JP4594376B2 - Gas heating value control method and gas heating value control device - Google Patents

Gas heating value control method and gas heating value control device Download PDF

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Description

本発明はガス発熱量制御方法とガス発熱量制御装置とに関する。さらに詳しくは、燃焼設備の燃料としてのガスが低カロリガスのようにその発熱量が変動する場合、この発熱量変動を抑制することができるガス発熱量制御方法と、そのガス発熱量制御装置に関する。   The present invention relates to a gas heating value control method and a gas heating value control device. More specifically, the present invention relates to a gas heat generation amount control method and a gas heat generation amount control apparatus capable of suppressing the heat generation amount fluctuation when the heat generation amount of the gas as the fuel of the combustion facility fluctuates like low calorie gas.

製鉄分野において、例えば高炉法で銑鉄を生産する場合、高炉から炉頂ガス(「Blast Furnace Gas」であり、以下「BFG」と記す)が副生ガスとして発生する。BFGの総発熱量は使用したコークスの発熱量の約半分にも達するので、製銑原価低減のためにBFGは製鉄所内において多方面に利用されている。BFGの組成は、二酸化炭素(CO)が10〜18容積%(以下、単に「%」と示す)、一酸化炭素(CO)が22〜30%、窒素(N)が52〜60%、水素(H)が0.5〜4%、メタン(CH)が0.5〜3%とされている。 In the steelmaking field, for example, when pig iron is produced by a blast furnace method, a top gas (“Blast Furnace Gas”, hereinafter referred to as “BFG”) is generated as a by-product gas from the blast furnace. Since the total calorific value of BFG reaches about half of the calorific value of the coke used, BFG is widely used in steelworks to reduce the cost of ironmaking. The composition of BFG is 10 to 18% by volume of carbon dioxide (CO 2 ) (hereinafter simply referred to as “%”), 22 to 30% of carbon monoxide (CO), and 52 to 60% of nitrogen (N 2 ). Hydrogen (H 2 ) is 0.5 to 4%, and methane (CH 4 ) is 0.5 to 3%.

BFGはこれ以外に煙塵を2〜10g/Nm含んでいるので、これを除塵器で0.01g/Nm程度まで除去した後、発熱量800kcal/Nm程度の燃料ガスとして、熱風炉、コークス炉、加熱炉、ボイラ等に利用されている。 Because BFG contains 2 to 10 g / Nm 3 of flue dusts in addition to this, after removal of up to about 0.01 g / Nm 3 in the dust collector so as calorific value 800 kcal / Nm 3 about the fuel gas, a hot air furnace, Used in coke ovens, heating furnaces, boilers, etc.

近年、ガスタービンにおいても、その技術の向上により低カロリガスの燃焼が可能となり、BFGをガスタービン燃料として用いて発電する事例が増加している。ここでは、低カロリガスを、その発熱量が約12MJ/Nm以下のガスと定義する。低カロリガスとしては、後述するように、高炉ガス(BFG)には限らず、転炉ガス(LDG)などの多種類のガスおよびそれらの混合ガスが含まれる。 In recent years, gas turbines can also be burned with low calorie gas due to improvements in technology, and the number of cases where power is generated using BFG as a gas turbine fuel is increasing. Here, low calorie gas is defined as a gas whose calorific value is about 12 MJ / Nm 3 or less. As will be described later, the low calorie gas is not limited to blast furnace gas (BFG), and includes various types of gases such as converter gas (LDG) and mixed gas thereof.

一方で、近年、高炉法以外の新しい製鉄プロセス(例えば、FINEX法やCOREX法等の直接還元鉄法)が開発されつつあり、こうした新プロセスから発生する副生ガスの有効利用に対しても適用できる燃焼方式の開発が待たれている。いずれの製鉄プロセスであれ、発生する副生ガスは低カロリガスであり、その特性(ガス組成やカロリ)は設備や操業内容によって異なっており、同一設備であっても各原料の特性や反応過程に応じて時々刻々変化し、一定することがない。   On the other hand, in recent years, new iron manufacturing processes other than the blast furnace method (for example, direct reduction iron methods such as FINEX method and COREX method) are being developed, and they are also applied to the effective use of by-product gas generated from such new processes. The development of a combustion method that can do this is awaited. In any steelmaking process, the by-product gas generated is low calorie gas, and its characteristics (gas composition and calorie) vary depending on the equipment and operation contents. Even in the same equipment, the characteristics and reaction processes of each raw material are different. In response, it changes from moment to moment and is not constant.

ここで、この低カロリガスをガスタービンの燃料ガスとして使用する場合の最も重要な特性であるカロリについて見てみると、例えば各ガスタービンは、各々が固有するカロリの許容変動幅の上下限値を有する。もし上限(例えば、平均カロリ値の約+10%)を超えた場合、つまりカロリ値が急激に高くなった場合、ガスタービンの燃焼器内での燃焼温度が急激に異常な高温となることがある。これに起因してバーナ部分、タービンの静翼および動翼が損傷を受けて短命化したりする弊害が発生する可能性があり、このような場合はガスタービン設備の経済的な連続運転が困難になる。また、もし下限(例えば、平均カロリ値の約−10%)を下まった場合、ガスタービンの出力が不安定になったり、失火トリップの原因になる。この明細書および請求の範囲では、この低カロリガスは燃料ガスに含まれる。   Here, looking at the calorie that is the most important characteristic when using this low calorie gas as the fuel gas of a gas turbine, for example, each gas turbine has an upper and lower limit value of the allowable fluctuation range of calorie that is unique to each gas turbine. Have. If the upper limit (for example, about + 10% of the average caloric value) is exceeded, that is, if the caloric value increases rapidly, the combustion temperature in the combustor of the gas turbine may suddenly become an abnormally high temperature. . As a result, there is a possibility that the burner part, turbine stationary blades and moving blades may be damaged and shorten their life, and in such a case, it is difficult to economically operate the gas turbine equipment continuously. Become. Also, if the lower limit is lowered (for example, about -10% of the average calorie value), the output of the gas turbine becomes unstable or causes a misfire trip. In this specification and claims, this low calorie gas is included in the fuel gas.

このようにカロリが増減するカロリ変動とは、燃料ガスの発熱量に係わる物性の変動を意味し、具体的には、容積当り発熱量(Kcal/Nm)、重量あたり発熱量(MJ/kg)、ウォッベインデックス(Wobbe Index)(MJ/m)などの種々の物性を意味する。この明細書および請求の範囲では、このカロリを発熱量、カロリ変動を発熱量変動ともいう。 The calorie fluctuation in which calorie increases or decreases as described above means a change in physical properties related to the calorific value of the fuel gas. Specifically, the calorific value per volume (Kcal / Nm 3 ) and the calorific value per weight (MJ / kg). ) And Wobbe Index (MJ / m 3 ). In this specification and claims, this calorie is also called calorific value, and calorie fluctuation is also called calorific value fluctuation.

図11は従来のガスタービン発電設備の概略を示す配管図である。図示する従来技術は、発熱量変動する燃料ガスの発熱量を増熱や減熱するように構成された例である。図示するように、燃料ガス発生装置(例えば、高炉)100において発生するBFGを燃料ガスとしてガスタービン101(または火力ボイラ等の燃焼装置)に供給する時、その発熱量を所期の値(設計前提条件としての平均値、変動幅、変化速度)に維持するために減熱ガスや増熱ガスを混合器102で混合している。このガス混合方法として、燃料ガス供給通路103の上流側と下流側とにそれぞれ発熱量計測器104,105を設け、カロリ計測器104の検出信号でフィードフォワード制御を行い、カロリ計測器105の検出信号でフィードバック制御を行っている。これらの信号は予めガスタービン101に応じて設定された所定の設定値107と比較する制御器106に入力される。そして、この制御器106から所定の制御信号が分配器115を介して減熱用流量調整弁108または増熱用流量調整弁113に出力され、減熱ガス供給器109から供給配管110を介して混合器102に減熱ガスが供給されたり、増熱ガス供給器114から供給配管110を介して混合器102に増熱ガスが供給される。なお、111はガス圧縮機であり、112は発電機である。   FIG. 11 is a piping diagram showing an outline of a conventional gas turbine power generation facility. The prior art shown in the figure is an example configured to increase or decrease the heat generation amount of fuel gas whose heat generation amount fluctuates. As shown in the figure, when BFG generated in a fuel gas generator (for example, a blast furnace) 100 is supplied as a fuel gas to a gas turbine 101 (or a combustion device such as a thermal power boiler), the amount of generated heat is an expected value (design). In order to maintain the average value, fluctuation range, and change speed as preconditions, a heat reducing gas or a heat increasing gas is mixed in the mixer 102. As the gas mixing method, calorific value measuring devices 104 and 105 are provided on the upstream side and the downstream side of the fuel gas supply passage 103, respectively, and feedforward control is performed with the detection signal of the calorie measuring device 104, and the detection of the calorie measuring device 105 is performed. Feedback control is performed using signals. These signals are input to a controller 106 that compares with a predetermined set value 107 set in advance according to the gas turbine 101. A predetermined control signal is output from the controller 106 to the heat reduction flow adjustment valve 108 or the heat increase flow adjustment valve 113 through the distributor 115, and from the heat reduction gas supply 109 through the supply pipe 110. The heat reducing gas is supplied to the mixer 102 or the heat increasing gas is supplied from the heat increasing gas supply device 114 to the mixer 102 via the supply pipe 110. In addition, 111 is a gas compressor and 112 is a generator.

図12は図11のガスタービン発電設備の各計測点における燃料ガス発熱量変動の一例を示すグラフである。横軸は時間(秒)を示し、縦軸は燃料ガスの発熱量(MJ/kg)を示している。図示する二点鎖線は低カロリガス供給通路103の燃料ガスのカロリ変動を示しており、実線はこの従来技術で制御した場合のシミュレーション結果としての混合器102の出口におけるカロリ変動を示している。   FIG. 12 is a graph showing an example of fuel gas calorific value fluctuation at each measurement point of the gas turbine power generation facility of FIG. The horizontal axis represents time (seconds), and the vertical axis represents the calorific value (MJ / kg) of the fuel gas. The two-dot chain line shown in the figure shows the calorie fluctuation of the fuel gas in the low calorie gas supply passage 103, and the solid line shows the calorie fluctuation at the outlet of the mixer 102 as a simulation result in the case of being controlled by this prior art.

図示するように、燃料ガス発生装置100から供給される燃料ガスの発熱量は、図中二点鎖線で示すように時間によって不規則に大きく変動する。そして、このオリジナル変動にフィードフォワード制御とフィードバック制御とを行ったとしても、この例の場合、過大な短周期成分や中周期成分を含む燃料ガスの変動に制御系が曝され、制御系が不安定になって制御器のパラメータ設定が困難となり、その結果、状況次第では図示する実線のように発振状態に近い応答となっている。この図では、発熱量が変動する低カロリガスにフィードフォワード制御とフィードバック制御とを行って発振した例を示しており、ガスタービン(燃焼設備)の燃料ガスとして使用できるようなものではない。   As shown in the figure, the calorific value of the fuel gas supplied from the fuel gas generator 100 fluctuates irregularly and greatly with time as indicated by a two-dot chain line in the figure. Even if feed-forward control and feedback control are performed on this original fluctuation, in this example, the control system is exposed to fluctuations in the fuel gas including excessive short-cycle components and medium-cycle components, and the control system is not effective. It becomes stable and parameter setting of the controller becomes difficult. As a result, depending on the situation, the response is close to the oscillation state as shown by the solid line in the figure. This figure shows an example of oscillating by performing feedforward control and feedback control on a low calorie gas whose fluctuating calorific value fluctuates, and cannot be used as a fuel gas for a gas turbine (combustion facility).

この種の従来技術として、例えば、特許文献1記載の燃料ガスカロリ制御装置がある。この制御装置において、仮に、低カロリガスのカロリが平均値、変動幅、変化速度において変動を生じながら供給される場合、この変動を抑制するためにはカロリ変動するガスが混合器に達した瞬間に、カロリ値を平均値とするようなガス種で、かつ適正な混合量を選択して混合しなければならない。つまり、カロリ値が平均値以上であれば平均値にするために必要な量の減熱ガスを混合し、カロリ値が平均値以下であれば平均値にするために必要な量の増熱ガスを混合しなければならない。   As this type of conventional technology, for example, there is a fuel gas calorie control device described in Patent Document 1. In this control device, if the calorie of low calorie gas is supplied while causing fluctuations in the average value, fluctuation range, and change speed, in order to suppress this fluctuation, at the moment when the gas that fluctuates calorie reaches the mixer. In addition, it is necessary to select and mix the gas species with the calorie value as an average value and select an appropriate mixing amount. In other words, if the caloric value is equal to or higher than the average value, the amount of heat reducing gas necessary for the average value is mixed, and if the caloric value is equal to or lower than the average value, the amount of the heat increasing gas required to achieve the average value. Must be mixed.

しかし、操作端が混合ガス調整弁だけであるので、ガス混合動作のタイミングがずれると過不足を生じて正確なカロリ変動の抑制が困難となり、燃焼設備に必要なレベルにカロリ値を均一化できない。このため、残余のカロリ値が燃焼設備の許容限界を上回ると燃焼設備の損傷防止のために緊急に運転を停止して低カロリガスを大気放散しなければならず、逆に許容限界を下回ると燃焼設備が失火トリップする場合がある。また、カロリ変動速度が速くなるとガス混合タイミング合せがさらに困難になり、混合器と混合ガス調整弁だけで確実な制御を行うことは難しい。   However, since the operation end is only the mixed gas adjusting valve, if the timing of the gas mixing operation is shifted, excess and deficiency will occur, making it difficult to accurately control calorie fluctuation, and the calorie value cannot be equalized to the level required for the combustion equipment. . For this reason, if the remaining calorie value exceeds the allowable limit of the combustion facility, the operation must be stopped urgently to prevent damage to the combustion facility, and low calorie gas must be released to the atmosphere. Equipment may misfire trip. Further, as the calorie fluctuation speed increases, it becomes more difficult to adjust the gas mixing timing, and it is difficult to perform reliable control only with the mixer and the mixed gas adjusting valve.

また、カロリ変動が短周期でかつ変動幅が大きいと、混合ガス調整弁は大きなストローク動作を繰り返すので、弁損傷や短寿命化のおそれがある。   Further, if the calorie fluctuation is short and the fluctuation width is large, the mixed gas regulating valve repeats a large stroke operation, which may damage the valve and shorten its life.

さらに、カロリ変動幅が過大になり調整弁が大きなストローク動作を行ってガスを混合させると、ガス圧縮機、入口圧力の変動を引き起し、その結果はガスタービンへの燃料供給系統の大きな外乱となり、ガスタービンの運転の不安定性につながる。   Furthermore, if the fluctuation range of the calorie becomes excessive and the adjusting valve performs a large stroke operation to mix the gas, it will cause fluctuations in the gas compressor and inlet pressure, resulting in a large disturbance in the fuel supply system to the gas turbine. This leads to instability of gas turbine operation.

