特開 2024-42824 ボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、ボイラ制御プログラム

(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】P2024042824

(43)【公開日】2024-03-29

(54)【発明の名称】ボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、ボイラ制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   F23N 1/02 20060101AFI20240322BHJP

   F22B 1/18 20060101ALI20240322BHJP

   F22B 35/00 20060101ALI20240322BHJP

   F22B 35/18 20060101ALI20240322BHJP

   F23N 5/00 20060101ALI20240322BHJP

   F23C 1/12 20060101ALI20240322BHJP

【ＦＩ】

F23N1/02 101

F22B1/18 B

F22B35/00 A

F22B35/00 H

F22B35/18

F23N1/02 F

F23N5/00 C

F23C1/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】16

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022147696

(22)【出願日】2022-09-16

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和４年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構、「グリーンイノベーション基金事業／燃焼アンモニアサプライチェーンの構築アンモニアの発電利用における高混焼化・専焼化石炭ボイラにおけるアンモニア高混焼技術（専焼技術を含む）の開発・実証／アンモニア専焼バーナを活用した火力発電所における高混焼実機実証」委託研究、産業技術力強化法第１７条の規定の適用を受ける特許出願

(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】▲高▼山 明正

(72)【発明者】

【氏名】冨永 幸洋

(72)【発明者】

【氏名】富澤 直季

(72)【発明者】

【氏名】嶺 聡彦

(72)【発明者】

【氏名】山内 康弘

(72)【発明者】

【氏名】竹井 康裕

(72)【発明者】

【氏名】甘利 猛

(72)【発明者】

【氏名】岡崎 輝幸

(72)【発明者】

【氏名】浦方 悠一郎

【テーマコード（参考）】

3K003

3K091

3L021

【Ｆターム（参考）】

3K003AA01

3K003AB03

3K003BA01

3K003BB01

3K003CA03

3K003CA05

3K003DA01

3K003DA02

3K003DA05

3K003EA07

3K003FA04

3K003FA07

3K003FB03

3K003GA01

3K091AA01

3K091BB02

3K091CC06

3K091CC12

3K091CC23

3K091DD02

3L021BA08

3L021DA25

3L021DA26

3L021DA28

3L021EA02

3L021FA12

3L021FA13

(57)【要約】

【課題】火炉内の空気比の空間偏差を改善することにより、アンモニア混焼時においても良好な排ガス性能を達成する。
【解決手段】炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラを制御するためのボイラ制御装置であって、指標パラメータ取得部、操作パラメータ調整量算出部、及び、操作パラメータ調整部を備える。指標パラメータ取得部は、複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する。操作パラメータ調整量算出部は、指標パラメータに基づいて評価される領域ごとの空気比が均一に近づくように、複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する。操作パラメータ調整部は、調整量に基づいて複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御装置であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得するための指標パラメータ取得部と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出するための操作パラメータ調整量算出部と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整するための操作パラメータ調整部と、
を備える、ボイラ制御装置。

【請求項2】

前記操作パラメータ調整量算出部は、前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域における空気比分布に含まれる空気比偏差が閾値以上である場合に、前記調整量を算出する、請求項１に記載のボイラ制御装置。

【請求項3】

前記操作パラメータ調整量算出部は、前記空気比分布に含まれる最大値が減少するように前記調整量を算出する、請求項２に記載のボイラ制御装置。

【請求項4】

前記操作パラメータ調整量算出部は、前記空気比分布に含まれる最小値が増加するように前記調整量を算出する、請求項２に記載のボイラ制御装置。

【請求項5】

前記操作パラメータ調整量算出部は、前記指標パラメータ及び前記操作パラメータの相関を規定する相関データに基づいて、前記指標パラメータの必要調整量を変換することにより、前記操作パラメータの調整量を算出する、請求項１又は２に記載のボイラ制御装置。

【請求項6】

前記相関データは、前記ボイラの運転条件ごとに用意される、請求項５に記載のボイラ制御装置。

【請求項7】

前記操作パラメータ調整量算出部は、前記ボイラの運転条件ごとに前記複数の領域の各々に対応する前記操作パラメータの最適値を規定する最適値データに基づいて、前記操作パラメータの調整量を算出する、請求項１又は２に記載のボイラ制御装置。

【請求項8】

前記操作パラメータ調整量算出部は、前記ボイラの運転条件又は前記指標パラメータに基づいて前記操作パラメータの調整量を予測するための機械学習モデルを用いて、前記調整量を算出する、請求項１又は２に記載のボイラ制御装置。

【請求項9】

前記指標パラメータは、前記火炉におけるＮＯｘ濃度又はＯ２濃度の計測値である、請求項１又は２に記載のボイラ制御装置。

【請求項10】

前記指標パラメータは、前記領域ごとの前記炭素燃料の総供給量である、請求項１又は２に記載のボイラ制御装置。

【請求項11】

前記操作パラメータは、前記複数の領域の各々に対する前記アンモニアの供給量である、請求項１又は２に記載のボイラ制御装置。

【請求項12】

前記操作パラメータは、前記複数の領域の各々に対する前記炭素燃料の供給量である、請求項１又は２に記載のボイラ制御装置。

【請求項13】

前記操作パラメータは、前記複数の領域の各々に対する空気の供給量である、請求項１又は２に記載のボイラ制御装置。

【請求項14】

前記炭素燃料噴出ノズルから噴出される前記炭素燃料、及び、前記アンモニア噴出ノズルから噴出される前記アンモニアは、互いに独立したバーナで燃焼される、請求項１又は２に記載のボイラ制御装置。

【請求項15】

炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御方法であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
を備える、ボイラ制御方法。

【請求項16】

炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
とを実行可能である、ボイラ制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、ボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、ボイラ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、中空形状をなして略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配設される。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】

