特開 2024-75284 熱回収ボイラシステムの制御装置、熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラム

(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】P2024075284

(43)【公開日】2024-06-03

(54)【発明の名称】熱回収ボイラシステムの制御装置、熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   F22B 37/38 20060101AFI20240527BHJP

   F23G 5/46 20060101ALI20240527BHJP

   F22B 37/48 20060101ALI20240527BHJP

   F22B 37/56 20060101ALI20240527BHJP

【ＦＩ】

F22B37/38 E

F23G5/46 A

F22B37/48 A

F22B37/56 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022186624

(22)【出願日】2022-11-22

(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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】原田 照正

(72)【発明者】

【氏名】今田 潤司

(72)【発明者】

【氏名】串岡 清則

(72)【発明者】

【氏名】野間 彰

【テーマコード（参考）】

3K065

【Ｆターム（参考）】

3K065AA02

3K065AA05

3K065AA11

3K065AA16

3K065AA24

3K065AB01

3K065AC01

3K065AC07

3K065AC13

3K065AC17

3K065AC20

3K065BA02

3K065BA06

(57)【要約】

【課題】腐食状態をリアルタイムにモニタリングして腐食を抑制することが可能な熱回収ボイラシステムの制御装置、熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラムを提供すること。
【解決手段】本開示に係る制御装置は、超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得する取得部と、第１計測値と、第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブの減肉量と、プローブの付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定する推定部と、推定部の推定結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動指令を判断する判断部と、判断部の判断結果に基づいて、減肉や付着灰に対する処理として、ガス温度を低下させる水噴射装置と、付着灰を除去する徐煤装置のうちの少なくとも一つの作動制御する作動制御部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得する取得部と、
前記第１計測値と、前記第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブの減肉量と、プローブの付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定する推定部と、
前記推定部の推定結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動指令を判断する判断部と、
前記判断部の判断結果に基づいて、付着灰に対する処理として、水噴射装置と、徐煤装置のうちの少なくとも一つの作動を制御する作動制御部と、を備える、
熱回収ボイラシステムの制御装置。

【請求項2】

前記判断部は、前記推定部が推定したプローブの減肉量が、所定の値以上の場合に、プローブの減肉量が所定の値以上と推定されたプローブに対応する水噴射装置を作動させることを判断する、
請求項１に記載の熱回収ボイラシステムの制御装置。

【請求項3】

前記判断部は、前記推定部が、プローブの付着灰の溶融したことを推定した場合に、付着灰の溶融が発生したプローブに対応する徐煤装置を作動させることを判断する、
請求項１に記載の熱回収ボイラシステムの制御装置。

【請求項4】

前記判断部は、前記推定部が、複数のプローブにおいて、付着灰が溶融したことを推定した場合に、燃焼炉の運転温度を下げることを判断し、
前記判断部の判断結果に基づいて、燃焼炉の運転を制御する運転制御部と、をさらに備える、
請求項１に記載の熱回収ボイラシステムの制御装置。

【請求項5】

前記判断部は、付着灰の溶融状況をオン、又はオフの応答により検知し、かつ、付着灰の溶融回数と付着灰の溶融時間の積分から溶融塩腐食リスク時間として評価し、評価結果を用いて、徐煤装置、又は水噴射装置の作動を判断する、
請求項１に記載の熱回収ボイラシステムの制御装置。

【請求項6】

前記判断部は、伝熱管の減肉量、及び付着灰の溶融量の増加状況を検出し、検出結果に基づいて、熱回収設備全体の腐食進行度を推定し、腐食進行度に基づいて、徐煤装置、又は水噴射装置の作動を判断する、
請求項１に記載の熱回収ボイラシステムの制御装置。

【請求項7】

超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得するステップと、
前記第１計測値と、前記第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブの減肉量と、プローブの付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定するステップと、
推定結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動指令を判断するステップと、
判断結果に基づいて、付着灰に対する処理として、水噴射装置と、徐煤装置のうちの少なくとも一つの作動を制御するステップと、を含む、
熱回収ボイラシステムの制御方法。

【請求項8】

超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得するステップと、
前記第１計測値と、前記第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブの減肉量と、プローブの付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定するステップと、
推定結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動指令を判断するステップと、
判断結果に基づいて、付着灰に対する処理として、水噴射装置と、徐煤装置のうちの少なくとも一つの作動を制御するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、熱回収ボイラシステムの制御装置、熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

ごみ焼却炉ボイラ、ソーダ回収ボイラ、石炭焚きボイラなどの焼却炉、及びボイラ炉の炉内、煙道においては、石炭や廃棄物などの燃料に塩素、重金属、硫黄、バナジウムなどが含まれており、ボイラ過熱器管などの金属材料の腐食が発生することがある。しかしながら、特にごみ焼却炉ボイラは、燃料性状のばらつきが大きいことから、あらかじめボイラ過熱器管等の寿命予測をすることは難しい。

