温度制御装置および温度制御方法
【課題】過酷な条件下においても、安定した温度制御を継続的に実行する。
【解決手段】温度制御装置は、第１の位置における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する第１の温度センサ１２８と、第１の位置と環境条件を異にする第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する第２の温度センサ１３０と、第１の温度計測値と第２の温度計測値の相関関係に基づいて、第２の温度計測値から第１の温度計測値を推定し、推定値を生成する温度計測値推定部１３２とを備え、制御入力切換部１３４は、第１の温度センサが異常であると判定した場合、制御入力を、第１の温度計測値から、推定値に切り換える。
【解決手段】温度制御装置は、第１の位置における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する第１の温度センサ１２８と、第１の位置と環境条件を異にする第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する第２の温度センサ１３０と、第１の温度計測値と第２の温度計測値の相関関係に基づいて、第２の温度計測値から第１の温度計測値を推定し、推定値を生成する温度計測値推定部１３２とを備え、制御入力切換部１３４は、第１の温度センサが異常であると判定した場合、制御入力を、第１の温度計測値から、推定値に切り換える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過酷な環境条件下で温度制御を行う温度制御装置および温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等の固体原料をガス化してガス化ガスを生成する技術が開発されている。このようにして生成されたガス化ガスは、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ: Integrated coal Gasification Combined Cycle）といった効率的な発電システムや、水素の製造、合成燃料（合成石油）の製造、化学肥料（尿素）等の化学製品の製造等に利用されている。ガス化ガスの原料となる固体原料のうち、特に石炭は、可採年数が１５０年程度と、石油の可採年数の３倍以上であり、また、石油と比較して埋蔵地が偏在していないため、長期に亘り安定供給が可能な天然資源として期待されている。
【０００３】
このような石炭のガス化プロセスは、酸素や空気を用いて部分酸化することにより行われていたが、２０００℃といった高温で部分酸化する必要があるため、ガス化炉のコストが高くなるといった欠点を有していた。この問題を解決するために、水蒸気を利用し、７００℃〜９００℃程度で石炭をガス化する技術が開発されている。
【０００４】
例えば、循環流動層ガス化システムでは、水蒸気の存在下で流動する流動媒体（例えば砂）の熱によりガス化原料をガス化させ、ガス化炉から導出された流動媒体は、燃焼炉で加熱されて燃焼炉とガス化炉とを循環する。ガス化に必要な上述した温度を適切に維持するため、流動媒体は燃焼炉において温度制御が為されている。温度制御を行うべく、燃焼炉内の温度を計測することが必要となるが、燃焼炉内では、流動媒体である砂が燃焼ガスと共に高速で流動しているため、断線等により温度センサが正常に機能しなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、温度センサが正常に機能しなくなったとしても温度制御を継続する技術として、温度センサが断状態になると、断状態となる直前の温度計測値を保持し、断状態においても固定値（直前の温度計測値）に基づいて温度制御を継続する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、温度計測の対象となる位置に複数の温度センサを設置し、その複数の温度センサの複数の温度計測値の平均値に基づいて制御を行うことを前提に、複数の温度計測値それぞれが所定の範囲に含まれるか否か判定し、含まれていない温度計測値を異常値として平均値に反映しない技術も開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４４０８３８号
【特許文献２】特開２００６−３３０９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、循環流動層ガス化システムにおいては、プロセスの条件に応じて目標とする温度が変化するので、特許文献１の技術を利用して直前の温度を保持するのみでは、プロセスの条件に適切に対応することができなくなる。また、循環流動層ガス化システムのように固体の流動媒体が高速に飛散する燃焼炉内では、特許文献２の技術のように温度センサが複数あろうとも、同じ過酷な条件下で次々に断線する可能性があり、所望する適切な温度計測値を得ることができなくなってしまう。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、過酷な条件下においても、安定した温度制御を継続的に実行することが可能な、温度制御装置および温度制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の温度制御装置は、第１の位置における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する第１の温度センサと、第１の位置と環境条件を異にする第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する第２の温度センサと、第１の温度計測値と第２の温度計測値の相関関係に基づいて、第２の温度計測値から第１の温度計測値を推定し、推定値を生成する温度計測値推定部と、第１の温度センサが異常であると判定した場合、制御入力を、第１の温度計測値から、推定値に切り換える制御入力切換部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
水蒸気の存在下で流動媒体の熱によりガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成すると共に、流動媒体と未反応のチャーを導出するガス化炉と、流動媒体の存在下で未反応のチャーを燃焼して流動媒体を加熱し、加熱された流動媒体と燃焼ガスとを導出する燃焼炉と、燃焼炉において燃焼を補助する補助燃料の供給量を制御する燃料供給部と、流動媒体と燃焼ガスとを分離し、流動媒体をガス化炉に導入する媒体分離器とを備える循環流動層ガス化システムに用いられ、第１の位置は、燃焼炉内であり、第２の位置は、媒体分離器における燃焼ガスの出口近傍であり、制御入力切換部は、第１の温度センサが異常であると判定した場合、燃料供給部における制御入力を、第１の温度計測値から、推定値に切り換えてもよい。
【００１１】
