(57)【要約】【課題】燃焼段階や蒸発量が異なる異種ボイラが混在していても安定した蒸気供給を可能とする。【解決手段】蒸気使用設備７への供給蒸気を生成する複数台のボイラ１，２の燃焼台数を制御するボイラ１，２の台数制御方法であって、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なる複数の異種ボイラを含み、制御圧力帯における前記供給蒸気の圧力変化または圧力変化勾配と前記特性情報の相違と起動順序とに基づき、前記複数台のボイラ１，２の燃焼台数の増減を行う。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気使用設備７への供給蒸気を生成する複数台のボイラ１，２の燃焼台数を供給蒸気の圧力に基づいて制御するボイラの台数制御方法であって、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なる複数の異種ボイラを含み、制御圧力帯における前記供給蒸気の圧力と前記特性情報の相違と起動または停止順序とに基づき、前記複数台のボイラ１，２の燃焼台数を増減することを特徴とするボイラの台数制御方法。
【請求項２】
制御圧力帯における前記供給蒸気の圧力と前記特性情報の相違と起動または停止順序とに基づき、目標総蒸発量特性αに沿うように前記複数台のボイラ１，２の燃焼台数を制御することを特徴とする請求項１に記載のボイラの台数制御方法。
【請求項３】
蒸気使用設備７への供給蒸気を生成する複数台のボイラ１，２の燃焼台数を供給蒸気の圧力が目標値付近で安定するように制御するボイラ１，２の台数制御方法であって、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なる複数の異種ボイラを含み、前記制御の判定条件をつぎに起動または停止する予定のボイラ１，２の前記特性情報に基づいて調整することを特徴とすることを特徴とするボイラの台数制御方法。
【請求項４】
蒸気使用設備７への供給蒸気を生成する複数台のボイラ１，２の燃焼台数を供給蒸気の圧力が目標値付近で安定するように制御するボイラ１，２の台数制御方法であって、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なる複数の異種ボイラを含み、供給蒸気圧力の変化に基づき、増減すべき増減蒸発量を求め、前記増減蒸発量に対応する前記ボイラを選択して前記複数台のボイラ１，２の燃焼台数を増減することを特徴とすることを特徴とするボイラの台数制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数台の蒸気ボイラの燃焼台数を制御するボイラの台数制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のボイラの台数制御方法は、種々の方式のものが提案されている。一般的に、広く採用されているのは、階段値制御と称される台数制御方法である（図４の従来例参照）（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この従来の台数制御方法は、燃焼停止（ＯＦＦ）−低燃焼（低燃）−高燃焼（高燃）の３位置（燃焼段階数が３）のボイラのみといった共通ボイラを前提とした制御であり、異なる燃焼段階のボイラを含む台数制御ではなかった。
【０００４】
こうした異種ボイラの台数制御を行う場合、従来の制御方法を用いると、制御圧力範囲（制御圧力帯）を４段階に等分割し，蒸気ヘッダ部の圧力に対する燃焼制御を行うことになる。しかしながら、こうした異種ボイラに対する制御方法によれば、負荷に対して常に安定した蒸発量制御とならないという課題が生じる。以下に、これを詳述する。
【０００５】
今、３位置ボイラ１台と燃焼（ＯＮ）−ＯＦＦのボイラ１台の合計２台を従来の制御方法を用いて台数制御する場合について、図４に従い説明する。ＯＮ−ＯＦＦボイラには低燃と高燃の区別が無いため、たとえば３位置ボイラ制御用の低燃指示信号で燃焼制御を行なうように設定することになる。起動優先順位（以下、単に「優先順位」という。）１を３位置ボイラ、優先順位２をＯＮ−ＯＦＦボイラとした場合には，蒸気ヘッダ部の圧力に応じて、図４の対比例１に示すような燃焼指示を行なう。そして、ＯＮ−ＯＦＦボイラでは高燃指示は無効なため，実際の蒸発量は、図４の対比例１のようになる。このようにこの例では，実際に制御しようとする圧力範囲の上位３／４で燃焼制御されることになる。
【０００６】
つぎに、優先順位１をＯＮ−ＯＦＦボイラとした場合について、図４に従い説明する。この場合には，優先順位１ボイラの高燃焼指示に対する動作が無効となるため図４の対比例２に示すように制御圧力範囲全体で不均等な蒸発量制御となる。
【０００７】
このように従来の制御方法による異種ボイラの台数制御によれば、優先順位や低燃優先制御といった燃焼制御方法の違いにより異なった蒸発量制御となる。
その結果、蒸気負荷に対して常に安定した，または意図した蒸発量制御とならないという課題が生じる。
【０００８】
