WO2014076976A1 - ボイラシステム - Google Patents

Abstract

　容量や効率特性の異なるボイラが混在するボイラシステムを効率の良い状態で運転すること。複数のボイラ（２０）を備えるボイラ群（２）と、ボイラ群（２）の燃焼状態を制御する制御部（４）と、を備えるボイラシステム（１）であって、複数のボイラ（２０）には、それぞれ、所定の負荷率の範囲に対応して複数の運転ゾーンが個別に設定されており、制御部（４）は、必要蒸発量が出力蒸発量よりも大きい場合に複数の運転ゾーンのうち最も低い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラを選択する第１増加選択部（４５１）と、必要蒸発量が出力蒸発量よりも小さい場合に複数の運転ゾーンのうち最も高い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラを選択する第１減少選択部（４６１）と、選択されたボイラの蒸気量を単位蒸気量分増加又は減少させる出力制御部（４８）と、を備える。

Description

ボイラシステム

　本発明は、負荷率を連続的に変更して燃焼可能なボイラを複数有するボイラ群を備えるボイラシステムに関する。本願は、２０１２年１１月１３日に日本に出願された特願２０１２－２４９４８７号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

　従来、複数の段階的な燃焼位置で燃焼可能なボイラを複数有するボイラ群と、要求される負荷に応じて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が提案されている。また、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も提案されている。
　例えば、特許文献１には、ボイラを、台数増加負荷ゾーン、最適運転負荷ゾーン及び台数減少負荷ゾーンの３つの負荷ゾーンに区分し、ボイラが台数増加負荷ゾーンで燃焼している場合に燃焼させるボイラの台数を増加させ、ボイラが台数減少負荷ゾーンで燃焼している場合に燃焼させるボイラの台数を減少させる比例制御ボイラの制御方法が提案されている。そして、この特許文献１で提案された比例制御ボイラの制御方法では、燃焼させるボイラの台数の増減を行った後には、燃焼している全てのボイラを均等な負荷率で運転させている。

特開平１１－１３２４０５号公報

　ここで、特許文献１で提案されている手法は、燃焼させるボイラの台数や燃焼負荷率に着目してボイラを制御することとしているため、全てのボイラの容量及び効率特性が同じ場合には適切な制御が可能になるものの、容量の異なるボイラや効率特性の異なるボイラが混在するボイラ群に適用した場合には適切な制御とはならない。

　具体的には、容量（最大蒸気量）の異なる複数のボイラによりボイラ群を構成した場合、以下のような問題が生じる。一例として、２ｔボイラを３台と５ｔボイラを２台とで構成されるボイラ群において、燃焼台数４台、必要量１６０％で運転する場合を考える。
　特許文献１で提案されている手法により燃焼しているボイラを均等な負荷率で運転させると、各ボイラへの燃焼指示は４０％となる。このとき、燃焼させる４台のボイラを、２ｔボイラ３台と５ｔボイラ１台とした場合の出力蒸気量は４．４ｔ（＝２ｔ×０．４×３台＋５ｔ×０．４×１台）となる一方で、２ｔボイラ２台と５ｔボイラ２台とした場合の出力蒸気量は５．６ｔ（＝２ｔ×０．４×２台＋５ｔ×０．４×２台）となり、４台のボイラの選択パターンによって、１６０％に相当する出力蒸気量が異なることになる。
　また、各ボイラに対する同じ１％の燃焼指示も、２ｔボイラだと２０ｋｇ／ｈ、５ｔボイラだと５０ｋｇ／ｈのように容量に応じて異なるため、燃焼指示を増減させるボイラによって実際の出力蒸気量の変化量が異なることになる。
　そのため、特許文献１で提案されている手法を容量の異なるボイラが混在するボイラ群に適用した場合には、制御が安定しない可能性がある。

　また、効率特性の異なる複数のボイラによりボイラ群を構成した場合、以下のような問題が生じる。一例として、最適運転（高効率）ゾーンが、５０～７０％のボイラと２０～４０％のボイラと８０～１００％のボイラとで構成されるボイラ群について考える。
　特許文献１で提案されている手法では燃焼しているボイラを均等な負荷率で運転させるため、このようなボイラ群について適用した場合、１台のボイラは高効率で運転することができるものの、他のボイラは高効率で運転することができない。
　そのため、特許文献１で提案されている手法を効率特性の異なるボイラが混在するボイラ群に適用した場合には、全てのボイラを高効率で運転することが困難になり、システム効率向上を期待することができない。

　本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、容量や効率特性の異なるボイラが混在するボイラ群であっても、効率の良い状態で運転させられ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、変動可能な蒸気量の単位である単位蒸気量が設定されると共に、前記複数のボイラには、それぞれ、所定の負荷率の範囲に対応して複数の運転ゾーンが個別に設定されており、前記制御部は、前記要求負荷に応じて必要とされる蒸気量である必要蒸気量を算出する必要蒸気量算出部と、前記ボイラ群により出力される蒸気量である出力蒸気量を算出する出力蒸気量算出部と、前記必要蒸気量と前記出力蒸気量との偏差量を算出する偏差算出部と、前記必要蒸気量と前記出力蒸気量との大小を判定する大小判定部と、前記大小判定部により前記必要蒸気量が前記出力蒸気量よりも大きいと判定された場合に、蒸気量を増加させるボイラを選択する燃焼増加ボイラ選択部と、前記大小判定部により前記必要蒸気量が前記出力蒸気量よりも小さいと判定された場合に、蒸気量を減少させるボイラを選択する燃焼減少ボイラ選択部と、前記偏差算出部により算出された前記偏差量が前記燃焼増加ボイラ選択部又は前記燃焼減少ボイラ選択部により選択されたボイラの単位蒸気量以上であるかを判定する偏差量判定部と、前記偏差量判定部により前記偏差量が前記単位蒸気量以上であると判定された場合に、前記燃焼増加ボイラ選択部により選択されたボイラの蒸気量を前記単位蒸気量分増加させ、又は前記燃焼減少ボイラ選択部により選択されたボイラの蒸気量を前記単位蒸気量分減少させる出力制御部と、を備え、前記燃焼増加ボイラ選択部は、前記複数のボイラから、前記複数の運転ゾーンのうち最も低い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラを選択する第１増加選択部と、を備え、前記燃焼減少ボイラ選択部は、前記複数のボイラから、前記複数の運転ゾーンのうち最も高い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラを選択する第１減少選択部と、を備えるボイラシステムに関する。

　また、前記燃焼増加ボイラ選択部は、前記第１増加選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第１増加選択部により選択された複数のボイラから、前記運転ゾーンの中における負荷率が最も低いボイラを選択する第２増加選択部を更に備え、前記燃焼減少ボイラ選択部は、前記第１減少選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第１減少選択部により選択された複数のボイラから、前記運転ゾーンの中における負荷率が最も高いボイラを選択する第２減少選択部を更に備えることが好ましい。

　また、前記燃焼増加ボイラ選択部は、前記第２増加選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第２増加選択部により選択された複数のボイラから、最も優先順位の高いボイラを選択する増加優先順位選択部を更に備え、前記燃焼減少ボイラ選択部は、前記第２減少選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第２減少選択部により選択された複数のボイラから、最も優先順位の低いボイラを選択する減少優先順位選択部を更に備えることが好ましい。

　また、前記燃焼増加ボイラ選択部は、前記第１増加選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第１増加選択部により選択された複数のボイラから、最も優先順位の高いボイラを選択する増加優先順位選択部を更に備え、前記燃焼減少ボイラ選択部は、前記第１減少選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第１減少選択部により選択された複数のボイラから、最も優先順位の低いボイラを選択する減少優先順位選択部を更に備えることが好ましい。

　また、前記燃焼増加ボイラ選択部は、前記大小判定部により前記必要蒸気量が蒸気量増加後の前記出力蒸気量よりも大きいと判定された場合に、前記複数のボイラから蒸気量を増加させるボイラに選択されていないボイラを選択する未選択増加ボイラ選択部を更に備え、前記第１増加選択部は、前記未選択増加ボイラ選択部により選択されたボイラのうち、最も低い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラを選択し、前記燃焼減少ボイラ選択部は、前記大小判定部により前記必要蒸気量が蒸気量減少後の前記出力蒸気量よりも小さいと判定された場合に、前記複数のボイラから蒸気量を減少させるボイラに選択されていないボイラを選択する未選択減少ボイラ選択部を更に備え、前記第１減少選択部は、前記未選択減少ボイラ選択部により選択されたボイラのうち、最も高い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラを選択することが好ましい。

　また、蒸気量を増加させるボイラに選択されたボイラの順序、及び蒸気量を減少させるボイラに選択されたボイラの順序を記憶する順序記憶部を更に備え、前記未選択増加ボイラ選択部により選択されるボイラがなくなった場合、前記燃焼増加ボイラ選択部は、前記順序記憶部に記憶された順序で蒸気量を増加させるボイラを選択し、前記未選択減少ボイラ選択部により選択されるボイラがなくなった場合、前記燃焼減少ボイラ選択部は、前記順序記憶部に記憶された順序で蒸気量を減少させるボイラを選択することが好ましい。

　また、前記複数の運転ゾーンは、所定の範囲のボイラ効率で燃焼する場合における負荷率の範囲に対応して設定されることが好ましい。

　また、前記複数の運転ゾーンは、ボイラ効率が第１閾値よりも高くなる負荷率の範囲である第１エコ運転ゾーンと、ボイラ効率が前記第１閾値と該第１閾値よりも低い第２閾値との間となる負荷率の範囲である第２エコ運転ゾーンと、ボイラ効率が前記第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である通常運転ゾーンと、を備え、前記第２エコ運転ゾーンは、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する上側第２エコ運転ゾーンと、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する下側第２エコ運転ゾーンと、を備え、前記通常運転ゾーンは、前記上側第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する上側通常運転ゾーンと、前記下側第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する下側通常運転ゾーンと、を備えることとしてもよい。

　また、前記複数の運転ゾーンは、ボイラ効率が第１閾値よりも高くなる負荷率の範囲である第１エコ運転ゾーンと、ボイラ効率が前記第１閾値と該第１閾値よりも低い第２閾値との間となる負荷率の範囲である第２エコ運転ゾーンと、ボイラ効率が前記第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である通常運転ゾーンと、を備え、前記第２エコ運転ゾーンは、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する上側第２エコ運転ゾーンと、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する下側第２エコ運転ゾーンと、を備え、前記通常運転ゾーンは、前記上側第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置することとしてもよい。

