特開 2022-191919 ボイラの制御装置、燃焼システム、ボイラの制御方法、及び、ボイラの制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022191919

(43)【公開日】2022-12-28

(54)【発明の名称】ボイラの制御装置、燃焼システム、ボイラの制御方法、及び、ボイラの制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   F23N 5/00 20060101AFI20221221BHJP

   F23N 3/00 20060101ALI20221221BHJP

   F23C 99/00 20060101ALI20221221BHJP

【ＦＩ】

F23N5/00 J

F23N5/00 M

F23N3/00

F23C99/00 309

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021100438

(22)【出願日】2021-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 明紀

(72)【発明者】

【氏名】坂本 俊太

(72)【発明者】

【氏名】溝脇 豊

(72)【発明者】

【氏名】田口 睦明

(72)【発明者】

【氏名】平原 悠智

(72)【発明者】

【氏名】柳 智博

(72)【発明者】

【氏名】谷川 準

(72)【発明者】

【氏名】駒田 至秀

【テーマコード（参考）】

3K003

3K065

【Ｆターム（参考）】

3K003EA07

3K003FA05

3K003FA07

3K003FB04

3K003GA05

3K003JA07

3K003KA02

3K003KB01

3K003LA03

3K003NA02

3K065TA01

3K065TC01

3K065TC03

3K065TD08

3K065TE01

3K065TF02

3K065TN03

3K065TN07

3K065TN11

3K065TN13

(57)【要約】

【課題】燃焼調整の実施負担を抑えつつ、燃料性状が異なる燃料が用いられた場合においても排ガス中のＮＯｘ濃度を適切に制御する。
【解決手段】ボイラの制御装置は、排ガス中のＮＯｘ濃度の検出値とＮＯｘ濃度目標値との差分に基づいて、ＮＯｘマスタ信号を生成する。制御装置は、ボイラの制御裕度が十分な場合、ＮＯｘマスタ信号に基づいて燃焼装置を制御する。一方でボイラの制御裕度が十分でない場合、制御装置は、制御裕度が増加するように、ボイラの燃焼装置に関する複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータを調整するための補正信号に基づいて燃焼装置を制御する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイラの排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサと、
前記ＮＯｘ濃度センサの検出値とＮＯｘ濃度目標値との差分に基づいてＮＯｘマスタ信号を生成するように構成されたＮＯｘマスタ信号生成部と、
前記ボイラの制御裕度に基づいて補正信号を生成するように構成された補正信号生成部と、
前記ＮＯｘマスタ信号及び前記補正信号に基づいて前記ボイラの燃焼装置を制御するように構成された制御部と、を備え、
前記補正信号生成部によって前記ボイラの制御裕度が十分でないと判定された場合、前記補正信号生成部は、前記ボイラの燃焼装置に関する複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータを前記制御裕度が増加するように調整するための前記補正信号を前記制御部に与える、ボイラの制御装置。

【請求項2】

前記補正信号生成部は、前記ボイラの制御裕度が十分でないと判定された場合、前記ＮＯｘ濃度目標値を前記ＮＯｘ濃度センサの検出値に置換する、請求項１に記載のボイラの制御装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記ボイラの制御裕度が十分でないと判定された場合、前記ＮＯｘマスタ信号又は前記補正信号の大きさに基づいて、前記複数のパラメータのうちいずれか１つを前記燃焼制御パラメータとして選択するように構成される、請求項１又は２に記載のボイラの制御装置。

【請求項4】

前記制御部は、前記ＮＯｘマスタ信号又は前記補正信号の変化に対して、前記複数のパラメータから、予め指定された優先順で前記燃焼制御パラメータを選択するように構成される、請求項１から３のいずれか一項に記載のボイラの制御装置。

【請求項5】

前記優先順は、前記排ガス中のＣＯ濃度に対する感度に基づいて設定される、請求項４に記載のボイラの制御装置。

【請求項6】

前記ＮＯｘ濃度センサの検出値が前記ＮＯｘ濃度目標値より大きい場合、前記複数のパラメータは、前記ボイラのバーナノズル角度、アディショナル空気ノズル角度、及び、アディショナル空気ダンパ開度を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の石炭ボイラの制御装置。

【請求項7】

前記ＮＯｘ濃度センサの検出値が前記ＮＯｘ濃度目標値より小さい場合、前記複数のパラメータは、前記ボイラのバーナノズル角度、及び、アディショナル空気ノズル角度を含む、請求項１から５のいずれか一項に記載のボイラの制御装置。

【請求項8】

前記制御部は、前記燃焼制御パラメータとして、前記ボイラに設けられた複数のアディショナル空気ダンパの開度を選択した場合に、前記複数のアディショナル空気ダンパのいずれかの開度が上限値又は下限値に到達したとき、前記ＮＯｘマスタ信号の変化に対して前記複数のアディショナル空気ダンパの開度が維持されるように構成される、請求項１から７のいずれか一項に記載のボイラの制御装置。

【請求項9】

予め設定された許可条件が成立した場合に、前記ＮＯｘマスタ信号生成部に許可信号を送信するように構成された許可条件判定部を更に備える、請求項１から８のいずれか一項に記載のボイラの制御装置。

【請求項10】

前記補正信号は、前記ボイラの蒸気温度に対する制御裕度に基づいて生成される、請求項１から９のいずれか一項に記載のボイラの制御装置。

【請求項11】

前記ボイラは、石炭を主燃料とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載のボイラの制御装置。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項に記載の制御装置と、
前記制御装置によって制御されるように構成されたボイラと、
を備える、燃焼システム。

【請求項13】

ボイラの排ガスのＮＯｘ濃度を検出する工程と、
前記ＮＯｘ濃度の検出値とＮＯｘ濃度目標値との差分に基づいて、ＮＯｘマスタ信号を生成する工程と、
前記ボイラの制御裕度に基づいて補正信号を生成する工程と、
前記ＮＯｘマスタ信号及び前記補正信号に基づいて前記ボイラの燃焼装置を制御する工程と、
前記ボイラの制御裕度が十分でないと判定された場合、前記ボイラの燃焼装置に関する複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータを前記制御裕度が増加するように調整するための前記補正信号に基づいて前記燃焼装置を制御する工程と、
を備える、ボイラの制御方法。

【請求項14】

コンピュータ装置を用いて、
ボイラの排ガスのＮＯｘ濃度を検出する工程と、
前記ＮＯｘ濃度の検出値とＮＯｘ濃度目標値との差分に基づいて、ＮＯｘマスタ信号を生成する工程と、
前記ボイラの制御裕度に基づいて補正信号を生成する工程と、
前記ＮＯｘマスタ信号及び前記補正信号に基づいて前記ボイラの燃焼装置を制御する工程と、
前記ボイラの制御裕度が十分でないと判定された場合、前記ボイラの燃焼装置に関する複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータを前記制御裕度が増加するように調整するための前記補正信号に基づいて前記燃焼装置を制御する工程と、
を実行可能な、ボイラの制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ボイラの制御装置、燃焼システム、ボイラの制御方法、及び、ボイラの制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

発電用ボイラなどの大型のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数のバーナが火炉の周方向に沿って配設されている。また、大型のボイラは、火炉の鉛直方向上方に煙道が連結されており、この煙道に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。そして、バーナが火炉内に燃料と空気（酸化性ガス）との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスが生成されて煙道に流れる。燃焼ガスが流れる領域に熱交換器が設置され、熱交換器を構成する伝熱管内を流れる水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成される。

【0003】

通常、ボイラでは、その試運転時に燃料性状が異なる数種類の燃料を使用して燃焼調整を行う。そして、この燃焼調整を通して、排ガス中のＮＯｘ濃度や、燃焼後の灰に残留する未燃分量（灰中未燃分）などが規定値を達成するように燃焼制御パラメータを調整し、燃焼条件の決定がなされる。例えば、燃焼制御パラメータは燃焼用のバーナに供給する燃焼用空気流量を調整するダンパの開度やバーナノズル角度、ＮＯｘ還元のためにアディショナル空気をボイラの内部に供給するアディショナル空気量を調整するダンパの開度、アディショナル空気ノズルの角度などである。そして、このような燃焼状態を制御するための機器（燃焼装置）の設定パラメータ（燃焼制御パラメータ）を、ＮＯｘ濃度が例えば環境基準を満たす基準値以下、灰中未燃分が例えばコンクリートの材料などの有価物として利用できるのに必要な規定値以下（５％以下など）になるように決定する。

【0004】

例えば特許文献１では、燃焼によって生じる灰に含まれる未燃分、又は、排ガス中のＮＯｘ濃度の少なくとも一方である評価対象指標が所定のクライテリアを満たすように、燃焼制御パラメータの指定値を決定することで、当該燃料に対応する燃焼条件を精度よく迅速に決定できることが提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１９－１０８９９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ボイラでは、上述のように、試運転時に予め選定された特定の燃料性状を有する燃料を用いた燃焼調整を行うことで、その燃料性状に見合った燃焼条件（燃焼制御パラメータ）が決定される。そのため、燃焼調整を実施していない燃料（例えば過去に使用実績のない燃料）を使用してボイラの運転を行う場合には、燃焼制御パラメータが必ずしも適切に設定されるとは限らず、例えば排ガス中のＮＯｘ濃度が基準値を超えて上昇してしまう可能性がある。このようなＮＯｘ濃度の上昇を防止するためには、使用が想定される多くの種類の燃料に対して予め燃焼調整を行うことが理想ではあるが、燃焼調整には多大な時間を要するため現実的でない。