つぎに、蒸発量が異なる異種ボイラを制御する場合について、図５に従い説明する。従来は、全ボイラが同じ蒸発量であり、また低燃焼の蒸発量が高燃焼蒸発量の約５０％であることを前提とした制御となっている。この従来のボイラの台数制御は、図５の従来例に示すように、例えば３位置ボイラ２台を台数制御する場合、制御圧力範囲を４段階に等分割し、蒸気ヘッダ部の圧力に対する燃焼制御を行なっていた。
【０００９】
この従来の制御方法を用い，高燃焼時の蒸発量が２０００ｋｇ／ｈのボイラと蒸発量が１０００ｋｇ／ｈのボイラの合計２台を台数制御する場合について説明する。台数制御装置は、蒸気ヘッダの圧力低下に伴い指示を出すべき圧力にて順次燃焼量を増やすために各ボイラに燃焼指示信号を出力する。２０００ｋｇ／ｈ蒸発量ボイラを優先順位１とした燃焼制御を行なう場合には、図５の対比例１に示すように順次燃焼増加を行なう。その結果、総蒸発量は図５の対比例１ようになり、均一に蒸発量を増やす制御を意図しているにもかかわらず、蒸気ヘッダの圧力が高い範囲で蒸発量を多く発生する結果となる。
【００１０】
また、１０００ｋｇ／ｈ蒸発量ボイラを優先順位１とした燃焼制御を行なう場は、図５の対比例２のように各ボイラに燃焼指示を出すため、結果として図５の対比例２ような実際蒸発量となる。この例では、圧力が高い側では少な目の蒸発量となり圧力が低下した時に蒸発量が多くなる傾向となる。このように，ボイラの優先順位や組み合わせるボイラの蒸発量の違いにより，圧力変化に対する実際蒸発量が異なる。この例においても、結果として、蒸気負荷に対して常に安定した，または意図した蒸発量制御とならないという課題が生じる。
【００１１】
【特許文献１】
実公平７−４０８０３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
この発明が解決しようとする課題は、燃焼段階や蒸発量が異なる異種ボイラが混在していても安定した、または意図した蒸気供給を可能とすることである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記課題を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、蒸気使用設備への供給蒸気を生成する複数台のボイラの燃焼台数を供給蒸気の圧力に基づいて制御するボイラの台数制御方法であって、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なる複数の異種ボイラを含み、制御圧力帯における前記供給蒸気の圧力と前記特性情報の相違と起動または停止順序とに基づき、前記複数台のボイラの燃焼台数を増減することを特徴としている。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、制御圧力帯における前記供給蒸気の圧力変化と前記特性情報の相違と起動または停止順序とに基づき、目標総蒸発量特性に沿うように前記複数台のボイラの燃焼台数を制御することを特徴としている。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、蒸気使用設備への供給蒸気を生成する複数台のボイラの燃焼台数を供給蒸気の圧力が目標値付近で安定するように制御するボイラの台数制御方法であって、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なる複数の異種ボイラを含み、前記制御の判定条件をつぎに起動または停止する予定のボイラの前記特性情報に基づいて調整することことを特徴としている。
【００１６】
さらに、請求項４に記載の発明は、蒸気使用設備への供給蒸気を生成する複数台のボイラの燃焼台数を供給蒸気の圧力が目標値付近で安定するように制御するボイラの台数制御方法であって、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なる複数の異種ボイラを含み、供給蒸気圧力の変化に基づき、増減すべき増減蒸発量を求め、前記増減蒸発量に対応する前記ボイラを選択して前記複数台のボイラの燃焼台数を増減することを特徴としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この実施の形態は、蒸気ボイラの燃焼台数を制御するボイラの台数制御方法に適用される。
【００１８】
（実施の形態１）
この実施の形態は、蒸気使用設備への供給蒸気を生成する複数台のボイラの燃焼台数を供給蒸気の圧力に基づいて制御するボイラの台数制御方法であって、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なる複数の異種ボイラを含み、制御圧力帯における前記供給蒸気の圧力と前記特性情報の相違と起動または停止順序とに基づき、前記複数台のボイラの燃焼台数を増減することを特徴とするものである。
【００１９】
前記ボイラは、蒸気を生成して、前記蒸気使用設備へ供給するものであれば、形式、種類は問わない。また、制御対象となる前記ボイラの台数は、少なくとも２台あればよい。
【００２０】
