CN100510536C - 燃气热量控制方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可在高炉煤气中混合2种增热用煤气(第1增热用煤气、第2增热用煤气)以进行热量控制等的燃气热量控制方法和装置。根据高炉煤气的混合流量(FFB)、转炉煤气的混合流量(FmL)、预先设定的高炉煤气热量(CALBF)和预先设定的转炉煤气热量(CALmL)，算出并预测第1混合煤气的热量，根据该预测的热量、设定热量(CAL)和预先设定的焦炉煤气热量(CALmC)，算出焦炉煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比，根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号(CSO)，算出焦炉煤气的混合流量要求值，根据该混合流量要求值，控制燃气生成系统中设置的焦炉煤气流量控制阀的开度以控制焦炉煤气的混合流量。

Description

燃气热量控制方法和装置
技术领域
本发明涉及一种将向高炉煤气燃气轮机设备中供给的燃气(使用高炉煤气生成的燃气)的热量加以控制的燃气热量控制方法和装置。
背景技术
通过在炼铁厂将从高炉排出的高炉煤气作为高炉煤气燃气轮机设备的燃气利用，或利用于其他设备中，来谋求高炉煤气的有效利用。
高炉煤气为较低热量的煤气，是根据高炉的作业状态等不同常常产生热量变动的煤气。因此，将高炉煤气作为高炉煤气燃气轮机设备的燃气利用时，为了生成可在高炉煤气燃气轮机设备中利用的燃气，要向高炉煤气中混合增热用煤气，并且，反馈由量热器测量的混合煤气的热量以进行热量的规定控制。另外，实施先行控制，以使增热用煤气的混合流量成为与高炉煤气燃气轮机设备的燃气轮机消耗燃气流量相应的流量。
根据图7对该控制进行更具体地说明。图7为以往的燃气生成系统的构成图。正如该图所示，高炉煤气和增热用煤气B(例如转炉煤气或焦炉煤气)在第1混合器1中混合，而高炉煤气与增热用煤气A(例如焦炉煤气或高炉煤气与焦炉煤气的混合煤气)在第2混合器2中混合。在将增热用煤气B向混合器1供给的管道8上设有增热用煤气B的流量控制阀3和增热用煤气B的遮断阀4，在将增热用煤气A向混合器2供给的管道9上设有增热用煤气A的流量控制阀5和增热用煤气A的遮断阀6。另外，向高炉煤气燃气轮机设备供给的燃气(高炉煤气与增热用煤气A的混合煤气或者高炉煤气与增热用煤气B的混合煤气)的热量由设置于燃气的供给管道10上的燃气量热器7测量。并且，在适用于该燃气生成系统的以往的燃气热量控制装置中，实施如下的控制。
(1)在高炉煤气的热量CALFB、增热用煤气A的热量CALmA、增热用煤气B的热量CALmB为一定的前提下，实施先行控制。因高炉煤气燃气轮机设备中的消耗燃气量根据燃气轮机设备的运行状态(燃气轮机输出)变化，基于与燃气轮机消耗燃气流量相应的燃气轮机燃气要求信号的增热用煤气要求信号，使增热用煤气A的流量控制阀5或增热用煤气B的流量控制阀3先行动作。
(2)只使用增热用煤气A和增热用煤气B任意一方(只使遮断阀4，6任意一方开启)。因此，混合煤气的热量CALt’和由量热器7测量的燃气的热量CALt总是为CALt’＝CALt。
(3)在因高炉煤气的热量变动等先行控制发生偏差时，即，由量热器7测量的燃气的热量CALt偏离设定热量(高炉煤气燃气轮机设备中要求的热量)时，根据由量热器7测量的燃气热量CALt与设定热量的偏差，控制增热用煤气A的流量控制阀5的开度而控制增热用煤气A的流量，或控制增热用煤气B的流量控制阀3的开度而控制增热用煤气B的流量，从而将热量CALt控制成与设定热量一致(反馈控制)。
另外，作为公开了燃气(混合煤气)的热量控制装置的现有技术文献例如有如下的专利文献。
专利文献1：特开2001—4132号公报
专利文献2：特开平6—331131号公报
上述以往的燃气热量控制装置具有如下的技术问题。
(1)由于高炉煤气与增热用煤气任意混合会助长热量变动，因此不能容许。
(2)不能实现使高炉煤气与2种增热用煤气A、B同时混合且不干涉地进行控制。
(3)因量热器的响应速度慢，能够长时间(慢慢地)地追随燃气(混合煤气)的热量变动，但不能追随着伴随增热用煤气的流量变动的短时间内(急剧的)燃气(混合煤气)的热量变动。
发明内容
因此，本发明鉴于上述技术问题，其目的在于提供一种能够使高炉煤气与2种增热用煤气(第1增热用煤气、第2增热用煤气)混合以进行热量控制，能够任意地设定第1增热用煤气的流量，能够追随第1增热用煤气的流量变动所致的急剧的燃气(混合煤气)的热量变动，进一步能够应对高炉煤气、第1增热用煤气和第2增热用煤气的热量变动的燃气热量控制方法和装置。
解决上述技术问题的第1发明的燃气热量控制方法为，一种燃气热量控制方法(燃料ガスカロリ制御方法)，适用于在炼铁厂(製鉄所)的高炉排出的高炉煤气中混合第1增热用煤气以生成第1混合煤气，进而在所述第1混合煤气中混合第2增热用煤气以生成第2混合煤气，并将该第2混合煤气作为燃气向高炉煤气燃气轮机(高炉ガス焚きガスタ—ビン)设备供给的燃气生成系统，将所述第2混合煤气的热量控制成所述高炉煤气燃气轮机设备中要求的设定热量，其特征在于，根据由高炉煤气流量测量机构测量的所述高炉煤气的混合流量、由第1增热用煤气流量测量机构测量的所述第1增热用煤气的混合流量、预先设定的高炉煤气热量和预先设定的第1增热用煤气热量，算出并预测所述第1混合煤气的热量；根据该预测的热量、所述设定热量和预先设定的第2增热用煤气热量，算出所述第2混合煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比；根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号，算出所述第2增热用煤气的混合流量要求值；根据该第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述燃气生成系统中设置的第2增热用煤气流量控制阀的开度以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
另外，第2发明的燃气热量控制方法为，一种燃气热量控制方法，适用于在炼铁厂的高炉排出的高炉煤气中混合第1增热用煤气以生成第1混合煤气，进而在所述第1混合煤气中混合第2增热用煤气以生成第2混合煤气，并将该第2混合煤气作为燃气向高炉煤气燃气轮机设备供给的燃气生成系统，将所述第2混合煤气的热量控制成所述高炉煤气燃气轮机设备中要求的设定热量，其特征在于，根据由高炉煤气流量测量机构测量的所述高炉煤气的混合流量、由第1增热用煤气流量测量机构测量的所述第1增热用煤气的混合流量、由高炉煤气热量测量机构测量的所述高炉煤气的热量和由第1增热用煤气热量测量机构测量的所述第1增热用煤气的热量，算出并预测所述第1混合煤气的热量；根据该预测热量、所述设定热量和由第2增热用煤气热量测量机构测量的所述第2增热用煤气的热量，算出所述第2混合煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比；根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号，算出所述第2增热用煤气的混合流量要求值；根据该第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述燃气生成系统中设置的第2增热用煤气流量控制阀的开度以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
