JP6630705B2 - 蒸気温度制御装置及びそれを含む制御ユニット - Google Patents

Description

本発明は、廃棄物を処理する設備等におけるボイラから発生する主蒸気の温度を制御する蒸気温度制御装置に関するものである。

従来、廃棄物処理設備における焼却炉等で生じた熱をボイラで回収することにより、主蒸気を発生させるシステムが知られている。このシステムで発生する主蒸気は、使用先に送られるので、主蒸気の温度はなるべく安定していることが望ましい。通常、このようなシステムでは、ボイラは、ボイラドラムから排出された蒸気をスプレー水によって減温させる減温器と、減温器から排出された蒸気を焼却炉から排出された排ガスで加熱する過熱器と、を含んでおり、減温器に供給されるスプレー水の量は、スプレー注水弁の開度を調整することによって調整される。

例えば、特許文献１には、ボイラから発生する主蒸気の温度を安定させる蒸気温度制御装置が開示されている。この蒸気温度制御装置は、過熱器から排出される主蒸気の温度（主蒸気温度）が目標温度になるように、主蒸気温度に基づいてスプレー注水弁の開度を決定する水量制御値を算出し、その開度制御値をスプレー注水弁に送信する水量制御値算出部を有している。このため、主蒸気温度は、概ね目標温度付近で推移する。ただし、廃棄物処理設備の焼却炉等では、廃棄物の性状等によって燃焼によるカロリーが変動する場合があり、この場合、主蒸気温度も変動し得る。特許文献１に記載の蒸気温度制御装置では、主蒸気温度の急上昇を抑制するために、水量制御値の下限値が可変となるように設定されている。具体的に、前記水量制御値算出部は、前記水量制御値の下限値として、排ガスの温度の増減に伴って増減する水量制御最小値を算出し、この水量制御最小値をスプレー注水弁に送信している。つまり、排ガス温度の増減に伴って水量制御最小値も増減するため、水量制御値の最小値が特定の値に固定される場合に比べ、主蒸気温度の急上昇が抑制され、これにより、主蒸気温度が目標温度から外れることが抑制される。

特開２０１６−１４５６５２号公報

特許文献１に記載の蒸気温度制御装置では、ボイラにおいてスートブロワ運転（過熱器の伝熱管に付着した灰分等を除去する運転）がなされた場合等に、主蒸気温度の変動幅が増大する懸念がある。具体的に、ボイラにおいてスートブロワ運転がなされると、過熱器における蒸気と排ガスとの交換熱量（伝熱管内を通過する蒸気が排ガスから受け取る熱量）が増大する。そうすると、過熱器から排出される主蒸気の温度が上昇するとともに、ボイラから排出される排ガスの温度が低下する。一方、特許文献１に記載の蒸気温度制御装置では、排ガスの温度が低下すると、水量制御最小値、すなわち、減温器への給水量が低下するので、主蒸気の温度が上昇しようとする。このように、特許文献１に記載の蒸気温度制御装置による制御では、例えばボイラのスートブロワ運転後に、主蒸気の温度が上昇するおそれがある。

本発明の目的は、ボイラから発生する主蒸気の温度の変動幅を低減することが可能な蒸気温度制御装置及びそれを含む制御ユニットを提供することである。

前記課題を解決するために、本発明者らは、主蒸気温度と減温器に供給される給水量との関係に着目した。具体的に、前記給水量、つまり、スプレー注水弁の水量制御値は、主蒸気温度に基づくフィードバック制御によって調整されているので、給水量の増減の傾向と主蒸気温度の増減の傾向とは互いに同じになることを見出した。このため、水量制御最小値を求めるための指標として、排ガスの温度ではなく給水量（水量制御値）を採用することにより、ボイラのスートブロワ運転後等における主蒸気温度の変動幅を低減することが可能であることに想到した。本発明は、このような観点からなされたものである。

具体的に、本発明は、スプレー注水弁の開度を制御する水量制御値に基づく水量のスプレー水によって蒸気を減温させる減温器と、炉から排出された排ガスによって前記減温器から排出された蒸気を加熱する過熱器と、を含むボイラの前記過熱器から生じる主蒸気の温度である主蒸気温度を制御する蒸気温度制御装置であって、前記主蒸気温度が目標温度になるように前記主蒸気温度に基づいて前記水量制御値を算出するとともに、その水量制御値を前記スプレー注水弁に送信する水量制御値算出部を備え、前記水量制御値算出部は、前記水量制御値の下限値として、前記減温器への給水量又は前記水量制御値の一定期間における移動平均に基づいて算出された水量制御最小値を前記スプレー注水弁に送信する、蒸気温度制御装置を提供する。

