(57)【要約】【課題】石炭等の単位熱量変動がある燃料の単位熱量の差異、及び、混焼率の変化に伴うボイラ熱効率の差異に対応して、ボイラへの燃料投入量を適切に補正できるボイラ燃料投入量の決定方法を提供すること。【解決手段】複数種燃料混合燃焼ボイラで、単位熱量変動がありその単位熱量ｑａが連続的に測定されない第１燃料と、単位熱量ｑｂが既知の第２燃料とを少なくとも１種類以上ずつ含む混合燃料を燃焼させる場合において、フィードバック制御後の値を補正するための燃料補正係数ΣＫを、３要素（第１、２、３補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ）に細分化することで、混焼率Ｆｐの変更期間中（燃料切替時）に、第１燃料の単位熱量ｑａの差異に応じて燃料投入量を補正できるとともに、混焼率Ｆｐの変化に伴うボイラ熱効率の差異に応じて燃料投入量を補正できる。【選択図】図１１
2008008522.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
単位熱量変動があり、かつ、当該単位熱量が連続的に測定されない第１燃料と、単位熱量が既知の第２燃料とを少なくとも含む複数種類の燃料を混合燃焼させたときの燃焼熱により蒸気を発生するボイラにおいて、入力要求負荷量に応じて前記ボイラへの燃料投入量を求め、当該求めた燃料投入量に応じて前記ボイラに前記複数種類の燃料をそれぞれ供給しつつ、前記ボイラで発生した蒸気圧力を測定し、当該測定蒸気圧力と設定蒸気圧力とに基づきフィードバック補正量を求め、当該フィードバック補正量に基づき前記ボイラへの燃料投入量を補正する、ボイラ燃料投入量の決定方法であって、
前記ボイラ要求負荷量および前記複数種類の燃料の混焼率が不変の安定期間では、
前記フィードバック補正後の値と前記フィードバック補正前の値との比又は差の値を逐次更新しつつ記憶し、当該記憶した複数の値から求めた第１燃料補正係数に基づいて、前記フィードバック補正後または補正前の値を補正し、
前記ボイラ要求負荷量または前記複数種類の燃料の混焼率の少なくともいずれかが変更される非安定期間では、
前記ボイラに設けられた熱交換器の劣化に伴う前記ボイラの熱効率低下を補正するための第１補正係数と、前記第１燃料の単位熱量の実単位熱量との差異を補正するための第２補正係数と、前記混焼率による前記ボイラの熱効率の差異を補正するための第３補正係数との積である第２燃料補正係数に基づいて、前記フィードバック補正後または補正前の値を補正し、
前記第３補正係数は、前記混焼率に基づき、予め設定された関係式に従い算出され、
前記第２補正係数については、前回の混焼率の変更時における当該変更前後の前記第１燃料の流量と、当該変更前後の前記第１燃料以外の燃料の流量及び単位熱量と、当該変更前後に算出された前記第３補正係数とに基づいて、前記第１燃料の単位熱量を算出することで、当該第１燃料の単位熱量と、前記前回の混焼率の変更後の混焼率とに基づいて、前記第２補正係数が算出され、
前記第１補正係数は、前記算出された第３補正係数と、前記算出された第２補正係数と、前記前回の混焼率の変更後の第１燃料補正係数とに基づいて算出されることを特徴とする、ボイラ燃料投入量の決定方法。
【請求項２】
前記安定期間において、
前記算出された第１補正係数と、前記算出された第３補正係数と、前記安定期間において連続的に更新される第１燃料補正係数とに基づいて、前記第１燃料の単位熱量を連続的に算出しておき、
前記非安定期間において、
前記非安定期間に移行する直前に算出された前記第１燃料の単位熱量と、前記混焼率とに基づいて、前記第２補正係数を算出することを特徴とする、請求項１に記載のボイラ燃料投入量の決定方法。
【請求項３】
前記非安定期間は、前記混焼率が変更開始された時点から、当該変更の終了後に所定時間経過した整定時点までの未整定期間であり、
前記安定期間は、前記整定時点から、前記混焼率が再び変更開始される時点までの整定期間であることを特徴とする、請求項１または２に記載のボイラ燃料投入量の決定方法。
【請求項４】
前記第１補正係数は、前記整定時点から所定時間経過後に算出され、次回の整定時点まで同一の値で維持されることを特徴とする、請求項３に記載のボイラ燃料投入量の決定方法。
【請求項５】
前記第１補正係数は、前記ボイラの負荷率ごとにそれぞれ算出されて、記憶手段に記憶され、
前記非安定期間では、前記記憶手段に記憶されている前記第１補正係数に基づいて、前記ボイラの実際の負荷率に応じた前記第１補正係数が算出されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか１項に記載のボイラ燃料投入量の決定方法。
【請求項６】
前記フィードバック補正は、前記ボイラの入力要求負荷量に対して行われ、
前記フィードバック補正前の値は、前記ボイラの入力要求負荷量であり、
前記フィードバック補正後の値は、当該入力要求負荷量をフィードバック補正した後の要求負荷量であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のボイラ燃料投入量の決定方法。
【請求項７】
前記フィードバック補正は、前記ボイラの入力要求負荷量から求めた前記ボイラへの燃料投入量に対して行われ、
前記フィードバック補正前の値は、前記ボイラの入力要求負荷量から求めた燃料投入量であり、
前記フィードバック補正後の値は、当該燃料投入量をフィードバック補正した後の燃料投入量であることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載のボイラ燃料投入量の決定方法。
【請求項８】
単位熱量変動があり、かつ、当該単位熱量が連続的に測定されない第１燃料と、単位熱量が既知の第２燃料とを少なくとも含む複数種類の燃料を混合燃焼させたときの燃焼熱により蒸気を発生するボイラにおいて、前記ボイラへの燃料投入量を制御するボイラ燃料制御装置であって、
入力要求負荷量に応じて前記ボイラへの燃料投入量を求める燃料投入量演算部と、
前記燃料投入量演算部により求められた燃料投入量に応じて、前記ボイラに前記複数種類の燃料をそれぞれ供給する燃料投入部と、
前記ボイラで発生した蒸気圧力を測定する測定手段と、
前記測定手段により測定された測定蒸気圧力と設定蒸気圧力とに基づきフィードバック補正量を求め、当該フィードバック補正量に基づき前記ボイラへーの燃料投入量を補正するフィードバック制御手段と、
前記フィードバック制御手段によるフィードバック補正後または補正前の値を補正する補正手段と、
を備え、
前記補正手段は、
前記ボイラ要求負荷量および前記複数種類の燃料の混焼率が不変の安定期間では、前記フィードバック補正後の値と当該フィードバック補正前の値との比又は差の値を逐次更新しつつ記憶し、当該記憶した複数の値から求めた第１燃料補正係数に基づいて、前記フィードバック補正後または補正前の値を補正し、
前記ボイラ要求負荷量または前記複数種類の燃料の混焼率の少なくともいずれかが変更される非安定期間では、前記ボイラに設けられた熱交換器の劣化に伴う前記ボイラの熱効率低下を補正するための第１補正係数と、前記第１燃料の単位熱量の実単位熱量との差異を補正するための第２補正係数と、前記混焼率による前記ボイラの熱効率の差異を補正するための第３補正係数との積である第２燃料補正係数に基づいて、前記フィードバック補正後または補正前の値を補正し、
前記補正手段は、
前記混焼率に基づき、予め設定された関係式に従い前記第３補正係数を算出し、
前回の混焼率の変更時における当該変更前後の前記第１燃料の流量と、当該変更前後の前記第１燃料以外の燃料の流量及び単位熱量と、当該変更前後に算出された前記第３補正係数とに基づいて、前記第１燃料の単位熱量を算出し、当該第１燃料の単位熱量と、前記前回の混焼率の変更後の混焼率とに基づいて、前記第２補正係数を算出し、
前記算出された第３補正係数と、前記算出された第２補正係数と、前記前回の混焼率の変更後の第１燃料補正係数とに基づいて、前記第１補正係数を算出することを特徴とする、ボイラ燃料制御装置。
【請求項９】
コンピュータを、請求項８に記載のボイラ燃料制御装置として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラ燃料投入量の決定方法に関し、特に、複数種燃料混合燃焼を行うボイラにおいて燃料投入量を適正に補正するためのボイラ燃料投入量の決定方法、ボイラ燃料制御装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、ボイラ設備を使用して行われる発電は、ボイラ（火炉）に燃料（固体燃料、気体燃料、又は液体燃料）を供給して燃焼させ、その燃焼熱を熱交換器で吸収して蒸気（例えば水蒸気）を発生させ、この蒸気をタービンへ供給して回転駆動させ、当該タービンに連結された発電機にて発電するようになっている（例えば、特許文献１参照）。このとき、ボイラには、例えば、微粉炭機からの微粉化された石炭や、ガスホルダーからのガス（例えばコークス炉ガス）などが、ボイラ燃料として供給される。なお、ボイラへの燃料投入量は、要求負荷量（例えば、要求蒸気量）とボイラへの燃料投入量との関数に基づく、予め設定された関係式（以下に一般式を示す。）により決定される。
【０００３】
Ｙ＝∫（ｋ・Ｘ）
ここで、Ｙは燃料投入量、Ｘは要求負荷量、ｋはボイラ効率（ボイラ熱効率）及び単位の変換値によって決まる値である。
【０００４】
しかし、このボイラの使用にあっては、例えば、ボイラ伝熱面の汚れ、燃料性状変化による燃料の単位熱量変化、及びその他の要因により、ボイラ効率が変動するため、前記した関係式のｋに誤差が生じ、必要とする要求蒸気量を得ることができなかった。このため、例えば、発電機で発生する発電量、ボイラで発生する主蒸気圧力、及びボイラへの燃料供給流量は、目標値に対して変動していた。
【０００５】
そこで、前記関係式を使用して求めた燃料投入量に対応してボイラに燃料を供給し、ボイラで発生した主蒸気圧力を測定して、その測定主蒸気圧力と設定主蒸気圧力からＰＩＤ制御によってフィードバック補正量を求め、このフィードバック補正量を前記要求負荷量に加算して、ボイラへの燃料投入量を補正する方法が一般的に採られていた（特許文献１参照）。
【０００６】
また、特許文献２には、石炭焚ボイラの発熱量自動補正装置において、ボイラ燃料として供給される石炭の単位熱量変化の自動補正として、主蒸気圧力偏差の積分値を逆符号に変化した値に補正ゲインを積算し、その値を積分した値を発熱量比Ｓとして、石炭流量の指令値を修正することが記載されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平９−２５０７３４号公報
【特許文献２】特開平２００４−１９０９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、使用するボイラの熱容量は大きいため、ボイラへの燃料投入量の調整から主蒸気圧力の変化発生に至るまでに長時間を要する。このため、上記特許文献１に記載のような従来の主蒸気圧力偏差に基づくフィードバック制御では、ＰＩＤゲイン（ＰＩＤの補正幅）を大きくして、主蒸気圧力変動に対する燃料投入量の追従性を向上させている。
【０００９】
ところが、前記関係式を使用して求めたボイラへの燃料投入量と、実際に必要な燃料投入量とに差異がある場合、ＰＩＤゲインが大きなフィードバック制御による燃料投入量変更に対し、蒸気圧力変化の追従性はボイラの熱容量が大きいために遅く、燃料投入量変動と蒸気圧力変動とにハンチングが発生し、ボイラへの燃料過投入（燃料投入量の過多及び過少を含む。以下同じ。）が発生して、例えば、ボイラからの排ガス量や排ガス温度の増加など、ボイラ熱効率の低下を招いている（後述する図１４（ａ）参照。）。
【００１０】
更に、例えば石炭のように、燃料性状変化に伴う単位熱量(有効単位発熱量)変動があり、かつ、当該単位熱量（ｑａ）が連続的に測定されない燃料を使用する場合、当該燃料の制御用の基準単位熱量と実際の単位熱量とに差異が発生すると、燃料系統及び蒸気系統等の制御性が悪化するという問題がある。
【００１１】
また、上記単位熱量が変動する燃料（石炭等）を含む複数種類の燃料を混合燃焼させる場合（以下「複数種燃料混合燃焼」という。）は、ボイラ負荷一定時の混焼率の変更、或いは、ボイラ負荷変更時の混焼率の変化に伴い、燃料全体に占める石炭燃料の熱量比率が変化するため、石炭燃料の性状変化による単位熱量差異の影響比率が変化する。また、石炭以外の他燃料として熱効率が異なる燃料を使用して、混焼率を変更すると、ボイラ熱効率が更に変化してしまう。このため、ボイラへの燃料過投入や投入不足が発生するので、制御に外乱を与え、燃料系統及び蒸気系統等の制御性がさらに悪化するという問題がある。
【００１２】
なお、上記特許文献２に記載のように、石炭燃料の性状変化による単位熱量変動を自動補正する従来方法では、主蒸気圧力偏差に基づき石炭の発熱量比Ｓ（実際の石炭の熱量／制御基準炭の熱量）を演算する自動補正回路１１を設けているが、主蒸気圧力偏差の原因としては、石炭の発熱量変動のみならず、ボイラ伝熱面の汚れやガスエアーヒータ等の熱交換器劣化によるボイラ熱効率低下も含んでいるので、上記従来方法では、正確な発熱量比Ｓを把握することはできない。また、発熱量補正値である発熱量比Ｓを入力している場合、主蒸気圧力偏差によるフィードバック制御により既に発熱量補正が行われるため、主蒸気圧力偏差に現れるのは上記の発熱量補正値の誤差分しかないので、石炭の発熱量比は把握できない。さらに、複数種燃料混合燃焼の場合は、石炭の熱量と他燃料合計熱量との比率により、主蒸気圧力偏差に占める石炭の単位熱量差異比率が異なるため、石炭単独の発熱量比Ｓを把握することはできない。加えて、上記自動補正回路１１では、主蒸気圧力偏差からの信号メモリ機能が無く、特許文献２の発明の解決課題である主蒸気圧力偏差ハンチング現象は解決されないため、自動補正回路１１による補正係数も変動し安定しないので、主蒸気圧力偏差フィードバック制御に外乱を与える要因となってしまう。
【００１３】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、複数種燃料混合燃焼を行うボイラにおいて、混焼率の変化時であっても、石炭等の単位熱量変動がある燃料の単位熱量の差異、及び、混焼率の変化に伴うボイラ熱効率の差異に対応して、ボイラへの燃料投入量を適切に補正でき、燃料過投入を抑制して制御性を向上させることが可能な、新規かつ改良されたボイラ燃料投入量の決定方法、ボイラ燃料制御装置及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、単位熱量変動があり、かつ、当該単位熱量（ｑａ）が連続的に測定されない第１燃料と、単位熱量（ｑｂ）が既知の第２燃料とを少なくとも含む複数種類の燃料を混合燃焼させたときの燃焼熱により蒸気を発生するボイラにおいて、入力要求負荷量に応じてボイラへの燃料投入量を求め、当該求めた燃料投入量に応じてボイラに複数種類の燃料をそれぞれ供給しつつ、ボイラで発生した蒸気圧力を測定し、当該測定蒸気圧力と設定蒸気圧力とに基づきフィードバック補正量を求め、当該フィードバック補正量に基づきボイラへの燃料投入量を補正する、ボイラ燃料投入量の決定方法が提供される。このボイラ燃料投入量の決定方法は、前記ボイラ要求負荷量および前記複数種類の燃料の混焼率（Ｆｐ）が不変の安定期間では、フィードバック補正後の値と前記フィードバック補正前の値との比又は差の値を逐次更新しつつ記憶し、当該記憶した複数の値から求めた第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）に基づいて、フィードバック補正後または補正前の値を補正する。一方、前記ボイラ要求負荷量または前記複数種類の燃料の混焼率の少なくともいずれかが変更される非安定期間では、前記ボイラに設けられた熱交換器の劣化に伴うボイラの熱効率低下を補正するための第１補正係数（Ｋａ）と、第１燃料の単位熱量（ｑａ）の実単位熱量との差異を補正するための第２補正係数（Ｋｂ）と、混焼率（Ｆｐ）によるボイラの熱効率の差異を補正するための第３補正係数（Ｋｃ）との積である第２燃料補正係数（ΣＫ）に基づいて、フィードバック補正後または補正前の値を補正する。そして、第３補正係数（Ｋｃ）は、混焼率（Ｆｐ）に基づき、予め設定された関係式に従い算出され、第２補正係数（Ｋｂ）については、前回の混焼率（Ｆｐ）の変更時における当該変更前後の第１燃料の流量（Ｇａ）と、当該変更前後の前記第１燃料以外の燃料の流量（Ｇｂ）及び単位熱量（ｑｂ）と、当該変更前後に算出された第３補正係数（Ｋｃ）とに基づいて、第１燃料の単位熱量（ｑａ）を算出することで、当該第１燃料の単位熱量（ｑａ）と、前回の混焼率の変更後の混焼率（Ｆｐ）とに基づいて、第２補正係数（Ｋｂ）が算出され、第１補正係数（Ｋａ）は、算出された第３補正係数（Ｋｃ）と、算出された第２補正係数（Ｋｂ）と、前回の混焼率の変更後の第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）とに基づいて算出される。
