）は、必要に応じて適宜算出されるものの、ＰＩＤ制御に応じた要求蒸気量の中に占める割合は比較的低い。
【００５３】
目標上方期において、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）は、それまでに累積された負の積分量の影響により緩やかに減少するものの、正の値となる。これに対して、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ成分）は、負の値となる。そのため、目標上方期では、ＰＩＤ制御に応じた要求蒸気量は、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）から、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ成分）を減算（負の値を加算）した値が主要な成分となる。なお、本発明における「偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の一部」とは、このような「Ｉ成分−Ｐ成分」をいう場合がある。
また、偏差微分出力制御に応じた要求蒸気量（Ｄ成分）は、必要に応じて適宜算出されるものの、ＰＩＤ制御に応じた要求蒸気量の中に占める割合は比較的低い。
【００５４】
以下、段階値制御ボイラ群２Ａに割り当てられる蒸気量について具体的に説明する。上述のように、本実施形態では、図５に示す燃焼パターンＡ又は図６に示す燃焼パターンＢに従い段階値制御ボイラ群２Ａの燃焼状態を制御する。
すなわち、燃焼パターンＡでは、各段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼量（燃焼位置）が略均一になるように制御を行う。この燃焼パターンＡでは、図５（Ｂ）に示すように、段階値制御ボイラ群２Ａから生成される蒸気量は、生成蒸気量Ｓ０からＳ９となる。
また、燃焼パターンＢでは、優先順位の高い段階値制御ボイラ２０Ａを高燃焼位置まで燃焼させた後に、優先順位の低い段階値制御ボイラ２０Ａを燃焼させる。この燃焼パターンＢでは、図６（Ｂ）に示すように、段階値制御ボイラ群２Ａから生成される蒸気量は、生成蒸気量Ｓ’０からＳ’９となる。
【００５５】
図８には、燃焼パターンＡに基づいて制御される段階値制御ボイラ群２Ａを含むボイラシステム１について、時間Ｔｎ（ｎ＝１〜９）における、ＰＩＤ要求蒸気量の概略と、段階値制御ボイラ群２Ａに割り振る蒸気量との関係を示す。
なお、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐｎ）又は偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄｎ）は、正の値又は負の値を取り得ることから、正の値を取るときは縦軸の上方に記載し、負の値を取るときは縦軸の下方に記載する。
また、燃焼パターンＡに従って制御される段階値制御ボイラ１号機から３号機の各燃焼位置に対応して、段階値制御ボイラ群２Ａが生成する蒸気量（Ｓ０〜Ｓ９）を記載した。
時間Ｔ１からＴ３においては、蒸気ヘッダ６の蒸気圧値が０ｋｇ／ｃｍ２の状態（例えば、システムの起動時）から運転をスタート（０圧起動）させたときのＰＩＤ要求蒸気量の概略を示す。また、時間Ｔ４からＴ６においては、目標下方期におけるＰＩＤ要求蒸気量の概略を示す。時間Ｔ７からＴ９にかけては、目標上方期における概略を示す。
【００５６】
初めに、時間Ｔ４からＴ６にかけての目標下方期における、制御部４の動作を図８を参照して説明する。
時間Ｔ４からＴ６にかけての目標下方期において、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ成分）は正の値となり、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）は、それまでに累積された正の積分量の影響により緩やかに増加する。
【００５７】
時間Ｔ４において、蒸気量算出部４１は、予め設定された目標蒸気圧力値、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値等に基づいて、ＰＩＤ要求蒸気量を算出する。具体的には、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ４）と、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ４）、及び偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ４）を算出する。
【００５８】
蒸気量算出部４１がＰＩＤ要求蒸気量を算出したことに対応して、成分割り当て部４２は、記憶部５に格納されたデータテーブルを照合して、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ４）に対応する段階値制御ボイラ群２Ａから出力する必要蒸気量を算出する。図８（Ｂ）を参照すると、時間Ｔ４における偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ４）以下の範囲内で最大となる、段階値制御ボイラ群２Ａから出力する蒸気量はＳ６である。
【００５９】
成分割り当て部４２が偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ４）に対応する段階値制御ボイラ群２Ａから出力する必要蒸気量（Ｓ６）を算出したことに対応して、段階値制御ボイラ制御部４３は、記憶部に格納されたデータテーブルを照合して、蒸気量Ｓ６を確保するための段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼位置を選択し、１号機、２号機、３号機はともに中燃焼位置（Ｍ）で稼動させる。