本蒸気温度制御装置では、水量制御最小値（水量制御値の下限値）を算出するための指標として、減温器への給水量又は水量制御値が採用されているので、ボイラのスートブロワ運転後等における主蒸気温度の変動幅が低減される。しかも、本装置の水量制御値算出部は、減温器への給水量又は水量制御値の一定期間における移動平均に基づいて水量制御最小値を算出するので、主蒸気温度の変動幅がより確実に低減される。

この場合において、前記水量制御値算出部は、前記主蒸気温度が前記目標温度よりも低い設定温度以下であるときに、前記水量制御最小値として、予め設定された最低値を前記スプレー注水弁に送信する。

このようにすれば、主蒸気温度が設定温度以下であるときには、スプレー注水弁の開度（給水量）が最低値に維持される。よって、主蒸気温度が過度に低下することが抑制される。

具体的に、前記水量制御値算出部は、前記水量制御最小値として、前記移動平均又は前記移動平均に基づく値に、前記主蒸気温度が前記設定温度以下であるときには前記最低値を示す係数であって、前記主蒸気温度が前記設定温度よりも大きいときには当該主蒸気温度に基づいて決定される主蒸気温度係数を乗じることによって算出される値を前記スプレー注水弁に送信する。

このようにすれば、主蒸気温度が設定温度以下であるときには、スプレー注水弁の開度（給水量）が最低値に維持され、主蒸気温度が設定温度よりも大きいときには、主蒸気温度に基づいた水量のスプレー水が減温器に供給される。

また、前記蒸気温度制御装置において、前記水量制御値算出部は、前記主蒸気温度が所定期間低下し続けた場合に、前記水量制御値の下限値として、前記水量制御最小値を前記スプレー注水弁に送信することが好ましい。

以上のように蒸気温度制御装置による制御が行われている状態において、給塵装置から焼却炉への廃棄物の供給量が大幅に低下した場合、焼却炉から過熱器に供給される排ガスの流量が低下するので、つまり、主蒸気温度が低下するので、減温器への給水量も大幅に低下する。その一方で、ボイラの過熱器には、一定程度の排ガス（熱量）が供給され続ける。そうすると、その排ガスによって減温器に接続された配管（蒸気が流れる配管）が加熱されるため、この配管の温度が上昇する。その後、焼却炉への廃棄物の供給量が回復すると（ボイラへ供給される排ガスの流量が回復すると）、主蒸気温度が上昇し始める。そうすると、前記蒸気温度制御装置の制御により減温器への給水量が増加するものの、この水の冷熱の一部は、前記配管の温度が適正な温度に低下するまでの間は前記配管の冷却に使われるので、主蒸気温度が目標温度よりも上昇する懸念がある。

そこで、本発明は、スプレー注水弁の開度を制御する水量制御値に基づく水量のスプレー水によって蒸気を減温させる減温器と、炉から排出された排ガスによって前記減温器から排出された蒸気を加熱する過熱器と、を含むボイラの前記過熱器から生じる主蒸気の温度である主蒸気温度を制御する蒸気温度制御装置と、前記主蒸気温度の目標温度を制御するとともに前記目標温度を前記蒸気温度制御装置に送信する目標温度制御装置と、を備える制御ユニットであって、前記蒸気温度制御装置は、前記主蒸気温度が前記目標温度になるように前記主蒸気温度に基づいて前記水量制御値を算出するとともに、その水量制御値を前記スプレー注水弁に送信する水量制御値算出部を備え、前記水量制御値算出部は、前記水量制御値の下限値として、前記減温器への給水量又は前記水量制御値の一定期間における移動平均に基づいて算出された水量制御最小値を前記スプレー注水弁に送信し、前記目標温度制御装置は、前記過熱器に供給される排ガスの熱量が低下したことを示す熱量低下信号を受信したときに、前記蒸気温度制御装置に送信する前記目標温度を前記熱量低下信号を受信する前の前記目標温度よりも低い低目標温度に変更する目標温度変更部を有する、制御ユニットを提供する。

この制御ユニットでは、目標温度変更部は、熱量低下信号を受信したときに蒸気温度制御装置に対して目標温度として前記低目標温度を送信するので、蒸気温度制御装置は、主蒸気温度が前記低目標温度になるように減温器への給水量を増大させる。よって、減温器に接続された配管の温度の上昇が抑制される。したがって、その後、ボイラへ供給される熱量が回復することによって主蒸気温度が上昇した場合においても、主蒸気温度の過度な上昇が抑制される。

この場合において、前記目標温度変更部は、前記過熱器に供給される排ガスの熱量が回復したことを示す熱量回復信号を受信したときに、前記蒸気温度制御装置に送信する前記目標温度を前記熱量低下信号を受信する前の前記目標温度に戻すことが好ましい。