【００１５】
かかる構成により、複数種燃料混合燃焼ボイラで、単位熱量が供給タイミングによって変動し単位熱量が連続的に測定されない第１燃料と、単位熱量が既知の第２燃料（単位熱量を連続測定可能な燃料、或いは、単位熱量変動が微小なため単位熱量の固定値を使用可能な燃料を含む。）とを少なくとも１種類以上ずつ含む混合燃料を燃焼させる場合において、燃料補正係数を３要素（第１、２、３補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ）に細分化することで、混焼率の変更期間中（燃料切替時）に、石炭等の第１燃料の単位熱量の差異に応じて燃料投入量を補正できるとともに、混焼率の変化に伴うボイラ熱効率の差異に応じて燃料投入量を補正できる。従って、ボイラへの燃料過投入を抑制でき、燃料系統及び蒸気系統等の制御性を向上させることができる。
【００１６】
また、安定期間において、算出された第１補正係数（Ｋａ）と、算出された第３補正係数（Ｋｃ）と、安定期間において連続的に更新される第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）とに基づいて、第１燃料の単位熱量（ｑａ）を連続的に算出しておき、非安定期間において、非安定期間に移行する直前に算出された第１燃料の単位熱量（ｑａ）と、混焼率（Ｆｐ）とに基づいて、第２補正係数（Ｋｂ）を算出するようにしてもよい。これにより、最新の単位熱量（ｑａ）を用いて、第２補正係数（Ｋｂ）を算出できるので、制御性がより向上する。
【００１７】
また、非安定期間は、混焼率（Ｆｐ）が変更開始された時点から、当該変更の終了後に所定時間経過した整定時点までの未整定期間であり、安定期間は、整定時点から、混焼率（Ｆｐ）が再び変更開始される時点までの整定期間であるようにしてもよい。これにより、混焼率の変更後、整定するまでの不安定な期間は、第２燃料補正係数を用いて、第１燃料の単位熱量及び実際の混焼率に応じて適切に補正することができる。
【００１８】
また、第１補正係数（Ｋａ）は、整定時点から所定時間経過後に算出され、次回の整定時点まで同一の値で維持されるようにしてもよい。第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）は整定時点から算出され始めるが、整定時点から上記所定時間経過後には第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）が安定しているので、この安定した第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を用いることで、正確な第１補正係数（Ｋａ）を求めることができる。また、ボイラ負荷が一定であれば、第１補正係数（Ｋａ）は不変であるので、次回の整定時点まで同一値で維持することができ、これによって、第１燃料の単位熱量（ｑａ）を連続的に算出可能となる。
【００１９】
また、第１補正係数（Ｋａ）は、ボイラの負荷率ごとにそれぞれ算出されて、記憶手段に記憶され、非安定期間では、記憶手段に記憶されている第１補正係数（Ｋａ）に基づいて、ボイラの実際の負荷率に応じた第１補正係数（Ｋａ）が算出されるようにしてもよい。
【００２０】
また、フィードバック補正は、ボイラの入力要求負荷量に対して行われ、フィードバック補正前の値は、ボイラの入力要求負荷量であり、フィードバック補正後の値は、当該入力要求負荷量をフィードバック補正した後の要求負荷量であるようにしてもよい。
【００２１】
また、フィードバック補正は、ボイラの入力要求負荷量から求めたボイラへの燃料投入量に対して行われ、フィードバック補正前の値は、ボイラの入力要求負荷量から求めた燃料投入量であり、フィードバック補正後の値は、当該燃料投入量をフィードバック補正した後の燃料投入量であるようにしてもよい。
【００２２】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、単位熱量変動があり、かつ、当該単位熱量（ｑａ）が連続的に測定されない第１燃料と、単位熱量（ｑｂ）が既知の第２燃料とを少なくとも含む複数種類の燃料を混合燃焼させたときの燃焼熱により蒸気を発生するボイラにおいて、ボイラへの燃料投入量を制御するボイラ燃料制御装置が提供される。このボイラ燃料制御装置は、入力要求負荷量に応じてボイラへの燃料投入量を求める燃料投入量演算部と、燃料投入量演算部により求められた燃料投入量に応じて、ボイラに複数種類の燃料をそれぞれ供給する燃料投入部と、ボイラで発生した蒸気圧力を測定する測定手段と、測定手段により測定された測定蒸気圧力と設定蒸気圧力とに基づきフィードバック補正量を求め、当該フィードバック補正量に基づきボイラへーの燃料投入量を補正するフィードバック制御手段と、フィードバック制御手段によるフィードバック補正後または補正前の値を補正する補正手段と、を備える。補正手段は、前記ボイラ要求負荷量および前記複数種類の燃料の混焼率（Ｆｐ）が不変の安定期間では、フィードバック補正後の値と当該フィードバック補正前の値との比又は差の値を逐次更新しつつ記憶し、当該記憶した複数の値から求めた第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）に基づいて、フィードバック補正後または補正前の値を補正する。また、補正手段は、前記ボイラ要求負荷量または前記複数種類の燃料の混焼率（Ｆｐ）の少なくともいずれかが変更される非安定期間では、ボイラに設けられた熱交換器の劣化に伴うボイラの熱効率低下を補正するための第１補正係数（Ｋａ）と、第１燃料の単位熱量（ｑａ）の実単位熱量との差異を補正するための第２補正係数（Ｋｂ）と、混焼率（Ｆｐ）によるボイラの熱効率の差異を補正するための第３補正係数（Ｋｃ）との積である第２燃料補正係数（ΣＫ）に基づいて、フィードバック補正後または補正前の値を補正する。さらに、補正手段は、混焼率（Ｆｐ）に基づき、予め設定された関係式に従い第３補正係数（Ｋｃ）を算出し、前回の混焼率（Ｆｐ）の変更時における当該変更前後の第１燃料の流量（Ｇａ）と、当該変更前後の前記第１燃料以外の燃料の流量（Ｇｂ）及び単位熱量（ｑｂ）と、当該変更前後に算出された第３補正係数（Ｋｃ）とに基づいて、第１燃料の単位熱量（ｑａ）を算出し、当該第１燃料の単位熱量（ｑａ）と、前回の混焼率の変更後の混焼率（Ｆｐ）とに基づいて、第２補正係数（Ｋｂ）を算出し、算出された第３補正係数（Ｋｃ）と、算出された第２補正係数（Ｋｂ）と、前回の混焼率の変更後の第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）とに基づいて、第１補正係数（Ｋａ）を算出する。
【００２３】
かかる構成により、上記ボイラ燃料投入量の決定方法を好適に実行できるボイラ燃料制御装置を提供できる。
【００２４】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、コンピュータを上述したボイラ燃料制御装置として機能させるためのプログラムが提供される。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、複数種燃料混合燃焼を行うボイラにおいて、混焼率の変化時であっても、石炭等の単位熱量変動がある燃料の単位熱量の差異、及び、混焼率の変化に伴うボイラ熱効率の差異に対応して、ボイラへの燃料投入量を適切に補正できる。従って、ボイラへの燃料過投入を抑制して制御性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００２７】
（本発明の関連技術）
以下に、本発明の実施の形態に係るボイラ燃料投入量の決定方法を説明するに先立ち、まず、本願発明者らが本発明に想到する基礎として開発した関連技術にかかるボイラ燃料投入量の決定方法について、図１〜図４を参照して説明する。なお、図１は、本発明の関連技術に係るボイラ燃料投入量の決定方法の説明図、図２は、同ボイラ燃料投入量の決定方法を実行するボイラ燃料制御装置の構成を示すブロック図、図３は、同ボイラ燃料制御装置のプログラム演算手段１４を詳細に示すブロック図、図４は、同プログラム演算手段１４のプログラム演算部１７の動作を示すフロー図である。
【００２８】
本発明の関連技術に係るボイラ燃料投入量の決定方法は、図１、図２に示すように、ボイラ設備１０に適用されるものであり、ボイラの要求蒸気量（要求負荷量）に対応するボイラへの燃料（例えば、石炭）投入量の関係に基づく予め設定した燃料関数Ｆ１（以下、単に設定燃料関数Ｆ１ともいう。）を使用し、圧力補正前（フィードバック補正前）のボイラへの入力要求蒸気量Ａ（入力要求負荷量）と、圧力補正後（フィードバック補正後）の要求蒸気量Ｂ（要求負荷量）との比又は差を逐次更新して、当該比又は差をボイラ燃料制御装置の具備するメモリ等の記憶手段（図示せず。）に記憶し、この記憶した複数の比又は差により燃料補正係数を求め、この燃料補正係数により燃料投入量を補正する方法である。以下、詳しく説明する。
【００２９】
まず、本発明の関連技術に係るボイラ燃料投入量の決定方法について、その概略を図１を参照しながら簡単に説明する。なお、この図１に示す決定方法の考え方は、本発明の実施形態にかかるボイラ燃料投入量の決定方法にも適用されるものである。
【００３０】
本発明の関連技術に係るボイラ燃料投入量の決定方法は、フィードバック補正量（補正前と後の値の差異）を基にして、ボイラ効率の変化に起因する設定燃料関数Ｆ１の変化を、現状のボイラ効率を考慮した適正な燃料関数Ｆ１’となるように（オンライン状態であたかも燃料関数Ｆ１を書換えしたように）、燃料補正係数によって逐次補正する方法である。この燃料関数Ｆ１の一般式は、前記したＹ＝∫（ｋ・Ｘ）で示され、このｋがボイラ効率を示す。
【００３１】
これにより、適正な燃料関数Ｆ１’と要求蒸気量から得られる燃料投入量ＦｕＢは、設定燃料関数Ｆ１と要求蒸気量から得られる燃料投入量ＦｕＡに、ボイラ効率ｋの変化に起因する燃料投入量の差異分ΔＦｕ（フィードバック補正量）を加算した量となる。従って、適正な燃料関数Ｆ１’から得られる燃料投入量ＦｕＢ（＝ＦｕＡ＋ΔＦｕ）の燃料をボイラへ供給することで、蒸気圧力偏差（フィードバック補正量）を生じさせることなく（極力抑制させて）、要求蒸気量を発生させることが可能である。
【００３２】
なお、前記したように、燃料投入量がハンチングすることから、各フィードバック補正量のみで設定燃料関数Ｆ１を補正すると、ハンチングの変動幅の差を含むことになる。そこで、このハンチングの変動幅の差を排除するために、過去の複数のフィードバック補正量（補正前と後の値の差異）もメモリに記憶しておき、この過去の値を含めて、フィードバック補正量を移動平均、乗算、又は加算して使用する。なお、図１においては、説明の便宜上、要求蒸気量と燃料投入量との関係式を直線としているが、通常は、ボイラの特性に応じて、曲線の関係式となっている。
【００３３】
以下、設定燃料関数Ｆ１で求めた燃料投入量を燃料補正係数により補正する方法について、詳細に説明する。
【００３４】
図２、図３に示すように、常時は、必要となる発電量を発電機で出力するため、ボイラ設備１０の操作部で、この発電機出力に相当するボイラ要求負荷量（指令）、即ち入力要求蒸気量Ａを入力する。そして、燃料関数Ｆ１を設定入力している燃料投入量演算部２０で、ボイラへの入力要求蒸気量Ａと設定燃料関数Ｆ１により、ボイラに供給する燃料投入量が決定され、この燃料投入量の燃料がボイラ設備１０のボイラへ供給される。次に、ボイラに設けられた測定手段、例えば圧力計により、ボイラで発生した蒸気の圧力が測定され、その測定主蒸気圧力が主蒸気圧力発信器Ｐに入力される。主蒸気圧力発信器Ｐに入力された測定主蒸気圧力に基づき、ＰＩＤ制御部１１により主蒸気圧力補正操作量が設定される。
【００３５】
ＰＩＤ制御部１１においては、例えば、ボイラの状態（伝熱面の汚れ等）、燃料性状、及びその他の要因が維持された条件で得られる燃料関数Ｆ１であれば、設定値と実操業値との圧力差がほとんど無く、燃料関数Ｆ１のみを用いて、必要な主蒸気圧力と、当該主蒸気圧力に相当する必要な発電機出力が得られる。しかし、前述したように、例えば、ボイラ設備１０のボイラ状態変化、燃料性状の変化、及びその他の要因変化に伴って、測定主蒸気圧力と設定主蒸気圧力とで圧力差（フィードバック補正量ともいう）が発生する。
【００３６】
ＰＩＤ制御部１１は、蒸気測定主蒸気圧力と設定主蒸気圧力との偏差からＰＩＤ制御（比例・微分・積分制御）によってフィードバック補正量を求め、加算部１２は、このフィードバック補正量を入力要求負荷量に加算する。ＰＩＤ制御部１１において、ボイラへの燃料過不足により測定主蒸気圧力と設定主蒸気圧力との間で圧力差が発生すると、まず、加算部１２により、当該主蒸気圧力の偏差（誤差量）をフィードバック制御量として、入力要求蒸気量Ａに加算する。
【００３７】
次に、除算部１３にて、圧力補正前のボイラへの入力要求蒸気量Ａ（ＭＷｉ）を分母に、圧力補正後の要求蒸気量Ｂ（ＭＷii）を分子にして、入力要求蒸気量Ａ（ＭＷｉ）と要求蒸気量Ｂ（ＭＷii）との比、即ち係数基準値（Ｋｉ）を算出する。
（ＭＷii）／（ＭＷｉ）⇒（Ｋｉ）
【００３８】
この算出された係数基準値（Ｋｉ）は、除算部１３からプログラム演算手段１４に入力される。なお、この除算部１３の代わりに減算部を設けて、フィードバック補正後の値である例えば圧力補正後の要求蒸気量Ｂ（ＭＷii）と、フィードバック補正前の値である例えば入力要求蒸気量Ａ（ＭＷｉ）との差（ＭＷii−ＭＷｉ）を算出して、以下の燃料補正係数を求めることもできる。
【００３９】
そして、プログラム演算手段１４においては、図３に示すように、一次遅れ補正部１５にて、前記除算部１３から入力された係数基準値（Ｋｉ）を使用して、例えば１０秒間の一次遅れによる過渡的変動を抑えるため（ハンチングを抑制するため）、この係数基準値（Ｋｉ）を一次遅れ補正して係数基準値（Ｋｉ１）とする。これにより、係数基準値（Ｋｉ）に含まれるノイズをカットして、補正後の係数基準値（Ｋｉ１）の精度を向上できる。
（Ｋｉ）⇒（Ｋｉ１）
【００４０】
更に、プログラム演算手段１４の移動平均算出部１６で、上記補正後の係数基準値（Ｋｉ１）を含めて、例えば３０秒間の各係数基準値を移動平均して係数平均値（Ｋｉε）を算出する。