また、大きくカロリ変動する燃料ガスに比重が異なる窒素ガスやコークス炉ガス等の異なるガスを混合させた場合、多量のガスの混合は難しく、さらに混合量の変化幅が大きいので混合直後の短時間内に混合ガスを十分均一化させて燃焼設備に供給することは難しく、これらの窒素ガスやコークス炉ガス等が混合ムラとなって存在することとなり、燃焼設備の燃焼室内で燃焼ムラが発生し、安定運転が困難になる。そのため、大きくカロリ変動(発熱量変動)する低カロリガス等を燃料ガスとして用いることは難しい。
特開2004−190632号公報
Also, when different gases such as nitrogen gas or coke oven gas with different specific gravity are mixed with fuel gas that fluctuates greatly, it is difficult to mix a large amount of gas, and the change range of the mixing amount is large, so a short time immediately after mixing It is difficult to make the mixed gas sufficiently uniform and supply it to the combustion facility, and these nitrogen gas, coke oven gas, etc. will exist as mixed unevenness, causing uneven combustion in the combustion chamber of the combustion facility. , Stable operation becomes difficult. For this reason, it is difficult to use low calorie gas or the like that greatly changes calorie (calorific value fluctuation) as fuel gas.
JP 2004-190632 A

一方、上記したように発熱量が絶えず不規則に変化する低カロリガス等をガスタービン発電設備等の燃焼設備における燃料ガスとして効率良く安定的に連続使用できる技術の開発は、エネルギの有効利用、環境保全、操業コスト低減等の観点から重要視されている。   On the other hand, as described above, the development of technology that can efficiently and stably use low calorie gas whose calorific value constantly changes irregularly as fuel gas in combustion equipment such as gas turbine power generation equipment It is regarded as important from the viewpoints of maintenance and cost reduction.

しかしながら、常に不規則に発熱量変動する低カロリガス等の燃料ガスを燃焼設備において安定して使用するには、発熱量変動の幅を燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内まで抑制しなければならないが、それを実現する効果的な方法がない。   However, in order to stably use a fuel gas such as low calorie gas that constantly fluctuates in calorific value in a combustion facility, the range of variation in calorific value must be suppressed to an allowable range as fuel gas in the combustion facility. But there is no effective way to do that.

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、燃焼設備へ燃料ガスとして供給される低カロリガス等の発熱量変動を抑制することにより、低カロリガス等を安定した発熱量の燃料ガスとして供給できるガス発熱量制御方法と、そのガス発熱量制御装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve such a problem, and suppresses the calorific value fluctuation of the low calorie gas or the like supplied as fuel gas to the combustion facility, thereby making the low calorie gas or the like a stable calorific fuel gas. It is an object of the present invention to provide a gas heating value control method that can be supplied and a gas heating value control device.

上記目的のために本発明のガス発熱量制御方法は、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクを燃焼設備への燃料ガス供給通路に設け、前記時間差混合により燃料ガスの発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて上記タンクの上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動から前記タンクの前記ガス出口における該タンクにより抑制された燃料ガス発熱量変動を予測し、該予測した燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように、前記タンクの下流側で燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードフォワード制御するようにしている。 For the above purpose, the gas calorific value control method of the present invention provides a tank in which a gas inlet and a gas outlet are separately formed to cause time difference mixing in a fuel gas supply passage to a combustion facility. It was suppressed by the tanks in the gas outlet of the tank from the heat value variations of the fuel gas measured upstream of the tank based on the heating value variation of the fuel gas to the simulation model can approximate the characteristic of inhibiting the tank predicting fuel gas calorific value variation, so that the predicted fuel gas calorific value variation is within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment, to reduced heat or Zonetsu the fuel gas downstream of the tank Feedforward control.

この方法によれば、ガス入口からタンク内に供給される燃料ガスは、時々刻々と供給される燃料用のガスがタンク内に一時的に貯留されて、その中で時間差混合され、別に形成されたガス出口から排出される。したがって、燃料ガスの発熱量が変動している場合であっても、時間差混合されることにより、その発熱量変動の幅が抑制され、かつ、発熱量変動速度が緩和される。そして、この発熱量変動が抑制された燃料ガスに対して、減熱または増熱してガス発熱量を燃焼設備の許容変動範囲内に調整するので、発熱量変動の調整が容易に可能となる。なお、上記時間差混合とは、連続的に時間遅れでタンク内へ流入してくる燃料ガスが既に流入して滞留している燃料ガスと混合することである。   According to this method, the fuel gas supplied from the gas inlet into the tank is formed separately by temporarily storing the fuel gas supplied from time to time in the tank and mixing the time difference therein. Exhausted from the gas outlet. Therefore, even when the calorific value of the fuel gas is fluctuating, the time difference mixing suppresses the range of the calorific value fluctuation and reduces the calorific value fluctuation rate. Then, the fuel gas in which the heat generation amount fluctuation is suppressed is reduced in heat or increased to adjust the gas heat generation amount within the allowable fluctuation range of the combustion facility, so that the heat generation amount fluctuation can be easily adjusted. The time difference mixing means that the fuel gas flowing into the tank continuously with a time delay is mixed with the fuel gas that has already flowed in and stayed there.

また、上記発熱量変動を抑制した後の燃料ガスの発熱量変動を上記タンク下流側の燃料ガス供給通路で計測し、該計測した発熱量の変動幅が燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記燃料ガス供給通路の発熱量計測点の上流側で燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードバック制御するようにしてもよい。   In addition, the fuel gas calorific value fluctuation after suppressing the calorific value fluctuation is measured in the fuel gas supply passage on the downstream side of the tank, and the fluctuation range of the measured calorific value is within the allowable range as the fuel gas of the combustion facility. In order to achieve the above, feedback control may be performed so that the temperature of the fuel gas is reduced or increased on the upstream side of the calorific value measurement point of the fuel gas supply passage.

この明細書および請求の範囲の書類中における「フィードバック制御」は、発熱量計測点の計測値に基く制御を、該計測点の上流側で行うことをいう。 "Feedback control" in the statements of the specification and claims, the group Dzu rather control the measurement value of the calorific value measuring points, it means to perform upstream of the measurement point.

この明細書および請求の範囲の書類中における「フィードフォワード制御」は、発熱量計測点の計測値に基く制御を、該計測点の下流側で行うことをいう。このフィードフォワード制御の一方法として、混合前の燃料ガス発熱量と流量とに基づいて、混合後の発熱量が所期の値となるのに必要な増熱ガス、減熱ガスの混合量を算出し、それを指令値として与える方法があるが、他の方法でもよい。   “Feed forward control” in the specification and claims refers to performing control based on the measurement value of the calorific value measurement point downstream of the measurement point. As one method of this feedforward control, based on the fuel gas heating value and the flow rate before mixing, the mixing amount of the heat-increasing gas and heat-reducing gas necessary for the heating value after mixing to be the expected value is determined. There is a method of calculating and giving it as a command value, but other methods may be used.

さらに、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクを燃焼設備への燃料ガス供給通路に設け、前記タンクの上流側の燃料ガス供給通路で所定の燃料ガス発熱量変動幅以上の発熱量変動を計測したら該変動幅が所定の変動幅以内となるように前記タンクの上流側で燃料ガスを減熱または増熱し、前記時間差混合により前記減熱または増熱した燃料ガスの発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、上記タンクの上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動から予測した前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるようにタンク下流側の燃料ガス供給通路で燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードフォワード制御するようにしてもよい。 Further, a tank in which a gas inlet and a gas outlet are separately formed and time difference mixing is caused is provided in a fuel gas supply passage to a combustion facility, and a predetermined fuel gas heat generation amount is provided in the fuel gas supply passage upstream of the tank. When the fluctuation of the calorific value exceeding the fluctuation range is measured, the fuel gas is reduced or increased on the upstream side of the tank so that the fluctuation range is within the predetermined fluctuation range, and the heat is reduced or increased by the time difference mixing. based on the simulation model can approximate the characteristic of inhibiting the tank heating value variation of the gas, the fuel gas calorific value of the gas outlet of the tank predicted from heat value variations of the fuel gas measured upstream of the tank feedforward to reduced heat or Zonetsu the fuel gas in the tank downstream side fuel gas supply passage so variation is within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment It may be Gosuru.

また、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクを燃焼設備への燃料ガス供給通路に設け、前記時間差混合により前記燃料ガスの発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて上記タンクの上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動から前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動を予測し、該予測した燃料ガス発熱量変動に基いて燃料ガスを減熱または増熱するフィードフォワード制御と、前記タンク下流側の前記燃料ガス供給通路で前記燃焼設備に供給される燃料ガスの発熱量変動を計測し、該計測した発熱量の変動幅が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記燃料ガス供給通路の発熱量計測点の上流側で燃料ガスを減熱または増熱するフィードバック制御とを並行して行うようにしてもよい。 In addition, a tank in which a gas inlet and a gas outlet are formed separately to cause time difference mixing is provided in a fuel gas supply passage to a combustion facility, and the fuel gas heat generation amount fluctuation is suppressed by the time difference mixing. based on the simulation model can approximate the characteristic to predict the fuel gas calorific value variation of the gas outlet of the tank from the heat value variations of the fuel gas measured upstream of the tank, the predicted fuel gas calorific value variation and the reduced heat or increasing heat feedforward control fuel gas based on the calorific value variation of the fuel gas supplied to the combustion equipment at the fuel gas supply passage of the tank downstream is measured, the heating value was the measured reduced heat or increasing heat the fuel gas upstream of the fluctuation range of the calorific value measuring point of the fuel gas supply passage to be within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment Fed back control and may be performed in parallel.

さらに、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクを燃焼設備への燃料ガス供給通路に設け、前記タンクの上流側の前記燃料ガス供給通路で所定の燃料ガス発熱量変動幅以上の発熱量変動を計測したら該変動幅が所定の変動幅以内となるように前記タンクの上流側で燃料ガスを減熱または増熱し、前記時間差混合により前記減熱または増熱した燃料ガスの発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、上記タンクの上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動から予測した前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動に基いて燃料ガスを減熱または増熱するフィードフォワード制御と、上記タンク下流側の燃料ガス供給通路で前記燃焼設備に供給される燃料ガスの発熱量変動を計測し、該計測した発熱量の変動幅が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記燃料ガス供給通路の発熱量計測点の上流側で燃料ガスを減熱または増熱するフィードバック制御とを並行して行うようにしてもよい。 Further, a tank in which a gas inlet and a gas outlet are separately formed and time difference mixing occurs is provided in a fuel gas supply passage to a combustion facility, and a predetermined fuel gas heat is generated in the fuel gas supply passage upstream of the tank. When a calorific value fluctuation equal to or greater than the quantity fluctuation width is measured, the fuel gas is reduced or increased on the upstream side of the tank so that the fluctuation width is within a predetermined fluctuation width, and the heat reduction or heat increase is performed by the time difference mixing. characteristics of inhibiting the tank heating value variation of the fuel gas based on a simulation model can approximate the fuel gas heating of the gas outlet of the tank predicted from heat value variations of the fuel gas measured upstream of the tank and the reduced heat or increasing heat feedforward control fuel gas based on the amount variation, the fuel gas supplied to the combustion equipment at the fuel gas supply passage of the tank downstream originating The amount variation is measured, the variation width of the measured calorific value wherein reduced heat the fuel gas upstream of the calorific value measuring point of the fuel gas supply passage to be within the allowable range as a fuel gas for combustion equipment or The feedback control for increasing the heat may be performed in parallel.

上記シミュレーションモデルは、所定流量および容積の前記タンクにおいて、一次遅れと無駄時間とを含む複数の系の信号を定数倍して加え合わせその時定数に検出器の遅れ相当の補正を行うものを用いることができる。 The simulation model in the tank at a predetermined flow rate and volume, used to perform a plurality of system signals of the combined addition multiplied by a constant delay corresponding correction of the detector to the time constant and a first-order lag and dead time be able to.

さらに、上記ガス発熱量制御方法において、上記燃料ガス発熱量変動が燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように燃料ガスを減熱または増熱する操作を、上記タンク内またはタンク外面部で行うようにしてもよい。   Further, in the gas calorific value control method, the operation of reducing or increasing the temperature of the fuel gas so that the fluctuation in the calorific value of the fuel gas is within an allowable range as the fuel gas of the combustion facility is performed in the tank or the outer surface of the tank. You may make it carry out.

また、上記ガス発熱量制御方法において、上記タンクの上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動平均値と、上記タンク下流側の燃料ガス供給通路で計測した燃料ガスの発熱量変動平均値とを監視し、これらの発熱量変動平均値に一定量の平均差を検出したら、上記タンク上流側の燃料ガスの発熱量変動を上記タンク下流側の燃料ガス供給通路における発熱量に近づけるようにタンク上流側で燃料ガスを減熱または増熱するようにしてもよい。 In the gas heat generation amount control method, the fuel gas heat generation amount fluctuation average value measured on the upstream side of the tank and the fuel gas heat generation amount fluctuation average value measured in the fuel gas supply passage on the downstream side of the tank. After monitoring and detecting an average difference of a certain amount in these calorific value fluctuation average values, the upstream of the tank is adjusted so that the calorific value fluctuation of the fuel gas upstream of the tank approaches the calorific value in the fuel gas supply passage on the downstream side of the tank. The fuel gas may be reduced or increased on the side.

上記目的のために本発明のガス発熱量制御装置は、燃焼設備への燃料ガス供給通路に設けられ、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクと、前記タンクの上流側の前記燃料ガス供給通路で燃料ガスの発熱量変動を計測する第1の発熱量計測器と、前記時間差混合により発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、前記第1の発熱量計測器で計測された燃料ガスの発熱量変動から前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動を予測し、該予測した燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲となるように燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードフォワード制御する第1の制御器とを設けている。なお、前記シミュレーションモデルとして、所定流量および容積の前記タンクにおいて、一次遅れと無駄時間とを含む複数の系の信号を定数倍して加え合わせ、その時定数に検出器の遅れ相当の補正を行うものを用いることができる。 For the above purpose, a gas heating value control device of the present invention is provided in a fuel gas supply passage to a combustion facility, wherein a gas inlet and a gas outlet are formed separately to cause time difference mixing inside, and the tank And a simulation model that can approximate the characteristics of the first calorific value measuring device that measures the fluctuation of the calorific value of the fuel gas in the fuel gas supply passage upstream of the tank and the tank that suppresses the fluctuation of the calorific value due to the time difference mixing. The fuel gas heat generation amount fluctuation at the gas outlet of the tank is predicted from the fuel gas heat generation amount fluctuation measured by the first heat generation amount measuring device , and the predicted fuel gas heat generation amount fluctuation is detected by the combustion facility. A first controller that performs feedforward control so as to reduce or increase the temperature of the fuel gas so as to be within an allowable range as the fuel gas is provided. As the simulation model, in the tank having a predetermined flow rate and volume, a plurality of system signals including primary delay and dead time are added together by a constant, and the time constant is corrected corresponding to the delay of the detector. Can be used.

また、燃焼設備への燃料ガス供給通路に設けられ、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクと、前記タンクの上流側の前記燃料ガス供給通路で所定の変動幅以上の燃料ガスの発熱量変動を計測する第1の発熱量計測器と、前記第1の発熱量計測器で所定の変動幅以上の発熱量変動を計測したら該変動幅が所定の変動幅以内となるように前記タンクの上流側で燃料ガスを減熱または増熱する第2の制御器と、前記時間差混合により燃料ガスの発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、前記第1の発熱量計測器で計測した燃料ガスの発熱量変動から予測した前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記タンク下流側の前記燃料ガス供給通路で燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードフォワード制御する第1の制御器とを設けてもよい。 In addition, the fuel gas supply passage to the combustion facility is provided with a predetermined variation in a tank in which a gas inlet and a gas outlet are separately formed to cause time difference mixing inside, and in the fuel gas supply passage on the upstream side of the tank. first and heating value meter, the first heating value meter the variation width After measuring the heating value variation above a predetermined variation width is predetermined fluctuation range for measuring the heating value variation width or the fuel gas A simulation model capable of approximating the characteristics of the second controller for reducing or increasing the temperature of the fuel gas upstream of the tank so as to be within the range, and the characteristics of the tank for suppressing the heat generation fluctuation of the fuel gas by the time difference mixing based on the first fuel gas calorific value variation of the gas outlet of the tank predicted from heat value variations of the fuel gas measured by the heating value meter is within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment Like May be provided with first controller for feed-forward control such that the fuel gas supply passage reduced heat or Zonetsu the fuel gas in the tank downstream.

