説明

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】プラントからのカロリー調整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COGの流量を増熱ガス調節弁31により調節させる主制御部110と、コークス工場60の運転状況を取得する運転状況取得部131と、コークス工場の各種運転状況とCOG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、運転状況取得部が取得した運転状況に対応したCOG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132と、カロリー時間特性が示すCOGのカロリー変動に基づいて、燃料ガスの単位カロリーの変動が抑えられるよう、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度を補正する補正部133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、このフィードバック制御では、減熱ガスや増熱ガス等の調整ガスの単位重量あたりのカロリーが予め定めた想定カロリーで一定であるとして、調整ガスの流量を定めている。このため、調整ガスの単位重量あたりのカロリーの変動に追従して、燃料ガスカロリーが変動した場合、この燃料ガスカロリーを設定カロリーに戻す時間が長くなってしまい、調整ガスのカロリーが急激に大きく変動した場合には、ガスタービン燃焼器の不安定燃焼や失火に至ることがある。
【0005】
そこで、以下の特許文献1では、調整ガスが流れるライン中にガスタンクを設けて、調整ガスのカロリー変動を抑え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】特開2006−233920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、調整ガスのカロリー変動を抑えることができるものの、ガスタンクを設ける必要があり、設備コストが増加する、という問題点がある。
【0008】
そこで、本発明は、設備コストを抑えつつ、調整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、及びその燃料ガス制御装置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、主燃料ガスを該ガスタービンに送る主燃料ガスラインと、プラントからのカロリー調整用の調整ガスを該主燃料ガスライン中に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の弁開度を求める主制御部と、前記プラントの各種運転状況と前記調整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、前記調整ガスの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調整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調整ガスのカロリー変動に基づいて、該調整ガスのカロリー変動による前記燃料ガスの単位重量あたりのカロリーの変動が抑えられるよう、前記主制御部が求めた前記弁開度を補正し、補正後の弁開度を調整ガス調節弁に指示する補正部と、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、調整ガスのカロリー変動に基づいて、調整ガスのカロリー変動による燃料ガスの単位重量あたりのカロリー(以下、単位カロリーとする)の変動が抑えられるよう、主制御部が求めた弁開度が補正される。このため、当該燃料ガス制御装置では、調整ガスの単位カロリーが急激に大きく変動しても、燃料ガスの単位カロリーの変動を抑えることができる。
【0011】
ここで、前記燃料ガス制御装置において、前記主制御部は、前記調整ガスの単位重量あたりのカロリーが予め定めた想定カロリーであるとして、前記調整ガス調節弁の前記弁開度を求め、前記補正部は、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調整ガスのカロリー変動後の単位重量あたりのカロリーと前記想定カロリーとの偏差に対応させて、前記主制御部が求めた前記弁開度を補正してもよい。
【0012】
当該燃料ガス制御装置では、調整ガスのカロリー変動後の単位カロリーと想定カロリーとの偏差に応じて、主制御部が求めた弁開度を補正するので、燃料ガスの変動をより効果的に抑えることができる。
【0013】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記補正部は、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調整ガスの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、前記調整ガス調節弁の弁開度の変化率を定めてもよい。
【0014】
当該燃料ガス制御装置では、調整ガスのカロリー変化率に応じて、調整ガス調節弁の弁開度の変化率が定められるので、燃料ガスの変動をより効果的に抑えることができる。
【0015】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記補正部は、前記偏差が予め定められた値以下の場合に、前記主制御部が求めた前記弁開度を補正しなくてもよい。
【0016】
当該燃料ガス制御装置では、主制御部が求めた弁開度の補正頻度を少なくすることができる。このため、補正部の負荷を軽減することができる。
【0017】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記記憶部には、前記プラントンの各種運転状況と、前記運転状況取得部が該プラントから前記運転状況を取得してから、該運転状況に起因して前記燃料ガスのカロリーが変動するまでの遅れ時間とを対応付けた遅れ時間情報が記憶されており、前記補正部は、前記運転状況取得部が前記運転状況を取得してから、該運転状況に対応する前記遅れ時間情報が示す遅れ時間経過後に前記主制御部が求めた前記弁開度を補正してもよい。
【0018】
当該燃料ガス制御装置では、運転状況取得部が取得した運転状況に起因して燃料ガスの単位カロリーの変動に対して、主制御部が求めた調整ガス調節弁の弁開度を求めたタイミングで、この弁開度を補正することができる。
【0019】
また、前記燃料ガス制御装置において、前記主燃料ガスラインには、主燃料ガスプラントからの前記主燃料ガスが流れ込み、前記記憶部には、前記主燃料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おり、前記主燃料ガスプラントの運転状況を取得する運転状況取得部と、前記主燃料ガスの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主燃料ガスプラントの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主燃料カロリー時間特性推定部と、前記主燃料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、を備えていてもよい。
【0020】
