プラント制御装置及び蒸気使用プラントの制御方法
【課題】蒸気負荷における蒸気の需要量が変動しても、効率を低下させることなく、蒸気使用プラントの蒸気発生装置を運転できるプラント制御装置及び蒸気使用プラントの制御方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ボイラ１０と、ボイラ１０で発生した蒸気を貯蔵する蒸気アキュムレータ３０と、蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷２０と、を含んで構成される蒸気使用プラント１に備わり、蒸気負荷２０における蒸気の予測需要量を予測するとともに予測需要量に基づいてボイラ１０の運転パターンを決定し、運転パターンに基づいてボイラ１０を運転するプラント制御装置１００及び蒸気使用プラント１の制御方法とする。そして、予測需要量の蒸気が発生するボイラ１０の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯でのボイラ１０の運転時間が短くなるように、運転パターンを決定することを特徴とする。
【解決手段】ボイラ１０と、ボイラ１０で発生した蒸気を貯蔵する蒸気アキュムレータ３０と、蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷２０と、を含んで構成される蒸気使用プラント１に備わり、蒸気負荷２０における蒸気の予測需要量を予測するとともに予測需要量に基づいてボイラ１０の運転パターンを決定し、運転パターンに基づいてボイラ１０を運転するプラント制御装置１００及び蒸気使用プラント１の制御方法とする。そして、予測需要量の蒸気が発生するボイラ１０の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯でのボイラ１０の運転時間が短くなるように、運転パターンを決定することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気貯蔵装置を備える蒸気使用プラントに備わるプラント制御装置及び蒸気使用プラントの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気を利用する蒸気使用プラントに備わって蒸気を発生する蒸気発生装置（例えば、ボイラ）の効率は、「蒸気発生量／定格蒸気発生量」で算出される負荷率によって変動する。このような蒸気発生装置は、負荷率が所定の下限値（例えば、２０％）以下となるような低負荷率運転すると効率が低下するため、低負荷率運転が回避されることが好ましい。
そこで、低負荷率運転を回避するために、負荷率が下限値以下となったときに間欠運転をする構成も考えられるが、このような間欠運転は、排気ガス熱損失や放熱熱損失が増えて効率が低下する。また、通常のＯＮ／ＯＦＦ運転が頻繁に繰り返されるような場合も効率が低下する。
【０００３】
蒸気発生装置の蒸気発生量は、蒸気の供給対象（蒸気負荷）における蒸気の需要量に自動的に追従するため、蒸気負荷における蒸気の需要量の変動にともなって蒸気発生量が変動し、負荷率も変動する。
そこで、例えば、蒸気貯蔵装置（蒸気アキュムレータ）を備え、蒸気負荷の変動に応じて変動する蒸気発生量を蒸気アキュムレータから供給される蒸気量で調節することで、蒸気発生量の変動を吸収する蒸気発生装置も知られている。
しかしながら、このような蒸気発生装置であっても、汎用的な「保圧弁型制御システム」や「流量平均化システム」では、蒸気負荷の変動のピークを削る、蒸気負荷の変動を平滑化する、という効果しか得ることができず、負荷率が低い場合の効率を向上させるための根本的な解決とはなっていない。
【０００４】
そこで、蒸気発生装置の効率を向上させる技術として、例えば、特許文献１や特許文献２に開示される技術が知られている。
特許文献１に開示される技術によると、蒸気負荷が増加したときにはアキュムレータから放出される蒸気をタービンの中間段落に導入してタービン出力を増加させることによって、効率の低下を抑えることができる。
また、特許文献２に開示される技術によると、ボイラ制御装置に、負荷を制御する負荷制御装置からの信号を入力し、この信号に基づいた最適な燃焼をすることによって、効率の低下を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２９６００５号公報
【特許文献２】特開平８−１３５９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、蒸気発生装置（ボイラ）の運転目標である一定蒸気流量よりも蒸気負荷に供給される蒸気量（蒸気需要量）が下回る時間が長く継続すると、アキュムレータの蒸気貯蔵量が限界貯蔵量を超えるためボイラを運転停止することになり、結果的にボイラの運転及び運転停止（ＯＮ／ＯＦＦ運転）が頻発して効率が低下するという問題がある。
また、特許文献２に開示される技術では、蒸気発生装置（ボイラ）の一時的な運転停止を回避するため、アキュムレータに蒸気を貯蔵する時間に応じてアキュムレータに貯蔵される蒸気を少しづつ放出するため、負荷率の低い運転（低負荷率運転）が長時間に亘って継続され、蒸気発生装置の効率が低下する虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、蒸気負荷における蒸気の需要量が変動しても、効率を低下させることなく、蒸気使用プラントの蒸気発生装置を運転できるプラント制御装置及び蒸気使用プラントの制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、を含んで構成される蒸気使用プラントに備わり、前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置の運転パターンを決定し、前記運転パターンに基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置とする。そして、前記予測需要量の蒸気が発生する前記蒸気発生装置の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯での前記蒸気発生装置の運転時間が短くなるように、前記運転パターンを決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、蒸気負荷における蒸気の需要量が変動しても、効率を低下させることなく、蒸気使用プラントの蒸気発生装置を運転できるプラント制御装置及び蒸気使用プラントの制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る蒸気使用プラント及びプラント制御装置の構成図である。
【図２】ボイラ効率とボイラ負荷率を示すグラフである。
【図３】蒸気需要量の時系列変動の一例を示すグラフである。
【図４】（ａ）はデータ入力部の一構成例を示す図、（ｂ）はデータ入力画面の一構成例を示す図である。
【図５】ボイラ運転方法決定部が第１の実施形態で運転パターンを決定する手順を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は第１特定時刻を説明するためのグラフ、（ｂ）はボイラで発生する蒸気量の時系列変動を示すグラフである。
【図７】（ａ）は第１特定時刻と第２特定時刻を説明するためのグラフ、（ｂ）はボイラで発生する蒸気量の時系列変動を示すグラフである。
【図８】蒸気需要量の時系列変動の他の一例を示すグラフである。
【図９】ボイラ運転方法決定部が第２の実施形態で運転パターンを決定する手順を示すフローチャートである。
【図１０】（ａ）は第４特定時刻と第５特定時刻を説明するためのグラフ、（ｂ）はボイラで発生する蒸気量の時系列変動を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は第７特定時刻と第８特定時刻を説明するためのグラフ、（ｂ）はボイラで発生する蒸気量の時系列変動を示すグラフである。
【図１２】第３の実施形態に係る蒸気使用プラント及びプラント制御装置の構成図である。
【図１３】第４の実施形態に係る蒸気使用プラント及びプラント制御装置の構成図である。
【図１４】第５の実施形態に係る蒸気使用プラント及びプラント制御装置の構成図である。
【図１５】第５の実施形態に係る蒸気使用プラントに備わる第１ボイラと第２ボイラのボイラ効率とボイラ負荷率を示すグラフである。
【図１６】蒸気発生量を変えて、第１ボイラと第２ボイラを運転する状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、第１の実施形態に係る蒸気発生装置（ボイラ１０）は、蒸気を動力源として駆動するプラント（蒸気使用プラント１）に備わり、蒸気を動力源とする生産装置などの付属設備に蒸気を供給する蒸気を発生する装置である。
蒸気を動力源とする付属設備は限定されるものではないが、ボイラ１０に対する負荷となることから、以下、蒸気を動力源とする付属設備を蒸気負荷２０と称する。
【００１２】
また、ボイラ１０と蒸気負荷２０を連結する蒸気配管１１には、ボイラ１０で発生した蒸気を貯蔵するための蒸気貯蔵装置（蒸気アキュムレータ３０）が備わり、蒸気負荷２０には蒸気アキュムレータ３０から蒸気が供給される。さらに、蒸気アキュムレータ３０と蒸気負荷２０の間には、蒸気負荷２０の蒸気使用量によって変動する蒸気配管１１の蒸気圧力（配管内圧力）を計測する圧力計１１ｂと、配管内圧力を一定値に維持するための制御弁１１ａが備わっている。
制御弁１１ａを制御する図示しない制御装置は、圧力計１１ｂが計測する配管内圧力を取得し、配管内圧力が所定の一定値を維持するように制御弁１１ａの開度を設定して、蒸気アキュムレータ３０から蒸気負荷２０に供給される蒸気の流量（蒸気流量）を調節する。
【００１３】
ボイラ１０は、一般的に図２に示すような特性曲線Ｃ１で示される効率特性を有し、ボイラ効率が最も高くなるボイラ負荷率（効率最高点Ｐ１）で運転されることが好ましい。
しかしながら、前記したように蒸気発生量は蒸気負荷２０における蒸気需要量の変動にともなって変動することから、「蒸気発生量／定格蒸気発生量」で算出されるボイラ負荷率も蒸気需要量によって変動する。
このため、ボイラ１０が常に効率最高点Ｐ１で運転されることは困難である。
また、ボイラ負荷率の低下にともなってボイラ効率も低下するため、ボイラ負荷率、すなわち、蒸気負荷２０における蒸気需要量が低い状態で長時間に亘ってボイラ１０が運転されることは好ましい状態ではない。
【００１４】
そこで、第１の実施形態に係る蒸気使用プラント１には、図１に示すようにプラント制御装置１００が備わり、ボイラ効率を低下することなくボイラ１０が好適なボイラ負荷率で運転されるように、蒸気使用プラント１を制御する。
第１の実施形態に係るプラント制御装置１００は、蒸気需要量予測部１０９と、運転制御部１０１とを含んで構成され、蒸気需要量予測部１０９が予測する蒸気需要量（予測需要量と称する）の時系列変動と、蒸気アキュムレータ３０の蒸気貯蔵量と、に基づいて、運転制御部１０１がボイラ１０を制御するように構成される。
【００１５】
蒸気需要量予測部１０９は、例えば、蒸気使用プラント１の過去の運転実績に基づいて予測需要量を予測（算出）する。
この場合、蒸気需要量予測部１０９は、蒸気使用プラント１の過去の運転での蒸気の需要量を統計データ等から算出し、その平均値を予測需要量として予測することができる。
蒸気需要量予測部１０９が予測需要量を予測する方法は限定されるものではないが、例えば、前記した方法で、予め設定される蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻まで、図３に例示するような特性曲線である予測需要量曲線Ｃ２のように時系列変動する予測需要量を予測する。
【００１６】
運転制御部１０１は、蒸気需要量予測部１０９が予測する予測需要量の変動に基づいてボイラ１０の運転パターン（運転方法）を決定する運転パターン決定部（ボイラ運転方法決定部１１２）と、ボイラ運転方法決定部１１２が決定した運転パターンに基づいてボイラ１０を運転するボイラ燃焼制御部１１３と、ボイラ１０の運転パターンの決定に必要な情報をユーザ１１０が入力するためのデータ入力部１１１と、を含んで構成される。
【００１７】
そして、第１の実施形態に係る運転制御部１０１は、ボイラ１０が運転されるときの負荷率（ボイラ負荷率）をユーザ１１０が任意に設定できる構成であり、ボイラ運転方法決定部１１２は、ユーザ１１０が設定するボイラ負荷率に基づいてボイラ１０の運転パターンを決定するように構成される。
【００１８】
データ入力部１１１は、例えば、図４の（ａ）に示すように、モニタ等の出力装置１１１ａと、キーボードやマウス等の入力装置１１１ｂと、を備えるパーソナルコンピュータとする。そして、出力装置１１１ａには、ユーザ１１０（図１参照）がボイラ負荷率を入力するためのデータ入力画面４０１が表示され、ユーザ１１０が入力装置１１１ｂを操作して、データ入力画面４０１の所定の場所にボイラ負荷率を示す数値データを入力するように構成される。
【００１９】
第１の実施形態において、ユーザ１１０（図１参照）は、「運転回避負荷率ａ（負荷率ａ）」と「アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂ（負荷率ｂ）」を、ボイラ負荷率として設定可能であり、データ入力画面４０１は、例えば、図４の（ｂ）に示すように構成される。
運転回避負荷率ａは、許容できる最低のボイラ効率でボイラ１０（図１参照）を運転するためのボイラ負荷率の下限側許容値（下限負荷率）であり、ボイラ運転方法決定部１１２（図１参照）は、運転回避負荷率ａを下回るボイラ負荷率でボイラ１０が運転されることを極力回避するように運転パターンを決定する。
【００２０】
また、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂは、蒸気アキュムレータ３０（図１参照）に蒸気を貯蔵するときにボイラ１０（図１参照）が運転されるボイラ負荷率の設定値(設定負荷率)である。つまり、ボイラ運転方法決定部１１２（図１参照）は、蒸気アキュムレータ３０に蒸気を貯蔵するとき、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されるように運転パターンを決定する。
【００２１】
データ入力画面４０１は、図４の（ｂ）に示すように主に２つの領域で構成され、ボイラ１０の効率特性を示す特性曲線Ｃ１を表示するデータ表示領域４０２と、ユーザ１１０（図１参照）がデータを入力するデータ入力領域４０３と、を有する。
データ入力領域４０３には、ユーザ１１０が、運転回避負荷率ａを数値データとして入力するための第１入力部４０５と、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを数値データとして入力するための第２入力部４０６と、が備わる。
さらに、ユーザ１１０が、第１入力部４０５に入力した数値データを運転回避負荷率ａとして設定し、第２入力部４０６に入力した数値データをアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂとして設定するための設定ボタン４１１が備わる。
【００２２】
そして、ユーザ１１０（図１参照）が、第１入力部４０５に運転回避負荷率ａとする数値データを入力し、第２入力部４０６にアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂとする数値データを入力した後、設定ボタン４１１を押下することによって、運転回避負荷率ａとアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂが設定されるように構成される。
この構成によって、運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂが設定変更可能になる。
【００２３】
なお、データ入力画面４０１が第１入力部４０５のみを備えて運転回避負荷率ａのみ設定変更可能な構成であってもよい。この場合、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂは固定値として予め設定される。
また、データ入力画面４０１が第２入力部４０６のみを備えてアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂのみ設定変更可能な構成であってもよい。この場合、運転回避負荷率ａは固定値として予め設定される。
【００２４】
さらに、データ入力領域４０３には、設定された運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０（図１参照）が運転されたときの蒸気発生量（運転回避蒸気発生量）を示す直線Ｌａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたときの蒸気発生量（貯蔵時蒸気発生量）を示す直線Ｌｂが、蒸気需要量予測部１０９が予測した予測需要量の時系列変動を示す予測需要量曲線Ｃ２に重ねて表示される。
【００２５】
また、データ表示領域４０２には、前記したようにボイラ１０（図１参照）の効率特性を示す特性曲線Ｃ１が表示され、さらに、設定された運転回避負荷率ａに対応するボイラ効率（運転回避効率４０９）と、設定されたアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂに対応するボイラ効率（貯蔵運転効率４１０）も併せて表示される。
なお、運転回避負荷率ａに対応する運転回避効率４０９は、運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたときのボイラ効率であり、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂに対応する貯蔵運転効率４１０は、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたときのボイラ効率である。
【００２６】
データ入力画面４０１はこのように構成され、ユーザ１１０（図１参照）は、データ入力画面４０１によって、運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定するとともに、運転回避効率４０９と貯蔵運転効率４１０を確認できる。
換言すると、ユーザ１１０は、好適な運転回避効率４０９となるように運転回避負荷率ａを設定でき、さらに、好適な貯蔵運転効率４１０となるようにアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定できる。
そして、運転回避効率４０９及び貯蔵運転効率４１０をグラフィカルに確認することで、容易に運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定できる。
【００２７】
なお、データ入力画面４０１のデータ入力領域４０３に予測需要量曲線Ｃ２と重ねて表示される直線Ｌａ（運転回避蒸気発生量）及び直線Ｌｂ（貯蔵時蒸気発生量）をマウス等の入力装置１１１ｂでグラフィカルに移動して、運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定する構成であってもよい。
又は、データ表示領域４０２に表示される運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをマウス等の入力装置１１１ｂでグラフィカルに移動して、運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定する構成であってもよい。
【００２８】
また、モニタ等の出力装置１１１ａと入力装置１１１ｂ（キーボード、マウス等）の替わりに、例えばダイヤル式のセレクタスイッチ（図示せず）が備わり、ユーザ１１０（図１参照）がセレクタスイッチを操作して運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定するデータ入力部１１１であってもよい。
つまり、データ入力部１１１は、ユーザ１１０が運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定可能な構成であれば、その形態は限定されない。
【００２９】
図１に示すボイラ運転方法決定部１１２は、ユーザ１１０によって設定された運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂと、蒸気需要量予測部１０９によって予測された蒸気需要量（予測需要量）の変動と、に基づいて、図５に示す手順でボイラ１０の運転パターンを決定する。以下にその手順を説明する（適宜図１〜４参照）。
【００３０】
ボイラ運転方法決定部１１２は、例えば、予め設定される蒸気使用プラント１の始動時刻に、運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始するように構成される。又は、ユーザ１１０が運転回避負荷率ａとアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂの少なくとも一方を入力してデータ入力画面４０１の設定ボタン４１１を押下したときに、その時刻から蒸気使用プラント１の運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始するように構成される。
【００３１】
また、蒸気需要量予測部１０９は、ボイラ運転方法決定部１１２がボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始する前に、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの予測需要量を予測する構成が好ましい。
【００３２】