【0003】

例えば、下記の特許文献１には、ボイラの金属部品の腐食を検知する腐食検知手段と、腐食検知手段からの情報に基づいてボイラの腐食環境を監視し、腐食環境が過酷になったことを検知する腐食環境監視手段と、ボイラの腐食環境が過酷になったときに、焼却炉の処理量、焼却炉への燃焼空気供給量、ボイラで発生する蒸気量および発熱量のうち少なくとも１つに基づいて腐食環境が過酷化した要因を推定し、腐食環境を緩和させるための方策を決定し、決定された方策に基づいて腐食環境を緩和させるように焼却炉の運転を制御する熱回収プラントが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５７６７４８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の熱回収プラントでは、燃焼炉の運転を制御することから、運転性能の低下（計画処理量の未達、熱回収効率の低下など）を招くという弊害があった。本開示は上記課題を鑑み、腐食状態をリアルタイムにモニタリングして腐食を抑制することが可能な熱回収ボイラシステムの制御装置、熱回収ボイラシステムの制御方法、及び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】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る熱回収ボイラシステムは、超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得する取得部と、前記第１計測値と、前記第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブの減肉量と、プローブの付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定する推定部と、前記推定部の推定結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動指令を判断する判断部と、前記判断部の判断結果に基づいて、減肉や付着灰に対する処理として、ガス温度を低下させる水噴射装置と、付着灰を除去する徐煤装置のうちの少なくとも一つの作動を制御する作動制御部と、を備える。

【0007】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る熱回収ボイラシステムの制御方法は、超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得するステップと、前記１計測値と、前記第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブの減肉量と、プローブの付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定するステップと、推定結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動指令を判断するステップと、判断結果に基づいて、減肉や付着灰に対する処理として、ガス温度を低下させる水噴射装置と、付着灰を除去する徐煤装置のうちの少なくとも一つの作動を制御するステップと、を含む。

【0008】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係るプログラムは、超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得するステップと、前記１計測値と、前記第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブの減肉量と、プローブの付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定するステップと、推定結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動指令を判断するステップと、判断結果に基づいて、減肉や付着灰に対する処理として、ガス温度を低下させる水噴射装置と、付着灰を除去する徐煤装置のうちの少なくとも一つの作動を制御するステップと、をコンピュータに実行させる。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、腐食状態をリアルタイムにモニタリングして腐食抑制を行うことが可能な熱回収ボイラシステムの制御装置、熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本開示に係る熱回収ボイラシステムの構成例を示す模式図である。

【図2】図２は、本開示に係る制御装置の構成例を示す図である。

【図3】図３は、本開示に係る運転データ記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。

【図4】図４は、本開示に係る第１計測値の時系列変化の一例を示す図である。

【図5】図５は、本開示に係る第２計測値の時系列変化の一例を示す図である。

【図6】図６は、本開示に係るモデル記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。

【図7】図７は、本開示に係る熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラムの第１態様のフローを示すフローチャートである。

【図8】図８は、本開示に係る熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラムの第２態様のフローを示すフローチャートである。

【図9】図９は、本開示に係る熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラムの第３態様のフローを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態により本開示が限定されるものではない。

【0012】

（熱回収ボイラシステムの構成）
図１は、本開示に係る熱回収ボイラシステム１０の構成例を示す模式図である。図１に示すように、本開示に係る熱回収ボイラシステム１０は、焼却炉２００と、ボイラ炉３００を備え、ボイラ炉３００の内部に、高温腐食モニタリングプローブ３１０（３１０Ａ，３１０Ｂ，３１０Ｃ）と、徐煤装置３２０（３２０Ａ，３２０Ｂ，３２０Ｃ）と、熱交換器３３０（３３０Ａ、３３０Ｂ、３３０Ｃ）と、水噴射装置３４０と、を備える。

【0013】

焼却炉２００は、燃料供給装置２０２から燃料が供給され、炉内で燃料を燃焼させる。焼却炉２００は、ごみ（廃棄物）、黒液、石炭、石油、バイオマス、アスファルトなどを燃料として燃焼させて、燃焼ガスＧを生成する。なお、本実施形態では、対象物を償却する焼却炉としたが、燃料を燃焼する燃焼炉に適用できる。図１の焼却炉は、ストーカ式焼却炉を模式的に示している。焼却炉２００は、微粉炭焚き燃焼炉、油・ガス焚き燃焼炉、ストーカ式焼却炉、流動床式焼却炉、シャフト式ガス化溶融炉、流動床式ガス化溶融炉、キルン式ガス化溶融炉などにより実現されてよい。焼却炉２００から燃焼ガスＧが、ボイラ炉３００の内部に供給され、熱交換器３３０の内部に流通する蒸気を過熱することにより燃焼ガスＧから熱を回収する。

【0014】

ボイラ炉３００は、各種の熱交換器３３０が配置され、焼却炉２００にて生成された燃焼ガスＧから熱を回収する。ボイラ炉３００には、例えば、燃焼ガスＧから水に熱を回収する蒸発器、過熱器、節炭器などの熱交換器３３０が配置される。ボイラ炉３００に流入した燃焼ガスＧがこれらの熱交換器３３０に接触することで、燃焼ガスＧから熱交換器３３０を流れる熱輸送媒体に熱が伝達される。

