JP2013204942A - ボイラシステム - Google Patents

Abstract

【課題】所定の範囲において要求負荷が繰り返し変動した場合等であっても、ボイラから供給される蒸気の乾き度が低下しにくいボイラシステムを提供すること。
【解決手段】ベース燃焼位置（Ｍ）、高位燃焼位置（Ｈ）、及び低位燃焼位置（Ｌ）を含む複数の段階的な燃焼位置で燃焼可能なボイラ２０を複数備えるボイラ群２と、要求負荷に応じてボイラ群２の燃焼状態を制御する制御部４と、を備えるボイラシステム１であって、制御部４は、ボイラ群２のうちのいずれかのボイラ２０において、ベース燃焼位置（Ｍ）と高位燃焼位置（Ｈ）との間で燃焼位置の変更が所定時間に所定回数行われた場合、燃焼位置の変更が行われたボイラ２０を高位燃焼位置（Ｈ）に維持させ、ボイラ群２のうちベース燃焼位置（Ｍ）に位置するボイラの燃焼位置をベース燃焼位置（Ｍ）と低位燃焼位置（Ｌ）との間で切り替えてボイラ群２の燃焼状態を制御する。
【選択図】図５

Description

本発明は、複数の段階的な燃焼位置で燃焼可能なボイラを複数有するボイラ群を備えるボイラシステムに関する。

従来、複数の段階的な燃焼位置で燃焼可能なボイラを複数有するボイラ群と、要求される負荷に応じてボイラ群の燃焼状態を制御する制御部と、を備えるボイラシステムが提案されている。
例えば、特許文献１には、複数のボイラを高効率燃焼位置に移行させた後に、いずれかのボイラを高効率燃焼位置よりも高い燃焼位置に移行させるボイラシステムが提案されている。

特開２０１０−４８５３３号公報

ところで、複数の段階的な燃焼位置で燃焼可能なボイラでは、燃焼位置に応じて、ボイラ内に保持される水（缶水）の設定水位は異なる。即ち、缶水が穏やかに沸騰して蒸発する低い燃焼位置では、缶水の水位は高く設定される。一方、缶水が激しく沸騰して蒸発する高い燃焼位置では、缶水の水位は低く設定される。

ここで、ボイラは、蒸気を生成する缶体と、この缶体で生成された蒸気中の水分を分離するセパレータと、を備えて構成される。そのため、例えば、要求負荷の変動により、低い燃焼位置から高い燃焼位置に移行した場合に、缶水の水位が高い状態で蒸発量が増加することにより、缶水の一部がセパレータに持ち出されてしまったとしても、セパレータにより蒸気中の水分は分離され、ボイラから供給される蒸気の乾き度の低下は防げる。

しかしながら、燃焼位置の変更を伴う範囲での要求負荷の変動等が繰り返された場合には、低い燃焼位置から高い燃焼位置への燃焼位置の移行の回数も増加する。すると、缶体からセパレータに持ち出される缶水の量が多くなることで、セパレータにおいて蒸気中の水分を十分に分離できなくなり、その結果、ボイラから供給される蒸気の乾き度が低下してしまう。

従って、本発明は、複数の段階的な燃焼位置で燃焼可能なボイラを複数有するボイラ群を備えるボイラシステムにおいて、所定の範囲において要求負荷が繰り返し変動した場合等であっても、ボイラから供給される蒸気の乾き度が低下しにくいボイラシステムを提供することを目的とする。

本発明は、ベース燃焼位置、該ベース燃焼位置よりも高い燃焼位置である高位燃焼位置、及び前記ベース燃焼位置よりも低い燃焼位置である低位燃焼位置を含む複数の段階的な燃焼位置で燃焼可能なボイラを複数備えるボイラ群と、要求負荷に応じて該ボイラ群の燃焼状態を制御する制御部と、を備えるボイラシステムであって、前記制御部は、前記ボイラ群のうちのいずれかのボイラにおいて、前記ベース燃焼位置と前記高位燃焼位置との間で燃焼位置の変更が所定時間に所定回数行われた場合、該燃焼位置の変更が行われたボイラを高位燃焼位置に維持させ、前記ボイラ群のうち前記ベース燃焼位置に位置するボイラの燃焼位置を該ベース燃焼位置と前記低位燃焼位置との間で切り替えて前記ボイラ群の燃焼状態を制御するボイラシステムに関する。

また、前記制御部は、前記要求負荷が、前記ボイラ群のうち前記高位燃焼位置に位置しているボイラの前記ベース燃焼位置における燃焼量と、前記ボイラ群のうち前記高位燃焼位置に位置していないボイラの前記低位燃焼位置における燃焼量との和を下回った場合に、前記高位燃焼位置に維持させたボイラの燃焼位置を前記ベース燃焼位置に移行させることが好ましい。