（Ｋｉ１）⇒（Ｋｉε）
【００４１】
以上の方法で得られた係数平均値（Ｋｉε）を、プログラム演算手段１４のプログラム演算部（ＰＲＧ演算部）１７に入力する。なお、入力要求蒸気量Ａ（ＭＷｉ）も、プログラム演算部１７に入力されている。
【００４２】
このプログラム演算部１７では、蒸気算出した係数平均値（Ｋｉε）を使用して、変化率を制限した最終的な燃料補正係数（Ｋｉｐｇε）の前段階の燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を算出する。なお、この燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）は、本発明の第１燃料補正係数に相当する。なお、プログラム演算部１７では、係数のリセット及び演算開始・停止の設定も可能である（係数リセットトリガ、演算開始・停止トリガ）。
【００４３】
ここで、図４を参照しながら、燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）の算出方法について説明する。まず、ステップＳ１で、ボイラの作業者は、ボイラ燃料制御装置の操作部（図示せず。）を使用して、プログラム演算部１７に、ボイラの最大負荷（ＭＷｔ：設定定数）、部分負荷（ＭＷｘ：設定定数）、及び最低負荷（ＭＷｍ：設定定数）をそれぞれ入力する。
【００４４】
次に、予め入力されたボイラの入力要求蒸気量Ａ（入力要求負荷量に相当）、最低負荷、及び部分負荷を、最大負荷でそれぞれ除算して、現在の負荷率、最低負荷率、及び部分負荷率を求める。なお、部分負荷率は、図示の１つの例に限定されず、複数設定可能である。
（ＭＷｉ）／（ＭＷｔ）＝（ＭＷｒ）⇒現在の負荷率
（ＭＷｍ）／（ＭＷｔ）＝（ＭＷｍｒ）⇒最低負荷率
（ＭＷｘ）／（ＭＷｔ）＝（ＭＷｘｒ）⇒部分負荷率
【００４５】
そして、求めた現在の負荷率と、最低負荷率及び部分負荷率との差をそれぞれ求める。
（ＭＷｒ）−（ＭＷｍｒ）
（ＭＷｒ）−（ＭＷｘｒ）
なお、上記した現在の負荷率とプログラム演算部１７に入力された定数１との差も求める。
（ＭＷｒ）−１
この定数１は最大負荷率（（ＭＷｔｒ）＝（ＭＷｔ）／（ＭＷｔ）＝１）である。
【００４６】
また、ステップＳ２においては、圧力偏差の大小に応じて、入力された係数平均値（Ｋｉε）を更新するか否かの判定基準の一方側（条件Ｂ）を定める。ここで、入力された係数平均値（Ｋｉε）に圧力偏差が生じていなければ１．０であり、圧力偏差が小さい場合、例えば、係数平均値（Ｋｉε）が０．９９を超え１．０１未満の許容範囲内である場合には、入力された係数平均値（Ｋｉε）を使用しても問題ないため、この係数平均値（Ｋｉε）を更新しない。一方、入力された係数平均値（Ｋｉε）が、例えば、０．９９≧Ｋｉε、又は１．０１≦Ｋｉεであれば、大きな圧力偏差が生じていることを示すため、係数平均値の許容範囲を逸脱し、入力された係数平均値（Ｋｉε）を新たな係数平均値で更新する必要がある。なお、係数平均値は、他の条件（オプション）によっても設定されるものであり、例えば、入力蒸気量（発電負荷）の変更時においては、係数平均値（Ｋｉε）が０．９９を超え１．０１未満の許容範囲内であっても、その係数平均値の更新条件が成立する。
【００４７】
前記したステップＳ１で求めた｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｍｒ）｝、｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｘｒ）｝、及び｛（ＭＷｒ）−１｝は、以降略同様の処理がなされるため、ここでは｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｘｒ）｝についてのみ説明する。
まず、得られた｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｘｒ）｝の数値を、ｘ２として設定する。設定したｘ２が、ステップＳ３′で、−ｒ２≦ｘ２≦＋ｒ２（ｒ２＝０．１）であれば、次のステップＳ４′へ進む。ここで、ｘ２が上記した条件範囲を満足しなければ、この処理を終了（ＥＮＤ）する。
【００４８】
そして、ステップＳ４′において、ステップＳ３′の条件を満足した状態が安定して継続されなければ、即ちボイラに供給する燃料の反応時間（ここでは例えば５分）を経過しなければ、再びステップＳ３′へ戻る。一方、安定した状態が５分継続されて条件Ａが成立し、且つ前記したようにＫｉεが許容値を逸脱したか、もしくはその他トリガリセット信号が成立して条件Ｂが成立した場合、入力セットしたｙ１〜ｙ３のうちのｙ２のトリガ信号（デジタル指令）として、前記した係数平均値Ｋｉε（新たに求めた値の比）をメモリ内既存係数Ｋｉεｘ（予め求めた値の比）へ乗算し、更新保存する。ここで、反応時間は、ボイラへの燃料投入量の調整から主蒸気圧力の変化発生に至るまでに要する時間に基づいて決定する。
【００４９】
なお、｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｍｒ）｝及び｛（ＭＷｒ）−１｝についても、それぞれｘ１及びｘ３としてステップＳ３′と同様の処理であるステップＳ３及びステップＳ３″の処理（ｒ１及びｒ３）がなされ、引き続きステップＳ４′と同様の処理であるステップＳ４及びステップＳ４″の処理がなされる。これにより、前記した条件Ａ及び条件Ｂが成立したことを条件とし、｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｍｒ）｝をｙ１のトリガ信号（デジタル指令）とし、前記した係数平均値Ｋｉεをメモリ内既存係数Ｋｉε１へ乗算し、更新保存する。同じく、｛（ＭＷｒ）−１｝をｙ３のトリガ信号（デジタル指令）とし、前記した係数平均値Ｋｉεをメモリ内既存係数（Ｋｉε３）へ乗算し、更新保存する。
【００５０】
ここで、部分負荷である（Ｋｉεｘ）を考慮した場合、即ち（Ｋｉε１）、（Ｋｉεｘ）、及び（Ｋｉε３）の３点以上を使用して燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を算出することもできる。なお、前記した（Ｋｉε１）、（Ｋｉεｘ）、及び（Ｋｉε３）の各初期値（イニシャライズ）は１である。
【００５１】
これらの数値を使用して、ステップＳ５で係数算出演算を行い、燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を算出する。ここで、部分負荷が無い場合には、（Ｋｉε１）及び（Ｋｉε３）の２点から、燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を求めることができる。この２点を使用して燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を算出する演算式を以下に示す。
｛（Ｋｉε３）−（Ｋｉε１）｝／｛１−（ＭＷｍｒ）｝・｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｍｒ）｝＋（Ｋｉε１）＝（Ｋｉｐｇ）
【００５２】
また、部分負荷であるＫｉεｘとして、例えば、Ｋｉεｘ１、Ｋｉεｘ２、及びＫｉεｘ３の３点を使用し、前記した（Ｋｉε１）及び（Ｋｉε３）を使用した合計５点から燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を算出する演算式を以下に示す。なお、（Ｋｉεｘ１）、（Ｋｉεｘ２）、及び（Ｋｉεｘ３）の部分負荷率を、それぞれ（ＭＷｘｒ１）、（ＭＷｘｒ２）、及び（ＭＷｘｒ３）とする。
【００５３】
ＭＷｒ＜ＭＷｍｒの場合：
（Ｋｉｐｇ）＝（Ｋｉε１）
ＭＷｍｒ≦ＭＷｒ＜ＭＷｘｒ１の場合：
（Ｋｉｐｇ）＝｛（Ｋｉεｘ１）−（Ｋｉε１）｝／｛（ＭＷｘｒ１）−（ＭＷｍｒ）｝・｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｍｒ）｝＋（Ｋｉε１）
ＭＷｘｒ１≦ＭＷｒ＜ＭＷｘｒ２の場合：
（Ｋｉｐｇ）＝｛（Ｋｉεｘ２）−（Ｋｉεｘ１）｝／｛（ＭＷｘｒ２）−（ＭＷｘｒ１）｝・｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｘｒ１）｝＋（Ｋｉεｘ１）
ＭＷｘｒ２≦ＭＷｒ＜ＭＷｘｒ３の場合：
（Ｋｉｐｇ）＝｛（Ｋｉεｘ３）−（Ｋｉεｘ２）｝／｛（ＭＷｘｒ３）−（ＭＷｘｒ２）｝・｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｘｒ２）｝＋（Ｋｉεｘ２）
ＭＷｘｒ３≦ＭＷｒ＜１．０の場合：
（Ｋｉｐｇ）＝｛（Ｋｉε３）−（Ｋｉεｘ３）｝／｛１．００−（ＭＷｘｒ３）｝・｛（ＭＷｒ）−（ＭＷｘｒ３）｝＋（Ｋｉεｘ３）
１．０≦ＭＷｒの場合：
（Ｋｉｐｇ）＝（Ｋｉε３）
【００５４】
上記の複合演算により、部分負荷の適正値を導き出す。なお、部分負荷（Ｋｉεｘ）は、必要に応じて無限大に増やすことができる。これにより、部分負荷の適正値の精度を更に高めることができる。
以上のように、（Ｋｉε）を使用して、現状のボイラ負荷に応じた燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）が得られる。
（Ｋｉε）⇒（Ｋｉｐｇ）
【００５５】
ステップＳ５で得られた燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）は、図３に示すように、プログラム演算手段１４の変化率制限部１８で、ボイラ設備１０での操業運転状態の急激な変動を考慮して、変化率の制限を設ける。例えば、上記フィードバック制御に応じて連続して算出される燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）が、所定の変化率（例えば０．０２／分）以下でしか変化しないように制限する。これにより、ボイラ設備１０での操業運転状態の急激な変動を防止して、安定性を確保できる。
【００５６】
このようにして、変化率制限部１８にて燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）の変化率を制限した燃料補正係数（Ｋｉｐｇε）が求められ、乗算部１９に出力される。なお、変化率制限部１８は必ずしも設けなくてもよく、燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）をそのまま乗算部１９に出力してもよい。
（Ｋｉｐｇ）⇒（Ｋｉｐｇε）
なお、システム異常（エラー）時及びイニシャライズ（初期設定）時には、乗算部１９への出力を切り替える切替部２１に、係数リセットトリガが入力され、燃料補正係数（Ｋｉｐｇε）の代わりに、定数１が使用される。
【００５７】
次いで、乗算部１９では、上記燃料投入量演算部２０により設定燃料関数Ｆ１と圧力補正後の要求蒸気量Ｂから求めた補正後の燃料投入量（Ｆｕｅｌｉ）に、燃料補正係数（Ｋｉｐｇε）を乗算して、必要な主蒸気圧力に対応する適正な燃料投入量、即ち補正後の燃料投入量（Ｆｕｅｌii）を求める。
（Ｋｉｐｇε）・（Ｆｕｅｌｉ）＝（Ｆｕｅｌii）
なお、算出された燃料補正係数（Ｋｉｐｇε）の代わりに定数１を使用する場合、補正後の燃料投入量（Ｆｕｅｌii）は、以下の式で決定される。
１・（Ｆｕｅｌｉ）＝（Ｆｕｅｌｉ）＝（Ｆｕｅｌii）
この求めた燃料投入量（Ｆｕｅｌii）だけ、ボイラに燃料を供給して、必要な主蒸気圧力を得て発電量を得る。なお、求めた燃料投入量（Ｆｕｅｌii）をボイラに投入した後は、ボイラの主蒸気圧力が測定され、この測定主蒸気圧力により、前記した手順を繰り返し行う。
【００５８】
なお、前記した燃料補正係数は、前記した条件Ａ及び条件Ｂが成立する毎に、即ち入力要求蒸気量の変更時、又は、係数平均値（Ｋｉε）が許容範囲を逸脱する毎に、前記した方法により新たに求めた燃料補正係数で更新することが好ましい。このように、更新した燃料補正係数を使用して、燃料投入量を補正することにより、発電量のばらつきを更に抑制できる。
また、発電量の変更に伴う入力要求蒸気量Ａの変更継続中は、燃料補正係数を更新することなくそのまま使用し、入力要求負荷量Ａの変更終了後から燃料補正係数を更新することが好ましい。これにより、変動因子を増やすことなく、発電量のばらつきを更に抑制できる。
【００５９】
以上、本発明の関連技術に係るボイラ燃料の決定方法について詳述した。かかるボイラ燃料の決定方法によれば、以下のような効果がある。単位熱量変動のある石炭等を燃料として用いた場合であっても、石炭の実際の単位熱量を把握することなく、ボイラ伝熱面の汚れやガスエアーヒータ等の熱交換器劣化によるボイラ熱効率低下や、石炭の単位熱量差異の影響を補正でき、主蒸気圧力偏差に伴うハンチング現象を抑制した安定制御が可能である。
【００６０】
つまり、上記ボイラ燃料の決定方法では、フィードバック補正後と補正前における値（例えば要求蒸気量（要求負荷量））に基づき、燃料補正係数を求めるので、現状のボイラ熱効率の変化や石炭の単位熱量変動を考慮した補正を逐次行い、ボイラへの適正燃料投入量を決定できる。また、フィードバック補正後と補正前における値の比又は差を逐次更新しつつ複数記憶するので、予め設定したボイラ効率の変化に対する差異を無くし、この差異によって生じる燃料投入量のハンチングの変動幅を、従来技術よりも抑制できる。これにより、ボイラへの燃料過投入を抑制して、例えば、ボイラからの排ガス量の増加又はボイラの熱効率の低下を抑制できる。
【００６１】
特に、燃料補正係数に、フィードバック補正前後における値の比又は差を使用し、予め求めた値の比に更新する値の比を逐次乗算、又は予め求めた値の差に更新する値の差を逐次加算して記憶する場合には、多大なデータ量を管理する必要性がなく、例えば、データ記憶のための記憶手段の容量を小さくできる。また、燃料補正係数を、フィードバック補正後と補正前における値の比又は差を逐次移動平均して記憶させ、この記憶させた値から求める場合には、制御精度が良くなるので好ましい。
【００６２】
また、ボイラ負荷変更時又は燃料性状変化に伴う単位熱量変化時における、入力要求負荷変更の追従遅れを解消でき、燃料投入量のハンチングの変動幅を従来よりも抑制できる。ここで、例えば、多種燃料配分及びカロリー変化により、燃料投入量が、予め設定した適正値を外れた場合においても、常に要求蒸気量と燃料投入量との関係を適正値に保つことができる。従って、主蒸気圧力偏差（操作量）による加算量を減少でき、安定した適正燃料の供給が可能になる。
また、このように、主蒸気圧力による補正値加算がほとんどなくなることにより、比例、微分、及び積分による修正加算動作、即ちＰＩＤ制御部１１による演算操作を減少でき、燃料過投入（燃料投入量の過多及び過少を含む。）が解消される。加えて、発電負荷の安定性も図れる。
【００６３】
更に、燃料過投入の発生及び主蒸気圧力の偏差補正加算を解消できる。燃料余剰分による蒸気量への影響（その他の要因）、及び適正燃料の相違による無駄な蒸気変動が解消され、燃料過投入も解消されることとなるため、ボイラのランニングコストの低減に繋がる。加えて、常に主蒸気圧力偏差（操作量）は無に等しく、主たる燃料投入指令量は、主蒸気圧力の変動に左右されることなく、ボイラの主蒸気圧力の安定性向上及び燃焼効率の向上に繋がる。
【００６４】
特に、ボイラ使用燃料の単位熱量（Ｊ／ｍ３、Ｊ／トン）を、適正な単位熱量（即ち、燃料関数Ｆ１のＸに相当）に設定できていない燃料（例えば、石炭の単位熱量変動）でも、適正な燃料関数Ｆ１に補正できる。
従って、燃料投入量の過投入が解消されるに伴い、燃料の燃焼時に発生する排ガス量の低減に繋がるため、排出ガス規制の進む現在においては、環境保全に適した操業を実施できる。