【0015】

高温腐食モニタリングプローブ３１０（以下、「プローブ」と呼ぶ）は、薄型の超音波センサと、二電極センサを備え、プローブ３１０の減肉量、及び付着灰の溶融状態を検出する。図１に示すように、プローブ３１０は、熱交換器３３０の燃焼ガスＧの上流側に設けられる。プローブ３１０は、熱交換器３３０の伝熱管を模擬して製作される。そのため、プローブ３１０の減肉量、及び付着灰の溶融状態は、対応する熱交換器３３０の伝熱管の減肉量、及び付着灰の溶融状態と見做してよい。プローブ３１０の厚さ方向片側に設けられる薄型の超音波センサは、圧電素子を備え、圧電素子に高周波電圧を印加することにより、圧電素子を高周波振動させることで、超音波を発信させて、プローブ３１０の内部に超音波を伝達させ、プローブ３１０の圧電素子を備えた反対側の端部からの超音波の反射波を受信し、反射波を受信するまでの時間間隔に基づいて肉厚を算出する。プローブ３１０に設けられる二電極センサは、互いに電気的に非接続の電極の間に、付着した付着灰の溶融により導電性液体が生成されたときの電流値を計測することにより、付着灰の溶融を検出する。

【0016】

プローブ３１０の内部のような狭い場所には、通常の超音波センサは大き過ぎるため、設置が難しい場合がある。また、通常の超音波センサは耐熱性に問題がある。さらに、プローブ３１０を高温の燃焼ガスＧに晒される腐食環境に設置する場合、長期間に亘る運転に耐えられるだけの耐久性を満たさないといった問題が生じる。一方で、本願に係る薄型の超音波センサであれば複数個所を容易に計測できる。また、二電極センサは、構造がシンプルで耐久性に優れ、多数電極のように付着を誘発しない。また、二電極センサは、付着灰の厚さが増大すると、付着灰と電極の接触面積が増えて抵抗が小さくなることで把握でき、シンプルな構造でも現象に関する多くの情報を取得できる可能性がある。

【0017】

徐煤装置３２０は、ボイラ炉３００の熱交換器３３０の伝熱管に付着した煤や灰を除去する装置である。図１に示すように、徐煤装置３２０は、熱交換器３３０の燃焼ガスＧの上流側に設けられる。徐煤装置３２０は、例えば、ショックパルス式スーツブロアであってよい。ショックパルス式スーツブロアは、スーツブロアの内部に可燃性ガスを充てんしておき、可燃性ガスの爆発により衝撃波を発生させ、衝撃波により徐煤を行う。ショックパルス式スーツブロアを用いることにより、ボイラ炉３００において発生された蒸気を徐煤に用いる必要をなくすことができることから、通常はボイラ炉３００において発生された蒸気を用いた徐煤装置を用いる場合と比較して、蒸気ロスを減らすことができることから、熱回収ボイラシステム１０の熱回収効率を上げることができる。

【0018】

熱交換器３３０は、燃焼ガスＧから熱を熱輸送媒体に回収する。熱交換器３３０は、ボイラ炉３００に複数設けられる。熱交換器３３０は、例えば、蒸発器、過熱器、節炭器などであってよい。これらは、水を熱輸送媒体として、熱交換器３３０を構成する伝熱管の内部を流れる水が伝熱管から燃焼ガスＧの熱を熱伝導又は熱伝達により熱が伝えられることにより熱を回収する。

【0019】

水噴射装置３４０は、熱交換器３３０に対して、ガス流の上流側に設けられ、ボイラ炉３００の内部に水を噴射して、ガスを冷却し、熱交換器３３０に燃焼ガスＧが到達する際のガス温度を低下させる。水噴射装置３４０は、例えば、噴射ノズル、耐熱ホース、ポンプユニットにより構成されてよい。なお、図１においては、水噴射装置３４０の噴射ノズルが焼却炉２００の紙面の左右方向の側面から突出して設けられる例が示されているが、焼却炉２００の紙面の手前方向の側面、及び紙面の奥方向の側面から突出して設けてもよい。また、焼却炉２００の上面から耐熱ホースを吊り下げて、噴射ノズルが取り付けられ耐熱ホースに接続された噴射ユニットを焼却炉２００の内部に設けて、焼却炉２００の中心部から焼却炉２００の側面側に向かって噴射ノズルから水を噴射してもよい。また、焼却炉２００の側面を形成する壁面に噴射ノズルの噴射口が開口して設けられ、噴射ノズルが焼却炉２００の内部に突出していない形態としてもよい。

【0020】

そして、図１に示すようにプローブ３１０と、徐煤装置３２０と、水噴射装置３４０は、制御装置１００に接続されている。制御装置１００に接続されたこれらの機器は、制御装置１００が発信する信号に基づいて作動する。以下、制御装置１００について説明する。

【0021】

（制御装置の構成）
制御装置１００は、熱回収ボイラシステム１０を司り、熱回収ボイラシステム１０を構成する各種の機器、装置を統率し、制御する。図２を用いて制御装置１００の構成について説明する。図２は、本開示に係る制御装置の構成例を示す図である。制御装置１００は、通信部１１０と、記憶部１２０と、制御部１３０と、入力部１４０と、表示部１５０と、を備える。

【0022】

通信部１１０は、熱回収ボイラシステム１０を構成する各種の機器、装置から情報を送受信する。通信部１１０は、例えば、各種の専用の有線回線、セキュリティ対策が施された無線通信により実現されてよい。

【0023】

記憶部１２０は、制御部１３０の処理に用いられるプログラムや、熱回収ボイラシステム１０の運転データなどの各種の情報を記憶する記憶装置である。記憶部１２０は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ（Ｆｌａｓｈ Ｍｅｍｏｒｙ）等のような半導体メモリ素子や、ハードディスクやＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、光ディスク等の組み合わせによって実現されてよい。