この種のボイラでは、燃焼ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去するために、燃焼ガスに対してアンモニア（ＮＨ３）を供給することで、アンモニアの存在下で触媒を用いて窒素酸化物の還元が行われる。このような脱硝反応は、次の化学反応式で表される。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ ・・・（１）
例えば特許文献１には、アンモニアを用いた脱硝反応によりボイラの排ガス中の窒素酸化物を除去するための技術の一例が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－２２８９１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで火炉壁に設けられた多数のバーナが互いに対向するように配置される対向燃焼方式ボイラにおいて、微粉炭ミルにて石炭が粉砕されて生成される石炭燃料（微粉燃料）は、複数の石炭燃料バーナに対して、石炭燃料の供給源に接続される主搬送路から分岐された複数の分岐搬送路を介してそれぞれ供給される。これら複数の分岐搬送路の長さは、例えばベンドパターンによって、接続先である石炭燃料バーナごとに少なからず異なる。石炭燃料は固体粉末燃料であるため、各石炭燃料バーナに対する石炭燃料の供給量には、分岐搬送路の長さに対応して少なからず偏差が生じる。一方で、各バーナには石炭燃料と混合される酸化性ガス（空気）も供給されるが、空気のような気体は、その搬送路の長さに違いがあったとしても比較的均等に配分される。その結果、ボイラの火炉内には空気比の空間偏差が生じる。このような空気比の空間偏差は、火炉出口における排ガスのＮＯｘ濃度に偏差をもたらし、ボイラの性能低下の要因となってしまう。

【0006】

また上記特許文献１のように、ボイラの燃焼ガスに含まれる窒素酸化物を除去するための脱硝反応に用いられるアンモニアは、水素を低コストで効率良く輸送・貯蔵できることが知られている。そのためアンモニアは、エネルギキャリアとしての役割に加え、火力発電の燃料として直接利用が可能であり、燃焼時にＣＯ２を排出しない燃料として、温室効果ガスの排出削減に大きな利点があると期待されている。そこで石炭燃料とともにアンモニアを燃料として取り扱うことで、石炭燃料とアンモニアとを混焼するアンモニア混焼ボイラの開発が進められている。本発明者の検証によれば、このようなアンモニア混焼時は空気比に対するＮＯｘ感度が、燃料として石炭燃料のみを用いる専焼時よりも高くなることが見出された。そのためアンモニア混焼ボイラでは、前述した火炉内における空気比の空間偏差によって排ガスのＮＯｘ濃度の偏差が拡大し、排ガス性能が低下しやすい課題がある。

【0007】

本開示の少なくとも一実施形態は上述の事情に鑑みなされたものであり、火炉内の空気比の空間偏差を改善することにより、アンモニア混焼時においても良好な排ガス性能を達成可能なボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、ボイラ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】

【0008】

本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ制御装置は、上記課題を解決するために、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御装置であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得するための指標パラメータ取得部と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出するための操作パラメータ調整量算出部と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整するための操作パラメータ調整部と、
を備える。

【0009】

本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ制御方法は、上記課題を解決するために、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御方法であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
を備える。

【0010】

本開示の少なくとも一実施形態に係るボイラ制御プログラムは、上記課題を解決するために、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
とを実行可能である。

【発明の効果】

【0011】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、火炉内の空気比の空間偏差を改善することにより、アンモニア混焼時においても良好な排ガス性能を達成可能なボイラ制御装置、ボイラ制御方法、及び、ボイラ制御プログラムを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】一実施形態に係るボイラの概略構成図である。

【図2】図１のＡ－Ａ断面におけるバーナの配置構成を示す概略図である。

【図3】一実施形態に係るボイラ制御装置の構成を示すブロック図である。

【図4】一実施形態に係るボイラ制御方法を示すフローチャートである。

【図5】一実施形態に係る火炉におけるバーナの配置レイアウトの概略図である。

【図6】図１のＢ－Ｂ断面に設けられた濃度計測部の概略図である。

【図7A】操作パラメータの調整前における濃度計測部における濃度分布を示す図である。

【図7B】操作パラメータの調整後における濃度計測部における濃度分布を示す図である。

【図8】指標パラメータと操作パラメータとの相関を規定する相関データの一例である。

【図9】各領域に対応する操作パラメータの最適値の組み合わせを運転条件ごとに規定する最適値データの一例である。

【図10】他の実施形態に係る火炉におけるバーナの配置レイアウトの概略図である。

【図11】他の実施形態に係る火炉におけるバーナの配置レイアウトの概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に、本開示に係る一実施形態について、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。

【0014】

まず図１を参照して、ボイラ制御装置の制御対象であるボイラの構成について説明する。図１は一実施形態に係るボイラの概略構成図であり、図２は図１のＡ－Ａ断面におけるバーナの配置構成を示す概略図である。

【0015】

ボイラ１０は、炭素燃料及びアンモニア（ＮＨ３）をバーナ２１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アンモニア混焼ボイラである。炭素燃料は、バイオマス燃料や石炭などが使用され、これらが粉砕されてなる微粉燃料として用いられる。

【0016】

ボイラ１０は、火炉１１と、燃焼装置２０と、燃焼ガス通路１２とを有する。火炉１１は、略四角筒の中空形状をなして略鉛直方向に沿って設置されている。火炉１１の内壁面を構成する火炉壁１７は、複数の伝熱管と、伝熱管同士を接続するフィンとで構成され、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して回収すると共に、火炉壁１７の温度上昇を抑制している。

【0017】

燃焼装置２０は、火炉１１の下部領域に設置されている。本実施形態では、燃焼装置２０は、火炉壁１７に装着された複数のバーナ２１を備える。バーナ２１は、炭素燃料又はアンモニアを酸化性ガス（二次空気）とともに燃焼させる。本実施形態では、火炉壁１７に装着された複数のバーナ２１は、燃料として炭素燃料を火炉１１に噴出するための炭素燃料噴出ノズルを有する炭素燃料バーナと、燃料としてアンモニア（ＮＨ３）を火炉１１に噴出するためのアンモニア噴出ノズルを有するアンモニアバーナとを含む（本願明細書では、炭素燃料バーナ及びアンモニアバーナを区別せず総称する際には単に「バーナ」と称する）。燃焼装置２０が備える複数のバーナ２１に占める炭素燃料バーナ又はアンモニアバーナの割合や配置レイアウトは適宜設定可能であり、そのいくつかの例については、後述の実施形態で具体的に示す。

