以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の一例について詳細に説明する。
[第1実施形態]
一例として図1に示すように、本第1実施形態に係る燃焼システム10Aは、気化器12、ガス調整装置14、燃焼器16、及びガス管18を含む。
気化器12は、LNG貯槽24にガス管22を介して接続されている。LNG貯槽24には、例えば、タンクローリによって輸送されたLNGが貯蔵されており、LNG貯槽24内のLNGは、ガス管22を介して気化器12に供給される。
気化器12は、ガス管18を介して燃焼器16に接続されており、LNG貯槽24からガス管22を介して供給されたLNGを気化し、気化して得た燃料ガスを、ガス管18内に排出する。気化器12からガス管18内に排出されたガスは、ガス調整装置14を介して燃焼器16に供給される。
なお、気化器12によって気化されて得られる燃料ガスは、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン等を含有成分として有するガスである。燃料ガスの含有成分は、低沸点成分と高沸点成分とに大別される。
燃焼器16は、気化器12からガス調整装置14を介して供給された燃料ガスを燃焼させる。燃焼器16の一例としては、ガスタービン、ガスエンジン、又は工業炉等が挙げられる。
ガス調整装置14は、吸脱着部26、供給部28、WI(Wobbe Index:ウォッベ指数)計測器30、及び制御装置31を含む。
制御装置31は、ガス調整装置14の全体を制御する。なお、本第1実施形態において、制御装置31は、コンピュータによって実現されるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御装置31は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やプログラマブルロジックデバイス等のハードウェア構成で実現されてもよいし、複数種類のハードウェア構成の組み合わせで実現されてもよい。
ガス管18には、気化器12によって排出された燃料ガスが流れるガス流路32が形成されており、吸脱着部26は、ガス流路32に配置されている。
図1に示す例では、吸脱着部26がガス流路32の途中に挿入されており、ガス流路32は、上流側ガス流路32A及び下流側ガス流路32Bを有する。すなわち、上流側ガス流路32Aとは、ガス流路32のうちの吸脱着部26よりも上流側(気化器12寄り)のガス流路を指し、下流側ガス流路32Bとは、ガス流路32のうちの吸脱着部26よりも下流側(燃焼器16寄り)のガス流路を指す。
吸脱着部26は、上流側ガス流路32Aに供給された燃料ガスを通過させることで燃料ガスの含有成分の吸着及び脱着を行う。具体的には、吸脱着部26に活性炭26Aが充填されており、燃料ガスが活性炭26Aを通過することで、活性炭26Aが燃料ガスの含有成分の吸着及び脱着を行う。すなわち、活性炭26Aは、高沸点成分を相対的に多く含む燃料ガスが通過する場合、高沸点成分を吸着する。また、活性炭26Aは、高沸点成分を相対的に少なく含む燃料ガスが通過する場合、高沸点成分を脱着する。これにより、燃料ガスの発熱量に大きく寄与する高沸点成分の含有率の平準化が可能となる。
なお、活性炭26Aの一例としては、石炭原料活性炭、ヤシガラ活性炭、木炭、石油原料活性炭、竹炭、フェノール樹脂活性炭、レーヨン由来活性炭、アクロニトリル活性炭、草炭、おがくず炭、泥炭等が挙げられる。
また、本第1実施形態では、吸脱着部26に活性炭26Aが充填されているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、吸脱着部26には、ゼオライト、シリカゲル、メソポーラスシリカ、活性アルミナ、又は有機金属錯体等の他の吸脱着材が充填されてもよいし、複数種類の吸脱着材が充填されてもよい。
供給部28は、プロパン供給源34、空気供給源36、第1電磁弁38、及び第2電磁弁40を含む。
プロパン供給源34には、圧縮されたプロパンが充填されている。プロパン供給源34の排出口は、供給用ガス流路42を介して下流側ガス流路32Bに接続されており、プロパン供給源34は、供給用ガス流路42を介して下流側ガス流路32Bにプロパンを供給する。
第1電磁弁38は、供給用ガス流路42に設置され、かつ、制御装置31に接続されており、制御装置31の制御下で、供給用ガス流路42を開閉することで、プロパン供給源34によって下流側ガス流路32Bに供給されるプロパンの供給量を調節する。なお、本第1実施形態では、第1電磁弁38の一例として、比例弁が採用されている。従って、供給用ガス流路42の開閉には、供給用ガス流路42を最大に開口したり、完全に閉口したりするという意味の他に、供給用ガス流路42を拡げたり、狭くしたりするという意味も含まれる。
空気供給源36には、圧縮された空気が充填されている。空気供給源36の排出口は、供給用ガス流路44を介して下流側ガス流路32Bに接続されており、空気供給源36は、供給用ガス流路44を介して下流側ガス流路32Bに空気を供給する。
