ガスタービン設備、その燃料ガス制御装置及びその燃料ガス制御方法
【課題】プラントからの主燃料ガスのカロリーが急激に大きく変動した場合でも、ガスタービン燃焼器を安定燃焼させる。
【解決手段】ガスタービン１０に流入する燃料ガスの単位カロリーが設定カロリーに近づくよう、主燃料ガスライン２０中に送り込む調整ガスの流量を調整ガス調節弁３１，４１により調節させる主制御部１１０と、製鉄所５０の各種運転状況と製鉄所からのＢＦＧの単位カロリー時間特性との関係を示す情報を参照して、運転状況取得部１２１が取得した製鉄所の運転状況に対応したＢＦＧの単位カロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定部１２２と、カロリー時間特性推定部１２２で推定された単位カロリー時間特性が示すＢＦＧのカロリー変動を補える新たな設定カロリーを求め、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更する設定カロリー変更部１２３と、を備える。
【解決手段】ガスタービン１０に流入する燃料ガスの単位カロリーが設定カロリーに近づくよう、主燃料ガスライン２０中に送り込む調整ガスの流量を調整ガス調節弁３１，４１により調節させる主制御部１１０と、製鉄所５０の各種運転状況と製鉄所からのＢＦＧの単位カロリー時間特性との関係を示す情報を参照して、運転状況取得部１２１が取得した製鉄所の運転状況に対応したＢＦＧの単位カロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定部１２２と、カロリー時間特性推定部１２２で推定された単位カロリー時間特性が示すＢＦＧのカロリー変動を補える新たな設定カロリーを求め、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更する設定カロリー変更部１２３と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンと、プラントからの主燃料ガスをガスタービンに送る主燃料ガスラインと、主燃料ガスライン中にカロリー調整用の調整ガスを送り込む調整ガスラインとを備えているガスタービン設備、その燃料ガス制御装置及びその燃料ガス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン設備では、製鉄所の高炉からの高炉ガス（以下、ＢＦＧ（Blast Furnace Gas）とする）を主燃料ガスとする設備がある。ＢＦＧのカロリーは、高炉の操業状態に応じて変動する。このため、ＢＦＧのガスカロリーの変動が大きい場合には、ガスタービン燃焼器の不安定燃焼や失火に至ることがある。
【０００３】
そこで、この種のガスタービン設備では、例えば、燃料ガスカロリーを測定するためのカロリー計を設け、このカロリー計で測定された燃料ガスカロリーが設定カロリーよりも高い場合には、例えば、Ｎ２ガスのような減熱ガスをＢＦＧに混合し、燃料ガスカロリーが設定カロリーよりも低い場合には、例えば、コークス炉ガス（以下、ＣＯＧ（Coke Oven Gas）とする）のような増熱ガスをＢＦＧに混合している。すなわち、この種のガスタービン設備では、フィードバック制御により、燃料ガスカロリーの変動を抑えている。
【０００４】
ところで、カロリー計による燃料ガスカロリーの測定では、サンプリング配管の応答遅れやカロリー測定端子のガス洗浄工程等があるため、１分以上の応答遅れがある。このため、カロリー計で測定された燃料ガスカロリーを用いてフィードバック制御しても、ＢＦＧの急激なカロリー変動には対応できず、ガスタービン燃焼器の不安定燃焼等を招くことがある。
【０００５】
そこで、以下の特許文献１では、ガスタービン燃焼器に流入する燃料ガスの流量とガスタービンの出力とから、燃料ガスのカロリーを推定する技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９０５８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の技術では、確かに、カロリー計による燃料ガスカロリーの測定よりも応答遅れを小さくできるものの、ＢＦＧのカロリーが急激に大きく変動した場合には、ガスタービン出力等から推定した燃料ガスのカロリーに基づいて制御しても、このような変動に対応しきれず、ガスタービン燃焼器の不安定燃焼等を招くおそれがある、という問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、プラントからの主燃料ガスのカロリーが急激に大きく変動した場合でも、ガスタービン燃焼器を安定燃焼させることができるガスタービン設備、その燃料ガス制御装置及びその燃料ガス制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するための発明に係る燃料ガス制御装置は、
ガスタービンと、プラントからの主燃料ガスを前記ガスタービンに送る主燃料ガスラインと、主燃料ガスライン中にカロリー調整用の調整ガスを送り込む調整ガスラインと、該調整ガスの流量を調節する調整ガス調節弁と、を備えているガスタービン設備の燃料ガス制御装置において、前記主燃料ガスラインから前記ガスタービンに流入する燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが所望の設定カロリーに近づくよう、前記調整ガス調節弁に対して弁開度を指示する主制御部と、前記プラントの各種運転状況と前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性とを対応付けたカロリー時間特性情報が記憶されているカロリー時間特性記憶部と、前記プラントの運転状況を取得する運転状況取得部と、前記記憶部に記憶されている前記カロリー時間特性情報を参照して、前記運転状況取得部が取得した前記運転状況に対応した前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定部と、前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスのカロリー変動を補える新たな設定カロリーを求め、前記設定カロリーを該新たな設定カロリーに変更する設定カロリー変更部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
当該燃料ガス制御装置では、プラントの運転状況が変化して、プラントから発生する主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー（以下、単に単位カロリーとする）が急激な変動しても、この単位カロリーが急激に変動した主燃料ガスがタービンに流入する前に、プラントの運転状況から主燃料ガスの単位カロリーの変動を推定し、この変動を補えるよう、設定カロリーを変更しているので、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。
【００１１】
ここで、前記燃料ガス制御装置において、前記設定カロリー変更部は、前記新たな設定カロリーを求めた際の前記運転状況に起因して、前記ガスタービンに流入する前記燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが変動する前に、前記設定カロリーを前記新たな設定カロリーに変更してもよい。
【００１２】
当該燃料ガス制御装置では、新たな設定カロリーを求めた際の運転状況に起因して、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーが変動する前に、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更するので、燃料ガスの変動を先行的に補え、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動をより小さくすることができる。
【００１３】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記設定カロリー変更部は、前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー変動幅に対応させて、前記設定カロリーの変更前後における該設定カロリーの変化幅を定めてもよい。
【００１４】
当該燃料ガス制御装置では、主燃料ガスの単位カロリーの変動幅に対応させて、設定カロリーの変更前後における該設定カロリーの変化幅を定めるので、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動をより小さくすることができる。
【００１５】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記設定カロリー変更部は、前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスの単位重量あたりで且つ単位時間あたりのカロリーの変動量であるカロリー変化率に対応させて、前記設定カロリーの変更前から前記新たな設定カロリーに変更するまでの間における該設定カロリーの単位時間あたりの変動量である変化率を定めてもよい。
【００１６】
当該燃料ガス制御装置では、主燃料ガスの単位カロリーのカロリー変化率に対応させて、設定カロリーの変更前後における該設定カロリーの変化率を定めるので、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動をより小さくすることができる。
【００１７】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記設定カロリー変更部は、前記設定カロリーを予め定めた基準設定カロリーから前記新たな設定カロリーに変更した後、予め定めた条件を満たすと、該設定カロリーを該新たな設定カロリーから前記基準設定カロリーに戻してもよい。
【００１８】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記ガスタービン設備は、前記調整ガスラインとして、前記燃料ガスのカロリーを増加させる前記調整ガスの一つである増熱ガスを前記主燃料ガスライン中に送り込む増熱ガスラインと、前記燃料ガスのカロリーを減少させる前記調整ガスの一つである減熱ガスを前記主燃料ガスライン中に送り込む減熱ガスラインとを備えていると共に、前記調整ガス調節弁として、前記増熱ガスの流量を調節する増熱ガス調節弁と、前記減熱ガスの流量を調節する減熱ガス調節弁とを備えており、
前記設定カロリー変更部が前記設定カロリーの変更前に対して変更後の前記設定カロリーを高める場合には、前記主制御部の指示よりも優先させて、前記減熱ガス調節弁を予め定めた変化率で全閉にし、前記設定カロリー変更部が前記設定カロリーの変更前に対して変更後の前記設定カロリーを下げる場合には、前記主制御部の指示よりも優先させて、前記増熱ガス調節弁を予め定めた変化率で全閉にする弁制限制御部を備えてもよい。
【００１９】
当該燃料ガス制御装置では、設定カロリーを変更したときには、この変更に対応するために不必要な調整ガスの流量を調節するガス調節弁を全閉にするため、新たな設定カロリーに対する燃料ガスの単位カロリーの追従速度を高めることができる。さらに、不必要な調節ガスの流出を避けることで、ガスタービン設備による発電コスト等を低減することができる。
【００２０】
上記問題点を解決するための発明に係るガスタービン設備は、
前記燃料ガス制御装置と、前記ガスタービンと前記主燃料ガスラインと前記調整ガスラインと前記調整ガス調節弁とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
当該ガスタービン設備でも、上記燃料ガス制御装置を備えているので、プラントの運転状況が変化して、プラントから発生する主燃料ガスの単位カロリーが急激な変動しても、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。
【００２２】
上記問題点を解決するための発明に係る燃料ガス制御方法は、
ガスタービンと、プラントからの主燃料ガスを前記ガスタービンに送る主燃料ガスラインと、主燃料ガスライン中にカロリー調整用の調整ガスを送り込む調整ガスラインと、該調整ガスの流量を調節する調整ガス調節弁と、を備えているガスタービン設備の燃料ガス制御方法において、前記主燃料ガスラインから前記ガスタービンに流入する燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが所望の設定カロリーに近づくよう、前記調整ガス調節弁に対して弁開度を指示する主制御工程と、前記プラントの運転状況を取得する運転状況取得工程と、前記プラントの各種運転状況と前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性とを対応付けたカロリー時間特性情報を参照して、前記運転状況取得工程で取得された前記運転状況に対応した前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定工程と、前記カロリー時間特性推定工程で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスのカロリー変動を補える新たな設定カロリーを求め、前記設定カロリーを該新たな設定カロリーに変更する設定カロリー変更工程と、を有することを特徴とする。
【００２３】
当該燃料ガス制御方法では、プラントの運転状況が変化して、プラントから発生する主燃料ガスの単位カロリーが急激な変動しても、この単位カロリーが急激に変動した主燃料ガスがタービンに流入する前に、プラントの運転状況からＢＦＧの単位カロリーの急激な変動を推定し、この変動を補えるよう、設定カロリーを変更しているので、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、プラントの運転状況が変化して、プラントから発生する主燃料ガスの単位カロリーが急激な変動しても、この単位カロリーが急激に変動した主燃料ガスがタービンに流入する前に、プラントの運転状況から主燃料ガスの単位カロリーの変動を推定し、この変動を補えるよう、設定カロリーを変更しているので、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。
【００２５】
よって、本発明によれば、プラントからの主燃料ガスの単位カロリーが急激に大きく変動した場合でも、ガスタービン燃焼器を安定燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る一実施形態におけるガスタービン設備の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る一実施形態におけるカロリー時間特性情報、この情報を作成するために用いるＢＦＧ高炉情報を示す説明図である。
【図３】本発明に係る一実施形態におけるカロリー設定部の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る一実施形態における弁制限制御部の動作を示すフローチャートである。
