(57)【要約】【課題】本発明では、多重燃料蒸気発生システムを制御するためのシステム、方法及び製造品が開示される。【解決手段】本発明の例示的な方法は、蒸気を発生させることに関連する複数の入力値を取得し、第一の燃料の量を予測することに関連する第一の値と、蒸気の量を発生させるために第二の燃料の量を予測することに関連する第二の値とを求めるためにモデル予測コントローラを使用する。該第一の燃料と第二の燃料の燃料送り速度は、次に該第一及び第二の軌跡値に基づいて制御される。【選択図】図１
2007147266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気を発生させることに関連する複数の入力値を取得し、
蒸気の量を発生させるための第一の燃料の量を予測することに関連する第一の値を求めるためにモデル予測コントローラを使用し、
蒸気の量を発生させるための第二の燃料の量を予測することに関連する第二の値を求めるために該モデル予測コントローラを使用し、
該第一の値と第二の値に基づいて該第一の燃料と第二の燃料の燃料送り速度を制御する、
多重燃料蒸気発生システムを制御する方法。
【請求項２】
該第一の値と第二の値が軌跡値である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
該第一の値と第二の値が所定の量の時間の間蒸気の該量を発生させることに関連する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
該第一の値と第二の値に基づいた該第一の燃料と第二の燃料の該燃料送り速度が、該第一の値と第二の値に基づいた該所定の時間量、該第一の燃料と第二の燃料の該燃料送り速度を制御することを含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
該所定時間分を決定するために該モデル予測コントローラをさらに備える請求項４に記載の方法。
【請求項６】
該複数の入力値が、蒸気流量設定点値または蒸気圧力設定点値の内の少なくとも一つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
該複数の入力値が、該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つと関連する燃料比値を含む請求項１に記載の方法。
【請求項８】
該第一の燃料が化石燃料であり、該第二の燃料が廃材または破砕タイヤの内の少なくとも一つである請求項１に記載の方法。
【請求項９】
該モデル予測コントローラが指定された燃料比を達成するために該第一の値と該第二の値を求める請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
該複数の入力値の内の少なくとも一つが、該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つの該エネルギー含量を示す請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
該第一の燃料または第二の燃料の内の少なくとも一つの変化するエネルギー含量に基づいて該燃料送り速度の内の少なくとも一つを調整することに関連する補償値を求めることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
第一の燃料空気流要求または第二の燃料空気流要求の内の少なくとも一つに基づいて蒸気の量を発生させるための空気流の量を決定することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つのエネルギー含量に基づいて空気流の量を調整するためにファジー論理コントローラを使用することをさらに含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
該モデル予測コントローラが、蒸気流量動作条件に基づいて該第一の値と第二の値を求め、蒸気圧力動作条件に基づいて蒸気の量を発生させるために、該第一の燃料の別の量を予測することに関連する第三の値と、該第二の燃料の別の量を予測することに関連する第四の値とを求めるために、該モデル予測コントローラと別のモデル予測コントローラの間で制御を切り替えることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
第一の燃料の量を予測することに関連する第一の値と、蒸気の量を発生させるために第二の燃料の量を予測することに関連する第二の値とを求めるためのモデル予測コントローラと、
該第一の値と第二の値に基づいて該第一の燃料と第二の燃料を制御するための第一と第二の燃料フィーダ制御と、
を備える多重燃料蒸気発生システムを制御するためのシステム。
【請求項１６】
該第一の値と第二の値が軌跡値である請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
該第一の値と第二の値が所定の時間分、蒸気の量を発生させることに関連する請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
該第一の燃料フィーダ制御と第二の燃料フィーダ制御が、該第一の値と第二の値に基づいて該所定の時間分、該第一の燃料と第二の燃料の該燃料送り速度を制御する請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
該モデル予測コントローラが該所定の時間分を決定する請求項１７に記載のシステム。
【請求項２０】
該モデル予測コントローラが、蒸気流量設定点値または蒸気圧力設定点値の内の少なくとも一つに基づいて該第一の値と第二の値を決定する請求項１５に記載のシステム。
【請求項２１】
該モデル予測コントローラが、該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つと関連する燃料費用に基づいて第一の値と第二の値を求める請求項１５に記載のシステム。
【請求項２２】
該第一の燃料が化石燃料であり、該第二の燃料が廃材または破砕タイヤの内の少なくとも一つである請求項１５に記載のシステム。
【請求項２３】
該モデル予測コントローラが、指定燃料比を達成するために該第一の値と第二の値を求める請求項１５に記載のシステム。
【請求項２４】
該モデル予測コントローラが、該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つのエネルギー含量に基づいて該第一の値と第二の値を求める請求項１５に記載のシステム。
【請求項２５】
該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つの変化するエネルギー含量に基づいて該燃料送り速度の内の少なくとも一つを調整することと関連付けられた補償値を求めるためのエネルギー補償器をさらに備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項２６】
第一の燃料空気流要求または第二の燃料空気流要求の内の少なくとも一つに基づいて燃料の該量を発生させるために空気流の量を決定するための空気流モジュールをさらに備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項２７】
該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つのエネルギー含量に基づいて空気流の量を調整するためにファジー論理コントローラをさらに備える請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
該モデル予測コントローラが、蒸気流量動作条件に基づいて該第一の値と第二の値を求め、蒸気圧力動作条件に基づいて蒸気の該量を発生させるために、該第一の燃料の別の量を予測することに関連する第三の値と、該第二の燃料の別の量を予測することに関連する第四の値を求めるための別のモデル予測コントローラをさらに備える請求項１５に記載のシステム。
【請求項２９】
実行時に、機械に、
蒸気の量を発生させるために第一の燃料の量を予測することに関連する第一の値を求めさせ、
蒸気の該量を発生させるために第二の燃料の量を予測することに関連する第二の値を求めさせ、
該第一の値と第二の値に基づいて該第一の燃料と第二の燃料の燃料送り速度を制御させる、
命令が記憶される、機械がアクセス可能な媒体。
【請求項３０】
該第一の値と第二の値が軌跡値である請求項２９に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項３１】
実行時に、該機械に、所定の時間分に、蒸気の該量を発生させるための第一の値と第二の値を求めさせる、命令が記憶される請求項２９に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項３２】
実行時に、該機械に、該第一の値と第二の値に基づいて、該所定の時間分の間、該第一の燃料と第二の燃料の燃料送り速度を制御させる、命令が記憶される請求項３１に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項３３】
実行時に、該機械に、所定の時間分を決定させる、命令が記憶される請求項３１に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項３４】
実行時に、該機械に、蒸気流量設定点値または蒸気圧力設定点値の内の少なくとも一つに基づいて該第一の値と第二の値を求めさせる、命令が記憶される請求項２９に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項３５】
実行時に、該機械に、該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つと関連する燃料費値に基づいて該第一の値と第二の値を求めさせる、命令が記憶される請求項２９に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項３６】
該第一の燃料が化石燃料であり、該第二の燃料が廃材または破砕タイヤの内の少なくとも一つである請求項２９に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項３７】
実行時に、該機械に、指定燃料比を達成するために該第一の値と第二の値を求めさせる、命令が記憶される請求項２９に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項３８】
実行時に、該機械に、該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つのエネルギー含量に基づいて該第一の値と第二の値を求めさせる、命令が記憶される請求項２９に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項３９】
実行時に、該機械に、該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つの変化するエネルギー含量に基づいて該燃料送り速度の内の少なくとも一つを調整することに関連する補償値を求めさせる、命令が記憶される請求項２９に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項４０】
実行時に、該機械に、第一の燃料空気流要求または第二の燃料空気流要求に基づいて蒸気の該量を発生させるために空気流の量を決定させる、命令が記憶される請求項２９に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項４１】
