JP5065653B2 - Coal gasifier operation control method, coal gasifier operation control device, and coal gasifier operation control program - Google Patents

Coal gasifier operation control method, coal gasifier operation control device, and coal gasifier operation control program Download PDF

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Description

本発明は、石炭ガス化炉運転制御方法、石炭ガス化炉運転制御装置および石炭ガス化炉運転制御プログラムに関する。さらに詳述すると本発明は、石炭ガス化炉の運転の高効率化および安全性の確保に好適な石炭ガス化炉運転制御方法、石炭ガス化炉運転制御装置および石炭ガス化炉運転制御プログラムに関する。   The present invention relates to a coal gasifier operation control method, a coal gasifier operation control device, and a coal gasifier operation control program. More specifically, the present invention relates to a coal gasification furnace operation control method, a coal gasification furnace operation control device, and a coal gasification furnace operation control program suitable for improving the efficiency and safety of the operation of the coal gasification furnace. .

次世代の発電方式の一つとして蒸気タービンとガスタービンの組合せにより高効率発電を行う石炭ガス化複合発電(IGCC)の実用化・商用化に向けての研究が進められている。   As one of the next-generation power generation systems, research is underway for the practical application and commercialization of coal gasification combined power generation (IGCC), which generates high-efficiency power by combining steam turbines and gas turbines.

非特許文献1には、ガス化炉負担、空気比および給炭量比を操作パラメータとするコンバスタ温度、生成ガス発熱量およびリサイクルチャー量に関するガス化炉の性能評価関数に基づいて最適化計算を行い運転制御パラメータを設定する機能を有する石炭ガス化炉最適運転支援システムが提案されている。   In Non-Patent Document 1, an optimization calculation is performed based on a performance evaluation function of a gasifier with respect to a combustor temperature, a generated gas heat generation amount, and a recycled char amount, in which the gasifier burden, the air ratio, and the coal supply ratio are operating parameters. An optimal operation support system for coal gasifiers has been proposed that has the function of performing and setting operation control parameters.

渡邊裕章、所健一 他「石炭ガス化炉最適運転支援システムの開発−ガス化炉運転に対する最適化手法の検討−」電力中央研究所報告 研究報告:M04001,2004Hiroaki Watanabe, Kenichi Tokoro et al. "Development of optimum operation support system for coal gasifier-Examination of optimization method for gasifier operation-" Central Research Institute of Electric Power Research report: M04001,2004

しかしながら、非特許文献1に記載の技術におけるガス化炉の性能評価関数は、ガス化炉の1つの運転条件下での運転後に1回計測されたコンバスタ温度等のデータに基づき構築されるものであり、運転中に性能評価関数を構築および修正することはできなかった。また、当該運転後に計測されたデータには、ガス化炉の運転制約条件を満たさない条件下で取得されたデータを含んでいるので、当該データに基づいた最適化計算により求められる運転制御パラメータの精度は低く、ガス化炉を効率よく運転することはできなかった。   However, the performance evaluation function of the gasifier in the technique described in Non-Patent Document 1 is constructed based on data such as the combustor temperature measured once after operation under one operating condition of the gasifier. Yes, it was not possible to build and modify the performance evaluation function during operation. In addition, since the data measured after the operation includes data acquired under the conditions that do not satisfy the operation restriction conditions of the gasifier, the operation control parameters obtained by the optimization calculation based on the data are included. The accuracy was low and the gasifier could not be operated efficiently.

そこで本発明は、精度の高い運転制御パラメータを決定して石炭ガス化炉運転の高効率化を図る石炭ガス化炉運転制御方法、石炭ガス化炉運転制御装置および石炭ガス化炉運転制御プログラムを提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention provides a coal gasification furnace operation control method, a coal gasification furnace operation control device, and a coal gasification furnace operation control program for determining a highly accurate operation control parameter to improve the efficiency of coal gasification furnace operation. The purpose is to provide.

かかる目的を達成するため、請求項1記載の石炭ガス化炉運転制御方法は、運転中の石炭ガス化炉から少なくともコンバスタ温度、生成ガス発熱量およびリサイクルチャー量をオンラインデータとして取得するオンラインデータ取得処理と、石炭ガス化炉について、予めオンラインデータと運転制御パラメータとの相関を見出せる時間間隔を求めておき、オンラインデータを時間間隔で平均化する統計的処理と、該平均化されたオンラインデータに基づいて性能評価関数を推定する性能評価関数推定処理と、性能評価関数とオンラインデータとの誤差が正規分布に従うと仮定し、また予め設定された運転中に運転制約条件を違反する確率を危険率とし、正規分布および危険率に基づいてオンラインデータの設定値を決定する危険率設定処理と、生成ガス発熱量の最大化を目的とし、かつ設定値に基づいた制約式を運転制約条件とする最適化問題を解き運転制御パラメータを設定する運転制御パラメータ決定処理とを行うようにしている。   To achieve this object, the coal gasification furnace operation control method according to claim 1 obtains at least the combustor temperature, the generated gas heat generation amount, and the recycled char amount as online data from the operating coal gasification furnace. A time interval in which a correlation between the online data and the operation control parameter is found in advance for the processing and the coal gasifier, a statistical process for averaging the online data at the time interval, and the averaged online data Assuming that the error between the performance evaluation function estimation process that estimates the performance evaluation function based on the normal distribution and the performance evaluation function and the online data follows a normal distribution, the probability of violating the driving constraint conditions during the preset driving is a risk factor And a risk factor setting process that determines online data settings based on the normal distribution and the risk factor Generating a maximization of the gas heating value for the purpose, and is to perform the operation control parameter determination processing for setting the operation control parameter solve the optimization problem of constraint and operating constraints based on the set value.

また、請求項4に記載の石炭ガス化炉運転制御装置は、運転中の石炭ガス化炉に設置された各測定機器から少なくともコンバスタ温度、生成ガス発熱量およびリサイクルチャー量をオンラインデータとして取得し記憶装置に記憶するオンラインデータ取得手段と、石炭ガス化炉毎に予めオンラインデータが運転制御パラメータに対して相関性を有するようになる時間間隔を記憶装置に記憶しておき、オンラインデータを時間間隔で平均化し記憶装置に記憶する統計的手段と、該平均化されたオンラインデータを読み出して回帰分析により性能評価関数を求めて記憶装置に記憶する性能評価関数推定手段と、性能評価関数の値とオンラインデータとの誤差のヒストグラムを求め、該ヒストグラムが正規分布に従うと仮定し、また予め設定された運転中に運転制約条件を違反する確率を危険率とし、正規分布および危険率に基づいてオンラインデータの設定値を決定し記憶装置に記憶する危険率設定手段と、生成ガス発熱量の最大化を目的とし、かつ設定値に基づいた制約式を運転制約条件とする最適化問題を解き運転制御パラメータを求める運転制御パラメータ決定手段とを備えるものである。   Further, the coal gasifier operation control device according to claim 4 acquires at least the combustor temperature, the generated gas heat generation amount, and the recycled char amount as online data from each measuring device installed in the operating coal gasifier. Online data acquisition means to be stored in the storage device, and the time interval at which the online data has a correlation with the operation control parameter for each coal gasifier is stored in the storage device, and the online data is stored in the time interval. Statistical means for averaging and storing in the storage device, performance evaluation function estimating means for reading out the averaged online data, obtaining a performance evaluation function by regression analysis and storing it in the storage device, and a value of the performance evaluation function Obtain a histogram of errors from the online data, assume that the histogram follows a normal distribution, and set a preset The risk factor setting means to determine the online data setting value based on the normal distribution and the risk factor and store it in the storage device with the probability of violating the operation constraint conditions during the rotation, and to maximize the generated gas calorific value And an operation control parameter determining means for solving an optimization problem with an objective and a constraint equation based on a set value as an operation constraint condition to obtain an operation control parameter.

また、請求項6に記載の石炭ガス化炉運転制御プログラムは、運転中の石炭ガス化炉に設置された各測定機器から少なくともコンバスタ温度、生成ガス発熱量およびリサイクルチャー量をオンラインデータとして取得し記憶装置に記憶させるオンラインデータ取得処理と、石炭ガス化炉毎に予めオンラインデータが運転制御パラメータに対して相関性を有するようになる時間間隔を記憶装置に記憶しておき、オンラインデータを時間間隔で平均化し記憶装置に記憶させる統計的処理と、該平均化されたオンラインデータを読み出して回帰分析により性能評価関数を求めて記憶装置に記憶させる性能評価関数推定処理と、性能評価関数の値とオンラインデータとの誤差のヒストグラムを求め、該ヒストグラムが正規分布に従うと仮定し、また予め設定された運転中に運転制約条件を違反する確率を危険率とし、正規分布および危険率に基づいてオンラインデータの設定値を決定し記憶装置に記憶させる危険率設定処理と、生成ガス発熱量の最大化を目的とし、かつ設定値に基づいた制約式を運転制約条件とする最適化問題を解き運転制御パラメータを出力する運転制御パラメータ決定処理とをコンピュータに実行させるものである。   The coal gasifier operation control program according to claim 6 obtains at least the combustor temperature, the generated gas heat generation amount, and the recycled char amount as online data from each measuring device installed in the coal gasifier in operation. Online data acquisition processing to be stored in the storage device, and the time interval at which the online data has a correlation with the operation control parameter in advance for each coal gasifier is stored in the storage device, and the online data is stored in the time interval. Statistical processing to be averaged and stored in the storage device, performance evaluation function estimation processing to read the averaged online data, obtain a performance evaluation function by regression analysis and store it in the storage device, and a value of the performance evaluation function Obtain a histogram of errors from online data, assume that the histogram follows a normal distribution, and predict The probability of violating the operation constraint conditions during the set operation is regarded as a risk factor, a risk factor setting process for determining a set value of online data based on the normal distribution and the risk factor and storing it in a storage device, and a generated gas calorific value An operation control parameter determination process for solving an optimization problem for the purpose of maximization and using a constraint equation based on a set value as an operation constraint condition and outputting an operation control parameter is executed by a computer.

したがって、運転中のガス化炉で各測定機器により計測されるコンバスタ温度等のデータをオンラインデータとして取得し、予めガス化炉毎に求めておいたオンラインデータが空気比、給炭量比等の運転制御パラメータに対して相関性を有する程度の時間間隔(以下、最小時間間隔ともいう)でオンラインデータを平均化する。また、最小時間間隔で平均化されたオンラインデータから性能評価関数を推定することで、高い相関性を有する性能評価関数の推定が可能となる。更に、この高い相関性を有する性能評価関数と実測値であるオンラインデータの誤差の分布は正規分布に近似するという知見に基づき、危険率を予め設定しておくことで正規分布上の点として設定値を数学的に求めることが可能となる。更に、求めたオンラインデータに対しこの設定値を限界値とする制約式を運転制約条件とし、ガス化炉運転の高効率化を目的とする非線形の最適化計算をおこなうことで、運転中に取得されるオンラインデータに基づいて、運転を継続しながら精度の高い運転制御パラメータを決定している。   Therefore, data such as combustor temperature measured by each measuring device in the operating gasification furnace is acquired as online data, and the online data obtained for each gasification furnace in advance is the air ratio, coal feed ratio, etc. Online data is averaged at a time interval (hereinafter also referred to as a minimum time interval) that has a correlation with the operation control parameter. Further, by estimating the performance evaluation function from the online data averaged at the minimum time interval, it is possible to estimate a performance evaluation function having high correlation. Furthermore, based on the knowledge that the error distribution of this highly correlated performance evaluation function and the measured value online data approximates the normal distribution, the risk factor is set in advance as a point on the normal distribution. The value can be obtained mathematically. Furthermore, using the constraint formula with the set value as a limit value for the obtained online data as the operating constraint condition, non-linear optimization calculation for the purpose of improving the efficiency of gasifier operation is performed, and acquired during operation On the basis of the online data, a highly accurate operation control parameter is determined while continuing the operation.

請求項2に記載の発明は請求項1に記載のガス化炉運転制御方法において、性能評価関数を第一の性能評価関数、第一の性能評価関数に基づく正規分布を第一の正規分布とし、第一の正規分布と次回の性能評価関数推定処理で推定された第二の性能評価関数に基づく第二の正規分布とが有意に異なると判断された場合に、第一の性能評価関数を第二の性能評価関数に変更する性能評価関数の再構築処理を行うようにしている。   The invention according to claim 2 is the gasifier operation control method according to claim 1, wherein the performance evaluation function is the first performance evaluation function, and the normal distribution based on the first performance evaluation function is the first normal distribution. When the first normal distribution and the second normal distribution based on the second performance evaluation function estimated in the next performance evaluation function estimation process are determined to be significantly different, the first performance evaluation function is The reconstruction process of the performance evaluation function to be changed to the second performance evaluation function is performed.

