JP6467904B2 - ボイラシステム - Google Patents

Description

本発明は、ボイラシステムに関する。より詳しくは、最大燃焼台数の設定されたボイラ台数制御を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、最大燃焼台数又は最大使用蒸気量を予め設定値として設け、最大燃焼台数に含まれるボイラ（以下「制御対象ボイラ」ともいう）のみ燃焼させて、最大燃焼台数から外れたボイラ（以下「予備ボイラ」ともいう）を燃焼させないように、ボイラの燃焼制御を行う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、ボイラシステム１（ボイラ群２）が５台のボイラ２０を備えており、最大燃焼台数が３台に設定されていれば、５台のボイラ２０のうち、優先順位の高い３台のボイラが制御対象ボイラとして設定され、優先順位の低い２台のボイラが予備ボイラとして設定されるボイラシステム１が記載されている。そして、この特許文献１で提案されたボイラの制御方法では、３台の制御対象ボイラのみ燃焼させて、残り２台の予備ボイラを燃焼させないように、ボイラの燃焼制御を行っている。

特開２０１３−０７２６０９号公報

ところで、特許文献１に記載されたボイラシステムでは、仮に最大燃焼台数又は最大使用蒸気量が少なく設定されている場合に、例えば急激な負荷変動や一時的な必要蒸気量の増加により最大燃焼台数分の燃焼量を上回る蒸気負荷が発生したときに、予備ボイラが延々と燃焼しないため、大幅な燃焼量不足となり、ヘッダ圧力の大幅な低下が発生することになる。

本発明は、最大燃焼台数の設定されたボイラシステムにおいて、例えば急激な負荷変動や一時的な必要蒸気量の増加により最大燃焼台数分の燃焼量を上回る蒸気負荷が発生した場合に、予備ボイラを起動することで、ヘッダ圧力の大幅な低下を抑止す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、複数のボイラからなるボイラ群と、前記ボイラ群において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダと、前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧であるヘッダ圧力値を測定する蒸気圧測定手段と、前記ヘッダ圧力値に基づい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、前記制御部は、前記ボイラ群のうち、予め設定された台数のボイラを、前記制御部による制御対象である制御対象ボイラに設定する制御対象ボイラ設定部と、すべての制御対象ボイラが、予め設定された第１燃焼率以上で燃焼し、かつ前記ヘッダ圧力値が下降する状態が予め設定された第１時間継続する第１状態を検出する第１状態検出部と、前記第１状態検出部により前記第１状態を検出した場合、前記制御対象ボイラ設定部により制御対象ボイラとして設定されなかった予備ボイラを１台、制御対象に追加する予備ボイラ燃焼台数制御部と、を備える、ボイラシステムに関する。

また、前記制御部は、前記ボイラシステムの運転が開始された後、前記ヘッダ圧力値が予め設定した第１圧力値に到達するまでは、前記予備ボイラ燃焼台数制御部の機能をキャンセルする予備ボイラ燃焼台数制御停止部をさらに備えることが好ましい。

また、前記制御部は、さらに、ヘッダ圧力値に基づいて必要蒸気量を算出する必要蒸気量算出部と、全ての制御対象ボイラうちの一台の減缶対象ボイラを除いた燃焼継続対象ボイラが全て、前記第１燃焼率以下の予め設定された第２燃焼率で燃焼した場合における蒸気量の合計である減缶基準蒸気量を算出する減缶基準蒸気量算出部と、前記制御対象ボイラ設定部により制御対象ボイラとして設定されなかった予備ボイラを制御対象に追加した場合において、前記必要蒸気量が、前記減缶基準蒸気量を下回った状態が、予め設定される第２時間継続する第２状態を検出する第２状態検出部と、を備え、前記予備ボイラ燃焼台数制御部は、前記第２状態検出部により前記第２状態を検出した場合、前記減缶対象ボイラを制御対象から外すことができる。

また、前記制御部は、前記ヘッダ圧力値が予め設定された設定圧力範囲におさまるように、前記制御対象ボイラの燃焼状態を制御し、前記制御部は、さらに前記制御対象ボイラ設定部により制御対象ボイラとして設定されなかった予備ボイラを制御対象に追加した場合において、前記ヘッダ圧力値が予め設定された第２圧力値を上回る状態が予め設定した第３時間継続する第３状態を検出する第３状態検出部を備え、前記予備ボイラ燃焼台数制御部は、前記第３状態検出部により前記第３状態を検出した場合、予備ボイラ１台を制御対象から外すことができる。

また、前記第２圧力値は、前記設定圧力範囲の下限値を上回り、かつ上限値以下であることが好ましい。

本発明のボイラシステムによれば、例えば急激な負荷変動や一時的な必要蒸気量の増加により最大燃焼台数分の燃焼量を上回る蒸気負荷が発生した場合に、予備ボイラを起動することで、ヘッダ圧力の大幅な低下を抑止することができる。

本発明の第１実施形態に係るボイラシステムの概略を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るボイラ群の概略を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るボイラ群の概略を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る制御部４の構成を示す機能ブロック図である。 本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の動作を示す図である。 第１実施形態に係るボイラシステム１の動作を示すフローチャートである。 第１実施形態に係るボイラシステム１の動作を示す図である。 第１実施形態に係るボイラシステム１の動作を示す図である。 第２実施形態の制御部４Ａの構成を示す機能ブロック図である。 第２実施形態に係るボイラシステム１の動作を示すフローチャートである。

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、本発明の第１実施形態に係るボイラシステム１の全体構成につき、図１を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
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気量である必要蒸気量を算出する。

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。
ボイラシステム１を構成する複数のボイラ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又は連続制御ボイラにより構成することができる。

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。図２Ａに示すように、ボイラ２０を４位置（燃焼停止位置、低燃焼位置、中燃焼位置及び高燃焼位置）制御ボイラとしている。

なお、段階値制御ボイラは、４位置制御に限定されない。段階値制御ボイラは、Ｎを任意の整数として、Ｎ位置制御すなわち、段階値制御ボイラの燃焼量を、燃焼停止状態を含めてＮ位置に段階的に制御可能なボイラ２０とすることができる。例えば、燃焼位置の個数は、２位置（つまり、オン／オフのみ）、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。

段階値制御ボイラからなる５台の各ボイラ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（高燃焼状態における燃焼量）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。