【図５】設定カロリーを変更したとき、及び変更しないときにおける燃焼ガスの単位カロリーの変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係るガスタービン設備の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
本実施形態のガスタービン設備は、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０へ燃焼用空気を送る空気圧縮機１３と、ガスタービン１０の駆動で発電する発電機１４と、製鉄所５０の複数の高炉５１からのＢＦＧ（Blast Furnace Gas）をガスタービン１０に送る主燃料ガスライン２０と、主燃料ガスライン２０中に増熱ガスであるＣＯＧ（Coke Oven Gas（コークス炉ガス））を送り込む増熱ガスライン３０と、主燃料ガスライン２０中に減熱ガスであるＮ２ガスを送り込む減熱ガスライン４０と、ＣＯＧやＮ２ガスの流量を制御する燃料ガス制御装置１００と、ガスタービン１０の出力を制御するガスタービン出力制御装置１５と、を備えている。なお、増熱ガスであるＣＯＧ及び減熱ガスであるＮ２ガスは、いずれも、主燃料ガスであるＢＦＧのカロリーを調整するためのカロリー調整ガスである。
【００２９】
ガスタービン１０は、タービンを有するタービン本体１１と、このタービン本体１１に燃焼ガスを送り込む燃焼器１２と、を備えている。主燃料ガスライン２０は、このガスタービン１０の燃焼器１２と製鉄所５０との間に敷設されている。
【００３０】
主燃料ガスライン２０には、この主燃料ガスライン２０を通るガス中のダスト等を集塵する電気集塵器（ＥＰ（electrostatic Precipitator））２１と、電気集塵器２１を経たガスを加圧する燃料ガス圧縮機２２と、燃料ガス圧縮機２２で加圧されてガスタービン１０の燃焼器１２に送られるガスの流量を調節する燃料ガス調節弁２３と、が設けられている。ガスタービン出力制御装置１５は、発電機１４の出力計１６で測定された出力等に応じて、燃料ガス調節弁２３の弁開度を調整する。燃料ガス圧縮機２２の入口、言い換えると、電気集塵器２１と燃料ガス圧縮機２２との間の主燃料ガスライン２０には、ここを通るガスの単位重量あたりのカロリーを測定するカロリー計２４が設けられている。なお、以下では、ガスの単位重量あたりのカロリーを、単に単位カロリーとする。
【００３１】
主燃料ガスライン２０には、さらに、燃料ガス圧縮機２２の出口のガスを電気集塵器２１の入口に戻すバイパスライン２５が設けられている。このバイパスライン２５には、燃料ガス圧縮機２２から吐出されたガスのうちで電気集塵器２１の入り口に戻す余剰ガスの流量を調節する余剰ガス調節弁２６と、燃料ガス圧縮機２２から抽気したガスと余剰ガスとの間で熱交換を行う余剰ガス熱交換器２７とが設けられている。
【００３２】
増熱ガスライン３０及び減熱ガスライン４０は、いずれも、主燃料ガスライン２０中の電気集塵器２１よりも上流側の位置に接続されている。増熱ガスライン３０には、この増熱ガスライン３０から主燃料ガスライン２０に流れ込むＣＯＧの流量を調節する増熱ガス調節弁３１が設けられている。また、減熱ガスライン４０には、この減熱ガスライン４０から主燃料ガスライン２０に流れ込むＮ２ガスの流量を調節する減熱ガス調節弁４１が設けられている。これら増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１は、燃料ガス制御装置１００により制御される。
【００３３】
主燃料ガスライン２０に対する増熱ガスライン３０及び減熱ガスライン４０の接続位置よりも下流側の主燃料ガスライン２０には、ＢＦＧとＣＯＧとＮ２ガスとの混合ガス、ＢＦＧとＣＯＧとの混合ガス、ＢＦＧとＮ２ガスとの混合ガス、ＢＦＧのみのいずれかが流れる。以下では、増熱ガスライン３０及び減熱ガスライン４０の接続位置よりも下流側の主燃料ガスライン２０に流れるガスを燃料ガスとする。
【００３４】
製鉄所５０には、複数の高炉５１と、各高炉５１の運転状況を把握して各高炉５１を制御する高炉制御装置５２とが設けられている。
【００３５】
燃料ガス制御装置１００は、燃料ガスの単位カロリーが設定カロリーに近づくよう、増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を指示する主制御部１１０と、製鉄所５０の運転状況に応じて設定カロリーを定めるカロリー設定部１２０と、増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１に全閉を指示する弁制限制御部１４０と、を有している。
【００３６】
主制御部１１０は、燃料ガスの単位カロリーが設定カロリーになる増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を求めて各調節弁３１，４１に弁開度を指示するフィードフォワード制御器１１１と、燃料ガスの単位カロリーと設定カロリーとの偏差を求める減算器１１２と、減算器１１２が求めた偏差が小さくなる増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を求めて各調節弁３１，４１に弁開度を指示するフィードバック制御器１１３と、を有している。
【００３７】
カロリー設定部１２０は、製鉄所５０の高炉制御装置５２から製鉄所５０の運転状況の情報を取得する運転状況取得部１２１と、運転状況取得部１２１が取得した運転状況の情報に応じたＢＦＧの単位カロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定部１２２と、カロリー時間特性推定部１２２が推定したＢＦＧの単位カロリー時間特性に応じて設定カロリーを変更する設定カロリー変更部１２３と、各種データが記憶されている記憶部１２５と、を有している。
【００３８】
記憶部１２５には、製鉄所５０の運転状況とＢＦＧの単位カロリー時間特性とを対応付けたカロリー時間特性情報１２６と、設定カロリーの基準値である基準設定カロリー等の基準値情報１２９とが記憶されている。
【００３９】
なお、以上で説明した燃料ガス制御装置１００は、コンピュータで構成されており、主制御部１１０、カロリー設定部１２０、弁制限制御部１４０の各機能部は、いずれも、ハードディスクドライブ装置等の外部記憶装置やメモリ等の記憶装置と、この記憶装置に記憶されているプログラムを実行するＣＰＵとを有して構成されている。また、運転状況取得部１２１は、さらに、コンピュータの通信装置を有して構成されている。カロリー設定部１２０の記憶部１２５は、ハードディスクドライブ装置等の外部記憶装置やメモリ等の記憶装置で構成されている。記憶部１２５に記憶されている情報は、キーボード等の入力装置１０９を操作することで適宜変更することができる。すなわち、記憶部１２５に記憶されているカロリー時間特性情報１２６、設定カロリーの基準値である基準設定カロリー等の基準値情報１２９は、いずれも、入力装置１０９を操作することで変更することができる。
【００４０】
記憶部１２５に記憶されているカロリー時間特性情報１２６は、製鉄所５０に設けられている各高炉５１の各運転状況下でＢＦＧの単位カロリーの時間変化である単位カロリー時間特性の情報である。
【００４１】
ここで、例えば、製鉄所５０には、図２に示すように、高炉Ｎｏ.１〜高炉Ｎｏ.ｎまでのｎ基の高炉５１が設けられており、各高炉５１の運転状況には、定常運転状況の形態である運転状況Ａ、運転状況Ｂ、…の他、吹き抜け、炉停止、炉運転再開等の非定常運転状況の形態である運転状況Ｇ、運転状況Ｈ、…があるものとする。
【００４２】
カロリー時間特性情報１２６は、高炉Ｎｏ.１〜高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が各種運転状況下での主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性の情報である。例えば、カロリー時間特性情報１２６は、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｇ、高炉Ｎｏ.２の高炉５１が運転状況Ａ、高炉Ｎｏ.３の高炉５１が運転状況Ａ、…、高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が運転状況Ａのときの主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性や、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｈ、高炉Ｎｏ.２の高炉５１が運転状況Ａ、高炉Ｎｏ.３の高炉５１が運転状況Ａ、…、高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が運転状況Ａのときの主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性を含んでいる。
【００４３】
なお、カロリー時間特性情報１２６には、高炉Ｎｏ.１〜高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が各種運転状況下での主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性の情報のうちで、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０以下の単位カロリー時間特性の情報、さらに、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きくても単位時間あたりの変動量である単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０以下の単位カロリー時間特性の情報は含まれていない。
【００４４】
このカロリー時間特性情報１２６は、各高炉５１の各運転状況での、当該高炉５１から発生するＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性の情報であるＢＦＧ高炉情報１２７に基づいて作成される。なお、ＢＦＧ発生量時間特性とは、時間経過に伴うＢＦＧ発生量の変化を示すものである。
【００４５】
このＢＦＧ高炉情報１２７では、例えば、図２に示すように、高炉Ｎｏ.１の高炉５１に関して、運転状況Ａ、…、運転状況Ｇ、運転状況Ｈ、…のそれぞれの場合における発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性が対応付けられている。さらに、このＢＦＧ高炉情報１２７では、高炉Ｎｏ.２〜高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１に関しても、同様に、運転状況Ａ、…、運転状況Ｇ、運転状況Ｈ、…のそれぞれの場合における発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性が対応付けられている。なお、図２中、図面を簡略化するために、ＢＦＧ高炉情報１２７中のＢＦＧ発生量時間特性を描いていない。
【００４６】
カロリー時間特性情報１２６の作成では、まず、各高炉５１の各運転状況のすべての組み合わせを求める。次に、全ての組み合わせから１つの組み合わせを抽出する。例えば、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｇ、高炉Ｎｏ.２の高炉５１が運転状況Ａ、高炉Ｎｏ.３の高炉５１が運転状況Ａ、…、高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が運転状況Ａの組み合わせを抽出する。次に、ＢＦＧ高炉情報１２７から、抽出した組み合わせでの発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性を抽出する。具体的には、ＢＦＧ高炉情報１２７から、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｇの場合における発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性、高炉Ｎｏ.２の高炉５１が運転状況Ａの場合における発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性、高炉Ｎｏ.３の高炉５１が運転状況Ａ、…、高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が運転状況Ａの場合における発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性を抽出する。抽出した全ての単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性を用いて、製鉄所５０全体のカロリー時間特性を求める。次に、抽出した全てのＢＦＧ発生量時間特性を用いて、製鉄所５０全体のＢＦＧ発生量時間特性を求める。次に、製鉄所５０全体のカロリー時間特性が示す各時刻におけるカロリーを当該時刻におけるＢＦＧ発生量で割って、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性を求める。
【００４７】
そして、以上の処理を全ての組み合わせについて実行し、全ての組み合わせにおける、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性を求める。次に、全ての組み合わせにおける、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性の情報から、前述したように、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０以下の単位カロリー時間特性の情報、さらに、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きくても単位時間あたりの変動量である単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０以下の単位カロリー時間特性の情報を削除し、残りのＢＦＧの単位カロリー時間特性の情報の束をカロリー時間特性情報１２６とする。
【００４８】
次に、図３に示すフローチャートに従って、燃料ガス制御装置１００のカロリー設定部１２０の動作について説明する。
【００４９】
まず、カロリー設定部１２０の運転状況取得部１２１が製鉄所５０の高炉制御装置５２から送られてきた製鉄所５０の運転状況の情報を取得し、これをカロリー時間特性推定部１２２に渡す（Ｓ１０）。製鉄所５０の高炉制御装置５２から送られてくる運転状況の情報は、図２に示すように、各高炉Ｎｏ.とその高炉Ｎｏ.の高炉５１の運転状況とが対応付けられたもの、つまり、各高炉５１の運転状況を示す情報の束である。製鉄所５０の高炉制御装置５２は、この運転状況の情報を運転状況が変化する毎に、新たな運転状況を燃料ガス制御装置１００へ送信する。ここで、製鉄所５０から送られてきた運転状況の情報が、仮に、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が高炉停止を示す運転状況Ｈであり、その他の全ての高炉５１が定常運転状況を示す運転状況Ａであるとする。