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カロリーが急激に変動しても、この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。
【0021】
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が好ましい。
【0022】
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。
【0023】
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、前記主燃料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。
【0024】
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。
【0025】
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、前記主燃料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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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いてもよい。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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調整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。
【0032】
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、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、プラントからのカロリー調整用の調整ガスを該主燃料ガスライン中に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の弁開度を求める主制御工程と、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調整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調整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調整ガスのカロリー変動に基づいて、該調整ガスのカロリー変動による前記燃料ガスの単位重量あたりのカロリーの変動が抑えられるよう、前記主制御部が求めた前記弁開度を補正し、補正後の弁開度を調整ガス調節弁に指示する補正工程と、を有することを特徴とする。
【0033】
当該燃料ガス制御方法では、調整ガスのカロリー変動に基づいて、調整ガスのカロリー変動による燃料ガスの単位カロリーの変動が抑えられるよう、主制御部が求めた弁開度が補正される。このため、当該燃料ガス制御方法では、調整ガスの単位カロリーが急激に大きく変動しても、燃料ガスの単位カロリーの変動を抑えることができる。
【0034】
ここで、前記燃料ガス制御方法において、前記主燃料ガスラインには、主燃料ガスプラントからの前記主燃料ガスが流れ込み、前記主燃料ガスプラントの運転状況を取得する運転状況取得工程と、前記主燃料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、前記主燃料ガスプラントに対する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主燃料カロリー時間特性推定工程と、
前記主燃料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、を有してもよい。
【0035】
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主燃料ガス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】
【0036】
本発明では、調整ガスのカロリー変動を推定し、推定した調整ガスのカロリー変動による燃料ガスの単位カロリーの変動が抑えられるよう、主制御部が求めた弁開度が補正される。このため、本発明によれば、調整ガスの単位カロリーが急激に大きく変動しても、燃料ガスの単位カロリーの変動を抑えることができる。
【0037】
よって、本発明によれば、ガスタンクを設けなくても、燃料ガスの単位カロリーの変動を抑えることができ、設備コストの増加を抑えつつ、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】
【0038】
【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BFGの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COGのカロリー時間特性情報を示す説明図である。
【図4】本発明に係る一実施形態における遅れ時間情報を示す説明図である。
【図5】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6】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7】本発明に係る一実施形態における弁開度補正処理部の動作を示すフローチャートである。
【図8】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料ガスの単位カロリーの変動を示すグラフである。
【図9】増熱ガス調節弁の弁開度を補正したとき、及び補正しないときにおける燃料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】
【0039】
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。
【0040】
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、コークス工場60の複数のコークス炉61からの増熱ガスとしてのCOG(Coke Oven Gas(コークス炉ガス))を主燃料ガスライン20中に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。
【0041】
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。
【0042】
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21(EP(electrostatic Precipitator))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。
【0043】
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。
【0044】
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、調整ガス調節弁を成し、燃料ガス制御装置100により制御される。
