JP5672276B2

JP5672276B2 - ボイラシステム

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Publication number: JP5672276B2
Application number: JP2012188253A
Authority: JP
Inventors: 山田　和也; 和也山田; 嘉秀久保; 浩二三浦; 康弘兵頭; 智浩大久保
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2012-08-29
Filing date: 2012-08-29
Publication date: 2015-02-18
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Description

本発明は、ボイラシステムに関する。より詳しくは、燃焼状態の制御を比例制御で行うボイラシステムに関する。

従来、複数のボイラを燃焼させて蒸気を発生させるボイラシステムとして、ボイラの燃焼量を連続的に増減させて蒸気の発生量を制御する、いわゆる比例制御方式の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、燃焼している複数のボイラを均等な負荷率で運転させ、また、燃焼しているボイラの台数が変動が生じた場合には、変動後に燃焼しているすべてのボイラを均等な負荷率で運転させる比例制御ボイラの制御方法が提案されている。

特開平１１−１３２４０５号公報

しかしながら、特許文献１で提案された手法では、必要とされる蒸発量に変動がある度、及び燃焼させるボイラの台数に変動が生じる度に、燃焼しているすべてのボイラの負荷率を変動させるため、燃焼しているすべてのボイラの燃焼状態を頻繁に変更することとなり、ボイラシステムの圧力安定性を維持しにくい。

従って、本発明は、必要とされる蒸発量が変動する度に複数のボイラすべての蒸発量を変動させることなく、これら複数のボイラの負荷率を平準化できるボイラシステムを提供することを目的とする。

本発明は、負荷率を連続的に変更して燃焼可能な複数のボイラを備えるボイラ群と、要求負荷に応じて前記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、複数の前記ボイラには、変動可能な蒸発量の単位である単位蒸発量が設定されており、前記制御部は、前記要求負荷に応じて必要とされる必要蒸発量と、前記ボイラ群により出力される出力蒸発量との偏差量を算出する偏差算出部と、前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも大きい場合に前記複数のボイラのうち負荷率の低いボイラを選択し、前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも小さい場合に前記複数のボイラのうち負荷率の高いボイラを選択するボイラ選択部と、前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも大きいと前記ボイラ選択部により選択されたボイラの蒸発量を前記単位蒸発量分増加させ、前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも小さいと前記ボイラ選択部により選択されたボイラの蒸発量を前記単位蒸発量分減少させる出力制御部と、を備えるボイラシステムに関する。

また、前記制御部は、前記偏差算出部により算出された前記偏差量が前記単位蒸発量以上であるかを判定する判定部を更に備え、前記出力制御部は、前記判定部により前記偏差量が前記単位蒸発量以上であると判定された場合に、前記ボイラ選択部により選択されたボイラの蒸発量を変更させることが好ましい。

また、前記偏差算出部は、前記出力制御部により前記選択されたボイラの蒸発量が変更された場合、前記必要蒸発量と蒸発量変更後の前記ボイラ群の出力蒸発量との偏差量を算出することが好ましい。

また、前記複数のボイラには、優先順位が設定されており、前記ボイラ選択部は、前記複数のボイラの負荷率が等しい場合、前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも大きいと、最も優先順位の高いボイラを選択し、前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも小さいと、最も優先順位の低いボイラを選択することが好ましい。

また、前記単位蒸発量は、前記複数のボイラそれぞれに対して個別に設定され、前記判定部は、前記偏差量が前記ボイラ選択部により選択されたボイラの単位蒸発量以上であるかを判定することが好ましい。

また、前記単位蒸発量は、前記ボイラの最大蒸発量の０．１％〜２０％に設定されることが好ましい。

本発明のボイラシステムによれば、必要とされる蒸発量が変動する度に複数のボイラすべての蒸発量を変動させることなく、これら複数のボイラの負荷率を平準化できる。

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。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。制御部の構成を示す機能ブロック図である。ボイラシステムの動作を示すフローチャートである。第１実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第１実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第１実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第１実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第１実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第１実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第１実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第１実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第２実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第２実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第２実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第２実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。第２実施形態のボイラシステムの動作の一例を示す模式図である。

以下、本発明のボイラシステムの好ましい各実施形態について、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（５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、蒸気ヘッダ６に供給される蒸気量（後述の出力蒸発量）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、蒸気ヘッダ６に供給される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）に応じて必要とされる蒸発量である必要蒸発量を算出する。