なお、段階値制御ボイラの燃焼又はその停止は、仮想ボイラ単位で扱うこともできる。仮想ボイラとは、ボイラにおける燃焼位置（燃焼量）の違い（低燃焼位置、中燃焼位置、高燃焼位置等）をそれぞれ独立したボイラとみなし、それぞれの蒸発量をボイラに仮想したものである。例えば、オン／オフボイラ（２位置ボイラ）であれば、仮想ボイラは、１台であり、実際の物理的なボイラ数と一致する。また、３位置ボイラは、物理的に１台であっても、低燃焼量ボイラと、（高燃焼量−低燃焼量）ボイラとの２台であると、仮想的に数えることができる。４位置ボイラは、低燃焼量ボイラ、（中燃焼量−低燃焼量）ボイラ、（高燃焼量−中燃焼量）ボイラの３台であると、仮想的に数えることができる。よって、３位置ボイラが低燃焼状態であれば、その低燃焼量ボイラに対して燃焼指示を行っていると、制御上扱うことができ、一方、その（高燃焼量−低燃焼量）ボイラに対して燃焼停止指示を行っていると、制御上扱うことができる。

また、連続制御ボイラとは、燃焼率を連続的に変更して燃焼可能な連続制御ボイラである。図２Ｂに示すように、少なくとも、最小燃焼状態Ｓ１（例えば、最大燃焼率の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。連続制御ボイラは、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。

連続制御ボイラは、連続制御ボイラの燃焼停止状態Ｓ０と最小燃焼状態Ｓ１との間の燃焼状態の変更については、連続制御ボイラ（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。
なお、燃焼量を連続的に制御するとは、後述のローカル制御部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、連続制御ボイラの出力（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。

より具体的には、連続制御ボイラには、変動可能な蒸気量の単位である単位蒸気量Ｕが設定されている。これにより、連続制御ボイラは、最小燃焼状態Ｓ１から最大燃焼状態Ｓ２の範囲においては、単位蒸気量Ｕ単位で、蒸気量を変更可能となっている。
ここで、単位蒸気量Ｕは、連続制御ボイラの最大燃焼状態Ｓ２における蒸気量（最大蒸気量）に応じて適宜設定できるが、ボイラシステムにおける出力蒸気量の必要蒸気量に対する追従性を向上させる観点から、連続制御ボイラの最大蒸気量の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。

次に、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等を行うボイラ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２Ａ又は図２Ｂ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。

なお、段階値制御ボイラの燃焼又はその停止を仮想ボイラ単位で扱う場合、仮想ボイラ単位に優先順位を設定することができる。例えば、図６（Ａ）に示すように、仮想ボイラ単位の優先順位を、高い方から１号機の低燃焼量ボイラ、２号機の低燃焼量ボイラ、１号機の（中燃焼量−低燃焼量）ボイラ、２号機の（中燃焼量−低燃焼量）ボイラ、３号機の低燃焼量ボイラ、３号機の（中燃焼量−低燃焼量）ボイラ、１号機の（高燃焼量−低燃焼量）ボイラ、２号機の（高燃焼量−低燃焼量）ボイラ、３号機の（高燃焼量−低燃焼量）ボイラのように設定することができる。

複数のボイラ２０のそれぞれは、信号線１６を介して台数制御装置３と電気的に接続され、台数制御装置３の制御により燃焼状態（燃焼量）が制御される。

以上説明したボイラ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、蒸気消費量に応じてボイラ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から送信される制御信号又は運転者の手動操作により入力された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等が挙げられる。

以上のように構成されたボイラシステム１では、ボイラ群２で発生させた蒸気が、蒸気ヘッダ６を介して蒸気使用設備１８に供給される。

次に、台数制御装置３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（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、ボイラシステム１に対して予め設定される最大燃焼台数又は最大使用蒸気量の情報、後述する各ボイラ２０の第１燃焼率及び第１燃焼率以下の値となる第２燃焼率の情報、後述する第１時間及び第２時間、後述する第１圧力値、複数のボイラ２０の優先順位の設定の情報、及び優先順位の変更（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。

制御部４は、図３に示すように、制御対象ボイラ設定部４１と、第１状態検出部４２と、予備ボイラ燃焼台数制御部４３と、予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４と、必要蒸気量算出部４５と、減缶基準蒸気量算出部４６と、第２状態検出部４７と、を備える。

［制御対象ボイラ設定部４１］
制御対象ボイラ設定部４１は、例えば、優先順位に基づいてボイラ群２から、予め設定された最大燃焼台数又は予め設定された最大使用蒸気量を満足する最少台数のボイラ２０を、制御部４による燃焼制御対象（制御対象ボイラ）として設定する。なお、最大燃焼台数又は最大使用蒸気量を満足する最少台数から外れたボイラ２０は、予備ボイラとして設定される。以下、制御対象ボイラ設定部４１により制御対象として設定されたボイラを「設定上の制御対象ボイラ」ともいう。また、制御対象ボイラ設定部４１により制御対象から外れたボイラを「設定上の予備ボイラ」ともいう。
例えば、図２Ａ又は図２Ｂを参照すると、最大燃焼台数を３台とした場合、１号機〜３号機を設定上の制御対象ボイラとし、残りの４号機及び５号機が設定上の予備ボイラとされる。

［第１状態検出部４２］
第１状態検出部４２は、すべての制御対象ボイラ２０が、それぞれ予め設定された第１燃焼率（例えば、最大燃焼率）以上で燃焼し、かつその燃焼状態でヘッダ圧力値ＰＶが下降する状態が予め設定された第１時間継続する状態（以下「第１状態」ともいう）にあることを検出する。

ボイラ２０が段階値制御ボイラの場合、第１燃焼率を、燃焼位置（例えば、高燃焼位置、中燃焼位置等）により設定することもできる。この場合、段階値制御ボイラ２０毎に第１燃焼率として高燃焼位置のほかに中燃焼位置を指定することができる。

なお、例えば急激な蒸気負荷の増加が発生し、制御対象ボイラ２０を燃焼停止状態から最大燃焼状態に移行させる場合に、当該制御対象ボイラ２０が例えば全体負荷の減少に伴い燃焼を停止し、停止期間が長期に亘るボイラ２０であった場合、当該ボイラが保有していた熱は既に放出され、冷却されていることがある。このような冷却されたボイラ（以下、「冷態ボイラ」ともいう）を新たに燃焼させる場合、制御部４が、当該ボイラ２０に対して、最大燃焼率で燃焼するように燃焼指示してから例えば３分程度たたないと、最大燃焼率の燃焼状態にならない可能性がある。