第2電磁弁40は、供給用ガス流路44に設置され、かつ、制御装置31に接続されており、第2電磁弁40の制御下で、供給用ガス流路44を開閉することで、空気供給源36によって下流側ガス流路32Bに供給される空気の供給量を調節する。なお、本第1実施形態では、第2電磁弁40の一例として、比例弁が採用されている。従って、供給用ガス流路44の開閉には、供給用ガス流路44を最大に開口したり、完全に閉口したりするという意味の他に、供給用ガス流路44を拡げたり、狭くしたりするという意味も含まれる。
なお、プロパン供給源34により下流側ガス流路32Bに供給されるプロパンは、本発明に係る第1ガスの一例であり、空気供給源36により下流側ガス流路32Bに供給される空気は、本発明にかかる第2ガスの一例である。
また、以下では、説明の便宜上、プロパン供給源34によりガス流路32に供給されるプロパン及び空気供給源36によりガス流路32に供給される空気を区別して説明する必要がない場合は、「調整ガス」と称する。
WI計測器30は、下流側ガス流路32Bに接続されており、下流側ガス流路32B内の燃料ガスに関するWIを計測する。また、WI計測器30は、制御装置31に接続されており、制御装置31は、WI計測器30によって計測されたWIを取得する。
なお、本第1実施形態では、調整ガスが燃料ガスに十分に混ざるように、WI計測器30と下流側ガス流路32Bとの接続点と供給部28と下流側ガス流路32Bとの接続点との距離が、下流側ガス流路32Bに流れる燃料ガスの流速として予想される流速や装置間の応答性等に応じて定められている。装置間の応答性とは、例えば、WI計測器30と制御装置31との間の応答性、及び供給部28と制御装置31との間の応答性を指す。また、調整ガスが燃料ガスに十分に混ざるとは、例えば、結果的にWI実測値が少なくともWI範囲80(図5〜図12参照)内に収まる程度に、かつ、ガス管18内の径方向に濃度分布が均一になるように調整ガスが燃料ガスに混ざること意味する。
一例として図2に示すように、制御装置31は、CPU(Central Processing Unit)50、一次記憶部52、二次記憶部54、及びインプット・アウトプット・インターフェース(I/O)56を含む。CPU50、一次記憶部52、二次記憶部54、及びI/O56は、バス58を介して相互に接続されている。
CPU50は、ガス調整装置14の全体の動作を制御する。一次記憶部52は、揮発性のメモリであり、例えば、RAM(Random Access Memory)である。二次記憶部54は、不揮発性のメモリであり、例えば、EEPROM(Electrically Erasable and Programmable)、フラッシュメモリ、又はHDD(Hard Disk Drive)である。
I/O56は、CPU50と各種の入出力デバイスとを電気的に接続してCPU50と各種の入出力デバイスとの間の各種情報の送受信を司る。
ガス調整装置14は、I/O56に接続された入出力デバイスとしてWI計測器30を備えており、CPU50は、WI計測器30によって計測されたWIを取得する。
ガス調整装置14は、I/O56に接続された入出力デバイスとして受付デバイス60を備えている。受付デバイス60は、燃焼システム10Aの所有者や管理者等からの指示を受け付け、CPU50は、受付デバイス60によって受け付けられた指示を把握する。なお、受付デバイス60の一例としては、ハードキーやタッチパネル等が挙げられる。
ガス調整装置14は、I/O56に接続された入出力デバイスとして表示デバイス62を備えている。表示デバイス62は、CPU50の制御下で、各種情報を表示する。なお、表示デバイス62の一例としては、各種情報を可視表示するディスプレイ、各種情報を記録用紙に印刷することで永久可視表示するプリンタ、及び各種情報を音声により可聴表示する音声再生装置等が挙げられる。
ガス調整装置14は、I/O56に接続された入出力デバイスとして第1駆動回路64を備えている。第1駆動回路64は、第1電磁弁38に接続されており、CPU50の指示に応じて、第1電磁弁38を駆動させる。
ガス調整装置14は、I/O56に接続された入出力デバイスとして第2駆動回路66を備えている。第2駆動回路66は、第2電磁弁40に接続されており、CPU50の指示に応じて、第2電磁弁40を駆動させる。
二次記憶部54は、ガス調整プログラム68を記憶している。CPU50は、二次記憶部54からガス調整プログラム68を読み出して一次記憶部52に展開し、ガス調整プログラム68を実行することで、制御部76として動作する。
制御部76は、WI計測器30により計測されたWIを取得する。そして、制御部76は、取得したWIを基に、一例として図5〜図12に示すWI範囲80内にWIが収まるように調整ガスを下流側ガス流路32Bに供給する制御を第1電磁弁38及び第2電磁弁40に対して行う。
なお、WI範囲80とは、WIの変動が許容される範囲として予め定められた範囲を指し、例えば、燃焼器16によって要求される燃焼レベルを実現するために要するWIの理想的な範囲を指す。WIの理想的な範囲とは、例えば、燃焼器16によって要求される燃焼レベルを実現するために要するWIの理想的な範囲として実験やシミュレーション等によって知得された範囲を指す。