ボイラ運転方法決定部１１２は、予測需要量が低下して、設定された運転回避負荷率ａに対応する運転回避蒸気発生量を下回る時刻（第１基準時刻ｔ１と称する）を決定する。さらに、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１以降で、予測需要量が上昇し、設定された運転回避負荷率ａに対応する運転回避蒸気発生量を再び上回る時刻（第２基準時刻ｔ２と称する）を決定する（ステップＳ１）。
【００３３】
例えば、ボイラ運転方法決定部１１２は、図６の（ａ）に示すように、予測需要量曲線Ｃ２と直線Ｌａ（運転回避蒸気発生量）の交点となる時刻を第１基準時刻ｔ１、第２基準時刻ｔ２として決定する。
第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間は、ボイラ１０が予測需要量の蒸気を発生するときのボイラ負荷率が、運転回避負荷率ａを下回る時間帯であり、以下、低負荷時間Ｔｌｏｗと称する。つまり、ボイラ運転方法決定部１１２は、低負荷時間Ｔｌｏｗを算出する。
【００３４】
低負荷時間Ｔｌｏｗは、予測需要量の蒸気を発生させるボイラ負荷率が低く、予測需要量の蒸気を発生させるボイラ負荷率でボイラ１０が運転されるとボイラ効率が悪化する時間帯である。したがって、低負荷時間Ｔｌｏｗでボイラ１０が運転される時間は、極力短いほうが好ましい。
【００３５】
ボイラ運転方法決定部１１２はステップＳ２で、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間（低負荷時間Ｔｌｏｗ）に蒸気負荷２０での需要が予測される蒸気量（低負荷時蒸気量と称する）を算出する。
低負荷時蒸気量は、低負荷時間Ｔｌｏｗに亘って予測需要量が積算された積算量に相当する蒸気量であり、図６の（ａ）における領域Ａ１の面積で示される。
【００３６】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２はステップＳ３で、低負荷時蒸気量と、第１基準時刻ｔ１の時点で蒸気アキュムレータ３０に貯蔵されている蒸気量（残存蒸気量と称する）と、を比較する。
なお、第１基準時刻ｔ１での残存蒸気量は、ボイラ運転方法決定部１１２が、ボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始した時点における残存蒸気量、あるいはそれを元にして予測される第１基準時刻ｔ１での残存蒸気量とすることができる。そして、残存蒸気量は蒸気アキュムレータ３０に備わる図示しない蒸気量計測装置等によって計測される構成が好ましい。
【００３７】
低負荷時蒸気量が第１基準時刻ｔ１における残存蒸気量以下の場合（ステップＳ３→Ｎｏ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２までの間（低負荷時間Ｔｌｏｗ）はボイラ１０の運転が停止され、第１基準時刻ｔ１以前及び第２基準時刻ｔ２以降は、予測需要量の蒸気を発生するボイラ負荷率（負荷率ｃとする）でボイラ１０が運転されるように、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンを決定する（ステップＳ４）。
【００３８】
一方、低負荷時蒸気量が第１基準時刻ｔ１における残存蒸気量より多い場合（ステップＳ３→Ｙｅｓ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、低負荷時蒸気量が蒸気アキュムレータ３０の容量（アキュムレータ容量）を超えているか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００３９】
低負荷時蒸気量がアキュムレータ容量以下の場合（ステップＳ５→Ｎｏ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１以前の特定の時刻（第１特定時刻ｔａ）を決定する（ステップＳ６）。
この第１特定時刻ｔａは、当該時刻ｔａから第１基準時刻ｔ１まで、ユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転された場合に蒸気アキュムレータ３０に追加貯蔵される蒸気量と、当該時刻ｔａの時点で蒸気アキュムレータ３０に貯蔵されている残存蒸気量の合計が、低負荷時蒸気量（図６の（ａ）における領域Ａ１の面積）と等しくなる時刻である。
【００４０】
蒸気アキュムレータ３０に追加貯蔵される蒸気量は、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転された場合に発生する貯蔵時蒸気発生量（直線Ｌｂ）から予測需要量（予測需要量曲線Ｃ２）を減算した蒸気量を、第１特定時刻ｔａから第１基準時刻ｔ１まで積算した積算量（蒸気量）であり、図６の（ａ）における領域Ａ２の面積で示される。つまり、ボイラ運転方法決定部１１２は、時刻ｔａから第１基準時刻ｔ１までに蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気量の合計が低負荷時蒸気量（図６の（ａ）における領域Ａ１の面積）と等しくなるように第１特定時刻ｔａを決定する。
【００４１】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１特定時刻ｔａから第１基準時刻ｔ１まではユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転され、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間（低負荷時間Ｔｌｏｗ）はボイラ１０の運転が停止され、さらに、第１特定時刻ｔａ以前及び第２基準時刻ｔ２以降は、予測需要量の蒸気を発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転されるように、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンを決定する（ステップＳ７）。
【００４２】
ボイラ１０で発生する蒸気発生量は、図６の（ｂ）に示す特性曲線Ｃ３のように時系列変動する。
第１特定時刻ｔａから第１基準時刻ｔ１までの間、つまり、低負荷時間Ｔｌｏｗより前に、ボイラ１０はユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率として運転されて蒸気が蒸気アキュムレータ３０に追加貯蔵される。その結果、第１基準時刻ｔ１の時点で、蒸気アキュムレータ３０には低負荷時蒸気量の蒸気が貯蔵される。
第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間は、ボイラ１０の運転が停止されボイラ１０で発生する蒸気発生量が「０」になるが、この間は、蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が蒸気負荷２０に供給される。そして、第２基準時刻ｔ２でボイラ１０の運転が再開されて予測需要量に相当する蒸気発生量の蒸気が発生し、蒸気負荷２０に供給される。
【００４３】
この構成によると、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて、蒸気アキュムレータ３０から蒸気負荷２０に蒸気が供給される間はボイラ１０の運転が停止され、ボイラ１０が運転回避負荷率ａ以下のボイラ負荷率で低負荷率運転される時間をゼロにすることができる。
【００４４】
一方、ステップＳ５において、低負荷時蒸気量がアキュムレータ容量を超えている場合（ステップＳ５→Ｙｅｓ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１より以降の特定の時刻（第２特定時刻ｔｂ）を決定する（ステップＳ８）。
この第２特定時刻ｔｂは、第１基準時刻ｔ１から当該時刻ｔｂまでに必要と予測される蒸気量（図７の（ａ）における領域Ａ３の面積）が、アキュムレータ容量と等しくなる時刻である。
【００４５】
さらに、ボイラ運転方法決定部１１２はステップＳ９で、第１基準時刻ｔ１以前に特定の時刻（第３特定時刻ｔｃ）を決定する。
この第３特定時刻ｔｃは、当該時刻ｔｃから第１基準時刻ｔ１まで、ユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転された場合に蒸気アキュムレータ３０が蒸気で満たされるための時刻である。
【００４６】
つまり、第３特定時刻ｔｃは、当該時刻ｔｃから第１基準時刻ｔ１まで、ボイラ１０がアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率として運転されたときに発生する蒸気量から予測需要量を減算した蒸気量の積算量（図７の（ａ）における領域Ａ４の面積で示される蒸気量）が、当該時刻ｔｃの時点における蒸気アキュムレータ３０の空き容量に相当する蒸気量となって、第１基準時刻ｔ１の時点で蒸気アキュムレータ３０が蒸気で満たされるように決定される時刻である。
【００４７】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２は、第３特定時刻ｔｃから第１基準時刻ｔ１まではユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転され、第１基準時刻ｔ１から第２特定時刻ｔｂまではボイラ１０の運転が停止され、さらに、第３特定時刻ｔｃ以前及び第２特定時刻ｔｂ以降は、予測需要量の蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転されるように、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンを決定する（ステップＳ１０）。
【００４８】
ボイラ１０で発生する蒸気発生量は、図７の（ｂ）に示す特性曲線Ｃ４のように時系列変動する。
第３特定時刻ｔｃから第１基準時刻ｔ１まで、つまり、低負荷時間Ｔｌｏｗより前に、ボイラ１０はユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率として運転され、第１基準時刻ｔ１までに、第３特定時刻ｔｃの時点における蒸気アキュムレータ３０の空き容量に相当する蒸気量が蒸気アキュムレータ３０に追加貯蔵される。その結果、第１基準時刻ｔ１において、蒸気アキュムレータ３０にはアキュムレータ容量に相当する蒸気量の蒸気が貯蔵される。つまり、蒸気アキュムレータ３０が蒸気で満たされる。
【００４９】
第１基準時刻ｔ１から第２特定時刻ｔｂの間は、ボイラ１０の運転が停止されてボイラ１０で発生する蒸気発生量が「０」になるが、この間は、蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が蒸気負荷２０に供給される。そして、第２特定時刻ｔｂで蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が全て蒸気負荷２０に供給された後、ボイラ１０の運転が再開されて予測需要量に相当する蒸気発生量の蒸気が発生する。
【００５０】
この構成によると、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて、蒸気アキュムレータ３０から蒸気負荷２０に蒸気が供給される間はボイラ１０の運転が停止され、ボイラ１０が運転回避負荷率ａ以下のボイラ負荷率で運転される時間を第２特定時刻ｔｂから第２基準時刻ｔ２までの時間とすることができる。
したがって、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２まで、運転回避負荷率ａ以下のボイラ負荷率でボイラ１０が低負荷率運転される場合に比べて、ボイラ１０が低負荷率運転される時間を短縮できる。
【００５１】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２が図５に示すステップＳ１〜ステップＳ１０の手順を実行して決定した運転パターンに基づいて、ボイラ燃焼制御部１１３がボイラ１０を運転する。
【００５２】
以上のように、第１の実施形態に係るボイラ１０（図１参照）は、低負荷時蒸気量とアキュムレータ容量のうち、少ない側に相当する貯蔵蒸気量の蒸気を、低負荷時間Ｔｌｏｗより前に蒸気アキュムレータ３０に貯蔵することによって、ユーザ１１０（図１参照）が設定した運転回避負荷率ａ以下のボイラ負荷率で低負荷率運転される時間を短縮、又はゼロにできる。この構成によって、効率の低い低負荷率運転の時間を短縮することができ、ボイラ効率を低下させることなくボイラ１０を運転することができる。そして、省エネルギを図ることができる。
また、ボイラ１０の運転がＯＮ／ＯＦＦする回数を例えば１回に減らすことができるためボイラ１０のＯＮ／ＯＦＦ運転の頻発による効率低下を軽減でき、このことによってもボイラ効率を低下させることなくボイラ１０を運転することができる。そして、省エネルギを図ることができる。
【００５３】
なお、第１基準時刻ｔ１以前に第１特定時刻ｔａが決定できない場合、ボイラ運転方法決定部１１２は、蒸気使用プラント１（図１参照）の始動時刻から、ユーザ１１０（図１参照）が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂでボイラ１０（図１参照）を運転し、第１基準時刻ｔ１でボイラ１０の運転を停止して蒸気アキュムレータ３０（図１参照）から蒸気負荷２０（図１参照）に蒸気を供給するように運転パターンを決定する。
【００５４】
《第２の実施形態》
第２の実施形態に係る蒸気使用プラントは、図１に示す蒸気使用プラント１及びプラント制御装置１００と同じ構成とするが、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂが設定されていなくても運用可能であり、図４の（ｂ）に示すデータ入力画面４０１の構成のうち、ユーザ１１０がアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを数値データとして入力する第２入力部４０６を含まない構成とすることができる。
【００５５】
例えば、蒸気需要量予測部１０９が予測する予測需要量が、蒸気使用プラント１（図１参照）の始動時刻から運転終了時刻まで、図８に示す予測需要量曲線Ｃ５のように時系列変動する場合、ボイラ運転方法決定部１１２は、ユーザ１１０（図１参照）が設定した運転回避負荷率ａ以上のボイラ負荷率でボイラ１０が運転されるように運転パターンを決定する。
【００５６】
第２の実施形態においてボイラ運転方法決定部１１２は、図９に示す手順にしたがってボイラ１０の運転パターンを決定する。以下にその手順を説明する（適宜図１〜４参照）。
【００５７】
第１の実施形態と同様、予め設定される蒸気使用プラント１の始動時刻に、運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始するように構成される。又は、ユーザ１１０が運転回避負荷率ａを入力してデータ入力画面４０１の設定ボタン４１１を押下したときに、その時刻から蒸気使用プラント１の運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始するように構成される。
【００５８】
また、第１の実施形態と同様に、蒸気需要量予測部１０９は、ボイラ運転方法決定部１１２がボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始する前に、予測需要量を予測する構成が好ましい。
【００５９】
ボイラ運転方法決定部１１２は、予測需要量が低下して、設定された運転回避負荷率ａに対応する運転回避蒸気発生量を下回る第１基準時刻ｔ１と、第１基準時刻ｔ１以降で、予測需要量が上昇して運転回避蒸気発生量を再び上回る第２基準時刻ｔ２を決定する（ステップＳ２０）。つまり、ボイラ運転方法決定部１１２は、低負荷時間Ｔｌｏｗを算出する。
【００６０】
さらに、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２までの間、すなわち、低負荷時間Ｔｌｏｗに、設定された運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０を運転した場合に蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気量（余剰蒸気量と称する）を算出する（ステップＳ２１）。この余剰蒸気量は、予測需要量に対して余剰な蒸気量であって、運転回避蒸気発生量（直線Ｌａ）から予測需要量（予測需要量曲線Ｃ５）を減算した蒸気量を第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２まで、つまり、低負荷時間Ｔｌｏｗに亘って積算した積算量（蒸気量）であり、図１０の（ａ）における領域Ａ５の面積で示される。
【００６１】
ボイラ運転方法決定部１１２はステップＳ２２で、第２基準時刻ｔ２における残存蒸気量と余剰蒸気量の合計（合計蒸気量と称する）と、アキュムレータ容量を比較する。
そして、合計蒸気量がアキュムレータ容量以下の場合（ステップＳ２２→Ｎｏ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、第２基準時刻ｔ２以降、つまり、低負荷時間Ｔｌｏｗより後で、予測需要量が最大となる点（ピーク点Ｐｋ）の前後における特定の時間（第４特定時刻ｔｄ、第５特定時刻ｔｅ）を決定する（ステップＳ２３）。
【００６２】
ボイラ運転方法決定部１１２は、第４特定時刻ｔｄ及び第５特定時刻ｔｅを以下のように決定する。
第４特定時刻ｔｄにおける予測需要量が「Ｓｔ１」の場合、第５特定時刻ｔｅは、ピーク点Ｐｋを過ぎた後で予測需要量が再度「Ｓｔ１」になる時刻とする。
さらに、第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅまでボイラ１０が蒸気量「Ｓｔ１」の蒸気を発生した場合に、予測需要量に不足する蒸気量を算出する。
【００６３】
予測需要量に不足する蒸気は蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が供給されることになり、予測需要量に不足する蒸気量は、蒸気アキュムレータ３０から消費される蒸気量になる。このように、第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅまでに蒸気アキュムレータ３０から消費される蒸気量（ピーク時貯蔵蒸気消費量と称する）は、予測需要量から蒸気量「Ｓｔ１」を減算した差を第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅまで積算した積算量（蒸気量）であり、図１０の（ａ）における領域Ａ６の面積として示される。
【００６４】
さらに、ボイラ運転方法決定部１１２は、ピーク時貯蔵蒸気消費量が、前記した合計蒸気量と等しくなるように蒸気量「Ｓｔ１」を設定する。換言すると、ボイラ運転方法決定部１１２は、図１０の（ａ）における領域Ａ６の面積が合計蒸気量と等しくなるように、蒸気量「Ｓｔ１」を決定し、さらに、第４特定時刻ｔｄ及び第５特定時刻ｔｅを決定する。
【００６５】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間（低負荷時間Ｔｌｏｗ）は、ユーザ１１０が設定した運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転され、第２基準時刻ｔ２から第４特定時刻ｔｄまでは予測需要量の蒸気を発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転され、第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅまでは「Ｓｔ１」の蒸気量を発生するボイラ負荷率（負荷率ｄとする）でボイラ１０が運転され、さらに、第１基準時刻ｔ１以前及び第５特定時刻ｔｅ以降は、予測需要量の蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転されるように、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンを決定する（ステップＳ２４）。
【００６６】
ボイラ１０で発生する蒸気発生量は、図１０の（ｂ）に示す特性曲線Ｃ６のように時系列変動する。第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間、余剰蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０に貯蔵され、第２基準時刻ｔ２において、蒸気アキュムレータ３０には前記した合計蒸気量の蒸気が貯蔵される。
そして、低負荷時間Ｔｌｏｗより後に決定される第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅの間は、ボイラ１０が予測需要量より少ない蒸気量「Ｓｔ１」の蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｄ）で運転され、合計蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０から消費される。
つまり、第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅの間は、蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が蒸気負荷２０に供給され、さらに、ボイラ１０が予測需要量より少なく蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｄ）で運転される。
【００６７】
このように、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間にユーザ１１０が設定する運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されることによって、ボイラ１０が効率の低い低負荷率運転される低負荷率運転時間をゼロにすることができる。
【００６８】