したがって、第１状態検出部４２は、制御対象ボイラ２０が第１燃焼率以上の燃焼状態であるかを判定するために、当該制御対象ボイラ自身の情報（当該ボイラの燃焼状態及び当該ボイラの圧力）を収集して、当該ボイラ２０の燃焼状態が第１燃焼率以上で燃焼している状態であって、かつ当該ボイラ２０内の圧力がヘッダ圧力相当であることを判断することで、制御対象ボイラ２０が第１燃焼率以上で燃焼している状態にあることを判定することが好ましい。

［予備ボイラ燃焼台数制御部４３］
予備ボイラ燃焼台数制御部４３は、第１状態検出部４２により第１状態を検出する毎に（すなわち、すべての制御対象ボイラ２０が、それぞれ予め設定された第１燃焼率以上で燃焼し、かつその燃焼状態でヘッダ圧力値ＰＶが下降する状態が予め設定された第１時間継続する状態にある場合）、例えば、優先順位に基づいて、制御対象ボイラ設定部４１により制御対象ボイラとして設定されなかった予備ボイラ２０の中から１台の予備ボイラを制御対象に追加する。
このように、予備ボイラ燃焼台数制御部４３により、制御対象に追加された（設定上の）予備ボイラを含めた制御対象ボイラを、制御上の制御対象ボイラという。すなわち、制御上の制御対象ボイラは、設定上の制御対象ボイラと制御対象に追加された、設定上の予備ボイラとから構成される。
なお、１台の（設定上の）予備ボイラを制御対象に追加した後に、第１状態検出部４２により第１状態を検出した場合、燃焼制御対象に追加されていない別の予備ボイラがあるときは、当該別の予備ボイラ２０の中からさらに１台の予備ボイラを制御対象に追加する。
例えば、図２Ａ又は図２Ｂにおいて、１号機〜３号機を制御対象ボイラとして設定し、残りの４号機及び５号機が予備ボイラとして設定されている場合に、１号機〜３号機が、それぞれ予め設定された第１燃焼率以上で燃焼し、かつその燃焼状態でヘッダ圧力値が下降する状態が予め設定された第１時間継続するときに、４号機を制御対象に追加する。
こうすることで、例えば急激な負荷変動や一時的な必要蒸気量の増加により最大燃焼台数分の燃焼量を上回る蒸気負荷が発生した場合に、予備ボイラを制御対象に追加することで、ヘッダ圧力の大幅な低下を抑止することができる。
また、ヘッダ圧力値が下降する状態が予め設定された第１時間継続することを条件としていることから、ボイラシステム１において、一時的に第１燃焼率以上の燃焼状態となった場合に予備ボイラを制御対象に追加することがなく、予備ボイラを無駄に起動することを抑制することができる。
なお、予備ボイラ燃焼台数制御部４３が、制御対象に追加した予備ボイラを一定の条件下で制御対象から外す場合の処理については後述する。

［予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４］
ボイラシステム１の運転が開始され、ボイラ群２の台数制御が始動する場合、ヘッダ圧力が大幅に低い状態から台数制御が開始されるため、制御部４は、制御対象ボイラ設定部４１により制御対象ボイラとして設定されたすべての制御対象ボイラ２０を、最大燃焼状態（第１燃焼率以上の燃焼状態）で燃焼させることが発生する。
このため、ボイラシステム１の運転が開始され、ボイラ群２の台数制御が始動した後、ヘッダ圧力値ＰＶが所定の圧力値（第１圧力値Ｐ１）に到達するまでは、予備ボイラ燃焼台数制御部４３の機能の作動をキャンセルし、予備ボイラを制御対象に追加しないようにすることが好ましい。

予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４は、ボイラシステム１の運転が開始された後、ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定した第１圧力値Ｐ１に到達するまでは、予備ボイラ燃焼台数制御部４３の機能をキャンセルする。
こうすることで、ボイラシステム１の運転直後に、例えば制御対象ボイラ２０を全台最大燃焼で燃焼させて、立ち上げがより早くなるようにする場合に、予備ボイラ燃焼台数制御部４３が、予備ボイラを制御対象に追加することがなく、予備ボイラを無駄に起動することを抑制することができる。

次に、１台以上の設定上の予備ボイラ２０が予備ボイラ燃焼台数制御部４３により制御対象に追加された後に、予備ボイラ１台を制御対象から除外する場合の処理について説明する。

［必要蒸気量算出部４５］
最初に、必要蒸気量算出部４５について説明する。必要蒸気量算出部４５は、ヘッダ圧力値ＰＶに基づいて必要蒸気量ＭＶを算出する。

［比例分配制御の場合］
ボイラシステム１の複数のボイラ２０が段階値制御ボイラの場合、ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定された設定圧力範囲に収まるように、制御対象の段階値制御ボイラの燃焼量を制御し、ヘッダ圧力値ＰＶによって必要蒸気量が一意的に定まる、比例分配制御方式を採用することができる。

この場合、必要蒸気量算出部４５は、制御周期毎に、ヘッダ圧力値ＰＶと設定圧力範囲の上限圧力値Ｐ_ｍａｘとの差分である圧力偏差Ｐ_Ｄ１に基づいて、必要蒸気量ＭＶ_ｎを算出する。ここで、添字ｎは、制御周期毎に行われる繰り返し演算の演算回数（ｎ回目：ｎ＝１，２，…，Ｎの正の整数値）を示す。
より具体的には、必要蒸気量算出部４５は、制御周期毎に、ヘッダ圧力値ＰＶの圧力偏差Ｐ_Ｄ１（設定圧力範囲の上限圧力値Ｐ_ｍａｘとヘッダ圧力値ＰＶとの差分）を、設定圧力範囲の上限圧力値Ｐ_ｍａｘと下限圧力値Ｐ_ｍｉｎとの差分である制御幅Ｐ_１で除算した比率Ｐ_Ｒ１に基づいて、要求負荷に応じたボイラで発生すべき蒸気量（以下、「必要蒸気量ＭＶ_ｎ」ともいう）を式１により算出する。