このようにすれば、ボイラに供給される熱量が回復したときに、ボイラで有効に熱回収可能な状態に復帰される。

以上のように、本発明によれば、ボイラから発生する主蒸気の温度の変動幅を低減することが可能な蒸気温度制御装置及びそれを含む制御ユニットを提供することが可能となる。

本発明の一実施形態の蒸気温度制御装置の構成の概略を示す図である。 減温器への給水量の一定期間における移動平均と、給水量係数と、の関係を示すグラフである。 主蒸気温度と、主蒸気温度係数と、の関係を示すグラフである。 目標温度と主蒸気温度の偏差と、制御ゲインと、の関係を示す図である。 主蒸気温度ログテーブルの構成及び内容例を示す図である。 注水弁制御値算出処理のフローチャートである。 目標温度制御処理のフローチャートである。

本発明の一実施形態の蒸気温度制御装置３及び目標温度制御装置４を備える制御ユニットについて、図面を参照しながら説明する。

＜構成＞
図１は、廃棄物処理設備におけるボイラ１の構成例と、蒸気温度制御装置３の構成例と、目標温度制御装置４の構成例と、を示している。

ボイラ１は、廃棄物処理設備における焼却炉５から排出された排ガスの熱を回収することによって蒸気を発生させる。焼却炉５には、給塵装置６から廃棄物が供給される。給塵装置６は、廃棄物を焼却炉５に送る送り部（図示略）と、この送り部を駆動するモータ（図示略）と、を有している。

図１に示されるように、ボイラ１は、ボイラドラム１１と、ボイラドラム１１から排出された蒸気を前記排ガスによって加熱する一次過熱器１２と、一次過熱器１２から排出された蒸気をスプレー水によって減温させる減温器１３と、減温器１３から排出された蒸気を前記排ガスによって加熱する二次過熱器１４と、を有している。二次過熱器１４から排出される蒸気、すなわち、主蒸気は、使用先に送られる。

各過熱器１２，１４は、ボイラドラム１１から送られる蒸気を通すための複数の伝熱管を有している。つまり、各過熱器１２，１４では、各伝熱管内を流れる蒸気が、各伝熱管の外周面に接触する排ガスによって加熱される。各伝熱管には、前記排ガスに含まれる灰分等が付着するため、ボイラ１では、その灰分等を除去するためのスートブロワ運転が定期的に実施される。ボイラ１においてスートブロワ運転がなされると、各過熱器１２，１４における蒸気と排ガスとの交換熱量（伝熱管内を通過する蒸気が排ガスから受け取る熱量）が増大する。このため、スートブロワ運転後、各過熱器１２，１４から排出される蒸気の温度が上昇するとともに、ボイラ１から排出される排ガスの温度が低下する。

減温器１３には、スプレー注水弁２４の開度に基づく水量のスプレー水が供給される。つまり、ボイラ１で発生する主蒸気の温度は、スプレー注水弁２４の開度（以下、「水量制御値」という。）によって調整される。なお、スプレー注水弁２４は、外部から減温器１３にスプレー水を供給するための給水流路２６に設けられる。

蒸気温度制御装置３は、ボイラ１から発生する主蒸気の温度（以下、「主蒸気温度」という。）を制御する装置である。具体的に、蒸気温度制御装置３は、主蒸気温度を目標温度ＳＶとするために、スプレー注水弁２４の開度を制御する。蒸気温度制御装置３は、いわゆるコンピュータであり、種々のセンサが検出したデータ等を所定の周期で収集する。蒸気温度制御装置３は、各センサから取得した温度等のデータに基づいて、スプレー注水弁２４の開度を制御するための制御データ（水量制御値ＭＶ）を生成するとともに、その水量制御値ＭＶをスプレー注水弁２４に送信する。つまり、蒸気温度制御装置３は、主蒸気温度が目標温度ＳＶになるように、いわゆるＰＩＤ制御（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）によりフィードバック制御を行う。前記センサは、二次過熱器１４から排出された主蒸気の温度を検出する主蒸気温度検出器２１と、二次過熱器１４から排出された主蒸気の流量を検出する主蒸気流量検出器２２と、減温器１３と二次過熱器１４との間を流れる蒸気（減温器１３から流出した蒸気）の温度を検出する出口温度検出器２３と、前記給水流路を流れる水量（減温器１３に供給されるスプレー水の瞬時値）を検出する給水流量検出器２５と、を含む。なお、目標温度ＳＶは、目標温度制御装置４から入力される。

蒸気温度制御装置３は、主蒸気温度コントローラ３１と、出口温度コントローラ３２と、給水流量コントローラ３３と、を備える。

主蒸気温度コントローラ３１は、所定周期（例えば、１秒）で、各センサが検出したデータを取得し、取得したデータに基づいて、二次過熱器１４から出力される蒸気の温度が目標温度ＳＶとなるような水量制御値ＭＶを算出する。主蒸気温度コントローラ３１は、データを取得するタイミングを、蒸気温度制御装置３に内蔵されたタイマー（不図示）からの割込みにより検知するものとする。