また、請求項5に記載の発明は請求項4に記載のガス化炉運転制御装置において、更に、性能評価関数を第一の性能評価関数、第一の性能評価関数に基づく正規分布を第一の正規分布とし、第一の正規分布と次回の性能評価関数推定処理で推定された第二の性能評価関数に基づく第二の正規分布とが有意に異なると判断された場合に、第一の性能評価関数を第二の性能評価関数に変更する性能評価関数の再構築手段を備えるものである。   The invention described in claim 5 is the gasification furnace operation control device according to claim 4, further comprising a first performance evaluation function as the performance evaluation function and a first normal distribution based on the first performance evaluation function. When it is determined that the first normal distribution and the second normal distribution based on the second performance evaluation function estimated in the next performance evaluation function estimation process are significantly different from each other, A performance evaluation function restructuring means for changing the performance evaluation function to the second performance evaluation function is provided.

また、請求項7に記載の発明は請求項6に記載の石炭ガス化炉運転制御プログラムにおいて、更に、性能評価関数を第一の性能評価関数、第一の性能評価関数に基づく正規分布を第一の正規分布とし、第一の正規分布と次回の性能評価関数推定処理で推定された第二の性能評価関数に基づく第二の正規分布とが有意に異なると判断された場合に、第一の性能評価関数を第二の性能評価関数に変更させる性能評価関数の再構築処理をコンピュータに実行させるものである。   The invention according to claim 7 is the coal gasifier operation control program according to claim 6, further comprising a first performance evaluation function as a performance evaluation function and a normal distribution based on the first performance evaluation function as a first distribution. If the first normal distribution and the second normal distribution based on the second performance evaluation function estimated in the next performance evaluation function estimation process are determined to be significantly different from each other, The performance evaluation function restructuring process for changing the performance evaluation function to the second performance evaluation function is executed by the computer.

したがって、2つの正規分布を比較して2つの正規分布が有意に異なる場合、即ち第一の性能評価関数では継続して取得され続けるオンラインデータに適合しなくなった場合には、第一の性能評価関数を新たに第二の性能評価関数に置き換えて以降の処理をおこなって運転制御パラメータを変更している。   Accordingly, if the two normal distributions are significantly different from each other when the two normal distributions are compared, that is, if the first performance evaluation function is no longer compatible with the online data that is continuously acquired, the first performance evaluation is performed. The operation control parameter is changed by replacing the function with a second performance evaluation function and performing the subsequent processing.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2のいずれかに記載のガス化炉運転制御方法において、溶融スラグ流の流下状態を監視する溶融スラグ流監視処理を行い、スラグ詰まりの予兆を検出した場合には、運転制約条件を変更するようにしている。   According to a third aspect of the present invention, in the gasification furnace operation control method according to the first or second aspect, the molten slag flow monitoring process for monitoring the flow state of the molten slag flow is performed, and a sign of slag clogging is obtained. If it is detected, the driving constraint condition is changed.

したがって、スラグ詰まりの予兆を検出した場合には、運転制約条件に問題があると判断し、運転制約条件の変更を行うようにしている。例えば、コンバスタ温度が低すぎることが原因であるのでコンバスタ温度についての運転制約条件の変更、具体的にはコンバスタ温度の下限設定値を高く設定しなおして、最適化計算を実行し運転制御パラメータを変更するようにしている。   Accordingly, when a sign of slag clogging is detected, it is determined that there is a problem with the operation constraint condition, and the operation constraint condition is changed. For example, because the combustor temperature is too low, the operation constraint conditions for the combustor temperature are changed.Specifically, the lower limit set value of the combustor temperature is set higher, the optimization calculation is executed, and the operation control parameter is set. I am trying to change it.

以上説明したように、本発明にかかる石炭ガス化炉運転制御方法、石炭ガス化炉運転制御装置および石炭ガス化炉運転制御プログラムによれば、ガス化炉の運転中に各測定機器からオンラインデータを取得しながら性能評価関数を推定することが可能となる。また、最小時間間隔で平均化されたオンラインデータから性能評価関数を推定し、当該性能評価関数に基づいて最適化計算の制約条件を求めることで、ガス化炉の運転中に精度の高い運転制御パラメータを決定し、当該パラメータに基づいて効率よくガス化炉を運転できるようになる。   As described above, according to the coal gasification furnace operation control method, the coal gasification furnace operation control apparatus, and the coal gasification furnace operation control program according to the present invention, online data is obtained from each measuring device during the operation of the gasification furnace. It is possible to estimate the performance evaluation function while acquiring. In addition, by estimating the performance evaluation function from the online data averaged at the minimum time interval and obtaining the optimization calculation constraint based on the performance evaluation function, high-precision operation control during the operation of the gasifier The parameter is determined, and the gasifier can be operated efficiently based on the parameter.

また、誤差の分布を正規分布と仮定することで危険率を運転制約条件に反映させることが可能となる。よって、運転中に一時的に運転制約条件を満たさなくなる場合であっても全体として危険率を上回らなければ運転を継続するように運転制御パラメータを設定することができることにより運転範囲の制約がなくなり、実測値のばらつきを考慮した安全な運転条件の最適化を図ることが可能となる。   Further, assuming that the error distribution is a normal distribution, the risk factor can be reflected in the driving constraint condition. Therefore, even if the driving restriction condition is temporarily not satisfied during driving, the driving control parameter can be set to continue driving if the overall risk rate is not exceeded, thereby eliminating the driving range restriction. It is possible to optimize safe operating conditions in consideration of variations in measured values.

請求項2に記載の石炭ガス化炉運転制御方法、請求項5に記載の石炭ガス化炉運転制御装置および請求項7に記載の石炭ガス化炉運転制御プログラムによれば、2つの正規分布の誤差が大きくなった場合には自律的に運転制御パラメータを変更することが可能となる。また、運転を継続すればするほど相関性の高い性能評価関数を推定することが可能となり、運転時間が長くなればそれだけ精度の高い運転制御パラメータに基づいて効率よくガス化炉を運転できるようになる。   According to the coal gasifier operation control method according to claim 2, the coal gasifier operation control device according to claim 5, and the coal gasifier operation control program according to claim 7, two normal distributions are obtained. When the error becomes large, it becomes possible to autonomously change the operation control parameter. In addition, as the operation continues, it becomes possible to estimate a highly-correlated performance evaluation function, and the longer the operation time, the more efficiently the gasifier can be operated based on highly accurate operation control parameters. Become.

請求項3に記載の石炭ガス化炉運転制御方法によれば、スラグ詰まり、失火等を自律的に防ぐことが可能な運転制御パラメータを設定することができ、ガス化炉の安全運転をおこなうことが可能となる。   According to the coal gasifier operation control method according to claim 3, operation control parameters capable of autonomously preventing slag clogging, misfire, etc. can be set, and safe operation of the gasifier is performed. Is possible.

以下、本発明の構成を図1〜図23に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the embodiment shown in FIGS.

本実施形態の石炭ガス化炉運転制御装置1は、運転中の石炭ガス化炉に設置された各測定機器から少なくともコンバスタ温度、生成ガス発熱量およびリサイクルチャー量をオンラインデータとして取得し記憶装置に記憶するオンラインデータ取得手段と、石炭ガス化炉毎に予めオンラインデータが運転制御パラメータに対して相関性を有するようになる最小時間間隔を求めておき、オンラインデータを最小時間間隔で平均化し記憶装置に記憶する統計的手段と、平均化されたオンラインデータを読み出して回帰分析により性能評価関数を求めて記憶装置に記憶する性能評価関数推定手段と、性能評価関数の値とオンラインデータとの誤差のヒストグラムを求め、このヒストグラムが正規分布に従うと仮定し、当該正規分布と予め初期パラメータとして記憶装置に記憶された運転中に運転制約条件を違反する確率である危険率とに基づいて、オンラインデータの設定値を決定し記憶装置に記憶する危険率設定手段と、生成ガス発熱量の最大化を目的とし、かつ設定値に基づいた制約式を運転制約条件とする最適化問題を解き運転制御パラメータを求める運転制御パラメータ決定手段とを備えるものである。   The coal gasification furnace operation control apparatus 1 of the present embodiment acquires at least the combustor temperature, the generated gas heat generation amount, and the recycled char amount as online data from each measuring device installed in the operating coal gasification furnace, and stores it in the storage device. Online data acquisition means for storing, and for each coal gasification furnace, a minimum time interval at which the online data has a correlation with the operation control parameter is obtained in advance, and the online data is averaged at the minimum time interval and the storage device A statistical means for storing data, a performance evaluation function estimating means for reading out the averaged online data, obtaining a performance evaluation function by regression analysis and storing it in the storage device, and an error between the value of the performance evaluation function and the online data A histogram is obtained, and it is assumed that the histogram follows a normal distribution. As a risk factor setting means for determining a set value of online data and storing it in the storage device based on a risk factor that is a probability of violating the operation constraint condition during operation stored in the storage device, and Operation control parameter determination means for solving the optimization problem for the purpose of maximization and solving the optimization problem using the constraint equation based on the set value as the operation constraint condition is provided.

図1に示すように本実施形態のガス化炉2は、下部のコンバスタ3と上部のリダクタ4の2室から構成される加圧2段噴流床方式の石炭ガス化炉である。   As shown in FIG. 1, the gasification furnace 2 of the present embodiment is a pressurized two-stage entrained bed coal gasification furnace composed of two chambers: a lower combustor 3 and an upper reductor 4.

また、ガス化炉2の排出口5から流下する溶融スラグ6を異なる方向から同時に撮影するための撮影手段7を備えている。本実施形態では撮影手段7は、例えば3台のCCDカメラ7a,7b,7cである。   Moreover, the imaging means 7 for imaging simultaneously the molten slag 6 which flows down from the discharge port 5 of the gasification furnace 2 from a different direction is provided. In the present embodiment, the photographing means 7 is, for example, three CCD cameras 7a, 7b, 7c.

また、コンバスタ3には、石炭を供給するコンバスタ微粉炭バーナ8および炉出口で捕集されるリサイクルチャーを供給するコンバスタチャーバーナ9が設置され、リダクタ4には、石炭を供給するリダクタ微粉炭バーナ10が設置される。   The combustor 3 is provided with a combustor pulverized coal burner 8 for supplying coal and a combustor burner 9 for supplying a recycled char collected at the furnace outlet, and the reductor 4 is provided with a reductor pulverized coal burner for supplying coal. 10 is installed.

更に、これら3台のCCDカメラ7から同時に画像を得るために3台のCCDカメラ7を同期させる同期制御装置11と、3次元形状を求める3次元形状測定手段15と3次元の表面温度分布を求める温度測定手段16として機能する画像処理装置12と、石炭ガス化炉内に設置されたの各測定機器からオンラインデータを取得するオンラインデータ取得手段17、オンラインデータを最小時間間隔で平均化する統計的手段18、平均化されたオンラインデータから性能評価関数を推定する性能評価関数推定手段19、性能評価関数とオンラインデータとの誤差の分布(正規分布)と予め設定された危険率に基づいて、オンラインデータの設定値を求める危険率設定手段20、最適化計算をおこなって運転制御パラメータを求める運転制御パラメータ決定手段21、性能評価関数に基づく正規分布が有意に異なる場合に性能評価関数の再構築をおこなう性能評価関数の再構築手段22、スラグ詰まりの予兆を検知して運転制御パラメータの変更を行う溶融スラグ流監視手段23として機能する最適化演算装置13とを備えている。   Further, in order to obtain images simultaneously from these three CCD cameras 7, a synchronous control device 11 for synchronizing the three CCD cameras 7, a three-dimensional shape measuring means 15 for obtaining a three-dimensional shape, and a three-dimensional surface temperature distribution. An image processing device 12 functioning as a temperature measuring means 16 to be obtained, an online data acquiring means 17 for acquiring online data from each measuring device installed in the coal gasification furnace, and statistics for averaging the online data at a minimum time interval Based on the distribution of the error between the performance evaluation function and the online data (normal distribution) and a preset risk factor, based on the average means 18, the performance evaluation function estimation means 19 for estimating the performance evaluation function from the averaged online data, A risk factor setting means 20 for obtaining a set value of online data, an operation control parameter for obtaining an operation control parameter by performing an optimization calculation. Meter determining means 21, performance evaluation function restructuring means 22 for reconstructing the performance evaluation function when the normal distribution based on the performance evaluation function is significantly different, and detecting the slag clogging sign and changing the operation control parameter And an optimization arithmetic unit 13 that functions as the molten slag flow monitoring means 23.

更に、図示はしないが、コンバスタ3の出口部にはコンバスタ3内の温度(以下、コンバスタ温度)を測定する熱電対等の測定機器、リダクタ4内のガス化炉の出口部には生成される石炭ガス化ガス(以下、生成ガス)の発熱量(以下、生成ガス発熱量)を測定するガスクロマトグラフィー(GC)や質量分析計等の測定機器、チャー供給設備にはリサイクルチャー(微粉炭の燃え残り)量を測定するリサイクルチャー用のホッパ重量変化率やインパクト流量計等が設置されている。   Further, although not shown, a measuring device such as a thermocouple for measuring the temperature in the combustor 3 (hereinafter, combustor temperature) is provided at the outlet of the combustor 3, and coal generated at the outlet of the gasification furnace in the reductor 4. Measurement equipment such as gas chromatography (GC) and mass spectrometer for measuring the calorific value of gasification gas (hereinafter referred to as product gas) (hereinafter referred to as product gas calorific value), and char supply facilities include recycled char (burning of pulverized coal) (Remaining) A hopper weight change rate and an impact flow meter for recycling char are measured.