また、前記制御部は、前記要求負荷が、前記ボイラ群のうち前記高位燃焼位置に位置しているボイラの燃焼量と、前記ボイラ群のうち前記高位燃焼位置に位置していないボイラの前記ベース燃焼位置における燃焼量との和を上回った場合に、前記ベース燃焼位置に位置するボイラのうちのいずれかのボイラの燃焼位置を前記高位燃焼位置に移行させることが好ましい。

また、前記ボイラは、燃焼停止位置、低燃焼位置、中燃焼位置及び高燃焼位置の４位置において燃焼可能に構成され、前記ベース燃焼位置は、前記中燃焼位置に対応し、前記高位燃焼位置は、前記高燃焼位置に対応し、前記低位燃焼位置は、前記低燃焼位置に対応することが好ましい。

本発明のボイラシステムによれば、所定の範囲において要求負荷が繰り返し変動した場合等であっても、ボイラから供給される蒸気の乾き度が低下しにくい。

本発明の一実施形態に係るボイラシステムの概略を示す図である。 本発明の一実施形態に係るボイラ群の概略を示す図である。 本発明の一実施形態に係る各ボイラの燃焼パターン及び優先順位と、蒸気圧制御範囲における蒸気圧帯との関係を示す図である。 図３に示すボイラ群の燃焼パターンから変更された変更後のボイラ群の燃焼パターンを示す図である。 本発明の一実施形態に係るボイラシステムの動作を示す図であり、制御部によるボイラ群の燃焼パターンの変更の流れを示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係るボイラシステムの動作を示す図であり、燃焼パターンの変更後に要求負荷が低下した場合の動作を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係るボイラシステムの動作を示す図であり、燃焼パターンの変更後に要求負荷が増加した場合の動作を示すフロー図である。

以下、本発明のボイラシステムの好ましい一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
まず、本発明のボイラシステム１の全体構成につき、図１を参照しながら説明する。
ボイラシステム１は、複数（３台）のボイラ２０を含むボイラ群２と、これら複数のボイラ２０において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダ６と、この蒸気ヘッダ６の内部の圧力を測定する蒸気圧センサ７と、ボイラ群２の燃焼状態を制御する制御部４を有する台数制御装置３と、を備える。

ボイラ群２は、負荷機器としての蒸気使用設備１８に供給する蒸気を生成する。
蒸気ヘッダ６は、蒸気管１１を介してボイラ群２を構成する複数のボイラ２０に接続されている。この蒸気ヘッダ６の下流側は、蒸気管１２を介して蒸気使用設備１８に接続されている。
蒸気ヘッダ６は、ボイラ群２で生成された蒸気を集合させて貯留することにより、複数のボイラ２０の相互の圧力差及び圧力変動を調整し、圧力が調整された蒸気を蒸気使用設備１８に供給する。

蒸気圧センサ７は、信号線１３を介して、台数制御装置３に電気的に接続されている。蒸気圧センサ７は、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧（ボイラ群２で発生した蒸気の圧力）を測定し、測定した蒸気圧に係る信号（蒸気圧信号）を、信号線１３を介して台数制御装置３に送信する。

台数制御装置３は、信号線１６を介して、複数のボイラ２０と電気的に接続されている。この台数制御装置３は、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧に基づいて、各ボイラ２０の燃焼状態を制御する。台数制御装置３の詳細については、後述する。

以上のボイラシステム１は、ボイラ群２で発生させた蒸気を、蒸気ヘッダ６を介して、蒸気使用設備１８に供給可能とされている。
ボイラシステム１において要求される負荷（要求負荷）は、蒸気使用設備１８における蒸気消費量である。台数制御装置３は、この蒸気消費量の変動に対応して生じる蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧の変動を、蒸気圧センサ７が測定する蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧（物理量）に基づいて算出し、ボイラ群２を構成する各ボイラ２０の燃焼量を制御する。

具体的には、蒸気使用設備１８の需要の増大により要求負荷（蒸気消費量）が増加し、供給蒸気量が不足すれば、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧が減少することになる。一方、蒸気使用設備１８の需要の低下により要求負荷（蒸気消費量）が減少し、供給蒸気量が過剰になれば、蒸気ヘッダ６の内部の蒸気圧が増加することになる。従って、ボイラシステム１は、蒸気圧センサ７により測定された蒸気圧の変動に基づいて、要求負荷の変動をモニターすることができる。そして、ボイラシステム１は、蒸気ヘッダ６の蒸気圧に基づいて蒸気使用設備１８の消費蒸気量（要求負荷）に応じた目標蒸発量を算出する。

ここで、本実施形態のボイラシステム１を構成する複数のボイラ２０について説明する。図２は、本実施形態に係るボイラ群２の概略を示す図である。
本実施形態のボイラ２０は、複数の段階的な燃焼位置を有する段階値制御ボイラからなる。段階値制御ボイラとは、燃焼を選択的にオン／オフしたり、炎の大きさを調整したりすること等により燃焼量を制御して、選択された燃焼位置に応じて燃焼量を段階的に増減可能なボイラである。