また、主蒸気温度コントローラ３１は、必要に応じて、センサから取得したデータをログとして、メモリ（不図示）に記憶する。このメモリは、蒸気温度制御装置３の内部のメモリであっても、ネットワークで接続された外部のメモリであってもよい。実施形態では、主蒸気温度コントローラ３１は、主蒸気温度検出器２１から取得した主蒸気温度を、時系列に記憶するものとする。尚、メモリに記憶されている各データは、他の機能部からも参照できるものとする。

図５に、主蒸気温度ログテーブル２１０の構成及び内容の例を示す。主蒸気温度ログテーブル２１０には、主蒸気温度コントローラ３１が主蒸気温度検出器２１からデータを取得する都度、１レコードが追加される。主蒸気温度ログテーブル２１０は、ログ回数２１１、及び、主蒸気温度２１２を有する。

ログ回数２１１は、取得した主蒸気温度（ログデータ）が、何番目に取得したデータであるかを示す数を示し、主蒸気温度２１２は、データの内容、つまり、取得した主蒸気温度を示す。例えば、主蒸気温度ログテーブル２１０においてログ回数２１１が「ｎ」であるレコード（ｎ回目に取得された主蒸気温度のログデータ）は、直近に追加されたレコードであり、主蒸気温度２１２が「５００」であるので、現在の主蒸気温度は５００℃であることになる。また、主蒸気温度コントローラ３１は、所定周期（例えば、１秒）でセンサからデータを取得している。従って、ログ回数２１１が「ｎ−１」であるレコードは、所定周期の期間前、つまり、１秒前のログデータであり、主蒸気温度２１２が「５０５」であるので、１秒前の主蒸気温度は５０５℃であったことになる。尚、主蒸気温度コントローラ３１の処理の詳細は、＜動作＞の項で説明する。

出口温度コントローラ３２は、主蒸気温度コントローラ３１が算出した水量制御値ＭＶを、出口温度検出器２３が検出した減温器１３の出口側での蒸気温度等を用いて、補正（調整）する。

給水流量コントローラ３３は、出口温度コントローラ３２によって補正された水量制御値ＭＶをスプレー注水弁２４に送信する。これにより、その水量制御値ＭＶに応じた水量のスプレー水が減温器１３に供給される。

ここで、主蒸気温度コントローラ３１の構成について詳細に説明する。主蒸気温度コントローラ３１は、水量制御値算出部３１１と、制御ゲイン算出部３１２と、水量制御最小値算出部３１３と、を有する。

水量制御値算出部３１１は、いわゆるＰＩＤ制御を行うために、主蒸気温度検出器２１が検出した主蒸気温度と目標温度ＳＶとの偏差、及び、主蒸気流量検出器２２が検出した主蒸気流量等に基づいて、水量制御値ＭＶを算出する。

制御ゲイン算出部３１２は、水量制御値算出部３１１が水量制御値ＭＶを算出する際に用いる、いわゆる制御ゲイン（比例ゲイン）を算出する。本実施形態では、制御ゲイン算出部３１２は、図４に示すような関数を用いて、制御ゲインを求める。図４のグラフでは、横軸は、目標温度ＳＶと主蒸気温度検出器２１が検出した主蒸気温度との偏差を示しており、縦軸は、制御ゲインを示している。例えば、図４では、偏差が０以下では、制御ゲインは５であり、偏差が５以上では、制御ゲインは３０であり、偏差が０から５では、制御ゲインは５から３０まで偏差に比例して増加する。

水量制御最小値算出部３１３は、水量制御値ＭＶの下限値である水量制御最小値ＭＬを算出するとともに、この水量制御最小値ＭＬを水量制御値算出部３１１に送る。この水量制御最小値ＭＬは、水量制御値算出部３１１が水量制御値ＭＶを算出する際に用いられる。＜動作＞の項で説明するように、水量制御値算出部３１１は、主蒸気温度が下降傾向を示した場合に、水量制御最小値算出部３１３により算出された水量制御最小値ＭＬを水量制御値ＭＶとして出口温度コントローラ３２に送信する。主蒸気温度が下降傾向となったときには、主蒸気温度が目標温度ＳＶよりも高い場合であっても、水量制御値ＭＶとして水量制御最小値ＭＬが設定される。蒸気温度制御装置３は、主蒸気温度が下降傾向となったときに、主蒸気温度が下降し続けるであろうと推定し、減温器１３への供給水量を水量制御最小値ＭＬとする。

本実施形態では、水量制御最小値算出部３１３は、減温器１３への給水量（給水流量検出器２５の検出値）の一定期間における移動平均に基づいて水量制御最小値ＭＬを算出する。より詳細には、水量制御最小値算出部３１３は、図２に示される給水量係数に、図３に示される主蒸気温度係数を乗じた値を、水量制御最小値ＭＬとして算出する。なお、水量制御最小値算出部３１３は、水量制御値ＭＶの一定期間における移動平均に基づいて水量制御最小値ＭＬを算出してもよい。