【0018】

尚、本実施形態では、燃焼装置２０が備える各バーナ２１は、炭素燃料噴出ノズルを有する炭素燃料バーナ、又は、アンモニア噴出ノズルを有するアンモニアバーナのいずれかであるように構成されることで、炭素燃料とアンモニアとが互いに異なるバーナ２１で燃焼される態様について説明する。しかしながら、燃焼装置２０は、炭素燃料噴出ノズル及びアンモニア噴出ノズルの両方を備えるバーナ２１を備えることで、炭素燃料とアンモニアとが共通のバーナで燃焼されるように構成されてもよい。

【0019】

複数のバーナ２１は、火炉壁１７に対して鉛直方向に沿って複数段にわたって設けられる。本実施形態では、複数のバーナ２１が、３段にわたって設けられた場合が示されている。図２には、これら複数段のバーナ２１のうち、最上段に属するバーナ２１の略水平面上における配置レイアウトが示されている。この例では、火炉１１は略四角形状の断面を有しており、各バーナ２１は、互いに対向する２つの面１７Ａ及び１７Ｂ上に炉幅方向に沿って配置される。面１７Ａ上に配置されたバーナ２１Ａ１、２１Ａ２、・・・の各々は、面１７Ｂ上に配置されたバーナ２１Ｂ１、２１Ｂ２、・・・の各々とそれぞれ対向することで対を形成している。具体的には、バーナ２１Ａ１及び２１Ｂ１は互いに対向する一対のバーナを構成し、バーナ２１Ａ２及び２１Ｂ２は互いに対向する一対のバーナを構成する（他の対のバーナも同様である）。これらの複数対のバーナは、炉幅方向に沿って配列される。

【0020】

尚、火炉１１の形状やバーナ２１の段数、一つの段におけるバーナ２１の数、バーナ２１の配置などは、特段の記載がない限りにおいて、本実施形態に限定されるものではない。

【0021】

各バーナ２１には、それぞれ、使用される燃料として、炭素燃料又はアンモニアが所定の搬送経路を介して供給される。バーナ２１に供給される炭素燃料は、例えば、ミルによって微粉燃料として生成される。本願明細書では図示は省略するが、ミルは、例えば、内部に粉砕テーブルが駆動回転可能に支持されていて、粉砕テーブルの上方に複数の粉砕ローラ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竪型ローラミルである。粉砕ローラと粉砕テーブルが協働して粉砕された固体燃料は、ミルに供給される一次空気（搬送用ガス、酸化性ガス）により、ミルが備える分級機に搬送される。分級機では、バーナ２１での燃焼に適した粒径以下の微粉燃料と、該粒径より大きな粗粉燃料とに分級される。微粉燃料は、分級機を通過して、一次空気と共にバーナ２１に供給される。分級機を通過しなかった粗粉燃料は、ミルの内部で、自重により粉砕テーブル上に落下し、再粉砕される。

【0022】

また各バーナ２１には、不図示の押込通風機から供給された空気が空気予熱器で加熱され、二次空気（燃焼用空気、酸化性ガス）として供給される。各バーナ２１に供給された二次空気は、各バーナ２１に設けられた空気噴出ノズルから火炉１１の内部に投入される。

【0023】

燃焼ガス通路１２は、火炉１１の鉛直方向上部に連結されている。燃焼ガス通路１２には、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器、再熱器、節炭器等が設けられており、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。

【0024】

燃焼ガス通路１２の下流側には、熱交換器で熱回収された燃焼ガスが排出される煙道１３が連結されている。煙道１３には、煙道１３を流れる燃焼ガスで二次空気を予熱するための空気予熱器や燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するための脱硝装置が設けられてもよい。また煙道１３の下流側にはガスダクトが連結され、ガスダクトを介して煙突から燃焼ガスを排ガスとして系外に排出する。ガスダクトには、燃焼ガス中の灰などを除去する電気集じん機などの集じん装置や硫黄酸化物を除去する脱硫装置などの環境装置、また、それらの環境装置に排ガスを導くための誘引通風機（ＩＤＦ：Induced Draft Fan）が設けられててもよい。

【0025】

ボイラ１０において、炭素燃料（微粉燃料）又はアンモニアがバーナ２１に供給される。またバーナ２１には、空気予熱器で加熱された二次空気が供給される。バーナ２１は、これらの炭素燃料又はアンモニアと二次空気とが混合した混合気を火炉１１に吹き込む。火炉１１に吹き込まれた混合気が着火し、火炎が形成される。火炉１１内の下部領域で火炎が形成されると、高温の燃焼ガスが火炉１１内を上昇し、燃焼ガス通路１２に流入する。尚、本実施形態では、酸化性ガス（一次空気、二次空気）として空気を用いるが、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、供給される燃料量に対する酸素量の比率を適正な範囲に調整することで、火炉１１において安定した燃焼が実現される。

【0026】

また、火炉１１のバーナ２１の装着位置より上方には、火炉１１内に燃焼用追加空気（ＡＡ：Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ Ａｉｒ）を供給するための複数のアディショナル空気ポート（ＡＡポート）２５が設けられている。アディショナル空気ポート２５には、押込通風機から供給された空気の一部が、燃焼用追加空気として供給される。

【0027】

燃焼ガス通路１２に流入した燃焼ガスは、燃焼ガス通路１２の内部に配置された過熱器、再熱器、節炭器で水や蒸気と熱交換した後、煙道１３に排出され、脱硝装置で窒素酸化物が除去され、空気予熱器で一次空気及び二次空気と熱交換した後、更にガスダクトに排出され、集じん装置で灰などが除去され、脱硫装置で硫黄酸化物が除去された後、煙突から系外に排出される。
尚、燃焼ガス通路１２における各熱交換器及び煙道１３からガスダクトにおける各装置の配置は、燃焼ガス流れに対して、必ずしも上述の記載順に配置されなくともよい。