　また、前記複数の運転ゾーンは、ボイラ効率が第１閾値よりも高くなる負荷率の範囲である第１エコ運転ゾーンと、ボイラ効率が前記第１閾値と該第１閾値よりも低い第２閾値との間となる負荷率の範囲である第２エコ運転ゾーンと、ボイラ効率が前記第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である通常運転ゾーンと、を備え、前記第２エコ運転ゾーンは、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する上側第２エコ運転ゾーンと、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する下側第２エコ運転ゾーンと、を備え、前記通常運転ゾーンは、前記下側第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置することとしてもよい。

　また、前記複数の運転ゾーンは、ボイラ効率が第１閾値よりも高くなる負荷率の範囲である第１エコ運転ゾーンと、ボイラ効率が前記第１閾値と該第１閾値よりも低い第２閾値との間となる負荷率の範囲である第２エコ運転ゾーンと、ボイラ効率が前記第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である通常運転ゾーンと、を備え、前記第２エコ運転ゾーンは、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置すると共に、前記通常運転ゾーンは、前記第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置することとしてもよい。

　また、前記複数の運転ゾーンは、ボイラ効率が第１閾値よりも高くなる負荷率の範囲である第１エコ運転ゾーンと、ボイラ効率が前記第１閾値と該第１閾値よりも低い第２閾値との間となる負荷率の範囲である第２エコ運転ゾーンと、ボイラ効率が前記第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である通常運転ゾーンと、を備え、前記第２エコ運転ゾーンは、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置すると共に、前記通常運転ゾーンは、前記第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置することとしてもよい。

　また、前記単位蒸気量は、前記複数のボイラそれぞれに対して個別に設定されることが好ましい。

　本発明によれば、容量や効率特性の異なるボイラが混在するボイラシステムを効率の良い状態で運転することができる。

本発明の一実施形態に係るボイラシステムの全体構成を示す図である。 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実施形態に係る台数制御装置の機能構成を示すブロック図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第１実施形態のボイラシステムの処理の流れ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処理の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態に係る台数制御装置の機能構成を示すブロック図である。 第２実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第２実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第２実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第２実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第２実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第２実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第２実施形態のボイラシステムの動作の概略を示す図である。 第２実施形態のボイラシステムの処理の流れを示すフローチャートである。 ボイラに設定する運転ゾーンの一例を示す図である。

　以下、本発明のボイラシステムの好ましい実施形態について、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。図２及び図３は、本実施形態に係るボイラ群２の概略を示す図である。

　図２に示すように本実施形態のボイラ群２は、容量（最大蒸気量）の異なるボイラ２０が混在して構成される。一例として、本実施形態では、１号機ボイラを２ｔボイラ、２号機ボイラを２．５ｔボイラ、３号機ボイラを３ｔボイラ、４号機ボイラを４ｔボイラ、５号機ボイラを６ｔボイラで構成することとしている。なお、本実施形態では、１号機ボイラから５号機ボイラの全てについて容量を異ならせているが、これに限られず、容量の異なるボイラ２０が１又は複数混在することとしてもよい。また、以下において詳細に説明するボイラ制御方法は、容量の異なるボイラ２０が混在する場合に好適であることはもちろんのこと、複数のボイラ２０の容量が全て同じである場合であっても好適に適用可能である。

　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、ボイラの燃焼を維持可能な最小燃焼状態Ｓ１からボイラを安全に燃焼可能な最大燃焼状態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）が所定単位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、図２に示すように、複数のボイラ２０それぞれには、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、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、単位蒸気量Ｕ単位で、蒸気量を変動可能となっている。

　単位蒸気量Ｕは、ボイラ２０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１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、ボイラ２０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。
　一例として、本実施形態では、１号機ボイラの単位蒸気量を１００ｋｇ／ｈ（最大蒸気量の５％）とし、２号機ボイラの単位蒸気量を２５０ｋｇ／ｈ（最大蒸気量の１０％）とし、３号機ボイラの単位蒸気量を１５０ｋｇ／ｈ（最大蒸気量の５％）とし、４号機ボイラの単位蒸気量を２００ｋｇ／ｈ（最大蒸気量の５％）とし、５号機ボイラの単位蒸気量を１２０ｋｇ／ｈ（最大蒸気量の２％）としている。
　なお、出力蒸気量とは、ボイラ群２により出力される蒸気量を示し、この出力蒸気量は、複数のボイラ２０それぞれから出力される蒸気量の合計値により表される。

　また、本実施形態では、複数のボイラ２０には、所定の範囲のボイラ効率で燃焼する場合における負荷率の範囲に対応して設定される複数の運転ゾーン、すなわち第１エコ運転ゾーンＺ１と、第２エコ運転ゾーンＺ２と、通常運転ゾーンＺ３と、が設定されている。
　第１エコ運転ゾーンＺ１は、ボイラ効率（ボイラ２０の熱効率）が第１閾値（例えば、９８％）よりも高くなる負荷率の範囲であり、ボイラ２０を燃焼させる上で、最も好ましい負荷率の範囲である。

　第２エコ運転ゾーンＺ２は、ボイラ効率が第１閾値と、この第１閾値よりも低い第２閾値（例えば、９７％）との間となる負荷率の範囲である。この第２エコ運転ゾーンＺ２は、図３に示すように、第１エコ運転ゾーンＺ１よりも負荷率の高い範囲に位置する上側第２エコ運転ゾーンＺ２１と、第１エコ運転ゾーンＺ１よりも負荷率の低い範囲に位置する下側第２エコ運転ゾーンＺ２２と、を備える。

　通常運転ゾーンＺ３は、ボイラ効率が第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である。この通常運転ゾーンＺ３は、図３に示すように、上側第２エコ運転ゾーンＺ２１よりも負荷率の高い範囲に位置する上側通常運転ゾーンＺ３１と、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２よりも負荷率の低い範囲に位置する下側通常運転ゾーンＺ３２と、を備える。

　ここで、本実施形態のボイラ群２は、効率特性の異なるボイラ２０が混在して構成される。一例として、本実施形態では、１号機ボイラの第１エコ運転ゾーンＺ１は負荷率４０～７０％の範囲に設定され、２号機ボイラの第１エコ運転ゾーンＺ１は負荷率５０～８０％の範囲に設定され、３号機ボイラの第１エコ運転ゾーンＺ１は負荷率３０～５０％の範囲に設定され、４号機ボイラの第１エコ運転ゾーンＺ１は負荷率４０～６０％の範囲に設定され、５号機ボイラの第１エコ運転ゾーンＺ１は負荷率７０～８０％の範囲に設定されている。第２エコ運転ゾーンＺ２及び通常運転ゾーンＺ３についても同様に、１号機ボイラから５号機ボイラでは、それぞれ異なる負荷率の範囲に第２エコ運転ゾーンＺ２及び通常運転ゾーンＺ３が設定されている。
　なお、本実施形態では、１号機ボイラから５号機ボイラの全てについて効率特性を異ならせているが、これに限られず、効率特性の異なるボイラ２０が１又は複数混在することとしてもよい。また、以下において詳細に説明するボイラ制御方法は、効率特性の異なるボイラ２０が混在する場合に好適であることはもちろんのこと、複数のボイラ２０の効率特性が全て同じである場合であっても好適に適用可能である。

　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３に示すように、１号機ボイラから５号機ボイラのそれぞれに「１」～「５」の優先順位が割り当てられている場合、１号機ボイラの優先順位が最も高く、５号機ボイラ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、本実施形態では、負荷率を増加させる場合には、優先順位の高い順にボイラ２０を選択することとし、負荷率を減少させる場合には、優先順位の低い順にボイラ２０を選択することとしている。

　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、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。

　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、複数のボイラ２０の運転ゾーンの設定に関する情報、複数のボイラ２０の単位蒸気量Ｕの設定に関する情報、複数のボイラ２０の優先順位の設定に関する情報、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。

　ここで、図４を参照して制御部４の詳細について説明する。図４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、必要蒸気量算出部４１と、出力蒸気量算出部４２と、偏差算出部４３と、大小判定部４４と、燃焼増加ボイラ選択部４５と、燃焼減少ボイラ選択部４６と、偏差量判定部４７と、出力制御部４８と、を備える。

　必要蒸気量算出部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気量を算出する。
　出力蒸気量算出部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気量である出力蒸気量を算出する。

　偏差算出部４３は、必要蒸気量と出力蒸気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４８により、選択されたボイラ２０の蒸気量が変更された場合には、必要蒸気量と、蒸気量変更後のボイラ群２の出力蒸気量と、の偏差量を算出する。
　大小判定部４４は、必要蒸気量と出力蒸気量との大小を判定する。

　燃焼増加ボイラ選択部４５は、第１増加選択部４５１と、第２増加選択部４５２と、増加優先順位選択部４５３と、を含んで構成され、大小判定部４４により必要蒸気量が出力蒸気量よりも大きいと判定された場合に、蒸気量を増加（負荷率を増加）させるボイラを選択する。

　具体的には、第１増加選択部４５１は、必要蒸気量が出力蒸気量よりも大きいと判定された場合に、複数のボイラ２０から複数の運転ゾーンのうち最も低い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラ２０を、蒸気量を増加させるボイラとして選択する。すなわち、第１増加選択部４５１は、より下側にある運転ゾーンに位置するボイラ２０を、蒸気量を増加させるボイラとして選択する。本実施形態では、運転ゾーンは下側から順に、下側通常運転ゾーンＺ３２、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２、第１エコ運転ゾーンＺ１、上側第２エコ運転ゾーンＺ２１、上側通常運転ゾーンＺ３１と設定されている。
　また、第２増加選択部４５２は、第１増加選択部４５１により複数のボイラ２０が選択された場合（最も低い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラ２０が複数存在する場合）に、運転ゾーンの中における負荷率が最も低いボイラ２０を、蒸気量を増加させるボイラとして選択する。
　また、増加優先順位選択部４５３は、第２増加選択部４５２により複数のボイラ２０が選択された場合（最も低い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置し、かつ、当該運転ゾーンの中における負荷率が最も低いボイラ２０が複数存在する場合）に、これら複数のボイラ２０の中から最も優先順位の高いボイラ２０を、蒸気量を増加させるボイラとして選択する。なお、増加優先順位選択部４５３は、第１増加選択部４５１により複数のボイラ２０が選択された場合に、これら複数のボイラ２０の中から最も優先順位の高いボイラ２０を、蒸気量を増加させるボイラとして選択することとしてもよい。すなわち、第１増加選択部４５１により複数のボイラ２０が選択された場合に、第２増加選択部４５２を介することなく、増加優先順位選択部４５３が優先順位に基づいて蒸気量を増加させるボイラを選択することとしてもよい。