第3发明的燃气热量控制方法，在第1或第2发明的燃气热量控制方法中，其特征在于，使所述第2增热用煤气流量控制阀的开度控制，与所述第1混合煤气到达所述第1混合煤气和所述第2增热用煤气的混合部的时间相配合地执行。
第4发明的燃气热量控制方法，在第1～第3发明的任一发明的燃气热量控制方法中，其特征在于，反馈由燃气热量测量机构测量的所述第2混合煤气的热量，根据该反馈的所述第2混合煤气的热量与所述设定热量的偏差，求出所述第2增热用煤气的混合流量的校正量，由该校正量校正所述第2增热用煤气的混合流量要求值，根据该校正的所述第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述第2增热用煤气流量控制阀的开度，以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
第5发明的燃气热量控制方法，在第1～第4发明的任一发明的燃气热量控制方法中，其特征在于，所述第1增热用煤气为从所述炼铁厂的转炉排出的转炉煤气。
第6发明的燃气热量控制方法，在第1～第5发明的任一发明的燃气热量控制方法中，其特征在于，所述第2增热用煤气为从所述炼铁厂的焦炉排出的焦炉煤气、所述焦炉煤气和所述高炉煤气的混合煤气或城市煤气(都市ガス)。
此外，第7发明的燃气热量控制装置为，一种燃气热量控制装置，适用于在炼铁厂的高炉排出的高炉煤气中混合第1增热用煤气以生成第1混合煤气，进而在所述第1混合煤气中混合第2增热用煤气以生成第2混合煤气，并将该第2混合煤气作为燃气向高炉煤气燃气轮机设备供给的燃气生成系统，将所述第2混合煤气的热量控制成所述高炉煤气燃气轮机设备中要求的设定热量，其特征在于，具有测量所述高炉煤气的混合流量的高炉煤气流量测量机构；测量所述第1增热用煤气的混合流量的第1增热用煤气流量测量机构；和热量控制机构，根据由高炉煤气流量测量机构测量的所述高炉煤气的混合流量、由第1增热用煤气流量测量机构测量的所述第1增热用煤气的混合流量、预先设定的高炉煤气热量和预先设定的第1增热用煤气热量，算出并预测所述第1混合煤气的热量，根据该预测的热量、所述设定热量和预先设定的第2增热用煤气热量，算出所述第2混合煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比，根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号，算出所述第2增热用煤气的混合流量要求值，根据该第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述燃气生成系统中设置的第2增热用煤气流量控制阀的开度以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
而第8发明的燃气热量控制装置为，一种燃气热量控制装置，适用于在炼铁厂的高炉排出的高炉煤气中混合第1增热用煤气以生成第1混合煤气，进而在所述第1混合煤气中混合第2增热用煤气以生成第2混合煤气，并将该第2混合煤气作为燃气向高炉煤气燃气轮机设备供给的燃气生成系统，将所述第2混合煤气的热量控制成所述高炉煤气燃气轮机设备中要求的设定热量，其特征在于，具有测量所述高炉煤气的混合流量的高炉煤气流量测量机构；测量所述第1增热用煤气的混合流量的第1增热用煤气流量测量机构；测量所述高炉煤气的热量的高炉煤气热量测量机构；测量所述第1增热用煤气的热量的第1增热用煤气热量测量机构；测量所述第2增热用煤气的热量的第2增热用煤气热量测量机构；和热量控制机构，根据由高炉煤气流量测量机构测量的所述高炉煤气的混合流量、由第1增热用煤气流量测量机构测量的所述第1增热用煤气的混合流量、由高炉煤气热量测量机构测量的所述高炉煤气的热量和由第1增热用煤气热量测量机构测量的所述第1增热用煤气的热量，算出并预测所述第1混合煤气的热量，根据该预测热量、所述设定热量和由第2增热用煤气热量测量机构测量的所述第2增热用煤气的热量，算出所述第2混合煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比，根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号，算出所述第2增热用煤气的混合流量要求值，根据该第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述燃气生成系统中设置的第2增热用煤气流量控制阀的开度以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
第9发明的燃气热量控制装置，在第7或第8发明的燃气热量控制装置中，其特征在于，在所述热量控制机构中具有第2增热用煤气流量控制阀动作时序调整机构，以使所述第2增热用煤气流量控制阀的开度控制与所述第1混合煤气到达所述第1混合煤气和所述第2增热用煤气的混合部的时间相配合地执行。
第10发明的燃气热量控制装置，在第7～第9发明的任一发明的燃气热量控制装置中，其特征在于，所述热量控制机构具有反馈控制机构，反馈由燃气热量测量机构测量的所述第2混合煤气的热量，根据该反馈的所述第2混合煤气的热量与所述设定热量的偏差，求出所述第2增热用煤气的混合流量的校正量，由该反馈控制机构求出的校正量，校正所述第2增热用煤气的混合流量要求值，根据该校正的所述第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述第2增热用煤气流量控制阀的开度，以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
第11发明的燃气热量控制装置，在第7～第10发明的任一发明的燃气热量控制装置中，其特征在于，所述第1增热用煤气为从所述炼铁厂的转炉排出的转炉煤气。
第12发明的燃气热量控制装置，在第7～第11发明的任一发明的燃气热量控制装置中，其特征在于，所述第2增热用煤气为从所述炼铁厂的焦炉排出的焦炉煤气、所述焦炉煤气和所述高炉煤气的混合煤气或城市煤气。
根据第1发明的燃气热量控制方法和第7发明的燃气热量控制装置，因其特征在于，根据由高炉煤气流量测量机构测量的所述高炉煤气的混合流量、由第1增热用煤气流量测量机构测量的所述第1增热用煤气的混合流量、预先设定的高炉煤气热量和预先设定的第1增热用煤气热量，算出并预测所述第1混合煤气的热量；根据该预测的热量、所述设定热量和预先设定的第2增热用煤气热量，算出所述第2混合煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比；根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号，算出所述第2增热用煤气的混合流量要求值；根据该第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述燃气生成系统中设置的第2增热用煤气流量控制阀的开度以控制所述第2增热用煤气的混合流量，因而能够在高炉煤气中混合2种增热用煤气(第1增热用煤气、第2增热用煤气)，进行热量控制。并且，即使产生第1增热用煤气的流量变动所致的急剧的第1混合煤气的热量变动，也可预测该热量变动(算出预测热量)，先行控制第2增热用煤气的流量以校正该热量变动，因此能够将燃气(第2混合煤气)的热量保持为设定热量。此外，如此通过第2增热用煤气，能够对随着第1增热用煤气的流量变动的第1混合煤气的热量变动加以校正，因此能够任意地设定第1增热用煤气的混合流量。