二次記憶部54は、プロパン供給用テーブル70、空気供給用テーブル72、及び微調整用テーブル74を記憶しており、プロパン供給用テーブル70、空気供給用テーブル72、及び微調整用テーブル74の各々はCPU50によって読み出されて参照される。
プロパン供給用テーブル70及び空気供給用テーブル72は、WI計測器30によって計測されたWIがWI範囲80外の場合にCPU50によって読み出されて参照されるテーブルである。
プロパン供給用テーブル70は、WI計測器30によって計測されたWIがWI範囲80の下限値80B(図5〜図12参照)未満の場合にCPU50によって読み出されて参照される。プロパン供給用テーブル70には、WIの実測値であるWI実測値とWIの理想値であるWI理想値との乖離度毎に、プロパン供給源34により下流側ガス流路32Bに供給されるプロパンの供給量が対応付けられている。
ここで、WI実測値とは、例えば、WI計測器30によって計測されたWI、すなわち、CPU50がWI計測器30から取得したWIを指す。また、WI理想値とは、例えば、WI範囲80の中央値を指す。
WI範囲80は、燃焼器16の各々の仕様や種類等の諸条件(以下、単に「諸条件」と称する)によって異なる。従って、本第1実施形態では、諸条件毎に定められた異なるWI範囲80から、受付デバイス60によって受け付けられた指示に従って1つのWI範囲80が選択されて採用される。この場合、例えば、受付デバイス60によってWI範囲80が指示されると、指示されたWI範囲80に対してWI理想値が必然的に定まる。
なお、本第1実施形態では、上述したように、複数のWI範囲80から1つのWI範囲80が直接選択されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、指示された諸条件に応じて1つのWI範囲80が導出されるようにしてもよい。この場合、例えば、諸条件と理想的なWI範囲80とが対応付けられた導出用テーブル又は導出用演算式から、受付デバイス60を介して指示された諸条件に対応するWI範囲80がCPU50によって導出されるようにすればよい。
また、本第1実施形態では、上述したように、WI範囲80からWI理想値が必然的に定まるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、先にWI理想値が決定され、決定されたWI理想値を基にWI範囲80が導出されるようにしてもよいし、WI範囲80及びWI理想値の各々が個別に受付デバイス60を介して指示されるようにしてもよい。
また、WI実測値とWI理想値との乖離度とは、例えば、WI実測値とWI理想値との差を指す。WI実測値とWI理想値との差とは、例えば、WI実測値からWI理想値を減じて得た値を指す。
このように、本第1実施形態では、WI実測値とWI理想値との乖離度として、WI実測値とWI理想値との差を採用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、WI理想値に対するWI実測値の割合であってもよいし、WI理想値とWI実測値との和に対するWI実測値の割合であってもよく、WI実測値とWI理想値との乖離の度合いを示す値であれば如何なる値であってもよい。なお、以下では、説明の便宜上、WI実測値とWI理想値との乖離度を、単に「乖離度」と称する。
空気供給用テーブル72は、WI実測値がWI範囲80の上限値80A(図5〜図12参照)を超えた場合にCPU50によって読み出されて参照される。空気供給用テーブル72には、乖離度毎に、空気供給源36により下流側ガス流路32Bに供給される空気の供給量が対応付けられている。
微調整用テーブル74は、WI実測値がWI範囲80内の場合にCPU50によって読み出されて参照されるテーブルである。微調整用テーブル74には、乖離度毎に、プロパン供給源34により下流側ガス流路32Bに供給されるプロパンの供給量と空気供給源36により下流側ガス流路32Bに供給される空気の供給量とが対応付けられている。
なお、微調整用テーブルにおいて、乖離度毎に対応付けられる供給量とは、例えば、WI実測値をWI理想値に一致させるために必要な供給量として実験やシミュレーション等によって知得された供給量を指す。
次に、燃料ガスの調整を行うための条件として予め定められたガス調整条件を満足した場合にガス調整プログラム68がCPU50によって実行されることで実現されるガス調整処理について、図3を参照して説明する。なお、ガス調整条件の一例としては、ガス調整処理の実行の開始の指示が受付デバイス60によって受け付けられたとの条件や、気化器12が稼動を開始したことをセンサ(図示省略)によって検知したとの条件等が挙げられる。
図3に示すガス調整処理では、先ず、ステップ100で、制御部76は、WI計測器30からWI実測値を取得し、その後、ステップ102へ移行する。
ステップ102で、制御部76は、ステップ100の処理で取得したWI実測値がWI範囲80の上限値80Aを超えているか否かを判定する。
ステップ102において、ステップ100の処理で取得したWI実測値がWI範囲80の上限値80Aを超えている場合は、判定が肯定されて、ステップ104へ移行する。ステップ102において、ステップ100の処理で取得したWI実測値がWI範囲80の上限値80A以下の場合は、判定が否定されて、ステップ108へ移行する。
