JP5440069B2 - ボイラ群の制御方法、プログラム、制御器及びボイラシステム - Google Patents

Description

この発明は、複数のボイラからなるボイラ群の制御方法、プログラム、制御器及びボイラシステムに関する。

従来、複数の段階的な燃焼位置を有するボイラを備えたボイラ群を制御する場合に、各ボイラに優先順位を設定してボイラを制御する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、燃焼停止位置にあるボイラが給蒸状態になるまでの蒸発量を確保してボイラ群の追従性を高めるために、例えば、三位置制御ボイラからなるボイラ群において低燃焼位置にあるボイラの燃焼位置を一時的に高燃焼位置に移行してバックアップ制御することにより追従性を高める技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００２−８１６０４号公報 特開平１−２５６７０４号公報

しかしながら、特許文献１に記載されるボイラ群において優先順位を変更した場合、次の優先順位のボイラが燃焼停止中だと低燃焼位置に移行する際に給蒸状態になるまでに時間がかかりタイムラグが発生することとなる。
例えば、三位置制御ボイラからなるボイラ群において、給蒸しているすべてのボイラが高燃焼位置（最上位燃焼位置）にある場合には、給蒸中のボイラの燃焼位置を高くすることができず、燃焼開始したボイラが第１燃焼位置に到達して給蒸するまで負荷追従ができないことになる。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、複数の段階的な燃焼位置を有するボイラを備えたボイラ群において、例えば、給蒸中のすべてのボイラが最高燃焼位置にあり、給蒸中のボイラによるバックアップが不可能な場合であっても負荷追従性を向上することが可能なボイラ群の制御方法、プログラム、制御器及びボイラシステムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に記載の発明は、複数の段階的な燃焼位置を有するボイラを備え、各ボイラに優先順位が設定されたボイラ群を制御するプログラムであって、前記優先順位を変更してから、前記ボイラのいずれかを燃焼停止位置から最下位燃焼位置まで移行させる際に、給蒸移行過程にあるボイラが存在する場合には、前記給蒸移行過程にあるボイラを、給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させるように構成されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、複数の段階的な燃焼位置を有するボイラを備え、各ボイラに優先順位が設定されたボイラ群の制御方法であって、前記優先順位を変更してから、前記ボイラのいずれかを燃焼停止位置から最下位燃焼位置まで移行させる際に、給蒸移行過程にあるボイラが存在する場合には、前記給蒸移行過程にあるボイラを、給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、制御器であって、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプログラムを備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、ボイラシステムであって、請求項４に記載の制御器を備えることを特徴とする。

この発明に係るプログラム、制御器、ボイラシステム、ボイラ群の制御方法によれば、ボイラ群を構成するボイラのいずれかを燃焼停止位置から最下位燃焼位置まで移行させる際に、例えば、給蒸しているすべてのボイラが最高燃焼位置にあるために、給蒸しているボイラによるバックアップが不可能な場合であっても、給蒸移行過程にあるボイラを第１燃焼位置に移行してバックアップするので、ボイラ群の負荷追従性を向上することができる。

この明細書において、給蒸移行過程とは、燃焼停止位置において、例えば、パージ（微風パージを含む）、パイロット燃焼（連続パイロット燃焼を含む）状態にあるボイラが燃焼開始してから第１燃焼位置における給蒸するまでの過程、低燃焼に対応するバーナが燃焼開始してから第１燃焼位置における給蒸するまでの過程、燃焼を解除されたボイラが燃焼停止位置となり水温が常温に低下するまでの過程を指しており、以下の第１状態から第５状態に分類され、第１状態から第５状態の順に短時間で給蒸可能とされている。
第１状態：低燃焼位置にあり、給蒸していないが圧力を保持している状態
第２状態：低燃焼を解除後、パージ又はパイロット燃焼状態となり、給蒸していないが圧力を保持している状態
第３状態：低燃焼を解除して待機状態となり、給蒸していないが圧力を保持している状態
第４状態：燃焼停止位置から低燃焼位置に移行して水を加熱しているが圧力を保持していない状態（無圧状態）
第５状態：パージ又はパイロット燃焼状態であるが圧力を保持していない状態（無圧状態）
なお、第５状態には、第２状態から圧力低下して無圧状態となった場合と、燃焼停止位置においてパージ又はパイロット燃焼状態となり、無圧状態である場合を含む。
給蒸移行過程のうち、圧力保持状態にある第１状態、第２状態、第３状態から第１燃焼位置への移行は、移行時間を短くするうえで好適である。
なお、連続パイロット燃焼状態とは、ガス焚きボイラにおいて、燃焼信号が出力されるとすぐに着火することができるように、未燃ガスが缶内に滞留させないために行なうパイロットバーナの連続燃焼状態をいう。
なお、微風パージとは、油焚きボイラにおいて、燃焼信号が出力されるとすぐに着火することができるように、未燃ガスが缶内に滞留させないために送風機回転数を減少させて微風量で送風状態を維持することをいう。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプログラムであって、前記給蒸移行過程にあるボイラのうち、給蒸までの時間が短いボイラを優先して前記最下位燃焼位置に移行させるように構成されていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のボイラ群の制御方法であって、前記給蒸移行過程にあるボイラのうち、給蒸までの時間が短いボイラを優先して前記最下位燃焼位置に移行させることを特徴とする。

この発明に係るプログラム、ボイラ群の制御方法によれば、給蒸移行過程にあるボイラのうち、給蒸までの時間が短いボイラを優先して最下位燃焼位置に移行させるので、ボイラ群における給蒸による蒸発量増加を最短時間で行なうことができ、その結果、ボイラ群の負荷追従性を効率的に向上させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のプログラムであって、前記給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させるボイラの蒸発量によって前記燃焼停止位置から最下位燃焼位置まで移行させるボイラの蒸発量が確保されるように、前記給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させるボイラを選択するように構成されていることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項６又は請求項７に記載のボイラ群の制御方法であって、前記給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させるボイラの蒸発量によって前記燃焼停止位置から最下位燃焼位置まで移行させるボイラの蒸発量が確保されるように、前記給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させるボイラを選択することを特徴とする。