実行時に、該機械に、該第一の燃料または該第二の燃料の内の少なくとも一つのエネルギー含量に基づいた空気流の量を調製するためにファジー論理を使用させる、命令が記憶される請求項４０に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【請求項４２】
実行時に、該機械に、
蒸気流量動作条件に基づいて第一のモデル予測コントローラを介して該第一の値と第二の値を求めさせ、
蒸気圧力動作条件に基づいて蒸気の該量を発生させるために、該第一の燃料の別の量を予測することに関連する第三の値と、該第二の燃料の別の量を予測することに関連する第四の値とを求めるために該第一のモデル予測コントローラと、第二のモデル予測コントローラの間で制御を切り替えさせる、
命令が記憶される請求項２９に記載の機械がアクセス可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概してプロセッサ制御システムに関し、さらに詳細には多重燃料蒸気発生システムを制御するためのプロセス制御システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紙生産プロセスまたは他の製造プロセスにおいて使用されるもののようなプロセスシステムは、多くの場合多様なサブシステムに電力を供給するため、及び現場での発電のために蒸気発生プロセスを使用する。蒸気を発生させるため、蒸気発生プロセスシステムには可燃性燃料等のエネルギー源が与えられる。単一蒸気発生システムは、通常、精製鉱物油または天然ガスを使用して電力を供給される。燃料に関連する費用を削減するために、企業は多重燃料電力供給蒸気発生システムを実現してきた。多重燃料（つまり、マルチフュエル）蒸気発生システムは、例えば廃材及び破砕タイヤ等の廉価の代替燃料に加えて（例えば、ガス、石油、石炭等の）化石燃料を燃焼することによって費用効率が高い蒸気発生を実現する。化石燃料と廉価な燃料の供給率、送り速度、流量等のバランスを取ることによって、マルチフュエル蒸気発生システムは、必要とされる蒸気産出量を維持する一方で可能なときはつねに、該より高価な化石燃料より該より廉価な燃料に相対的に依存し、相対的に低費用で動作することができる。
【０００３】
多くの場合、マルチフュエル蒸気発生システムにおける燃料間で適切なバランスを維持することは変化するエネルギー含量、濃度、または各燃料タイプに関連する産出量に起因する課題を呈する。例えば、生成された化石燃料は通常、一定の体積あたりエネルギー含量（例えばジュール、またはイギリス熱単位（ＢＴＵ）で測定される体積あたりのエネルギーの量）を提供するが、廃材や破砕タイヤ（または他の廃棄物）等の廉価な燃料における体積あたりエネルギー量は、該廉価な代替燃料が蒸気発生システムに供給される、つまり送られるにつれ、それぞれのバッチの中で、及びバッチ間で変化する。
【０００４】
体積あたりエネルギー含量がバッチの中であるいは代替燃料の複数のバッチ間で変化すると、蒸気産出量は不適合になる、つまり所望されるまたは必要とされる運転範囲から逸脱することがある。例えば、蒸気発生システムの設定値（例えば燃料比）は、異なるエネルギー含量を有する代替燃料の以後の供給が供給される（行われる）とき、（例えば廃材の以前のバッチ等の）以前に供給された代替燃料の特定のエネルギー含量に従って設定されてよい。このケースでは、代替燃料における体積あたりのエネルギー含量の変化が減少する場合、発生する蒸気の量が減少し、したがって代替燃料における減少したエネルギー含量を補償するために必要とされる精製された化石燃料の量の増加を要求する。
【０００５】
廉価の代替燃料の体積あたりのエネルギー含量の変化するレベルを補償するために、いくつかの従来の蒸気発生システムでは、蒸気の発生を許容運転範囲内に維持するために、供給された精製化石燃料の量と供給された代替燃料の量の間で適切なバランスが維持されることを確実にするために熟練したオペレータが蒸気発生プロセスの多様な態様を監視することが必要になる。これらの従来のシステムでは、オペレータが測定ゲージと警報を絶えず観察し、不適合なゲージ読取値または化石燃料供給と代替燃料供給間の不適切なバランスを示す警報に応えて燃料供給比に調整を加えることが必要になる。熟練したオペレータにより手作業で制御される従来の蒸気発生システムは、多くの場合、オペレータの限られた知識または技能、オペレータの応答時間、オペレータの測定ゲージと警報の解釈のために非効率的である。さらに、オペレータの反応は経時的にまたはオペレータ間で変化することがあるため、これらの従来のシステムの効率及び燃費は、通常、非決定的である。
【０００６】
化石燃料と代替燃料間でバランス（例えば燃料比）を維持する手順を自動化するために、他の従来の蒸気発生システムは、蒸気産出量を動的に決定し、燃料比設定値を自動的に調整するために蒸気生産量を監視する一台または複数台の比例・積分・微分コントローラを使用する。しかしながら、これらの従来のシステムは、蒸気発生産出量が不適合（例えば、目標運転範囲外）であると認識されるときと、ＰＩＤコントローラが蒸気発生の不順守を検出するときと、ＰＩＤコントローラが不適合蒸気発生産出量を補正するために燃料比を調整するときの間で非効率が生じるように反動的に且つ遅延して燃料比を調整するために本動作の測定値を使用する。
【０００７】
相対的に高価な化石燃料の過剰な量が使用されるため、公知の手作業で制御され、ＰＩＤで制御される蒸気発生システムに関連する非効率はさらに高い運転経費につながる可能性がある。蒸気生産産出量が不適切な燃料比のために最小閾値レベルを下回るときには、これらの公知のシステムはさらに低い工業製品の歩留まり（例えば紙生産歩留まり）を生じさせることもある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
多重燃料蒸気発生システムを制御するための例示的なシステム及び方法が開示されている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
例示的な方法は、蒸気を発生させることに関連する複数の入力値を取得することと、蒸気の量を発生させるために、第一の燃料の量を予測することに関連する第一の値と、第二の燃料の量を予測することに関連する第二の値を求めるためにモデル予測コントローラを使用することとを必要とする。次に、第一の燃料と第二の燃料の燃料送り速度が、第一の値と第二の値に基づいて制御される。
【００１０】
別の例に従って、例示的なシステムは、蒸気の量を発生させるために、第一の燃料の量を予測することに関連する第一の値と、第二の燃料の量を予測することに関連する第二の量を求めるためにモデル予測コントローラを含む。例示的なシステムは第一の値と第二の値に基づいて、第一の燃料と第二の燃料の燃料送り速度を制御するために第一の燃料供給機制御装置と第二の燃料供給機制御装置も含む。
【００１１】
別の例に従って、例示的な機械にアクセス可能な媒体は、実行時に、機械に、蒸気の量を発生させるために第一の燃料の量を予測することに関連する第一の値、及び第二の燃料の量を予測することに関連する第二の値を求めさせるその上に記憶されている命令を含む。加えて、該命令は、該機械に第一の値と第二の値に基づいて第一の燃料と第二の燃料の燃料送り速度を制御させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下は他の構成要素の中でも、ハードウェア上で実行されるソフトウェア及び／またはファームウェアを含む例示的なシステムを開示しているが、このようなシステムは単に例示的に過ぎず、限定的と見なされてはならないことが注記される必要がある。例えば、これらのハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの構成要素のどれかまたはすべてがハードウェアの中で独占的に、ソフトウェアの中で独占的に、またはハードウェアとソフトウェアの任意の組み合わせのなかで実現できるであろうことが意図されている。したがって、以下は例示的なシステムを説明しているが、当業者は、示されている例がこのようなシステムを実現するための唯一の方法ではないことを容易に理解するであろう。
【００１３】
反応駆動技法を使用して蒸気ボイラーにさまざまな燃料を供給する、つまり送るために使用される燃料比を自動的に制御するために比例・積分・微分（ＰＩＤ）コントローラを使用するいくつかの公知の多重燃料電力供給蒸気発生システムとは対照的に、本書に説明されている例示的なシステム、方法及び製造品は予測分析及び制御を使用して燃料比を自動的に制御するために使用されてよい。いくつかの公知の多重燃料電力供給蒸気発生システムでは、自動プロセスコントローラは、現在の動作条件の測定値を分析し、例えば、動作条件が適合動作条件に近づいたまたは越えたときにだけ燃料比を調整することによってそれらの動作条件に反応する。公知のシステムは、通常は、現在の動作つまり動作の現況だけに反応できるＰＩＤフィードバックループを使用する。その結果、これらの公知のシステムは多くの場合、任意の自動補正調整が行われる、または効果的となる前に不適合動作条件に陥る。したがって、公知の蒸気発生システムは、多くの場合、システムが不適合状態で動作を開始するときと、プロセスコントローラが該状態を検出し、補正調整を行うことにより反応するときと、の間の遅延のために非効率的に動作する。
【００１４】
前記に注記された公知のシステムとは対照的に、本明細書に説明されている例示的なシステム及び方法は、蒸気発生システムが特定の運転閾値または範囲外で動作するインスタンス（またはその間の時間）を実質的に削減するまたは妨げ、このようにして蒸気発生システムの効率を高めるために、蒸気発生システムがどのようにして制御されなければならないのかを決定するために予測技法を使用する。例示的なインプリメンテーションは、蒸気発生システムに関連する多様な測定データ（例えば、燃料（複数の場合がある）のエネルギー含量、燃料送り速度（複数の場合がある）、蒸気流量、蒸気圧力、蒸気費用（複数の場合がある）等）を監視、処理し、効率的且つ適合した運転を維持するように蒸気発生システムを構成するために使用される必要がある将来のまたは予測される制御パラメータを決定するためにモデル予測コントローラ及びファジー論理を使用する。
【００１５】
いくつかの例示的なインプリメンテーションでは、効率的な動作は、（例えば石炭、ガス、石油等の）相対的により高価な化石燃料により（例えば廃材、破砕タイヤ等の）廉価な代替燃料により依存することによって所望される蒸気発生産出量を維持することを必要とする。マルチフュエル蒸気発生システムは、化石燃料対代替燃料比が必要以上に高くなると非効率になる。適合する運転は、一般的には、製造現場の他のサブシステムが動作するまたは効率的に動作するために必要とされる蒸気動力（つまり電力）を受け取ることができるように所望されるまたは必要とされる運転範囲内にある蒸気の量（例えば、他の製造サブシステムを運転するために、あるいは蒸気により電力供給されるタービンを介して所望される電気量を発電するために必要とされる蒸気産出量）を算出することを必要とする。
【００１６】
さらに詳細に後述されるように、例示的なシステム及び方法は、相対的に低い運転経費を維持する一方で、変化する体積あたりのエネルギー含量を有する廉価な代替燃料と、所望されるまたは必要とされる蒸気発生産出量を発生させるための化石燃料とに関連する燃料供給率を求めるためにマルチフュエル蒸気発生システムでモデル予測コントローラ及びファジー論理を使用する。石油の価格は継続的に変動するため、石油の価格は、本明細書に説明されている例示的な方法及びシステムが、蒸気発生システムが所望されるまたは必要とされる量の蒸気を発生するが、所定の予算制約内で動作するように燃料供給率を求めるために使用できる要因である。