推定値は、燃焼炉へ導入した空気の流量と第２の温度計測値とに基づいて求められる温度差を第２の温度計測値に加算するか、または、燃焼炉へ導入した空気の流量と第２の温度計測値とに基づいて求められる係数を第２の温度計測値に乗算して導出されてもよい。
【００１２】
上記課題を解決するために、第１の位置における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する第１の温度センサと、第１の位置と環境条件を異にする第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する第２の温度センサとを備える温度制御装置を用いて温度を制御する、本発明の温度制御方法は、第１の温度計測値と第２の温度計測値の相関関係に基づいて、第２の温度計測値から第１の温度計測値を推定し、推定値を生成し、第１の温度センサが異常であると判定した場合、制御入力を、第１の温度計測値から、推定値に切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、過酷な条件下においても、安定した温度制御を継続的に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】循環流動層ガス化システムを説明するための機能ブロック図である。
【図２】燃料供給部の制御系を説明するための制御ブロック図である。
【図３】第１の温度計測値と第２の温度測定値との相関関係の一例を示した説明図である。
【図４】ＭＡＰの一例を示した説明図である。
【図５】燃料供給部の制御系を説明するための制御ブロック図である。
【図６】温度制御方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
本実施形態では、温度制御装置の温度制御の対象として、循環流動層ガス化システム１００、特に、二塔式の流動層ガス化炉とも称される循環流動層ガス化システム１００を挙げる。循環流動層ガス化システム１００では、ガス化炉と燃焼炉との間を流動媒体（例えば、硅砂（珪砂）等の砂）が熱媒体として循環する。温度制御装置は、循環流動層ガス化システム１００において、ガス化および循環によって熱が奪われた流動媒体を所定の温度に加熱および維持する役割を担う。
【００１７】
（循環流動層ガス化システム１００）
図１は、本実施形態にかかる循環流動層ガス化システム１００を説明するための機能ブロック図である。循環流動層ガス化システム１００は、ガス化原料供給部１０８と、ガス化炉１１０と、改質炉１１２と、燃焼炉１１４と、媒体分離器１１６と、燃焼炉空気導入部１１８と、空気流量測定部１２０と、燃料供給部１２２と、制御弁１２４と、燃料流量測定部１２６と、第１の温度センサ１２８と、第２の温度センサ１３０と、温度計測値推定部１３２と、制御入力切換部１３４と、相関性導出部１３６と、蒸気供給装置１３８とを含んで構成される。また、図１において、実線矢印は物質の流れを、破線矢印は制御信号の流れを示している。ここで、第１の温度センサ１２８と、第２の温度センサ１３０と、温度計測値推定部１３２と、制御入力切換部１３４とは、温度制御装置として機能する。
【００１８】
ガス化原料供給部１０８は、褐炭等の石炭、石油コークス（ペトロコークス）、バイオマス、タイヤチップ等の固体原料や、黒液等液体原料といったガス化原料をガス化炉１１０に供給する。
【００１９】
ガス化炉１１０では、流動媒体としての砂が、ガス化炉１１０の上方から導入される。また、ガス化炉１１０では、蒸気供給装置１３８が、ガス化炉１１０の下方から水蒸気を導入することで流動層（バブリング流動層）が形成される。そして、ガス化原料供給部１０８から流動層の上流側にガス化原料が供給されると、そのガス化原料が、水蒸気の存在下、７００℃〜９００℃で還元反応によりガス化され（水蒸気ガス化）、ガス化ガスが生成される。ガス化原料が石炭である場合、ガス化ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンを主成分とし、タール、窒素や窒素化合物、硫黄や硫黄化合物を少量含んでいる。
【００２０】
なお、ここでは、循環流動層方式のガス化炉１１０を例に挙げて説明するが、ガス化原料をガス化するガス化炉であれば、単なる流動層方式のガス化炉や、砂が自重で鉛直下方向に流下することで移動層を形成する移動層方式のガス化炉であってもよい。
【００２１】
また、ガス化炉１１０内で流動層を形成し、ガス化反応を終えた流動媒体は、未反応のガス化原料であるチャー（石炭に限らずバイオマス等ガス化原料の残渣）と共に燃焼炉１１４に導入される。
【００２２】
改質炉１１２は、ガス化炉１１０で生成されたガス化ガスを９００℃〜１５００℃に加熱し酸素や空気を加え、ガス化ガスに含まれるタールを改質（酸化改質）する。改質炉１１２で改質されたガス化ガスは、後段の処理部において、さらに、粉塵、硫黄、アンモニア、塩素が除去され（精製され）、精製ガス化ガスとなる。
【００２３】
燃焼炉１１４は、鉛直方向に延びる筒形状で形成され、導入された流動媒体を、同じく導入されたチャーおよび補助燃料の燃焼によって加熱し、さらに空気が供給されて燃焼炉１１４上方に高速に流動化させる。
【００２４】
媒体分離器（サイクロン）１１６は、燃焼炉１１４で１０００℃程度に加熱された、流動媒体と燃焼ガスとを分離し、流動媒体を降下させてガス化炉１１０に導入する。また、媒体分離器１１６で分離された燃焼ガスは、ボイラ等で熱回収される。
【００２５】
こうして、流動媒体は、ガス化炉１１０、燃焼炉１１４、媒体分離器１１６を循環する。このとき、流動媒体は、ガス化原料の流動量（ガス化ガスの生成量）を調整すべく、燃焼炉１１４において、その流速が調整されると共に、ガス化炉１１０におけるガス化に必要な７００℃〜９００℃の温度を適切に維持するため、燃焼炉１１４において温度制御が為されている。
【００２６】
燃焼炉空気導入部１１８は、燃焼炉１１４内に導入されたチャーを燃焼させるべく、また、燃焼炉１１４内に導入された流動媒体を上方に流動化させるべく、燃焼炉１１４内に下方から空気を供給する。燃焼炉空気導入部１１８は、空気の流量を調整することで、例えば、燃焼炉１１４内およびガス化炉１１０内の流動媒体の流動量を制御することができる。
【００２７】
空気流量測定部１２０は、燃焼炉空気導入部１１８から燃焼炉１１４に供給される空気の流量を測定する。燃焼炉空気導入部１１８は、かかる空気流量測定部１２０で測定された空気の流量を帰還（フィードバック）させて、空気の流量を制御する。
【００２８】
燃料供給部１２２は、流動媒体の温度を所定の値に加熱すべく、燃焼炉１１４内に制御弁１２４を通じて補助燃料を供給する。上述したように燃焼炉１１４内にはチャーが導入され、チャーの燃焼により流動媒体を加熱する。しかし、ガス化の過程に応じてチャーの量が変化するため、燃料供給部１２２は、チャーの不足を補い、補助燃料を加えて燃焼炉１１４内の温度を制御する。ここで補助燃料は、ガス化炉１１０同様、石炭やバイオマス等が用いられる。
【００２９】