ステップ104で、制御部76は、空気供給用テーブル72に基づいて下流側ガス流路32Bに空気が供給されるように第2電磁弁40を制御し、その後、ステップ106へ移行する。
本ステップ104において、具体的には、先ず、制御部76は、ステップ100の処理で取得したWI実測値とWI理想値とに基づいて乖離度を算出する。そして、制御部76は、算出した乖離度に対応する供給量を空気供給用テーブル72から導出し、導出した供給量で空気が下流側ガス流路32Bに供給されるように第2電磁弁40を制御する。これにより、供給用ガス流路44が開放され、空気供給用テーブル72から導出された供給量で空気供給源36から下流側ガス流路32Bに空気が供給される。
ところで、吸脱着部26に活性炭26Aが充填されていない状態で、気化器12からガス流路32に供給される燃料ガスの高沸点成分が急に大幅に増加すると、一例として図5に示すように、WI実測値も大幅に急上昇して上限値80Aを超えることがある。WI実測値が上限値80Aを超えると、ステップ102の処理において、判定が肯定されるので、ステップ104の処理が実行される。ステップ104の処理が実行されると、空気供給用テーブル72から導出された供給量で下流側ガス流路32Bに空気が供給されるので、WI実測値は下降してWI範囲80内に収められる。
しかし、一例として図5に示すように、活性炭26Aが充填されていない状態では、WI実測値が大幅に急上昇すると、これに対応して、吸脱着部26の入口及び出口における燃料ガスの発熱量も大幅に急上昇する。吸脱着部26の出口における燃料ガスの発熱量の大幅な急上昇は、燃焼器16において安定した燃焼を実現する上で妨げになるので、燃料ガスの発熱量の上昇の勾配は、できるだけ緩やかな方が好ましい。
そこで、本第1実施形態に係るガス調整装置14では、吸脱着部26に活性炭26Aが充填されている。よって、気化器12からガス流路32に供給される燃料ガスの高沸点成分が急に大幅に増加することに伴うWI実測値の大幅な急上昇は、活性炭26Aが充填されていない場合に比べ、抑制される。従って、吸脱着部26の出口における燃料ガスの発熱量の大幅な急上昇も、活性炭26Aが充填されていない場合に比べ、抑制される。
吸脱着部26にαリットルの活性炭26Aが充填されている場合に気化器12からガス流路32に供給される燃料ガスの高沸点成分が急に大幅に増加すると、一例として図6に示すように、WI実測値も急上昇して上限値80Aを超える。しかし、ステップ104の処理が実行されて、下流側ガス流路32Bに空気が供給されることで、WI実測値は、WI範囲80内に収められる。
ここで、図6に示す例では、燃料ガスに対して活性炭26Aが作用するため、燃料ガスの高沸点成分が急に大幅に増加した際のWI実測値の勾配は、図5に示すWI実測値の勾配よりも緩くなる。これにより、図6に示すWI実測値は、上限値80Aを一旦超えるものの、図5に示すWI実測値の最大値に達する前に、空気供給源36から下流側ガス流路32Bに空気が供給される。そのため、図6に示すWI実測値は、図5に示すWI実測値ほど上昇することなく下降して、WI範囲80内に収められる。
また、吸脱着部26にβリットル(>αリットル)の活性炭26Aが充填されている場合に気化器12からガス流路32に供給される燃料ガスの高沸点成分が急に大幅に増加すると、一例として図7に示すように、WI実測値も急上昇して上限値80Aを超える。しかし、ステップ104の処理が実行されて、下流側ガス流路32Bに空気が供給されることで、WI実測値は、WI範囲80内に収められる。
ここで、図7に示す例では、図6に示す例に比べ、燃料ガスに対して多くの活性炭26Aが作用するため、燃料ガスの高沸点成分が急に大幅に増加した際のWI実測値の勾配は、図6に示すWI実測値の勾配よりも緩くなる。これにより、図7に示すWI実測値は、上限値80Aを一旦超えるものの、図6に示すWI実測値の最大値に達する前に、空気供給源36から下流側ガス流路32Bに空気が供給される。そのため、図7に示すWI実測値は、図6に示すWI実測値ほど上昇することなく下降して、WI範囲80内に収められる。
ステップ108で、制御部76は、ステップ100の処理で取得したWI実測値がWI範囲80の下限値80B未満か否かを判定する。
ステップ108において、ステップ100の処理で取得したWI実測値がWI範囲80の下限値80B未満の場合は、判定が肯定されて、ステップ110へ移行する。ステップ108において、ステップ100の処理で取得したWI実測値がWI範囲80の下限値80B以上の場合は、判定が否定されて、ステップ112へ移行する。
ステップ110で、制御部76は、プロパン供給用テーブル70に基づいて下流側ガス流路32Bにプロパンが供給されるように第1電磁弁38を制御し、その後、ステップ106へ移行する。
本ステップ110において、具体的には、先ず、制御部76は、ステップ100の処理で取得したWI実測値とWI理想値とに基づいて乖離度を算出する。そして、制御部76は、算出した乖離度に対応する供給量をプロパン供給用テーブル70から導出し、導出した供給量でプロパンが下流側ガス流路32Bに供給されるように第1電磁弁38を制御する。これにより、供給用ガス流路42が開放され、プロパン供給用テーブル70から導出された供給量でプロパン供給源34から下流側ガス流路32Bにプロパンが供給される。