【００１７】
図１は、例示的な蒸気発生プロセスシステム１００を表す図である。例示的な蒸気発生システム１００は、多様な製造サブシステムを操作するために使用される蒸気を発生させるため、及び／または（例えば蒸気タービンを介して）現場で電気を発電するため、及び／または他の目的のために（例えば製紙工場で等）製造現場で実現されてよい多重燃料システムである。例示的なシステム及び方法は、少なくとも一つが変化するエネルギー含量特性（例えば体積あたりの変化するＢＴＵ）と関連付けられてよいさまざまな燃料タイプを燃焼する（例えば例示的な蒸気発生システム１００等の）蒸気発生システムを制御することに有利に適用可能であるとして本明細書に説明されている。特に、例示的な蒸気発生システム１００は、化石燃料及び廉価の代替燃料を使用するとして後述される。しかしながら、代替インプリメンテーションでは、本明細書に説明されている例示的なシステム及び方法は２つまたは３つ以上の燃料タイプの他の組み合わせを使用する蒸気発生システムを制御するために使用されてよい。例えば、本明細書に説明されている例示的なシステム及び方法は、特定の特徴（例えば、コスト特徴、エネルギー含量特徴、副生成物特徴等）を有する第一の燃料タイプと、第一の燃料タイプとは異なる特徴（例えば、異なるコスト、異なるエネルギー含量、異なる副生成物等）を有する第二の燃料タイプを使用する蒸気発生システムを制御するために使用されてよい。
【００１８】
図１に示されているように、例示的な蒸気発生システム１００は、給水１０４から水を受け取る蒸気ボイラー１０２を含む。蒸気ボイラー１０２は、蒸気を発生させるために複数の燃料タイプを燃焼する炉１０６を含む。特に炉１０６は（第一の燃料タイプ供給タンク等の）化石燃料供給タンク１０８から（例えば第一の燃料等の）化石燃料を、及び（第二の燃料タイプ供給タンク等の）代替燃料供給タンク１１０から（例えば第二の燃料等の）代替燃料を受け取る。化石燃料は、例えば石炭、石油、ガス等であってよく、代替燃料は例えば廃材、破砕タイヤ等の廉価の燃料であってよい。
【００１９】
例示的な蒸気発生システム１００は、所定の運転範囲、必要とされる運転範囲、あるいは所望される運転範囲内に他の動作特徴（燃料消費量費用、エミッション、蒸気圧等）を維持する一方で、蒸気発生産出量を所定の運転範囲、必要とされる運転範囲、または所望される運転範囲（例えば、蒸気の特定の量を算出する）内に維持するために使用されなければならない構成設定値（例えば燃料供給率）を求めるために蒸気発生システム１００の多様な動作条件（例えば燃料のエネルギー含量、燃料費、蒸気流量、蒸気圧等）を獲得し、監視するために例示的な制御システム１１２も含む。図２に関連してさらに詳しく後述されるように、例示的な制御システム１１２は、例示的な蒸気発生システム１００が不適合（及び潜在的に非効率な）状態で動作するインスタンス（または時間）を大幅に削減する、または排除するために構成設定値を予測するためにモデル予測コントローラとファジー論理を使用する。特に、制御システム１１２は、分析を実行し、近い将来または遠い将来にどのように蒸気発生システム１００が動作してよいのかを予測するために分析を実行するために現在の及び／または以前の動作条件の測定値を使用し、それらの分析に基づき、蒸気発生システム１１２が所定の運転範囲、必要とされる運転範囲、または所望される運転範囲（複数の場合がある）外で動作するのを防ぐために将来的である構成設定値を生成する。
【００２０】
図１に示されているように、例示的な制御システム１１２は、ボイラー１０２への水の供給率または送り速度を制御するための給水弁１１４と、炉１０６への化石燃料供給の供給率または送り速度を制御するための化石燃料供給弁１１６と、炉１０６への代替燃料の供給率または送り速度を制御するための代替燃料供給弁１１８と、空気取り入れ口１２１を介して炉１０６への空気の供給率または送り速度を制御するための空気供給弁１２０と通信する。供給（例えば、燃料、水、または空気）のそれぞれの送り速度または流量を測定するために、制御システム１１２は複数のセンサ１２２、１２４、１２６、及び１２８に通信で結合されてよい。
【００２１】
図１に描かれている例は、燃料のそれぞれの送り速度を制御するために化石燃料供給弁１１６と代替燃料供給弁１１８を使用するが、他の例示的なインプリメンテーションでは、化石燃料と代替燃料のどちらか一つまたは両方ともの送り速度がコンベヤ及びコンベヤ速度制御装置を使用して制御されてよい。例えば、化石燃料が石炭である場合、石炭はコンベヤシステムを使用して化石燃料タンク１０８から炉１０６に送達され、コンベヤシステムの速度は、化石燃料送り速度を加速するまたは減速するためにコンベヤ速度制御装置を使用して制御されてよい。さらに、代替燃料が廃材（例えば樹皮）である場合、廃材はコンベヤシステムとコンベヤ速度制御装置を使用して代替燃料タンク１１０から炉１０６に送達されてよい。
【００２２】
また、制御システム１１２は、ボイラー１０２によって供給される蒸気の流量を測定するために、蒸気流量センサ１３０に通信で結合される。代替インプリメンテーションでは、蒸気流量センサ１３０が、例えば蒸気ヘッダに結合されている蒸気供給管等の任意の他の場所に設置されてよいのは言うまでもない。
【００２３】
制御システム１１２も、ボイラー１０２内の蒸気圧力を測定するために圧力センサ１３２に通信で結合される。当業者は、代替インプリメンテーションでは、圧力センサ１３２が、例えば蒸気ヘッダまたは蒸気供給管に等、図１に示されているもの以外の蒸気発生システム全体で任意の他の場所に設置されてよいと容易に理解するであろう。
【００２４】
炉１０６によって発生する排気物質を測定するために、制御システム１１２は排気物質ファン１３６に位置するエミッションセンサ１３４に通信で結合されている。
【００２５】
図示されていないが、制御システム１１２は本明細書に説明されている例示的なシステム及び方法を実現する上で使用するための測定値を取得するために例示的な蒸気発生システム１００全体に配置される（温度センサ、流量／送りセンサ、圧力センサ等の）他のセンサに通信で結合されてよい。
【００２６】
図２は、図１の例の制御システム１１２の詳細なブロック図である。制御システム１１２は、現時点で監視されている状態に基づいて将来の構成設定値または予測される構成設定値を求めることによって例示的な蒸気生産システム１００の動作を制御するために予測制御技法を使用してよい。このようにして、制御システム１１２は、蒸気発生システム１００をかなり縮小する、あるいは蒸気発生システム１００が（蒸気流量、蒸気圧力、燃料消費費用等の）所定の運転条件、所望される運転条件、または必要とされる運転条件から外れて動作しないようにするために任意の必要な構成設定値を変更するまたは調整することによって、監視されている状態に積極的に反応できる。制御システム１１２は蒸気流量監視モードと蒸気圧力監視モードで動作するように構成されている。例えば、制御システム１１２は例えば蒸気流量センサ１３０（図１）を介して測定される蒸気流量を監視することに基づいて蒸気発生システム１００の動作を制御してよい。代わりに、例えば制御システム１１２は例えば蒸気圧力センサ１３２（図１）を介して測定される蒸気圧を監視することに基づいて蒸気発生システム１００の動作を制御してよい。制御システム１１２が蒸気流量監視モードで動作するのか、あるいは蒸気圧力監視モードで動作するのかは、オペレータによって手動で、あるいは例えば予定、及び／または他の基準に基づいて自動的に制御されてよい。
【００２７】
例示的な制御システム１１２を描いている図２に示されている例示的な構造は、ハードウェア及び／またはソフトウェアの任意の所望される組み合わせを使用して実現されてよい。例えば、一つまたは複数の集積回路、別々の半導体構成要素、または受動的な電子部品が使用されてよい。加えてまたは代わりに、図２の例の構造のいくつかまたはすべて、あるいはその部分は、例えばプロセッサシステム（例えば図８のプロセッサシステム８１０）によって実行されるときに、本書に説明されている方法を実行するコンピュータ読取可能媒体上に記憶される命令、コード、他のソフトウェア及び／またはファームウェアを使用して実現されてよい。
【００２８】
蒸気流量モードで動作するために、制御システム１１２は蒸気流量モデル予測コントローラ（ＭＰＣ）マスタ２０２を含む。例示的なインプリメンテーションでは、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、テキサス州オースチン（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）のエマーソンプロセスマネジメント（Ｅｍｅｒｓｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）によって設計、販売されているデルタＶ（ＤｅｌｔａＶ）制御システムで使用可能なＭＰＣを使用して実現されてよい。蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、他の入力またはパラメータの中でも、蒸気流量測定値及び／または例えばオペレータによって提供される蒸気流量要件の変化に応えて蒸気流量の量を制御するように構成される。蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、代替燃料送り速度（例えば、化石燃料が図１の化石燃料タンク１０８から炉１０６へ供給される速度）と、化石燃料送り速度（例えば、代替燃料が図１の代替燃料タンク１１０から炉１０６に供給される速度）のための設定点と関連する２つの別々の出力を決定する。
【００２９】
蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、指定される化石燃料送り速度を達成するために予測される軌跡の調整出力値２０４を、及び指定される代替燃料送り速度を達成するために予測される軌跡調整出力値２０６を求めるために、測定された蒸気流量値及び複数の他の入力値を使用する。化石燃料調整出力値２０４は、特定のレベルのエネルギー（例えばＢＴＵ）を達成し、蒸気流量を増減するために、化石流量要求の必要とされる変化（例えば増加または減少）を示す。代替燃料調整出力値２０６は、ある特定のレベルのエネルギーを達成するために代替燃料供給率の必要とされる変化を示す。蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、履歴システム条件データ及び応答データの分析に基づいて例示的な予測される軌跡出力値を求めてよい。代わりに、または加えて、例示的な予測軌跡出力値は曲線適合技法またはデータ補間技法を使用して求められてもよい。いずれにせよ、例示的な予測される軌跡出力値２０４と２０６は、現在の動作条件値及び／または蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２によって取得される他の値に基づいて将来のある特定の時間量または最小時間量の間、蒸気発生システム１００を動作させ続けることができる燃料送り速度（例えば代替及び／または化石燃料送り速度）と関連する将来の設定値を表す。
【００３０】
例示されている例では、調整出力値２０４と２０６は、蒸気発生システム１００が（例えば、指定された蒸気流量を発生させ、蒸気圧力制約の範囲内で動作し、費用制限の範囲内で動作する等のために）指定された動作条件の中で動作できるようにする適切な化石燃料対代替燃料の供給率を提供するために組み合わされて働く。蒸気流量制御モードで動作しているとき、調整出力値２０４と２０６は、さらに詳しく後述される、化石燃料総エネルギーモジュール２４０と代替燃料総エネルギーモジュール２５０のそれぞれの入力に提供される（例えばカスケード）。特に、化石燃料調整出力値２０４は、化石燃料総エネルギーモジュール２４０のための設定点値であり、代替燃料調整出力値２０６は、代替燃料総エネルギーモジュール２５０のための設定点値である。