また、第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅの間に、予測需要量が最大になるピーク点Ｐｋが存在することから、予測需要量が最大になるときに、予測需要量より少なく蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｄ）でボイラ１０が運転される。
【００６９】
一方、ステップＳ２２において、合計蒸気量がアキュムレータ容量を超えている場合（ステップＳ２２→Ｙｅｓ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１以降に、特定の時刻（第６特定時刻ｔｆ）を決定する（ステップＳ２５）。
この第６特定時刻ｔｆは、第１基準時刻ｔ１から当該時刻ｔｆまで運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたときに、アキュムレータ容量と等しい蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される時刻である。
【００７０】
つまり、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１から第６特定時刻ｔｆまで運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたときに、第１基準時刻ｔ１の時点における蒸気アキュムレータ３０の空き容量に相当する蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０に貯蔵されるように第６特定時刻ｔｆを設定する。
この構成によって、第１基準時刻ｔ１から第６特定時刻ｔｆまで、運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたとき、蒸気アキュムレータ３０にはアキュムレータ容量に相当する蒸気量の蒸気が貯蔵され、第６特定時刻ｔｆの時点で蒸気アキュムレータ３０が蒸気で満たされる。
【００７１】
さらにボイラ運転方法決定部１１２は、第２基準時刻ｔ２以降、つまり、低負荷時間Ｔｌｏｗより後で、予測需要量が最大になる点（ピーク点Ｐｋ）の前後における特定の時間（第７特定時刻ｔｇ、第８特定時刻ｔｈ）を決定する（ステップＳ２６）。
ボイラ運転方法決定部１１２は、第７特定時刻ｔｇ、第８特定時刻ｔｈを以下のように決定する。
例えば、図１１の（ａ）に示すように、第７特定時刻ｔｇにおける予測需要量が「Ｓｔ２」の場合、第８特定時刻ｔｈは、ピーク点Ｐｋを過ぎた後で予測需要量が再度「Ｓｔ２」になる時刻とする。
【００７２】
さらに、第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈまでボイラ１０が蒸気量「Ｓｔ２」の蒸気を発生した場合に、予測需要量に不足する蒸気量を算出する。
前記したように、予測需要量に不足する蒸気量は、蒸気アキュムレータ３０から消費される蒸気量（ピーク時貯蔵蒸気消費量）と等しくなる。
予測需要量に不足する蒸気量、つまり、ピーク時貯蔵蒸気消費量は、予測需要量から蒸気量「Ｓｔ２」を減算した差を第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈまで積算した積算量（蒸気量）であり、図１１の（ａ）における領域Ａ７の面積として示される。
【００７３】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２は、ピーク時貯蔵蒸気消費量がアキュムレータ容量に相当する蒸気量と等しくなるように蒸気量「Ｓｔ２」を設定し、さらに、第７特定時刻ｔｇ及び第８特定時刻ｔｈを決定する。換言すると、ボイラ運転方法決定部１１２は、図１１の（ａ）における領域Ａ７の面積がアキュムレータ容量と等しくなるように、蒸気量「Ｓｔ２」を決定し、第７特定時刻ｔｇ及び第８特定時刻ｔｈを決定する。
【００７４】
ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１から第６特定時刻ｔｆまではユーザ１１０が設定した運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転され、第６特定時刻ｔｆから第７特定時刻ｔｇまでは予測需要量の蒸気を発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転され、第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈまでは「Ｓｔ２」の蒸気量を発生するボイラ負荷率（負荷率ｅとする）でボイラ１０が運転され、さらに、第１基準時刻ｔ１以前及び第８特定時刻ｔｈ以降は、予測需要量の蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転されるように、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンを決定する（ステップＳ２７）。
【００７５】
ボイラ１０で発生する蒸気発生量は、図１１の（ｂ）に示す特性曲線Ｃ７のように時系列変動する。第１基準時刻ｔ１から第６特定時刻ｔｆの間、余剰蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０に貯蔵され、第６特定時刻ｔｆにおいて、蒸気アキュムレータ３０にはアキュムレータ容量に相当する蒸気量の蒸気が貯蔵される。つまり、第６特定時刻ｔｆにおいて、蒸気アキュムレータ３０は蒸気で満たされる。
そして、低負荷時間Ｔｌｏｗより後に決定される第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈの間は、アキュムレータ容量に相当する蒸気量の蒸気がピーク時貯蔵蒸気消費量として蒸気アキュムレータ３０から消費される。
【００７６】
したがって、第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈの間は、予測需要量を下回る蒸気量「Ｓｔ２」の蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｅ）でボイラ１０が運転されてアキュムレータ容量に等しい蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０から消費される。
つまり、第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈの間は、蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が蒸気負荷２０に供給され、さらに、ボイラ１０が予測需要量より少なく蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｅ）で運転される。
【００７７】
また、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて運転回避負荷率ａより低いボイラ負荷率でボイラ１０が低負荷率運転される時間を、第６特定時刻ｔｆから第２基準時刻ｔ２までの時間とすることができ、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２まで、運転回避負荷率ａ以下のボイラ負荷率でボイラ１０が低負荷率運転される場合に比べて、低負荷率運転される時間を短縮できる。
【００７８】
また、第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈの間に、予測需要量が最大になるピーク点Ｐｋが存在することから、予測需要量が最大になるときに、予測需要量より少なく蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｅ）でボイラ１０が運転される。
【００７９】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２が図９に示すステップＳ２０〜ステップＳ２７の手順を実行して決定した運転パターンに基づいて、ボイラ燃焼制御部１１３がボイラ１０を運転する。
【００８０】
以上のように、第２の実施形態に係るボイラ１０（図１参照）は、運転を停止（ＯＦＦ）することなく連続運転することによって、運転のＯＮ／ＯＦＦに伴う効率の低下を回避でき、ボイラ効率を低下させることなくボイラ１０を運転できる。
また、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて、運転回避負荷率ａより低いボイラ負荷率でボイラ１０が低負荷率運転される時間をゼロにすること、又は、短縮することができる。この構成によって、ボイラ１０の低負荷率運転による効率低下を軽減でき、ボイラ効率を低下させることなくボイラ１０を運転できる。そして、省エネルギを図ることができる。
【００８１】
《第３の実施形態》
第３の実施形態に係る蒸気使用プラントは、図１に示す蒸気使用プラント１及びプラント制御装置１００とほぼ同じ構成とするが、図１２に示すように、ボイラ運転方法決定部１１２に燃料使用量評価部１０１ａが備わる構成が異なっている。
【００８２】
例えば、第１の実施形態に係るボイラ運転方法決定部１１２は、図６の（ｂ）に示すように、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２まではボイラ１０の運転が停止（ＯＦＦ）されるようにボイラ１０の運転パターンを決定する。
又は、図７の（ｂ）に示すように、第１基準時刻ｔ１から第２特定時刻ｔｂまではボイラ１０の運転が停止（ＯＦＦ）されるようにボイラ１０の運転パターンを決定する。
この構成では、低負荷時間Ｔｌｏｗでボイラ１０の運転を停止し、ボイラ１０が低負荷率運転される時間を短縮して（ゼロにして）省エネルギを図っている。
【００８３】
一方、第２の実施形態に係るボイラ運転方法決定部１１２は、図１０の（ｂ）、図１１の（ｂ）に示すように、ユーザ１１０（図１参照）が設定する運転回避負荷率ａより低いボイラ負荷率でボイラ１０が運転されることを極力回避するように運転パターンを決定する。
この構成では、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて、ユーザ１１０（図１参照）が設定した運転回避負荷率ａより低いボイラ負荷率でボイラ１０が運転される時間をゼロ、又は短くすることで、ボイラ１０が低負荷率運転される時間を短縮して（ゼロにして）省エネルギを図っている。
【００８４】
そこで、第３の実施形態に係るプラント制御装置１００は、低負荷時間Ｔｌｏｗでボイラ１０の運転を停止して省エネルギを図るという第１の実施形態に係る運転パターン（第１運転パターン）による運転と、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて、設定される運転回避負荷率ａより低いボイラ負荷率でボイラ１０が運転される時間をゼロ又は短くして省エネルギを図るという第２の実施形態に係る運転パターン（第２運転パターン）による運転と、の省エネルギの効果を、燃料使用量評価部１０１ａが備わるボイラ運転方法決定部１１２で評価して省エネルギの効果の高い一方を運転パターンとして決定し、決定された運転パターンに基づいてボイラ１０が運転される構成とする。
【００８５】
そのため、第３の実施形態に係るボイラ運転方法決定部１１２は、図５に示す手順を実行して、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターン（第１運転パターン）を決定する。さらに、図９に示す手順を実行して、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターン（第２運転パターン）を決定する。
そして、第１運転パターン及び第２運転パターンを燃料使用量評価部１０１ａに入力する。燃料使用量評価部１０１ａは、ボイラ１０が第１運転パターンにしたがって運転された場合の燃料消費量（第１燃料消費量）と、ボイラ１０が第２運転パターンにしたがって運転された場合の燃料消費量（第２燃料消費量）を算出し、第１運転パターンと第２運転パターンのうち、少ない燃料消費量でボイラ１０が運転される一方を選択してボイラ運転方法決定部１１２に入力する。
【００８６】
なお、ボイラ１０の燃料消費量「Ｆｕｓｅ」は、次式（１）で算出可能である。
Ｆｕｓｅ＝１００×（ＳＴｕｓｅ）×（ｈ’’−ｈ’）／（η×Ｈ）・・・（１）
式（１）における「ｈ’’」はボイラ発生蒸気の比エンタルピ、「ｈ’」はボイラ給水の比エンタルピ、「Ｈ」は低位発熱量を示し、それぞれボイラ１０固有の定数である。
また、「ＳＴｕｓｅ」はボイラ１０で発生する蒸気発生量を示し、「η」はボイラ１０のボイラ効率を示す。
【００８７】
例えば、図１２に示す燃料使用量評価部１０１ａは、第１運転パターンにしたがってボイラ１０が運転されるときに発生する蒸気発生量の時系列変動を特性曲線Ｃ３（図６の（ｂ）参照）又は特性曲線Ｃ４（図７の（ｂ）参照）から取得し、さらに、取得した蒸気発生量の時系列変動からボイラ負荷率の時系列変動を算出する。さらに、特性曲線Ｃ１（図２参照）を参照してボイラ負荷率の時系列変動に応じたボイラ効率「η」の時系列変動を取得する。
【００８８】
そして、燃料使用量評価部１０１ａは、第１運転パターンにしたがってボイラ１０が運転されている任意の時刻に発生する蒸気発生量を「ＳＴｕｓｅ」とし、この蒸気発生量「ＳＴｕｓｅ」と当該時刻のボイラ効率「η」を式（１）に代入して、当該時刻における燃料消費量「Ｆｕｓｅ」を算出する。
【００８９】
さらに、燃料使用量評価部１０１ａは、任意の時刻における燃料消費量「Ｆｕｓｅ」を、第１運転パターンにしたがってボイラ１０が運転される蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻まで積算することによって、ボイラ１０が第１運転パターンにしたがって蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻まで運転されたときの燃料消費量（第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」）を算出する。
【００９０】
同様にして、燃料使用量評価部１０１ａは、ボイラ１０が第２運転パターンにしたがって蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻まで運転されたときの燃料消費量（第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」）を算出する。
そして、燃料使用量評価部１０１ａは、第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」と第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」に基づいて、第１運転パターンと第２運転パターンの一方を選択する。
【００９１】
具体的に、燃料使用量評価部１０１ａは、第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」と第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」を比較し、第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」が第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」より小さい場合（Ｆｕｓｅ１＜Ｆｕｓｅ２）、第１運転パターンを選択してボイラ運転方法決定部１１２に入力する。一方、第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」が第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」より小さい場合（Ｆｕｓｅ２＜Ｆｕｓｅ１）は、第２運転パターンを選択してボイラ運転方法決定部１１２に入力する。
なお、第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」と第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」が等しい場合（Ｆｕｓｅ１＝Ｆｕｓｅ２）、燃料使用量評価部１０１ａは、第１運転パターンと第２運転パターンの任意の一方を選択する構成とすればよい。
【００９２】
ボイラ運転方法決定部１１２は、燃料使用量評価部１０１ａから入力される第１運転パターンと第２運転パターンの一方をボイラ１０の運転パターンとして決定する。
そして、ボイラ運転方法決定部１１２が決定した運転パターンに基づいて、ボイラ燃焼制御部１１３がボイラ１０を運転する。
【００９３】
この構成によると、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１運転パターンと第２運転パターンのうちの燃料消費量の少ない一方をボイラ１０の運転パターンに決定することができ、ボイラ１０における燃料消費量を効果的に減らすことができる。このことによって、蒸気使用プラント１の省エネルギの効果を向上できる。
【００９４】
《第４の実施形態》
本発明の第４の実施形態に係る蒸気使用プラントは、図１に示す蒸気使用プラント１及びプラント制御装置１００とほぼ同じ構成であるが、図１３に示すように、蒸気需要量予測部１０９に替わってプラント運転制御部１９０が備わる。
プラント運転制御部１９０は、例えば、予め決定される蒸気使用プラント１の稼動計画に基づいて蒸気負荷２０における蒸気需要量の時系列変動を含んだ用役需要パターンを作成し、さらに、ボイラ運転方法決定部１１２は、プラント運転制御部１９０が作成する用役需要パターンに含まれる蒸気需要量の時系列変動に基づいて、ボイラ１０の最適な運転方法（運転パターン）を決定する。
【００９５】
そのため、プラント運転制御部１９０には、経営資源計画立案システム（以下、ＥＲＰシステム１９１）と、製造実行及び分散制御システム（以下、ＭＥＳ・ＤＣＳシステム１９２）と、が接続される。
ＥＲＰシステム１９１はスケジューラを有し、蒸気使用プラント１の時系列に沿った稼動計画を備えている。
また、ＭＥＳ・ＤＣＳシステム１９２は、蒸気使用プラント１における製造処方を有する。ここでいう製造処方は、例えば蒸気使用プラント１で製品を製造する場合は、その製造工程を示す情報である。
【００９６】
プラント運転制御部１９０には、用役需要量演算モジュール１９０ａと、用役需要量補正モジュール１９０ｂと、最適運転制御モジュール１９０ｃと、が備わっている。
用役需要量演算モジュール１９０ａは、ＥＲＰシステム１９１から稼動計画を取得するとともに、ＭＥＳ・ＤＣＳシステム１９２から製造処方を取得し、稼動計画及び製造処方に基づいて、蒸気使用プラント１で使用する用役（例えば、温水、冷水、エア、電気、蒸気など）の必要用役量の時系列変動を予測し、予測した用役量の時系列変動を示す用役需要パターンを作成する。
【００９７】
用役需要量補正モジュール１９０ｂは、蒸気使用プラント１の実際の運転時における環境状態量を取得し、取得した環境状態量に基づいて、用役需要量演算モジュール１９０ａが作成する用役需要パターンを補正する。
ここでいう環境状態量は、例えば、蒸気使用プラント１が設置される環境の温度、湿度、気圧等を含んだ状態量であり、用役需要量補正モジュール１９０ｂは、温度、湿度、気圧等に基づいて、蒸気使用プラント１で使用する用役量を蒸気使用プラント１の実際の運転時の環境状態量に基づいて補正する。
【００９８】
最適運転制御モジュール１９０ｃは、用役需要量補正モジュール１９０ｂによって補正された用役需要パターンを利用して、蒸気使用プラント１に備わる複数の付属設備（生産装置等）に対して負荷を分散するように最適化する機能と、複数の付属設備が作動するときの時定数を考慮した運転計画を決定する機能と、を有する。
【００９９】
第４の実施形態に係る運転制御部１０１は、用役需要量演算モジュール１９０ａが作成して用役需要量補正モジュール１９０ｂが補正する用役需要パターンに含まれる蒸気量の時系列変動を、蒸気量の予測需要量として取得し、例えば第１の実施形態に係る運転制御部１０１と同様に、ボイラ１０の運転パターンを決定する。
又は、第２の実施形態に係る運転制御部１０１と同様に、用役需要量演算モジュール１９０が作成して用役需要量補正モジュール１９０ｂが補正する用役需要パターンに含まれる蒸気量の時系列変動を、蒸気量の予測需要量としてボイラ１０の運転パターンを決定してもよい。
【０１００】
また、第３の実施形態に係る運転制御部１０１と同様に、用役需要量演算モジュール１９０ａが作成して用役需要量補正モジュール１９０ｂが補正する用役需要パターンに含まれる蒸気量の時系列変動を、蒸気量の予測需要量として第１運転パターン及び第２運転パターンを決定し、さらに、第１運転パターンと第２運転パターンのうちの省エネルギの効果の高い一方を運転パターンに決定する構成としてもよい。
【０１０１】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２が決定した運転パターンに基づいて、ボイラ燃焼制御部１１３がボイラ１０を運転する。
【０１０２】
第４の実施形態に係る蒸気使用プラント１は、蒸気需要量予測部１０９（図１参照）が予測する予測需要量の代わりに、プラント運転制御部１９０の用役需要量演算モジュール１９０ａが作成して用役需要量補正モジュール１９０ｂが補正する用役需要パターンに含まれる蒸気量の時系列変動を利用する点以外は、第１〜３の実施形態に係る蒸気使用プラント１（図１参照）の構成と同一であり、第１〜３の実施形態に係る蒸気使用プラント１と同様に、ボイラ効率を低下することなくボイラ１０を運転できるという効果を奏する。
【０１０３】
《第５の実施形態》
本発明の第５の実施形態は、図１４に示すように複数のボイラ１０（図１４には２台の第１ボイラ１０ａ、第２ボイラ１０ｂを図示）を備え、効率低下を軽減するように複数のボイラ１０が運転される蒸気使用プラント１とする。
なお、第１ボイラ１０ａ、第２ボイラ１０ｂのボイラ効率は、例えば、図１５に示すように示される。
