JP2020046814A - 運転支援方法、運転支援装置及び運転支援プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】蒸気プラントにおいて運転効率の最適化を支援する。【解決手段】火力発電プラント１０のプラント制御装置６８は、所与の設定値に基づいてボイラの運転制御を行なう。運転支援装置７０は、損耗量演算部８２が火力発電プラント１０で蒸気管路を構成する設備機器ごとに保守が必要となるまでの稼動時間とする余寿命を演算し、保守演算部８４及び運転費演算部８６において、余寿命と保守費とから該設備機器の単位時間当たりの運転費、及びボイラの総運転費を演算し、単位時間当たりの運転費及び総運転費を用いて運転評価部８８が、ボイラの運転状態を評価する。これにより、総運転費を抑制できるようにボイラの運転状態の適正化を支援できる。【選択図】図３

Description

本発明は、蒸気発生部によって生成した蒸気によって蒸気負荷を動作させる蒸気プラントの運転を支援する運転支援方法、運転支援装置及び運転支援プログラムに関する。

一般に、石炭焚きボイラは、焚く石炭の性状が設計、運転保守などに大きく影響することから、ボイラの設計炭には、数十種類の炭種が設定されている。近年、ボイラの運転自動化が進んでおり、自動運転においては、石炭の炭種にかかわらずボイラの安定運転が継続できるようにボイラの運転制御が行なわれる。

ボイラを用いる火力発電等の発電プラントでは、建設された発電プラントの試運転時に、複数の炭種のそれぞれについて、燃焼調整、負荷静特性試験及び負荷動特性試験などを実施し、ボイラ運転の諸状態の適正化が図られるように運転プログラム等が設定される。

しかし、石炭の性状についての設定などでは、成分のばらつきなどをカバーするためにレンジの広い設定となっており、必ずしも発電プラントにおける運転費用などのコストの低減をはかりうるものとはなっていない。

ここから特許文献１では、ボイラの運転状態を設定する設定値に応じて、ボイラ内の燃焼状態量を検出し、検出した燃焼状態量からボイラを構成する機器の損耗量を算出している。また、特許文献１では、算出した損耗量に応じて設備機器の修繕費を算出し、ボイラの運転に必要な費用が最も少なくなるようにボイラの運転状態に対する設定値を設定することで、ボイラを運転する際のコスト削減が図られるように提案している。

特開２００３−３３６８０５号公報

しかしながら、特許文献１では、設備機器に対する修繕費が過少評価されてしまう可能性があり、コスト面を考慮したボイラの運転状態の適正化は、運転者の知識や技量に拠ることになりかねず、改善の余地がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、蒸気プラントにおいて運転効率の最適化を支援する運転支援方法、運転支援装置及び運転支援プログラムの提供を目的とする。

本発明は、以下の態様を含む。
第１の態様の運転支援方法は、所与の設定値に基づいて運転制御され、蒸気によって動作する蒸気負荷部に供給する前記蒸気を発生する蒸気発生部、及び前記蒸気発生部と前記蒸気負荷部との間に設置された蒸気管路を構成する複数の設備機器を含む蒸気プラントの運転を支援する運転支援方法であって、前記設備機器ごとに保守が必要となるまでの稼動時間とする余寿命を演算すると共に、前記余寿命と該余寿命を演算した前記設備機器を保守するための保守費及び保守に必要な該設備機器の停止に伴う損失費から、該設備機器の単位時間当たりの運転費、及び前記蒸気発生部の単位時間当たりの総運転費を演算し、前記単位時間当たりの運転費、及び前記蒸気発生部の単位時間当たりの総運転費に基づいて前記蒸気発生部の運転状態を評価する、ことを含む。

第２の態様の運転支援方法は、第１の態様の運転支援方法において、前記蒸気発生部の運転状態の評価結果に基づいて、前記単位時間当たりの総運転費を減少させるように前記設定値を設定することを含む。

第３の態様の運転支援方法は、第１の態様又は第２の態様の運転支援方法において、前記蒸気管路の余寿命を、演算結果が前記蒸気の蒸気温度及び前記蒸気管路内の応力に応じて変化する所与の演算式によって演算することを含む。

第４の態様の運転支援方法は、第１の態様から第３の態様の何れか１の運転支援方法において、前記運転費は、演算時点までの稼動時間の積算値に対応する費用が償却されたものとみなして演算される。

第５の態様の運転支援装置は、所与の設定値に基づいて運転制御され、蒸気によって動作する蒸気負荷部に供給する前記蒸気を発生する蒸気発生部、及び前記蒸気発生部と前記蒸気負荷部との間に設置された蒸気管路を構成する複数の設備機器を含む蒸気プラントの運転を支援する運転支援装置であって、前記設備機器ごとに保守が必要となるまでの稼動時間とする余寿命を演算すると共に、前記余寿命と該余寿命を演算した前記設備機器を保守するための保守費及び保守に必要な該設備機器の停止に伴う損失費から、該設備機器の単位時間当たりの運転費、及び前記蒸気発生部の単位時間当たりの総運転費を演算する演算部と、前記演算部の演算結果に基づいて前記蒸気発生部の運転状態を評価する評価部と、を含む。

第６の態様の運転支援装置は、第５の態様の運転支援装置において、前記演算部の演算結果に基づいて、前記単位時間当たりの総運転費を減少させるように前記設定値を設定する設定部を含む。

第７の態様の運転支援装置は、第５の態様又は第６の態様の運転支援装置において、前記演算部は、前記蒸気管路について、演算結果が前記蒸気の蒸気温度及び前記蒸気管路内の応力に応じて変化する所与の演算式によって前記余寿命を演算することを含む。

第８の態様の運転支援装置は、第５の態様から第７の態様の何れか１の運転支援装置において、前記運転費は、演算時点までの稼動時間の積算値に対応する費用が償却されたものとみなして演算される。

第９の態様の運転支援プログラムは、所与の設定値に基づいて運転制御され、蒸気によって動作する蒸気負荷部に供給する前記蒸気を発生する蒸気発生部、及び前記蒸気発生部と前記蒸気負荷部との間に設置された蒸気管路を構成する複数の設備機器を含む蒸気プラントの運転を支援する運転支援装置のコンピュータを、前記設備機器ごとに保守が必要となるまでの稼動時間とする余寿命を演算すると共に、前記余寿命と該余寿命を演算した前記設備機器を保守するための保守費及び保守に必要な該設備機器の停止に伴う損失費から、該設備機器の単位時間当たりの運転費、及び前記蒸気発生部の単位時間当たりの総運転費を演算する演算部と、前記演算部の演算結果に基づいて前記蒸気発生部の運転状態を評価する評価部と、して機能させる。

第１０の態様の運転支援プログラムは、第９の態様の運転支援プログラムにおいて、前記演算部の演算結果に基づいて、前記単位時間当たりの総運転費を減少させるように前記設定値を設定する設定部、として機能させることを含む。

第１１の態様の運転支援方法は、第９の態様又は第１０の態様の運転支援プログラムにおいて、前記演算部は、前記蒸気管路について、演算結果が前記蒸気の蒸気温度及び前記蒸気管路内の応力に応じて変化する所与の演算式によって前記余寿命を演算することを含む。

第１２の態様の運転支援プログラムは、第９の態様から第１１の態様の何れか１の運転支援プログラムにおいて、前記運転費は、演算時点までの稼動時間の積算値に対応する費用が償却されたものとみなして演算される。

以上説明したように本発明の態様によれば、蒸気発生部の総運転費を適正に評価できるので、総運転費を考慮して蒸気発生部が適正な運転状態となるように支援できる、という効果がある。