ボイラ２０の各燃焼位置における燃焼量は、制御対象とされる蒸気ヘッダ６における蒸気圧の圧力差に対応する量の蒸気を発生するように設定されている。段階値制御ボイラからなる３台のボイラ２０においては、それぞれ、各燃焼位置における燃焼量及び燃焼能力は、等しく設定されていてもよく、あるいは、異なって設定されていてもよい。

本実施形態におけるボイラ２０は、図２に示すように、燃焼停止位置（０％）、低位燃焼位置としての低燃焼位置（２０％）、ベース燃焼位置としての中燃焼位置（６０％）、及び高位燃焼位置としての高燃焼位置（１００％）の４段階の燃焼位置で燃焼可能とされるいわゆる４位置制御のボイラ２０により構成される。この場合、例えば、一台のボイラ２０の高燃焼位置における燃料状態（高燃焼状態）の燃焼量が３０００ｋｇ／ｈであった場合、中燃焼位置における燃焼量は１８００ｋｇ／ｈとなり、低燃焼位置における燃焼量は６００ｋｇ／ｈとなる。

尚、Ｎ位置制御とは、段階値制御ボイラの燃焼量を、燃焼停止位置を含めてＮ位置に段階的に制御可能なことを表す。燃焼位置の個数は、３位置（燃焼停止位置、低燃焼位置、及び高燃焼位置）、又は５位置以上でもよい。

以上のボイラ群２には、各ボイラ２０とその各燃焼位置との組み合わせからなる複数の燃焼パターンが設定されている。図３は、本実施形態に係る各ボイラ２０の燃焼パターン及び優先順位と、蒸気圧制御範囲における蒸気圧帯との関係を示す図である。
本実施形態においては、図３に示すように、燃焼パターンは、ボイラを高燃焼位置で燃焼させる状態（高燃焼状態）にする場合を「Ｈ」、中燃焼位置で燃焼させる状態（中燃焼状態）にする場合を「Ｍ」、低燃焼位置で燃焼させる状態（低燃焼状態）にする場合を「Ｌ」、燃焼停止状態にする場合を「−」として示す。

燃焼パターンは、要求負荷が小さくなるほど、つまり蒸気圧センサ７にて検出される蒸気圧が高くなるほど燃焼量が小さいパターンが選択される。また、要求負荷が大きくなるほど、つまり蒸気圧が低下するほど燃焼量が大きいパターンが選択される。図３に示すように、本実施形態では、蒸気圧制御範囲は、ａ〜ｊの１０つの蒸気圧帯に区分される。そして、ボイラシステム１は、蒸気圧帯ごとに、対応する燃焼パターン、即ち、燃焼状態（燃焼位置）を設定しておき、蒸気圧がどの圧力帯に対応するかによって燃焼量を決定する。燃焼パターンは、１０の蒸気圧帯に対応して、１０パターン設定される。

より具体的には、図３に示すように、最上位の蒸気圧帯ａ（要求負荷が小さい場合）においては、すべてのボイラ２０が燃焼停止位置（−）に位置し、最下位の蒸気圧帯ｊ（要求負荷が大きい場合）においては、すべてのボイラ２０が高燃焼位置（Ｈ）に位置する。

複数のボイラ２０には、それぞれ優先順位が設定されている。優先順位は、燃焼指示や燃焼停止指示を行うボイラを選択するために用いられる。優先順位は、例えば整数値を用いて、数値が小さいほど優先順位が高くなるよう設定することができる。図２及び図３に示すように、ボイラ２０の１号機〜３号機のそれぞれに「１」〜「３」の優先順位が割り当てられている場合、１号機の優先順位が最も高く、３号機の優先順位が最も低い。この優先順位は、後述の制御部４の制御により、所定の時間間隔（例えば、２４時間間隔）で変更される。

本実施形態では、図３に示すように、最上位の蒸気圧帯ａから最下位の蒸気圧帯ｊに向けて蒸気圧が低下していく場合、通常の制御においては、最も優先順位が高いボイラ（ここでは１号ボイラ）が燃焼停止状態（−）から低燃焼状態（Ｌ）に変更された後に、次に順位が高いボイラ（ここでは２号ボイラ）が燃焼停止状態（−）から低燃焼状態（Ｌ）に変更される。そして、すべてのボイラ２０が低燃焼状態（Ｌ）に変更された後、最も優先順位が高いボイラ２０（ここでは１号ボイラ）から順に中燃焼状態（Ｍ）に変更される。また、すべてのボイラ２０が中燃焼位置（Ｍ）に変更された後に、最も優先順位の高いボイラから順に高燃焼位置（Ｈ）に変更される。