【０１０４】
第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの定格蒸気発生量を等しく「ＳＴｓｔｄ」とし、蒸気負荷２０における蒸気需要量が「ＳＴｕｓｅ」の場合、従来は、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂはともに「ＳＴｕｓｅ／２」の蒸気発生量となるように運転される。
例えば、図１６に示すように、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの定格蒸気発生量が「１００［ｋｇ／ｈ］」、蒸気負荷２０の蒸気需要量が「１２０［ｋｇ／ｈ］の場合、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂが、ともに「６０（＝１２０／２）［ｋｇ／ｈ］」の蒸気発生量となるボイラ負荷率で１時間（６０分）運転される状態（特性線Ｌ１）とする。
【０１０５】
このとき、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの１台あたりの燃料消費量「Ｆｕｓｅ」は、前記した式（１）を利用した次式（２）で示される。
Ｆｕｓｅ＝１００×（ＳＴｕｓｅ／２）×（ｈ’’−ｈ’）／（η×Ｈ）・・・（２）
【０１０６】
図１６に特性線Ｌ１で示されるように、蒸気負荷２０の蒸気需要量が「１２０［ｋｇ／ｈ］」で、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂがともに「６０［ｋｇ／ｈ］」の蒸気発生量で運転される場合、ボイラ負荷率はともに「６０％」であり、図１５から読み取れる第１ボイラ１０ａのボイラ効率ηは「６０％」、第２ボイラ１０ｂのボイラ効率ηは「８５％」である。
したがって、特性線Ｌ１で示されるように運転される第１ボイラ１０ａと第２ボイラ１０ｂにおける燃料消費量Ｆｕｓｅは、次式（３）で示される。
Ｆｕｓｅ＝１００×（６０／６０＋６０／８５）×Ｋ
＝１．７１×Ｋ ・・・（３）
但し、「Ｋ」は、定数となる「（ｈ’’−ｈ’）／Ｈ」を示す。
【０１０７】
一方、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを、ボイラ負荷率が「１００％」になるように運転することもできる。この場合、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂはともに、定格蒸気発生量「ＳＴｓｔｄ」の蒸気が発生する。
例えば、前記したように、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの定格蒸気発生量が「１００［ｋｇ／ｈ］」、蒸気負荷２０の蒸気需要量が「１２０［ｋｇ／ｈ］の場合、ボイラ負荷率が「１００％」になるように第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転して、それぞれ定格蒸気発生量（１００［ｋｇ／ｈ］）の蒸気を発生させる。
そして、図１６の特性線Ｌ２に示すように、２台のボイラ１０で「２００［ｋｇ／ｈ］」の蒸気量を発生させる。
【０１０８】
蒸気負荷２０（図１４参照）の蒸気需要量は「１２０［ｋｇ／ｈ］」であることから、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの運転中は、「８０（＝２００−１２０）［ｋｇ／ｈ］」の蒸気量が蒸気負荷２０に供給されない。
そこで、蒸気負荷２０に供給されない蒸気を蒸気アキュムレータ３０（図１４参照）に貯蔵する構成とする。
【０１０９】
さらに、ボイラ運転方法決定部１１２（図１４参照）は、第１ボイラ１０ａ（図１４参照）及び第２ボイラ１０ｂ（図１４参照）の運転時間（ボイラ運転時間）を決定する。
ボイラ運転方法決定部１１２が決定するボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」を、図１６に基づいて説明する。
【０１１０】
第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂが、ともに１００％のボイラ負荷率でボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」だけ運転された場合（特性線Ｌ２）、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂから領域Ａ１０の面積に相当する蒸気量が蒸気負荷２０に供給され、領域Ａ１１の面積に相当する蒸気量が蒸気アキュムレータ３０（図１４参照）に貯蔵される。
また、ボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」の経過後６０分までに、蒸気負荷２０（図１４参照）には、領域Ａ１２の面積に相当する蒸気量が供給される必要がある。
そこで、領域Ａ１１の面積が領域Ａ１２の面積に等しくなるようにボイラ運転時間が決定されれば、ボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」の経過後６０分まで、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの運転を停止しても、蒸気負荷２０には蒸気アキュムレータ３０から蒸気が供給される。
【０１１１】
前記したように、第１ボイラ１０ａ（図１４参照）及び第２ボイラ１０ｂ（図１４参照）の定格蒸気発生量が「１００［ｋｇ／ｈ］」、蒸気負荷２０（図１４参照）の蒸気需要量が「１２０［ｋｇ／ｈ］」の場合、ボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」を４０分とすれば、６０分間に亘って蒸気負荷２０に蒸気を過不足なく供給できる。
【０１１２】
第１ボイラ１０ａ（図１４参照）及び第２ボイラ１０ｂ（図１４参照）を、１００％のボイラ負荷率で４０分間運転した場合、蒸気の発生量はともに「１００［ｋｇ／ｈ］」であり、図１５から読み取れる第１ボイラ１０ａのボイラ効率ηは「８５％」、第２ボイラ１０ｂのボイラ効率ηは「９０％」である。
したがって、第１ボイラ１０ａと第２ボイラ１０ｂの運転における燃料消費量Ｆｕｓｅは、次式（４）で示される。
Ｆｕｓｅ＝１００×（１００／８５＋１００／９０）×Ｋ×（４０／６０）
＝１．５３×Ｋ ・・・（４）
なお、式（４）における係数「４０／６０」は、６０分のうち４０分だけ運転することを示す係数である。
【０１１３】
式（３）、（４）を比較すると、式（４）で示される燃料消費量（Ｆｕｓｅ＝１．５３×Ｋ［ｋｇ／ｈ］）が、式（３）で示される燃料消費量（Ｆｕｓｅ＝１．７１×Ｋ［ｋｇ／ｈ］）より小さい。
このことから、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを、ボイラ負荷率１００％で４０分間運転したほうが、ボイラ負荷率６０％で６０分間運転するより燃料消費量が少なくなり、省エネルギの効果が大きいことがわかる。
【０１１４】
このように、例えば２台のボイラ１０（第１ボイラ１０ａ、第２ボイラ１０ｂ）を備える蒸気使用プラント１の場合、ボイラ効率を低下させることなく、かつ、燃料消費量が少なくなるように第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂが運転される構成とすることができる。そして、燃料消費量が少なくなることから、蒸気使用プラント１の省エネルギを図ることができる。
【０１１５】
図１４に示すように２台のボイラ１０（第１ボイラ１０ａ、第２ボイラ１０ｂ）が備わる蒸気使用プラント１において、ボイラ運転方法決定部１１２は、蒸気需要量予測部１０９が予測する予測需要量に基づいて、前記した式（２）を利用して燃料消費量を評価でき、燃料消費量の少ない運転パターンを決定できる。
【０１１６】
例えば、ボイラ運転方法決定部１１２は、蒸気需要量予測部１０９が予測する予測需要量の、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの総量（総需要量）を算出する。そして、総需要量の単位時間当たりの平均値（平均需要量）を算出して、式（２）における蒸気需要量「ＳＴｕｓｅ」とする。さらに、平均需要量をボイラ１０の台数（２台の場合は「２」）で除して１台当たりの平均需要量を算出し、算出した１台当たりの平均需要量を各ボイラ１０の蒸気発生量として各ボイラ１０のボイラ効率「η」を算出する。
【０１１７】
ボイラ運転方法決定部１１２は、このように算出する蒸気需要量「ＳＴｕｓｅ」とボイラ効率「η」を式（２）に代入し、さらに、式（３）に示すように第１ボイラ１０ａの燃料消費量と第２ボイラ１０ｂの燃料消費量を合計して、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻まで連続して第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転したときの総燃料消費量を算出する。そして、このように第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転する運転パターン（図１６の特性線Ｌ１に相当）をＡパターンとする。
【０１１８】
一方、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂが定格蒸気発生量「ＳＴｓｔｄ」を発生するように運転した場合のボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」を算出する。このときのボイラ運転時間は、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂが定格蒸気発生量「ＳＴｓｔｄ」の蒸気を発生するように運転したときに、前記した総需要量の蒸気を発生するのに必要な時間とする。
さらに、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの定格蒸気発生量のときのボイラ効率「η」を算出する。
【０１１９】
そして、第１ボイラ１０ａの定格蒸気発生量と第２ボイラ１０ｂの定格蒸気発生量、それぞれのボイラ１０のボイラ効率「η」、ボイラ運転時間の係数から式（４）を利用して、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻の間にボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」に亘って第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転したときの総燃料消費量を算出する。このように第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転する運転パターン（図１６の特性線Ｌ２に相当）をＢパターンとする。
なお、ボイラ運転時間の係数は、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの時間に対するボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」の比とすればよい。
【０１２０】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２は、ＡパターンとＢパターンのうち、総燃料消費量の少ない一方を運転パターンとして決定する。
【０１２１】
このようにボイラ運転方法決定部１１２が決定した運転パターンに基づいて、ボイラ燃焼制御部１１３が第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転すれば、複数のボイラ１０が備わる蒸気使用プラント１の省エネルギを図ることができる。
【０１２２】
なお、図１６には一例として６０分間の運転パターンを示したが、６０分を、蒸気使用プラント１（図１４参照）の始動時刻から運転終了時刻までの時間に置き換えることによって蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンとすることができる。
【０１２３】
また、３台以上のボイラ１０（図１４参照）が備わる場合、ボイラ負荷率とボイラ効率に基づいて算出される各ボイラ１０ごとの燃料消費量を合計することによって、蒸気使用プラント１（図１４参照）の燃料消費量を評価することができる。そして、ボイラ運転方法決定部１１２（図１４参照）は、燃料消費量が最も少なくなるように、ボイラ１０の運転パターンを決定すればよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 蒸気使用プラント
１０ ボイラ（蒸気発生装置）
２０ 蒸気負荷
３０ 蒸気アキュムレータ（蒸気貯蔵装置）
１００ プラント制御装置
１０９ 蒸気需要量予測部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蒸気貯蔵装置を備える蒸気使用プラントに備わるプラント制御装置及び蒸気使用プラントの制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蒸気を利用する蒸気使用プラントに備わって蒸気を発生する蒸気発生装置（例えば、ボイラ）の効率は、「蒸気発生量／定格蒸気発生量」で算出される負荷率によって変動する。このような蒸気発生装置は、負荷率が所定の下限値（例えば、２０％）以下となるような低負荷率運転すると効率が低下するため、低負荷率運転が回避されることが好ましい。
そこで、低負荷率運転を回避するために、負荷率が下限値以下となったときに間欠運転をする構成も考えられるが、このような間欠運転は、排気ガス熱損失や放熱熱損失が増えて効率が低下する。また、通常のＯＮ／ＯＦＦ運転が頻繁に繰り返されるような場合も効率が低下する。
【０００３】
蒸気発生装置の蒸気発生量は、蒸気の供給対象（蒸気負荷）における蒸気の需要量に自動的に追従するため、蒸気負荷における蒸気の需要量の変動にともなって蒸気発生量が変動し、負荷率も変動する。
そこで、例えば、蒸気貯蔵装置（蒸気アキュムレータ）を備え、蒸気負荷の変動に応じて変動する蒸気発生量を蒸気アキュムレータから供給される蒸気量で調節することで、蒸気発生量の変動を吸収する蒸気発生装置も知られている。
しかしながら、このような蒸気発生装置であっても、汎用的な「保圧弁型制御システム」や「流量平均化システム」では、蒸気負荷の変動のピークを削る、蒸気負荷の変動を平滑化する、という効果しか得ることができず、負荷率が低い場合の効率を向上させるための根本的な解決とはなっていない。
【０００４】
そこで、蒸気発生装置の効率を向上させる技術として、例えば、特許文献１や特許文献２に開示される技術が知られている。
特許文献１に開示される技術によると、蒸気負荷が増加したときにはアキュムレータから放出される蒸気をタービンの中間段落に導入してタービン出力を増加させることによって、効率の低下を抑えることができる。
また、特許文献２に開示される技術によると、ボイラ制御装置に、負荷を制御する負荷制御装置からの信号を入力し、この信号に基づいた最適な燃焼をすることによって、効率の低下を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２９６００５号公報
【特許文献２】特開平８−１３５９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示される技術では、蒸気発生装置（ボイラ）の運転目標である一定蒸気流量よりも蒸気負荷に供給される蒸気量（蒸気需要量）が下回る時間が長く継続すると、アキュムレータの蒸気貯蔵量が限界貯蔵量を超えるためボイラを運転停止することになり、結果的にボイラの運転及び運転停止（ＯＮ／ＯＦＦ運転）が頻発して効率が低下するという問題がある。
また、特許文献２に開示される技術では、蒸気発生装置（ボイラ）の一時的な運転停止を回避するため、アキュムレータに蒸気を貯蔵する時間に応じてアキュムレータに貯蔵される蒸気を少しづつ放出するため、負荷率の低い運転（低負荷率運転）が長時間に亘って継続され、蒸気発生装置の効率が低下する虞がある。
【０００７】
そこで、本発明は、蒸気負荷における蒸気の需要量が変動しても、効率を低下させることなく、蒸気使用プラントの蒸気発生装置を運転できるプラント制御装置及び蒸気使用プラントの制御方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため、本発明は、蒸気発生装置と、前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、を含んで構成される蒸気使用プラントに備わり、前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置の運転パターンを決定し、前記運転パターンに基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置とする。そして、前記予測需要量の蒸気が発生する前記蒸気発生装置の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯での前記蒸気発生装置の運転時間が短くなるように、前記運転パターンを決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によると、蒸気負荷における蒸気の需要量が変動しても、効率を低下させることなく、蒸気使用プラントの蒸気発生装置を運転できるプラント制御装置及び蒸気使用プラントの制御方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態に係る蒸気使用プラント及びプラント制御装置の構成図である。
【図２】ボイラ効率とボイラ負荷率を示すグラフである。
【図３】蒸気需要量の時系列変動の一例を示すグラフである。
【図４】（ａ）はデータ入力部の一構成例を示す図、（ｂ）はデータ入力画面の一構成例を示す図である。
【図５】ボイラ運転方法決定部が第１の実施形態で運転パターンを決定する手順を示すフローチャートである。
【図６】（ａ）は第１特定時刻を説明するためのグラフ、（ｂ）はボイラで発生する蒸気量の時系列変動を示すグラフである。
【図７】（ａ）は第１特定時刻と第２特定時刻を説明するためのグラフ、（ｂ）はボイラで発生する蒸気量の時系列変動を示すグラフである。
【図８】蒸気需要量の時系列変動の他の一例を示すグラフである。
【図９】ボイラ運転方法決定部が第２の実施形態で運転パターンを決定する手順を示すフローチャートである。
【図１０】（ａ）は第４特定時刻と第５特定時刻を説明するためのグラフ、（ｂ）はボイラで発生する蒸気量の時系列変動を示すグラフである。
【図１１】（ａ）は第７特定時刻と第８特定時刻を説明するためのグラフ、（ｂ）はボイラで発生する蒸気量の時系列変動を示すグラフである。
【図１２】第３の実施形態に係る蒸気使用プラント及びプラント制御装置の構成図である。
【図１３】第４の実施形態に係る蒸気使用プラント及びプラント制御装置の構成図である。
【図１４】第５の実施形態に係る蒸気使用プラント及びプラント制御装置の構成図である。
【図１５】第５の実施形態に係る蒸気使用プラントに備わる第１ボイラと第２ボイラのボイラ効率とボイラ負荷率を示すグラフである。
【図１６】蒸気発生量を変えて、第１ボイラと第２ボイラを運転する状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態について、適宜図を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、第１の実施形態に係る蒸気発生装置（ボイラ１０）は、蒸気を動力源として駆動するプラント（蒸気使用プラント１）に備わり、蒸気を動力源とする生産装置などの付属設備に蒸気を供給する蒸気を発生する装置である。
蒸気を動力源とする付属設備は限定されるものではないが、ボイラ１０に対する負荷となることから、以下、蒸気を動力源とする付属設備を蒸気負荷２０と称する。
【００１２】
また、ボイラ１０と蒸気負荷２０を連結する蒸気配管１１には、ボイラ１０で発生した蒸気を貯蔵するための蒸気貯蔵装置（蒸気アキュムレータ３０）が備わり、蒸気負荷２０には蒸気アキュムレータ３０から蒸気が供給される。さらに、蒸気アキュムレータ３０と蒸気負荷２０の間には、蒸気負荷２０の蒸気使用量によって変動する蒸気配管１１の蒸気圧力（配管内圧力）を計測する圧力計１１ｂと、配管内圧力を一定値に維持するための制御弁１１ａが備わっている。
制御弁１１ａを制御する図示しない制御装置は、圧力計１１ｂが計測する配管内圧力を取得し、配管内圧力が所定の一定値を維持するように制御弁１１ａの開度を設定して、蒸気アキュムレータ３０から蒸気負荷２０に供給される蒸気の流量（蒸気流量）を調節する。
【００１３】
ボイラ１０は、一般的に図２に示すような特性曲線Ｃ１で示される効率特性を有し、ボイラ効率が最も高くなるボイラ負荷率（効率最高点Ｐ１）で運転されることが好ましい。
しかしながら、前記したように蒸気発生量は蒸気負荷２０における蒸気需要量の変動にともなって変動することから、「蒸気発生量／定格蒸気発生量」で算出されるボイラ負荷率も蒸気需要量によって変動する。
このため、ボイラ１０が常に効率最高点Ｐ１で運転されることは困難である。
また、ボイラ負荷率の低下にともなってボイラ効率も低下するため、ボイラ負荷率、すなわち、蒸気負荷２０における蒸気需要量が低い状態で長時間に亘ってボイラ１０が運転されることは好ましい状態ではない。
【００１４】
そこで、第１の実施形態に係る蒸気使用プラント１には、図１に示すようにプラント制御装置１００が備わり、ボイラ効率を低下することなくボイラ１０が好適なボイラ負荷率で運転されるように、蒸気使用プラント１を制御する。
第１の実施形態に係るプラント制御装置１００は、蒸気需要量予測部１０９と、運転制御部１０１とを含んで構成され、蒸気需要量予測部１０９が予測する蒸気需要量（予測需要量と称する）の時系列変動と、蒸気アキュムレータ３０の蒸気貯蔵量と、に基づいて、運転制御部１０１がボイラ１０を制御するように構成される。