本実施形態に係る火力発電プラントの主要部の概略構成図である。 火力発電プラントの配管系統の一例を示す概略構成図である。 本実施形態に係る運転支援装置の機能ブロック図である。 運転支援処理の概略を示す流れ図である。 蒸気温度についての稼動時間に対する損耗率の変化の一例を示す線図である。 設定値に対するボイラ熱効率、運転費、保守費及び総運転費の変化の一例を示す線図である。 蒸気温度についての稼動時間に対する損耗率及び単位時間当たりの運転費用の変化の一例を示す線図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態の一例を詳細に説明する。
本実施形態では、蒸気発生部において発生された蒸気によって蒸気負荷を作動させる蒸気プラント（プラント）の一例として、火力発電プラント１０を例に説明する。火力発電プラント１０は、燃料の一例として石炭を用いる石炭火力発電プラントとされている。

図１には、火力発電プラント１０における給排気系統の主要部の概略がブロック図にて示されており、図２には、火力発電プラント１０における配管系統の概略が配管系統図にて示されている。なお、火力発電プラント１０の基本的構成は、一般的構成を適用でき、以下では、火力発電プラント１０については、概略を説明する。

図１及び図２に示すように、火力発電プラント１０は、蒸気発生部としてのボイラ１２及び蒸気負荷部としての発電部１４(図１では図示省略)を備えている。ボイラ１２は、発電用多炭種対応の石炭ボイラとされている。

火力発電プラント１０は、ミル１６を備えており、ミル１６は、セグメント１６Ａ、ローラ１６Ｂ及び回転式分級器１６Ｃによって構成されている。ミル１６は、石炭を粉砕して微粉炭ＦＣを生成し、生成した微粉炭ＦＣを燃料としてボイラ１２（図示しないバーナー）に供給する。また、ボイラ１２には、押込通風機１８から空気予熱器２０を経て燃焼用空気ＢＡがバーナーに供給され、バーナーにおいて微粉炭ＦＣが燃焼される。

ボイラ１２において微粉炭ＦＣが燃焼されることにより発生する排ガスは、節炭器（エコノマイザ）２２から脱硝装置２４及び空気予熱器２０を経て電気集塵機２６へ送り込まれる。また、電気集塵機２６を通過した排ガスは、誘引通風機２８Ａ及び脱硫通風機２８Ｂによって脱硫装置３０を経て煙突３２へ送り込まれる。これにより、排ガスは、空気予熱器２０において燃焼用空気ＢＡを予熱した後、煙突３２から大気中にはき出される。

火力発電プラント１０には、ボイラ１２（節炭器２２）と脱硝装置２４との間に、脱硝装置２４に対してアンモニアを注入する脱硝装置アンモニア注入器３４が設置されている。また、ボイラ１２の排ガス出口には、ボイラ１２の出口のＯ_２濃度（節炭器出口Ｏ_２濃度）を計測する節炭器出口Ｏ_２濃度計測器３６が設置され、脱硝装置２４のボイラ１２側には、ボイラ１２の出口のＮＯｘ濃度（ボイラ出口ＮＯｘ濃度）を計測するボイラ出口ＮＯｘ計測器３８が設置されている。さらに、空気予熱器２０の下流側には、空気予熱器出口ガス温度計測器４０が設置されている。

図２に示すように、本実施形態では、ボイラ１２において発生される蒸気の蒸気圧を、３区分して用いている。なお、蒸気圧は、２区分で用いてもよく１区分で用いてもよい。

ボイラ１２には、壁面にボイラ水冷壁管（図示省略）が設置されている。また、ボイラ１２には、過熱器４２及び再熱器４４が配置されており、過熱器４２及び再熱器４４の各々には、蒸気管路及び蒸発管としてのチューブ４６が設けられている。ボイラ１２では、微粉炭ＦＣが燃焼されることで、過熱器４２のチューブ４６において蒸気が発生されると共に、仕事を終えた蒸気が再熱器４４のチューブ４６において再加熱される。

発電部１４は、蒸気タービン発電設備とされており、発電部１４には、蒸気タービン５０及び発電機５２が設置されている。蒸気タービン５０は、高圧タービン５０Ａ、中圧タービン５０Ｂ及び低圧タービン５０Ｃによって構成されており、発電部１４では、高圧タービン５０Ａ、中圧タービン５０Ｂ及び低圧タービン５０Ｃが回転されることで、発電機５２が回転駆動されて電力が発生（発電）される。

過熱器４２側のチューブ４６と高圧タービン５０Ａの蒸気入口との間には、蒸気管路を構成する主蒸気管５４が敷設されており、主蒸気管５４は、主塞止弁５６Ａを介して高圧タービン５０Ａに接続されている。過熱器４２において発生された蒸気（高圧蒸気）は、主蒸気管５４を介して高圧タービン５０Ａに送られ、高圧タービン５０Ａにおいて仕事を終えた蒸気が回収管５８Ａを介して再熱器４４側のチューブ４６に戻される。

また、再熱器４４側のチューブ４６と中圧タービン５０Ｂの蒸気入口との間には、再熱蒸気管６０が敷設されており、再熱蒸気管６０は、再熱塞止弁５６Ｂを介して中圧タービン５０Ｂに接続されている。再熱器４４において加熱（再加熱）された蒸気（主蒸気に比して低圧、低温の再熱蒸気）は、再熱蒸気管６０を介して中圧タービン５０Ｂに送られる。また、中圧タービン５０Ｂにおいて仕事を終えた蒸気（再熱蒸気に比して低温、低圧の低圧蒸気）は、低圧タービン５０Ｃに送られ、低圧タービン５０Ｃにおいて仕事を終えた後に復水器６２に回収されて水に戻される。

ボイラ１２と復水器６２との間には、給水ポンプ６４が設置されており、給水ポンプ６４は、復水管６６Ａを介して復水器６２に接続されると共に、給水管６６Ｂを介してボイラ１２（過熱器４２側のチューブ４６）に接続されている。復水器６２内の水は、給水ポンプ６４が作動されることで復水管６６Ａ及び給水管６６Ｂを介してボイラ１２の過熱器４２へ供給される。

これにより、火力発電プラント１０では、ボイラ１２と蒸気タービン５０との間で蒸気（一部の管路では水）が循環される。また、火力発電プラント１０では、ボイラ１２によって発生された主蒸気によって高圧タービン５０Ａが回転されると共に、再熱蒸気によって中圧タービン５０Ｂ及び低圧タービン５０Ｃの各々が回転されて、発電機５２が回転駆動される。

図３に示すように、火力発電プラント１０には、プラント制御装置（プラント総括制御装置）６８及び本実施形態に係る運転支援装置７０が設けられてプラント運転システムが構成されている。プラント制御装置６８は、ボイラ１２の運転を制御して、発電部１４における発電を制御する。プラント制御装置６８は、節炭器２２の出口Ｏ_２濃度（節炭器出口Ｏ_２濃度）や回転式分級器１６Ｃの回転数などの設定値を設定し、これらの設定値に基づいてボイラ１２（火力発電プラント１０）の運転制御を行なう。

また、プラント制御装置６８には、計測部７２及びデータ算出部７４が形成されている。計測部７２には、節炭器出口Ｏ_２濃度計測器３６、ボイラ出口ＮＯｘ計測器３８、及び空気予熱器出口ガス温度計測器４０（何れも図１参照）を含む各種の計測器が接続されている。計測部７２は、ボイラ１２等（火力発電プラント１０）の運転状態を示す各種の計測データを取得する。また、データ算出部７４は、ボイラ１２等の運転状態における運転データを算出する。

一方、運転支援装置７０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種のプログラムやデータが記憶されるストレージ、キーボードやマウスなどの入力デバイス、及びディスプレイ（モニタ）などの出力デバイスがバスによって接続された一般的構成のコンピュータ（図示省略）を備えている。運転支援装置７０では、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されたＯＳを読み出して実行することで動作が開始され、ＣＰＵがストレージに記憶された各プログラムを読み出して実行することで、プログラムに応じた機能が実現される。