根据第2发明的燃气热量控制方法和第8发明的燃气热量控制装置，由于其特征在于，根据由高炉煤气流量测量机构测量的所述高炉煤气的混合流量、由第1增热用煤气流量测量机构测量的所述第1增热用煤气的混合流量、由高炉煤气热量测量机构测量的所述高炉煤气的热量和由第1增热用煤气热量测量机构测量的所述第1增热用煤气的热量，算出并预测所述第1混合煤气的热量；根据该预测热量、所述设定热量和由第2增热用煤气热量测量机构测量的所述第2增热用煤气的热量，算出所述第2混合煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比；根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号，算出所述第2增热用煤气的混合流量要求值；根据该第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述燃气生成系统中设置的第2增热用煤气流量控制阀的开度以控制所述第2增热用煤气的混合流量，因而能够在高炉煤气中混合2种增热用煤气(第1增热用煤气、第2增热用煤气)，进行热量控制。并且，即使产生第1增热用煤气的流量变动所致的急剧的第1混合煤气的热量变动，也可预测该热量变动(算出预测热量)，先行控制第2增热用煤气的流量以校正该热量变动，因此能够将燃气(第2混合煤气)的热量保持为设定热量。此外，如此通过第2增热用煤气，能够对随着第1增热用煤气的流量变动的第1混合煤气的热量变动加以校正，因此能够任意地设定第1增热用煤气的混合流量。
并且，因使用由第1增热用煤气热量测量机构测量的第1增热用煤气热量和由第2增热用煤气热量测量机构测量的第2增热用煤气热量进行第1混合煤气的热量(预测热量)的算出、第2增热用煤气的混合流量要求值的算出，因此，即使在高炉煤气热量、第1增热用煤气热量和第2增热用煤气热量变动时，也可控制第2增热用煤气的流量，使燃气(第2混合煤气)的热量保持为设定热量。因而，也可应对高炉煤气热量、第1增热用煤气热量和第2增热用煤气热量的热量变动。
另外，根据第3发明的燃气热量控制方法和第9发明的燃气热量控制装置，由于其特征在于，使第2增热用煤气流量控制阀的开度控制与第1混合煤气到达第1混合煤气和第2增热用煤气的混合部的时间相配合地执行，因而第2增热用煤气对第1混合煤气的混合能够在更准确的时序进行，能够更高精度地控制燃气(第2混合煤气)的热量。
根据第4发明的燃气热量控制方法和第10发明的燃气热量控制装置，由于其特征在于，反馈由燃气热量测量机构测量的所述第2混合煤气的热量，根据该反馈的所述第2混合煤气的热量与所述设定热量的偏差，求出所述第2增热用煤气的混合流量的校正量，由该校正量校正所述第2增热用煤气的混合流量要求值，根据该校正的所述第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述第2增热用煤气流量控制阀的开度，以控制所述第2增热用煤气的混合流量，因而即使燃气(第2混合煤气)的热量和设定热量发生偏差，也能够反馈由燃气热量测量机构测量的燃气(第2混合煤气)的热量，反馈控制第2增热用煤气的流量以使燃气(第2混合煤气)热量与设定热量一致，能够更高精度地控制燃气(第2混合煤气)的热量。
根据第5发明的燃气热量控制方法和第11发明的燃气热量控制装置，由于其特征在于，在高炉煤气中混合2种增热用煤气(转炉煤气、第2增热用煤气)，进行热量控制，因而即使第1增热用煤气使用从炼铁厂的转炉排出的转炉煤气等的具有流量变动的煤气，也可进行热量控制。并且，即使产生转炉煤气的流量变动所致的急剧的第1混合煤气的热量变动，也可以预测该热量变动(算出预测热量)，先行控制第2增热用煤气的流量以补偿该热量变动，从而能够将燃气(第2混合煤气)的热量保持为设定热量。另外，如此通过第2增热用煤气，能够对随着转炉煤气的流量变动而产生的第1混合煤气的热量变动进行补偿，因而能够任意设定转炉煤气的流量。此外，因使用由高炉煤气热量测量机构测量的高炉煤气热量、由第1增热用煤气热量测量机构测量的转炉煤气热量和由第2增热用煤气热量测量机构测量的第2增热用煤气热量，进行第1混合煤气的热量(预测热量)的算出、第2增热用煤气的混合流量要求值的算出，因此，即使在高炉煤气热量、转炉煤气热量和第2增热用煤气热量变动时，也可控制第2增热用煤气的流量，使燃气(第2混合煤气)的热量保持为设定热量。因而，也可应对高炉煤气热量、转炉煤气和第2增热用煤气热量的热量变动。
根据第6发明的燃气热量控制方法和第12发明的燃气热量控制装置，由于其特征在于，所述第2增热用煤气为从所述炼铁厂的焦炉排出的焦炉煤气、所述焦炉煤气和所述高炉煤气的混合煤气或城市煤气，因而能够在高炉煤气中混合2种增热用煤气，即第1增热用煤气(转炉煤气)和焦炉煤气、焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气或城市煤气，并进行热量控制。并且，即使产生第1增热用煤气(转炉煤气)的流量变动所致的急剧的第1混合煤气的热量变动，也可以预测该热量变动(算出预测热量)，先行控制焦炉煤气、焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气或城市煤气的流量以补偿该热量变动，从而能够将燃气(第2混合煤气)的热量保持为设定热量。另外，如此通过焦炉煤气、焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气或城市煤气，能够对随着第1增热用煤气(转炉煤气)的流量变动而产生的第1混合煤气的热量变动进行补偿，因而能够任意设定第1增热用煤气(转炉煤气)的流量。此外，因使用由高炉煤气热量测量机构测量的高炉煤气热量、由第1增热用煤气热量测量机构测量的第1增热用煤气(转炉煤气)热量、由第2增热用煤气热量测量机构测量的焦炉煤气热量、和焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气热量或城市煤气热量，进行第1混合煤气的热量(预测热量)的算出、焦炉煤气、焦炉煤气和高炉煤气的混合煤气或城市煤气的混合流量要求值的算出，因此，即使在高炉煤气热量、转炉煤气热量和焦炉煤气热量、焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气热量或城市煤气热量变动时，也可控制焦炉煤气、焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气或城市煤气的流量，使燃气(第2混合煤气)的热量保持为设定热量。因而，也可应对高炉煤气热量、转炉煤气热量和焦炉煤气热量、焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气热量或城市煤气热量的热量变动。
附图说明
图1为炼铁厂具备的燃气生成系统的构成图，
图2为示出适用于上述燃气生成系统的本发明第1实施方式的燃气热量控制装置的回路构成方框图，
图3为示出燃气轮机消耗燃气流量与燃气轮机燃气要求信号的关系的图表，
图4为示出生成燃气的高炉煤气、转炉煤气与焦炉煤气的混合比例的一例的图表，
图5为炼铁厂具备的燃气生成系统的构成图，
图6为示出适用于上述燃气生成系统的本发明第2实施例的燃气热量控制装置的回路构成的方框图，
图7为以往的燃气生成系统的构成图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的实施方式。
第1实施方式
图1为炼铁厂具备的燃气生成系统的构成图，图2为示出适用于上述燃气生成系统的本发明第1实施方式的燃气热量控制装置的回路构成方框图。另外，图3为示出燃气轮机消耗燃气流量与燃气轮机燃气要求信号的关系的图表，图4为示出生成燃气的高炉煤气、转炉煤气与焦炉煤气的混合比例的一例的图表。
正如图1所示，炼铁厂设有高炉(熔炉)11、焦炉12和转炉13。焦炉12为由煤炭生成焦炭的炉子，此时，在焦炉12中生成焦炉煤气