【００１５】
蒸気需要量予測部１０９は、例えば、蒸気使用プラント１の過去の運転実績に基づいて予測需要量を予測（算出）する。
この場合、蒸気需要量予測部１０９は、蒸気使用プラント１の過去の運転での蒸気の需要量を統計データ等から算出し、その平均値を予測需要量として予測することができる。
蒸気需要量予測部１０９が予測需要量を予測する方法は限定されるものではないが、例えば、前記した方法で、予め設定される蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻まで、図３に例示するような特性曲線である予測需要量曲線Ｃ２のように時系列変動する予測需要量を予測する。
【００１６】
運転制御部１０１は、蒸気需要量予測部１０９が予測する予測需要量の変動に基づいてボイラ１０の運転パターン（運転方法）を決定する運転パターン決定部（ボイラ運転方法決定部１１２）と、ボイラ運転方法決定部１１２が決定した運転パターンに基づいてボイラ１０を運転するボイラ燃焼制御部１１３と、ボイラ１０の運転パターンの決定に必要な情報をユーザ１１０が入力するためのデータ入力部１１１と、を含んで構成される。
【００１７】
そして、第１の実施形態に係る運転制御部１０１は、ボイラ１０が運転されるときの負荷率（ボイラ負荷率）をユーザ１１０が任意に設定できる構成であり、ボイラ運転方法決定部１１２は、ユーザ１１０が設定するボイラ負荷率に基づいてボイラ１０の運転パターンを決定するように構成される。
【００１８】
データ入力部１１１は、例えば、図４の（ａ）に示すように、モニタ等の出力装置１１１ａと、キーボードやマウス等の入力装置１１１ｂと、を備えるパーソナルコンピュータとする。そして、出力装置１１１ａには、ユーザ１１０（図１参照）がボイラ負荷率を入力するためのデータ入力画面４０１が表示され、ユーザ１１０が入力装置１１１ｂを操作して、データ入力画面４０１の所定の場所にボイラ負荷率を示す数値データを入力するように構成される。
【００１９】
第１の実施形態において、ユーザ１１０（図１参照）は、「運転回避負荷率ａ（負荷率ａ）」と「アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂ（負荷率ｂ）」を、ボイラ負荷率として設定可能であり、データ入力画面４０１は、例えば、図４の（ｂ）に示すように構成される。
運転回避負荷率ａは、許容できる最低のボイラ効率でボイラ１０（図１参照）を運転するためのボイラ負荷率の下限側許容値（下限負荷率）であり、ボイラ運転方法決定部１１２（図１参照）は、運転回避負荷率ａを下回るボイラ負荷率でボイラ１０が運転されることを極力回避するように運転パターンを決定する。
【００２０】
また、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂは、蒸気アキュムレータ３０（図１参照）に蒸気を貯蔵するときにボイラ１０（図１参照）が運転されるボイラ負荷率の設定値(設定負荷率)である。つまり、ボイラ運転方法決定部１１２（図１参照）は、蒸気アキュムレータ３０に蒸気を貯蔵するとき、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されるように運転パターンを決定する。
【００２１】
データ入力画面４０１は、図４の（ｂ）に示すように主に２つの領域で構成され、ボイラ１０の効率特性を示す特性曲線Ｃ１を表示するデータ表示領域４０２と、ユーザ１１０（図１参照）がデータを入力するデータ入力領域４０３と、を有する。
データ入力領域４０３には、ユーザ１１０が、運転回避負荷率ａを数値データとして入力するための第１入力部４０５と、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを数値データとして入力するための第２入力部４０６と、が備わる。
さらに、ユーザ１１０が、第１入力部４０５に入力した数値データを運転回避負荷率ａとして設定し、第２入力部４０６に入力した数値データをアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂとして設定するための設定ボタン４１１が備わる。
【００２２】
そして、ユーザ１１０（図１参照）が、第１入力部４０５に運転回避負荷率ａとする数値データを入力し、第２入力部４０６にアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂとする数値データを入力した後、設定ボタン４１１を押下することによって、運転回避負荷率ａとアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂが設定されるように構成される。
この構成によって、運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂが設定変更可能になる。
【００２３】
なお、データ入力画面４０１が第１入力部４０５のみを備えて運転回避負荷率ａのみ設定変更可能な構成であってもよい。この場合、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂは固定値として予め設定される。
また、データ入力画面４０１が第２入力部４０６のみを備えてアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂのみ設定変更可能な構成であってもよい。この場合、運転回避負荷率ａは固定値として予め設定される。
【００２４】
さらに、データ入力領域４０３には、設定された運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０（図１参照）が運転されたときの蒸気発生量（運転回避蒸気発生量）を示す直線Ｌａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたときの蒸気発生量（貯蔵時蒸気発生量）を示す直線Ｌｂが、蒸気需要量予測部１０９が予測した予測需要量の時系列変動を示す予測需要量曲線Ｃ２に重ねて表示される。
【００２５】
また、データ表示領域４０２には、前記したようにボイラ１０（図１参照）の効率特性を示す特性曲線Ｃ１が表示され、さらに、設定された運転回避負荷率ａに対応するボイラ効率（運転回避効率４０９）と、設定されたアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂに対応するボイラ効率（貯蔵運転効率４１０）も併せて表示される。
なお、運転回避負荷率ａに対応する運転回避効率４０９は、運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたときのボイラ効率であり、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂに対応する貯蔵運転効率４１０は、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたときのボイラ効率である。
【００２６】
データ入力画面４０１はこのように構成され、ユーザ１１０（図１参照）は、データ入力画面４０１によって、運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定するとともに、運転回避効率４０９と貯蔵運転効率４１０を確認できる。
換言すると、ユーザ１１０は、好適な運転回避効率４０９となるように運転回避負荷率ａを設定でき、さらに、好適な貯蔵運転効率４１０となるようにアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定できる。
そして、運転回避効率４０９及び貯蔵運転効率４１０をグラフィカルに確認することで、容易に運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定できる。
【００２７】
なお、データ入力画面４０１のデータ入力領域４０３に予測需要量曲線Ｃ２と重ねて表示される直線Ｌａ（運転回避蒸気発生量）及び直線Ｌｂ（貯蔵時蒸気発生量）をマウス等の入力装置１１１ｂでグラフィカルに移動して、運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定する構成であってもよい。
又は、データ表示領域４０２に表示される運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをマウス等の入力装置１１１ｂでグラフィカルに移動して、運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定する構成であってもよい。
【００２８】
また、モニタ等の出力装置１１１ａと入力装置１１１ｂ（キーボード、マウス等）の替わりに、例えばダイヤル式のセレクタスイッチ（図示せず）が備わり、ユーザ１１０（図１参照）がセレクタスイッチを操作して運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定するデータ入力部１１１であってもよい。
つまり、データ入力部１１１は、ユーザ１１０が運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを設定可能な構成であれば、その形態は限定されない。
【００２９】
図１に示すボイラ運転方法決定部１１２は、ユーザ１１０によって設定された運転回避負荷率ａ及びアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂと、蒸気需要量予測部１０９によって予測された蒸気需要量（予測需要量）の変動と、に基づいて、図５に示す手順でボイラ１０の運転パターンを決定する。以下にその手順を説明する（適宜図１〜４参照）。
【００３０】
ボイラ運転方法決定部１１２は、例えば、予め設定される蒸気使用プラント１の始動時刻に、運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始するように構成される。又は、ユーザ１１０が運転回避負荷率ａとアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂの少なくとも一方を入力してデータ入力画面４０１の設定ボタン４１１を押下したときに、その時刻から蒸気使用プラント１の運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始するように構成される。
【００３１】
また、蒸気需要量予測部１０９は、ボイラ運転方法決定部１１２がボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始する前に、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの予測需要量を予測する構成が好ましい。
【００３２】
ボイラ運転方法決定部１１２は、予測需要量が低下して、設定された運転回避負荷率ａに対応する運転回避蒸気発生量を下回る時刻（第１基準時刻ｔ１と称する）を決定する。さらに、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１以降で、予測需要量が上昇し、設定された運転回避負荷率ａに対応する運転回避蒸気発生量を再び上回る時刻（第２基準時刻ｔ２と称する）を決定する（ステップＳ１）。
【００３３】
例えば、ボイラ運転方法決定部１１２は、図６の（ａ）に示すように、予測需要量曲線Ｃ２と直線Ｌａ（運転回避蒸気発生量）の交点となる時刻を第１基準時刻ｔ１、第２基準時刻ｔ２として決定する。
第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間は、ボイラ１０が予測需要量の蒸気を発生するときのボイラ負荷率が、運転回避負荷率ａを下回る時間帯であり、以下、低負荷時間Ｔｌｏｗと称する。つまり、ボイラ運転方法決定部１１２は、低負荷時間Ｔｌｏｗを算出する。
【００３４】
低負荷時間Ｔｌｏｗは、予測需要量の蒸気を発生させるボイラ負荷率が低く、予測需要量の蒸気を発生させるボイラ負荷率でボイラ１０が運転されるとボイラ効率が悪化する時間帯である。したがって、低負荷時間Ｔｌｏｗでボイラ１０が運転される時間は、極力短いほうが好ましい。
【００３５】
ボイラ運転方法決定部１１２はステップＳ２で、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間（低負荷時間Ｔｌｏｗ）に蒸気負荷２０での需要が予測される蒸気量（低負荷時蒸気量と称する）を算出する。
低負荷時蒸気量は、低負荷時間Ｔｌｏｗに亘って予測需要量が積算された積算量に相当する蒸気量であり、図６の（ａ）における領域Ａ１の面積で示される。
【００３６】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２はステップＳ３で、低負荷時蒸気量と、第１基準時刻ｔ１の時点で蒸気アキュムレータ３０に貯蔵されている蒸気量（残存蒸気量と称する）と、を比較する。
なお、第１基準時刻ｔ１での残存蒸気量は、ボイラ運転方法決定部１１２が、ボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始した時点における残存蒸気量、あるいはそれを元にして予測される第１基準時刻ｔ１での残存蒸気量とすることができる。そして、残存蒸気量は蒸気アキュムレータ３０に備わる図示しない蒸気量計測装置等によって計測される構成が好ましい。
【００３７】
低負荷時蒸気量が第１基準時刻ｔ１における残存蒸気量以下の場合（ステップＳ３→Ｎｏ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２までの間（低負荷時間Ｔｌｏｗ）はボイラ１０の運転が停止され、第１基準時刻ｔ１以前及び第２基準時刻ｔ２以降は、予測需要量の蒸気を発生するボイラ負荷率（負荷率ｃとする）でボイラ１０が運転されるように、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンを決定する（ステップＳ４）。
【００３８】
一方、低負荷時蒸気量が第１基準時刻ｔ１における残存蒸気量より多い場合（ステップＳ３→Ｙｅｓ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、低負荷時蒸気量が蒸気アキュムレータ３０の容量（アキュムレータ容量）を超えているか否かを判定する（ステップＳ５）。
【００３９】
低負荷時蒸気量がアキュムレータ容量以下の場合（ステップＳ５→Ｎｏ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１以前の特定の時刻（第１特定時刻ｔａ）を決定する（ステップＳ６）。
この第１特定時刻ｔａは、当該時刻ｔａから第１基準時刻ｔ１まで、ユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転された場合に蒸気アキュムレータ３０に追加貯蔵される蒸気量と、当該時刻ｔａの時点で蒸気アキュムレータ３０に貯蔵されている残存蒸気量の合計が、低負荷時蒸気量（図６の（ａ）における領域Ａ１の面積）と等しくなる時刻である。
【００４０】
蒸気アキュムレータ３０に追加貯蔵される蒸気量は、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転された場合に発生する貯蔵時蒸気発生量（直線Ｌｂ）から予測需要量（予測需要量曲線Ｃ２）を減算した蒸気量を、第１特定時刻ｔａから第１基準時刻ｔ１まで積算した積算量（蒸気量）であり、図６の（ａ）における領域Ａ２の面積で示される。つまり、ボイラ運転方法決定部１１２は、時刻ｔａから第１基準時刻ｔ１までに蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気量の合計が低負荷時蒸気量（図６の（ａ）における領域Ａ１の面積）と等しくなるように第１特定時刻ｔａを決定する。
【００４１】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１特定時刻ｔａから第１基準時刻ｔ１まではユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転され、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間（低負荷時間Ｔｌｏｗ）はボイラ１０の運転が停止され、さらに、第１特定時刻ｔａ以前及び第２基準時刻ｔ２以降は、予測需要量の蒸気を発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転されるように、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンを決定する（ステップＳ７）。
【００４２】
ボイラ１０で発生する蒸気発生量は、図６の（ｂ）に示す特性曲線Ｃ３のように時系列変動する。
第１特定時刻ｔａから第１基準時刻ｔ１までの間、つまり、低負荷時間Ｔｌｏｗより前に、ボイラ１０はユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率として運転されて蒸気が蒸気アキュムレータ３０に追加貯蔵される。その結果、第１基準時刻ｔ１の時点で、蒸気アキュムレータ３０には低負荷時蒸気量の蒸気が貯蔵される。
第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間は、ボイラ１０の運転が停止されボイラ１０で発生する蒸気発生量が「０」になるが、この間は、蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が蒸気負荷２０に供給される。そして、第２基準時刻ｔ２でボイラ１０の運転が再開されて予測需要量に相当する蒸気発生量の蒸気が発生し、蒸気負荷２０に供給される。
【００４３】
この構成によると、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて、蒸気アキュムレータ３０から蒸気負荷２０に蒸気が供給される間はボイラ１０の運転が停止され、ボイラ１０が運転回避負荷率ａ以下のボイラ負荷率で低負荷率運転される時間をゼロにすることができる。
【００４４】
一方、ステップＳ５において、低負荷時蒸気量がアキュムレータ容量を超えている場合（ステップＳ５→Ｙｅｓ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１より以降の特定の時刻（第２特定時刻ｔｂ）を決定する（ステップＳ８）。
この第２特定時刻ｔｂは、第１基準時刻ｔ１から当該時刻ｔｂまでに必要と予測される蒸気量（図７の（ａ）における領域Ａ３の面積）が、アキュムレータ容量と等しくなる時刻である。
【００４５】
さらに、ボイラ運転方法決定部１１２はステップＳ９で、第１基準時刻ｔ１以前に特定の時刻（第３特定時刻ｔｃ）を決定する。
この第３特定時刻ｔｃは、当該時刻ｔｃから第１基準時刻ｔ１まで、ユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転された場合に蒸気アキュムレータ３０が蒸気で満たされるための時刻である。
【００４６】
つまり、第３特定時刻ｔｃは、当該時刻ｔｃから第１基準時刻ｔ１まで、ボイラ１０がアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率として運転されたときに発生する蒸気量から予測需要量を減算した蒸気量の積算量（図７の（ａ）における領域Ａ４の面積で示される蒸気量）が、当該時刻ｔｃの時点における蒸気アキュムレータ３０の空き容量に相当する蒸気量となって、第１基準時刻ｔ１の時点で蒸気アキュムレータ３０が蒸気で満たされるように決定される時刻である。
【００４７】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２は、第３特定時刻ｔｃから第１基準時刻ｔ１まではユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転され、第１基準時刻ｔ１から第２特定時刻ｔｂまではボイラ１０の運転が停止され、さらに、第３特定時刻ｔｃ以前及び第２特定時刻ｔｂ以降は、予測需要量の蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転されるように、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンを決定する（ステップＳ１０）。
【００４８】
ボイラ１０で発生する蒸気発生量は、図７の（ｂ）に示す特性曲線Ｃ４のように時系列変動する。
第３特定時刻ｔｃから第１基準時刻ｔ１まで、つまり、低負荷時間Ｔｌｏｗより前に、ボイラ１０はユーザ１１０が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂをボイラ負荷率として運転され、第１基準時刻ｔ１までに、第３特定時刻ｔｃの時点における蒸気アキュムレータ３０の空き容量に相当する蒸気量が蒸気アキュムレータ３０に追加貯蔵される。その結果、第１基準時刻ｔ１において、蒸気アキュムレータ３０にはアキュムレータ容量に相当する蒸気量の蒸気が貯蔵される。つまり、蒸気アキュムレータ３０が蒸気で満たされる。
【００４９】
第１基準時刻ｔ１から第２特定時刻ｔｂの間は、ボイラ１０の運転が停止されてボイラ１０で発生する蒸気発生量が「０」になるが、この間は、蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が蒸気負荷２０に供給される。そして、第２特定時刻ｔｂで蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が全て蒸気負荷２０に供給された後、ボイラ１０の運転が再開されて予測需要量に相当する蒸気発生量の蒸気が発生する。
【００５０】