【００６０】
成分割り当て部４２は、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ４）と算出された段階値制御ボイラ群２Ａの出力蒸気量（Ｓ７）との差である不足蒸気量（Ｉ４−Ｓ６）、蒸気量算出部４１により算出した偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ４）及び偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ４）を比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てる。
【００６１】
成分割り当て部４２が不足蒸気量（Ｉ４−Ｓ６）、蒸気量算出部４１により算出した偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ４）及び偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ４）を比例制御ボイラ２０Ｂに割り当てたことに対応して、比例制御ボイラ制御部４４は、割り当てられた要求蒸気量に基づいて、比例制御ボイラ２０Ｂの燃焼状態（燃焼率）を制御する。
【００６２】
時間Ｔ５のように、蒸気量算出部４１が算出したＰＩＤ要求蒸気量のうち、Ｉ成分（Ｉ５）の蒸気量がＳ６以上Ｓ７未満の間の値である限り、成分割り当て部４２は、蒸気量Ｓ６を段階値制御ボイラ群２Ａに引き続き割り当てる。そして、成分割り当て部４２は、不足蒸気量（Ｉ５−Ｓ６）、蒸気量算出部４１により算出した偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ５）及び偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ５）を比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てる。
【００６３】
その後、時間Ｔ６において、蒸気量算出部４１は、予め設定された目標蒸気圧力値、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値等に基づいて、ＰＩＤ要求蒸気量を算出する。具体的には、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ６）と、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ６）、及び偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ６）を算出する。
【００６４】
蒸気量算出部４１がＰＩＤ要求蒸気量を算出したことに対応して、成分割り当て部４２は、記憶部に格納されたデータテーブルを照合して、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ６）に対応する段階値制御ボイラ群２Ａから出力する必要蒸気量を算出する。図８（Ｂ）を参照すると、時間Ｔ６における偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ６）以下の範囲内で最大となる、段階値制御ボイラ群２Ａから出力する蒸気量はＳ７である。
【００６５】
成分割り当て部４２が偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ６）に対応する段階値制御ボイラ群２Ａから出力する必要蒸気量（Ｓ７）を算出したことに対応して、段階値制御ボイラ制御部４３は、記憶部に格納されたデータテーブルを照合して、蒸気量Ｓ７を確保するための段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼位置を選択し、１号機を高燃焼位置（Ｈ）で、２号機及び３号機を中燃焼位置（Ｍ）で燃焼させる。
【００６６】
成分割り当て部４２は、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ６）と算出された段階値制御ボイラ群２Ａの出力蒸気量（Ｓ７）との差である不足蒸気量（Ｉ６−Ｓ７）、蒸気量算出部４１により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ６）、及び偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ６）を比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てる。
【００６７】
成分割り当て部４２が不足蒸気量（Ｉ６−Ｓ７）、蒸気量算出部４１により算出した偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ６）、及び蒸気量算出部４１により算出した偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ６）を比例制御ボイラ２０Ｂに割り当てたことに対応して、比例制御ボイラ制御部４４は、割り当てられた要求蒸気量に基づいて、比例制御ボイラ２０Ｂの燃焼状態を制御する。
【００６８】
次に、時間Ｔ７からＴ９にかけての制御部４の動作について図８（Ｃ）を参照して説明する。
時間Ｔ７からＴ９にかけての目標上方期において、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ成分）は負の値となり、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）は、それまでに累積された負の積分量の影響により緩やかに減少する。