次に、本実施形態のボイラシステム１による複数のボイラ２０の燃焼状態の制御の詳細について説明する。
台数制御装置３は、蒸気圧センサ７からの蒸気圧信号に基づいて、要求負荷に応じたボイラ群２の必要燃焼量及び必要燃焼量に対応する各ボイラ２０の燃焼位置（燃焼状態）を算出し、各ボイラ２０（後述のローカル制御部２５）に台数制御信号を送信する。この台数制御装置３は、図１に示すように、記憶部５と、制御部４と、を備える。

記憶部５は、台数制御装置３（制御部４）の制御により各ボイラ２０に対して行われた指示の内容や、各ボイラ２０から受信した燃焼状態（燃焼位置）等の情報、複数のボイラ２０の燃焼パターンの設定条件等の情報、複数のボイラ２０の優先順位の設定の情報、優先順位の変更（ローテーション）に関する設定の情報等を記憶する。

制御部４は、信号線１６を介して各ボイラ２０に各種の指示を行ったり、各ボイラ２０から各種のデータを受信したりして、３台のボイラ２０の燃焼状態（燃焼位置）や優先順位を制御する。各ボイラ２０は、台数制御装置３から燃焼位置の変更指示の信号を受けると、その指示に従って当該ボイラ２０を制御する。

ボイラ２０は、図１に示すように、燃焼が行われるボイラ本体２１と、ボイラ２０の内部の蒸気圧を測定するローカル蒸気圧測定部２７と、ボイラ２０の燃焼位置（燃焼状態）を制御するローカル制御部２５と、を備える。

ローカル蒸気圧測定部２７は、蒸気圧センサから構成され、ボイラ２０の内部の蒸気圧を測定する。

ローカル制御部２５は、要求負荷に応じてボイラ２０の燃焼位置（燃焼状態）を変更させる。具体的には、ローカル制御部２５は、信号線１６を介して台数制御装置３から送信される台数制御信号に基づいて、又はローカル蒸気圧測定部２７により測定されたボイラ２０の内部の蒸気圧に基づいて、ボイラ２０の燃焼状態を制御する。
また、ローカル制御部２５は、台数制御装置３で用いられる信号を、信号線１６を介して台数制御装置３に送信する。台数制御装置３で用いられる信号としては、ボイラ２０の内部の蒸気圧、ボイラ２０の実際の燃焼状態、及びその他のデータが挙げられる。

本実施形態では、制御部４は、ボイラ群２のうちのいずれかのボイラ２０において、ベース燃焼位置としての中燃焼位置（Ｍ）と、高位燃焼位置としての高燃焼位置（Ｌ）と、の間で燃焼位置の変更が所定時間（例えば、１０分間）に所定回数（例えば、５回）行われた場合、燃焼位置の変更が行われたボイラ２０を高燃焼位置（Ｈ）に維持させる。そして、この場合、制御部４は、その後の要求負荷の変動等に対しては、ボイラ群２のうち中燃焼位置（Ｍ）に位置するボイラ２０の燃焼位置を中燃焼位置（Ｍ）と、低位燃焼位置としての低燃焼位置（Ｌ）と、の間で切り替えてボイラ群２の燃焼状態を制御する。

具体的には、例えば、図３に示すボイラ群２において、要求負荷が６５％付近で安定している場合には、２号ボイラ及び３号ボイラが中燃焼位置（Ｍ）で燃焼し、１号ボイラが高燃焼位置（Ｈ）で燃焼する状態が継続することで、ボイラ群２により生成される蒸気量が蒸気使用設備１８で使用される蒸気量を上回るので、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値は、徐々に上昇する。そして、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が蒸気圧帯ｈの上限値（ｇの下限値）を上回ると、制御部４は、１号ボイラを中燃焼位置（Ｍ）で燃焼させる指示を出す。

一方、要求負荷が６５％付近で安定している場合に、１号ボイラが中燃焼位置（Ｍ）で燃焼する状態（つまり１号ボイラ〜３号ボイラがいずれも中燃焼位置（Ｍ）で燃焼する状態）が継続すると、ボイラ群２により生成される蒸気量が蒸気使用設備１８で使用される蒸気量を下回るので、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が徐々に低下する。そして、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が蒸気圧帯ｈの上限値（ｇの下限値）を下回ると、制御部４は、１号ボイラを高燃焼位置（Ｈ）で燃焼させる指示を出す。

このように、要求負荷がある特定の範囲（ここでは、６５％）で安定している場合には、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が、所定のボイラ２０（ここでは、１号ボイラ）の燃焼位置をベース燃焼位置である中燃焼位置（Ｍ）と、高位燃焼位置である高燃焼位置（Ｈ）との間で変更させる閾値（ここでは、蒸気圧帯ｈの上限値）をまたいで繰り返し上下することとなる。その結果、所定のボイラ２０が中燃焼位置（Ｍ）と高燃焼位置（Ｈ）との間で繰り返し燃焼位置の変更を行うこととなる。