【0007】

また、使用燃料の種類によっては燃焼制御パラメータの調整だけでは排ガス中のＮＯｘ濃度を十分に低減することが困難な場合もある。この場合、燃焼調整によって排ガス中のＮＯｘ濃度を極力低く抑えつつ、更に、アンモニアを還元剤とする脱硝装置などを用いた排ガス中のＮＯｘの低減処理が必要になるが、脱硝装置に供給されるアンモニアの使用量が増えると、ボイラの運転コストが増大してしまう。

【0008】

本開示の少なくとも一態様は上述の事情に鑑みなされたものであり、燃焼調整の実施負担を抑えつつ、燃料性状が異なる燃料を用いてボイラの運転を行う場合においても排ガス中のＮＯｘ濃度を適切に制御可能なボイラの制御装置、燃焼システム、ボイラの制御方法、及び、ボイラの制御プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本開示の少なくとも一態様に係るボイラの制御装置は、上記課題を解決するために、
ボイラの排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサと、
前記ＮＯｘ濃度センサの検出値とＮＯｘ濃度目標値との差分に基づいてＮＯｘマスタ信号を生成するように構成されたＮＯｘマスタ信号生成部と、
前記ボイラの制御裕度に基づいて補正信号を生成するように構成された補正信号生成部と、
前記ＮＯｘマスタ信号及び前記補正信号に基づいて前記ボイラの燃焼装置を制御するように構成された制御部と、
を備え、
前記補正信号生成部によって前記ボイラの前記制御裕度が十分でないと判定された場合、前記補正信号生成部は、前記ボイラの前記燃焼装置に関する複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータを前記制御裕度が増加するように調整するための前記補正信号を前記制御部に与える。

【0010】

本開示の少なくとも一態様に係るボイラの制御方法は、上記課題を解決するために、
ボイラの排ガスのＮＯｘ濃度を検出する工程と、
前記ＮＯｘ濃度の検出値とＮＯｘ濃度目標値との差分に基づいて、ＮＯｘマスタ信号を生成する工程と、
前記ボイラの制御裕度に基づいて補正信号を生成する工程と、
前記ＮＯｘマスタ信号及び前記補正信号に基づいて前記ボイラの燃焼装置を制御する工程と、
前記補正信号生成部によって前記ボイラの前記制御裕度が十分でないと判定された場合、前記補正信号生成部は、前記ボイラの前記燃焼装置に関する複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータを前記制御裕度が増加するように調整するための前記補正信号に基づいて前記燃焼装置を制御する工程と、
を備える。

【0011】

本開示の少なくとも一態様に係るボイラの制御プログラムは、上記課題を解決するために、
コンピュータ装置を用いて、
ボイラの排ガスのＮＯｘ濃度を検出する工程と、
前記ＮＯｘ濃度の検出値とＮＯｘ濃度目標値との差分に基づいて、ＮＯｘマスタ信号を生成する工程と、
前記ボイラの制御裕度に基づいて補正信号を生成する工程と、
前記ＮＯｘマスタ信号及び前記補正信号に基づいて前記ボイラの燃焼装置を制御する工程と、
前記補正信号生成部によって前記ボイラの前記制御裕度が十分でないと判定された場合、前記補正信号生成部は、前記ボイラの前記燃焼装置に関する複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータを前記制御裕度が増加するように調整するための前記補正信号に基づいて前記燃焼装置を制御する工程と、
を実行可能である。

【発明の効果】

【0012】

本開示の少なくとも一態様によれば、燃焼調整の実施負担を抑えつつ、燃料性状が異なる燃料を用いてボイラの運転を行う場合においても排ガス中のＮＯｘ濃度を適切に制御可能なボイラの制御装置、燃焼システム、ボイラの制御方法、及び、ボイラの制御プログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】一実施形態に係るボイラを備える燃焼システムの概略構成図である。

【図2】図１の制御装置の概略構成図である。

【図3】図２の制御装置によるボイラの制御方法を示すフローチャートである。

【図4】図２の補正信号生成部の制御概略図である。

【図5】図２の制御部の制御概略図である。

【図6A】図５の関数Ｆｘ１ａを示す図である。

【図6B】図５の関数Ｆｘ１ｂを示す図である。

【図6C】図５の関数Ｆｘ１ｃを示す図である。

【図7A】図５の関数ＦＸ２ａを示す図である。

【図7B】図５の関数ＦＸ２ｂを示す図である。

【図7C】図５の関数ＦＸ２ｃを示す図である。

【図8】図１の火炉のうちアディショナル空気ポートの設置領域における水平断面を模式的に示す概略断面図である。

【図9】制御部の他の態様に係る制御フロー図である。

【図10】図２の許可条件判定部の制御フロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下に添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を、図面を参照して説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。

【0015】

図１は、一実施形態に係る石炭を主燃料とするボイラ１０を備える燃焼システム１の概略構成図である。

【0016】

本実施形態のボイラ１０は、石炭（炭素含有固体燃料）を粉砕した微粉炭を微粉燃料として用い、この微粉燃料をバーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能な石炭焚き（微粉炭焚き）ボイラである。

【0017】

本実施形態において、図１に示すように、ボイラ１０は、火炉１１と燃焼装置１２と燃焼ガス通路１３を有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉１１を構成する火炉壁１０１は、複数の伝熱管とこれらを接続するフィンとで構成され、微粉燃料の燃焼により発生した熱を伝熱管の内部を流通する水や蒸気と熱交換するとともに、火炉壁の温度上昇を抑制している。

【0018】

燃焼装置１２は、火炉１１を構成する火炉壁の下部側に設けられている。本実施形態では、燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数のバーナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ（以下、これらを総称する場合には「バーナ２１」と称する）を有している。例えばバーナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆの各々は、火炉１１の周方向に沿って均等間隔で配設されており、鉛直方向に沿って複数段（例えば、図１では６段）にわたって配置されている。但し、火炉の形状やバーナの段数、一つの段におけるバーナの数、配置などはこの実施形態に限定されるものではない。

【0019】

バーナ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆ（以下、これらを総称する場合は、適宜、バーナ２１と称する）は、微粉炭供給管２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆを介して複数の粉砕機（ミル）２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆに連結されている。この粉砕機２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆは、例えば、粉砕機のハウジング内に粉砕テーブル（図示省略）が駆動回転可能に支持され、この粉砕テーブルの上方に複数の粉砕ローラ（図示省略）が粉砕テーブルの回転に連動回転可能に支持されて構成されている。石炭が、複数の粉砕ローラと粉砕テーブルとの間に投入されると、粉砕され、一次空気（搬送用ガス、酸化性ガス）により粉砕機のハウジング内の分級機（図示省略）に搬送されて、所定の粒径範囲内に分級された微粉燃料を、微粉炭供給管２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆを介してバーナ２１に供給することができる。

【0020】

また、火炉１１は、バーナ２１の装着位置に風箱３６が設けられており、この風箱３６に空気ダクト（風道）３７の一端部が連結されている。空気ダクト３７は、他端部に押込通風機（ＦＤＦ：Ｆｏｒｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ）３８が設けられている。

【0021】

バーナ２１の近傍には、補助バーナ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（以下、これらを総称する場合には、適宜「補助バーナ２２」と称する）が設けられている。補助バーナ２２は、バーナ２１の点火の際や、火炉１１内のガス温度を、バーナ２１での微粉燃料の燃焼が可能となる温度まで上昇させる際などに使用される。補助バーナ２２に用いられる燃料には、バーナ２１で使用される固体燃料よりも燃焼性が良い燃料が用いられ、例えば、軽油や重油等の液体燃料や、メタンガス等のガス燃料が用いられる。ボイラ１０の起動時には、補助バーナ２２の燃焼により火炉１１内のガス温度が所定値を超えるとバーナ２１を点火し、バーナ２１の燃焼状態が安定した後に、補助バーナ２２の消火を行う。

【0022】

燃焼ガス通路１３は、図１に示すように、火炉１１の鉛直方向上部に連結されている。燃焼ガス通路１３は、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器１０２，１０３，１０４、再熱器１０５，１０６、節炭器１０７が設けられており、火炉１１で発生した燃焼ガスと各熱交換器の内部を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。

【0023】

燃焼ガス通路１３には、図１に示すように、その下流側に熱交換を行った燃焼ガスが排出される煙道１４が連結されている。煙道１４は、空気ダクト３７との間にエアヒータ（空気予熱器）４２が設けられ、空気ダクト３７を流れる空気と、煙道１４を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、バーナ２１に供給する燃焼用空気（二次空気、酸化性ガス）を昇温することができる。

【0024】

また、煙道１４には、エアヒータ４２より上流側の位置に脱硝装置４３が設けられている。脱硝装置４３は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を煙道１４内に供給し、還元剤が供給された燃焼ガス中の窒素酸化物と還元剤との反応を、脱硝装置４３内に設置された脱硝触媒の触媒作用により促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。煙道１４に連結されるガスダクト４１は、エアヒータ４２より下流側の位置に、電気集塵機などの集塵装置４４、誘引通風機（ＩＤＦ：Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｄｒａｆｔ Ｆａｎ）４５、脱硫装置４６などが設けられ、下流端部に煙突５０が設けられている。

【0025】

一方、複数の粉砕機２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ、２４ｅ、２４ｆが駆動すると、生成された微粉燃料が一次空気と共に微粉炭供給管２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、２３ｄ、２３ｅ、２３ｆを通してバーナ２１に供給される。また、煙道１４から排出された排ガスとエアヒータ４２で熱交換することで、加熱された燃焼用空気が、空気ダクト３７から風箱３６を介してバーナ２１に供給される。バーナ２１は、微粉燃料と一次空気とが混合した微粉燃料混合気を火炉１１に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉１１に吹き込み、このときに微粉燃料混合気が着火することで火炎を形成する。火炉１１内の下部で火炎が生じ、高温の燃焼ガスがこの火炉１１内を上昇し、燃焼ガス通路１３に排出される。なお、酸化性ガスとして、本実施形態では空気を用いる。空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、燃料流量との適正化を図ることで使用可能になる。