【００５０】
カロリー時間特性推定部１２２は、記憶部１２５に記憶されているカロリー時間特性情報１２６中に、運転状況取得部１２１から受け取った製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性があるか否かを判断する（Ｓ１１）。カロリー時間特性推定部１２２は、製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性があると判断すると、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更する必要があるとして、ステップ１２に進み、製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性がないと判断すると、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更する必要がないとして、ステップ２１に進む。
【００５１】
前述したように、カロリー時間特性情報１２６中には、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０以下の単位カロリー時間特性の情報、さらに、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きくても単位時間あたりの変動量である単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０以下の単位カロリー時間特性の情報は含まれていない。このため、製鉄所５０の運転状況に対応した、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きく、且つ単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０より大きい場合には、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更する必要があるとして、ステップ１２に進むことになる。逆に、製鉄所５０の運転状況に対応した、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０以下の場合や、さらに、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きくても単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０以下の場合には、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更する必要がないとして、ステップ２１に進むことになる。
【００５２】
この場合、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が高炉停止を示す運転状況Ｈであり、その他の全ての高炉５１が定常運転状況を示す運転状況Ａであり、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きく、且つ単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０より大きく、カロリー時間特性情報１２６中に製鉄所５０のこの運転状況に対応した単位カロリー時間特性があるため、カロリー時間特性推定部１２２は、カロリー時間特性情報１２６中に製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性があると判断して、ステップ１２に進む。
【００５３】
カロリー時間特性推定部１２２は、ステップ１２で、カロリー時間特性情報１２６から、製鉄所５０の運転状況に対応したＢＦＧの単位カロリー時間特性を抽出し、このＢＦＧの単位カロリー時間特性を設定カロリー変更部１２３に渡す。このカロリー時間特性推定部１２２による運転状況に対応したＢＦＧの単位カロリー時間特性を抽出する処理が、ＢＦＧの単位カロリー時間特性の推定処理となる。
【００５４】
設定カロリー変更部１２３は、カロリー時間特性推定部１２２からＢＦＧの単位カロリー時間特性を受け取ると、単位カロリー時間特性が示すカロリー変動幅Ａを算出する（Ｓ１３）。続いて、設定カロリー変更部１２３は、予め定められている関数ｆを用いて、このカロリー変動幅Ａに対応した新たな設定カロリーＳＶｎを算出する（Ｓ１４）。この関数ｆは、例えば、ｆ（Ａ）＝ｋ・Ａである。なお、ここでは、関数ｆの一例として、カロリー変動幅Ａに比例定数ｋを掛けて、新たな設定カロリーＳＶｎを求める関数を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５５】
次に、設定カロリー変更部１２３は、カロリー時間特性推定部１２２から受け取ったＢＦＧの単位カロリー時間特性が示す単位時間あたりの単位カロリーの変動量である単位カロリーの変化率Ｒｂを算出する（Ｓ１５）。続いて、設定カロリー変更部１２３は、予め定められている関数ｇを用いて、この変化率Ｒｂに対応した設定カロリー変更過程における単位時間あたりの設定カロリーの変動量である設定カロリーの変化率Ｒｎを算出する（Ｓ１６）。この関数ｇは、例えば、ｇ（Ｒｂ）＝ｓ・Ｒｂ、但し、Ｒmax≧Ｒｎ≧−Ｒmaxである。すなわち、関数ｇ（Ｒｂ）で設定カロリーの変化率Ｒｎを求めた結果、この変化率Ｒｎが予め定めたＲmaxより大きい場合には、設定カロリーの変化率をＲmaxとし、変化率Ｒｎが予め定めた−Ｒmaxより小さい場合には、設定カロリーの変化率を−Ｒmaxとする。なお、ここでも、関数ｇの一例として、単位カロリーの変化率Ｒｂに比例定数ｓを掛けて、新たな設定カロリーの変化率Ｒｎを求める関数を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５６】
設定カロリー変更部１２３は、新たな設定カロリーＳＶｎ、及び新たな設定カロリーＳＶｎへの変化率Ｒｎを求めると、新たな設定カロリーＳＶｎへの変更を実施する（Ｓ１７）。具体的には、現状の設定カロリーを、新たな設定カロリーＳＶｎになるまで、設定カロリーの変化率Ｒｎで変化させる。この際、設定カロリー変更部１２３は、この新たな設定カロリーＳＶｎへの変更開始時、及び変更終了時にその旨を弁制限制御部１４０に伝える。
【００５７】
設定カロリー変更部１２３は、設定カロリーの変更が終了すると、つまり、設定カロリーを新たな設定カロリーＳＶｎにすると、設定カロリーの変更開始時刻ｔｓ及び変更終了時刻ｔｅを記憶すると共に、設定カロリーの変更実施の旨を記憶して（Ｓ１８）、一連の処理を終了する。
【００５８】
また、カロリー時間特性推定部１２２が、ステップ１１で、記憶部１２５に記憶されているカロリー時間特性情報１２６中に、運転状況取得部１２１が取得した製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性がないと判断すると、前述したように、ステップ２１に進む。
【００５９】
設定カロリー変更部１２３は、ステップ２１で、自身が記憶管理している情報を参照して、設定カロリーの変更実施済みか否かを判断する。仮に、ステップ１８で、設定カロリーの変更実施の旨を記憶していないか、設定カロリーの変更実施の旨を記憶したものの、既にその旨を消去している場合には、設定カロリーを変更していないとして、一連の処理を終了する。また、設定カロリー変更部１２３は、設定カロリーの変更実施済みであると判断すると、自身が記憶管理している情報を参照して、設定カロリーの変更終了時刻ｔｅからの時間Ｔｅが予め定めた時間Ｔｅ１より長いか否かを判断する（Ｓ２２）。
【００６０】
設定カロリー変更部１２３は、設定カロリーの変更終了時刻ｔｅからの時間Ｔｅが予め定めた時間Ｔｅ１より長くない、つまり短いと判断すると、一連の処理を終了する。一方、設定カロリー変更部１２３は、設定カロリーの変更終了時刻ｔｅからの時間Ｔｅが予め定めた時間Ｔｅ１より長いと判断すると、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓに変更する（Ｓ２３）。この際、設定カロリー変更部１２３は、記憶部１２５に基準値として記憶されている基準設定カロリーＳＶｓ、及びこの基準設定カロリーＳＶｓへの設定カロリー変更過程における設定カロリーの変化率Ｒｓを用いて、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓに変更する。
【００６１】
すなわち、設定カロリー変更部１２３は、ステップ２１〜ステップ２３の処理で、設定カロリーの変更実施済みであると判断した場合に、設定カロリーの変更終了から所定時間Ｔｅ１よりも経過していると、燃料ガスの単位カロリーが安定したと判断して、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓに戻す。
【００６２】
なお、ここでは、設定カロリーの変更終了時刻ｔｅからの時間Ｔｅが予め定めた時間Ｔｅ１より長いと判断すると、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓに変更しているが、この時間Ｔｅ１は、一律に固定値である必要性はなく、製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性毎に定めた値であってもよい。
【００６３】
設定カロリー変更部１２３は、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓに変更すると（Ｓ２３）、ステップ１８で記憶した変更実施に関する情報の記憶を消去して（Ｓ２４）、一連の処理を終了する。
【００６４】
次に、以上で説明した燃料ガス制御装置１００のカロリー設定部１２０の処理による効果について、図５を用いて説明する。なお、図５中、横軸は時間を示し、縦軸はカロリーを示している。また、図５中、破線はカロリー計２４の設置位置でのＢＦＧ単味の単位カロリーを示し、一点鎖線は設定カロリーを示し、二点鎖線は基準設定カロリーを示している。また、実線は設定カロリーを変更した場合のカロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーを示し、点線は設定カロリーを基準設定カロリーに維持している場合のカロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーを示す。
【００６５】
設定カロリーが基準設定カロリーＳＶｓに設定されているときに、例えば、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｇになった、つまり高炉停止状況になったとする。高炉Ｎｏ.１の高炉５１が停止状況になっても（ｔ1）、基準設定カロリーＳＶｓ（二点鎖線）を維持し続けると、この時刻ｔ1から所定時間遅れて、カロリー計２４設置位置でのＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）が急激に低下する（ｔ4）。この結果、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激に低下し始めた時刻（ｔ4）から、さらに所定時間遅れて、カロリー計２４で測定された燃料ガスの単位カロリー（点線）も急激に低下し始める（ｔ5）。
【００６６】
カロリー計２４で測定された燃料ガスの単位カロリーも急激に低下し始めると（ｔ5）、主制御部１１０のフィードバック制御器１１３は、ＣＯＧが予め定めた想定カロリーであるとして、燃料ガスの単位カロリー（点線）と基準設定カロリーＳＶｓ（二点鎖線）との偏差が小さくなる増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を求めて、各調節弁３１，４１に弁開度を指示する。この場合、増熱ガス調節弁３１の弁開度が大きくなり、減熱ガス調節弁４１の弁開度が小さくなる。しかしながら、増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を制御しても、燃料ガスの単位カロリーの急激な低下に対応しきれず、燃料ガスの単位カロリーは低下し続け、ＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）の低下がおさまってから（ｔ6）、燃料ガスの単位カロリー（点線）が上昇し始める（ｔ7）。その後、カロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーが基準設定カロリー（二点鎖線）を超えるまで（ｔ8）、燃料ガスの単位カロリーは、上昇し続け、基準設定カロリーＳＶｓを超えた以降（ｔ8）に、基準設定カロリーを基準にして安定する。
【００６７】
仮に、カロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーが低下する過程で、この燃料ガスの単位カロリーがランバック運転へ移行する閾値を下回った場合には、ガスタービン１０をランバック運転に移行しなければならなくなる。
【００６８】
一方、本実施形態では、設定カロリーが基準設定カロリーＳＶｓに設定されているときに、例えば、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｇ（高炉停止状況）になると（ｔ1）、この運転状況が製鉄所５０の高炉制御装置５２から燃料ガス制御装置１００へ送られ、設定カロリーが基準設定カロリーＳＶｓから新たな設定カロリーＳＶｎ（一点鎖線）へ変更される（ｔ2）。ここで、設定カロリーの変更開始時刻（ｔ2）から変更終了時刻（ｔ3）までの間の設定カロリーの傾きが、ステップ１６（図３）で算出した変化率Ｒｎである。
【００６９】
高炉Ｎｏ.１の高炉５１が停止状況になってから（ｔ1）、設定カロリーの変更終了時刻（ｔ3）までの時間は、設定カロリーの変更がコンピュータ処理であるため、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が停止状況になってから（ｔ1）、カロリー計２４設置位置でのＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）が急激に低下し始める（ｔ4）までの時間よりも遥かに短い。このため、設定カロリーの変更終了時刻（ｔ3）は、カロリー計２４設置位置でのＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）が急激に低下し始める時刻（ｔ4）よりも先である。すなわち、本実施形態では、カロリー計２４設置位置でのＢＦＧ単味の単位カロリーの低下に対して、先行的に、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓから新たな設定カロリーＳＶｎに上げている。
【００７０】
