WO2010067646A1 - スチームシステム及びその制御方法 - Google Patents

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WO2010067646A1
WO2010067646A1 PCT/JP2009/065189 JP2009065189W WO2010067646A1 WO 2010067646 A1 WO2010067646 A1 WO 2010067646A1 JP 2009065189 W JP2009065189 W JP 2009065189W WO 2010067646 A1 WO2010067646 A1 WO 2010067646A1
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WO
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pressure
low
steam
header
flow rate
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/065189
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English (en)
French (fr)
Inventor
直彦 石橋
修一 宮本
壮啓 石垣
Original Assignee
三菱重工業株式会社
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K13/00—General layout or general methods of operation of complete plants
    • F01K13/02—Controlling, e.g. stopping or starting
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22—STEAM GENERATION
    • F22B—METHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00—Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18—Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines

Definitions

  • the present invention relates to a steam system and a control method thereof.
  • the chemical plant steam system includes a boiler that generates steam and a turbine that uses the energy of the steam to provide work to the outside.
  • the boiler uses the exhaust heat from the chemical plant manufacturing process to generate steam, the turbine drives the compressor used in the manufacturing process, and part of the steam generated by the boiler is supplied to the manufacturing process as process steam There is a case.
  • This boiler using exhaust heat is called an exhaust heat boiler.
  • the steam system includes an auxiliary boiler that generates steam without depending on exhaust heat from the manufacturing process.
  • JP-A-59-185808 discloses a method for controlling a turbine bypass valve during a turbine trip.
  • An object of the present invention is to provide a steam system and its control method that require a small number of boilers.
  • a steam system includes a first high-pressure header, a first boiler that supplies steam to the first high-pressure header, a first low-pressure header, the first high-pressure header, A first turbine provided between the first low-pressure side header, a first supply valve for controlling the flow rate of steam supplied from the first low-pressure side header to the first flow rate set value, and a second low-pressure side A header, an auxiliary boiler that supplies steam to the second low-pressure header, and a steam supply that the auxiliary boiler supplies to the second low-pressure header so that the pressure of the second low-pressure header becomes a pressure setting value
  • An auxiliary boiler controller for controlling the amount, a first line connecting the first low-pressure header and the second low-pressure header, a first check valve provided in the first line, and the first Pressure control provided in the line
  • the first boiler stops generating steam when the first turbine stops.
  • the first check valve allows the flow of steam from the first low-pressure header to the second low-pressure header along the first line.
  • the opening degree of the pressure control valve is controlled based on the pressure in the first low-pressure header.
  • the second check valve allows the flow of steam from the second low-pressure header to the first low-pressure header along the second line.
  • the flow rate control valve controls the flow rate of steam flowing through the second line to a third flow rate set value.
  • the steam system further includes a flow rate setting value changing unit that changes the third flow rate setting value to the first flow rate setting value in response to the occurrence of a trip of the first turbine.
  • the set flow rate changing unit gradually increases the third flow rate set value.
  • the steam system further includes a pressure setting value changing unit that increases the pressure setting value of the auxiliary boiler controller in response to the occurrence of the trip.
  • the first boiler generates steam by using exhaust heat from the first production system of the chemical plant.
  • the first turbine drives a first compressor of the first manufacturing system.
  • the first supply valve controls a flow rate of steam supplied as process steam from the first low-pressure header to the first manufacturing system.
  • the steam system control method includes a step in which a first boiler generates steam to be supplied to a first high-pressure header, and steam flowing from the first high-pressure header to the first low-pressure header.
  • a first line connecting the first low-pressure header and the second low-pressure header allows a steam flow from the first low-pressure header to the second low-pressure header and allows a reverse flow. do not do.
  • a second line connecting the first low-pressure header and the second low-pressure header allows a steam flow from the second low-pressure header to the first low-pressure header and allows a reverse flow. do not do.
  • the steam system control method includes the step of stopping the generation of steam supplied to the first high-pressure header by the first turbine being stopped, and the pressure in the first low-pressure header. And a step of controlling a flow rate of the steam flowing through the first line and a step of controlling the flow rate of the steam flowing through the second line to a third flow rate set value.
  • the steam system control method further includes a step of changing the third flow rate set value to the first flow rate set value in response to the occurrence of a trip of the first turbine.