　なお、「運転ゾーンの中における負荷率」とは、（現在の負荷率－運転ゾーンの下限負荷率）／｛運転ゾーンの負荷率の範囲（＝上限負荷率－下限負荷率）｝により算出される値である。本発明は、効率特性の異なるボイラ２０が混在するボイラ群２に対して好適に適応可能にするため、ボイラ２０の負荷率ではなく、同一の運転ゾーンの中における負荷率を用いることとしている。例えば、第１エコ運転ゾーンＺ１が負荷率４０～７０％の範囲に設定された１号機ボイラと、第１エコ運転ゾーンＺ１が負荷率５０～８０％の範囲に設定された２号機ボイラとにおいて、１号機ボイラが５５％、２号機ボイラが６０％の負荷率で運転している場合を考える。この場合、蒸気量の増加に対して、負荷率が低い１号機ボイラは第１エコ運転ゾーンＺ１内での燃焼状態を維持する余裕が５５％しかない一方、負荷率が高い２号機ボイラは６６％の余裕があることになり、負荷率が高い２号機ボイラの蒸気量を増加させたほうが、ボイラシステム１全体としての効率を高めることができる。そのため、単に負荷率を見るのではなく、運転ゾーンの中における負荷率を見ることで、各ボイラ２０を効率的に運転することができる。

　図４に戻り、燃焼減少ボイラ選択部４６は、第１減少選択部４６１と、第２減少選択部４６２と、減少優先順位選択部４６３と、を含んで構成され、大小判定部４４により必要蒸気量が出力蒸気量よりも小さいと判定された場合に、蒸気量を減少（負荷率を減少）させるボイラを選択する。

　具体的には、第１減少選択部４６１は、必要蒸気量が出力蒸気量よりも小さいと判定された場合に、複数のボイラ２０から複数の運転ゾーンのうち最も高い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラ２０を、蒸気量を減少させるボイラとして選択する。すなわち、第１減少選択部４６１は、より上側にある運転ゾーンに位置するボイラ２０を、蒸気量を減少させるボイラとして選択する。
　また、第２減少選択部４６２は、第１減少選択部４６１により複数のボイラ２０が選択された場合（最も高い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラ２０が複数存在する場合）に、運転ゾーンの中における負荷率が最も高いボイラ２０を、蒸気量を減少させるボイラとして選択する。
　また、減少優先順位選択部４６３は、第２減少選択部４６２により複数のボイラ２０が選択された場合（最も高い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置し、かつ、当該運転ゾーンの中における負荷率が最も高いボイラ２０が複数存在する場合）に、これら複数のボイラ２０の中から最も優先順位の低いボイラ２０を、蒸気量を減少させるボイラとして選択する。なお、減少優先順位選択部４６３は、第１減少選択部４６１により複数のボイラ２０が選択された場合に、これら複数のボイラ２０の中から最も優先順位の低いボイラ２０を、蒸気量を減少させるボイラとして選択することとしてもよい。すなわち、第１減少選択部４６１により複数のボイラ２０が選択された場合に、第２減少選択部４６２を介することなく、減少優先順位選択部４６３が優先順位に基づいて蒸気量を減少させるボイラを選択することとしてもよい。

　偏差量判定部４７は、偏差算出部４３により算出された偏差量が燃焼増加ボイラ選択部４５又は燃焼減少ボイラ選択部４６により選択されたボイラ２０の単位蒸気量Ｕ以上であるかを判定する。
　出力制御部４８は、偏差量判定部４７により偏差量が単位蒸気量Ｕ以上であると判定された場合に、燃焼増加ボイラ選択部４５又は燃焼減少ボイラ選択部４６により選択されたボイラ２０の蒸気量を変動させる。具体的には、出力制御部４８は、必要蒸気量が出力蒸気量よりも大きい場合、燃焼増加ボイラ選択部４５により選択されたボイラ２０の蒸気量を単位蒸気量Ｕ分増加させ、また、必要蒸気量が出力蒸気量よりも小さい場合、燃焼減少ボイラ選択部４６により選択されたボイラ２０の蒸気量を単位蒸気量Ｕ分減少させる。

　ここで、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。図５～図１５は、それぞれ、ボイラシステム１の第１実施形態に係る動作の概略を示す図である。

＜パターン１＞
　まず、運転ゾーンに基づきボイラ２０の蒸気量を変更させる動作、すなわち第１増加選択部４５１又は第１減少選択部４６１により蒸気量を増加又は減少させるボイラ２０を選択する動作を、図５～図８を参照して説明する。
　図５に示すように、現在（基準時）において、１号機ボイラ、２号機ボイラ及び３号機ボイラが第１エコ運転ゾーンＺ１に対応する範囲の負荷率で運転しており、４号機ボイラが上側第２エコ運転ゾーンＺ２１に対応する範囲の負荷率で運転しており、５号機ボイラが下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に対応する範囲の負荷率で運転している。このとき、出力蒸気量が１０１００ｋｇ／ｈである状態において、必要蒸気量が１０３００ｋｇ／ｈに増加した場合（図６参照）、必要蒸気量が９７００ｋｇ／ｈに減少した場合（図７，図８参照）について考える。

　必要蒸気量の増加時には、偏差算出部４３は、出力蒸気量と必要蒸気量との偏差量（２００ｋｇ／ｈ）を算出し、大小判定部４４は、出力蒸気量と必要蒸気量との大小から蒸気量を増加する必要があると判定する。
　すると、燃焼増加ボイラ選択部４５の第１増加選択部４５１は、１号機ボイラから５号機ボイラのうち最も低い負荷率の範囲に対応する運転ゾーン（最も下側の運転ゾーン）に位置するボイラ２０を、蒸気量を増加させるボイラとして選択する。図５では、５号機ボイラの下側第２エコ運転ゾーンＺ２２が最も下側の運転ゾーンであるため、第１増加選択部４５１は、５号機ボイラを蒸気量を増加させるボイラとして選択する。

　続いて、偏差量判定部４７は、偏差量が５号機ボイラの単位蒸気量Ｕ以上であるか判定するところ、図２を参照すると５号機ボイラの単位蒸気量Ｕは１２０ｋｇ／ｈであるため、偏差量判定部４７は、偏差量（２００ｋｇ／ｈ）が５号機ボイラの単位蒸気量Ｕ以上であると判定する。その結果、図６に示すように、出力制御部４８は、５号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分増加（３６００ｋｇ／ｈから３７２０ｋｇ／ｈに増加）させ、これにより、出力蒸気量も１０１００ｋｇ／ｈから１０２２０ｋｇ／ｈに増加することになる。

　５号機ボイラの蒸気量が増加すると、偏差算出部４３は、蒸気量増加後のボイラ群２の出力蒸気量（１０２２０ｋｇ／ｈ）に基づき偏差量（８０ｋｇ／ｈ）を算出し、大小判定部４４は、その大小から蒸気量を増加する必要があると判定する。その後、第１増加選択部４５１が下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に位置する５号機ボイラを蒸気量を増加させるボイラとして選択するが、５号機ボイラの単位蒸気量Ｕ（１２０ｋｇ／ｈ）が偏差量（８０ｋｇ／ｈ）よりも大きいため、必要蒸気量増加時の動作が終了する。

　なお、図５及び図６では、出力制御部４８が５号機ボイラの蒸気量を増加するタイミングを、偏差量判定部４７が偏差量が５号機ボイラの単位蒸気量Ｕ以上であると判定したタイミングとしているが、これは理解を容易にするためであり、実際には、出力制御部４８は、偏差量判定部４７が偏差量が５号機ボイラの単位蒸気量Ｕ以上でないと判定されたタイミングで、ボイラ２０毎に単位蒸気量Ｕに基づいて計数しておいた蒸気量分だけ各ボイラの蒸気量を増加させることとしている（図１６のステップＳＴ６参照）。以下、その他の動作例についても同様である。

　また、必要蒸気量の減少時には、偏差算出部４３は、出力蒸気量と必要蒸気量との偏差量（４００ｋｇ／ｈ）を算出し、大小判定部４４は、出力蒸気量と必要蒸気量との大小から蒸気量を減少する必要があると判定する。
　すると、燃焼減少ボイラ選択部４６の第１減少選択部４６１は、１号機ボイラから５号機ボイラのうち最も高い負荷率の範囲に対応する運転ゾーン（最も上側の運転ゾーン）に位置するボイラ２０を、蒸気量を減少させるボイラとして選択する。図５では、４号機ボイラの上側第２エコ運転ゾーンＺ２１が最も上側の運転ゾーンであるため、第１減少選択部４６１は、４号機ボイラを蒸気量を減少させるボイラとして選択する。

　続いて、偏差量判定部４７は、偏差量が４号機ボイラの単位蒸気量Ｕ以上であるか判定するところ、図２を参照すると４号機ボイラの単位蒸気量Ｕは２００ｋｇ／ｈであるため、偏差量判定部４７は、偏差量（４００ｋｇ／ｈ）が４号機ボイラの単位蒸気量Ｕ以上であると判定する。その結果、図７に示すように、出力制御部４８は、４号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分減少（２８００ｋｇ／ｈから２６００ｋｇ／ｈに減少）させ、これにより、出力蒸気量も１０１００ｋｇ／ｈから９９００ｋｇ／ｈに減少することになる。

　４号機ボイラの蒸気量が減少すると、偏差算出部４３は、蒸気量減少後のボイラ群２の出力蒸気量（９９００ｋｇ／ｈ）に基づき偏差量（２００ｋｇ／ｈ）を算出し、大小判定部４４は、その大小から蒸気量を減少する必要があると判定する。その後、第１減少選択部４６１が上側第２エコ運転ゾーンＺ２１に位置する４号機ボイラを蒸気量を減少させるボイラとして選択すると、偏差量判定部４７は、偏差量（２００ｋｇ／ｈ）が４号機ボイラの単位蒸気量Ｕ（２００ｋｇ／ｈ）以上であると判定する。その結果、図８に示すように、出力制御部４８は、４号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分減少（２６００ｋｇ／ｈから２４００ｋｇ／ｈに減少）させ、出力蒸気量も９９００ｋｇ／ｈから９７００ｋｇ／ｈに減少することになる。
　これにより、蒸気量減少後のボイラ群２の出力蒸気量（９９００ｋｇ／ｈ）が必要蒸気量（９９００ｋｇ／ｈ）と一致することになるため（偏差量＝０）、必要蒸気量の減少時の動作が終了する。