【0028】

続いて上記構成を有するボイラ１０を制御するためのボイラ制御装置１００について説明する。図３は一実施形態に係るボイラ制御装置１００の構成を示すブロック図である。

【0029】

ボイラ制御装置１００は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing
Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。尚、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。

【0030】

ボイラ制御装置１００は、指標パラメータ取得部１１０と、操作パラメータ調整量算出部１２０と、操作パラメータ調整部１３０とを備える。

【0031】

指標パラメータ取得部１１０は、火炉１１の空気比を評価するための指標パラメータＰｉを取得するための構成である。指標パラメータＰｉは、空気比に対して相関を有する任意のパラメータを選定可能であり、火炉１１に設定される領域ごとに取得される。図２に示すように、火炉１１には、複数対のバーナ２１が炉幅方向に沿って配列されており、これら各対のバーナ２１に対応するように、火炉１１の空間が分割されるように複数の領域４０－１，４０－２，・・・が定義される（具体的に説明すると、領域４０－１はバーナ２１Ａ１及び２１Ｂ１の対に対応する領域であり、領域４０－２はバーナ２１Ａ２及び２１Ｂ２の対に対応する領域である）。指標パラメータ取得部１１０は、このように規定された複数の領域４０－１，４０－２，・・・における空気比を評価するための指標として、指標パラメータＰｉを取得する。

【0032】

操作パラメータ調整量算出部１２０は、操作パラメータ調整部１３０によって調整される操作パラメータＰｏの調整量を算出するための構成である。具体的には、指標パラメータ取得部１１０によって領域ごとに取得された指標パラメータＰｉに基づいて、複数の領域４０－１，４０－２，・・・にわたる空気比の分布が推定され、当該空気比の分布を均一に近づけるための操作パラメータＰｏの調整量が算出される。操作パラメータＰｏは、各領域４０－１，４０－２，・・・の空気比に相関があり、制御対象として調整可能な任意のパラメータである。

【0033】

操作パラメータ調整部１３０は、操作パラメータ調整量算出部１２０によって算出された調整量を用いて、操作パラメータＰｏを調整するための構成である。これにより、複数の領域４０－１，４０－２，・・・にわたる空気比の分布に基づいて火炉１１の空気比に空間偏差が生じている場合においても、操作パラメータＰｏの調整によって、複数の領域４０－１，４０－２，・・・にわたる空気比の分布を均一に近づけ、排ガス性能を改善することができる。

【0034】

続いて上記構成を有するボイラ制御装置１００を用いて実施されるボイラ制御方法について説明する。図４は一実施形態に係るボイラ制御方法を示すフローチャートである。

【0035】

まず指標パラメータ取得部１１０は、複数の領域４０－１，４０－２，・・・ごとに、空気比を評価するための指標パラメータＰｉを取得する（ステップＳ１）。例えば、後述する実施形態のように、指標パラメータＰｉは、各領域の空気比に相関を有するＮＯｘ又はＯ２の濃度であってもよいし、各領域４０－１，４０－２，・・・に対する炭素燃料、アンモニア或いは酸化性ガス（二次空気）の供給量であってもよい。

【0036】

続いてステップＳ１で取得した指標パラメータＰｉに基づいて、火炉１の空気比偏差が閾値以上であるか否かが判断される（ステップＳ２）。ステップＳ２では、まず指標パラメータＰｉに基づいて複数の領域４０－１，４０－２，・・・にわたる空気比の分布が求められ、当該分布に含まれる最大値及び最小値の差として、空気比偏差が算出される。閾値は、空気比偏差が大きいことにより操作パラメータの調整が必要であるか否かを判断するための閾値として予め設定される。

【0037】

空気比偏差が閾値以上である場合（ステップＳ２：ＹＥＳ）、複数の領域４０－１，４０－２，・・・にわたる空気比の分布に是正すべきバラツキがあると判断し、操作パラメータ調整量算出部１２０は、操作パラメータＰｏの調整量を算出する（ステップＳ３）。そして操作パラメータ調整部１３０は、ステップＳ３で算出された調整量に基づいて、操作パラメータＰｏを調整することにより、複数の領域４０－１，４０－２，・・・にわたる空気比の分布が均一に近づくように制御する（ステップＳ４）。

【0038】

尚、空気比偏差が閾値未満である場合（ステップＳ２：ＮＯ）、ボイラ制御装置１００は、すでに空気比のバラツキが少なく操作パラメータＰｏの調整による均一化は不要と判断し、一連の処理を終了する。

【0039】

続いて具体的な実施形態を参照しながら、前述のボイラ制御装置１００の構成、及び、ボイラ制御方法の詳細について説明する。図５は一実施形態に係る火炉１１におけるバーナ２１の配置レイアウトの概略図であり、図６は図１のＢ－Ｂ断面に設けられた濃度計測部６０の概略図であり、図７Ａ及び図７Ｂはそれぞれ操作パラメータの調整前後における濃度計測部６０における濃度分布を示す図である。

【0040】

図５に示すように、本実施形態では、火炉１１の面１７Ａに配置された複数のバーナ２１Ａ１、２１Ａ２、・・・は、火炉１１にアンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルを有するアンモニアバーナであり、面１７Ｂに配置された複数のバーナ２１Ｂ１、２１Ｂ２、・・・は、火炉１１に炭素燃料を噴出するための微粉燃料噴出ノズルを有する炭素燃料バーナである。すなわち本実施形態では、各対のバーナ２１の一方側（面１７Ａ側）がアンモニアバーナであり、他方側（面１７Ｂ）側が炭素燃料バーナとして構成される。