ところで、吸脱着部26に活性炭26Aが充填されていない状態で、気化器12からガス流路32に供給される燃料ガスの低沸点成分が急に大幅に減少すると、一例として図9に示すように、WI実測値も大幅に急下降して下限値80Bを下回ることがある。WI実測値が下限値80Bを下回ると、ステップ108の処理において、判定が肯定されるので、ステップ110の処理が実行される。ステップ110の処理が実行されると、プロパン供給用テーブル70から導出された供給量で下流側ガス流路32Bにプロパンが供給されるので、WI実測値は上昇してWI範囲80内に収められる。
しかし、一例として図9に示すように、活性炭26Aが充填されていない状態では、WI実測値が大幅に急下降すると、これに対応して、吸脱着部26の入口及び出口における燃料ガスの発熱量も大幅に急下降する。吸脱着部26の出口における燃料ガスの発熱量の急下降は、燃焼器16において安定した燃焼を実現する上で妨げになるので、燃料ガスの発熱量の下降の勾配は、できるだけ緩やかな方が好ましい。
ガス調整装置14では、燃料ガスに対して活性炭26Aが作用するため、気化器12からガス流路32に供給される燃料ガスの低沸点成分が急に大幅に減少することに伴うWI実測値の大幅な急下降は、活性炭26Aが充填されていない場合に比べ、抑制される。従って、吸脱着部26の出口における燃料ガスの発熱量の大幅な急下降も、活性炭26Aが充填されていない場合に比べ、抑制される。
吸脱着部26にαリットルの活性炭26Aが充填されている場合に気化器12からガス流路32に供給される燃料ガスの低沸点成分が急に大幅に増加すると、一例として図10に示すように、WI実測値が急下降して下限値80Bを下回る。しかし、ステップ104の処理が実行されて、下流側ガス流路32Bに空気が供給されることで、WI実測値は、WI範囲80内に収められる。
ここで、図10に示す例では、燃料ガスに対して活性炭26Aが作用するため、燃料ガスの低沸点成分が急に大幅に増加した際のWI実測値の勾配は、図9に示すWI実測値の勾配よりも緩くなる。これにより、図10に示すWI実測値は、下限値80Bを一旦下回るものの、図9に示すWI実測値の最小値に達する前に、プロパン供給源34から下流側ガス流路32Bにプロパンが供給される。そのため、図10に示すWI実測値は、図9に示すWI実測値ほど下降することなく上昇して、WI範囲80内に収められる。
また、吸脱着部26にβリットルの活性炭26Aが充填されている場合に気化器12からガス流路32に供給される燃料ガスの低沸点成分が急に大幅に増加すると、一例として図11に示すように、WI実測値が急下降して下限値80Bを下回る。しかし、ステップ104の処理が実行されて、下流側ガス流路32Bにプロパンが供給されることで、WI実測値は、WI範囲80内に収められる。
ここで、図11に示す例では、図10に示す例に比べ、燃料ガスに対して多くの活性炭26Aが作用するため、燃料ガスの低沸点成分が急に大幅に増加した際のWI実測値の勾配は、図10に示すWI実測値の勾配よりも緩くなる。これにより、図11に示すWI実測値は、下限値80Bを一旦下回るものの、図10に示すWI実測値の最小値に達する前に、プロパン供給源34から下流側ガス流路32Bにプロパンが供給される。そのため、図11に示すWI実測値は、図10に示すWI実測値ほど下降することなく上昇して、WI範囲80内に収められる。
ステップ112で、制御部76は、一例として図4に示すWI保持処理を実行し、その後、ステップ106へ移行する。
図4に示すWI保持処理では、先ず、ステップ112Aで、制御部76は、ステップ100の処理で取得したWI実測値が、許容範囲内か否かを判定する。ここで、許容範囲とは、例えば、WI理想値を中央値とした範囲で、かつ、WI範囲よりも狭い範囲(例えば、WI範囲80の1/10程度の範囲)を指す。
ステップ112Aにおいて、ステップ100の処理で取得したWI実測値が許容範囲内の場合は、判定が肯定されて、本WI保持処理を終了し、図3に示すステップ106へ移行する。ステップ112Aにおいて、ステップ100の処理で取得したWI実測値が許容範囲外の場合は、判定が否定されて、ステップ112Bへ移行する。
ステップ112Bで、制御部76は、ステップ100の処理で取得したWI実測値とWI理想値とに基づいて乖離度を算出する。そして、制御部76は、算出した乖離度に基づいて微調整用テーブル74から下流側ガス流路32Bへのプロパンの供給量及び空気の供給量を導出する。すなわち、制御部76は、算出した乖離度に対応する供給量を微調整用テーブル74から導出し、その後、ステップ112Cへ移行する。
ステップ112Cで、制御部76は、ステップ112Bの処理で導出した供給量でプロパン及び空気が上流側ガス流路32Aに供給されるように第1電磁弁38及び第2電磁弁40を制御し、その後、本WI保持処理を終了し、図3に示すステップ106へ移行する。