必要蒸気量ＭＶ_ｎ＝最大蒸気量ＪＧ×Ｐ_Ｒ１ ・・・・・・・(式１)

ここで、最大蒸気量ＪＧとは、ボイラシステム１の制御上の制御対象ボイラを構成するボイラ２０それぞれに予め設定された最大燃焼率で燃焼した場合における蒸気量（最大蒸気量）の合計である。

必要蒸気量算出部４５は、制御周期毎に、式１により算出した必要蒸気量ＭＶと制御周期毎に算出した出力蒸気量ＪＴとの偏差量及びヘッダ圧力値ＰＶの変動状態に基づいて、それぞれの段階値制御ボイラ２０の燃焼位置を選択することで、燃焼状態を制御することができる。
なお、比例分配制御方式による燃焼制御は、ボイラシステム１の複数のボイラ２０が連続制御ボイラの場合においても適用することができる。

［ＰＩ制御又はＰＩＤ制御の場合］
ボイラシステム１の複数のボイラ２０が連続制御ボイラの場合、ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定された目標圧力値ＳＶに一致するように、制御対象の連続制御ボイラの燃焼量を制御し、ヘッダ圧力によって必要蒸気量が一意的に定まる、ＰＩ制御又はＰＩＤ制御を採用することができる。

この場合、必要蒸気量算出部４５は、ヘッダ圧力値ＰＶを目標圧力値ＳＶに保つように、現時点の必要蒸気量ＭＶ_ｎを速度形ＰＩアルゴリズム又は速度形ＰＩＤアルゴリズムにより算出する。

より具体的には、必要蒸気量算出部４５は、蒸気圧センサ７で測定されたヘッダ圧力値ＰＶ（フィードバック値）と予め設定された目標圧力値ＳＶ（設定値）との偏差がゼロとなるように、現時点の必要蒸気量ＭＶ_ｎを、以下に示す速度形ＰＩＤアルゴリズムにより算出する。なお、速度形ＰＩアルゴリズムについては、速度形ＰＩＤアルゴリズムにおいて、Ｄ制御出力(変化分)を省略したものであり、その説明は省略する。

必要蒸気量算出部４５は、複数のボイラ２０から発生させるべき現時点の必要蒸気量ＭＶ_ｎを、下記の速度形演算式（式２）により算出する。
ＭＶ_ｎ＝ＭＶ_ｎ−１＋ΔＭＶ_ｎ ・・・・・・・・・・・・・・・（式２）
（式２）において、ＭＶ_ｎ：現時点の必要蒸気量（今回必要蒸気量）、ＭＶ_ｎ−１：前回の制御周期時点の必要蒸気量（前回必要蒸気量）、ΔＭＶ_ｎ：前回から今回までの必要蒸気量変化分である。ここで、添字ｎは、繰り返し演算の演算回数（ｎ回目：ｎ＝１，２，…，Ｎの正の整数値）を示す。
速度形演算は、制御周期毎に前回から今回までの必要蒸気量変化分ΔＭＶ_ｎのみを計算し、これに前回必要蒸気量ＭＶ_ｎ−１を加算して、今回必要蒸気量ＭＶ_ｎを計算する方法である。
これに対して、制御周期毎に今回必要蒸気量ＭＶ_ｎを直接計算するＰＩＤ制御アルゴリズムは、位置形演算と言う。

前回から今回までの必要蒸気量変化分ΔＭＶ_ｎは、下記の（式３）により算出される。
ΔＭＶ_ｎ＝ΔＰ_ｎ＋ΔＩ_ｎ＋ΔＤ_ｎ ・・・・・・・（式３）
（式３）において、ΔＰ_ｎ：Ｐ制御出力(変化分)、ΔＩ_ｎ：Ｉ制御出力(変化分)、ΔＤ_ｎ：Ｄ制御出力(変化分)であり、それぞれ下記の（式４）〜（式６）により求められる。
ΔＰ_ｎ＝Ｋ_Ｐ×(ｅ_ｎ−ｅ_ｎ−１) ・・・・・・・・・・・・・・（式４）
ΔＩ_ｎ＝Ｋ_Ｐ×(Δｔ／Ｔ_Ｉ)×ｅ_ｎ ・・・・・・・・ （式５）
ΔＤ_ｎ＝Ｋ_Ｐ×(Ｔ_Ｄ／Δｔ)×(ｅ_ｎ−２ｅ_ｎ−１＋ｅ_ｎ−２) ・・・（式６）
（式４）〜（式６）において、Δｔ：制御周期、Ｋ_Ｐ：比例ゲイン、Ｔ_Ｉ：積分時間、Ｔ_Ｄ：微分時間、ｅ_ｎ：現時点の偏差量、ｅ_ｎ−１：前回の制御周期時点の偏差量、ｅ_ｎ−２：前々回の制御周期時点の偏差量である。
現時点の偏差量ｅ_ｎは、目標圧力値ＳＶと、蒸気圧センサ７で測定されたヘッダ圧力値ＰＶとの差であって、下記の（式７）により求められる。
ｅ_ｎ＝ＳＶ−ＰＶ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（式７）

必要蒸気量算出部４５は、（式４）、（式５）、（式６）で算出された各出力(変化分)を、（式３）に従って合計することにより、前回から今回までの必要蒸気量変化分ΔＭＶ_ｎを算出する。
そして、必要蒸気量算出部４５は、（式２）のように、前回必要蒸気量ＭＶ_ｎ−１に必要蒸気量変化分ΔＭＶ_ｎを加算して、今回必要蒸気量ＭＶ_ｎを計算することができる。

なお、ＰＩ制御方式又はＰＩＤ制御方式による燃焼制御は、ボイラシステム１の複数のボイラ２０が段階値制御ボイラの場合においても適用することができる。

以上のように、必要蒸気量算出部４５は、ヘッダ圧力値ＰＶ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気量である必要蒸気量（ＭＶ）を算出することができる。以下、必要蒸気量（ＭＶ）は、上記のように算出されるものとする。

［減缶基準蒸気量算出部４６］
次に、減缶基準蒸気量算出部４６について説明する。
減缶基準蒸気量算出部４６は、全ての制御対象ボイラから一台の減缶対象ボイラを除いた燃焼継続対象ボイラが全て第１燃焼率以下の予め設定された第２燃焼率で燃焼した場合における蒸気量の合計（以下、「減缶基準蒸気量」ともいう）を算出する。
減缶対象ボイラとは、予備ボイラを制御対象に追加した後に、制御上の制御対象ボイラの台数が設定上の制御対象ボイラ台数を上回る場合に、一定の条件下で制御対象から外す対象とするボイラを意味する。