さらに、燃焼設備への燃料ガス供給通路に設けられ、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクと、前記タンクの上流側の前記燃料ガス供給通路で燃料ガスの発熱量変動を計測する第1の発熱量計測器と、前記時間差混合により発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、前記第1の発熱量計測器で計測された燃料ガスの発熱量変動から前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動を予測し、該予測した燃料ガス発熱量変動に基いて燃料ガスを減熱または増熱するフィードフォワード制御を行う第1の制御器と、上記タンクの下流側の上記燃料ガス供給通路に設けられた第1の混合器、該第1の混合器の下流側に設けられ、前記燃焼設備に供給される燃料ガスの発熱量変動を計測する第2の発熱量計測器と、該第2の発熱量計測器で計測した発熱量の変動幅が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記第1の混合器で燃料ガスを減熱または増熱するフィードバック制御を前記フィードフォワード制御に加えて行う第3の制御器とを設けてもよい。 Further, a fuel gas supply passage to the combustion facility is provided, and a gas inlet and a gas outlet are formed separately to cause time difference mixing inside, and the fuel gas is supplied to the fuel gas supply passage upstream of the tank. Measured by the first calorific value measuring instrument based on a first calorific value measuring instrument that measures the calorific value fluctuation and a simulation model that can approximate the characteristics of the tank that suppresses the calorific value fluctuation due to the time difference mixing. The fuel gas heat generation amount fluctuation at the gas outlet of the tank is predicted from the fuel gas heat generation amount fluctuation, and feedforward control is performed to reduce or increase the fuel gas based on the predicted fuel gas heat generation amount fluctuation . a first controller, a first mixer provided in the fuel gas supply passage downstream of the tank, provided downstream of said first mixer, fuel gas supplied to the combustion equipment Said second heating value meter for measuring the calorific value variation, such that the variation range of the calorific value measured by the second heating value meter is within the allowable range as the fuel gas of the combustion equipment first A third controller that performs feedback control for reducing or increasing the temperature of the fuel gas in one mixer in addition to the feedforward control may be provided.

また、燃焼設備への燃料ガス供給通路に設けられ、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクと、前記タンクの上流側の前記燃料ガス供給通路で所定の変動幅以上の燃料ガスの発熱量変動を計測する第1の発熱量計測器と、該第1の発熱量計測器で所定の変動幅以上の発熱量変動を計測したら該変動幅が所定の変動幅以内となるように前記タンクの上流側で燃料ガスを減熱または増熱する第2の制御器と、前記時間差混合により発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、前記第1の発熱量計測器で計測した燃料ガスの発熱量変動から予測した前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記タンク下流側の前記燃料ガス供給通路で燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードフォワード制御を行う第1の制御器と、上記タンクの下流側の上記燃料ガス供給通路に設けられた第1の混合器、該第1の混合器の下流側に設けられ、前記燃焼設備に供給される燃料ガスの発熱量変動を計測する第2の発熱量計測器、該第2の発熱量計測器で計測した発熱量の変動幅が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記第1の混合器で燃料ガスを減熱または増熱するフィードバック制御を前記フィードフォワード制御に加えて行う第3の制御器とを設けてもよい。 In addition, the fuel gas supply passage to the combustion facility is provided with a predetermined variation in a tank in which a gas inlet and a gas outlet are separately formed to cause time difference mixing inside, and in the fuel gas supply passage on the upstream side of the tank. first and heating value meter, the first heating value meter the variation width After measuring the heating value variation above a predetermined variation width is predetermined fluctuation range for measuring the heating value variation width or the fuel gas Based on a second controller for reducing or increasing the temperature of the fuel gas upstream of the tank and a simulation model capable of approximating the characteristics of the tank that suppresses fluctuations in heat generation by the time difference mixing. such that said first fuel gas calorific value variation of the gas outlet of the tank predicted from heat value variations of the fuel gas measured by the heating value meter is within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment tank A first controller that performs a feedforward control such that reduced heat or Zonetsu the fuel gas in the fuel gas supply passage of the flow side, first provided in the fuel gas supply passage downstream of the tank a mixer provided on the downstream side of the first mixer, a second heating value meter for measuring the heating value variation of the fuel gas supplied to the combustion equipment, said second heating value meter in a reduced heat or increasing heat feedback control of the fuel gas in the first mixer as the variation width of the measured heating value falls within an allowable range as a fuel gas in the combustion equipment in addition to the feed forward control A third controller to perform may be provided.

さらに、上記ガス発熱量制御装置において、上記燃料ガス発熱量変動が燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように燃料ガスを減熱または増熱する第1の混合器を上記タンク内またはタンク外面に設け、該第1の混合器によってタンク内またはタンク外面で燃料ガスを減熱または増熱するように構成してもよい。 Further, in the gas heat generation amount control device, a first mixer for reducing or increasing the temperature of the fuel gas so that the variation in the heat generation amount of the fuel gas is within an allowable range as the fuel gas of the combustion facility is provided in the tank or provided in the tank outer surface, may be configured to be reduced heat or Zonetsu fuel gas tank or tank outer surface by said first mixer.

また、上記ガス発熱量制御装置において、上記タンクの上流側の燃料ガス供給通路に第2の混合器を設け、該第2の混合器の上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動平均値と、上記第2の混合器の下流側で計測した燃料ガスの発熱量変動平均値とを監視する監視制御器を設け、該監視制御器で両発熱量変動平均値に一定量の平均差を検出したら、上記タンク上流側の燃料ガスの発熱量変動を上記混合器下流側の発熱量に近づけるように上記第2の混合器で燃料ガスを減熱または増熱する機能を該監視制御器に備えさせてもよい。 Further, in the gas heating value control unit, a second mixer provided on the upstream side fuel gas supply passage in said tank, and a heating value variation average value of the fuel gas measured upstream of the second mixer A monitoring controller is provided for monitoring the fuel gas calorific value fluctuation average value measured downstream of the second mixer, and the monitoring controller detects an average difference of a certain amount between the two calorific value fluctuation average values. Then, the monitoring controller has a function of reducing or increasing the temperature of the fuel gas in the second mixer so that the variation in the calorific value of the fuel gas upstream of the tank approaches the calorific value of the downstream side of the mixer. You may let them.

本発明によれば、発熱量変動する低カロリガス等をガスタービン等の燃焼設備に燃料ガスとして供給する場合に、時間差混合によって燃焼設備に応じた発熱量変動に抑制(緩和)することができるので、燃料ガスの減熱または増熱が容易にできる。すなわち、タンクによって発熱量変動の振幅を小さくすることによって、短周期や中周期の変動を抑制し、主に長周期の変動のみを残存させるようにできるので、その燃料ガスを減熱または増熱することにより、発熱量が変動する燃料ガスを燃焼設備で安定して使用できる燃料ガスとすることが容易にできる。このように、発熱量変動するガスを燃焼設備の燃料ガスとしての許容変動範囲内に発熱量変動を抑えて、設備の連続安定運転を実現できる。   According to the present invention, when low calorie gas or the like that varies in calorific value is supplied as a fuel gas to a combustion facility such as a gas turbine, the calorific value variation corresponding to the combustion facility can be suppressed (relieved) by time difference mixing. The fuel gas can be easily reduced or increased in temperature. In other words, by reducing the amplitude of the calorific value fluctuation with the tank, it is possible to suppress fluctuations in the short cycle and middle cycle, and mainly leave only the fluctuations in the long cycle, so that the fuel gas is reduced in heat or increased in heat. By doing so, it is possible to easily make the fuel gas whose calorific value fluctuates into a fuel gas that can be stably used in the combustion facility. In this way, continuous stable operation of the equipment can be realized by suppressing the fluctuation of the calorific value within the allowable fluctuation range of the gas whose calorific value fluctuates as the fuel gas of the combustion equipment.

図1は本発明の第1実施形態に係るガス発熱量制御装置を含んだガスタービン発電設備の概略を示す配管図である。FIG. 1 is a piping diagram showing an outline of a gas turbine power generation facility including a gas heating value control device according to a first embodiment of the present invention. 図2は図1のガス発熱量制御装置により発熱量変動が抑制される状態を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing a state in which the heat generation amount fluctuation is suppressed by the gas heat generation amount control device of FIG. 図3は本発明の第2実施形態に係るガス発熱量制御装置を含んだガスタービン発電設備の一部の概略を示す配管図である。FIG. 3 is a piping diagram showing an outline of a part of a gas turbine power generation facility including a gas heating value control device according to a second embodiment of the present invention. 図4は図3のガス発熱量制御装置により発熱量変動が緩和される状態を示すグラフである。FIG. 4 is a graph showing a state in which the heat generation amount fluctuation is alleviated by the gas heat generation amount control device of FIG. 図5は本発明の第3実施形態に係るガス発熱量制御装置を含んだガスタービン発電設備の一部の概略を示す配管図である。FIG. 5 is a piping diagram showing an outline of a part of a gas turbine power generation facility including a gas heating value control device according to a third embodiment of the present invention. 図6は図5の第3実施形態に係るガス発熱量制御装置におけるシミュレーションモデルの一例を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram showing an example of a simulation model in the gas heating value control apparatus according to the third embodiment of FIG. 図7は本発明の第4実施形態に係るガス発熱量制御装置を含んだガスタービン発電設備の一部の概略を示す配管図である。FIG. 7 is a piping diagram showing an outline of a part of a gas turbine power generation facility including a gas heating value control device according to a fourth embodiment of the present invention. 図8は図7のガス発熱量制御装置により発熱量変動が緩和される状態を示すグラフである。FIG. 8 is a graph showing a state in which the heat generation amount fluctuation is alleviated by the gas heat generation amount control device of FIG. 図9は本発明の第5実施形態に係るガス発熱量制御装置を含んだガスタービン発電設備の一部の概略を示す配管図である。FIG. 9 is a piping diagram showing an outline of a part of a gas turbine power generation facility including a gas heating value control device according to a fifth embodiment of the present invention. 図10は図9の第5実施形態に係るガス発熱量制御装置におけるシミュレーションモデルの例を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing an example of a simulation model in the gas heating value control apparatus according to the fifth embodiment of FIG. 図11は従来のガスタービン発電設備の概略を示す配管図である。FIG. 11 is a piping diagram showing an outline of a conventional gas turbine power generation facility. 図12は図11のガスタービン発電設備における発熱量変動を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing fluctuations in heat generation in the gas turbine power generation facility of FIG.

1・・・・ガス発熱量制御装置
2・・・・ガスタービン
3・・・・燃料ガス供給通路
4・・・・燃料ガス発生装置
5・・・・タンク
6・・・・ガス入口
7・・・・ガス出口
8・・・・混合器
9・・・・ガス圧縮機
10・・・・発電機
11・・・・制御ガス供給配管
12・・・・減熱用流量調整弁
13・・・・減熱ガス供給器
14・・・・増熱用流量調整弁
15・・・・増熱ガス供給器
16・・・・発熱量計測器
17・・・・入力経路
18・・・・設定値
19・・・・第一制御器
20・・・・出力経路
21・・・・分配器
22・・・・流量
23・・・・第二発熱量計測器
24・・・・入力経路
25・・・・第二制御器
26・・・・出力経路
27・・・・ガス発熱量制御装置
29・・・・第三発熱量計測器
30・・・・入力経路
31・・・・シミュレータ
32・・・・経路
33・・・・ガス発熱量制御装置
35・・・・ガス発熱量制御装置
37・・・・第二混合器
38・・・・第三制御器(監視制御器)
39・・・・出力経路
40・・・・分配器
41・・・・減熱用流量調整弁
42・・・・減熱ガス供給器
43・・・・増熱用流量調整弁
44・・・・増熱ガス供給器
45・・・・第二制御ガス供給配管
46・・・・ガス発熱量制御装置
S・・・・ガスタービン発電設備
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 .... Gas calorific value control device 2 .... Gas turbine 3 .... Fuel gas supply passage 4 .... Fuel gas generator 5 .... Tank 6 .... Gas inlet 7. ... Gas outlet 8 ... Mixer 9 ... Gas compressor 10 ... Generator 11 ... Control gas supply pipe 12 ... Heat reduction flow control valve 13 ...・ ・ Heat reduction gas supply 14 ・ ・ ・ ・ Flow adjustment valve for heat increase 15 ・ ・ ・ ・ Heat increase gas supply 16 ・ ・ ・ ・ Heat generation meter 17 ・ ・ ・ ・ Input path 18 ・ ・ ・ ・ Setting Value 19 ... First controller 20 ... Output path 21 ... Distributor 22 ... Flow rate 23 ... Second calorific value measuring instrument 24 ... Input path 25 ... Second controller 26 ... Output path 27 ... Gas heating value control device 29 ... Third heating value measuring device 30 ... Input path Path 31 ··· Simulator 32 ··· Route 33 · · · Gas heating value control device 35 · · · Gas heating value control device 37 · · · Second mixer 38 · · · Third control (Monitoring controller)
39 ... Output path 40 ... Distributor 41 ... Heat reduction flow control valve 42 ... Heat reduction gas supply 43 ... Heat increase flow control valve 44 ...・ Increased gas supply 45 ・ ・ ・ ・ Second control gas supply piping 46 ・ ・ ・ ・ Gas heat generation amount control device S ・ ・ ・ ・ Gas turbine power generation equipment

添付の図面を参照しながら本発明のガス発熱量制御装置とその制御方法を説明する。以下の説明では、燃焼設備としてガスタービンを例に説明する。また、以下の実施形態では、燃料ガスの発熱量を減熱または増熱できるように構成した例を説明する。   A gas heating value control apparatus and control method thereof according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, a gas turbine will be described as an example of combustion equipment. In the following embodiments, an example in which the heat generation amount of the fuel gas can be reduced or increased will be described.

図1は本発明の第1実施形態に係るガス発熱量制御装置1を含んだガスタービン発電設備Sの概略を示しており、ガスタービン2に燃料ガスを供給する燃料ガス供給通路3に本発明のガス発熱量制御装置1が設けられた配管図である。   FIG. 1 shows an outline of a gas turbine power generation facility S including a gas heating value control device 1 according to a first embodiment of the present invention. The present invention is applied to a fuel gas supply passage 3 for supplying fuel gas to a gas turbine 2. It is a piping diagram in which the gas calorific value control device 1 is provided.

燃料ガス供給通路3は、燃料ガス発生装置4(例えば、高炉)で発生した低カロリガス等(以下「燃料ガス」という)をガスタービン2に燃料として供給するように構成されている。この燃料ガス供給通路3には、ガス入口6とガス出口7とが別々に形成されたタンク5が設けられている。   The fuel gas supply passage 3 is configured to supply low gas calorific gas or the like (hereinafter referred to as “fuel gas”) generated in a fuel gas generator 4 (for example, a blast furnace) to the gas turbine 2 as fuel. The fuel gas supply passage 3 is provided with a tank 5 in which a gas inlet 6 and a gas outlet 7 are separately formed.