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、負荷率を連続的に変更して燃焼可能な比例制御ボイラからなる。
比例制御ボイラとは、少なくとも、最小燃焼状態Ｓ１（例えば、最大燃焼量の２０％の燃焼量における燃焼状態）から最大燃焼状態Ｓ２の範囲で、燃焼量が連続的に制御可能とされているボイラである。比例制御ボイラは、例えば、燃料をバーナに供給するバルブや、燃焼用空気を供給するバルブの開度（燃焼比）を制御することにより、燃焼量を調整するようになっている。

また、燃焼量を連続的に制御するとは、後述のローカル制御部２２における演算や信号がデジタル方式とされて段階的に取り扱われる場合（例えば、ボイラ２０の出力（燃焼量）が１％刻みで制御される場合）であっても、事実上連続的に出力を制御可能な場合を含む。

本実施形態では、ボイラ２０の燃焼停止状態Ｓ０と最小燃焼状態Ｓ１との間の燃焼状態の変更は、ボイラ２０（バーナ）の燃焼をオン／オフすることで制御される。そして、最小燃焼状態Ｓ１から最大燃焼状態Ｓ２の範囲においては、燃焼量が連続的に制御可能となっている。
より具体的には、複数のボイラ２０それぞれには、変動可能な蒸発量の単位である単位蒸発量Ｕが設定されている。これにより、ボイラ２０は、最小燃焼状態Ｓ１から最大燃焼状態Ｓ２の範囲においては、単位蒸発量Ｕ単位で、蒸発量を変更可能となっている。

単位蒸発量Ｕは、ボイラ２０の最大燃焼状態Ｓ２における蒸発量（最大蒸発量）に応じて適宜設定できるが、ボイラシステム１における出力蒸発量の必要蒸発量に対する追従性を向上させる観点から、ボイラ２０の最大蒸発量の０．１％〜２０％に設定されることが好ましく、１％〜１０％に設定されることがより好ましい。また、同様の観点から、単位蒸発量Ｕは、最大蒸発量が２０００ｋｇ／ｈの２ｔボイラの場合であれば、２０ｋｇ／ｈ〜２００ｋｇ／ｈに設定されることが好ましい。
尚、出力蒸発量とは、ボイラ群２により出力される蒸発量を示し、この出力蒸発量は、複数のボイラ２０それぞれから出力される蒸発量の合計値により表される。

また、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２０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に示すように、ボイラ２０の１号機〜５号機のそれぞれに「１」〜「５」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、５号機の優先順位が最も低い。この優先順位は、通常の場合、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。

以上のボイラ群２には、所定の燃焼パターンが設定されている。ボイラ群２の燃焼パターンとしては、例えば、優先順位の高いボイラ２０から燃焼させると共に、燃焼しているボイラ２０の負荷率が所定の閾値を上回った場合に、次に優先順位の高いボイラ２０を燃焼させるといった燃焼パターンが挙げられる。

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の燃焼状態を算出し、各ボイラ２０（後述のローカル制御部２２）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、５台のボイラ２０の燃焼状態や優先順位を制御する。各ボイラ２０は、台数制御装置３から燃焼状態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の燃焼状態を制御するローカル制御部２２と、を備える。
ローカル制御部２２は、要求負荷に応じてボイラ２０の燃焼状態を変更させる。具体的には、ローカル制御部２２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、ボイラ２０の燃焼状態を制御する。
また、ローカル制御部２２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の実際の燃焼状態、及びその他のデータが挙げられる。

図３は、制御部４の構成を示す機能ブロック図である。制御部４は、必要蒸発量算出部４１と、出力蒸発量算出部４２と、偏差算出部４３と、ボイラ選択部４４と、判定部４５と、出力制御部４６と、を備える。
必要蒸発量算出部４１は、蒸気ヘッダ６の蒸気圧に基づいて、要求負荷に応じた必要蒸発量を算出する。
出力蒸発量算出部４２は、ローカル制御部２２から送信される各ボイラ２０の燃焼状態に基いて、ボイラ群２により出力される蒸発量である出力蒸発量を算出する。

偏差算出部４３は、必要蒸発量と出力蒸発量との偏差量を算出する。
また、偏差算出部４３は、後述の出力制御部４６により、選択されたボイラ２０の蒸発量が変更された場合には、必要蒸発量と、蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量と、の偏差量を算出する。

ボイラ選択部４４は、必要蒸発量に変動があった場合に蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。
具体的には、ボイラ選択部４４は、必要蒸発量が出力蒸発量よりも大きい場合、複数のボイラ２０のうち負荷率の低いボイラ２０を選択し、必要蒸発量が出力蒸発量よりも小さい場合、複数のボイラ２０のうち負荷率の高いボイラ２０を選択する。
また、ボイラ選択部４４は、複数のボイラ２０の負荷率が等しい場合、必要蒸発量が出力蒸発量よりも大きいと最も優先順位の高いボイラ２０を選択し、必要蒸発量が出力蒸発量よりも小さいと最も優先順位の低いボイラ２０を選択する。