この構成によると、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて、蒸気アキュムレータ３０から蒸気負荷２０に蒸気が供給される間はボイラ１０の運転が停止され、ボイラ１０が運転回避負荷率ａ以下のボイラ負荷率で運転される時間を第２特定時刻ｔｂから第２基準時刻ｔ２までの時間とすることができる。
したがって、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２まで、運転回避負荷率ａ以下のボイラ負荷率でボイラ１０が低負荷率運転される場合に比べて、ボイラ１０が低負荷率運転される時間を短縮できる。
【００５１】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２が図５に示すステップＳ１〜ステップＳ１０の手順を実行して決定した運転パターンに基づいて、ボイラ燃焼制御部１１３がボイラ１０を運転する。
【００５２】
以上のように、第１の実施形態に係るボイラ１０（図１参照）は、低負荷時蒸気量とアキュムレータ容量のうち、少ない側に相当する貯蔵蒸気量の蒸気を、低負荷時間Ｔｌｏｗより前に蒸気アキュムレータ３０に貯蔵することによって、ユーザ１１０（図１参照）が設定した運転回避負荷率ａ以下のボイラ負荷率で低負荷率運転される時間を短縮、又はゼロにできる。この構成によって、効率の低い低負荷率運転の時間を短縮することができ、ボイラ効率を低下させることなくボイラ１０を運転することができる。そして、省エネルギを図ることができる。
また、ボイラ１０の運転がＯＮ／ＯＦＦする回数を例えば１回に減らすことができるためボイラ１０のＯＮ／ＯＦＦ運転の頻発による効率低下を軽減でき、このことによってもボイラ効率を低下させることなくボイラ１０を運転することができる。そして、省エネルギを図ることができる。
【００５３】
なお、第１基準時刻ｔ１以前に第１特定時刻ｔａが決定できない場合、ボイラ運転方法決定部１１２は、蒸気使用プラント１（図１参照）の始動時刻から、ユーザ１１０（図１参照）が設定したアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂでボイラ１０（図１参照）を運転し、第１基準時刻ｔ１でボイラ１０の運転を停止して蒸気アキュムレータ３０（図１参照）から蒸気負荷２０（図１参照）に蒸気を供給するように運転パターンを決定する。
【００５４】
《第２の実施形態》
第２の実施形態に係る蒸気使用プラントは、図１に示す蒸気使用プラント１及びプラント制御装置１００と同じ構成とするが、アキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂが設定されていなくても運用可能であり、図４の（ｂ）に示すデータ入力画面４０１の構成のうち、ユーザ１１０がアキュムレータ貯蔵時運転負荷率ｂを数値データとして入力する第２入力部４０６を含まない構成とすることができる。
【００５５】
例えば、蒸気需要量予測部１０９が予測する予測需要量が、蒸気使用プラント１（図１参照）の始動時刻から運転終了時刻まで、図８に示す予測需要量曲線Ｃ５のように時系列変動する場合、ボイラ運転方法決定部１１２は、ユーザ１１０（図１参照）が設定した運転回避負荷率ａ以上のボイラ負荷率でボイラ１０が運転されるように運転パターンを決定する。
【００５６】
第２の実施形態においてボイラ運転方法決定部１１２は、図９に示す手順にしたがってボイラ１０の運転パターンを決定する。以下にその手順を説明する（適宜図１〜４参照）。
【００５７】
第１の実施形態と同様、予め設定される蒸気使用プラント１の始動時刻に、運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始するように構成される。又は、ユーザ１１０が運転回避負荷率ａを入力してデータ入力画面４０１の設定ボタン４１１を押下したときに、その時刻から蒸気使用プラント１の運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始するように構成される。
【００５８】
また、第１の実施形態と同様に、蒸気需要量予測部１０９は、ボイラ運転方法決定部１１２がボイラ１０の運転パターンを決定する手順を開始する前に、予測需要量を予測する構成が好ましい。
【００５９】
ボイラ運転方法決定部１１２は、予測需要量が低下して、設定された運転回避負荷率ａに対応する運転回避蒸気発生量を下回る第１基準時刻ｔ１と、第１基準時刻ｔ１以降で、予測需要量が上昇して運転回避蒸気発生量を再び上回る第２基準時刻ｔ２を決定する（ステップＳ２０）。つまり、ボイラ運転方法決定部１１２は、低負荷時間Ｔｌｏｗを算出する。
【００６０】
さらに、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２までの間、すなわち、低負荷時間Ｔｌｏｗに、設定された運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０を運転した場合に蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気量（余剰蒸気量と称する）を算出する（ステップＳ２１）。この余剰蒸気量は、予測需要量に対して余剰な蒸気量であって、運転回避蒸気発生量（直線Ｌａ）から予測需要量（予測需要量曲線Ｃ５）を減算した蒸気量を第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２まで、つまり、低負荷時間Ｔｌｏｗに亘って積算した積算量（蒸気量）であり、図１０の（ａ）における領域Ａ５の面積で示される。
【００６１】
ボイラ運転方法決定部１１２はステップＳ２２で、第２基準時刻ｔ２における残存蒸気量と余剰蒸気量の合計（合計蒸気量と称する）と、アキュムレータ容量を比較する。
そして、合計蒸気量がアキュムレータ容量以下の場合（ステップＳ２２→Ｎｏ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、第２基準時刻ｔ２以降、つまり、低負荷時間Ｔｌｏｗより後で、予測需要量が最大となる点（ピーク点Ｐｋ）の前後における特定の時間（第４特定時刻ｔｄ、第５特定時刻ｔｅ）を決定する（ステップＳ２３）。
【００６２】
ボイラ運転方法決定部１１２は、第４特定時刻ｔｄ及び第５特定時刻ｔｅを以下のように決定する。
第４特定時刻ｔｄにおける予測需要量が「Ｓｔ１」の場合、第５特定時刻ｔｅは、ピーク点Ｐｋを過ぎた後で予測需要量が再度「Ｓｔ１」になる時刻とする。
さらに、第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅまでボイラ１０が蒸気量「Ｓｔ１」の蒸気を発生した場合に、予測需要量に不足する蒸気量を算出する。
【００６３】
予測需要量に不足する蒸気は蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が供給されることになり、予測需要量に不足する蒸気量は、蒸気アキュムレータ３０から消費される蒸気量になる。このように、第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅまでに蒸気アキュムレータ３０から消費される蒸気量（ピーク時貯蔵蒸気消費量と称する）は、予測需要量から蒸気量「Ｓｔ１」を減算した差を第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅまで積算した積算量（蒸気量）であり、図１０の（ａ）における領域Ａ６の面積として示される。
【００６４】
さらに、ボイラ運転方法決定部１１２は、ピーク時貯蔵蒸気消費量が、前記した合計蒸気量と等しくなるように蒸気量「Ｓｔ１」を設定する。換言すると、ボイラ運転方法決定部１１２は、図１０の（ａ）における領域Ａ６の面積が合計蒸気量と等しくなるように、蒸気量「Ｓｔ１」を決定し、さらに、第４特定時刻ｔｄ及び第５特定時刻ｔｅを決定する。
【００６５】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間（低負荷時間Ｔｌｏｗ）は、ユーザ１１０が設定した運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転され、第２基準時刻ｔ２から第４特定時刻ｔｄまでは予測需要量の蒸気を発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転され、第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅまでは「Ｓｔ１」の蒸気量を発生するボイラ負荷率（負荷率ｄとする）でボイラ１０が運転され、さらに、第１基準時刻ｔ１以前及び第５特定時刻ｔｅ以降は、予測需要量の蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転されるように、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンを決定する（ステップＳ２４）。
【００６６】
ボイラ１０で発生する蒸気発生量は、図１０の（ｂ）に示す特性曲線Ｃ６のように時系列変動する。第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間、余剰蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０に貯蔵され、第２基準時刻ｔ２において、蒸気アキュムレータ３０には前記した合計蒸気量の蒸気が貯蔵される。
そして、低負荷時間Ｔｌｏｗより後に決定される第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅの間は、ボイラ１０が予測需要量より少ない蒸気量「Ｓｔ１」の蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｄ）で運転され、合計蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０から消費される。
つまり、第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅの間は、蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が蒸気負荷２０に供給され、さらに、ボイラ１０が予測需要量より少なく蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｄ）で運転される。
【００６７】
このように、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２の間にユーザ１１０が設定する運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されることによって、ボイラ１０が効率の低い低負荷率運転される低負荷率運転時間をゼロにすることができる。
【００６８】
また、第４特定時刻ｔｄから第５特定時刻ｔｅの間に、予測需要量が最大になるピーク点Ｐｋが存在することから、予測需要量が最大になるときに、予測需要量より少なく蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｄ）でボイラ１０が運転される。
【００６９】
一方、ステップＳ２２において、合計蒸気量がアキュムレータ容量を超えている場合（ステップＳ２２→Ｙｅｓ）、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１以降に、特定の時刻（第６特定時刻ｔｆ）を決定する（ステップＳ２５）。
この第６特定時刻ｔｆは、第１基準時刻ｔ１から当該時刻ｔｆまで運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたときに、アキュムレータ容量と等しい蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される時刻である。
【００７０】
つまり、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１から第６特定時刻ｔｆまで運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたときに、第１基準時刻ｔ１の時点における蒸気アキュムレータ３０の空き容量に相当する蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０に貯蔵されるように第６特定時刻ｔｆを設定する。
この構成によって、第１基準時刻ｔ１から第６特定時刻ｔｆまで、運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転されたとき、蒸気アキュムレータ３０にはアキュムレータ容量に相当する蒸気量の蒸気が貯蔵され、第６特定時刻ｔｆの時点で蒸気アキュムレータ３０が蒸気で満たされる。
【００７１】
さらにボイラ運転方法決定部１１２は、第２基準時刻ｔ２以降、つまり、低負荷時間Ｔｌｏｗより後で、予測需要量が最大になる点（ピーク点Ｐｋ）の前後における特定の時間（第７特定時刻ｔｇ、第８特定時刻ｔｈ）を決定する（ステップＳ２６）。
ボイラ運転方法決定部１１２は、第７特定時刻ｔｇ、第８特定時刻ｔｈを以下のように決定する。
例えば、図１１の（ａ）に示すように、第７特定時刻ｔｇにおける予測需要量が「Ｓｔ２」の場合、第８特定時刻ｔｈは、ピーク点Ｐｋを過ぎた後で予測需要量が再度「Ｓｔ２」になる時刻とする。
【００７２】
さらに、第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈまでボイラ１０が蒸気量「Ｓｔ２」の蒸気を発生した場合に、予測需要量に不足する蒸気量を算出する。
前記したように、予測需要量に不足する蒸気量は、蒸気アキュムレータ３０から消費される蒸気量（ピーク時貯蔵蒸気消費量）と等しくなる。
予測需要量に不足する蒸気量、つまり、ピーク時貯蔵蒸気消費量は、予測需要量から蒸気量「Ｓｔ２」を減算した差を第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈまで積算した積算量（蒸気量）であり、図１１の（ａ）における領域Ａ７の面積として示される。
【００７３】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２は、ピーク時貯蔵蒸気消費量がアキュムレータ容量に相当する蒸気量と等しくなるように蒸気量「Ｓｔ２」を設定し、さらに、第７特定時刻ｔｇ及び第８特定時刻ｔｈを決定する。換言すると、ボイラ運転方法決定部１１２は、図１１の（ａ）における領域Ａ７の面積がアキュムレータ容量と等しくなるように、蒸気量「Ｓｔ２」を決定し、第７特定時刻ｔｇ及び第８特定時刻ｔｈを決定する。
【００７４】
ボイラ運転方法決定部１１２は、第１基準時刻ｔ１から第６特定時刻ｔｆまではユーザ１１０が設定した運転回避負荷率ａをボイラ負荷率としてボイラ１０が運転され、第６特定時刻ｔｆから第７特定時刻ｔｇまでは予測需要量の蒸気を発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転され、第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈまでは「Ｓｔ２」の蒸気量を発生するボイラ負荷率（負荷率ｅとする）でボイラ１０が運転され、さらに、第１基準時刻ｔ１以前及び第８特定時刻ｔｈ以降は、予測需要量の蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｃ）でボイラ１０が運転されるように、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンを決定する（ステップＳ２７）。
【００７５】
ボイラ１０で発生する蒸気発生量は、図１１の（ｂ）に示す特性曲線Ｃ７のように時系列変動する。第１基準時刻ｔ１から第６特定時刻ｔｆの間、余剰蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０に貯蔵され、第６特定時刻ｔｆにおいて、蒸気アキュムレータ３０にはアキュムレータ容量に相当する蒸気量の蒸気が貯蔵される。つまり、第６特定時刻ｔｆにおいて、蒸気アキュムレータ３０は蒸気で満たされる。
そして、低負荷時間Ｔｌｏｗより後に決定される第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈの間は、アキュムレータ容量に相当する蒸気量の蒸気がピーク時貯蔵蒸気消費量として蒸気アキュムレータ３０から消費される。
【００７６】
したがって、第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈの間は、予測需要量を下回る蒸気量「Ｓｔ２」の蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｅ）でボイラ１０が運転されてアキュムレータ容量に等しい蒸気量の蒸気が蒸気アキュムレータ３０から消費される。
つまり、第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈの間は、蒸気アキュムレータ３０に貯蔵される蒸気が蒸気負荷２０に供給され、さらに、ボイラ１０が予測需要量より少なく蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｅ）で運転される。
【００７７】
また、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて運転回避負荷率ａより低いボイラ負荷率でボイラ１０が低負荷率運転される時間を、第６特定時刻ｔｆから第２基準時刻ｔ２までの時間とすることができ、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２まで、運転回避負荷率ａ以下のボイラ負荷率でボイラ１０が低負荷率運転される場合に比べて、低負荷率運転される時間を短縮できる。
【００７８】
また、第７特定時刻ｔｇから第８特定時刻ｔｈの間に、予測需要量が最大になるピーク点Ｐｋが存在することから、予測需要量が最大になるときに、予測需要量より少なく蒸気が発生するボイラ負荷率（負荷率ｅ）でボイラ１０が運転される。
【００７９】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２が図９に示すステップＳ２０〜ステップＳ２７の手順を実行して決定した運転パターンに基づいて、ボイラ燃焼制御部１１３がボイラ１０を運転する。
【００８０】
以上のように、第２の実施形態に係るボイラ１０（図１参照）は、運転を停止（ＯＦＦ）することなく連続運転することによって、運転のＯＮ／ＯＦＦに伴う効率の低下を回避でき、ボイラ効率を低下させることなくボイラ１０を運転できる。
また、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて、運転回避負荷率ａより低いボイラ負荷率でボイラ１０が低負荷率運転される時間をゼロにすること、又は、短縮することができる。この構成によって、ボイラ１０の低負荷率運転による効率低下を軽減でき、ボイラ効率を低下させることなくボイラ１０を運転できる。そして、省エネルギを図ることができる。
【００８１】
《第３の実施形態》
第３の実施形態に係る蒸気使用プラントは、図１に示す蒸気使用プラント１及びプラント制御装置１００とほぼ同じ構成とするが、図１２に示すように、ボイラ運転方法決定部１１２に燃料使用量評価部１０１ａが備わる構成が異なっている。
【００８２】
例えば、第１の実施形態に係るボイラ運転方法決定部１１２は、図６の（ｂ）に示すように、第１基準時刻ｔ１から第２基準時刻ｔ２まではボイラ１０の運転が停止（ＯＦＦ）されるようにボイラ１０の運転パターンを決定する。
又は、図７の（ｂ）に示すように、第１基準時刻ｔ１から第２特定時刻ｔｂまではボイラ１０の運転が停止（ＯＦＦ）されるようにボイラ１０の運転パターンを決定する。
この構成では、低負荷時間Ｔｌｏｗでボイラ１０の運転を停止し、ボイラ１０が低負荷率運転される時間を短縮して（ゼロにして）省エネルギを図っている。
【００８３】
一方、第２の実施形態に係るボイラ運転方法決定部１１２は、図１０の（ｂ）、図１１の（ｂ）に示すように、ユーザ１１０（図１参照）が設定する運転回避負荷率ａより低いボイラ負荷率でボイラ１０が運転されることを極力回避するように運転パターンを決定する。
この構成では、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて、ユーザ１１０（図１参照）が設定した運転回避負荷率ａより低いボイラ負荷率でボイラ１０が運転される時間をゼロ、又は短くすることで、ボイラ１０が低負荷率運転される時間を短縮して（ゼロにして）省エネルギを図っている。
【００８４】
そこで、第３の実施形態に係るプラント制御装置１００は、低負荷時間Ｔｌｏｗでボイラ１０の運転を停止して省エネルギを図るという第１の実施形態に係る運転パターン（第１運転パターン）による運転と、低負荷時間Ｔｌｏｗにおいて、設定される運転回避負荷率ａより低いボイラ負荷率でボイラ１０が運転される時間をゼロ又は短くして省エネルギを図るという第２の実施形態に係る運転パターン（第２運転パターン）による運転と、の省エネルギの効果を、燃料使用量評価部１０１ａが備わるボイラ運転方法決定部１１２で評価して省エネルギの効果の高い一方を運転パターンとして決定し、決定された運転パターンに基づいてボイラ１０が運転される構成とする。
【００８５】
そのため、第３の実施形態に係るボイラ運転方法決定部１１２は、図５に示す手順を実行して、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターン（第１運転パターン）を決定する。さらに、図９に示す手順を実行して、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までのボイラ１０の運転パターン（第２運転パターン）を決定する。