［第２状態検出部４７］
次に、第２状態検出部４７について説明する。
予備ボイラ燃焼台数制御部４３により制御対象ボイラとして予備ボイラを制御対象に追加した場合において、第２状態検出部４７は、必要蒸気量算出部４５により算出される必要蒸気量（ＭＶ）と、減缶基準蒸気量算出部４６により算出される減缶基準蒸気量と、の比較を行い、必要蒸気量（ＭＶ）が減缶基準蒸気量を下回る状態が予め設定された第２時間継続する状態（「第２状態」ともいう）にあることを検出する。

なお、ボイラ２０が段階値制御ボイラの場合、第２燃焼率（第１燃焼率以下に設定）を、燃焼位置（例えば、高燃焼位置、中燃焼位置等）により設定することもできる。この場合、段階値制御ボイラ２０毎に第２燃焼率として高燃焼位置のほかに中燃焼位置を指定することができる。

［予備ボイラ燃焼台数制御部４３］
予備ボイラ燃焼台数制御部４３が、制御対象に追加した予備ボイラを一定の条件下で制御対象から外す場合の処理について説明する。
予備ボイラ燃焼台数制御部４３は、制御対象ボイラとして予備ボイラを制御対象に追加した場合において、第２状態検出部４７により第２状態を検出した場合、制御上の制御対象から、当該制御上の制御対象ボイラ２０のうち最も優先順位の低いボイラ２０を減缶対象ボイラとすることができる。
なお、制御上の制御対象ボイラ２０から外された減缶対象ボイラ２０は、制御対象から外された後、通常の燃焼量増減判断において、減少判断が行われた際に燃焼停止する。
なお、制御対象ボイラ設定部４１により設定された制御対象ボイラの台数は減少しない。

予備ボイラ燃焼台数制御部４３が減缶対象ボイラ２０を制御対象から除外する動作について、図４を参照しながら説明する。

図４に示すように、５台のボイラ２０からなるボイラ群を備え、各ボイラ２０の最大蒸気量（最大出力）が７０００ｋｇ／ｈ、また、第１燃焼率及び第２燃焼率がそれぞれ１００％として予め設定された、ボイラシステム１をモデルとしている。

最初に、（Ａ）に示すように、制御対象ボイラ設定部４１は、１号機から３号機を制御対象ボイラとし、残りの４号機及び５号機を予備ボイラとして設定した。

その後、（Ｂ）に示すように、予備ボイラ燃焼台数制御部４３により、４号機及び５号機の予備ボイラが制御対象に追加された。この時点において、必要蒸気量算出部４５により算出された必要蒸気量（ＭＶ）は３５０００ｋｇ／ｈ、また最も優先順位の低いボイラ５号機を減缶対象ボイラとした場合、減缶基準蒸気量は、１号機から４号機が全て第２燃焼率（１００％）で燃焼した場合における蒸気量の合計である２８０００ｋｇ／ｈとなる。

その後、負荷が減少し、（Ｃ）に示すように、必要蒸気量（ＭＶ）が２８０００ｋｇ／ｈに減少し、さらに（Ｄ）に示すように、必要蒸気量（ＭＶ）が２７９００ｋｇ／ｈに減少した。この時点で、減缶基準蒸気量は２８０００ｋｇ／ｈである。

その後、必要蒸気量（ＭＶ）が、減缶基準蒸気量（２８０００ｋｇ／ｈ）を下回る状態が第１時間（Ｔ秒）継続した結果、（Ｅ）に示すように、予備ボイラ燃焼台数制御部４３により、減缶対象ボイラとされた最も優先順位の低い予備ボイラ５号機が制御対象から外される。
この時点で、必要蒸気量（ＭＶ）は２７９００ｋｇ／ｈ、また最も優先順位の低いボイラ４号機を減缶対象ボイラとした場合、減缶基準蒸気量は、１号機から３号機が全て第２燃焼率（１００％）で燃焼した場合における蒸気量の合計である２１０００ｋｇ／ｈとなる。

その後、さらに負荷の減少が続き、（Ｆ）において、必要蒸気量（ＭＶ）が２０９００ｋｇ／ｈとなった。この時点で、減缶基準蒸気量は２１０００ｋｇ／ｈである。

その後、必要蒸気量（ＭＶ）が減缶基準蒸気量（２１０００ｋｇ／ｈ）を下回る状態が第１時間（Ｔ秒）継続した結果、（Ｇ）に示すように、予備ボイラ燃焼台数制御部４３により、減缶対象ボイラとされた最も優先順位の低い予備ボイラ４号機が制御対象から外される。

次に、本実施形態のボイラシステム１によるボイラ群２の燃焼状態の制御の流れにつき、図５を参照しながら説明する。図５は、ボイラシステム１の動作を示すフローチャートである。

ステップＳＴ１において、例えば運転スイッチが入り、制御部４による燃焼制御が開始されると、制御対象ボイラ設定部４１は、複数のボイラ２０から制御対象ボイラ２０を設定する。この際、予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４は、ボイラシステム１の運転が開始された後、予備ボイラ燃焼台数制御部４３の機能をキャンセルする。

ステップＳＴ２において、制御部４は、ヘッダ圧力値ＰＶに基づいて制御対象ボイラ２０の燃焼状態を制御する。

ステップＳＴ３において、予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４は、ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定した第１圧力値Ｐ１に到達したかどうか判断する。ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定した第１圧力値に到達した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳＴ４に移る。ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定した第１圧力値Ｐ１に到達していない場合（Ｎｏ）、ステップＳＴ２に戻る。

ステップＳＴ４において、予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４は、予備ボイラ燃焼台数制御部４３の機能のキャンセルを終了し、予備ボイラ燃焼台数制御部４３の機能を有効にする。

ステップＳＴ５において、制御部４は、制御周期毎にヘッダ圧力値ＰＶに基づいて制御対象ボイラ２０の燃焼状態を制御する。

ステップＳＴ６において、予備ボイラ燃焼台数制御部４３は、第１状態検出部４２により第１状態を検出したか否かを判定する。第１状態検出部４２により第１状態を検出した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳＴ７に移る。第１状態を検出しない場合（Ｎｏ）、ステップＳＴ１１に移る。