そこで、本実施形態では、制御部４は、記憶部５に記憶された１号ボイラを高燃焼位置（Ｈ）で燃焼させる指示の回数が所定時間内に所定回数に達すると、図４に示すように、ボイラ群２の燃焼パターンを変更して、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が蒸気圧帯ｈの上限値（ｇの下限値）を上回った場合であっても１号ボイラが高燃焼位置（Ｈ）を維持するようにボイラ群２の燃焼状態を制御する。
この場合、制御部４は、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が蒸気圧帯ｈの上限値（ｇの下限値）を上回った場合（要求負荷が６０％を下回った場合を含む）に、中燃焼位置（Ｍ）に位置するボイラ２０のうち、優先順位の低い３号ボイラを中燃焼位置（Ｍ）から低燃焼位置（Ｌ）に移行させる。また、制御部４は、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が蒸気圧帯ｇの上限値を上回った場合（要求負荷が４７％を下回った場合）、２号ボイラを中燃焼位置（Ｍ）から低燃焼位置（Ｌ）に移行させる。

つまり、燃焼パターンの変更後においては、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が蒸気圧帯ｈの上限値をまたいで繰り返し上下した場合には、２号ボイラを中燃焼位置（Ｍ）と高燃焼位置（Ｈ）との間で位置変更させることで、ボイラ群２の燃焼状態を制御することとなる。これにより、１号ボイラが中燃焼位置（Ｍ）と高燃焼位置（Ｈ）との間で繰り返し燃焼位置の変更を起こすことを防げる。

また、制御部４は、要求負荷が、ボイラ群２のうち高燃焼位置（Ｈ）に位置しているボイラ２０の中燃焼位置（Ｍ）における燃焼量と、ボイラ群２のうち高燃焼位置（Ｈ）に位置していないボイラ２０の低燃焼位置（Ｌ）における燃焼量との和を下回った場合に、高燃焼位置（Ｈ）に維持させたボイラ２０の燃焼位置を中燃焼位置（Ｍ）に移行させる。そして、この場合、制御部４は、ボイラ群２の燃焼パターンを変更前の燃焼パターン（図３参照）に戻す。

具体的には、図３に示すボイラ群２においては、要求負荷が、高燃焼位置（Ｈ）に位置している１号ボイラの中燃焼位置（Ｍ）における燃焼量（１８００ｋｇ／ｈ）と、２号ボイラ及び３号ボイラの低燃焼位置（Ｌ）における燃焼量（６００ｋｇ／ｈ＋６００ｋｇ／ｈ）との和である３０００ｋｇ／ｈを下回った場合（要求負荷が３３％を下回った場合）には、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が蒸気圧帯ｆの上限値を上回る。そして、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が蒸気圧帯ｆの上限値を上回ると、制御部４は、１号ボイラを中燃焼位置（Ｍ）で燃焼させる指示を出す。また、制御部４は、燃焼パターンを図３に示す変更前の燃焼パターンに戻す。

また、制御部４は、燃焼パターンを変更した後、要求負荷が、ボイラ群２のうち高燃焼位置（Ｈ）に位置しているボイラ２０の燃焼量と、ボイラ群２のうち高燃焼位置（Ｈ）に位置していないボイラ２０の中燃焼位置（Ｍ）における燃焼量との和を上回った場合に、中燃焼位置（Ｍ）に位置するボイラ２０のうちのいずれかのボイラ２０の燃焼位置を高燃焼位置（Ｈ）に移行させる。そして、この場合も、制御部４は、ボイラ群２の燃焼パターンを変更前の燃焼パターン（図３参照）に戻す。

具体的には、図３に示すボイラ群２においては、要求負荷が、高燃焼位置（Ｈ）に位置している１号ボイラの燃焼量（３０００ｋｇ／ｈ）と、２号ボイラ及び３号ボイラの中燃焼位置（Ｍ）における燃焼量（１８００ｋｇ／ｈ＋１８００ｋｇ／ｈ）との和である６６００ｋｇ／ｈを上回った場合（要求負荷が７３％を上回った場合）には、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が蒸気圧帯ｈの下限値を下回る。そして、蒸気ヘッダ６で測定される蒸気圧の値が蒸気圧帯ｈの下限値を下回ると、制御部４は、２号ボイラ及び３号ボイラのうち、優先順位の高いボイラ２０である２号ボイラを高燃焼位置（Ｈ）で燃焼させる指示を出す。また、制御部４は、燃焼パターンを図３に示す変更前の燃焼パターンに戻す。

次に、本実施形態のボイラシステム１の動作につき、図３〜図７を参照しながら説明する。図５〜図７は、いずれもボイラシステム１の動作を示すフロー図である。
ここでは、まず、図３に示すように、ボイラ２０の１号機から３号機のそれぞれに「１」〜「３」の優先順位が割り当てられている場合において、１号機のボイラ２０から３号機のボイラ２０がいずれもベース燃焼位置としての中燃焼位置（Ｍ）で燃焼している状態で、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が蒸気圧帯ｇの下限値（ｈの上限値）をまたいで上下を繰り返した場合のボイラシステム１の動作について説明する。この状態では、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧は、図３に示す蒸気圧帯ｇの範囲に位置している。