このため、ＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）が急激に低下し始める前（ｔ4）から、燃料ガスの単位カロリー（実線）と新たな設定カロリーＳＶｎ（一点鎖線）との偏差が生じる。そこで、主制御部１１０のフィードバック制御器１１３は、この偏差が小さくなる増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を求めて、各調節弁に弁開度を指示する。この場合、増熱ガス調節弁３１の弁開度が大きくなり、減熱ガス調節弁４１の弁開度が小さくなる。この結果、ＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）が急激に低下し始める前（ｔ4）から、カロリー計２４で測定された燃料ガスの単位カロリー（実線）が上昇し始める。
【００７１】
このように、本実施形態では、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激に低下し始める前（ｔ4）から、燃料ガスの単位カロリーを上昇させているので、カロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリー（実線）は、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激に低下し始めると（ｔ4）、多少低下するものの、その変動幅は小さく、その後、次第に新たな設定カロリーＳＶｎ（一点鎖線）に近づき、この新たな設定カロリーＳＶｎを基準にして安定する。
【００７２】
本実施形態では、設定カロリーの変更終了から（ｔ3）、カロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーが新たな設定カロリーＳＶｎ（一点鎖線）を基準にして安定したと想定される時間Ｔｅ１を経過すると、ステップ２２，２３（図３）の処理で、設定カロリーは元の基準設定カロリーＳＶｓ（二点鎖線）に徐々に戻る（ｔ9）。この結果、カロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーも、徐々に基準設定カロリーＳＶｓに近づいてゆく。
【００７３】
以上のように、本実施形態では、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激な変動に対して、設定カロリーを変更して対応しているので、燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。しかも、本実施形態では、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激な変動に先立って、設定カロリーを変更して対応しているので、燃料ガスの単位カロリーの変動をより小さくすることができる。
【００７４】
次に、図４に示すフローチャートに従って、燃料ガス制御装置１００の弁制限制御部１４０の動作について説明する。
【００７５】
弁制限制御部１４０は、設定カロリー変更部１２３から新たな設定カロリーＳＶｎへの変更開始の旨を受け取ると（Ｓ３０）、新たな設定カロリーＳＶｎが基準設定カロリーＳＶｓより大きいか否かを判断する（Ｓ３１）。
【００７６】
弁制限制御部１４０は、新たな設定カロリーＳＶｎが基準設定カロリーＳＶｓより大きい、つまり、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓよりも上げたと判断すると、減熱ガス調節弁４１の全閉指令を作成する（Ｓ３２）。この減熱ガス調節弁４１の全閉指令は、通常の全閉指令のときの弁開度の変化率よりも高い変化率である。
【００７７】
弁制限制御部１４０は、減熱ガス調節弁４１の全閉指令を作成すると、設定カロリーの変更開始の旨を受け取ってから所定時間Ｔｓ２経過してから（Ｓ３３）、減熱ガス調節弁４１へ全閉指令を出力する（Ｓ３４）。この全閉指令は、主制御部１１０からの弁開度の指示よりも優先する。このため、減熱ガス調節弁４１は、主制御部１１０からの何らかの弁開度の指示を受け取ったとしても、直ちに、全閉になる。
【００７８】
また、弁制限制御部１４０は、ステップ３１で、新たな設定カロリーＳＶｎが基準設定カロリーＳＶｓより大きくない、つまり、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓよりも下げたと判断すると、増熱ガス調節弁３１の全閉指令を作成する（Ｓ３５）。この増熱ガス調節弁３１の全閉指令も、通常の全閉指令のときの弁開度の変化率よりも高い変化率である。
【００７９】
弁制限制御部１４０は、増熱ガス調節弁３１の全閉指令を作成すると、設定カロリーの変更開始の旨を受け取ってから所定時間Ｔｓ２経過してから（Ｓ３６）、増熱ガス調節弁３１へ全閉指令を出力する（Ｓ３７）。この全閉指令は、主制御部１１０からの弁開度の指示よりも優先する。このため、増熱ガス調節弁３１は、主制御部１１０からの何らかの弁開度の指示を受け取ったとしても、直ちに、全閉になる。
【００８０】
また、弁制限制御部１４０は、ステップ３０で、設定カロリー変更部１２３から新たな設定カロリーＳＶｎへの変更開始の旨を受け取らなければ、つまり、設定カロリー変更部１２３から何ら受け取らないか、設定カロリー変更部１２３から変更終了の旨を受け付けると、新たな設定カロリーＳＶｎへの変更終了であるか否かを判断する（Ｓ４１）。
【００８１】
弁制限制御部１４０は、新たな設定カロリーＳＶｎへの変更終了でないと判断すると、一連の処理を終了する。また、弁制限制御部１４０は、ステップ３０で、新たな設定カロリーＳＶｎへの変更終了である旨を受け取り、ステップ４１で、新たな設定カロリーＳＶｎへの変更終了であると判断すると、変更終了の旨を受け取ってから所定時間Ｔｅ２経過してから（Ｓ４２）、全閉状態になっていた減熱ガス調節弁４１又は増熱ガス調節弁３１へ全閉解除指令を出力する（Ｓ４３）。
【００８２】
以上、本実施形態では、設定カロリー変更部１２３が設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓよりも上げたときには、燃料ガスの単位カロリーを上げようとしているときであるため、弁制限制御部１４０は、減熱ガス調節弁４１に対して全閉指令を出力している（Ｓ３４）。また、設定カロリー変更部１２３が設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓよりも下げたときには、燃料ガスの単位カロリーを下げようとしているときであるため、弁制限制御部１４０は、増熱ガス調節弁３１に対して全閉指令を出力している（Ｓ３７）。このため、設定カロリー変更部１２３が設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓから変更したときには、新たな設定カロリーＳＶｎに対する燃料ガスの単位カロリーの追従速度を高めることができる上に、不要な調整ガスの流出を避けることができコスト削減を図ることもできる。
【００８３】
なお、以上において、全閉指令や全閉解除指令を出力する前に所定時間Ｔｓ２，Ｔｅ２待つのは、制御安定性等を確保するためである。
【００８４】
以上、本実施形態では、ＢＦＧの発生源であり製鉄所５０の運転状況の変化により、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激な変動しても、この変動に先立って、設定カロリーを変更して対応しているので、燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。しかも、本実施形態では、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓから変更したときには、この変更に対応するために不必要な調整ガスの流量を調節するガス調節弁を全閉にするため、新たな設定カロリーＳＶｎに対する燃料ガスの単位カロリーの追従速度を高めることができる。よって、本実施形態では、製鉄所５０からのＢＦＧのカロリーが急激に大きく変動した場合でも、ガスタービン燃焼器１２を安定燃焼させることができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、カロリー計２４で測定された燃料ガスの単位カロリーと設定カロリーとの偏差に基づいてフィードバック制御しているが、燃料ガスの単位カロリーはカロリー計２４で測定されたものでなくてもよい。例えば、主燃料ガスライン２０中の燃料ガスの単位カロリーは、ガスタービン出力と高い相関性があるため、ガスタービン出力から燃料ガスの単位カロリーを求め、この燃焼ガスの単位カロリーをフィードバック制御の際に用いてもよい。
【００８６】
また、本実施形態では、基準設定カロリーＳＶｓに対する新たな設定カロリーＳＶｎの上げ幅又は下げ幅を、ＢＦＧカロリーの変動幅Ａに応じて定めているが、この上げ幅や下げ幅は予め定めた固定値であってもよい。さらに、基準設定カロリーＳＶｓから新たな設定カロリーＳＶｎへの変更過程における設定カロリーの変化率Ｒｎを、ＢＦＧカロリーの変動率Ｒｂに応じて定めているが、この設定カロリーの変化率Ｒｎは予め定めた固定値であってもよい。
【００８７】
また、以上の実施形態では、複数の高炉５１を備えている製鉄所５０からのＢＦＧを主燃料ガスとするガスタービン設備を例示しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、高炉５１が一つである製鉄所からのＢＦＧを主燃料ガスとするガスタービン設備に本発明を適用してもよいし、例えば、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ（Integrated coal Gasification Combined Cycle）設備で石炭ガスを主燃料ガスとするガスタービン設備に本発明を適用してもよいし、メタンガス等を主燃料ガスとするガスタービン設備に本発明を適用してもよい。また、調整ガスに関しても、ＣＯＧやＮ２ガスに限定されるものではなく、その他のガスを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０…ガスタービン、２０…主燃料ガスライン、２４…カロリー計、３０…増熱ガスライン（調整ガスライン）、３１…増熱ガス調節弁（調整ガス調節弁）、４０…減熱ガスライン（調整ガスライン）、４１…減熱ガス調節弁（調整ガス調節弁）、５０…製鉄所、５１…高炉、５２…高炉制御装置、１００…燃料ガス制御装置、１１０…主制御部、１１３…フィードバック制御器、１２０…カロリー設定部、１２１…運転状況取得部、１２２…カロリー時間特性推定部、１２３…設定カロリー変更部、１２５…記憶部、１２６…カロリー時間特性情報、１２９…基準値情報、１４０…弁制限制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービンと、プラントからの主燃料ガスをガスタービンに送る主燃料ガスラインと、主燃料ガスライン中にカロリー調整用の調整ガスを送り込む調整ガスラインとを備えているガスタービン設備、その燃料ガス制御装置及びその燃料ガス制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスタービン設備では、製鉄所の高炉からの高炉ガス（以下、ＢＦＧ（Blast Furnace Gas）とする）を主燃料ガスとする設備がある。ＢＦＧのカロリーは、高炉の操業状態に応じて変動する。このため、ＢＦＧのガスカロリーの変動が大きい場合には、ガスタービン燃焼器の不安定燃焼や失火に至ることがある。
【０００３】
そこで、この種のガスタービン設備では、例えば、燃料ガスカロリーを測定するためのカロリー計を設け、このカロリー計で測定された燃料ガスカロリーが設定カロリーよりも高い場合には、例えば、Ｎ２ガスのような減熱ガスをＢＦＧに混合し、燃料ガスカロリーが設定カロリーよりも低い場合には、例えば、コークス炉ガス（以下、ＣＯＧ（Coke Oven Gas）とする）のような増熱ガスをＢＦＧに混合している。すなわち、この種のガスタービン設備では、フィードバック制御により、燃料ガスカロリーの変動を抑えている。
【０００４】
ところで、カロリー計による燃料ガスカロリーの測定では、サンプリング配管の応答遅れやカロリー測定端子のガス洗浄工程等があるため、１分以上の応答遅れがある。このため、カロリー計で測定された燃料ガスカロリーを用いてフィードバック制御しても、ＢＦＧの急激なカロリー変動には対応できず、ガスタービン燃焼器の不安定燃焼等を招くことがある。
【０００５】
そこで、以下の特許文献１では、ガスタービン燃焼器に流入する燃料ガスの流量とガスタービンの出力とから、燃料ガスのカロリーを推定する技術を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３９０５８２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載の技術では、確かに、カロリー計による燃料ガスカロリーの測定よりも応答遅れを小さくできるものの、ＢＦＧのカロリーが急激に大きく変動した場合には、ガスタービン出力等から推定した燃料ガスのカロリーに基づいて制御しても、このような変動に対応しきれず、ガスタービン燃焼器の不安定燃焼等を招くおそれがある、という問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明は、プラントからの主燃料ガスのカロリーが急激に大きく変動した場合でも、ガスタービン燃焼器を安定燃焼させることができるガスタービン設備、その燃料ガス制御装置及びその燃料ガス制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題点を解決するための発明に係る燃料ガス制御装置は、
ガスタービンと、プラントからの主燃料ガスを前記ガスタービンに送る主燃料ガスラインと、主燃料ガスライン中にカロリー調整用の調整ガスを送り込む調整ガスラインと、該調整ガスの流量を調節する調整ガス調節弁と、を備えているガスタービン設備の燃料ガス制御装置において、前記主燃料ガスラインから前記ガスタービンに流入する燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが所望の設定カロリーに近づくよう、前記調整ガス調節弁に対して弁開度を指示する主制御部と、前記プラントの各種運転状況と前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性とを対応付けたカロリー時間特性情報が記憶されているカロリー時間特性記憶部と、前記プラントの運転状況を取得する運転状況取得部と、前記記憶部に記憶されている前記カロリー時間特性情報を参照して、前記運転状況取得部が取得した前記運転状況に対応した前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定部と、前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスのカロリー変動を補える新たな設定カロリーを求め、前記設定カロリーを該新たな設定カロリーに変更する設定カロリー変更部と、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
当該燃料ガス制御装置では、プラントの運転状況が変化して、プラントから発生する主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー（以下、単に単位カロリーとする）が急激な変動しても、この単位カロリーが急激に変動した主燃料ガスがタービンに流入する前に、プラントの運転状況から主燃料ガスの単位カロリーの変動を推定し、この変動を補えるよう、設定カロリーを変更しているので、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。