図２のグラフでは、横軸は、減温器１３への給水量の一定期間（本実施形態では２０分間）における移動平均を示しており、縦軸は、給水量係数を示している。給水量係数は、前記移動平均（図２の横軸の値）に応じたスプレー注水弁２４の開度を示している。図２に示されるように、給水量係数は、移動平均が大きくなるにしたがって次第に増加する。

図３のグラフでは、横軸は、主蒸気温度を示しており、縦軸は、主蒸気温度係数を示している。図３に示されるように、主蒸気温度係数は、主蒸気温度が設定温度（本実施形態では４５０℃）以下のときに、最低値（本実施形態ではゼロ）を示すとともに、主蒸気温度が設定温度よりも高い場合には、主蒸気温度の上昇にともなって１．０まで上昇する。本実施形態では、主蒸気温度係数は、主蒸気温度が設定温度から規定温度（例えば４６０℃）に向かって上昇するにしたがって前記最低値から１．０まで増加するとともに、主蒸気温度が規定温度以上のときに、１．０を示す。なお、前記最低値は、１．０よりも小さくかつゼロよりも大きな数値であってもよい。

つまり、水量制御最小値算出部３１３は、主蒸気温度が設定温度以下のときに、水量制御最小値ＭＬとして前記最低値を水量制御値算出部３１１に送り、主蒸気温度が設定温度よりも大きい範囲では、水量制御最小値ＭＬとして給水量係数と主蒸気温度係数との積を水量制御値算出部３１１に送る。より具体的には、水量制御最小値算出部３１３は、主蒸気温度が前記規定温度以上の範囲では、水量制御最小値ＭＬとして給水量係数そのものの値を水量制御値算出部３１１に送る。

以上のように、本実施形態では、水量制御最小値ＭＬを算出するための指標として、減温器１３への給水量が採用されている。この給水量は、主蒸気温度に基づくフィードバック制御によって調整されているので、当該給水量の増減の傾向は、主蒸気温度の増減の傾向と同じになる。よって、本実施形態では、ボイラ１のスートブロワ運転後等における主蒸気温度の変動幅が低減される。しかも、水量制御最小値算出部３１３は、前記給水量の一定期間における移動平均に基づいて水量制御最小値ＭＬを算出するので、主蒸気温度の変動幅がより確実に低減される。

また、水量制御最小値算出部３１３は、主蒸気温度が設定温度以下であるときに、水量制御最小値ＭＬとして最低値を水量制御値算出部３１１に送る。このため、主蒸気温度が設定温度以下であるときには、減温器１３への給水量（スプレー注水弁２４の開度）が最低値に維持される。よって、主蒸気温度が過度に低下することが抑制される。

実施形態の蒸気温度制御装置３は、上述のように、例えば、パーソナルコンピュータ等のコンピュータを用いて構成可能であり、ハードディスク等の記憶部（不図示）に格納されている水量制御値算出方法等をプログラムしたソフトウェアを実行することによって上述の水量制御値算出部３１１等がコンピュータに機能的に構成される。

＜動作＞
次に、図６を用いて、蒸気温度制御装置３が行う給水量制御処理（蒸気温度制御処理）について説明する。図６は、給水量制御処理のフローチャートである。

主蒸気温度コントローラ３１は、タイマーからデータ取得のタイミングを示す割り込みを受けると（ステップＳ１０：Ｙｅｓ）、各センサから、センサが測定したデータを取得する。具体的には、主蒸気温度検出器２１から主蒸気温度を取得し、主蒸気流量検出器２２から主蒸気流量（瞬間値）を取得し、出口温度検出器２３から出口温度を取得し、給水流量検出器２５から給水流量（瞬時値）を取得する（ステップＳ１１）。主蒸気温度コントローラ３１は、取得したデータを、メモリに記憶させる。また、主蒸気温度コントローラ３１は、取得した主蒸気温度を主蒸気温度２１２として設定し、最後のレコードにログ回数２１１として設定されている値に１を加算した値をログ回数２１１として設定した１レコードを作成し、主蒸気温度ログテーブル２１０に追加する。