　このように、本実施形態のボイラシステム１では、運転ゾーンに基づいて蒸気量を変更するボイラ２０を選択することとしている。運転ゾーンは、ボイラ２０に応じて適宜設定することができるため、ボイラシステム１では、容量や効率特性の異なるボイラ２０が混在するボイラ群２であっても、各ボイラ２０を効率良く運転させることができる。

＜パターン２＞
　続いて、運転ゾーンに基づき蒸気量を変更させるボイラ２０が複数存在する場合の動作、すなわち第２増加選択部４５２又は第２減少選択部４６２により蒸気量を増加又は減少させるボイラ２０を選択する動作を、図９～図１３を参照して説明する。なお、以下では、パターン１と同様の動作については、説明を簡略化又は省略する。

　図９に示すように、現在（基準時）において、１号機ボイラが第１エコ運転ゾーンＺ１に対応する範囲の負荷率で運転しており、２号機ボイラ及び５号機ボイラが下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に対応する範囲の負荷率で運転しており、３号機ボイラ及び４号機ボイラが上側第２エコ運転ゾーンＺ２１に対応する範囲の負荷率で運転している。このとき、出力蒸気量が１０２００ｋｇ／ｈである状態において、必要蒸気量が１０６００ｋｇ／ｈに増加した場合（図１０、図１１参照）、必要蒸気量が９８００ｋｇ／ｈに減少した場合（図１２，図１３参照）について考える。

　必要蒸気量の増加時には、燃焼増加ボイラ選択部４５の第１増加選択部４５１は、１号機ボイラから５号機ボイラのうち最も低い負荷率の範囲に対応する運転ゾーン（最も下側の運転ゾーン）に位置するボイラ２０を、蒸気量を増加させるボイラとして選択する。図９では、２号機ボイラ及び５号機ボイラの下側第２エコ運転ゾーンＺ２２が最も下側の運転ゾーンであるため、第１増加選択部４５１は、２号機ボイラ及び５号機ボイラの２つを選択する。

　第１増加選択部４５１により複数のボイラ２０（２号機ボイラ及び５号機ボイラ）が選択されたため、燃焼増加ボイラ選択部４５の第２増加選択部４５２は、２号機ボイラ及び５号機ボイラのうち、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２の中における負荷率が最も低いボイラ２０を、蒸気量を増加させるボイラとして選択する。図９では、５号機ボイラが下側第２エコ運転ゾーンＺ２２の中における負荷率が７５％の状態で運転しているのに対して、２号機ボイラは、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２の中における負荷率が５０％の状態で運転しているため、第２増加選択部４５２は、２号機ボイラ及び５号機ボイラのうち２号機ボイラを、蒸気量を増加させるボイラとして選択する。

　ここで、図２に示すように、２号機ボイラの単位蒸気量Ｕは２５０ｋｇ／ｈであり、偏差量（４００ｋｇ／ｈ）よりも小さい。そのため、図１０に示すように、出力制御部４８は、２号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分増加させ、出力蒸気量を１０２００ｋｇ／ｈから１０４５０ｋｇ／ｈに増加させる。
　このとき、２号機ボイラの蒸気量が１０００ｋｇ／ｈから１２５０ｋｇ／ｈに増加したため、２号機ボイラの下側第２エコ運転ゾーンＺ２２の中における負荷率も５０％から１００％に増加している。なお、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２の中における負荷率１００％は、第１エコ運転ゾーンＺ１の中における負荷率０％と同義であるが、説明を容易にするため、２号機ボイラは下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に位置しているものとする（以下同様に、運転ゾーンの境界については説明が容易となる運転ゾーンを採用するものとする）。

　２号機ボイラの蒸気量が増加すると、偏差算出部４３は、蒸気量増加後のボイラ群２の出力蒸気量（１０４５０ｋｇ／ｈ）に基づき偏差量（１５０ｋｇ／ｈ）を算出し、大小判定部４４は、必要蒸気量と出力蒸気量との大小から蒸気量を増加する必要があると判定する。その後、第１増加選択部４５１は、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に位置する２号機ボイラ及び５号機ボイラを選択する。
　第１増加選択部４５１により複数のボイラ２０が選択されたため、第２増加選択部４５２は、２号機ボイラ及び５号機ボイラのうち、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２の中における負荷率が最も低いボイラ２０を、蒸気量を増加させるボイラとして選択する。ここで、図１０では、２号機ボイラの蒸気量が増加された結果、５号機ボイラのほうが下側第２エコ運転ゾーンＺ２２の中における負荷率が低くなっているため、第２増加選択部４５２は、５号機ボイラを蒸気量を増加させるボイラとして選択する。

　続いて、偏差量（１５０ｋｇ／ｈ）が５号機ボイラの単位蒸気量Ｕ（１２０ｋｇ／ｈ）以上であるため、図１１に示すように、出力制御部４８は、５号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分増加させ、出力蒸気量を１０４５０ｋｇ／ｈから１０５７０ｋｇ／ｈに増加させる。
　その後、必要蒸気量と蒸気量増加後のボイラ群２の出力蒸気量の偏差量（３０ｋｇ／ｈ）から蒸気量を増加させるボイラとして再度５号機ボイラが選択されることになるが、単位蒸気量Ｕが偏差量よりも大きいため、蒸気を増加すべきでないと判定され、必要蒸気量増加時の動作が終了する。

　また、必要蒸気量の減少時には、燃焼減少ボイラ選択部４６の第１減少選択部４６１は、１号機ボイラから５号機ボイラのうち最も高い負荷率の範囲に対応する運転ゾーン（最も上側の運転ゾーン）に位置するボイラ２０を、蒸気量を減少させるボイラとして選択する。図９では、３号機ボイラ及び４号機ボイラの上側第２エコ運転ゾーンＺ２１が最も上側の運転ゾーンであるため、第１減少選択部４６１は、３号機ボイラ及び４号機ボイラの２つを選択する。

　第１減少選択部４６１により複数のボイラ２０（３号機ボイラ及び４号機ボイラ）が選択されたため、燃焼減少ボイラ選択部４６の第２減少選択部４６２は、３号機ボイラ及び４号機ボイラのうち、上側第２エコ運転ゾーンＺ２１の中における負荷率が最も高いボイラ２０を、蒸気量を減少させるボイラとして選択する。図９では、４号機ボイラが上側第２エコ運転ゾーンＺ２１の中における負荷率が５０％の状態で運転しているのに対して、３号機ボイラは、上側第２エコ運転ゾーンＺ２１の中における負荷率が１００％の状態で運転しているため、第２減少選択部４６２は、３号機ボイラ及び４号機ボイラのうち３号機ボイラを、蒸気量を減少させるボイラとして選択する。

　その後、３号機ボイラの単位蒸気量Ｕ（１５０ｋｇ／ｈ）が偏差量（４００ｋｇ／ｈ）よりも小さいことから、図１２に示すように、出力制御部４８は、３号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分減少させ、出力蒸気量を１０２００ｋｇ／ｈから１００５０ｋｇ／ｈに減少させる。
　このとき、３号機ボイラの蒸気量が１８００ｋｇ／ｈから１６５０ｋｇ／ｈに減少したため、３号機ボイラの上側第２エコ運転ゾーンＺ２１における負荷率も１００％から５０％に減少している。

　３号機ボイラの蒸気量が減少すると、偏差算出部４３は、蒸気量減少後のボイラ群２の出力蒸気量（１００５０ｋｇ／ｈ）に基づき偏差量（２５０ｋｇ／ｈ）を算出し、大小判定部４４は、必要蒸気量と出力蒸気量との大小から蒸気量を減少する必要があると判定する。その後、第１減少選択部４６１は、上側第２エコ運転ゾーンＺ２１に位置する３号機ボイラ及び４号機ボイラを選択する。
　第１減少選択部４６１により複数のボイラ２０が選択されたため、第２減少選択部４６２は、３号機ボイラ及び４号機ボイラのうち、上側第２エコ運転ゾーンＺ２１の中における負荷率が最も高いボイラ２０を、蒸気量を減少させるボイラとして選択する。ここで、図１２では、３号機ボイラの蒸気量が減少された結果、上側第２エコ運転ゾーンＺ２１の中における負荷率が、３号機ボイラ及び４号機ボイラで同一（５０％）となっている。その結果、第２減少選択部４６２は、３号機ボイラ及び４号機ボイラを選択することになる。

　第２減少選択部４６２により複数のボイラ２０（３号機ボイラ及び４号機ボイラ）が選択されたため、燃焼減少ボイラ選択部４６の減少優先順位選択部４６３は、３号機ボイラ及び４号機ボイラのうち、最も優先順位の低いボイラ２０を選択する。図１２では、３号機ボイラの優先順位は３位であり、４号機ボイラの優先順位は４位であるため、減少優先順位選択部４６３は、４号機ボイラを、蒸気量を減少させるボイラとして選択する。

　続いて、４号機ボイラの単位蒸気量Ｕ（２００ｋｇ／ｈ）と偏差量（２５０ｋｇ／ｈ）との比較の結果、図１３に示すように、出力制御部４８は、４号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分減少させ、出力蒸気量を１００５０ｋｇ／ｈから９８５０ｋｇ／ｈに減少させる。
　その後、必要蒸気量と蒸気量減少後のボイラ群２の出力蒸気量の偏差量（５０ｋｇ／ｈ）から蒸気量を減少させるボイラとして再度３号機ボイラが選択されることになるが、単位蒸気量Ｕが偏差量よりも大きいため、蒸気を減少すべきでないと判定され、必要蒸気量減少時の動作が終了する。

　このように、本実施形態のボイラシステム１では、運転ゾーンに基づく選択で複数のボイラ２０が選択された場合には、運転ゾーンの中における負荷率に基づいて、蒸気量を変更するボイラ２０を選択することとしている。効率特性の異なるボイラ２０が混在する場合、複数のボイラ２０のうち単に負荷率が高いボイラ２０を、蒸気量を変更するボイラ２０として選択しただけでは、各ボイラを効率的に運転することはできない。この点、本実施形態のボイラシステム１では、単に負荷率を見るのではなく、運転ゾーンの中における負荷率を見ることで、各ボイラ２０を効率的に運転することができる。

　なお、パターン２では、蒸気量を減少する場合に優先順位を用いる動作を例示したが、蒸気量を増加する場合であっても優先順位を用いてボイラ２０を選択することが可能である。

＜パターン２ａ＞
　続いて、運転ゾーンに基づき蒸気量を変更させるボイラ２０が複数存在する場合の動作の別パターン、すなわち増加優先順位選択部４５３又は減少優先順位選択部４６３により蒸気量を増加又は減少させるボイラ２０を選択する動作を、図９、図１４、図１５を参照して説明する。なお、以下では、パターン１，２と同様の動作については、説明を簡略化又は省略する。