  • the third flow rate setting value is gradually increased.
  • the steam system control method further includes the step of increasing the pressure set value of the auxiliary boiler controller in response to the occurrence of the trip.
  • the first boiler generates steam by using exhaust heat from the first production system of the chemical plant.
  • the first turbine drives a first compressor of the first manufacturing system.
  • the step of controlling the flow rate of steam supplied from the first low-pressure side header to the first flow rate set value the steam supplied from the first low-pressure side header to the first manufacturing system as process steam is controlled.
  • the flow rate is controlled.
  • a steam system and a control method thereof that require a small number of boilers.
  • FIG. 1 is a block diagram of a chemical plant to which a steam system according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram of the steam system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 shows an import valve controller according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a timing chart for explaining the control method of the steam system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 shows a pressure set value changing unit provided in the steam system according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a timing chart for explaining a control method of the steam system according to the second embodiment.
  • FIG. 1 is a block diagram of a chemical plant to which a steam system according to a first embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 2 is a block diagram of the steam system according to the first embodiment.
  • FIG. 3 shows an import valve controller according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a timing chart for explaining the control method of the steam system according to the first embodiment.
  • FIG. 5 shows a pressure set value changing
  • FIG. 7 shows a medium pressure side header and a low pressure side header according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 shows the pressure change of the high-pressure header in the steam system according to the first embodiment.
  • FIG. 9 shows the pressure change of the low-pressure header in the steam system according to the first embodiment.
  • FIG. 10 shows the steam flow rate change in the import line in the steam system according to the first embodiment.
  • FIG. 11 shows changes in the flow rate of steam A in the steam system according to the first embodiment.
  • FIG. 12 shows the pressure change of the high-pressure header in the steam system according to the second embodiment.
  • FIG. 13 shows the pressure change of the low-pressure header in the steam system according to the second embodiment.
  • the steam system according to the first embodiment of the present invention includes a steam system 20A, a steam system 20B, an export line 40 connecting the steam system 20A and the steam system 20B, a steam system 20A, and And an import line 50 for connecting the steam system 20B.
  • the steam system 20A is provided corresponding to the methanol production system 10A.
  • the methanol production system 10A as the outside of the steam system includes a reaction device 11A, a cooler 12A, a purification device 13A, a compressor 14A, and a synthesis device 15A.
  • the steam system 20A supplies steam A as process steam to the reactor 11A. Natural gas that has undergone the necessary pretreatment is supplied to the reactor 11A.
  • the reactor 11A burns a part of natural gas. This heat converts the natural gas into a product gas mainly composed of hydrogen and carbon monoxide.
  • the product gas is cooled by the cooler 12A and then supplied to the compressor 14A.
  • the cooler 12A supplies the heat A taken from the generated gas during the cooling process to the steam system 20A.
  • the heat A is exhaust heat from the methanol production system 10A.
  • the compressor 14A receives work A from the steam system 20A, boosts the generated gas, and supplies it to the synthesizer 15A.
  • the synthesizer 15A synthesizes methanol from the product gas.
  • the purifier 13A purifies the synthesized methanol into higher purity methanol.
  • the steam system 20B is provided corresponding to the methanol production system 10B.
  • the methanol production system 10B as the outside of the steam system includes a reaction device 11B, a cooler 12B, a purification device 13B, a compressor 14B, and a synthesis device 15B.
  • the methanol production system 10B produces methanol as in the case of the methanol production system 10A.
  • steam B is supplied as process steam from the steam system 20B to the methanol manufacturing system 10B, and heat B as exhaust heat from the methanol manufacturing system 10B is supplied to the steam system 20B, and work is performed from the steam system 20B.
  • B is provided to the methanol production system 10B.
  • the steam system 20A includes a high-pressure header 21A, a low-pressure header 22A, an exhaust heat boiler 23A, a turbine 24A provided between the high-pressure header 21A and the low-pressure header 22A, a turbine bypass line 25A, and a bypass valve.
  • a steam supply valve controller 63A, a safety valve 31A provided on the high-pressure header 21A, and a safety valve 32A provided on the low-pressure header 22A are provided.