このタンク5は、所定の容積で形成され、燃料ガス供給通路3を通過する燃料ガスがガス入口6から入ってガス出口7から出るように構成されている。このタンク5は、バッファタンクとして機能し、ガス入口6から発熱量が変化する燃料ガスが内部に連続的に流入し、既に流入して停留している燃料ガスと時間差混合され、別に形成されたガス出口7から排出されるので、燃料ガスの発熱量が変動している場合であっても、この時間差混合により、その発熱量変動の幅が縮小され、かつ、発熱量変動速度が低下させられる。   The tank 5 has a predetermined volume, and is configured such that fuel gas passing through the fuel gas supply passage 3 enters from the gas inlet 6 and exits from the gas outlet 7. The tank 5 functions as a buffer tank, and the fuel gas whose calorific value changes continuously from the gas inlet 6 flows into the inside continuously, and is mixed with the fuel gas that has already flowed in and stopped, and is formed separately. Since it is discharged from the gas outlet 7, even when the calorific value of the fuel gas fluctuates, the time difference mixing reduces the range of the calorific value variation and also reduces the calorific value fluctuation rate. .

すなわち、同時にタンク5に流入した燃料ガスは、比較的早くガス出口7から流出する部分から遅くまでタンク5内に滞留する部分まで分布している。一方、ガス入口6からは連続して新たなガスが流入してくるので、過去に流入したガスと新たに流入したガスとが絶えず混合される。つまり、タンク5に時々刻々と流入してくる発熱量変動する燃料ガスは、このようにしてタンク5の内部で時間差混合される。この明細書および請求の範囲では、このことを時間差混合と呼び、この時間差混合という作用によって、タンク5が燃料ガスの発熱量変動を抑制する機能を発揮する。その結果、タンク5のガス出口7から出ていく燃料ガスの発熱量変動幅は縮小され、変動速度は低下させられる。すなわち、発熱量変動が大きく抑制(緩和)される。   That is, the fuel gas that has flowed into the tank 5 at the same time is distributed from a portion that flows out of the gas outlet 7 relatively early to a portion that stays in the tank 5 from late. On the other hand, since new gas continuously flows in from the gas inlet 6, the gas that has flown in the past and the gas that has flowed in are continuously mixed. That is, the fuel gas that changes in the calorific value flowing into the tank 5 every moment is mixed in the tank 5 in this manner. In this specification and claims, this is called time difference mixing, and the tank 5 exerts a function of suppressing the heat amount fluctuation of the fuel gas by the action of time difference mixing. As a result, the calorific value fluctuation range of the fuel gas exiting from the gas outlet 7 of the tank 5 is reduced, and the fluctuation speed is reduced. That is, the calorific value fluctuation is greatly suppressed (relieved).

このタンク5によるバッファ効果としては、ガス入口6の変動が角速度ωのsin曲線であり、タンク5内の混合が完全混合で、その時定数がTであるとすれば、出口変動振幅/入口変動振幅=Gain=1/(1+ω2・T2)1/2となる。このことから、ω又はT(即ちタンク容量)が大きいとGainは小さくなり、つまり出口の発熱量変動幅は縮小して変動抑制効果を達成することができる。燃料ガス供給通路3の上部に図示する線図は、燃料ガスの発熱量変動を模式的に示したものである。 As a buffer effect by the tank 5, if the fluctuation of the gas inlet 6 is a sin curve of the angular velocity ω, the mixing in the tank 5 is complete mixing, and the time constant is T, the outlet fluctuation amplitude / inlet fluctuation amplitude. = Gain = 1 / (1 + ω2 · T2) 1/2 . From this, when ω or T (that is, the tank capacity) is large, Gain is small, that is, the fluctuation range of the heat generation amount at the outlet is reduced, and the fluctuation suppressing effect can be achieved. The diagram shown in the upper part of the fuel gas supply passage 3 schematically shows the variation in the calorific value of the fuel gas.

このタンク5による時間差混合が重要な構成であり、このタンク5によって燃料ガスを時間差混合することにより発熱量変動を事前に緩和して、タンク5の下流側での燃料ガスの発熱量変動を、減熱または増熱して燃焼設備のガス特性の許容変動範囲内に調整する制御が安定して行えるようにしている。   The time difference mixing by the tank 5 is an important configuration, and the fuel gas is time difference mixed by the tank 5 so as to alleviate the calorific value fluctuation in advance, and the fuel gas calorific value fluctuation on the downstream side of the tank 5 The control for adjusting the temperature within the allowable fluctuation range of the gas characteristics of the combustion facility by reducing or increasing the temperature is made stable.

このタンク5は所定の容積を有していれば構造には限定されるものではない。例えば容積が変化しない内容積固定形式のタンクでもよく、また、従来のガスタービン設備等においてガスの需給バランスを監視する装置(ガスホルダ)として用いられる内容積変動形式のタンクであってもよい。内容積変動形式のタンクとは、タンク内圧に応じて上下動しうる気密に装着された蓋部材を有するタンク等である。これらのタンクを流用して燃料ガスの発熱量変動を抑制する効果を発揮しうるタンク5とすることができる。さらに、複数のタンク5を直列配置したり並列配置してもよい。   The tank 5 is not limited to a structure as long as it has a predetermined volume. For example, the tank may be of a fixed internal volume type in which the volume does not change, or may be a tank of a variable internal volume type used as a device (gas holder) for monitoring the gas supply and demand balance in a conventional gas turbine facility or the like. The internal volume variation type tank is a tank having an airtightly attached lid member that can move up and down according to the internal pressure of the tank. By using these tanks, it is possible to obtain a tank 5 that can exhibit the effect of suppressing fluctuations in the calorific value of the fuel gas. Furthermore, a plurality of tanks 5 may be arranged in series or in parallel.

さらに、このタンク5の内部での時間差混合をより効果的に行わせるために、タンク5に、ガス入口6から流入した燃料ガスを攪拌して混合する攪拌装置を設けたり、ガス入口6から流入した燃料ガスを多数の孔を通過させて混合する多孔板等を内蔵させてもよい。   Furthermore, in order to perform the time difference mixing inside the tank 5 more effectively, the tank 5 is provided with a stirring device for stirring and mixing the fuel gas flowing in from the gas inlet 6, or flows in from the gas inlet 6. A perforated plate or the like that mixes the fuel gas through a large number of holes may be incorporated.

また、上記燃料ガス供給通路3のタンク下流側には、上記タンク5から出た燃料ガスの発熱量変動を抑制するために、その燃料ガス中に減熱または増熱用のガスを混合させる混合器8が設けられている。この混合器8の下流側には燃料ガスを圧縮するガス圧縮機9と、このガス圧縮機9で圧縮された燃料ガスを燃焼させるガスタービン2が設けられており、このガスタービン2によって発電機10が駆動されるように構成されている。   Further, on the downstream side of the tank of the fuel gas supply passage 3, in order to suppress fluctuation in the calorific value of the fuel gas discharged from the tank 5, the fuel gas is mixed with a heat reducing or increasing gas. A vessel 8 is provided. A gas compressor 9 that compresses the fuel gas and a gas turbine 2 that combusts the fuel gas compressed by the gas compressor 9 are provided on the downstream side of the mixer 8. 10 is configured to be driven.

そして、上記混合器8には、減熱または増熱用のガスを供給するための制御ガス供給配管11が接続されている。この制御ガス供給配管11には、減熱ガスの流量を調整する減熱用流量調整弁12を介して接続された減熱ガス供給器13と、増熱ガスの流量を調整する増熱用流量調整弁14を介して接続された増熱ガス供給器15とが設けられている。   The mixer 8 is connected to a control gas supply pipe 11 for supplying a gas for heat reduction or heat increase. The control gas supply pipe 11 includes a heat reduction gas supply 13 connected via a heat reduction flow rate adjusting valve 12 for adjusting the flow rate of the heat reduction gas, and a heat increase flow rate for adjusting the flow rate of the heat increase gas. A heat-increasing gas supplier 15 connected via a regulating valve 14 is provided.

上記減熱ガスとしては、不活性ガス、空気、蒸気、廃棄窒素、燃焼設備等から排出される排気ガス等が採用されうる。不活性ガスとして窒素ガス(N)が好適に採用されうるが、もちろん、不活性ガスとしてはNに限定されず、二酸化炭素(CO)やヘリウム(He)等であってもよい。上記増熱ガスとしては、中・高カロリガスである天然ガスやコークス炉ガス(COG)等が採用されうる。 As the heat reducing gas, an inert gas, air, steam, waste nitrogen, exhaust gas discharged from a combustion facility, or the like can be used. Nitrogen gas (N 2 ) can be suitably employed as the inert gas, but of course, the inert gas is not limited to N 2 and may be carbon dioxide (CO 2 ), helium (He), or the like. As the heat-increasing gas, natural gas, coke oven gas (COG), or the like, which is medium / high calorie gas, can be employed.

一方、混合器8の下流側の上記燃料ガス供給通路3には、この燃料ガス供給通路中の燃料ガスの発熱量を計測する発熱量計測器16が設けられている。この発熱量計測器16としては、ガスの発熱量を直接計測する所謂カロリメータ、可燃成分の含有率(濃度)を計測する装置などが用いられる。検出速度を重視する場合は現在では可燃性ガス濃度検出器を用いるのが好ましい。さらに、適用される燃料ガスが主に含む可燃成分の種類に応じて、また、主たる発熱量変動を生じさせる可燃成分に応じて、その成分の濃度を検出する濃度検出器を用いても良い。   On the other hand, the fuel gas supply passage 3 on the downstream side of the mixer 8 is provided with a calorific value measuring device 16 for measuring the calorific value of the fuel gas in the fuel gas supply passage. As the calorific value measuring device 16, a so-called calorimeter that directly measures the calorific value of gas, a device that measures the content (concentration) of combustible components, and the like are used. When importance is attached to the detection speed, it is preferable to use a combustible gas concentration detector at present. Further, a concentration detector that detects the concentration of the combustible component that is mainly included in the applied fuel gas or that combusts the main calorific value fluctuation may be used.

この発熱量計測器16で混合器8の下流側における燃料ガスの発熱量が監視されている。発熱量計測器16で計測された計測値は、入力経路17を介して予めガスタービン2(燃焼設備)に応じて設定された所定の設定値18と比較する第一制御器19に入力される。この第一制御器19は、PI制御器である。第一制御器19は、フィードバック制御を司っている。この第一制御器19で比較された結果、燃料ガス供給通路3の燃料ガスを減熱または増熱する制御信号は、出力経路20から分配器21を介して前記減熱用流量調整弁12または増熱用流量調整弁14に出力されるように構成されている。これによりフィードバック制御が行われる。   The calorific value measuring device 16 monitors the calorific value of the fuel gas on the downstream side of the mixer 8. The measured value measured by the calorific value measuring device 16 is input via the input path 17 to the first controller 19 that compares with a predetermined set value 18 set in advance according to the gas turbine 2 (combustion equipment). . The first controller 19 is a PI controller. The first controller 19 manages feedback control. As a result of comparison by the first controller 19, a control signal for reducing or increasing the temperature of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 is sent from the output path 20 through the distributor 21 to the heat reduction flow rate adjusting valve 12 or It is configured to output to the heat increase flow control valve 14. Thereby, feedback control is performed.

以下、このように構成された第1実施形態のガス発熱量制御装置1により、燃料ガス供給通路3内の発熱量変動する燃料ガスを、その発熱量変動幅がガスタービン2(燃焼設備)の燃料ガスとして安定して使用できる許容範囲内となるようにする制御を説明する。   Hereinafter, by the gas heat generation amount control device 1 of the first embodiment configured as described above, the fuel gas whose heat generation amount fluctuates in the fuel gas supply passage 3 is changed in the heat generation amount fluctuation range of the gas turbine 2 (combustion facility). A description will be given of the control for making the fuel gas within an allowable range that can be used stably as a fuel gas.

上記燃料ガス発生装置4から燃料ガス供給通路3を介して供給される燃料ガスは、タンク5のガス入口6から入り、このタンク5内で時間差混合される。このタンク5では、上記したように、タンク5に時々刻々と流入してくる燃料ガスが、同時にタンク5内に流入しても、比較的早くガス出口7から流出する部分から遅くまでタンク5内に滞留する部分まで分布するので、連続して流入してくる新たなガスと、過去に流入したガスとが絶えず混合されて、燃料ガス発生装置4から供給される燃料ガスの発熱量変動幅の大きな変動が抑制され、ガス出口から出る燃料ガスは、その大きな発熱量変動が抑制(緩和)された状態となる。   The fuel gas supplied from the fuel gas generator 4 through the fuel gas supply passage 3 enters from the gas inlet 6 of the tank 5 and is mixed in the tank 5 with time difference. In this tank 5, as described above, even if the fuel gas flowing into the tank 5 from time to time flows into the tank 5 at the same time, the fuel gas flows into the tank 5 from the portion that flows out of the gas outlet 7 relatively early to the later time. Therefore, the new gas that continuously flows in and the gas that has flown in the past are continuously mixed, and the fluctuation amount of the calorific value of the fuel gas supplied from the fuel gas generator 4 is distributed. Large fluctuations are suppressed, and the fuel gas exiting from the gas outlet is in a state in which large fluctuations in calorific value are suppressed (relaxed).

このように、燃料ガス供給通路3に設けた燃料ガスの時間差混合を実現しうるタンク5で燃料ガスの大きな発熱量変動を抑制せしめ、その結果、下流において減熱または増熱ガスを混合する制御を容易化して発熱量変動を抑制している。   In this way, the fuel gas supply passage 3 provided in the fuel gas supply passage 3 can suppress the large fluctuation in the calorific value of the fuel gas in the tank 5 that can realize the time difference mixing of the fuel gas, and as a result, the control for mixing the heat reduction or the heat increase gas downstream. To reduce heat generation fluctuation.

図2は図1のガス発熱量制御装置により発熱量変動が抑制(緩和)される状態を示すグラフである。この図2は、図1中のタンク5の容積を40000mとしたときに、カロリ変動する燃料ガスが流量280000Nm/hrで供給された場合のカロリ変動の抑制(緩和)状態のシミュレーション結果を示したものである。横軸は時間(秒)を示し、縦軸は燃料ガスの発熱量であるガスカロリ値(MJ/kg)を示している。 FIG. 2 is a graph showing a state in which the calorific value variation is suppressed (relaxed) by the gas calorific value control device of FIG. FIG. 2 shows a simulation result of the suppression (relaxation) state of calorie fluctuation when fuel gas that fluctuates in calorie is supplied at a flow rate of 280000 Nm 3 / hr when the volume of the tank 5 in FIG. 1 is 40000 m 3. It is shown. The horizontal axis indicates time (seconds), and the vertical axis indicates the gas calorie value (MJ / kg) that is the calorific value of the fuel gas.

図示するように、タンク5による発熱量変動幅を抑制した例としては、例えば、燃料ガス発生装置4から供給される燃料ガスの発熱量変動(オリジナル変動)は、タンクの入口部において図中二点鎖線で示すように時間によって非常にばらつきがあるが、タンク5で時間差混合した後のタンク出口での発熱量変動(抑制後変動)は、図中点線で示すように、大きな発熱量変動を抑制せしめた状態となる。具体的には、タンク5に入る前の燃料ガスのガスカロリは約5.3MJ/kgから約8.8MJ/kgまで変動しているが、タンク5から出ていく燃料ガスのガスカロリとしては、約5.8MJ/kgから約6.8MJ/kg程度となり、変動幅は大幅に縮小されている。また、図示のごとく変動周期については短周期および中周期の変動は除去され、主に長周期の変動が残存した状態となる。この効果は燃料ガスの供給流量に対してタンク5の容積を大きくするほど顕著になる傾向がある。オリジナル変動の周期が短く、変動幅が小さい場合は経済性の見地からタンク5の容積を小さくしても効果がある。   As shown in the figure, as an example in which the fluctuation range of the calorific value by the tank 5 is suppressed, for example, the fluctuation of the calorific value (original fluctuation) of the fuel gas supplied from the fuel gas generator 4 is shown in FIG. As shown by the dotted line, there is a great variation depending on the time, but the calorific value fluctuation at the tank outlet after the time difference mixing in the tank 5 (fluctuation after suppression) shows a large calorific value fluctuation as shown by the dotted line in the figure. It will be in a suppressed state. Specifically, the gas calorie of the fuel gas before entering the tank 5 varies from about 5.3 MJ / kg to about 8.8 MJ / kg, but the gas calorie of the fuel gas exiting the tank 5 is about From 5.8 MJ / kg to about 6.8 MJ / kg, the fluctuation range is greatly reduced. Further, as shown in the figure, with respect to the fluctuation cycle, the short-cycle and middle-cycle fluctuations are removed, and the long-cycle fluctuation mainly remains. This effect tends to become more prominent as the volume of the tank 5 is increased with respect to the fuel gas supply flow rate. If the cycle of the original fluctuation is short and the fluctuation width is small, it is effective to reduce the volume of the tank 5 from the viewpoint of economy.