ステップ112Cの処理が実行されることによって第1電磁弁38が駆動されると、供給用ガス流路42が開放され、微調整用テーブル74から導出された供給量でプロパン供給源34から下流側ガス流路32Bにプロパンが供給される。また、ステップ112Cの処理が実行されることによって第2電磁弁40が駆動されると、供給用ガス流路44が開放され、微調整用テーブル74から導出された供給量で空気供給源36から下流側ガス流路32Bに空気が供給される。
ステップ112Bの処理が実行されることによって導出されたプロパンの供給量が“0”の場合、第1電磁弁38は駆動しないため、供給用ガス流路42は開放されず、下流側ガス流路32Bにプロパンは供給されない。また、ステップ112Bの処理が実行されることによって導出された空気の供給量が“0”の場合、第2電磁弁40は駆動しないため、供給用ガス流路44は開放されず、下流側ガス流路32Bに空気は供給されない。
なお、ステップ112Cでは、制御部76が、ステップ112Bの処理で導出された供給量をそのまま採用しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、制御部76は、予め定められた期間における乖離度の変化の傾向に基づいて調整して得た供給量を採用するようにしてもよい。ここで、予め定められた期間とは、例えば、WI実測値がWI範囲80内に収まり続けている期間を指す。
また、本第1実施形態では、ステップ112Cの処理が実行されることで、第1電磁弁38及び第2電磁弁40が同時に駆動されるが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1電磁弁38及び第2電磁弁40が時間的に前後して駆動されてもよい。また、制御部76は、第1電磁弁38及び第2電磁弁40を同時に駆動させるか、時間的に前後して駆動させるかを、例えば、乖離度に応じて決定するようにしてもよい。例えば、制御部76は、第1電磁弁38及び第2電磁弁40を同時に駆動させるか、時間的に前後して駆動させるかを、予め定められた期間の乖離度の変化の傾向に基づいて決定するようにしてもよい。
ここで、例えば、吸脱着部26にγリットル(>βリットル)の活性炭26Aが充填されている場合、図7及び図11に示す例に比べ、燃料ガスに対して多くの活性炭26Aが作用する。そのため、燃料ガスの含有成分の組成比が大幅に急変したとしても、一例として図8及び図12に示すように、WI実測値は、WI範囲80内から逸脱せず、WI保持処理が実行されることで、WI範囲80内に保持される。従って、吸脱着部26の出口における燃料ガスの発熱量の変動も抑制される。
一方、図3に示すステップ106で、制御部76は、ガス調整処理を終了する条件として予め定められた終了条件(例えば、ガス調整処理の終了の指示が受付デバイス60によって受け付けられたとの条件)を満足したか否かを判定する。
ステップ106において、終了条件を満足していない場合は、判定が否定されて、ステップ100へ移行する。ステップ106において、終了条件を満足した場合は、判定が肯定されて、本ガス調整処理を終了する。
以上説明したように、燃焼システム10Aでは、制御部76により、WI実測値を基に、WI実測値がWI範囲80内に収まるように調整ガスを下流側ガス流路32Bに供給する制御が供給部28に対して行われる。
従って、燃焼システム10Aは、活性炭26Aを使用することのみで、又は、WIに応じて燃料ガスに空気を添加することのみで燃料ガスの燃焼の安定化を図る場合に比べ、燃料ガスの燃焼を安定させることができる。
また、燃焼システム10Aでは、吸脱着部26を通過した燃料ガスに関するWIがWI計測器30によって計測される。そのため、燃料ガスの含有成分の組成比の大幅な急変に伴うWI実測値の大幅な急変の勾配は、上流側ガス流路32AでのWI実測値の大幅な急変の勾配に比べ、緩やか勾配になる。よって、燃焼システム10Aでは、ガス調整処理がCPU50によって実行されることで、WI実測値の大幅な急変の抑制に必要な調整ガスが、WI実測値がWI範囲80外になる前に、下流側ガス流路32Bに供給される。
従って、燃焼システム10Aは、上流側ガス流路32Aで得たWI実測値を基に上流側ガス流路32Aに調整ガスを供給する制御を行う場合に比べ、燃料ガスの含有成分の組成比の大幅な急変に伴うWI実測値のWI範囲80内からの逸脱を抑制することができる。
また、燃焼システム10Aでは、WI実測値が下限値80Bを下回った場合に、WI実測値がWI範囲80内に収まるようにプロパンを下流側ガス流路32Bに供給する制御が供給部28に対して行われる。
従って、燃焼システム10Aは、下限値80Bとは異なる値を参照してプロパンの供給の制御を行う場合に比べ、WI実測値がWI範囲80外に下降したとしても、WI実測値をWI範囲80内に高精度に収めることができる。
また、燃焼システム10Aでは、WI実測値が下限値80Bを下回った場合に、乖離度に応じて定められた供給量でプロパンを下流側ガス流路32Bに供給する制御が供給部28に対して行われる。
従って、燃焼システム10Aは、乖離度とは無関係に定められた供給量でプロパンの供給を行う場合に比べ、WI実測値がWI範囲80外に下降したとしても、WI実測値をWI理想値に高精度に近付けることができる。
また、燃焼システム10Aでは、WI実測値が上限値80Aを超えた場合に、WI実測値がWI範囲80内に収まるように空気を下流側ガス流路32Bに供給する制御が供給部28に対して行われる。