  • the exhaust heat boiler 23A generates heat using the heat A and supplies the generated steam to the high-pressure header 21A.
  • the turbine 24A is driven by steam supplied from the high-pressure header 21A, and provides work A for driving the compressor 14A.
  • the turbine valve 36A controls the flow rate of steam supplied from the high-pressure header 21A to the turbine 24A.
  • the turbine valve controller 66A controls the opening degree of the turbine valve 36A based on the pressure of the high-pressure header 21A and the first high-pressure header pressure set value. Part of the steam used to drive the turbine 24A is sent to a condenser (not shown). The remaining steam flows into the low-pressure header 22A via the desuper heater 29A.
  • the turbine bypass line 25A is provided to have a parallel relationship with the turbine 24A and connects the high-pressure header 21A and the low-pressure header 22A.
  • the bypass valve 27A and the bypass valve 28A are provided in the turbine bypass line 25A so as to have a parallel relationship with each other.
  • the bypass valves 27A and 28A bypass the turbine 24A and control the flow rate of steam flowing from the high-pressure header 21A to the low-pressure header 22A.
  • the bypass valve controller 67A automatically controls the opening degree of the bypass valves 27A and 28A based on the pressure of the high-pressure header 21A and the pressure of the low-pressure header 22A.
  • the bypass valve controller 67A bypasses based on the pressure of the high pressure side header 21A and the first bypass control high pressure side pressure set value, and on the basis of the pressure of the low pressure side header 22A and the first bypass control low pressure side pressure set value.
  • the opening degree of the valves 27A and 28A is automatically controlled.
  • the bypass valve controller 67A obtains the opening operation amount based on the pressure of the high pressure side header 21A and the first bypass control high pressure side pressure set value, and the pressure of the low pressure side header 22A and the first bypass control low pressure side pressure.
  • the opening operation amount is obtained based on the set value, and the opening amounts of the bypass valves 27A and 28A are controlled based on the opening operation amount indicating the larger opening amount.
  • the ventilating valve 34A controls the flow rate of steam flowing out from the low-pressure header 22A.
  • the discharge valve controller 64A automatically controls the opening degree of the discharge valve 34A based on the pressure of the low-pressure header 22A and the first low-pressure header discharge valve pressure setting value.
  • the steam supply valve 33A controls the flow rate of the steam A supplied from the low-pressure header 22A to the reactor 11A.
  • the steam supply valve controller 63A automatically controls the opening of the steam supply valve 33A so that the flow rate of the steam A matches the steam A flow rate set value.
  • the steam system 20B includes a high-pressure header 21B, a low-pressure header 22B, an exhaust heat boiler 23B, a turbine 24B provided between the high-pressure header 21B and the low-pressure header 22B, a turbine bypass line 25B, and a bypass valve.
  • a steam supply valve controller 63B, a safety valve 31B provided on the high-pressure header 21B, and a safety valve 32B provided on the low-pressure header 22B are provided.
  • the exhaust heat boiler 23B generates steam using the heat B and supplies the generated steam to the high-pressure header 21B.
  • the turbine 24B is driven by steam supplied from the high-pressure header 21B, and provides work B for driving the compressor 14B.
  • the turbine valve 36B controls the flow rate of steam supplied from the high-pressure header 21B to the turbine 24B.
  • the turbine valve controller 66B controls the opening degree of the turbine valve 36B based on the pressure of the high-pressure header 21A and the second high-pressure header pressure set value. A part of the steam used to drive the turbine 24B is sent to a condenser (not shown). The remaining steam flows into the low-pressure header 22B through the desuper heater 29B.
  • the turbine bypass line 25B is provided so as to have a parallel relationship with the turbine 24B, and connects the high-pressure header 21B and the low-pressure header 22B.
  • the bypass valves 27B and 28B are provided in the turbine bypass line 25B so as to have a parallel relationship with each other.
  • the bypass valves 27B and 28B control the flow rate of the steam that bypasses the turbine 24B and flows from the high-pressure header 21B to the low-pressure header 22B.
  • the bypass valve controller 67B automatically controls the opening degree of the bypass valves 27B and 28B based on the pressure of the high-pressure header 21B and the pressure of the low-pressure header 22B.