判定部４５は、偏差算出部４３により算出された偏差量が単位蒸発量Ｕ以上であるかを判定する。
出力制御部４６は、判定部４５により偏差量が単位蒸発量Ｕ以上であると判定された場合に、ボイラ選択部４４により選択されたボイラ２０の蒸発量を変更させる。具体的には、出力制御部４６は、必要蒸発量が出力蒸発量よりも大きい場合、ボイラ選択部４４により選択されたボイラの蒸発量を単位蒸発量Ｕ分増加させる。また、出力制御部４６は、必要蒸発量が出力蒸発量よりも小さい場合、ボイラ選択部４４により選択されたボイラの蒸発量を単位蒸発量Ｕ分減少させる。

次に、本実施形態のボイラシステム１の動作につき、図４を参照しながら説明する。
図４は、本実施形態のボイラシステム１の動作を示すフローチャートである。
まず、ステップＳＴ１において、偏差算出部４３は、必要蒸発量と出力蒸発量との偏差量を算出し、処理はステップＳＴ２に進む。

ステップＳＴ２において、制御部４（ボイラ選択部４４）は、必要蒸発量と出力蒸発量とを比較する。制御部４による比較の結果、必要蒸発量が出力蒸発量よりも大きかった場合、処理は、ステップＳＴ３に進む。必要蒸発量が出力蒸発量よりも小さかった場合、処理は、ステップＳＴ８に進む。また、必要蒸発量と出力蒸発量が等しかった場合、処理は、ステップＳＴ１に戻る。

ステップＳＴ３において、ボイラ選択部４４は、最も負荷率の低いボイラを選択し、処理は、ステップＳＴ４に進む。

ステップＳＴ４において、ボイラ選択部４４は、ステップＳＴ３において選択されたボイラが複数台あるかを判定する。選択されたボイラが複数台あると判定された場合には、処理はステップＳＴ５に進む。選択されたボイラが複数台でない（１台である）と判定された場合には、処理は、ステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ５において、ボイラ選択部４４は、ステップＳＴ３で選択されたボイラのうち最も優先順位の高いボイラを選択し、処理は、ステップＳＴ６に進む。

ステップＳＴ６において、判定部４５は、偏差量が単位蒸発量以上であるかを判定する。偏差量が単位蒸発量以上であると判定された場合、処理はステップＳＴ７に進む。偏差量が単位蒸発量を下回ると判定された場合、処理は終了する。

ステップＳＴ７において、出力制御部４６は、選択されたボイラの蒸発量を単位蒸発量分増加させて、処理は、ステップＳＴ１に戻る。

一方、ステップＳＴ２において、制御部４による比較の結果、必要蒸発量が出力蒸発量よりも小さかった場合、ステップＳＴ８において、ボイラ選択部４４は、最も負荷率の高いボイラを選択し、処理は、ステップＳＴ９に進む。

ステップＳＴ９において、ボイラ選択部４４は、ステップＳＴ８において選択されたボイラが複数台あるかを判定する。選択されたボイラが複数台あると判定された場合には、処理はステップＳＴ１０に進む。選択されたボイラが複数台でない（１台である）と判定された場合には、処理は、ステップＳＴ１１に進む。

ステップＳＴ１０において、ボイラ選択部４４は、ステップＳＴ８で選択されたボイラのうち最も優先順位の低いボイラを選択し、処理は、ステップＳＴ１１に進む。

ステップＳＴ１１において、判定部４５は、偏差量が単位蒸発量以上であるかを判定する。偏差量が単位蒸発量以上であると判定された場合、処理はステップＳＴ１２に進む。偏差量が単位蒸発量を下回ると判定された場合、処理は終了する。

ステップＳＴ１２において、出力制御部４６は、選択されたボイラの蒸発量を単位蒸発量分減少させて、処理は、ステップＳＴ１に戻る。

尚、ステップＳＴ７及びステップＳＴ１２から、処理がステップＳＴ１に戻った場合、偏差算出部４３は、蒸発量を変更後のボイラ群２の出力蒸発量に基いて、偏差量を算出する。

次に、本発明のボイラシステム１の動作の具体例について、図４及び図５〜図１２を参照しながら説明する。図５〜図１２は、それぞれ、第１実施形態に係るボイラ群２の燃焼状態を模式的に示す図である。