燃料流量測定部１２６は、燃料供給部１２２から燃焼炉１１４に供給される補助燃料の流量を測定する。燃料供給部１２２は、かかる燃料流量測定部１２６で測定された補助燃料の流量を帰還させて、補助燃料の流量を制御する。
【００３０】
第１の温度センサ１２８は、熱電対やサーミスタで構成され、燃焼炉１１４内の所定の位置（第１の位置）における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する。上述したように、燃焼炉１１４内では、燃焼炉空気導入部１１８から供給された空気量に応じ、流動媒体（砂）が飛散しながら高速で流動する。したがって、第１の温度センサ１２８が設置される第１の位置は環境条件として非常に過酷な条件であると言える。
【００３１】
燃料供給部１２２は、上述した燃料流量測定部１２６で測定された流量と第１の温度センサ１２８で測定された第１の温度測定値とに基づいて補助燃料の流量を制御する。
【００３２】
図２は、燃料供給部１２２の制御系を説明するための制御ブロック図である。図２のアウターループでは、減算器１５０が目標値として設定された温度設定値から第１の温度センサ１２８で測定された第１の温度測定値を減算し、ＰＩＤ機能部１５２においてＰＩＤ係数が付加されて補助燃料の目標値が決定される。そして、図２のインナーループでは、減算器１５４が、補助燃料の目標値から燃料流量測定部１２６で測定された流量を減算し、ＰＩＤ機能部１５６においてＰＩＤ係数が付加されて補助燃料の流量が決定され、制御弁１２４に伝達される。
【００３３】
こうして、燃焼炉１１４内に導入されるチャーの量に拘わらず、燃焼炉１１４内の温度に応じて補助燃料の流量を適切に制御することができ、燃焼炉１１４内の温度を目標値として設定された温度設定値を維持することが可能となる。
【００３４】
ただし、燃焼炉１１４内では、流動媒体である砂が燃焼ガスと共に高速で流動しているため、断線等により第１の温度センサ１２８が正常に機能しなくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、第１の温度センサ１２８と独立して第２の温度センサ１３０を設けている。
【００３５】
第２の温度センサ１３０は、熱電対やサーミスタで構成され、第１の位置と環境条件を異にする位置、例えば、第１の位置が環境条件として過酷（砂が飛散しながら高速で流動する等）な場合、その第１の位置と環境条件が異なる安静な、媒体分離器１１６における燃焼ガスの出口（第２の位置）に設置され、その第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する。本実施形態では、第１の温度センサ１２８や第２の温度センサ１３０といった複数の温度センサを環境条件が異なる位置にそれぞれ配すことを特徴としている。ただし、第１の位置と第２の位置は、所定の位置関係にあり、第１の温度計測値と第２の温度計測値とが相関性を有することを要す。例えば、本実施形態において、第１の位置と第２の位置は、燃焼炉１１４と媒体分離器１１６といったように、互いに連通し、流動媒体の循環経路となっている点で共通し、第１の温度計測値と第２の温度計測値とは相関性を有していると言える。
【００３６】
温度計測値推定部１３２は、第１の温度計測値と第２の温度計測値の相関関係に基づいて、第２の温度計測値から第１の温度計測値を推定し、推定値を生成する。上述したように、第１の温度センサ１２８と第２の温度センサ１３０とは、相関性を有するように設置されるので、その相関性を用いて一方から他方を推測することができる。特に本実施形態では、第２の温度センサ１３０による第２の温度測定値から第１の温度測定値を推測する場合を説明する。
【００３７】
図３は、第１の温度計測値と第２の温度測定値との相関関係の一例を示した説明図である。第２の温度センサ１３０は第１の温度センサ１２８より下流に位置しているため、その途中で加熱されない限り、第２の温度計測値は第１の温度計測値から降下する。また、第２の温度センサ１３０と第１の温度センサ１２８との位置関係は固定されているが、その温度計測値の降下量は、第１の温度センサ１２８の位置から第２の温度センサ１３０の位置まで流動媒体および燃焼ガスがどの程度の時間で移動するかに依存するので、燃焼炉１１４の空気の流量、即ち、空気流量測定部１２０で測定された流量が大きく影響することとなる。
【００３８】
したがって、図３（ａ）では、燃焼炉１１４へ導入した空気の流量としての空気流量測定部１２０で測定された流量と、第２の温度計測値とに基づいて、例えば、図３（ａ）に示すＭＡＰ（テーブル）から求められる、第１の温度計測値と第２の温度計測値との温度差を第２の温度計測値に加算するといった相関関係により、第１の温度計測値と理論的に等しい推定値を導出することができる。また、図３（ｂ）のように、空気流量測定部１２０で測定された流量と、第２の温度計測値とに基づいて、例えば図３（ｂ）に示すＭＡＰから求められる係数を第２の温度計測値に乗算して推定値を導出することもできる。
【００３９】
また、図３に示すＭＡＰは、当該循環流動層ガス化システム１００を実際に運転したときの実測データから求めることができる。ここでは、空気流量測定部１２０で測定された流量と、第２の温度計測値とのそれぞれ複数点を対象として相関性をＭＡＰ化する。温度計測値推定部１３２は、その複数点の間における推定値を線形補間等の補間処理によって導出する。
【００４０】
また、図３（ａ）、（ｂ）においては、空気流量測定部１２０で測定された流量と、第２の温度計測値とに基づいて、一旦、それぞれ温度差や係数を求め、その値を加算したり乗算したりしているが、空気流量測定部１２０で測定された流量と、第２の温度計測値とに基づいて図４の如く、推定値を直接導出するＭＡＰを設けることもできる。ただし、図３や図４に示した数値はあくまで例示であり、実際の値がかかる数値と異なり得ることは言うまでもない。
【００４１】
制御入力切換部１３４は、常に、第１の温度センサ１２８が正常に機能しているか否か監視し、第１の温度センサ１２８が異常である（正常ではない）と判定した場合、燃料供給部１２２における制御入力を、第１の温度センサ１２８から得られる第１の温度計測値から、温度計測値推定部１３２で推定された推定値に切り換える。
【００４２】
図５は、燃料供給部１２２の制御系を説明するための制御ブロック図である。ここでは、図２で説明した制御系に、制御入力切換部１３４による制御入力の切り換え制御が追加されている。上述したように、第１の温度センサ１２８は、第２の温度センサ１３０より環境条件が過酷な位置に設置されているので、第１の温度センサが正常に機能しなくなるおそれがある。本実施形態では、温度計測値推定部１３２が第１の温度計測値の推定値を生成しているので、第１の温度センサ１２８が異常を示すと、第１の温度計測値に代えて、推定値を用いることで、燃料供給部１２２の温度制御を継続することが可能となる。
【００４３】