データをメモリに記憶させた主蒸気温度コントローラ３１は、水量制御値算出部３１１に、水量制御値ＭＶの算出を依頼する。

依頼を受けた水量制御値算出部３１１は、まず、主蒸気温度検出器２１で検出された主蒸気温度が、所定期間に亘って下降しているか否かを判断する（ステップＳ１２）。所定期間は、経験則やボイラの種類等に応じて、予め定められているものとする。水量制御値算出部３１１は、まず、主蒸気温度ログテーブル２１０から、所定期間に相当するレコードを読み出す。例えば、所定期間が２秒であり、所定周期が１秒である場合には、最も新しいレコードから３つのレコードを読み出す。詳細には、ログ回数２１１として「ｎ」、「ｎ−１」、「ｎ−２」が設定されている３つのレコードを読み出す。そして、水量制御値算出部３１１は、ログ回数２１１として「ｎ」が設定されている最も新しいレコードに主蒸気温度２１２として設定されている主蒸気温度が、ログ回数２１１として「ｎ−１」が設定されているレコードに主蒸気温度２１２として設定されている主蒸気温度よりも低く、且つ、ログ回数２１１として「ｎ−１」が設定されているレコードに主蒸気温度２１２として設定されている主蒸気温度が、ログ回数２１１として「ｎ−２」が設定されているレコードに主蒸気温度２１２として設定されている主蒸気温度よりも低い場合は、所定期間に亘って下降している（主蒸気温度が下降傾向である）と判断する。また、水量制御値算出部３１１は、ログ回数２１１として「ｎ」が設定されているレコードに主蒸気温度２１２として設定されている主蒸気温度が、ログ回数２１１として「ｎ−１」が設定されているレコードに主蒸気温度２１２として設定されている主蒸気温度よりも高い場合、又は、ログ回数２１１として「ｎ−１」が設定されているレコードに主蒸気温度２１２として設定されている主蒸気温度が、ログ回数２１１として「ｎ−２」が設定されているレコードに主蒸気温度２１２として設定されている主蒸気温度よりも高い場合には、所定期間に亘って下降していない（主蒸気温度が下降傾向でない）と判断する。

水量制御値算出部３１１は、主蒸気温度検出器２１で検出された主蒸気温度が、所定期間に亘って下降していない（ステップＳ１２：Ｎｏ）と判断した場合は、制御ゲイン算出部３１２に制御ゲインの算出を依頼する。

依頼を受けた制御ゲイン算出部３１２は、メモリから主蒸気温度検出器２１から取得した主蒸気温度と、目標温度ＳＶとを読み出し、図４に示した関数を用いて、制御ゲインを求める。制御ゲイン算出部３１２は、求めた制御ゲインを水量制御値算出部３１１に渡す（ステップＳ１３）。

制御ゲインを受け取った水量制御値算出部３１１は、メモリに記憶されているデータに基づいて、水量制御値ＭＶを算出する（ステップＳ１４）。例えば、水量制御値算出部３１１は、主蒸気流量検出器２２から取得した主蒸気流量（瞬時値）を求める。そして、水量制御値算出部３１１は、今回求めた値と前回求めた当該値との差分に、外部ゲイン、外部バイアスを加えて補正値を求め、求めた補正値を前回の水量制御値ＭＶに足し込んで、今回の水量制御値ＭＶを算出する。

一方、ステップＳ１２において、水量制御値算出部３１１が、主蒸気温度検出器２１で検出された主蒸気温度が、所定期間に亘って下降している（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）と判断した場合は、水量制御最小値算出部３１３に水量制御最小値ＭＬの算出を依頼する。

依頼を受けた水量制御最小値算出部３１３は、メモリから給水流量検出器２５から取得した給水流量の移動平均を読み出し、図２及び図３に示した関数を用いて、水量制御最小値ＭＬを求める。水量制御最小値算出部３１３は、求めた水量制御最小値ＭＬを水量制御値算出部３１１に渡す（ステップＳ１５）。

水量制御最小値ＭＬを受け取った水量制御値算出部３１１は、受け取った水量制御最小値ＭＬを、水量制御値ＭＶとする（ステップＳ１６）。

水量制御値ＭＶを求めた水量制御値算出部３１１は、求めた水量制御値ＭＶを出口温度コントローラ３２に渡す。

水量制御値ＭＶを受け取った出口温度コントローラ３２は、出口温度検出器２３から取得した蒸気の出口温度をメモリから読み出し、読み出した出口温度に基づいて水量制御値ＭＶを補正する（ステップＳ１７）。例えば、出口温度コントローラ３２は、出口温度が所定の設定値よりも高い場合には、出口温度と設定値との偏差に係数を掛けて求めた補正値を、水量制御値ＭＶに足し込んで、補正後の水量制御値ＭＶを算出する。所定の設定値とは、例えば、予め定められた温度を目標温度ＳＶから引いた値である。

水量制御値ＭＶを算出した出口温度コントローラ３２は、算出した水量制御値ＭＶを給水流量コントローラ３３に渡す。

給水流量コントローラ３３は、渡された水量制御値ＭＶに基づいて、スプレー注水弁２４を制御し、減温器１３に供給する水量を調整する（ステップＳ１８）。

蒸気温度制御装置３は、ステップＳ１０〜ステップＳ１８の処理を、所定周期で繰り返す。

このように、蒸気温度制御装置３は、所定周期で、給水流量検出器２５が検出した給水流量の移動平均に基づいて水量制御最小値ＭＬを変更することで、ボイラ１のスートブロワ運転等がなされた場合であっても、主蒸気温度の増減に追随するように減温器１３への給水量を増減させることができる。つまり、蒸気温度制御装置３は、主蒸気温度を、できるだけ目標温度ＳＶから外れないように制御することができる。