【００１１】
ここで、前記燃料ガス制御装置において、前記設定カロリー変更部は、前記新たな設定カロリーを求めた際の前記運転状況に起因して、前記ガスタービンに流入する前記燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが変動する前に、前記設定カロリーを前記新たな設定カロリーに変更してもよい。
【００１２】
当該燃料ガス制御装置では、新たな設定カロリーを求めた際の運転状況に起因して、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーが変動する前に、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更するので、燃料ガスの変動を先行的に補え、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動をより小さくすることができる。
【００１３】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記設定カロリー変更部は、前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー変動幅に対応させて、前記設定カロリーの変更前後における該設定カロリーの変化幅を定めてもよい。
【００１４】
当該燃料ガス制御装置では、主燃料ガスの単位カロリーの変動幅に対応させて、設定カロリーの変更前後における該設定カロリーの変化幅を定めるので、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動をより小さくすることができる。
【００１５】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記設定カロリー変更部は、前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスの単位重量あたりで且つ単位時間あたりのカロリーの変動量であるカロリー変化率に対応させて、前記設定カロリーの変更前から前記新たな設定カロリーに変更するまでの間における該設定カロリーの単位時間あたりの変動量である変化率を定めてもよい。
【００１６】
当該燃料ガス制御装置では、主燃料ガスの単位カロリーのカロリー変化率に対応させて、設定カロリーの変更前後における該設定カロリーの変化率を定めるので、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動をより小さくすることができる。
【００１７】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記設定カロリー変更部は、前記設定カロリーを予め定めた基準設定カロリーから前記新たな設定カロリーに変更した後、予め定めた条件を満たすと、該設定カロリーを該新たな設定カロリーから前記基準設定カロリーに戻してもよい。
【００１８】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記ガスタービン設備は、前記調整ガスラインとして、前記燃料ガスのカロリーを増加させる前記調整ガスの一つである増熱ガスを前記主燃料ガスライン中に送り込む増熱ガスラインと、前記燃料ガスのカロリーを減少させる前記調整ガスの一つである減熱ガスを前記主燃料ガスライン中に送り込む減熱ガスラインとを備えていると共に、前記調整ガス調節弁として、前記増熱ガスの流量を調節する増熱ガス調節弁と、前記減熱ガスの流量を調節する減熱ガス調節弁とを備えており、
前記設定カロリー変更部が前記設定カロリーの変更前に対して変更後の前記設定カロリーを高める場合には、前記主制御部の指示よりも優先させて、前記減熱ガス調節弁を予め定めた変化率で全閉にし、前記設定カロリー変更部が前記設定カロリーの変更前に対して変更後の前記設定カロリーを下げる場合には、前記主制御部の指示よりも優先させて、前記増熱ガス調節弁を予め定めた変化率で全閉にする弁制限制御部を備えてもよい。
【００１９】
当該燃料ガス制御装置では、設定カロリーを変更したときには、この変更に対応するために不必要な調整ガスの流量を調節するガス調節弁を全閉にするため、新たな設定カロリーに対する燃料ガスの単位カロリーの追従速度を高めることができる。さらに、不必要な調節ガスの流出を避けることで、ガスタービン設備による発電コスト等を低減することができる。
【００２０】
上記問題点を解決するための発明に係るガスタービン設備は、
前記燃料ガス制御装置と、前記ガスタービンと前記主燃料ガスラインと前記調整ガスラインと前記調整ガス調節弁とを備えていることを特徴とする。
【００２１】
当該ガスタービン設備でも、上記燃料ガス制御装置を備えているので、プラントの運転状況が変化して、プラントから発生する主燃料ガスの単位カロリーが急激な変動しても、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。
【００２２】
上記問題点を解決するための発明に係る燃料ガス制御方法は、
ガスタービンと、プラントからの主燃料ガスを前記ガスタービンに送る主燃料ガスラインと、主燃料ガスライン中にカロリー調整用の調整ガスを送り込む調整ガスラインと、該調整ガスの流量を調節する調整ガス調節弁と、を備えているガスタービン設備の燃料ガス制御方法において、前記主燃料ガスラインから前記ガスタービンに流入する燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが所望の設定カロリーに近づくよう、前記調整ガス調節弁に対して弁開度を指示する主制御工程と、前記プラントの運転状況を取得する運転状況取得工程と、前記プラントの各種運転状況と前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性とを対応付けたカロリー時間特性情報を参照して、前記運転状況取得工程で取得された前記運転状況に対応した前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定工程と、前記カロリー時間特性推定工程で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスのカロリー変動を補える新たな設定カロリーを求め、前記設定カロリーを該新たな設定カロリーに変更する設定カロリー変更工程と、を有することを特徴とする。
【００２３】
当該燃料ガス制御方法では、プラントの運転状況が変化して、プラントから発生する主燃料ガスの単位カロリーが急激な変動しても、この単位カロリーが急激に変動した主燃料ガスがタービンに流入する前に、プラントの運転状況からＢＦＧの単位カロリーの急激な変動を推定し、この変動を補えるよう、設定カロリーを変更しているので、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明では、プラントの運転状況が変化して、プラントから発生する主燃料ガスの単位カロリーが急激な変動しても、この単位カロリーが急激に変動した主燃料ガスがタービンに流入する前に、プラントの運転状況から主燃料ガスの単位カロリーの変動を推定し、この変動を補えるよう、設定カロリーを変更しているので、ガスタービンに流入する燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。
【００２５】
よって、本発明によれば、プラントからの主燃料ガスの単位カロリーが急激に大きく変動した場合でも、ガスタービン燃焼器を安定燃焼させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る一実施形態におけるガスタービン設備の構成を示す説明図である。
【図２】本発明に係る一実施形態におけるカロリー時間特性情報、この情報を作成するために用いるＢＦＧ高炉情報を示す説明図である。
【図３】本発明に係る一実施形態におけるカロリー設定部の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る一実施形態における弁制限制御部の動作を示すフローチャートである。
【図５】設定カロリーを変更したとき、及び変更しないときにおける燃焼ガスの単位カロリーの変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係るガスタービン設備の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
本実施形態のガスタービン設備は、図１に示すように、ガスタービン１０と、ガスタービン１０へ燃焼用空気を送る空気圧縮機１３と、ガスタービン１０の駆動で発電する発電機１４と、製鉄所５０の複数の高炉５１からのＢＦＧ（Blast Furnace Gas）をガスタービン１０に送る主燃料ガスライン２０と、主燃料ガスライン２０中に増熱ガスであるＣＯＧ（Coke Oven Gas（コークス炉ガス））を送り込む増熱ガスライン３０と、主燃料ガスライン２０中に減熱ガスであるＮ２ガスを送り込む減熱ガスライン４０と、ＣＯＧやＮ２ガスの流量を制御する燃料ガス制御装置１００と、ガスタービン１０の出力を制御するガスタービン出力制御装置１５と、を備えている。なお、増熱ガスであるＣＯＧ及び減熱ガスであるＮ２ガスは、いずれも、主燃料ガスであるＢＦＧのカロリーを調整するためのカロリー調整ガスである。
【００２９】
ガスタービン１０は、タービンを有するタービン本体１１と、このタービン本体１１に燃焼ガスを送り込む燃焼器１２と、を備えている。主燃料ガスライン２０は、このガスタービン１０の燃焼器１２と製鉄所５０との間に敷設されている。
【００３０】
主燃料ガスライン２０には、この主燃料ガスライン２０を通るガス中のダスト等を集塵する電気集塵器（ＥＰ（electrostatic Precipitator））２１と、電気集塵器２１を経たガスを加圧する燃料ガス圧縮機２２と、燃料ガス圧縮機２２で加圧されてガスタービン１０の燃焼器１２に送られるガスの流量を調節する燃料ガス調節弁２３と、が設けられている。ガスタービン出力制御装置１５は、発電機１４の出力計１６で測定された出力等に応じて、燃料ガス調節弁２３の弁開度を調整する。燃料ガス圧縮機２２の入口、言い換えると、電気集塵器２１と燃料ガス圧縮機２２との間の主燃料ガスライン２０には、ここを通るガスの単位重量あたりのカロリーを測定するカロリー計２４が設けられている。なお、以下では、ガスの単位重量あたりのカロリーを、単に単位カロリーとする。
【００３１】
主燃料ガスライン２０には、さらに、燃料ガス圧縮機２２の出口のガスを電気集塵器２１の入口に戻すバイパスライン２５が設けられている。このバイパスライン２５には、燃料ガス圧縮機２２から吐出されたガスのうちで電気集塵器２１の入り口に戻す余剰ガスの流量を調節する余剰ガス調節弁２６と、燃料ガス圧縮機２２から抽気したガスと余剰ガスとの間で熱交換を行う余剰ガス熱交換器２７とが設けられている。
【００３２】
増熱ガスライン３０及び減熱ガスライン４０は、いずれも、主燃料ガスライン２０中の電気集塵器２１よりも上流側の位置に接続されている。増熱ガスライン３０には、この増熱ガスライン３０から主燃料ガスライン２０に流れ込むＣＯＧの流量を調節する増熱ガス調節弁３１が設けられている。また、減熱ガスライン４０には、この減熱ガスライン４０から主燃料ガスライン２０に流れ込むＮ２ガスの流量を調節する減熱ガス調節弁４１が設けられている。これら増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１は、燃料ガス制御装置１００により制御される。
【００３３】
主燃料ガスライン２０に対する増熱ガスライン３０及び減熱ガスライン４０の接続位置よりも下流側の主燃料ガスライン２０には、ＢＦＧとＣＯＧとＮ２ガスとの混合ガス、ＢＦＧとＣＯＧとの混合ガス、ＢＦＧとＮ２ガスとの混合ガス、ＢＦＧのみのいずれかが流れる。以下では、増熱ガスライン３０及び減熱ガスライン４０の接続位置よりも下流側の主燃料ガスライン２０に流れるガスを燃料ガスとする。
【００３４】
製鉄所５０には、複数の高炉５１と、各高炉５１の運転状況を把握して各高炉５１を制御する高炉制御装置５２とが設けられている。
【００３５】
燃料ガス制御装置１００は、燃料ガスの単位カロリーが設定カロリーに近づくよう、増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を指示する主制御部１１０と、製鉄所５０の運転状況に応じて設定カロリーを定めるカロリー設定部１２０と、増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１に全閉を指示する弁制限制御部１４０と、を有している。
【００３６】
主制御部１１０は、燃料ガスの単位カロリーが設定カロリーになる増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を求めて各調節弁３１，４１に弁開度を指示するフィードフォワード制御器１１１と、燃料ガスの単位カロリーと設定カロリーとの偏差を求める減算器１１２と、減算器１１２が求めた偏差が小さくなる増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を求めて各調節弁３１，４１に弁開度を指示するフィードバック制御器１１３と、を有している。
【００３７】
カロリー設定部１２０は、製鉄所５０の高炉制御装置５２から製鉄所５０の運転状況の情報を取得する運転状況取得部１２１と、運転状況取得部１２１が取得した運転状況の情報に応じたＢＦＧの単位カロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定部１２２と、カロリー時間特性推定部１２２が推定したＢＦＧの単位カロリー時間特性に応じて設定カロリーを変更する設定カロリー変更部１２３と、各種データが記憶されている記憶部１２５と、を有している。
【００３８】
記憶部１２５には、製鉄所５０の運転状況とＢＦＧの単位カロリー時間特性とを対応付けたカロリー時間特性情報１２６と、設定カロリーの基準値である基準設定カロリー等の基準値情報１２９とが記憶されている。
【００３９】
なお、以上で説明した燃料ガス制御装置１００は、コンピュータで構成されており、主制御部１１０、カロリー設定部１２０、弁制限制御部１４０の各機能部は、いずれも、ハードディスクドライブ装置等の外部記憶装置やメモリ等の記憶装置と、この記憶装置に記憶されているプログラムを実行するＣＰＵとを有して構成されている。また、運転状況取得部１２１は、さらに、コンピュータの通信装置を有して構成されている。カロリー設定部１２０の記憶部１２５は、ハードディスクドライブ装置等の外部記憶装置やメモリ等の記憶装置で構成されている。記憶部１２５に記憶されている情報は、キーボード等の入力装置１０９を操作することで適宜変更することができる。すなわち、記憶部１２５に記憶されているカロリー時間特性情報１２６、設定カロリーの基準値である基準設定カロリー等の基準値情報１２９は、いずれも、入力装置１０９を操作することで変更することができる。