そして、第１運転パターン及び第２運転パターンを燃料使用量評価部１０１ａに入力する。燃料使用量評価部１０１ａは、ボイラ１０が第１運転パターンにしたがって運転された場合の燃料消費量（第１燃料消費量）と、ボイラ１０が第２運転パターンにしたがって運転された場合の燃料消費量（第２燃料消費量）を算出し、第１運転パターンと第２運転パターンのうち、少ない燃料消費量でボイラ１０が運転される一方を選択してボイラ運転方法決定部１１２に入力する。
【００８６】
なお、ボイラ１０の燃料消費量「Ｆｕｓｅ」は、次式（１）で算出可能である。
Ｆｕｓｅ＝１００×（ＳＴｕｓｅ）×（ｈ’’−ｈ’）／（η×Ｈ）・・・（１）
式（１）における「ｈ’’」はボイラ発生蒸気の比エンタルピ、「ｈ’」はボイラ給水の比エンタルピ、「Ｈ」は低位発熱量を示し、それぞれボイラ１０固有の定数である。
また、「ＳＴｕｓｅ」はボイラ１０で発生する蒸気発生量を示し、「η」はボイラ１０のボイラ効率を示す。
【００８７】
例えば、図１２に示す燃料使用量評価部１０１ａは、第１運転パターンにしたがってボイラ１０が運転されるときに発生する蒸気発生量の時系列変動を特性曲線Ｃ３（図６の（ｂ）参照）又は特性曲線Ｃ４（図７の（ｂ）参照）から取得し、さらに、取得した蒸気発生量の時系列変動からボイラ負荷率の時系列変動を算出する。さらに、特性曲線Ｃ１（図２参照）を参照してボイラ負荷率の時系列変動に応じたボイラ効率「η」の時系列変動を取得する。
【００８８】
そして、燃料使用量評価部１０１ａは、第１運転パターンにしたがってボイラ１０が運転されている任意の時刻に発生する蒸気発生量を「ＳＴｕｓｅ」とし、この蒸気発生量「ＳＴｕｓｅ」と当該時刻のボイラ効率「η」を式（１）に代入して、当該時刻における燃料消費量「Ｆｕｓｅ」を算出する。
【００８９】
さらに、燃料使用量評価部１０１ａは、任意の時刻における燃料消費量「Ｆｕｓｅ」を、第１運転パターンにしたがってボイラ１０が運転される蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻まで積算することによって、ボイラ１０が第１運転パターンにしたがって蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻まで運転されたときの燃料消費量（第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」）を算出する。
【００９０】
同様にして、燃料使用量評価部１０１ａは、ボイラ１０が第２運転パターンにしたがって蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻まで運転されたときの燃料消費量（第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」）を算出する。
そして、燃料使用量評価部１０１ａは、第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」と第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」に基づいて、第１運転パターンと第２運転パターンの一方を選択する。
【００９１】
具体的に、燃料使用量評価部１０１ａは、第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」と第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」を比較し、第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」が第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」より小さい場合（Ｆｕｓｅ１＜Ｆｕｓｅ２）、第１運転パターンを選択してボイラ運転方法決定部１１２に入力する。一方、第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」が第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」より小さい場合（Ｆｕｓｅ２＜Ｆｕｓｅ１）は、第２運転パターンを選択してボイラ運転方法決定部１１２に入力する。
なお、第１燃料消費量「Ｆｕｓｅ１」と第２燃料消費量「Ｆｕｓｅ２」が等しい場合（Ｆｕｓｅ１＝Ｆｕｓｅ２）、燃料使用量評価部１０１ａは、第１運転パターンと第２運転パターンの任意の一方を選択する構成とすればよい。
【００９２】
ボイラ運転方法決定部１１２は、燃料使用量評価部１０１ａから入力される第１運転パターンと第２運転パターンの一方をボイラ１０の運転パターンとして決定する。
そして、ボイラ運転方法決定部１１２が決定した運転パターンに基づいて、ボイラ燃焼制御部１１３がボイラ１０を運転する。
【００９３】
この構成によると、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１運転パターンと第２運転パターンのうちの燃料消費量の少ない一方をボイラ１０の運転パターンに決定することができ、ボイラ１０における燃料消費量を効果的に減らすことができる。このことによって、蒸気使用プラント１の省エネルギの効果を向上できる。
【００９４】
《第４の実施形態》
本発明の第４の実施形態に係る蒸気使用プラントは、図１に示す蒸気使用プラント１及びプラント制御装置１００とほぼ同じ構成であるが、図１３に示すように、蒸気需要量予測部１０９に替わってプラント運転制御部１９０が備わる。
プラント運転制御部１９０は、例えば、予め決定される蒸気使用プラント１の稼動計画に基づいて蒸気負荷２０における蒸気需要量の時系列変動を含んだ用役需要パターンを作成し、さらに、ボイラ運転方法決定部１１２は、プラント運転制御部１９０が作成する用役需要パターンに含まれる蒸気需要量の時系列変動に基づいて、ボイラ１０の最適な運転方法（運転パターン）を決定する。
【００９５】
そのため、プラント運転制御部１９０には、経営資源計画立案システム（以下、ＥＲＰシステム１９１）と、製造実行及び分散制御システム（以下、ＭＥＳ・ＤＣＳシステム１９２）と、が接続される。
ＥＲＰシステム１９１はスケジューラを有し、蒸気使用プラント１の時系列に沿った稼動計画を備えている。
また、ＭＥＳ・ＤＣＳシステム１９２は、蒸気使用プラント１における製造処方を有する。ここでいう製造処方は、例えば蒸気使用プラント１で製品を製造する場合は、その製造工程を示す情報である。
【００９６】
プラント運転制御部１９０には、用役需要量演算モジュール１９０ａと、用役需要量補正モジュール１９０ｂと、最適運転制御モジュール１９０ｃと、が備わっている。
用役需要量演算モジュール１９０ａは、ＥＲＰシステム１９１から稼動計画を取得するとともに、ＭＥＳ・ＤＣＳシステム１９２から製造処方を取得し、稼動計画及び製造処方に基づいて、蒸気使用プラント１で使用する用役（例えば、温水、冷水、エア、電気、蒸気など）の必要用役量の時系列変動を予測し、予測した用役量の時系列変動を示す用役需要パターンを作成する。
【００９７】
用役需要量補正モジュール１９０ｂは、蒸気使用プラント１の実際の運転時における環境状態量を取得し、取得した環境状態量に基づいて、用役需要量演算モジュール１９０ａが作成する用役需要パターンを補正する。
ここでいう環境状態量は、例えば、蒸気使用プラント１が設置される環境の温度、湿度、気圧等を含んだ状態量であり、用役需要量補正モジュール１９０ｂは、温度、湿度、気圧等に基づいて、蒸気使用プラント１で使用する用役量を蒸気使用プラント１の実際の運転時の環境状態量に基づいて補正する。
【００９８】
最適運転制御モジュール１９０ｃは、用役需要量補正モジュール１９０ｂによって補正された用役需要パターンを利用して、蒸気使用プラント１に備わる複数の付属設備（生産装置等）に対して負荷を分散するように最適化する機能と、複数の付属設備が作動するときの時定数を考慮した運転計画を決定する機能と、を有する。
【００９９】
第４の実施形態に係る運転制御部１０１は、用役需要量演算モジュール１９０ａが作成して用役需要量補正モジュール１９０ｂが補正する用役需要パターンに含まれる蒸気量の時系列変動を、蒸気量の予測需要量として取得し、例えば第１の実施形態に係る運転制御部１０１と同様に、ボイラ１０の運転パターンを決定する。
又は、第２の実施形態に係る運転制御部１０１と同様に、用役需要量演算モジュール１９０が作成して用役需要量補正モジュール１９０ｂが補正する用役需要パターンに含まれる蒸気量の時系列変動を、蒸気量の予測需要量としてボイラ１０の運転パターンを決定してもよい。
【０１００】
また、第３の実施形態に係る運転制御部１０１と同様に、用役需要量演算モジュール１９０ａが作成して用役需要量補正モジュール１９０ｂが補正する用役需要パターンに含まれる蒸気量の時系列変動を、蒸気量の予測需要量として第１運転パターン及び第２運転パターンを決定し、さらに、第１運転パターンと第２運転パターンのうちの省エネルギの効果の高い一方を運転パターンに決定する構成としてもよい。
【０１０１】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２が決定した運転パターンに基づいて、ボイラ燃焼制御部１１３がボイラ１０を運転する。
【０１０２】
第４の実施形態に係る蒸気使用プラント１は、蒸気需要量予測部１０９（図１参照）が予測する予測需要量の代わりに、プラント運転制御部１９０の用役需要量演算モジュール１９０ａが作成して用役需要量補正モジュール１９０ｂが補正する用役需要パターンに含まれる蒸気量の時系列変動を利用する点以外は、第１〜３の実施形態に係る蒸気使用プラント１（図１参照）の構成と同一であり、第１〜３の実施形態に係る蒸気使用プラント１と同様に、ボイラ効率を低下することなくボイラ１０を運転できるという効果を奏する。
【０１０３】
《第５の実施形態》
本発明の第５の実施形態は、図１４に示すように複数のボイラ１０（図１４には２台の第１ボイラ１０ａ、第２ボイラ１０ｂを図示）を備え、効率低下を軽減するように複数のボイラ１０が運転される蒸気使用プラント１とする。
なお、第１ボイラ１０ａ、第２ボイラ１０ｂのボイラ効率は、例えば、図１５に示すように示される。
【０１０４】
第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの定格蒸気発生量を等しく「ＳＴｓｔｄ」とし、蒸気負荷２０における蒸気需要量が「ＳＴｕｓｅ」の場合、従来は、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂはともに「ＳＴｕｓｅ／２」の蒸気発生量となるように運転される。
例えば、図１６に示すように、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの定格蒸気発生量が「１００［ｋｇ／ｈ］」、蒸気負荷２０の蒸気需要量が「１２０［ｋｇ／ｈ］の場合、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂが、ともに「６０（＝１２０／２）［ｋｇ／ｈ］」の蒸気発生量となるボイラ負荷率で１時間（６０分）運転される状態（特性線Ｌ１）とする。
【０１０５】
このとき、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの１台あたりの燃料消費量「Ｆｕｓｅ」は、前記した式（１）を利用した次式（２）で示される。
Ｆｕｓｅ＝１００×（ＳＴｕｓｅ／２）×（ｈ’’−ｈ’）／（η×Ｈ）・・・（２）
【０１０６】
図１６に特性線Ｌ１で示されるように、蒸気負荷２０の蒸気需要量が「１２０［ｋｇ／ｈ］」で、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂがともに「６０［ｋｇ／ｈ］」の蒸気発生量で運転される場合、ボイラ負荷率はともに「６０％」であり、図１５から読み取れる第１ボイラ１０ａのボイラ効率ηは「６０％」、第２ボイラ１０ｂのボイラ効率ηは「８５％」である。
したがって、特性線Ｌ１で示されるように運転される第１ボイラ１０ａと第２ボイラ１０ｂにおける燃料消費量Ｆｕｓｅは、次式（３）で示される。
Ｆｕｓｅ＝１００×（６０／６０＋６０／８５）×Ｋ
＝１．７１×Ｋ ・・・（３）
但し、「Ｋ」は、定数となる「（ｈ’’−ｈ’）／Ｈ」を示す。
【０１０７】
一方、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを、ボイラ負荷率が「１００％」になるように運転することもできる。この場合、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂはともに、定格蒸気発生量「ＳＴｓｔｄ」の蒸気が発生する。
例えば、前記したように、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの定格蒸気発生量が「１００［ｋｇ／ｈ］」、蒸気負荷２０の蒸気需要量が「１２０［ｋｇ／ｈ］の場合、ボイラ負荷率が「１００％」になるように第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転して、それぞれ定格蒸気発生量（１００［ｋｇ／ｈ］）の蒸気を発生させる。
そして、図１６の特性線Ｌ２に示すように、２台のボイラ１０で「２００［ｋｇ／ｈ］」の蒸気量を発生させる。
【０１０８】
蒸気負荷２０（図１４参照）の蒸気需要量は「１２０［ｋｇ／ｈ］」であることから、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの運転中は、「８０（＝２００−１２０）［ｋｇ／ｈ］」の蒸気量が蒸気負荷２０に供給されない。
そこで、蒸気負荷２０に供給されない蒸気を蒸気アキュムレータ３０（図１４参照）に貯蔵する構成とする。
【０１０９】
さらに、ボイラ運転方法決定部１１２（図１４参照）は、第１ボイラ１０ａ（図１４参照）及び第２ボイラ１０ｂ（図１４参照）の運転時間（ボイラ運転時間）を決定する。
ボイラ運転方法決定部１１２が決定するボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」を、図１６に基づいて説明する。
【０１１０】
第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂが、ともに１００％のボイラ負荷率でボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」だけ運転された場合（特性線Ｌ２）、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂから領域Ａ１０の面積に相当する蒸気量が蒸気負荷２０に供給され、領域Ａ１１の面積に相当する蒸気量が蒸気アキュムレータ３０（図１４参照）に貯蔵される。
また、ボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」の経過後６０分までに、蒸気負荷２０（図１４参照）には、領域Ａ１２の面積に相当する蒸気量が供給される必要がある。
そこで、領域Ａ１１の面積が領域Ａ１２の面積に等しくなるようにボイラ運転時間が決定されれば、ボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」の経過後６０分まで、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの運転を停止しても、蒸気負荷２０には蒸気アキュムレータ３０から蒸気が供給される。
【０１１１】
前記したように、第１ボイラ１０ａ（図１４参照）及び第２ボイラ１０ｂ（図１４参照）の定格蒸気発生量が「１００［ｋｇ／ｈ］」、蒸気負荷２０（図１４参照）の蒸気需要量が「１２０［ｋｇ／ｈ］」の場合、ボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」を４０分とすれば、６０分間に亘って蒸気負荷２０に蒸気を過不足なく供給できる。
【０１１２】
第１ボイラ１０ａ（図１４参照）及び第２ボイラ１０ｂ（図１４参照）を、１００％のボイラ負荷率で４０分間運転した場合、蒸気の発生量はともに「１００［ｋｇ／ｈ］」であり、図１５から読み取れる第１ボイラ１０ａのボイラ効率ηは「８５％」、第２ボイラ１０ｂのボイラ効率ηは「９０％」である。
したがって、第１ボイラ１０ａと第２ボイラ１０ｂの運転における燃料消費量Ｆｕｓｅは、次式（４）で示される。
Ｆｕｓｅ＝１００×（１００／８５＋１００／９０）×Ｋ×（４０／６０）
＝１．５３×Ｋ ・・・（４）
なお、式（４）における係数「４０／６０」は、６０分のうち４０分だけ運転することを示す係数である。
【０１１３】
式（３）、（４）を比較すると、式（４）で示される燃料消費量（Ｆｕｓｅ＝１．５３×Ｋ［ｋｇ／ｈ］）が、式（３）で示される燃料消費量（Ｆｕｓｅ＝１．７１×Ｋ［ｋｇ／ｈ］）より小さい。
このことから、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを、ボイラ負荷率１００％で４０分間運転したほうが、ボイラ負荷率６０％で６０分間運転するより燃料消費量が少なくなり、省エネルギの効果が大きいことがわかる。
【０１１４】
このように、例えば２台のボイラ１０（第１ボイラ１０ａ、第２ボイラ１０ｂ）を備える蒸気使用プラント１の場合、ボイラ効率を低下させることなく、かつ、燃料消費量が少なくなるように第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂが運転される構成とすることができる。そして、燃料消費量が少なくなることから、蒸気使用プラント１の省エネルギを図ることができる。
【０１１５】
図１４に示すように２台のボイラ１０（第１ボイラ１０ａ、第２ボイラ１０ｂ）が備わる蒸気使用プラント１において、ボイラ運転方法決定部１１２は、蒸気需要量予測部１０９が予測する予測需要量に基づいて、前記した式（２）を利用して燃料消費量を評価でき、燃料消費量の少ない運転パターンを決定できる。
【０１１６】
例えば、ボイラ運転方法決定部１１２は、蒸気需要量予測部１０９が予測する予測需要量の、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの総量（総需要量）を算出する。そして、総需要量の単位時間当たりの平均値（平均需要量）を算出して、式（２）における蒸気需要量「ＳＴｕｓｅ」とする。さらに、平均需要量をボイラ１０の台数（２台の場合は「２」）で除して１台当たりの平均需要量を算出し、算出した１台当たりの平均需要量を各ボイラ１０の蒸気発生量として各ボイラ１０のボイラ効率「η」を算出する。
【０１１７】
ボイラ運転方法決定部１１２は、このように算出する蒸気需要量「ＳＴｕｓｅ」とボイラ効率「η」を式（２）に代入し、さらに、式（３）に示すように第１ボイラ１０ａの燃料消費量と第２ボイラ１０ｂの燃料消費量を合計して、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻まで連続して第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転したときの総燃料消費量を算出する。そして、このように第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転する運転パターン（図１６の特性線Ｌ１に相当）をＡパターンとする。
【０１１８】
一方、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂが定格蒸気発生量「ＳＴｓｔｄ」を発生するように運転した場合のボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」を算出する。このときのボイラ運転時間は、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂが定格蒸気発生量「ＳＴｓｔｄ」の蒸気を発生するように運転したときに、前記した総需要量の蒸気を発生するのに必要な時間とする。
さらに、ボイラ運転方法決定部１１２は、第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂの定格蒸気発生量のときのボイラ効率「η」を算出する。
【０１１９】
そして、第１ボイラ１０ａの定格蒸気発生量と第２ボイラ１０ｂの定格蒸気発生量、それぞれのボイラ１０のボイラ効率「η」、ボイラ運転時間の係数から式（４）を利用して、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻の間にボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」に亘って第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転したときの総燃料消費量を算出する。このように第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転する運転パターン（図１６の特性線Ｌ２に相当）をＢパターンとする。
なお、ボイラ運転時間の係数は、蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの時間に対するボイラ運転時間「Ｔｒｕｎ」の比とすればよい。
【０１２０】
そして、ボイラ運転方法決定部１１２は、ＡパターンとＢパターンのうち、総燃料消費量の少ない一方を運転パターンとして決定する。
【０１２１】
このようにボイラ運転方法決定部１１２が決定した運転パターンに基づいて、ボイラ燃焼制御部１１３が第１ボイラ１０ａ及び第２ボイラ１０ｂを運転すれば、複数のボイラ１０が備わる蒸気使用プラント１の省エネルギを図ることができる。
【０１２２】
なお、図１６には一例として６０分間の運転パターンを示したが、６０分を、蒸気使用プラント１（図１４参照）の始動時刻から運転終了時刻までの時間に置き換えることによって蒸気使用プラント１の始動時刻から運転終了時刻までの運転パターンとすることができる。
【０１２３】