【0041】

アンモニアバーナである複数のバーナ２１Ａ１、２１Ａ２、・・・には、アンモニア供給源（不図示）からアンモニアが供給される。アンモニア供給源にはアンモニア主搬送管５０が接続されており、アンモニア主搬送管５０は、各バーナ２１Ａ１、２１Ａ２、・・に対して、複数のアンモニア分岐搬送管５２－１，５２－２，・・・に分岐する。また複数のアンモニア分岐搬送管５２の各々には、各バーナ２１Ａ１、２１Ａ２、・・に対するアンモニアの流量を調整するための複数の流量調整弁５４－１，５４－２，・・・がそれぞれ設けられる。

【0042】

また炭素燃料バーナである複数のバーナ２１Ｂ１、２１Ｂ２、・・・には、炭素燃料供給源（不図示）から炭素燃料が供給される。炭素燃料供給源には炭素燃料主搬送管５６が接続されており、炭素燃料主搬送管５６は、各バーナ２１Ｂ１、２１Ｂ２、・・に対して、複数の炭素燃料分岐搬送管５８－１，５８－２，・・・に分岐する。

【0043】

また図６には、図１のＢ－Ｂ断面に設けられた濃度計測部６０における火炉１１の断面が示されている。濃度計測部６０は、火炉１１のうち燃料や空気を供給可能な構成が配置される領域より下流側（すなわちＡＡポート２５より下流側）に設けられる。濃度計測部６０は、火炉１１の内部空間を炉幅方向に沿って分割してなる領域６０－１，６０－２，・・・ごとに、空気比に相関があるガス成分であるＮＯｘの濃度を計測可能である。領域６０－１，６０－２，・・・は、図５に示す領域４０－１，４０－２，・・・にそれぞれ対応する。濃度計測部６０は、領域６０－１，６０－２，・・・ごとにＮＯｘ濃度を計測することにより、複数の領域６０－１，６０－２，・・・にわたるＮＯｘ濃度分布を求めることができる。

【0044】

尚、図１を参照して前述したように、本実施形態では複数のバーナ２１が対向配置された構成を有するため、複数の領域６０－１，６０－２，・・・におけるＮＯｘ濃度分布は、複数の領域４０－１，４０－２，・・・におけるＮＯｘ濃度分布と略等しいとみなすことができる。また濃度計測部６０によるＮＯｘ濃度分布の計測手法は限定されず、公知の各種手法を採用可能である。また濃度計測部６０は、ＮＯｘと同様に空気比に相関を有するガス成分であるＯ２を計測対象としてもよい。

【0045】

図７Ａには、操作パラメータ調整部１３０によって操作パラメータＰｏが調整される前のＮＯｘ濃度分布が示されている。ここで図５に示すように、炭素燃料バーナである複数のバーナ２１Ｂ１、２１Ｂ２、・・・に接続される複数の炭素燃料分岐搬送管５８－１，５８－２，・・・は、共通の炭素燃料主搬送管５６から分岐しているが、分岐先であるバーナ２１Ｂ１、２１Ｂ２、・・・の位置に対応して、各々の長さには少なからずバラツキがある。そのため、複数の炭素燃料分岐搬送管５８－１，５８－２，・・・から各領域４０－１，４０－２，・・・に対する炭素燃料の供給量にも少なからずバラツキが生じることにより、図７Ａに示すＮＯｘ濃度分布が生じる。このＮＯｘ濃度分布は、領域６０－２においてＮＯｘ濃度が最大となる一方で、領域６０－６においてＮＯｘ濃度が最小となることを示している。

【0046】

本実施形態では、ステップＳ１において、指標パラメータＰｉとして濃度計測部６０で計測されたＮＯｘ濃度が取得される。ステップＳ２では、図７Ａに示すＮＯｘ濃度分布が特定されることで、当該ＮＯｘ濃度分布に含まれるＮＯｘ濃度の最大値と最小値との差として空気比偏差が評価される。ステップＳ３で空気比偏差が閾値以上であると判断されると、ステップＳ４では、空気比偏差に基づいて操作パラメータＰｏの調整量が算出される。

【0047】

一実施形態では、ステップＳ４における操作パラメータＰｏの調整量は、ＮＯｘ濃度分布に含まれるＮＯｘ濃度の最大値を低減するように算出される。図７Ａの例では、領域４０－２（又は領域６０－２）におけるＮＯｘ濃度が最大となっているため、操作パラメータ調整量算出部１２０は、領域４０－２（又は領域６０－２）に対応するアンモニアバーナであるバーナ２１Ａ２におけるアンモニア流量を制御可能な流量調整弁５４－２の開度を操作パラメータＰｏとして選定し、当該開度を増加するように調整量を算出する。これにより、領域４０－２（又は領域６０－２）に対するアンモニアの流量が増加することで、図７Ｂに示すように、ＮＯｘ濃度が減少するように調整される。

【0048】

また他の実施形態では、ステップＳ４における操作パラメータＰｏの調整量は、ＮＯｘ濃度分布に含まれるＮＯｘ濃度の最小値を増加するように算出される。図７Ａの例では、領域４０－６（又は領域６０－６）におけるＮＯｘ濃度が最小となっているため、操作パラメータ調整量算出部１２０は、領域４０－６（又は領域６０－６）に対応するアンモニアバーナであるバーナ２１Ａ６におけるアンモニア流量を制御可能な流量調整弁５４－６の開度を操作パラメータＰｏとして選定し、当該開度を減少するように調整量を算出する。これにより、領域４０－６（又は領域６０－６）に対するアンモニアの流量が減少することで、図７Ｂに示すように、ＮＯｘ濃度が増加するように調整される。

【0049】

また他の実施形態では、ステップＳ４における操作パラメータＰｏの調整量は、指標パラメータＰｉと操作パラメータＰｏとの相関を規定する相関データ７０に基づいて算出されてもよい。図８は指標パラメータＰｉと操作パラメータＰｏとの相関を規定する相関データ７０の一例である。この例では、指標パラメータＰｉの一例であるＮＯｘ濃度と、操作パラメータＰｏの一例である流量調整弁５４の開度との相関が所定の関数で表現されている。操作パラメータ調整量算出部１２０は、指標パラメータＰｉの適正範囲（例えばＮＯｘ濃度のバラツキ許容範囲）に基づいて指標パラメータＰｉの必要調整量を算出し、当該必要調整量を相関データ７０に適用して変換することにより、操作パラメータＰｏの調整量を得ることができる。