第１実施形態では、図５に示すように、ボイラシステム１は、最大蒸発量が２０００ｋｇ／ｈである５台のボイラ２０からなるボイラ群２を有し、それぞれのボイラ２０の単位蒸発量Ｕは、１００ｋｇ／ｈに設定されている。また、ボイラ２０の１号機〜５号機のそれぞれには、「１」〜「５」の優先順位が割り当てられている。

まず、必要蒸発量が増加した場合のボイラシステム１の動作につき図５〜図９を参照しながら説明する。
図５に示すように、出力蒸発量が４８００ｋｇ／ｈである状態において、必要蒸発量が５１５０ｋｇ／ｈに増加した場合、まず、偏差算出部４３は、必要蒸発量と出力蒸発量の偏差量（３５０ｋｇ／ｈ）を算出する（図４のステップＳＴ１参照）。

次いで、ボイラ選択部４４は、蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。ここでは、必要蒸発量が出力蒸発量よりも大きいので、ボイラ選択部４４は、図５に示すように、５台のボイラ２０のうち負荷率の低いボイラ２０を選択する（図４のステップＳＴ２及びＳＴ３参照）。具体的には、５台のボイラ２０のうち、４号機ボイラ２０及び５号機ボイラ２０の負荷率が低く、かつ、同一の負荷率であるので、ボイラ選択部４４は、４号機ボイラ２０及び５号機ボイラ２０を選択する。
ここで、ボイラ選択部４４により複数台のボイラ２０が選択されたので、ボイラ選択部４４は、図６に示すように、選択された４号機ボイラ２０及び５号機ボイラ２０のうち、優先順位の高い４号機ボイラ２０を選択する（図４のステップＳＴ５参照）。
次いで、判定部４５は、偏差量（３５０ｋｇ／ｈ）が単位蒸発量Ｕ（１００ｋｇ／ｈ）以上であるかを判定する（図４のステップＳＴ６参照）。ここでは、偏差量は、単位蒸発量Ｕ以上であるので、出力制御部４６は、図７に示すように、４号機ボイラ２０の蒸発量を単位蒸発量Ｕ分（１００ｋｇ／ｈ）増加させる（図４のステップＳＴ７参照）。

出力制御部４６により４号機ボイラ２０の蒸発量が増加された後、偏差算出部４３は、必要蒸発量（５１５０ｋｇ／ｈ）と蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量（４９００ｋｇ／ｈ）との偏差量（２５０ｋｇ／ｈ）を算出する（図４のステップＳＴ１参照）。
次いで、ボイラ選択部４４は、蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。具体的には、ボイラ選択部４４は、図７に示すように、５台のボイラ２０のうち最も負荷率の低いボイラ２０である５号機ボイラ２０を選択する。

次いで、判定部４５は、偏差量（２５０ｋｇ／ｈ）が単位蒸発量Ｕ（１００ｋｇ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、単位蒸発量Ｕ以上であるので、出力制御部４６は、図８に示すように、５号機ボイラ２０の蒸発量を単位蒸発量Ｕ分（１００ｋｇ／ｈ）増加させる。

出力制御部４６により５号機ボイラ２０の蒸発量が増加された後、偏差算出部４３は、必要蒸発量（５１５０ｋｇ／ｈ）と蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量（５０００ｋｇ／ｈ）との偏差量（１５０ｋｇ／ｈ）を算出する。
次いで、ボイラ選択部４４は、負荷率の低いボイラ２０を選択する。ここでは、１〜５号機のボイラ２０の負荷率は、いずれも等しいため、ボイラ選択部４４は、最も優先順位の高い１号機ボイラ２０を選択する（図８参照）。
次いで、判定部４５は、偏差量（１５０ｋｇ／ｈ）が単位蒸発量Ｕ（１００ｋｇ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、単位蒸発量Ｕ以上であるので、出力制御部４６は、図９に示すように、１号機ボイラ２０の蒸発量を単位蒸発量Ｕ分（１００ｋｇ／ｈ）増加させる。