この発明に係るプログラム、ボイラ群の制御方法によれば、燃焼停止位置から最下位燃焼位置に移行するボイラのタイムラグに起因する不足蒸発量を確保するように給蒸移行過程にあるボイラを選択してバックアップするので、ボイラ群の負荷追従性を効率的に向上することができる。

この発明に係るプログラム、制御器、ボイラシステム、ボイラ群の制御方法によれば、ボイラ群を構成するボイラのいずれかを燃焼停止位置から最下位燃焼位置まで移行させる際に、給蒸移行過程にあるボイラを第１燃焼位置に移行してバックアップするので、給蒸中のボイラによるバックアップが不可能な場合であっても、ボイラ群の負荷追従性を向上することができる。

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。 一実施形態に係るボイラ群を構成するボイラの概略を説明する図である。 一実施形態に係るデータベースの一例を示す図である。 一実施形態に係るメインルーチンの動作手順の一例を説明するフロー図である。 一実施形態に係る第１サブルーチンの動作手順の一例を説明するフロー図である。 一実施形態に係る第２サブルーチンの動作手順の一例を説明するフロー図である。 一実施形態に係るボイラシステムの動作の一例を説明する概略図である。

以下、図１から図７を参照し、この発明の一実施形態について説明する。
図１は、本発明に係る制御器の一実施形態を示す図であり、符号１はボイラシステムを示している。

ボイラシステム１は、複数のボイラから構成されるボイラ群２と、制御部（制御器）４と、スチームヘッダ６と、スチームヘッダ６に設けられた圧力センサ７とを備え、ボイラ群２で発生させた蒸気を蒸気使用設備１８に供給するようになっている。
この実施形態において、ボイラ群２は、例えば、第１ボイラ２１、第２ボイラ２２、第３ボイラ２３、第４ボイラ２４、第５ボイラ２５を備え、５台の蒸気ボイラから構成されている。

この実施形態における要求負荷は、圧力センサ７が検出するスチームヘッダ６内の蒸気の圧力（物理量）により代用されており、この圧力に基づいて蒸気使用設備１８の消費蒸気量と対応する蒸発量を算出するようになっている。

スチームヘッダ６は、第１ボイラ２１、・・・、第５ボイラ２５と蒸気管１１により接続されるとともに、蒸気使用設備１８と蒸気管１２により接続されており、ボイラ群２で発生させた蒸気を集合し、各ボイラ相互間の圧力差及び圧力変動を調整して蒸気使用設備１８に蒸気を供給するようになっている。

ボイラ群２を構成している各ボイラ２１、・・・、２５は、例えば、図２に示すように同一構成の三位置制御ボイラとされ、それぞれ燃焼停止状態（燃焼停止位置に対応）、低燃焼状態（第１燃焼位置に対応）、高燃焼状態（第２燃焼位置に対応）での燃焼が制御可能とされている。
また、燃焼停止位置から第１燃焼位置に燃焼位置を一段階高くした場合に増加する第１差分蒸発量は、１０００（Ｋｇ／ｈ）、第１燃焼位置から第２燃焼位置に燃焼位置を一段階高くした場合に増加する第２差分蒸発量は、１５００（Ｋｇ／ｈ）に設定されている。つまり、第２燃焼位置で燃焼した場合の蒸発量、すなわち定格蒸発量は２５００（Ｋｇ／ｈ）とされている。

この実施形態において、差分蒸発量とは、ボイラを一段階上位の燃焼位置に移行した場合に増加する蒸発量、すなわち、移行した後の燃焼位置の蒸発量と移行前の燃焼停止位置（又は燃焼位置）の蒸発量との差をいう。
また、一段階上位に移行して第N燃焼位置（Nは、１以上の整数）となることで増加する蒸発量を、「第N燃焼位置の差分蒸発量」、又は「第N差分蒸発量」といい、例えば、燃焼停止位置から第１燃焼位置に移行した場合に増加する蒸発量を「第１燃焼位置の差分蒸発量」、又は「第１差分蒸発量」と、第１燃焼位置から第２燃焼位置に移行した場合に増加する蒸発量を「第２燃焼位置の差分蒸発量」、又は「第２差分蒸気量」という。

また、不足蒸発量とは、蒸発量を増加するために燃焼開始を指示されたボイラが給蒸するまでの間に生じる蒸発量の不足をいい、バックアップ蒸発量とは、燃焼停止位置にあるボイラが燃焼開始を指示されて給蒸するまでの間に、他のボイラが一時的に燃焼位置を一段階上位に移行してバックアップする際に増加させる蒸発量をいう。

図２において、各枠に対応して示した〈１〉から〈５〉は、ボイラ群２が蒸発量を増加する際の優先順位を示しており、各ボイラ２１、・・・、２５は、例えば、優先順位に従って、燃焼停止位置から第１燃焼位置、第１燃焼位置から第２燃焼位置に移行するようになっている。但し、優先順位を変更した場合、燃焼中のボイラの燃焼は維持されるために、いずれかのボイラが第１燃焼位置にあるのに、他のボイラが新たに燃焼を開始する場合がある。
また、給蒸している各ボイラ２１、・・・、２５を、第１燃焼位置から第２燃焼位置に燃焼位置を一段階上位に移行してバックアップする場合も、優先順位に従って行なわれるようになっている。
なお、図２に示した優先順位は一例であり、優先順位は、任意に変更可能とされている。