(COGas)。焦炉煤气例如包含可燃成分H2(55％)、CO(7％)、CH4(20％)、N2、CO2等，其热量例如为4500kcal/m3N。高炉11为由铁矿石制造生铁的炉子。即，在高炉11中，将铁矿石和由焦炉12生成的焦炭送入高炉11并使其燃烧，使铁矿石熔化以制造生铁。此时在高炉11中产生高炉煤气(BFGas)。高炉煤气例如包含可燃成分CO(22％)、H2(3％)、CO2、N2等，其热量例如为700kcal/m3N。转炉13为从高炉11制造的生铁中除去不需要的混合物以制钢的炉子，此时在转炉13中产生转炉煤气(LDGas)。转炉煤气例如包含可燃成分CO(70％)、CO2、N2等，其热量例如为2000kcal/m3N。
从高炉11排出的高炉煤气用于经过储罐(ホ—ルダ)14(缓冲器buffer)向燃气生成系统供给，从而生成高炉煤气燃气轮机设备的燃气，除了作为这种用途的煤气加以利用外，也可利用于炼铁厂的其他设备中。另外，从焦炉煤气12排出的焦炉煤气作为用于经过储罐15(缓冲器)向燃气生成系统供给而生成上述燃气的煤气加以利用。此外，尽管未图示，但焦炉煤气也可利用于炼铁厂的其他设备中。从转炉13排出的转炉煤气作为用于经过储罐16(缓冲器)向燃气生成系统供给而生成上述燃气的煤气加以利用。图示例中，转炉煤气只作为生成上述燃气用的煤气利用。另外，高炉煤气、焦炉煤气和转炉煤气在没有利用于各设备中的情况下，也可以燃烧并向大气中排放。
高炉煤气由于通常为在高炉11作业期间(即进行炼铁期间)生成的煤气，是能够作为生成上述燃气用的煤气并向燃气生成系统连续稳定地供给的煤气。焦炉煤气，由于在高炉11作业期间，为了向高炉11供给焦炭也继续焦炉12的作业，从而也是可以作为生成上述燃气用的煤气向燃气生成系统连续稳定地供给的煤气。另一方面，转炉13在转炉13中贮存一定量生铁的时刻运转，以制钢。因此，转炉煤气断续地产生，因流量变动较大，作为生成上述燃气用的煤气，是较不稳定的煤气。
在燃气生成系统中，首先，在设置于上游侧的第1混合器17中，将高炉煤气和作为第1增热用煤气的转炉煤气混合，生成第1混合煤气。接着，在设置于第1混合器17下游侧的第2混合器24中，通过将作为第2增热用煤气的焦炉煤气与上述第1混合煤气混合，生成第2混合煤气。然后，将该第2混合煤气作为燃气向高炉煤气燃气轮机设备供给。
在高炉煤气燃气轮机设备中，在高炉煤气燃气轮机设备侧的流量控制部(燃气流量控制阀)，根据燃气轮机燃气要求信号CSO，将燃气生成系统供给的燃气控制成高炉煤气燃气轮机设备要求的燃气流量(与燃气轮机输出相应的燃气流量)，进而在压缩机中压缩后，向燃气轮机的燃烧器供给并被燃烧。燃气轮机燃气要求信号CSO如图3所示，为表示与燃气轮机消耗燃气流量、即高炉煤气燃气轮机设备中要求的燃气流量(与燃气轮机输出相应的燃气流量)相对应(一致)的流量Ftotal的信号，例如在高炉煤气燃气轮机设备中需要额定燃气流量的80％的燃气流量时，燃气轮机燃气要求信号CSO也成为表示上述额定燃气流量的80％的燃气流量的信号。
另外，如图1所示，在将高炉煤气向第1混合器17供给的管道22中，设有用于测量高炉煤气的混合流量的、作为高炉煤气流量测量机构的高炉煤气流量计23。在将转炉煤气向第1混合器17供给的管道18中，设有用于测量转炉煤气的混合流量的、作为第1增热用煤气流量测量机构的转炉煤气流量计21；控制转炉煤气的混合流量的、作为第1增热用煤气流量控制阀的转炉煤气流量控制阀19；和可遮断转炉煤气流动的转炉煤气遮断阀20。转炉煤气的混合流量，通过在未图示的控制装置中进行转炉煤气流量控制阀19的开度控制，能够控制为适宜的流量。例如，可控制转炉煤气流量控制阀19的开度，以使转炉煤气流量相对燃气轮机燃气要求信号CSO(燃气流量Ftotal)成一定的比例，可根据转炉煤气流量计21的测量值控制转炉煤气流量控制阀19的开度，以使转炉煤气流量常成为一定的流量。但是，正如上述，因转炉煤气与转炉13的作业状态相应地断续发生，因此由转炉煤气流量控制阀19可控制(可利用)的流量有较大的变动。
另外，在将焦炉煤气向第2混合器24供给的管道26中，设有用于控制焦炉煤气的混合流量的、作为第2增热用煤气流量控制阀的焦炉煤气流量控制阀27；和可遮断焦炉煤气的流动的焦炉煤气遮断阀28。第1混合器17和第2混合器24通过连接管道25连接。在将第2混合器24中生成的第2混合煤气(燃气)向高炉煤气燃气轮机设备供给的管道37中，设有用于测量第2混合煤气(燃气)的、作为燃气热量测量机构的燃气量热器38。
此外，在第2混合器24上，还可以代替焦炉煤气，将高炉煤气和焦炉煤气的混合煤气作为第2增热用煤气通过增热用混合煤气供给管道29供给，或如后述通过城市煤气供给管道将城市煤气作为第2增热用煤气供给。详述混合煤气的话，则为，在炼铁厂混合高炉煤气和焦炉煤气，例如生成热量为2000kcal/m3N的混合煤气。该混合煤气因热量比较稳定，也可代替焦炉煤气利用于炼铁厂内的其他设备中。在增热用混合煤气供给管道29中，设有控制增热用混合煤气的混合流量的、作为第2增热用煤气流量控制阀的增热用混合煤气流量控制阀35；和可遮断增热用混合煤气的流动的增热用混合煤气遮断阀36。
另外，作为第2增热用煤气，并不限于上述的焦炉煤气或增热用混合煤气，也可使用LNG(液化天然气)或LPG(液化石油气)等城市煤气。此时，尽管省略了图示，但可将城市煤气供给管道与第2混合器24连接，并在该城市煤气供给管道上设置用于控制城市煤气的混合流量的作为第2增热用煤气流量控制阀的城市煤气流量控制阀、和可遮断城市煤气的流动的城市煤气遮断阀。通过打开焦炉煤气遮断阀28、增热用混合煤气遮断阀36或城市煤气遮断阀中的任意一个，可选择焦炉煤气、增热用混合煤气或城市煤气的任意一个作为第2增热用煤气。
下面，根据图2对适用于上述构成的燃气生成系统的燃气热量控制装置的回路构成进行说明。作为图2所示的热量控制机构的热量控制回路由软件构成，并通过燃气轮机控制装置等的计算机执行，但并不限于此，也可由个人计算机或硬件构成。在热量控制回路中，控制焦炉煤气流量控制阀27、增热用混合煤气流量控制阀35或城市煤气流量控制阀并控制焦炉煤气、增热用混合煤气或城市煤气的混合流量，使得从燃气生成系统向高炉煤气燃气轮机设备供给的燃气(第2混合煤气)成为高炉煤气燃气轮机设备所要求的规定的热量(设定热量：例如1000kcal/m3N)。在此，尽管对焦炉煤气的混合流量的控制进行了说明，但对于增热用混合煤气或城市煤气的混合流量的控制也与焦炉煤气的情况相同。
详细地讲，如图2所示，向热量控制回路输入由高炉煤气流量计23测量的、作为高炉煤气的混合流量的高炉煤气流量FFB(表示流量测量值的测量信号)；由转炉煤气流量计21测量的、作为转炉煤气的混合流量的转炉煤气流量FmL(表示流量测量值的测量信号)；和由燃气量热器37测量的、作为燃气(第2混合煤气)的热量的燃气热量CALt(表示热量测量值的测量信号)。另外，在热量控制回路中，预先设定高炉煤气燃气轮机设备所要求的规定的热量(设定值热量CAL)(例如设定为1000kcal/m3N)，进而也预先设定高炉煤气热量CALBF、焦炉煤气热量CALmC，转炉煤气热量CALmL(例如分别设定为700kcal/m3N、4500kcal/m3N、2000kcal/m3N)。另外，这些设定值也可由操作者通过设定器在规定的范围内任意设定。
另外，在热量控制回路中，从高炉煤气燃气轮机设备侧，输入燃气轮机燃气要求信号(燃气控制信号)CSO。
接下来，首先对热量控制回路的控制功能中的先行控制功能进行说明，如图2所示，在乘法部41中，使高炉煤气流量FFB(km3N/hr)与高炉煤气热量CALBF(kcal/m3N)相乘(FFB×CALBF)。在乘法部42中，使转炉煤气流量FmL(km3N/hr)与转炉煤气热量CALmL(kcal/m3N)相乘(FmL×CALmL)。在加法部43中，将乘法部41中的乘值与乘法部42中的乘值相加(FFB×CALBF+FmL×CALmL)。