上記コンバスタ温度、生成ガス発熱量、リサイクルチャー量等のオンラインデータおよび石炭ガス化炉2の生成物であるガスのガス化性能データは測定装置14を介して、最適化演算装置13に入力される(図1中の符号aで示す矢印参照)。また、最適化演算装置13は、リダクタ微粉炭バーナ8、コンバスタ微粉炭バーナ10、コンバスタチャーバーナ9等のガス化炉2の各運転操作対象機器に対して求められた運転制御パラメータに基づいた制御信号を送り、これらの運転操作対象機器を制御する(図1中の符号bで示す矢印参照)。   The online data such as the combustor temperature, the generated gas heat generation amount, the recycled char amount, and the like, and the gasification performance data of the gas that is the product of the coal gasification furnace 2 are input to the optimization computing device 13 via the measuring device 14. (Refer to the arrow indicated by symbol a in FIG. 1). Further, the optimization calculation device 13 performs control based on operation control parameters obtained for each operation target device of the gasification furnace 2 such as the reductor pulverized coal burner 8, the combustor pulverized coal burner 10, the combustor char burner 9, and the like. A signal is sent, and these driving operation target devices are controlled (see the arrow indicated by symbol b in FIG. 1).

上記の同期制御装置11、画像処理装置12および最適化演算装置13は、既存の計算機資源(コンピュータシステム)を用いて実現することができる。図2に一例として最適化演算装置13の構成の一例を示す。最適化演算装置13は、ディスプレイ等の出力装置24と、キーボード、マウス等の入力装置25と、演算処理を行う中央処理演算装置(CPU)26と、演算中のデータ、パラメータ等が記憶される主記憶装置(メモリ、RAM)27と、計算結果等の各種データが記録される補助記憶装置28としてのハードディスク、外部とのデータの入出力を行う入出力インターフェース29等を備えている。以下、主記憶装置26及び補助記憶装置27を総称して、単に記憶装置ともいう。上記のハードウェア資源は例えばバス30を通じて電気的に接続されている。   The synchronization control device 11, the image processing device 12, and the optimization calculation device 13 can be realized by using existing computer resources (computer system). FIG. 2 shows an example of the configuration of the optimization arithmetic unit 13 as an example. The optimization arithmetic device 13 stores an output device 24 such as a display, an input device 25 such as a keyboard and a mouse, a central processing arithmetic device (CPU) 26 that performs arithmetic processing, and data, parameters, and the like being calculated. A main storage device (memory, RAM) 27, a hard disk as an auxiliary storage device 28 in which various data such as calculation results are recorded, an input / output interface 29 for inputting / outputting data to / from the outside, and the like. Hereinafter, the main storage device 26 and the auxiliary storage device 27 are collectively referred to simply as a storage device. The above hardware resources are electrically connected through a bus 30, for example.

また、本実施形態の石炭ガス化炉運転制御プログラムは、例えば補助記憶装置28に記録されており、当該プログラムがCPU26に読み込まれ実行されることによって、コンピュータが最適化演算装置13として機能する。尚、上記オンラインデータ取得手段17、統計的手段18、性能評価関数推定手段19、危険率設定手段20、運転制御パラメータ決定手段21、性能評価関数の再構築手段22および溶融スラグ流監視手段23は、CPU26で実行されるソフトウェアをコンピュータで実行させることで構成できる。その実行の際に必要なデータは、RAM27にロードされる。   Moreover, the coal gasifier operation control program of the present embodiment is recorded in, for example, the auxiliary storage device 28, and the computer functions as the optimization computing device 13 by the CPU 26 reading and executing the program. The online data acquisition means 17, statistical means 18, performance evaluation function estimation means 19, risk factor setting means 20, operation control parameter determination means 21, performance evaluation function reconstruction means 22, and molten slag flow monitoring means 23 are The software executed by the CPU 26 can be configured to be executed by a computer. Data necessary for the execution is loaded into the RAM 27.

また、補助記憶装置28は、必ずしもコンピュータ内部の装置であることに限らず、外付けのハードディスク、ネットワーク経由でアクセス可能な外部記憶装置を用いても良いのは勿論である。本実施形態では、運転実績データベース31が補助記憶装置28内に構成される。以上述べた最適化演算13の構成は一例であってこれに限られるものではない。また、同期制御装置11および画像処理装置12のハードウェア構成についても処理を実行する手段を除き同様に構成される。また、上記の同期制御装置11および画像処理装置12および最適化演算装置13は必ずしも別々のハードウェアで構成される必要はなく、複数の装置を1つのハードウェアで実現することも可能である。   Further, the auxiliary storage device 28 is not necessarily an internal device of the computer, and it goes without saying that an external hard disk or an external storage device accessible via a network may be used. In the present embodiment, the operation result database 31 is configured in the auxiliary storage device 28. The configuration of the optimization operation 13 described above is an example and is not limited to this. Also, the hardware configurations of the synchronization control device 11 and the image processing device 12 are configured in the same manner except for the means for executing processing. In addition, the synchronization control device 11, the image processing device 12, and the optimization calculation device 13 do not necessarily have to be configured by separate hardware, and a plurality of devices can be realized by a single hardware.

また、図3に本実施形態で用いた石炭ガス化炉2全体の概要を示す。この石炭ガス化炉2によれば、原炭は粉砕機32により200メッシュ(74[mm])パス90[%]以上に微粉砕・乾燥され、ストレージビン33、加圧ロックホッパ34、計量ホッパ35を経て、空気搬送により設定流量分だけコンバスタ3およびリダクタ4へ供給される。   Moreover, the outline | summary of the coal gasifier 2 whole used by FIG. 3 at this embodiment is shown. According to the coal gasification furnace 2, raw coal is finely pulverized and dried by a pulverizer 32 to a 200 mesh (74 [mm]) pass 90 [%] or more, and a storage bin 33, a pressure lock hopper 34, a weighing hopper Through 35, the set flow rate is supplied to the combustor 3 and the reductor 4 by air conveyance.

また、2次空気(図3中の符号dで示す矢印参照)は所定温度まで昇温され、コンバスタ3のみへ供給される。コンバスタ3は、微粉炭とチャーを高温で燃焼させ、石炭灰を溶融スラグ6として排出する機能と、リダクタ4におけるガス化反応に必要な熱量を供給する機能を有する。   Further, the secondary air (see the arrow indicated by the symbol d in FIG. 3) is heated to a predetermined temperature and supplied only to the combustor 3. The combustor 3 has a function of burning pulverized coal and char at a high temperature and discharging coal ash as molten slag 6 and a function of supplying heat necessary for a gasification reaction in the reductor 4.

リダクタ4では、コンバスタ3から上昇してくる高温ガスとリダクタ微粉炭バーナ8から吹き込まれる微粉炭とを混合させ、石炭の熱分解を促進させる。リダクタでは、吸熱反応であるチャーのガス化反応が起こる。生成ガスは熱交換器36で冷却され、生成ガス中のチャーはサイクロン37で捕集される。捕集チャーは、微粉炭と同様に気流搬送されコンバスタ3へ供給される。尚、符号38は原炭バンカ、39は空気圧縮機、40は空気加熱器、41は微粉炭分配機、42はアッシュホッパ、43はアッシュロックホッパ、44は冷却水、45は起動用重油コンバスタ、46はレベル計、47は水タンク、48はチャー分配機、49は水洗浄塔、50は減圧弁、51は冷却水ポンプ、52は冷却水ポンド、53はクーリングタワー、54は生成ガス焼却炉、55はバグフィルタ、56は脱硫装置、57は煙突をそれぞれ示している。   In the reductor 4, the hot gas rising from the combustor 3 and the pulverized coal blown from the reductor pulverized coal burner 8 are mixed to promote thermal decomposition of the coal. In the reductor, a gasification reaction of char which is an endothermic reaction occurs. The product gas is cooled by the heat exchanger 36, and the char in the product gas is collected by the cyclone 37. The collected char is air-flowed and supplied to the combustor 3 in the same manner as pulverized coal. Reference numeral 38 is a raw coal bunker, 39 is an air compressor, 40 is an air heater, 41 is a pulverized coal distributor, 42 is an ash hopper, 43 is an ash lock hopper, 44 is cooling water, and 45 is a starting heavy oil combustor. , 46 is a level meter, 47 is a water tank, 48 is a char distributor, 49 is a water washing tower, 50 is a pressure reducing valve, 51 is a cooling water pump, 52 is a cooling water pound, 53 is a cooling tower, and 54 is a product gas incinerator. , 55 is a bag filter, 56 is a desulfurizer, and 57 is a chimney.

本実施形態では、以下に述べるように種々のデータの計測を行っているが、表1に各データとその計測方法、サンプリング周期、サンプリング位置を示す。以下、特に記載がなければ表1に基づいて計測を行うこととする。尚、図3中の○で囲まれた数字は、各データのサンプリング位置を示している(表1のサンプリング位置欄参照)。
In this embodiment, various data are measured as described below. Table 1 shows each data, its measurement method, sampling cycle, and sampling position. Hereinafter, unless otherwise specified, measurement is performed based on Table 1. In FIG. 3, the numbers surrounded by circles indicate the sampling positions of the respective data (see the sampling position column in Table 1).

次に、本実施形態の石炭ガス化炉運転制御方法について説明する。本実施形態の石炭ガス化炉運転制御方法は、運転中の石炭ガス化炉から少なくともコンバスタ温度、生成ガス発熱量およびリサイクルチャー量をオンラインデータとして取得するオンラインデータ取得処理と、石炭ガス化炉について、予めオンラインデータと運転制御パラメータとの相関を見出せる最小時間間隔を求めておき、オンラインデータを最小時間間隔で平均化する統計的処理と、該平均化されたオンラインデータに基づいて性能評価関数を推定する性能評価関数推定処理と、性能評価関数とオンラインデータとの誤差が正規分布に従うと仮定し、当該正規分布と予め初期パラメータとして設定された運転中に運転制約条件を違反する確率である危険率に基づいて、オンラインデータの設定値を決定する危険率設定処理と、生成ガス発熱量の最大化を目的とし、かつ設定値に基づいた制約式を運転制約条件とする最適化問題を解き運転制御パラメータを設定する運転制御パラメータ決定処理とを行うものである。   Next, the coal gasifier operation control method of this embodiment will be described. The coal gasification furnace operation control method of the present embodiment includes an online data acquisition process for acquiring at least the combustor temperature, the generated gas heat generation amount and the recycled char amount as online data from the operating coal gasification furnace, and the coal gasification furnace. A minimum time interval in which a correlation between online data and operation control parameters can be found in advance, statistical processing for averaging the online data at the minimum time interval, and a performance evaluation function based on the averaged online data. Assuming that the performance evaluation function estimation process to be estimated and the error between the performance evaluation function and online data follow a normal distribution, there is a risk that the probability of violating the driving constraint conditions during the operation set as the initial parameter and the normal distribution in advance Risk rate setting process to determine the set value of online data based on the rate, and generated gas For the purpose of maximizing the heat, and is performed a driving control parameter determination processing for setting the operation control parameter solve the optimization problem of constraint and operating constraints based on the set value.

最適化計算に用いる石炭ガス化炉の性能評価関数は、石炭ガス化炉の性能評価指標に対する運転制御パラメータの関数で表される。性能評価指標は、上述のようにオンラインデータとしてガス化炉2から計測可能である。本実施形態では、性能評価指標として「コンバスタ温度」、「生成ガス発熱量(石炭ガス化ガス発熱量)」、「リサイクルチャー量」の3つを用いている。尚、コンバスタ温度は石炭に含まれる灰を完全に溶融し溶融スラグとして排出するために評価するため、生成ガス発熱量はガスタービン燃焼器用の燃料ガスとしてその質を評価するため、リサイクルチャー量は石炭のガス化炉内の反応性を評価するための指標となる。ここで、性能評価指標はこれらに限られず、上記の性能評価指標に加えて例えば「炉内炭素転換率」および「冷ガス効率」等を用いても良い。尚、「炉内炭素転換率」および「冷ガス効率」は、ガス化炉2へ投入する全石炭流量に比例する値であり、「炉内炭素転換率」は「リサイクルチャー量」と反比例の関係となる。また、「冷ガス効率」は石炭の化学熱がどれだけ生成ガスに移行したかを示すものである。「炉内炭素転換率」および「冷ガス効率」は、それぞれ数式1、数式2で示される。
The performance evaluation function of the coal gasifier used for the optimization calculation is expressed as a function of the operation control parameter with respect to the performance evaluation index of the coal gasifier. The performance evaluation index can be measured from the gasifier 2 as online data as described above. In the present embodiment, three values of “combustor temperature”, “generated gas calorific value (coal gasification gas calorific value)”, and “recycled char amount” are used as performance evaluation indexes. The combustor temperature is evaluated in order to completely melt the ash contained in the coal and discharge it as molten slag. The generated gas calorific value is evaluated as the quality of fuel gas for the gas turbine combustor. This is an index for evaluating the reactivity of coal in the gasifier. Here, the performance evaluation index is not limited to these, and in addition to the above performance evaluation index, for example, “in-furnace carbon conversion rate” and “cold gas efficiency” may be used. “In-furnace carbon conversion rate” and “cold gas efficiency” are values proportional to the total coal flow rate to be supplied to the gasification furnace 2, and “in-furnace carbon conversion rate” is inversely proportional to “recycled char amount”. It becomes a relationship. “Cold gas efficiency” indicates how much chemical heat of coal has been transferred to product gas. “In-furnace carbon conversion rate” and “cold gas efficiency” are expressed by Equation 1 and Equation 2, respectively.