なお、本実施形態では、主蒸気温度が所定期間下降傾向にあるか否かを、主蒸気温度の履歴である主蒸気温度ログテーブル２１０を参照して判断することとしているが、他の方法を用いてもよい。例えば、水量制御値算出部３１１は、主蒸気温度検出器２１から主蒸気温度を取得する都度、前回の主蒸気温度と比較し、温度が低い場合にその回数をメモリに記憶する。具体的には、今回取得した主蒸気温度が前回取得した主蒸気温度よりも低い場合には、記憶している回数に１を加算し、温度が高い場合は回数をクリア、つまり、０（ゼロ）を設定する。そして、記憶している回数が、所定の回数、例えば３回になった時に、水量制御値算出部３１１は、所定期間下降傾向にあると判断する等である。

ここで、蒸気温度制御装置３による制御が行われている状態において、給塵装置６から焼却炉５への廃棄物の供給量が大幅に低下した場合、焼却炉５から各過熱器１２，１４に供給される排ガスの流量が低下するので、つまり、主蒸気温度が低下するので、減温器１３への給水量も大幅に低下する。その一方で、各過熱器１２，１４には、一定程度の排ガス（熱量）が供給され続ける。そうすると、その排ガスによって減温器１３に接続された配管（蒸気が流れる配管）１３ａ，１３ｂが加熱されるため、この配管１３ａ，１３ｂの温度が上昇する。その後、焼却炉５への廃棄物の供給量が回復すると（ボイラ１へ供給される排ガスの流量が回復すると）、主蒸気温度が上昇し始める。そうすると、蒸気温度制御装置３の制御により減温器１３への給水量が増加するものの、この水の冷熱の一部は、前記配管１３ａ，１３ｂの温度が適正な温度に低下するまでの間は当該配管１３ａ，１３ｂの冷却に使われるので、主蒸気温度が目標温度ＳＶよりも上昇する懸念がある。

本実施形態の制御ユニットは、そのような課題を解消するために、目標温度制御装置４を備えている。

目標温度制御装置４は、主蒸気温度の目標温度ＳＶを制御するとともに、その目標温度ＳＶを蒸気温度制御装置３の主蒸気温度コントローラ３１に送信する。目標温度制御装置４は、目標温度設定部４１と、目標温度変更部４２と、を有する。

目標温度設定部４１は、目標温度ＳＶを目標温度変更部４２に送信する。この目標温度設定部４１において設定される目標温度ＳＶ（例えば４９０℃）は、目標温度制御装置４の外部から、例えば操作者により入力される。

目標温度変更部４２は、各過熱器１２，１４に供給される排ガスの熱量が低下したことを示す熱量低下信号を受信したときに、蒸気温度制御装置３に送信する目標温度ＳＶを前記熱量低下信号を受信する前の目標温度ＳＶ（目標温度設定部４１から受信した目標温度ＳＶ）よりも低い低目標温度に変更する。つまり、目標温度変更部４２は、熱量低下信号を受信したときに、低目標温度を蒸気温度制御装置３に送信する。

熱量低下信号として、給塵装置６に設けられており当該給塵装置６のモータの回転速度を検出する回転速度検出器２７の検出値が所定値（例えば１５％）以下になったことを示す信号や、主蒸気温度検出器２１の検出値が所定値（例えば４７０℃）以下になったことを示す信号が挙げられる。

また、目標温度変更部４２は、各過熱器１２，１４に供給される排ガスの熱量が回復したことを示す熱量回復信号を受信したときに、蒸気温度制御装置３に送信する目標温度を前記熱量低下信号を受信する前の目標温度ＳＶに戻す。つまり、目標温度変更部４２は、熱量回復信号を受信したときに、目標温度設定部４１から受信した目標温度ＳＶを蒸気温度制御装置３に送信する。

熱量回復信号として、回転速度検出器２７の検出値が前記所定値（例えば１５％）以上の状態が９０秒以上継続していることを示す信号や、主蒸気温度検出器２１の検出値が所定値（例えば４７０℃）以上の状態が５分以上継続していることを示す信号が挙げられる。

次に、図７を参照しながら、目標温度制御処理について説明する。この制御処理は、図６に示される給水量制御処理と並行して行われる。

目標温度制御処理では、まず、目標温度変更部４２は、熱量低下信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ２０）。この結果、熱量低下信号を受信していない場合、目標温度変更部４２は、再度ステップＳ２０に戻り、熱量低下信号を受信している場合、目標温度変更部４２は、目標温度ＳＶを低目標温度に下げる（ステップＳ２１）。このとき、目標温度変更部４２は、例えば、１分間に２℃の割合で目標温度ＳＶを１０℃低下させる。この結果、蒸気温度制御装置３は、主蒸気温度が前記低目標温度になるように減温器１３への給水量を増大させるので、減温器１３に接続された配管１３ａ，１３ｂの温度の上昇が抑制される。よって、その後、ボイラ１へ供給される熱量が回復することによって主蒸気温度が上昇した場合においても、主蒸気温度の過度な上昇が抑制される。