【００６９】
時間Ｔ７において、蒸気量算出部４１は、予め設定された目標蒸気圧力値、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値等に基づいて、ＰＩＤ要求蒸気量を算出する。具体的には、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ７）と、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ７）、及び偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ７）を算出する。ここで、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ７）は負の値を取る。
【００７０】
蒸気量算出部４１がＰＩＤ要求蒸気量を算出したことに対応して、成分割り当て部４２は、記憶部に格納されたデータテーブルを照合して、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ７）に対応する段階値制御ボイラ群２Ａから出力する必要蒸気量を算出する。具体的には、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ７）が負の値となることから、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の一部となる、Ｉ７とＰ７とＤ７との和を算出し、その和をＩ´７とする。図８（Ｃ）を参照すると、時間Ｔ７における偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ´７）以下の範囲内で最大となる、段階値制御ボイラ群２Ａから出力可能な蒸気量は、Ｓ６である。
【００７１】
成分割り当て部４２が偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の一部（Ｉ´７）に対応する段階値制御ボイラ群２Ａから出力する必要蒸気量（Ｓ６）を算出したことに対応して、段階値制御ボイラ制御部４３は、記憶部に格納されたデータテーブルを照合して、蒸気量Ｓ６を確保するための段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼位置を選択し、１号機、２号機、３号機を中燃焼位置（Ｍ）で燃焼させる。
【００７２】
成分割り当て部４２は、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ´７）と算出された段階値制御ボイラ群２Ａの出力蒸気量（Ｓ６）との差である不足蒸気量（Ｉ´７−Ｓ６）を比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てる。
【００７３】
成分割り当て部４２が不足蒸気量（Ｉ´７−Ｓ６）を比例制御ボイラ２０Ｂに割り当てたことに対応して、比例制御ボイラ制御部４４は、割り当てられた要求蒸気量に基づいて、比例制御ボイラ２０Ｂの燃焼状態を制御する。
【００７４】
時間Ｔ８について、時間Ｔ７と同様に制御される。すなわち、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の一部となる、Ｉ８とＰ８とＤ８との和を算出し、その和をＩ´８とし、蒸気量算出部４１が算出したＰＩＤ要求蒸気量の一部であるＩ´８の蒸気量がＳ６以上Ｓ７未満の値である限り、成分割り当て部４２は、蒸気量Ｓ６を段階値制御ボイラ群２Ａに引き続き割り当てる。そして、成分割り当て部４２は、不足蒸気量Ｉ´８と（Ｓ６）との差である不足蒸気量（Ｉ´８−Ｓ６）を比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てる。
【００７５】
その後、時間Ｔ９において、蒸気量算出部４１は、ＰＩＤ要求蒸気量を算出する。具体的には、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ９）と、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ９）、及び偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ９）を算出する。ここで、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ９）は負の値を取る。
【００７６】
蒸気量算出部４１がＰＩＤ要求蒸気量を算出したことに対応して、成分割り当て部４２は、記憶部に格納されたデータテーブルを照合して、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ９）に対応する段階値制御ボイラ群２Ａから出力する必要蒸気量を算出する。具体的には、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ９）が負の値となることから、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の一部となる、Ｉ９とＰ９とＤ９との和を算出し、その和をＩ´９とする。図８（Ｃ）を参照すると、時間Ｔ９における偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ´８）以下の範囲内で最大となる、段階値制御ボイラ群２Ａから出力する蒸気量は、Ｓ５である。
【００７７】