また、各ボイラ２１、・・・、２５における燃焼停止位置から最下位燃焼位置である第１燃焼位置に到達して給蒸されるまでの間を給蒸移行過程といい、給蒸移行過程は、以下の第１状態から第５状態（第１状態から第５状態の間はいずれかの状態に含むものとする）に分類することができる。
（１）第１状態：低燃焼位置にあり、給蒸していないが圧力を保持している状態
（２）第２状態：低燃焼を解除後、連続パイロット燃焼状態となり、給蒸していないが圧力を保持している状態
（３）第３状態：低燃焼を解除して待機状態となり、給蒸していないが圧力を保持している状態
（４）第４状態：燃焼停止位置から低燃焼位置に移行して水を加熱しているが圧力は保持していない状態（無圧状態）
（５）第５状態：連続パイロット燃焼状態であるが圧力は保持していない状態（無圧状態）
また、各ボイラ２１、・・・、２５における第１状態から第５状態のいずれかの状態から給蒸するまでの時間は、図３に示すように、例えば、第１状態が６秒、第２状態が８秒、第３状態が１５秒、第４状態が１２０秒、第５状態が１８０秒とされている。
以上のように、給蒸移行過程の圧力保持状態にある第１状態、第２状態、第３状態から第１燃焼位置への移行は、移行時間が短くなる点で好適である。なお、この実施形態においては、移行時間に基づき第１燃焼位置に移行させる給蒸移行過程の算出対象が、第１状態、第２状態に設定されている。

ボイラ群２において、各ボイラ２１、・・・、２５を燃焼停止位置、第１燃焼位置、第２燃焼位置に移行する制御は、周知の燃焼位置制御技術を用いて制御することが可能とされており、例えば、スチームヘッダ６の圧力が高くなった場合には蒸発量を減少させ、圧力が低くなった場合には蒸発量を増加させるようになっている。
また、優先順位を変更した場合には、優先順位を変更する前に出力された燃焼位置移行の指示は、実行されるようになっている。

制御部４は、入力部４１と、メモリ４２と、演算部４３と、ハードディスク４４と、出力部４６と、通信線４７とを備え、入力部４１、メモリ４２、演算部４３、ハードディスク４４、出力部４６は通信線４７により相互にデータ等を通信可能に接続され、ハードディスク４４にはデータベース４５が格納されている。

入力部４１は、例えば、図示しないキーボード等のデータ入力機器を有していて設定等を演算部４３に出力可能とされるとともに、圧力センサ７、各ボイラ２１、・・・、２５と信号線１３、信号線１６により接続され、圧力センサ７から入力された圧力信号及び各ボイラ２１、・・・、２５から入力された信号（例えば、燃焼位置等の情報）を演算部４３に出力するようになっている。
出力部４６は、各ボイラ２１、・・・、２５と信号線１４により接続され、演算部４３から出力された制御信号を各ボイラ２１、・・・、２５に出力するようになっている。

演算部４３は、メモリ４２の記憶媒体（例えば、ＲＯＭ）に格納されたプログラムを読み込んで実行し、例えば、要求負荷に対応する蒸発量の算出、入力部４１から入力された各ボイラの運転状態に関する情報等に基づいてバックアップを行なうかどうかを判断、及びボイラ群２において燃焼させるボイラ及びその燃焼位置を選択し、その結果に基づき出力部４６を介して各ボイラ２１、・・・、２５に制御信号を出力するようになっている。

データベース４５は、第１のデータベース４５Ａと、第２のデータベース４５Ｂとを備えている。
第１のデータベース４５Ａは、圧力信号（ｍＶ）と圧力（Ｐａ）との関係を示すデータテーブルが数値データとして格納されており、圧力センサ７からの圧力信号（ｍＶ）に基づいてスチームヘッダ６内の圧力（Ｐａ）が算出されるようになっている。

また、第２のデータベース４５Ｂは、例えば、図３に示すように、各ボイラ２１、・・・、２５の給蒸移行過程における第１状態から第５状態の各状態から給蒸するまでの時間及び第１差分蒸発量がデータテーブルの形式で格納されている。
演算部４３は、第２データベース４５Ｂを参照して、給蒸移行過程にある各ボイラ２１、・・・、２５のうち給蒸するまでの時間が最も短いボイラを次優先バックアップボイラとして選択するようになっている。

一実施形態に係るプログラムは、メインルーチンと、第１のサブルーチンと、第２のサブルーチンとを備えている。
メインルーチンは、圧力センサ７が検出したスチームヘッダ６の圧力に基づいて、ボイラ群２において燃焼させるボイラ及び燃焼位置を選択してボイラ群２の蒸発量を制御するように構成されている。この実施形態において、燃焼させるボイラ及び燃焼位置は、優先順位に基づいて行なわれるようになっている。

第１のサブルーチンは、各ボイラ２１、・・・、２５のいずれかが燃焼停止位置から第１燃焼位置に移行する際の不足蒸発量を確保するために、給蒸中のボイラがバックアップ可能である場合には給蒸中のボイラにより、給蒸中のボイラによるバックアップが不可能で給蒸移行過程にあるボイラが存在する場合には、給蒸移行過程にあるボイラを第１燃焼位置（最下位燃焼位置）に移行させてバックアップするように構成されている。
また、バックアップに際して、バックアップの蒸発量が、ボイラ群２の不足蒸発量を確保するように、バックアップに用いる燃焼位置を選択するようになっている。

また、第２のサブルーチンは、ボイラ群２において、バックアップ燃焼中のボイラが存在する状況で不足蒸発量が減少した場合に、余剰のバックアップを解除して最小蒸発量によってバックアップするようになっている。