一方、混合器8の下流側に設けられた発熱量計測器16では、燃料ガス供給通路3中の燃料ガスの発熱量が計測されている。この発熱量計測器16で計測された計測値は、入力経路17を介して第一制御器19に入力される。この第一制御器19では、発熱量計測器16から送られてきた計測値と予めガスタービン2に応じて設定された所定の設定値18とが比較される。 On the other hand, the calorific value measuring device 16 provided on the downstream side of the mixer 8 measures the calorific value of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3. The measurement value measured by the calorific value measuring device 16 is input to the first controller 19 via the input path 17. In the first controller 19, the measured value sent from the calorific value measuring device 16 is compared with a predetermined set value 18 set in advance according to the gas turbine 2.

この比較された結果、発熱量計測器16で検出された計測値から燃料ガス供給通路3の燃料ガスを減熱する必要がある場合は、出力経路20から分配器21を介して減熱用流量調整弁12に制御信号が送られて、減熱ガス供給器13から所定量の減熱ガスが混合器8に供給される。また、燃料ガスを増熱する必要がある場合は、出力経路20から分配器21を介して増熱用流量調整弁14に制御信号が送られて、増熱ガス供給器15から所定量の増熱ガスが混合器8に供給される。このようにして、ガスタービン2に供給する燃料ガスの発熱量変動幅が、ガスタービン2の燃料ガスとしての許容範囲を超えないように制御される。この混合器8で制御された後の発熱量変動は、図2に実線で示すように、大きな発熱量変動が抑制されて長周期の小幅な発熱量変動となり、ガスタービン2の燃料ガスとしての許容変動範囲内に発熱量変動を抑制した、安定した燃料ガスとすることができる。   As a result of the comparison, when it is necessary to reduce the temperature of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 from the measured value detected by the calorific value measuring device 16, the heat reduction flow rate from the output route 20 via the distributor 21. A control signal is sent to the regulating valve 12, and a predetermined amount of reduced heat gas is supplied from the reduced heat gas supply device 13 to the mixer 8. In addition, when it is necessary to increase the temperature of the fuel gas, a control signal is sent from the output path 20 to the heat increase flow control valve 14 via the distributor 21, and a predetermined amount of increase is generated from the heat increase gas supplier 15. Hot gas is supplied to the mixer 8. In this manner, the fluctuation range of the calorific value of the fuel gas supplied to the gas turbine 2 is controlled so as not to exceed the allowable range as the fuel gas of the gas turbine 2. As shown by the solid line in FIG. 2, the heat generation fluctuation after being controlled by the mixer 8 is suppressed to a large heat generation fluctuation with a long period and a small heat generation fluctuation as a fuel gas of the gas turbine 2. A stable fuel gas can be obtained in which the fluctuation of the heat generation amount is suppressed within the allowable fluctuation range.

このように第1実施形態のガス発熱量制御装置1によれば、混合器8で燃料ガスを減熱または増熱する場合、上記したようにタンク5によって大きな発熱量変動を抑制せしめた燃料ガスに対し、混合器8の下流側の発熱量変動に基いて減熱または増熱ガスを混合するフィードバック制御を行い、容易に安定した発熱量に制御することが可能である。しかも、大きな発熱量変動が抑制された状態の燃料ガスに対して制御を行うため、燃料ガス中に供給する減熱または増熱ガス量が低減される。   Thus, according to the gas heating value control device 1 of the first embodiment, when the fuel gas is reduced or increased in temperature by the mixer 8, the fuel gas in which the large heating value fluctuation is suppressed by the tank 5 as described above. On the other hand, it is possible to easily control to a stable calorific value by performing feedback control in which heat is reduced or mixed with a heat-increased gas based on the calorific value fluctuation on the downstream side of the mixer 8. In addition, since the control is performed on the fuel gas in a state where a large variation in the heat generation amount is suppressed, the amount of heat reduction or heat increase gas supplied into the fuel gas is reduced.

また、例えば、ガスタービン2の燃料ガスの発熱量変動幅が基準発熱量値(平均値)の±10%と設定されている場合であれば、タンク5の下流での発熱量の平均値をガスタービン2に設定された基準発熱量値と一致させるために、その仕様に適合させうる容積のタンク5を備えることにより、下流側では一定比率の制御ガスを供給するだけで良くなる場合もある。   Further, for example, if the fluctuation range of the calorific value of the fuel gas of the gas turbine 2 is set to ± 10% of the reference calorific value (average value), the average value of the calorific value downstream of the tank 5 is calculated. In order to match the reference calorific value set in the gas turbine 2, it may be sufficient to supply a constant ratio of control gas on the downstream side by providing the tank 5 having a volume that can meet the specifications. .

この実施形態では、燃料ガスの発熱量を減熱または増熱する例を説明したが、条件によっては減熱ガスと増熱ガスとを同時に供給するような制御を行ってもよい。しかも、燃料ガスと燃焼設備との条件によっては、減熱のみ、または増熱のみを行うような構成にして、一方のみで燃料ガスの発熱量変動を抑制するようにしてもよい。   In this embodiment, the example in which the heat generation amount of the fuel gas is reduced or increased has been described. However, depending on the conditions, control may be performed so that the heat reducing gas and the heat increasing gas are supplied simultaneously. In addition, depending on the conditions of the fuel gas and the combustion facility, a configuration in which only heat reduction or only heat increase may be performed, and only one of them may suppress fluctuations in the calorific value of the fuel gas.

また、上記混合器8をタンク5の内部、またはタンク5の外面に設け、このタンク5の内部または外面で燃料ガスを減熱または増熱するように構成してもよい。このように構成すれば、設備をコンパクトにすることができる。   Further, the mixer 8 may be provided inside the tank 5 or on the outer surface of the tank 5, and the fuel gas may be reduced or increased in temperature inside or outside the tank 5. If comprised in this way, an installation can be made compact.

図3は本発明の第2実施形態に係るガス発熱量制御装置を含んだガスタービン発電設備の一部の概略を示す配管図であり、この第2実施形態は、上記第1実施形態における混合器8の下流側に設けた発熱量計測器16からの信号に基づくフィードバック制御に加え、タンク5と混合器8との間の燃料ガス供給通路3中の燃料ガスの発熱量変動を計測してフィードフォワード制御を行うようにした実施形態である。上記第1実施形態と同一の構成には同一符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 3 is a piping diagram showing an outline of a part of a gas turbine power generation facility including a gas heating value control device according to a second embodiment of the present invention. This second embodiment is a mixing in the first embodiment. In addition to feedback control based on a signal from a calorific value measuring device 16 provided downstream of the vessel 8, the calorific value fluctuation of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 between the tank 5 and the mixer 8 is measured. This is an embodiment in which feedforward control is performed. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

図示するように、タンク5と混合器8との間の燃料ガス供給通路3に第二発熱量計測器23が設けられている。この第二発熱量計測器23で計測された燃料ガス供給通路3中の燃料ガスの発熱量は、入力経路24を介して第二制御器25に入力されている。この第2実施形態における第二制御器25からは、タンク5によって発熱量変動を抑制せしめた燃料ガスに残存している発熱量変動の残余分に対する制御信号が出力される。第二制御器25はフィードフォワード制御を司っており、上記第一制御器19と一体的に形成されていてもよい。   As shown in the drawing, a second calorific value measuring device 23 is provided in the fuel gas supply passage 3 between the tank 5 and the mixer 8. The calorific value of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 measured by the second calorific value meter 23 is input to the second controller 25 via the input path 24. From the second controller 25 in the second embodiment, a control signal is output for the remaining heat generation amount fluctuation remaining in the fuel gas whose heat generation amount fluctuation is suppressed by the tank 5. The second controller 25 governs feedforward control and may be formed integrally with the first controller 19.

一方、上記第1実施形態と同様に、混合器8の下流側に設けられた発熱量計測器16で計測された燃料ガス供給通路3中の燃料ガスの発熱量の計測値が入力経路17を介して第一制御器19に入力され、この第一制御器19で予めガスタービン2に応じて設定された所定の設定値18とが比較され、燃料ガス供給通路3の燃料ガスを減熱する必要がある場合は出力経路20に減熱の制御信号が、増熱する必要がある場合は出力経路20に増熱の制御信号が出力される。   On the other hand, as in the first embodiment, the measured value of the calorific value of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 measured by the calorific value measuring device 16 provided on the downstream side of the mixer 8 is input to the input path 17. To the first controller 19 and is compared with a predetermined set value 18 set in advance according to the gas turbine 2 by the first controller 19 to reduce the temperature of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3. When necessary, a heat reduction control signal is output to the output path 20, and when it is necessary to increase heat, a heat increase control signal is output to the output path 20.

そして、この減熱または増熱の制御信号が、上記第二制御器25から出力経路26を介して出力された減熱または増熱の制御信号で補正される。第一制御器19からの制御信号が第二制御器25からの制御信号で補正された結果、燃料ガス供給通路3の燃料ガスを減熱する必要がある場合は、分配器21を介して減熱用流量調整弁12に制御信号が送られて、減熱ガス供給器13から所定量の減熱ガスが混合器8に供給される。また、燃料ガスを増熱する必要がある場合は、分配器21を介して増熱用流量調整弁14に制御信号が送られて、増熱ガス供給器15から所定量の増熱ガスが混合器8に供給される。   The heat reduction or heat increase control signal is corrected by the heat reduction or heat increase control signal output from the second controller 25 via the output path 26. As a result of correcting the control signal from the first controller 19 with the control signal from the second controller 25, if it is necessary to reduce the temperature of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3, it is reduced via the distributor 21. A control signal is sent to the heat flow regulating valve 12, and a predetermined amount of the reduced heat gas is supplied from the reduced heat gas supply device 13 to the mixer 8. Further, when it is necessary to increase the temperature of the fuel gas, a control signal is sent to the heat increase flow control valve 14 via the distributor 21, and a predetermined amount of the heat increase gas is mixed from the heat increase gas supply unit 15. Is supplied to the vessel 8.

この第2実施形態のガス発熱量制御装置27によれば、混合器8で燃料ガスを減熱または増熱する場合、上記第1実施形態のように、タンク5によって大きな発熱量変動を抑制せしめた燃料ガスの、混合器下流側における発熱量変動に基いて減熱または増熱ガスを混合するフィードバック制御で発熱量を調整する制御に加え、混合器8の上流側でタンク5から出た燃料ガス中に残存する発熱量変動に基いて減熱または増熱ガスを混合するフィードフォワード制御で発熱量を調整するため、第1実施形態に比べて速い発熱量変動にも追従して安定した所定変動幅に発熱量を調整することが可能となる。この場合も、大きな発熱量変動が抑制された状態の燃料ガスに対して調整するため、燃料ガス中に供給する減熱または増熱ガスの量が低減される。   According to the gas calorific value control device 27 of the second embodiment, when the fuel gas is reduced or increased in temperature by the mixer 8, the large calorific value fluctuation is suppressed by the tank 5 as in the first embodiment. In addition to control for adjusting the calorific value by feedback control that mixes heat-reducing gas or heat-reducing gas based on fluctuations in calorific value on the downstream side of the mixer, fuel discharged from the tank 5 on the upstream side of the mixer 8 Since the heat generation amount is adjusted by feedforward control in which the heat is reduced or mixed with the heat-increased gas based on the heat generation amount fluctuation remaining in the gas, a predetermined value that is stable following the heat generation amount fluctuation that is faster than in the first embodiment. It becomes possible to adjust the heat generation amount within the fluctuation range. Also in this case, since the adjustment is made for the fuel gas in a state where a large variation in the heat generation amount is suppressed, the amount of heat reduction or heat increase gas supplied into the fuel gas is reduced.

なお、この第2実施形態では、フィードバック制御に加えてフィードフォワード制御を行うように構成しているが、タンク下流の燃料ガスは、このタンク5によって発熱量変動幅が縮小されているので、第二制御器25に入力される第二発熱量計測器23で計測された燃料ガス供給通路3中の燃料ガスの発熱量と流量とに基づいて、この第二制御器25で予めガスタービン2に応じて設定された所定の設定値18と比較し、燃料ガス供給通路3の燃料ガスを減熱する必要がある場合は出力経路20に減熱の制御信号を出力し、増熱する必要がある場合は出力経路20に増熱の制御信号を出力するように構成してもよい。この場合のフィードフォワード制御は、増熱、減熱ガスを混合する前の燃料ガスの発熱量と流量に基いて、混合後の発熱量が所定値となるのに必要な混合量を算出し、該混合量を指令値(目標値)として与えて混合するような必要量混合制御を行う。この制御は、第二制御器25のみによるフィードフォワード制御で行っている。 In the second embodiment, the feedforward control is performed in addition to the feedback control. However, since the fuel gas downstream of the tank has a heat generation amount fluctuation range reduced by the tank 5, Based on the calorific value and flow rate of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 measured by the second calorific value meter 23 input to the second controller 25, the second controller 25 preliminarily sends the gas turbine 2 to the gas turbine 2. When it is necessary to reduce the temperature of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 by comparison with a predetermined set value 18 set accordingly, it is necessary to output a heat reduction control signal to the output path 20 to increase the temperature. In some cases, a control signal for increasing heat may be output to the output path 20. In this case, the feedforward control calculates the mixing amount necessary for the heating value after mixing to be a predetermined value based on the heating value and flow rate of the fuel gas before mixing the heat increasing and decreasing heat gas, Necessary amount mixing control is performed such that the mixing amount is given as a command value (target value) and mixing is performed. This control is performed by feedforward control only by the second controller 25.

図4は図3のガス発熱量制御装置27により発熱量変動が緩和される状態を示すグラフである。この図4は、上記図2と同一条件でシミュレーションした状態を示している。この第2実施形態によれば、図に実線で示すように、上記図2と比べて、混合器8で制御された後の発熱量変動は、大きな発熱量変動が抑制されて長周期のより小幅の発熱量変動となり、ガスタービン2の燃料ガスとしての許容範囲内で安定した燃料ガスとすることができる。   FIG. 4 is a graph showing a state in which the heat generation amount fluctuation is alleviated by the gas heat generation amount control device 27 of FIG. FIG. 4 shows a state simulated under the same conditions as in FIG. According to the second embodiment, as shown by a solid line in the figure, compared to FIG. 2 described above, the calorific value fluctuation after being controlled by the mixer 8 has a long period of time because the large calorific value fluctuation is suppressed. The amount of heat generation is small, and the fuel gas can be stabilized within the allowable range as the fuel gas of the gas turbine 2.