なお、ＣＰＵが実行するプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録し、該記録媒体に記録されたプログラムを読み込んでストレージに記憶されてもよく、ＣＰＵ（コンピュータ）が記録媒体に記録されたプログラムを読み込みながら実行してもよい。また、運転支援装置７０が、インナーネットやＬＡＮ、ＶＡＮ等の通信回線網に接続される場合、コンピュータが実行するプログラムは、通信回線網を介して取得されてもよい。

運転支援装置７０は、プラント制御装置６８にデータの入出力可能に接続されており、運転支援装置７０は、計測部７２によって計測された計測データ及びデータ算出部７４において算出された運転データを取得する。

運転支援装置７０には、熱効率演算部７６、動力積算部７８及び消費品積算部８０が形成されている。熱効率演算部７６は、計測データ及び運転データ等に基づいて燃料費等を演算して積算し、動力積算部７８は、計測データ及び運転データ等に基づいて火力発電プラント１０における消費電力を演算して積算する。また、消費品積算部８０は、計測データ及び運転データ等に基づいて火力発電プラント１０における薬品等の消費品（消費材料）の消費量を演算して積算する。各部における積算値は、ストレージに記憶される。

また、運転支援装置７０には、損耗量演算部８２、保守費演算部８４、運転費演算部８６及び運転評価部８８が形成されている。プラント制御装置６８のデータ算出部７４では、運転データとして火力発電プラント１０が設置されて稼動（立ち上げ稼動）を開始してからの運転時間を計測して、火力発電プラント１０及び火力発電プラント１０に設置されている各機器や各種管路の各々（以下、設備機器という）について、運転時間を積算した稼動時間を算出している。

損耗量演算部８２は、火力発電プラント１０に設置されている各設備機器について、稼動時間を含む運転データに基づいて損耗量を演算する。設備機器の各々には、損耗量について、損耗量の限界とする規定値（許容値）が予め設定されて、ストレージに記憶されている。

損耗量演算部８２では、各設備機器について、損耗量と規定値とに基づいて損耗量が規定値に達するまでの時間（稼働可能時間）を当該設備機器の余寿命として演算する。本実施形態において、設備機器における寿命とは、設置直後（損耗が生じていない状態）の設備機器の損耗量が規定値に達するまでの稼動時間（稼働可能な時間）の予測値としており、余寿命とは、稼動中の設備機器の損耗量が、現時点から規定値に達するまでの稼働時間（稼動可能時間）の予測値としている。

保守費演算部８４は、損耗量演算部８２において演算された設備機器の損耗量に基づき、保守費を演算する。保守費は、設備機器について、改修や交換などの保守が行われることにより初期状態の機能に復帰させる（リニューアル）のに必要な費用としている。例えば、主蒸気管５４等の配管の保守費には、既存の主蒸気管５４を除去して新たに敷設するのに必要な費用及び保守に必要な設備機器の停止（主蒸気管５４の場合は、主蒸気の停止、すなわちボイラ１２の停止）による損失費などが含まれる。また、保守費演算部８４では、演算した保守費を単位時間当たりの費用（コスト）として演算する。

運転費演算部８６は、燃料費、消費電力、消費材料の消費量、各設備機器の損耗量及び保守費などに基づいて運転費を演算すると共に、各費用について、単位時間当たりの費用に換算する。単位時間当たりの運転費には、保守費演算部８４において演算された各設備機器についての単位時間当たりの保守費が含まれる。運転費演算部８６では、各費用について、単位時間当たりの費用に換算することで、各費用の対比、時間経過（稼動時間の経過）に応じた各費用の変化や傾向の把握等を可能にしている。

運転評価部８８は、演算された運転費等に基づいて、火力発電プラント１０の運転状態を評価する。また、運転評価部８８は、火力発電プラント１０を最適な運転状態とするための各種の運転パラメータについて設定値を設定する。火力発電プラント１０における最適な運転状態とは、時間換算にした運転費の総計をより小さく（好ましくは最小）できる運転状態としている。

運転評価部８８において設定された運転パラメータの設定値は、プラント制御装置６８に入力され、プラント制御装置６８は、入力された設定値に基づいて火力発電プラント１０の運転制御を行なう。これにより、火力発電プラント１０は、最適な運転状態となるように運転支援装置７０によって支援される。

次に、本実施形態の作用として、運転支援装置７０の処理を説明する。図４には、運転支援装置７０の動作の概略が流れ図にて示されている。

運転支援装置７０は、火力発電プラント１０が稼動中は、プラント制御装置６８と共に動作し、図４のフローチャートを実行することで、プラント制御装置６８の運転制御を支援する。

図４に示すように、運転支援装置７０は、ステップ１００において設定処理を行う。設定処理では、節炭器２２の出口Ｏ_２濃度及びミル１６の回転式分級器１６Ｃの回転数などの各運転パラメータに対する各設定値を設定し、設定値をプラント制御装置６８に出力する。この際、ボイラ１２（火力発電プラント１０）の立ち上げ稼動開始時や停止した状態からの稼動開始時である場合、予め設定された設定値を出力し、運転起動後（稼動開始後）は、測定データ及び運転データ等に基づいて設定値の設定変更を行なう。これにより、プラント制御装置６８は、ボイラ１２等の運転制御を開始し、発電部１４の発電（火力発電プラント１０の運転）が開始される。

火力発電プラント１０が稼動されると、プラント制御装置６８の計測部７２では、火力発電プラント１０の各部位（設備機器等）における運転状態の計測データ（設備機器等の各々に設けられた計測器の計測値）を読み込む。また、プラント制御装置６８では、データ算出部７４が、ボイラ１２の運転状態を示す運転データを算出する。

ステップ１０２において、運転支援装置７０では、プラント制御装置６８の計測部７２から計測データを取得すると共に、データ算出部７４から運転データを取得する。取得する計測データとしては、節炭器出口Ｏ_２濃度、灰中未燃分、空気予熱器出口ガス温度、ボイラ出口ＮＯｘ濃度、所内動力、アンモニアなどの薬品の消費量等が含まれる。

次に、ステップ１０４では、計測データ及び運転データに基づき、ボイラ１２の運転状態を取得して、運転費用の演算を行なう。取得する運転状態には、灰中未燃分、ボイラ熱効率、プラント熱効率、給炭量、灰処理量、所内動力（各通風機やミル１６等で消費される電力）、アンモニア注入量等が含まれる。これと共に、ステップ１０４では、ボイラ１２の運転状態に基づいた費用及び単位時間当たりの費用の算出を行なう。

また、ステップ１０６では、各設備機器について損耗量を演算して、保守費を演算する。運転支援装置７０において演算される損耗量には、ボイラ水冷壁の単位時間当たりの腐食減肉量、ミル１６のセグメント１６Ａやローラ１６Ｂ等の単位時間当たりの損耗量、チューブ（ボイラチューブ）４６（又はチューブプロテクタ）などの単位時間当たりの損耗量が含まれる。また、損耗量には、主蒸気管５４や再熱蒸気管６０等の管路の単位時間当たりの腐食減肉量などが含まれる。演算される損耗量の各々は、単位時間当たりの損耗量としており、演算された損耗量は、ボイラ１２の停止時に、損耗量の実測（実際の損耗量の計測）が実施されることで、実測値に基づいて補正されて、更新される。

保守費用（保守費）の演算は、各設備機器について損耗量（単位時間当たりの損耗量）と保守費との関係を予め算出し、ストレージ等に記憶しておき、演算された単位時間当たりの損耗量に対応する保守費を読み出すことで実現できる。また、演算される保守費には、設備機器の保守を行なうために必要となる設備機器の稼動停止によって発生する損失（例えば、発電が停止することによる損失）が含まれることが好ましい。