  • the bypass valve controller 67B bypasses based on the pressure of the high pressure side header 21B and the second bypass control high pressure side pressure set value, and on the basis of the pressure of the low pressure side header 22B and the second bypass control low pressure side pressure set value.
  • the opening degree of the valves 27B and 28B is automatically controlled.
  • the bypass valve controller 67B obtains the opening operation amount based on the pressure of the high-pressure header 21B and the second bypass control high-pressure pressure setting value, and the pressure of the low-pressure header 22B and the second bypass control low-pressure setting.
  • the opening degree operation amount is obtained based on the value, and the opening degree of the bypass valves 27B and 28B is controlled based on the larger opening degree among these opening degree operation amounts.
  • the vent valve 34B controls the flow rate of steam flowing out from the low-pressure header 22B.
  • the discharge valve controller 64B automatically controls the opening degree of the discharge valve 34B based on the pressure of the low-pressure header 22B and the second low-pressure header discharge valve pressure setting value.
  • the steam supply valve 33B controls the flow rate of the steam B supplied from the low-pressure header 22B to the reactor 11B.
  • the steam supply valve controller 63B automatically controls the opening degree of the steam supply valve 33B so that the flow rate of the steam B matches the steam B flow rate set value.
  • the steam system 20B includes an auxiliary boiler 30 and an auxiliary boiler controller 60.
  • the auxiliary boiler 30 generates steam supplied to the low-pressure header 22B.
  • the auxiliary boiler 30 supplies steam to the low-pressure header 22B via the check valve 35.
  • the auxiliary boiler 30 generates steam without depending on the heat A or the heat B.
  • the auxiliary boiler controller 60 determines the amount of steam supplied from the auxiliary boiler 30 to the low-pressure header 22B so that the pressure of the low-pressure header 22B becomes the auxiliary boiler control pressure set value SV60. ) Is automatically controlled by feedback control.
  • the check line 41 and the export valve 42 are provided in the export line 40.
  • the check valve 41 allows the flow of steam from the low-pressure header 22A to the low-pressure header 22B and does not allow the reverse flow.
  • the export valve 42 controls the flow rate of steam flowing through the export line 40.
  • the export valve controller 43 automatically controls the opening degree of the export valve 42 based on the pressure of the low-pressure header 22A and the export valve pressure set value.
  • a check valve 51 and an import valve 52 are provided in the import line 50.
  • the check valve 51 allows the flow of steam from the low-pressure header 22B to the low-pressure header 22A and does not allow the reverse flow.
  • the import valve 52 controls the flow rate of steam flowing through the import line 50.
  • the import valve controller 53 automatically controls (feedback control) the opening of the import valve 52 so that the flow rate of steam flowing through the import line 50 matches the import valve flow rate setting value.
  • the turbine 24A outputs a trip signal PSD indicating whether or not a trip has occurred to the import valve controller 53, the discharge valve controller 64A, the turbine valve controller 66A, and the bypass valve controller 67A.
  • the import valve controller 53 includes a flow rate set value changing unit 57 and an import valve controller 56.
  • the flow rate set value changing unit 57 includes a signal switch 54 and a rate limiter 55.
  • the signal switching unit 54 Based on the trip signal PSD, the signal switching unit 54 converts one of the signal indicating the plant operating flow rate set value SV56-1 (0 t / h) and the signal indicating the plant shutdown flow rate set value SV56-2 to the rate limiter 55. Output to.
  • the signal switch 54 outputs a signal indicating the plant operation flow rate setting value SV56-1, and when the trip signal PSD indicates that the trip is present, the plant stop flow rate setting value SV56- 2 is output.
  • the rate limiter 55 outputs a signal indicating the import valve flow rate setting value SV 56 to the import valve controller 56 based on the signal from the signal switch 54.
  • the rate limiter 55 limits the rate of change of the import valve flow rate set value SV56 to be equal to or less than the set rate of change.
  • the import valve controller 56 is an import valve opening manipulated variable indicating the opening of the import valve 52 based on a signal indicating the detected value PV56 of the flow rate of steam flowing through the import line 50 and a signal indicating the import valve flow rate setting value SV56.
  • a signal MV56 is output to automatically control the opening degree of the import valve 52.