この場合、図５に示すように、まず、ステップＳＴ１において、制御部４は、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧を監視する。ここで、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が図３に示す蒸気圧帯ｇの下限値である第１閾値を下回っていない場合、処理はステップＳＴ１に戻る。蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第１閾値を下回った場合、処理はステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２において、制御部４は、中燃焼位置（Ｍ）で燃焼しているボイラ２０のうち最も優先順位の高い１号ボイラ２０のローカル制御部２５に、１号ボイラ２０を高燃焼位置（Ｈ）に移行させる指示（高燃焼移行指示）を出す。１号ボイラ２０のローカル制御部２５は、１号ボイラ２０を高燃焼位置（Ｈ）で燃焼させる。そして、処理は、ステップＳＴ３に進む。

ステップＳＴ３において、制御部４は、１号ボイラ２０に出した指示の内容及び指示を出した時間を記憶部５に記憶させる。そして、処理は、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４において、制御部４は、１号ボイラ２０を高燃焼位置（Ｈ）に移行させる指示を出した頻度が所定の頻度を上回っているかを判定する。具体的には、制御部４は、記憶部５に記憶された情報に基づいて、ｎ回前（例えば、４回前）の高燃焼移行指示から今回の高燃焼移行指示までの時間がＴ１時間（例えば１０分）未満であるかを判定する。制御部４により、ｎ回前の高燃焼移行指示から今回の高燃焼移行指示までの時間がＴ１時間未満であると判定された場合、処理はステップＳＴ５に進む。制御部４により、ｎ回前の高燃焼移行指示から今回の高燃焼移行指示までの時間がＴ１時間未満であると判定されなかった場合、本処理のフローを終了する。

ステップＳＴ５において、制御部４は、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第１閾値を上回った場合に１号ボイラ２０の燃焼位置が高燃焼位置（Ｈ）に維持され、３号ボイラ２０の燃焼位置が中燃焼位置（Ｍ）から低燃焼位置（Ｌ）に移行されるように、ボイラ群２の燃焼パターンを変更し、本フローの処理を終了する。具体的には、制御部４は、ボイラ群２の燃焼パターンを、図３に示す燃焼パターンから図４に示す燃焼パターンに変更する。

次に、制御部４によりボイラ群２の燃焼パターンが変更された後に、要求負荷が減少した場合のボイラシステム１の動作につき、図６を参照しながら説明する。

この場合、まず、ステップＳＴ１１において、制御部４は、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第１閾値を上回ったかを判定する。蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第１閾値を上回ったと判定された場合、処理はステップＳＴ１２に進む。蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第１閾値を上回らなかったと判定された場合、処理はステップＳＴ１１に戻る。

ステップＳＴ１２において、制御部４は、３号ボイラ２０のローカル制御部２５に、３号ボイラ２０を低燃焼位置（Ｌ）に移行させる指示を出す。３号ボイラ２０のローカル制御部２５は、３号ボイラ２０を低燃焼位置（Ｌ）で燃焼させる。そして、処理は、ステップＳＴ１３に進む。

ステップＳＴ１３において、制御部４は、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が、図４に示す蒸気圧帯ｇの上限値である第２閾値を上回ったかを判定する。蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第２閾値を上回ったと判定された場合、処理はステップＳＴ１４に進む。蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第２閾値を上回らなかったと判定された場合、処理はステップＳＴ１３に戻る。

ステップＳＴ１４において、制御部４は、２号ボイラ２０のローカル制御部２５に、２号ボイラ２０を低燃焼位置（Ｌ）に移行させる指示を出す。２号ボイラ２０のローカル制御部２５は、２号ボイラ２０を低燃焼位置（Ｌ）で燃焼させる。そして、処理は、ステップＳＴ１５に進む。

ステップＳＴ１５において、制御部４は、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が、図４に示す蒸気圧帯ｆの上限値である第３閾値を上回ったかを判定する。蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第３閾値を上回ったと判定された場合、処理はステップＳＴ１６に進む。蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第３閾値を上回らなかったと判定された場合、処理はステップＳＴ１５に戻る。ここで、第３閾値は、１号ボイラ２０を中燃焼位置（Ｍ）で燃焼させ、２号ボイラ２０及び３号ボイラ２０を低燃焼位置（Ｌ）で燃焼させた場合に対応する蒸気圧の値に相当する。

ステップＳＴ１６において、制御部４は、１号ボイラ２０のローカル制御部２５に、１号ボイラ２０を中燃焼位置（Ｍ）に移行させる指示を出す。１号ボイラ２０のローカル制御部２５は、１号ボイラ２０を中燃焼位置（Ｍ）で燃焼させる。そして、処理は、ステップＳＴ１７に進む。