ステップＳＴ７において、予備ボイラ燃焼台数制御部４３は、１台の予備ボイラ２０を制御対象ボイラとして追加する。

その後、ステップＳＴ５に戻る。

ステップＳＴ１１において、予備ボイラ燃焼台数制御部４３は、設定上の予備ボイラ２０を制御対象に追加した場合（制御対象ボイラの台数が最大燃焼台数を超えている場合）であって、第２状態検出部４７により第２状態を検出したか否かを判定する。第２状態を検出した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１２に移る。第２状態を検出していない場合（Ｎｏ）、ステップＳＴ５に戻る。

ステップＳＴ１２において、予備ボイラ燃焼台数制御部４３は、例えば、優先順位に従って優先順位の一番低い減缶対象ボイラ１台を制御対象から外す。

その後、ステップＳＴ５に戻る。

次に、図６又は図７を参照して、第１実施形態に係る台数制御を実施した場合の動作を説明する。なお、図６は、ボイラ２０が段階値制御ボイラの場合を示し、図７は、ボイラ２０が連続制御ボイラの場合を示す。
図６の（Ａ）又は図７の（Ａ）に示すように、制御部４（制御対象ボイラ設定部４１）は、最大燃焼台数３台に対応して、１号機〜３号機を制御対象ボイラとして、４号機及び５号機を予備ボイラとする。その後、制御部４（第１燃焼制御部４５）は、ヘッダ圧力値ＰＶに基づいて１号機〜３号機の燃焼状態を制御する。

その後、図６の（Ｂ）又は図７の（Ｂ）に示すように、すべての制御対象ボイラ（１号機〜３号機）が、第１燃焼率（ここでは最大燃焼率）以上で燃焼し、かつその燃焼状態でヘッダ圧力値ＰＶが下降する状態が予め設定された第１時間継続する場合、図６の（Ｃ）又は図７の（Ｃ）に示すように、制御部４（予備ボイラ燃焼台数制御部４３）は、予備ボイラ４号機を制御対象に追加する。この際、図６の（Ｃ）に示すように、仮想ボイラ単位の優先順位は、変更される。
その後、図６の（Ｄ）又は図７の（Ｄ）に示すように、ヘッダ圧力値ＰＶに基づいて算出される必要蒸気量ＭＶが減缶基準蒸気量を下回る状態が予め設定された第２時間継続する状態（第２状態）にあることを検出すると、図６の（Ｅ）又は図７の（Ｅ）に示すように、減缶対象ボイラとされた予備ボイラ４号機を制御対象から外す。この際、図６の（Ｅ）に示すように、仮想ボイラ単位の優先順位は変更される。
制御対象から外された４号機（減缶対象ボイラ）は、その後、通常の燃焼量増減判断において、減少判断が行われたときに燃焼停止する。

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。

制御部４は、ボイラ群２のうち、予め設定された最大燃焼台数のボイラ（例えば１号機〜３号機の３台）を、制御部４による制御対象である制御対象ボイラに設定する制御対象ボイラ設定部４１と、すべての制御対象ボイラが、予め設定された第１燃焼率以上で燃焼し、かつヘッダ圧力値ＰＶが下降する状態が予め設定された第１時間継続する第１状態を検出する第１状態検出部４２と、前記第１状態検出部４２により第１状態を検出した場合、制御対象ボイラ設定部４１により制御対象ボイラとして設定されなかったボイラ（例えば、４号機）を１台、制御対象に追加する予備ボイラ燃焼台数制御部４３と、を備える。
これにより、例えば急激な負荷変動や一時的な必要蒸気量の増加により最大燃焼台数分(３台分)の燃焼量を上回る蒸気負荷が発生した場合に、予備ボイラ（４号機及び／又は５号機）を起動することで、ヘッダ圧力の大幅な低下を抑止することができる。

また、制御部４は、ボイラシステム１の運転が開始された後、ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定した第１圧力値Ｐ１に到達するまでは、予備ボイラ燃焼台数制御部４３の機能をキャンセルする予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４をさらに備える。
これにより、ボイラシステム１の運転直後に、例えば制御対象ボイラ２０（例えば１号機〜３号機の３台）を全台最大燃焼で燃焼させて、立ち上げがより早くなるようにする場合に、予備ボイラ燃焼台数制御部４３が、予備ボイラ（例えば、４号機及び／又は５号機）を制御対象に追加することがなく、予備ボイラを無駄に起動することを抑制することができる。

予備ボイラ燃焼台数制御部４３は、予備ボイラ２０を制御対象に追加した場合において、第２状態検出部４７によりヘッダ圧力値ＰＶに基づいて算出される必要蒸気量（ＭＶ）が減缶基準蒸気量を下回る状態が予め設定された第２時間継続する状態にあることを検出するときは、減缶対象ボイラ２０を除外する。
そうすることで、制御部４は、通常時は予め設定された最大燃焼台数又は予め設定された最大使用蒸気量を満足する最少台数のボイラ２０（例えば３台）により台数制御を行い、非常時(例えば、最大燃焼台数分の最大燃焼量を超える急激な負荷の増大時)には、予備ボイラを燃焼制御対象（制御対象ボイラ）とする運用にすることができ、ヘッダ圧力の大幅な低下を抑止することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係るボイラシステム１について、図８及び図９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の複数のボイラ２０は段階値制御ボイラであり、ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定された設定圧力範囲に収まるように、制御対象の段階値制御ボイラの燃焼量を制御し、ヘッダ圧力値ＰＶによって必要蒸気量ＭＶが一意的に定まる、いわゆる比例分配制御方式を採用する。
第２実施形態は、第１実施形態における予備ボイラ燃焼台数制御部４３が、制御対象に追加した予備ボイラを一定の条件下で制御対象から外す場合の処理が異なる。このため、第２実施形態における予備ボイラ燃焼台数制御部を４３Ａとして表す。
なお、第２実施形態の説明にあたって、第１実施形態と同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。

第２実施形態では、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａは、予備ボイラ２０を制御対象に追加した場合において、ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定された、設定圧力範囲の下限値Ｐ_ｍｉｎ以上で上限値Ｐ_ｍａｘ以下の値である第２圧力値Ｐ２を上回る状態が予め設定された第３時間継続するときは、制御上の制御対象ボイラとされている設定上の予備ボイラ２０を制御対象から外すように制御する。