メインルーチン、第１のサブルーチン及び第２のサブルーチンの動作手順は、例えば、図４、図５、図６に示すフロー図のような概略構成とされている。
なお、メインルーチンにおける圧力センサ７からの圧力信号に基づいて蒸発量増加の必要性を判断は、上述のように周知の燃焼位置制御技術が用いられるものとし、説明を省略する。
以下、図４を参照して、メインルーチンについて説明する。

１）まず、ボイラ群２の各ボイラ２１、・・・、２５の不足蒸発量を合計した合計不足蒸発量ＪＬ、及びボイラ群２においてバックアップ中のボイラのバックアップ蒸発量を合計した総バックアップ蒸発量ＪＢＫに、それぞれ初期値（＝０）を設定する（Ｓ１）。
２）ボイラ群２が運転中かどうかを判断する（Ｓ２）。
ボイラ群２が運転中の場合にはＳ３に移行し、運転が停止している場合にはプログラムを終了する。
３）演算部４３は、入力部４１を介して取得した各ボイラ２１、・・・、２５の運転状態に関する情報等に基づいて新たに給蒸可能となったボイラの有無を判断する（Ｓ３）。
給蒸可能となったボイラがない場合にはＳ４に移行し、給蒸可能となったボイラがある場合にはＳ１８に移行する。
４）演算部４３は、入力部４１を介して取得した圧力センサ７の圧力信号に基づいて蒸発量増加の必要性を判断する（Ｓ４）。
蒸発量の増加が必要な場合にはＳ５に移行し、蒸発量を増加が必要ない場合にはＳ１１に移行する。
５）演算部４３は、優先順位に基づき蒸発量増加するための信号を出力する（Ｓ５）。
６）演算部４３は、Ｓ５において出力した蒸発量増加のための信号出力が、燃焼停止位置から第１燃焼位置への移行かどうかを判断する（Ｓ６）。
燃焼停止位置から第１燃焼位置への移行である場合にはＳ７に移行し、燃焼停止位置から第１燃焼位置への移行ではない場合にはＳ２に移行する。
７）演算部４３は、燃焼停止位置から第１燃焼位置への移行である場合に、バックアップ可能なボイラがあるかどうかを判断する（Ｓ７）。
バックアップ可能なボイラがある場合にはＳ８に移行し、バックアップ可能なボイラがない場合にはＳ２に移行する。
８）演算部４３は、バックアップ可能なボイラがある場合には、合計不足蒸発量ＪＬを算出し、メモリ４２に格納する（Ｓ８）。
合計不足蒸発量ＪＬを算出したら、Ｓ１０の第１のサブルーチンに移行する。
合計不足蒸発量ＪＬは、燃焼停止位置から第１燃焼位置に移行する信号を出力した後に給蒸可能となっていない各ボイラ２１、・・・、２５の第１差分蒸発量を合計して算出する。
９）第１のサブルーチンの実行が終了したら、Ｓ２に移行する（Ｓ１０）。
１０）Ｓ４において蒸発量増加の必要性がないと判断された場合、演算部４３は、入力部４１を介して取得した各ボイラ２１、・・・、２５の運転状態に関する情報をチェックして、ボイラ群２の必要蒸発量が減少し、燃焼開始の指示を受けて給蒸可能となるまでの間の各ボイラ２１、・・・、２５の燃焼が解除されて合計不足蒸発量ＪＬが減少していないかどうかを判断する（Ｓ１１）。
合計不足蒸発量ＪＬの減少がある場合にはＳ１２に移行し、合計不足蒸発量ＪＬの減少がない場合にはＳ２に移行する。
１１）演算部４３は、Ｓ１１において合計不足蒸発量ＪＬの減少がある場合には、合計不足蒸発量ＪＬを算出し、合計不足蒸発量ＪＬを算出したらＳ１３の第２のサブルーチンに移行する（Ｓ１２）。このとき、算出した合計不足蒸発量ＪＬは、メモリ４２に格納する。
１２）第２のサブルーチンの実行が終了したら、Ｓ２に移行する（Ｓ１３）。
１３）演算部４３は、Ｓ３において新たに給蒸可能となったボイラがある場合には、合計不足蒸発量ＪＬを算出し、合計不足蒸発量ＪＬを算出したらＳ２０の第２のサブルーチンに移行する（Ｓ１８）。このとき、算出した合計不足蒸発量ＪＬは、メモリ４２に格納する。
１４）第２のサブルーチンの実行が終了したら、Ｓ２に移行する（Ｓ２０）。
上記２）から１４）を繰り返して実行する。
〔第１のサブルーチン〕
以下、図５を参照して、第１のサブルーチンについて説明する。第１のサブルーチンは、ボイラ群２において、燃焼停止位置から第１燃焼位置に移行する信号が出力されて、メインルーチンのＳ１０への移行により実行される。
１）まず、演算部４３は、入力部４１を介して取得した各ボイラ２１、・・・、２５の運転状態に関する情報等に基づいて、燃焼位置を上位に移行することによりバックアップに用いることが可能な給蒸中のボイラがあるかどうかを判断する（Ｓ１０１）。
バックアップに用いることが可能な給蒸中のボイラがある場合にはＳ１０２に移行し、バックアップに用いることが可能な給蒸中のボイラがない場合にはＳ１０６に移行する。
２）演算部４３は、例えば、優先順位に従って、バックアップに用いることが可能な給蒸中のボイラのなかから次優先バックアップボイラを選択する（Ｓ１０２）。
次優先バックアップボイラとは、バックアップに用いることが可能なボイラのうち、バックアップに関しての優先順位が最上位のボイラをいう。なお、Ｓ１０３においては優先順位に従うようになっている。また、次優先バックアップボイラのバックアップ蒸発量を、次優先バックアップ蒸発量という。
３）演算部４３は、次優先バックアップボイラの燃焼位置を一段階上位に移行する信号を出力する（Ｓ１０３）。
４）ボイラ群２における総バックアップ蒸発量ＪＢＫと、次優先バックアップボイラのバックアップ蒸発量ＪＢＫ１とを合計して、新たな総バックアップ蒸発量ＪＢＫに置き換える（Ｓ１０４）。なお、新たな総バックアップ蒸発量ＪＢＫは、メモリ４２に格納する。
５）演算部４３は、合計不足蒸発量ＪＬ＞ 総バックアップ蒸発量ＪＢＫかどうかを判断する（Ｓ１０５）。
合計不足蒸発量ＪＬ＞ 総バックアップ蒸発量ＪＢＫである場合には、Ｓ１０１に移行し、合計不足蒸発量ＪＬ＞ 総バックアップ蒸発量ＪＢＫでない場合、すなわち、総バックアップ蒸発量ＪＢＫにより合計不足蒸発量ＪＬを確保可能な場合には、プログラムを終了する。
６）Ｓ１０１において、バックアップに用いることが可能な給蒸中のボイラがない場合、演算部４３は、入力部４１を介して取得した各ボイラ２１、・・・、２５の運転状態に関する情報等に基づいて、バックアップに用いることが可能な給蒸移行過程にあるボイラがあるかどうかを判断する（Ｓ１０６）。
バックアップに用いることが可能な給蒸移行過程にあるボイラがある場合にはＳ１０７に移行し、バックアップに用いることが可能なボイラがない場合にはプログラムを終了する。
７）演算部４３は、第２データベース４５Ｂを参照して、バックアップ可能な給蒸移行過程にあるボイラのなかから最も短時間で給蒸するボイラを、次優先バックアップボイラとして選択（Ｓ１０７）し、Ｓ１０３に移行する。
上記１）から７）を繰り返して実行する。
〔第２のサブルーチン〕
以下、図６を参照して、第２のサブルーチンについて説明する。第２のサブルーチンは、ボイラ群２において、合計不足蒸発量ＪＬの減少が検出されて、メインルーチンのＳ１３又はＳ２０に移行することにより開始する。
１）まず、ボイラ群２におけるバックアップ中のボイラの有無を判断する（Ｓ２０１）。
バックアップ中のボイラの有無の判断は、現在の総バックアップ蒸発量ＪＢＫがゼロの場合は、バックアップ中のボイラは存在しないものと判断し、総バックアップ蒸発量ＪＢＫがゼロでない場合は、バックアップ中のボイラが存在すると判断する。
バックアップ中のボイラが存在する場合には、Ｓ２０２に移行し、バックアップ中のボイラが存在しない場合には、第２のサブルーチンを終了する。
２）次に、ボイラ群２における現在の総バックアップ蒸発量ＪＢＫから、最下位優先バックアップボイラのバックアップ蒸発量ＪＢＫ２を減算してＪＡに置き換える（Ｓ２０２）。ここで、ＪＡは、合計不足蒸発量ＪＬに相当する蒸発量を確保するバックアップ蒸発量ＪＢＫの最小値を算出するために用いる変数である。
最下位優先バックアップボイラとは、バックアップに用いられているボイラのうち、バックアップに関しての優先順位が最下位のボイラをいい、バックアップ解除に関しては、最も優先されるボイラである。なお、Ｓ２０２においては、バックアップボイラのうち優先順位が最下位のボイラが該当する。また、最下位優先バックアップボイラのバックアップ蒸発量を、最下位優先バックアップ蒸発量という。
３）演算部４３は、合計不足蒸発量ＪＬ≦ＪＡかどうかを判断する（Ｓ２０３）。
合計不足蒸発量ＪＬ≦ＪＡである場合にはＳ２０４に移行し、合計不足蒸発量ＪＬ≦ＪＡでない場合にはプログラムを終了する。
４）演算部４３は、最下位優先バックアップボイラにバックアップを解除する信号を出力して、Ｓ２０５に移行する（Ｓ２０４）。
５）演算部４３は、Ｓ２０２で算出した（総バックアップ蒸発量ＪＢＫ−最下位優先バックアップボイラのバックアップ蒸発量ＪＢＫ２）を新たな総バックアップ蒸発量ＪＢＫに置き換えてＳ２０１に移行する（Ｓ２０５）。なお、新たな総バックアップ蒸発量ＪＢＫは、メモリ４２に格納する。
上記１）から５）を繰り返して実行する。その結果、最小限の総バックアップ蒸発量ＪＢＫによるバックアップが可能とされる。