図5は本発明の第3実施形態に係るガス発熱量制御装置を含んだガスタービン発電設備の一部の概略を示す配管図であり、この第3実施形態は、予めタンク5のガス入口6における発熱量変動からガス出口7における発熱量変動を予測したシミュレーションモデルを作成し、タンク5の上流側に設けた第三発熱量計測器29で計測した燃料ガスの発熱量信号から上記シミュレーションモデルに基づいてタンク5出口における発熱量変動を予測して混合器8で減熱または増熱するフィードフォワード制御を行うようにしている。なお、上記第2実施形態と同一の構成には同一符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 5 is a piping diagram showing an outline of a part of a gas turbine power generation facility including a gas heating value control device according to the third embodiment of the present invention. This third embodiment is a gas inlet 6 of the tank 5 in advance. A simulation model in which the heat generation amount variation at the gas outlet 7 is predicted from the heat generation amount variation at the gas outlet 7 is created, and the fuel gas heat generation amount signal measured by the third heat generation amount measuring device 29 provided on the upstream side of the tank 5 is converted into the simulation model. Based on this, the heat generation amount fluctuation at the outlet of the tank 5 is predicted, and feedforward control for reducing or increasing the heat by the mixer 8 is performed. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the said 2nd Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図示するように、タンク5の上流側の燃料ガス供給通路3に第三発熱量計測器29が設けられている。この第三発熱量計測器29で計測された燃料ガス供給通路3中の燃料ガスの発熱量は、入力経路30を介してシミュレーションモデルを組込んだシミュレータ31に入力される。   As shown in the figure, a third calorific value measuring device 29 is provided in the fuel gas supply passage 3 upstream of the tank 5. The calorific value of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 measured by the third calorific value measuring device 29 is input via the input path 30 to the simulator 31 incorporating the simulation model.

このシミュレータ31に予め組込まれているシミュレーションモデルは、有限要素法等によってバッファタンクモデルのシミュレーションを行い、その結果を元に、使用するバッファタンクの容積及び形状に応じたシミュレーションモデルとして作成する。このシミュレーションモデルとしては、例えば、所定のガス流量と容積のタンク5において、複数の一次遅れと無駄時間の系の信号を定数倍して加え合わせたものを用い、その時定数に検出器の遅れ相当の補正を行って作成する。 The simulation model incorporated in advance in the simulator 31 is created as a simulation model corresponding to the volume and shape of the buffer tank to be used, based on the result of simulating the buffer tank model by the finite element method or the like. As this simulation model, for example, in a tank 5 of a predetermined gas flow rate and volume, a plurality of first-order lag and dead time system signals multiplied by a constant number are added together, and the time constant corresponds to the detector delay. Make a correction.

図6は図5の第3実施形態に係るガス発熱量制御装置におけるシミュレーションモデルの一例を示すブロック図である。上記シミュレーションモデルとしては、一次遅れと無駄時間の系の信号を定数倍して加え合わせて作成するが、この図では、説明上、3つの系に基づく例を示している。具体的には、第三発熱量計測器29での計測信号に対して、計測器の一次遅れをシミュレーションモデル上流に図示する遅れ補償(1+Ta*s)/(1+Tb*s)により補償し、その信号に対して、複数の一次遅れの系と無駄時間の系とを線形結合したものを定数倍して加え合わせてタンク5のガス出口7における発熱量変動を予測している。なお、図6の各記号は、s;ラプラス変換パラメータ、Ta,Tb;遅れ補償定数、T1,T2,T3;一次遅れ、L1,L2,L3;無駄時間、G1,G2,G3;定数倍係数、をそれぞれ示している。 FIG. 6 is a block diagram showing an example of a simulation model in the gas heating value control apparatus according to the third embodiment of FIG. The simulation model is created by adding and multiplying the signals of the first-order lag and dead time systems by a constant, but this figure shows an example based on three systems for explanation. Specifically, with respect to the measurement signal from the third calorific value measuring device 29, the first-order lag of the measuring device is compensated by delay compensation (1 + Ta * s) / (1 + Tb * s) illustrated upstream of the simulation model, A linear combination of a plurality of first-order lag systems and dead time systems is added to the signal by multiplying by a constant, and the heat generation amount fluctuation at the gas outlet 7 of the tank 5 is predicted. Each symbol in FIG. 6 is s; Laplace transform parameter, Ta, Tb; delay compensation constant, T1, T2, T3; first order delay, L1, L2, L3; dead time, G1, G2, G3; , Respectively.

このようなシミュレーションモデルによって予測されたタンク5のガス出口7における発熱量変動の信号が、経路32を介して上記第二制御器25に出力される。この第二制御器25では、経路32を介して出力された信号と、予めガスタービン2に応じて設定された所定の設定値18とが比較される。 A signal of fluctuation of the heat generation amount at the gas outlet 7 of the tank 5 predicted by such a simulation model is output to the second controller 25 via the path 32. In the second controller 25, a signal output via the path 32 is compared with a predetermined set value 18 set in advance according to the gas turbine 2.

この比較された結果、第三発熱量計測器29で計測された計測値から燃料ガス供給通路3の燃料ガスを減熱する必要がある場合は、出力経路20から分配器21を介して減熱用流量調整弁12に制御信号が送られて、減熱ガス供給器13から所定量の減熱ガスが混合器8に供給される。また、燃料ガスを増熱する必要がある場合は、出力経路20から分配器21を介して増熱用流量調整弁14に制御信号が送られて、増熱ガス供給器15から所定量の増熱ガスが混合器8に供給される。   As a result of the comparison, when it is necessary to reduce the temperature of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 from the measurement value measured by the third calorific value measuring device 29, the heat is reduced from the output route 20 via the distributor 21. A control signal is sent to the flow rate adjusting valve 12, and a predetermined amount of reduced heat gas is supplied from the reduced heat gas supply device 13 to the mixer 8. In addition, when it is necessary to increase the temperature of the fuel gas, a control signal is sent from the output path 20 to the heat increase flow control valve 14 via the distributor 21, and a predetermined amount of increase is generated from the heat increase gas supplier 15. Hot gas is supplied to the mixer 8.

このような第3実施形態のガス発熱量制御装置33によれば、燃料ガスに速い発熱量変動を生じたとしても、タンク5の上流側でその速い発熱量変動を計測し、その発熱量変動に応じた制御をシミュレーションモデルに基いて行うので、追従性良く発熱量変動を抑制することができる。しかも、第2実施形態における第二発熱量計測器23に計測時間遅れを生じるような場合でも、この第3実施形態のガス発熱量制御装置33では対応できる。   According to the gas calorific value control device 33 of the third embodiment, even if a rapid calorific value fluctuation occurs in the fuel gas, the rapid calorific value fluctuation is measured on the upstream side of the tank 5, and the calorific value fluctuation is measured. Since the control according to the above is performed based on the simulation model, it is possible to suppress the calorific value fluctuation with good followability. Moreover, even when a measurement time delay occurs in the second calorific value measuring device 23 in the second embodiment, the gas calorific value control device 33 in the third embodiment can cope with it.

図7は本発明の第4実施形態に係るガス発熱量制御装置を含んだガスタービン発電設備の一部の概略を示す配管図であるが、この第4実施形態は、上記第3実施形態のフィードフォワード制御に上記第1または第2実施形態のフィードバック制御を加えている。なお、上記第2,第3実施形態と同一の構成には同一符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 7 is a piping diagram showing an outline of a part of a gas turbine power generation facility including a gas heating value control device according to a fourth embodiment of the present invention. This fourth embodiment is the same as the third embodiment. The feedback control of the first or second embodiment is added to the feedforward control. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the said 2nd, 3rd embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図示するように、図5の構成に加え、混合器の下流側に設けられた発熱量計測器16で計測された燃料ガス供給通路3中の燃料ガス発熱量の計測値が第一制御器19に入力され、この第一制御器19で予めガスタービン2に応じて設定された所定の設定値18とが比較され、燃料ガス供給通路3の燃料ガスを減熱する必要がある場合は出力経路20に減熱の制御信号が、増熱する必要がある場合は出力経路20に増熱の制御信号が出力される。   As shown in the drawing, in addition to the configuration of FIG. 5, the measured value of the fuel gas heat generation amount in the fuel gas supply passage 3 measured by the heat generation amount measuring device 16 provided on the downstream side of the mixer is the first controller 19. Is compared with a predetermined set value 18 set in advance according to the gas turbine 2 by the first controller 19, and if it is necessary to reduce the temperature of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3, the output path A heat reduction control signal is output to the output path 20 when it is necessary to increase the heat.

そして、この減熱または増熱のフィードバック制御の信号が、上記第二制御器25から出力された減熱または増熱のフィードフォワード制御の信号で補正される。第一制御器19からの制御信号が第二制御器25からの制御信号で補正された結果、燃料ガス供給通路3の燃料ガスを減熱する必要がある場合は、分配器21を介して減熱用流量調整弁12に制御信号が送られて、減熱ガス供給器13から所定量の減熱ガスが混合器8に供給される。また、燃料ガスを増熱する必要がある場合は、分配器21を介して増熱用流量調整弁14に制御信号が送られて、増熱ガス供給器15から所定量の増熱ガスが混合器8に供給される。   The heat reduction or heat increase feedback control signal is corrected by the heat reduction or heat increase feedforward control signal output from the second controller 25. As a result of correcting the control signal from the first controller 19 with the control signal from the second controller 25, if it is necessary to reduce the temperature of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3, it is reduced via the distributor 21. A control signal is sent to the heat flow regulating valve 12, and a predetermined amount of the reduced heat gas is supplied from the reduced heat gas supply device 13 to the mixer 8. Further, when it is necessary to increase the temperature of the fuel gas, a control signal is sent to the heat increase flow control valve 14 via the distributor 21, and a predetermined amount of the heat increase gas is mixed from the heat increase gas supply unit 15. Is supplied to the vessel 8.

図8は図7のガス発熱量制御装置により発熱量変動が抑制(緩和)される状態を示すグラフであり、上記したようにタンク5の上流側における燃料ガスの発熱量変動をシミュレーションモデルに基いて制御するフィードフォワード制御と、混合器8の下流側における燃料ガスの発熱量変動に基いて制御するフィードバック制御とによって制御された後の発熱量変動は、実線で示すように、大きな発熱量変動がより抑制されて長周期の小幅な発熱量変動となり、ガスタービン2の燃料ガスとしての許容変動範囲内で安定した燃料ガスとすることができる。   FIG. 8 is a graph showing a state in which the calorific value fluctuation is suppressed (relieved) by the gas calorific value control device of FIG. 7. As described above, the calorific value fluctuation of the fuel gas on the upstream side of the tank 5 is based on the simulation model. As shown by the solid line, the calorific value fluctuation after the feedforward control that is controlled by the feedback control and the feedback control that is controlled based on the fluctuation of the calorific value of the fuel gas on the downstream side of the mixer 8 is large. Is suppressed to a small amount of heat generation fluctuation with a long cycle, and the fuel gas can be stabilized within the allowable fluctuation range as the fuel gas of the gas turbine 2.

つまり、この第4実施形態のガス発熱量制御装置35によれば、燃料ガスに速い発熱量変動を生じたとしても、タンク5の上流側でその速い発熱量変動を計測し、その発熱量変動に応じた制御をシミュレーションモデルに基いて行うので、追従性良く発熱量変動を抑制することができる。しかも、この第4実施形態のガス発熱量制御装置35によれば、上記第2実施形態のガス発熱量制御装置27のように、第二発熱量計測器23に計測時間遅れを生じるような場合でも対応できる。   That is, according to the gas calorific value control device 35 of the fourth embodiment, even if a rapid calorific value fluctuation occurs in the fuel gas, the rapid calorific value fluctuation is measured on the upstream side of the tank 5, and the calorific value fluctuation is measured. Since the control according to the above is performed based on the simulation model, it is possible to suppress the calorific value fluctuation with good followability. Moreover, according to the gas heat generation amount control device 35 of the fourth embodiment, when the measurement time delay occurs in the second heat generation amount measuring device 23 as in the gas heat generation amount control device 27 of the second embodiment. But you can.

さらに、この実施形態では、シミュレータ31内に現実のタンク特性を近似し得るシミュレーションモデルを組込んだフィードフォワード制御を適用し、タンク5上流に設けられた第三発熱量計測器29の計測時間よりも長いタンク内滞留時間を巧妙に利用することで計測時間遅れを補償してタンク出口の発熱量を高精度に予測するので、フィードフォワード制御による良好な追従性を実現して、ガスタービン2の入側での残余の発熱量変動幅を許容制限範囲内に抑えて設備の連続安定運転を実現することができる。   Furthermore, in this embodiment, the feedforward control incorporating a simulation model that can approximate the actual tank characteristics is applied in the simulator 31, and the measurement time of the third calorific value measuring device 29 provided upstream of the tank 5 is applied. However, it makes use of the long tank residence time to compensate for the measurement time delay and accurately predicts the amount of heat generated at the outlet of the tank. Continuous stable operation of the equipment can be realized by suppressing the fluctuation range of the remaining heat generation amount on the entry side within the allowable limit range.

図9は本発明の第5実施形態に係るガス発熱量制御装置を含んだガスタービン発電設備の一部の概略を示す配管図であり、この第5実施形態は、上記第4実施形態に加え、燃料ガス供給通路3の上部に模式的に図示する線図のように、燃料ガスの発熱量変動の平均値が、一定幅で上昇または下降するような場合でも制御できるようにした実施形態である。なお、上記第4実施形態と同一の構成には同一符号を付し、その説明は省略する。   FIG. 9 is a piping diagram showing an outline of part of a gas turbine power generation facility including a gas heating value control device according to a fifth embodiment of the present invention. This fifth embodiment is in addition to the fourth embodiment. As shown in the diagram schematically shown in the upper part of the fuel gas supply passage 3, the fuel gas calorific value fluctuation average value can be controlled even when it rises or falls within a certain range. is there. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure same as the said 4th Embodiment, and the description is abbreviate | omitted.

図示するように、この第5実施形態では、タンク5の上流側の燃料ガス供給通路3に第二混合器37が設けられ、この第二混合器37の上流側の燃料ガス供給通路3に第三発熱量計測器29が設けられている。この第三発熱量計測器29で計測された燃料ガス供給通路3中の燃料ガスの発熱量が、入力経路30から第三制御器38に入力されている。また、この第三制御器38には、タンク5の下流側に設けられた混合器8の下流側に設けられた発熱量計測器16で計測された燃料ガスの発熱量も入力経路17から入力されている。そして、この第三制御器38で、混合器8の下流側における発熱量変動の平均値に対して、タンク5の上流側における発熱量変動の平均値に一定幅の上昇又は下降がないかが監視されている。この第三制御器38が、監視制御器である。   As shown in the figure, in the fifth embodiment, a second mixer 37 is provided in the fuel gas supply passage 3 upstream of the tank 5, and the second fuel gas supply passage 3 upstream of the second mixer 37 is provided with the second mixer 37. Three calorific value measuring devices 29 are provided. The calorific value of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 measured by the third calorific value measuring device 29 is input from the input path 30 to the third controller 38. In addition, the third controller 38 also receives the calorific value of the fuel gas measured by the calorific value meter 16 provided on the downstream side of the mixer 8 provided on the downstream side of the tank 5 from the input path 17. Has been. The third controller 38 monitors whether the average value of the calorific value fluctuation on the upstream side of the tank 5 has a certain range of rise or fall relative to the average value of the calorific value fluctuation on the downstream side of the mixer 8. Has been. The third controller 38 is a monitoring controller.