相関性導出部１３６は、第１の温度センサ１２８が正常に機能している間、第１の温度センサ１２８から得られる第１の温度計測値と、温度計測値推定部１３２から得られる推定値とを比較し、第１の温度計測値と推定値との差分値を相関関係に反映する。第１の温度センサ１２８が正常に機能している間は、推定値を要さないので、ここでは、正常に機能している間の推定値を利用して相関関係を校正している。
【００４４】
温度計測値推定部１３２は、予め定められた相関関係に基づいて、例えば、図３に示したＭＡＰに基づいて推定値を生成する。しかし、経年や設計変更等に応じてその相関関係が変化する場合も生じ得る。ここでは、相関性導出部１３６が、例えば、第１の温度計測値と推定値との差分値に低域通過フィルタ（ＬＰＦ）等を施した値をＭＡＰに反映することで、リアルタイムに適切な相関関係を構築することができ、それに伴って、温度計測値推定部１３２は、より高精度に第１の温度計測値の推定値を導出することが可能となる。
【００４５】
以上、説明した循環流動層ガス化システム１００では、過酷な条件下において、たとえ第１の温度センサ１２８が異常となったとしても、第１の温度センサ１２８より安静な条件下にある第２の温度センサ１３０に切り換えることで、追従制御ができるので、温度制御装置は、安定した温度制御を継続的に実行することが可能となり、燃焼炉１１４内において、効率よくガス化を行うための必要かつ適切な燃焼を遂行することができる。こうして、運転員は、第１の温度センサ１２８が正常に動作しているか否かを意識せずとも、安定した温度制御を継続することが可能となる。
【００４６】
（温度制御方法）
図６は、本実施形態にかかる循環流動層ガス化システム１００を用いた温度制御方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【００４７】
図６に示すように、燃焼炉空気導入部１１８は、ガス化炉１１０内の流動媒体の目標とする流動量に応じて、燃焼炉１１４に供給する空気の目標流量を決定し、その目標流量と空気流量測定部１２０で測定された流量とに基づいて空気の流量を制御する（Ｓ２００）。
【００４８】
続いて、温度計測値推定部１３２は、第１の温度計測値と第２の温度計測値の相関関係に基づいて、第２の温度計測値から第１の温度計測値を推定し、推定値を生成する（Ｓ２０２）。制御入力切換部１３４は、第１の温度センサ１２８が正常に機能しているか否か監視し（Ｓ２０４）、第１の温度センサ１２８が正常に機能している間（Ｓ２０４におけるＹＥＳ）、燃料供給部１２２の制御入力として第１の温度測定値を選択し（Ｓ２０６）、第１の温度センサ１２８が正常に機能していないと（Ｓ２０４におけるＮＯ）、燃料供給部１２２の制御入力として、温度計測値推定部１３２が推測した推定値を選択する（Ｓ２０８）。
【００４９】
燃料供給部１２２は、図５で説明したように、選択された制御入力と、燃料流量測定部１２６で測定された流量とに基づいて補助燃料の流量を決定し、その流量を制御弁１２４に伝達し（Ｓ２１０）、制御弁１２４は、燃料供給部１２２から伝達された流量の補助燃料を燃焼炉１１４に供給する（Ｓ２１２）。
【００５０】
このようにして温度制御された燃焼炉１１４において加熱された流動媒体と燃焼ガスは、媒体分離器１１６によって、流動媒体と燃焼ガスとが分離され、分離された流動媒体がガス化炉１１０に導入される（Ｓ２１４）。ガス化炉１１０では、導入された流動媒体にガス化原料を供給し、水蒸気の存在下で流動媒体の熱によりガス化原料をガス化させる（Ｓ２１６）。そして、役目を終えた流動媒体と未反応のチャーは再び燃焼炉１１４に導入され、加熱される（Ｓ２１８）。こうして、ガス化炉１１０において流動媒体が所定の温度になるように温度制御されつつ、流動媒体が循環することとなる。
【００５１】
以上説明した、温度制御方法においても、過酷な条件下においても、安定した温度制御を継続的に実行することが可能となる。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５３】
なお、本明細書の温度制御方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、過酷な環境条件下で温度制御を行う温度制御装置および温度制御方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１００ …循環流動層ガス化システム
１１０ …ガス化炉
１１４ …燃焼炉
１１６ …媒体分離器
１１８ …燃焼炉空気導入部
１２０ …空気流量測定部
１２２ …燃料供給部
１２４ …制御弁
１２６ …燃料流量測定部
１２８ …第１の温度センサ
１３０ …第２の温度センサ
１３２ …温度計測値推定部
１３４ …制御入力切換部
１３６ …相関性導出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過酷な環境条件下で温度制御を行う温度制御装置および温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、石油に代えて、石炭やバイオマス、タイヤチップ等の固体原料をガス化してガス化ガスを生成する技術が開発されている。このようにして生成されたガス化ガスは、石炭ガス化複合発電（ＩＧＣＣ: Integrated coal Gasification Combined Cycle）といった効率的な発電システムや、水素の製造、合成燃料（合成石油）の製造、化学肥料（尿素）等の化学製品の製造等に利用されている。ガス化ガスの原料となる固体原料のうち、特に石炭は、可採年数が１５０年程度と、石油の可採年数の３倍以上であり、また、石油と比較して埋蔵地が偏在していないため、長期に亘り安定供給が可能な天然資源として期待されている。
【０００３】
このような石炭のガス化プロセスは、酸素や空気を用いて部分酸化することにより行われていたが、２０００℃といった高温で部分酸化する必要があるため、ガス化炉のコストが高くなるといった欠点を有していた。この問題を解決するために、水蒸気を利用し、７００℃〜９００℃程度で石炭をガス化する技術が開発されている。
【０００４】
例えば、循環流動層ガス化システムでは、水蒸気の存在下で流動する流動媒体（例えば砂）の熱によりガス化原料をガス化させ、ガス化炉から導出された流動媒体は、燃焼炉で加熱されて燃焼炉とガス化炉とを循環する。ガス化に必要な上述した温度を適切に維持するため、流動媒体は燃焼炉において温度制御が為されている。温度制御を行うべく、燃焼炉内の温度を計測することが必要となるが、燃焼炉内では、流動媒体である砂が燃焼ガスと共に高速で流動しているため、断線等により温度センサが正常に機能しなくなるおそれがある。
【０００５】
そこで、温度センサが正常に機能しなくなったとしても温度制御を継続する技術として、温度センサが断状態になると、断状態となる直前の温度計測値を保持し、断状態においても固定値（直前の温度計測値）に基づいて温度制御を継続する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、温度計測の対象となる位置に複数の温度センサを設置し、その複数の温度センサの複数の温度計測値の平均値に基づいて制御を行うことを前提に、複数の温度計測値それぞれが所定の範囲に含まれるか否か判定し、含まれていない温度計測値を異常値として平均値に反映しない技術も開示されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４４０８３８号