ステップＳＴ１７において、制御部４は、ボイラ群２の燃焼パターンを、変更前の燃焼パターンに戻して、本フローの処理を終了する。

次に、制御部４によりボイラ群２の燃焼パターンが変更された後に、要求負荷が更に増加した場合のボイラシステム１の動作につき、図７を参照しながら説明する。

この場合、まず、ステップＳＴ２１において、制御部４は、蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が、図４に示す蒸気圧帯ｈの下限値である第４閾値を下回ったかを判定する。蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第４閾値を下回ったと判定された場合、処理はステップＳＴ２２に進む。蒸気圧センサ７により測定される蒸気ヘッダ６の蒸気圧が第４閾値を下回らなかったと判定された場合、処理はステップＳＴ２１に戻る。ここで、第４閾値は、１号ボイラ２０を高燃焼位置（Ｈ）で燃焼させ、２号ボイラ２０及び３号ボイラ２０を中燃焼位置（Ｍ）で燃焼させた場合に対応する蒸気圧の値に相当する。

ステップＳＴ２２において、制御部４は、２号ボイラ２０のローカル制御部２５に、２号ボイラ２０を高燃焼位置（Ｈ）に移行させる指示を出す。２号ボイラ２０のローカル制御部２５は、２号ボイラ２０を高燃焼位置（Ｈ）で燃焼させる。そして、処理は、ステップＳＴ２３に進む。

ステップＳＴ２３において、制御部４は、ボイラ群２の燃焼パターンを、変更前の燃焼パターンに戻して、本フローの処理を終了する。

以上説明した本実施形態のボイラシステム１によれば、以下のような効果を奏する。

（１）ボイラシステム１においては、低い燃焼位置から高い燃焼位置への燃焼位置の変更が短時間の間に繰り返されると、缶体からセパレータに持ち出される缶水の量が多くなることで、セパレータにおいて蒸気中の水分を十分に分離できなくなる。その結果、ボイラ２０から供給される蒸気の乾き度が低下してしまう。そこで、制御部４に、いずれかのボイラ２０（本実施形態では１号ボイラ２０）においてベース燃焼位置である中燃焼位置（Ｍ）と、高位燃焼位置である高燃焼位置（Ｈ）と、の間で燃焼位置の変更が所定時間に所定回数行われた場合、この１号ボイラ２０を高燃焼位置（Ｈ）に維持させ、中燃焼位置（Ｍ）に位置するボイラ２０（本実施形態では２号ボイラ２０及び３号ボイラ２０）の燃焼位置を中燃焼位置（Ｍ）と低位燃焼位置である低燃焼位置（Ｌ）との間で切り替えてボイラ群２の燃焼状態を制御させた。これにより、中燃焼位置（Ｍ）と高燃焼位置（Ｈ）との間で繰り返し燃焼位置が変更されることを防げるので、中燃焼位置（Ｍ）から高燃焼位置（Ｈ）への燃焼位置の変更が繰り返されることに起因する蒸気の乾き度の低下を防げる。よって、要求負荷が繰り返し変動した場合等であっても、ボイラ２０から供給される蒸気の乾き度が低下することを防げる。

（２）制御部４に、要求負荷が、高燃焼位置（Ｈ）に位置しているボイラ２０の中燃焼位置（Ｍ）における燃焼量と、高燃焼位置（Ｈ）に位置していないボイラ２０の低燃焼位置（Ｌ）における燃焼量との和を下回った場合に、高燃焼位置（Ｈ）に維持させたボイラ２０の燃焼位置を中燃焼位置（Ｍ）に移行させた。これにより、要求負荷が十分に低下した場合には、高燃焼位置（Ｈ）に位置するボイラ２０をベース燃焼位置である中燃焼位置（Ｍ）で燃焼させられるので、ボイラシステム１の燃焼効率を向上させられる。

（３）ボイラシステム１を、４位置制御のボイラ２０に適用し、ベース燃焼位置を中燃焼位置（Ｍ）に、高位燃焼位置を高燃焼位置（Ｈ）に、低位燃焼位置を低燃焼位置（Ｌ）にそれぞれ対応させた。これにより、中燃焼位置（Ｍ）から、缶水が激しく沸騰して蒸発する高燃焼位置（Ｈ）への燃焼位置の変更が頻繁に繰り返されることを防げるので、ボイラ２０から供給される蒸気の乾き度の低下効果をより向上させられる。