本実施形態では、上記3つの性能評価指標に対して、運転制御パラメータの関数を構築する。石炭ガス化炉の運転制御パラメータとしては、コンバスタ石炭流量、リダクタ石炭流量、給炭量比、コンバスタ微粉炭バーナ2次空気流量、コンバスタチャーバーナ2次空気流量等を用いることができるが、本実施形態では、運転制御パラメータとして「空気比」、「給炭量比」、を用いることとしている。以下各運転制御パラメータについて説明する。   In the present embodiment, an operation control parameter function is constructed for the above three performance evaluation indexes. As the operation control parameters of the coal gasifier, combustor coal flow rate, reductor coal flow rate, coal feed ratio, combustor pulverized coal burner secondary air flow rate, combustor char burner secondary air flow rate, etc. can be used. In the embodiment, “air ratio” and “coal supply ratio” are used as operation control parameters. Each operation control parameter will be described below.

「空気比」とは、ガス化炉2に投入される空気流量とガス化炉に投入される全石炭流量に対する理論空気流量との比であり、数式3で示される。尚、空気流量は各バーナに設置されたガス流量計、石炭流量は石炭供給用ホッパの重量変化率やインパクト流量計の変動値から測定することができる。
The “air ratio” is the ratio of the air flow rate input to the gasification furnace 2 to the theoretical air flow rate relative to the total coal flow rate input to the gasification furnace, and is expressed by Equation 3. The air flow rate can be measured from a gas flow meter installed in each burner, and the coal flow rate can be measured from the weight change rate of the coal supply hopper and the fluctuation value of the impact flow meter.

「給炭量比」とは、コンバスタ3とリダクタ4への石炭供給量の比をいい、数式4で示される。ガス化炉2にバーナが複数設置されている場合は各バーナへの石炭投入量の比を運転制御パラメータとしても良い。これによりコンバスタ温度をコントロールする。
The “coal supply amount ratio” refers to the ratio of the amount of coal supplied to the combustor 3 and the reductor 4, and is expressed by Equation 4. In the case where a plurality of burners are installed in the gasifier 2, the ratio of coal input to each burner may be used as the operation control parameter. This controls the combustor temperature.

また、本実施形態では、初期パラメータとして「ガス化炉負荷」を設定する。「ガス化炉負荷」とは、ガス化炉2の定格条件と実際に投入される全石炭流量との比をいい、例えば定格条件の石炭流量が投入されれば、ガス化炉負荷は100%であり、定格条件の80%の石炭流量が投入されればガス化炉負荷は80%となる。   In this embodiment, “gasifier load” is set as an initial parameter. “Gasifier load” refers to the ratio between the rated condition of the gasifier 2 and the total coal flow rate actually input. For example, when the rated coal flow rate is input, the gasifier load is 100%. If a coal flow rate of 80% of the rated condition is input, the gasifier load becomes 80%.

次いで、図4〜図20を用いて本実施形態における統計的処理について説明する。処理の説明のために一例として運転条件を、目標空気比=0.525,目標給炭量比=0.55とした場合のガス化炉2への石炭流量とガス流量の1秒に1回のオンラインデータの計測値(以下、瞬時データという)を図4〜図6に示す。尚、オンラインデータの取得は、精度向上のため各機器で計測可能な最小のサンプリング周期で取得することが好ましい。   Next, statistical processing in the present embodiment will be described with reference to FIGS. As an example for explaining the processing, the operating conditions are set to target air ratio = 0.525 and target coal supply ratio = 0.55, once per second of the gas flow rate and gas flow rate to the gasifier 2. 4 to 6 show measured values of the online data (hereinafter referred to as instantaneous data). In addition, it is preferable to acquire online data at the minimum sampling period that can be measured by each device in order to improve accuracy.

図4に示すように石炭流量は計量ホッパ35への受け入れ時に擾乱を受けるだけでなく、定常的に変動していることがわかる。また、図5に示すようにガス流量は100秒程度の周期で周期的に変動していることがわかる。   As shown in FIG. 4, it can be seen that the coal flow rate is not only disturbed when it is received into the weighing hopper 35 but also fluctuates constantly. Further, as shown in FIG. 5, it can be seen that the gas flow rate periodically fluctuates at a cycle of about 100 seconds.

また、図6に示すようにガス化炉2内の各部の温度についても時間の経過とともに変動していることがわかる。これは、石炭とガスの各流量が変動しているため、空気比も時間とともに変化することによる。特にコンバスタ温度とコンバスタ出口温度は大きく変動する傾向を示し、リダクタ上部に行くほどこの傾向は小さくなることがわかる。これはよりバーナに近い領域の方が空気比の変動による微粉炭の燃焼状態の変化の影響を受けやすいことを示している。   In addition, as shown in FIG. 6, it can be seen that the temperature of each part in the gasification furnace 2 also fluctuates with time. This is because the air ratio changes with time because the flow rates of coal and gas fluctuate. In particular, the combustor temperature and the combustor outlet temperature tend to fluctuate greatly, and it can be seen that this tendency decreases with increasing distance from the top of the reductor. This indicates that the region closer to the burner is more susceptible to changes in the combustion state of pulverized coal due to fluctuations in the air ratio.

また、図7にコンバスタ温度の瞬時データと、これに対応する空気比の瞬時データとの関係をプロットしたグラフを示す。図7に示すように、コンバスタ温度と空気比には、全く相関性を見出すことができないため性能評価関数を構築できない。   FIG. 7 is a graph plotting the relationship between the instantaneous data of the combustor temperature and the corresponding instantaneous data of the air ratio. As shown in FIG. 7, since no correlation can be found between the combustor temperature and the air ratio, a performance evaluation function cannot be constructed.

本来空気比と強い相関があるべきコンバスタ温度がこのような傾向を示す理由は、石炭流量を測定する箇所、ガス流量を測定する箇所、およびガス温度を測定する箇所が一つのガス化炉2内であっても、それぞれ異なっているため、異なる現象を捉えていることが原因と考えられる。しかしながら、ガス化炉2の設計上各測定値を同一の測定地点で測定することは不可能である。即ち、ガス化炉2には時定数が存在し、運転制御パラメータを変更してもその影響がガス化炉の性能上現れるには時間がかかるといえる。   The reason why the combustor temperature, which should have a strong correlation with the air ratio, shows such a tendency is that the location where the coal flow rate is measured, the location where the gas flow rate is measured, and the location where the gas temperature is measured are within one gasifier 2. Even so, it is thought that the reason is that they capture different phenomena because they are different. However, it is impossible to measure each measured value at the same measurement point because of the design of the gasification furnace 2. That is, it can be said that there is a time constant in the gasifier 2, and it takes time for the influence to appear in the performance of the gasifier even if the operation control parameter is changed.

本願発明者等は、図7に示すような全く相関性を見いだせない瞬時データであっても、統計的処理を行うことにより運転制御パラメータとの高い相関性を見いだせることを新たに知見し、例えば空気比をパラメータとするコンバスタ温度の性能評価関数を1次関数で表すことが可能となることを新たに知見した。ここで、統計的処理とは、瞬時データを積分しながら当該積分時間での時間平均値を求めていき、時間平均値に高い相関係数を見いだせる程度の最小の時間間隔(以下、最小時間間隔)を求め、当該最小時間間隔で瞬時データを平均化することをいう。   The inventors of the present application have newly found that even if instantaneous data such as shown in FIG. 7 cannot be found at all, a high correlation with the operation control parameter can be found by performing statistical processing. It has been newly found that the performance evaluation function of the combustor temperature using the air ratio as a parameter can be expressed by a linear function. Here, statistical processing refers to finding the time average value at the integration time while integrating instantaneous data, and finding the minimum time interval that can find a high correlation coefficient in the time average value (hereinafter referred to as the minimum time interval). ) And average the instantaneous data at the minimum time interval.

本実施形態では、上記知見に基づき最小時間間隔を求めている。この統計的処理を行うアルゴリズムは特に限られるものではないが、例えば、時間平均値を瞬時データでの空気比に対する相関係数、次に2秒間の平均データでの空気比に対する相関係数、...と順に計算していき当該相関係数がピーク値となる時間間隔を最小時間間隔とすることができる。この場合、計算量を減らすために、例えば始めに100秒単位の平均データを用いて相関係数を比較し、ピーク値が存在すると考えられる100秒単位において相関係数を1秒単位で求めるようにしても良い。   In the present embodiment, the minimum time interval is obtained based on the above knowledge. The algorithm for performing the statistical processing is not particularly limited. For example, the time average value is a correlation coefficient with respect to the air ratio in the instantaneous data, and then the correlation coefficient with respect to the air ratio in the average data for 2 seconds,. . . The time interval at which the correlation coefficient reaches the peak value can be set as the minimum time interval. In this case, in order to reduce the amount of calculation, for example, the correlation coefficient is first compared using average data in units of 100 seconds, and the correlation coefficient is obtained in units of 1 second in units of 100 seconds in which a peak value is considered to exist. Anyway.

ここで、ガス化炉2により相関性が見出せる最小時間間隔は異なる。これは、ガス化の大きさ、形状が異なれば、たとえ決まった場所(コンバスタ出口等)であってもその地点間の距離等は異なるため当然である。よって、本実施形態の石炭ガス化炉運転制御方法では対象となるガス化炉2毎に予め統計的処理を行うための最小時間間隔を決定し、当該最小時間間隔毎に統計的処理を行うことが好ましい。尚、最小時間間隔はガス化炉毎に予め求めておいても、実際の運転開始後に上述の手法により求め、これを用いて統計的処理を行うようにしても良い。   Here, the minimum time interval at which the correlation can be found differs depending on the gasification furnace 2. This is natural because the distance between the points differs even if the gasification is different in size and shape even if it is at a fixed place (combustor exit or the like). Therefore, in the coal gasifier operation control method of the present embodiment, a minimum time interval for performing statistical processing is determined in advance for each target gasifier 2, and statistical processing is performed for each minimum time interval. Is preferred. The minimum time interval may be obtained in advance for each gasification furnace, or may be obtained by the above-described method after the actual operation is started, and statistical processing may be performed using this.

例えば、本実施形態におけるガス化炉2の場合、最小時間間隔として少なくとも600秒程度必要であることがわかった。ここで、装置上の制限によりデータ取得可能な最小限時間間隔は左右されるが、その場合でも、最小時間間隔を求めることが可能である。例えば、コンバスタ温度の場合は、1秒毎にデータを取得することが可能であったが、生成ガス発熱量の場合、本実施形態のガス化炉2では、5分(300秒)に1回しかデータが取れないという装置上の制限が存在した。この場合、300秒では相関が見いだせず、600秒で相関を見いだすことができた。また、900秒でも、相関を見いだすことができた。以上から、生成ガス発熱量の場合は少なくとも300秒〜600秒の間に相関が求められる最小時間間隔が存在すると考えられる。以下、本実施形態ではコンバスタ温度の最小時間間隔が少なくとも600秒程度必要であることを考慮し、コンバスタ温度および生成ガス発熱量の双方について相関を見出すことができる最小時間間隔を900秒とした場合について説明する。   For example, in the case of the gasification furnace 2 in the present embodiment, it has been found that the minimum time interval needs to be at least about 600 seconds. Here, the minimum time interval at which data can be acquired depends on restrictions on the apparatus, but even in this case, the minimum time interval can be obtained. For example, in the case of the combustor temperature, it was possible to acquire data every second, but in the case of the generated gas calorific value, in the gasification furnace 2 of the present embodiment, once every 5 minutes (300 seconds). However, there was a limitation on the device that data could only be obtained. In this case, no correlation was found at 300 seconds, and a correlation could be found at 600 seconds. In addition, the correlation could be found even at 900 seconds. From the above, in the case of the generated gas heat generation amount, it is considered that there is a minimum time interval for which a correlation is required at least between 300 seconds and 600 seconds. Hereinafter, in the present embodiment, considering that the minimum time interval of the combustor temperature is required to be at least about 600 seconds, the minimum time interval at which a correlation can be found for both the combustor temperature and the generated gas heating value is 900 seconds. Will be described.

同様に、図8に給炭量比の時間変化を示す。最小時間間隔を900秒とすると給炭量比は、コンバスタ3とリダクタ4それぞれへ供給される微粉炭の流量変動にともない変動する。図9に生成ガス発熱量の時間変化(最小時間間隔=900秒)を、図10にリサイクルチャー量の時間変化(最小時間間隔=900秒)をそれぞれ示す。給炭量比同様、生成ガス発熱量も時間的に変動した。一方、リサイクルチャー量は、階段状に変化することがわかる。これは、チャーの供給が容積型フィーダの回転数によって制御されているためである。   Similarly, FIG. 8 shows the change over time in the coal supply ratio. If the minimum time interval is set to 900 seconds, the coal supply ratio varies with the flow rate fluctuation of the pulverized coal supplied to the combustor 3 and the reductor 4, respectively. FIG. 9 shows the change over time in the amount of generated gas heat (minimum time interval = 900 seconds), and FIG. 10 shows the change over time in the amount of recycled char (minimum time interval = 900 seconds). As with the coal feed ratio, the generated gas heat generation also fluctuated over time. On the other hand, it can be seen that the amount of recycled char changes stepwise. This is because the char supply is controlled by the rotational speed of the positive displacement feeder.