【特許文献２】特開２００６−３３０９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、循環流動層ガス化システムにおいては、プロセスの条件に応じて目標とする温度が変化するので、特許文献１の技術を利用して直前の温度を保持するのみでは、プロセスの条件に適切に対応することができなくなる。また、循環流動層ガス化システムのように固体の流動媒体が高速に飛散する燃焼炉内では、特許文献２の技術のように温度センサが複数あろうとも、同じ過酷な条件下で次々に断線する可能性があり、所望する適切な温度計測値を得ることができなくなってしまう。
【０００８】
本発明は、このような課題に鑑み、過酷な条件下においても、安定した温度制御を継続的に実行することが可能な、温度制御装置および温度制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の温度制御装置は、第１の位置における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する第１の温度センサと、第１の位置と環境条件を異にする第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する第２の温度センサと、第１の温度計測値と第２の温度計測値の相関関係に基づいて、第２の温度計測値から第１の温度計測値を推定し、推定値を生成する温度計測値推定部と、第１の温度センサが異常であると判定した場合、制御入力を、第１の温度計測値から、推定値に切り換える制御入力切換部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
水蒸気の存在下で流動媒体の熱によりガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成すると共に、流動媒体と未反応のチャーを導出するガス化炉と、流動媒体の存在下で未反応のチャーを燃焼して流動媒体を加熱し、加熱された流動媒体と燃焼ガスとを導出する燃焼炉と、燃焼炉において燃焼を補助する補助燃料の供給量を制御する燃料供給部と、流動媒体と燃焼ガスとを分離し、流動媒体をガス化炉に導入する媒体分離器とを備える循環流動層ガス化システムに用いられ、第１の位置は、燃焼炉内であり、第２の位置は、媒体分離器における燃焼ガスの出口近傍であり、制御入力切換部は、第１の温度センサが異常であると判定した場合、燃料供給部における制御入力を、第１の温度計測値から、推定値に切り換えてもよい。
【００１１】
推定値は、燃焼炉へ導入した空気の流量と第２の温度計測値とに基づいて求められる温度差を第２の温度計測値に加算するか、または、燃焼炉へ導入した空気の流量と第２の温度計測値とに基づいて求められる係数を第２の温度計測値に乗算して導出されてもよい。
【００１２】
上記課題を解決するために、第１の位置における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する第１の温度センサと、第１の位置と環境条件を異にする第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する第２の温度センサとを備える温度制御装置を用いて温度を制御する、本発明の温度制御方法は、第１の温度計測値と第２の温度計測値の相関関係に基づいて、第２の温度計測値から第１の温度計測値を推定し、推定値を生成し、第１の温度センサが異常であると判定した場合、制御入力を、第１の温度計測値から、推定値に切り換えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、過酷な条件下においても、安定した温度制御を継続的に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】循環流動層ガス化システムを説明するための機能ブロック図である。
【図２】燃料供給部の制御系を説明するための制御ブロック図である。
【図３】第１の温度計測値と第２の温度測定値との相関関係の一例を示した説明図である。
【図４】ＭＡＰの一例を示した説明図である。
【図５】燃料供給部の制御系を説明するための制御ブロック図である。
【図６】温度制御方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１６】
本実施形態では、温度制御装置の温度制御の対象として、循環流動層ガス化システム１００、特に、二塔式の流動層ガス化炉とも称される循環流動層ガス化システム１００を挙げる。循環流動層ガス化システム１００では、ガス化炉と燃焼炉との間を流動媒体（例えば、硅砂（珪砂）等の砂）が熱媒体として循環する。温度制御装置は、循環流動層ガス化システム１００において、ガス化および循環によって熱が奪われた流動媒体を所定の温度に加熱および維持する役割を担う。
【００１７】
（循環流動層ガス化システム１００）
図１は、本実施形態にかかる循環流動層ガス化システム１００を説明するための機能ブロック図である。循環流動層ガス化システム１００は、ガス化原料供給部１０８と、ガス化炉１１０と、改質炉１１２と、燃焼炉１１４と、媒体分離器１１６と、燃焼炉空気導入部１１８と、空気流量測定部１２０と、燃料供給部１２２と、制御弁１２４と、燃料流量測定部１２６と、第１の温度センサ１２８と、第２の温度センサ１３０と、温度計測値推定部１３２と、制御入力切換部１３４と、相関性導出部１３６と、蒸気供給装置１３８とを含んで構成される。また、図１において、実線矢印は物質の流れを、破線矢印は制御信号の流れを示している。ここで、第１の温度センサ１２８と、第２の温度センサ１３０と、温度計測値推定部１３２と、制御入力切換部１３４とは、温度制御装置として機能する。
【００１８】
ガス化原料供給部１０８は、褐炭等の石炭、石油コークス（ペトロコークス）、バイオマス、タイヤチップ等の固体原料や、黒液等液体原料といったガス化原料をガス化炉１１０に供給する。
【００１９】
ガス化炉１１０では、流動媒体としての砂が、ガス化炉１１０の上方から導入される。また、ガス化炉１１０では、蒸気供給装置１３８が、ガス化炉１１０の下方から水蒸気を導入することで流動層（バブリング流動層）が形成される。そして、ガス化原料供給部１０８から流動層の上流側にガス化原料が供給されると、そのガス化原料が、水蒸気の存在下、７００℃〜９００℃で還元反応によりガス化され（水蒸気ガス化）、ガス化ガスが生成される。ガス化原料が石炭である場合、ガス化ガスは、水素、一酸化炭素、二酸化炭素、メタンを主成分とし、タール、窒素や窒素化合物、硫黄や硫黄化合物を少量含んでいる。
【００２０】