前記各ボイラの蒸気供給管路には、好ましくは、前記各ボイラにて生成の蒸気を集合する蒸気集合部が設けられ、この蒸気集合部を経て前記蒸気使用設備へ蒸気を供給する。好ましくは、前記蒸気集合部に、その内部圧力を検出し、台数制御を行うための圧力検出手段が設けられる。前記蒸気集合部の圧力は、蒸気の温度に１対１に対応しているので、この実施の形態においては、温度検出により間接的に圧力検出を行うものを含む。
【００２１】
前記異種ボイラは、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なるボイラをいう。前記制御対象ボイラは、台数が２台以上で、少なくとも２種の異種ボイラを含めば良く、全てが異種ボイラである必要はなく、複数台の同種ボイラを含むことを許容する。同種ボイラとは、前記特性情報が全て互いに同じボイラをいう。前記特性情報には、その他の情報を含むことを許容する。
【００２２】
前記燃焼段階とは、燃焼量が段階的に変化するボイラの低燃，高燃などの段階をいう。燃焼段階数は、ＯＮ−ＯＦＦボイラで１，３位置ボイラで２，Ｎ位置ボイラでＮ−１となる。前記最大蒸発量とは、前記各ボイラの最大燃焼（最高の燃焼段階における燃焼）時の蒸発量である。また、前記蒸発比率は、２以上の燃焼段階を有するボイラの各燃焼段階の蒸発量そのもの、または各燃焼段階における蒸発量の最大蒸発量に占める割合をいう。たとえば、前記蒸発量比率を蒸発量そのものでいえば、あるボイラについて高燃２０００ｋｇ／ｈ，低燃１０００ｋｇ／ｈであり、割合でいえば、２：１であり、別のボイラについて前記蒸発量比率を蒸発量そのものでいえば、高燃２０００ｋｇ／ｈ，低燃５００ｋｇ／ｈであり、割合でいえば、４：１である。
【００２３】
この発明の実施の形態の台数制御は、階段値制御と称されるものである。前記階段値制御とは、所定の制御圧力帯における前記供給蒸気の圧力の絶対値（圧力値）に基づいてボイラの燃焼台数を増減する制御である。前記制御圧力帯は、その圧力帯の上限値である階段値制御圧力とその圧力帯の幅である階段値制御幅とによって設定される。
【００２４】
そして、前記階段値制御は、好ましくは、制御圧力帯における前記供給蒸気の圧力値と前記特性情報の相違と起動順序とに基づき、目標総蒸発量特性に沿うように前記複数台のボイラの燃焼台数を制御する。前記目標総蒸発量特性とは、前記蒸気供給設備の蒸気負荷量および蒸気負荷特性を考慮し、前記蒸気使用設備の要求負荷，すなわち圧力値の変化に対してどのように総蒸発量を変化させるかの特性線（曲線，直線を含む）である。前記目標総蒸発量特性は、必要蒸発量特性または確保蒸発量特性ということもできる。
【００２５】
前記階段値制御は、前記燃焼段階が異なる異種ボイラを含む場合には、好ましくは、つぎの制御を行うように構成することができる。すなわち、制御対象となるボイラを燃焼段階数の総数の仮想ボイラとみなし、前記仮想ボイラの優先順位と前記仮想ボイラの起動に伴う蒸発量の増減とに基づき、前記仮想ボイラの燃焼台数を制御する。前記仮想ボイラとみなすとは、制御対象ボイラを燃焼段階の総数の仮想ボイラに分割することを意味し、あたかも仮想ボイラの数だけのボイラが存在するかのように制御することを意味する。たとえば、ＯＮ−ＯＦＦボイラが１台，３位置ボイラが１台の合計２台のボイラを制御する場合には、燃焼段階の総数は３であり、仮想ボイラが３台存在することになる。
【００２６】
前記仮想ボイラの台数および優先順位が決まり、その優先順位に従い燃焼台数を増加すると、総蒸発量が段階的に増加する。その燃焼台数増加のタイミングは、つぎに燃焼する前記仮想ボイラが燃焼したと仮定し、その総蒸発量が前記特性線と等しいかほぼ等しくなった時とするものである。換言すれば、実際の蒸発量の増加が前記目標総蒸発量特性に沿うように，すなわちできるだけ合致するように前記仮想ボイラの台数の増加条件を設定する。この設定は、前記仮想ボイラの蒸発量が異なる場合でも同様な手法にて行うことができる。
【００２７】
前記目標総蒸発量特性については、圧力低下時のものにつき説明しているが、圧力上昇時の特性も定義でき、圧力上昇時には停止優先順位に従い、燃焼台数を減少させる。その燃焼台数減少のタイミングは、つぎに燃焼停止する前記仮想ボイラが停止したと仮定し、その総蒸発量が前記特性線と等しいかほぼ等しくなった時とするものである。こうして、圧力上昇時の目標総蒸発量特性に沿うように仮想ボイラの燃焼台数を減少させる。
【００２８】
前記階段値制御における圧力に基づいてとは、圧力変化を含むことを許容する。また、前記目標総蒸発量特性は、予め設定された固定のものとするが、他の実施の形態においては、前記蒸気使用設備の蒸気負荷の増減に応じて変化するものとすることができる。
【００２９】
この発明は、前記の実施の形態に限定されるものではなく、つぎの実施の形態を含む。
【００３０】
（実施の形態２）
蒸気使用設備への供給蒸気を生成する複数台のボイラの燃焼台数を供給蒸気の圧力が目標値付近で安定するように制御するボイラの台数制御方法であって、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なる複数の異種ボイラを含み、前記制御の判定条件をつぎに起動または停止する予定のボイラの前記特性情報に基づいて調整することことを特徴するボイラの台数制御方法。