在加法部44中，将高炉煤气流量B与转炉煤气流量L相加(FFB+FmL)。然后，在除法部45中，使加法部43中的相加值(分子)除以加法部44中的相加值(分母)((FFB×CALBF+FmL×CALmL)/(FFB+FmL))。即，通过该除法部45的除法运算，求出(预测)高炉煤气和转炉煤气在第1混合器17中混合生成的第1混合煤气的热量(预测热量CALt’)。
在偏差计算部46中，进行除法部45中的除值(预测热量CALt’)与预先设定的焦炉煤气热量CALmC的偏差计算(CALmC—CALt’)。在偏差计算部47中，进行除法部45中的除值(预测热量CALt’)与设定热量CAL的偏差计算(CAL—CALt’)。然后，在除法部48中，进行偏差计算部46中的偏差计算值(分母)与偏差计算部47中的偏差计算值(分子)的除法运算((CAL—CALt’)/(CALmC—CALt’))。即，通过在该除法部48中的除法运算，求出第1混合煤气和焦炉煤气在第2混合器24中混合生成的第2混合煤气(燃气)的流量Ftotal与将第2混合煤气(燃气)的热量作为设定热量CAL所需的焦炉煤气的流量FmC之比(FmC/Ftotal)。
并且，在乘法部49中，将除法部48中求出的流量比(FmC/Ftotal)与燃气轮机燃气要求信号CSO的值Ftotal相乘((FmC/Ftotal)×Ftotal)。即，通过在该乘法部49中的乘法运算，求出将第2混合煤气(燃气)的热量作为设定热量CAL所需的焦炉煤气的混合流量FmC的要求值。
但是，在除法部48与乘法部49之间设有延迟部50，可使乘法部49中的乘法运算的实施延迟该延迟部50中的设定时间(等待时间)。延迟部50是一种时序调整机构，用于使焦炉煤气流量控制阀27的开度控制与下述时间配合而执行，该时间为将由高炉煤气流量计23进行流量测量的高炉煤气与由转炉煤气流量计21进行流量测量的第1增热用煤气(转炉煤气)在第1混合器17混合(第1混合煤气)，进而在第2混合器24中与焦炉煤气混合的时间。延迟部50中的具体的设定时间可根据实际管道的长度、煤气流速等通过计算或实验等适当地设定，例如为5～6秒。
下面，说明热量控制回路的反馈控制功能，在偏差计算部51中进行设定热量CAL与由燃气量热器38测量的燃气热量CALt的偏差的计算(CAL—CALt)。通过在PI(比例积分)控制部52中根据偏差计算部51中求出的偏差进行PI控制，求出焦炉煤气的混合流量的校正量。另外，在此的控制机构不必限于PI控制，也可适用其他的控制机构。
在加法部53中，进行在先行控制部中求出的焦炉煤气的流量FmC的要求值(乘法部49的乘值)与由反馈控制部求出的焦炉煤气的混合流量的校正量FmC’(PI控制部52的输出值)的相加(FmC+FmC’)。如此，在先行控制部求出的焦炉煤气的流量FmC的要求值(乘法部49的乘值)由反馈控制部求出的焦炉煤气流量的校正量FmC’加以校正。并且，通过将该校正的焦炉煤气的混合流量要求值在函数计算部54中转换为与该焦炉煤气的混合流量要求值相对应的焦炉煤气流量控制阀27的开度，而输出相对焦炉煤气流量控制阀27的阀开度指令。如此，将焦炉煤气流量控制阀27的开度控制成上述阀开度指令值，将焦炉煤气的混合流量控制成上述焦炉煤气的混合流量要求值。
正如上述，根据本实施方式1的燃气热量控制装置，根据由高炉煤气流量计23测量的高炉煤气的混合流量FFB、由转炉煤气流量计21测量的转炉煤气的混合流量FmL、预先设定的高炉煤气热量CALBF、和预先设定的转炉煤气热量CALmL，算出并预测出第1混合煤气的热量，根据该预测热量、设定热量CAL和预先设定的焦炉煤气热量CALmC(或预先设定的增热用混合煤气热量或城市煤气热量)，算出焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比，根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号CSO，算出焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量要求值，根据该混合流量要求值，控制燃气生成系统中设置的焦炉煤气流量控制阀27(或增热用混合煤气流量控制阀35或城市煤气流量控制阀)的开度，以控制焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量，从而获得如下的作用和效果。
即，根据燃气轮机燃气要求信号CSO的变化(增减)，即例如如图4所例示，根据伴随燃气轮机输出的变化(增减)的燃气轮机消耗燃气流量的变化(增减)，使焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量保持一定比例地变化(增减)。另外，高炉煤气在高炉煤气燃气轮机设备侧的流量控制部(燃气流量控制阀)中，根据燃气轮机燃气要求信号CSO，控制成高炉煤气燃气轮机设备中要求的燃气流量(与燃气轮机输出相应的燃气流量)而增加。转炉煤气，例如通过控制转炉煤气流量控制阀19开度以使转炉煤气流量相对燃气轮机燃气要求信号CSO(燃气流量Ftotal)成一定比例而增加。
并且，在本燃气热量控制装置中，在高炉煤气中可混合2种增热用煤气即转炉煤气和焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)，进行热量控制。而且，即使随着转炉13的作业状态等，转炉煤气的流量变动所致的急剧的第1混合煤气的热量变动产生，也可以预测该热量变动(算出预测热量)，先行控制焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的流量以补偿该热量变动，因而能够将燃气(第2混合煤气)的热量保持为设定热量CAL。另外，如此通过焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)，能够对随着转炉煤气的流量变动而产生的第1混合煤气的热量变动进行补偿，因而能够任意设定转炉煤气的混合流量。也就是说，通过由较稳定的焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)对随着转炉煤气的流量变动的第1混合煤气的热量变动进行补偿，能够将较不稳定的转炉煤气作为燃气的生成煤气利用。
另外，用于使焦炉煤气流量控制阀27(或增热用混合煤气流量控制阀35或城市煤气流量控制阀)的开度控制与第1混合煤气到达作为第1混合煤气和焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合部的第2混合器24的时间相配合地进行，因而焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)对第1混合煤气的混合能够在更准确的时序进行，能够更高精度地控制燃气(第2混合煤气)的热量。
此外，由于反馈燃气量热器38所测量的燃气(第2混合煤气)的热量，并根据该反馈的燃气(第2混合煤气)的热量和设定热量CAl的偏差，求出焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量的校正量，由该校正量校正焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量要求值，根据该校正的混合流量要求值，控制焦炉煤气流量控制阀27(或增热用混合煤气流量控制阀35或城市煤气流量控制阀)的开度，以控制焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量，从而即使燃气(第2混合煤气)的热量和设定热量CAL发生偏差，也能够反馈燃气量热器38测量的燃气(第2混合煤气)的热量CALt，反馈控制焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的流量以使燃气(第2混合煤气)热量与设定热量CAL一致，能够更高精度地控制燃气(第2混合煤气)的热量。