【0045】
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のカロリーに応じて、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。
【0046】
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。また、コークス工場60には、複数の燃焼室を有する複数のコークス炉61と、各コークス炉61の各燃焼室等の運転状況を把握して各コークス炉61の各燃焼室等を制御するコークス炉制御装置62とが設けられている。
【0047】
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の弁開度を求める主制御部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、コークス工場60の運転状況に応じて増熱ガス調節弁31の弁開度等を補正する弁開度補正処理部130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。
【0048】
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各調整ガス調節弁31,41の弁開度を求めて各調整ガス調節弁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各調整ガス調節弁31,41の弁開度を求めて各調整ガス調節弁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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
弁開度補正処理部130は、コークス工場60のコークス炉制御装置62からコークス工場60の運転状況の情報を取得する運転状況取得部131と、この運転状況取得部131が取得した運転状況の情報に応じたCOG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132と、カロリー時間特性推定部132が推定したCOGの単位カロリー時間特性に応じて増熱ガス調節弁31の弁開度を補正する補正部133と、各種データが記憶されている記憶部135と、を有している。
【0052】
記憶部135には、コークス工場60の運転状況とCOG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136と、コークス工場60の運転状況と後述する遅れ時間とを対応付けた遅れ時間情報137と、COGの単位カロリーの想定カロリー等の基準値情報139と、が記憶されている。
【0053】
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、弁開度補正処理部130、及び弁制限制御部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、カロリー設定部120及び弁開度補正処理部130の各運転状況取得部121,131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及び弁開度補正処理部130の各記憶部125,135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。各記憶部125,135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、カロリー設定部120の記憶部125に記憶されているカロリー時間特性情報126、基準値情報129、さらに、弁開度補正処理部130の記憶部135に記憶されているカロリー時間特性情報136、遅れ時間情報137、基準値情報139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。
【0054】
カロリー設定部120の記憶部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。
【0055】
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。
【0056】
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。
【0057】
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。
【0058】
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。
【0059】
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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
また、例えば、コークス工場60には、図3に示すように、コークス炉No.1〜コークス炉No.mまでのm基のコークス炉61が設けられており、各コークス炉61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、コークス炉61の複数の燃焼室のうちのいずれかの停止、炉停止、燃焼室の運転再開、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。
【0063】
弁開度補正処理部130の記憶部135に記憶されているカロリー時間特性情報136は、コークス炉No.1〜コークス炉No.mのコークス炉61毎の各種運転状況下での増熱ガスライン30中のCOG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136は、コークス炉No.1のコークス炉61が運転状況g、コークス炉No.2のコークス炉61が運転状況a、コークス炉No.3のコークス炉61が運転状況a、…、コークス炉No.mのコークス炉61が運転状況aのときの増熱ガスライン30中のCOGの単位カロリー時間特性や、コークス炉No.1のコークス炉61が運転状況h、コークス炉No.2のコークス炉61が運転状況a、コークス炉No.3のコークス炉61が運転状況a、…、コークス炉No.mのコークス炉61が運転状況aときの増熱ガスライン30中のCOGの単位カロリー時間特性を含んでいる。
【0064】
このCOGのカロリー時間特性情報136は、BFGのカロリー時間特性情報126と同様、各コークス炉61の各運転状況での、当該コークス炉61から発生するCOGの単位カロリー時間特性及びCOG発生量時間特性の情報に基づいて作成される。
【0065】
弁開度補正処理部130の記憶部135に記憶されている遅れ時間情報137は、図4に示すように、コークス炉No.1〜コークス炉No.mのコークス炉61毎の各運転状況と、運転状況取得部131がコークス炉61毎の運転状況を取得してから、取得した運転状況に起因してカロリー計24で測定される燃料ガスのカロリーが変動するまでの遅れ時間とを対応付けた情報である。この遅れ時間は、増熱ガスライン30の長さ、主燃料ガスライン中で増熱ガスライン30の接続位置からカロリー計24までの間の長さの他、各コークス炉61から増熱ガスライン30までの配管長さの影響も受ける。このため、コークス炉61が異なれば、互いに運転状況が同様に変化しても、各コークス炉61に関する遅れ時間も異なる。そこで、本実施形態では、コークス炉No.1〜コークス炉No.mのコークス炉61毎の各運転状況と遅れ時間とを対応付けている。遅れ時間情報137は、例えば、コークス炉No.1のコークス炉61が運転状況g、コークス炉No.2のコークス炉61が運転状況a、コークス炉No.3のコークス炉61が運転状況a、…、コークス炉No.mのコークス炉61が運転状況aに対応付けられた遅れ時間Tdや、コークス炉No.1のコークス炉61が運転状況h、コークス炉No.2のコークス炉61が運転状況a、コークス炉No.3のコークス炉61が運転状況a、…、コークス炉No.mのコークス炉61が運転状況aに対応付けられたTdを含んでいる。