次に、図７を参照してボイラシステム１の作用について説明する。
図７は、プログラムを用いてボイラ群２の燃焼を制御する場合の各ボイラ２１、・・・、２５の燃焼状態を示す概略図であり、四角枠は各ボイラ２１、・・・、２５の第１燃焼位置、第２燃焼位置の燃焼状態を、左側に示した数値１０００、１５００は第１差分蒸発量及び第２差分蒸発量を示している。また、各ボイラ２１、・・・、２５の上側に記載した＜１＞から＜５＞は、各ボイラ２１、・・・、２５の優先順位を示している。

また、図７において網かけのみを施したボイラは網かけをした燃焼位置が給蒸中であるボイラを、網かけと「Ｒ」を施した燃焼位置は燃焼指示を受けて給蒸するまでの間のボイラを、「Ｐ１」を記したボイラは給蒸移行過程の第１状態にあるボイラを、「Ｐ２」を記したボイラは給蒸移行過程の第２状態にあるボイラを、網かけと「Ｐ→Ｌ」を施したボイラはバックアップのために給蒸移行過程から第１燃焼位置に移行中のボイラを、網かけと「ＢＫ」を施したボイラはバックアップ中のボイラを、網かけと「Ｌ→Ｐ」を施したボイラはバックアップを解除したボイラを示している。