成分割り当て部４２が偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ９）に対応する段階値制御ボイラ群２Ａから出力する必要蒸気量（Ｓ５）を算出したことに対応して、段階値制御ボイラ制御部４３は、記憶部に格納されたデータテーブルを照合して、蒸気量Ｓ５を確保するための段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼位置を選択し、１号機、２号機を中燃焼位置（Ｍ）、３号機を低燃焼位置（Ｌ）で燃焼させる。
【００７８】
成分割り当て部４２は、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ´９）と算出された段階値制御ボイラ群２Ａの出力蒸気量（Ｓ５）との差である不足蒸気量（Ｉ´９−Ｓ５）を比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てる。
【００７９】
成分割り当て部４２が不足蒸気量（Ｉ´９−Ｓ５）を比例制御ボイラ２０Ｂに割り当てたことに対応して、比例制御ボイラ制御部４４は、割り当てられた要求蒸気量に基づいて、比例制御ボイラ２０Ｂの燃焼状態を制御する。
【００８０】
最後に、時間Ｔ１からＴ３にかけての制御部４の動作について図８（Ａ）を参照して説明する。
時間Ｔ１においては、過去に累積された偏差積分出力制御量が含まれない。そのため、ＰＩＤ制御量に応じた要求蒸気量は、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ成分）が主要な成分となる。０圧起動時のような過去に累積された偏差積分出力制御量が含まれない場合は、段階値制御ボイラ群２Ａが偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ成分）をフォローするように構成する。こうすることで、０圧起動時に段階値制御ボイラ群２Ａは速やかに燃焼停止位置から低燃焼位置に移行する。そして、運転開始からしばらくの間、目標蒸気圧力値と蒸気ヘッダ６の蒸気圧値との偏差が正の積分値として蓄積され、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）が算出されるときに、段階値制御ボイラ群２Ａは、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）に対して速やかに追従することができる。
【００８１】
図９には、図６（Ａ）に記載の燃焼パターンＢに基づいて制御される段階値制御ボイラ群２Ａを含むボイラシステム１について、時間Ｔｎ（ｎ＝１〜９）における、蒸気ヘッダ６の蒸気圧の概略とＰＩＤ要求蒸気量＝偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐｎ）＋偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉｎ）＋偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄｎ）の概略とを示す。
なお、Ｐ成分又はＤ成分は、正の値又は負の値を取り得ることから、正の値を取るときは縦軸の上方に記載し、負の値を取るときは縦軸の下方に記載する。
また、燃焼パターンＢに従って制御される段階値制御ボイラ１号機から３号機の各燃焼位置に対応して、段階値制御ボイラ群２Ａが生成する蒸気量（Ｓ´０〜Ｓ´９）を記載した。
図９（Ａ）には、時間Ｔ１からＴ３においては、蒸気ヘッダ６の蒸気圧値が０ｋｇ／ｃｍ２の状態（例えば、システムの起動時）から運転をスタート（０圧起動）させたときのＰＩＤ要求蒸気量の概略を示す。また、図９（Ｂ）には、時間Ｔ４からＴ６においては、目標下方期におけるＰＩＤ要求蒸気量の概略を示す。図９（Ｃ）には、時間Ｔ７からＴ９にかけては、目標上方期における概略を示す。
図９は、段階値制御ボイラ群２Ａが図６（Ａ）記載の燃焼パターンＢに基づいて制御されていること以外、図８と同じである。そして、時間Ｔ１からＴ９における、蒸気量算出部４１、成分割り当て部４２、段階値制御ボイラ制御部４３、及び比例制御ボイラ制御部４４の動作は、上記図８を参照して説明した動作と基本的に同じである。
【００８２】
次に、第２実施形態（Ｉ成分を段階値制御ボイラが高効率になるまで優先して振り分ける形態）について図１０を参照して説明する。
【００８３】
前述したように、図６には、燃焼パターンＡに基づいて段階値制御ボイラ群２Ａのエコ燃焼制御を行う場合の段階値制御ボイラ群２Ａにおける１号機から３号機の各燃焼位置に対応して、段階値制御ボイラ群２Ａが生成する生成蒸気量Ｓ０からＳ６が記載されている。
【００８４】
図１１には、燃焼パターンＢに基づいて段階値制御ボイラ群２Ａのエコ燃焼制御を行う場合の段階値制御ボイラ群２Ａにおける１号機から３号機の各燃焼位置に対応して、段階値制御ボイラ群２Ａが生成する生成蒸気量Ｓ´０からＳ´６が記載されている。
【００８５】
図１０には、図６（Ａ）に記載の燃焼パターンＡに基づいてエコ燃焼制御される段階値制御ボイラ群２Ａを含むボイラシステム１について、時間Ｔｎ（ｎ＝１〜９）における、蒸気ヘッダ６の蒸気圧の概略とＰＩＤ要求蒸気量＝偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐｎ）＋偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉｎ）＋偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄｎ）の概略とを示す。
なお、Ｐ成分又はＤ成分は、正の値又は負の値を取り得ることから、正の値を取るときは縦軸の上方に記載し、負の値を取るときは縦軸の下方に記載する。