第2实施方式
图5为炼铁厂具备的燃气生成系统的构成图，图6为示出适用于上述燃气生成系统的本发明第2实施方式的燃气热量控制装置的回路构成的方框图。另外，在图5和图6中，与图1和图2相同的部分标以相同的符号。
正如图5所示，在第2实施方式的燃气生成系统中，作为测量高炉煤气的热量的高炉煤气热量测量机构的高炉煤气量热器61设置在高炉煤气供给管道22上，作为测量转炉煤气(第1增热用煤气)的热量的第1增热用煤气热量测量机构的转炉煤气量热器62设置在转炉煤气供给管道18上，测量焦炉煤气(第2增热用煤气)的热量的第2增热用煤气热量测量机构的焦炉煤气量热器63设置在焦炉煤气供给管道26上。另外，增热用混合煤气供给管道29上设有用于测量增热用混合煤气(第2增热用煤气)的热量的、作为第2增热用煤气热量测量机构的增热用混合煤气量热器64。此外，作为第2增热用煤气使用城市煤气时，用于测量城市煤气的热量的城市煤气量热器设置在城市煤气供给管道上。
另外，因本燃气生成系统的其他构成是与图1所示的燃气生成系统相同的，在此省略对其说明。
并且，图6所示的燃气热量控制装置适用于该燃气生成系统。在上述第1实施方式的燃气热量控制装置中，使用预先设定的高炉煤气热量、转炉煤气热量和焦炉煤气热量、焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气热量或城市煤气热量等第2增热用煤气热量，进行第1混合煤气的热量(预测热量)的算出、焦炉煤气、焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气或城市煤气等的第2增热用煤气的混合流量要求值的算出，与此相对，而在第2实施方式的燃气热量控制装置中，使用由高炉煤气量热器61测量的高炉煤气热量、由转炉煤气量热器62测量的转炉煤气热量和由焦炉煤气量热器63测量的焦炉煤气热量、由增热用混合煤气量热器64测量的增热用混合煤气热量或城市煤气量热器测量的城市煤气热量进行第1混合煤气的热量(预测热量)的算出、焦炉煤气、焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气或城市煤气等的第2增热用煤气的混合流量要求值的算出，除此之外，其他与上述第1实施方式的燃气热量控制装置是相同的。
根据图6进行详细地说明，图6所示的作为热量控制机构的热量控制回路由软件构成，并由燃气轮机控制装置等的计算机执行，但并不限于此，也可由个人计算机或硬件构成。在热量控制回路中，控制焦炉煤气流量控制阀27、增热用混合煤气流量控制阀35或城市煤气流量控制阀以控制焦炉煤气、增热用混合煤气或城市煤气的混合流量，使得从燃气生成系统向高炉煤气燃气轮机设备供给的燃气(第2混合煤气)成为在高炉煤气燃气轮机设备中要求的规定的热量(设定热量：例如为1000kcal/m3N)。在此，对焦炉煤气的混合流量的控制进行说明，增热用混合煤气、城市煤气的混合流量的控制与焦炉煤气的情况相同。
正如图6所示，向热量控制回路输入由高炉煤气流量计23测量的、作为高炉煤气的混合流量的高炉煤气流量B(表示流量测量值的测量信号)，由转炉煤气流量计21测量的、作为转炉煤气的混合流量的转炉煤气流量L(表示流量测量值的测量信号)，和由燃气量热器37测量的、作为燃气(第2混合煤气)的热量的燃气热量CALt(表示热量测量值的测量信号)。另外，向热量控制回路输入由高炉煤气量热器61测量的高炉煤气热量、由转炉煤气量热器62测量的转炉煤气热量、和由焦炉煤气量热器63测量的焦炉煤气热量。此外，在热量控制回路中预先设定高炉煤气燃气轮机设备中要求的规定的热量(设定值热量CAL)(例如设定为1000kcal/m3N)。另外，该设定值可由作业员通过设定器在规定的范围内任意设定。
另外，从高炉煤气燃气轮机设备侧向热量控制回路输入燃气轮机燃气要求信号(燃气控制信号)CSO。燃气轮机燃气要求信号CSO如图3所示，为表示出与高炉煤气燃气轮机设备要求的燃气流量(与燃气轮机输出相应的燃气流量)相对应(一致)的流量Ftotal的信号，例如在高炉煤气燃气轮机设备中需要额定燃气流量的80％的燃气流量时，燃气轮机燃气要求信号CSO也成为表示上述额定燃气流量的80％的燃气流量的信号。
并且，首先对热量控制回路的控制功能中的先行控制功能进行说明，如图6所示，在乘法部41中，使高炉煤气流量FFB(km3N/hr)与由高炉煤气量热器61测量的高炉煤气热量CALBF(kcal/m3N)相乘(FFB×CALBF)。在乘法部42中，使转炉煤气流量FmL(km3N/hr)与由转炉煤气量热器62测量的转炉煤气热量CALmL(kcal/m3N)相乘(FmL×CALmL)。转炉煤气热量CALmL使用由移动平均计算部55计算的1小时的移动平均值。另外，并不限于此，也可直接使用转炉煤气量热器62的测量值。在加法部43中，将乘法部41中的乘值与乘法部42中的乘值相加(FFB×CALBF+FmL×CALmL)。
并且，在加法部44中，将高炉煤气流量B与转炉煤气流量L相加(FFB+FmL)。然后，在除法部45中，使加法部43中的相加值(分子)除以加法部44中的相加值(分母)((FFB×CALBF+FmL×CALmL)/(FFB+FmL))。即，通过该除法部45的除法运算，求出(预测)高炉煤气和转炉煤气在第1混合器17中混合生成的第1混合煤气的热量(预测热量CALt’)。
在偏差计算部46中，进行除法部45中的除值(预测热量CALt’)与由焦炉煤气量热器63测量的焦炉煤气热量CALmC的偏差计算(CALmC—CALt’)。焦炉煤气热量CALmC使用在移动平均计算部56中计算的1小时的移动平均值。另外，并不限于此，也可直接使用焦炉煤气量热器63的测量值。在偏差计算部47中，进行除法部45中的除值(预测热量CALt’)与设定热量CAL的偏差计算(CAL—CALt’)。然后，在除法部48中，进行偏差计算部46中的偏差计算值(分母)与偏差计算部47中的偏差计算值(分子)的除法运算((CAL—CALt’)/(CALmC—CALt’))。即，通过在该除法部48中的除法运算，求出第1混合煤气和焦炉煤气在第2混合器24中混合生成的第2混合煤气(燃气)的流量Ftotal与将第2混合煤气(燃气)的热量作为设定热量CAL所需的焦炉煤气的流量FmC之比(FmC/Ftotal)。
并且，在乘法部49中，将除法部48中求出的流量比(FmC/Ftotal)与燃气轮机燃气要求信号CSO的值Ftotal相乘((FmC/Ftotal)×Ftotal)。即，通过在该乘法部49中的乘法运算，求出将第2混合煤气(燃气)的热量作为设定热量CAL所需的焦炉煤气的混合流量FmC的要求值。
但是，在除法部48与乘法部49之间设有延迟部50，可使乘法部49中的乘法运算的实施延迟该延迟部50中的设定时间(等待时间)。延迟部50是一种时序调整机构，用于使焦炉煤气流量控制阀27的开度控制与下述时间配合而执行，该时间为将由高炉煤气流量计23进行流量测量的高炉煤气与由转炉煤气流量计21进行流量测量的第1增热用煤气(转炉煤气)在第1混合器17中混合(第1混合煤气)，进而在第2混合器24中与焦炉煤气混合的时间。延迟部50中的具体的设定时间可根据实际的管道长度、煤气流速等，通过计算或实验等适当地设定，例如为5～6秒。