　図９に示すように、必要蒸気量の増加時には、２号機ボイラ及び５号機ボイラの下側第２エコ運転ゾーンＺ２２が最も下側の運転ゾーンであるため、第１増加選択部４５１は、２号機ボイラ及び５号機ボイラの２つを選択する。
　第１増加選択部４５１により複数のボイラ２０（２号機ボイラ及び５号機ボイラ）が選択されたため、燃焼増加ボイラ選択部４５の増加優先順位選択部４５３は、２号機ボイラ及び５号機ボイラのうち、最も優先順位の高いボイラ２０を選択する。図９では、２号機ボイラの優先順位は５位であり、５号機ボイラの優先順位は２位であるため、増加優先順位選択部４５３は、５号機ボイラを蒸気量を増加させるボイラとして選択する。

　その後、偏差量（４００ｋｇ／ｈ）が５号機ボイラの単位蒸気量Ｕ（１２０ｋｇ／ｈ）以上であるため、図１４に示すように、出力制御部４８は、５号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分増加させ、出力蒸気量を１０２００ｋｇ／ｈから１０３２０ｋｇ／ｈに増加させる。
　なお、５号機ボイラの蒸気量が増加すると、蒸気量増加後のボイラ群２の出力蒸気量に基づき算出された偏差量に応じて、蒸気量を増加するボイラを再び選択することになるが、繰り返しになるため説明は省略する。

　また、図９に示すように、必要蒸気量の減少時には、３号機ボイラ及び４号機ボイラの上側第２エコ運転ゾーンＺ２１が最も上側の運転ゾーンであるため、第１減少選択部４６１は、３号機ボイラ及び４号機ボイラの２つを選択する。
　第１減少選択部４６１により複数のボイラ２０（３号機ボイラ及び４号機ボイラ）が選択されたため、燃焼減少ボイラ選択部４６の減少優先順位選択部４６３は、３号機ボイラ及び４号機ボイラのうち、最も優先順位の低いボイラ２０を選択する。図９では、３号機ボイラの優先順位は３位であり、４号機ボイラの優先順位は４位であるため、減少優先順位選択部４６３は、４号機ボイラを蒸気量を減少させるボイラとして選択する。

　その後、偏差量（４００ｋｇ／ｈ）が４号機ボイラの単位蒸気量Ｕ（２００ｋｇ／ｈ）以上であるため、図１５に示すように、出力制御部４８は、４号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分減少させ、出力蒸気量を１０２００ｋｇ／ｈから１００００ｋｇ／ｈに減少させる。
　なお、４号機ボイラの蒸気量が減少すると、蒸気量減少後のボイラ群２の出力蒸気量に基づき算出された偏差量に応じて、蒸気量を減少するボイラを再び選択することになるが、繰り返しになるため説明は省略する。

　このように、運転ゾーンに基づく選択で複数のボイラ２０が選択された場合には、優先順位に基づいて蒸気量を変更するボイラ２０を選択することとしてもよい。このような選択であっても、運転ゾーンがボイラ２０に応じて適宜設定されているため、容量や効率特性の異なるボイラ２０が混在するボイラ群２であっても、各ボイラ２０を効率良く運転させることができる。

　続いて、本実施形態のボイラシステム１の動作を実現するための処理の流れについて、図１６、図１７を参照して説明する。図１６、図１７は、ボイラシステム１の処理の流れを示すフローチャートである。

　初めに、処理の前準備として各ボイラ２０に対して単位蒸気量Ｕの設定（ステップＳＴ１）及び運転ゾーンの設定（ステップＳＴ２）を行い、記憶部５の所定の領域に記憶する。

　続いて、ステップＳＴ３において、制御部４は、必要蒸気量及び偏差量を算出する。すなわち、必要蒸気量算出部４１が蒸気ヘッダ６の蒸気圧に基づいて要求負荷に応じた必要蒸気量を算出し、出力蒸気量算出部４２が各ボイラ２０の燃焼状態に基いて出力蒸気量を算出すると、偏差算出部４３は、必要蒸気量と出力蒸気量との偏差量を算出する。

　続いて、ステップＳＴ４において、制御部４は、蒸気量の変動が必要であるか否かを判定する。本実施形態では、制御部４は、偏差量が０である場合に蒸気量の変動が必要でないと判定し、偏差量が０でない場合に蒸気量の変動が必要であると判定する。蒸気量の変動が必要でない場合には、ステップＳＴ３の処理に戻り、蒸気量の変動が必要な場合には、続いてステップＳＴ５の処理に移る。

　ステップＳＴ５において、制御部４は、蒸気量を変動するボイラ２０を選択する変動ボイラ選択処理を行う。なお、変動ボイラ選択処理の詳細については、図１７で後述する。
　続いて、ステップＳＴ６において、制御部４は、各ボイラ２０へ燃焼指示を出力し、各ボイラ２０から出力される蒸気量を制御する。すなわち、出力制御部４８は、ステップＳＴ５において選択されたボイラ２０の蒸気量を単位蒸気量Ｕに基づき変動させる。
　ステップＳＴ６の処理が終わると、制御部４は、ステップＳＴ３の処理に戻り、ステップＳＴ３～ステップＳＴ６の処理を繰り返す。

　次に、ステップＳＴ５における変動ボイラ選択処理の詳細について、図１７を参照して説明する。
　初めに、ステップＳＴ５１において、制御部４は、蒸気量を増加する必要があるか、蒸気量を減少する必要があるかを判定する。この判定は、大小判定部４４が判定した必要蒸気量と出力蒸気量との大小に基づいて行われる。すなわち、必要蒸気量の方が大きい場合には、蒸気量を増加する必要があると判定され、出力蒸気量の方が大きい場合には、蒸気量を減少する必要があると判定される。

　蒸気量を増加する必要がある場合、ステップＳＴ５２において、制御部４は、蒸気量増加候補ボイラを選択する。蒸気量増加候補ボイラの選択については、上述した通りであり、燃焼増加ボイラ選択部４５は、運転ゾーン、運転ゾーンの中における負荷率、及び優先順位に基づいて蒸気量を増加する候補となるボイラ２０を選択する。

　続いて、ステップＳＴ５３において、制御部４（偏差量判定部４７）は、偏差量が蒸気量増加候補ボイラとして選択されたボイラ２０の単位蒸気量Ｕ以上であるか判定する。このとき、偏差量が単位蒸気量Ｕ以上である場合には、制御部４は、続いてステップＳＴ５４の処理に移る。

　ステップＳＴ５４では、制御部４は、出力蒸気量を増加し、偏差量を減算する。すなわち、ステップＳＴ５２で選択されたボイラ２０に設定された単位蒸気量Ｕに基づき、出力蒸気量算出部４２及び偏差算出部４３は、出力蒸気量の増加及び偏差量の減算を行う。
　ステップＳＴ５４の処理が終わると、制御部４は、ステップＳＴ５２の処理に戻り、ステップＳＴ５３において偏差量が単位蒸気量Ｕ以上でないと判定されるまで、ステップＳＴ５２～ステップＳＴ５４の処理を繰り返す。なお、ステップＳＴ５３において偏差量が単位蒸気量Ｕ以上でないと判定されると、制御部４は、変動ボイラ選択処理を終了し、図１６のステップＳＴ６の処理に移る。すなわち、ステップＳＴ６では、繰り返し行われたステップＳＴ５２～ステップＳＴ５４（後述のステップＳＴ５５～ステップＳＴ５７も同様）の処理に伴い選択された回数分だけ単位蒸気量Ｕに基づく蒸気量の変動が行われる。一般に、燃焼指示を受けてから実際にボイラ２０から出力される蒸気量が変化するまでにはタイムラグがあるため、このような処理の流れによりこのタイムラグを考慮することなく蒸気量を変動するボイラ２０を選択することができる。

　続いて、蒸気量を減少する必要がある場合、すなわちステップＳＴ５１においてＮＯと判定された場合、ステップＳＴ５５において、制御部４は、蒸気量減少候補ボイラを選択する。蒸気量減少候補ボイラの選択については、上述した通りであり、燃焼減少ボイラ選択部４６は、運転ゾーン、運転ゾーンの中における負荷率、及び優先順位に基づいて蒸気量を減少する候補となるボイラ２０を選択する。

　続いて、ステップＳＴ５６において、制御部４（偏差量判定部４７）は、偏差量が蒸気量増加候補ボイラとして選択されたボイラ２０の単位蒸気量Ｕ以上であるか判定する。このとき、偏差量が単位蒸気量Ｕ以上である場合には、制御部４は、続いてステップＳＴ５７の処理に移る。他方、偏差量が単位蒸気量Ｕ以上でないと判定されると、制御部４は、変動ボイラ選択処理を終了し、図１６のステップＳＴ６の処理に移る。

　ステップＳＴ５７では、制御部４は、出力蒸気量を減少し、偏差量を減算する。すなわち、ステップＳＴ５２で選択されたボイラ２０に設定された単位蒸気量Ｕに基づき、出力蒸気量算出部４２及び偏差算出部４３は、出力蒸気量の減少及び偏差量の減算を行う。
　ステップＳＴ５７の処理が終わると、制御部４は、ステップＳＴ５５の処理に戻り、ステップＳＴ５６において偏差量が単位蒸気量Ｕ以上でないと判定されるまで、ステップＳＴ５５～ステップＳＴ５７の処理を繰り返す。

　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２０のそれぞれに運転ゾーンを設定し、制御部４は、必要蒸気量が出力蒸気量よりも大きい場合により下側にある運転ゾーンに位置するボイラ２０を蒸気量を増加させるボイラとして選択し、必要蒸気量が出力蒸気量よりも小さい場合により上側にある運転ゾーンに位置するボイラ２０を蒸気量を減少させるボイラとして選択することとした。これにより、効率特性の異なるボイラ２０が混在していたとしても、ボイラ効率の悪いボイラ２０から順に蒸気量を変動させることができ、ボイラシステム１全体としての効率を向上させることができる。
　また、ボイラシステム１では、複数のボイラ２０のそれぞれに単位蒸気量Ｕを設定し、制御部４は、選択したボイラ２０の蒸気量を単位蒸気量Ｕ分変動させることとした。これにより、必要蒸気量が変動した場合のボイラ２０の蒸気量の変動を単位蒸気量Ｕ毎に行うことができるため、複数のボイラ２０の負荷率を平準化でき、ボイラシステム１の圧力安定性を向上させることができる。