【００６５】
以上、本願発明の関連技術に係るボイラ燃料の決定方法と、その効果について詳述した。しかしながら、本願発明者らが鋭意研究したところ、上記関連技術には次のような技術的課題があることが判明した。
【００６６】
即ち、上記関連技術に係るボイラ燃料投入量の決定方法において算出される燃料補正係数Ｋｉｐｇは、以下の３要素の影響を受けて変化するものである。
要素１：ボイラ伝熱面の汚れやガスエアーヒータ等の熱交換器の劣化に伴うボイラ熱効率低下
要素２：単位熱量変動がある燃料（石炭等）の制御用の基準単位熱量と実際の単位熱量との差異
要素３：混焼率によるボイラ熱効率の差異
【００６７】
なお、鉄鋼業などで生成される低カロリー副生ガス等は、窒素などの不燃ガス成分が多いため、この低カロリー副生ガスと石炭等の高カロリー燃料とをボイラ燃料として用いる場合に、ガス混焼率を増加させると、ボイラ熱効率が悪化する（要素３）。なお、既に「複数種燃料混合燃焼比率による熱効率変化補正」を行っているボイラの場合は、要素３の影響は除外される。この補正有無の確認は、ボイラの制御回路を確認するか、実機にて燃料混合燃焼比率を変えて単位熱量の変化状況で確認できる。
【００６８】
上記関連技術によれば、複数種燃料混合燃焼するボイラの場合（例えば、単位熱量変動がある第１燃料（石炭等）と、単位熱量が既知の第２燃料（低カロリー副生ガス等）を混合燃焼するボイラの場合）であっても、石炭とガスの混焼率が変化しない安定期間では、上記３要素を一括した補正係数Ｋｉｐｇに基づき燃料投入量を補正することで、燃料投入量を適正に補正することができた。
【００６９】
しかしながら、混焼率を変化させる期間（非安定期間）では、上記関連技術のように３要素を一括した補正係数Ｋｉｐｇに基づき燃料投入量を補正すると、ボイラ燃料投入量を適正に制御できず、ボイラの熱量過不足が生じるという問題があった（後述する図１４（ｂ）参照。）。つまり、石炭等の第１燃料とガス等の第２燃料の混焼率を変更する度に、当該第１燃料の流量比率が変更となり、該第１燃料の単位熱量差異の影響比率が変化するため、ボイラの必要熱量ΣＱに対しボイラ投入熱量に差異（過多又は過少投入）が発生してしまう。このため、混焼率の変更（燃料切替）の都度、燃料補正係数Ｋｉｐｇは変化し、制御に外乱を与え、燃料系統及び蒸気系統等の制御性を悪化させてしまっていた。
【００７０】
また、上記関連技術では、石炭等の第１燃料の単位熱量が変化した場合、当該第１燃料の単位熱量変化に応じたボイラ負荷別の補正係数（上記図４のＫｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）の補正を、要素２の変化した分のみの補正として、ボイラ負荷変更前に予め行うことができない。そのため、ボイラ負荷の変更期間では、第１燃料の単位熱量に応じた補正を行う前の燃料補正係数Ｋｉｐｇで制御を行うため、制御性が悪いという問題もあった。
【００７１】
そこで、本願発明らは、上記関連技術の問題点を鑑みて、複数種燃料混合燃焼ボイラでの混焼率の変化時における制御性を向上させるべく、鋭意努力して本願発明に相当した。以下に、本発明の第１の実施形態にかかるボイラ燃料投入量の決定方法について詳述する。
【００７２】
（本発明の第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態にかかるボイラ燃料投入量の決定方法が適用されるボイラと、このボイラで使用される燃料について説明する。本実施形態にかかるボイラは、少なくとも第１燃料と第２燃料とを含む複数種類の燃料を混合燃焼させて、この燃焼熱により蒸気を発生させる設備である。
【００７３】
第１燃料は、単位熱量が変動し、かつ、測定に時間やコストがかかるため単位熱量が連続的に測定されない燃料であり、例えば、石炭、廃棄物固形燃料ＲＤＦ、汚濁水炭素固形燃料などである。以下では、この第１燃料（「燃料Ａ」という場合もある。）として、石炭の例を挙げて説明するが、かかる例に限定されるものではない。
この第１燃料としての石炭は、例えば、微粉炭機で微細粒子に粉砕されてボイラに供給されるが、その際、石炭の単位熱量（有効単位発熱量：実際に投入する際の熱量（Ｊ／ｔｏｎ−ｗｅｔ））は、常に一定なわけではなく、供給タイミングによって変動する。この石炭の単位熱量の変動の理由としては、（１）自然界でできた石炭は成分(工業分析、元素分析)が不安定なこと、（２）石炭ヤード等での石炭貯蔵中に、自然発熱による石炭劣化が発生し発熱量が変化すること、（３）石炭付着水分は、石炭管理状況に応じて石炭ヤード飛散防止用の散水や、雨天降水量により変化すること、石炭ヤードからの積み出し箇所により石炭付着水分が大きく異なること、などが挙げられる。
【００７４】
このように、石炭は単位熱量変動があるが、ボイラに供給される迄の過程では、一般的に、石炭の単位熱量が連続的に測定されない。この理由としては、（１）一般的な石炭発熱量の推定式（デュイロンの式、香坂の式）を用いた場合には、推定誤差が大きいこと、（２）石炭類の発熱量測定は、日本工業規格ＪＩＳ  Ｍ８８１４−１９９３による燃研式Ｂ形熱量計又は燃研式自動熱量計によって、石炭試料を燃焼させて発熱量を測定する(無水ベース又は気乾ベースの総発熱量をもって発熱量とする)方法はあるが、有効単位発熱量（低位発熱量／ｔ−全水分）に補正する必要があること、などが原因で、石炭の単位熱量測定は困難であり、当該測定に時間やコストを要するからである。このようにボイラに供給される石炭の単位熱量変動を把握できないと、石炭の実際の単位熱量と制御用の基準単位熱量との差異により、ボイラの熱量過不足が生じる。本実施形態では、このように第１燃料の単位熱量が全く測定されない場合であっても、当該第１燃料の実際の単位熱量を的確に把握して、燃料投入量の正確な制御を可能ならしめるものである。
【００７５】
一方、第２燃料は、その単位熱量が既知の燃料（単位熱量を連続測定可能な燃料、及び、単位熱量変動が微小なため単位熱量の固定値を使用可能な燃料）である。この第２燃料としては、例えば、鉄鋼業等で生成される副生ガス、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ）等のガス燃料や、重油等の液体燃料などが挙げられる。このうち鉄鋼業等で生成される副生ガスは、例えば、コークス炉ガス（ＣＯＧ）、高炉ガス（ＢＦＧ）、転炉ガス（ＬＤＧ）、或いはこれらの混合ガスなどである。以下では、この第２燃料（「燃料Ｂ」という場合もある。）として、上記副生ガス（以下、単に「ガス」という。）の例を挙げて説明するが、かかる例に限定されるものではない。
【００７６】
この第２燃料としてのガスは、ガスホルダー等のガス供給源から供給配管を介してボイラに供給される。このガスは、その単位熱量を測定可能であり、その測定方法としては、例えば、ボイラへの供給配管の途中でガス抜きをして当該ガスの燃焼実験を行う方法や、ガスクロマトグラフィー等のガス成分測定器で測定する方法などがある。
【００７７】
本実施形態にかかるボイラでは、以上説明したような第１燃料（石炭）と第２燃料（ガス）とを少なくとも１種類以上ずつ含む混合燃料を燃焼させる。以下では、主に、石炭とガスの２種類の燃料を混合燃焼させる場合について説明するが、３種類以上の燃料（例えば、第１燃料である石炭と、第２燃料であるコークス炉ガスや高炉ガス、第３燃料である重油やミックスガス、…など）を混合燃焼させることもできる。
【００７８】
ところで、本実施形態では、上述した関連技術の問題点を解決するため、ボイラ燃料制御装置に石炭の単位燃料を検知する特別な検出器を追加することなく、制御性を向上させる手段として、上記関連技術に係る燃料補正係数Ｋｉｐｇ（第１燃料補正係数）を、上述した燃料補正係数Ｋｉｐｇに影響を及ぼす３要素に対応する補正係数（第１、２、３補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ）に細分化して、各々の補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃを設定し、混焼率の変更期間中に、混焼率に応じた燃料投入量の補正を行うようにしている。
【００７９】
即ち、混焼率の変更期間中（燃料切替に伴い混焼率が変化する不安定期間）においては、第１、２、３補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃの積である第２燃料補正係数ΣＫに基づいて、燃料投入量を補正する。一方、混焼率が変化しない安定期間においては、上述した関連技術と同様にして第１燃料補正係数Ｋｉｐｇを順次更新しながら、この第１燃料補正係数Ｋｉｐｇに基づいて、燃料投入量を補正する。これにより、混焼率の変更期間中であっても、石炭等の第１燃料の単位熱量の差異に応じて燃料投入量を補正できるとともに、混焼率の変化に伴うボイラ熱効率の差異に応じて燃料投入量を補正できる。従って、ボイラへの燃料過投入を抑制でき、燃料系統及び蒸気系統等の制御性を向上させることができる。
【００８０】
ここで、上記本実施形態にかかる特徴である第１、２、３補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃと、第２燃料補正係数ΣＫについて詳細に説明する。次の式（１）に示すように、第２燃料補正係数ΣＫは、第１補正係数Ｋａと、第２補正係数Ｋｂと、第３補正係数Ｋｃとの積で表される。
【００８１】
ΣＫ＝Ｋａ×Ｋｂ×Ｋｃ      ・・・・・式（１）
ΣＫ：第２燃料補正係数。上記３要素を全て含む総合補正係数である。
Ｋａ：第１補正係数。ボイラに設けられた熱交換器の劣化（例えば、節炭器、水冷壁、過熱器等の熱交換器の伝熱面の汚れ、ガスエアーヒータ等の劣化）に伴うボイラの熱効率低下（上記要素１）を補正するための係数である。
Ｋｂ：第２補正係数。第１燃料（石炭等）の制御用基準単位熱量と、実際の単位熱量の差異（上記要素２）を補正するための係数である。
Ｋｃ：第３補正係数。混焼率によるボイラの熱効率の差異（上記要素３）を補正するための係数である。
【００８２】
次の表１に示すように、第１補正係数Ｋａ（以下、「補正係数Ｋａ」又は「Ｋａ」という。）は、ボイラ負荷に応じて変化するが、混焼率に応じて変化はしない（混焼率の影響は、Ｋｃの補正に含める。）。一方、第２補正係数Ｋｂ（以下、「補正係数Ｋｂ」又は「Ｋｂ」）及び第３補正係数Ｋｃ（以下、「補正係数Ｋｃ」又は「Ｋｃ」という。）は、ボイラ負荷に応じて変化しないが、混焼率に応じて変化する。これは、混焼率が変化することにより燃料成分が変わるが、このため燃焼後の排ガスの流量が変わることから、ボイラ（熱交換器）の熱伝達率およびボイラから排出される排ガスの持ち出し顕熱が増減して、ボイラの熱効率が変わるためである。
【００８３】
【表１】
2008008522.tif 000003
【００８４】
次に、上記補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃの算出方法について説明する。本実施形態では、現在の混焼率の変更時（非安定期間）に用いられる補正係数Ｋａ、Ｋｂについては、当該変更時より前の「前回の混焼率の変更時（前回の非安定期間）」の変更前後における下記各パラメータの値から算出される。以下に、当該算出に用いる各パラメータを定義する。なお、燃料Ａは、石炭等の第１燃料を表し、燃料Ｂ、Ｃ、…は、ガス等の第２燃料を表す。
【００８５】
Ｇａ：燃料Ａ（例：石炭）の流量指令値（実際の供給流量）
ｑａ：燃料Ａの実単位熱量（有効単位熱量）
Ｑａ：Ｇａ×ｑａ
ｑｓ：燃料Ａの制御用の基準単位熱量（固定値）
Ｇｂ：燃料Ｂ（例：ガス）の流量指令値（実際の供給流量）
ｑｂ：燃料Ｂの実際の単位熱量
Ｑｂ：Ｇｂ×ｑｂ
ΣＱ：全燃料の合計熱量（＝Ｑａ＋Ｑｂ＋…）
Ｆｐ：燃料Ａ以外の燃料Ｂ、Ｃ、…の混焼率（例：ガス混焼率）
１−Ｆｐ：燃料Ａの混焼率（例：石炭混焼率）
Σｋｉｐｇ：第１燃料補正係数
ΣＫ：第１燃料補正係数
【００８６】
なお、混焼率とは、２種以上の燃料を同時に燃焼させるときの燃料の全熱量に対する燃料種別ごとの熱量の割合（熱量比）である。例えば、石炭（燃料Ａ）とガス（燃料Ｂ）を混合燃焼させる場合、ガス混焼率が２０％であれば、石炭混焼率は８０％である。以下の説明では、混焼率として、燃料Ａ以外の燃料の混焼率（ガス混焼率Ｆｐ）を用いて説明するが、燃料Ａの混焼率（石炭混焼率（１−Ｆｐ））を用いて、各種の係数を計算することも勿論可能である。
【００８７】
また、以下では説明の便宜上、上記各パラメータに関し、混焼率の変更前の値を表す場合は、各パラメータに「前」を添字し、混焼率の変更後の値を表す場合は、各パラメータに「後」を添字する（例：「Ｇａ前」、「Ｇａ後」）。なお、混焼率の変更前後で変化しないパラメータについては、添字しない。なお、ここでいう「混焼率の変更前」とは、例えば、混焼率の変更開始時点であるが、かかる例に限定されず、混焼率の変更開始時点以前であれば任意の時点であってよい。また、「混焼率の変更後」とは、例えば、混焼率の変更終了から所定時間経過した時点（後述する「算出時点」）であるが、かかる例に限定されず、混焼率の変更終了時点以後であれば任意の時点であってよい。
【００８８】
まず、補正係数Ｋｃの算出方法について説明する。Ｋｃは、混焼率が変化する期間（非安定期間）における実際の混焼率（Ｆｐ）に基づき、予め設定された関係式に従って算出される。具体的には、Ｋｃは、ボイラでの実機運転あるいは性能試験により、混焼率とボイラ熱効率との関係式（２）を予め設定し、混焼率の変更時における実際のガス混焼率Ｆｐを、当該関係式（２）に代入して算出される。
Ｋｃ＝∫（Ｆｐ）      ・・・・・式（２）
【００８９】
なお、混焼率（熱量比）Ｆｐによるボイラ熱効率の低下を補正するための補正係数Ｋｃは、本来、ボイラ負荷Ｐと混焼率Ｆｐとの関数式［Ｋｃ＝∫（Ｐ、Ｆｐ）］で表されるが、上記燃料関数Ｆ１に、既にボイラ負荷によるボイラ熱効率低下の補正が含まれているため、本実施形態では、上記混焼率Ｆｐのみの関係式（２）としている。
【００９０】
ここで、図５を参照して、上記Ｋｃを求めるための関係式（２）の設定方法の具体例について説明する。図５（ａ）の表に示すように、実際のボイラを用いて運転試験を行い、ボイラ負荷ごとに、石炭専焼時とガス専焼時におけるボイラ効率ζｃ、ζｇをそれぞれ求め、さらに、ガス混焼率１％当たりの、石炭専焼時のボイラ効率に対するガス専焼時のボイラ効率低下度｛（ζｇ／ζｃ）／Ｆｐ｝を算出した。これをプロットしたのが、図５（ｂ）のグラフである。図５（ｂ）に示すように、ガス混焼率Ｆｐと、上記ボイラ効率低下度｛（ζｇ／ζｃ）／Ｆｐ｝とは相関があり、両者の関係から、上記式（２）の具体例として式（３）を求めた。
【００９１】
0.1≦Ｆｐ≦0.5のとき
１／Ｋｃ＝Ｆｐ×（0.9228×Ｆｐ＾-1.0334）      ・・・・・式（３）
Ｆｐ＜0.1のとき
１／Ｋｃ＝1.0
なお、Ｆｐが0.1未満のときには、上記式（３）に従うと、１／Ｋｃ＜1.0となるため、0.1≦Ｆｐの条件を加えた。また、ボイラの運転実績を考慮して、Ｆｐ≦0.5の条件を加えた。例えば、このようにして、式（２）、（３）に従い、混焼率Ｆｐに応じた、混焼率Ｆｐによるボイラ熱効率の差異を補正するための補正係数Ｋｃを求めることができる。
【００９２】
次に、補正係数Ｋａ、Ｋｂの算出方法について説明する。まず、混焼率の変更後に、次の式（４）に従い、当該変更前後の燃料Ａの流量（Ｇａ前、Ｇａ後）と、当該変更前後の燃料Ｂの流量（Ｇｂ前、Ｇｂ後）及び単位熱量（ｑｂ前、ｑｂ後）（即ち、燃料Ｂの熱量Ｑｂ前、Ｑｂ後）と、上記式（２）で算出される補正係数（Ｋｃ前、Ｋｃ後）とに基づいて、燃料Ａの実際の単位熱量（ｑａ）を算出する。さらに、次の式（５）に従い、式（４）で求めた燃料Ａの単位熱量（ｑａ）と、上記変更後の混焼率（Ｆｐ後）とに基づいて、補正係数（Ｋｂ）を算出する。