【００４０】
記憶部１２５に記憶されているカロリー時間特性情報１２６は、製鉄所５０に設けられている各高炉５１の各運転状況下でＢＦＧの単位カロリーの時間変化である単位カロリー時間特性の情報である。
【００４１】
ここで、例えば、製鉄所５０には、図２に示すように、高炉Ｎｏ.１〜高炉Ｎｏ.ｎまでのｎ基の高炉５１が設けられており、各高炉５１の運転状況には、定常運転状況の形態である運転状況Ａ、運転状況Ｂ、…の他、吹き抜け、炉停止、炉運転再開等の非定常運転状況の形態である運転状況Ｇ、運転状況Ｈ、…があるものとする。
【００４２】
カロリー時間特性情報１２６は、高炉Ｎｏ.１〜高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が各種運転状況下での主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性の情報である。例えば、カロリー時間特性情報１２６は、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｇ、高炉Ｎｏ.２の高炉５１が運転状況Ａ、高炉Ｎｏ.３の高炉５１が運転状況Ａ、…、高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が運転状況Ａのときの主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性や、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｈ、高炉Ｎｏ.２の高炉５１が運転状況Ａ、高炉Ｎｏ.３の高炉５１が運転状況Ａ、…、高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が運転状況Ａのときの主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性を含んでいる。
【００４３】
なお、カロリー時間特性情報１２６には、高炉Ｎｏ.１〜高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が各種運転状況下での主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性の情報のうちで、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０以下の単位カロリー時間特性の情報、さらに、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きくても単位時間あたりの変動量である単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０以下の単位カロリー時間特性の情報は含まれていない。
【００４４】
このカロリー時間特性情報１２６は、各高炉５１の各運転状況での、当該高炉５１から発生するＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性の情報であるＢＦＧ高炉情報１２７に基づいて作成される。なお、ＢＦＧ発生量時間特性とは、時間経過に伴うＢＦＧ発生量の変化を示すものである。
【００４５】
このＢＦＧ高炉情報１２７では、例えば、図２に示すように、高炉Ｎｏ.１の高炉５１に関して、運転状況Ａ、…、運転状況Ｇ、運転状況Ｈ、…のそれぞれの場合における発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性が対応付けられている。さらに、このＢＦＧ高炉情報１２７では、高炉Ｎｏ.２〜高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１に関しても、同様に、運転状況Ａ、…、運転状況Ｇ、運転状況Ｈ、…のそれぞれの場合における発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性が対応付けられている。なお、図２中、図面を簡略化するために、ＢＦＧ高炉情報１２７中のＢＦＧ発生量時間特性を描いていない。
【００４６】
カロリー時間特性情報１２６の作成では、まず、各高炉５１の各運転状況のすべての組み合わせを求める。次に、全ての組み合わせから１つの組み合わせを抽出する。例えば、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｇ、高炉Ｎｏ.２の高炉５１が運転状況Ａ、高炉Ｎｏ.３の高炉５１が運転状況Ａ、…、高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が運転状況Ａの組み合わせを抽出する。次に、ＢＦＧ高炉情報１２７から、抽出した組み合わせでの発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性を抽出する。具体的には、ＢＦＧ高炉情報１２７から、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｇの場合における発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性、高炉Ｎｏ.２の高炉５１が運転状況Ａの場合における発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性、高炉Ｎｏ.３の高炉５１が運転状況Ａ、…、高炉Ｎｏ.ｎの高炉５１が運転状況Ａの場合における発生ＢＦＧの単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性を抽出する。抽出した全ての単位カロリー時間特性及びＢＦＧ発生量時間特性を用いて、製鉄所５０全体のカロリー時間特性を求める。次に、抽出した全てのＢＦＧ発生量時間特性を用いて、製鉄所５０全体のＢＦＧ発生量時間特性を求める。次に、製鉄所５０全体のカロリー時間特性が示す各時刻におけるカロリーを当該時刻におけるＢＦＧ発生量で割って、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性を求める。
【００４７】
そして、以上の処理を全ての組み合わせについて実行し、全ての組み合わせにおける、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性を求める。次に、全ての組み合わせにおける、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリー時間特性の情報から、前述したように、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０以下の単位カロリー時間特性の情報、さらに、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きくても単位時間あたりの変動量である単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０以下の単位カロリー時間特性の情報を削除し、残りのＢＦＧの単位カロリー時間特性の情報の束をカロリー時間特性情報１２６とする。
【００４８】
次に、図３に示すフローチャートに従って、燃料ガス制御装置１００のカロリー設定部１２０の動作について説明する。
【００４９】
まず、カロリー設定部１２０の運転状況取得部１２１が製鉄所５０の高炉制御装置５２から送られてきた製鉄所５０の運転状況の情報を取得し、これをカロリー時間特性推定部１２２に渡す（Ｓ１０）。製鉄所５０の高炉制御装置５２から送られてくる運転状況の情報は、図２に示すように、各高炉Ｎｏ.とその高炉Ｎｏ.の高炉５１の運転状況とが対応付けられたもの、つまり、各高炉５１の運転状況を示す情報の束である。製鉄所５０の高炉制御装置５２は、この運転状況の情報を運転状況が変化する毎に、新たな運転状況を燃料ガス制御装置１００へ送信する。ここで、製鉄所５０から送られてきた運転状況の情報が、仮に、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が高炉停止を示す運転状況Ｈであり、その他の全ての高炉５１が定常運転状況を示す運転状況Ａであるとする。
【００５０】
カロリー時間特性推定部１２２は、記憶部１２５に記憶されているカロリー時間特性情報１２６中に、運転状況取得部１２１から受け取った製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性があるか否かを判断する（Ｓ１１）。カロリー時間特性推定部１２２は、製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性があると判断すると、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更する必要があるとして、ステップ１２に進み、製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性がないと判断すると、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更する必要がないとして、ステップ２１に進む。
【００５１】
前述したように、カロリー時間特性情報１２６中には、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０以下の単位カロリー時間特性の情報、さらに、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きくても単位時間あたりの変動量である単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０以下の単位カロリー時間特性の情報は含まれていない。このため、製鉄所５０の運転状況に対応した、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きく、且つ単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０より大きい場合には、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更する必要があるとして、ステップ１２に進むことになる。逆に、製鉄所５０の運転状況に対応した、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０以下の場合や、さらに、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きくても単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０以下の場合には、設定カロリーを新たな設定カロリーに変更する必要がないとして、ステップ２１に進むことになる。
【００５２】
この場合、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が高炉停止を示す運転状況Ｈであり、その他の全ての高炉５１が定常運転状況を示す運転状況Ａであり、主燃料ガスライン２０中のＢＦＧの単位カロリーの変動幅Ａが予め定められた値Ａ０より大きく、且つ単位カロリーの変化率Ｒｂが予め定められた値Ｒ０より大きく、カロリー時間特性情報１２６中に製鉄所５０のこの運転状況に対応した単位カロリー時間特性があるため、カロリー時間特性推定部１２２は、カロリー時間特性情報１２６中に製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性があると判断して、ステップ１２に進む。
【００５３】
カロリー時間特性推定部１２２は、ステップ１２で、カロリー時間特性情報１２６から、製鉄所５０の運転状況に対応したＢＦＧの単位カロリー時間特性を抽出し、このＢＦＧの単位カロリー時間特性を設定カロリー変更部１２３に渡す。このカロリー時間特性推定部１２２による運転状況に対応したＢＦＧの単位カロリー時間特性を抽出する処理が、ＢＦＧの単位カロリー時間特性の推定処理となる。
【００５４】
設定カロリー変更部１２３は、カロリー時間特性推定部１２２からＢＦＧの単位カロリー時間特性を受け取ると、単位カロリー時間特性が示すカロリー変動幅Ａを算出する（Ｓ１３）。続いて、設定カロリー変更部１２３は、予め定められている関数ｆを用いて、このカロリー変動幅Ａに対応した新たな設定カロリーＳＶｎを算出する（Ｓ１４）。この関数ｆは、例えば、ｆ（Ａ）＝ｋ・Ａである。なお、ここでは、関数ｆの一例として、カロリー変動幅Ａに比例定数ｋを掛けて、新たな設定カロリーＳＶｎを求める関数を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５５】
次に、設定カロリー変更部１２３は、カロリー時間特性推定部１２２から受け取ったＢＦＧの単位カロリー時間特性が示す単位時間あたりの単位カロリーの変動量である単位カロリーの変化率Ｒｂを算出する（Ｓ１５）。続いて、設定カロリー変更部１２３は、予め定められている関数ｇを用いて、この変化率Ｒｂに対応した設定カロリー変更過程における単位時間あたりの設定カロリーの変動量である設定カロリーの変化率Ｒｎを算出する（Ｓ１６）。この関数ｇは、例えば、ｇ（Ｒｂ）＝ｓ・Ｒｂ、但し、Ｒmax≧Ｒｎ≧−Ｒmaxである。すなわち、関数ｇ（Ｒｂ）で設定カロリーの変化率Ｒｎを求めた結果、この変化率Ｒｎが予め定めたＲmaxより大きい場合には、設定カロリーの変化率をＲmaxとし、変化率Ｒｎが予め定めた−Ｒmaxより小さい場合には、設定カロリーの変化率を−Ｒmaxとする。なお、ここでも、関数ｇの一例として、単位カロリーの変化率Ｒｂに比例定数ｓを掛けて、新たな設定カロリーの変化率Ｒｎを求める関数を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５６】
設定カロリー変更部１２３は、新たな設定カロリーＳＶｎ、及び新たな設定カロリーＳＶｎへの変化率Ｒｎを求めると、新たな設定カロリーＳＶｎへの変更を実施する（Ｓ１７）。具体的には、現状の設定カロリーを、新たな設定カロリーＳＶｎになるまで、設定カロリーの変化率Ｒｎで変化させる。この際、設定カロリー変更部１２３は、この新たな設定カロリーＳＶｎへの変更開始時、及び変更終了時にその旨を弁制限制御部１４０に伝える。
【００５７】
設定カロリー変更部１２３は、設定カロリーの変更が終了すると、つまり、設定カロリーを新たな設定カロリーＳＶｎにすると、設定カロリーの変更開始時刻ｔｓ及び変更終了時刻ｔｅを記憶すると共に、設定カロリーの変更実施の旨を記憶して（Ｓ１８）、一連の処理を終了する。
【００５８】
また、カロリー時間特性推定部１２２が、ステップ１１で、記憶部１２５に記憶されているカロリー時間特性情報１２６中に、運転状況取得部１２１が取得した製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性がないと判断すると、前述したように、ステップ２１に進む。
【００５９】