【００３１】
蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、経済的または予算の動作条件を満たすために化石燃料より相対的に多くの廉価な代替燃料を使用するように構成されてよい。（例えば、別のタイプよりあるタイプの燃料の相対的に多くを使用して）燃料タイプの好みを微調整または調整するために、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は燃料費入力２０８と燃料使用優先順位設定値（不図示）を与えられる。このようにして、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、燃料価格の変化に応えて、及び燃料使用優先順位設定値に基づいて必要に応じて燃料タイプの使用を調整できる。オペレータは、例えば燃料費入力２０８に基づいて相対的に多くの（例えば最大使用）または相対的に少ない（例えば最小使用）特定の燃料（例えば化石燃料または代替燃料の内の一つ）を使用するように蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２を構成するために、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２に特定の燃料使用優先順位設定値を与えてよい。例えば、燃料使用優先順位設定値は、それぞれの燃料費がそれぞれの最小または最大の燃料費閾値を上回る（例えば、さらに少なくなる、またはさらに多くなる）ときに相対的にさらに多いまたはさらに少ない燃料タイプを使用するように蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２を構成する、化石燃料と代替燃料ごとの最小及び／最大の燃料費閾値を含んでよい。例えば、いくつかの動作条件下では、燃料費入力２０８を介して提供される化石燃料の費用が（燃料使用優先順位設定値を介して提供される）最大化石燃料費用閾値を超えるようになると、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は化石燃料の供給率を、可能なときはつねに可能な限り多く削減し、例えば、化石燃料の費用が最大及び／または最小化石燃料費閾値を下回るまで、代替燃料の供給率を増加する（例えば燃料の使用を最適化する）ことができる。
【００３２】
図２に示されているように、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、蒸気流量センサ１３０からの蒸気流量測定値と、蒸気流量設定点入力値２１２（つまり、指定されたまたは所定の、所望される、または必要とされる蒸気流量値）を受け取る。いくつかの例示的なインプリメンテーションでは、蒸気流量測定値に対する圧力と温度の影響を大幅に削減するまたは排除するために、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２、または何らかの他のデバイスまたはモジュールが蒸気流量センサ１３０から受け取られる上記流量測定値に基づいて温度と圧力で補償される蒸気流量値を生成するためにボイラ１０２と関連する圧力と温度の測定値を取得してよい。蒸気流量設定点入力値２１２は、オペレータによって提供されてよく、例えば製造現場の蒸気運転式サブシステムを操作するために必要とされる蒸気の量に基づいてよい。
【００３３】
蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、誤差つまり蒸気流量測定値と蒸気流量設定点入力値２１２の間の偏差を求め、誤差つまり偏差を大幅に削減する、または排除するために燃料要求の必要とされる変化（例えば代替燃料及び／または化石燃料）を決定することによって調整出力値２０４と２０６を求める。蒸気流量測定値を蒸気流量設定点入力値に実質的に等しく維持するために、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、調整出力値２０４と２０６を生じさせ、燃料送り速度の加速または減速を引き起こす。例えば、代替燃料のエネルギー含量が、例えば廃材の品質の変化のために経時的に減少する場合、炉１０６は必要とされる蒸気流量を生じさせるために十分な熱を生じさせていない可能性がある。この場合、調整出力値２０４と２０６の内の一つまたは両方ともボイラー１０２に蒸気流量を増加させるために炉に送達される燃料の量を増加するために増加されてよい。蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、例えば、燃料費入力１０８、燃料使用優先順位設定値（例えば、化石燃料または代替燃料の使用を最大限にする、最小限に抑える、あるいはそれ以外の場合最適化する）、及び必要とされる蒸気流量を生じさせるために必要とされるエネルギーに準拠する化石燃料対代替燃料送り速度の比率に従って調整出力値２０４と２０６を生成する。
【００３４】
いくつかの例のインプリメンテーションでは、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、燃料タイプの内の一つまたは両方ともの最大送り速度限度を与えられてよい。例えば、図２に示されるように、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２には代替燃料の最大量または送り速度を示す代替燃料設定点２１３が与えられる。いくつかの条件下では、最大送り速度限度は、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２が、燃料費入力２０８と燃料使用優先順位設定値に準拠する化石燃料対代替燃料送り速度の比を維持するのを妨げてよい。例えば、たとえ代替燃料送り速度が設定されている、あるいは最大限度まで（つまり設定点２１３に等しく）高められていても代替燃料のエネルギー含量が必要とされる蒸気流量を生じさせるほど十分に高くない場合、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、結果として生じる化石燃料対代替燃料送り速度の比に関係なく、必要とされるエネルギーを提供するために化石燃料調整出力値２０４を高めるであろう。
【００３５】
蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、周期的または非周期的な時間間隔で調整出力値２０４と２０６を求める。特に、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２がその複数の入力値を分析し、適切な調整出力値２０４と２０６を求めた後、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、それが異なる調整出力値２０４と２０６が生成される必要があるかどうかを判断するために、いつ入力値を分析すべきかを判断する。具体的には、制御システム１１２は積極的に、予測的に、前向きに蒸気発生システムを制御するため、制御システム１１２によって提供される出力値または制御値（例えば、調整出力値２０４と２０６）は、蒸気発生システム１００が将来において少なくとも特定のまたは最小の量の時間（ｔｆ）の間、指定された動作条件の範囲内で動作するように生成される。蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、再び蒸気流量測定値を分析する将来の時点ｔｆの期限切れの前である時間を指定できる。
【００３６】
不安定な状態または望ましくない状態で蒸気発生システム１００を動作するのを妨げるために、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２には複数の制約値２１４も与えられる。制約値２１４は例えばオペレータによって提供されてよい指定閾値限度と関連する測定済みの変数である。制約値２１４がそれらのそれぞれの閾値限度に近づくと、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は制約値２１４を緩和する（例えば増加するまたは減少する）ために調整値（例えば調整出力値２０４と２０６）を求める。
【００３７】
図２に示されているように、制約値２１４は代替燃料タンク水位、強制通風（ＩＤ）ダンパー位置、ＩＤファン定格電流、ボイラードラム水位、測定済み蒸気圧力（例えばボイラヘッダ圧力）、エミッション出力レベル、及び酸素摂取量を含む。代替燃料タンク水位は、代替燃料タンク１１０（図１）に残っている代替燃料の量を示す。測定済み蒸気圧力は蒸気圧力センサ１３２（図１）から取得されてよい。エミッション出力レベルはエミッションセンサ１３４（図１）から取得されてよい。酸素摂取量は空気流センサ１２８（図１）から取得されてよい。
【００３８】
制約値２１４のそれぞれは、複数の制約優先順位２１６の内の一つと関連付けられている。オペレータは複数の制約値２１４のそれぞれに優先順位をつけるために制約優先順位２１６を提供してよい。制約値２１４に優先順位をつけると、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０３が制約値２１４のそれぞれで考慮する（準拠する）順序が指定される。例えば、オペレータは、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２がボイラードラム水位に、ボイラードラム水位制約閾値を上回らせない調整出力値２０４と２０６の値を突き止めることを確実にするために、第一の優先順位（例えば最高の優先順位）をボイラードラム水位制約値に割り当ててよい。いくつかのケースでは、高い方の優先順位制約閾値がそれぞれの制約閾値に違反しないことを確実にするために（例えばボイラードラム水位制約閾値）、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、低い方の優先順位制約値に、付随的にまたは意図的にそれぞれの制約閾値を違反させる調整出力値２０４と２０６の値を求めてよい。
【００３９】
蒸気動力機械または少なくとも部分的に蒸気発生システム１００（図１）によって発生する蒸気により動力を供給されるプロセスシステムのサブシステムによって要求される蒸気の量(amounts or quantities)を監視するために、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２には複数の外乱値２１８が備えられる。外乱値２１８は、フィールドデバイス、フィールドセンサまたは蒸気発生システム１００によって発生する蒸気を使用するサブシステムまたは機械の動作を監視するフィールドモニタにより提供されてよい。このようにして、特定量の蒸気を要求する任意のサブシステムまたは機械が動作を停止する、動作を開始する、動作を減速する、動作を加速すると、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は蒸気要求の増減を予測し、任意の蒸気を要求するサブシステムまたは機械の動作の変化により引き起こされる蒸気の要求の以後の増加または減少を積極的に説明するために、蒸気発生システム１００が蒸気発生を増加するまたは減少することを確実にするために調整出力値２０４と２０６を相応して求める。蒸気発生システムの動作条件（例えば蒸気圧力）に大幅に影響を及ぼすために蒸気要求変更を待機する代わりに、外乱値２１８に基づいて蒸気要求の以後の変化を説明するために調整出力値２０４と２０６を積極的に決定する（例えば予測）すると、蒸気要求の変化が蒸気発生システム１００の動作条件に大きく影響を及ぼさない（例えば悪影響を及ぼさない）ことが確実になる。