【0024】

記憶部１２０は、運転データ記憶部１２１と、モデル記憶部１２２と、を備える。運転データ記憶部１２１と、モデル記憶部１２２には、それぞれ異なる種類の情報が記憶される。以下、これらに記憶される情報の一例について説明する。

【0025】

運転データ記憶部１２１は、熱回収ボイラシステム１０の運転に伴い生じる各種の計測値や、運転状況に関する情報を記憶する。ここで、図３を用いて、運転データ記憶部１２１が記憶する情報の一例について説明する。

【0026】

図３は、本開示に係る運転データ記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。図３に示すように、運転データ記憶部１２１は、「計測日時」、「第１計測値」、「第２計測値」、「圧力値」、「温度値」という腐食に影響する各種環境条件や運転に関する項目に係る情報を紐付けて記憶する。

【0027】

「計測日時」は、各種の計測値を計測した日時を示す情報である。「第１計測値」は、薄型の超音波センサの計測値を示す情報である。「第２計測値」は、二電極センサの計測値を示す情報である。「圧力値」は、圧力計測器の計測値を示す情報である。「温度値」は、温度計測器の計測値を示す情報である。

【0028】

すなわち、図３において、計測日時「ＴＭ＃１」において計測された第１計測値「ＦＭＤ＃１」と、第２計測値「ＳＭＤ＃１」と、圧力値「ＰＤ＃１」と、温度値「ＴＤ＃１」が紐付けられて記憶されている。

【0029】

なお、運転データ記憶部１２１に記憶される情報は、「計測日時」、「第１計測値」、「第２計測値」、「圧力値」、「温度値」という項目に係る情報に限定されることなく、例えば、燃焼室温度や、過熱管（Ｓｕｐｅｒｈｅａｔｅｒ：ＳＨ）入口ガス温度、処理量、蒸発量などの熱回収ボイラシステム１０の運転に関係するデータが記憶されてよい。さらに、これらの記憶データとともに、実際の過熱管の減肉量を定期的に計測したデータを関連付けて記憶してもよい。これにより、燃焼室温度やＳＨ入口ガス温度が高ければ、そもそもの燃料としてのごみのカロリーが高いことが明確となる。さらに、腐食速度も早ければ、除媒や水噴霧の判断が行いやすくなる。

【0030】

ここで、第１計測値、及び第２計測値の時系列変化について、それぞれ図４、図５を用いて説明する。図４は、本開示に係る薄型の超音波センサの計測値の時系列変化を示す図である。図４の横軸は、熱回収ボイラシステム１０の運転時間を、月の単位を用いて示している。図４の縦軸は、第１計測値を用いて推定したプローブ３１０の肉厚の時系列変化を示している。図４に示すように、運転時間の経過に伴い、プローブ３１０の肉厚が減少していく傾向があることが分かる。

【0031】

第２計測値の時系列変化について、図５を用いて説明する。図５は、本開示に係る二電極センサの計測値の時系列変化を示す図である。図５の横軸は、熱回収ボイラシステム１０の運転時間を、月の単位を用いて示している。図５の縦軸は、第２計測値として、電極間電流を示している。図５に示すように、二電極間に電流が計測された場合は、例えば、ごみ質変化によりガス温度が上昇し、それに伴いプローブ３１０の表面温度が上昇し、付着灰が加熱されて、付着灰が溶融したことが推定される。加えて、図４に示したグラフに示されるプローブ肉厚の減少量が大きくなったタイミングと照合することで付着灰の溶融と減肉傾向の関係を推定することも可能となる。このように、二電極センサの計測値を用いることにより、焼却炉２００に投入されたごみの性状変化や、付着灰の溶融状態を推定することが可能となる。例えば、プラスチックのような塩素含有が多いごみを燃焼させる場合、燃焼室温度が上昇し、付着量や溶融量が増大することにより、腐食速度が増大する。また、鉛（Ｐｂ）、亜鉛（Ｚｎ）、銅（Ｃｕ）の含有が多いごみを燃焼させる場合、溶融量が増大し、腐食速度が増大し、それ以外の変化は少ない。また、プラスチックのようなカロリーの変動が大きい場合、燃焼室温度の変動が大きく、付着量が大きくなり、溶融量が変動し、腐食速度が大きくなる。また、水分が多いごみのようなカロリーの変動が大きい場合、燃焼室温度の変動が大きく、溶融量の変動が大きくなる。二電極センサの計測値を用いることにより、焼却炉２００に投入された上記のようなごみの性状の変化を推定できる。

【0032】

なお、運転データ記憶部１２１は、「計測日時」、「第１計測値」、「第２計測値」、「圧力値」、「温度値」という項目に係る情報に限定されることなく、その他の任意の運転データに関係する情報が記憶されてよい。

【0033】

モデル記憶部１２２は、複数のモデルを記憶する。図６は、本開示に係るモデル記憶部に記憶される情報の一例を示す図である。

【0034】

図６に示す例において、モデル記憶部１２２は、「モデルＩＤ」、「モデルデータ」という項目に係る情報を紐付けて記憶する。

【0035】

「モデルＩＤ」は、機械学習モデルを識別する識別子であり文字列や番号などによって表される。「モデルデータ」は、機械学習モデルのモデルデータを示す。例えば、「モデルデータ」には、運転データを入力すると、各種の運転支援情報や腐食状態に関する情報などを出力するモデルの為のデータが記憶される。例えば、機械学習モデルは、ニューラルネットワーク、ベイジアンネットワーク、サポートベクターマシーン、ソフトセンサなどであってよい。