【００９３】
【数１】
2008008522.tif 000004
・・・・・式（４）
【００９４】
【数２】
2008008522.tif 000005
・・・・・式（５）
【００９５】
また、混焼率の変更後（後述する整定時点）では、ΣＫ後＝Ｋｉｐｇ後であるので、上記（１）式より、下記の式（６）が得られる。この式（６）に従い、上記式（２）で算出された補正係数（Ｋｃ後）と、上記式（５）で算出された補正係数（Ｋｂ後）と、上述した関連技術の手法で求まる第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ後）とに基づいて、補正係数（Ｋａ後）を算出する。なお、このＫａは、ボイラ負荷別に求められ、ボイラ燃料制御装置のメモリにボイラ負荷ごとに記憶され、新たなＫａが算出されるたびに随時更新される。
Ｋａ後＝Ｋｉｐｇ後／（Ｋｂ後×Ｋｃ後）      ・・・・・式（６）
【００９６】
上記のようにして、補正係数Ｋａが求まると、燃料Ａである石炭が同炭種の場合には、ボイラの熱交換器の劣化は生じ難いので、補正係数Ｋａの値を一定値に維持しても問題ないと考えられる。従って、次回の混焼率の変更時までの安定期間（該燃料Ａの専焼時又は混焼率の一定時）には、上記式（６）で算出された補正係数（Ｋａ後：固定値）と、上記式（２）で算出された補正係数（Ｋｃ後：固定値）と、上記安定期間において随時更新される第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ後：変動値）とに基づいて、下記式（７）に従い、補正係数（Ｋｂ後）を連続的に算出して、更新しておくことができる。さらに、上記式（５）に従い、当該連続的に算出される補正係数（Ｋｂ後）に基づき、燃料Ａの単位熱量（ｑａ）も連続的に算出して、更新しておくことができる。
Ｋｂ後＝Ｋｉｐｇ後／（Ｋａ後×Ｋｃ後）      ・・・・・式（７）
【００９７】
このようにして、混焼率が不変の安定期間でも連続的にｑａ、Ｋｂ後を算出して更新しておくことにより、次回の混焼率の変更時には、当該変更直前に求められたｑａ、Ｋｂ後を用いて、上記第２燃料補正係数（ΣＫ）を求めることができる。これにより、最新の燃料Ａの単位熱量を考慮してボイラ投入量を補正できるので、制御性が更に向上する。
【００９８】
なお、燃料Ａの補正係数Ｋｂを第２燃料補正係数ΣＫから分離し、燃料Ａの基準単位熱量ｑｓを、求めた実際の単位熱量ｑａに置き換えることで、補正することもできる。しかし、この場合、燃料Ａの単位熱量を直接補正するタイミングと、第２燃料補正係数ΣＫからＫｂを除いた補正係数に移行する期間では、制御に外乱を与える要因となる。
【００９９】
また、ボイラには、蒸気の吹きつけにより熱交換器の伝熱面に付着した燃焼灰を除去するスーツブロワ（図示せず。）が設けられているが、このスーツブロワの蒸気に、ボイラから発生した主蒸気を使用している場合は、主蒸気圧力に影響することから、スーツブロワ使用中（含むスーツブロワ配管の暖管中）には、該当箇所の伝熱面熱収支が定常と異なるため、上記補正係数の計算を行わない方が好ましい。
【０１００】
以上のように、本実施形態では、上記第１燃料補正係数Ｋｉｐｇを３要素の補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃに分割し、燃料Ａと燃料Ｂの混焼率を変更する度に、補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃと、燃料Ａ（石炭等）の単位熱量ｑａとを算出して、次回の混焼率変更時（非安定期間）に、第２燃料補正係数ΣＫ（＝Ｋａ×Ｋｂ×Ｋｃ）を用いてボイラ燃料投入量を適正値に制御することができる。さらに、安定期間においてもＫｂ、ｑａを継続的に算出することで、燃料Ａの最新の単位熱量ｑａを反映した第２燃料補正係数ΣＫを設定して、燃料投入量をより適正に制御できる。
【０１０１】
次に、図６〜図８を参照して、本実施形態にかかるボイラ燃料投入量の決定方法及び、これを実行するボイラ燃料制御装置について説明する。なお、図６は、本実施形態にかかるボイラ燃料制御装置の構成を示すブロック図であり、図７は、本実施形態にかかるボイラ燃料制御装置のプログラム演算手段１１４を詳細に示すブロック図であり、図８は、本実施形態にかかるボイラ燃料制御装置の燃料投入部１３０を詳細に示すブロック図である。
【０１０２】
図６及び図７に示すように、本実施形態にかかるボイラ燃料制御装置は、ボイラ設備１１０のボイラとタービン（図示せず。）とを接続する主蒸気管における主蒸気圧力を測定する主蒸気圧力発信器Ｒと、この測定主蒸気圧力と設定主蒸気圧力との圧力偏差をＰＩＤ制御してフィードバック補正量を求めるＰＩＤ制御部１１１と、入力要求蒸気量Ａ（ＭＷｉ）に上記フィードバック補正量を加算して要求蒸気量Ｂ（ＭＷｉｉ）を出力する加算部１１２と、要求蒸気量Ｂを入力要求蒸気量Ａで除算する除算部１１３と、除算部１１３の出力結果及び各種入力値に基づいて燃料補正係数を演算するプログラム演算手段１１４と、加算部１１２の出力した要求蒸気量Ｂ（ＭＷｉｉ）から燃料関数Ｆ１に基づいて燃料投入量（Ｆｕｅｌｉ）を算出する燃料投入量演算部１２０と、燃料投入量（Ｆｕｅｌｉ）に燃料補正係数を乗算して補正後の燃料投入量（Ｆｕｅｌｉｉ）を出力する乗算部１１９と、補正後の燃料投入量（Ｆｕｅｌｉｉ）に応じて、各燃料Ａ、Ｂ、…をボイラに投入する燃料投入部１３０とを備える。
【０１０３】
このうち、上記主蒸気圧力発信器Ｒは、ボイラ設備１１０のボイラで発生した主蒸気圧力を測定する測定手段の一例である。また、ＰＩＤ制御部１１１及び加算部１１２は、測定蒸気圧力と設定蒸気圧力とに基づきフィードバック補正量を求め、当該フィードバック補正量に基づき前記ボイラへーの燃料投入量を補正するフィードバック制御手段の一例である。また、加算部１１２、プログラム演算手段１１４及び乗算部１１９は、上記フィードバック制御手段によるフィードバック補正後の値（例えば、燃料投入量Ｆｕｅｌｉ）を補正する補正手段の一例である。
【０１０４】
このような本実施形態にかかる主蒸気圧力発信器Ｒ、ＰＩＤ制御部１１１、加算部１１２、除算部１１３、乗算部１１９、燃料投入量演算部１２０は、上述した関連技術（図２〜図３参照）にかかる主蒸気圧力発信器Ｐ、ＰＩＤ制御部１１、加算部１２、除算部１３、乗算部１９、燃料投入量演算部２０と同一の機能構成を有するので、その詳細説明は省略する。なお、除算部１１３は、フィードバック前後の値の差を求める減算部に代えることもできる、また、乗算部１１９は、燃料補正係数を燃料投入量Ｆｕｅｌｉに加算する加算部に代えることもできる。なお、燃料投入部１３０については後述する。
【０１０５】
また、図６に示すように、本実施形態にかかるプログラム演算手段１１４には、例えば、ボイラ最大負荷（ＭＷｔ）、ボイラ部分負荷（ＭＷｘ）、ボイラ最大負荷（ＭＷｍ）、制御用燃料指定、演算開始・停止トリガ、リセットトリガ、燃料Ａの流量指令Ｇａおよび基準単位熱量ｑｓ、燃料Ｂの流量指令Ｇｂおよび単位熱量ｑｂ、…、などの各種パラメータが入力される。なお、図６中の（＊番号）と図８中の（＊番号）は対応する情報を表す。
【０１０６】
プログラム演算手段１１４は、フィードバック補正後の値（要求蒸気量Ｂ）と当該フィードバック補正前の値（入力要求蒸気量Ａ）との比又は差の値を逐次更新しつつ、記憶手段としてのメモリ（図示せず。）に記憶し、当該メモリ記憶した複数の値と、入力された各パラメータから第１燃料補正係数Ｋｉｐｇと、第２燃料補正係数ΣＫを求める。
【０１０７】
図７に示すように、プログラム演算手段１１４は、一次遅れ補正部１１５と、移動平均算出部１１６と、プログラム演算部１１７と、第１変化率制限部１１８−１と、第２変化率制限部１１８−２と、トランスファーリレー１２２と、スイッチ部１２１とを備える。このうち、一次遅れ補正部１１５、移動平均算出部１１６及びスイッチ部１２１は、上述した関連技術（図３参照）にかかる一次遅れ補正部１５、移動平均算出部１６及びスイッチ部２１と略同一の機能構成を有するので、その詳細説明は省略する。
【０１０８】
プログラム演算部１１７は、上記関連技術に係るプログラム演算部１７と同様にして、移動平均算出部１１６から入力された係数平均値Ｋｉεに基づいて、第１燃料補正係数Ｋｉｐｇを演算して（図４等参照）、第１変化率制限部１１８−１に出力する。さらに、このプログラム演算部１１７は、上述した係数算出方法に従い、補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ、第１燃料の単位熱量ｑａ、及び第２燃料補正係数ΣＫ等を算出して、第２燃料補正係数ΣＫを第２変化率制限部１１８−２に出力する。
【０１０９】
第１変化率制限部１１８−１（変化率小）は、上記関連技術に係る変化率制限部１８に対応する。この第１変化率制限部１１８−１は、例えば、上記プログラム演算部１１７により連続的に算出・出力される第１燃料補正係数Ｋｉｐｇが、所定の第１上限変化率（例えば０．０２／分）以下でしか変化しないように変化率を制限する。これにより、ボイラ設備１１０での操業運転状態の急激な変動を防止して、安定性を確保できる。
【０１１０】
また、第２変化率制限部１１８−２（変化率大）は、上記第１変化率制限部１１８−１をバイパスするライン上に設けられ、上記第１変化率制限部１１８−１の第１上限変化率よりも大きな第２上限変化率が設定されている。この第２変化率制限部１１８−２は、例えば、上記プログラム演算部１１７により連続的に算出・出力される第２燃料補正係数ΣＫが、所定の第２上限変化率（例えば０．１０／分）以下でしか変化しないように変化率制限する。このように第２上限変化率を大きく設定することで、混焼率Ｆｐの変化に伴って補正係数Ｋｂ、Ｋｃが変化することで第２燃料補正係数ΣＫも変化するとき、混焼率Ｆｐの変化とほぼ同一速度で補正係数ΣＫεを変化させて、追従性を向上させることができる。よって、混焼率の変化に応じて、燃料投入量の補正を迅速に実行できる。
【０１１１】
トランスファーリレー１２２は、出力切替手段の一例であって、第１変化率制限部１１８−１から出力される変化率が制限された第１燃料補正係数Ｋｉｐｇεと、第２変化率制限部１１８−２から出力される変化率が制限された第２燃料補正係数ΣＫεとを切り替えて、スイッチ部１２１に出力する。このトランスファーリレー１２２は、混焼率が不変の安定期間（後述する整定期間）では、第１燃料補正係数Ｋｉｐｇεを出力し、一方、混焼率が変化する非安定期間（後述する未整定期間）では、第２燃料補正係数ΣＫεを出力する。
【０１１２】
このトランスファーリレー１２２において、第１燃料補正係数Ｋｉｐｇεから第２燃料補正係数ΣＫεへの切り替えのトリガは、例えば、「燃料Ｂの流量指令変更（混焼率の変更開始）」や、「ボイラ負荷指令変更」などである。また、第２燃料補正係数ΣＫεから第１燃料補正係数Ｋｉｐｇεへの切り替えのトリガは、例えば、「混焼率の変更終了から所定時間経過後（後述の整定）」や、「第１変化率制限器１１８−１の出力（Ｋｉｐｇε）と第２変化率制限器１１８−２の出力（ΣＫε）とがほぼ同一になったこと」などである。なお、例えば、遅延タイマーを設けて、燃料補正係数の切替時間を計測し、当該切替のタイムオーバー時は、警報、表示等によりオペレータに通知したり、燃料補正係数を適正値に固定（例えば、１．０にリセット）したりといった処置をとることもできる。
【０１１３】
乗算部１１９は、上記燃料投入量演算部１２０から出力された補正後の燃料投入量Ｆｕｅｌｉに、第１燃料補正係数Ｋｉｐｇεまたは第２燃料補正係数ΣＫεを乗算して、必要な主蒸気圧力に対応する適正な燃料投入量Ｆｕｅｌiiに補正し、この補正後の燃料投入量Ｆｕｅｌiiを燃料投入部１３０に出力する。
【０１１４】
次に、図８を参照して、燃料投入部１３０の構成及び動作について説明する。図８に示すように、燃料投入部１３０は、上記補正後の燃料投入量Ｆｕｅｌｉｉに応じて、ボイラ１０に各燃料Ａ、Ｂ、Ｃ、…をそれぞれ供給する。このとき、制御用燃料が、石炭等の第１燃料（燃料Ａ）に設定されるか、ガス等の第２燃料（燃料Ｂ、Ｃ、…）に設定されるかで、制御フローが異なる。図８では、制御用燃料が燃料Ａ（例えば石炭）に設定された場合と、燃料Ｂ（例えばコークス炉ガス）に設定された場合について示してある。なお、制御用燃料とは、ボイラの負荷を目標値に制御するために、ボイラへの投入量（供給流量）が増減される燃料であり、この制御用燃料以外の燃料は流量が指令値で設定される。
【０１１５】
まず、制御用燃料が燃料Ａ（例えば石炭）に設定された場合について説明する（図８の上部を参照。）。この場合、燃料Ａ以外の燃料Ｂ、Ｃ、Ｄ…の流量指令Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄ…［ｍ３／Ｈ］は、一定である。燃料Ｂの流量制御装置１３１は、ガスホルダー等の燃料Ｂ供給源１３２から供給された燃料Ｂ（例えばコークス炉ガス）を、燃料Ｂの流量指令Ｇｂに応じた流量でボイラ設備１１０に供給する。このとき、単位熱量計測部１３３により、燃料Ｂ供給源１３２から流量制御装置１３１に供給される燃料Ｂの単位熱量ｑｂ［Ｊ／ｍ３］が測定される。単位変換部１３４は、当該燃料Ｂの単位熱量ｑｂと、燃料Ａの基準単位熱量ｑｓとに基づいて、燃料Ｂの流量指令Ｇｂの単位を石炭換算の流量に変換して（［ｍ３／Ｈ］→［ｔｏｎ／Ｈ］）、加算部１３５に入力する。同様にして、他の燃料Ｃ、Ｄ…の流量Ｇｃ、Ｇｄ［ｔｏｎ／Ｈ］も、加算部１３５に入力される。加算部１３５は、これら燃料Ｂ、Ｃ、Ｄ…の流量Ｇｂ、Ｇｃ、Ｇｄを合計した流量ΣＦｕｅｌ［ｔｏｎ／Ｈ］を減算部１３６に出力する。減算部１３６は、上記乗算部１１９から入力された補正後の燃料投入量Ｆｕｅｌｉｉ［ｔｏｎ／Ｈ］から、当該合計流量ΣＦｕｅｌを減算した値を、燃料Ａ（石炭）の流量指令Ｇａ［ｔｏｎ／Ｈ］として、燃料Ａの流量制御装置１３７に出力する。すると、燃料Ａの流量制御装置１３７は、微粉炭機等の燃料Ａ供給源１３８から供給された燃料Ａ（石炭）を、燃料Ａの流量指令Ｇａに応じた流量でボイラ設備１１０に供給する。
【０１１６】
次に、制御用燃料が燃料Ｂ（例えばコークス炉ガス）に設定された場合について説明する（図８の下部を参照。）。なお、コークス炉ガスは単位熱量が比較的高いので、制御用燃料として使用できる。この場合、燃料Ｂ以外の燃料Ａ、Ｃ、Ｄ…の流量指令Ｇａ、Ｇｃ、Ｇｄ…［ｍ３／Ｈ］は、一定である。燃料Ａの流量制御装置１３７は、燃料Ａ供給源１３８から供給された燃料Ａ（例えば石炭）を、燃料Ａの流量指令Ｇａ［ｔｏｎ／Ｈ］に応じた流量でボイラ設備１１０に供給する。この燃料Ａの流量指令Ｇａは、加算部１３５にも入力される。また、加算部１３５には、上記と同様にして、石炭換算された他の燃料Ｃ、Ｄ…の流量Ｇｃ、Ｇｄ［ｔｏｎ／Ｈ］も入力される。加算部１３５は、これら燃料Ａ、Ｃ、Ｄ…の流量Ｇａ、Ｇｃ、Ｇｄを合計した流量ΣＦｕｅｌ［ｔｏｎ／Ｈ］を、減算部１３６に出力する。減算部１３６は、上記乗算部１１９から入力された補正後の燃料投入量Ｆｕｅｌｉｉ［ｔｏｎ／Ｈ］から、当該合計流量ΣＦｕｅｌを減算した値を、単位換算部１３９に出力する。単位換算部１３９は、単位熱量計測部１３３により測定された燃料Ｂの単位熱量ｑｂ［Ｊ／ｍ３］と、燃料Ａの基準単位熱量ｑｓとに基づいて、上記減算部１３６の出力値の単位を体積換算の流量に変換して（［ｔｏｎ／Ｈ］→［ｍ３／Ｈ］）、燃料Ｂの流量指令Ｇｂとして、燃料Ｂの流量制御装置１３１に出力する。すると、燃料Ｂの流量制御装置１３１は、燃料Ｂ供給源１３２から供給された燃料Ｂ（例えばコークス炉ガス）を、燃料Ｂの流量指令Ｇｂに応じた流量［ｍ３／Ｈ］でボイラ設備１１０に供給する。