下面，说明热量控制回路的反馈控制部的功能，在偏差计算部51中进行设定热量CAL与由燃气量热器38测量的燃气热量CALt的偏差的计算(CAL—CALt)。通过在PI(比例积分)控制部52中，根据偏差计算部51中求出的偏差，进行PI控制，而求出焦炉煤气的混合流量的校正量。另外，在此的控制机构不必限于PI控制，也可适用其他的控制机构。
在加法部53中，进行在先行控制部中求出的焦炉煤气的流量FmC的要求值(乘法部49的乘值)与由反馈控制部求出的焦炉煤气的混合流量的校正量FmC’(PI控制部52的输出值)的相加(FmC+FmC’)。如此，在先行控制部求出的焦炉煤气的流量FmC的要求值(乘法部49的乘值)由反馈控制部求出的焦炉煤气流量的校正量FmC’加以校正。并且，通过将该校正的焦炉煤气的混合流量要求值在函数计算部54中转换为与该焦炉煤气的混合流量要求值相对应的焦炉煤气流量控制阀27的开度，而输出相对焦炉煤气流量控制阀27的阀开度指令。如此，将焦炉煤气流量控制阀27的开度控制成上述阀开度指令值，将焦炉煤气的混合流量控制成上述焦炉煤气的混合流量要求值。
正如上述，根据本第2实施方式的燃气热量控制装置，根据由高炉煤气流量计23测量的高炉煤气的混合流量FFB、由转炉煤气流量计21测量的转炉煤气的混合流量FmL、由高炉煤气量热器61测量的高炉煤气热量CALBF、和由转炉煤气量热器62测量的转炉煤气热量CALmL，算出并预测出第1混合煤气的热量，根据该预测热量、设定热量CAL和由焦炉煤气量热器63测量的焦炉煤气热量CALmC(或由增热用混合煤气量热器64测量的增热用混合煤气热量、或由城市煤气量热器测量的城市煤气热量)，算出焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比，根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号CSO，算出焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量要求值，根据该混合流量要求值，控制燃气生成系统中设置的焦炉煤气流量控制阀27(或增热用混合煤气流量控制阀35或城市煤气流量控制阀)的开度，以控制焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量，从而获得如下的作用和效果。
即，根据燃气轮机燃气要求信号CSO的变化(增减)，即，例如如图4所例示，根据伴随燃气轮机输出的变化(增减)的燃气轮机消耗燃气流量的变化(增减)，使焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量保持一定比例地变化(增减)。另外，高炉煤气在高炉煤气燃气轮机设备侧的流量控制部(燃气流量控制阀)中，通过根据燃气轮机燃气要求信号CSO，控制成高炉煤气燃气轮机设备中要求的燃气流量(与燃气轮机输出相应的燃气流量)而增加。转炉煤气，例如通过控制转炉煤气流量控制阀19的开度以使转炉煤气流量相对燃气轮机燃气要求信号CSO(燃气流量Ftotal)成一定比例而增加。
并且，在本燃气热量控制装置中，在高炉煤气中可混合2种增热用煤气即转炉煤气和焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)，进行热量控制。而且，即使随着转炉13的作业状态等，转炉煤气的流量变动所致的急剧的第1混合煤气的热量变动产生，也可以预测该热量变动(算出预测热量)，先行控制焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的流量以补偿该热量变动，因而能够将燃气(第2混合煤气)的热量保持为设定热量CAL。另外，如此通过焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)，能够对随着转炉煤气的流量变动产生的第1混合煤气的热量变动进行补偿，因而能够任意设定转炉煤气的混合流量。也就是说，通过由较稳定的焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)对随着转炉煤气的流量变动的第1混合煤气的热量变动进行补偿，能够将较不稳定的转炉煤气作为燃气的生成煤气利用。
另外，由于使焦炉煤气流量控制阀27(或增热用混合煤气流量控制阀35或城市煤气流量控制阀)的开度控制与第1混合煤气到达作为第1混合煤气和焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合部的第2混合器24的时间相配合地执行，因而焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)对第1混合煤气的混合能够在更准确的时序进行，能够更高精度地控制燃气(第2混合煤气)的热量。
此外，由于反馈由燃气量热器38测量的燃气(第2混合煤气)的热量，并根据该反馈的燃气(第2混合煤气)的热量和设定热量CAL的偏差，求出焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量的校正量，由该校正量校正焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量要求值，根据该校正的混合流量要求值，控制焦炉煤气流量控制阀27(或增热用混合煤气流量控制阀35或城市煤气流量控制阀)的开度，以控制焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量，从而即使燃气(第2混合煤气)的热量和设定热量CAL发生偏差，也能够反馈由燃气量热器38测量的燃气(第2混合煤气)的热量CALt，反馈控制焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的流量以使燃气(第2混合煤气)热量与设定热量CAL一致，能够更高精度地控制燃气(第2混合煤气)的热量。
再有，因使用由高炉煤气量热器61测量的高炉煤气热量、由转炉煤气量热器62测量的转炉煤气热量和由焦炉煤气量热器63测量的焦炉煤气热量(或由增热用混合煤气量热器64测量的增热用混合煤气热量或、由城市煤气量热器测量的城市煤气热量)进行第1混合煤气的热量(预测热量)的算出、焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的混合流量要求值的算出，因此，即使在高炉煤气热量、转炉煤气热量和焦炉煤气热量(或增热用混合煤气热量或城市煤气热量)变动时，也可控制第2增热用煤气的流量，使燃气(第2混合煤气)的热量保持为设定热量CAL。因而，也可应对高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气(或增热用混合煤气或城市煤气)的热量变动。
产业上的可利用性
本发明涉及一种对向高炉煤气燃气轮机设备中供给的燃气(使用高炉煤气生成的燃气)的热量加以控制的燃气热量控制方法和装置，可适用于在高炉煤气中混合2种增热用煤气以生成燃气的情况(特别是转炉煤气作为增热用煤气使用的情况)。

Claims (12)

1.一种燃气热量控制方法，适用于在炼铁厂的高炉排出的高炉煤气中混合第1增热用煤气以生成第1混合煤气，进而在所述第1混合煤气中混合第2增热用煤气以生成第2混合煤气，并将该第2混合煤气作为燃气向高炉煤气燃气轮机设备供给的燃气生成系统，将所述第2混合煤气的热量控制成所述高炉煤气燃气轮机设备中要求的设定热量，其特征在于，
根据由高炉煤气流量测量机构测量的所述高炉煤气的混合流量、由第1增热用煤气流量测量机构测量的所述第1增热用煤气的混合流量、预先设定的高炉煤气热量和预先设定的第1增热用煤气热量，算出所述第1混合煤气的热量；