【0036】

すなわち、図４において、モデルＩＤ「Ｍ＃１」で識別されるモデルは、機械学習モデルＭ＃１を示す。また、モデルデータ「ＭＤＴ＃１」は、機械学習モデルＭ＃１のモデルデータを示す。

【0037】

ここで、機械学習モデルがニューラルネットワークである場合は、モデルデータ「ＭＤＴ＃１」には、例えば、ニューラルネットワークを構成する複数の層のそれぞれに含まれるノードが互いにどのように結合するかという結合情報や、結合されたノード間で入出力される数値に掛け合わされる結合係数などの各種情報が含まれる。

【0038】

なお、モデル記憶部１２２は、「モデルＩＤ」、「モデルデータ」という項目に係る情報に限定されることなく、その他の任意の機械学習モデルに関係する情報が記憶されてよい。

【0039】

制御部１３０は、制御装置１００を司り、制御するコントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）である。制御部１３０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）やＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等によって、記憶部１３に記憶されている各種プログラムがＲＡＭを作業領域として実行されることにより実現される。また、制御部１３０は、例えばＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路により実現されてもよい。

【0040】

制御部１３０は、取得部１３１と、推定部１３２と、判断部１３３と、作動制御部１３４と、運転制御部１３５と、を備える。制御部１３０は、記憶部１２０からプログラムを読み出して実行することで、これらを実現する。すなわち、これらはプログラムにより記述された処理の集合により実現される。制御部１３０は、プログラムの記述に沿って実行することにより、これらの処理を実行する。なお、制御部１３０は、１つのＣＰＵによってこれらの処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、複数のＣＰＵで、これらの処理を実行してもよい。

【0041】

取得部１３１は、薄型の超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得する。例えば、取得部１３１は、通信部１１０に接続された計測線を介して、薄型の超音波センサ、及び二電極センサからそれぞれ第１計測値、第２計測値を取得してよい。取得部１３１は、第１計測値と、第２計測値を取得したら、取得した第１計測値と、第２計測値を記憶部１２０の運転データ記憶部１２１に記憶する。

【0042】

推定部１３２は、第１計測値と、第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブ３１０の減肉状態と、プローブ３１０の腐食状態の少なくともいずれか一方を推定する。例えば、推定部１３２は、第１計測値に基づいて、プローブ３１０の減肉量を推定する。なお、ここで、プローブ３１０の減肉量とは、ダミー過熱器管であるプローブ３１０の減肉量のことを意味する。プローブ３１０は、過熱器管を模擬していることから、プローブ３１０の減肉量は、過熱器の減肉量に近似した値と考えられる。薄型の超音波センサの計測データを示す第１計測値は、プローブ３１０の肉厚を示している。したがって、プローブ３１０の肉厚の初期値から、第１計測値が示すプローブ３１０の肉厚を差し引くことにより、プローブ３１０の減肉量を推定することができる。また、推定部１３２は、第１計測値を蓄積したデータベースを機械学習したモデルを用いて、減肉量の予測値を推定してもよい。

【0043】

また、例えば、推定部１３２は、第２計測値に基づいて、プローブ３１０の腐食状態を推定する。二電極センサの計測データを示す第２計測値は、付着灰の溶融が発生した場合に、二電極の間に流れる電流値を示す。したがって、第２計測値が示す電流値の値が大きければ大きいほど、電気抵抗が低い溶融物質が生成されたことを示していると考えられる。また、第２計測値が示す電流値が流れる時間が長ければ長いほど、付着灰の溶融により生成された溶融物質の量が多く、二電極の間に継続的に電流が流れていることを示していると考えられる。推定部１３２は、このような推定に基づいて、第２計測値に基づいて、プローブ３１０の付着灰の溶融状態を推定する。また、推定部１３２は、第２計測値を蓄積したデータベースを機械学習したモデルを用いて、付着灰の溶融状態の予測を推定してもよい。加えて、推定部１３２は、前述したプローブの減肉量と付着灰の溶融の相関関係を学習させることで、減肉量の予測値を推定してもよい。

【0044】

判断部１３３は、推定部１３２の推定結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動指令を判断する。つまり、判断部１３３は、水噴射装置３４０と、徐煤装置３２０と、焼却炉２００のうちの少なくとも一つの作動指令を判断する。すなわち、判断部１３３は、推定部１３２が推定した減肉量と、腐食状態とに基づいて、水噴射装置３４０と、徐煤装置３２０と、焼却炉２００のうちの少なくとも一つを作動させるか否かや、作動状態を遷移させることを含む作動指令を判断する。つまり、作動指令とは、これらの装置、機器に対する作動指示を示す指令信号である。