この後、ステップ１０８では、単位時間当たりの総運転費の演算及び演算結果の出力（表示）を行なう。総運転費（単位時間当たりの総運転費）は、単位時間当たりの運転費の総額と単位時間当たりの保守費の総額とを加算した費用とされている。これにより、ボイラ１２の運転状態量は、同一の時間軸でかつリアルタイムでディスプレイ等の出力デバイスで出力（表示）される。

表示する運転状態量には、節炭器出口Ｏ_２濃度、ミル１６の回転式分級器１６Ｃの回転数、ボイラ出口ＮＯｘ濃度、灰中未燃分、所内動力（各通風機やミル１６で消費される電力）、アンモニア注入量、ボイラ熱効率、プラント熱効率、給炭量、灰処理量、単位時間当たりの各設備機器における損耗量（ボイラ水冷壁の腐食減肉量、チューブ４６（またはチューブプロテクタ）の損耗量、ミル１６のセグメント１６Ａ・ローラ１６Ｂの損耗量、主蒸気管５４等の損耗量など）、各損耗量に対応する保守費、燃料費、アンモニア費、灰処理費、所内動力費、及びこれらの費用合計としての総運転費が含まれてもよい。なお、表示する運転状態は、これらから選択されて運転状態であってもよい。また、表示される運転状態量は、単位時間当たりの値とされることが好ましい。

ステップ１１０では、全ての運転状態量について予め設定されたしきい値を越えていないか（全ての運転状態量がしきい値以下か否か）を判定する。この判定において、運転状態量の１つでもしきい値を超えていた場合、ステップ１１０において否定判定して、ステップ１１２に移行し、予め設定されている節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値やミル１６の回転式分級器１６Ｃの回転数の設定値（運転パラメータの各々の設定値）を、直前の値に変更する。設定値の直前の値は、しきい値を越えた運転状態量が減少する（しきい値以下になる）方向に変化させる値が適用される。

全ての運転状態量がしきい値を超えていない場合、ステップ１１０において肯定判定してステップ１１４へ移行し、現時点の設定値及び総運転費の平均値（インターバル間の値の平均値）をストレージに記憶する。また、ステップ１１６では、ストレージに記憶されたデータ量（設定値及び総運転費の平均値の組み合わせの数）が十分か否かを判定し、データ量が十分となっていない場合（ステップ１１６で否定判定）、ステップ１１８において設定値を次の値に設定する。

また、データ量が十分となっている場合（ステップ１１６で肯定判定）、ステップ１２０においてストレージに記憶された総運転費（総運転費の平均値）の中から最小値と最小値に対応する設定値を選択する。次のステップ１２２では、選択した設定値が最適運転の設定値であるか否かを判定し、最適運転の設定値と判定されなかった場合（ステップ１２２において否定判定）、直前の設定値を最適設定値に設定する（ステップ１２４）。また、選択した設定値が最適運転の設定値と判定された場合（ステップ１２２において肯定判定）、選択した設定値を最適設定値に設定する（ステップ１２６）

このようにして、選択された設定値または最適運転の設定値が最終設定値に設定されると、最終設定値を運転パラメータの新たな設定値としてプラント制御装置６８に出力される（ステップ１２８）。プラント制御装置６８は、入力された設定値（最終設定値）を用いてボイラ１２の運転制御を行なう。

ここで、設定値の変更は、燃料（石炭）の性状ごとに、または所定の性能を有するボイラにおいて設定値を変更した場合の諸状態変化の傾向を予め運転支援装置７０（ストレージ）に記憶しておき、ストレージに記憶された諸状態に基づいて変更する設定値を選択するようにしてもよい。

例えば、節炭器出口Ｏ_２濃度［％］に対する諸状態量の各々との関係を定義したデータ（特性データ）を燃料の燃料性状ごとに用意またはストレージに記憶させておき、適宜、近い性能を有する燃料性状のデータを選択するようにすれば、ボイラ１２を早期に最適運転状態に移行可能にできる。同様に、ミル１６の回転式分級器１６Ｃの回転数［ｒｐｍ］に対する諸状態量の各々との関係を定義したデータ（特性データ）を燃料性状ごとに用意または記憶させることで、適宜、近い性能を有する燃料性状のデータを選択する。これにより、ミル１６の回転式分級器１６Ｃの回転数［ｒｐｍ］の最適化が図られる。

したがって、リアルタイムでボイラ１２の運転状態量を同一画面上に表示することで、運転管理者や運転管理を行なう作業者が容易にボイラ１２の運転状態を把握できる。しかも、節炭器出口Ｏ_２濃度やミル１６の回転式分級器１６Ｃの回転数の他、損失法に基づくボイラ熱効率、ボイラ熱効率を用いて演算される給炭量、ボイラ出口ＮＯｘ濃度（Ｏ_２＝６％換算）、脱硝装置２４に対するアンモニア注入量などに加え、押込通風機１８、誘引通風機２８Ａ、脱硫装置３０の脱硫通風機２８Ｂ及びミル１６などの各々の動力または電流値、灰中未燃分、灰処理量等が同一画面上に表示される。また、同一画面上には、ボイラ水冷壁、チューブ４６、ミル１６のセグメント１６Ａやローラ１６Ｂなどの各々の単位時間当たりの損耗量と保守費、燃料費、アンモニア費、灰処理費、所内動力費、及び総運転費（費用合計）などが表示される。このため、運転管理者（運転者）は、ボイラ１２の運転状態を多角的に把握できて、手動介入によって設定値を変更する場合においても、最適設定値の入力が容易になって、ボイラ１２の運転の最適化が容易になる。

次に、運転支援装置７０における運転パラメータの設定値の変更例を説明する。
運転支援装置７０は、ボイラ１２の運転中において、燃料としての石炭の性状が変った場合、節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値を変化させ、最適な節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値を自動で見出す。

節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値は、ボイラ１２の運転中において運転の外乱とならない範囲内でかつ適切なインターバルをもって設定値を変更するのを原則としている。このとき、節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値の変化に伴い、状態量が変化する損失法に基づきボイラ熱効率、ボイラ熱効率より算出される給炭量やボイラ出口ＮＯｘ濃度（Ｏ_２＝６％換算）、脱硝装置２４に対するアンモニア注入量、所内動力、及び灰処理量に加え、単位時間当たりの設備機器の損耗量の各々をリアルタイムで演算し、各状態量の値が総合的に最も合理的なボイラ１２の運転状態となるまで、節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値を自動で変化させる。

本実施形態において総合的に最も合理的な運転状態とは、各状態量が変化する項目の中で、予め設定されているしきい値を超えず、かつ既損耗量と単位時間当たりの設備機器の損耗量に対して、次に計画されているボイラ１２の停止までの時間（設備機器の稼動時間）を乗算して得られる損耗量の累積の和が、設備機器の故障と至らない数値となることを前提とし、給炭量、アンモニア注入量、所内動力、灰処理量、設備機器の損耗量のそれぞれを対応した単位時間当たりの費用の合計が最小となる運転を行なうことを含む。

また、節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値の変化の過程で、各状態量が変化する項目の中の１項目でもしきい値を超えた時点、または既損耗量と単位時間当たりの設備機器の損耗量に、次に計画される設備機器停止（ボイラ１２の運転停止）までの運転時間に乗算した損耗量の累積の和が、設備機器の故障に至る数値を超えた時点、または予め設定する節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値が目標値に達した時点、の何れかにおいて節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値の自動変更を停止する。さらに、状態量の何れかがしきい値を超えて変化が停止した場合は、節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値を、その直前の設定値に自動で戻す。

運転支援装置７０は、節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値の変化を開始してから、最適な設定値を選択できるデータが取得できたと判断されるまでの間の、適切なインターバル間の総運転費の平均値とそれに対応する節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値とを記憶する。そして、運転支援装置７０は、記憶した総運転費の平均値の中から最小値とそのときの節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値とを自動選択する。これにより、運転支援装置７０は、節炭器出口Ｏ_２濃度について、最適な設定値を選択して設定でき、ボイラ１２の運転効率の最適化が可能になる。