【0066】
次に、図5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。
【0067】
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。
【0068】
カロリー設定部120の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。
【0069】
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。
【0070】
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。
【0071】
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。
【0072】
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、但し、kは定数である。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。
【0073】
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、sは定数、また、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。
【0074】
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。
【0075】
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。
【0076】
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。
【0077】
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)。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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8を用いて説明する。なお、図8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8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。
【0083】
ここでは、仮に、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、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。また、コークス工場60では運転状況に変化はなく、COGの単位カロリーは予め定めた想定カロリーで一定であるとする。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)。
【0084】
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、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、各調整ガス調節弁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。なお、ここでは、前述したように、コークス工場60の運転状況が変化していないため、主制御部からの弁開度は弁開度補正処理部130により補正されない。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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5)で算出した変化率Rnである。
【0088】
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。
【0089】
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。
【0090】
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。
【0091】
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。
【0092】
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。
【0093】
次に、図6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。
【0094】
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)。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
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。
【0099】
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)。
【0100】
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)。
【0101】
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。
【0102】
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。
【0103】
次に、図7に示すフローチャートに従って、燃料ガス制御装置100の弁開度補正処理部130の動作について説明する。
【0104】
まず、弁開度補正処理部130の運転状況取得部131がコークス工場60のコークス炉制御装置62から送られてきたコークス工場60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132に渡す(S50)。コークス工場60のコークス炉制御装置62から送られてくる運転状況の情報は、図3に示すように、各コークス炉No.とそのコークス炉No.のコークス炉61の運転状況とが対応付けられたもの、つまり、各コークス炉61の運転状況を示す情報の束である。コークス工場60のコークス炉制御装置62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、コークス工場60から送られてきた運転状況の情報が、仮に、コークス炉No.1のコークス炉61がコークス炉停止を示す運転状況hであり、その他の全てのコークス炉61が定常運転状況を示す運転状況aであるとする。