なお、ここでは、循環流動層方式のガス化炉１１０を例に挙げて説明するが、ガス化原料をガス化するガス化炉であれば、単なる流動層方式のガス化炉や、砂が自重で鉛直下方向に流下することで移動層を形成する移動層方式のガス化炉であってもよい。
【００２１】
また、ガス化炉１１０内で流動層を形成し、ガス化反応を終えた流動媒体は、未反応のガス化原料であるチャー（石炭に限らずバイオマス等ガス化原料の残渣）と共に燃焼炉１１４に導入される。
【００２２】
改質炉１１２は、ガス化炉１１０で生成されたガス化ガスを９００℃〜１５００℃に加熱し酸素や空気を加え、ガス化ガスに含まれるタールを改質（酸化改質）する。改質炉１１２で改質されたガス化ガスは、後段の処理部において、さらに、粉塵、硫黄、アンモニア、塩素が除去され（精製され）、精製ガス化ガスとなる。
【００２３】
燃焼炉１１４は、鉛直方向に延びる筒形状で形成され、導入された流動媒体を、同じく導入されたチャーおよび補助燃料の燃焼によって加熱し、さらに空気が供給されて燃焼炉１１４上方に高速に流動化させる。
【００２４】
媒体分離器（サイクロン）１１６は、燃焼炉１１４で１０００℃程度に加熱された、流動媒体と燃焼ガスとを分離し、流動媒体を降下させてガス化炉１１０に導入する。また、媒体分離器１１６で分離された燃焼ガスは、ボイラ等で熱回収される。
【００２５】
こうして、流動媒体は、ガス化炉１１０、燃焼炉１１４、媒体分離器１１６を循環する。このとき、流動媒体は、ガス化原料の流動量（ガス化ガスの生成量）を調整すべく、燃焼炉１１４において、その流速が調整されると共に、ガス化炉１１０におけるガス化に必要な７００℃〜９００℃の温度を適切に維持するため、燃焼炉１１４において温度制御が為されている。
【００２６】
燃焼炉空気導入部１１８は、燃焼炉１１４内に導入されたチャーを燃焼させるべく、また、燃焼炉１１４内に導入された流動媒体を上方に流動化させるべく、燃焼炉１１４内に下方から空気を供給する。燃焼炉空気導入部１１８は、空気の流量を調整することで、例えば、燃焼炉１１４内およびガス化炉１１０内の流動媒体の流動量を制御することができる。
【００２７】
空気流量測定部１２０は、燃焼炉空気導入部１１８から燃焼炉１１４に供給される空気の流量を測定する。燃焼炉空気導入部１１８は、かかる空気流量測定部１２０で測定された空気の流量を帰還（フィードバック）させて、空気の流量を制御する。
【００２８】
燃料供給部１２２は、流動媒体の温度を所定の値に加熱すべく、燃焼炉１１４内に制御弁１２４を通じて補助燃料を供給する。上述したように燃焼炉１１４内にはチャーが導入され、チャーの燃焼により流動媒体を加熱する。しかし、ガス化の過程に応じてチャーの量が変化するため、燃料供給部１２２は、チャーの不足を補い、補助燃料を加えて燃焼炉１１４内の温度を制御する。ここで補助燃料は、ガス化炉１１０同様、石炭やバイオマス等が用いられる。
【００２９】
燃料流量測定部１２６は、燃料供給部１２２から燃焼炉１１４に供給される補助燃料の流量を測定する。燃料供給部１２２は、かかる燃料流量測定部１２６で測定された補助燃料の流量を帰還させて、補助燃料の流量を制御する。
【００３０】
第１の温度センサ１２８は、熱電対やサーミスタで構成され、燃焼炉１１４内の所定の位置（第１の位置）における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する。上述したように、燃焼炉１１４内では、燃焼炉空気導入部１１８から供給された空気量に応じ、流動媒体（砂）が飛散しながら高速で流動する。したがって、第１の温度センサ１２８が設置される第１の位置は環境条件として非常に過酷な条件であると言える。
【００３１】
燃料供給部１２２は、上述した燃料流量測定部１２６で測定された流量と第１の温度センサ１２８で測定された第１の温度測定値とに基づいて補助燃料の流量を制御する。
【００３２】
図２は、燃料供給部１２２の制御系を説明するための制御ブロック図である。図２のアウターループでは、減算器１５０が目標値として設定された温度設定値から第１の温度センサ１２８で測定された第１の温度測定値を減算し、ＰＩＤ機能部１５２においてＰＩＤ係数が付加されて補助燃料の目標値が決定される。そして、図２のインナーループでは、減算器１５４が、補助燃料の目標値から燃料流量測定部１２６で測定された流量を減算し、ＰＩＤ機能部１５６においてＰＩＤ係数が付加されて補助燃料の流量が決定され、制御弁１２４に伝達される。
【００３３】
こうして、燃焼炉１１４内に導入されるチャーの量に拘わらず、燃焼炉１１４内の温度に応じて補助燃料の流量を適切に制御することができ、燃焼炉１１４内の温度を目標値として設定された温度設定値を維持することが可能となる。
【００３４】
ただし、燃焼炉１１４内では、流動媒体である砂が燃焼ガスと共に高速で流動しているため、断線等により第１の温度センサ１２８が正常に機能しなくなるおそれがある。そこで、本実施形態では、第１の温度センサ１２８と独立して第２の温度センサ１３０を設けている。
【００３５】
第２の温度センサ１３０は、熱電対やサーミスタで構成され、第１の位置と環境条件を異にする位置、例えば、第１の位置が環境条件として過酷（砂が飛散しながら高速で流動する等）な場合、その第１の位置と環境条件が異なる安静な、媒体分離器１１６における燃焼ガスの出口（第２の位置）に設置され、その第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する。本実施形態では、第１の温度センサ１２８や第２の温度センサ１３０といった複数の温度センサを環境条件が異なる位置にそれぞれ配すことを特徴としている。ただし、第１の位置と第２の位置は、所定の位置関係にあり、第１の温度計測値と第２の温度計測値とが相関性を有することを要す。例えば、本実施形態において、第１の位置と第２の位置は、燃焼炉１１４と媒体分離器１１６といったように、互いに連通し、流動媒体の循環経路となっている点で共通し、第１の温度計測値と第２の温度計測値とは相関性を有していると言える。
【００３６】
温度計測値推定部１３２は、第１の温度計測値と第２の温度計測値の相関関係に基づいて、第２の温度計測値から第１の温度計測値を推定し、推定値を生成する。上述したように、第１の温度センサ１２８と第２の温度センサ１３０とは、相関性を有するように設置されるので、その相関性を用いて一方から他方を推測することができる。特に本実施形態では、第２の温度センサ１３０による第２の温度測定値から第１の温度測定値を推測する場合を説明する。
【００３７】
図３は、第１の温度計測値と第２の温度測定値との相関関係の一例を示した説明図である。第２の温度センサ１３０は第１の温度センサ１２８より下流に位置しているため、その途中で加熱されない限り、第２の温度計測値は第１の温度計測値から降下する。また、第２の温度センサ１３０と第１の温度センサ１２８との位置関係は固定されているが、その温度計測値の降下量は、第１の温度センサ１２８の位置から第２の温度センサ１３０の位置まで流動媒体および燃焼ガスがどの程度の時間で移動するかに依存するので、燃焼炉１１４の空気の流量、即ち、空気流量測定部１２０で測定された流量が大きく影響することとなる。