出力制御部４６により５号機ボイラ２０の蒸発量が増加された後、偏差算出部４３は、必要蒸発量（５１５０ｋｇ／ｈ）と蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量（５１００ｋｇ／ｈ）との偏差量（５０ｋｇ／ｈ）を算出する。
次いで、ボイラ選択部４４は、負荷率の低いボイラ２０を選択する。ここでは、２〜５号機のボイラ２０の負荷率が低く、かつ、負荷率がいずれも等しいため、ボイラ選択部４４は、４台のうち最も優先順位の高い２号機ボイラ２０を選択する（図９参照）。
この場合、判定部４５は、偏差量（５０ｋｇ／ｈ）が単位蒸発量Ｕ（１００ｋｇ／ｈ）以上でないと判定するため、出力制御部４６は、２号機ボイラ２０の蒸発量は変動させず、出力蒸発量増加に係る制御を終了する（図４のステップＳＴ６参照）。

次に、必要蒸発量が減少した場合のボイラシステム１の動作につき、図４及び図１０〜図１２を参照しながら説明する。
図１０に示すように、出力蒸発量が５１００ｋｇ／ｈである状態において、必要蒸発量が４８５０ｋｇ／ｈに減少した場合、まず、偏差算出部４３は、必要蒸発量と出力蒸発量の偏差量（２５０ｋｇ／ｈ）を算出する（図４のステップＳＴ１参照）。

次いで、ボイラ選択部４４は、蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。ここでは、必要蒸発量が出力蒸発量よりも小さいので、ボイラ選択部４４は、５台のボイラ２０のうち負荷率の高いボイラ２０を選択する（図４のステップＳＴ２及びステップＳＴ８参照）。具体的には、図１０に示すように、５台のボイラ２０のうち、１号機ボイラ２０の負荷率が最も高いので、ボイラ選択部４４は、１号機ボイラ２０を選択する。
この場合、ボイラ選択部４４に選択されたボイラ２０は１台であるため（図４のステップＳＴ９参照）、次いで、判定部４５は、偏差量（２５０ｋｇ／ｈ）が単位蒸発量Ｕ（１００ｋｇ／ｈ）以上であるかを判定する（図４のステップＳＴ１１参照）。ここでは、偏差量は、単位蒸発量Ｕ以上であるので、出力制御部４６は、図１１に示すように、１号機ボイラ２０の蒸発量を単位蒸発量Ｕ分（１００ｋｇ／ｈ）減少させる（図４のステップＳＴ１２参照）。

出力制御部４６により１号機ボイラ２０の蒸発量が減少された後、偏差算出部４３は、必要蒸発量（４８５０ｋｇ／ｈ）と蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量（５０００ｋｇ／ｈ）との偏差量（１５０ｋｇ／ｈ）を算出する（図４のステップＳＴ１参照）。
次いで、ボイラ選択部４４は、蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。ここでは、図１１に示すように、１〜５号機のボイラ２０の負荷率は、いずれも等しいため、ボイラ選択部４４は、最も優先順位の低い５号機ボイラ２０を選択する（図４のステップＳＴ８〜ステップＳＴ１０参照）参照）。

次いで、判定部４５は、偏差量（１５０ｋｇ／ｈ）が単位蒸発量Ｕ（１００ｋｇ／ｈ）以上であるかを判定する（図４のステップＳＴ１１参照）。ここでは、偏差量は、単位蒸発量Ｕ以上であるので、出力制御部４６は、図１２に示すように、５号機ボイラ２０の蒸発量を単位蒸発量Ｕ分（１００ｋｇ／ｈ）減少させる（図４のステップＳＴ１２参照）。

出力制御部４６により５号機ボイラ２０の蒸発量が減少された後、偏差算出部４３は、必要蒸発量（４８５０ｋｇ／ｈ）と蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量（４９００ｋｇ／ｈ）との偏差量（５０ｋｇ／ｈ）を算出する。
次いで、ボイラ選択部４４は、蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。ここでは、１〜４号機のボイラ２０の負荷率が高く、かつ、負荷率がいずれも等しいため、ボイラ選択部４４は、４台のうち最も優先順位の低い４号機ボイラ２０を選択する。
この場合、判定部４５は、偏差量（５０ｋｇ／ｈ）が単位蒸発量Ｕ（１００ｋｇ／ｈ）以上でないと判定するため、出力制御部４６は、４号機ボイラ２０の蒸発量は変動させず、出力蒸発量減少に係る制御を終了する（図４のステップＳＴ１１参照）。

尚、上述した第１実施形態では、選択されたボイラ２０の蒸発量を変動させた後に、蒸発量を変更後の偏差量を算出させたが、これに限らない。即ち、出力制御部４６に、選択されたボイラ２０の蒸発量を変更させることなく、選択されたボイラ２０の情報を記憶部５に記憶させた後、偏差算出部４３に、単位蒸発量Ｕ分変動させた出力蒸発量に基いて偏差量を算出させてもよい。この場合、算出される偏差量が単位蒸発量を下回った場合に、出力制御部４６に、記憶部５に記憶された情報に基いて、選択されたボイラ２０の蒸発量をまとめて変動させてもよい。
また、ボイラ選択部４４は、偏差量及び単位蒸発量Ｕに基いて、蒸発量を変更するボイラ２０の台数を決定した後、複数のボイラ２０の負荷率及び優先順位に基いて、蒸発量を変更するボイラ２０を選択してもよい。