【００４０】
蒸気圧力モードで動作するため、制御システム１１２は蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２を含む。例示的なインプリメンテーションでは、蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２は、テキサス州オースチン（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）のエマーソンプロセスマネジメント（Ｅｍｅｒｓｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）］によって設計、販売されるデルタＶ（ＤｅｌｔａＶ）制御システムで使用可能なＭＰＣを使用して実現されてよい。蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２は、他の入力またはパラメータの中で、蒸気圧力測定値及び／または例えばオペレータによって提供される蒸気圧力要件の変化に応えて蒸気圧力の量を制御するように構成されている。蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２が前述されたように蒸気流量の量を制御するために動作するように、蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２はボイラー１０２（図１）によって発生する蒸気圧力の量を制御するために動作する。例えば、蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２は、代替燃料送り速度及び化石燃料送り速度の設定点に関連する２つの別々の出力を決定する。具体的には、蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２は、予測される軌跡調整出力値２２４を求め、指定された化石燃料送り速度と予測された軌跡調整出力値２２６を達成し、指定代替燃料送り速度を達成するために、測定された蒸気圧力値と、複数の他の入力値を使用する。調整出力値２２４と２２６は、蒸気発生システム１００が指定された動作条件の範囲内で動作できるようにする適切な化石燃料対代替燃料供給比を提供するために組み合わせて作用する。制御システム１１２は、調整出力値２０４と２０６と関連して前述されたのと実質的に同じように調整出力値２２４と２２６を使用する。
【００４１】
前述された蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２と蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２の相違点は、蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２が、圧力センサ１３２（図１と図２）から受け取られる蒸気圧力測定値と、例えばオペレータによって提供される蒸気圧力設定点入力値２２８の誤差つまり偏差を求めることにより、調整出力値２２４と２２６を求めるという点である。
【００４２】
不安定な状態または望ましくない状態で蒸気発生プロセスを操作することを防ぐために蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２も、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２と関連して前述された複数の制約値２１４に実質的に類似する、または同一であってよい複数の制約値２３０を与えられる。ただし、蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２は圧力センサ１３２から蒸気圧力測定値を受け取るため、蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２には、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２でのように別個の測定された蒸気圧力制約値が与えられるのではなく、代わりに複数の制約値２３０の一部として測定された蒸気流量制約値が与えられる。
【００４３】
蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２には、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２が前述された複数の制約優先順位２１６を使用する方法に実質的に類似しているあるいは同一である方法で蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２が使用する複数の制約優先順位２３２も与えられる。加えて、蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２には、前述された複数の外乱値２１８に実質的に類似している、あるいは同一である複数の外乱値２３３が与えられる。
【００４４】
動作中、制御システム１１２は、蒸気流量モード、蒸気圧力モード、または手動モードで動作するように構成されてよい。手動モードは、オペレータが蒸気流量及び／または蒸気圧力に基づいて燃料送り速度を制御することを必要とする。いずれにせよ、モード間で段差がなく（ｂｕｍｐｌｅｓｓ）継ぎ目なく切り替えを可能にするためには、制御システム１１２は、互いと、及び／または手動モード燃料送り速度制御を用いて、調整出力値２０４、２０６、２２４及び２２６を追跡調査する、あるいは調整出力値２０４、２０６、２２４及び２２６に続くように構成されてよい。例えば、オペレータが蒸気流量モードから蒸気圧力モードに切り替えるように制御システム１１２を構成するときに動作の急激な変化を妨げるために、蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２の調整出力値２２４と２２６のそれぞれが、少なくとも切り替え時に一時期、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２によって求められる調整出力値２０４と２０６の内のそれぞれの出力値を追跡調査するように設定される（例えば、それぞれの出力値に等しくなるように連続的に設定される）。
【００４５】
オペレータが蒸気流量モードから手動モードに制御システム１１２を切り替えるときの急激な動作変化を妨げるために、手動制御燃料送り速度値は、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２によって求められる調整出力値２０４と２０６を（切り替え時に少なくとも一時期）追跡調査する。いずれにせよ、調整出力値２０４と２０６を追跡調査することによって、燃料送り速度は、モード変化が行われるときに同じままであるため、制御システム１１２は、実質的に動作で急激な変化を引き起こさないようにされる。同様に、蒸気圧力モードで動作しているときに、調整出力値２０４と２０６、及び手動制御燃料送り速度値は調整出力値２２４と２２６を追跡調査する。また、手動モードで動作しているとき、調整出力値２０４、２０６、２２４及び２２６は、それぞれの手動制御燃料送り速度値に従う。
【００４６】
例えば、代替燃料のエネルギー含量の分散を決定するために、制御システム１１２は、代替燃料のエネルギー含量の計算された分散に基づき、エネルギー消費値を化石燃料制御２４０と代替燃料制御２５０に与えるエネルギー補償器２３４を備える。エネルギー補償器２３４は、代替燃料エネルギー含量の計算された偏差に逆転制御動作で応答するＰＩＤコントローラを使用して実現されてよい。エネルギー補償器２３４は、代替燃料の質（例えば燃料の体積あたりのエネルギー含量）が経時的に変化するにつれて相対的なエネルギー計算を実行する。特に、相対エネルギー計算は、カレントバッチのエネルギー含量、または測定された酸素消費と測定された空気消費に基づいて、代替燃料の以前監視されたまたは分析されたバッチを基準にした代替燃料の供給を求める。カレントバッチまたは代替燃料の供給の相対的なエネルギー含量が相対的に少ない場合には、エネルギー補償値は、送達または炉１０６へのエネルギーの相対的な一定量を維持するために代替燃料及び／または化石燃料の量の必要とされる増加を示す。エネルギー補償器２３４は、例えば燃料品質の分散、燃料対エネルギー関数曲線、及び／または必要とされる代替対化石燃料比の履歴データに基づいてエネルギー補償値を増減してよい。
【００４７】
エネルギー補償器２３４は、代替燃料送り速度と化石燃料送り速度が、燃料品質（例えば、燃料の体積あたりのエネルギー含量）の変化に関係なく、例えば１００％という消費空気指数を維持するのに十分であることを確実にするように構成されている。１００％という消費空気指数を維持すると、炉１０６の中に引き込まれるまたは投入される空気の１００％が既定のボイラー負荷（つまり、既定の蒸気発生要件）の間燃料によって燃焼されることを確実にする。このようにして、燃料品質の変化に関わりなく同じ量のエネルギーが燃焼され、このようにしてボイラー１０２に必要とされるエネルギー（例えば熱）を与え、必要とされる量の蒸気（例えばボイラー負荷）を生じさせる。エネルギー消費２３４は、化石燃料総エネルギーモジュール２４０と代替燃料総エネルギーモジュール２５０にエネルギー補償値を出力するまたは提供する。
【００４８】
所望される動作条件（例えば、特定の蒸気圧力、特定の蒸気流量、燃料消費費用、燃料比等）を達成するために必要とされる化石燃料の総量を決定するために、制御システム１１２には化石燃料総エネルギーモジュール２４０が与えられる。化石燃料総エネルギーモジュール２４０は、（蒸気流量モードで動作しているときには）蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２から化石燃料調整出力値２０４を、あるいは（蒸気圧力モードで動作しているときには）蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２から化石燃料調整出力値２２４を受け取る。また、化石燃料総エネルギーモジュール２４０は、エネルギー補償器２３４からエネルギー補償値を受け取り、エネルギー補償値と化石燃料調整出力値２０４または２２４の内の一つに基づいて、必要とされる量の蒸気流量または蒸気圧力を発生させるために必要な化石燃料の総量を決定する。
【００４９】
化石燃料送り速度を制御するために、制御システム１１２には化石燃料送りコントローラ２４２が与えられる。化石燃料送りコントローラ２４２は、化石燃料総エネルギーモジュール２４０から必要とされる化石燃料量値を受け取り、化石燃料の必要とされる量が化石燃料総エネルギーモジュール２４０によって決定される炉１０６に供給するために必要とされる送り速度で燃料を提供するために化石燃料供給弁１１６を制御する。
【００５０】
所望される動作条件（例えば、特定の蒸気圧力、特定の蒸気流量、燃料消費量費用、燃料比等）を達成するために必要とされる代替燃料の総量を決定するために、制御システム１１２には代替燃料総エネルギーモジュール２５０が与えられる。代替燃料総エネルギーモジュール２５０は（蒸気流量モードで動作しているときには）蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２から代替燃料調整出力値２０６を、または（蒸気圧力モードで動作しているときには）蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２から化石燃料調整出力値２２６を受け取る。また、代替燃料総エネルギーモジュール２５０は、エネルギー補償器２３４からエネルギー補償値を受け取り、エネルギー補償値と、代替燃料調整出力値２０６または２２６の内の一つに基づいて、必要とされる量の蒸気流量または蒸気圧力を発生させるために必要とされる化石燃料の総量を決定する。