【0026】

バーナ２１の各々は、火炉壁１０１に対して所定の角度で設置され、火炉１１に対する微粉燃料混合気の吹き込み角度を規定するバーナノズルを有する。バーナノズルの火炉壁１０１に対する鉛直断面での角度であるバーナノズル角度は、不図示のアクチュエータによって可変であり、初期状態では、予め設定された基準角度（例えば、火炉壁１０１に対して９０度）に設定される。アクチュエータは、制御装置１００からの制御信号に基づいてバーナノズル角度を調整可能である。バーナノズル角度は、水平断面での角度についても可変となるようにしてもよい。バーナノズルの角度を調整することで、後述する、火炉１１の内部に形成される燃焼領域Ａや還元領域Ｂの範囲を調整したり、各熱交換器における燃焼ガスと給水、蒸気との交換熱量を調整することが可能となる。

【0027】

また、風箱３６には、各バーナ２１に供給される燃焼用空気量を調整するための、風箱ダンパが各々設けられる。風箱ダンパは、その開度を調整することにより、各々のバーナ２１へ供給される燃焼用空気量が可変に構成される。風箱ダンパの開度もまた、制御装置１００からの制御信号に基づいて制御可能である。

【0028】

また、火炉壁１０１には、バーナ２１の装着位置より上方に複数のアディショナル空気ポート３９が設けられている（図１では、代表的に１つのアディショナル空気ポート３９のみが示されている）。アディショナル空気ポート３９もまた、ボイラ１０の燃焼装置１２の一部を構成する。アディショナル空気ポート３９に空気ダクト３７から分岐したアディショナル空気ダクト４０の端部が連結されている。従って、押込通風機３８により送られた燃焼用空気を空気ダクト３７から風箱３６に供給し、この風箱３６から各バーナ２１に供給することができると共に、押込通風機３８により送られた燃焼用追加空気（アディショナル空気、以下、ＡＡと称する場合がある）を、アディショナル空気ダクト４０からアディショナル空気ポート３９に供給することができる。

【0029】

アディショナル空気ポート３９の各々は、火炉壁１０１に対して所定の角度で設置され、火炉１１に対するアディショナル空気の吹き込み角度を規定するアディショナル空気ノズルを有する。アディショナル空気ノズルの火炉壁１０１に対する鉛直断面での角度であるアディショナル空気ノズル角度は、不図示のアクチュエータによって可変であり、初期状態では、予め設定された基準角度（例えば、火炉壁１０１に対して９０度）に設定される。アクチュエータは、制御装置１００からの制御信号に基づいてアディショナル空気ノズル角度を調整可能である。アディショナル空気ノズル角度は、水平断面での角度についても可変となるようにしてもよい。

【0030】

また、アディショナル空気ダクト４０には、各アディショナル空気ポート３９に供給されるアディショナル空気量を調整するための、アディショナル空気ダンパが各々設けられる。アディショナル空気ダンパは、その開度を調整することにより、各々のアディショナル空気ポート３９に供給されるアディショナル空気量が可変に構成される。アディショナル空気ダンパの開度もまた、制御装置１００からの制御信号に基づいて制御可能である。

【0031】

火炉１１は、下部の領域Ａ（燃焼領域）にて、微粉燃料混合気と燃焼用空気とが燃焼して火炎が生じる。ここで火炉１１は、空気の供給量が微粉炭の供給量に対して、理論空気量未満となるように設定されることで、内部が還元雰囲気に保持される。即ち、微粉炭の燃焼により発生した窒素酸化物（ＮＯｘ）が火炉１１の領域Ｂ（還元領域）で還元され、その後、アディショナル空気ポート３９から燃焼用追加空気が追加供給されることで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるＮＯｘの発生量が低減される。

【0032】

その後、燃焼ガスは、図１に示すように、燃焼ガス通路１３に配置される第２過熱器１０３、第３過熱器１０４、第１過熱器１０２、（以下単に過熱器と記載する場合もある）、第２再熱器１０６、第１再熱器１０５（以下単に再熱器と記載する場合もある）、節炭器１０７で熱交換した後、脱硝装置４３により窒素酸化物が還元除去され、集塵装置４４で粒子状物質が除去され、脱硫装置４６にて硫黄酸化物が除去された後、煙突５０から大気中に排出される。なお、各熱交換器は燃焼ガスの流れ方向に対して、必ずしも前記記載順に配置されなくともよい。また、各熱交換器で過熱された蒸気の温度は、例えば、各熱交換器に設置されたスプレイ弁（図示省略）により、蒸気に噴射して蒸気温度を低減させるためのスプレイ水の流量を調整して制御されてもよい。

【0033】

またボイラ１０は、煙道１４内を流通する排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘ濃度センサ６０を有する。例えば、ＮＯｘ濃度センサ６０は、節炭器１０７の下流側に配置される。ＮＯｘ濃度センサ６０の検出値は、電気的信号として制御装置１００に送信されることで、制御装置１００によって実施される各種制御に利用可能である。

【0034】

制御装置１００は、ボイラ１０のコントロールユニットであり、例えばコンピュータ等の電子演算装置を含むハードウェア構成を有する。具体的には、当該ハードウェア構成は、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、外部記憶装置等の記憶装置、及び、通信インターフェース等を含む。そして主記憶装置にロードされたプログラム（制御プログラム）の命令に従ってＣＰＵが動作（データの演算等）することで、以下の各機能部を実現する。

【0035】

図２は図１の制御装置１００の概略構成図である。制御装置１００は、ＮＯｘ濃度検出値取得部１１２と、ＮＯｘ濃度目標値設定部１１４と、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６と、補正信号生成部１１７と、制御部１１８と、許可条件判定部１２０と、を備える。

【0036】

ＮＯｘ濃度検出値取得部１１２は、ボイラ１０の排ガス中のＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍを取得するように構成される。本実施形態では、ボイラ１０の煙道１４に設置されたＮＯｘ濃度センサ６０（図１を参照）によって、排ガス中のＮＯｘ濃度が検出され、ＮＯｘ濃度検出値取得部１１２は、その検出結果を含む信号を受信することにより、ＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍを取得する。

【0037】

ＮＯｘ濃度目標値設定部１１４は、ボイラ１０における標準的な排ガス中のＮＯｘ濃度を示す値として、例えば、燃焼調整において標準的な燃料性状を有する燃料が使用された際のＮＯｘ濃度検出値を、ＮＯｘ濃度目標値Ｃｓに設定する。ＮＯｘ濃度目標値Ｃｓは、後述するように燃焼装置１２を制御することによりＮＯｘ濃度センサ６０の検出値Ｃｍを調整する際に、当該検出値Ｃｍの制御目標値として設定される。

【0038】

尚、ＮＯｘ濃度目標値Ｃｓとして、特定の燃焼性状を有する燃料を用いた燃焼調整によって得られたＮＯｘ濃度検出値を用いてもよい。この場合、燃焼調整に用いられた燃料の燃焼性状は、石炭燃料の燃料比（石炭燃料中の固定炭素／揮発分の比）によって特定されてもよい。一般的に石炭燃料の燃料比と排ガス中のＮＯｘ濃度には相関関係があり、例えば燃料比が高くなるほど、ＮＯｘ濃度が高くなる傾向があることが知られている。また、ＮＯｘ濃度目標値Ｃｓは、後述するように、可変に設定されてもよい。

【0039】

本実施形態では、ＮＯｘ濃度目標値Ｃｓとして、燃料比が中程度（幅広い炭種を使用するボイラにおいて典型的には１．３～１．６程度）である中燃料比炭が使用された際のＮＯｘ濃度の目標値が設定される。これにより、ボイラ１０に低燃料比炭や高燃料比炭が用いられた場合においても、後述の制御によって、新たな燃焼調整を行うことなく、ＮＯｘ濃度を好適に低減することが可能となる。

【0040】

尚、上述の燃料比の高／中／低のクラス分けの目安となる燃料比範囲は、ボイラ１０の設計段階において燃焼可能として設定された複数の石炭（使用候補炭）の燃料比の範囲に依存する相対的な指標である。例えば、使用候補炭の燃料比範囲が低燃料比側に偏っていた場合には、中燃料比炭として定義される燃料比範囲も低い側にシフトすることとなる。

【0041】

ＮＯｘマスタ信号生成部１１６は、ＮＯｘ濃度検出値取得部１１２で取得されたＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍと、ＮＯｘ濃度目標値設定部１１４で設定されたＮＯｘ濃度目標値Ｃｓとの差分ΔＣに基づいて、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１を生成するように構成される。より詳しくは、図２に示すように、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６は、減算器１１６ａと、ＰＩ制御器１１６ｂとを含んで構成される。ＮＯｘマスタ信号生成部１１６に入力されたＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍ及びＮＯｘ濃度目標値Ｃｓから、減算器１１６ａによって差分ΔＣが算出される。差分ΔＣは更にＰＩ制御部１１６ｂに入力されることにより、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６に入力される差分ΔＣに対応するＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１が生成される。

【0042】

制御部１１８は、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６で生成されたＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１に基づいて、ボイラ１０の燃焼装置１２に関する燃焼制御パラメータＰｂｃを制御するように構成される。これにより、排ガス中のＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍが、ＮＯｘ濃度目標値設定部１１４で設定されたＮＯｘ濃度目標値Ｃｓに近づくように、燃焼装置１２が制御される。