【００３８】
したがって、図３（ａ）では、燃焼炉１１４へ導入した空気の流量としての空気流量測定部１２０で測定された流量と、第２の温度計測値とに基づいて、例えば、図３（ａ）に示すＭＡＰ（テーブル）から求められる、第１の温度計測値と第２の温度計測値との温度差を第２の温度計測値に加算するといった相関関係により、第１の温度計測値と理論的に等しい推定値を導出することができる。また、図３（ｂ）のように、空気流量測定部１２０で測定された流量と、第２の温度計測値とに基づいて、例えば図３（ｂ）に示すＭＡＰから求められる係数を第２の温度計測値に乗算して推定値を導出することもできる。
【００３９】
また、図３に示すＭＡＰは、当該循環流動層ガス化システム１００を実際に運転したときの実測データから求めることができる。ここでは、空気流量測定部１２０で測定された流量と、第２の温度計測値とのそれぞれ複数点を対象として相関性をＭＡＰ化する。温度計測値推定部１３２は、その複数点の間における推定値を線形補間等の補間処理によって導出する。
【００４０】
また、図３（ａ）、（ｂ）においては、空気流量測定部１２０で測定された流量と、第２の温度計測値とに基づいて、一旦、それぞれ温度差や係数を求め、その値を加算したり乗算したりしているが、空気流量測定部１２０で測定された流量と、第２の温度計測値とに基づいて図４の如く、推定値を直接導出するＭＡＰを設けることもできる。ただし、図３や図４に示した数値はあくまで例示であり、実際の値がかかる数値と異なり得ることは言うまでもない。
【００４１】
制御入力切換部１３４は、常に、第１の温度センサ１２８が正常に機能しているか否か監視し、第１の温度センサ１２８が異常である（正常ではない）と判定した場合、燃料供給部１２２における制御入力を、第１の温度センサ１２８から得られる第１の温度計測値から、温度計測値推定部１３２で推定された推定値に切り換える。
【００４２】
図５は、燃料供給部１２２の制御系を説明するための制御ブロック図である。ここでは、図２で説明した制御系に、制御入力切換部１３４による制御入力の切り換え制御が追加されている。上述したように、第１の温度センサ１２８は、第２の温度センサ１３０より環境条件が過酷な位置に設置されているので、第１の温度センサが正常に機能しなくなるおそれがある。本実施形態では、温度計測値推定部１３２が第１の温度計測値の推定値を生成しているので、第１の温度センサ１２８が異常を示すと、第１の温度計測値に代えて、推定値を用いることで、燃料供給部１２２の温度制御を継続することが可能となる。
【００４３】
相関性導出部１３６は、第１の温度センサ１２８が正常に機能している間、第１の温度センサ１２８から得られる第１の温度計測値と、温度計測値推定部１３２から得られる推定値とを比較し、第１の温度計測値と推定値との差分値を相関関係に反映する。第１の温度センサ１２８が正常に機能している間は、推定値を要さないので、ここでは、正常に機能している間の推定値を利用して相関関係を校正している。
【００４４】
温度計測値推定部１３２は、予め定められた相関関係に基づいて、例えば、図３に示したＭＡＰに基づいて推定値を生成する。しかし、経年や設計変更等に応じてその相関関係が変化する場合も生じ得る。ここでは、相関性導出部１３６が、例えば、第１の温度計測値と推定値との差分値に低域通過フィルタ（ＬＰＦ）等を施した値をＭＡＰに反映することで、リアルタイムに適切な相関関係を構築することができ、それに伴って、温度計測値推定部１３２は、より高精度に第１の温度計測値の推定値を導出することが可能となる。
【００４５】
以上、説明した循環流動層ガス化システム１００では、過酷な条件下において、たとえ第１の温度センサ１２８が異常となったとしても、第１の温度センサ１２８より安静な条件下にある第２の温度センサ１３０に切り換えることで、追従制御ができるので、温度制御装置は、安定した温度制御を継続的に実行することが可能となり、燃焼炉１１４内において、効率よくガス化を行うための必要かつ適切な燃焼を遂行することができる。こうして、運転員は、第１の温度センサ１２８が正常に動作しているか否かを意識せずとも、安定した温度制御を継続することが可能となる。
【００４６】
（温度制御方法）
図６は、本実施形態にかかる循環流動層ガス化システム１００を用いた温度制御方法の処理の流れを示すフローチャートである。
【００４７】
図６に示すように、燃焼炉空気導入部１１８は、ガス化炉１１０内の流動媒体の目標とする流動量に応じて、燃焼炉１１４に供給する空気の目標流量を決定し、その目標流量と空気流量測定部１２０で測定された流量とに基づいて空気の流量を制御する（Ｓ２００）。
【００４８】
続いて、温度計測値推定部１３２は、第１の温度計測値と第２の温度計測値の相関関係に基づいて、第２の温度計測値から第１の温度計測値を推定し、推定値を生成する（Ｓ２０２）。制御入力切換部１３４は、第１の温度センサ１２８が正常に機能しているか否か監視し（Ｓ２０４）、第１の温度センサ１２８が正常に機能している間（Ｓ２０４におけるＹＥＳ）、燃料供給部１２２の制御入力として第１の温度測定値を選択し（Ｓ２０６）、第１の温度センサ１２８が正常に機能していないと（Ｓ２０４におけるＮＯ）、燃料供給部１２２の制御入力として、温度計測値推定部１３２が推測した推定値を選択する（Ｓ２０８）。
【００４９】
燃料供給部１２２は、図５で説明したように、選択された制御入力と、燃料流量測定部１２６で測定された流量とに基づいて補助燃料の流量を決定し、その流量を制御弁１２４に伝達し（Ｓ２１０）、制御弁１２４は、燃料供給部１２２から伝達された流量の補助燃料を燃焼炉１１４に供給する（Ｓ２１２）。
【００５０】
このようにして温度制御された燃焼炉１１４において加熱された流動媒体と燃焼ガスは、媒体分離器１１６によって、流動媒体と燃焼ガスとが分離され、分離された流動媒体がガス化炉１１０に導入される（Ｓ２１４）。ガス化炉１１０では、導入された流動媒体にガス化原料を供給し、水蒸気の存在下で流動媒体の熱によりガス化原料をガス化させる（Ｓ２１６）。そして、役目を終えた流動媒体と未反応のチャーは再び燃焼炉１１４に導入され、加熱される（Ｓ２１８）。こうして、ガス化炉１１０において流動媒体が所定の温度になるように温度制御されつつ、流動媒体が循環することとなる。
【００５１】
以上説明した、温度制御方法においても、過酷な条件下においても、安定した温度制御を継続的に実行することが可能となる。
【００５２】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００５３】
なお、本明細書の温度制御方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、過酷な環境条件下で温度制御を行う温度制御装置および温度制御方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１００ …循環流動層ガス化システム