【0045】

例えば、判断部１３３は、推定部１３２が推定した減肉量が所定の値以上であるか、もしくは溶融物質が比較的長い時間溶融状態にあるか否かを判定し、減肉量が所定の値以上であった場合は、水噴射装置３４０を作動させることを判断する。ここで、所定の値とは、水噴射装置３４０の作動の判断基準となる予め決められた設定値である。例えば、所定の値は、熱回収ボイラシステム１０の運転実績により蓄積されたデータに基づいて統計的に任意に設定した値であってよい。または、所定の値は、熱回収ボイラシステム１０の運転作業員の長年の経験により構築された経験則に基づいて任意に設定した値であってもよい。また、所定の値は、プローブ３１０ごとに異なる値を設定されてもよい。なお、水噴射によりボイラの目標回収熱量を満足できなくなる可能性があることから、その場合には、処理量を増大して運転温度を上げた状態を作って、回収熱量の調整をしてよい。

【0046】

また、判断部１３３は、推定部１３２が推定した付着灰の溶融が発生したことを示す、もしくは通常状態よりも減肉速度の進行が速い場合に、徐煤装置３２０を作動させることを判断する。例えば、判断部１３３は、推定部１３２が第２計測値に基づいて、プローブ３１０の付着灰の溶融が発生したことを推定した場合に、付着灰の溶融が発生したと推定されたプローブ３１０に対応する徐煤装置３２０を作動させることを判断する。

【0047】

また、判断部１３３は、推定部１３２が複数のプローブ３１０において付着灰の溶融が発生したと推定した場合に、焼却炉２００の温度を運用に問題ない範囲で下げること、又は水噴射装置３４０による水噴射によりガス温度を下げることを判断する。ここで、複数のプローブ３１０の数としては、類似の形態の熱回収ボイラシステム１０の過去の運転実績に基づいて、任意の数を設定してよい。例えば、熱回収ボイラシステム１０のボイラ炉３００に熱交換器３３０が３つ備え付けられ、それぞれに対応して１つのプローブ３１０が備え付けられ、合計３つのプローブ３１０が備え付けられている形態であれば、半数以上、すなわち、２つ以上のプローブ３１０において付着灰の溶融が推定された場合に、焼却炉２００の温度を運用に問題ない範囲で下げること、又は水噴射装置３４０による水噴射によりガス温度を下げることを判断してよい。

【0048】

また、判断部１３３は、付着灰の溶融状況をオン又はオフの応答により検知することに加え、付着灰の溶融回数と付着灰の溶融時間の積分から溶融塩腐食リスク時間として評価し、評価結果を用いて、徐煤装置３２０、又は水噴射装置３４０の作動を判断してもよい。すなわち、このパラメータ自体で評価してもよいし、ほかのパラメータと組合せて評価してもよい。例えば、プローブ３１０の減肉量と、溶融塩腐食リスク時間との相関で評価してもよい。また、伝熱管実機の肉厚計測結果（定期検査）と溶融塩腐食リスク時間との相関で評価してもよい。

【0049】

また、判断部１３３は、伝熱管の減肉量、及び付着灰の溶融量の増加状況を検出（モニタリング）して、検出結果に基づいて熱回収設備全体の腐食進行度を推定し、腐食進行度に基づいて、作動を判断してもよい。次のステップにより、徐煤装置３２０、水噴射装置３４０の作動を判断してもよい。すなわち、プローブ３１０の超音波センサ、及び二電極センサにて、伝熱管の減肉量、及び付着灰の溶融量の増加状況をモニタリングして、熱回収設備全体の腐食進行度を推定する。そして、腐食進行度が大きい場合は、熱回収設備の上流側に水噴霧することにより、腐食温度環境を軽減する。噴霧水は、プラント内排水の使用が好ましい。なお、腐食進行度は、同一プローブまたは異なるプローブのうち、複数センサの検知結果を考え合わせて判断されてもよい。なお、プローブ３１０により取得されたデータだけでなく、ボイラの運用条件（燃料性状、空気比、蒸発量など）や伝熱管実機の肉厚計測結果（定検結果）も加味してもよい。これらにより、腐食速度と運用条件の関係に基づく腐食速度分布やその要因も推定できる。あるいは、炉内伝熱管の腐食速度分布の推定結果の評価と更新までも可能となる。

【0050】

作動制御部１３４は、判断部１３３の判断結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動を制御する。つまり、作動制御部１３４は、水噴射装置３４０と、徐煤装置３２０のうちの少なくとも一つを作動制御する。例えば、判断部１３３が、減肉量が所定の値以上であることに基づいて、水噴射装置３４０を作動させることを判断した場合、作動制御部１３４は、水噴射装置３４０を作動させる制御を行う。これにより、腐食温度環境を軽減させることが可能となる。

【0051】

また、作動制御部１３４は、判断部１３３が付着灰の溶融が発生したと推定したことに基づいて、これに対応する徐煤装置３２０を作動させることを判断した場合に、当該の徐煤装置３２０を作動させる制御を行う。プローブ３１０は、複数設けられていることから、付着灰の溶融が発生したプローブ３１０に対応する徐煤装置３２０を作動させることにより、付着灰の溶融が発生したと推定される熱交換器３３０の伝熱管に付着した付着灰の除去を行うことが可能となる。

【0052】

運転制御部１３５は、判断部１３３の判断結果に基づいて、焼却炉２００の運転を制御する。運転制御部１３５は、判断部１３３が複数のプローブ３１０において付着灰の溶融が発生したと推定したことに基づいて、焼却炉２００の温度を運用に問題ない範囲で下げること、又は水噴射装置３４０による水噴射によりガス温度を下げることを判断した場合に、焼却炉２００の運転温度を下げる制御を行う。例えば、焼却炉２００がストーカ式焼却炉である場合は、送風機からの送風量を減少させることや、焼却炉２００に投入するごみの量を減少させる制御を行う。