【００５１】
代替燃料送り速度を制御するために、制御システム１１２には代替燃料送りコントローラ２５２が与えられる。代替燃料送りコントローラ２５２は代替燃料総エネルギーモジュール２５０から必要とされる代替燃料量値を受け取り、代替燃料総エネルギーモジュール２５０によって求められるような、炉１０６に必要とされる量の代替燃料を供給するために必要とされる送り速度を提供するために例えば代替燃料供給弁１１８を制御する。
【００５２】
代替燃料と化石燃料のためにボイラー１０２に提供される燃焼空気の量を制御するために、制御システム１１２は、供給された空気をアンダーグレイト（ｕｎｄｅｒｔｒａｔｅ）空気（つまり燃料搬送火床の下で提供される空気）とオーバーファイア（ｏｖｅｒｆｉｒｅ）空気（つまり燃焼燃料の上で提供される空気）に分割する空気システムを備えられる。空気システムは、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２からの調整圧力値２０４と２０６、あるいは上記圧力ＭＰＣマスタ２２２からの調整出力値２２４と２２６に基づいて、代替燃料に対する総空気要求と、化石燃料に対する総空気要求を決定するように構成されている。
【００５３】
空気システムは、（蒸気流量モードで動作しているときには）蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２から代替燃料調整出力値２０６を、あるいは（蒸気圧力モードで動作しているときには）蒸気圧力ＭＰＣマスタ２０２から化石燃料調整出力値２２６を受け取り、アンダーグレイト空気流とオーバーファイア空気流の合計である必要とされるボイラー空気流の総量を求める総空気要求モジュール２６０を含む。総空気要求モジュール２６０は、測定された空気流供給と逆転制御動作を使用する空気流要件の間の任意の偏差に対処するためにＰＩＤコントローラを使用して実現されてよい。
【００５４】
総空気要求モジュール２６０の出力は強制通風（ＦＤ）ファン制御２６２と、空気比関数モジュール２６４に提供される。強制通風（ＦＤ）ファン制御２６２は、総空気要求モジュール２６０の出力に基づいて、必要とされるアンダーグレイト空気流を炉１０６（図１）に提供するためにＦＤファンダンパーを制御する。空気比関数モジュール２６４は、必要とされるアンダーグレイト空気流に基づいてオーバーファイア空気流の内の必要とされる量を決定するために、アンダーグレイト空気対オーバーファイア空気関数曲線を使用して実現されてよい。空気比関数２６４の出力は、炉１０６に必要とされる量のオーバーファイア空気流を供給するためにオーバーファイアファンダンパーを制御する、オーバーファイアファン制御２６６に提供される。
【００５５】
燃料品質（例えば燃料の体積あたりエネルギー含量）が変化する、あるいは経時的に変化するにつれて、オーバーファイアファン制御２６６により供給される供給オーバーファイア空気流が十分であることを確実にするために、制御システム１１２はファジー放熱制御２７２を与えられる。ファジー放熱制御２７２は、代替燃料と関連する蒸気流量対総フィーダ速度の比（つまり、蒸気フィーダ比）、消費空気比（オーバーファイア空気対アンダーグレイト空気比）、及び相対エネルギーコントローラ応答（つまりエネルギー補償器２３４の出力）を参照する、５×５ファジーマトリックスを含む多変数ファジー論理エンジンを使用して実現されてよい。
【００５６】
蒸気フィーダ比及び消費空気比は、互いを追跡調査する必要があるため、ファジー論理計算用のチェックアンドバランスとして使用できる。ファジー放熱制御２７２は、消費空気比、及び例えば１分間にわたって消費空気比の変化率を監視し、必要に応じて消費空気比を変更するためにオーバーファイア空気バイアス値２７４を生成する。ファジー放熱制御２７２は、アンダーグレイト空気対オーバーファイア空気の比または分割を変更するためにオーバーファイアファン制御２６６にオーバーファイア空気バイアス値２７４を与える。加えて、ファジー放熱制御２７２はエネルギー補償器２３４の出力をオーバーファイア空気バイアス値２７４に比較し、オーバーファイア空気の増分減少なしに燃料品質（例えばエネルギー含量）の増分増加があるかどうかを判断する、あるいはｏｖｅｒｆｉｒｅ空気の増分増加なしに燃料品質の増分低下があるかどうかを判断する。燃料品質とオーバーファイア空気の間に不均衡が存在する場合は、ファジー放熱制御２７２はオーバーファイア空気バイアス値２７４を調整する。このようにして、消費空気比、及び消費空気比の変化率を監視することによって、およびエネルギー補償器２３４の出力をオーバーファイア空気バイアス値２７４と比較することによって、ファジー放熱制御２７２は、燃料品質が経時的に変化するにつれてオーバーファイアバイアス値２７４を連続的に且つ増分的に調整できる。
【００５７】
オーバーファイア空気バイアス値２７４を調整することに加え、ファジー放熱制御２７２は、炉１０６に送達される総合的な空気の増加または減少を引き起こす、酸素設定点バイアス値２７６を調整することもできる。通常、ファジー放熱制御２７２はオーバーファイア空気バイアス値２７４を変更しても現在の燃料品質について正しいアンダーグレイト空気対オーバーファイア空気比が実現されないときにだけ酸素設定点バイアス値２７６を調整する。
【００５８】
燃料がもはや炉１０６に入らないときに炉１０６に多過ぎる空気を供給することを防ぐために、ファジー放熱制御２７２は、炉１０６に入る燃料の量を示すイネーブル／ディスエーブル制約値（不図示）を与えられる。
【００５９】
前述されたシステムコントローラ１１２の各部（例えば、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２、蒸気圧力ＭＰＣマスタ２２２、エネルギー補償器２３４、化石燃料総エネルギーモジュール２４０、化石燃料送り制御２４２、代替燃料総エネルギーモジュール２５０、代替燃料送り制御２５２、総空気要求モジュール２６０、強制通気ファン制御２６２、空気比関数２７４、オーバーファイアファン制御２６６、及びファジー放熱制御２７２）が、自動モードまたは手動モードで操作できる。いくつかの例示的なインプリメンテーションでは、システムコントローラ１１２の部分のそれぞれは、自動モードまたは手動モードでの動作のために単独で選択可能である。
【００６０】
蒸気発生システム１００が動作条件の急激な変化を経験しないように、自動運転モードと手動運転モードの間で段差がない、または継ぎ目がない遷移を可能とするために、システムコントローラ１１２の部分の出力のそれぞれが手動モード制御と自動モード制御の間で追跡調査できる。このようにして、各モードの間を遷移するとき、出力は、それらが自動制御によって、または手動制御を介してオペレータによって変更されるまで同じままとなる。例えば、自動モードで動作中、システムコントローラ１１２の各部の出力は追跡調査される、あるいは自動モードと手動モード間の以後の遷移により蒸気発生システム１００の動作に急激な変化が引き起こされないようにそれぞれの手動モード制御値が後に続く（例えば等しく設定される）。
【００６１】
図３から図７は、本明細書に開示されている例示的なシステム及び方法を実現するために使用されてよい例示的な方法を描くフロー図である。図３から図７のフロー図に描かれている例示的な方法は、ソフトウェア、ハードウェア、及び／またはその任意の組み合わせで実現されてよい。例えば、例示的な方法は、図１と図２の制御システム１１２、及び／または図８の例示的なプロセッサシステム８１０を介して実行されるソフトウェアで実現されてよい。例示的な方法はある特定の動作のシーケンスとして後述されるが、一つまたは複数の動作は同じまたは類似した結果を達成するために再配置され、追加され、及び／または排除されてよい。
【００６２】
図３は、図１の例示的な蒸気発生システム１００を制御するために使用されてよい例示的な方法を描くフロー図である。図３の例示的な方法は、図２に関連して前述された制御システム１１２を使用して実現されているとして、一例として後述される。図３の例示的な方法は自動または手動の蒸気流量モード、または蒸気圧力モードで制御システム１１２によって実現されてよいが、明確にするために例の方法は自動蒸気流量モードに関して説明される。
【００６３】
当初、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、指定された動作期限が期限切れになったかどうかを判断する（ブロック３０２）。指定された動作期限は、それが毎回予測軌跡調整出力値２０４と２０６を生成した後に、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２によって指定され、蒸気発生システム１００が動作制約の範囲内での動作を維持するために予測軌跡調整出力値２０４と２０６に更新を行うことを必要としないで動作制約（例えば、蒸気流量の必要とされる量）の範囲内で動作できる時間量と関連付けられている。動作期限は、タイマーまたは時刻（例えばリアルタイムクロック）に基づいてよい。
【００６４】
蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２が、動作期限が期限切れになっていないと判断すると、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、期限が期限切れになるまで、あるいは制御システム１１２が中断またはそれ以外を行う命令を受け取るまで、動作期限が期限切れになったかどうか（ブロック３０２）を確認し続ける。ブロック３０２で蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２が、動作期限が期限切れになったと判断すると、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は図４のフロー図に関連して詳しく後述されるように、化石燃料と代替燃料の予測軌跡調整出力値２０４と２０６を求める（ブロック３０４）。
【００６５】
エネルギー補償器２３４は図５に関連して詳しく後述されるように、炉１０６（図１）に送達されているエネルギーの量（例えば燃料のエネルギー含量）と関連付けられるエネルギー補償値（ブロック３０６）を求める。代替燃料総エネルギーモジュール２５０及び化石燃料総エネルギーモジュール２６０は、次に、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２から受け取られた予測軌跡調整出力値２０４と２０６、及び図６に関連して詳しく後述されるようにエネルギー補償器２３４から受け取られるエネルギー消費値に基づいて必要とされる燃料の量を決定する（ブロック３０８）。
【００６６】
化石燃料送りコントローラ２４２及び代替燃料送りコントローラ２５２は、次に、それぞれ化石燃料と代替燃料の送り速度を制御する（ブロック３１０）。例えば、代替燃料送りコントローラ２５２は、代替燃料総エネルギーモジュール２５０から代替燃料要件値を受け取り、炉１０６（図１）に対する必要とされる量の代替燃料の送達を引き起こすであろう燃料送り速度を生成する。代替燃料送りコントローラ２５２は、次に、生成される燃料送り速度値に基づいて（廃材コンベヤの速度を制御するためにコンベヤ速度制御を使用して実現されてよい）代替燃料供給弁１１８（図１）を調整または制御できる。