以上説明した第１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）複数のボイラにそれぞれ単位蒸発量Ｕを設定した。そして、制御部４を、必要蒸発量が出力蒸発量よりも大きい場合に負荷率の低いボイラ２０を選択し、必要蒸発量が出力蒸発量よりも小さい場合に負荷率の高いボイラ２０を選択するボイラ選択部４４と、ボイラ選択部４４により選択されたボイラ２０の蒸発量を単位蒸発量Ｕ分変動させる出力制御部４６と、を含んで構成した。これにより、必要蒸発量が変動した場合に、負荷率の最も高い又は低いボイラ２０の蒸発量を変動させて出力蒸発量を調整できるので、複数のボイラ２０の負荷率を平準化できる。よって、必要蒸発量が変動する度に、複数のボイラ２０すべての蒸発量を変動させてこれら複数のボイラ２０の負荷率を均一化させることなく、複数のボイラ２０の負荷率を平準化できるので、ボイラシステム１の圧力安定性を向上させられる。

（２）制御部４を、必要蒸発量と出力蒸発量との偏差量が単位蒸発量Ｕ以上であるかを判定する判定部４５を含んで構成し、判定部４５により偏差量が単位蒸発量Ｕ以上であると判定された場合に、出力制御部４６に、ボイラ２０の蒸発量を変更させた。これにより、偏差量が単位蒸発量Ｕに届かない場合にはボイラ２０の燃焼状態を変動させないので、ボイラシステム１の運転状態を安定化できる。また、ボイラ２０の燃焼状態をある程度固定できるので、燃焼状態の変動が頻繁に行われたことに基づいて燃焼状態の異常判定を行うとした場合には、ボイラ２０の燃焼状態が固定されることに起因して誤判定を起こしにくくなり、結果としてボイラ２０の燃焼状態の異常等が生じたか否かの判定を容易に行える。

（３）偏差算出部４３に、選択されたボイラ２０の蒸発量が変更された場合、必要蒸発量と、蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量と、の偏差量を算出させた。これにより、ボイラ２０の蒸発量を変更した後の出力蒸発量に基いて偏差量を算出させられる。よって、偏差量が単位蒸発量Ｕを下回るまで繰り返しボイラの蒸発量を変更させられるので、必要蒸発量が大きく変動した場合であっても、複数のボイラ２０の負荷率を平準化させられる。

（４）ボイラ選択部４４に、複数のボイラ２０の負荷率が等しい場合、最も優先順位の高いボイラ２０、又は最も優先順位の低いボイラ２０を選択させた。これにより、複数のボイラ２０の負荷率が等しい場合であっても、いずれかのボイラ２０の蒸発量を変更させられるので、必要蒸発量の変動に応じて、適切に出力蒸発量を変動させられる。

次に、本発明の第２実施形態に係るボイラシステム１の動作の具体例につき、図１３〜図１７を参照しながら説明する。
第２実施形態のボイラシステム１は、最大蒸発量及び単位蒸発量Ｕの異なる複数のボイラ２０によりボイラ群２が構成されている点で、第１実施形態と異なる。
第２実施形態では、ボイラ群２は、例えば、最大蒸発量が２０００ｋｇ／ｈで単位蒸発量が１００ｋｇ／ｈの１号機ボイラ２０、最大蒸発量が２５００ｋｇ／ｈで単位蒸発量が２５０ｋｇ／ｈの２号機ボイラ２０、及び最大蒸発量が３０００ｋｇ／で単位蒸発量が１５０ｋｇ／ｈの３号機ボイラ２０の３台のボイラにより構成される。即ち、第２実施形態では、単位蒸発量Ｕは、複数のボイラ２０それぞれに個別に設定される。
また、ボイラ２０の１号機〜３号機のそれぞれには、「１」〜「３」の優先順位が割り当てられている。

ここでは、必要蒸発量が増加した場合のボイラシステム１の動作につき説明する。
図１３に示すように、１号機ボイラ２０〜３号機ボイラ２０それぞれの蒸発量が１０００ｋｇ／ｈであり、ボイラ群２の出力蒸発量が３０００ｋｇ／ｈの状態において、必要蒸発量が３７５０ｋｇ／ｈに増加した場合、まず、偏差算出部４３は、必要蒸発量と出力蒸発量の偏差量（７５０ｋｇ／ｈ）を算出する。