【００３１】
この実施の形態２は、目標値制御と称されるものである。目標値制御は，予め設定した目標圧力となるようにボイラの燃焼台数を増減するための判定条件に基づき、ボイラの燃焼状態を制御する方式である。前記判定条件は、つぎのものを含む。
▲１▼目標圧力からのずれ（変位量）
▲２▼目標圧力からのずれとその状態の継続時間
▲３▼圧力変化の状況（圧力変化の勾配および勾配が圧力上昇側か下降であるか）
▲４▼圧力変化の状況とその状態の継続時間
▲５▼目標圧力からの変位量と時間で求まるずれ量積分値
【００３２】
前記判定条件は、前記▲１▼〜▲５▼に限定されるものでなく、前記▲１▼〜▲５▼の複数を組み合わせて判定し、前記ボイラの燃焼台数を制御するように構成することができる。
【００３３】
前記目標値制御における制御圧力帯は、供給蒸気の圧力の安定目標値を示す前記目標値制御圧力とその圧力帯の幅である目標値制御幅によって設定される。前記目標値制御圧力は、前記目標値制御幅のほぼ中央に設定される。
【００３４】
そして、前記目標値制御は、好ましくは、前記目標値制御幅を前記目標値制御圧力を含む第一圧力帯Ｐ２、この第一圧力帯の上下の第二圧力帯Ｐ１，第三圧力帯Ｃとの少なくとも３つの圧力帯に分割し、前記各圧力帯Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３毎に燃焼台数の増減を判定する判定条件を異ならせる。さらに、この実施の形態では、前記判定条件を前記特性情報の相違と起動または停止の優先順位とに基づき、異ならせる。
【００３５】
前記判定条件を圧力変化勾配ΔＰ／Δｔに基づくものとして、圧力変化勾配の基準値を調整する例について説明する。前記蒸気集合部の圧力上昇時、燃焼台数を減らす前記基準値を、圧力が低い（前記目標値制御幅の下限値に近い）圧力帯ほど高く設定，すなわち前記第三圧力帯Ｐ３の基準値＞前記第一圧力帯Ｐ１の基準値＞前記第二圧力帯Ｐ２の基準値に設定する。そして、前記蒸気集合部の圧力下降時、燃焼台数を増やす前記基準値を、圧力が高い（前記目標値制御幅の上限値に近い）圧力帯ほど高く設定，すなわち前記第二圧力帯Ｐ１の基準値＞前記第一圧力帯Ｐ２の基準値＞前記第三圧力帯Ｐ３の基準値に設定する。
【００３６】
そして、この基準値を前記特性情報の相違と起動または停止順序とに基づいて調整する。この調整の具体例を以下に説明する。前記第二制御帯Ｐ１において、つぎに台数を減少させる（高燃から低燃移行させる，または停止させる）ボイラの蒸発量が５００ｋｇ／ｈの場合には、毎秒０．０４ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力上昇変化があった場合とする。すなわち、減少させるボイラの蒸発量が小さい場合には、より緩やかな判定条件（今の場合、より少ない圧力上昇変化）でも減少させる。
【００３７】
また、つぎに減少させる（高燃から低燃移行させる，または停止させる）ボイラの蒸発量が１０００ｋｇ／ｈの場合には、毎秒０．０５ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力変化があった場合とする。さらに、つぎに減少させる（高燃から低燃移行させる，または停止させる）ボイラの蒸発量が２０００ｋｇ／ｈの場合には，毎秒０．０６ｋｇ／ｃｍ２以上の圧力変化があった場合とする。このように減少させるボイラの蒸発量が大きくなる程、減少による影響が大きい為、より急な判定条件の時に停止させるようにする。こうして、つぎに減少するボイラの蒸発量によって減少判断する条件（この例では傾き）を変更する。
【００３８】
前記判定条件の変更は、好ましくは、つぎに増減するボイラ蒸発量に対する判定条件を判定条件変更テーブルとして記憶しておき、前記テーブルから求めて行う。前記判定条件変更テーブルは、増減する蒸発量の範囲に応じて複数設けることもできる。すなわち、たとえば、第二制御帯Ｐ２の蒸発量減少判断基準として、〜４９９ｋｇ／ｈの範囲では、０．０２ｋｇ／ｈ／ｃｍ２以上の時とし、５００ｋｇ／ｈ  〜  ９９９ｋｇ／ｈの範囲では、０．０４ｋｇ／ｈ／ｃｍ２以上のと時とし、１０００ｋｇ／ｈ  〜  １４４９ｋｇ／ｈの範囲では、０．０５ｋｇ／ｈ／ｃｍ２以上の時とし、１５００ｋｇ／ｈ〜  ３０００ｋｇ／ｈの範囲では、０．０６ｋｇ／ｈ／ｃｍ２以上の時とする。
【００３９】
また、前記判定条件の変更は、つぎに増減するボイラの蒸発量から特定の演算式，たとえば
１０００ｋｇ／ｈ時の判定基準（圧力変化勾配）×蒸発量比率×所定係数
にて求めることができる。
前記蒸発量比率は、つぎに増減するボイラの蒸発量と１０００ｋｇ／ｈとの比率であり，所定係数とはさらに判定基準を補正するためのものである。なお、前記演算式にはこの例のような一次関数だけでなくｎ次関数などを含む。
【００４０】