本実施形態では、以下に述べる性能評価関数は、統計的処理により求めた最小時間間隔でのオンラインデータの平均値(以下、運転実績データともいう)からの回帰分析(線形回帰)により求めることができる。即ち、以下に述べる性能評価関数は、実験装置、オンラインデータ等各種の運転条件により変動するものであり固定的なものではない。回帰分析には、本実施形態では最小二乗法を用いているがこれには限られず、例えば最尤推定法等を用いることも可能である。また、推定する性能評価関数は線形に限らず非線形の関数として推定しても良い。   In the present embodiment, the performance evaluation function described below can be obtained by regression analysis (linear regression) from an average value of online data (hereinafter also referred to as operation performance data) at the minimum time interval obtained by statistical processing. it can. That is, the performance evaluation function described below varies depending on various operating conditions such as experimental equipment and online data, and is not fixed. In the present embodiment, the least square method is used for regression analysis, but the present invention is not limited to this. For example, a maximum likelihood estimation method or the like can be used. The performance evaluation function to be estimated is not limited to a linear function, and may be estimated as a non-linear function.

まず、コンバスタ温度の性能評価関数について説明する。図11に示すように、コンバスタ温度(TCOM)は空気比(λ)に比例して増加するため、コンバスタ温度の性能評価関数を空気比をパラメータとする1次式と定義可能である(数式5)。
<数5>
COM=549.8・λ+1350.85
First, the performance evaluation function of the combustor temperature will be described. As shown in FIG. 11, since the combustor temperature (T COM ) increases in proportion to the air ratio (λ), the performance evaluation function of the combustor temperature can be defined as a linear expression using the air ratio as a parameter (formula 5).
<Equation 5>
T COM = 549.8 · λ + 1350.85

数式5で示される性能評価関数で説明可能なコンバスタ温度の変動の割合を表す決定係数は0.4692であり、推定式とオンラインデータの差(誤差)の分散は180.04であった。以上から、コンバスタ温度は、空気比と大きな相関があることがわかる。   The coefficient of determination representing the rate of change in combustor temperature that can be explained by the performance evaluation function shown in Formula 5 was 0.4692, and the variance of the difference (error) between the estimation formula and the online data was 180.04. From the above, it can be seen that the combustor temperature has a large correlation with the air ratio.

また、図12に示すようにコンバスタ温度(TCOM)は給炭量比(rt)に対しても相関が見られる。同様に空気比と給炭量比をパラメータとしたコンバスタ温度の分布を示す図12を見ると、同一空気比であっても給炭量比が低くなるほどコンバスタ温度が高くなる傾向が読み取れる。そこで、コンバスタ温度を、空気比と給炭量比の2元関数として定義できる(数式6)。
<数6>
COM=383.2・λ−297.9・rt+1612.45
Further, as shown in FIG. 12, the combustor temperature (T COM ) is also correlated with the coal supply ratio (rt). Similarly, looking at FIG. 12 showing the distribution of combustor temperature using the air ratio and the coal supply ratio as parameters, it can be seen that the combustor temperature tends to increase as the coal supply ratio decreases even at the same air ratio. Therefore, the combustor temperature can be defined as a binary function of the air ratio and the coal supply ratio (Formula 6).
<Equation 6>
T COM = 383.2 · λ−297.9 · rt + 1612.45

数式6で示される性能評価関数での決定係数は0.5788、誤差の分散は146.25となり、空気比のみをパラメータとした場合よりも高い相関が得られる。そこで、本実施形態では、コンバスタ温度の評価関数として空気比と給炭量比をパラメータとする関数としている。   The coefficient of determination in the performance evaluation function expressed by Equation 6 is 0.5788, and the error variance is 146.25, which is higher than the case where only the air ratio is used as a parameter. Therefore, in the present embodiment, the evaluation function of the combustor temperature is a function using the air ratio and the coal supply ratio as parameters.

更に、得られた性能評価関数の誤差の傾向を見るため、図13に、瞬時データと性能評価関数との誤差の出現頻度をまとめたヒストグラムを示す。ここで、誤差がどのような分布となっているかは、統計的検定手法により推定することが可能である。検定手法としては、公知または新規の検定手段を用いることとすればよく特に限られるものではないが、本実施形態では、リリフォース検定(Lilliefors Test)やシャピロ・ウィルク検定(Shapiro-Wilk Test)等を用いることとしている。   Furthermore, in order to see the tendency of the error of the obtained performance evaluation function, FIG. 13 shows a histogram summarizing the appearance frequency of the error between the instantaneous data and the performance evaluation function. Here, the distribution of the error can be estimated by a statistical test method. The test method is not particularly limited as long as a known or new test means is used, but in this embodiment, a re-force test (Lilliefors Test), a Shapiro-Wilk test, etc. Is going to be used.

本願発明者等は、このヒストグラムで示される誤差の分布が正規分布に近似し、正規分と仮定することが可能であることを知見した。この誤差を正規確率グラフにプロットすると図14のようになり、誤差の分布が極めて正規分布に近いことがわかる。なお、誤差の分布を正規分布として仮定した場合の平均は0、標準偏差は11.82Kとなる。尚、本実施形態では例えば有意水準95%で正規分布と仮定することが可能であった。   The inventors of the present application have found that the distribution of errors indicated by this histogram approximates a normal distribution and can be assumed to be a normal component. When this error is plotted on the normal probability graph, it becomes as shown in FIG. 14, and it can be seen that the error distribution is very close to the normal distribution. When the error distribution is assumed to be a normal distribution, the average is 0 and the standard deviation is 11.82K. In the present embodiment, it is possible to assume a normal distribution with a significance level of 95%, for example.

次いで、生成ガス発熱量の性能評価関数について述べる。図15に示すように生成ガス発熱量Hgasは空気比に比例して減少する傾向が見られる。そのため、生成ガス発熱量の性能評価関数を空気比をパラメータとする1次式として定義できる(数式7)。
<数7>
gas=−3.707・λ+4.780
Next, the performance evaluation function of the generated gas heat generation amount will be described. As shown in FIG. 15, the generated gas heating value H gas tends to decrease in proportion to the air ratio. Therefore, the performance evaluation function of the generated gas calorific value can be defined as a linear expression using the air ratio as a parameter (Formula 7).
<Equation 7>
H gas = -3.707 · λ + 4.780

このとき決定係数は0.3751、誤差の分散は2.88であり、高い相関を得た。また、図16に生成ガス発熱量の誤差の出現頻度に対するヒストグラム、図17に示す誤差の正規確率グラフを示す。同様に生成ガス発熱量の誤差の分布は、極めて正規分布に近いことがわかる。誤差の分布を正規分布として仮定した場合の平均は0、標準偏差は0.11MJ/mNとなる。 At this time, the coefficient of determination was 0.3751 and the variance of error was 2.88, and a high correlation was obtained. FIG. 16 shows a histogram with respect to the appearance frequency of the generated gas heat generation error, and a normal probability graph of the error shown in FIG. Similarly, it can be seen that the error distribution of the generated gas heat generation is extremely close to the normal distribution. When the error distribution is assumed to be a normal distribution, the average is 0, and the standard deviation is 0.11 MJ / m 3 N.

次いで、リサイクルチャー量の性能評価関数について述べる。図18に示すようにリサイクルチャー量Qcharは空気比に比例して減少する傾向が見られる。そのため、リサイクルチャー量の性能評価関数を空気比をパラメータとする1次式として定義できる(数式8)。
<数式8>
char=−117.3377・λ+80.5804
Next, a performance evaluation function for the amount of recycled char will be described. As shown in FIG. 18, the amount of recycled char Q char tends to decrease in proportion to the air ratio. Therefore, the performance evaluation function of the amount of recycled char can be defined as a linear expression using the air ratio as a parameter (Formula 8).
<Formula 8>
Q char = -117.3377 ・ λ + 80.5804

このとき決定係数は0.3930、誤差の分散は11.19であり、高い相関を得た。また、図19にリサイクルチャー量の誤差の出現頻度に対するヒストグラム、図20に誤差の正規確率グラフを示す。同様にリサイクルチャー量の誤差の分布は、正規分布に極めて近いことがわかる。誤差の分布を正規分布として仮定した場合の平均は0、標準偏差は3.31kg/hとなる。   At this time, the coefficient of determination was 0.3930, and the variance of error was 11.19, and a high correlation was obtained. FIG. 19 shows a histogram with respect to the appearance frequency of the error in the amount of recycled char, and FIG. 20 shows a normal probability graph of the error. Similarly, it can be seen that the distribution of errors in the amount of recycled char is very close to the normal distribution. If the error distribution is assumed to be a normal distribution, the average is 0 and the standard deviation is 3.31 kg / h.

このように本実施形態の石炭ガス化炉運転制御方法によれば、各性能評価指標について性能評価関数を推定することが可能となる。しかしながら、上述のように性能評価関数による推定値とオンラインデータの実測値の間には誤差が生ずるため、上記の各性能評価関数で各性能評価指標を100%の精度で推定することはできない。   Thus, according to the coal gasifier operation control method of the present embodiment, it is possible to estimate the performance evaluation function for each performance evaluation index. However, as described above, an error occurs between the estimated value based on the performance evaluation function and the actual measured value of the online data. Therefore, it is impossible to estimate each performance evaluation index with 100% accuracy using the above performance evaluation functions.

このため、運転条件の最適化に際しては、運転制約条件の限界値を超えることがないように推定式の誤差を考慮した運転制約条件の設定をしなければならない。しかしながら、運転中のすべての時間を通してに運転制約条件を満たすように運転する条件では、運転制約条件の限界値よりもかなり安全をとった点に条件を設定せざるを得なくなるため、ガス化炉の運転効率が悪くなってしまう。ここで、ごく制約違反の状態でもごく短時間であれば、すぐにスラグ詰まり、失火等に結びつくわけではない。   For this reason, when optimizing the operation conditions, it is necessary to set the operation constraint conditions in consideration of the error of the estimation formula so as not to exceed the limit value of the operation constraint conditions. However, under conditions that satisfy the operating constraint conditions throughout the entire operating time, the gasifier must be set at a point that is considerably safer than the limit values of the operating constraint conditions. The driving efficiency will deteriorate. Here, even in a very limited state, if it is a very short time, it does not immediately lead to slag clogging or misfire.

そこで、本実施形態のガス化炉運転制御方法では、運転中に制約条件を違反する確率を危険率とし、当該危険率を運転制御パラメータに反映させることにより、安全性確保しつつガス化炉の運転の高効率化を図ることができる(危険率設定処理)。   Therefore, in the gasifier operation control method of the present embodiment, the probability of violating the constraint condition during operation is set as a risk factor, and the risk factor is reflected in the operation control parameter, thereby ensuring the safety of the gasifier. Driving efficiency can be improved (risk rate setting process).

本実施形態では、危険率は正規分布のパーセント値として定義できる。上述のように性能評価関数による推定値とオンラインデータの実測値との差のヒストグラムは、正規分布と仮定できるため、例えば図21に示すように危険率を10%とした場合、即ち、1時間のうちの最大6分間は制約条件を違反した状態での運転を行う場合、その制限下限値は正規分布全体の積分値(=1.0)の10%(=0.1)の点として数学的に近似することが可能である。近似手法は公知または新規の近似手法を用いれば良く、特に限られるものではないが、例えば戸田の近似式等を用いることができる。   In the present embodiment, the risk factor can be defined as a percentage value of a normal distribution. As described above, the histogram of the difference between the estimated value based on the performance evaluation function and the actual measured value of the online data can be assumed to be a normal distribution. For example, when the risk factor is 10% as shown in FIG. When driving in a state where the constraint conditions are violated for a maximum of 6 minutes, the lower limit value is 10% (= 0.1) of the integral value (= 1.0) of the whole normal distribution. Can be approximated. The approximation method may be a known or new approximation method, and is not particularly limited. For example, Toda's approximation formula or the like can be used.

このように、危険率を低くとれば、制約条件を満たした安全な運転が可能であるが、その性能は相対的に低くなる。一方、危険率を高くとれば、ガス化性能が向上し、ガス化炉を効率よく運転することが可能となる。しかしながら、危険率を高くとりすぎると、運転制約条件が破綻している運転時間が長くなり、スラグ詰まりや失火等が発生するおそれがある。危険率の設定は、運転者のプラント運用の考え方にもよるところがあるが、最低限の危険率の上限、下限を設定しておくことにより、運転の規制範囲を設定することができる。尚、本願発明者等の知見では、危険率は例えば10%程度以下にすることが好ましい。この場合、900秒間隔の運転点で2点連続で運転制約条件を違反する確率は1%以下に抑えることができるからである。   Thus, if the risk factor is low, safe driving that satisfies the constraint conditions is possible, but the performance is relatively low. On the other hand, if the risk factor is high, gasification performance is improved and the gasification furnace can be operated efficiently. However, if the risk factor is set too high, the operation time in which the operation constraint condition is broken becomes long, and there is a possibility that slag clogging or misfire may occur. Although the setting of the risk factor depends on the concept of the plant operation by the driver, the operation restriction range can be set by setting the upper limit and the lower limit of the minimum risk factor. According to the knowledge of the inventors of the present application, the risk factor is preferably about 10% or less, for example. In this case, it is because the probability of violating the driving constraint condition continuously at two driving points at intervals of 900 seconds can be suppressed to 1% or less.