【0050】

尚、相関データ７０は、ボイラ１０の運転条件に依存することから、運転条件ごとに異なる相関データ７０をデータベースに用意してもよい。この場合、操作パラメータ調整部１３０は、ボイラ１０の運転条件に対応する相関データ７０をデータベースから選定し、当該選択された相関データ７０を用いて操作パラメータＰｏの調整量を算出するとよい。ボイラ１０の運転条件は、例えば、ボイラ負荷、使用バーナ情報、アンモニア混焼率等によって規定できる。

【0051】

また他の実施形態では、ステップＳ４における操作パラメータＰｏの調整量は、各領域に対応する操作パラメータＰｏの値が、運転条件ごとに予め規定された最適値になるように算出されてもよい。この場合、運転条件ごとに予め規定された最適値は、最適値データ８０として予めデータベースに登録されていてもよい。図９は各領域に対応する操作パラメータＰｏの最適値の組み合わせを運転条件ごとに規定する最適値データ８０の一例である。この例では、ボイラ負荷、使用バーナ情報、アンモニア混焼率及び石炭種（石炭燃料の種類）によって規定される運転条件ごとに、領域ごとの操作パラメータＰｏの最適値が規定される。操作パラメータ調整量算出部１２０は、ボイラ１０の運転条件に対応する最適値データ８０をデータベースから取得し、操作パラメータＰｏが、当該最適値データ８０に規定された操作パラメータＰｏの最適値になるように調整量を算出する。

【0052】

また他の実施形態では、ステップＳ４における操作パラメータＰｏの調整量は、機械学習モデルを用いて算出されてもよい。この場合、機械学習モデルは、ボイラ１０の運転条件及び指標パラメータＰｉを含むパラメータを説明変数とするとともに、操作パラメータＰｏの調整量を目的変数として構築される。そして説明変数及び目的変数を含む十分な教師データを用いて学習を行うことで、領域ごとの空気比を均一に近づけるための操作パラメータＰｏの調整量を好適に予測することができる。

【0053】

続いて図１０を参照して他の実施形態について説明する。図１０は他の実施形態に係る火炉１１におけるバーナ２１の配置レイアウトの概略図である。

【0054】

この実施形態では、火炉１１の面１７Ａに配置された複数のバーナ２１Ａ１、２１Ａ２、・・・及び、面１７Ｂに配置された複数のバーナ２１Ｂ１、２１Ｂ２、・・・はともに、火炉１１に炭素燃料を噴出するための微粉燃料噴出ノズルを有する炭素燃料バーナである。すなわち本実施形態では、ある段に属する全バーナ２１が炭素燃料バーナとして構成される（尚、この場合、アンモニアバーナは他の段に存在する）。

【0055】

炭素燃料バーナである複数のバーナ２１Ａ、２１Ｂ、・・・、及び、２１Ｂ１、２１Ｂ２、・・・には、炭素燃料供給源（不図示）から炭素燃料が供給される。炭素燃料供給源には炭素燃料主搬送管５６Ａ、５６Ｂが接続されており、炭素燃料主搬送管５６Ａ、５６Ｂは、各バーナ２１Ａ、２１Ｂ、・・・、及び、２１Ｂ１、２１Ｂ２、・・に対して、複数の炭素燃料分岐搬送管５８Ａ－１，５８Ａ－２，・・・、及び、５８Ｂ－１、５８Ｂ－２、・・・に分岐する。また各炭素燃料分岐搬送管５８Ａ－１，５８Ａ－２，・・・、及び、５８Ｂ－１、５８Ｂ－２、・・・には、搬送される炭素燃料の流量を検出するための炭素燃料流量計６２Ａ－１，６２Ａ－２，・・・、及び、６２Ｂ－１、６２Ｂ－２、・・・が設けられている。

【0056】

この実施形態では、ステップＳ１では、指標パラメータＰｉとして各領域４０－１，４０－２，・・・における炭素燃料総流量が取得される。具体的には指標パラメータ取得部１１０は、炭素燃料流量計６２Ａ－１，６２Ａ－２，・・・、及び、６２Ｂ－１、６２Ｂ－２、・・・の検出値を取得し、指標パラメータＰｉとして、各領域４０－１，４０－２，・・・における炭素燃料総流量を算出する。具体的に説明すると、領域４０－１については、対応する２つの炭素燃料流量計６２Ａ－１及び６２Ｂ－１の検出値の合計として炭素燃料総流量を算出する。

【0057】

このように算出される炭素燃料総流量は、各領域における空気比に相関があるパラメータである。そのため、複数の領域４０－１，４０－２，・・・について炭素燃料総流量が得られることで、前述の実施形態とは異なる観点（すなわち、各領域に対する実際の炭素燃料の搬送量のばらつき）から、複数の領域４０－１，４０－２，・・・にわたる空気比分布を評価することができる。そして空気比分布を均一に近づくように、前述のような操作パラメータＰｏの調整を行うことができる（操作パラメータＰｏの調整量の算出、及び、操作パラメータＰｏの調整制御については同上のため省略する）。