【0105】
次に、カロリー時間特性推定部132が、記憶部135に記憶されているカロリー時間特性情報136から、コークス工場60の運転状況に対応したCOGの単位カロリー時間特性を抽出し、このCOGの単位カロリー時間特性を補正部133に渡す(S51)。このカロリー時間特性推定部132による運転状況に対応したCOGの単位カロリー時間特性を抽出する処理が、COGの単位カロリー時間特性の推定処理となる。
【0106】
次に、補正部133が、記憶部135に記憶されている遅れ時間情報137から、コークス工場60の運転状況に対応した遅れ時間Tdを抽出する(S52)。
【0107】
補正部133は、カロリー時間特性推定部132からCOGの単位カロリー時間特性を受け取ると、記憶部135に記憶されているCOG単位カロリーの想定カロリーと、COGの単位カロリー時間特性が示す変動後のCOG単位カロリーとの偏差Bを算出する(S53)。さらに、補正部133は、COG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Rcを算出する(S54)。
【0108】
次に、補正部133は、ステップ53で求めた偏差Bの絶対値|B|が予め定めた値B0より大きいか否かを判断する(S55)。絶対値|B|が予め定めた値B0より大きくない、つまり、予め定めた値B0以下であると判断すると、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度等を補正する必要がないとして、一連の処理を終了する。
【0109】
また、補正部133は、ステップ55で絶対値|B|が予め定めた値B0より大きいと判断すると、運転状況取得部131がコークス工場60の運転状況を取得してから遅れ時間Td経過するまで待ち(S56)、この遅れ時間Td経過すると、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度を補正する(S57)。このように、遅れ時間Td待ってから弁開度を補正するのは、運転状況取得部131が取得した運転状況に起因してカロリー計24で測定される燃料ガスの単位カロリーの変動に対して、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度を求めたタイミングで、この弁開度を補正するためである。
【0110】
補正部133は、このステップ57で、まず、予め定められている関数hを用いて、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度V、及びステップ53で求めたCOGの単位カロリーの想定カロリーと変動後のCOGの単位カロリーとの偏差Bに対応した、補正後の弁開度Vcを求める。この関数は、例えば、h(B,V)=t・B・V、但し、tは定数、また、Vmax≧Vc≧−Vmaxである。すなわち、関数h(B,V)で補正後の弁開度Vcを求めた結果、この弁開度Vcが予め定めたVmaxより大きい場合には弁開度をVmaxとし、弁開度Vcが予め定めた−Vmaxより小さい場合には弁開度を−Vmaxとする。なお、ここでは、関数hの一例として、主制御部110が求めた弁開度Vに偏差Bを掛けて、補正後の弁開度Vc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。
【0111】
補正部133は、さらに、このステップ57で、予め定められている関数iを用いて、びステップ54で求めたCOGの単位カロリーの変化率Rc、及び主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度変化率Rvに対応した、補正後の弁開度変化率Rcvを求める。この関数は、例えば、i(Rc,Rv)=u・Rc・Rv、但し、uは定数である。なお、関数iの一例として、主制御部110が求めた弁開度変化率RvにCOG単位カロリーの変化率Rcを掛けて、補正後の弁開度変化率Rcv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。
【0112】
補正部133は、以上のように、増熱ガス調節弁31の補正後の弁開度Vc及び補正後の弁開度変化率Rcvを求めると、このステップ57で、これらを増熱ガス調節弁31に指示する。
【0113】
次に、補正部133は、運転状況取得部131により新たな運転状況が取得されたか否かを判断する(S58)。新たな運転状況が取得されていなければ、補正部133は、ステップ57に戻って、新たに主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度V及び弁開度変化率Rvに対して補正を実行する。すなわち、補正部133は、運転状況取得部131により新たな運転状況が取得されるまで、新たに主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度V及び弁開度変化率Rvに対して補正を実行し続ける。そして、補正部133は、運転状況取得部131により新たな運転状況が取得されたと判断すると、ステップ50で取得された運転状況に基づく一連の補正処理を終了する。
【0114】
次に、以上で説明した燃料ガス制御装置100の弁開度補正処理部130の処理による効果について、図9を用いて説明する。なお、図9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9中、細い実線はコークス工場60内でのCOGの単位カロリーを示し、細い一点鎖線はCOGの単位カロリーに関する予め定めた想定カロリーを示し、太い一点鎖線は燃料ガスの基準設定カロリーを示している。また、太い実線は増熱ガス調節弁31の弁開度補正を実行していない場合のカロリー計24の測定値を示し、点線は増熱ガス調節弁31の弁開度補正を実行した場合のカロリー計24の測定値を示している。
【0115】
ここでは、仮に、製鉄所での運転状況に変化はなく、BFGの単位カロリーは基準設定カロリーで一定であるとする。COG単位カロリー(細い実線)が想定カロリーであるときに、コークス工場60の運転状況が変化し、コークス工場60内のCOG単位カロリーが僅かに上がると(t10)、運転状況の変化から遅れ時間Td後に、カロリー計24で測定される燃料ガスの単位カロリーも僅かに上がる(t11)。
【0116】
このコークス工場60の運転状況の変化に伴って、カロリー計24で測定される燃料ガスの単位カロリーが僅かに上がると(t11)、この燃料ガスの単位カロリーと基準設定カロリーとの間に偏差が生まれるため、燃料ガス制御装置の主制御部110は、この偏差が小さくなる各調整ガス調節弁31,41の弁開度が求める。一方、弁開度補正処理部130は、コークス工場60の運転状況の変化によるCOG単位カロリーの変動で、この変動後のCOG単位カロリーと想定カロリーとの偏差Bが予め定めた値B0以下であると判断して(図7中のS55)、主制御部110で求められた弁開度の補正を実行しない。よって、主制御部110が求めた弁開度は、そのまま各調整ガス調節弁31,41へ指示される。
【0117】
その後、コークス工場60のコークス炉No.1のコークス炉61が例えば運転状況hになり、コークス工場60内のCOG単位カロリー(細い実線)が急激に下がると(t12)、運転状況の変化から遅れ時間Td後に、カロリー計24で測定される燃料ガスの単位カロリーも急激に下がり始める(t13)。
【0118】