このため、第２実施形態では、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、ボイラシステム１に対して予め設定される最大燃焼台数又は最大使用蒸気量の情報、各ボイラ２０の第１燃焼率（最大燃焼率）及び第１燃焼率以下の値となる第２燃焼率の情報、第１時間、第１圧力値、複数のボイラ２０の優先順位の設定の情報、及び優先順位の変更（ローテーション）に関する設定の情報に加えて、後述する第３時間及び後述する第２圧力値を予め設定し記憶する。ここで、第２圧力値Ｐ２は、設定圧力範囲の下限値Ｐ_ｍｉｎ以上で上限値Ｐ_ｍａｘ以下の値である。

また、第２実施形態では、制御部４Ａは、図８に示すように、制御対象ボイラ設定部４１と、第１状態検出部４２と、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａと、予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４と、第３状態検出部４８と、を備える。

予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａは、第１実施形態と同様に、第１状態検出部４２により第１状態を検出する毎に（すなわち、すべての制御対象ボイラ２０が、それぞれ予め設定された第１燃焼率（最大燃焼率）以上で燃焼し、かつその燃焼状態でヘッダ圧力値が下降する状態が予め設定された第１時間継続する状態にある場合）、例えば、優先順位に基づいて、制御対象ボイラ設定部４１により制御対象ボイラとして設定されなかった予備ボイラ２０の中から１台の予備ボイラを制御対象に追加する。
第１実施形態とは異なり、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａは、予備ボイラ２０を制御対象に追加した場合において、ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定された第２圧力値Ｐ２を上回る状態が予め設定された第３時間継続するときは、制御上の制御対象から、例えば、当該制御上の制御対象ボイラ２０のうち最も優先順位の低い予備ボイラ２０を外すように制御する。

このため、第３状態検出部４８を備えることで、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａにより予備ボイラ２０を制御対象に追加した場合において、ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定された第２圧力値Ｐ２を上回る状態が予め設定された第３時間継続する状態を検出することができる。

すなわち、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａは、予備ボイラ２０を制御対象に追加した場合において、第３状態検出部４８により第３状態を検出する毎に、予備ボイラ２０を１台ずつ、制御対象から外すように制御する。

そうすることで、制御部４Ａは、通常時は予め設定された最大燃焼台数又は最大使用蒸気量を満足する最少台数のボイラ２０（例えば３台）により台数制御を行い、非常時(例えば、最大燃焼台数分の最大燃焼量を超える急激な負荷の増大時)には、予備ボイラを燃焼制御対象（制御対象ボイラ）とする運用にすることができ、ヘッダ圧力の大幅な低下を抑止することができる。

次に、第２実施形態のボイラシステム１によるボイラ群２の燃焼状態の制御の流れにつき、図９を参照しながら説明する。図９は、第２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。

ステップＳＴ１において、制御部４Ａによる燃焼制御が開始されると、制御対象ボイラ設定部４１は、複数のボイラ２０から制御対象ボイラ２０を設定する。この際、予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４は、ボイラシステム１の運転が開始された後、予備ボイラ燃焼台数制御部４３の機能をキャンセルする。

ステップＳＴ２において、制御部４Ａは、ヘッダ圧力値ＰＶが、設定圧力範囲におさまるように制御対象ボイラ２０の燃焼状態を制御する。

ステップＳＴ３において、予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４は、ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定した第１圧力値Ｐ１に到達したかどうか判断する。ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定した第１圧力値Ｐ１に到達した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳＴ３に移る。ヘッダ圧力値ＰＶが予め設定した第１圧力値Ｐ１に到達していない場合（Ｎｏ）、ステップＳＴ２に戻る。

ステップＳＴ４において、予備ボイラ燃焼台数制御停止部４４は、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａの機能のキャンセルを終了し、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａの機能を有効にする。

ステップＳＴ５において、制御部４Ａは、制御周期毎にヘッダ圧力値ＰＶが、設定圧力範囲におさまるように制御対象ボイラ２０の燃焼状態を制御する。

ステップＳＴ６において、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａは、第１状態検出部４２により第１状態を検出したか否かを判定する。第１状態検出部４２により第１状態を検出した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳＴ７に移る。第１状態を検出しない場合（Ｎｏ）、ステップＳＴ１１に移る。

ステップＳＴ７において、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａは、１台の予備ボイラ２０を制御対象ボイラとして追加する。

その後、ステップＳＴ５に戻る。

ステップＳＴ１１において、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａは、設定上の予備ボイラ２０を制御対象に追加した場合（制御対象ボイラの台数が最大燃焼台数を超えている場合）であって、第３状態検出部４８により第３状態を検出したか否かを判定する。第３状態を検出した場合（Ｙｅｓ）、ステップＳＴ１２に移る。第３状態を検出していない場合（Ｎｏ）、ステップＳＴ５に戻る。

ステップＳＴ１２において、予備ボイラ燃焼台数制御部４３Ａは、例えば、優先順位に従って優先順位の一番低い制御対象ボイラ１台を制御対象から外す。

その後、ステップＳＴ５に戻る。

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、第１実施形態のボイラシステム１と同様の効果を奏する。

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、各実施形態では、本発明を、５台のボイラ２０からなるボイラ群２を備え、最大燃焼台数を３台とするボイラシステム１に適用したが、これに限らない。すなわち、本発明を、２台〜４台、又は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い。また、最大燃焼台数を適宜設定することができる。

また、本発明の実施形態では、連続制御ボイラ２０を、すべて同一のボイラ容量としたが、これに限らない。すなわち、連続制御ボイラ２０毎にその最小燃焼量、単位蒸気量、最大燃焼量としての燃焼能力が異なる場合にも適用可能である。

また、本発明の実施形態では、ボイラ群２のＰＩ（又はＰＩＤ）制御アルゴリズムとして、制御周期毎の必要蒸気量変化分ΔＭＶ_ｎのみを計算し、これに前回必要蒸気量ＭＶ_ｎ−１を加算して、今回必要蒸気量ＭＶ_ｎを計算する速度形ＰＩ（又は速度形ＰＩＤ）アルゴリズムによるＰＩ又はＰＩＤ制御を適用したが、速度形ＰＩ（又は速度形ＰＩＤ）アルゴリズムに限定されない。制御周期毎に今回必要蒸気量ＭＶ_ｎを直接計算する位置型ＰＩ（又は位置型ＰＩＤ）アルゴリズムによるＰＩ又はＰＩＤ制御を適用してもよい。