そして、タンク5の上流側における燃料ガスの発熱量変動の平均値に一定幅の上昇又は下降が計測された場合、この第三制御器38から出力経路39と分配器40とを介して、減熱する場合は減熱用流量調整弁41に、減熱ガス供給器42から所定量の減熱ガスを第二制御ガス供給配管45から第二混合器37に供給する制御信号が出力され、増熱する場合は増熱用流量調整弁43に、増熱ガス供給器44から所定量の増熱ガスを第二制御ガス供給配管45から第二混合器37に供給する制御信号が出力される。   Then, when an increase or decrease of a certain width is measured in the average value of the variation in the calorific value of the fuel gas on the upstream side of the tank 5, it is reduced from the third controller 38 via the output path 39 and the distributor 40. In the case of heating, a control signal for supplying a predetermined amount of heat reduction gas from the heat reduction gas supply unit 42 to the second mixer 37 from the second control gas supply pipe 45 is output to the heat reduction flow rate adjustment valve 41, In the case of heating, a control signal for supplying a predetermined amount of the heat-up gas from the heat-up gas supply device 44 to the second mixer 37 from the second control gas supply pipe 45 is output to the heat-up flow adjustment valve 43.

一方、上記第三発熱量計測器29で計測された燃料ガス供給通路3内の燃料ガスの発熱量は、シミュレーションモデル組込んだシミュレータ31にも入力されている。また、上記第三制御器38から出力経路39に出力された制御信号もシミュレータ31に入力されている。   On the other hand, the calorific value of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 measured by the third calorific value measuring device 29 is also input to a simulator 31 incorporating a simulation model. A control signal output from the third controller 38 to the output path 39 is also input to the simulator 31.

図10は、この第5実施形態に係るガス発熱量制御装置46におけるシミュレータ31に予め組込まれているシミュレーションモデルの例を示すブロック図である。この図では、図9のタンク5の上流側に記載したように、平均値の高い発熱量変動を減熱する場合を説明する。この場合、図9の減熱用流量調整弁41を制御して減熱ガス供給器42から減熱ガスを第二混合器37に供給する場合を説明する。このシミュレーションモデルとしても、複数の一次遅れと無駄時間の系の信号を定数倍して加え合わせて作成しているが、この図でも、説明上、3つの系に基づく例を示している。   FIG. 10 is a block diagram showing an example of a simulation model incorporated in advance in the simulator 31 in the gas heating value control device 46 according to the fifth embodiment. In this figure, as described on the upstream side of the tank 5 in FIG. 9, a case where the heat generation amount fluctuation with a high average value is reduced will be described. In this case, the case where the heat reduction gas supply device 42 is supplied to the second mixer 37 by controlling the heat reduction flow rate adjustment valve 41 of FIG. 9 will be described. This simulation model is also created by adding a plurality of first-order lag and dead time system signals multiplied by a constant, but this figure also shows an example based on three systems for explanation.

また、このシミュレーションモデルの場合、タンク5の上流側で燃料ガスの発熱量変動平均値に差を生じた場合の補正をシミュレーションモデルの上流側で行うようにしている。具体的には、第三発熱量計測器29での計測信号に対して、計測器の一次遅れをシミュレーションモデル上流に図示する遅れ補償(1+Ta*s)/(1+Tb*s)により補償し、その信号に対して、発熱量変動の平均値差を補正すべく減熱ガスを供給した後の補正を第三制御器38で行い、その補正後の信号に対して、複数の一次遅れと無駄時間の系の信号を定数倍して加え合わせてタンク5のガス出口7における発熱量変動を予測している。なお、図10の各記号は前記図6と同一であり、s;ラプラス変換パラメータ、Ta,Tb;遅れ補償定数、T1,T2,T3;一次遅れ、L1,L2,L3;無駄時間、G1,G2,G3;定数倍係数、をそれぞれ示している。第二制御器25内の式は、変動分の微分式を示している。   Further, in the case of this simulation model, correction is performed on the upstream side of the simulation model in the case where a difference occurs in the fuel gas calorific value variation average value on the upstream side of the tank 5. Specifically, with respect to the measurement signal from the third calorific value measuring device 29, the first-order lag of the measuring device is compensated by delay compensation (1 + Ta * s) / (1 + Tb * s) illustrated upstream of the simulation model, The third controller 38 performs correction after supplying the heat reducing gas to correct the average value difference of the calorific value fluctuation with respect to the signal, and a plurality of primary delays and dead time with respect to the corrected signal. The signal of the system is multiplied by a constant and added to predict the fluctuation of the heat generation at the gas outlet 7 of the tank 5. Each symbol in FIG. 10 is the same as that in FIG. 6, and s: Laplace transform parameter, Ta, Tb; delay compensation constant, T1, T2, T3; first order delay, L1, L2, L3; dead time, G1, G2, G3; constant multiplication factors, respectively. The expression in the second controller 25 is a differential expression for fluctuation.

そして、このようなシミュレーションモデルによって予測されたタンク5のガス出口7における発熱量変動の信号が経路32を介して上記第二制御器25に出力される。この第二制御器25からは、タンク5によって発熱量変動の平均差が抑制された燃料ガスに残存すると予測された発熱量変動の残余分に対する制御信号が出力される。   Then, a calorific value fluctuation signal at the gas outlet 7 of the tank 5 predicted by such a simulation model is output to the second controller 25 via the path 32. The second controller 25 outputs a control signal for the remainder of the calorific value fluctuation predicted to remain in the fuel gas in which the average difference in calorific value fluctuation is suppressed by the tank 5.

一方、上記第4実施形態と同様に、混合器8の下流側に設けられた発熱量計測器16で計測された燃料ガス供給通路3中の燃料ガス発熱量の計測値が第一制御器19に入力され、この第一制御器19で予めガスタービン2に応じて設定された所定の設定値18とが比較され、燃料ガス供給通路3の燃料ガスを減熱する必要がある場合は出力経路20に減熱の制御信号が出力される。   On the other hand, as in the fourth embodiment, the measured value of the calorific value of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3 measured by the calorific value measuring device 16 provided on the downstream side of the mixer 8 is the first controller 19. Is compared with a predetermined set value 18 set in advance according to the gas turbine 2 by the first controller 19, and if it is necessary to reduce the temperature of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3, the output path A heat reduction control signal is output to 20.

そして、この減熱の制御信号が、上記第二制御器25から出力経路26に出力された制御信号で補正される。第一制御器19からの制御信号が第二制御器25からの制御信号で補正された結果、燃料ガス供給通路3の燃料ガスを減熱する必要がある場合は、分配器21を介して減熱用流量調整弁12に制御信号が送られて、減熱ガス供給器13から所定量の減熱ガスが混合器8に供給される。これにより、燃料ガスの発熱量が許容変動範囲内に調整される。   The heat reduction control signal is corrected by the control signal output from the second controller 25 to the output path 26. As a result of correcting the control signal from the first controller 19 with the control signal from the second controller 25, if it is necessary to reduce the temperature of the fuel gas in the fuel gas supply passage 3, it is reduced via the distributor 21. A control signal is sent to the heat flow regulating valve 12, and a predetermined amount of the reduced heat gas is supplied from the reduced heat gas supply device 13 to the mixer 8. Thereby, the calorific value of the fuel gas is adjusted within the allowable fluctuation range.

ここでは燃料ガスを減熱する例を説明したが、燃料ガスを増熱する必要がある場合は、分配器21を介して増熱用流量調整弁14に制御信号が送られて、増熱ガス供給器15から所定量の増熱ガスが混合器8に供給される。   Here, an example of reducing the temperature of the fuel gas has been described. However, when it is necessary to increase the temperature of the fuel gas, a control signal is sent via the distributor 21 to the flow rate adjusting valve 14 for increasing the temperature of the heated gas. A predetermined amount of the heat increasing gas is supplied from the supplier 15 to the mixer 8.

この第5実施形態のガス発熱量制御装置46によれば、燃料ガスの発熱量変動の平均値に一定量の上昇または下降を生じても、その平均値の上昇または下降をタンク5の上流側で抑制できるので、発熱量変動の平均値が変化するような燃料ガスであっても、ガスタービン2の燃料ガスとしての許容範囲内となるように制御することが安定してできる。   According to the gas calorific value control device 46 of the fifth embodiment, even if a certain amount of rise or fall occurs in the average value of the fluctuation in the calorific value of the fuel gas, the rise or fall of the average value is detected on the upstream side of the tank 5. Therefore, even if the fuel gas has a change in the average value of the calorific value variation, it can be stably controlled to be within the allowable range as the fuel gas of the gas turbine 2.

この場合も、条件によっては減熱ガスと増熱ガスとを同時に供給するような制御を行ってもよく、また、燃料ガスの条件によっては、減熱のみまたは増熱のみを行うような構成にして、一方のみで燃料ガスの発熱量変動平均値を抑制するようにしてもよい。   In this case, depending on the conditions, control may be performed so that the heat-reducing gas and the heat-reducing gas are supplied simultaneously, and depending on the fuel gas conditions, only heat reduction or only heat increase may be performed. Thus, the fuel gas calorific value variation average value may be suppressed by only one side.

以上説明した実施形態のガス発熱量制御装置(方法)を適用すれば、種々の燃料ガスについて発熱量変動を確実に燃焼設備の許容範囲内に抑制して安定化させ、有効かつ高効率に利用することができる。   If the gas calorific value control device (method) of the embodiment described above is applied, the fluctuation of the calorific value of various fuel gases is reliably suppressed and stabilized within the allowable range of the combustion equipment, and used effectively and efficiently. can do.

また、以上説明した実施形態では、燃焼設備としてガスタービンを例示しているが、本発明における燃焼設備はガスタービンに限定されない。これらのガス発熱量制御装置は、他の燃焼設備、例えば、ボイラ、加熱炉、焼却炉等に適用することも可能である。   Moreover, in embodiment described above, although the gas turbine is illustrated as a combustion equipment, the combustion equipment in this invention is not limited to a gas turbine. These gas heat generation amount control devices can also be applied to other combustion facilities such as boilers, heating furnaces, incinerators, and the like.

さらに、以上説明した実施形態では、燃料ガスの発熱量を減熱または増熱できるように構成した例を説明したが、減熱のみ、または増熱のみが行えるような構成であってもよい。しかも、減熱または増熱の両方を同時に行えるように構成してもよい。   Further, in the above-described embodiment, the example in which the calorific value of the fuel gas can be reduced or increased has been described, but a configuration in which only heat reduction or only increase in heat may be performed. And you may comprise so that both heat reduction or heat increase can be performed simultaneously.

また、以上説明した実施形態では、個々別々の機能を備えた制御器を設けているが、任意に統合してもよい。   Moreover, in embodiment described above, the controller provided with each separate function is provided, However, You may integrate arbitrarily.

さらに、使用する燃料ガスには、高炉ガス(BFG)、転炉ガス(LDG)、石炭層に含まれる石炭層ガス(「Coal mine gas」であり、CMGと表す)、直接還元製鉄法や溶融還元製鉄法によって発生する副生ガス、GTL(Gas−to−Liquid)プロセスにおいて発生するテイルガス(Tail gas)、オイルサンドからオイル精製プロセスに伴って発生する副生ガス、プラズマを用いたゴミ焼却によって発生するガス、生ゴミを含む一般廃棄物がその埋め立て地において発酵、分解する過程で生じるメタンガス(Landfill gas)、および、その他の類似の原料を化学反応させることに伴って発生する副生ガス等の低カロリガス等が含まれる。また、燃料ガスとしては、低カロリガスのみならず、中カロリガス、高カロリガスも含まれる。もちろん、燃料ガスとしては、上記ガスを単独はもとより、二種類以上のガスを適宜混合させて使用する場合、および、これらのガスを混合させたガスにも本発明を適用することができる。   Furthermore, the fuel gas used includes blast furnace gas (BFG), converter gas (LDG), coal bed gas contained in the coal bed ("Coal mines gas", referred to as CMG), direct reduction iron manufacturing method and melting By-product gas generated by the reduced iron manufacturing method, tail gas generated in GTL (Gas-to-Liquid) process, by-product gas generated from oil sand during oil refining process, by dust incineration using plasma Gas generated, methane gas (Landfill gas) generated in the process of fermenting and decomposing general waste including raw garbage in the landfill, and by-product gas generated by chemically reacting other similar raw materials, etc. Low calorie gas and the like. Further, the fuel gas includes not only low calorie gas but also medium calorie gas and high calorie gas. Of course, as the fuel gas, the present invention can be applied not only to the above gas alone, but also to a mixture of two or more gases as appropriate, and to a gas obtained by mixing these gases.

なお、上述したいずれの実施形態も、基本機能を説明するための概念図であり、実際には関連補助装置や実装品(例えば、弁、起動装置、変圧器、遮断機、タンク類等)については省略して記述していない。   In addition, any of the above-described embodiments is a conceptual diagram for explaining the basic function, and actually relates to related auxiliary devices and mounted products (for example, valves, activation devices, transformers, circuit breakers, tanks, etc.). Is omitted and not described.

本発明によれば、ガス特性が変動するガスの発熱量変動を抑制し、ガスタービンやボイラ、加熱炉、焼却炉等の燃焼設備に安定した燃料ガスとして供給するガス発熱量制御装置として利用できる。   The present invention can be used as a gas calorific value control device that suppresses fluctuations in the calorific value of gas whose gas characteristics fluctuate and supplies it as a stable fuel gas to a combustion facility such as a gas turbine, a boiler, a heating furnace, or an incinerator. .