【0043】

補正信号生成部１１７では、ボイラ１０の制御裕度を判定する。本実施形態では、ボイラ１０で生成される主蒸気（過熱蒸気）の温度に対する制御裕度を判定するものとし、補正信号生成部１１７の動作について図３及び図４を参照して説明する。図３は図２の制御装置１００の動作を示すフローチャートである。図４は図２の補正信号生成部１１７の制御フロー図である。
尚、ボイラ１０の制御裕度を判定する制御対象としては、主蒸気温度に限定されず、燃焼により発生するＮＯｘ濃度と相関のある他の制御対象を選択してもよい。

【0044】

ボイラ１０の蒸気温度に対する制御裕度は、ボイラ１０における蒸気温度制御に関連する各パラメータに基づいて判定することができる。このような判定に用いられるパラメータは、例えば、蒸気温度に関するセンサ検出値であってもよいし、蒸気温度に影響を及ぼす構成要素に関する制御パラメータであってもよい。前者の場合、例えば、センサ検出値が予め規定された基準値を超える（又は下回る）場合に、蒸気温度の制御裕度が小さい（ボイラ１０の安定運転を行うために十分ではない）と判定される。また後者の場合、例えば、制御パラメータが上限値又は下限値に対してある程度近づいていることで、制御に十分な余裕がない場合に、蒸気温度の制御裕度が小さいと判定される。

【0045】

図４には、補正信号生成部１１７における、ボイラ１０の蒸気温度に対する制御裕度の判定の一態様として、次の３条件に基づく判定が例示的に示されている。
（条件１）ＮＯｘ濃度センサ６０の検出値Ｃｍが基準上限値未満である（例えば、環境排出基準値に脱硝装置４３における低減分を加味した数値として、ＮＯｘ濃度センサ６０の検出値Ｃｍが１４０［ｐｐｍ］未満）。
（条件２）ボイラ１０の主蒸気温度を制御するスプレイ水の流量制御弁の開度が制御下限値付近である（例えば、スプレイ弁の開度が２０％以下）。
（条件３）ボイラ１０の主蒸気温度を制御するスプレイ水の流量制御弁の開度が制御上限値付近である（例えば、スプレイ弁の開度が８０％以上）。

【0046】

図４では、条件１且つ条件２、または条件３のいずれかが成立する場合に、ボイラ１０の蒸気温度に対する制御裕度が小さいと判定され、その他の場合に、ボイラ１０の蒸気温度に対する制御裕度が十分であると判定される。蒸気温度に対する制御裕度が十分であると判定された場合、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６のＰＩ制御器１１６ｂには、上述したように、ＮＯｘ濃度検出値取得部１１２で取得されたＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍと、ＮＯｘ濃度目標値設定部１１４で設定されたＮＯｘ濃度目標値Ｃｓとの差分ΔＣが入力され、ＰＩ制御器１１６ｂからは差分ΔＣに対応するＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１が出力される。

【0047】

一方、ボイラ１０の蒸気温度に対する制御裕度が小さいと判定された場合、補正信号生成部１１７は、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６に入力されるＮＯｘ濃度目標値Ｃｓを、ＮＯｘ濃度検出値取得部１１２で取得されたＮＯｘ濃度検出値Ｃｍに置換する（詳細には、回路上では、ＣｓにΔＣを加算することで実現している）。その結果、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６のＰＩ制御器１１６ｂには、ＮＯｘ濃度目標値ＣｓとしてＮＯｘ濃度検出値Ｃｍが入力されるため差分ΔＣは０（ゼロ）となり、当該差分ΔＣに基づいて生成されるＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１は現状値が保持（ホールド）される。また、補正信号生成部１１７は、補正信号Ｓｍ２を出力する。（なお、詳細には、制御裕度が十分と判断された場合にも、補正信号Ｓｍ２として現状値がホールドされているが、制御部１１８において燃焼制御パラメータＰｂｃを変化させることはない。）このように、補正信号生成部１１７によって、有意な（燃焼制御パラメータＰｂｃを変化させる）補正信号Ｓｍ２が出力される場合に、ＮＯｘ濃度目標値Ｃｓを、ＮＯｘ濃度検出値Ｃｍに置換することで、差分ΔＣがゼロ、即ち、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１がホールドされて、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１による制御と補正信号Ｓｍ２による制御が干渉し合うことを回避することができる。したがって、制御裕度が小さいと判定された場合は、実質的には補正信号Ｓｍ２に基づいた燃焼制御パラメータＰｂｃの制御を行うことができる。

【0048】

図２に戻って、制御部１１８は、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６で生成されたＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１及び補正信号生成部１１７で生成された補正信号Ｓｍ２に基づいて、ボイラ１０の燃焼装置１２に関する燃焼制御パラメータＰｂｃを制御するように構成される。これにより、排ガス中のＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍが、ＮＯｘ濃度目標値設定部１１４で設定されたＮＯｘ濃度目標値Ｃｓに近づくように、燃焼装置１２が制御される。

【0049】

制御部１１８で制御対象となる燃焼制御パラメータＰｂｃは、ボイラ１０の燃焼装置１２に関する複数のパラメータから選択されるように構成される。燃焼パラメータＰｂｃとして選択されるパラメータは任意に選定することができるが、本実施形態では、前述した、バーナノズル角度、アディショナル空気ノズル角度及びアディショナル空気ダンパ開度が選定された場合について例示的に述べる。

【0050】

許可条件判定部１２０は、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１による上記制御が許容される条件を規定する許可条件の成否を判定するための構成である。許可条件判定部１２０において許可条件が成立すると判定された場合には、許可条件判定部１２０からＮＯｘマスタ信号生成部１１６のＰＩ制御器１１６ｂに対して許可信号が送信されることにより、差分ΔＣに応じたＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１出力される。一方で、許可条件が成立しないと判定された場合には、許可信号が送信されず、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１が出力されない。このようなＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１による制御実施禁止に関する指令は任意のタイミングで割込み可能である。

【0051】

続いて図３を参照して、上記構成を有する制御装置１００によって実施されるボイラ１０の制御方法について説明する。

【0052】

制御装置１００では、まず補正信号生成部１１７において、ボイラ１０の制御裕度が十分であるか否かを判定する（ステップＳ１）。本実施形態では、ボイラ１０の蒸気温度に対する制御裕度が十分であるか否かの判定は、前述したように、条件１～３の成否に基づいて行われる。

【0053】

ボイラ１０の制御裕度が十分であると判定された場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６は、ＮＯｘ濃度検出値取得部１１２で取得されたＮＯｘ濃度検出値Ｃｍと、ＮＯｘ濃度目標値設定部１１４で設定されたＮＯｘ濃度目標値Ｃｓとの差分ΔＣに基づいて、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１を生成する（ステップＳ２）。補正信号生成部１１７からは、補正信号Ｓｍ２として現状値がホールドされる（ステップＳ３）。制御部１１８は、ステップＳ２で生成されたＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１とステップＳ３で生成された補正信号Ｓｍ２（詳細には、現状値にホールドされたＳｍ２）に基づいて、燃焼制御パラメータＰｂｃを制御する（ステップＳ４）。

【0054】

一方、ボイラ１０の制御裕度が十分ではないと判定された場合（ステップＳ１：ＮＯ）、補正信号生成部１１７は、補正信号Ｓｍ２を生成する（ステップＳ５）とともに、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１として現状値がホールドされる（ステップＳ６）。さらに、ＮＯｘ濃度目標値設定部１１４で設定されるＮＯｘ濃度目標値Ｃｓを、ＮＯｘ検出値取得部１１２で取得された検出値Ｃｍと同値になるように設定する（ステップＳ７）。このように、ＮＯｘ濃度センサ６０の検出値Ｃｍと同値となるように、ＮＯｘ濃度目標値Ｃｓを本来の目標値から一時的に書き換えることで、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６において差分ΔＣが０（ゼロ）となり、補正信号生成部１１７から出力される補正信号Ｓｍ２とＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１との干渉が回避される。

【0055】

制御部１１８では、前述の各ステップで生成されたＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１及び補正信号Ｓｍ２に基づいて、複数のパラメータのうち任意に選択された燃焼制御パラメータＰｂｃを調整することにより、燃焼制御が行われる（ステップＳ４）。例えば、ＮＯｘ濃度目標値Ｃｓが特定の燃料性状を有する燃料を用いた燃焼調整に基づいて設定された場合であっても、補正信号生成部１１７において、ボイラ１０の制御裕度を好適に判定することで、燃焼調整時とは異なる燃料性状を有する燃料を用いた場合であっても、ボイラ１０の制御安定性を損なうことなく、排ガス中のＮＯｘ濃度が環境基準を満たす基準値以下を維持するように燃焼装置１２の制御を行うことができる。

【0056】

ここで、補正信号Ｓｍ２による制御の効果を説明するために、仮に上記構成において補正信号Ｓｍ２を用いずにＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１のみで燃焼制御を行う場合を検討する。この検討では、ＮＯｘ濃度目標値Ｃｓは、ボイラ１０で中燃比炭を使用した実績に基づき設定されるものとし、ボイラ１０で高燃比炭を使用する場合を想定する。

【0057】

高燃比炭を使用する場合、含有する揮発分が少ないという高燃比炭の燃料性状から、ボイラで燃焼完結に要する時間が長くなり、その結果、バーナ２１の近傍に形成される微粉炭火炎の火炎長が長くなる傾向がある。このため、火炉１１における燃焼領域Ａが拡大し、還元領域Ｂが縮小する。このため、火炉１１内におけるＮＯｘの還元効果が減少し、ＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍは、中燃比炭使用時と比べて増加する。
また、燃焼排ガスと伝熱管内の水又は蒸気との交換熱量（吸熱量）に注目すると、火炎長が長くなることで、火炉壁１０１における吸熱量が相対的に減少し、火炉１１の上部の熱交換器（例えば、過熱器１０２、１０３など）における吸熱量が相対的に増加する。このため、ボイラ１０の蒸気温度は、中燃比炭使用時と比べて、増加傾向にあり、蒸気温度に対する制御裕度も小さく（例えば、過熱器スプレイ弁の開度が大きく）なる場合がある。