根据该算出的热量、所述设定热量和预先设定的第2增热用煤气热量，算出所述第2混合煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比；
根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号，算出所述第2增热用煤气的混合流量要求值；
根据该第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述燃气生成系统中设置的第2增热用煤气流量控制阀的开度以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
2.一种燃气热量控制方法，适用于在炼铁厂的高炉排出的高炉煤气中混合第1增热用煤气以生成第1混合煤气，进而在所述第1混合煤气中混合第2增热用煤气以生成第2混合煤气，并将该第2混合煤气作为燃气向高炉煤气燃气轮机设备供给的燃气生成系统，将所述第2混合煤气的热量控制成所述高炉煤气燃气轮机设备中要求的设定热量，其特征在于，
根据由高炉煤气流量测量机构测量的所述高炉煤气的混合流量、由第1增热用煤气流量测量机构测量的所述第1增热用煤气的混合流量、由高炉煤气热量测量机构测量的所述高炉煤气的热量和由第1增热用煤气热量测量机构测量的所述第1增热用煤气的热量，算出所述第1混合煤气的热量；
根据该算出热量、所述设定热量和由第2增热用煤气热量测量机构测量的所述第2增热用煤气的热量，算出所述第2混合煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比；
根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号，算出所述第2增热用煤气的混合流量要求值；
根据该第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述燃气生成系统中设置的第2增热用煤气流量控制阀的开度以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
3.如权利要求1或2所述的燃气热量控制方法，其特征在于，使所述第2增热用煤气流量控制阀的开度控制，与所述第1混合煤气到达所述第1混合煤气和所述第2增热用煤气的混合部的时间相配合地执行。
4.如权利要求1或2所述的燃气热量控制方法，其特征在于，反馈由燃气热量测量机构测量的所述第2混合煤气的热量，根据该反馈的所述第2混合煤气的热量与所述设定热量的偏差，求出所述第2增热用煤气的混合流量的校正量，
由该校正量校正所述第2增热用煤气的混合流量要求值，
根据该校正的所述第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述第2增热用煤气流量控制阀的开度，以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
5.如权利要求1或2所述的燃气热量控制方法，其特征在于，所述第1增热用煤气为从所述炼铁厂的转炉排出的转炉煤气。
6.如权利要求1或2所述的燃气热量控制方法，其特征在于，所述第2增热用煤气为从所述炼铁厂的焦炉排出的焦炉煤气、所述焦炉煤气和所述高炉煤气的混合煤气或城市煤气。
7.一种燃气热量控制装置，适用于在炼铁厂的高炉排出的高炉煤气中混合第1增热用煤气以生成第1混合煤气，进而在所述第1混合煤气中混合第2增热用煤气以生成第2混合煤气，并将该第2混合煤气作为燃气向高炉煤气燃气轮机设备供给的燃气生成系统，将所述第2混合煤气的热量控制成所述高炉煤气燃气轮机设备中要求的设定热量，其特征在于，具有
测量所述高炉煤气的混合流量的高炉煤气流量测量机构；
测量所述第1增热用煤气的混合流量的第1增热用煤气流量测量机构；和
热量控制机构，根据由高炉煤气流量测量机构测量的所述高炉煤气的混合流量、由第1增热用煤气流量测量机构测量的所述第1增热用煤气的混合流量、预先设定的高炉煤气热量和预先设定的第1增热用煤气热量，算出所述第1混合煤气的热量，根据该算出的热量、所述设定热量和预先设定的第2增热用煤气热量，算出所述第2混合煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比，根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号，算出所述第2增热用煤气的混合流量要求值，根据该第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述燃气生成系统中设置的第2增热用煤气流量控制阀的开度以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
8.一种燃气热量控制装置，适用于在炼铁厂的高炉排出的高炉煤气中混合第1增热用煤气以生成第1混合煤气，进而在所述第1混合煤气中混合第2增热用煤气以生成第2混合煤气，并将该第2混合煤气作为燃气向高炉煤气燃气轮机设备供给的燃气生成系统，将所述第2混合煤气的热量控制成所述高炉煤气燃气轮机设备中要求的设定热量，其特征在于，具有
测量所述高炉煤气的混合流量的高炉煤气流量测量机构；
测量所述第1增热用煤气的混合流量的第1增热用煤气流量测量机构；
测量所述高炉煤气的热量的高炉煤气热量测量机构；
测量所述第1增热用煤气的热量的第1增热用煤气热量测量机构；
测量所述第2增热用煤气的热量的第2增热用煤气热量测量机构；和
热量控制机构，根据由高炉煤气流量测量机构测量的所述高炉煤气的混合流量、由第1增热用煤气流量测量机构测量的所述第1增热用煤气的混合流量、由高炉煤气热量测量机构测量的所述高炉煤气的热量和由第1增热用煤气热量测量机构测量的所述第1增热用煤气的热量，算出所述第1混合煤气的热量，根据该算出热量、所述设定热量和由第2增热用煤气热量测量机构测量的所述第2增热用煤气的热量，算出所述第2混合煤气的混合流量相对燃气轮机消耗燃气流量的流量比，根据该流量比和与燃气轮机消耗燃气流量相对应的燃气轮机燃气要求信号，算出所述第2增热用煤气的混合流量要求值，根据该第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述燃气生成系统中设置的第2增热用煤气流量控制阀的开度以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
9.如权利要求7或8所述的燃气热量控制装置，其特征在于，在所述热量控制机构中具有第2增热用煤气流量控制阀动作时序调整机构，以使所述第2增热用煤气流量控制阀的开度控制与所述第1混合煤气到达所述第1混合煤气和所述第2增热用煤气的混合部的时间相配合地执行。
10.如权利要求7或8所述的燃气热量控制装置，其特征在于，所述热量控制机构具有反馈控制机构，反馈由燃气热量测量机构测量的所述第2混合煤气的热量，根据该反馈的所述第2混合煤气的热量与所述设定热量的偏差，求出所述第2增热用煤气的混合流量的校正量，由该反馈控制机构求出的校正量，校正所述第2增热用煤气的混合流量要求值，根据该校正的所述第2增热用煤气的混合流量要求值，控制所述第2增热用煤气流量控制阀的开度，以控制所述第2增热用煤气的混合流量。
11.如权利要求7或8所述的燃气热量控制装置，其特征在于，所述第1增热用煤气为从所述炼铁厂的转炉排出的转炉煤气。
12.如权利要求7或8所述的燃气热量控制装置，其特征在于，所述第2增热用煤气为从所述炼铁厂的焦炉排出的焦炉煤气、所述焦炉煤气和所述高炉煤气的混合煤气或城市煤气。
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