なお、ミル１６の回転式分級器１６Ｃの回転数などの他の運転パラメータの設定値についても、節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値と同様にして、総運転費の平均値が最小となる設定値の設定が可能である。これにより、運転支援装置７０は、ミル１６の回転式分級器１６Ｃの回転数などの運転パタメータの設定値を、ボイラ１２の最適運転が可能になる設定値（最適な設定値）に自動設定できる。

ところで、火力発電プラント１０では、プラント設計の際、稼動年数（稼動時間）が設定されており、火力発電プラント１０では、建設されて稼動が開始（立ち上げ）されると、設定された稼動時間まで継続して稼動される。

また、火力発電プラント１０に設置された各設備機器には、火力発電プラント１０が稼動することで、時間経過に伴う劣化や磨耗（磨耗減肉や腐食減肉などを含む）等の損耗が生じる。例えば、ボイラ１２内のチューブ４６やボイラ１２と蒸気タービン５０との間に敷設される主蒸気管５４、再熱蒸気管６０などでは、高圧高温の蒸気が通過することでクリープが生じ、肉厚が減少するなどの摩耗が生じる。また、ボイラ１２の水冷壁（ボイラ水冷壁）では、煤塵による損耗が生じ、石炭（微粉炭）を燃料とすることで微粉炭機損耗が生じる。

主蒸気管５４などの設備機器では、肉厚が規定値まで減少することにより保守が必要となる。例えば、主蒸気管５４等の配管においては、高温・高圧の蒸気が通ると共に、ボイラ１２の設置位置（ボイラ室）から蒸気タービン５０の設置位置（タービン室）まで敷設する必要があり、保守費（工費など）は特に高額となる。また、保守が行なわれる際には、主蒸気管５４が使用できなくなることで、ボイラ１２の停止が必要となり、これに伴う損失が発生する。

このような設備機器の稼動可能時間（ライフサイクル）は、火力発電プラント１０が設計稼動時間（プラント寿命）より短くなっており、設備機器では、火力発電プラント１０が設計稼動時間に達するまでに、１回または複数回の保守が必要となることがある。

また、各設備機器は、ボイラ１２の運転状態によって損耗量が変化することから、各設備機器について損耗量が規定値に達するまでの稼動時間（以下、余寿命という）は、ボイラ１２の運転状態に影響する。

ここから、運転支援装置７０では、各設備機器についてボイラ１２の運転状態から損耗状態を評価して、各設備機器についての余寿命を把握する。また、設備機器の保守費の概算は予め把握できるので、運転支援装置７０では、各設備機器について余寿命及び保守費を火力発電プラント１０の運転費用に反映させた総運転費を把握可能にする。これにより、運転支援装置７０では、火力発電プラント１０の運転状態に合わせた運転効率を評価して、運転費用を含めた運転効率の最適化を可能にする。

ここで、運転支援装置７０では、プラント制御装置６８からボイラ１２の運転パラメータを取得して、取得した運転パラメータに基づいて余寿命を予測し、予測した余寿命及び保守費から単位時間当たりのボイラ１２の総運転費を算出する。また、運転支援装置７０は、総運転費の変動及び傾向を解析し、単位時間当たりの総運転費を低減または抑制するための運転パラメータの設定値を予測する。運転支援装置７０では、予測した運転パラメータの設定値を、プラント制御装置６８による運転制御に反映させることで、火力発電プラント１０（ボイラ１２）の総運転費の適正化を図る。

火力発電プラント１０における運転パラメータとしては、例えば、消費電力、燃料消費量、ボイラ損耗量、チューブ４６や主蒸気管５４等を含む配管の損耗量（余寿命でもよい）、燃焼供給設備の損耗量などが用いられる。これらの運転パラメータは、発電プラントの発電電力に影響することから、運転パラメータには、発電電力を含めてもよい。

運転支援装置７０では、各運転パラメータについて、同様の次元の値とするために、単位時間当たりの費用として把握する。消費動力（消費電力）や燃料消費量などは、直接的な費用であり、消費電力や燃料消費量などの単位時間当たりの費用の算出は、容易に行なうことができる。

ボイラ水冷壁の腐食減肉量は、ボイラ内Ｈ_２Ｓ濃度に関係し、チューブなどの損耗量は、ボイラ燃焼ガス中ばいじん濃度と燃焼ガスの流速または燃焼ガス流量に関係することがわかっている。ボイラ内Ｈ_２Ｓ濃度、ボイラ燃焼ガス中ばいじん濃度、燃焼ガスの流速（または燃焼ガス流量）が計測されることで、これらの計測データからボイラ水冷壁の腐食減肉量、チューブなどの損耗量が算出される。

また、ミル１６の粉砕用のセグメント１６Ａやローラ１６Ｂの損耗量は、ミル１６の動力や電流に関係することがわかっており、ミル１６のセグメント１６Ａ及びローラ１６Ｂなどの損耗量は、ミル１６の動力や電流を計測することで演算可能になる。

例えば、ミル１６のセグメント１６Ａ及びローラ１６Ｂの単位時間当たりの損耗量Ｗ_１［mm/hour］は、（１）式から演算される。

Ｗ_１＝Ｗａ_１×（Ａ/Ａａ）×Ｋ_１ ・・・（１）

但し、Ｗａ_１、Ａ、Ａａ、Ｋ_１は、以下としている。
Ｗａ_１ ：当該または類似設計・先行ミルのセグメント及びローラの単位時間当たりの実績損耗量［mm/hour］
Ａ ：当該ミルの動力［ｋＷｈ］または電流［Ａ］
Ａａ：実績損耗量Ｗａ_１に対応した当該または類似設計・先行ミルの動力［ｋＷｈ］または電流［Ａ］
Ｋ_１ ：当該ミル特有の補正係数

なお、当該または類似設計・先行ミルにおけるセグメント及びローラの単位時間当たりの実績損耗量Ｗａ_１の数値は、当該ボイラ停止時に計測した結果と稼動時間の積算値とを反映して更新するようにしてもよい。

また、ボイラ水冷壁には、腐食による磨耗（腐食減肉）が生じる。ボイラ水冷壁の単位時間当たりの腐食減肉量Ｗ_２［mm/hour］は、（２）式から演算される。

Ｗ_２＝Ｗａ_２×Ｓｃ^α×Ｋ_２ ・・・（２）

但し、Ｗａ_２、Ｓ、α、Ｋ_２は、以下としている。
Ｗａ_２：当該または類似設計・先行ボイラにおける単位Ｈ_２Ｓ濃度当たりのボイラ水冷壁の単位時間当たりの実績腐食量［mm/hour］
Ｓ ：当該ボイラ燃焼ガス中のＨ_２Ｓ濃度［ｐｐｍ］
α ：当該ボイラ特有の乗数
Ｋ_２ ：当該ボイラ特有の補正係数

なお、当該または類似設計・先行ボイラにおける単位Ｈ_２Ｓ当たりのボイラ水冷壁の単位時間当たりの実績腐食量Ｗａ_２の数値は、当該ボイラ停止時に計測した結果と稼動時間の積算値とを反映して更新するようにしてもよい。