【0058】

このような状態で、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１のみによる制御を行うと、ＮＯｘ濃度目標値ＣｓはＮＯｘ濃度検出値Ｃｍより小さくなり、差分ΔＣ（＝ＮＯｘ濃度検出値Ｃｍ－ＮＯｘ濃度目標値Ｃｓ）は正の値となり、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１も正の値となる。ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１が正である場合は、後述する通り、（ｉ）バーナノズル角度を減少させる操作、（ｉｉ）アディショナル空気ノズル角度を増加させる操作、（ｉｉｉ）アディショナル空気ダンパ開度を増加させる操作のいずれかが行われる。これらの操作のうち（ｉ）及び（ｉｉ）はいずれも、還元領域Ｂを拡大することによりＮＯｘ濃度を低減する操作であり、（ｉｉｉ）は、燃焼用追加空気の量を増加して（相対的に燃焼領域Ａへの空気供給量を低減して）、還元効果を増加させることによりＮＯｘ濃度を低減する操作である。蒸気温度に対しては、（ｉ）の操作は蒸気温度を減少させ、（ｉｉ）の操作は蒸気温度を増加させ、（ｉｉｉ）の操作は蒸気温度を増加させる（（ｉｉ）の操作よりも蒸気温度への影響は小さい）。

【0059】

ここで、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１の大きさにより、例えば上記操作が（ｉ）～（ｉｉｉ）の順番で選択された場合、ＮＯｘ濃度を減少させる調整となるものの、蒸気温度に対しては増加させる調整となる。これは、（ｉ）の操作による蒸気温度の減少量と（ｉｉｉ）の操作による蒸気温度の増加量は同程度であり相殺されるが、（ｉｉ）の操作は蒸気温度を増加への影響が大きいためである。前述の通り、高燃比炭使用時は、既に、蒸気温度に対する制御裕度が小さい状態であり、蒸気温度が増加への影響が大きい（ｉｉ）の操作を選択することは、ボイラ１０の制御安定性を低下させる可能性がある。
一方、補正信号Ｓｍ２を用いた制御では、後述する通り、（ｉｉ）の操作は選択されない構成となっており、ボイラ１０の制御安定性が低下することを抑制している。

【0060】

このように補正信号生成部１１７において、ボイラ１０の制御裕度が十分であるか否かを判定し、その判定結果に基づき設定されたＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１及び補正信号Ｓｍ２によって、任意に選択された燃焼制御パラメータＰｂｃの制御が行われる。すなわち、これにより、ボイラ１０の制御安定性を損なうことなく、排ガス中のＮＯｘ濃度を低減し、より高度な環境性能を実現することができる。また、ボイラ１０の燃焼制御だけでは系外へ排出されるＮＯｘ濃度を十分には低減できない場合に、排ガス処理に用いられる脱硝用アンモニアの使用量を減少することが可能となり、運転コストの低減を図ることができる。また、ボイラ１０の制御裕度を確保し、制御状態の安定化を図ることができる。

【0061】

続いて図４のステップＳ４において実施される、燃焼制御パラメータＰｂｃの制御について説明する。図５は制御部１１８の制御フロー図であり、図６Ａ～図６Ｃは図５の関数Ｆｘ１ａ、Ｆｘ１ｂ、Ｆｘ１ｃをそれぞれ示す図であり、図７Ａ～図７Ｃは図５の関数Ｆｘ２ａ、Ｆｘ２ｂ、Ｆｘ２ｃをそれぞれ示す図である。

【0062】

制御部１１８は、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１と補正信号Ｓｍ２に基づいて、燃焼制御パラメータＰｂｃを制御する。制御部１１８の制御対象となる燃焼制御パラメータＰｂｃは、ボイラ１０の燃焼装置１２に関連する複数のパラメータから選択される。

【0063】

また制御部１１８は、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１及び補正信号Ｓｍ２の大きさに応じて、選択された複数のパラメータのうち、いずれか１つのみを燃焼制御パラメータＰｂｃとして選択してもよい。制御されるパラメータ数を１つに限定することにより、同時に複数のパラメータが制御されることで、石炭焚きボイラ１０の燃焼バランスが崩れることを効果的に防止できる。

【0064】

また制御部１１８は、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１及び蒸気温度補正信号Ｓｍ２の変化に対して、複数のパラメータから、予め指定された優先順で燃焼制御パラメータＰｂｃを選択してもよい。このように燃焼制御パラメータＰｂｃの選択が、予め指定された優先順に従って行われることで、石炭焚きボイラ１０の燃焼バランスが崩れることを効果的に防止できる。この場合、優先順は、ＮＯｘ濃度とは相反の関係にある排ガス中のＣＯ濃度に対する感度に基づいて設定されてもよい。このような優先順に従って燃焼制御パラメータの選択が行われることで、ＮＯｘ濃度の低減に対応して発生するＣＯ濃度の増加を抑制し、石炭ボイラの燃焼バランスが崩れることを効果的に防止できる。

【0065】

ここで制御部１１８における制御内容を具体例に基づいて説明する。本実施形態では、燃焼制御パラメータＰｂｃの選択候補であるボイラ１０の燃焼装置１２に関するパラメータとして、バーナノズル角度（以下、適宜、パラメータＰａと称する）、アディショナル空気ノズル角度（以下、適宜、パラメータＰｂと称する）及びアディショナル空気ダンパ開度（以下、適宜、パラメータＰｃと称する）を採用した場合について、例示的に説明する。

【0066】

制御部１１８は、これらのパラメータＰａ、Ｐｂ、Ｐｃのうち、いずれか１つが燃焼制御パラメータＰｂｃとして選択されるように構成される。このような制御部１１８の機能を実現するために、制御部１１８は、図５に示すように、関数部１４１～１４６を備える。関数部１４１、１４２、１４３には、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１が並列に入力され、関数部１４４、１４５、１４６には補正信号Ｓｍ２が並列に入力される。

【0067】

関数部１４１は、図５に示すように、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１とパラメータＰａの現状設定値に対して加算されるバイアス値ΔＰａ１との関係を規定する関数Ｆｘ１ａを有する。図６Ａにおいて、縦軸は、パラメータＰａ（バーナノズル角度）の稼働範囲（例えば、水平方向に対してバーナノズル角度が－２５度～２５度）を、－１００％～１００％として、バイアス値ΔＰａ１の数値をパーセントで示している。関数Ｆｘ１ａは、図６Ａに示すように、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１の特定の範囲（ｎｘ４≦Ｓｍ１≦ｎｘ３、ｎｘ１≦Ｓｍ１≦ｐｘ１、ｐｘ３≦Ｓｍ１≦ｐｘ４）では、Ｓｍ１に対してΔＰａ１が可変であり、その他の範囲ではＳｍ１に対してΔＰａ１が一定（不変）になるように規定される。

【0068】

関数部１４２は、図５に示すように、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１とパラメータＰｂの現状設定値に対して加算されるバイアス値ΔＰｂ１との関係を規定する関数Ｆｘ１ｂを有する。図６Ｂにおいて、縦軸は、パラメータＰｂ（アディショナル空気ノズル角度）の稼働範囲（例えば、水平方向に対してアディショナル空気ノズル角度が－２５度～２５度）を、－１００％～１００％として、バイアス値ΔＰｂ１の数値をパーセントで示している。関数Ｆｘ１ｂは、図６Ｂに示すように、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１の特定の範囲（ｎｘ５≦Ｓｍ１≦ｎｘ４、ｎｘ２≦Ｓｍ１≦ｎｘ１、ｐｘ１≦Ｓｍ１≦ｐｘ２、ｐｘ４≦Ｓｍ１≦ｐｘ５）では、Ｓｍ１に対してΔＰｂ１が可変であり、その他の範囲ではＳｍ１に対してΔＰｂ１が一定（不変）になるように規定される。

【0069】

関数部１４３は、図５に示すように、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１とパラメータＰｃの現状設定値に対して加算されるバイアス値ΔＰｃ１との関係を規定する関数Ｆｘ１ｃを有する。図６Ｃにおいて、縦軸は、パラメータＰｃ（アディショナル空気ダンパ開度）の稼働範囲を０％～１００％として、バイアス値ΔＰｃ１の数値をパーセントで示している。関数Ｆｘ１ｃは、図６Ｃに示すように、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１の特定の範囲（ｐｘ２≦Ｓｍ１≦ｐｘ３、ｐｘ５≦Ｓｍ１≦ｐｘ６）では、Ｓｍ１に対してΔＰｃ１が可変であり、その他の範囲ではＳｍ１に対してΔＰｃ１が一定（不変）になるように規定される。

【0070】

関数部１４４は、図５に示すように、補正信号Ｓｍ２とバイアス値ΔＰａ１に対して加算されるバイアス値ΔＰａ２との関係を規定する関数Ｆｘ２ａを有する。図７Ａにおいて、縦軸は、パラメータＰａ（バーナノズル角度）の稼働範囲（例えば、水平方向に対してバーナノズル角度が－２５度～２５度）を、－１００％～１００％として、バイアス値ΔＰａ２の数値をパーセントで示している。関数Ｆｘ２ａは、図７Ａに示すように、補正信号Ｓｍ２の特定の範囲（ｎｚ３≦Ｓｍ２≦ｎｚ２、ｎｚ１≦Ｓｍ２≦ｐｚ１、ｐｚ２≦Ｓｍ２≦ｐｚ３）では、Ｓｍ２に対してΔＰａ２が可変であり、その他の範囲ではＳｍ２に対してΔＰａ２が一定（不変）になるように規定される。