また、３台以上のボイラ１０（図１４参照）が備わる場合、ボイラ負荷率とボイラ効率に基づいて算出される各ボイラ１０ごとの燃料消費量を合計することによって、蒸気使用プラント１（図１４参照）の燃料消費量を評価することができる。そして、ボイラ運転方法決定部１１２（図１４参照）は、燃料消費量が最も少なくなるように、ボイラ１０の運転パターンを決定すればよい。
【符号の説明】
【０１２４】
１ 蒸気使用プラント
１０ ボイラ（蒸気発生装置）
２０ 蒸気負荷
３０ 蒸気アキュムレータ（蒸気貯蔵装置）
１００ プラント制御装置
１０９ 蒸気需要量予測部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、
前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、
を含んで構成される蒸気使用プラントに備わり、前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置の運転パターンを決定し、前記運転パターンに基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置であって、
前記予測需要量の蒸気が発生する前記蒸気発生装置の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯での前記蒸気発生装置の運転時間が短くなるように、前記運転パターンを決定することを特徴とするプラント制御装置。
【請求項２】
前記下限負荷率が設定変更可能であることを特徴とする請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項３】
前記時間帯に亘る前記予測需要量の積算量と、前記蒸気貯蔵装置の容量と、の少ない一方に相当する貯蔵蒸気量の蒸気が前記時間帯より前に前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように前記蒸気発生装置が運転されるとともに、前記時間帯において前記蒸気貯蔵装置から前記蒸気負荷に蒸気が供給される間は前記蒸気発生装置の運転が停止されるように、前記運転パターンを決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラント制御装置。
【請求項４】
予め設定される設定負荷率で、前記時間帯より前に前記蒸気発生装置が運転されて前記貯蔵蒸気量の蒸気が前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように、前記運転パターンを決定することを特徴とする請求項３に記載のプラント制御装置。
【請求項５】
前記予め設定される設定負荷率が設定変更可能であることを特徴とする請求項４に記載のプラント制御装置。
【請求項６】
前記時間帯に前記下限負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるとともに、前記時間帯より後で、前記蒸気貯蔵装置に貯蔵された蒸気が前記蒸気負荷に供給される間は、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるように、前記運転パターンを決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラント制御装置。
【請求項７】
少なくとも前記予測需要量が最大になるときに、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるように、前記運転パターンを決定することを特徴とする請求項６に記載のプラント制御装置。
【請求項８】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、
前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、
を含んで構成される蒸気使用プラントに備わり、前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置の運転パターンを決定し、前記運転パターンに基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置であって、
前記予測需要量の蒸気が発生する前記蒸気発生装置の負荷率が予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯に亘る前記予測需要量の積算量と、前記蒸気貯蔵装置の容量と、の少ない一方に相当する貯蔵蒸気量の蒸気が前記時間帯より前に前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように前記蒸気発生装置が運転されるとともに、前記時間帯において前記蒸気貯蔵装置から前記蒸気負荷に蒸気が供給される間は前記蒸気発生装置の運転が停止されるように前記蒸気発生装置の第１運転パターンを決定し、
前記時間帯に前記下限負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるとともに、前記時間帯より後で、前記蒸気貯蔵装置に貯蔵された蒸気が前記蒸気負荷に供給される間は、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるように、前記蒸気発生装置の第２運転パターンを決定し、
さらに、前記蒸気発生装置が前記第１運転パターンに基づいて運転される場合と前記第２運転パターンに基づいて運転される場合の燃料使用量を比較して、前記第１運転パターンと前記第２運転パターンのうち前記燃料使用量が少なくなる一方を前記運転パターンとして決定することを特徴とするプラント制御装置。
【請求項９】
前記下限負荷率が設定変更可能であることを特徴とする請求項８に記載のプラント制御装置。
【請求項１０】
予め設定される設定負荷率で、前記時間帯より前に前記蒸気発生装置が運転されて前記貯蔵蒸気量の蒸気が前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように、前記第１運転パターンを決定することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のプラント制御装置。
【請求項１１】
前記予め設定される設定負荷率が設定変更可能であることを特徴とする請求項１０に記載のプラント制御装置。
【請求項１２】
少なくとも前記予測需要量が最大になるときに、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるように、前記第２運転パターンを決定することを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載のプラント制御装置。
【請求項１３】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、
前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、
を含んで構成され、
前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに、前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置が備わる蒸気使用プラントの制御方法であって、
前記予測需要量の蒸気が発生する前記蒸気発生装置の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯を算出するステップを有し、
前記時間帯より前に、前記時間帯に亘る前記予測需要量の積算量と、前記蒸気貯蔵装置の容量と、の少ない一方に相当する貯蔵蒸気量の蒸気が前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように前記蒸気発生装置を運転し、
前記時間帯において前記蒸気貯蔵装置から前記蒸気負荷に蒸気が供給される間は前記蒸気発生装置の運転を停止することを特徴とする蒸気使用プラントの制御方法。
【請求項１４】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、
前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、
を含んで構成され、
前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに、前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置が備わる蒸気使用プラントの制御方法であって、
前記予測需要量の蒸気を発生する前記蒸気発生装置の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯を算出するステップを有し、
前記時間帯に、前記下限負荷率で前記蒸気発生装置を運転し、
前記時間帯より後で、前記蒸気貯蔵装置に貯蔵された蒸気が前記蒸気負荷に供給される間は、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置を運転することを特徴とする蒸気使用プラントの制御方法。
【請求項１５】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、
前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、
を含んで構成され、
前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに、前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置が備わる蒸気使用プラントの制御方法であって、
前記予測需要量の蒸気を発生する前記蒸気発生装置の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯を算出するステップと、
前記時間帯に亘る前記予測需要量の積算量と前記蒸気貯蔵装置の容量との少ない一方に相当する貯蔵蒸気量の蒸気が前記時間帯より前に前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように前記蒸気発生装置が運転され、前記時間帯において前記蒸気貯蔵装置から前記蒸気負荷に蒸気が供給される間は前記蒸気発生装置の運転が停止されるように第１運転パターンを決定するステップと、
前記時間帯に前記下限負荷率で前記蒸気発生装置が運転され、前記時間帯より後で、前記蒸気貯蔵装置に貯蔵された蒸気が前記蒸気負荷に供給される間は、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるように第２運転パターンを決定するステップと、
前記蒸気発生装置が前記第１運転パターンに基づいて運転される場合と前記第２運転パターンに基づいて運転される場合の燃料使用量を比較し、前記第１運転パターンと前記第２運転パターンのうち前記燃料使用量が少なくなる一方を運転パターンとして決定するステップと、
を有し、決定された前記運転パターンに基づいて前記蒸気発生装置を運転することを特徴とする蒸気使用プラントの制御方法。
【請求項１】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、
前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、
を含んで構成される蒸気使用プラントに備わり、前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置の運転パターンを決定し、前記運転パターンに基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置であって、
前記予測需要量の蒸気が発生する前記蒸気発生装置の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯での前記蒸気発生装置の運転時間が短くなるように、前記運転パターンを決定することを特徴とするプラント制御装置。
【請求項２】
前記下限負荷率が設定変更可能であることを特徴とする請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項３】
前記時間帯に亘る前記予測需要量の積算量と、前記蒸気貯蔵装置の容量と、の少ない一方に相当する貯蔵蒸気量の蒸気が前記時間帯より前に前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように前記蒸気発生装置が運転されるとともに、前記時間帯において前記蒸気貯蔵装置から前記蒸気負荷に蒸気が供給される間は前記蒸気発生装置の運転が停止されるように、前記運転パターンを決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラント制御装置。
【請求項４】
予め設定される設定負荷率で、前記時間帯より前に前記蒸気発生装置が運転されて前記貯蔵蒸気量の蒸気が前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように、前記運転パターンを決定することを特徴とする請求項３に記載のプラント制御装置。
【請求項５】
前記予め設定される設定負荷率が設定変更可能であることを特徴とする請求項４に記載のプラント制御装置。
【請求項６】
前記時間帯に前記下限負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるとともに、前記時間帯より後で、前記蒸気貯蔵装置に貯蔵された蒸気が前記蒸気負荷に供給される間は、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるように、前記運転パターンを決定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプラント制御装置。
【請求項７】
少なくとも前記予測需要量が最大になるときに、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるように、前記運転パターンを決定することを特徴とする請求項６に記載のプラント制御装置。
【請求項８】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、
前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、
を含んで構成される蒸気使用プラントに備わり、前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置の運転パターンを決定し、前記運転パターンに基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置であって、
前記予測需要量の蒸気が発生する前記蒸気発生装置の負荷率が予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯に亘る前記予測需要量の積算量と、前記蒸気貯蔵装置の容量と、の少ない一方に相当する貯蔵蒸気量の蒸気が前記時間帯より前に前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように前記蒸気発生装置が運転されるとともに、前記時間帯において前記蒸気貯蔵装置から前記蒸気負荷に蒸気が供給される間は前記蒸気発生装置の運転が停止されるように前記蒸気発生装置の第１運転パターンを決定し、
前記時間帯に前記下限負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるとともに、前記時間帯より後で、前記蒸気貯蔵装置に貯蔵された蒸気が前記蒸気負荷に供給される間は、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるように、前記蒸気発生装置の第２運転パターンを決定し、
さらに、前記蒸気発生装置が前記第１運転パターンに基づいて運転される場合と前記第２運転パターンに基づいて運転される場合の燃料使用量を比較して、前記第１運転パターンと前記第２運転パターンのうち前記燃料使用量が少なくなる一方を前記運転パターンとして決定することを特徴とするプラント制御装置。
【請求項９】
前記下限負荷率が設定変更可能であることを特徴とする請求項８に記載のプラント制御装置。
【請求項１０】
予め設定される設定負荷率で、前記時間帯より前に前記蒸気発生装置が運転されて前記貯蔵蒸気量の蒸気が前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように、前記第１運転パターンを決定することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のプラント制御装置。
【請求項１１】
前記予め設定される設定負荷率が設定変更可能であることを特徴とする請求項１０に記載のプラント制御装置。
【請求項１２】
少なくとも前記予測需要量が最大になるときに、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるように、前記第２運転パターンを決定することを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載のプラント制御装置。
【請求項１３】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、
前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、
を含んで構成され、
前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに、前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置が備わる蒸気使用プラントの制御方法であって、
前記予測需要量の蒸気が発生する前記蒸気発生装置の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯を算出するステップを有し、
前記時間帯より前に、前記時間帯に亘る前記予測需要量の積算量と、前記蒸気貯蔵装置の容量と、の少ない一方に相当する貯蔵蒸気量の蒸気が前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように前記蒸気発生装置を運転し、
前記時間帯において前記蒸気貯蔵装置から前記蒸気負荷に蒸気が供給される間は前記蒸気発生装置の運転を停止することを特徴とする蒸気使用プラントの制御方法。
【請求項１４】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、
前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、
を含んで構成され、
前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに、前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置が備わる蒸気使用プラントの制御方法であって、
前記予測需要量の蒸気を発生する前記蒸気発生装置の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯を算出するステップを有し、
前記時間帯に、前記下限負荷率で前記蒸気発生装置を運転し、
前記時間帯より後で、前記蒸気貯蔵装置に貯蔵された蒸気が前記蒸気負荷に供給される間は、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置を運転することを特徴とする蒸気使用プラントの制御方法。
【請求項１５】
蒸気発生装置と、
前記蒸気発生装置で発生した蒸気を貯蔵する蒸気貯蔵装置と、
前記蒸気貯蔵装置に貯蔵される蒸気が供給される蒸気負荷と、
を含んで構成され、
前記蒸気負荷における蒸気の予測需要量を予測するとともに、前記予測需要量に基づいて前記蒸気発生装置を運転するプラント制御装置が備わる蒸気使用プラントの制御方法であって、
前記予測需要量の蒸気を発生する前記蒸気発生装置の負荷率が、予め設定される下限負荷率より低くなる時間帯を算出するステップと、
前記時間帯に亘る前記予測需要量の積算量と前記蒸気貯蔵装置の容量との少ない一方に相当する貯蔵蒸気量の蒸気が前記時間帯より前に前記蒸気貯蔵装置に貯蔵されるように前記蒸気発生装置が運転され、前記時間帯において前記蒸気貯蔵装置から前記蒸気負荷に蒸気が供給される間は前記蒸気発生装置の運転が停止されるように第１運転パターンを決定するステップと、
前記時間帯に前記下限負荷率で前記蒸気発生装置が運転され、前記時間帯より後で、前記蒸気貯蔵装置に貯蔵された蒸気が前記蒸気負荷に供給される間は、前記予測需要量より少なく蒸気が発生する負荷率で前記蒸気発生装置が運転されるように第２運転パターンを決定するステップと、
前記蒸気発生装置が前記第１運転パターンに基づいて運転される場合と前記第２運転パターンに基づいて運転される場合の燃料使用量を比較し、前記第１運転パターンと前記第２運転パターンのうち前記燃料使用量が少なくなる一方を運転パターンとして決定するステップと、
を有し、決定された前記運転パターンに基づいて前記蒸気発生装置を運転することを特徴とする蒸気使用プラントの制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１４５２４２（Ｐ２０１２−１４５２４２Ａ）
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３６５（Ｐ２０１１−２３６５）
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２日（２０１２．８．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月７日（２０１１．１．７）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]