前記目標値制御における各圧力帯毎に基準値を異ならせて行う制御は、前記圧力上昇時は、圧力の低い圧力帯における圧力変化勾配の検出感度を鈍らせ（燃焼台数を減少する圧力変化勾配を大きくする，すなわち圧力変化勾配が小さければ燃焼台数を減少しない）、前記圧力下降時は、圧力の高い圧力帯における圧力変化勾配の検出感度を鈍らせる（燃焼台数を増加する圧力変化勾配を大きくする，すなわち圧力変化勾配が小さければ燃焼台数を増加しない）制御であり、こうすることで前記蒸気集合部の圧力を前記目標値近くに速やかに到達させ、前記目標値に近づくと台数増減による圧力変化を緩やかとすることができる。そして、前記基準値が前記特性情報の相違と優先順位を考慮して調整されるので、異種ボイラが混在しても安定した目標値制御を実現できる。
【００４１】
前記第二圧力帯および前記第三圧力帯は、さらに複数の圧力帯に分割して、各圧力帯毎に前記基準値を異ならせることができる。
【００４２】
前記圧力変化勾配の大小の判断は、前記のように比較する基準値を異ならせて行うのではなく、比較する基準値を同じとして前記圧力勾配の時間変化要素である時間間隔Δｔを異ならせて行うこともできる。すなわち、前記圧力変化勾配は、ΔＰ／Δｔで求められるが、前記蒸気集合部の圧力上昇時、前記前記第三圧力帯Ｐ３の時間間隔Δｔ＜前記第一圧力帯Ｐ２の時間間隔Δｔ＜前記第二圧力帯Ｐ１の時間間隔Δｔとし、前記蒸気集合部の圧力下降時、前記第二圧力帯Ｐ１のΔｔ＜前記第一圧力帯Ｐ２の時間間隔Δｔ＜前記第三圧力帯Ｐ３の時間間隔Δｔに設定する。こうした設定により、結果的に前記基準値を異ならせる場合と同様になる。
【００４３】
（実施の形態３）
蒸気使用設備への供給蒸気を生成する複数台のボイラの燃焼台数を供給蒸気の圧力が目標値付近で安定するように制御するボイラの台数制御方法であって、燃焼段階数，最大蒸発量，蒸発比率を含む特性情報の少なくとも一つにおいて互いに異なる複数の異種ボイラを含み、供給蒸気圧力の変化に基づき、増減すべき増減蒸発量を求め、前記増減蒸発量に対応する前記ボイラを選択して前記複数台のボイラの燃焼台数を増減することを特徴とするボイラの台数制御方法。
【００４４】
この実施の形態３も目標値制御である。前記実施の形態２は、つぎに増減するボイラの蒸発量から，増減する判断基準値を調整するものであるが、この実施の形態３は、逆に、供給蒸気圧力の変化と前記判定条件とから増減すべき増減蒸発量を求め、前記特性情報を考慮し、その増減蒸発量に対応する前記ボイラを選択して増減するものである。この増減においては、増減可能という条件を前提としている。いま、判定条件を圧力変化勾配とした場合、圧力変化勾配と増減蒸発量との対比テーブルを記憶しておき、供給蒸気圧力の変化により圧力変化勾配の変化を検出し、検出した圧力変化勾配から前記増減蒸発量を求めることができる。
【００４５】
この実施の形態３による制御は、変化がゆっくりだから，小さい蒸発量の変更を加えてより勾配を安定させ、変化が急だから少し多めの蒸発量変化とするという技術思想に基づくものである。
【００４６】
また、前記実施の形態２および前記実施の形態３の前記目標値制御において、前記階段値制御における仮想ボイラの考え方を適用して台数制御を行うことができる。
【００４７】
さらに、この発明は、前記階段値制御と前記目標値制御とを組み合わせて行うボイラの台数制御にも適用できる。
【００４８】
前記の実施の形態によれば、燃焼段階，蒸発量，蒸発比率が異なる異種ボイラが混在する場合においても、安定した蒸気供給または意図した蒸気供給を行うことができる。
【００４９】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、この発明を実施したボイラシステムの一実施例の概略構成図であり、図２は、同実施例の台数制御方法と実際蒸発量を説明する図である。
【００５０】
図１に示すように、前記一実施例のボイラシステムは、複数の異種の第一蒸気ボイラ１および第二蒸気ボイラ２（以下、蒸気ボイラを単にボイラと云う。）と、前記各ボイラ１、２の蒸気供給配管３，３，…が接続される蒸気集合部４と、前蒸気集合部４の圧力を検出する圧力検出器５と、台数制御器６とを備えている。前記第一ボイラ１は、蒸発量が２０００ｋｇ／ｈの３位置ボイラで、前記第二ボイラ２は、蒸発量が１０００ｋｇ／ｈのＯＮ−ＯＦＦボイラである。両ボイラ１，２は、燃焼段階および総蒸発量という特性情報が異なるという点で異種ボイラである。前記蒸気集合部４は、蒸気使用設備７へ接続される。
【００５１】
前記台数制御器６は、前記圧力検出器５と前記各ボイラ１，２とに回線８，８，…にて接続され、前記圧力検出器５からの入力信号に基づき、格納された制御手順に従い図２に示すような異種ボイラの台数制御を行う。以下に、前記台数制御器６による台数制御方法を図２に従い説明する。この台数制御方法は、階段値制御であり、目標総蒸発量特性αは、圧力値に比例して総蒸発量を増加させる特性としている。
【００５２】