【0071】

関数部１４５は、図５に示すように、補正信号Ｓｍ２とバイアス値ΔＰｂ１に対して加算されるバイアス値ΔＰｂ２との関係を規定する関数Ｆｘ２ｂを有する。図７Ｂにおいて、縦軸は、パラメータＰｂ（アディショナル空気ノズル角度）の稼働範囲（例えば、水平方向に対してアディショナル空気ノズル角度が－２５度～２５度）を、－１００％～１００％として、バイアス値ΔＰｂ２の数値をパーセントで示している。関数Ｆｘ２ｂは、図７Ｂに示すように、補正信号Ｓｍ２の全範囲において、Ｓｍ２に対してΔＰｂ２が一定（不変）になるように規定される。

【0072】

関数部１４６は、図５に示すように、補正信号Ｓｍ２とバイアス値ΔＰｃ１に対して加算されるバイアス値ΔＰｃ２との関係を規定する関数Ｆｘ２ｃを有する。図７Ｃにおいて、縦軸は、パラメータＰｃ（アディショナル空気ダンパ開度）の稼働範囲を、０％～１００％として、バイアス値ΔＰｃ２の数値をパーセントで示している。関数Ｆｘ２ｃは、図７Ｃに示すように、補正信号Ｓｍ２の特定の範囲（ｐｚ１≦Ｓｍ２≦ｐｚ２、ｐｚ３≦Ｓｍ２≦ｐｚ４）では、Ｓｍ２に対してΔＰｃ２が可変であり、その他の範囲ではＳｍ２に対してΔＰｃ２が一定（不変）になるように規定される。

【0073】

このように関数Ｆｘ１ａ、Ｆｘ１ｂ、Ｆｘ１ｃでは、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１に対して、関数Ｆｘ２ａ、Ｆｘ２ｂ、Ｆｘ２ｃでは、補正信号Ｓｍ２に対して、可変となる範囲が互いに異なるように設定される。これにより、制御部１１８では、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１または補正信号Ｓｍ２の変化に対して、パラメータＰａ、Ｐｂ、Ｐｃのうちいずれか一つが燃焼制御パラメータＰｂｃとして可変制御される。言い換えると制御部１１８では、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１または補正信号Ｓｍ２の大きさに応じて、パラメータＰａ、Ｐｂ、Ｐｃのうちいずれか一つが燃焼制御パラメータＰｂｃとして選択される。

【0074】

また関数Ｆｘ１ａ、Ｆｘ１ｂ、Ｆｘ１ｃでは、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１が変化した際に、関数Ｆｘ２ａ、Ｆｘ２ｂ、Ｆｘ２ｃでは、補正信号Ｓｍ２が変化した際に、パラメータＰａ、Ｐｂ、Ｐｃが所定の優先順で選択されるように構成される。例えば、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１が０から増加する場合、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの優先順で、１つずつ繰り返し選択される。このような優先順は、例えば、ＮＯｘ濃度と負の相関（ＮＯｘ濃度が減少するとＣＯ濃度が増加する）を有する排ガス中のＣＯ濃度に対応する各パラメータの感度に基づいて（感度が小さいものを優先して）設定される。このように設定することで、ＮＯｘ濃度を低減することによって発生する、ボイラ１０の他の運転パラメータ（上記例では排ガス中のＣＯ濃度の増加）への影響を小さくすることができる。

【0075】

また関数Ｆｘ１ａ、Ｆｘ１ｂ、Ｆｘ１ｃではＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１に対して、関数Ｆｘ２ａ、Ｆｘ２ｂ、Ｆｘ２ｃでは補正信号Ｓｍ２に対して、可変となる範囲が複数区間用意され、且つ、各範囲におけるパラメータ（Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ）に対するバイアス値（ΔＰａ１、ΔＰａ２、ΔＰｂ１、ΔＰｂ２、ΔＰｃ１、ΔＰｃ２）の可変範囲が比較的小さくなるように制限されている。例えば、関数Ｆｘ１ａでは、パラメータＰａに対するバイアス値ΔＰａ１は、ｎｘ４≦Ｓｍ１≦ｎｘ３において４０～２０％の範囲で可変であり、ｎｘ１≦Ｓｍ１≦ｐｘ１において２０～－２０％の範囲で可変であり、ｐｘ３≦Ｓｍ１≦ｐｘ４において－２０～－４０％の範囲で可変である。このように、各可変範囲を比較的小さく設定することで、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１及び補正信号Ｓｍ２に対して、燃焼制御パラメータＰｂｃが急激に変化することが防止される。その結果、ボイラ１０の燃焼バランスが崩れず、安定した燃焼状態を維持しながら、排ガス中のＮＯｘ濃度を制御することが可能となる。

【0076】

ここで制御部１１８による上記制御の変形例について説明する。制御部１１８は、燃焼制御パラメータＰｂｃとして、ボイラ１０に設けられた複数のアディショナル空気ダンパの開度（すなわち前述のパラメータＰｂ）を選択した場合に、複数のアディショナル空気ダンパのいずれかの開度が上限値又は下限値に到達したとき、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１及び補正信号Ｓｍ２の変化に対して複数のアディショナル空気ダンパの開度が維持されるように構成されてもよい。

【0077】

図８は図１の火炉１１のうちアディショナル空気ポート３９の設置領域における水平断面を模式的に示す概略断面図である。図８に示すように、火炉１１は矩形状の水平断面を有する。アディショナル空気ポート３９は、当該水平断面において４つのコーナ部Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４にそれぞれ対応して配置された４つの上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ１、３９ａ２、３９ａ３、３９ａ４と、その鉛直方向下方側に配置された下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ１、３９ｂ２、３９ｂ３、３９ｂ４とを含む。
尚、上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ１、３９ａ２、３９ａ３、３９ａ４と、下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ１、３９ｂ２、３９ｂ３、３９ｂ４とは、鉛直方向上側から見た際に、互いに重なるように配置され、互いに同等の構成を有する。

【0078】

ボイラ１０における一般的制御の一つとして、このような複数のアディショナル空気ダンパの開度に差を設けることがある。例えば図８に示す実施形態では、コーナ部Ｃ１、Ｃ３に対応する上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ１、ａ３及び下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ１、ｂ３の開度が５０％に制御される場合、コーナ部Ｃ２、Ｃ４に対応する上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ２、ａ４及び下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ２、ｂ４の開度が８０％に制御されており、これらのアディショナル空気ダンパ間に３０％の開度差が存在している。

【0079】

制御部１１８は、前述のようにＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１又は補正信号Ｓｍ２に基づいて、アディショナル空気ダンパ開度を燃焼制御パラメータＰｂｃとして制御する場合、いずれかのアディショナル空気ダンパの開度が上限値（１００％）又は下限値（０％）に到達した場合は、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１又は補正信号Ｓｍ２の変化に対して、全てのアディショナル空気ダンパの開度が、その時点での開度に保持されるように制御する。すなわち、図８の態様では、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１又は補正信号Ｓｍ２が増加することによりコーナ部Ｃ２、Ｃ４に対応する上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ２、ａ４及び下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ２、ｂ４の開度が上限値（１００％）に到達した際に、コーナ部Ｃ１、Ｃ３に対応する上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ１、ａ３及び下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ１、ｂ３の開度は７０％（＝１００％－３０％）であるため可動範囲が残されている。このような場合、更にＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１または補正信号Ｓｍ２が増加したとしてもコーナ部Ｃ１、Ｃ３に対応する上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ１、ａ３及び下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ１、ｂ３の開度もまた７０％に維持される。

【0080】

このような制御部１１８における機能は、以下の構成によって実現可能である。図９は制御部１１８の他の態様に係る制御フロー図である。

【0081】

図９では、パラメータＰｃ（アディショナル空気ダンパ開度）が燃焼制御パラメータＰｂｃとして選択された場合に、上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ１、３９ａ２、３９ａ３、３９ａ４及び下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ１、３９ｂ２、３９ｂ３、３９ｂ４のいずれかの開度が上限値に到達したか否かを判定する第１保持判定部１５２と、上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ１、３９ａ２、３９ａ３、３９ａ４及び下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ１、３９ｂ２、３９ｂ３、３９ｂ４のいずれかの開度が下限値に到達したか否かを判定する第２保持判定部１５４とが設けられる。

【0082】

第１保持判定部１５２では、上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ１、３９ａ２、３９ａ３、３９ａ４のいずれかの開度が上限値に到達したか否かを判定する条件４と、下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ１、３９ｂ２、３９ｂ３、３９ｂ４のいずれかの開度が上限値に到達したか否かを判定する条件５とのいずれかが成立した場合に、制御対象の燃焼制御パラメータＰｂｃ（この場合、パラメータＰｃ）が保持されることで、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１または補正信号Ｓｍ２が変化しても、パラメータＰｃは変化しない。

【0083】

第２保持判定部１５４では、上段側アディショナル空気ダンパ３９ａ１、３９ａ２、３９ａ３、３９ａ４のいずれかの開度が下限値に到達したか否かを判定する条件６と、下段側アディショナル空気ダンパ３９ｂ１、３９ｂ２、３９ｂ３、３９ｂ４のいずれかの開度が下限値に到達したか否かを判定する条件７とのいずれかが成立した場合に、制御対象の燃焼制御パラメータＰｂｃ（この場合、パラメータＰｃ）が保持されることで、ＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１又は補正信号Ｓｍ２が変化しても、パラメータＰｃは変化しない。

【0084】

このように、ボイラ１０が有する複数のアディショナル空気ダンパのいずれかの開度が、上限値又は下限値に到達したときには、その後のＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１又は補正信号Ｓｍ２が変化した場合にも、それぞれの開度が維持されるように制御される。これにより、例えば、複数のアディショナル空気ダンパの開度が所定のバランスで（開度差を持って）制御されている場合に、いずれかのアディショナル空気ダンパの開度が上限値又は下限値に到達した際においても、当該バランス（開度差）が維持され、ボイラ１０における燃焼バランスが崩れることを好適に防止できる。