従って、燃焼システム10Aは、上限値80Aとは異なる値を参照して空気の供給の制御を行う場合に比べ、WI実測値がWI範囲80外に上昇したとしても、WI実測値をWI範囲80内に高精度に収めることができる。
また、燃焼システム10Aでは、WI実測値が上限値80Aを超えた場合に、乖離度に応じて定められた供給量で空気を下流側ガス流路32Bに供給する制御が供給部28に対して行われる。
従って、燃焼システム10Aは、乖離度とは無関係に定められた供給量で空気の供給を行う場合に比べ、WI実測値がWI範囲80外に上昇したとしても、WI実測値をWI理想値に高精度に近付けることができる。
また、燃焼システム10Aでは、WI実測値がWI範囲80内の場合に、WI実測値がWI範囲80内に保持されるように調整ガスを下流側ガス流路32Bに供給する制御が供給部28に対して行われる。
従って、燃焼システム10Aは、WI実測値がWI範囲80内の場合に供給部28に対して制御が全く行われない場合に比べ、WI範囲80内に収められたWI実測値がWI範囲80外に逸脱することを抑制することができる。
また、燃焼システム10Aでは、供給部28により、燃料ガスの含有成分に相当するガスであるプロパンが下流側ガス流路32Bに供給される。
従って、燃焼システム10Aは、燃料ガスの含有成分に相当するガス以外のガスが下流側ガス流路32Bに供給される場合に比べ、燃料ガスの含有成分の組成比を容易に調整することができる。
また、燃焼システム10Aでは、供給部28により、空気が下流側ガス流路32Bに供給される。
従って、燃焼システム10Aは、空気以外のガスが下流側ガス流路32Bに供給される場合に比べ、燃料ガスの含有成分の組成比を低コストで調整することができる。
なお、上記第1実施形態では、図3に示すガス調整処理がCPU50によって実行されるが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図3に示すガス調整処理のうちのステップ100,106,112のみの処理が所定時間(例えば、1秒)毎にCPU50によって実行されるようにしてもよい。この場合、例えば、WI保持処理のうちのステップ112B,112Cのみの処理がCPU50によって実行されるようにしてもよい。
また、上記第1実施形態では、WI保持処理にステップ112Aの処理が含まれているが、ステップ112Aの処理に代えて、例えば、WI実測値がWI理想値に一致しているか否かを判定する処理を適用してもよい。
[第2実施形態]
上記第1実施形態では、下流側ガス流路32Bに供給部28及びWI計測器30が設けられている場合について説明したが、本第2実施形態では、上流側ガス流路32Aに供給部202及びWI計測器204が設けられている場合について説明する。なお、本第2実施形態では、上記第1実施形態と同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
一例として図13に示すように、本第2実施形態に係る燃焼システム10Bは、上記第1実施形態に係る燃焼システム10Aに比べ、ガス調整装置14に代えてガス調整装置200を有する点が異なる。
ガス調整装置200は、ガス調整装置14に比べ、供給部28に代えて供給部202を有する点、及びWI計測器30に代えてWI計測器204を有する点が異なる。
供給部202は、供給部28に比べ、供給用ガス流路42,44が下流側ガス流路32Bに代えて上流側ガス流路32Aに接続されている点が異なる。
WI計測器204は、WI計測器30に比べ、下流側ガス流路32Bに代えて上流側ガス流路32Aに接続されている点が異なる。
このように構成された燃焼システム10Bにおいても、上記第1実施形態と同様にCPU50によってガス調整処理が実行されることで、上記第1実施形態と同様の作用及び効果を奏する。
また、燃焼システム10Bでは、吸脱着部26を通過する前の燃料ガスに関するWIがWI計測器30によって計測される。そのため、燃料ガスの含有成分の組成比の大幅な急変に伴うWI実測値の大幅な急変の勾配は、燃料ガスの含有成分の組成比の大幅な急変に伴う下流側ガス流路32BでのWI実測値の大幅な急変の勾配に比べ、急な勾配になる。このような大幅な急変に対応すべく、燃焼システム10Bでは、WI実測値の大幅な急変の抑制に必要な調整ガスが必要な量だけ、WI実測値がWI範囲80外(ステップ102,108:Y)になったことを条件に、上流側ガス流路32Aに供給される。
よって、燃焼システム10Bは、下流側ガス流路32Bで得たWI実測値を基に下流側ガス流路32Bに調整ガスを供給する制御を行う場合に比べ、燃料ガスの含有成分の組成比の大幅な急変に伴うWI実測値の大幅な急変を即時的に抑制することができる。また、燃焼システム10Bは、下流側ガス流路32Bで得たWI実測値を基に下流側ガス流路32Bに調整ガスを供給する制御を行う場合に比べ、WI実測値の大幅な急変を抑制するのに必要な制御に要する時間を短くすることができる。このように、制御に要する時間を短くすることで、省電力の効果が期待できる。