まず、前記台数制御器６は、ボイラ１，２からの通信，あるいは前記台数制御器６への操作者による設定などにより、台数制御対象となる前記第一ボイラ１，第二ボイラ２の特性情報を得て、認識する。つぎに、前記台数制御器６は、階段値制御の制御圧力帯を制御対象ボイラ１，２の総燃焼段階数である３で等分割し、圧力に応じて燃焼指示を出す圧力値を演算にて定める。そして、台数制御器６は、前記蒸気集合部４の検出圧力に基づき、３段階の燃焼指示情報でボイラ１，２に対する燃焼指示を出す。この蒸気負荷の変化に対する燃焼指示は、３位置ボイラ１の起動順序を優先する、すなわち優先順位１とする場合、図２のＡに示され、ＯＮ−ＯＦＦボイラ２の起動順序を優先させる場合には、同図のＣに示される。
【００５３】
この燃焼指示による実際蒸発量の変化は、３位置ボイラ１の起動順序を優先する場合、図２のＢに示され、ＯＮ−ＯＦＦボイラ２の起動順序を優先させる場合には、同図のＤに示される。このように３位置ボイラ１の起動順序を優先する場合、ＯＮ−ＯＦＦボイラ２の起動順序を優先させる場合とで、制御圧力範囲に対し同じ蒸発量を結果として得ることができ、前記目標蒸発量特性αに沿った蒸発量制御を行うことができる。
【００５４】
つぎに、この発明の他の実施例を台数制御方法と実際蒸発量を説明する図３に従い説明する。この台数制御方法は、階段値制御であり、目標総蒸発量特性αは、圧力値に比例して総蒸発量を増加させる特性としている。そして、制御対象ボイラは、前記第一ボイラ１が低燃時１０００ｋｇ／ｈ，高燃時２０００ｋｇ／ｈの３位置ボイラであり、前記第二ボイラ２が低燃時５００ｋｇ／ｈ，高燃時１０００ｋｇ／ｈの３位置ボイラである。前記第一ボイラ１と前記第二ボイラ２とは、総蒸発量において特性情報を異にする。
【００５５】
まず、前記台数制御器６は、ボイラ１，２からの通信，あるいは前記台数制御器６への操作者による設定などにより、台数制御対象となる前記第一ボイラ１，第二ボイラ２の特性情報を得て、認識する。つぎに、前記台数制御器６は、この特性情報と優先順位と階段値制御の前記制御圧力帯の情報に基づき、どの圧力でどの程度の蒸発量が必要となるかを判断し、各圧力に対する必要蒸発量を求め、図３のＥ，Ｇのように燃焼指示を出す。
【００５６】
具体的には、前記第一ボイラ１の起動順序を優先する場合、図３のＥに示すように、圧力低下に伴う燃焼指示を必要蒸発量が１０００ｋｇ／ｈの段階で低燃指示を出す。つぎに、高燃へ移行させる場合にはさらに必要蒸発量が２０００ｋｇ／ｈに相当する圧力にて高燃指示を出す。以下、必要蒸発量が２５００ｋｇ／ｈに相当する圧力にて前記第二ボイラ２の低燃指示を出し、必要蒸発量が３０００ｋｇ／ｈに相当する圧力にて前記第二ボイラ２の高燃指示を出す。その結果、実際に得られる蒸発量は、図４のＦのようになり、意図した均一蒸発量制御である目標総蒸発量特性αに合致する制御を得ることができ、安定した蒸気供給を行なうことが可能となる。
【００５７】
そして、前記第二ボイラ２の起動順序を優先する場合、図３のＧに示すように、圧力低下に伴う燃焼指示を必要蒸発量が５００ｋｇ／ｈの段階で低燃指示を出し、必要蒸発量が１０００ｋｇ／ｈに相当する圧力にて高燃指示を出す。以下、必要蒸発量が２０００ｋｇ／ｈに相当する圧力にて前記第一ボイラ１の低燃指示を出し、必要蒸発量が３０００ｋｇ／ｈに相当する圧力にて前記第一ボイラ１の高燃指示を出す。その結果、実際に得られる蒸発量は、図４のＨのようになり、起動優先順位を変更しても意図した均一蒸発量制御である目標総蒸発量特性αに合致する制御を得ることができる。結果として、安定した蒸気供給を行なうことが可能となる。
【００５８】
以上の第二実施例の台数制御方法の説明においては、仮想ボイラを想定した説明を行わなかったが、３位置ボイラが２台であるので、４台の仮想ボイラが存在するとした制御を行うようにすることができる。
【００５９】
この発明は、前記実施例に限定されるものではない。前記実施例では、目標総蒸発量特性αを蒸気負荷（圧力）に対する必要な蒸発量を均等としているが、意図的に不均等にすることも可能である。
【００６０】
また、前記実施例においては圧力低下に対する制御方法を対象として説明したが、圧力上昇による燃焼制御についても同様に目標総蒸発量特性αを定め、次に減少させるボイラの蒸発量を考慮した燃焼制御を行うように構成できる。
【００６１】
また、前記実施例は、意図的に異種ボイラを混在させるのではなく、異種ボイラが存在するという条件下での制御方法であるが、意図的に異種ボイラを混在させ、つぎの課題を解決する制御方法にもこの発明を適用できる。
【００６２】
すなわち、従来技術の課題として、蒸気負荷が設置ボイラの最小蒸発量以下となる状況では全台数停止や、それに伴う圧力低下さらには圧力低下による過剰起動指示の発生により安定した蒸気供給が行えないことがあった。また、負荷が低い状況ではボイラ１台の燃焼ＯＮ−ＯＦＦによる圧力変動が大きく安定した圧力を維持することが難しいケースがあった。
【００６３】
この課題を解決するために、つぎのような解決手段により解決する。
（１）蒸気負荷やその変動状況，必要とする負荷追随性に応じて異なる蒸発量のボイラを組み合わせたり、小蒸発量ボイラや燃焼段階が小蒸発量のボイラを用いる。
（２）蒸気負荷やその変動状況，必要とする負荷追随性に応じて必要台数だけ応答性の良いボイラを組み合わせる。応答性が良いとは、負荷追随性が高いと同義である。