　（２）運転ゾーンに基づく選択で複数のボイラ２０が選択された場合に、制御部４は、選択された複数のボイラ２０のうち、運転ゾーンの中における負荷率が最も低いボイラ２０を蒸気量を増加させるボイラとして選択し、運転ゾーンの中における負荷率が最も高いボイラ２０を蒸気量を減少させるボイラとして選択することとした。これにより、効率特性の異なるボイラ２０が混在していたとしても、より好適なボイラ２０を蒸気量を変動するボイラとして選択するため、各ボイラ２０を効率的に運転することができ、ボイラシステム１全体としての効率を向上させることができる。

　（３）運転ゾーンの中における負荷率に基づく選択で複数のボイラ２０が選択された場合に、制御部４は、選択された複数のボイラ２０のうち、優先順位に基づいて蒸気量を変動させるボイラを選択することとした。これにより、複数のボイラ２０が等しい状態で燃焼している場合であっても、いずれかのボイラ２０の蒸気量を変動させられるので、必要蒸気量の変動に応じて、適切に出力蒸気量を変動させられる。

　（４）なお、制御部４は、運転ゾーンに基づく選択で複数のボイラ２０が選択された場合に、選択された複数のボイラ２０のうち、優先順位に基づいて蒸気量を変動させるボイラを選択することとしてもよい。

　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１８～図２７を参照して説明する。第２実施形態に係るボイラシステム１は、運転ゾーン、運転ゾーンの中における負荷率及び優先順位に基づいて蒸気量を変動させるボイラ２０を選択する点で第１実施形態と同様であるが、これらに基づく選択で同じボイラ２０が連続して選択される可能性を低減させる仕組みを備える点で第１実施形態に係るボイラシステム１と異なる。

　第２実施形態に係るボイラシステム１の全体構成、及びボイラ群２の概略は、第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。一方、第２実施形態に係るボイラシステム１の台数制御装置３の構成は、第１実施形態と異なるため、図１８を参照して、第２実施形態の台数制御装置３について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、符号を同一にし、説明を省略する。

　台数制御装置３の制御部４は、第１実施形態の構成に加え、未選択増加ボイラ選択部４５４と、未選択減少ボイラ選択部４６４とを更に備える。また、台数制御装置３の記憶部５は、順序記憶部５１を備える。

　未選択増加ボイラ選択部４５４は、大小判定部４４により必要蒸気量が蒸気量増加後の出力蒸気量よりも大きいと判定された場合に、複数のボイラ２０のうち、燃焼増加ボイラ選択部４５により選択され、かつ、偏差量判定部４７により偏差量が単位蒸気量Ｕ以上であると判定されたボイラ（以下、「選択増加ボイラ」と呼ぶ）以外のボイラを選択する。なお、選択増加ボイラ以外のボイラを、以下では「未選択増加ボイラ」と呼ぶ。

　未選択減少ボイラ選択部４６４は、大小判定部４４により必要蒸気量が蒸気量減少後の出力蒸気量よりも小さいと判定された場合に、複数のボイラ２０のうち、燃焼減少ボイラ選択部４６により選択され、かつ、偏差量判定部４７により偏差量が単位蒸気量Ｕ以上であると判定されたボイラ（以下、「選択減少ボイラ」と呼ぶ）以外のボイラを選択する。なお、選択減少ボイラ以外のボイラを、以下では「未選択減少ボイラ」と呼ぶ。

　順序記憶部５１は、選択増加ボイラとして選択された複数のボイラ２０の順序、及び選択減少ボイラとして選択された複数のボイラ２０の順序を記憶する。
　そして、燃焼増加ボイラ選択部４５は、未選択増加ボイラがなくなった後に、大小判定部４４により必要蒸気量が蒸気量増加後の出力蒸気量よりも大きいと判定された場合に、順序記憶部５１に記憶された順序で蒸気量を増加させるボイラを選択する。
　また、燃焼減少ボイラ選択部４６は、未選択減少ボイラがなくなった後に、大小判定部４４により必要蒸気量が蒸気量減少後の出力蒸気量よりも小さいと判定された場合に、順序記憶部５１に記憶された順序で蒸気量を減少させるボイラを選択する。

　ここで、燃焼増加ボイラ選択部４５を構成する第１増加選択部４５１及び未選択増加ボイラ選択部４５４の処理の順序は、任意に設定することができる。すなわち、未選択増加ボイラ選択部４５４が未選択増加ボイラを選択した後に、第１増加選択部４５１がこれら未選択増加ボイラの中から運転ゾーンに基づきボイラ２０を選択することとしてもよく、また、第１増加選択部４５１が運転ゾーンに基づくボイラ２０を選択した後に、未選択増加ボイラ選択部４５４が第１増加選択部４５１により選択されたボイラ２０の中から未選択増加ボイラを選択することとしてもよい。
　未選択増加ボイラ選択部４５４の処理を第１増加選択部４５１の処理の前に行う構成によれば、最も下側にある運転ゾーンに対応する範囲で運転するボイラ２０のみが順次蒸気量を増加させるボイラとして選択されることになり、第１増加選択部４５１の処理を未選択増加ボイラ選択部４５４の処理の前に行う構成によれば、運転ゾーンに関わらず全て（５台）のボイラ２０が順次蒸気量を増加させるボイラとして選択されることになる。

　例えば、１号機ボイラから３号機ボイラが第１エコ運転ゾーンＺ１に対応する範囲の負荷率で運転し、４号機ボイラ及び５号機ボイラが下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に対応する範囲の負荷率で運転している状況において、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に対応する範囲の負荷率で運転している４号機ボイラ及び５号機ボイラが既に選択増加ボイラである場合について考える。
　未選択増加ボイラ選択部４５４、第１増加選択部４５１の順に処理を行った場合、未選択増加ボイラ選択部４５４は、１号機ボイラから５号機ボイラの中から未選択増加ボイラを選択することになり、１号機ボイラから３号機ボイラが未選択増加ボイラとして選択され、結果として、１号機ボイラから３号機ボイラのいずれかが蒸気量を増加させるボイラとして選択されることになる。
　他方、第１増加選択部４５１、未選択増加ボイラ選択部４５４の順に処理を行った場合、第１増加選択部４５１は、運転ゾーンに基づくボイラ２０の選択により、４号機ボイラ及び５号機ボイラを選択する。このとき、４号機ボイラ及び５号機ボイラは、選択増加ボイラであるため、未選択増加ボイラが既になく、燃焼増加ボイラ選択部４５は、順序記憶部５１に記憶された順序で蒸気量を増加させるボイラを選択することになる。その結果、４号機ボイラ及び５号機ボイラのいずれかが蒸気量を増加させるボイラとして選択されることになる。

　なお、燃焼減少ボイラ選択部４６についても同様に、第１減少選択部４６１及び未選択減少ボイラ選択部４６４の処理の順序は、任意に設定することができる。

　続いて、第２実施形態に係るボイラシステム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。図１９～図２５は、それぞれ、ボイラシステム１の第２実施形態に係る動作の概略を示す図である。なお、図１９～図２５では、蒸気量を増加させる動作についてのみ説明しているが、蒸気量を減少させる動作も基本的に同じであるため、その説明を省略する。

＜パターン３＞
　まず、未選択増加ボイラ選択部４５４、第１増加選択部４５１の順に処理を行う場合の動作を、図１９～図２３を参照して説明する。
　図１９に示すように、現在（基準時）において、１号機ボイラから５号機ボイラの全てが未選択増加ボイラであり、１号機ボイラ、２号機ボイラ及び３号機ボイラが第１エコ運転ゾーンＺ１に対応する範囲の負荷率で運転しており、４号機ボイラ及び５号機ボイラが下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に対応する範囲の負荷率で運転している。このとき、出力蒸気量が７３００ｋｇ／ｈである状態において、必要蒸気量が７５００ｋｇ／ｈに増加した場合について考える。

　１号機ボイラから５号機ボイラの全てが未選択増加ボイラであるため、燃焼増加ボイラ選択部４５は、運転ゾーン、運転ゾーンの中における負荷率及び優先順位に基づいて１号機ボイラから５号機ボイラの中から蒸気量を増加させるボイラ２０を選択する。図１９では、４号機ボイラ及び５号機ボイラが、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に対応する範囲の負荷率で運転し、かつ、５号機ボイラの方が４号機ボイラよりも運転ゾーンの中における負荷率が低いため、燃焼増加ボイラ選択部４５は、５号機ボイラを蒸気量を増加させるボイラとして選択する。

　５号機ボイラの単位蒸気量Ｕは偏差量よりも小さいため、図２０に示すように、出力制御部４８は、５号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分増加（２４００ｋｇ／ｈから２５２０ｋｇ／ｈに増加）させ、５号機ボイラを選択増加ボイラとする。
　また、制御部４は、記憶部５の順序記憶部５１に５号機ボイラが最初に選択されたことを示す順序を記憶する。

　続いて、５号機ボイラの蒸気量を増加した後に、必要蒸気量が７５００ｋｇ／ｈから７７００ｋｇ／ｈに増加したとする。この場合、５号機ボイラが選択増加ボイラであり、１号機ボイラから４号機ボイラが未選択増加ボイラであるため、燃焼増加ボイラ選択部４５は、運転ゾーン、運転ゾーンの中における負荷率及び優先順位に基づいて１号機ボイラから４号機ボイラの中から蒸気量を増加させるボイラ２０を選択する。
　図２０では、４号機ボイラが、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に対応する範囲の負荷率で運転しているため、４号機ボイラが蒸気量を増加させるボイラとして選択されることになる。

　そして、４号機ボイラの単位蒸気量Ｕは偏差量よりも小さいため、図２１に示すように、出力制御部４８は、４号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分増加（１２００ｋｇ／ｈから１４００ｋｇ／ｈに増加）させ、４号機ボイラを選択増加ボイラとする。
　また、制御部４は、記憶部５の順序記憶部５１に４号機ボイラが２番目に選択されたことを示す順序を記憶する。

　続いて、４号機ボイラの蒸気量を増加した後に、必要蒸気量が７７００ｋｇ／ｈから７８００ｋｇ／ｈに増加したとする。この場合、４号機ボイラ及び５号機ボイラが選択増加ボイラであり、１号機ボイラから３号機ボイラが未選択増加ボイラであるため、燃焼増加ボイラ選択部４５は、運転ゾーン、運転ゾーンの中における負荷率及び優先順位に基づいて１号機ボイラから３号機ボイラの中から蒸気量を増加させるボイラ２０を選択する。
　図２１では、１号機ボイラ、２号機ボイラ、３号機ボイラの何れも第１エコ運転ゾーンＺ１で運転しており、運転ゾーンの中における負荷率も１号機ボイラ及び２号機ボイラが最も低いため、燃焼増加ボイラ選択部４５は、最も優先順位の高い１号機ボイラを蒸気量を増加させるボイラとして選択する。