一方、ボイラ１２では、煤塵による損耗が生じ、ボイラ１２の煤塵による単位時間当たりの損耗量Ｗ_３［mm/hour］、（３）式から演算される。

Ｗ_３＝Ｗａ_３×（Ｃｃ/Ｃｂ）×（Ｖｃ/Ｖｂ）^β×Ｋ_３ ・・・（３）

但し、Ｗａ_３、Ｃｃ、Ｃｂ、Ｖｃ、Ｖｂ、β、Ｋ_３は、以下としている。
Ｗａ_３ ：煤塵による実績損耗量（損耗量の実績値）［mm/hour］
Ｃｃ ：現在の当該ボイラの燃焼ガスの煤塵濃度［ｐｐｍ］
Ｃｂ ：当該または類似設計、先行ボイラの燃焼ガスの実績平均煤塵濃度［ｇ/ｍ^３］
Ｖｃ ：現在の当該ボイラの燃焼ガス流速［ｍ/ｓ］又は流量［ｍ^３/ｈ］
Ｖｂ ：当該または類似設計、先行ボイラの燃焼ガスの実績平均燃焼ガス流速［ｍ/ｓ］又は流量［ｍ^３/ｈ］
β ：当該ボイラ特有の乗数
Ｋ_３ ：当該ボイラ特有の補正係数

なお、煤塵による単位時間当たりの実績損耗量（損耗量の実績値）Ｗａ_３の数値は、当該ボイラ停止時に計測した結果と稼動時間の積算値とを反映して更新するようにしてもよい。

ボイラ１２では、燃料として石炭（微粉炭）を使用しており、ボイラ１２における煤塵損耗量Ｗ_４［mm/hour］は、（４）式から演算される。

Ｗ_４＝Ｗａ_４×（Ａｃ/Ａｂ）×Ｋ_４ ・・・（４）

但し、Ｗａ_４、Ａｃ、Ａｂ、Ｋ_４は、以下としている。
Ｗａ_４ ：微粉炭機損耗量の実績値［ｍｍ/hour］
Ａｃ ：現在の当該微粉炭機の動力［ｋＷｈ］または電流値［Ａ］
Ａｂ ：当該または類似設計、先行微粉炭機の実績平均動力［ｋＷｈ］又は電流値［Ａ］
Ｋ_４ ：当該ボイラ特有の補正係数

チューブ４６、主蒸気管５４、再熱蒸気管６０などの蒸気管路の単位時間当たりの損耗量Ｗ_５［mm/hour］は、（５）式から演算される。

Ｗ_５＝Ｗａ_５×（Ｃ/Ｃａ）×（Ｖ/Ｖａ）^γ×Ｋ_５ ・・・（５）

但し、Ｗａ_５、Ｃ、Ｃａ、Ｖ、Ｖａ、γ、Ｋ_５は、以下としている。
Ｗａ_５ ：当該または類似設計・先行ボイラにおける当該蒸気管路の単位時間当たりの実績損耗量［mm/hour］
Ｃ ：当該ボイラの燃焼ガスのばいじん濃度［ｇ/ｍ^３］
Ｃａ：実績損耗量Ｗａ_５に対応した当該または類似設計・先行ボイラの燃焼ガスの実績ばいじん濃度［ｇ/ｍ^３］
Ｖ ：当該ボイラの燃焼ガス流速［ｍ/hour］または燃焼ガス流量［ｍ^３Ｎ/hour］（燃焼ガス流量の単位は［ｍ^３/hour］でもよい）
Ｖａ：実績損耗量Ｗａ_５に対応した当該または類似設計・先行ボイラの燃焼ガス実績流速［ｍ/hour］または燃焼ガス実績流量［ｍ^３Ｎ/hour］（または、［ｍ^３/hour］）
γ ：当該ボイラ特有の乗数
Ｋ_５ ：当該ボイラ特有の補正係数

なお、当該または類似設計・先行ボイラにおける蒸気管路の単位時間当たりの実績損耗量Ｗａ_５の数値は、当該ボイラ停止時に計測した結果と稼動時間の積算値とを反映して更新するようにしてもよい。

このようにして単位時間当たりの磨耗量を演算し、演算した単位時間当たりの磨耗量及び当該設備機器の保守費（損失費を含んでもよい）から、当該設備機器についての単位時間当たりの保守費を演算することができる。また、磨耗量の積算値（実績値でもよい）と規定値との差及び単位時間当たりの磨耗量から当該設備機器の余寿命を演算できる。

ここで、ミル１６の損耗量は、回転式分級器１６Ｃの回転数、ローラ１６Ｂの加圧圧力、一次空気圧力に影響する。ミル１６の損耗量は、回転式分級器１６Ｃの回転数を上げることで増加し、回転式分級器１６Ｃの回転数を下げることで減少する。また、ミル１６の損耗量は、ローラ１６Ｂの加圧圧力を挙げることで増加し、一次空気圧を下げることでも増加する。

したがって、ミル１６では、回転式分級器１６Ｃの回転数を低下させるか、ローラ１６Ｂの加圧圧力を下げるか、一次空気圧力を上げるように運転状態が変更されることで、単位時間当たりの保守費の抑制が可能になる。

また、ボイラ水冷壁の損耗量は、ボイラ出口の酸素濃度、すなわち節炭器出口Ｏ_２濃度に影響し、節炭器出口Ｏ_２濃度が下がることで、ボイラ水冷壁の損耗量が低下する。ここから、ボイラ水冷壁では、節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値を下げるように運転状態が変更されることで、単位時間当たりの保守費の抑制が可能になる。

さらに、ボイラ１２の煤塵による損耗量は、ボイラ出口酸素濃度、すなわち、節炭器出口Ｏ_２濃度に影響し、ボイラ１２では、節炭器出口Ｏ_２濃度が上がることで、燃焼ガスの流速が変化し、煤塵による損耗量が増加する。ここから、ボイラ１２では、節炭器出口Ｏ_２濃度の設定値を下げるように運転状態が変更されると、燃焼ガスの流速低下が生じて、単位時間当たりの保守費の抑制が可能になる。

したがって、ボイラ１２の運転パラメータがバランスよく設定されることで、各設備機器の保守費を抑制できて、総運転費の抑制が可能となる。しかも、各設備機器のライフサイクルが短くなるのを抑制できる。

一方、本実施形態において蒸気管路には、主蒸気管５４、再熱蒸気管６０、チューブ４６のみならず、管寄、ヘッダ、継手などの蒸気温度や蒸気圧力の影響を受ける管路材料が含まれ、蒸気管路における損耗量は、稼動時間及び温度に影響する。

ここから、蒸気管路の寿命評価は、ラーソン‐ミラー・パラメータ（Larson-Miller parameter）から得られるラーソン‐ミラーの式（（６）式）または（６）式の近似式から演算可能になる。なお、近似式とは、実質的に同様の演算結果が得られる演算式としている。

但し、ｔ_ｒ、Ｔ、Ｃｔ、ａ_０〜ａ_３、σ、Ｓｔ、Ｔは、以下としている。
ｔ_ｒ ：蒸気管路の余寿命［hour］
Ｔ ：蒸気温度［°Ｋ］
σ ：蒸気管路にかかる応力［ＭＰａ］
ａ_０、ａ_１、ａ_２、ａ_３、Ｃｔ、Ｓｔ ：寿命評価式（（６）式）において鋼種ごとに定まる定数

余寿命ｔｒは、（６）式から演算される。

ここで、蒸気管路における損耗量は、蒸気温度Ｔ及び蒸気圧力（応力σ）の影響を受け、蒸気管路の余寿命が変化する。蒸気管路においては、蒸気温度が上がると余寿命が短くなるし、蒸気圧力が上がっても余寿命が短くなる。

したがって、蒸気管路においては、蒸気圧力が下がるか、蒸気圧力が下がるように運転状態が変更されると、余寿命ｔｒが長くなって単位時間当たりの保守費が低減される。

ここで、主蒸気管５４は、損耗量が大きくなりやすく、かつ他の蒸気管路に比して保守費が高額となることが多い。ここから、以下では、主蒸気管５４を例に、図５〜図７を参照しながら、余寿命と総運転費の関係の具体例を説明する。