  • the plant stop flow rate set value SV56-2 is equal to the steam A flow rate set value. However, when it is necessary to supply steam from the low-pressure header 22A to the reactor 11A other than when the methanol production system 10A is stopped, the plant stop flow rate setting value SV56-2 is larger than the steam A flow rate setting value.
  • the turbine valve controller 66 closes the turbine valve 36A regardless of the pressure in the high-pressure header 21A.
  • the turbine 24A stops due to a trip, the generation of steam by the exhaust heat boiler 23A stops.
  • the control mode of the bypass valve controller 67A and the discharge valve controller 64A transitions from the automatic control mode for executing the automatic control to the manual control mode (sequence control mode).
  • the bypass valve controller 67A controls the opening degree of at least one of the bypass valves 27A and 28A to be fully open in the manual control mode.
  • the discharge valve controller 64A controls the opening degree of the discharge valve 34A to be fully open. Thereby, the pressure rise of the high-pressure header 21A and the low-pressure header 22A is suppressed, and the safety valve 31A and the safety valve 32A are prevented from operating.
  • the manual control mode of the bypass valve controller 67A ends at time T1, and the bypass valve controller 67A returns to the automatic control mode.
  • the manual control mode of the discharge valve controller 64A ends at time T2, and the discharge valve controller 64A returns to the automatic control mode.
  • the signal output from the signal switching unit 54 is switched from the signal indicating the plant operating flow rate set value SV56-1 (0 t / h) to the signal indicating the plant stop flow rate set value SV56-2.
  • the plant stop flow rate set value SV56-2 is equal to the steam A flow rate set value described above. Therefore, the import valve flow rate setting value SV56 increases at a constant rate over time T3 from 0 t / h to the plant stop time flow rate setting value SV56-2, and then maintains that value. This constant change rate matches the set change rate of the rate limiter 55.
  • the time T3 is, for example, 4 minutes.
  • the flow rate of the steam flowing through the import line 50 from the low-pressure header 22B to the low-pressure header 22A gradually increases from 0 t / h to the flow rate setting value SV56-2 at the time of plant shutdown, and then maintains that value. Is done.
  • the auxiliary boiler controller 60 controls the auxiliary boiler 30 so that the pressure of the low-pressure header 22B becomes the auxiliary boiler control pressure set value SV60, in response to the increase in the flow rate of steam flowing through the import line 50, The amount of steam supplied from the auxiliary boiler 30 to the low-pressure header 22B increases.
  • the setting change rate used by the rate limiter 55 is slower than the follow-up speed of the auxiliary boiler 30 (the upper limit value of the rising speed of the steam supply amount). By doing in this way, the pressure fluctuation of the low-pressure header 22A and the low-pressure header 22B is suppressed.
  • the steam system according to the first embodiment is changed so that the auxiliary boiler control pressure set value SV60 increases in response to the occurrence of a trip.
  • the steam system includes a pressure set value changing unit 80 that outputs a signal indicating the auxiliary boiler control pressure set value SV60 to the auxiliary boiler controller 60.
  • the turbine 24 ⁇ / b> A also outputs the trip signal PSD to the pressure set value changing unit 80.
  • the pressure set value changing unit 80 increases the auxiliary boiler control pressure set value SV60 by 1 K / G in response to the occurrence of the trip.
  • K / G means “kg / cm 2 G”.
  • the pressure drop of the low-pressure header 22A is suppressed.
  • the pressure drop of the high-pressure header 21A is also suppressed.
  • the steam system 20A includes a low-pressure header 70 whose set pressure is lower than that of the low-pressure header 22A.
  • the low-pressure header 22A is referred to as a medium-pressure header 22A.
  • the low-pressure header 70 and the intermediate-pressure header 22A are connected by a line 71.
  • the line 71 is provided with a valve as necessary.
  • the low-pressure header 70 is provided with a safety valve 72 and an air discharge valve 73.
  • a turbine may be provided between the intermediate pressure side header 22A and the low pressure side header 70 as necessary.
  • FIG. 8 shows a change in the pressure of the high-pressure header 21A after a trip occurs.
  • the pressure of the high-pressure header 21A is maintained at a pressure set value of ⁇ 10 K / G or more.
  • the pressure setting value is the first high-pressure header pressure setting value.