設定カロリー変更部１２３は、ステップ２１で、自身が記憶管理している情報を参照して、設定カロリーの変更実施済みか否かを判断する。仮に、ステップ１８で、設定カロリーの変更実施の旨を記憶していないか、設定カロリーの変更実施の旨を記憶したものの、既にその旨を消去している場合には、設定カロリーを変更していないとして、一連の処理を終了する。また、設定カロリー変更部１２３は、設定カロリーの変更実施済みであると判断すると、自身が記憶管理している情報を参照して、設定カロリーの変更終了時刻ｔｅからの時間Ｔｅが予め定めた時間Ｔｅ１より長いか否かを判断する（Ｓ２２）。
【００６０】
設定カロリー変更部１２３は、設定カロリーの変更終了時刻ｔｅからの時間Ｔｅが予め定めた時間Ｔｅ１より長くない、つまり短いと判断すると、一連の処理を終了する。一方、設定カロリー変更部１２３は、設定カロリーの変更終了時刻ｔｅからの時間Ｔｅが予め定めた時間Ｔｅ１より長いと判断すると、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓに変更する（Ｓ２３）。この際、設定カロリー変更部１２３は、記憶部１２５に基準値として記憶されている基準設定カロリーＳＶｓ、及びこの基準設定カロリーＳＶｓへの設定カロリー変更過程における設定カロリーの変化率Ｒｓを用いて、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓに変更する。
【００６１】
すなわち、設定カロリー変更部１２３は、ステップ２１〜ステップ２３の処理で、設定カロリーの変更実施済みであると判断した場合に、設定カロリーの変更終了から所定時間Ｔｅ１よりも経過していると、燃料ガスの単位カロリーが安定したと判断して、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓに戻す。
【００６２】
なお、ここでは、設定カロリーの変更終了時刻ｔｅからの時間Ｔｅが予め定めた時間Ｔｅ１より長いと判断すると、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓに変更しているが、この時間Ｔｅ１は、一律に固定値である必要性はなく、製鉄所５０の運転状況に対応した単位カロリー時間特性毎に定めた値であってもよい。
【００６３】
設定カロリー変更部１２３は、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓに変更すると（Ｓ２３）、ステップ１８で記憶した変更実施に関する情報の記憶を消去して（Ｓ２４）、一連の処理を終了する。
【００６４】
次に、以上で説明した燃料ガス制御装置１００のカロリー設定部１２０の処理による効果について、図５を用いて説明する。なお、図５中、横軸は時間を示し、縦軸はカロリーを示している。また、図５中、破線はカロリー計２４の設置位置でのＢＦＧ単味の単位カロリーを示し、一点鎖線は設定カロリーを示し、二点鎖線は基準設定カロリーを示している。また、実線は設定カロリーを変更した場合のカロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーを示し、点線は設定カロリーを基準設定カロリーに維持している場合のカロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーを示す。
【００６５】
設定カロリーが基準設定カロリーＳＶｓに設定されているときに、例えば、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｇになった、つまり高炉停止状況になったとする。高炉Ｎｏ.１の高炉５１が停止状況になっても（ｔ1）、基準設定カロリーＳＶｓ（二点鎖線）を維持し続けると、この時刻ｔ1から所定時間遅れて、カロリー計２４設置位置でのＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）が急激に低下する（ｔ4）。この結果、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激に低下し始めた時刻（ｔ4）から、さらに所定時間遅れて、カロリー計２４で測定された燃料ガスの単位カロリー（点線）も急激に低下し始める（ｔ5）。
【００６６】
カロリー計２４で測定された燃料ガスの単位カロリーも急激に低下し始めると（ｔ5）、主制御部１１０のフィードバック制御器１１３は、ＣＯＧが予め定めた想定カロリーであるとして、燃料ガスの単位カロリー（点線）と基準設定カロリーＳＶｓ（二点鎖線）との偏差が小さくなる増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を求めて、各調節弁３１，４１に弁開度を指示する。この場合、増熱ガス調節弁３１の弁開度が大きくなり、減熱ガス調節弁４１の弁開度が小さくなる。しかしながら、増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を制御しても、燃料ガスの単位カロリーの急激な低下に対応しきれず、燃料ガスの単位カロリーは低下し続け、ＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）の低下がおさまってから（ｔ6）、燃料ガスの単位カロリー（点線）が上昇し始める（ｔ7）。その後、カロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーが基準設定カロリー（二点鎖線）を超えるまで（ｔ8）、燃料ガスの単位カロリーは、上昇し続け、基準設定カロリーＳＶｓを超えた以降（ｔ8）に、基準設定カロリーを基準にして安定する。
【００６７】
仮に、カロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーが低下する過程で、この燃料ガスの単位カロリーがランバック運転へ移行する閾値を下回った場合には、ガスタービン１０をランバック運転に移行しなければならなくなる。
【００６８】
一方、本実施形態では、設定カロリーが基準設定カロリーＳＶｓに設定されているときに、例えば、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が運転状況Ｇ（高炉停止状況）になると（ｔ1）、この運転状況が製鉄所５０の高炉制御装置５２から燃料ガス制御装置１００へ送られ、設定カロリーが基準設定カロリーＳＶｓから新たな設定カロリーＳＶｎ（一点鎖線）へ変更される（ｔ2）。ここで、設定カロリーの変更開始時刻（ｔ2）から変更終了時刻（ｔ3）までの間の設定カロリーの傾きが、ステップ１６（図３）で算出した変化率Ｒｎである。
【００６９】
高炉Ｎｏ.１の高炉５１が停止状況になってから（ｔ1）、設定カロリーの変更終了時刻（ｔ3）までの時間は、設定カロリーの変更がコンピュータ処理であるため、高炉Ｎｏ.１の高炉５１が停止状況になってから（ｔ1）、カロリー計２４設置位置でのＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）が急激に低下し始める（ｔ4）までの時間よりも遥かに短い。このため、設定カロリーの変更終了時刻（ｔ3）は、カロリー計２４設置位置でのＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）が急激に低下し始める時刻（ｔ4）よりも先である。すなわち、本実施形態では、カロリー計２４設置位置でのＢＦＧ単味の単位カロリーの低下に対して、先行的に、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓから新たな設定カロリーＳＶｎに上げている。
【００７０】
このため、ＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）が急激に低下し始める前（ｔ4）から、燃料ガスの単位カロリー（実線）と新たな設定カロリーＳＶｎ（一点鎖線）との偏差が生じる。そこで、主制御部１１０のフィードバック制御器１１３は、この偏差が小さくなる増熱ガス調節弁３１及び減熱ガス調節弁４１の弁開度を求めて、各調節弁に弁開度を指示する。この場合、増熱ガス調節弁３１の弁開度が大きくなり、減熱ガス調節弁４１の弁開度が小さくなる。この結果、ＢＦＧ単味の単位カロリー（破線）が急激に低下し始める前（ｔ4）から、カロリー計２４で測定された燃料ガスの単位カロリー（実線）が上昇し始める。
【００７１】
このように、本実施形態では、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激に低下し始める前（ｔ4）から、燃料ガスの単位カロリーを上昇させているので、カロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリー（実線）は、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激に低下し始めると（ｔ4）、多少低下するものの、その変動幅は小さく、その後、次第に新たな設定カロリーＳＶｎ（一点鎖線）に近づき、この新たな設定カロリーＳＶｎを基準にして安定する。
【００７２】
本実施形態では、設定カロリーの変更終了から（ｔ3）、カロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーが新たな設定カロリーＳＶｎ（一点鎖線）を基準にして安定したと想定される時間Ｔｅ１を経過すると、ステップ２２，２３（図３）の処理で、設定カロリーは元の基準設定カロリーＳＶｓ（二点鎖線）に徐々に戻る（ｔ9）。この結果、カロリー計２４で測定される燃料ガスの単位カロリーも、徐々に基準設定カロリーＳＶｓに近づいてゆく。
【００７３】
以上のように、本実施形態では、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激な変動に対して、設定カロリーを変更して対応しているので、燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。しかも、本実施形態では、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激な変動に先立って、設定カロリーを変更して対応しているので、燃料ガスの単位カロリーの変動をより小さくすることができる。
【００７４】
次に、図４に示すフローチャートに従って、燃料ガス制御装置１００の弁制限制御部１４０の動作について説明する。
【００７５】
弁制限制御部１４０は、設定カロリー変更部１２３から新たな設定カロリーＳＶｎへの変更開始の旨を受け取ると（Ｓ３０）、新たな設定カロリーＳＶｎが基準設定カロリーＳＶｓより大きいか否かを判断する（Ｓ３１）。
【００７６】
弁制限制御部１４０は、新たな設定カロリーＳＶｎが基準設定カロリーＳＶｓより大きい、つまり、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓよりも上げたと判断すると、減熱ガス調節弁４１の全閉指令を作成する（Ｓ３２）。この減熱ガス調節弁４１の全閉指令は、通常の全閉指令のときの弁開度の変化率よりも高い変化率である。
【００７７】
弁制限制御部１４０は、減熱ガス調節弁４１の全閉指令を作成すると、設定カロリーの変更開始の旨を受け取ってから所定時間Ｔｓ２経過してから（Ｓ３３）、減熱ガス調節弁４１へ全閉指令を出力する（Ｓ３４）。この全閉指令は、主制御部１１０からの弁開度の指示よりも優先する。このため、減熱ガス調節弁４１は、主制御部１１０からの何らかの弁開度の指示を受け取ったとしても、直ちに、全閉になる。
【００７８】
また、弁制限制御部１４０は、ステップ３１で、新たな設定カロリーＳＶｎが基準設定カロリーＳＶｓより大きくない、つまり、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓよりも下げたと判断すると、増熱ガス調節弁３１の全閉指令を作成する（Ｓ３５）。この増熱ガス調節弁３１の全閉指令も、通常の全閉指令のときの弁開度の変化率よりも高い変化率である。
【００７９】
弁制限制御部１４０は、増熱ガス調節弁３１の全閉指令を作成すると、設定カロリーの変更開始の旨を受け取ってから所定時間Ｔｓ２経過してから（Ｓ３６）、増熱ガス調節弁３１へ全閉指令を出力する（Ｓ３７）。この全閉指令は、主制御部１１０からの弁開度の指示よりも優先する。このため、増熱ガス調節弁３１は、主制御部１１０からの何らかの弁開度の指示を受け取ったとしても、直ちに、全閉になる。
【００８０】
また、弁制限制御部１４０は、ステップ３０で、設定カロリー変更部１２３から新たな設定カロリーＳＶｎへの変更開始の旨を受け取らなければ、つまり、設定カロリー変更部１２３から何ら受け取らないか、設定カロリー変更部１２３から変更終了の旨を受け付けると、新たな設定カロリーＳＶｎへの変更終了であるか否かを判断する（Ｓ４１）。
【００８１】
弁制限制御部１４０は、新たな設定カロリーＳＶｎへの変更終了でないと判断すると、一連の処理を終了する。また、弁制限制御部１４０は、ステップ３０で、新たな設定カロリーＳＶｎへの変更終了である旨を受け取り、ステップ４１で、新たな設定カロリーＳＶｎへの変更終了であると判断すると、変更終了の旨を受け取ってから所定時間Ｔｅ２経過してから（Ｓ４２）、全閉状態になっていた減熱ガス調節弁４１又は増熱ガス調節弁３１へ全閉解除指令を出力する（Ｓ４３）。
【００８２】
以上、本実施形態では、設定カロリー変更部１２３が設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓよりも上げたときには、燃料ガスの単位カロリーを上げようとしているときであるため、弁制限制御部１４０は、減熱ガス調節弁４１に対して全閉指令を出力している（Ｓ３４）。また、設定カロリー変更部１２３が設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓよりも下げたときには、燃料ガスの単位カロリーを下げようとしているときであるため、弁制限制御部１４０は、増熱ガス調節弁３１に対して全閉指令を出力している（Ｓ３７）。このため、設定カロリー変更部１２３が設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓから変更したときには、新たな設定カロリーＳＶｎに対する燃料ガスの単位カロリーの追従速度を高めることができる上に、不要な調整ガスの流出を避けることができコスト削減を図ることもできる。
【００８３】
なお、以上において、全閉指令や全閉解除指令を出力する前に所定時間Ｔｓ２，Ｔｅ２待つのは、制御安定性等を確保するためである。
【００８４】
以上、本実施形態では、ＢＦＧの発生源であり製鉄所５０の運転状況の変化により、ＢＦＧ単味の単位カロリーが急激な変動しても、この変動に先立って、設定カロリーを変更して対応しているので、燃料ガスの単位カロリーの変動を小さくすることができる。しかも、本実施形態では、設定カロリーを基準設定カロリーＳＶｓから変更したときには、この変更に対応するために不必要な調整ガスの流量を調節するガス調節弁を全閉にするため、新たな設定カロリーＳＶｎに対する燃料ガスの単位カロリーの追従速度を高めることができる。よって、本実施形態では、製鉄所５０からのＢＦＧのカロリーが急激に大きく変動した場合でも、ガスタービン燃焼器１２を安定燃焼させることができる。
【００８５】