　そして、１号機ボイラの単位蒸気量Ｕは偏差量よりも小さいため、図２２に示すように、出力制御部４８は、１号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分増加（１０００ｋｇ／ｈから１１００ｋｇ／ｈに増加）させ、１号機ボイラを選択増加ボイラとする。
　また、制御部４は、記憶部５の順序記憶部５１に１号機ボイラが３番目に選択されたことを示す順序を記憶する。

　その後、更に必要蒸気量が増加した場合には、燃焼増加ボイラ選択部４５は、未選択増加ボイラの中から運転ゾーン、運転ゾーンの中における負荷率及び優先順位に基づいて蒸気量を増加させるボイラを選択することになる。図２３に示すように、本動作例では、次に２号機ボイラが選択され、最後に３号機ボイラが選択されることになる。これにより、１号機ボイラから５号機ボイラの全てが選択増加ボイラとなると、選択の有無がクリアされ、１号機ボイラから５号機ボイラの全てが未選択増加ボイラにリセットされる。
　そして、更に必要蒸気量が増加し、蒸気量を増加するボイラを選択する必要がある場合には、燃焼増加ボイラ選択部４５は、順序記憶部５１に記憶された順序に従い、蒸気量を増加させるボイラを選択する。本動作例では、５号機ボイラ、４号機ボイラ、１号機ボイラ、２号機ボイラ、３号機ボイラの順に選択されることになる。

　このようなパターン３の動作によれば、同じボイラの蒸気量が連続して増加することを防止できるため、各ボイラ２０の負荷率変動を抑制することができ、安定性を高めることができる。

＜パターン３ａ＞
　続いて、第１増加選択部４５１、未選択増加ボイラ選択部４５４の順に処理を行う場合の動作を、図１９～図２１、図２４、図２５を参照して説明する。

　図１９～図２１までの流れは、パターン３と同一であり、必要蒸気量の増加に伴い５号機ボイラ、４号機ボイラの順に蒸気量を増加させるボイラとして選択されている。その後、図２１に示すように、必要蒸気量が７７００ｋｇ／ｈから７８００ｋｇ／ｈに増加したとする。この場合、必要蒸気量が増加しているため、第１増加選択部４５１は、運転ゾーン、運転ゾーンの中における負荷率及び優先順位に基づいて１号機ボイラから５号機ボイラの中から蒸気量を増加させるボイラ２０を選択する。

　図２１では、４号機ボイラ及び５号機ボイラが、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に対応する範囲の負荷率で運転しているため、第１増加選択部４５１は、４号機ボイラ及び５号機ボイラを選択する。ここで、４号機ボイラ及び５号機ボイラは選択増加ボイラであるものの、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に対応する範囲の負荷率で運転しているボイラ２０は４号機ボイラ及び５号機ボイラ以外になく、また、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２よりも下側の運転ゾーンに対応する範囲の負荷率で運転しているボイラ２０も存在しない。そこで、制御部４は、選択の有無をクリアし、４号機ボイラ及び５号機ボイラを未選択増加ボイラにリセットする。

　その後、燃焼増加ボイラ選択部４５は、順序記憶部５１に記憶された順序に従い５号機ボイラを、蒸気量を増加させるボイラとして選択する。そして、５号機ボイラの単位蒸気量Ｕは偏差量よりも小さいため、図２４に示すように、出力制御部４８は、５号機ボイラの蒸気量を単位蒸気量Ｕ分増加（２５２０ｋｇ／ｈから２６２０ｋｇ／ｈに増加）させ、５号機ボイラを選択増加ボイラとする。

　その後、更に必要蒸気量が増加した場合には、燃焼増加ボイラ選択部４５は、未選択増加ボイラの中から順序記憶部５１に記憶された順序に従い蒸気量を増加させるボイラを選択することになる。図２５に示すように、本動作例では、次に４号機ボイラが選択される。なお、４号機ボイラ及び５号機ボイラの蒸気量を増加させることを繰り返すと、いずれ運転ゾーンが下側第２エコ運転ゾーンＺ２２から第１エコ運転ゾーンＺ１に切り替わることになる。図２５では、タイミング１００の時点で４号機ボイラの運転ゾーンが下側第２エコ運転ゾーンＺ２２から第１エコ運転ゾーンＺ１に切り替わる。そして、４号機ボイラの運転ゾーンが切り替わると、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２に対応する範囲の負荷率で運転するボイラ２０が５号機ボイラのみとなるため、タイミング１００以降は、５号機ボイラのみが蒸気量を増加させるボイラとして選択されることになる。

　このようなパターン３ａの動作によれば、ボイラ効率の悪いボイラ２０から順に蒸気量を変動させることができ、ボイラシステム１全体としての効率を向上させることができる。

　続いて、第２実施形態のボイラシステム１の動作を実現するための処理の流れについて説明する。なお、第２実施形態のボイラシステム１は、変動ボイラ選択処理（図１６のステップＳＴ５）以外の処理は第１実施形態のボイラシステム１と同様であるため、説明を省略する。

　初めに、ステップＳＴ５０１において、制御部４は、蒸気量を増加する必要があるか、蒸気量を減少する必要があるかを判定する。
　蒸気量を増加する必要がある場合、ステップＳＴ５０２において、制御部４は、未選択増加ボイラの中から蒸気量増加候補ボイラを選択する。蒸気量増加候補ボイラの選択については、上述した通りであり、燃焼増加ボイラ選択部４５は、運転ゾーン、運転ゾーンの中における負荷率、優先順位、選択増加ボイラとなった順序に基づいて蒸気量を増加する候補となるボイラ２０を選択する。

　続いて、ステップＳＴ５０３において、制御部４（偏差量判定部４７）は、偏差量が蒸気量増加候補ボイラとして選択されたボイラ２０の単位蒸気量Ｕ以上であるか判定する。このとき、偏差量が単位蒸気量Ｕ以上である場合には、制御部４は、続いてステップＳＴ５０４の処理に移り、偏差量が単位蒸気量Ｕ以上でない場合には、制御部４は、変動ボイラ選択処理を終了し、図１６のステップＳＴ６の処理に移る。ステップＳＴ５０４では、制御部４は、出力蒸気量を増加し、偏差量を減算する。

　続いて、ステップＳＴ５０５において、制御部４は、ステップＳＴ５０２で選択されたボイラ２０を選択増加ボイラとし、選択増加ボイラとなった順序を順序記憶部５１に記憶する。続いて、ステップＳＴ５０６において、制御部４は、未選択増加ボイラが存在するか否かを判定する。このとき、未選択増加ボイラが存在する場合には、制御部４は、ステップＳＴ５０２の処理に戻る。他方、未選択増加ボイラが存在しない場合には、制御部４は、選択増加ボイラを未選択増加ボイラにリセットし、ステップＳＴ５０２の処理に戻る。

　続いて、蒸気量を減少する必要がある場合、すなわちステップＳＴ５０１においてＮＯと判定された場合、ステップＳＴ５０８において、制御部４は、未選択減少ボイラの中から蒸気量減少候補ボイラを選択する。具体的には、燃焼減少ボイラ選択部４６は、運転ゾーン、運転ゾーンの中における負荷率、優先順位、選択減少ボイラとなった順序に基づいて蒸気量を減少する候補となるボイラ２０を選択する。

　続いて、ステップＳＴ５０９において、制御部４（偏差量判定部４７）は、偏差量が蒸気量増加候補ボイラとして選択されたボイラ２０の単位蒸気量Ｕ以上であるか判定する。このとき、偏差量が単位蒸気量Ｕ以上である場合には、制御部４は、続いてステップＳＴ５１０の処理に移り、偏差量が単位蒸気量Ｕ以上でない場合には、制御部４は、変動ボイラ選択処理を終了し、図１６のステップＳＴ６の処理に移る。ステップＳＴ５１０では、制御部４は、出力蒸気量を減少し、偏差量を減算する。
　続いて、ステップＳＴ５１１において、制御部４は、ステップＳＴ５０８で選択されたボイラ２０を選択減少ボイラとし、選択減少ボイラとなった順序を順序記憶部５１に記憶する。続いて、ステップＳＴ５１２において、制御部４は、未選択減少ボイラが存在するか否かを判定する。このとき、未選択減少ボイラが存在する場合には、制御部４は、ステップＳＴ５０８の処理に戻る。他方、未選択減少ボイラが存在しない場合には、制御部４は、選択減少ボイラを未選択減少ボイラにリセットし、ステップＳＴ５０８の処理に戻る。

　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、以下のような効果を奏する。

　（５）制御部４は、出力蒸気量の変動が必要な場合に、未だ選択増加ボイラ又は選択減少ボイラではないボイラ２０から優先して蒸気量を変動させることとした。これにより、同じボイラの蒸気量が連続して変動することを防止できるため、各ボイラ２０の負荷率変動を抑制することができ、安定性を高めることができる。

　（６）制御部４は、複数のボイラ２０の全てが選択増加ボイラ又は選択減少ボイラとなった場合には、選択増加ボイラ又は選択減少ボイラとなったボイラ２０の順序に基づき、蒸気量を変動させるボイラを選択することとした。これにより、制御部４の処理負担を軽減させることができる。

　以上、本発明のボイラシステム１の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した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、上記実施形態では、所定の範囲のボイラ効率で燃焼する場合における負荷率の範囲に対応して設定される複数の運転ゾーンとして、第１エコ運転ゾーンＺ１と、上側第２エコ運転ゾーンＺ２１と、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２と、上側通常運転ゾーンＺ３１と、下側通常運転ゾーンＺ３２と、を設定することとしているが、運転ゾーンの設定はこれに限るものではない。

　すなわち、図２７に示すように、第１エコ運転ゾーンＺ１と、第１エコ運転ゾーンＺ１よりも負荷率の高い範囲に位置する上側第２エコ運転ゾーンＺ２１と、第１エコ運転ゾーンＺ１よりも負荷率の低い範囲に位置する下側第２エコ運転ゾーンＺ２２と、上側第２エコ運転ゾーンＺ２１よりも負荷率の高い範囲に位置する通常運転ゾーンＺ３と、を設定し、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２よりも負荷率の低い範囲に位置する下側通常運転ゾーンＺ３２を設定しないこととしてもよい。

　また、第１エコ運転ゾーンＺ１と、第１エコ運転ゾーンＺ１よりも負荷率の高い範囲に位置する上側第２エコ運転ゾーンＺ２１と、第１エコ運転ゾーンＺ１よりも負荷率の低い範囲に位置する下側第２エコ運転ゾーンＺ２２と、下側第２エコ運転ゾーンＺ２２よりも負荷率の低い範囲に位置する通常運転ゾーンＺ３と、を設定し、上側第２エコ運転ゾーンＺ２１よりも負荷率の高い範囲に位置する上側通常運転ゾーンＺ３１を設定しないこととしてもよい。