【0085】

続いて図１０を参照して、許可条件判定部１２０の詳細構成について説明する。図１０は図２の許可条件判定部１２０の制御フロー図である。

【0086】

許可条件判定部１２０は、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６（ＰＩ制御器１１６ｂ）に対して、上記制御の実施を許可するための許可信号を出力する機能を有する。許可条件は、様々な観点から規定することができるが、本実施形態では、許可条件判定部１２０における判定制御の一態様として、次の６条件に基づく判定が例示的に示されている。
（条件８）ボイラ１０の負荷が基準値（例えば４０％）以上であるか。
（条件９）バーナ２１のいずれかが点火状態にあるか。
（条件１０）補助バーナ２２が消火状態にあるか。
（条件１１）ボイラ１０の運転状態が負荷変化中（過渡状態）であるか。
（条件１２）バーナ２１が点火操作中又は消火操作中であるか。
（条件１３）緊急運転状態（例えば、ボイラ１０の負荷を急減させるファストカットバック（ＦＣＢ）運転などの緊急制御中）であるか。

【0087】

条件８～条件１３は、ボイラ１０が燃料を定常燃焼させる安定した運転状態にあることを判定するための条件である。条件８～条件１０では各条件の全てが成立した場合にＯＮ信号が出力され、当該ＯＮ信号は演算器１４６によって所定期間（例えば６００ｓｅｃ）待機した後、出力される。

【0088】

条件１１は、ボイラ１０が負荷変化を伴う過渡状態にあるか否かを判定するための条件である。条件１１では、過渡状態でない場合に条件１１から出力されるＯＦＦ信号が演算器１４７によって所定期間（例えば３００ｓｅｃ）継続して確認された場合に、演算器１４８によって反転されることでＯＮ信号が出力されるように構成される。

【0089】

条件１２は、ボイラ１０の起動時又は停止時においてバーナ２１が点火操作中又は消火操作中であるか否かを判定するための条件である。条件１２では、バーナ２１が点火操作中又は消火操作中でない場合に条件１２から出力されるＯＦＦ信号が演算器１４９によって所定期間（例えば３００ｓｅｃ）継続して確認された場合に、演算器１５０によって反転されることでＯＮ信号が出力されるように構成される。

【0090】

条件１３は、ボイラ１０が緊急運転状態にあるか否かを判定するための条件である。ボイラ１０では、現状の運転状態を計測した場合に、運転に支障が生じる、又は、生じる可能性がある場合に緊急対応を行うための緊急運転が行われることがある。このような緊急運転は、例えば手動的又は自動的に実施されることでボイラ負荷を急減することにより行われる。条件１３では、このような緊急運転状態にない場合にＯＦＦ信号が出力され、当該ＯＦＦ信号は演算器１５１によって反転されることにより、ＯＮ信号が出力される。

【0091】

このように許可条件判定部１２０では、上記各条件に起因するＯＮ信号が全て得られたことを条件に、ＮＯｘマスタ信号生成部１１６（ＰＩ制御器１１６ｂ）に対して許可信号を送信する。これにより、許可条件が成立した場合にＰＩ制御器１１６ｂに対して制御許可を行うことでＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１が生成され、ボイラ１０の運転状態を健全に確保しつつ、ＮＯｘ濃度を好適に抑制可能な燃焼制御が可能となる。

【0092】

以上説明したように、燃焼システム１では、制御装置１００によってボイラ１０を制御することで、多くの種類の燃料について燃焼調整を行うことなく、排ガス中のＮＯｘ濃度を好適に抑制することができる。

【0093】

また、上述した実施形態では、本発明のボイラを石炭焚きボイラとしたが、燃料としては、バイオマス燃料や石油精製時に発生する石油コークス（ＰＣ：Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｃｏｋｅ）、石油残渣などの固体燃料を使用するボイラであってもよい。また、燃料として固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液などの液体燃料、天然ガスや副生ガスなどの気体燃料、さらに水素やアンモニアなどの脱炭素燃料も使用することができ、これらの燃料を組み合わせて使用する混焼焚きボイラにも適用することができる。

【0094】

その他、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【0095】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0096】

（１）一態様に係るボイラの制御装置は、
ボイラ（例えば上記実施形態のボイラ１０）の排ガス中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘ濃度センサ（例えば上記実施形態のＮＯｘ濃度センサ６０）と、
前記ＮＯｘ濃度センサの検出値（例えば上記実施形態のＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍ）とＮＯｘ濃度目標値（例えば上記実施形態の差分ΔＣ）との差分に基づいてＮＯｘマスタ信号（例えば上記実施形態のＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１）を生成するように構成されたＮＯｘマスタ信号生成部（例えば上記実施形態のＮＯｘマスタ信号生成部１１６）と、
前記ボイラの制御裕度に基づいて補正信号（例えば上記実施形態の補正信号Ｓｍ２）を生成するように構成された補正信号生成部と（例えば上記実施形態の補正信号生成部１１７）、
前記ＮＯｘマスタ信号及び前記補正信号に基づいて前記ボイラの燃焼装置（例えば上記実施形態の燃焼装置１２）を制御するように構成された制御部（例えば上記実施形態の制御部１１８）と、
を備え、
前記補正信号生成部によって前記ボイラの前記制御裕度が十分でないと判定された場合、前記補正信号生成部は、前記ボイラの前記燃焼装置に関する複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータ（例えば上記実施形態の燃焼制御パラメータＰｂｃ）を前記制御裕度が増加するように調整するための前記補正信号を前記制御部に与える。

【0097】

上記（１）の態様によれば、ボイラの制御裕度に応じて、ＮＯｘ濃度センサの検出値とＮＯｘ濃度設定値との差分に対応したＮＯｘマスタ信号、もしくは制御裕度を増加させるための補正信号に基づいて、複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータを調整することにより、ボイラの燃焼制御が行われる。特に制御裕度が十分でないと判定された場合に、ＮＯｘマスタ信号によるＮＯｘ低減操作に先立ち、補正信号に基づいて制御裕度を増加させる燃焼制御を行うことで、ボイラの制御性を損なうことなく、ＮＯｘ濃度センサの検出値をＮＯｘ濃度目標値に近づけることができる。
このような燃焼制御によれば、例えば、特定の性状を有する燃料を用いた燃焼調整の結果に基づいて設定されたＮＯｘ濃度設定値に対して、燃焼調整時とは異なる性状を有する燃料を用いる場合であっても、ボイラの制御性を損なうことなく、排ガス中のＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度目標値に近づくように燃焼装置の制御を行うことができる。

【0098】

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記補正信号生成部は、前記ボイラの制御裕度が十分でないと判定された場合、前記ＮＯｘ濃度目標値を前記ＮＯｘ濃度センサの検出値に置換する。

【0099】

上記（２）の態様によれば、補正信号に基づいて燃焼制御が行われる場合、ＮＯｘ濃度目標値にＮＯｘ濃度センサの検出値を置換することで、ＮＯｘ濃度センサの検出値とＮＯｘ濃度目標値との差分を実質的に０（ゼロ）にすることで、ＮＯｘマスタ信号と補正信号とが競合して制御に相互干渉が生じることを好適に防止できる。

【0100】

（３）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
前記制御部は、前記ボイラの制御裕度が十分でないと判定された場合、前記ＮＯｘマスタ信号又は前記補正信号の大きさに基づいて、前記複数のパラメータのうちいずれか１つを前記燃焼制御パラメータとして選択するように構成される。

【0101】

上記（３）の態様によれば、燃焼制御パラメータとして選択されるパラメータ数を１つにすることにより、同時に複数のパラメータが制御されることで、ボイラの燃焼バランスが崩れることを効果的に防止できる。

【0102】

（４）他の態様では、上記（１）から（３）のいずれか一態様において、
前記制御部は、前記ＮＯｘマスタ信号又は前記補正信号の変化に対して、前記複数のパラメータから、予め指定された優先順で前記燃焼制御パラメータを選択するように構成される。

【0103】

上記（４）の態様によれば、ＮＯｘマスタ信号又は前記補正信号に基づく燃焼制御パラメータの選択が、予め指定された優先順に従って行われることで、ボイラの燃焼バランスが崩れることを効果的に防止できる。

【0104】

（５）他の態様では、上記（４）の態様において、
前記優先順は、前記排ガス中のＣＯ濃度に対する感度に基づいて設定される。

【0105】

上記（５）の態様によれば、排ガス中のＣＯ濃度に対する感度に基づいて設定された優先順に従って燃焼制御パラメータの選択が行われることで、ＮＯｘ濃度の低減に対応してＣＯ濃度が増加することを抑制し、ボイラの燃焼バランスが崩れることを効果的に防止できる。

【0106】

（６）他の態様では、上記（１）から（５）のいずれか一態様において、
前記ＮＯｘ濃度センサの検出値が前記ＮＯｘ濃度目標値より大きい場合、前記複数のパラメータは、前記ボイラのバーナノズル角度（例えば上記実施形態のバーナ２１のノズル角度）、アディショナル空気ノズル角度（例えば上記実施形態のアディショナル空気ポート３９のノズル角度）、及び、アディショナル空気ダンパ開度（例えば上記実施形態のアディショナル空気ポート３９のダンパ開度）を含む。

【0107】

上記（６）の態様によれば、ＮＯｘ濃度センサの検出値がＮＯｘ濃度目標値より大きい場合、これらのパラメータから燃焼制御パラメータを選択することにより、燃焼状態のバランスを確保しながら、燃焼装置の制御によって排ガス中のＮＯｘ濃度を好適に制御できる。