【0053】

入力部１４０は、運転作業員から熱回収ボイラシステム１０の操作を受け付ける。入力部１４０は、マウスやキーボードなどの各種の入力装置により実現されてよい。また、入力部１４０は、複数のスイッチを組み合わせた専用の操作盤により実現されてもよい。入力部１４０に運転作業員から入力された操作にしたがって熱回収ボイラシステム１０は作動する。

【0054】

表示部１５０は、熱回収ボイラシステム１０の操作情報や運転状況などの各種の情報を表示する表示装置である。表示部１５０は、制御部１３０から表示する情報を受け取り、受け取った情報に基づいて各種の情報を表示する。これにより、熱回収ボイラシステム１０の運転作業員は、運転状況を把握して、運転状況に応じた各種の機器の操作の決断や判断を行うことが可能となる。表示部１５０は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ、マイクロＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイ等の表示装置によって実現されてよい。なお、表示部１５０は、運転作業員が多くの情報を瞬時に把握することを可能とすることを目的として、複数の表示装置を組み合わせて実現されてよい。

【0055】

（熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラムの構成）
次に、本開示に係る熱回収ボイラシステム１０の制御方法、及びプログラムについて図７から図９を用いて説明する。

【0056】

（第１態様）
図７は、本開示に係る熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラムの第１態様のフローを示すフローチャートである。図７を用いて第１態様の熱回収ボイラシステム１０の制御方法について説明する。

【0057】

まず、制御装置１００は、薄型の超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を含む計測データを取得する（ステップＳ１）。次に、制御装置１００は、第１計測値、及び第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブ３１０の減肉量と、プローブ３１０の付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定する（ステップＳ２）。次に、制御装置１００は、減肉量が所定の値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３）。次に、制御装置１００は、減肉量が所定の値以上である場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、水噴射装置３４０を作動させる制御を行う（ステップＳ４）。なお、減肉量が所定の値以上ではない場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、制御装置１００は、処理を終了する。これらの処理を制御装置１００が備えるコンピュータに実行させるプログラムに記述して、プログラムによりコンピュータに実行させてもよい。

【0058】

これにより、減肉量と付着灰の溶融に応じて、徐煤装置３２０の作動を制御することが可能となる。そのため、プローブ３１０のモニタリングに応じて、適切に徐煤装置３２０の作動を実行することが可能となる。

【0059】

（第２態様）
図８は、本開示に係る熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラムの第２態様のフローを示すフローチャートである。図８を用いて第２態様の熱回収ボイラシステム１０の制御方法について説明する。

【0060】

第２態様の熱回収ボイラシステム１０の制御方法は、ステップＳ１０からステップＳ２０までを、第１態様に係る熱回収ボイラシステム１０の制御方法のステップＳ１からステップＳ２までと同じ処理を実行する。次に、制御装置１００は、付着灰の溶融が発生したか否かを判定する（ステップＳ３０）。付着灰の溶融が発生したと判定した場合（ステップＳ３０：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、徐煤装置３２０を作動させる（ステップＳ４０）。付着灰の溶融が発生していないと判定した場合（ステップＳ３０：Ｎｏ）、制御装置１００は処理を終了する。これらの処理を制御装置１００が備えるコンピュータに実行させるプログラムに記述して、プログラムによりコンピュータに実行させてもよい。

【0061】

これにより、付着灰が溶融した場合に、徐煤装置３２０を作動させることが可能となる。そのため、プローブ３１０のモニタリングに応じて、適切に徐煤装置３２０の作動を実行することが可能となる。

【0062】

（第３態様）
図９は、本開示に係る熱回収ボイラシステムの制御方法、及びプログラムの第３態様のフローを示すフローチャートである。図９を用いて第３態様の熱回収ボイラシステム１０の制御方法について説明する。

【0063】

第３態様の熱回収ボイラシステム１０の制御方法は、ステップＳ１００からステップＳ２００までを、第１態様に係る熱回収ボイラシステム１０の制御方法のステップＳ１からステップＳ２までと同じ処理を実行する。次に、制御装置１００は、複数の箇所においてプローブ３１０の減肉量が所定の値以上であるか否かを判定する（ステップＳ３００）。複数のプローブ３１０の減肉量が所定の値以上である場合（ステップＳ３００：Ｙｅｓ）、制御装置１００は、運転温度を下げる制御を行う（ステップＳ４００）。複数のプローブ３１０の減肉量が所定の値以上ではない場合（ステップＳ３００：Ｎｏ）、制御装置１００は、処理を終了する。これらの処理を制御装置１００が備えるコンピュータに実行させるプログラムに記述して、プログラムによりコンピュータに実行させてもよい。

【0064】

これにより、複数のプローブ３１０において付着灰の溶融が発生した場合に、運転温度を減少せる運転を行うことができる。そのため、高温環境に晒されることによる高温腐食のリスクを減少させることが可能となる。