なお、上記各実施形態では、ガス調整処理にWI保持処理が含まれる場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ガス調整処理にWI保持処理が含まれていなくても本発明は成立する。
また、上記各実施形態では、WI実測値がWI範囲80内にあるか否かが判定され、かつ、WI実測値が許容範囲内にあるか否かが判定され、各々の判定結果に応じた制御が行われているが、本発明はこれに限定されるものではない。
例えば、上記第1実施形態については、制御部76により、WI実測値がWI理想値と一致しているか否かが判定され、一致していない場合に、乖離度に応じて定められた供給量で調整ガスが下流側ガス流路32Bに供給される制御が行われるようにしてもよい。また、上記第2実施形態については、制御部76により、WI実測値がWI理想値と一致しているか否かが判定され、一致していない場合に、乖離度に応じて定められた供給量で調整ガスが上流側ガス流路32Aに供給される制御が行われるようにしてもよい。
また、上記各実施形態では、供給部28によりガス流路32にプロパンが供給される場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、供給部28によりプロパンに代えてガス流路32に供給されるガスは、燃料ガスの発熱量を上げるガスであればよい。燃料ガスの発熱量を上げるガスとは、例えば、低沸点成分であるメタンよりも高い発熱量のガスを指す。具体的には、例えば、液化石油ガス(LPG)や、エタン、ブタン等が挙げられる。また、供給部28によりプロパンに代えてガス流路32に供給されるガスは、燃料ガスの含有成分に相当するガスであることが好ましい。
また、上記各実施形態では、供給部28によりガス流路32に空気が供給される場合を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、供給部28により空気に代えてガス流路32に供給されるガスは、燃料ガスの発熱量を下げるガスであればよい。燃料ガスの発熱量を下げるガスとは、例えば、低沸点成分であるメタンよりも低い発熱量のガスを指す。具体的には、例えば、窒素や水素等が挙げられる。
また、上記各実施形態では、WIを例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、WIに代えて燃焼速度を採用してもよい。このように、燃料ガスに関する燃焼性を示す指標であれば如何なる指標も適用可能である。
また、上記各実施形態では、プロパン供給用テーブル70、空気供給用テーブル72、及び微調整用テーブル74を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、プロパン供給用テーブル70に代えて、乖離度を独立変数とし、ガス流路32へのプロパンの供給量を従属変数とした演算式を採用してもよい。また、例えば、空気供給用テーブル72に代えて、乖離度を独立変数とし、ガス流路32への空気の供給量を従属変数とした演算式を採用してもよい。更に、例えば、微調整用テーブル74に代えて、乖離度を独立変数とし、ガス流路32への空気の供給量及びプロパンの供給量を従属変数とした演算式を採用してもよい。
また、上記各実施形態では、供給部28によりプロパン及び空気がガス流路32に供給されているが、燃焼システム10A(10B)の仕様次第で、プロパン及び空気の何れかのみがガス流路32に供給されてもよい。例えば、燃焼システム10Bにおいて、燃焼器16として、燃料ガスの発熱量を上げる必要がない仕様の燃焼器が採用されている場合には、空気のみが上流側ガス流路32Aに供給されれば足りる。この場合、供給部28からプロパン供給源34、第1電磁弁38、及び供給用ガス流路42を削減することができる。また、燃焼システム10Bにおいて、燃焼器16として、燃料ガスの発熱量を下げる必要がない仕様の燃焼器が採用されている場合には、プロパンのみが上流側ガス流路32Aに供給されれば足りる。この場合、供給部28から空気供給源36、第2電磁弁40、及び供給用ガス流路44を削減することができる。
また、上記各実施形態では、WI計測器30(204)によってWIが計測される場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、WIが制御装置31によって計測されるようにしてもよい。また、気化器12内(例えば、気化器12の排出口)の燃料ガスに関するWIを計測するWI計測器を気化器12に設置し、気化器12のWI計測器によって計測されたWIを制御装置31が取得するようにしてもよい。
また、上記各実施形態では、ガス調整プログラム68を二次記憶部54から読み出す場合を例示しているが、必ずしも最初から二次記憶部54に記憶させておく必要はない。例えば、ガス調整装置14に接続されて使用される可搬型の記憶媒体に先ずはガス調整プログラム68を記憶させておいてもよい。そして、CPU50がこれらの可搬型の記憶媒体からガス調整プログラム68を取得して実行するようにしてもよい。また、通信手段を介してガス調整装置14に接続されるコンピュータ又はサーバ装置等の外部電子計算機の記憶部にガス調整プログラム68を記憶させておいてもよい。この場合、CPU50は外部電子計算機からガス調整プログラム68を取得して実行する。