次いで、ボイラ選択部４４は、蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。ここでは、必要蒸発量が出力蒸発量よりも大きいので、ボイラ選択部４４は、３台のボイラ２０のうち負荷率の低いボイラ２０を選択する。具体的には、ボイラ選択部４４は、３台のボイラ２０のうち、最も負荷率の低い３号機ボイラ２０を選択する。
次いで、判定部４５は、偏差量（７５０ｋｇ／ｈ）が３号機ボイラ２０の単位蒸発量Ｕ（１５０ｋｇ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、３号機ボイラ２０の単位蒸発量Ｕ以上であるので、出力制御部４６は、図１４に示すように、３号機ボイラ２０の蒸発量を単位蒸発量Ｕ分（１５０ｋｇ／ｈ）増加させる。

出力制御部４６により３号機ボイラ２０の蒸発量が増加された後、偏差算出部４３は、必要蒸発量（３７５０ｋｇ／ｈ）と蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量（３１５０ｋｇ／ｈ）との偏差量（６００ｋｇ／ｈ）を算出する。
次いで、ボイラ選択部４４は、蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。具体的には、ボイラ選択部４４は、図１４に示すように、３台のボイラ２０のうち最も負荷率の低いボイラ２０である３号機ボイラ２０を再度選択する。

次いで、判定部４５は、偏差量（６００ｋｇ／ｈ）が３号機ボイラ２０の単位蒸発量Ｕ（１５０ｋｇ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、３号機ボイラ２０の単位蒸発量Ｕ以上であるので、出力制御部４６は、図１５に示すように、３号機ボイラ２０の蒸発量を単位蒸発量Ｕ分（１５０ｋｇ／ｈ）増加させる。

出力制御部４６により３号機ボイラ２０の蒸発量が増加された後、偏差算出部４３は、必要蒸発量（３７５０ｋｇ／ｈ）と蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量（３３００ｋｇ／ｈ）との偏差量（４５０ｋｇ／ｈ）を算出する。
次いで、ボイラ選択部４４は、蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。ここでは、ボイラ選択部４４は、図１５に示すように、３台のボイラ２０のうち最も負荷率の低いボイラ２０である２号機ボイラ２０を選択する。

次いで、判定部４５は、偏差量（４５０ｋｇ／ｈ）が２号機ボイラ２０の単位蒸発量Ｕ（２５０ｋｇ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、２号機ボイラ２０の単位蒸発量Ｕ以上であるので、出力制御部４６は、図１６に示すように、２号機ボイラ２０の蒸発量を単位蒸発量Ｕ分（２５０ｋｇ／ｈ）増加させる。

出力制御部４６により２号機ボイラ２０の蒸発量が増加された後、偏差算出部４３は、必要蒸発量（３７５０ｋｇ／ｈ）と蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量（３５５０ｋｇ／ｈ）との偏差量（２００ｋｇ／ｈ）を算出する。
次いで、ボイラ選択部４４は、蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。ここでは、３台のボイラ２０のうち、最も負荷率の低いボイラ２０である３号機ボイラ２０を選択する。

次いで、判定部４５は、偏差量（２００ｋｇ／ｈ）が３号機ボイラ２０の単位蒸発量Ｕ（１５０ｋｇ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、３号機ボイラ２０の単位蒸発量Ｕ以上であるので、出力制御部４６は、図１７に示すように、３号機ボイラ２０の蒸発量を単位蒸発量Ｕ分（１５０ｋｇ／ｈ）増加させる。

出力制御部４６により３号機ボイラ２０の蒸発量が増加された後、偏差算出部４３は、必要蒸発量（３７５０ｋｇ／ｈ）と蒸発量変更後のボイラ群２の出力蒸発量（３７００ｋｇ／ｈ）との偏差量（５０ｋｇ／ｈ）を算出する。
次いで、ボイラ選択部４４は、蒸発量を変更させるボイラ２０を選択する。ここでは、ボイラ選択部４４は、図１７に示すように、３台のボイラ２０のうち最も負荷率の低いボイラ２０である３号機ボイラ２０を選択する。

次いで、判定部４５は、偏差量（５０ｋｇ／ｈ）が３号機ボイラ２０の単位蒸発量Ｕ（１５０ｋｇ／ｈ）以上であるかを判定する。ここでは、偏差量は、３号機ボイラ２０の単位蒸発量Ｕを下回っているので、出力制御部４６は、３号機ボイラ２０の蒸発量は変動させず、出力蒸発量増加に係る制御を終了する。