１１０ …ガス化炉
１１４ …燃焼炉
１１６ …媒体分離器
１１８ …燃焼炉空気導入部
１２０ …空気流量測定部
１２２ …燃料供給部
１２４ …制御弁
１２６ …燃料流量測定部
１２８ …第１の温度センサ
１３０ …第２の温度センサ
１３２ …温度計測値推定部
１３４ …制御入力切換部
１３６ …相関性導出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の位置における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する第１の温度センサと、
前記第１の位置と環境条件を異にする第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する第２の温度センサと、
前記第１の温度計測値と前記第２の温度計測値の相関関係に基づいて、前記第２の温度計測値から前記第１の温度計測値を推定し、推定値を生成する温度計測値推定部と、
前記第１の温度センサが異常であると判定した場合、制御入力を、前記第１の温度計測値から、前記推定値に切り換える制御入力切換部と、
を備えることを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
水蒸気の存在下で流動媒体の熱によりガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成すると共に、該流動媒体と未反応のチャーを導出するガス化炉と、
前記流動媒体の存在下で未反応のチャーを燃焼して該流動媒体を加熱し、加熱された該流動媒体と燃焼ガスとを導出する燃焼炉と、
前記燃焼炉において燃焼を補助する補助燃料の供給量を制御する燃料供給部と、
前記流動媒体と前記燃焼ガスとを分離し、該流動媒体を前記ガス化炉に導入する媒体分離器と、
を備える循環流動層ガス化システムに用いられ、
前記第１の位置は、前記燃焼炉内であり、
前記第２の位置は、前記媒体分離器における燃焼ガスの出口近傍であり、
前記制御入力切換部は、前記第１の温度センサが異常であると判定した場合、前記燃料供給部における制御入力を、前記第１の温度計測値から、前記推定値に切り換えることを特徴とする温度制御装置。
【請求項３】
前記推定値は、前記燃焼炉へ導入した空気の流量と前記第２の温度計測値とに基づいて求められる温度差を前記第２の温度計測値に加算するか、または、前記燃焼炉へ導入した空気の流量と前記第２の温度計測値とに基づいて求められる係数を前記第２の温度計測値に乗算して導出されることを特徴とする請求項２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
第１の位置における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する第１の温度センサと、該第１の位置と環境条件を異にする第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する第２の温度センサとを備える温度制御装置を用いて温度を制御する温度制御方法であって、
前記第１の温度計測値と前記第２の温度計測値の相関関係に基づいて、前記第２の温度計測値から前記第１の温度計測値を推定し、推定値を生成し、
前記第１の温度センサが異常であると判定した場合、制御入力を、前記第１の温度計測値から、前記推定値に切り換えることを特徴とする温度制御方法。
【請求項１】
第１の位置における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する第１の温度センサと、
前記第１の位置と環境条件を異にする第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する第２の温度センサと、
前記第１の温度計測値と前記第２の温度計測値の相関関係に基づいて、前記第２の温度計測値から前記第１の温度計測値を推定し、推定値を生成する温度計測値推定部と、
前記第１の温度センサが異常であると判定した場合、制御入力を、前記第１の温度計測値から、前記推定値に切り換える制御入力切換部と、
を備えることを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
水蒸気の存在下で流動媒体の熱によりガス化原料をガス化させてガス化ガスを生成すると共に、該流動媒体と未反応のチャーを導出するガス化炉と、
前記流動媒体の存在下で未反応のチャーを燃焼して該流動媒体を加熱し、加熱された該流動媒体と燃焼ガスとを導出する燃焼炉と、
前記燃焼炉において燃焼を補助する補助燃料の供給量を制御する燃料供給部と、
前記流動媒体と前記燃焼ガスとを分離し、該流動媒体を前記ガス化炉に導入する媒体分離器と、
を備える循環流動層ガス化システムに用いられ、
前記第１の位置は、前記燃焼炉内であり、
前記第２の位置は、前記媒体分離器における燃焼ガスの出口近傍であり、
前記制御入力切換部は、前記第１の温度センサが異常であると判定した場合、前記燃料供給部における制御入力を、前記第１の温度計測値から、前記推定値に切り換えることを特徴とする温度制御装置。
【請求項３】
前記推定値は、前記燃焼炉へ導入した空気の流量と前記第２の温度計測値とに基づいて求められる温度差を前記第２の温度計測値に加算するか、または、前記燃焼炉へ導入した空気の流量と前記第２の温度計測値とに基づいて求められる係数を前記第２の温度計測値に乗算して導出されることを特徴とする請求項２に記載の温度制御装置。
【請求項４】
第１の位置における温度を計測し、第１の温度計測値を生成する第１の温度センサと、該第１の位置と環境条件を異にする第２の位置の温度を計測し、第２の温度計測値を生成する第２の温度センサとを備える温度制御装置を用いて温度を制御する温度制御方法であって、
前記第１の温度計測値と前記第２の温度計測値の相関関係に基づいて、前記第２の温度計測値から前記第１の温度計測値を推定し、推定値を生成し、
前記第１の温度センサが異常であると判定した場合、制御入力を、前記第１の温度計測値から、前記推定値に切り換えることを特徴とする温度制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−１５８７００（Ｐ２０１２−１５８７００Ａ）
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０２０８（Ｐ２０１１−２０２０８）
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月２３日（２０１２．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１日（２０１１．２．１）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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