この場合も、先の場合と同様、燃料ガス制御装置の主制御部110は、この偏差が小さくなる各調整ガス調節弁31,41の弁開度が求める。また、弁開度補正処理部130は、先の場合と異なり、コークス工場60の運転状況の変化によるCOG単位カロリーの変動で、この変動後のCOG単位カロリーと想定カロリーとの偏差Bが予め定めた値B0より大きいと判断して(図7中のS55)、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度や弁開度変化率の補正を実施する。この際、弁開度補正処理部130の補正部133は、運転状況取得部131がこの運転状況を取得してから遅れ時間Td経過した後に、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度を補正する。すなわち、弁開度補正処理部130は、運転状況取得部131が取得した運転状況に起因してカロリー計24で測定される燃料ガスのカロリーが変動に対して、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度を求めたタイミングで、この弁開度を補正する。
【0119】
仮に、運転状況がこのように変化したときに、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度や弁開度変化率を補正しなければ、増熱ガス調節弁31の弁開度は、主制御部110が求めた弁開度になるまで、この主制御部110が求めた弁開度変化率で変化する。主制御部110は、COGの単位カロリーが想定カロリーであるとして、増熱ガス調節弁31の弁開度や弁開度変化率を求めている。このため、増熱ガス調節弁31が主制御部110の指示に応じて駆動しても、COG単位カロリーが想定カロリーに対して大きく異なっている状態では、カロリー計24で測定される燃料ガスの単位カロリー(太い実線)も急激に大きく低下してしまう。
【0120】
一方、本実施形態において、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度や弁開度変化率は、変動後のCOG単位カロリーと想定カロリーとの偏差B等に応じて補正されるので、カロリー計24で測定される燃料ガスの単位カロリー(点線)は、あまり大きく低下せず、しかも、短い時間で基準設定カロリーに収束する。
【0121】
その後、コークス工場60の運転状況が変化して、コークス工場60内のCOG単位カロリー(細い実線)が僅かに下がると(t14)、運転状況の変化から遅れ時間Td後に、カロリー計24で測定される燃料ガスの単位カロリーも僅かに下がる(t15)。
【0122】
この場合も、燃料ガス制御装置の主制御部110は、この偏差が小さくなる各調整ガス調節弁31,41の弁開度が求める。また、弁開度補正処理部130は、コークス工場60の運転状況の変化によるCOG単位カロリーの変動幅が小さいものの、変動後のCOG単位カロリーと想定カロリーとの偏差Bが予め定めた値B0より大きい状態が続くため、前述の場合と同様、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度や弁開度変化率の補正を実施する。
【0123】
このため、この場合も、カロリー計24で測定される燃料ガスの単位カロリー(点線)は、補正を実行しないとき(太い実線)と比べて、変動幅が小さく且つ短い時間で基準設定カロリーに収束する。
【0124】
さらに、その後、コークス工場60の運転状況が変化して、コークス工場60内のCOG単位カロリー(細い実線)が急激に大きく上がり(t16)、想定カロリー近くなると、運転状況の変化から遅れ時間Td後に、カロリー計24で測定される燃料ガスの単位カロリーも大きく上がる(t17)。
【0125】
この場合も、燃料ガス制御装置の主制御部110は、この偏差が小さくなる各調整ガス調節弁31,41の弁開度が求める。また、弁開度補正処理部130は、コークス工場60の運転状況の変化によるCOGの単位カロリーの変動幅が大きいものの、変動後のCOG単位カロリーと想定カロリーとの偏差Bが予め定めた値B0より小さいため、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度や弁開度変化率は補正されない。主制御部110は、前述したように、COG単位カロリーが想定カロリーであるとして、増熱ガス調節弁31の弁開度や弁開度変化率を求めるため、コークス工場60の運転状況の変化によるCOG単位カロリーの変動幅が大きいものの、変動後のCOG単位カロリーと想定カロリーとの偏差Bが予め定めた値B0より小さい、つまり変動後のCOG単位カロリーが想定カロリーに近い場合には、主制御部110が求めた増熱ガス調節弁31の弁開度や弁開度変化率を補正する必要がない。
【0126】
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。
【0127】
また、本実施形態では、COGの発生源であるコークス工場60の運転状況の変化により、COGの単位カロリーが急激に変動しても、主制御部110によって求められた増熱ガス調節弁31の弁開度等をCOG単位カロリーの変動に応じて補正しているので、この変動に伴う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。よって、本実施形態では、コークス工場60からのCOG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。
【0128】
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、この燃料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。
【0129】
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、本実施形態では、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カロリーの変化率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。
【0130】
また、主制御部110によって求められた増熱ガス調節弁31の弁開度を補正する場合、本実施形態では、変動後のCOG単位カロリーと想定カロリーとの偏差Bに応じて弁開度を補正しているが、予め定めた固定値に応じて弁開度を補正してもよい。さらに、増熱ガス調節弁31の弁開度変化率を補正する場合、本実施形態では、COG単位カロリーの変化率等に応じて弁開度変化率を補正しているが、予め定めた固定値に応じて弁開度変化率を補正してもよい。
【0131】
また、本実施形態では、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。
【0132】
また、本実施形態では、調整ガス調節弁31,41のうち、増熱ガス調節弁31の弁開度のみを補正しているが、減熱ガスがカロリー変動するものである場合には、減熱ガス調節弁41の弁開度を補正してもよい。
【符号の説明】
【0133】