Claims (14)

ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクを燃焼設備への燃料ガス供給通路に設け、
前記時間差混合により燃料ガスの発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて上記タンクの上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動から前記タンクの前記ガス出口における該タンクにより抑制された燃料ガス発熱量変動を予測し、
該予測した燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように、前記タンクの下流側で燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードフォワード制御する、ガス発熱量制御方法。
A fuel gas supply passage to the combustion facility is provided with a tank in which the gas inlet and the gas outlet are formed separately and time difference mixing occurs inside,
The tank in the gas outlet of the tank from the heat value variations of the fuel gas measured upstream of said time difference the tank based on a simulation model can approximate the characteristic of inhibiting the tank heating value variation of the fuel gas by mixing Predicts the fuel gas calorific value fluctuation suppressed by
As the predicted fuel gas calorific value variation is within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment, feed forward control so as to decrease heat or Zonetsu the fuel gas downstream of the tank, gas heating value Control method.
ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクを燃焼設備への燃料ガス供給通路に設け、
前記タンクの上流側の燃料ガス供給通路で所定の燃料ガス発熱量変動幅以上の発熱量変動を計測したら該変動幅が所定の変動幅以内となるように前記タンクの上流側で燃料ガスを減熱または増熱し、
前記時間差混合により前記減熱または増熱した燃料ガスの発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、上記タンクの上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動から予測した前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるようにタンク下流側の燃料ガス供給通路で燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードフォワード制御する、ガス発熱量制御方法。
A fuel gas supply passage to the combustion facility is provided with a tank in which the gas inlet and the gas outlet are formed separately and time difference mixing occurs inside,
When the calorific value fluctuation exceeding the predetermined fuel gas calorific value fluctuation width is measured in the fuel gas supply passage on the upstream side of the tank, the fuel gas is reduced on the upstream side of the tank so that the fluctuation width is within the predetermined fluctuation width. Heat or heat up,
Based on a simulation model that can approximate the characteristics of the tank that suppresses fluctuations in the calorific value of the fuel gas that has been reduced or increased in temperature due to the time difference mixing, predicted from the fluctuation in the calorific value of the fuel gas measured upstream of the tank and said gas outlet of the fuel gas calorific value variation feed to reduced heat or Zonetsu fuel gas in the fuel gas supply passage in the tank downstream to be within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment of the tank Gas calorific value control method with forward control.
ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクを燃焼設備への燃料ガス供給通路に設け、
前記時間差混合により前記燃料ガスの発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて上記タンクの上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動から前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動を予測し、
該予測した燃料ガス発熱量変動に基いて燃料ガスを減熱または増熱するフィードフォワード制御と、
前記タンク下流側の前記燃料ガス供給通路で前記燃焼設備に供給される燃料ガスの発熱量変動を計測し、
該計測した発熱量の変動幅が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記燃料ガス供給通路の発熱量計測点の上流側で燃料ガスを減熱または増熱するフィードバック制御とを並行して行う、ガス発熱量制御方法。
A fuel gas supply passage to the combustion facility is provided with a tank in which the gas inlet and the gas outlet are formed separately and time difference mixing occurs inside,
Based on the simulation model can approximate the characteristics of the tank to suppress the heat generation amount of fluctuation of the fuel gas by the time difference mixing, the gas outlet of the tank from the heat value variations of the fuel gas measured upstream of the tank Predict fuel gas heat generation fluctuation,
Feedforward control for reducing or increasing the temperature of the fuel gas based on the predicted fluctuation in the heat generation amount of the fuel gas;
The heating value variation of the fuel gas supplied to the combustion equipment at the fuel gas supply passage of the tank downstream is measured,
And the reduced heat or increasing heat feedback control of the fuel gas upstream of the fuel gas supply passage to be within the allowable range of the calorific value measuring point variation range of calorific value and the measurement as a fuel gas in the combustion equipment A method for controlling the calorific value of gas, which is performed in parallel.
ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクを燃焼設備への燃料ガス供給通路に設け、
前記タンクの上流側の前記燃料ガス供給通路で所定の燃料ガス発熱量変動幅以上の発熱量変動を計測したら該変動幅が所定の変動幅以内となるように前記タンクの上流側で燃料ガスを減熱または増熱し、
前記時間差混合により前記減熱または増熱した燃料ガスの発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、上記タンクの上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動から予測した前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動に基いて燃料ガスを減熱または増熱するフィードフォワード制御と、
上記タンク下流側の燃料ガス供給通路で前記燃焼設備に供給される燃料ガスの発熱量変動を計測し、
該計測した発熱量の変動幅が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記燃料ガス供給通路の発熱量計測点の上流側で燃料ガスを減熱または増熱するフィードバック制御とを並行して行うガス発熱量制御方法。
A fuel gas supply passage to the combustion facility is provided with a tank in which the gas inlet and the gas outlet are formed separately and time difference mixing occurs inside,
When a heat generation amount fluctuation greater than a predetermined fuel gas heat generation amount fluctuation range is measured in the fuel gas supply passage upstream of the tank, the fuel gas is supplied upstream of the tank so that the fluctuation range is within a predetermined fluctuation range. Reduce or increase heat,
Based on a simulation model that can approximate the characteristics of the tank that suppresses fluctuations in the calorific value of the fuel gas that has been reduced or increased in temperature due to the time difference mixing, predicted from the fluctuation in the calorific value of the fuel gas measured upstream of the tank and the reduced heat or increasing heat feedforward control fuel gas based on the fuel gas calorific value variation of the gas outlet of the tank was,
The heating value variation of the fuel gas supplied to the combustion equipment at the fuel gas supply passage of the tank downstream is measured,
And the reduced heat or increasing heat feedback control of the fuel gas upstream of the fuel gas supply passage to be within the allowable range of the calorific value measuring point variation range of calorific value and the measurement as a fuel gas in the combustion equipment Gas calorific value control method to perform in parallel.
上記シミュレーションモデル、所定流量および容積の前記タンクにおいて、一次遅れと無駄時間とを含む複数の系の信号を定数倍して加え合わせその時定数に検出器の遅れ相当の補正を行うものである、請求項1〜4のうちいずれか一の項に記載のガス発熱量制御方法。The simulation model in the tank at a predetermined flow rate and volume, is performed a plurality of system signals of the combined addition multiplied by a constant delay corresponding correction of the detector to the time constant and a first-order lag and dead time The gas calorific value control method according to any one of claims 1 to 4 . 請求項記載のガス発熱量制御方法において、
上記燃料ガス発熱量変動が燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように燃料ガスを減熱または増熱する操作を、上記タンク内またはタンク外面部で行うようにしたガス発熱量制御方法。
In the gas calorific value control method according to claim 1 ,
A method for controlling the amount of heat generated from a gas so as to reduce or increase the temperature of the fuel gas so that the fluctuation in the amount of heat generated by the fuel gas falls within an allowable range as a fuel gas for a combustion facility. .
請求項3または請求項4記載のガス発熱量制御方法において、
上記タンクの上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動平均値と、上記タンク下流側の燃料ガス供給通路で計測した燃料ガスの発熱量変動平均値とを監視し、
これらの発熱量変動平均値に一定量の平均差を検出したら、上記タンク上流側の燃料ガスの発熱量変動を上記タンク下流側の燃料ガス供給通路における発熱量に近づけるようにタンク上流側で燃料ガスを減熱または増熱するガス発熱量制御方法。
In the gas calorific value control method according to claim 3 or 4 ,
The fuel gas calorific value fluctuation average value measured on the upstream side of the tank and the fuel gas calorific value fluctuation average value measured in the fuel gas supply passage on the downstream side of the tank are monitored,
When an average difference of a certain amount is detected in these calorific value fluctuation average values, the fuel on the upstream side of the tank is brought close to the calorific value of the fuel gas supply passage on the downstream side of the tank. Gas calorific value control method for reducing or increasing the temperature of gas.
燃焼設備への燃料ガス供給通路に設けられ、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクと、
前記タンクの上流側の前記燃料ガス供給通路で燃料ガスの発熱量変動を計測する第1の発熱量計測器と、
前記時間差混合により発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、前記第1の発熱量計測器で計測された燃料ガスの発熱量変動から前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動を予測し、該予測した燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲となるように燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードフォワード制御する第1の制御器とを設けた、ガス発熱量制御装置。
A tank provided in a fuel gas supply passage to a combustion facility, in which a gas inlet and a gas outlet are separately formed , and time difference mixing is caused inside;
A first calorific value measuring device for measuring a calorific value fluctuation of fuel gas in the fuel gas supply passage on the upstream side of the tank;
Based on a simulation model capable of approximating the characteristics of the tank that suppresses fluctuations in calorific value due to the time difference mixing, from the calorific value fluctuation of the fuel gas measured by the first calorific value measuring instrument, the gas outlet of the tank predicting fuel gas calorific value variation, the first feedforward control such that the predicted fuel gas calorific value variation is reduced heat or Zonetsu the fuel gas such that the permissible range of the fuel gas in the combustion equipment A gas calorific value control device provided with a controller.
燃焼設備への燃料ガス供給通路に設けられ、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクと、
前記タンクの上流側の前記燃料ガス供給通路で所定の変動幅以上の燃料ガスの発熱量変動を計測する第1の発熱量計測器と、
前記第1の発熱量計測器で所定の変動幅以上の発熱量変動を計測したら該変動幅が所定の変動幅以内となるように前記タンクの上流側で燃料ガスを減熱または増熱する第2の制御器と、
前記時間差混合により燃料ガスの発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、前記第1の発熱量計測器で計測した燃料ガスの発熱量変動から予測した前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記タンク下流側の前記燃料ガス供給通路で燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードフォワード制御する第1の制御器とを設けた、ガス発熱量制御装置。
A tank provided in a fuel gas supply passage to a combustion facility, in which a gas inlet and a gas outlet are separately formed , and time difference mixing is caused inside;
A first calorific value measuring device for measuring a calorific value fluctuation of fuel gas having a predetermined fluctuation width or more in the fuel gas supply passage upstream of the tank;
When the first calorific value measuring instrument measures a calorific value fluctuation equal to or greater than a predetermined fluctuation range, the fuel gas is reduced or increased on the upstream side of the tank so that the fluctuation range is within a predetermined fluctuation range . Two controllers,
Based on the simulation model can approximate the characteristic of inhibiting the tank heating value variation of the fuel gas by the time difference mixing, the tank predicted from heat value variations of the fuel gas measured by the first heating value meter feedforward control so that the fuel gas calorific value variation of the gas outlet is reduced heat or Zonetsu the fuel gas in the fuel gas supply passage of the tank downstream to be within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment A gas heat generation amount control device provided with a first controller.
燃焼設備への燃料ガス供給通路に設けられ、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクと、
前記タンクの上流側の前記燃料ガス供給通路で燃料ガスの発熱量変動を計測する第1の発熱量計測器と、
前記時間差混合により発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、前記第1の発熱量計測器で計測された燃料ガスの発熱量変動から前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動を予測し、該予測した燃料ガス発熱量変動に基いて燃料ガスを減熱または増熱するフィードフォワード制御を行う第1の制御器と、
上記タンクの下流側の上記燃料ガス供給通路に設けられた第1の混合器
第1の混合器の下流側に設けられ、前記燃焼設備に供給される燃料ガスの発熱量変動を計測する第2の発熱量計測器と、
第2の発熱量計測器で計測した発熱量の変動幅が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記第1の混合器で燃料ガスを減熱または増熱するフィードバック制御を前記フィードフォワード制御に加えて行う第3の制御器とを設けた、ガス発熱量制御装置。
A tank provided in a fuel gas supply passage to a combustion facility, in which a gas inlet and a gas outlet are separately formed , and time difference mixing is caused inside;
A first calorific value measuring device for measuring a calorific value fluctuation of fuel gas in the fuel gas supply passage on the upstream side of the tank;
Based on a simulation model capable of approximating the characteristics of the tank that suppresses fluctuations in calorific value due to the time difference mixing, from the calorific value fluctuation of the fuel gas measured by the first calorific value measuring instrument, the gas outlet of the tank predicting fuel gas calorific value variation, a first control unit for performing a reduced heat or increasing heat feedforward control fuel gas based on the estimated fuel gas calorific value variation,
A first mixer provided in the fuel gas supply passage downstream of the tank,
Provided downstream of said first mixer, a second heating value meter for measuring the heating value variation of the fuel gas supplied to the combustion equipment,
The second heating value meter in the measured reduced heat or increasing heat feedback control of the fuel gas fluctuation range of the amount of heat generated by the first mixer to be within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment And a third controller for performing the above in addition to the feedforward control.
燃焼設備への燃料ガス供給通路に設けられ、ガス入口とガス出口とが別々に形成されて内部で時間差混合が生じるタンクと、
前記タンクの上流側の前記燃料ガス供給通路で所定の変動幅以上の燃料ガスの発熱量変動を計測する第1の発熱量計測器と、
第1の発熱量計測器で所定の変動幅以上の発熱量変動を計測したら該変動幅が所定の変動幅以内となるように前記タンクの上流側で燃料ガスを減熱または増熱する第2の制御器と、
前記時間差混合により発熱量変動を抑制する前記タンクの特性を近似し得るシミュレーションモデルに基いて、前記第1の発熱量計測器で計測した燃料ガスの発熱量変動から予測した前記タンクの前記ガス出口の燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記タンク下流側の前記燃料ガス供給通路で燃料ガスを減熱または増熱するようにフィードフォワード制御を行う第1の制御器と、
上記タンクの下流側の上記燃料ガス供給通路に設けられた第1の混合器
第1の混合器の下流側に設けられ、前記燃焼設備に供給される燃料ガスの発熱量変動を計測する第2の発熱量計測器
第2の発熱量計測器で計測した発熱量の変動幅が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように前記第1の混合器で燃料ガスを減熱または増熱するフィードバック制御を前記フィードフォワード制御に加えて行う第3の制御器とを設けた、ガス発熱量制御装置。
A tank provided in a fuel gas supply passage to a combustion facility, in which a gas inlet and a gas outlet are separately formed , and time difference mixing is caused inside;
A first calorific value measuring device for measuring a calorific value fluctuation of fuel gas having a predetermined fluctuation width or more in the fuel gas supply passage upstream of the tank;
The first of the heat reduced heat or increasing the fuel gas on the upstream side of the tank as Once in heating value meter measures the heating value variation above a predetermined variation width the variation range is within a predetermined fluctuation range Two controllers,
The gas outlet of the tank predicted from the calorific value fluctuation of the fuel gas measured by the first calorific value measuring instrument based on a simulation model that can approximate the characteristic of the tank that suppresses the calorific value fluctuation by the time difference mixing the heating value variation of the fuel gas to perform the feedforward control to reduced heat or Zonetsu the fuel gas in the fuel gas supply passage of the tank downstream to be within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment 1 controller;
A first mixer provided in the fuel gas supply passage downstream of the tank,
Provided downstream of said first mixer, a second heating value meter for measuring the heating value variation of the fuel gas supplied to the combustion equipment,
The second heating value meter in the measured reduced heat or increasing heat feedback control of the fuel gas fluctuation range of the amount of heat generated by the first mixer to be within the allowable range as a fuel gas in the combustion equipment And a third controller for performing the above in addition to the feedforward control.
請求項記載のガス発熱量制御装置において、
上記燃料ガス発熱量変動が前記燃焼設備の燃料ガスとしての許容範囲内となるように燃料ガスを減熱または増熱する第1の混合器を上記タンク内またはタンク外面に設け、
第1の混合器によってタンク内またはタンク外面で燃料ガスを減熱または増熱するように構成した、ガス発熱量制御装置。
In the gas calorific value control device according to claim 8 ,
A first mixer for reducing or increasing the temperature of the fuel gas is provided in the tank or on the outer surface of the tank so that the fuel gas calorific value fluctuation is within an allowable range as the fuel gas of the combustion facility;
The constructed to reduced heat or Zonetsu fuel gas tank or tank outer surface by the first mixer, gas heating amount control device.
請求項10または請求項11記載のガス発熱量制御装置において、
上記タンクの上流側の燃料ガス供給通路に第2の混合器を設け、
第2の混合器の上流側で計測した燃料ガスの発熱量変動平均値と、上記第2の混合器の下流側で計測した燃料ガスの発熱量変動平均値とを監視する監視制御器を設け、
該監視制御器で両発熱量変動平均値に一定量の平均差を検出したら、上記タンク上流側の燃料ガスの発熱量変動を上記混合器下流側の発熱量に近づけるように上記第2の混合器で燃料ガスを減熱または増熱する機能を該監視制御器に備えさせた、ガス発熱量制御装置。
In the gas calorific value control device according to claim 10 or 11 ,
A second mixer is provided in the fuel gas supply passage on the upstream side of the tank,
And calorific variation average value of the fuel gas measured by the upstream side of the second mixer, the monitoring controller that monitors the calorific variation average value of the fuel gas measured downstream of the second mixer Provided,
When the monitoring controller detects a certain average difference between the two calorific value fluctuation average values, the second mixing is performed so that the calorific value fluctuation of the fuel gas upstream of the tank approaches the calorific value downstream of the mixer. A gas calorific value control device in which the monitoring controller is provided with a function of reducing or increasing the temperature of the fuel gas with a gas generator.
前記シミュレーションモデルは、所定流量および容積の前記タンクにおいて、一次遅れと無駄時間とを含む複数の系の信号を定数倍して加え合わせ、その時定数に検出器の遅れ相当の補正を行うものである、請求項8〜13のうちいずれか一の項に記載のガス発熱量制御装置。The simulation model adds a plurality of system signals including a primary delay and dead time in a constant flow rate and a volume of the tank and adds them together by a constant, and corrects the time constant corresponding to the delay of the detector. The gas heating value control device according to any one of claims 8 to 13.
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