また、燃焼パターンＡに従ってエコ燃焼制御される段階値制御ボイラ１号機から３号機の各燃焼位置に対応して、段階値制御ボイラ群２Ａが生成する蒸気量（Ｓ０〜Ｓ６）を記載した。
時間Ｔ１からＴ３においては、蒸気ヘッダ６の蒸気圧値が０ｋｇ／ｃｍ２の状態（例えば、システムの起動時）から運転をスタート（０圧起動）させたときのＰＩＤ要求蒸気量の概略を示す。また、時間Ｔ４からＴ６においては、目標下方期におけるＰＩＤ要求蒸気量の概略を示す。時間Ｔ７からＴ９にかけては、目標上方期における概略を示す。
【００８６】
初めに、時間Ｔ４からＴ６にかけての目標下方期における、制御部４の動作を図１０を参照して説明する。
時間Ｔ４からＴ７にかけての目標下方期において、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ成分）は正の値となり、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）は、それまでに累積された正の積分量の影響により緩やかに増加する。
【００８７】
時間Ｔ４において、蒸気量算出部４１は、予め設定された目標蒸気圧力値、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値等に基づいて、ＰＩＤ要求蒸気量を算出する。具体的には、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ４）、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ４）、及び偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ４）を算出する。
【００８８】
蒸気量算出部４１がＰＩＤ要求蒸気量を算出したことに対応して、成分割り当て部４２は、記憶部に格納されたデータテーブルを照合して、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ４）に対応する段階値制御ボイラ群２Ａから出力する必要蒸気量を算出する。図１１を参照すると、時間Ｔ４における偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ４）以下の範囲内で最大となる、段階値制御ボイラ群２Ａから出力する蒸気量は、Ｓ６である。
【００８９】
成分割り当て部４２が偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ４）に対応する段階値制御ボイラ群２Ａから出力する必要蒸気量（Ｓ６）を算出したことに対応して、段階値制御ボイラ制御部４３は、記憶部に格納されたデータテーブルを照合して、蒸気量Ｓ６を確保するための段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼位置を選択し、１号機、２号機、３号機はともに中燃焼位置（Ｍ）で燃焼させる。
【００９０】
成分割り当て部４２は、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ４）と算出された段階値制御ボイラ群２Ａの出力蒸気量（Ｓ４）との差である不足蒸気量（Ｉ４−Ｓ６）、蒸気量算出部４１により算出した偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ４）及び偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ４）を比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てる。
【００９１】
成分割り当て部４２が不足蒸気量（Ｉ４−Ｓ６）、蒸気量算出部４１により算出した偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ４）及び偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ４）を比例制御ボイラ２０Ｂに割り当てたことに対応して、比例制御ボイラ制御部４４は、割り当てられた要求蒸気量に基づいて、比例制御ボイラ２０Ｂの燃焼状態を制御する。
【００９２】
時間Ｔ５のように、蒸気量算出部４１が算出したＰＩＤ要求蒸気量のうち、Ｉ成分（Ｉ５）の蒸気量がＳ６以上の値である限り、成分割り当て部４２は、蒸気量Ｓ６を段階値制御ボイラ群２Ａに引き続き割り当てる。そして、成分割り当て部４２は、不足蒸気量（Ｉ５−Ｓ６）、蒸気量算出部４１により算出した偏差微分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｐ５）及び偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｄ５）を比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てる。
【００９３】
一方、時間Ｔ６のように、蒸気量算出部４１が算出したＰＩＤ要求蒸気量のうち、Ｉ成分（Ｉ５）の蒸気量がＳ７以上になる場合においても、第２実施形態においては、成分割り当て部４２は、蒸気量Ｓ６を段階値制御ボイラ群２Ａに引き続き割り当てる。すなわち、蒸気量Ｓ６が段階値制御ボイラ２０Ａが最も効率よく燃焼できるエコ燃焼位置であるため、第２実施形態においては、段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼位置を蒸気量Ｓ６に相当する燃焼位置で可能な限り維持する。
【００９４】