【0058】

続いて図１１を参照して他の実施形態について説明する。図１１は他の実施形態に係る火炉１１におけるバーナ２１の配置レイアウトの概略図である。

【0059】

この実施形態では、図１０に比べて、複数の炭素燃料分岐搬送管５８Ａ－１，５８Ａ－２，・・・、及び、５８Ｂ－１、５８Ｂ－２、・・・のうち、炭素燃料流量計６２Ａ－１，６２Ａ－２，・・・、及び、６２Ｂ－１、６２Ｂ－２、・・・より上流側に、流調ダンパ６４Ａ－１、６４Ａ－２，・・・、及び、６４Ｂ－１、６４Ｂ－２、・・・がそれぞれ設けられる点で異なる。流調ダンパ６４Ａ－１、６４Ａ－２，・・・、及び、６４Ｂ－１、６４Ｂ－２、・・・は、ボイラ制御装置１００からの制御信号に基づいて開度を制御可能なダンパであり、それぞれバーナ２１Ａ１、２１Ａ２、・・・、及び、２１Ｂ１、２１Ｂ２、・・・に対する炭素燃料の供給量を個別に調整できるようになっている。

【0060】

本実施形態では、ステップＳ４において調整対象となる操作パラメータＰｏとして、流調ダンパ６４Ａ－１、６４Ａ－２，・・・、及び、６４Ｂ－１、６４Ｂ－２、・・・の開度を用いることができる。これにより、指標パラメータＰｉに基づいて評価される空気比分布に基づいて流調ダンパ６４Ａ－１、６４Ａ－２，・・・、及び、６４Ｂ－１、６４Ｂ－２、・・・の開度を個別に調整することで、各領域４０－１，４０－２，・・・における空気比分布が均一に近づくように、各バーナ２１に対する炭素燃料の流量を調整できる。

【0061】

また他の実施形態では、ステップＳ４において調整対象となる操作パラメータＰｏとして、複数のバーナ２１のうちアンモニアバーナに対する二次空気の供給量を採用してもよい。これにより、各領域４０－１，４０－２，・・・に対する二次空気の供給量を個別に調整することで、複数の領域４０－１，４０－２，・・・における空気比分布を均一に近づけることができる。

【0062】

また他の実施形態では、ステップＳ４において調整対象となる操作パラメータＰｏとして、ＡＡポート２５からの追加空気の供給量を採用してもよい。これにより、各領域４０－１，４０－２，・・・に対する追加空気の供給量を個別に調整することで、複数の領域４０－１，４０－２，・・・における空気比分布を均一に近づけることができる。

【0063】

以上説明したように上記各実施形態によれば、領域４０－１，４０－２、・・・ごとに、空気比を評価するための指標パラメータＰｉが取得される。このように取得された指標パラメータＰｉに基づいて、各領域４０－１，４０－２，・・・における空気比が評価される。このように評価された各領域４０－１，４０－２，・・・の空気比に基づいて、空気比に相関を有する複数の操作パラメータＰｏが調整されることで、領域４０－１，４０－２，・・・ごとの空気比が均一に近づけられる。これにより、各領域４０－１，４０－２，・・・における空気比の空間偏差を効果的に抑制でき、ボイラ性能を向上させることができる。

【0064】

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。

【0065】

（１）一態様に係るボイラ制御装置は、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御装置であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得するための指標パラメータ取得部と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出するための操作パラメータ調整量算出部と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整するための操作パラメータ調整部と、
を備える。

【0066】

上記（１）の態様によれば、炭素燃料又はアンモニアを火炉に噴出するための一対の噴出ノズルが炉幅方向に沿って配列された、いわゆる対向燃焼方式ボイラにおいて、各対の噴出ノズルに対応する領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータが取得される。このように取得された指標パラメータに基づいて各領域における空気比が評価され、領域ごとの空気比が均一に近づくように操作パラメータの調整量が算出される。このように算出された調整量に基づいて、各領域の空気比に相関がある操作パラメータを調整することにより、各領域における空気比の空間偏差を効果的に抑制でき、ボイラ性能を向上できる。

【0067】

（２）他の態様では、上記（１）の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域における空気比分布に含まれる空気比偏差が閾値以上である場合に、前記調整量を算出する。

【0068】

上記（２）の態様によれば、指標パラメータから評価される空気比分布に含まれる空気比偏差が閾値以上であるか否かに基づいて、操作パラメータの調整要否が判断される。空気比偏差が閾値以上である場合には、空気比の空間偏差が大きいために操作パラメータの調整が必要であると判断され、操作パラメータの調整量が算出される。

【0069】

（３）他の態様では、上記（２）の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記空気比分布に含まれる最大値が減少するように前記調整量を算出する。

【0070】

上記（３）の態様によれば、空気比分布に含まれる最大値が減少するように、操作パラメータの調整が行われる。これにより、空間偏差を有する空気比分布を効率的に均一に近づけ、ボイラ性能を向上できる。

【0071】

（４）他の態様では、上記（２）又は（３）の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記空気比分布に含まれる最小値が増加するように前記調整量を算出する。

【0072】

上記（４）の態様によれば、空気比分布に含まれる最小値が増加するように、操作パラメータの調整が行われる。これにより、空間偏差を有する空気比分布を効率的に均一に近づけ、ボイラ性能を向上できる。

【0073】

（５）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記指標パラメータ及び前記操作パラメータの相関を規定する相関データに基づいて、前記指標パラメータの必要調整量を変換することにより、前記操作パラメータの調整量を算出する。

【0074】

上記（５）の態様によれば、指標パラメータと操作パラメータとの相関を規定する相関データを用いて、指標パラメータの必要調整量から操作パラメータの調整量を好適に算出できる。

【0075】

（６）他の態様では、上記（５）の態様において、
前記相関データは、前記ボイラの運転条件ごとに用意される。

【0076】

上記（６）の態様によれば、相関データを運転条件ごとに用意することで、ボイラの運転状態に応じて、空気比分布を均一に近づけるための操作パラメータの調整量をより精度のよく算出できる。

【0077】

（７）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記ボイラの運転条件ごとに前記複数の領域の各々に対応する前記操作パラメータの最適値を規定する最適値データに基づいて、前記操作パラメータの調整量を算出する。

【0078】

上記（７）の態様によれば、ボイラの運転条件に応じて、最適値データに規定された最適値になるように操作パラメータの調整を行うことで、領域ごとの空気比分布を効果的に均一に近づけることができる。