【００６７】
制御システム１１２は、次に図７に関連して詳しく後述されるように必要とされる量の空気流（例えばアンダーグレイト空気流とオーバーファイア空気流）（ブロック３１２）を決定し、送達する。
【００６８】
制御システム１１２は、次に制御プロセスを終了するかどうかを判断する（ブロック３１４）。例えば、オペレータまたは他の何らかの制御システム（例えば、安全制御システム）が制御システム１１２に停止要求を出すと、該停止要求に応えて制御システム１１２は、制御プロセスを終了する、及び／または制御を、例えば停止プロセス、アイドルプロセス等の呼び出し側プロセスまたは関数に返す。それ以外の場合、制御システム１１２が、それが制御プロセスを終了してはならないと判断すると、制御はブロック３０２に戻される。
【００６９】
図４は、予測軌跡調整出力値２０４と２０６（図２）を求めるために図３のブロック３０４の動作を実現するために使用されてよい例示的な方法を描くフロー図である。当初、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、必要とされている燃料の量を決定することに関連する設定点値を取得する（ブロック４０２）。例えば、図２に示されているように、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、蒸気流量設定点２１２と代替燃料設定点２１３を受け取る。蒸気流量設定点２１２は、蒸気の必要とされる量を指定し、代替燃料設定点２１３は最大代替燃料量または送り速度を指定する。
【００７０】
蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、次に燃料費用２０８（図２）及び燃料使用優先順位設定値（燃料費用２０８に基づいて特定の燃料の使用を最大限にするまたは最小限に抑える等）（ブロック４０６）の内の一つまたは複数を取得する（ブロック４０４）。例えば、燃料費用２０８は、代替燃料及び／または化石燃料の費用を含むことがある。蒸気流量マスタ２０２は、適切な燃料比を決定するために燃料優先順位と組み合わせて、代替燃料及び／または化石燃料の費用を使用する。
【００７１】
蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、次に例えば制約値２１４（図２）等の一つまたは複数の制約値（複数の場合がある）を取得する（ブロック４０８）。蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、次にモデル予測制御アルゴリズムを使用して、代替燃料供給と化石燃料供給の予測軌跡調整出力値２０４と２０６を求める（ブロック４１０）。例えば、蒸気流量ＭＰＣマスタは、化石燃料及び／または代替燃料の量の変化を突き止め、蒸気流量設定点２１２によって示される蒸気流量の量を維持するために指定動作条件の範囲内で蒸気発生システムを動作させ続けるためにブロック４０２、４０４、４０６、及び４０８で取得される値を使用してよい。予測軌跡調整出力値２０４と２０６を求めるために、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、テキサス州オースチン（Ａｕｓｔｉｎ，Ｔｅｘａｓ）のエマーソンプロセスマネジメント（Ｅｍｅｒｓｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）によって設計、販売されているデルタＶ（ＤｅｌｔａＶ）制御システムで使用可能なＭＰＣでモデル予測アルゴリズムの内の一つまたは複数を使用してよい。
【００７２】
例示的なインプリメンテーションでは、ブロック４１０で、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は、ブロック４０２と４０８（例えば、蒸気流量設定点２１２、代替燃料設定点２１３、及び制約２１４）で取得された値のいくつかまたはすべてに基づいて、指定動作条件の範囲内で蒸気発生システム１００を動かし続ける、経済ベースの代替対化石燃料比を決定するために燃料費用２０８と燃料使用優先順位設定値を使用してよい。いくつかのインプリメンテーションでは、蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２は以前の類似した状態、及び対応する調整出力値を示す履歴データに基づいて、燃料比と予測軌跡調整出力値２０４と２０６を求めてよい。蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２が予測軌跡調整出力値２０４と２０６を求めた後に、制御は、例えば呼び出し側関数または図３の例の方法のプロセス等の呼び出し側関数またはプロセスに返される。
【００７３】
図５は、代替燃料の変化するエネルギー含量に応えて燃料送り速度を調整することに関連する（エネルギー補償器２３４（図２）を介して）エネルギー補償値を求めるために図３のブロック３０６の動作を実現するために使用されてよい例示的な方法のフロー図である。当初、エネルギー補償器２３４は、炉１０６（図１）の中への総空気摂取量を示す総測定空気流を取得する（ブロック５０２）。エネルギー補償器２３４は、次に、総空気要求を取得する（ブロック５０４）。総空気要求（または総空気要件）は、オペレータによって、または総空気要求モジュール２６０によって提供されてよく、炉１６０に提供されなければならない空気の総量と関連している。
【００７４】
エネルギー補償器２３４は、次に測定された酸素値を取得する（ブロック５０６）。例えば、エネルギー補償器２３４は、空気取り入れ口１２１（図１）に配置されてよい酸素センサ（不図示）から測定された酸素値を受け取ってよい。エネルギー補償器２３４は、次に、例えばオペレータによって提供される酸素設定点（５０６）、及び制約値２１４、及び／または酸素設定点からファジー放熱制御２７２（図２）によって提供されるバイアスを取得する。
【００７５】
エネルギー補償器２３４は、次に、例えばブロック５０８で取得される酸素設定点値を、ブロック５０４で取得される総空気要求値から差し引くことによって総目標過剰空気（ブロック５１０）のパーセンテージを求める。総目標過剰空気は、炉１０６内で燃焼されないであろう空気の目標量である。エネルギー補償器２３４は、次に、例えばブロック５０６で取得された測定済みの酸素値をブロック５０２で取得された総測定空気値から差し引くことによって総実際過剰空気を決定する（ブロック５１２）。
【００７６】
エネルギー補償器２３４は、次に、例えば、以下に示される方程式１を使用して燃料ＣＨＩの相対エネルギーを求める（ブロック５１４）。
方程式１  ENERGY(BTU)=((TAF/TAD)x100)+(TEA-AEA)
【００７７】
エネルギー補償器２３４は、ＢＴＵ（例えばＥＮＥＲＧＹ（ＢＴＵ））単位で燃料の相対エネルギーを求めるために上記方程式１を使用する。方程式１に示されているように、エネルギー補償器２３４は、ブロック５０２で取得された総測定空気流（ＴＡＦ）を、ブロック５０４で取得される総空気流要求（ＴＡＤ）で除算することによって相対エネルギーを求め、指数（ＴＡＦ／ＴＡＤ）を生じさせる。総測定空気量（ＴＡＦ）と総空気流要求（ＴＡＤ）は、毎時キロポンド（ｋｐｐｈ）で測定される値として提供されてよい。エネルギー補償器２３４は次に単位変換「１００」で該指数（ＴＡＦ／ＴＡＤ）を乗算し、積（（ＴＡＦ／ＴＡＤ）×１００）を生じさせる。エネルギー補償器２３４は次に、ブロック５１２で決定された実際の過剰空気（ＡＥＡ）を、ブロック５１０で決定された目標過剰空気（ＴＥＡ）から差し引き、減算結果（ＴＥＡ−ＡＥＡ）を生じさせる。実際の過剰空気（ＡＥＡ）と目標過剰空気（ＴＥＡ）は、過剰空気パーセンテージ値として示されてよい。エネルギー補償器２３４は、次に積（（ＴＡＦ／ＴＡＤ）×１００）と、該減算結果（ＴＥＡ−ＡＥＡ）を加算することによって燃料の相対エネルギーを決定する。
【００７８】
エネルギー補償器２３４がブロック５１４で相対エネルギー値を求めた後、エネルギー補償器２３４は該相対エネルギー値に基づきエネルギー補償値を求める（ブロック５１６）。例えば、ブロック５１４で求められる相対エネルギー値は、経時的に例えば代替燃料における燃料品質の変化を示す。代替燃料送り速度が経時的に相対的に一定のままとなるが、代替燃料のエネルギー含量が減少する場合、相対的なエネルギー値はエネルギー含量減少を示すであろう。相応して、エネルギー補償器２３４は、代替燃料総エネルギーモジュール２５０及び／または化石燃料エネルギーモジュール２４０にそれぞれの燃料送り速度を加速させ、代替燃料の品質の低下を補償させるために、相対的なエネルギー値によって示されるようなエネルギー含量の減少に基づいてエネルギー補償値を生成してよい。いくつかの例示的なインプリメンテーションでは、エネルギー補償器２３４は、燃料比２０８と燃料使用優先順位設定値に従ってオペレータまたは蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２によって決定される指定燃料比に基づいて、総燃料エネルギーモジュール２４０と２５０にそれぞれの燃料の量を別に増加または減少させるエネルギー補償値を生じさせてよい。エネルギー補償器２３４は、代替燃料の最大許容量を定める代替燃料設定点２１３（図２）に基づいてエネルギー補償値も生じさせてよい。エネルギー補償器２３４がブロック５１６でエネルギー補償値を求めた後、制御は図３に関連して前述された例のプロセス等の呼び出し側プロセスまたは関数に返されてよい。
【００７９】
図６は指定された動作条件の範囲内で図１の例示的な蒸気発生システム１００を操作するための燃料の必要とされる量を決定するために図３のブロック３０８の動作を実現するために使用されてよい例の方法のフロー図である。図６の例示的な方法は代替燃料総エネルギーモジュール２５０（図２）に関連して一例として説明されているが、図６の例示的な方法は後述される方法と同一の方法で化石燃料総エネルギーモジュール２４０と関連して使用されてもよい。当初、代替燃料総エネルギーモジュール２５０は予測軌跡調整出力値２０６を蒸気流量ＭＰＣマスタ２０２（図２）から取得し（ブロック６０２）、エネルギー補償値をエネルギー補償器２３４（図２）から取得する（ブロック６０４）。例えば、代替燃料総エネルギーモジュール２５０は、図４のブロック４１０で求められた予測軌跡調整出力値２０６、及び図５のブロック５１６で求められたエネルギー補償値を取得してよい。
【００８０】
代替燃料総エネルギーモジュール２５０は、次に、ブロック６０２で取得された予測軌跡調整出力値２０６とブロック６０４で取得されたエネルギー補償値に基づいて、補償済み燃料要件設定点を決定する（ブロック６０６）。例えば、エネルギー補償値が、代替燃料の燃料品質（例えばエネルギー含量）が低下したことを示す場合には、代替燃料総エネルギーモジュール２５０が、代替燃料送り速度を加速し、低下した燃料品質を補償するために補償済み燃料要件設定点を決定する。
【００８１】
代替燃料総エネルギーモジュール２５０は、次に、補償済み燃料要件設定点と、現在の燃料送り速度の偏差を求める（ブロック６０８）。代替燃料送りコントローラ２５２は次に現在の燃料送り速度を調整し、代替燃料総エネルギーモジュール２５０によってブロック６０８で決定される偏差を実質的に排除する（ブロック６１０）。いくつかの例示的なインプリメンテーションでは、代替燃料送りコントローラ２５２は、エネルギー補償器２３４によって継続的に生成されてよいエネルギー補償値が燃料品質でのゼロ変化または無変化を示すまで、経時的に燃料送り速度を増分的にまたは漸次的に加速または減速できる。燃料送り速度を調整後、制御は例えば図３の例のプロセス等の呼び出し側関数に返される。