図５には、稼動時間に対する損耗率の変化が線図にて示されており、図６には、設定値に対するボイラ熱効率、運転費、保守費及び総運転費の変化の概略が線図にて示されている。また、図７には、蒸気温度についての稼動時間に対する損耗率の変化と単位時間当たりの運転費の関係が示されている。なお、損耗率［％］は、許容値（損耗が生じる前から規定値までの損耗量）に対する損耗量の比率（百分率）としている。

図５に示すように、主蒸気管５４は、稼動時間（積算値）が長くなるにしたがって損耗率が大きくなる。また、主蒸気管５４の損耗率は、蒸気温度Ｔ１（例えば、５８０°Ｃ、実線参照）の場合と、蒸気温度Ｔ１より高い蒸気温度Ｔ２（Ｔ１＜Ｔ２、例えば、５８５°Ｃ、破線参照）場合とで、損耗率の変化が異なる。稼働時間に応じた損耗率は、蒸気温度Ｔ１よりも蒸気温度Ｔ２における変化が大きくなっている。

主蒸気管５４の寿命は、損耗率が０％から１００％に達するまでの稼動時間ｔ_５であり、蒸気温度Ｔ１と蒸気温度Ｔ２とで異なり、蒸気温度Ｔ２の場合より、蒸気温度Ｔ１の場合が長くなっている。また、稼動時間ｔ_１における蒸気温度Ｔ１の損耗率は、稼動時間ｔ_１における蒸気温度Ｔ２の損耗率より高くなっている。

稼動時間ｔ＝０において、寿命Ｌ_０１である場合の蒸気温度Ｔ１の単位時間当たりの保守費Ｄ_０１は、Ｄ_０１＝Ｐ_０/Ｌ_０１となり、稼動時間ｔ＝０において、寿命Ｌ_０２である場合の蒸気温度Ｔ２の単位時間当たりの保守費Ｄ_０２は、Ｄ_０２＝Ｐ_０/Ｌ_０２となる。例えば、保守費Ｐ０＝１００，０００，０００［円］において、寿命Ｌ_０１＝２００，０００［hour］の場合、保守費Ｄ_０１＝５００［円/hour］となり、寿命Ｌ_０２＝１６０，０００［hour］の場合、保守費Ｄ_０２＝６２５［円/hour］となる（Ｄ_０１＜Ｄ_０２）。

次に、稼動時間ｔ＝ｔ_１において、蒸気温度Ｔ２の場合の余寿命Ｌ_１２と、蒸気温度Ｔ１の場合の余寿命Ｌ_１１とは、Ｌ_１１＞Ｌ_１２となる。したがって、稼動時間ｔ_１において、蒸気温度Ｔ１の場合の保守費Ｄ_１１［円/hour］は、蒸気温度Ｔ２の場合の保守費Ｄ_１２［円/hour］より低く（安く）なる。

ここで、蒸気温度Ｔ１で稼動が開始され、稼動時間ｔ_１において蒸気温度Ｔ１から蒸気温度Ｔ２に変更されると、稼働時間ｔ_１以降における損耗率の変化は、蒸気温度Ｔ２と同様になる。また、余寿命Ｌａは、余寿命Ｌ_１１より短くなり、余寿命Ｌ_１２より長くなる（Ｌ_１１＞Ｌａ＞Ｌ_１２）。

また、稼動時間ｔ＝０から稼動時間ｔ_１の間においては、保守費が償却されており、蒸気温度Ｔ１で稼動が継続された場合の保守費Ｄ_１１は、（７）式となり、蒸気温度Ｔ２で稼動が継続された場合の保守費Ｄ１２は、（８）式となる。

Ｄ_１１＝（Ｐ０−Ｄ_０１・ｔ_１）/Ｌ_１１ ・・・（７）
Ｄ_１２＝（Ｐ０−Ｄ_０２・ｔ_１）/Ｌ_１２ ・・・（８）

これに対して、蒸気温度Ｔ１から蒸気温度Ｔ２に変更された場合、単位時間当たりの保守費Ｄａは、（９）式となり、稼動時間ｔ_１から蒸気温度Ｔ１を継続した場合の単位時間当たりの保守費Ｄａは、保守費Ｄ_１１より高くなる。

Ｄａ＝（Ｐ０−Ｄ_０１・ｔ_１）/Ｌａ ・・・（９）

これに対して、稼動時間ｔ_１において蒸気温度Ｔ２から蒸気温度Ｔ１に変更した場合、余寿命は、蒸気温度Ｔ２を継続した場合より長くなり、単位時間当たりの保守費は、安くなる（図示省略）。

図６には、設定値が増加することでボイラ熱効率Ｂｅ及び保守費Ｄが増加し、消費材料費（運転費）Ｐｅが減少する運転パラメータにおけるトレンドグラフの一例を示している。なお、ボイラ熱効率Ｂｅ、消費材料費Ｐｅ及び保守費Ｄの各々は、単位時間当たりの値としている。

このトレンドグラフでは、総運転費Ｅ_０が設定値Ｃ１において最小となり、設定値が設定値Ｃ１から大きくなる方向及び小さくなる方向の何れに変化した場合でも、総運転費Ｅ_０が増加するように変化する。

ここで、例えば、設定値に対する保守費Ｄは、稼働時間ｔが経過することで、大きくなるようにシフトし（図６に破線で示すＤ’）、総運転費Ｅ_０が増加するようにシフトして（図６に破線で示すＥ_０’）、保守費が最小値となる設定値も設定値Ｃ１から設定値Ｃ２にシフトする。これにより、例えば、図６に示すようなトレンドグラフをディスプレイに表示することで、ボイラの運転状態量が変化した際、最適な設定値も変化することを容易に把握できる。しかも、総運転費を最小にできる設定値を把握できるので、運転管理者などが手動介入で設定値を変更する場合でも、最適な設定値への変更が容易になる。

図７には、蒸気温度Ｔを段階的に変化させた際の損耗率の変化（上段）、及び単位時間当たりの運転費Ｂｅと保守費Ｄとの各々の領域を示している（下段）。なお、下段において、運転費Ｂｅと保守費Ｄとの合計が単位時間当たりの総運転費となっており、稼働開始から蒸気温度Ｔが変更されなかった場合の単位時間当たりの総運転費Ｅを二点鎖線で示している。

ボイラ１２は、蒸気温度Ｔ１（例えば、５８０°Ｃ）で稼働が開始され、稼働時間ｔ_６において蒸気温度Ｔ３（例えば、５９０°Ｃ）に変更され、稼働時間ｔ_７において蒸気温度Ｔ２（例えば、５８５°Ｃ）に変更され、さらに、稼働時間ｔ_８において蒸気温度Ｔ１に戻されるように制御されている。なお、図７では、稼動時間ｔ_６以降の蒸気温度Ｔを破線で示している。また、主蒸気管５４の損耗率が１００％に達すると、主蒸気管５４の保守が行われる。

ここで、蒸気温度Ｔ１から蒸気温度Ｔに変更されると、保守費Ｄが増加するが、運転費Ｂｅが減少するので、総運転費Ｅは減少されて、ボイラ１２の総運転費用の減少が図られる。また、蒸気温度Ｔ３から蒸気温度Ｔ２に変更された際には、保守費Ｄが減少されるが、燃料費等の増加によって運転費Ｂｅに増加が生じる。

さらに、蒸気温度Ｔ２から蒸気温度Ｔ１に変更されると、保守費Ｄが減少されるが、運転費Ｂｅが増加して、総運転費用が増加する。この後、主蒸気管５４に対する保守が行われると、保守費Ｄが発生しなくなるので、稼動時間ｔ_５以降と同様に総運転費用は、運転費Ｂｅと同程度となる。