【０１１７】
以上のように、燃料投入部１３０は、上記乗算部１１９から入力された補正後の燃料投入量Ｆｕｅｌｉｉに応じて、各燃料Ａ、Ｂ、Ｃ、…を適切な流量でボイラに供給して混合燃焼させる。
【０１１８】
以上、本実施形態にかかるボイラ燃料制御装置の各部の構成及び動作について説明した。上記各部の機能を実行させるプログラムをコンピュータにインストールすることで、上記ボイラ燃料制御装置を好適に構築可能である。かかるプログラムも本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１１９】
次に、図９〜図１１を参照して、本実施形態にかかるボイラ燃料投入量の決定方法、特に、燃料補正係数の算出フローについて、より詳細に説明する。図９は、本実施形態にかかるボイラ設備１１０において、混焼率変更およびボイラ負荷変更を伴う運転動作の具体例を示す説明図であり、図１０は、上記関連技術にかかる燃料補正係数の算出フローを示すフロー図であり、図１１は、本実施形態にかかる燃料補正係数の算出フローを示すフロー図である。なお、図９〜図１１では、燃料Ａ（石炭）と燃料Ｂ（ガス）の２種類の燃料を混合燃焼させ、制御用燃料が燃料Ａである例を示している。
【０１２０】
図９に示すように、本実施形態にかかるボイラは、複数段階で負荷変更（例えば、負荷率で３０％、５０％、１００％など）することができる。図９の例では、ボイラに対する負荷指令は、負荷率５０％へ低下（〜Ｔ１）、５０％維持（Ｔ１〜Ｔ９）、５０％から１００％へ増加（Ｔ９〜Ｔ１０）、１００％維持（Ｔ１０〜Ｔ１４）、１００％から５０％へ低下（Ｔ１４〜Ｔ１５）、５０％維持（Ｔ１５〜）と変化している。ボイラ負荷を増加させる期間（Ｔ９〜Ｔ１０）では、負荷指令が徐々に増加し、それに伴い燃料Ａの流量が追従して増加しており、この結果、ガス混焼率Ｆｐは２０％から１０％に減少している。一方、ボイラ負荷を低下させる期間（Ｔ１４〜Ｔ１５）では、負荷指令が徐々に減少し、それに伴い燃料Ａの流量が追従して減少しており、この結果、ガス混焼率Ｆｐは１５％から３０％に増加している。なお、ボイラ負荷を変更する期間でも、上述した主蒸気圧力偏差に基づくフィードバック制御は、継続して実行されている。
【０１２１】
また、図９の例では、燃料Ｂの流量指令Ｇｂの変更（Ｔ３、Ｔ５、Ｔ７、Ｔ１２、Ｔ１７）に伴い、燃料Ｂであるガスの混焼率Ｆｐも変化（５０％→４０％→６０％→２０％、１０％→１５％、３０％→５０％）している。これに伴い、燃料Ａである石炭の流量指令値Ｇａの変更がなされ、かつ、混焼率（１−Ｆｐ）も変化（５０％→６０％→４０％→８０％、９０％→８５％、７０％→５０％）している。
【０１２２】
このような、ボイラ負荷変更後や、燃料Ｂの流量変更（即ち、ガス混焼率の変更）後に、所定時間経過すると、ボイラは安定して定常運転できるようになる（即ち、整定する）。以下に、図９に示されている用語について定義する。
【０１２３】
「整定時点」とは、燃料Ｂの流量指令値が変更（又はボイラ負荷指令値が変更）された後に、再び当該指令値が一定となってから所定の設定時間経過した時点である。例えば、燃料Ｂの流量指令変更時は、変更後に流量指令値が一定となってから例えば５分後が整定時であり、また、ボイラ負荷指令変更時は、変更後に負荷指令値が一定となってから例えば１５分後が整定時である。図９の例では、Ｔ２、Ｔ１１、Ｔ１６が、ボイラ負荷変更後の整定時点（■マーク）であり、Ｔ４、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ１３、Ｔ１８が、混焼率変更後の整定時点（□マーク）である。
「整定期間」とは、上記整定時点から、燃料Ｂ流量指令（又はボイラ負荷指令）が変更開始される時点までの期間である（図９のＴ２〜Ｔ３、Ｔ４〜Ｔ５、Ｔ６〜Ｔ７、Ｔ８〜Ｔ９、Ｔ１１〜Ｔ１２、Ｔ１３〜Ｔ１４、Ｔ１６〜Ｔ１７）。
「未整定期間」とは、燃料Ｂの流量指令（又はボイラ負荷指令）が変更された時点（即ち、混焼率の変更開始時点）から、上記整定時点までの期間である（図９のＴ３〜Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ６、Ｔ７〜Ｔ８、Ｔ９〜Ｔ１１、Ｔ１２〜Ｔ１３、Ｔ１４〜Ｔ１６、Ｔ１７〜Ｔ１８）。
「算出時点（☆マーク）」とは、上記燃料Ｂの流量変更（即ち、ボイラ負荷一定、かつ、混焼率変更）後の整定時点（□マーク）から、所定の設定時間経過後（例えば5分後）である。この算出時点で、補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ等が算出される。なお、この算出時点は、上記ボイラ負荷変更後の整定時点（■マーク）後には、設けられない。
「負荷変更期間」とは、ボイラ負荷指令の変更開始時点から、上記負荷変更後の整定時点までの期間である（図９の〜Ｔ２、Ｔ９〜Ｔ１１、Ｔ１４〜Ｔ１６）。また、「負荷不変期間」とは、上記負荷変更後の整定時点から、次のボイラ負荷指令の変更開始時点までの期間（Ｔ２〜Ｔ９、Ｔ１１〜Ｔ１４、Ｔ１６〜）である。
【０１２４】
以上、図９を参照して、本実施形態にかかるボイラの運転動作例について説明した。次に、上記のようなボイラの運転動作において、燃料投入量を補正するための燃料補正係数の算出方法について説明する。以下では、本実施形態にかかる燃料補正係数の算出方法の特徴を明確にするために、まず、図１０を参照して、上記関連技術にかかる燃料補正係数の算出フローについて説明する。
【０１２５】
図１０に示すように、上記関連技術では、ボイラの運転中には継続的に、ＰＩＤ制御部１１により、測定主蒸気圧力と設定主蒸気圧力との偏差に基づいてＰＩＤ制御によりフィードバック補正量（蒸気量）を求め（ステップＳ１０）、次いで、加算部１２により、このフィードバック補正量を入力要求蒸気量（ＭＷｉ）に加算し（ステップＳ１１）、さらに、当該加算された要求蒸気量（ＭＷｉｉ）に応じて燃料関数Ｆ１により燃料投入量Ｆｕｅｌｉを求めている（ステップＳ１２）。
【０１２６】
このとき、除算部１３により、上記フィードバック補正量が加算される前後の値を除算して（（ＭＷｉｉ）／（ＭＷｉ））、係数基準値（Ｋｉ）を求める（ステップＳ１３）。なお、このステップＳ１３では、フィードバック補正量が加算される前後の値を減算して、（（ＭＷｉ）−（ＭＷｉｉ））、係数基準値（Ｋｉ）を求めてもよい。次いで、一時遅れ補正部１５により、係数基準値（Ｋｉ）を一次遅れ補正して係数基準値（Ｋｉ１）とし、さらに、移動平均算出部１６により、所定期間内に求められる係数基準値（Ｋｉ１）を移動平均して、係数平均値（Ｋｉε）を求める（ステップＳ１４）。
【０１２７】
また、ボイラ運転中には、プログラム演算部１７は、入力されるボイラ負荷指令ＭＷｉに基づき、ボイラ負荷指令変更の有無を常に判別しており（ステップＳ１５）、ボイラ負荷変更がある場合（即ち、負荷変更期間中）には、ステップＳ１６を行わずに、ステップＳ１７のみを行う。一方、ボイラ負荷変更がない場合（即ち、負荷不変期間中）には、ステップＳ１６及びステップＳ１７の双方を行う。
【０１２８】
ステップＳ１６では、ボイラの負荷不変期間中に、プログラム演算部１７によって、上記ステップＳ１４で新たに求められた係数平均値（Ｋｉε）を、ボイラ負荷別（最低負荷、部分負荷又は最大負荷）にメモリに保存する（ステップＳ１６）。このとき、ボイラ負荷指令ＭＷｉにより現在のボイラ負荷を判別し、当該現在のボイラ負荷に対応するメモリ内既存の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３のいずれか）に、上記新たに求めた係数平均値（Ｋｉε）を乗算（又は加算）して、メモリ内既存の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）を更新保存する。
【０１２９】
その後、ステップ１７では、ボイラの負荷不変期間中及び負荷変更期間中に、上記メモリに保存されているボイラ負荷別の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）に基づいて、現在のボイラ負荷での第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を演算する（ステップＳ１７）。例えば、現在のボイラ負荷率（ＭＷｒ）が最低負荷（ＭＷｍｒ）、部分負荷（ＭＷｍｒ）又は最大負荷（ＭＷｔｒ）のいずれかである場合には、上記メモリに保存されているボイラ負荷別の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）のうち、当該現在負荷率に相当する補正係数をそのまま読み出して、第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）とする。また、例えば、現在のボイラ負荷率（ＭＷｒ）が最低負荷率（ＭＷｍｒ）と部分負荷（ＭＷｘｒ）との間の場合には、上記メモリに保存されているボイラ負荷別の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）のうち、最低負荷率（ＭＷｍｒ）の補正係数（Ｋｉε１）と、部分負荷（ＭＷｘｒ）の補正係数（Ｋｉεｘ）とを読み出し、次の式で、第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を演算する。
Ｋｉｐｇ＝｛（Ｋｉεｘ−Ｋｉε１）/（ＭＷｘｒ−ＭＷｍｒ）｝×（ＭＷｒ−ＭＷｍｒ）＋Ｋｉε１
【０１３０】
さらに、このようにして得られた第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）は、変化率制限部１８により変化率が制限され（ステップＳ１８）。そして、この変化率が制限された第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇε）は、スイッチ部２１を介して出力され、上記乗算部１１９にて燃料投入量（Ｆｕｅｌｉ）に乗算（又は加算）される。
【０１３１】
なお、ボイラ設備１１０の停止後の立上げや試運転等の特殊運転、燃料の種類変更、プログラム演算異常時などに応じて、必要なトリガを設定し、適宜、トリガ発信することも可能である（ステップＳ１９）。例えば、演算開始・停止トリガにより、上記プログラム演算手段１４での係数演算を開始・停止することができる。また、係数リセットトリガにより、メモリに記憶されている補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）や、出力される第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）をリセットして、その値を１．０にすることもできる。
【０１３２】
以上のように、関連技術にかかる燃料補正係数の算出フローでは、ボイラの負荷不変期間（Ｔ２〜Ｔ９、Ｔ１１〜Ｔ１４、Ｔ１６〜）のみ、メモリ内の負荷ごとの係数平均値（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）を連続的に更新して、第１燃料補正係数Ｋｉｐｇを算出する。一方、ボイラの負荷変更期間（図９の〜Ｔ２、Ｔ９〜Ｔ１１、Ｔ１４〜Ｔ１６）では、当該メモリ内の係数平均値の更新を行わずに、過去にメモリに保存された係数平均値（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）を読み出して、第１燃料補正係数Ｋｉｐｇを算出している。また、混焼率の変更に伴う未整定期間（図９のＴ３〜Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ６、Ｔ７〜Ｔ８、Ｔ１２〜Ｔ１３、Ｔ１７〜Ｔ１８）であっても、整定期間と同様にして、第１燃料補正係数Ｋｉｐｇが算出される。このため、混焼率の変更期間やボイラの負荷変更期間での制御性が低下していた。
【０１３３】
次に、図１１を参照して、本実施形態にかかる燃料補正係数の算出フローについて詳細説明する。
【０１３４】
図１１に示すように、本実施形態では、上記関連技術と同様に、ボイラの運転中には継続的に、ＰＩＤ制御部１１１により、測定主蒸気圧力と設定主蒸気圧力との偏差に基づいてＰＩＤ制御によりフィードバック補正量（蒸気量）を求め（ステップＳ２０）、次いで、加算部１１２により、このフィードバック補正量を入力要求蒸気量（ＭＷｉ）に加算し（ステップＳ２１）、さらに、当該加算された要求蒸気量（ＭＷｉｉ）に応じて燃料関数Ｆ１により燃料投入量（Ｆｕｅｌｉ）を求めている（ステップＳ２２）。
【０１３５】
このとき、除算部１１３により、上記フィードバック補正量が加算される前後の値を除算して（（ＭＷｉｉ）／（ＭＷｉ））、係数基準値（Ｋｉ）を求める（ステップＳ２３）。なお、このステップＳ２３では、フィードバック補正量が加算される前後の値を減算して、（（ＭＷｉ）−（ＭＷｉｉ））、係数基準値（Ｋｉ）を求めてもよい。次いで、一時遅れ補正部１１５により、係数基準値（Ｋｉ）を一次遅れ補正して係数基準値（Ｋｉ１）とし、さらに、移動平均算出部１１６により、所定期間内に求められる係数基準値（Ｋｉ１）を移動平均して、係数平均値（Ｋｉε）を求める（ステップＳ２４）。
【０１３６】
また、ボイラ運転中には常に、プログラム演算部１１７は、入力されるボイラ負荷指令（ＭＷｉ）に基づき、ボイラ負荷指令変更の有無を判別しているとともに、燃料Ａ及び燃料Ｂの流量指令（Ｇａ、Ｇｂ）に基づき、燃料Ａ、Ｂの流量変更の有無（即ち、混焼率の変更有無）を判別している（ステップＳ２５）。この判別の結果、ボイラ負荷指令（ＭＷｉ）及び燃料流量指令（Ｇａ、Ｇｂ）の双方とも変更がない場合（整定期間）には、ステップＳ２６に進む。一方、ボイラ負荷指令（ＭＷｉ）または燃料流量指令（Ｇａ、Ｇｂ）の少なくとも一方に変更がある場合（未整定期間）には、ステップＳ２８に進む。
【０１３７】
ステップＳ２６では、プログラム演算部１１７により、整定期間中（図９のＴ２〜Ｔ３、Ｔ４〜Ｔ５、Ｔ６〜Ｔ７、Ｔ８〜Ｔ９、Ｔ１１〜Ｔ１２、Ｔ１３〜Ｔ１４、Ｔ１６〜Ｔ１７）に、現在のボイラ負荷（ＭＷｉ）に応じた第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）が算出される（ステップＳ２６）。
【０１３８】
具体的には、ステップＳ２６−１では、まず、整定期間の開始時（即ち、燃料Ｂの流量変更後の整定時点（図９のＴ４、Ｔ６、Ｔ８、Ｔ１３、Ｔ１８：□マーク）、或いは、ボイラ負荷変更後の整定時点（図９のＴ２、Ｔ１１、Ｔ１６：■マーク）、直前の未整定期間で求められた第２燃料補正係数（ΣＫε）を、メモリ内の現在のボイラ負荷別（最低負荷、部分負荷又は最大負荷）の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３のいずれか）の初期値として保存する。上記第２燃料補正係数（ΣＫε）は、後述のステップＳ３２、Ｓ３３により、当該整定直前の未整定期間の終了時点（即ち、整定時点）で求められた値である。このように未整定期間の終了時に求めた第２燃料補正係数（ΣＫε）を、整定期間の開始時での初期値として使用することで、整定期間の開始直後の制御性が向上する。
【０１３９】
次いで、ステップＳ２６−２では、上記ステップＳ２４で整定期間中に随時求められた係数平均値（Ｋｉε）を、ボイラ負荷別（最低負荷、部分負荷又は最大負荷）にメモリに保存する（ステップＳ２６−２）。このとき、ボイラ負荷指令（ＭＷｉ）により現在のボイラ負荷を判別し、当該現在のボイラ負荷に対応するメモリ内既存の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３のいずれか）に、上記求められた係数平均値（Ｋｉε）を順次、乗算（又は加算）して、メモリ内既存の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）を更新保存する。