また、本発明の実施形態では、連続制御ボイラ２０における、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連続制御ボイラ２０により構成したが、これに限らない。すなわち、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連続制御ボイラにより構成してもよい。

また、本発明の実施形態では、段階値制御ボイラは、４位置制御としたが、４位置制御に限定されない。段階値制御ボイラは、Ｎを任意の整数として、Ｎ位置制御すなわち、段階値制御ボイラの燃焼量を、燃焼停止状態を含めてＮ位置に段階的に制御可能なボイラとすることができる。例えば、燃焼位置の個数は、２位置（つまり、オン／オフのみ）、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。またボイラ群を構成する各段階値制御ボイラボイラにおいては、それぞれ、各燃焼位置における燃焼量及び燃焼能力（高燃焼状態における燃焼量）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。

また、本発明の実施形態では、段階値制御ボイラの燃焼又はその停止は、仮想ボイラ単位で扱うこともできる。例えば、４位置ボイラは、低燃焼量ボイラ、（中燃焼量−低燃焼量）ボイラ、（高燃焼量−中燃焼量）ボイラの３台であると、仮想的に数えることができる。
この場合、段階値制御ボイラにおける燃焼位置（燃焼量）の違い（低燃焼位置、中燃焼位置、高燃焼位置等）をそれぞれ独立したボイラとみなして、制御対象ボイラ設定部４１により設定される最大使用蒸気量を満足する最小台数として、仮想ボイラを１台として数えて、設定することができる。
例えば、制御対象ボイラ設定部４１は、４位置ボイラにおける仮想ボイラである低燃焼量ボイラ、（中燃焼量−低燃焼量）ボイラを制御対象ボイラとして設定し、仮想ボイラである（高燃焼量−中燃焼量）ボイラを予備ボイラとすることができる。この場合、予備ボイラ燃焼台数制御部４３は、仮想ボイラの優先順位に基づいて、予備ボイラとされた仮想ボイラである（高燃焼量−中燃焼量）ボイラを制御対象に追加することができる。

１ ボイラシステム
２ ボイラ群
２０ ボイラ
３ 台数制御装置
４ 制御部
４Ａ 制御部
４１ 制御対象ボイラ設定部
４２ 第１状態検出部
４３ 予備ボイラ燃焼台数制御部
４３Ａ 予備ボイラ燃焼台数制御部
４４ 予備ボイラ燃焼台数制御停止部
４５ 必要蒸気量算出部
４６ 減缶基準蒸気量算出部
４７ 第２状態検出部
４８ 第３状態検出部
５ 記憶部
６ 蒸気ヘッダ
７ 蒸気圧センサ

Claims (5)

1. 複数のボイラからなるボイラ群と、
   前記ボイラ群において生成された蒸気を集合させる蒸気ヘッダと、
   前記蒸気ヘッダの内部の蒸気圧であるヘッダ圧力値を測定する蒸気圧測定手段と、
   前記ヘッダ圧力値に基づい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、
   前記制御部は、
   前記ボイラ群のうち、予め設定された台数のボイラを、前記制御部による制御対象である制御対象ボイラに設定する制御対象ボイラ設定部と、
   前記制御対象ボイラ設定部により設定された前記制御対象ボイラごとに、予め最大燃焼率に限定されない第１燃焼率が設定され、前記制御対象ボイラのそれぞれが、それぞれに対して予め設定された前記第１燃焼率以上で燃焼している状態であって、かつ前記ヘッダ圧力値が単に所定の閾値以下である状態ではなく、前記ヘッダ圧力値が下降する状態が予め設定された第１時間継続する第１状態を検出する第１状態検出部と、
   前記第１状態検出部により前記第１状態を検出した場合、前記制御対象ボイラ設定部により制御対象ボイラとして設定されなかった予備ボイラを１台、制御対象に追加する予備ボイラ燃焼台数制御部と、
   を備える、ボイラシステム。
2. 前記制御部は、
   前記ボイラシステムの運転が開始された後、前記ヘッダ圧力値が予め設定した第１圧力値に到達するまでは、前記予備ボイラ燃焼台数制御部の機能をキャンセルする予備ボイラ燃焼台数制御停止部をさらに備える、請求項１に記載のボイラシステム。
3. 前記制御部は、さらに、
   ヘッダ圧力値に基づいて必要蒸気量を算出する必要蒸気量算出部と、
   全ての制御対象ボイラのうちの一台の減缶対象ボイラを除いた燃焼継続対象ボイラが全て前記第１燃焼率以下の予め設定された第２燃焼率で燃焼した場合における蒸気量の合計である減缶基準蒸気量を算出する減缶基準蒸気量算出部と、
   前記制御対象ボイラ設定部により制御対象ボイラとして設定されなかった予備ボイラを制御対象に追加した場合において、前記必要蒸気量が、前記減缶基準蒸気量を下回った状態が、予め設定された第２時間継続する第２状態を検出する第２状態検出部と、を備え、
   前記予備ボイラ燃焼台数制御部は、前記第２状態検出部により前記第２状態を検出した場合、前記減缶対象ボイラを制御対象から外す、請求項１又は請求項２に記載のボイラシステム。
4. 前記制御部は、前記ヘッダ圧力値が予め設定された設定圧力範囲におさまるように、前記制御対象ボイラの燃焼状態を制御し、
   前記制御部は、さらに前記制御対象ボイラ設定部により制御対象ボイラとして設定されなかった予備ボイラを制御対象に追加した場合において、前記ヘッダ圧力値が予め設定された第２圧力値を上回る状態が予め設定した第３時間継続する第３状態を検出する第３状態検出部を備え
   前記予備ボイラ燃焼台数制御部は、前記第３状態検出部により前記第３状態を検出した場合、予備ボイラ１台を制御対象から外す、請求項１又は請求項２に記載のボイラシステム。
5. 前記第２圧力値は、前記設定圧力範囲の下限値を上回り、かつ上限値以下である、請求項４に記載のボイラシステム。

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