（３）解決手段（１）と解決手段（２）の組み合わせ
（４）蒸気負荷に応じた台数制御としてつぎの手段を複数組み合わせる。
▲１▼低負荷時には小蒸発量ボイラ（またはボイラ群）を最優先として制御する手段
▲２▼低負荷時には応答性の高いボイラ（またはボイラ群）を最優先として制御する手段
▲３▼負荷変動帯に応答性の高いボイラ（またはボイラ群）を配置して制御する手段
（５）解決手段（１）から（４）を負荷状況などに応じて必要に応じて組み合わせたり、使い分けたりする。
【００６４】
また、前記実施例においては、前記台数制御器６を用いて台数制御を行っているが、これに限定されるものではなく、他の実施例においては、つぎの方式による制御を行うように構成することができる。
【００６５】
（イ）圧力発信装置を用いる方式
この方式は、前記台数制御器６を設けることなく、ネットワーク上に接続された前記各ボイラ１，２に対し圧力情報を発信する圧力発信装置（図示省略）を設ける。前記各ボイラ１，２は、制御圧力（前記階段値制御圧力、前記目標値制御圧力）と制御幅（前記階段値制御幅、前記目標値制御幅）を共有し、共有する前記制御圧力，前記制御幅，台数制御を行う他のボイラから前記各ボイラが燃焼を行う圧力帯を算出する。そして、予め設定された起動優先順位に従い、  前記各ボイラ１，２が燃焼制御を行う圧力を選定し、前記各ボイラ１，２は、これら決定した圧力制御情報と、前記圧力発信装置による圧力情報により燃焼制御を行う。前記圧力発信装置は、前記蒸気集合部４の圧力を検出するか、前記各ボイラのいずれのヘッダ圧力を検出して、検出圧力を有線または無線により発信する。前記圧力発信装置は、前記ボイラに組み込むことも可能である。
【００６６】
（ロ）圧力検出器無しの第一方式
この方式は、前記台数制御器６，前記圧力検出器５および前記圧力発信装置を設けない方式であって、前記各ボイラ１，２は、共有する前記制御圧力，前記制御幅，前記他台数情報から前記各ボイラ１，２の燃焼帯を算出する。さらに、予め設定された起動優先順位に従い、  前記各ボイラ１，２が燃焼制御を行う圧力を選定し、この選定した圧力を設定値として次の制御を行う。そして、優先順位１のボイラは自分の圧力で燃焼制御し、優先順位２以降のボイラは、自分よりも優先順位の高いボイラであって、かつ燃焼中かつ最も高い圧力を圧力値の代表として、その圧力に従った燃焼を行う。
【００６７】
（ハ）圧力検出器無しの第二方式
この方式も、前記台数制御器６，前記圧力検出器５および前記圧力発信装置を設けない方式であって、前記各ボイラ１，２は、共有する前記制御圧力，前記制御幅，前記他台数情報から前記各ボイラの燃焼帯を算出する。さらに、予め設定された起動優先順位を基に、  前記各ボイラ１，２が燃焼制御を行う圧力を選定し、前記各ボイラ１，２は、自分の圧力で燃焼制御する。この方式の場合、起動優先順位が２番目以降のボイラが燃焼を行う条件は、前記燃焼帯であることを満たし、かつ自分より上位の起動優先順位ボイラがすでに燃焼状態であることとする。
【００６８】
さらに、前記実施例においては、前記各ボイラを燃焼停止，低燃焼，高燃焼の選択のみ可能としているが、省エネを確保しながら負荷追随性を向上させるために、前記各ボイラ１，に負荷追随性を高めるためのバックアップ制御機能を持たせ、かつ前記バックアップ制御の種々条件を設定，選択可能とするように構成することができる。
【００６９】
前記バックアップ制御機能の例としては、点火用のパイロットバーナを連続して燃焼させる連続パイロット機能（メイン燃焼への移行を早める）、バーナへ燃焼用空気を送風する送風機を連続して運転する連続パージ機能（燃焼指示を受けてからボイラの炉内のパージ（掃気）を行うことなく着火できる）、前記連続パージを低燃焼用風量より少ない風量で行う微風パージ機能（前記連続パージにおいて送風機の駆動電力量を低減する），あるボイラに所定の圧力を必要に応じて維持させる圧力保持機能などがある。
【００７０】
そして、前記バックアップ機能の種々条件設定としては、（ａ）低燃焼状態とするボイラの台数を設定する低燃確保台数設定、（ｂ）前記連続パイロット機能を行うボイラを設定する連続パイロット台数設定、（ｃ）前記連続パージ機能を行うボイラを設定する連続パージ台数設定、（ｄ）前記微風パージ機能を行うボイラを設定する微風パージ台数設定，（ｅ）圧力保持ボイラ（所定の圧力を維持しているボイラ）の設定などが行われる。また、前記バックアップ制御の条件設定として、バックアップ制御の対象とする対象時間指定，時間制限の設定を含む。こうしたバックアップ機能を用いることで、燃焼指示に対して応答性を高めることができる。
【００７１】
また、前記（ａ）〜（ｅ）を複数組み合わせて設定可能とすることや、それらの設定を複数設定可能とすることも実施に応じて可能である。そして、この複数の設定を操作パネル（図示省略）や外部制御信号（負荷側信号など），時刻などにより任意に切り替えるように構成することもできる。
【００７２】