【0065】

（構成と効果）
本開示は、以下の発明を開示している。なお、下記に限定されない。
（１）超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得する取得部１３１と、第１計測値と、第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブ３１０の減肉量と、プローブ３１０の付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定する推定部１３２と、推定部１３２の推定結果に基づいて、付着灰に対する処理として、水噴射装置と、徐煤装置のうちの少なくとも一つの作動指令を判断する判断部１３３と、判断部１３３の判断結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動を制御する作動制御部１３４と、を備える熱回収ボイラシステムの制御装置。

【0066】

この構成によれば、腐食状態をリアルタイムにモニタリングして腐食を抑制することが可能な制御装置を提供することができる。この構成によれば、水噴射装置３４０と、徐煤装置３２０と、燃焼炉のいずれかを制御することで、付着灰の低減処理、除去処理を適切に実行できる。

【0067】

（２）判断部１３３は、推定部１３２が推定したプローブ３１０の減肉量が、所定の値以上の場合に、プローブ３１０の減肉量が所定の値以上と推定されたプローブ３１０に対応する水噴射装置３４０を作動させることを判断する（１）に記載の熱回収ボイラシステムの制御装置。

【0068】

この構成によれば、プローブ３１０の減肉が進んでいる場合に、水噴射装置３４０を作動させることで、腐食温度環境を軽減することができる。

【0069】

（３）判断部１３３は、推定部１３２が、プローブ３１０の付着灰の溶融したことを推定した場合に、付着灰の溶融が発生したプローブ３１０に対応する徐煤装置３２０を作動させることを判断する（１）または（２）に記載の熱回収ボイラシステムの制御装置。

【0070】

この構成によれば、付着灰の溶融が推定された場合に、付着灰の溶融が発生したプローブ３１０に対応する徐煤装置３２０を作動させて、付着灰を除去することが可能となる。そのため、腐食を抑制することが可能な熱回収ボイラシステム１０の制御装置１００を提供することができる。

【0071】

（４）判断部１３３は、推定部１３２が、複数のプローブにおいて、付着灰が溶融したことを推定した場合に、燃焼炉の運転温度を下げることを判断し、判断部１３３の判断結果に基づいて、燃焼炉の運転を制御する運転制御部１３５と、をさらに備える（１）から（３）のいずれかに記載の熱回収ボイラシステムの制御装置。

【0072】

この構成によれば、複数のプローブ３１０において付着灰の溶融が発生した場合に、燃焼炉の運転温度を下げる運転を行うことができる。そのため、腐食を抑制することが可能な熱回収ボイラシステム１０の制御装置１００を提供することができる。

【0073】

（５）判断部１３３は、付着灰の溶融状況をオン、又はオフの応答により検知し、かつ、付着灰の溶融回数と付着灰の溶融時間の積分から溶融塩腐食リスク時間として評価して、その評価結果を用いて、徐煤装置３２０、又は水噴射装置３４０の作動を判断する、（１）から（４）のいずれかに記載の熱回収ボイラシステムの制御装置。

【0074】

この構成によれば、腐食状態をリアルタイムにモニタリングして腐食を抑制することが可能な熱回収ボイラシステム１０を提供することができる。

【0075】

（６）判断部１３３は、伝熱管の減肉量、及び付着灰の溶融量の増加状況を検出し、検出結果に基づいて、熱回収設備全体の腐食進行度を推定し、腐食進行度に基づいて、徐煤装置、又は水噴射装置の作動を判断する、（１）から（５）のいずれかに記載の熱回収ボイラシステムの制御装置。

【0076】

この構成によれば、腐食状態をリアルタイムにモニタリングして腐食を抑制することが可能な熱回収ボイラシステム１０を提供することができる。

【0077】

（７）超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得するステップと、第１計測値と、第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブ３１０の減肉量と、プローブ３１０の付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定するステップと、推定結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動を判断するステップと、判断結果に基づいて、付着灰に対する処理として、水噴射装置と、徐煤装置のうちの少なくとも一つの作動を制御するステップと、を含む熱回収ボイラシステムの制御方法。

【0078】

この構成によれば、腐食状態をリアルタイムにモニタリングして腐食を抑制することが可能な熱回収ボイラシステム１０の制御方法を提供することができる。

【0079】

（８）超音波センサの計測データを示す第１計測値、及び二電極センサの計測データを示す第２計測値を取得するステップと、第１計測値と、第２計測値の少なくともいずれか一方に基づいて、プローブ３１０の減肉量と、プローブ３１０の付着灰の溶融の少なくともいずれか一方を推定するステップと、推定結果に基づいて、付着灰に対する処理の作動を判断するステップと、判断結果に基づいて、付着灰に対する処理して、水噴射装置と、徐煤装置のうちの少なくとも一つの作動を制御するステップと、をコンピュータに実行させる熱回収ボイラシステムのプログラム。

【0080】

この構成によれば、腐食状態をリアルタイムにモニタリングして腐食を抑制することが可能なプログラムを提供することができる。

【0081】

以上、本開示に係る実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0082】

１０ 熱回収ボイラシステム
１００ 制御装置
１１０ 通信部
１２０ 記憶部
１２１ 運転データ記憶部
１２２ モデル記憶部
１３０ 制御部
１３１ 取得部
１３２ 推定部
１３３ 判断部
１３４ 作動制御部
１３５ 運転制御部
１４０ 入力部
１５０ 表示部
２００ 焼却炉
３００ ボイラ炉
３１０ 高温腐食モニタリングプローブ（プローブ）
３２０ 徐煤装置
３３０ 熱交換器

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】