このため、蒸気温度Ｔが変更された場合、稼働時間ｔ_６から稼働時間ｔ_８までの間は、総運転費用が低減されるので、一定の蒸気温度Ｔ１でボイラ１２が運転された場合に比して総運転費用の抑制（運転コストダウン）が可能になる。また、蒸気温度Ｔを高くなる傾向に変更させた場合、一定の蒸気温度Ｔ１でボイラ１２の運転制御が行われた場合に比して、寿命が短くなっているが、稼働時間ｔ_９から稼働時間ｔ_５の期間において保守費Ｄが発生しないことで、総運転費用は削減される。

したがって、保守費が増加するように運転パタメータの設定値が変化されても、単位時間当たりの総運転費を抑制できる。

このように、運転支援装置７０では、所与の設定値に基づいて運転制御され、蒸気によって動作する蒸気タービン５０に供給する蒸気を発生するボイラ１２、及びボイラ１２と蒸気タービン５０との間に設置された蒸気管路を構成する複数の設備機器を含む火力発電プラント１０の運転を支援する際、設備機器ごとに保守が必要となるまでの稼動時間とする余寿命を演算する共に、余寿命と該余寿命を演算した設備機器を保守するための保守費とから該設備機器の単位時間当たりの運転費及び総運転費を演算し、演算結果に基づいて設備機器を評価する。

これにより、運転支援装置７０では、ボイラ１２の運転状態に応じて変化する設備機器の状態に対して評価の適正化が可能となり、設備機器の評価結果からボイラの運転状態の適正化を図ることができる。

また、何れか少なくとも一つの運転パラメータの設定値について、設定値の変化に応じたボイラ熱効率、保守費、消耗費などについての単位時間当たりの費用と共に、ボイラの単位時間当たりの総運転費の費用の変化の傾向や変化量を取得しておき、これらに基づいて、単位時間当たりの総運転費が最小となる設定値を選択できるようにしてもよい。

これにより、ボイラの運転状態の適正化と共に、総運転費の低減が可能となって、長期的観点から総運転費の抑制を図ことができる。

なお、以上説明した本実施形態では、蒸気プラントの一例として、石炭を燃料とする火力発電プラント１０を例に説明した。しかしながら、蒸気プラントは、化石燃料としての石油（重油）などを燃料とする火力発電プラントであってもよく、また、原子力発電プラントであってもよい。

また、発電プラントには、天然ガスなどの燃料を燃やして発生させた高温・高圧のガスによってガスタービンを回転させて発電するガスタービン発電プラントがある。このガスタービン発電プラントにおいては、ガスタービンを回し終えた高温の排ガスを排熱回収ボイラに供給して、排熱回収ボイラにおいて蒸気を発生させて、発生させた蒸気によって蒸気タービンを回して発電するコンパインドサイクル発電プラントがある。蒸気プラントとしては、コンパインドサイクル発電プラントにおいて、排熱回収ボイラを蒸気発生部とし、蒸気タービンを蒸気負荷として適用してもよい。

また、蒸気負荷としては、蒸気タービンに限らず、蒸気発生部において発生されて蒸気配管を介して供給される蒸気によって作動される各種の負荷を適用できる。

１０ 火力発電プラント
１２ ボイラ
１４ 発電部
４２ 過熱器
４４ 再熱器
４６ チューブ
５０ 蒸気タービン
５２ 発電機
５４ 主蒸気管
６０ 再熱蒸気管
６８ プラント制御装置
７０ 運転支援装置
８２ 損耗量演算部
８４ 保守費演算部
８６ 運転費演算部
８８ 運転評価部

Claims (12)

1. 所与の設定値に基づいて運転制御され、蒸気によって動作する蒸気負荷部に供給する前記蒸気を発生する蒸気発生部、及び前記蒸気発生部と前記蒸気負荷部との間に設置された蒸気管路を構成する複数の設備機器を含む蒸気プラントの運転を支援する運転支援方法であって、
   前記設備機器ごとに保守が必要となるまでの稼動時間とする余寿命を演算すると共に、前記余寿命と該余寿命を演算した前記設備機器を保守するための保守費及び保守に必要な該設備機器の停止に伴う損失費から、該設備機器の単位時間当たりの運転費、及び前記蒸気発生部の単位時間当たりの総運転費を演算し、
   前記単位時間当たりの運転費、及び前記蒸気発生部の単位時間当たりの総運転費に基づいて前記蒸気発生部の運転状態を評価する、
   ことを含む運転支援方法。
2. 前記蒸気発生部の運転状態の評価結果に基づいて、前記単位時間当たりの総運転費を減少させるように前記設定値を設定することを含む請求項１に記載の運転支援方法。
3. 前記蒸気管路の余寿命を、演算結果が前記蒸気の蒸気温度及び前記蒸気管路内の応力に応じて変化する所与の演算式によって演算することを含む請求項１又は請求項２に記載の運転支援方法。
4. 前記運転費は、演算時点までの稼動時間の積算値に対応する費用が償却されたものとみなして演算される請求項１から請求項３の何れか１項に記載の運転支援方法。
5. 所与の設定値に基づいて運転制御され、蒸気によって動作する蒸気負荷部に供給する前記蒸気を発生する蒸気発生部、及び前記蒸気発生部と前記蒸気負荷部との間に設置された蒸気管路を構成する複数の設備機器を含む蒸気プラントの運転を支援する運転支援装置であって、
   前記設備機器ごとに保守が必要となるまでの稼動時間とする余寿命を演算すると共に、前記余寿命と該余寿命を演算した前記設備機器を保守するための保守費及び保守に必要な該設備機器の停止に伴う損失費から、該設備機器の単位時間当たりの運転費、及び前記蒸気発生部の単位時間当たりの総運転費を演算する演算部と、
   前記演算部の演算結果に基づいて前記蒸気発生部の運転状態を評価する評価部と、
   を含む運転支援装置。
6. 前記演算部の演算結果に基づいて、前記単位時間当たりの総運転費を減少させるように前記設定値を設定する設定部を含む請求項５に記載の運転支援装置。
7. 前記演算部は、前記蒸気管路について、演算結果が前記蒸気の蒸気温度及び前記蒸気管路内の応力に応じて変化する所与の演算式によって前記余寿命を演算することを含む請求項５又は請求項６に記載の運転支援装置。
8. 前記運転費は、演算時点までの稼動時間の積算値に対応する費用が償却されたものとみなして演算される請求項５から請求項７の何れか１項に記載の運転支援装置。
9. 所与の設定値に基づいて運転制御され、蒸気によって動作する蒸気負荷部に供給する前記蒸気を発生する蒸気発生部、及び前記蒸気発生部と前記蒸気負荷部との間に設置された蒸気管路を構成する複数の設備機器を含む蒸気プラントの運転を支援する運転支援装置のコンピュータを、
   前記設備機器ごとに保守が必要となるまでの稼動時間とする余寿命を演算すると共に、前記余寿命と該余寿命を演算した前記設備機器を保守するための保守費及び保守に必要な該設備機器の停止に伴う損失費から、該設備機器の単位時間当たりの運転費、及び前記蒸気発生部の単位時間当たりの総運転費を演算する演算部と、
   前記演算部の演算結果に基づいて前記蒸気発生部の運転状態を評価する評価部と、
   して機能させるための運転支援プログラム。
10. 前記演算部の演算結果に基づいて、前記単位時間当たりの総運転費を減少させるように前記設定値を設定する設定部、として機能させることを含む請求項９に記載の運転支援プログラム。
11. 前記演算部は、前記蒸気管路について、演算結果が前記蒸気の蒸気温度及び前記蒸気管路内の応力に応じて変化する所与の演算式によって前記余寿命を演算することを含む請求項９又は請求項１０に記載の運転支援プログラム。
12. 前記運転費は、演算時点までの稼動時間の積算値に対応する費用が償却されたものとみなして演算される請求項９から請求項１１の何れか１項に記載の運転支援プログラム。