続いて、目標温度変更部４２は、熱量回復信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ２２）。この結果、熱量回復信号を受信していない場合、目標温度変更部４２は、再度ステップＳ２２に戻り、熱量回復信号を受信している場合、目標温度変更部４２は、目標温度を上げる（ステップＳ２２）。具体的に、目標温度変更部４２は、蒸気温度制御装置３に送信する目標温度を低目標温度から前記目標温度ＳＶに戻す。このとき、目標温度変更部４２は、例えば、１分間に１℃の割合で目標温度を１０℃上昇させる。このため、ボイラ１に供給される熱量が回復したときに、ボイラ１で有効に熱回収可能な状態に復帰される。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

１ ボイラ
３ 蒸気温度制御装置
４ 目標温度制御装置
１１ ボイラドラム
１２ 一次過熱器
１３ 減温器
１４ 二次過熱器
２４ スプレー注水弁
３１ 主蒸気温度コントローラ
３２ 出口温度コントローラ
３３ 給水流量コントローラ
４１ 目標温度設定部
４２ 目標温度変更部
３１１ 水量制御値算出部
３１２ 制御ゲイン算出部
３１３ 水量制御最小値算出部

Claims (4)

1. スプレー注水弁の開度を制御する水量制御値に基づく水量のスプレー水によって蒸気を減温させる減温器と、炉から排出された排ガスによって前記減温器から排出された蒸気を加熱する過熱器と、を含むボイラの前記過熱器から生じる主蒸気の温度である主蒸気温度を制御する蒸気温度制御装置であって、
   前記主蒸気温度が目標温度になるように前記主蒸気温度に基づいて前記水量制御値を算出するとともに、その水量制御値を前記スプレー注水弁に送信する水量制御値算出部を備え、
   前記水量制御値算出部は、前記水量制御値の下限値として、前記減温器への給水量又は前記水量制御値の一定期間における移動平均に基づいて算出された水量制御最小値を前記スプレー注水弁に送信し、
   前記水量制御値算出部は、前記主蒸気温度が前記目標温度よりも低い設定温度以下であるときに、前記水量制御最小値として、予め設定された最低値を前記スプレー注水弁に送信し、
   前記水量制御値算出部は、前記水量制御最小値として、前記移動平均又は前記移動平均に基づく値に、前記主蒸気温度が前記設定温度以下であるときには前記最低値を示す係数であって、前記主蒸気温度が前記設定温度よりも大きいときには当該主蒸気温度に基づいて決定される主蒸気温度係数を乗じることによって算出される値を前記スプレー注水弁に送信する、蒸気温度制御装置。
2. 請求項１に記載の蒸気温度制御装置において、
   前記水量制御値算出部は、前記主蒸気温度が所定期間低下し続けた場合に、前記水量制御値の下限値として、前記水量制御最小値を前記スプレー注水弁に送信する、蒸気温度制御装置。
3. スプレー注水弁の開度を制御する水量制御値に基づく水量のスプレー水によって蒸気を減温させる減温器と、炉から排出された排ガスによって前記減温器から排出された蒸気を加熱する過熱器と、を含むボイラの前記過熱器から生じる主蒸気の温度である主蒸気温度を制御する蒸気温度制御装置と、前記主蒸気温度の目標温度を制御するとともに前記目標温度を前記蒸気温度制御装置に送信する目標温度制御装置と、を備える制御ユニットであって、
   前記蒸気温度制御装置は、前記主蒸気温度が前記目標温度になるように前記主蒸気温度に基づいて前記水量制御値を算出するとともに、その水量制御値を前記スプレー注水弁に送信する水量制御値算出部を備え、
   前記水量制御値算出部は、前記水量制御値の下限値として、前記減温器への給水量又は前記水量制御値の一定期間における移動平均に基づいて算出された水量制御最小値を前記スプレー注水弁に送信し、
   前記目標温度制御装置は、前記過熱器に供給される排ガスの熱量が低下したことを示す熱量低下信号を受信したときに、前記蒸気温度制御装置に送信する前記目標温度を前記熱量低下信号を受信する前の前記目標温度よりも低い低目標温度に変更する目標温度変更部を有する、制御ユニット。
4. 請求項３に記載の制御ユニットにおいて、
   前記目標温度変更部は、前記過熱器に供給される排ガスの熱量が回復したことを示す熱量回復信号を受信したときに、前記蒸気温度制御装置に送信する前記目標温度を前記熱量低下信号を受信する前の前記目標温度に戻す、制御ユニット。

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