【００８２】
図７は、図１の例示的な蒸気発生システム１００の必要とされる空気量を決定し、制御するために図３のブロック３１２の動作を実現するために使用されてよい例示的な方法の流れ図である。当初、総空気要求モジュール２６０は、例えば以下の方程式２と３を使用して代替燃料空気要求（または要件）を決定する（ブロック７０２）。
方程式２  AAD = SADa x (1 + (TEA/100))、この場合
方程式３  SADa = AFD x (A/Fa)
【００８３】
方程式２で上記に示されるように、総空気要求モジュール２６０は図５のブロック５１０で求められた目標過剰空気（ＴＥＡ）を、１００で除算し、指数値（ＴＥＡ／１００）を生じさせることによって、代替燃料空気要求（ＡＡＤ）を求める。目標過剰空気（ＴＥＡ）は目標過剰空気のパーセンテージとして提供されてよい。総空気要求モジュール２６０は、次に指数値（ＴＥＡ／１００）に１を加算し、合計値（１＋（ＴＥＡ／１００））を生じさせる。総空気要求モジュール２６０は、次に代替燃料のための化学量論的空気要求で合計値（１＋（ＴＥＡ／１００））を乗算し、代替燃料空気要求（ＡＡＤ）を求める。代替燃料（ＳＡＤａ）に対する化学量論的空気要求はｋｐｐｈ単位で提供されてよく方程式３に従って求められてよい。
【００８４】
方程式３で上記に示されるように、総空気要求モジュール２６０は、代替燃料送り要求（ＡＦＤ）を代替燃料のための空気対燃料比（Ａ／Ｆａ）によって代替燃料に対する化学量論的空気要求を決定する。代替燃料送り要求（ＡＦＤ）は、代替燃料要求と化石燃料要求を含む、総燃料要求に含まれる代替燃料要求のパーセンテージ（例えば、図２の代替燃料総エネルギーモジュール２５０によって求められるような代替燃料の必要とされる量）を示すパーセンテージ値として示されてよい。代替燃料のための空気対燃料比（Ａ／Ｆａ）は、要求された代替燃料の単位あたりの必要とされる空気のパーセンテージとして提供されてよい。
【００８５】
総空気要求モジュール２６０は、次に、例えば以下の方程式４と５を使用して化石燃料空気要求（ＦＡＤ）を決定する（ブロック７０４）。
方程式４  FAD = SADf x (1 + (TEA/100))、この場合
方程式５  SADf = FFD x (A/Ff)
【００８６】
方程式４と５で前記に示されるように、総空気要求モジュール２６０は方程式２と３に関連して前述された方法と実質的に同様な方法で化石燃料空気要求（ＦＡＤ）を決定する。方程式４と２の一つの相違点は、化石燃料空気要求（ＦＡＤ）が、代替燃料のための化学量論的空気要求（ＳＡＤａ）の代わりに、化石燃料の化学量論的空気要求（ＳＡＤｆ）に基づいて決定される点である。方程式５と３の注目すべき相違点は、化石燃料の化学量論的空気要求が、代替燃料送り要求（ＡＦＤ）の代わりに化石燃料送り要求（ＦＦＤ）に基づき、代替燃料（Ａ／Ｆａ）の空気対燃料比の代わりに化石燃料の空気対燃料比（Ａ／Ｆｆ）に基づき決定される点である。
【００８７】
総空気要求モジュール２６０は、次に、例えばブロック７０２で決定される代替燃料空気要求（ＡＡＤ）をブロック７０４で決定される化石燃料空気要求（ＦＡＤ）に加算することによって総空気要求を決定する（ブロック７０６）。総空気要求モジュール２０６は、次に現在の総空気供給を決定する（ブロック７０８）。例えば、総空気要求モジュール２６０は、炉空気取り入れ口空気流センサ（例えば図１の空気流センサ１２８）から空気流測定値を受け取ることによって現在の総空気供給を決定してよい。代わりに、総空気要求モジュール２０６は、測定済みオーバーファイア空気流と測定済みアンダーグレイト空気流の値を取得、合計してよい。いくつかの例示的なインプリメンテーションでは、総空気要求モジュール２０６は、受け取られた測定済みオーバーファイアとアンダーグレイトの空気流値に基づいて計算を実行し、気温及び／または空気圧で補償された現在の総空気供給値を生じさせてよい。
【００８８】
総空気要求モジュール２６０は、次に、ブロック７０６で決定された総空気要求をブロック７０８で決定された現在の総空気供給と比較し（ブロック７１０）、強制通風ファン制御２６２とオーバーファイアファン制御２６６に該比較に基づいて現在の総空気供給を調整させる（ブロック７１２）。例えば、総空気要求モジュール２６０は比例同調定数と積分同調定数に関連して逆制御処置を使用して現在の総空気供給を調整し、ブロック７０６で決定された総空気要求とブロック７０８で決定された現在の総空気供給の間の偏差を最小限に抑える、または排除してよい。また、図２に描かれている例では、オーバーファイア空気流の量はアンダーグレイト空気流の量に基づいている。特に、総空気要求モジュール２６０によって決定されるアンダーグレイト空気の量は強制通風ファン制御２６２に伝達され、アンダーグレイト空気流の量を空気比関数２６４まで制御し、オーバーファイア空気流の量を求める。空気比関数２６４は、オーバーファイア空気流をアンダーグレイト空気流に基づいて決定させる曲線または関数であってよい。いくつかの例示的なインプリメンテーションでは、空気比関数２６４は、例示的な蒸気発生システム１００（図１）の動作中、実質的に固定されている。
【００８９】
いくつかの例示的なインプリメンテーションでは、変化するまたは変動する燃料品質（例えば、燃料の体積あたりのエネルギー含量）は、オーバーファイア空気流供給の量に対する調整を必要とする可能性がある。すなわち、空気比関数２６４は、燃料品質が経時的に変化するにつれ、相対的により効率的ではないオーバーファイア空気流供給値を生成してよい。蒸気発生システム１００が指定の動作条件（例えば蒸気流量条件、蒸気圧力条件、経済的な条件等）の範囲内で動作することを確実にするためにオーバーファイア空気流を調整するために、ファジー放熱制御２７２がオーバーファイア空気流供給に対する増分的な調整を決定する（ブロック７１４）。例えば、ファジー放熱制御２７２は、例えば、代替燃料（すなわち、蒸気フィーダ比）と関連する蒸気流量対総フィーダ速度比の値を参照する５×５ファジーマトリックス、消費空気比（オーバーファイア空気対アンダーグレイト空気の比）、及びエネルギー補償器２３４によって生じるエネルギー補償値を使用して、図２に関連して前述されるように増分調整を決定してよい。
【００９０】
オーバーファイアファン制御２６６は次に空気比関数２６４によって求められるオーバーファイア空気流供給値と、ファジー放熱制御２７２によって決定される増分調整値に基づいてオーバーファイアファンを制御する（ブロック７１６）。制御は、次に、例えば図３の例示的なプロセス等の呼び出し関数またはプロセスに返される。
【００９１】
図８は、本書に説明される例示的な装置、方法、製造品を実現するために使用されてよい例示的なプロセッサシステムのブロック図である。図８に示されるように、プロセッサシステム８１０は相互接続バス８１４に結合されるプロセッサ８１２を含む。プロセッサ８１２は、図８では完全にオンチップであるとして描かれているが、代わりに、完全にまたは部分的にオフチップであり、専用電気接続を介して及び／または相互接続バス８１４を介してプロセッサ８１２に直接的に結合されるであろうレジスタセットまたはレジスタ空間８９６を含む。プロセッサ８１２は適切なプロセッサ、処理装置またはマイクロプロセッサであってよい。図８には示されていないが、システム８１０はマルチプロセッサシステムであってよく、したがってプロセッサ８１２と同一または類似しており、相互接続バス８１４に通信で結合されている一台または複数台のプロセッサを含んでよい。
【００９２】
図８のプロセッサ８１２は、メモリコントローラ８２０及び入出力（Ｉ／Ｏ）コントローラ８２２を含むチップセット８１８に結合されている。周知であるように、チップセットは通常、チップセット８１８に結合されている一台または複数台のプロセッサによってアクセス可能である、あるいは使用される複数の汎用及び／または特殊目的のレジスタ、タイマー等だけではなく、Ｉ／Ｏ機能とメモリ管理機能も提供する。メモリコントローラ８２０は、プロセッサ８１２（または、複数台のプロセッサがある場合には複数のプロセッサ）がシステムメモリ８２４及び大量記憶装置８２５にアクセスできるようにする機能を実行する。
【００９３】
システムメモリ８２４は、例えば静的ランダムアクセスメモリ（ＳＲＡＭ）、動的ランダムアクセスメモリ（ＤＲＡＭ）、フラッシュメモリ、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）等の任意の所望されるタイプの揮発性及び／または不揮発性のメモリを含んでよい。大量記憶装置メモリ８２５は、ハードディスクドライブ、光ドライブ、テープ記憶装置等を含む任意の所望されるタイプの大量記憶装置デバイスを含んでよい。
【００９４】
Ｉ／Ｏコントローラ８２２は、プロセッサ８１２が周辺入出力（Ｉ／Ｏ装置８２６と８２８、ならびにＩ／Ｏバス８３２を介してネットワークインタフェース８３０と通信できるようにする機能を実行する。Ｉ／Ｏ装置８２６と８２８は、例えば、キーボード、ビデオディスプレイまたはモニタ、マウス等の任意の所望されるタイプのＩ／Ｏデバイスであってよい。ネットワークインタフェース８３０は、プロセッサシステム８１０が別のプロセッサシステムと通信できるようにする、例えばイーサネット（登録商標）デバイス、非同期転送モード（ＡＴＭ）デバイス、８０２．１１デバイス、ＤＳＬモデム、ケーブルモデム、セルラーモデム等であってよい。
【００９５】
メモリコントローラ８２０とＩ／Ｏコントローラ８２２は図８に、チップセット８１８内の別々の関数ブロックとして描かれているが、これらのブロックによって演算される関数は単一の半導体回路内で統合されてよい、あるいは２つまたは３つ以上の別個の集積回路を使用して実現されてよい。
【００９６】
特定のシステム、方法、及び製造品が本明細書に説明されてきたが、本特許の対象の範囲はそれに限定されない。逆に、本特許は文字通り、または均等論の元でのどちらかで添付請求項の範囲におおよそ入るすべてのシステム、方法及び製造品を対象とする。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】例示的な多重燃料蒸気発生プロセスシステムを描く。
【図２】本明細書に説明されている例示的なシステム及び方法を実現するために使用されてよい、図１の例示的な制御システムの詳細なブロック図である。
【図３】図１の例示的な蒸気発生システムを制御するために使用されてよい例示的な方法を描くフロー図である。
【図４】ボイラー炉に対する燃料供給率と関連する予測軌跡調整出力値を求めるために使用されてよい例示的な方法を描くフロー図である。
【図５】変化する燃料エネルギー含量に応えて、図１の例示的な蒸気発生システムの調整燃料送り速度と関連するエネルギー補償値を求めるために使用されてよい例示的な方法のフロー図である。
【図６】指定される動作条件の中で図１の例示的な蒸気発生システムを動作するために必要とされる燃料の量を決定するために使用されてよい例示的な方法のフロー図である。
【図７】図１の例示的な蒸気発生システムの必要とされる空気流を決定し、制御するために使用されてよい例示的な方法のフロー図である。
【図８】本明細書に説明されている例示的なシステム、方法及び製造品を実現するために使用されてよい例示的なプロセッサシステムのブロック図である。
【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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【外国語明細書】
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