また、便宜のため、必要蒸発量が５０００（ｋｇ／ｈ）であるとし、図７（Ａ）に示すように、ボイラ群２が、第１ボイラ２１、第２ボイラ２２が最高位燃焼位置である第２燃焼位置で給蒸しており、第３ボイラ２３が給蒸移行過程の第２状態に、第４ボイラ２４が給蒸移行過程の第１状態にある場合を例に説明する。

１）まず、図７（Ａ）は、上述のように、第１ボイラ２１、第２ボイラ２２が第２燃焼位置で給蒸し、第３ボイラ２３が給蒸移行過程の第２状態、第４ボイラ２４が給蒸移行過程の第１状態にあることを示している。
このときの優先順位は、第１ボイラ２１、第２ボイラ２２、第３ボイラ２３、第４ボイラ２４、第５ボイラ２５の順に設定されている。
バックアップ蒸発量を除く蒸発量は、５０００（ｋｇ／ｈ）
合計不足蒸発量ＪＬは、ゼロ
総バックアップ蒸発量ＪＢＫは、ゼロ
次優先バックアップ蒸発量は、１０００（ｋｇ／ｈ）
である。
２）次に、図７（Ｂ）に示すように、第１ボイラ２１、第２ボイラ２２の２台が第２燃焼位置を維持した状態で、優先順位が、第５ボイラ２５、第４ボイラ２４、第３ボイラ２３、第２ボイラ２２、第１ボイラ２１の順に変更されたものとする。
この優先順位の変更によって、各ボイラ２１、・・・、２５の燃焼状態に変化はなく、バックアップ蒸発量を除く蒸発量、合計不足蒸発量ＪＬ、総バックアップ蒸発量ＪＢＫ、次優先バックアップ蒸発量は、そのまま維持される。
３）次いで、要求負荷が増加して、必要蒸発量が６０００（ｋｇ／ｈ）に増加したものとする。すると、演算部４３は、蒸発量を増加する必要があると判断（Ｓ４）し、優先順位に従って燃焼を開始するための信号を第５ボイラ２５に出力（Ｓ５）する。
その結果、図７（Ｃ）に示すように、第５ボイラ２５は、燃焼停止位置から第１燃焼位置に移行するための給蒸移行過程となる。
このとき、
バックアップ蒸発量を除く蒸発量は、５０００（ｋｇ／ｈ）
合計不足蒸発量ＪＬは、１０００（ｋｇ／ｈ）
総バックアップ蒸発量ＪＢＫは、ゼロ
次優先バックアップ蒸発量は、１０００（ｋｇ／ｈ）
である。
４）蒸発量を増加するための出力は、第５ボイラ２５の燃焼停止位置から第１燃焼位置への移行（Ｓ６）であるため、演算部４３は、入力部４１を介して取得した各ボイラ２１、・・・、２５の情報に基づいてバックアップ可能なボイラの有無を判断（Ｓ７）する。
バックアップ可能なボイラの有無を判断において、演算部４３は、上位の燃焼位置に移行可能な給蒸中のボイラと、給蒸移行過程にあるボイラの少なくともいずれかが１台以上存在する場合に、バックアップに用いるボイラがあると判断する。
演算部４３は、合計不足蒸発量ＪＬを算出（Ｓ８）し、第１のサブルーチン（Ｓ１０）を実行する。
５）第１のサブルーチンを実行することにより、演算部４３は、給蒸中の第１ボイラ２１、第２ボイラ２２は第２燃焼位置にありバックアップに用いることができないと判断（Ｓ１０１）してＳ１０６に移行する。
次いで、演算部４３は、給蒸移行過程の第２状態にある第３ボイラ２３と給蒸移行過程の第１状態にある第４ボイラ２４がバックアップに使用可能であると判断（Ｓ１０６）する。
６）次に、演算部４３は、第３ボイラ２３が給蒸移行過程の第２状態から給蒸するまでの時間と、第４ボイラ２４が給蒸移行過程の第１状態から給蒸するまでの時間を、第２のデータベース４５Ｂ（図３）を参照して取得する。
そして、第３ボイラ２３が給蒸するまでの時間（８秒）と第４ボイラ２４が給蒸するまでの時間（６秒）とを比較して、給蒸するまでの時間が短い第４ボイラ２４を次優先バックアップボイラとして選択する（Ｓ１０７）。
次いで、演算部４３は、バックアップのために、第４ボイラ２４に第１の燃焼位置に移行する信号を出力する（Ｓ１０３）。
７）第４ボイラ２４に第１の燃焼位置に移行する信号が出力されると、図７（Ｄ）に示すように、第４ボイラ２４は、給蒸移行過程の第１状態から第１の燃焼位置への移行を開始する。
その結果、
バックアップ蒸発量を除く蒸発量は、５０００（ｋｇ／ｈ）
合計不足蒸発量ＪＬは、１０００（ｋｇ／ｈ）
総バックアップ蒸発量ＪＢＫは、ゼロ（第４ボイラ２４が、給蒸するまでの間にあるため）
次優先バックアップ蒸発量は、１０００（ｋｇ／ｈ）
となる。
８）次いで、演算部４３は、総バックアップ蒸発量ＪＢＫ（＝０）と次優先バックアップボイラである第４ボイラ２４のバックアップ蒸発量ＪＢＫ１（＝１０００（ｋｇ／ｈ））とを合計して、総バックアップ蒸発量ＪＢＫに置き換えて、総バックアップ蒸発量ＪＢＫを１０００（ｋｇ／ｈ）とする（Ｓ１０４）。
次に、演算部４３は、合計不足蒸発量ＪＬ＞総バックアップ蒸発量ＪＢＫかどうかを判断する（Ｓ１０５）。
合計不足蒸発量ＪＬ＞総バックアップ蒸発量ＪＢＫではなく、総バックアップ蒸発量ＪＢＫが合計不足蒸発量ＪＬを確保するので第１のサブルーチンを終了し、メインルーチンのＳ２に移行する。
９）第４ボイラ２４は、給蒸移行過程の第１状態から第１の燃焼位置への移行を開始してから、図３に示す所定時間（６秒）が経過すると、図７（Ｅ）に示すように給蒸して、第５ボイラ２５をバックアップ可能となる。
その結果、
バックアップ蒸発量を除く蒸発量は、５０００（ｋｇ／ｈ）
合計不足蒸発量ＪＬは、１０００（ｋｇ／ｈ）
総バックアップ蒸発量ＪＢＫは、１０００（ｋｇ／ｈ）
次優先バックアップ蒸発量は、１０００（ｋｇ／ｈ）
となる。
１０）次に、図７（Ｆ）に示すように、第５ボイラ２５は、第１の燃焼位置に移行する信号が出力されてから所定時間（例えば、１９０秒）が経過すると給蒸する。
演算部４３は、入力部４１を介して取得した各ボイラ２１、・・・、２５の運転状態に関する情報等に基づいて、新たに給蒸可能となったボイラ（第５ボイラ２５）があると判断し、合計不足蒸発量ＪＬを算出（Ｓ１８）し、第２のサブルーチン（Ｓ２０）を実行する。
１１）第２のサブルーチンを実行することにより、演算部４３は、Ｓ２０１を実行してＪＢＫ（＝２５００（ｋｇ／ｈ）がゼロでないことからバックアップ中のボイラがあることを判断し、Ｓ２０２に移行する。
次に、演算部４３は、総バックアップ蒸発量ＪＢＫ（＝１０００（ｋｇ／ｈ））から、最下位優先バックアップボイラである第４ボイラ２４のバックアップ蒸発量ＪＢＫ２（＝１０００（ｋｇ／ｈ））を減算して、ＪＡに置き換え（Ｓ２０２）て、ＪＡをゼロとする。
次いで、演算部４３は、合計不足蒸発量ＪＬ（＝０（ｋｇ／ｈ））と、ＪＡ（＝０（ｋｇ／ｈ））とを比較する（Ｓ２０３）。
その結果、合計不足蒸発量ＪＬ≦ＪＡであるので、第４ボイラ２４によるバックアップを解除する（Ｓ２０４）。
また、演算部４３は、総バックアップ蒸発量ＪＢＫ（＝１０００（ｋｇ／ｈ））から第４ボイラ２４によるバックアップ蒸発量ＪＢＫ２（＝１０００（ｋｇ／ｈ））を減算した値（ゼロ）を、総バックアップ蒸発量ＪＢＫに置き換えて、総バックアップ蒸発量ＪＢＫをゼロとする（Ｓ２０５）。
次いで、Ｓ２０１を実行すると、ＪＢＫがゼロであるため、バックアップ中のボイラがないと判断し、第２のサブルーチンを終了する。
その結果、
バックアップ蒸発量を除く蒸発量は、６０００（ｋｇ／ｈ）
合計不足蒸発量ＪＬは、ゼロ
総バックアップ蒸発量ＪＢＫは、ゼロ
次優先バックアップ蒸発量は、１０００（ｋｇ／ｈ）
となる。
なお、図７には、図示していないが、ボイラ群２の必要蒸発量が減少することにより、燃焼開始の指示を受けて給蒸可能となるまでの間のボイラが燃焼不要となって合計不足蒸発量ＪＬが減少した場合には、合計不足蒸発量ＪＬを算出（Ｓ１２）して第２のサブルーチンを実行（Ｓ１３）してバックアップ蒸発量が最小となるまで、バックアップを解除するようになっている。