【０１４０】
さらに、ステップＳ２６−３では、上記メモリに保存されているボイラ負荷別の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）に基づいて、現在のボイラ負荷での第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を演算する。例えば、現在のボイラ負荷率（ＭＷｒ）が最低負荷（ＭＷｍｒ）、部分負荷（ＭＷｍｒ）又は最大負荷（ＭＷｔｒ）のいずれかである場合には、上記メモリに保存されているボイラ負荷別の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）のうち、当該現在負荷率に相当する補正係数をそのまま読み出して、第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）とする。また、例えば、現在のボイラ負荷率（ＭＷｒ）が最低負荷率（ＭＷｍｒ）と部分負荷（ＭＷｘｒ）との間の場合には、上記メモリに保存されているボイラ負荷別の補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３）のうち、最低負荷率（ＭＷｍｒ）の補正係数（Ｋｉε１）と、部分負荷（ＭＷｘｒ）の補正係数（Ｋｉεｘ）とを読み出し、次の式で、第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を演算する。
Ｋｉｐｇ＝｛（Ｋｉεｘ−Ｋｉε１）/（ＭＷｘｒ−ＭＷｍｒ）｝×（ＭＷｒ−ＭＷｍｒ）＋Ｋｉε１
【０１４１】
以上のステップＳ２６で第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）が得られると、ステップＳ２７に進み、上記第１変化率制限部１１８−１により第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）の変化率が、所定の第１変化率以下に制限される（ステップＳ２７）。このときの第１変化率は、ボイラ設備１１０での操業運転状態の急激な変動を防止できるような値（例えば０．０２／分）に設定される。そして、この変化率が制限された第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇε）を、トランスファーリレー１２２に出力して、ステップＳ３４に進む。なお、このステップＳ２７を省略して、第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）の変化率を制限せずに、そのまま出力することもできる。
【０１４２】
一方、上記ステップＳ２５で、燃料流量指令値またはボイラ負荷指令値が変更されたと判断された場合には、ステップＳ２８に進む。なお、これらの指令値が変更されれば、燃料Ａ、Ｂの混焼率も変化するので、当該指令値の変更時は、混焼率の変更時に対応する。ステップＳ２８では、表２に示すように燃料Ｂ流量指令又はボイラ負荷指令の変更時（即ち混焼率の変更時）における、変更直前、変更後の算出時点、変更後の指令値の各データをメモリに保存する。算出時点とは、上述したように、流量またはボイラ負荷の指令値の変更後に、当該指令値が一定となってから所定時間経過後の時点（図９の☆マーク参照）である。なお、Ｋｉｐｇ後は、整定期間中の算出時点において、上記ステップＳ２６で求められたものであり、整定時点後にＫｉｐｇが何度か更新されて、ある程度安定したときの値である。
【０１４３】
【表２】
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【０１４４】
上記ステップＳ２８の後に、ボイラ負荷一定で混焼率が変更された場合（即ち、ボイラ負荷指令値の変更ではなく、燃料の流量指令値の変更があった場合）には、整定期間中に以下のステップＳ２９、Ｓ３０、Ｓ３１の処理を行った後、未整定期間中の処理であるステップＳ３２に進む。一方、ボイラ負荷変更があった場合には、ステップＳ２９の処理を行うことなく、ステップＳ２８から直接的にステップＳ３２に進む。
【０１４５】
ステップＳ２９では、上述した算出時点（☆マーク）で、上記ステップＳ２８でメモリに保存されたデータや、入力された燃料Ａの基準単位熱量ｑｓ、混焼率Ｆｐ等に基づき、補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃ及び燃料Ａの実際の単位熱量ｑａを算出して、ボイラ負荷別にＫａをメモリに保存する。
【０１４６】
具体的には、まず、ステップＳ２９−１では、燃料流量の変更直前および変更後の燃料混焼率（Ｆｐ前、Ｆｐ後）を算出する。燃料Ｂの混焼率（ガス混焼率）Ｆｐは、以下の式（８）で求められる。このとき、燃料Ａの熱量Ｑａ’は、初期は、基準単位熱量ｑｓを使用し、Ｑａ’＝Ｇａ×ｑｓから求められる。また、初期以降は、サブルーチンＢ（ステップＳ３１）の最新値ｑａを使用し、Ｑａ'＝Ｇａ×ｑａから求められる。
Ｆｐ＝Ｑｂ／ΣＱ＝（Ｇｂ×ｑｂ）／（Ｑａ’＋Ｑｂ＋…）      ・・・・・式（８）
【０１４７】
次いで、ステップＳ２９−２では、予め設定された関係式（２）に従い、補正係数（Ｋｃ前）、（Ｋｃ後）を算出する。さらに、ステップＳ２９−３では、上述した式（４）に従って、燃料Ａの単位熱量（ｑａ後(＝ｑａ前））を算出し、メモリに記憶する。その後、ステップＳ２９−４では、上述した式（５）に従い、補正係数（Ｋｂ後）を算出する。次いで、ステップＳ２９−５では、上述した式（６）に従い、補正係数（Ｋａ後（＝Ｋａ前））を算出する。
【０１４８】
その後、ステップＳ２９−６では、ボイラ負荷指令ＭＷｉに基づき現在のボイラ負荷を把握した上で、上記算出した補正係数（Ｋａ後）の値をそのまま、ボイラ負荷別の係数（Ｋａ１、Ｋａｘ、Ｋａ３）のいずれかとしてメモリ内に保存する。例えば、現在のボイラ負荷率が最大負荷率（１００％）である場合には、最大負荷に対応する（Ｋａ３）として、上記求めた（Ｋａ後）をメモリに記憶する。以上まで、ステップＳ２９が終了する。
【０１４９】
次いで、ステップＳ３０のサブルーチンＡでは、上記メモリに保存されているボイラ負荷別の補正係数（Ｋａ１、Ｋａｘ、Ｋａ３）に基づいて、現在のボイラ負荷での補正係数（Ｋａｎ）を演算する（ステップＳ３０）。例えば、現在のボイラ負荷率（ＭＷｒ）が最低負荷（ＭＷｍｒ）、部分負荷（ＭＷｍｒ）又は最大負荷（ＭＷｔｒ）のいずれかである場合には、上記メモリに保存されているボイラ負荷別の補正係数（Ｋａ１、Ｋａｘ、Ｋａ３）のうち、当該現在負荷率に相当する補正係数をそのまま読み出して、補正係数（Ｋａｎ）とする。また、例えば、現在のボイラ負荷率（ＭＷｒ）が最低負荷率（ＭＷｍｒ）と部分負荷（ＭＷｘｒ）との間の場合には、上記メモリに保存されているボイラ負荷別の補正係数（Ｋａ１、Ｋａｘ、Ｋａ３）のうち、最低負荷率（ＭＷｍｒ）の補正係数（Ｋａ１）と、部分負荷（ＭＷｘｒ）の補正係数（Ｋａｘ）とを読み出し、次の式で、第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を演算する。
Ｋａｎ＝｛（Ｋａｘ−Ｋａ１）/（ＭＷｘｒ−ＭＷｍｒ）｝×（ＭＷｒ−ＭＷｍｒ）＋Ｋａ１
【０１５０】
また、ステップＳ３１のサブルーチンＢでは、燃料流量変更後の整定期間において、整定後に随時、第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇ）を用いて、燃料Ａの最新の単位熱量（ｑａ）を連続的に算出して、メモリに保存・更新する（ステップＳ３１）。
【０１５１】
具体的には、まず、上述した式（７）に従い、（Ｋｂ後）を連続的に算出する。このとき、（Ｋｃ後）は、上記式（２）に従い算出され、混焼率Ｆｐが不変であるので固定値である。また、（Ｋａ後）は、上記サブルーチンＡ（ステップＳ３０）に従い算出され、ボイラ負荷が不変であるので固定値である。また、（Ｋｉｐｇ後）は、整定期間中に上記ステップＳ２６で連続的に算出されるものである。
Ｋｂ後＝Ｋｉｐｇ後／（Ｋａ後×Ｋｃ後）      ・・・・・式（７）
【０１５２】
次いで、このように求めた（Ｋｂ後）を用いて、上述した式（５）を変形した下記の式（９）に従い、燃料Ａの最新の単位熱量（ｑａ）を連続的に算出し、最新の（ｑａ）をメモリに更新保存する。
ｑａ＝ｑｓ×（１−Ｆｐ）／(Ｋｂ後−Ｆｐ)      ・・・・・式（９）
【０１５３】
次に、未整定期間の処理であるステップＳ３２について説明する。ステップＳ３２では、未整定期間において、燃料流量変更後又はボイラ負荷変更後の混焼率Ｆｐを推定計算して、当該混焼率Ｆｐに基づき補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃを随時算出し、第２燃料補正係数ΣＫを連続的に算出する（ステップＳ３２）。
【０１５４】
具体的には、まず、ステップＳ３２−１では、上記算出された燃料Ａの単位熱量ｑａ（サブルーチンＢにより得られる最新値ｑａが好ましい。）を用いて、燃料Ｂ流量指令又はボイラ負荷指令の変更による変更後の燃料Ａ、Ｂの流量を算出し、当該変更後の混焼率（Ｆｐ（仮））を推定計算する。例えば、以下の各条件ごとに、以下の式（１０）〜式（１３）に従い、上記変更後の混焼率Ｆｐ（仮）を推定計算できる。なお、ここでは、全燃料の合計熱量ΣＱが当該変更前後で不変である（ΣＱ前＝ΣＱ後）と仮定して、混焼率Ｆｐ（仮）を求める。
【０１５５】
＜ボイラ負荷が一定で、燃料Ｂ流量指令変更時＞
・熱量Ｂが制御用燃料でない場合
Ｆｐ（仮）＝（Ｇｂ指令値×ｑｂ前）／燃料変更前の合計熱量ΣＱ
・・・・・式（１０）
・熱量Ｂが制御用燃料である場合
Ｆｐ（仮）＝（燃料変更前の合計熱量ΣＱ−Ｇａ指令値×ｑａ）／燃料変更前の合計熱量ΣＱ                                        ・・・・・式（１１）
【０１５６】
＜ボイラ負荷指令変更時＞
・熱量Ｂが制御用燃料でない場合
Ｆｐ（仮）＝（Ｇｂ前×ｑｂ前）／（Ｇａ指令値×ｑａ＋Ｇｂ前×ｑｂ前）
・・・・・式（１２）
・熱量Ｂが制御用燃料である場合
Ｆｐ（仮）＝（Ｇｂ指令値×ｑｂ前）／（Ｇａ前×ｑａ＋Ｇｂ指令値×ｑｂ前）
・・・・・式（１３）
【０１５７】
次いで、ステップＳ３２−２では、上記推定算出されたＦｐ（仮）に基づき、次の式（１４）（上記式（２）に相当する。）に従い、上記変更後のＫｃ（仮）を算出する。さらに、上記Ｆｐ（仮）と上記燃料Ａの単位熱量ｑａとに基づき、次の式（１５）（上記式（５）に相当する。）に従い、上記変更後のＫｂ後（仮）を算出する。また、燃料変更後のＫａｎ（仮）は、上記サブルーチンＡ（ステップＳ３０）により、算出される。
Ｋｃ（仮）＝∫（Ｆｐ（仮））            ・・・・・式（１４）
Ｋｂ（仮）＝（ｑｓ／ｑａ）×（１−Ｆｐ（仮））＋Ｆｐ（仮）  ・・・式（１５）
【０１５８】
次いで、ステップＳ３２−３では、以下の手順（ａ）〜（ｆ）により第２燃料補正係数ΣＫを収束計算する。
（ａ）上記ステップＳ３２−２で算出された補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃを積算して、ΣＫを算出する（ΣＫ＝Ｋａｎ×Ｋｂ×Ｋｃ）。
（ｂ）当該算出したΣＫにより合計熱量ΣＱ後を、燃料変更後の合計熱量ΣＱ後＝ΣＱ前×（ΣＫ／Ｋｉｐｇ後）により再計算し、上記式（１０）〜式（１３）に従い、再度、混焼率Ｆｐを算出する。
（ｃ）再算出した混焼率Ｆｐにより、上記式（２）に従い、変更後のＫｃを再算出する。
（ｄ）この再算出したＫｃと上記単位熱量ｑａとを用いて、上記式（５）に従い、変更後のＫｂを再算出する。
（ｅ）再算出したＫｂ、Ｋｃを用いてΣＫを再算出する（ΣＫ＝Ｋａｎ×Ｋｂ×Ｋｃ）。
（ｆ）上記（ａ）のΣＫと上記（ｅ）のΣＫとの差が収束したときの結果、或いは、上記（ａ）〜（ｅ）までの処理を所定の上限回数まで繰り返し計算したときの結果を、最終的なΣＫとして決定する。
【０１５９】
以上のようなステップＳ３２により、未整定期間において、混焼率Ｆｐの変化に応じた適切なＫｃ、Ｋｂを随時求めて、第２燃料補正係数ΣＫを連続的に算出する。
【０１６０】
次いで、ステップＳ３３では、上記算出された第２燃料補正係数（ΣＫ）の変化率が、上記第２変化率制限部１１８−２により、所定の第２変化率以下に制限される（ステップＳ３３）。このときの第２変化率は、混焼率Ｆｐの変更に伴い補正係数Ｋｂ、Ｋｃが変化するため、この混焼率変更とほぼ同一速度で第２燃料補正係数ΣＫも変更することができるように、上記第１制限率よりも大きい変化率（例えば０．１０／分）に設定される。そして、この変化率が制限された第２燃料補正係数（ΣＫε）が、トランスファーリレー１２２に出力されて、ステップＳ３４に進む。なお、このステップＳ３３を省略して、第２燃料補正係数（ΣＫ）の変化率を制限せずに、そのまま出力することもできる。
【０１６１】
ステップＳ３４では、トランスファーリレー１２２により、上記算出された第１燃料補正係数（Ｋｉｐｇε）または第２燃料補正係数（ΣＫε）を切り替えて出力する。整定期間または未整定期間のいずれにおいても、プログラム演算手段１１４は、上述した（Ｋｉｐｇε）と（ΣＫε）の双方を計算し続けており、トランスファーリレー１２２は、整定期間では（Ｋｉｐｇε）を出力し、非整定期間では（ΣＫε）を出力する。例えば、トランスファーリレー１２２は、燃料Ｂ流量指令変更（又はボイラ負荷指令変更）をトリガとして、当該指令値変更から所定の設定時間経過後（例えば１５秒後）に、燃料補正係数を（Ｋｉｐｇε）から（ΣＫε）に切り替えて出力する。また、トランスファーリレー１２２は、整定をトリガとして、所定の設定時間経過後（例えば５分後）に、燃料補正係数を（ΣＫε）から（Ｋｉｐｇε）に切り替えて出力する。
【０１６２】
なお、ボイラ設備１１０の停止後の立上げや試運転等の特殊運転、燃料の種類変更、プログラム演算異常時などに応じて、必要なトリガを設定して、適宜、トリガ発信することも可能である（ステップＳ３５）。例えば、演算開始・停止トリガにより、上記プログラム演算手段１１４での係数演算を開始・停止することができる。また、係数リセットトリガにより、メモリに記憶されている補正係数（Ｋｉε１、Ｋｉεｘ、Ｋｉε３、Ｋａ１、Ｋａｘ、Ｋａ３）や、出力される燃料補正係数（Ｋｉｐｇ、ΣＫ）をリセットして、その値を１．０にすることもできる。
【０１６３】
ここで、図１２を参照して、本実施形態にかかる燃料補正係数の算出方法について、より具体的に説明する。図１２は、本実施形態にかかる燃料補正係数の算出方法の具体例を示す説明図であり、上記図９の一部に対応している。
【０１６４】
図１２に示すように、燃料Ｂの流量変更指令（Ｔ３）があり、ガス混焼率Ｆｐが５０％→４０％に変更された場合（Ｔ３〜Ｔ４）、当該変更後の整定時点（Ｔ４）から、２回目の変更開始時点（Ｔ５）までは整定期間であり、Ｋｉｐｇが連続的に算出されて、Ｋｉｐｇにより、燃料投入量が補正される。この整定期間の途中で、上記１回目の変更後の整定（Ｔ４）から所定時間（例えば５分）経過した算出時点（Ｔ４’）で、当該変更直前（Ｔ３時点）と算出時点（Ｔ４’）のデータ（表２参照）を用いて、Ｋａ（１）とｑａ（１）が算出される（図１０のステップＳ２９参照）。さらに、この算出時点以降の整定期間（Ｔ４’〜Ｔ５）では、上記図１０のステップＳ３１の処理により、ｑａ（１）が随時更新される（ｑａ（１）１、ｑａ（１）２、ｑａ（１）３、…、ｑａ（１）ｎ）。なお、Ｋａ（１）は、メモリに記憶されて一定値で保持される。