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、60…コークス工場、61…コークス炉、62…コークス炉制御装置、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、121,131…運転状況取得部、122,132…カロリー時間特性推定部、123…設定カロリー変更部、125,135…記憶部、126,136…カロリー時間特性情報、129,139…基準値情報、130…弁開度補正処理部、133…補正部、137…遅れ時間情報、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、主燃料ガスを該ガスタービンに送る主燃料ガスラインと、プラントからのカロリー調整用の調整ガスを該主燃料ガスライン中に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の弁開度を求める主制御部と、
前記プラントの各種運転状況と前記調整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、
前記調整ガスの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調整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調整ガスのカロリー変動に基づいて、該調整ガスのカロリー変動による前記燃料ガスの単位重量あたりのカロリーの変動が抑えられるよう、前記主制御部が求めた前記弁開度を補正し、補正後の弁開度を調整ガス調節弁に指示する補正部と、
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、
前記主制御部は、前記調整ガスの単位重量あたりのカロリーが予め定めた想定カロリーであるとして、前記調整ガス調節弁の前記弁開度を求め、
前記補正部は、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調整ガスのカロリー変動後の単位重量あたりのカロリーと前記想定カロリーとの偏差に対応させて、前記主制御部が求めた前記弁開度を補正する、
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、
前記補正部は、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調整ガスの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、前記調整ガス調節弁の弁開度の変化率を定める、
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、
前記補正部は、前記偏差が予め定められた値以下の場合に、前記主制御部が求めた前記弁開度を補正しない、
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、
前記記憶部には、前記プラントンの各種運転状況と、前記運転状況取得部が該プラントから前記運転状況を取得してから、該運転状況に起因して前記燃料ガスのカロリーが変動するまでの遅れ時間とを対応付けた遅れ時間情報が記憶されており、
前記補正部は、前記運転状況取得部が前記運転状況を取得してから、該運転状況に対応する前記遅れ時間情報が示す遅れ時間経過後に前記主制御部が求めた前記弁開度を補正する、
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、
前記主燃料ガスラインには、主燃料ガスプラントからの前記主燃料ガスが流れ込み、
前記記憶部には、前記主燃料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おり、
前記主燃料ガスプラントの運転状況を取得する運転状況取得部と、
前記主燃料ガスの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主燃料ガスプラントの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主燃料カロリー時間特性推定部と、
前記主燃料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7】
請求項6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8】
請求項6又は7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、前記主燃料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9】
請求項6から8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、前記主燃料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10】
請求項6から9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11】
請求項6から10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12】
請求項1から11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13】
ガスタービンと、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、プラントからのカロリー調整用の調整ガスを該主燃料ガスライン中に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の弁開度を求める主制御工程と、
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調整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調整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調整ガスのカロリー変動に基づいて、該調整ガスのカロリー変動による前記燃料ガスの単位重量あたりのカロリーの変動が抑えられるよう、前記主制御部が求めた前記弁開度を補正し、補正後の弁開度を調整ガス調節弁に指示する補正工程と、
を有することを特徴とする燃料ガス制御方法。
【請求項14】
請求項13に記載の燃料ガス制御方法において、
前記主燃料ガスラインには、主燃料ガスプラントからの前記主燃料ガスが流れ込み、
前記主燃料ガスプラントの運転状況を取得する運転状況取得工程と、
前記主燃料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、前記主燃料ガスプラントに対する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主燃料カロリー時間特性推定工程と、
前記主燃料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】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【公開番号】特開2012−197686(P2012−197686A)
【公開日】平成24年10月18日(2012.10.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−61023(P2011−61023)
【出願日】平成23年3月18日(2011.3.18)
【出願人】(000006208)三菱重工業株式会社 (10,378)