以上、本発明のボイラシステム１の好ましい一実施形態につき説明したが、本発明は、上述の実施形態に制限されるものではなく、適宜変更が可能である。
例えば、本実施形態では、本発明のボイラシステム１を、４位置制御のボイラ２０に適用したが、これに限らない。即ち、本発明のボイラシステム１を、３位置制御のボイラに適用してもよく、複数の中燃焼位置を有する５位置制御以上のボイラに適用してもよい。本発明のボイラシステムを３位置制御のボイラに適用した場合、ベース燃焼位置は低燃焼位置に対応し、高位燃焼位置は高燃焼位置に対応する。また、低位燃焼位置は燃焼停止位置（給蒸準備状態であるパイロット運転状態又はパージ運転状態を含む）に対応する。また、ボイラシステムを５位置制御のボイラに適用した場合、ベース燃焼位置は、複数の中燃焼位置のうちの最もボイラ効率のよい燃焼位置に対応させられる。

また、本実施形態では、制御部４に、ベース燃焼位置である中燃焼位置（Ｍ）から高位燃焼位置である高燃焼位置（Ｈ）への燃焼位置の変更の頻度に基づいてボイラ群２の燃焼状態を制御させたが、これに限らない。即ち、制御部に、高位燃焼位置からベース燃焼位置への燃焼位置の変更の頻度に基づいてボイラ群の燃焼状態を制御させてもよい。

また、本実施形態では、要求負荷が、高燃焼位置（Ｈ）に位置している１号ボイラの中燃焼位置（Ｍ）における燃焼量（１８００ｋｇ／ｈ）と、２号ボイラ及び３号ボイラの低燃焼位置（Ｌ）における燃焼量（６００ｋｇ／ｈ＋６００ｋｇ／ｈ）との和である３０００ｋｇ／ｈを下回った場合（要求負荷が３３％を下回った場合）に１号ボイラ２０を高燃焼位置（Ｈ）から中燃焼位置（Ｍ）に移行させたが、これに限らない。即ち、要求負荷が３０００ｋｇ／ｈを下回った場合（要求負荷が３３％を下回った場合）、１号ボイラを中燃焼位置（Ｍ）に移行させずに、低燃焼位置（Ｌ）に位置している２号ボイラ又は３号ボイラを燃焼停止位置（−）に移行させてもよい。

また、本実施形態では、本発明を、３台のボイラ２０からなるボイラ群２を備えるボイラシステムに適用したが、これに限らない。即ち、本発明を、４台以上のボイラからなるボイラ群を備えるボイラシステムに適用してもよく、また、２台のボイラからなるボイラ群を備えるボイラシステムに適用してもよい。

１ ボイラシステム
２ ボイラ群
４ 制御部
２０ ボイラ
Ｌ 低燃焼位置（低位燃焼位置）
Ｍ 中燃焼位置（ベース燃焼位置）
Ｈ 高燃焼位置（高位燃焼位置）

Claims (4)

1. ベース燃焼位置、該ベース燃焼位置よりも高い燃焼位置である高位燃焼位置、及び前記ベース燃焼位置よりも低い燃焼位置である低位燃焼位置を含む複数の段階的な燃焼位置で燃焼可能なボイラを複数備えるボイラ群と、要求負荷に応じて該ボイラ群の燃焼状態を制御する制御部と、を備えるボイラシステムであって、
   前記制御部は、
   前記ボイラ群のうちのいずれかのボイラにおいて、前記ベース燃焼位置と前記高位燃焼位置との間で燃焼位置の変更が所定時間に所定回数行われた場合、該燃焼位置の変更が行われたボイラを高位燃焼位置に維持させ、前記ボイラ群のうち前記ベース燃焼位置に位置するボイラの燃焼位置を該ベース燃焼位置と前記低位燃焼位置との間で切り替えて前記ボイラ群の燃焼状態を制御するボイラシステム。
2. 前記制御部は、前記要求負荷が、前記ボイラ群のうち前記高位燃焼位置に位置しているボイラの前記ベース燃焼位置における燃焼量と、前記ボイラ群のうち前記高位燃焼位置に位置していないボイラの前記低位燃焼位置における燃焼量との和を下回った場合に、前記高位燃焼位置に維持させたボイラの燃焼位置を前記ベース燃焼位置に移行させる請求項１に記載のボイラシステム。
3. 前記制御部は、前記要求負荷が、前記ボイラ群のうち前記高位燃焼位置に位置しているボイラの燃焼量と、前記ボイラ群のうち前記高位燃焼位置に位置していないボイラの前記ベース燃焼位置における燃焼量との和を上回った場合に、前記ベース燃焼位置に位置するボイラのうちのいずれかのボイラの燃焼位置を前記高位燃焼位置に移行させる請求項１又は２に記載のボイラシステム。
4. 前記ボイラは、燃焼停止位置、低燃焼位置、中燃焼位置及び高燃焼位置の４位置において燃焼可能に構成され、
   前記ベース燃焼位置は、前記中燃焼位置に対応し、
   前記高位燃焼位置は、前記高燃焼位置に対応し、
   前記低位燃焼位置は、前記低燃焼位置に対応する請求項１〜３のいずれかに記載のボイラシステム。

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