本実施形態では以上説明した性能評価関数および危険率を用いて最適化問題の定式化を行い、当該最適化問題を解くことにより最適な運転制御パラメータを求めることとしている。   In this embodiment, the optimization problem is formulated using the performance evaluation function and the risk factor described above, and the optimum operation control parameter is obtained by solving the optimization problem.

本実施形態では、石炭ガス化炉の運転制約条件として、例えば次の3つの制約条件を用いることとしている。   In the present embodiment, for example, the following three constraint conditions are used as the operation constraint conditions of the coal gasifier.

(1)コンバスタ温度下限値
コンバスタ3底部のスラグホールから石炭に含まれる灰分を溶融スラグ6として排出するため、コンバスタ3内の温度を灰の融点以上に維持する必要があるからである。尚、コンバスタ温度下限値は、例えば石炭灰の組成に基づいて決定される。
(2)生成ガス発熱量下限値
生成ガスはガスタービン燃焼器用の燃料として、要求仕様以上の発熱量をもつ必要があり、ガスタービン燃焼器での安定的な燃焼を維持する必要があるからである。尚、生成ガス発熱量下限値は、例えばガスタービン燃焼器の仕様に基づいて決定される。
(3)リサイクルチャー量上限値
石炭ガス化炉出口で捕集されるチャーは、全量がコンバスタ3へ再投入されるため、リサイクル系容量を超えるチャーを発生させないよう、石炭ガス化炉内で一定以上の反応率を維持する必要があるからである。尚、リサイクルチャー量上限値は、例えばリサイクル系容量に基づいて決定される。
(1) Combustor temperature lower limit In order to discharge the ash contained in the coal as molten slag 6 from the slag hole at the bottom of the combustor 3, it is necessary to maintain the temperature in the combustor 3 at or above the melting point of ash. Note that the combustor temperature lower limit is determined based on, for example, the composition of coal ash.
(2) Lower limit value of generated gas calorific value Because the generated gas must have a calorific value that exceeds the required specification as fuel for the gas turbine combustor, it is necessary to maintain stable combustion in the gas turbine combustor. is there. In addition, the generated gas calorific value lower limit is determined based on, for example, the specifications of the gas turbine combustor.
(3) Upper limit of amount of recycled char The char collected at the coal gasifier outlet is re-introduced into the combustor 3, so it is constant in the coal gasifier so that no char exceeding the recycling capacity is generated. This is because it is necessary to maintain the above reaction rate. The upper limit value of the recycled char amount is determined based on, for example, the recycled capacity.

尚、運転制約条件は上述の例には限られず、例えば炉内炭素転換率下限値や冷ガス効率下限値等を運転制約条件とすることも可能である。例えば、上述のように炉内炭素転換率はリサイクルチャー量とは反比例の関係にあるのでリサイクルチャー量上限値にかえて炉内炭素転換率下限値を運転制約条件としても良い。また、冷ガス効率を運転制約条件に加えることにより、より厳しい制約条件下で最適化計算をおこなうことができ、更なる運転制御パラメータの高精度化を図ることができる。   Note that the operation constraint condition is not limited to the above example, and for example, an in-furnace carbon conversion lower limit value, a cold gas efficiency lower limit value, and the like can be used as the operation constraint condition. For example, since the in-furnace carbon conversion rate is inversely proportional to the amount of recycled char as described above, the lower limit value of the in-furnace carbon conversion rate may be used as the operation constraint condition instead of the upper limit value of the recycled char amount. Further, by adding the cold gas efficiency to the operation constraint conditions, the optimization calculation can be performed under more severe constraint conditions, and the operation control parameters can be further improved in accuracy.

本実施形態では、最適化問題を信頼領域法(trust region method)を用いて解くこととしているが、最適化問題の解法は特に限られるものではなく、例えば遺伝的アルゴリズム(Genetic Algorithm)などの進化的計算手法や、ロバスト最適化(Robust optimization)法など他の解法を用いても良い。   In the present embodiment, the optimization problem is solved using a trust region method, but the solution of the optimization problem is not particularly limited, and for example, evolution such as a genetic algorithm. Other solution methods such as a dynamic calculation method and a robust optimization method may be used.

この最適化問題を解き最適な運転制御パラメータが決定すると、その計算結果は運転員に報告されるとともに、制御信号としてバーナ等プラント入力機器にフィードバックされ、最適な運転制御パラメータに基づいて運転が継続される。尚、求めた運転制御パラメータへは運転員が当該パラメータを入力して変更するようにしても、自動で変更されるようにしても良い。   When this optimization problem is solved and the optimal operation control parameters are determined, the calculation results are reported to the operator and fed back to the plant input device such as a burner as a control signal, and the operation continues based on the optimal operation control parameters. Is done. The obtained operation control parameter may be changed by the operator by inputting the parameter, or may be changed automatically.

しかしながら、ガス化炉の運転状況の変化に追随することが必要であるため、本実施形態では最適化後であってもオンラインデータの瞬時データは継続して取得され、瞬時データに基づいて統計的処理も継続的に行われる。よって、初めに推定した性能評価関数に基づいた運転制御パラメータの設定では、危険率の制約を満たさなくなる可能性がある。そこで、本実施形態の石炭ガス化炉運転制御方法では、統計的処理を実行する毎に性能評価関数を推定し、例えば前回の処理(例えば900秒前)での性能評価関数との比較を行う性能評価関数の再構築処理を行うこととしている。   However, since it is necessary to follow a change in the operation status of the gasifier, in this embodiment, even after optimization, the instantaneous data of the online data is continuously acquired, and statistically based on the instantaneous data. Processing is also performed continuously. Therefore, the setting of the operation control parameter based on the initially estimated performance evaluation function may not satisfy the risk factor constraint. Therefore, in the coal gasification furnace operation control method of the present embodiment, the performance evaluation function is estimated every time statistical processing is executed, and for example, compared with the performance evaluation function in the previous processing (for example, 900 seconds before). The performance evaluation function is reconstructed.

性能評価関数の再構築処理は、前回の性能評価関数と今回の性能評価関数との数学的検定を行うことによる。本実施形態では、2つの母集団(2つの性能評価関数の値)がいずれも正規分布に従うと仮定し、その平均が等しいかどうかの検定であり、また異分散であるので、ウェルチ(Welch)のt検定を検定手法として用いている。尚、検定手法はこれには限られず、公知または新規の検定手法であっても良い。また、性能評価関数の再構築処理は必ずしも最小時間間隔毎に行う必要はなく、統計的処理を複数回実行する毎に、複数回前の性能評価関数との比較を行うようにしても良い。   The performance evaluation function is reconstructed by performing a mathematical test between the previous performance evaluation function and the current performance evaluation function. In the present embodiment, it is assumed that the two populations (the values of the two performance evaluation functions) both follow a normal distribution, a test whether the averages are equal, and because they are heterogeneous, welch (Welch) T-test is used as a test method. In addition, the test method is not limited to this, and a known or new test method may be used. Further, the performance evaluation function reconstruction process does not necessarily have to be performed every minimum time interval, and each time the statistical process is executed a plurality of times, the performance evaluation function may be compared with the previous performance evaluation function.

本実施形態では、ウェルチのt検定により2つの正規分布の平均が有意に異なると判断された場合、2つの正規分布は異なると判断している。2つの正規分布が異なる場合は、新たな性能評価関数に基づいて、上述のように危険率および最適化計算がなされる。これにより、パラメータを自律的に変更しながら効率の良い運転条件で運転を継続することが可能となる。また、運転を継続すればするほど精度の高い運転制御パラメータを求めることが可能となる。   In this embodiment, when the average of two normal distributions is determined to be significantly different by Welch's t-test, the two normal distributions are determined to be different. When the two normal distributions are different, the risk factor and the optimization calculation are performed as described above based on the new performance evaluation function. Thereby, it becomes possible to continue driving | running on efficient driving | running conditions, changing a parameter autonomously. In addition, the more accurate the operation control parameters can be obtained as the operation is continued.

また、本実施形態の石炭ガス化炉運転制御方法では、上述の処理に併せて炉の排出口から硫化する溶融スラグ流を複数のCCDカメラにより異なる方向から撮影し、スラグの流動映像から運転状態を診断する処理を並列的に行うことが好ましい。この溶融スラグ流の監視処理は、特に限られるものではないが、例えば特開2006−118744号公報に記載の「溶融スラグ流の監視装置」を用いることができる。この溶融スラグ流の監視装置によれば、溶融スラグ流の3次元形状と表面温度分布を得ることができる。   Further, in the coal gasification furnace operation control method of the present embodiment, the molten slag flow that is sulfided from the furnace outlet in conjunction with the above-described processing is photographed from different directions by a plurality of CCD cameras, and the operating state is obtained from the slag flow image. It is preferable to perform the process of diagnosing in parallel. The process for monitoring the molten slag flow is not particularly limited, and for example, a “molten slag flow monitoring device” described in JP-A-2006-118744 can be used. According to this molten slag flow monitoring device, the three-dimensional shape and surface temperature distribution of the molten slag flow can be obtained.

ここで、コンバスタ温度下限値の制約条件は上述のように使用する石炭に含まれる灰分の組成から融点を見積り設定される。しかしながら、例えば同じブランド名の石炭を使用していても実際の灰分組成は、ロットによって多少のズレがある場合がある。このような場合等において、最適化計算によってガス化炉の運転制御パラメータが最適値に設定されている場合であっても、スラグ流動の悪化が生じる場合がある。スラグ流動の悪化はスラグホールの閉塞に繋がるため、早急に処理を施さなければならない。ここで、スラグ流動が悪化するのはコンバスタ温度が低い、即ちコンバスタ温度下限値の設定が高すぎることを意味している。   Here, the constraint condition of the combustor temperature lower limit value is set by estimating the melting point from the composition of the ash contained in the coal used as described above. However, even if, for example, coal of the same brand name is used, the actual ash content may vary slightly depending on the lot. In such a case, the slag flow may be deteriorated even when the operation control parameter of the gasifier is set to the optimum value by the optimization calculation. Since the deterioration of the slag flow leads to the blockage of the slag hole, it must be treated immediately. Here, the deterioration of the slag flow means that the combustor temperature is low, that is, the setting of the combustor temperature lower limit is too high.

本実施形態では、このようにスラグ流動の悪化を検出した場合に、コンバスタ温度下限値を修正している。具体的には、設置されたCCDカメラから取得されるスラグ流動映像において流動状態の悪化パターンを検出した際には、スラグホールの固化閉塞を防止するため、自動でスラグ溶融バーナの点火を行うと共に、コンバスタ温度下限値の修正と最適化計算を行うものである。尚、溶融スラグ流の監視処理は、その他の処理とは独立に行い、図22で示すフローチャートで実行される処理への割り込み動作として行うものである。   In this embodiment, when the deterioration of the slag flow is detected in this way, the combustor temperature lower limit value is corrected. Specifically, when a deterioration pattern of the flow state is detected in the slag flow image acquired from the installed CCD camera, the slag melting burner is automatically ignited in order to prevent solidification blockage of the slag hole. The correction of the combustor temperature lower limit and the optimization calculation are performed. The monitoring process of the molten slag flow is performed independently of the other processes, and is performed as an interrupt operation to the process executed in the flowchart shown in FIG.

次に、本実施形態の石炭ガス化炉運転制御プログラムが実行する処理の詳細を図22のフローチャートを用いて説明する。   Next, the detail of the process which the coal gasifier operation control program of this embodiment performs is demonstrated using the flowchart of FIG.

本実施形態では、石炭ガス化炉の運転前の初期パラメータとして「ガス化炉負荷」、「コンバスタ温度下限値」、「生成ガス発熱量下限値」、「リサイクルチャー量上限値」、「危険率」を設定し、処理回数カウンタkの初期化(S1)を行う。   In this embodiment, as initial parameters before operation of the coal gasifier, “gasifier load”, “combustor temperature lower limit value”, “generated gas heating value lower limit value”, “recycled char amount upper limit value”, “risk rate” ”Is set, and the processing counter k is initialized (S1).

次に、オンラインデータ取得処理(S2)を行う。具体的には、コンバスタ温度、生成ガス発熱量、リサイクルチャー量等のオンラインデータおよび空気比、給炭量比のデータを最適化演算装置13の補助記憶装置28等に記憶させる。   Next, online data acquisition processing (S2) is performed. Specifically, on-line data such as combustor temperature, generated gas heat generation amount, recycled char amount, air ratio, and coal supply amount ratio data are stored in the auxiliary storage device 28 of the optimization arithmetic unit 13 or the like.