さらに、急な負荷（蒸気負荷）変動がくる事が予め予想される場合、応答性のよいボイラを準備する，すなわち負荷追随の準備をする必要がある。この急な負荷変動には、つぎの２つの場合が考えられる。一つは、負荷変動分そのものが特定される場合で、負荷が安定した状況から「プラス３０００ｋｇ／ｈ分の負荷が増加する」といったプラスα分の負荷の増加が想定される場合、他の一つは、負荷の最大量が特定される場合で、いつどのような負荷増加があるか分からないが，「最大でも１２０００ｋｇ／ｈを越えない」といった最大蒸気負荷量が想定される場合である。
【００７３】
この負荷追随性の準備のために、前記（ａ）〜（ｅ）の台数確保が必要となる。この台数確保の方法としてつぎのものを採用することができる。
１）負荷追随性のための台数または蒸発量を個別に設定する方法
２）全体台数または蒸発量（負荷追随性の為に確保する台数）と機能の優先性（何を優先して機能させるかの順番）を設定し、有効な機能から順に指定する方法
３）最大台数またはは最大蒸発量と機能の優先性（何を優先して機能させるかの順番）を設定し，有効な機能から順に最大台数または最大蒸発量分まで指定する方法
以下に、各方法について、説明する。
【００７４】
１）負荷追随性のための台数または蒸発量を個別に設定する方法
負荷変動分が特定される場合への対応であって、予めどのようなバックアップが適しているか判明している場合に、バックアップ方法を特定しておくものである。通常、応答性をよくする制御としては、負荷追随性も良く、省エネにも優れているので、低燃優先が最も有効であり、つぎに連続パイロットボイラをパイロット状態にするのが、負荷追随性面で優れているので有効であり、そのつぎに圧力保持ボイラを確保するのが有効である。負荷追随性のための台数を個別に設定する方法の一例を説明する。いま、同じ条件のボイラがそろっており，負荷変動時にいつでも低燃台数が確保できることが分かっていれば、たとえば予め「低燃待機台数のみを３に設定」する。こうすることにより、不要に連続パイロットや圧力保持起動を行う必要がなくなる。
【００７５】
２）全体台数または蒸発量を設定し、有効な機能から順に台数指定する方法
負荷変動分が特定される場合への対応であって、全体台数を設定し，有効な機能から順に台数指定する方法、すなわちその時その時の状況に応じて最も負荷変動への追随性がよい条件を自動選択する方法である。たとえば、全体で２０００ｋｇ／ｈ分の負荷変動へ対応できるようにしたいという場合、まず、低燃ボイラ確保を第一優先に行い、つぎに低燃ボイラがなければ連続パイロットボイラを必要台数分確保し、これでも足りない分は圧力保持ボイラで確保する。これが、全体台数を設定し、有効な機能から順に台数指定する方法である。
【００７６】
また、ボイラ設置環境やボイラの特性，負荷追随性，省エネなど何を優先した考え方にするかなどによって、有効とする機能の優先性は異なる。その為、どの機能から優先して確保するかについても設定できるようにする。この場合、固定設定も可能である。この機能の優先性については特定の１つまたは複数の機能を選抜して優先性を指定することも可能とする。さらに、最大負荷量を設定しておくことで，その最大負荷量の範囲内でこの機能を有効とし、過剰なバックアップ制御を抑止することも可能とする。
【００７７】
３）最大台数を設定する方法
最大負荷量が特定される場合への対応方法であって、どの負荷状態にあってもその最大負荷量までの負荷追随に対して対応できるバックアップ制御を実施する方法である。たとえば、２０００ｋｇ／ｈボイラ１０台の設備において、最大負荷量１００００ｋｇ／ｈまでのバックアップ制御を実施する場合の例を示す。今５０００ｋｇ／ｈに相当する蒸発量のボイラを燃焼させている場合、プラス５０００ｋｇ／ｈの負荷増加に追随できるようにバックアップ制御を決定する。また、７００００ｋｇ／ｈに相当する蒸発量のボイラを燃焼させている場合には，プラス３０００ｋｇ／ｈの負荷増加に追随できるようにバックアップ制御を決定する。こうした制御により、どの負荷状態にあってもその最大負荷量までの負荷追随に対して対応できるバックアップ制御を行うことができる。
【００７８】
【発明の効果】
この発明によれば、燃焼段階や蒸発量が異なる異種ボイラが混在していても安定した、または意図した蒸気供給を可能とすることができるなど、産業的価値は多大である。
【図面の簡単な説明】
図１は、この発明を実施したボイラシステムの一実施例の概略構成図であり、図２は、同実施例の台数制御方法と実際蒸発量を説明する図である。
【図１】この発明を実施したボイラシステムの一実施例の概略構成図である。
【図２】同実施例の台数制御方法と実際蒸発量を説明する図である。
【図３】この発明の他の実施例の台数制御方法と実際蒸発量を説明する図である。
【図４】従来および対比例の台数制御方法の説明図である。
【図５】他の従来および対比例の台数制御方法の説明図である。
【符号の説明】
１  第一ボイラ
２  第二ボイラ
６  台数制御器
７  蒸気使用設備
【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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