なお、時間Ｔ１からＴ３にかけての制御部４の動作（図１０（Ａ））、及び時間Ｔ７からＴ９にかけての制御部４の動作（図１０（Ｃ））は、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）を、段階値制御ボイラ２０Ａが高効率（生成蒸気量Ｓ６）になるまで優先して振り分ける点以外は、第１実施形態と同様であるため、詳細な説明を省略する。
【００９５】
続いて、図１１には、燃焼パターンＢに基づいて段階値制御ボイラ群２Ａのエコ燃焼制御を行う場合の段階値制御ボイラ群２Ａにおける１号機から３号機の各燃焼位置に対応して、段階値制御ボイラ群２Ａが生成する生成蒸気量Ｓ´０からＳ´６が記載されている。
第２実施形態のボイラシステム１における、燃焼パターンＢに基づく段階値制御ボイラ群２Ａの燃焼制御方法は、図１０における生成蒸気量Ｓ０からＳ１０をＳ´０からＳ´６に読み替えることで理解することができる。
【００９６】
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。
【００９７】
（１）本実施形態のボイラシステム１においては、制御部４は、ＰＩアルゴリズム又はＰＩＤアルゴリズムにより、少なくとも偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量、及び偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量を算出し、算出された偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の全部又は一部を段階値制御ボイラ群２Ａに割り当て、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の段階値制御ボイラ群２Ａに割り当てた後の残り、及び偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量を比例制御ボイラ群２Ｂに割り当てる。
これにより、段階値制御ボイラ２０Ａに対しても、ＰＩ制御又はＰＩＤ制御を適用することができ、圧力の安定性が確保される。また、負荷変動があった場合であっても、段階値制御ボイラ群２Ａをベース用として一定の燃焼位置で燃焼させることができ、比例制御ボイラ群２Ｂにより負荷変動に対応した出力を行うことができる。その結果、段階値制御ボイラ２０Ａ及び比例制御ボイラ２０Ｂそれぞれの優位性を生かした台数制御を行うことができる。
【００９８】
（２）また、第１実施形態のボイラシステム１においては、制御部４は、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の全部又は一部のうち、段階値制御ボイラ群２Ａで出力できる最大の値を段階値制御ボイラ群２Ａに割り当てる。
これにより、段階値制御ボイラ群２Ａは大きな負荷をフォローすることができ、ボイラシステム１の出力の安定性が確保される。
【００９９】
（３）また、第２実施形態のボイラシステム１においては、制御部４は、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量の全部又は一部のうち、段階値制御ボイラ２０Ａが最も効率よく燃焼する燃焼位置に相当する値を段階値制御ボイラ群２Ａに割り当てる。
これにより、段階値制御ボイラ群２Ａを効率よく燃焼することができるため、ボイラシステム１の燃焼の効率性が確保される。
【０１００】
（４）また、本実施形態のボイラシステム１においては、制御部４は、偏差積分出力制御量の蓄積がない場合、偏差比例出力制御量に応じた要求蒸気量を段階値制御ボイラ群２Ａに割り当てる。
これにより、０圧起動時に段階値制御ボイラ群２Ａは速やかに燃焼停止位置から低燃焼位置に移行することができる。そして、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）が算出されるときに、段階値制御ボイラ群２Ａは、偏差積分出力制御量に応じた要求蒸気量（Ｉ成分）に対して速やかに追従することができる。また、段階値制御ボイラの起動時・起蒸時のバックアップ要求に対して、比例制御ボイラ群２Ｂで対応することができるため、スムーズな燃焼量移行と圧力の安定性が確保される。
【０１０１】
なお、この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施形態においては、３台の段階値制御ボイラ２０Ａと２台の比例制御ボイラ２０Ｂとを備え、３台の段階値制御ボイラ２０Ａの低燃焼位置Ｌにおける増減量、高燃焼位置Ｈにおける増減量、燃焼能力、エコ運転ゾーンが等しい場合について説明したが、これに限られず、段階値制御ボイラ２０Ａの台数、起動優先順位、各段階値制御ボイラ２０Ａの燃焼位置における燃焼量、エコ運転ゾーン、最大燃焼量としての燃焼能力が異なる場合、及び比例制御ボイラ２０Ｂの台数、起動優先順位、各比例制御ボイラ２０Ｂの最小燃焼量、単位蒸気量、エコ運転ゾーン、最大燃焼量としての燃焼能力が異なる場合にも適用可能である。
また、上記実施形態においては、予め設定された目標蒸気圧力値、蒸気圧センサ７で測定された蒸気ヘッダ６の蒸気圧力値等に基づいて、ＰＩＤアルゴリズムによりＰＩＤ要求蒸気量を算出したが、ＰＩＤアルゴリズムに替えてＰＩアルゴリズムにより算出してもよい。
【符号の説明】
【０１０２】
１  ボイラシステム
２  ボイラ群
２０Ａ  段階値制御ボイラ
２０Ｂ  比例制御ボイラ
３  台数制御装置
４  制御部
５  記憶部
６  蒸気ヘッダ
７  蒸気圧センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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