上記実施形態に係るボイラシステム１によれば、ボイラ群２を構成する各ボイラ２１、・・・、２５のいずれかを燃焼停止位置から第１燃焼位置に移行させる際に、例えば、給蒸しているボイラによるバックアップができない場合であっても、給蒸移行過程にあるボイラを第１燃焼位置に移行してバックアップするので、ボイラ群２の負荷追従性を向上することができる。

また、給蒸移行過程にあるボイラのうち、給蒸までの時間が短いボイラを優先して最下位燃焼位置に移行させるので、ボイラ群における給蒸による蒸発量増加を最短時間で行なうことができ、その結果、ボイラ群の負荷追従性を効率的に向上させることができる。

また、新たに燃焼を開始したボイラの不足蒸発量に起因するボイラ群２の合計不足蒸発量を確保するように、バックアップに用いるボイラを選択するので、ボイラ群２の負荷追従性を効率的に向上することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更をすることが可能である。
例えば、上記実施の形態においては、ボイラシステム１を構成するボイラ群２が、５台の三位置制御ボイラから構成される場合について説明したが、ボイラ群２を形成するボイラの構成、及びボイラの台数は任意に設定可能であり、例えば、四位置制御ボイラや、それ以上の燃焼位置を有するボイラを用いてもよいし、燃焼位置数や、蒸発量等の構成が異なるボイラを組み合わせてボイラ群を構成してもよいことはいうまでもない。
また、ボイラ群２を構成するボイラのうちの一部が、故障、修理等により計画停止されている場合に稼動可能な一部のボイラを対象として燃焼制御してもよい。

また、上記実施の形態においては、給蒸移行過程の第１状態から第５状態のいずれかにある場合を、バックアップに用いることが可能なボイラとする場合について説明したが、第１状態から第５状態のいずれをバックアップに用いるボイラとするかは、任意に設定可能である。