なお、本実施形態では、カロリー計２４で測定された燃料ガスの単位カロリーと設定カロリーとの偏差に基づいてフィードバック制御しているが、燃料ガスの単位カロリーはカロリー計２４で測定されたものでなくてもよい。例えば、主燃料ガスライン２０中の燃料ガスの単位カロリーは、ガスタービン出力と高い相関性があるため、ガスタービン出力から燃料ガスの単位カロリーを求め、この燃焼ガスの単位カロリーをフィードバック制御の際に用いてもよい。
【００８６】
また、本実施形態では、基準設定カロリーＳＶｓに対する新たな設定カロリーＳＶｎの上げ幅又は下げ幅を、ＢＦＧカロリーの変動幅Ａに応じて定めているが、この上げ幅や下げ幅は予め定めた固定値であってもよい。さらに、基準設定カロリーＳＶｓから新たな設定カロリーＳＶｎへの変更過程における設定カロリーの変化率Ｒｎを、ＢＦＧカロリーの変動率Ｒｂに応じて定めているが、この設定カロリーの変化率Ｒｎは予め定めた固定値であってもよい。
【００８７】
また、以上の実施形態では、複数の高炉５１を備えている製鉄所５０からのＢＦＧを主燃料ガスとするガスタービン設備を例示しているが、本発明は、これに限定されるものではなく、高炉５１が一つである製鉄所からのＢＦＧを主燃料ガスとするガスタービン設備に本発明を適用してもよいし、例えば、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ（Integrated coal Gasification Combined Cycle）設備で石炭ガスを主燃料ガスとするガスタービン設備に本発明を適用してもよいし、メタンガス等を主燃料ガスとするガスタービン設備に本発明を適用してもよい。また、調整ガスに関しても、ＣＯＧやＮ２ガスに限定されるものではなく、その他のガスを用いてもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１０…ガスタービン、２０…主燃料ガスライン、２４…カロリー計、３０…増熱ガスライン（調整ガスライン）、３１…増熱ガス調節弁（調整ガス調節弁）、４０…減熱ガスライン（調整ガスライン）、４１…減熱ガス調節弁（調整ガス調節弁）、５０…製鉄所、５１…高炉、５２…高炉制御装置、１００…燃料ガス制御装置、１１０…主制御部、１１３…フィードバック制御器、１２０…カロリー設定部、１２１…運転状況取得部、１２２…カロリー時間特性推定部、１２３…設定カロリー変更部、１２５…記憶部、１２６…カロリー時間特性情報、１２９…基準値情報、１４０…弁制限制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタービンと、プラントからの主燃料ガスを前記ガスタービンに送る主燃料ガスラインと、主燃料ガスライン中にカロリー調整用の調整ガスを送り込む調整ガスラインと、該調整ガスの流量を調節する調整ガス調節弁と、を備えているガスタービン設備の燃料ガス制御装置において、
前記主燃料ガスラインから前記ガスタービンに流入する燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが所望の設定カロリーに近づくよう、前記調整ガス調節弁に対して弁開度を指示する主制御部と、
前記プラントの各種運転状況と前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性とを対応付けたカロリー時間特性情報が記憶されているカロリー時間特性記憶部と、
前記プラントの運転状況を取得する運転状況取得部と、
前記記憶部に記憶されている前記カロリー時間特性情報を参照して、前記運転状況取得部が取得した前記運転状況に対応した前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定部と、
前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスのカロリー変動を補える新たな設定カロリーを求め、前記設定カロリーを該新たな設定カロリーに変更する設定カロリー変更部と、
を備えていることを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料ガス制御装置において、
前記設定カロリー変更部は、前記新たな設定カロリーを求めた際の前記運転状況に起因して、前記ガスタービンに流入する前記燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが変動する前に、前記設定カロリーを前記新たな設定カロリーに変更する、
ことを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料ガス制御装置において、
前記設定カロリー変更部は、前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー変動幅に対応させて、前記設定カロリーの変更前後における該設定カロリーの変化幅を定める、
ことを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料ガス制御装置において、
前記設定カロリー変更部は、前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスの単位重量あたりで且つ単位時間あたりのカロリーの変動量であるカロリー変化率に対応させて、前記設定カロリーの変更前から前記新たな設定カロリーに変更するまでの間における該設定カロリーの単位時間あたりの変動量である変化率を定める、
ことを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料ガス制御装置において、
前記設定カロリー変更部は、前記設定カロリーを予め定めた基準設定カロリーから前記新たな設定カロリーに変更した後、予め定めた条件を満たすと、該設定カロリーを該新たな設定カロリーから前記基準設定カロリーに戻す、
ことを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料ガス制御装置において、
前記ガスタービン設備は、
前記調整ガスラインとして、前記燃料ガスのカロリーを増加させる前記調整ガスの一つである増熱ガスを前記主燃料ガスライン中に送り込む増熱ガスラインと、前記燃料ガスのカロリーを減少させる前記調整ガスの一つである減熱ガスを前記主燃料ガスライン中に送り込む減熱ガスラインとを備えていると共に、
前記調整ガス調節弁として、前記増熱ガスの流量を調節する増熱ガス調節弁と、前記減熱ガスの流量を調節する減熱ガス調節弁とを備えており、
前記設定カロリー変更部が前記設定カロリーの変更前に対して変更後の前記設定カロリーを高める場合には、前記主制御部の指示よりも優先させて、前記減熱ガス調節弁を予め定めた変化率で全閉にし、前記設定カロリー変更部が前記設定カロリーの変更前に対して変更後の前記設定カロリーを下げる場合には、前記主制御部の指示よりも優先させて、前記増熱ガス調節弁を予め定めた変化率で全閉にする弁制限制御部を備えている、
ことを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料ガス制御装置と、
前記ガスタービンと、
前記主燃料ガスラインと、
前記調整ガスラインと、
前記調整ガス調節弁と、
を備えているガスタービン設備
【請求項８】
ガスタービンと、プラントからの主燃料ガスを前記ガスタービンに送る主燃料ガスラインと、主燃料ガスライン中にカロリー調整用の調整ガスを送り込む調整ガスラインと、該調整ガスの流量を調節する調整ガス調節弁と、を備えているガスタービン設備の燃料ガス制御方法において、
前記主燃料ガスラインから前記ガスタービンに流入する燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが所望の設定カロリーに近づくよう、前記調整ガス調節弁に対して弁開度を指示する主制御工程と、
前記プラントの運転状況を取得する運転状況取得工程と、
前記プラントの各種運転状況と前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性とを対応付けたカロリー時間特性情報を参照して、前記運転状況取得工程で取得された前記運転状況に対応した前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定工程と、
前記カロリー時間特性推定工程で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスのカロリー変動を補える新たな設定カロリーを求め、前記設定カロリーを該新たな設定カロリーに変更する設定カロリー変更工程と、
を有することを特徴とする燃料ガス制御方法。
【請求項１】
ガスタービンと、プラントからの主燃料ガスを前記ガスタービンに送る主燃料ガスラインと、主燃料ガスライン中にカロリー調整用の調整ガスを送り込む調整ガスラインと、該調整ガスの流量を調節する調整ガス調節弁と、を備えているガスタービン設備の燃料ガス制御装置において、
前記主燃料ガスラインから前記ガスタービンに流入する燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが所望の設定カロリーに近づくよう、前記調整ガス調節弁に対して弁開度を指示する主制御部と、
前記プラントの各種運転状況と前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性とを対応付けたカロリー時間特性情報が記憶されているカロリー時間特性記憶部と、
前記プラントの運転状況を取得する運転状況取得部と、
前記記憶部に記憶されている前記カロリー時間特性情報を参照して、前記運転状況取得部が取得した前記運転状況に対応した前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定部と、
前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスのカロリー変動を補える新たな設定カロリーを求め、前記設定カロリーを該新たな設定カロリーに変更する設定カロリー変更部と、
を備えていることを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の燃料ガス制御装置において、
前記設定カロリー変更部は、前記新たな設定カロリーを求めた際の前記運転状況に起因して、前記ガスタービンに流入する前記燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが変動する前に、前記設定カロリーを前記新たな設定カロリーに変更する、
ことを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の燃料ガス制御装置において、
前記設定カロリー変更部は、前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー変動幅に対応させて、前記設定カロリーの変更前後における該設定カロリーの変化幅を定める、
ことを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の燃料ガス制御装置において、
前記設定カロリー変更部は、前記カロリー時間特性推定部で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスの単位重量あたりで且つ単位時間あたりのカロリーの変動量であるカロリー変化率に対応させて、前記設定カロリーの変更前から前記新たな設定カロリーに変更するまでの間における該設定カロリーの単位時間あたりの変動量である変化率を定める、
ことを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料ガス制御装置において、
前記設定カロリー変更部は、前記設定カロリーを予め定めた基準設定カロリーから前記新たな設定カロリーに変更した後、予め定めた条件を満たすと、該設定カロリーを該新たな設定カロリーから前記基準設定カロリーに戻す、
ことを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の燃料ガス制御装置において、
前記ガスタービン設備は、
前記調整ガスラインとして、前記燃料ガスのカロリーを増加させる前記調整ガスの一つである増熱ガスを前記主燃料ガスライン中に送り込む増熱ガスラインと、前記燃料ガスのカロリーを減少させる前記調整ガスの一つである減熱ガスを前記主燃料ガスライン中に送り込む減熱ガスラインとを備えていると共に、
前記調整ガス調節弁として、前記増熱ガスの流量を調節する増熱ガス調節弁と、前記減熱ガスの流量を調節する減熱ガス調節弁とを備えており、
前記設定カロリー変更部が前記設定カロリーの変更前に対して変更後の前記設定カロリーを高める場合には、前記主制御部の指示よりも優先させて、前記減熱ガス調節弁を予め定めた変化率で全閉にし、前記設定カロリー変更部が前記設定カロリーの変更前に対して変更後の前記設定カロリーを下げる場合には、前記主制御部の指示よりも優先させて、前記増熱ガス調節弁を予め定めた変化率で全閉にする弁制限制御部を備えている、
ことを特徴とする燃料ガス制御装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料ガス制御装置と、
前記ガスタービンと、
前記主燃料ガスラインと、
前記調整ガスラインと、
前記調整ガス調節弁と、
を備えているガスタービン設備
【請求項８】
ガスタービンと、プラントからの主燃料ガスを前記ガスタービンに送る主燃料ガスラインと、主燃料ガスライン中にカロリー調整用の調整ガスを送り込む調整ガスラインと、該調整ガスの流量を調節する調整ガス調節弁と、を備えているガスタービン設備の燃料ガス制御方法において、
前記主燃料ガスラインから前記ガスタービンに流入する燃料ガスの単位重量あたりのカロリーが所望の設定カロリーに近づくよう、前記調整ガス調節弁に対して弁開度を指示する主制御工程と、
前記プラントの運転状況を取得する運転状況取得工程と、
前記プラントの各種運転状況と前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性とを対応付けたカロリー時間特性情報を参照して、前記運転状況取得工程で取得された前記運転状況に対応した前記主燃料ガスの単位重量あたりのカロリー時間特性を推定するカロリー時間特性推定工程と、
前記カロリー時間特性推定工程で推定された前記カロリー時間特性が示す前記主燃料ガスのカロリー変動を補える新たな設定カロリーを求め、前記設定カロリーを該新たな設定カロリーに変更する設定カロリー変更工程と、
を有することを特徴とする燃料ガス制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１８９０２９（Ｐ２０１２−１８９０２９Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５４４２３（Ｐ２０１１−５４４２３）
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１１日（２０１１．３．１１）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
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