本実施形態では、取得したオンラインデータを上述の知見に基づいて900秒に1回の割合で統計処理を行うようにしている。したがって、オンラインデータ取得処理は1秒に1回の瞬時データ(生成ガス発熱量は5分に1回のデータ)を取得し記憶装置に記憶し、900秒分のデータが記憶された時点でS3へ移り統計的処理を行うものである。   In the present embodiment, the acquired online data is statistically processed once every 900 seconds based on the above knowledge. Accordingly, the online data acquisition process acquires instantaneous data once per second (the generated gas heat generation is data once every 5 minutes) and stores it in the storage device. When data for 900 seconds is stored, S3 To move to statistical processing.

統計的処理(S3)では、上記オンラインデータに基づいて900秒の平均値(運転実績データ)が算出され、当該データは補助記憶装置28内の運転実績データベース31に記憶される。   In the statistical process (S3), an average value (operation result data) of 900 seconds is calculated based on the online data, and the data is stored in the operation result database 31 in the auxiliary storage device 28.

次に、処理回数カウンタk=0であるかを判断する(S4)。即ち、初回の処理である場合(S4;Yes)は、性能評価関数の推定(S5)を行い、2回目以降の処理である場合(S4;No)は、性能評価関数の再構築(S11)を行う。   Next, it is determined whether the processing number counter k = 0 (S4). That is, when it is the first process (S4; Yes), the performance evaluation function is estimated (S5), and when it is the second and subsequent processes (S4; No), the performance evaluation function is reconstructed (S11). I do.

性能評価予測関数の推定(S5)では、運転実績データベース31に記録された運転実績データを読み込んで、当該運転実績データから運転制御パラメータを説明変数とする性能評価関数を最小二乗法により推定する。   In the estimation of the performance evaluation prediction function (S5), the operation performance data recorded in the operation performance database 31 is read, and the performance evaluation function using the operation control parameters as explanatory variables is estimated from the operation performance data by the least square method.

次に、推定された性能評価関数の誤差計算(S6)を行う。具体的には、推定された性能評価関数のうちコンバスタ温度と生成チャー量の性能評価関数について過去の運転実績データに対する誤差を計算する。ここで、過去の運転実績データとは、例えば前回のループ処理での運転実績データを指す。   Next, error calculation (S6) of the estimated performance evaluation function is performed. Specifically, an error with respect to past operation performance data is calculated for the performance evaluation function of the combustor temperature and the amount of generated char among the estimated performance evaluation functions. Here, the past operation result data refers to, for example, operation result data in the previous loop processing.

性能評価関数の誤差計算は、過去の時刻tにおいてのコンバスタ温度をT、生成チャー量をQ、空気比をλ、給炭量比をrt、推定したコンバスタ温度の予測式をTcom(λ,rt)、生成チャー量の予測式をQchar(λ)とすると、時刻tでのコンバスタ温度の誤差EComは例えば数式9、チャー量の誤差ECharは例えば数式10で計算される。
<数9>
ECOM=Tcom(λ,rt)−T
<数10>
EChar=Qchar(λ)−Q
The error of the performance evaluation function is calculated by calculating the combustor temperature T t at the past time t, the generated char amount Q t , the air ratio λ t , the coal feed ratio rt t , and the estimated combustor temperature prediction formula T com (λ, rt) and Q char (λ) as the prediction formula for the amount of generated char, the combustor temperature error ECom t at time t is calculated, for example, by Equation 9, and the char amount error EChar t is calculated by, for example, Equation 10. The
<Equation 9>
ECOM t = T comt , rt t ) −T t
<Equation 10>
EChar t = Q chart ) −Q t

次に、コンバスタ温度の誤差ECom、チャー量の誤差ECharに基づいて、コンバスタ温度予測関数とチャー生成量予測関数の誤差分布を推定する(S7)。本実施形態ではリリフォース検定(Lilliefors Test)により推定している。 Next, the error distribution between the combustor temperature prediction function and the char generation amount prediction function is estimated based on the combustor temperature error ECom t and the char amount error EChar t (S7). In the present embodiment, the estimation is performed by the re-force test (Lilliefors Test).

次に、危険率が許容確率以下となる設定値の決定を行う(S8)。具体的には、予測関数が推定された正規分布に従うものとして、コンバスタ温度が予め設定された危険率が許容確率以下となる、設定温度Tを求める。また、同様にチャーの生成量が危険率を超える確率が許容確率以下となるチャー量予測式の設定値Vを求める。尚、本実施形態では、設定温度Tおよび設定値Vは、誤差分布から戸田の近似式により求めることができる。   Next, a setting value that makes the risk factor less than or equal to the allowable probability is determined (S8). More specifically, the set temperature T is determined such that the risk factor for which the combustor temperature is set in advance is equal to or less than the allowable probability, assuming that the prediction function follows the estimated normal distribution. Similarly, the setting value V of the char amount prediction formula is obtained in which the probability that the amount of char generated exceeds the risk rate is equal to or less than the allowable probability. In the present embodiment, the set temperature T and the set value V can be obtained from Toda's approximate expression from the error distribution.

求めたコンバスタ温度の設定値T、チャー量の設定値Vを用いて数式11に示す最適化問題を定式化する(S9)。
<数11>
目的:生成ガス発熱量最大化(maxHgas(λ,rt))
制約:生成チャー量≦V(Qchar(λ)≦V)
コンバスタ温度≧T(Tcom(λ,rt)≧T)
The optimization problem shown in Formula 11 is formulated using the obtained combustor temperature setting value T and char amount setting value V (S9).
<Equation 11>
Objective: Maximize generated gas heat generation (maxH gas (λ, rt))
Constraint: Generated char amount ≦ V (Q char (λ) ≦ V)
Combustor temperature ≧ T (T com (λ, rt) ≧ T)

上記の最適化問題を解くことで,最適な運転制御パラメータを決定する(S10)。最適な運転制御パラメータが決定すると、計算結果は運転員に報告されるとともに、制御信号としてバーナ等プラント入力機器にフィードバックされる。プログラムでは処理回数カウンタを+1して(S12)、システム終了が指示されていなければ(S13;No)、S2のオンラインデータ取得処理に戻ってループ処理を行うものである。   An optimal operation control parameter is determined by solving the above optimization problem (S10). When the optimum operation control parameter is determined, the calculation result is reported to the operator and fed back to the plant input device such as a burner as a control signal. In the program, the process count counter is incremented by 1 (S12), and if the system termination is not instructed (S13; No), the process returns to the online data acquisition process of S2 to perform the loop process.

初回を除く処理の場合は(S4;No)、性能評価関数の再構築(S11)を行う。性能評価関数の再構築は、前回のループ処理での性能評価関数と今回のループ処理での性能評価関数の母集団の比較を行うものである。本実施形態では、ウェルチのt検定により2つの正規分布の平均が有意に異なると判断された場合に2つの正規分布は異なると判断するようにしている。   In the case of processing other than the first time (S4; No), the performance evaluation function is reconstructed (S11). The reconstruction of the performance evaluation function is to compare the performance evaluation function in the previous loop process and the population of the performance evaluation function in the current loop process. In this embodiment, when the average of two normal distributions is determined to be significantly different by Welch's t-test, the two normal distributions are determined to be different.

2つの正規分布が同じと判断された場合は、誤差が少なく前回までの性能評価関数に基づいた運転制御パラメータで運転を継続しても良いことを意味する。即ち、性能評価関数を再構築する必要がなく(S11;No)、処理回数カウンタを+1して(S12)、システム終了が指示されていなければ(S13;No)、S2のオンラインデータ取得処理に戻ってループ処理を行う。   If it is determined that the two normal distributions are the same, it means that the operation may be continued with the operation control parameter based on the performance evaluation function up to the previous time with little error. That is, there is no need to reconstruct the performance evaluation function (S11; No), the process counter is incremented by 1 (S12), and if the system termination is not instructed (S13; No), the online data acquisition process of S2 is performed. Go back and loop.

これに対し、2つの正規分布が異なると判断された場合は、前回までの性能評価関数に基づいた運転制御パラメータで運転を継続すると、危険率の制約を満たさなくなる可能性があることを意しているる。即ち、性能評価関数の再構築が必要となる(S11;Yes)ので、S5に移り性能評価関数の推定処理を行うものである。   On the other hand, if it is determined that the two normal distributions are different, if the operation is continued with the operation control parameters based on the performance evaluation function up to the previous time, the risk factor constraint may not be satisfied. It is. That is, since it is necessary to reconstruct the performance evaluation function (S11; Yes), the process proceeds to S5 and the performance evaluation function is estimated.

以上述べたループ処理が処理終了が指示される(S13;Yes)まで継続して実行される。以上が本実施形態の石炭ガス化炉運転制御プログラムが実行する処理の説明である。   The loop process described above is continuously executed until the process end is instructed (S13; Yes). The above is description of the process which the coal gasifier operation control program of this embodiment performs.

次に、溶融スラグ流の監視処理の一例を図23のフローチャートを用いて説明する。   Next, an example of the monitoring process of the molten slag flow will be described with reference to the flowchart of FIG.

まず、スラグホール直下に設置された同期制御装置11により同期制御される3台のCCDカメラ7a,7b,7cからスラグの画像を取得し(S21)、画像処理により溶融スラグ流状態データ(3次元形状および表面温度分布)を求める(S22)。   First, slag images are acquired from the three CCD cameras 7a, 7b, and 7c that are synchronously controlled by the synchronous control device 11 installed immediately below the slag hole (S21), and molten slag flow state data (three-dimensional) is obtained by image processing. (Shape and surface temperature distribution) are obtained (S22).

次に、この溶融スラグ流状態データを画像処理装置12の記憶装置等に予め構築された運転状態データベース(図示せず)とのサポートベクタマシーン等の学習器を用いたパターンマッチングによりスラグの流下状況の適・不適を判断する(S23)。   Next, the molten slag flow state data is subjected to a slag flow state by pattern matching using a learning device such as a support vector machine with an operation state database (not shown) preliminarily constructed in the storage device or the like of the image processing device 12. Is determined whether or not (S23).

スラグの流下状況が適の場合(S23;適)には、当該溶融スラグ流状態データを適正なデータとして学習アルゴリズムにより学習して運転状態データベースの更新を行い(S7)、スラグ画像取得(S21)へ戻る。   When the slag flow state is appropriate (S23; suitable), the molten slag flow state data is learned as a proper data by the learning algorithm and the operating state database is updated (S7), and the slag image is acquired (S21). Return to.

一方、スラグの流下状況が不適の場合(S23;不適)には、上述のように運転制約条件のうちコンバスタ温度下限値を修正し(S24)、修正後の運転制約条件により最適化計算(数式11)を行い(S25)、運転制御パラメータを求める(S26)。この計算結果は運転員に報告されるとともに、制御信号としてバーナ等プラント入力機器にフィードバックされる。同様に、当該溶融スラグ流状態データを不適正なデータとして学習アルゴリズムにより学習して運転状態データベースの更新を行い(S27)、スラグ画像取得(S21)へ戻る。   On the other hand, when the slag flow condition is inappropriate (S23; unsuitable), the combustor temperature lower limit value is corrected among the operation constraint conditions as described above (S24), and the optimization calculation is performed according to the corrected operation constraint condition (formula 11) is performed (S25), and operation control parameters are obtained (S26). The calculation result is reported to the operator and fed back to the plant input device such as a burner as a control signal. Similarly, the molten slag flow state data is learned as inappropriate data by a learning algorithm, the operating state database is updated (S27), and the process returns to slag image acquisition (S21).

以上の溶融スラグ監視処理は図22に示した本実施形態の石炭ガス化炉運転制御プログラムが実行した処理と並列処理がなされる。本実施形態では、例えば1秒に1回のスラグ画像取得処理を実行することとし、スラグの流下状況が不適と判断された場合には、図22に示した処理に割り込み処理がなされるものである。   The above molten slag monitoring process is performed in parallel with the process executed by the coal gasifier operation control program of the present embodiment shown in FIG. In the present embodiment, for example, the slag image acquisition process is executed once per second, and when it is determined that the slag flow situation is inappropriate, the process shown in FIG. 22 is interrupted. is there.

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。また、上述の演算式は一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。   The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention. Moreover, the above arithmetic expression is an example, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、石炭ガス化炉は図1、図3等に示した形状や構造に限定されるものではなく、他の形状や構造の炉においても本発明を適用することは可能である。また、石炭ガス化炉に本発明を適用した例について説明したが、本発明を適用可能な炉は、石炭ガス化炉に限定されるものではなく、他のガス化炉や、汚泥焼却灰を溶融してスラグ化する炉などであっても良い。   For example, the coal gasification furnace is not limited to the shape and structure shown in FIGS. 1 and 3 and the like, and the present invention can be applied to furnaces having other shapes and structures. Moreover, although the example which applied this invention to the coal gasification furnace was demonstrated, the furnace which can apply this invention is not limited to a coal gasification furnace, Other gasification furnaces, sludge incineration ash are not used. A furnace that melts into slag may be used.