【0079】

（８）他の態様では、上記（１）又は（２）の態様において、
前記操作パラメータ調整量算出部は、前記ボイラの運転条件又は前記指標パラメータに基づいて前記操作パラメータの調整量を予測するための機械学習モデルを用いて、前記調整量を算出する。

【0080】

上記（８）の態様によれば、機械学習モデルを用いて予測された調整量を用いて操作パラメータを調整することで、領域ごとの空気比分布を効果的に均一に近づけることができる。

【0081】

（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、
前記指標パラメータは、前記火炉におけるＮＯｘ濃度又はＯ２濃度の計測値である。

【0082】

上記（９）の態様によれば、ＮＯｘ濃度又はＯ２濃度を指標パラメータとすることで、領域ごとの空気比を好適に評価できる。

【0083】

（１０）他の態様では、上記（１）から（８）のいずれか一態様において、
前記指標パラメータは、前記領域ごとの前記炭素燃料の総供給量である。

【0084】

上記（１０）の態様によれば、各領域に対する炭素燃料の総供給量を指標パラメータとすることで、領域ごとの空気比を好適に評価できる。

【0085】

（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、
前記操作パラメータは、前記複数の領域の各々に対する前記アンモニアの供給量である。

【0086】

上記（１１）の態様によれば、操作パラメータとして各領域に対するアンモニアの供給量を調整することで、領域ごとの空気比を均一に近づけ、ボイラ性能を効果的に向上できる。

【0087】

（１２）他の態様では、上記（１）から（１０）のいずれか一態様において、
前記操作パラメータは、前記複数の領域の各々に対する前記炭素燃料の供給量である。

【0088】

上記（１２）の態様によれば、操作パラメータとして各領域に対する炭素燃料の供給量を調整することで、領域ごとの空気比を均一に近づけ、ボイラ性能を効果的に向上できる。

【0089】

（１３）他の態様では、上記（１）から（１０）のいずれか一態様において、
前記操作パラメータは、前記複数の領域の各々に対する空気の供給量である。

【0090】

上記（１３）の態様によれば、操作パラメータとして各領域に対する空気の供給量を調整することで、領域ごとの空気比を均一に近づけ、ボイラ性能を効果的に向上できる。

【0091】

（１４）他の態様では、上記（１）から（１３）のいずれか一態様において、
前記炭素燃料噴出ノズルから噴出される前記炭素燃料、及び、前記アンモニア噴出ノズルから噴出される前記アンモニアは、互いに独立したバーナで燃焼される。

【0092】

上記（１４）の態様によれば、炭素燃料とアンモニアとが互いに独立したバーナで燃焼されるボイラにおいて、アンモニア混焼時における火炉内の空気比の空間偏差を改善することにより、良好な排ガス性能を達成できる。

【0093】

（１５）一態様に係るボイラ制御方法は、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御方法であって、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
を備える。

【0094】

上記（１５）の態様によれば、炭素燃料又はアンモニアを火炉に噴出するための一対の噴出ノズルが炉幅方向に沿って配列された、いわゆる対向燃焼方式ボイラにおいて、各対の噴出ノズルに対応する領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータが取得される。このように取得された指標パラメータに基づいて各領域における空気比が評価され、領域ごとの空気比が均一に近づくように操作パラメータの調整量が算出される。このように算出された調整量に基づいて、各領域の空気比に相関がある操作パラメータを調整することにより、各領域における空気比の空間偏差を効果的に抑制でき、ボイラ性能を向上できる。

【0095】

（１６）一態様に係るボイラ制御プログラムは、
炭素燃料及びアンモニアを火炉で燃焼するボイラにおいて、
前記火炉に前記炭素燃料を噴出するための炭素燃料噴出ノズルと、
前記火炉に前記アンモニアを噴出するためのアンモニア噴出ノズルと、
を備え、
前記炭素燃料噴出ノズル又は前記アンモニア噴出ノズルの少なくとも一方を含み、且つ、互いに対向するように前記火炉の壁面にそれぞれ配置された複数対の噴出ノズルが、前記火炉の炉幅方向に沿って配列されたボイラを制御するためのボイラ制御プログラムであって、
コンピュータに、
前記複数対の噴出ノズルにそれぞれ対応する複数の領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータを取得する工程と、
前記指標パラメータに基づいて評価される前記複数の領域ごとの前記空気比が均一に近づくように、前記複数の領域の各々における空気比に相関を有する複数の操作パラメータの少なくとも一部に対する調整量を算出する工程と、
前記調整量に基づいて前記複数の操作パラメータの少なくとも一部を調整する工程と、
とを実行可能である。

【0096】

上記（１６）の態様によれば、炭素燃料又はアンモニアを火炉に噴出するための一対の噴出ノズルが炉幅方向に沿って配列された、いわゆる対向燃焼方式ボイラにおいて、各対の噴出ノズルに対応する領域ごとに、空気比を評価するための指標パラメータが取得される。このように取得された指標パラメータに基づいて各領域における空気比が評価され、領域ごとの空気比が均一に近づくように操作パラメータの調整量が算出される。このように算出された調整量に基づいて、各領域の空気比に相関がある操作パラメータを調整することにより、各領域における空気比の空間偏差を効果的に抑制でき、ボイラ性能を向上できる。

【符号の説明】

【0097】

１０ ボイラ
１１ 火炉
１２ 燃焼ガス通路
１３ 煙道
１７ 火炉壁
２０ 燃焼装置
２１ バーナ
２５ アディショナル空気ポート
５０ アンモニア主搬送管
５２ アンモニア分岐搬送管
５４ 流量調整弁
５６ 炭素燃料主搬送管
５８ 炭素燃料分岐搬送管
６０ 濃度計測部
６２ 炭素燃料流量計
６４ 流調ダンパ
７０ 相関データ
８０ 最適値データ
１００ ボイラ制御装置
１１０ 指標パラメータ取得部
１２０ 操作パラメータ調整量算出部
１３０ 操作パラメータ調整部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】