　また、第１エコ運転ゾーンＺ１と、第１エコ運転ゾーンＺ１よりも負荷率の低い範囲に位置する第２エコ運転ゾーンＺ２と、第２エコ運転ゾーンＺ２よりも負荷率の低い範囲に位置する通常運転ゾーンＺ３と、を設定し、第１エコ運転ゾーンＺ１よりも負荷率の高い範囲に位置する上側第２エコ運転ゾーンＺ２１及び上側通常運転ゾーンＺ３１を設定しないこととしてもよい。

　また、第１エコ運転ゾーンＺ１と、第１エコ運転ゾーンＺ１よりも負荷率の高い範囲に位置する第２エコ運転ゾーンＺ２と、第２エコ運転ゾーンＺ２よりも負荷率の高い範囲に位置する通常運転ゾーンＺ３と、を設定し、第１エコ運転ゾーンＺ１よりも負荷率の低い範囲に位置する下側第２エコ運転ゾーンＺ２２及び下側通常運転ゾーンＺ３２を設定しないこととしてもよい。

　また、複数のボイラ２０に対して設定する運転ゾーンの種類は、複数のボイラ２０で共通としてもよく、ボイラ２０毎に異ならせることとしてもよい。

　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、４１…必要蒸気量算出部、４２…出力蒸気量算出部、４３…偏差算出部、４４…大小判定部、４５…燃焼増加ボイラ選択部、４５１…第１増加選択部、４５２…第２増加選択部、４５３…増加優先順位選択部、４６…燃焼減少ボイラ選択部、４６１…第１減少選択部、４６２…第２減少選択部、４６３…減少優先順位選択部、４７…偏差量判定部、４８…出力制御部

Claims (13)

1. 　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、変動可能な蒸気量の単位である単位蒸気量が設定されると共に、
   　前記複数のボイラには、それぞれ、所定の負荷率の範囲に対応して複数の運転ゾーンが個別に設定されており、
   　前記制御部は、
   　　前記要求負荷に応じて必要とされる蒸気量である必要蒸気量を算出する必要蒸気量算出部と、
   　　前記ボイラ群により出力される蒸気量である出力蒸気量を算出する出力蒸気量算出部と、
   　　前記必要蒸気量と前記出力蒸気量との偏差量を算出する偏差算出部と、
   　　前記必要蒸気量と前記出力蒸気量との大小を判定する大小判定部と、
   　前記大小判定部により前記必要蒸気量が前記出力蒸気量よりも大きいと判定された場合に、蒸気量を増加させるボイラを選択する燃焼増加ボイラ選択部と、
   　前記大小判定部により前記必要蒸気量が前記出力蒸気量よりも小さいと判定された場合に、蒸気量を減少させるボイラを選択する燃焼減少ボイラ選択部と、
   　　前記偏差算出部により算出された前記偏差量が前記燃焼増加ボイラ選択部又は前記燃焼減少ボイラ選択部により選択されたボイラの単位蒸気量以上であるかを判定する偏差量判定部と、
   　前記偏差量判定部により前記偏差量が前記単位蒸気量以上であると判定された場合に、前記燃焼増加ボイラ選択部により選択されたボイラの蒸気量を前記単位蒸気量分増加させ、又は前記燃焼減少ボイラ選択部により選択されたボイラの蒸気量を前記単位蒸気量分減少させる出力制御部と、を備え、
   　前記燃焼増加ボイラ選択部は、
   　　前記複数のボイラから、前記複数の運転ゾーンのうち最も低い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラを選択する第１増加選択部と、を備え、
   　前記燃焼減少ボイラ選択部は、
   　　前記複数のボイラから、前記複数の運転ゾーンのうち最も高い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラを選択する第１減少選択部と、を備えるボイラシステム。
2. 　前記燃焼増加ボイラ選択部は、
   　　前記第１増加選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第１増加選択部により選択された複数のボイラから、前記運転ゾーンの中における負荷率が最も低いボイラを選択する第２増加選択部を更に備え、
   　前記燃焼減少ボイラ選択部は、
   　　前記第１減少選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第１減少選択部により選択された複数のボイラから、前記運転ゾーンの中における負荷率が最も高いボイラを選択する第２減少選択部を更に備える請求項１に記載のボイラシステム。
3. 　前記燃焼増加ボイラ選択部は、
   　　前記第２増加選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第２増加選択部により選択された複数のボイラから、最も優先順位の高いボイラを選択する増加優先順位選択部を更に備え、
   　前記燃焼減少ボイラ選択部は、
   　　前記第２減少選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第２減少選択部により選択された複数のボイラから、最も優先順位の低いボイラを選択する減少優先順位選択部を更に備える請求項２に記載のボイラシステム。
4. 　前記燃焼増加ボイラ選択部は、
   　　前記第１増加選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第１増加選択部により選択された複数のボイラから、最も優先順位の高いボイラを選択する増加優先順位選択部を更に備え、
   　前記燃焼減少ボイラ選択部は、
   　　前記第１減少選択部により複数のボイラが選択された場合に、該第１減少選択部により選択された複数のボイラから、最も優先順位の低いボイラを選択する減少優先順位選択部を更に備える請求項１に記載のボイラシステム。
5. 　前記燃焼増加ボイラ選択部は、
   　　前記大小判定部により前記必要蒸気量が蒸気量増加後の前記出力蒸気量よりも大きいと判定された場合に、前記複数のボイラから蒸気量を増加させるボイラに選択されていないボイラを選択する未選択増加ボイラ選択部を更に備え、
   　前記第１増加選択部は、前記未選択増加ボイラ選択部により選択されたボイラのうち、最も低い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置するボイラを選択し、
   　前記燃焼減少ボイラ選択部は、
   　　前記大小判定部により前記必要蒸気量が蒸気量減少後の前記出力蒸気量よりも小さいと判定された場合に、前記複数のボイラから蒸気量を減少させるボイラに選択されていないボイラを選択する未選択減少ボイラ選択部を更に備え、
   　前記第１減少選択部は、前記未選択減少ボイラ選択部により選択されたボイラのうち、最も高い負荷率の範囲に対応する運転ゾーンに位置する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。
6. 　蒸気量を増加させるボイラに選択されたボイラの順序、及び蒸気量を減少させるボイラに選択されたボイラの順序を記憶する順序記憶部を更に備え、
   　前記未選択増加ボイラ選択部により選択されるボイラがなくなった場合、前記燃焼増加ボイラ選択部は、前記順序記憶部に記憶された順序で蒸気量を増加させるボイラを選択し、
   　前記未選択減少ボイラ選択部により選択されるボイラがなくなった場合、前記燃焼減少ボイラ選択部は、前記順序記憶部に記憶された順序で蒸気量を減少させるボイラを選択する請求項５に記載のボイラシステム。
7. 　前記複数の運転ゾーンは、所定の範囲のボイラ効率で燃焼する場合における負荷率の範囲に対応して設定される請求項１～６のいずれかに記載のボイラシステム。
8. 　前記複数の運転ゾーンは、
   　　ボイラ効率が第１閾値よりも高くなる負荷率の範囲である第１エコ運転ゾーンと、
   　　ボイラ効率が前記第１閾値と該第１閾値よりも低い第２閾値との間となる負荷率の範囲である第２エコ運転ゾーンと、
   　　ボイラ効率が前記第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である通常運転ゾーンと、を備え、
   　前記第２エコ運転ゾーンは、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する上側第２エコ運転ゾーンと、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する下側第２エコ運転ゾーンと、を備え、
   　前記通常運転ゾーンは、前記上側第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する上側通常運転ゾーンと、前記下側第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する下側通常運転ゾーンと、を備える請求項７に記載のボイラシステム。
9. 　前記複数の運転ゾーンは、
   　　ボイラ効率が第１閾値よりも高くなる負荷率の範囲である第１エコ運転ゾーンと、
   　　ボイラ効率が前記第１閾値と該第１閾値よりも低い第２閾値との間となる負荷率の範囲である第２エコ運転ゾーンと、
   　　ボイラ効率が前記第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である通常運転ゾーンと、を備え、
   　前記第２エコ運転ゾーンは、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する上側第２エコ運転ゾーンと、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する下側第２エコ運転ゾーンと、を備え、
   　前記通常運転ゾーンは、前記上側第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する請求項７に記載のボイラシステム。
10. 　前記複数の運転ゾーンは、
    　　ボイラ効率が第１閾値よりも高くなる負荷率の範囲である第１エコ運転ゾーンと、
    　　ボイラ効率が前記第１閾値と該第１閾値よりも低い第２閾値との間となる負荷率の範囲である第２エコ運転ゾーンと、
    　　ボイラ効率が前記第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である通常運転ゾーンと、を備え、
    　前記第２エコ運転ゾーンは、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する上側第２エコ運転ゾーンと、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する下側第２エコ運転ゾーンと、を備え、
    　前記通常運転ゾーンは、前記下側第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する請求項７に記載のボイラシステム。
11. 　前記複数の運転ゾーンは、
    　　ボイラ効率が第１閾値よりも高くなる負荷率の範囲である第１エコ運転ゾーンと、
    　　ボイラ効率が前記第１閾値と該第１閾値よりも低い第２閾値との間となる負荷率の範囲である第２エコ運転ゾーンと、
    　　ボイラ効率が前記第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である通常運転ゾーンと、を備え、
    　前記第２エコ運転ゾーンは、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置すると共に、前記通常運転ゾーンは、前記第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の低い範囲に位置する請求項７に記載のボイラシステム。
12. 　前記複数の運転ゾーンは、
    　　ボイラ効率が第１閾値よりも高くなる負荷率の範囲である第１エコ運転ゾーンと、
    　　ボイラ効率が前記第１閾値と該第１閾値よりも低い第２閾値との間となる負荷率の範囲である第２エコ運転ゾーンと、
    　　ボイラ効率が前記第２閾値よりも低くなる負荷率の範囲である通常運転ゾーンと、を備え、
    　前記第２エコ運転ゾーンは、前記第１エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置すると共に、前記通常運転ゾーンは、前記第２エコ運転ゾーンよりも負荷率の高い範囲に位置する請求項７に記載のボイラシステム。
13. 　前記単位蒸気量は、前記複数のボイラそれぞれに対して個別に設定される請求項１～１２のいずれかに記載のボイラシステム。

Images