また、上記実施の形態においては、移行時間に基づき第１燃焼位置に移行する給蒸移行過程の算出対象が、第１状態、第２状態である場合について説明したが、移行時間に基づき第１燃焼位置に移行する給蒸移行過程の算出対象は、第１状態、第２状態、第３状態、第４状態、第５状態のなかから任意に設定可能である。
また、上記実施の形態においては、給蒸移行過程の第５状態が、連続パイロット燃焼状態で無圧状態である場合について説明したが、連続パイロット燃焼状態に代えて、又は連続パイロット燃焼状態とともに、第２状態から圧力低下して無圧状態となった場合、燃焼停止位置においてパージ又はパイロット燃焼状態となり無圧状態である場合のなかから任意に設定してもよい。

また、上記実施の形態においては、給蒸移行過程にあるボイラのうち、給蒸までの時間が短いボイラを、第２データベース４５Ｂを参照して選択する場合について説明したが、演算等データベース以外の手段により選択することが可能である。
また、給蒸までの時間に代えて、例えば、給蒸移行過程にあるボイラを優先順位によって選択してもよい。

また、上記実施の形態においては、給蒸移行過程から第１燃焼位置に移行させるボイラの蒸発量によって、ボイラ群２の合計不足蒸発量ＪＬが確保されるようにバックアップするボイラを選択する場合について説明したが、ボイラ群２の合計不足蒸発量ＪＬを確保するようにバックアップに用いるボイラを選択するかどうかは任意に選択可能な事項であり、例えば、バックアップに用いるボイラの蒸発量が、ボイラ群２の合計不足蒸発量に対して所定の範囲内に入るように構成してもよいし、不足蒸発量未満の蒸発量によるバックアップをしてもよい。

また、上記実施の形態においては、蒸気量と対応する物理量としてスチームヘッダ６内の蒸気の圧力Ｐ（ｔ）及び目標圧力ＰＴを用いて蒸発量を制御する場合について説明したが、圧力に代えて蒸気使用設備１８における蒸気の使用量等、蒸発量又は蒸発量と対応する他の物理量を用いて蒸発量を制御してもよい。

また、この発明に係るプログラムの概略構成の一例を、図４、図５、図６にフロー図として示したが、上記フロー図以外の方法（アルゴリズム）を用いてプログラムを構成してもよいことはいうまでもない。
また、上記実施の形態においては、プログラムが、メインルーチンと、第１のサブルーチン、第２のサブルーチンとを備える場合について説明したが、メインルーチンと第１のサブルーチンに係る構成によりプログラムを構成としてもよい。

また、上記実施の形態においては、本発明に係る制御をプログラムによって行なう場合について説明したが、プログラムによらずオペアンプ等を用いたアナログ制御によって行なってもよいことは当然である。
また、上記ボイラ群の制御方法の実行に際して、例えば、調圧器等の機械的な手段を一部又は全部に用いてもよい。

また、上記実施の形態においては、プログラムを格納するための記憶媒体がＲＯＭである場合について説明したが、ＲＯＭ以外にも、例えば、EP−ROM、 ハードディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカードなどを用いてもよい。また、演算部が読出したプログラムを実行することにより上記実施形態の作用が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、演算部で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上記実施形態の作用が実現される場合も含まれる。さらに、記憶媒体から読出されたプログラムが、演算部に挿入された機能拡張ボードや演算部に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の作用が実現される場合も含まれることはいうまでもない。

ボイラ群において、給蒸中のボイラによるバックアップが不可能な場合でも、ボイラ群の負荷追従性を向上することができるので産業上利用可能である。

１ ボイラシステム
２ ボイラ群
４ 制御部（制御器）
２１、２２、２３、２４、２５ ボイラ

Claims (8)

1. 複数の段階的な燃焼位置を有するボイラを備え、各ボイラに優先順位が設定されたボイラ群を制御するプログラムであって、
   前記優先順位を変更してから、前記ボイラのいずれかを燃焼停止位置から最下位燃焼位置まで移行させる際に、
   給蒸移行過程にあるボイラが存在する場合には、
   前記給蒸移行過程にあるボイラを、給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させるように構成されていることを特徴とするプログラム。
2. 請求項１に記載のプログラムであって、
   前記給蒸移行過程にあるボイラのうち、給蒸までの時間が短いボイラを優先して前記最下位燃焼位置に移行させるように構成されていることを特徴とするプログラム。
3. 請求項１又は請求項２に記載のプログラムであって、
   前記給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させるボイラの蒸発量によって前記燃焼停止位置から最下位燃焼位置まで移行させるボイラの蒸発量が確保されるように、前記給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させるボイラを選択するように構成されていることを特徴とするプログラム。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプログラムを備えることを特徴とする制御器。
5. 請求項４に記載の制御器を備えることを特徴とするボイラシステム。
6. 複数の段階的な燃焼位置を有するボイラを備え、各ボイラに優先順位が設定されたボイラ群の制御方法であって、
   前記優先順位を変更してから、前記ボイラのいずれかを燃焼停止位置から最下位燃焼位置まで移行させる際に、
   給蒸移行過程にあるボイラが存在する場合には、
   前記給蒸移行過程にあるボイラを、給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させることを特徴とするボイラ群の制御方法。
7. 請求項６に記載のボイラ群の制御方法であって、
   前記給蒸移行過程にあるボイラのうち、給蒸までの時間が短いボイラを優先して前記最下位燃焼位置に移行させることを特徴とするボイラ群の制御方法。
8. 請求項６又は請求項７に記載のボイラ群の制御方法であって、
   前記給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させるボイラの蒸発量によって前記燃焼停止位置から最下位燃焼位置まで移行させるボイラの蒸発量が確保されるように、前記給蒸移行過程から最下位燃焼位置に移行させるボイラを選択することを特徴とするボイラ群の制御方法。

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