【0108】

（７）他の態様では、上記（１）から（５）のいずれか一態様において、
前記ＮＯｘ濃度センサの検出値が前記ＮＯｘ濃度目標値より小さい場合、前記複数のパラメータは、前記ボイラのバーナノズル角度（例えば上記実施形態のバーナ２１のノズル角度）、及び、アディショナル空気ダンパ開度（例えば上記実施形態のアディショナル空気ポート３９のダンパ開度）を含む。

【0109】

上記（７）の態様によれば、ＮＯｘ濃度センサの検出値がＮＯｘ濃度目標値より小さい場合、これらのパラメータから燃焼制御パラメータを選択することにより、燃焼状態のバランスを確保しながら、燃焼装置の制御によって排ガス中のＮＯｘ濃度を好適に制御できる。

【0110】

（８）他の態様では、上記（１）から（７）のいずれか一態様において、
前記制御部は、前記燃焼制御パラメータとして、前記ボイラに設けられた複数のアディショナル空気ダンパの開度を選択した場合に、前記複数のアディショナル空気ダンパのいずれかの開度が上限値又は下限値に到達したとき、前記ＮＯｘマスタ信号の変化に対して前記複数のアディショナル空気ダンパの開度が維持されるように構成される。

【0111】

上記（８）の態様によれば、ボイラが有する複数のアディショナル空気ダンパのいずれかの開度が上限値又は下限値に到達したときには、その後のＮＯｘマスタ信号の変化に対して、それぞれの開度が維持されるように制御される。これにより、例えば、複数のアディショナル空気ダンパの開度が所定のバランスで制御されている場合に、いずれかのアディショナル空気ダンパの開度が上限値又は下限値に到達した際においても、当該バランスが維持され、燃焼バランスが崩れることを好適に防止できる。

【0112】

（９）他の態様では、上記（１）から（８）のいずれか一態様において、
予め設定された許可条件が成立した場合に、前記制御部に許可信号を送信するように構成された許可条件判定部（例えば上記実施形態の許可条件判定部１２０）を更に備える。

【0113】

上記（９）の態様によれば、許可条件が成立した場合に上記制御を実施することで、ボイラの運転状態を健全に確保しつつ、ＮＯｘ濃度を好適に抑制可能な燃焼制御が可能となる。

【0114】

（１０）他の態様では、上記（１）から（９）のいずれか一態様において、
前記補正信号は、前記ボイラの蒸気温度に対する制御裕度に基づいて生成される。

【0115】

上記（１０）の態様によれば、ボイラの蒸気温度に対する制御裕度に基づいて、補正信号が生成される。このような補正信号を用いることで、ボイラの蒸気温度に対する制御裕度を確保しながら、ボイラの制御性を損なうことなく、ＮＯｘ濃度センサの検出値をＮＯｘ濃度目標値に近づけることができる。

【0116】

（１１）他の態様では、上記（１）から（１０）のいずれか一態様において、
前記ボイラは、石炭を主燃料とする。

【0117】

上記（１１）の態様によれば、燃料性状の変動幅が大きく、また燃料性状がボイラ１０の燃焼状態に与える影響が大きい燃料である石炭を主燃料とするボイラ、いわゆる石炭焚きボイラにおいて好適に燃焼制御が可能となる。

【0118】

（１２）一態様に係る燃焼システムは、
上記（１）から（１１）のいずれか一態様の制御装置と、
前記制御装置によって制御されるように構成されたボイラと、
を備える。

【0119】

上記（１２）の態様によれば、多くの種類の燃料について燃焼調整を行うことなく、ボイラからの排ガス中のＮＯｘ濃度を好適に抑制可能な燃焼システムを実現できる。

【0120】

（１３）一態様に係るボイラの制御方法は、
ボイラの排ガスのＮＯｘ濃度を検出する工程と、
前記ＮＯｘ濃度の検出値（例えば上記実施形態のＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍ）とＮＯｘ濃度目標値（例えば上記実施形態のＮＯｘ濃度目標値Ｃｓ）との差分（例えば上記実施形態の差分ΔＣ）に基づいて、ＮＯｘマスタ信号（例えば上記実施形態のＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１）を生成する工程と、
前記ボイラの制御裕度に基づいて補正信号（例えば上記実施形態の補正信号Ｓｍ２）を生成する工程と、
前記ＮＯｘマスタ信号及び前記補正信号に基づいて前記ボイラの燃焼装置（例えば上記実施形態の燃焼装置１２）を制御する工程と、
前記補正信号生成部によって前記ボイラの前記制御裕度が十分でないと判定された場合、前記補正信号生成部は、前記ボイラの前記燃焼装置に関する複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータ（例えば上記実施形態の燃焼制御パラメータＰｂｃ）を前記制御裕度が増加するように調整するための前記補正信号に基づいて前記燃焼装置を制御する工程と、
を備える。

【0121】

上記（１３）の態様によれば、ボイラの制御裕度に応じて、ＮＯｘ濃度センサの検出値とＮＯｘ濃度設定値との差分に対応したＮＯｘマスタ信号、もしくは制御裕度を増加させるための補正信号に基づいて、複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータを調整することにより、ボイラの燃焼制御が行われる。特に制御裕度が十分でないと判定された場合に、ＮＯｘマスタ信号によるＮＯｘ低減操作に先立ち、補正信号に基づいて制御裕度を増加させる燃焼制御を行うことで、ボイラの制御性を損なうことなく、ＮＯｘ濃度センサの検出値をＮＯｘ濃度目標値に近づけることができる。
このような燃焼制御によれば、例えば、特定の性状を有する燃料を用いた燃焼調整の結果に基づいて設定されたＮＯｘ濃度設定値に対して、燃焼調整時とは異なる性状を有する燃料を用いる場合であっても、ボイラの制御性を損なうことなく、排ガス中のＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度目標値に近づくように燃焼装置の制御を行うことができる。

【0122】

（１４）一態様に係るボイラの制御プログラムは、
コンピュータ装置を用いて、
ボイラの排ガスのＮＯｘ濃度を検出する工程と、
前記ＮＯｘ濃度の検出値（例えば上記実施形態のＮＯｘ濃度の検出値Ｃｍ）とＮＯｘ濃度目標値（例えば上記実施形態のＮＯｘ濃度目標値Ｃｓ）との差分（例えば上記実施形態の差分ΔＣ）に基づいて、ＮＯｘマスタ信号（例えば上記実施形態のＮＯｘマスタ信号Ｓｍ１）を生成する工程と、
前記ボイラの制御裕度に基づいて補正信号（例えば上記実施形態の補正信号Ｓｍ２）を生成する工程と、
前記ＮＯｘマスタ信号及び前記補正信号に基づいて前記ボイラの燃焼装置（例えば上記実施形態の燃焼装置１２）を制御する工程と、
前記補正信号生成部によって前記ボイラの前記制御裕度が十分でないと判定された場合、前記補正信号生成部は、前記ボイラの前記燃焼装置に関する複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータ（例えば上記実施形態の燃焼制御パラメータＰｂｃ）を前記制御裕度が増加するように調整するための前記補正信号に基づいて前記燃焼装置を制御する工程と、
を実行可能である。

【0123】

上記（１４）の態様によれば、ボイラの制御裕度に応じて、ＮＯｘ濃度センサの検出値とＮＯｘ濃度設定値との差分に対応したＮＯｘマスタ信号、もしくは制御裕度を増加させるための補正信号に基づいて、複数のパラメータから選択された燃焼制御パラメータを調整することにより、ボイラの燃焼制御が行われる。特に制御裕度が十分でないと判定された場合に、ＮＯｘマスタ信号によるＮＯｘ低減操作に先立ち、補正信号に基づいて制御裕度を増加させる燃焼制御を行うことで、ボイラの制御性を損なうことなく、ＮＯｘ濃度センサの検出値をＮＯｘ濃度目標値に近づけることができる。このような燃焼制御によれば、例えば、特定の性状を有する燃料を用いた燃焼調整の結果に基づいて設定されたＮＯｘ濃度設定値に対して、燃焼調整時とは異なる性状を有する燃料を用いる場合であっても、ボイラの制御性を損なうことなく、排ガス中のＮＯｘ濃度がＮＯｘ濃度目標値に近づくように燃焼装置の制御を行うことができる。

【符号の説明】

【0124】

１ 燃焼システム（ボイラシステム）
１０ ボイラ
１１ 火炉
１２ 燃焼装置
１３ 燃焼ガス通路
１４ 煙道
２１ａ～２１ｆ バーナ
２２ａ～２２ｃ 補助バーナ
２３ａ～２３ｆ 微粉炭供給管
２４ａ～２４ｆ 粉砕機（ミル）
３６ 風箱
３７ 空気ダクト（風道）
３８ 押込通風機（ＦＤＦ）
３９ アディショナル空気ポート
４０ アディショナル空気ダクト
４１ ガスダクト
４２ エアヒータ（空気予熱器）
４３ 脱硝装置
４４ 集塵装置
４５ 誘引通風機（ＩＤＦ）
４６ 脱硫装置
６０ 濃度センサ
１００ 制御装置
１０１ 火炉壁
１０２ 第１過熱器（熱交換器）
１０３ 第２過熱器（熱交換器）
１０４ 第３過熱器（熱交換器）
１０５ 第１再熱器（熱交換器）
１０６ 第２再熱器（熱交換器）
１０７ 節炭器（熱交換器）
１１２ ＮＯｘ濃度検出値取得部
１１４ ＮＯｘ濃度目標値設定部
１１６ ＮＯｘマスタ信号生成部
１１７ 補正信号生成部
１１８ 制御部
１２０ 許可条件判定部
１４１～１４６ 関数部
１５２ 第１保持判定部
１５４ 第２保持判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図6C】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】