【０１６５】
次いで、２回目の燃料Ｂの流量変更指令（Ｔ５）があり、ガス混焼率Ｆｐが４０％→６０％に変更される未整定期間（Ｔ５〜Ｔ６）では、当該２回目の変更開始（Ｔ５）直前に算出された最新のｑａ（１）ｎと、実際の混焼率Ｆｐ（４０％→６０％で変化）とに基づいてＫｂが随時算出されるとともに、実際の混焼率Ｆｐ（４０％→６０％で変化）に基づいてＫｃが随時算出される。そして、この未整定期間（Ｔ５〜Ｔ６）では、このように随時算出されるＫｂ及びＫｃと、上記算出時点（Ｔ４’）で算出されたＫａ（１）とを乗算して、ΣＫが連続的に算出されて、このΣＫにより燃料投入量が補正される。
【０１６６】
さらに、この２回目の混焼率の変更後の整定時点（Ｔ６）から、３回目の変更開始時点（Ｔ７）までの整定期間では、再びＫｉｐｇが連続的に算出されて、このＫｉｐｇにより、燃料投入量が補正される。このとき、整定時点（Ｔ６）直後のＫｉｐｇの初期値として、整定時点（Ｔ６）直前の未整定期間中に算出されたΣＫ（＝Ｋａ（１）×Ｋｂ｛ｑａ（１）ｎ、Ｆｐ（６０％）｝×Ｋｃ｛Ｆｐ（６０％）｝）が用いられ、メモリに初期値として保存される。この初期値であるＫｉｐｇ（＝ΣＫ）は、整定期間（Ｔ６〜Ｔ７）中に随時、Ｋｉεにより更新される。なお、Ｋｉｐｇの初期値としては、変化率が制限されたΣＫεを使用しても勿論よい。
【０１６７】
また、この整定期間（Ｔ６〜Ｔ７）の途中で、当該整定時点（Ｔ６）から所定時間（例えば５分）経過した算出時点（Ｔ６’）で、当該変更直前（Ｔ５時点）と算出時点（Ｔ６’）のデータを用いて、Ｋａ（２）とｑａ（２）が算出される。さらに、この算出時点以降の整定期間（Ｔ６’〜Ｔ７）では、上記と同様に、ｑａ（２）が随時更新される（ｑａ（２）１、ｑａ（２）２、ｑａ（２）３、…、ｑａ（２）ｎ）。なお、Ｋａ（２）は、メモリに記憶されて一定値で保持される。
【０１６８】
その後、３回目の燃料Ｂの流量変更指令（Ｔ７）があり、ガス混焼率Ｆｐが６０％→２０％に変更される未整定期間（Ｔ７〜Ｔ８）では、当該３回目の変更開始（Ｔ７）直前に算出された最新のｑａ（２）ｎと、実際の混焼率Ｆｐ（６０％→２０％で変化）とに基づいてＫｂが随時算出されるとともに、実際の混焼率Ｆｐ（６０％→２０％で変化）に基づいてＫｃが随時算出される。そして、この未整定期間（Ｔ７〜Ｔ８）では、このように随時算出されるＫｂ及びＫｃと、上記算出時点（Ｔ６’）で算出されたＫａ（２）とを乗算して、ΣＫが連続的に算出されて、このΣＫにより燃料投入量が補正される。
【０１６９】
なお、図９に示すように、ボイラ負荷変更（Ｔ９〜Ｔ１０）後に初めて、ボイラ負荷一定で燃料Ｂの流量変更（Ｔ１２）による混焼率変更が生じた場合の未整定期間（Ｔ１２〜Ｔ１３）では、同一のボイラ負荷率（１００％）での前回の混焼率変更時に算出されてメモリに記憶されているＫａと、ボイラ負荷変更前の整定期間（Ｔ８〜Ｔ９）に求められた最新のｑａ及び実際の混焼率Ｆｐとから算出されるＫｂと、実際の混焼率Ｆｐから算出されるＫｃと、を積算して、ΣＫが求められる。
【０１７０】
以上、図９〜図１２を参照して説明したように、本実施形態にかかる燃料補正係数の算出フローでは、燃料Ｂの流量変更による未整定期間（図９のＴ３〜Ｔ４、Ｔ５〜Ｔ６、Ｔ７〜Ｔ８、Ｔ９〜Ｔ１１、Ｔ１２〜Ｔ１３、Ｔ１４〜Ｔ１６、Ｔ１７〜Ｔ１８）では、燃料補正係数を３つの補正係数Ｋａ、Ｋｂ、Ｋｃに分割し、混焼率Ｆｐの変化に応じた適切なＫｂ、Ｋｃをリアルタイムで算出するとともに、実際のボイラ負荷率に応じた適切なＫａを用いて、第２燃料補正係数ΣＫを求め、燃料投入量を補正する。
【０１７１】
従って、本実施形態にかかるボイラ燃料投入量の決定方法によれば、上記関連技術にかかる作用効果に加えて、さらに以下の作用効果を奏する。
【０１７２】
まず、本実施形態によれば、ボイラ設備１００において、石炭等の第１燃料の単位熱量が全く測定されない場合であっても、上記手法により当該第１燃料の実際の単位熱量を的確に把握できる。このため、燃料切替による混焼率Ｆｐ変化期間中に、燃料Ａ（例えば石炭）の単位熱量ｑａの差異に応じて燃料投入量Ｆｕｅｌｉｉを適切に補正できるとともに、混焼率Ｆｐの変化に伴うボイラ熱効率の差異に応じて燃料投入量Ｆｕｅｌｉｉを適切に補正できる。従って、上記従来技術のみならず上記関連技術と比べても、ボイラへの燃料投入量を適切に制御して、ボイラへの燃料過投入を抑制でき、燃料系統及び蒸気系統等の制御性を向上させることができる。
【０１７３】
さらに、本実施形態によれば、ボイラ負荷の変更期間中においても、上記従来技術のみならず上記関連技術と比べても、燃料投入量の制御性を向上させることができる。例えば、上記関連技術の制御では、ボイラ負荷を最大負荷から最低負荷に変更するとき、燃料補正係数Ｋｉｐｇは、負荷低下に伴って、メモリ内に記憶された負荷別の補正係数Ｋｉεｎのうち最大負荷時のＫｉε３（最新のデータ）から、最低負荷のＫｉε１（過去のデータ）に近づいていく（図１０参照）。しかし、このＫｉε１は、過去の燃料Ａ（例えば石炭）の単位熱量ｑａおよび過去の混焼率Ｆｐに基づくものであり、現在の単位熱量ｑａおよび混焼率Ｆｐに基づくものではないので、燃料補正係数Ｋｉｐｇは適正値からのズレが発生する。
【０１７４】
これに対して、本実施形態にかかる制御では、補正係数Ｋｂ、Ｋｃにより、燃料Ａの最新の単位熱量ｑａ及び実際の混焼率Ｆｐに応じた補正が可能であるので、上記補正係数のズレは発生しないため、燃料投入量の過不足による外乱を抑制できる。また、石炭等の単位熱量ｑａの変化時点で、当該単位熱量ｑａの変化に応じて補正係数を事前に補正できる。このため、ボイラ負荷変化時は、当該単位熱量ｑａを補正後の補正係数で制御を行うことができるため、ボイラ負荷変化時の制御性が向上する。
【０１７５】
よって、複数種燃料混合燃焼を行うボイラにおいて、混焼率の変化時やボイラ負荷変化時であっても、石炭等の単位熱量変動がある燃料の単位熱量の差異、及び、混焼率の変化に伴うボイラ熱効率の差異に対応して、ボイラの要求負荷量に応じた適正な燃料投入量に補正でき、燃料過投入を抑制して、制御性を向上させることができる。従って、ボイラからの排ガス量を減少させ、ボイラの熱効率を向上できる。
【０１７６】
次に、本発明の実施形態の変形例に係るボイラ燃料投入量の決定方法について、図１３を参照して説明する。
【０１７７】
図１３に示すように、変更例に係るボイラ燃料制御装置では、燃料投入量演算部１２０の下流側で燃料投入部１３０の上流側に、フィードバック制御用の加算部１１２が配置されている。このようなボイラ燃料制御装置を用いたボイラ燃料投入量の決定方法では、まず、燃料投入量演算部１２０にて、ボイラへの入力要求蒸気量（入力要求負荷量）を燃料関数Ｆ１により燃料投入量Ａに換算した後、上記加算部１１２にて、ボイラへの燃料投入量Ａにフィードバック補正量を加算して、燃料投入量Ｂに補正する。なお、燃料補正係数の算出には、図１３に示す圧力補正後の燃料投入量Ｂと補正前の燃料投入量Ａとの比又は差を使用し、乗算部１１９（又は加算部）にて、求めた燃料補正係数Ｋｉｐｇε、ΣＫεにより、圧力補正後における燃料投入量Ｂを補正する。
【実施例】
【０１７８】
次に、図１４を参照して、本発明にかかるボイラ燃料投入量の決定方法の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。図１４は、従来技術にかかる制御（ａ）と、上記関連技術にかかる制御（ｂ）と、本発明の実施例にかかる制御（ｃ）におけるボイラ燃料投入量（熱量）過不足の変動推移を示すグラフである。
【０１７９】
なお、（ａ）〜（ｃ）いずれの場合においても、第１燃料（燃料Ａ）として石炭、第２燃料（燃料Ｂ）としてガスを使用し、ガス流量の増減によりガス混焼率を０％→１３％→５０％→１３％→０％の順で変動させ、石炭の単位熱量の差異（ｑａ−ｑｓ）を−２０％とし、ボイラ負荷は一定とした。また、従来技術の制御では、蒸気量ＰＩＤによるフィードバック制御のみを行っており、燃料補正係数による燃料投入量の補正は行っていない。また、関連技術の制御では、上記フィードバック制御と、第１燃料補正係数Ｋｉｐｇによる燃料投入量の補正を行っている。これに対し、本発明の実施例の制御では、上記フィードバック制御と、第１燃料補正係数Ｋｉｐｇ及び第２燃料補正係数ΣＫによる燃料投入量の補正を行っている。
【０１８０】
図１４（ａ）に示すように、従来技術では、ガス混焼率の変更時には、燃料投入量（熱量）の過多又は過小が顕著に生じている。さらに、ガス混焼率の一定時であっても、燃料投入量が常に増減して追従性が悪く（大きなハンチングの発生）、ボイラへの燃料過不足が生じている。
【０１８１】
また、図１４（ｂ）に示すように、関連技術の制御では、従来技術の制御と比べて、ガス混焼率の一定時のハンチングは改善されているものの、ガス混焼率の変更時における燃料投入量（熱量）の過多又は過小は、依然として顕著である。例えば、ガス混焼率を１３％から５０％に増加させるとき、並びに、５０％から３０％に減少させるときには、約６％もの熱量過多、過少が生じている。また、ガス混焼率を０％から１３％に増加させるとき、並びに、１３％から０％に減少させるときにも、約２％もの熱量過多、過少が生じている。
【０１８２】
これに対して、図１４（ｃ）に示すように、本願発明の制御では、上記従来技術および関連技術の制御と比較して、ガス混焼率の一定時のハンチングが改善されているのみならず、ガス混焼率の変更時における燃料投入量（熱量）の過多又は過小も、大幅に改善されている。具体的には、ガス混焼率の変更時における燃料投入量の過不足は約０．５％未満であり、これは、従来技術および関連技術の過不足と比べて約１２分の１である。以上のような結果によれば、本願発明のボイラ燃料投入量の決定方法により、ボイラへの燃料過投入を抑制して、燃料投入量の制御性を向上できることが実証されたといえる。
【０１８３】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１８４】
例えば、上記実施形態では、燃料関数Ｆ１で求めた燃料投入量を燃料補正係数で補正した場合について説明したが、燃料関数Ｆ１を燃料補正係数で補正することも勿論可能である。また、上記実施形態では、ボイラの要求負荷量を要求蒸気量として説明したが、ボイラの蒸気量は発電量と略同様の推移を示すため、要求負荷量を要求発電量とすることも可能である。
【０１８５】
また、上記実施形態で設定した各種の数値（例えば、ガス混焼率、ボイラの部分負荷数、燃料補正係数の変化率など）は、上記数値例に限定されるものではない。例えば、本発明のボイラ燃料投入量の決定方法を適用する設備の規模及び操業条件により、この設備を安定に、更には経済的に操業できるならば、その操業範囲において種々変更することも勿論可能である。
【０１８６】
また、上記実施形態では、フィードバック補正後の値（当該補正後の要求蒸気量又は燃料投入量）と、フィードバック補正前の値（当該補正前の要求蒸気量又は燃料投入量）との比を使用して、係数平均値Ｋｉε（新たに求めた値の比）をメモリ内既存の補正係数Ｋｉεｘ（予め求めた値の比）へ逐次乗算して更新保存し、これから求めた燃料補正係数Ｋｉｐｇεを、乗算部１１９で燃料投入量Ｆｕｅｌｉに乗算したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、除算部１１３の代わりに減算部を設けて、燃料補正係数Ｋｉｐｇεの算出に、フィードバック補正後の値とフィードバック補正前の値との差を使用し、プログラム演算部１１７にて、係数平均値Ｋｉεをメモリ内に既存の補正係数Ｋｉεｘへ逐次加算して更新保存し、そして、得られた燃料補正係数Ｋｉｐｇを、乗算部１１９の代わりの加算部により、フィードバック後の値に加算することもできる。
【０１８７】
また、上記実施形態では、乗算部１１９を燃料投入量演算部１２０と燃料投入部１３０との間に配置して、燃料投入量Ｆｕｅｌｉを燃料補正係数Ｋｉｐｇ、ΣＫで補正したが（図６、図７参照。）、本発明はかかる例に限定されず、最終的に燃料投入量に対して、燃料補正係数による補正の影響が及ぶのであれば、燃料補正係数Ｋｉｐｇ、ΣＫによる補正をどの段階で行ってもよい。例えば、乗算部１１９（又は加算部）を、加算部１１２と燃料投入量演算部１２０との間、或いは、加算部１１２の上流側に配置することで、要求蒸気燃料Ｂ或いは入力要求蒸気量Ａに燃料補正係数Ｋｉｐｇ、ΣＫを乗算（又は加算）して、当該要求蒸気燃料Ｂ或いは入力要求蒸気量Ａを補正してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１８８】
【図１】本発明の関連技術に係るボイラ燃料投入量の決定方法の説明図である。
【図２】同関連技術に係るボイラ燃料投入量の決定方法を実行するボイラ燃料制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】同関連技術に係るボイラ燃料制御装置のプログラム演算手段を詳細に示すブロック図である。
【図４】同関連技術に係るプログラム演算手段のプログラム演算部の動作を示すフロー図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る補正係数Ｋｃを求めるための関係式の設定方法の具体例を示す説明図である。
【図６】同実施形態にかかるボイラ燃料制御装置の構成を示すブロック図である。
【図７】同実施形態にかかるボイラ燃料制御装置のプログラム演算手段を詳細に示すブロック図である。
【図８】同実施形態にかかるボイラ燃料制御装置の燃料投入部を詳細に示すブロック図である。
【図９】同実施形態にかかるボイラにおいて、混焼率変更およびボイラ負荷変更を伴う運転動作の具体例を示す説明図である。
【図１０】上記関連技術にかかる燃料補正係数の算出フローを示すフロー図である。
【図１１】同実施形態にかかる燃料補正係数の算出フローを示すフロー図である。
【図１２】同実施形態にかかる燃料補正係数の算出方法の具体例を示す説明図である。
【図１３】同実施形態の変更例にかかるボイラ燃料制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】従来技術にかかる制御（ａ）と、上記関連技術にかかる制御（ｂ）と、本発明の実施例にかかる制御（ｃ）におけるボイラ燃料投入量の過不足の変動推移を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１８９】
１１０  ボイラ設備
１１１  ＰＩＤ制御部
１１２  加算部
１１３  除算部
１１４  プログラム演算手段
１１５  一次遅れ補正部
１１６  移動平均算出部
１１７  プログラム演算部
１１８−１  第１変化率制限部
１１８−２  第２変化率制限部
１１９  乗算部
１２０  燃料投入量演算部
１２１  スイッチ部
１２２  トランスファーリレー
【図１】
2008008522.tif 000007
【図２】
2008008522.tif 000008
【図３】
2008008522.tif 000009
【図４】
2008008522.tif 000010
【図５】
2008008522.tif 000011
【図６】
2008008522.tif 000012
【図７】
2008008522.tif 000013
【図８】
2008008522.tif 000014
【図９】
2008008522.tif 000015
【図１０】
2008008522.tif 000016
【図１１】
2008008522.tif 000017
【図１２】
2008008522.tif 000018
【図１３】
2008008522.tif 000019
【図１４】
2008008522.tif 000020