以上説明した第２実施形態のボイラシステム１によれば、上述した（１）〜（４）の効果を奏する他、以下のような効果を奏する。

（５）単位蒸発量Ｕを複数のボイラ２０それぞれに対して個別に設定し、判定部４５に、選択されたボイラ２０の単位蒸発量Ｕ以上であるかを判定させた。これにより、ボイラ群２を、最大蒸発量の異なる複数のボイラ２０により構成した場合に、それぞれのボイラ２０の特性に応じて異なる単位蒸発量Ｕを設定できる。また、判定部４５に、偏差量が選択されたボイラ２０の単位蒸発量Ｕ以上であるかを判定させたので、単位蒸発量Ｕの異なる複数のボイラ２０によりボイラ群２を構成した場合であっても、ボイラシステム１における出力蒸発量の調整を適切に行える。

以上、本発明のボイラシステム１の好ましい各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、第１実施形態及び第２実施形態では、本発明を、３台の又は５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、６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。

また、本実施形態では、ボイラ２０を、燃焼停止状態Ｓ０と最小燃焼状態Ｓ１との間の燃焼状態の変更をボイラ２０の燃焼をオン／オフすることで制御し、最小燃焼状態Ｓ１から最大燃焼状態Ｓ２の範囲においては燃焼量を連続的に制御可能な比例制御ボイラ２０により構成したが、これに限らない。即ち、ボイラを、燃焼停止状態から最大燃焼状態の範囲すべてにおいて、燃焼量を連続的に制御可能な比例制御ボイラにより構成してもよい。

また、本実施形態では、複数のボイラ２０それぞれから出力される蒸発量の合計値をボイラ群２の出力蒸発量としたが、これに限らない。即ち、台数制御装置３（制御部４）から複数のボイラ２０に送信される燃焼指示信号から算出される蒸発量である指示蒸発量の合計値をボイラ群２の出力蒸発量として扱ってもよい。

１ボイラシステム
２ボイラ群
４制御部
２０ボイラ
４４ボイラ選択部
４５判定部
４６出力制御部
Ｕ単位蒸発量

Claims

負荷率を連続的に変更して燃焼可能な複数のボイラを備えるボイラ群と、要求負荷に応じて前記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、
複数の前記ボイラには、変動可能な蒸発量の単位である単位蒸発量が設定されており、
前記制御部は、
前記要求負荷に応じて必要とされる必要蒸発量と、前記ボイラ群により出力される出力蒸発量との偏差量を算出する偏差算出部と、
前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも大きい場合に前記複数のボイラのうち負荷率の低いボイラを選択し、前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも小さい場合に前記複数のボイラのうち負荷率の高いボイラを選択するボイラ選択部と、
前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも大きいと前記ボイラ選択部により選択されたボイラの蒸発量を前記単位蒸発量分増加させ、前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも小さいと前記ボイラ選択部により選択されたボイラの蒸発量を前記単位蒸発量分減少させる出力制御部と、を備えるボイラシステム。
前記制御部は、
前記偏差算出部により算出された前記偏差量が前記単位蒸発量以上であるかを判定する判定部を更に備え、
前記出力制御部は、前記判定部により前記偏差量が前記単位蒸発量以上であると判定された場合に、前記ボイラ選択部により選択されたボイラの蒸発量を変更させる請求項１に記載のボイラシステム。
前記単位蒸発量は、前記複数のボイラそれぞれに対して個別に設定され、
前記判定部は、前記偏差量が前記ボイラ選択部により選択されたボイラの単位蒸発量以上であるかを判定する請求項２に記載のボイラシステム。
前記偏差算出部は、前記出力制御部により前記選択されたボイラの蒸発量が変更された場合、前記必要蒸発量と蒸発量変更後の前記ボイラ群の出力蒸発量との偏差量を算出する請求項１〜３のいずれかに記載のボイラシステム。
前記複数のボイラには、優先順位が設定されており、
前記ボイラ選択部は、前記複数のボイラの負荷率が等しい場合、
前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも大きいと、最も優先順位の高いボイラを選択し、
前記必要蒸発量が前記出力蒸発量よりも小さいと、最も優先順位の低いボイラを選択する請求項１〜４のいずれかに記載のボイラシステム。
前記単位蒸発量は、前記ボイラの最大蒸発量の０．１％〜２０％に設定される請求項１〜５のいずれかに記載のボイラシステム。