また、石炭ガス化炉運転制御プログラムにおけるパラメータの設定方法も上述の例には限定されない。例えば、運転員が初期パラメータ(例えば、ガス化炉負荷)の設定が不適切であると判断した場合は、当該初期パラメータを変更したうえで以降の処理をおこなうようにしても良い。   The parameter setting method in the coal gasifier operation control program is not limited to the above example. For example, when the operator determines that the setting of the initial parameter (for example, gasifier load) is inappropriate, the subsequent processing may be performed after changing the initial parameter.

石炭ガス化炉運転制御装置の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of a coal gasifier operation control apparatus. 最適化演算装置のハードウェア構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the hardware constitutions of an optimization arithmetic unit. 石炭ガス化炉の概要を示す構成図の一例である。It is an example of the block diagram which shows the outline | summary of a coal gasification furnace. 石炭流量、ホッパ重量と経過時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between coal flow volume, hopper weight, and elapsed time. ガス流量と経過時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between a gas flow rate and elapsed time. ガス化炉各部のガス温度データと経過時間との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the gas temperature data of each part of a gasifier, and elapsed time. コンバスタ温度の瞬時データとそれに対応する空気比とをプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the instantaneous data of combustor temperature, and the air ratio corresponding to it. 給炭量比の900秒平均値の時間変動を示すグラフである。It is a graph which shows the time fluctuation of the 900 second average value of coal supply amount ratio. 生成ガス発熱量の900秒平均値の時間変動を示すグラフである。It is a graph which shows the time fluctuation of the 900-second average value of generated gas calorific value. リサイクルチャー量の900秒平均値の時間変動を示すグラフである。It is a graph which shows the time fluctuation of the 900 second average value of the amount of recycled chars. コンバスタ温度のオンラインデータ(900秒平均値)とそれに対応する空気比をパラメータとするコンバスタ温度の性能評価関数を示すグラフである。It is a graph which shows the performance evaluation function of the combustor temperature which uses the online data (900 second average value) of combustor temperature and the air ratio corresponding to it as a parameter. コンバスタ温度のオンラインデータ(900秒平均値)とそれに対応する空気比と給炭量比をパラメータとするコンバスタ温度の性能評価関数を示すグラフである。It is a graph which shows the performance evaluation function of the combustor temperature which uses the online data (900 second average value) of combustor temperature and the air ratio and coal supply ratio corresponding to it as parameters. コンバスタ温度の変動成分のヒストグラムである。It is a histogram of the fluctuation component of a combustor temperature. 図13のヒストグラムを正規確率グラフで示したものである。14 is a normal probability graph showing the histogram of FIG. 生成ガス発熱量のオンラインデータ(900秒平均値)とそれに対応する性能評価関数を示すグラフである。It is a graph which shows the online data (900 second average value) of generated gas calorific value, and the performance evaluation function corresponding to it. 生成ガス発熱量の変動成分のヒストグラムである。It is a histogram of the fluctuation | variation component of generated gas calorific value. 図16のヒストグラムを正規確率グラフで示したものである。FIG. 17 is a normal probability graph representing the histogram of FIG. リサイクルチャー量のオンラインデータ(900秒平均値)とそれに対応する性能評価関数を示すグラフである。It is a graph which shows the online data (900 second average value) of the amount of recycled chars, and the performance evaluation function corresponding to it. リサイクルチャー量の変動成分のヒストグラムである。It is a histogram of the fluctuation | variation component of the amount of recycled chars. 図19のヒストグラムを正規確率グラフで示したものである。19 is a normal probability graph showing the histogram of FIG. 生成ガス発熱量の性能評価関数を示すグラフに危険率を説明するための正規分布を記載した図である。It is the figure which described the normal distribution for demonstrating a risk factor in the graph which shows the performance evaluation function of generated gas calorific value. 石炭ガス化炉運転制御プログラムが実行する処理の概要を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the outline | summary of the process which a coal gasifier operation control program performs. 溶融スラグ流監視処理の詳細を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the detail of a molten slag flow monitoring process.

符号の説明Explanation of symbols

1 石炭ガス化炉運転制御装置
2 石炭ガス化炉
1 Coal gasifier operation control device 2 Coal gasifier

Claims (7)

運転中の石炭ガス化炉から少なくともコンバスタ温度、生成ガス発熱量およびリサイクルチャー量をオンラインデータとして取得するオンラインデータ取得処理と、前記石炭ガス化炉について、予め前記オンラインデータと運転制御パラメータとの相関を見出せる時間間隔を求めておき、前記オンラインデータを前記時間間隔で平均化する統計的処理と、該平均化されたオンラインデータに基づいて性能評価関数を推定する性能評価関数推定処理と、前記性能評価関数と前記オンラインデータとの誤差が正規分布に従うと仮定し、また予め設定された運転中に運転制約条件を違反する確率を危険率とし、前記正規分布および前記危険率に基づいて前記オンラインデータの設定値を決定する危険率設定処理と、前記生成ガス発熱量の最大化を目的とし、かつ前記設定値に基づいた制約式を前記運転制約条件とする最適化問題を解き前記運転制御パラメータを設定する運転制御パラメータ決定処理とを行うことを特徴とする石炭ガス化炉運転制御方法。   Online data acquisition processing for acquiring at least the combustor temperature, the generated gas heat generation amount and the recycled char amount as online data from the operating coal gasification furnace, and the correlation between the online data and operation control parameters in advance for the coal gasification furnace A time interval in which the online data can be found, a statistical process for averaging the online data at the time interval, a performance evaluation function estimation process for estimating a performance evaluation function based on the averaged online data, and the performance It is assumed that an error between the evaluation function and the online data follows a normal distribution, and a probability of violating a driving constraint condition during preset driving is defined as a risk factor, and the online data is based on the normal distribution and the risk factor. The risk factor setting process for determining the set value of the And an operation control parameter determination process for setting an operation control parameter by solving an optimization problem using a constraint equation based on the set value as the operation constraint condition. . 前記性能評価関数を第一の性能評価関数、該第一の性能評価関数に基づく前記正規分布を第一の正規分布とし、該第一の正規分布と次回の性能評価関数推定処理で推定された第二の性能評価関数に基づく第二の正規分布とが有意に異なると判断された場合に、前記第一の性能評価関数を前記第二の性能評価関数に変更する性能評価関数の再構築処理を行うことを特徴とする請求項1に記載の石炭ガス化炉運転制御方法。   The performance evaluation function is a first performance evaluation function, the normal distribution based on the first performance evaluation function is a first normal distribution, and the first normal distribution and the next performance evaluation function estimation process are estimated. When the second normal distribution based on the second performance evaluation function is determined to be significantly different from the second performance evaluation function, the performance evaluation function is reconstructed by changing the first performance evaluation function to the second performance evaluation function. The coal gasifier operation control method according to claim 1, wherein: 溶融スラグ流の流下状態を監視する溶融スラグ流監視処理を行い、スラグ詰まりの予兆を検出した場合には、前記運転制約条件を変更することを特徴とする請求項1または2のいずれかに記載の石炭ガス化炉運転制御方法。   The molten slag flow monitoring process for monitoring the flow state of the molten slag flow is performed, and when the slag clogging is detected, the operation constraint condition is changed. Coal gasifier operation control method. 運転中の石炭ガス化炉に設置された各測定機器から少なくともコンバスタ温度、生成ガス発熱量およびリサイクルチャー量をオンラインデータとして取得し記憶装置に記憶するオンラインデータ取得手段と、前記石炭ガス化炉毎に予め前記オンラインデータが運転制御パラメータに対して相関性を有するようになる時間間隔を記憶装置に記憶しておき、前記オンラインデータを前記時間間隔で平均化し記憶装置に記憶する統計的手段と、該平均化されたオンラインデータを読み出して回帰分析により性能評価関数を求めて記憶装置に記憶する性能評価関数推定手段と、前記性能評価関数の値と前記オンラインデータとの誤差のヒストグラムを求め、該ヒストグラムが正規分布に従うと仮定し、また予め設定された運転中に運転制約条件を違反する確率を危険率とし、前記正規分布および前記危険率に基づいて前記オンラインデータの設定値を決定し記憶装置に記憶する危険率設定手段と、前記生成ガス発熱量の最大化を目的とし、かつ前記設定値に基づいた制約式を前記運転制約条件とする最適化問題を解き前記運転制御パラメータを求める運転制御パラメータ決定手段とを備えることを特徴とする石炭ガス化炉運転制御装置。   Online data acquisition means for acquiring at least the combustor temperature, the generated gas heat generation amount and the recycled char amount as online data from each measuring device installed in the operating coal gasification furnace, and storing it in a storage device, and for each of the coal gasification furnaces Preliminarily storing in the storage device a time interval at which the online data becomes correlated with the operation control parameter, and statistical means for averaging the online data at the time interval and storing it in the storage device; A performance evaluation function estimation unit that reads the averaged online data, obtains a performance evaluation function by regression analysis, and stores the performance evaluation function in a storage device; obtains a histogram of errors between the value of the performance evaluation function and the online data; Assumes that the histogram follows a normal distribution and violates driving constraints during preset driving A risk factor setting means for determining a set value of the online data based on the normal distribution and the risk factor and storing it in a storage device, and for the purpose of maximizing the generated gas calorific value, and An operation control parameter determination unit that solves an optimization problem using the constraint equation based on the set value as the operation constraint condition and obtains the operation control parameter is provided. 更に、前記性能評価関数を第一の性能評価関数、該第一の性能評価関数に基づく前記正規分布を第一の正規分布とし、該第一の正規分布と次回の性能評価関数推定処理で推定された第二の性能評価関数に基づく第二の正規分布とが有意に異なると判断された場合に、前記第一の性能評価関数を前記第二の性能評価関数に変更する性能評価関数の再構築手段を備えることを特徴とする請求項4に記載の石炭ガス化炉運転制御装置。   Further, the performance evaluation function is a first performance evaluation function, the normal distribution based on the first performance evaluation function is a first normal distribution, and the first normal distribution and the next performance evaluation function estimation process are estimated. When it is determined that the second normal distribution based on the second performance evaluation function is significantly different from the second performance evaluation function, the first performance evaluation function is changed to the second performance evaluation function. The coal gasifier operation control apparatus according to claim 4, further comprising a construction unit. 運転中の石炭ガス化炉に設置された各測定機器から少なくともコンバスタ温度、生成ガス発熱量およびリサイクルチャー量をオンラインデータとして取得し記憶装置に記憶させるオンラインデータ取得処理と、前記石炭ガス化炉毎に予め前記オンラインデータが運転制御パラメータに対して相関性を有するようになる時間間隔を記憶装置に記憶しておき、前記オンラインデータを前記時間間隔で平均化し記憶装置に記憶させる統計的処理と、該平均化されたオンラインデータを読み出して回帰分析により性能評価関数を求めて記憶装置に記憶させる性能評価関数推定処理と、前記性能評価関数の値と前記オンラインデータとの誤差のヒストグラムを求め、該ヒストグラムが正規分布に従うと仮定し、また予め設定された運転中に運転制約条件を違反する確率を危険率とし、前記正規分布および前記危険率に基づいて前記オンラインデータの設定値を決定し記憶装置に記憶させる危険率設定処理と、前記生成ガス発熱量の最大化を目的とし、かつ前記設定値に基づいた制約式を前記運転制約条件とする最適化問題を解き前記運転制御パラメータを出力する運転制御パラメータ決定処理とをコンピュータに実行させることを特徴とする石炭ガス化炉運転制御プログラム。   Online data acquisition processing for acquiring at least the combustor temperature, the generated gas heat generation amount and the recycled char amount as online data from each measuring device installed in the operating coal gasification furnace, and storing it in a storage device, and for each of the coal gasification furnaces A statistical process for storing the time interval in which the online data is correlated with the operation control parameter in advance in a storage device, averaging the online data at the time interval, and storing the average in the storage device; A performance evaluation function estimation process for reading the averaged online data, obtaining a performance evaluation function by regression analysis, and storing the performance evaluation function in a storage device; obtaining a histogram of errors between the value of the performance evaluation function and the online data; Assuming that the histogram follows a normal distribution, and driving constraints during preset driving For the purpose of maximizing the generated gas calorific value, the probability of violating the risk factor, determining the set value of the online data based on the normal distribution and the risk factor and storing it in a storage device; And an operation control parameter determination process for solving the optimization problem using the constraint equation based on the set value as the operation constraint condition and outputting the operation control parameter, and causing the computer to execute the operation. program. 更に、前記性能評価関数を第一の性能評価関数、該第一の性能評価関数に基づく前記正規分布を第一の正規分布とし、該第一の正規分布と次回の性能評価関数推定処理で推定された第二の性能評価関数に基づく第二の正規分布とが有意に異なると判断された場合に、前記第一の性能評価関数を前記第二の性能評価関数に変更させる性能評価関数の再構築処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項6に記載の石炭ガス化炉運転制御プログラム。   Further, the performance evaluation function is a first performance evaluation function, the normal distribution based on the first performance evaluation function is a first normal distribution, and the first normal distribution and the next performance evaluation function estimation process are estimated. When the second normal distribution based on the second performance evaluation function is determined to be significantly different from the second normal performance distribution, the first performance evaluation function is changed to the second performance evaluation function. The coal gasifier operation control program according to claim 6, wherein the construction process is executed by a computer.
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