  • FIG. 9 shows changes in the pressure of the low-pressure header 22A and the low-pressure header 22B after a trip occurs.
  • the pressure change of the low-pressure header 22A is indicated by a circle symbol
  • the pressure change of the low-pressure header 22B is indicated by an X symbol.
  • the pressures of the low-pressure header 22A and the low-pressure header 22B are slightly lower than the pressure set value ⁇ 0.5 K / G about 300 seconds after the trip occurs, but are generally maintained at the pressure set value ⁇ 0.5 K / G or more.
  • the pressure setting value of the low pressure side header 22A is the first bypass control low pressure side pressure setting value
  • the pressure setting value of the low pressure side header 22B is the second bypass control low pressure side pressure setting value. In this simulation, the first bypass control low pressure side pressure set value and the second bypass control low pressure side pressure set value are equal.
  • FIG. 10 shows the change in the steam flow rate of the import line 50 after a trip occurs.
  • the steam flow rate of the import line 50 is controlled according to the import valve flow rate setting value SV56.
  • FIG. 11 shows the change in the flow rate of steam A after a trip occurs.
  • the required flow rate of the steam A is ensured except for a short period immediately after the occurrence of the trip.
  • FIG. 12 shows a change in the pressure of the high-pressure header 21A after a trip occurs.
  • the pressure of the high-pressure header 21A is maintained at a higher pressure than in the first embodiment.
  • FIG. 13 shows changes in the pressure of the low-pressure header 22A and the low-pressure header 22B after a trip occurs.
  • the pressure change of the low-pressure header 22A is indicated by a circle symbol
  • the pressure change of the low-pressure header 22B is indicated by an X symbol.
  • the pressures of the low-pressure header 22A and the low-pressure header 22B are maintained at a higher pressure than in the first embodiment, and it is possible to prevent the pressure from falling below the set pressure value of ⁇ 0.5 K / G. It is.
  • the steam flow rate of the import line 50 is controlled according to the import valve flow rate setting value SV56, and the flow rate of the steam A is necessary except for a short period immediately after the occurrence of the trip. A flow rate is secured.
  • the vertical relationship between the pressure set values is, for example, that the first high pressure side header pressure set value is lower than the first bypass control high pressure side pressure set value, and the first low pressure side header discharge is lower than the first high pressure side header pressure set value.
  • the valve pressure set value is low, the export valve pressure set value is lower than the first low-pressure header discharge valve pressure set value, the first bypass control low-pressure side pressure set value is lower than the export valve pressure set value, and the second bypass control high pressure
  • the second high-pressure header pressure setting value is lower than the second high-pressure header pressure setting value, the second low-pressure header pressure setting value is lower than the second high-pressure header pressure setting value, and the second low-pressure header discharge valve pressure setting value
  • the auxiliary boiler control pressure setting value SV60 is lower, the second bypass control low pressure side pressure setting value is lower than the auxiliary boiler control pressure setting value SV60, and the auxiliary boiler control pressure setting value is lower than the first low pressure header exhaust valve pressure setting value.
  • the value SV60 is low, the first bypass control low pressure side pressure setting value is lower than the auxiliary boiler control pressure setting value SV60, the export valve pressure setting value is lower than the second low pressure header discharge valve pressure setting value, and the export valve pressure setting value.
  • the second bypass control low pressure side pressure set value is lower, and before the auxiliary boiler control pressure set value SV60 is increased in response to the occurrence of a trip, the auxiliary boiler control pressure set value SV60 is lower than the export valve pressure set value, and a trip occurs.
  • the auxiliary boiler control pressure set value SV60 is higher than the export valve pressure set value.
  • the pressure set value can be appropriately changed within a range in which there is no contradiction in the vertical relationship.
  • the steam system according to the above embodiment is not limited to the case where the methanol production system 10A and the steam system 20A are added to the existing methanol production system 10B and the steam system 20B, but also the methanol production system 10A, the steam system 20A, and the methanol production system.
  • the present invention can also be applied to the case where 10B and the steam system 20B are provided simultaneously.
  • the steam system according to the above embodiment can be applied to a chemical plant other than a methanol plant.
  • the steam system according to the above embodiment can also be applied to a power plant.

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Abstract

　第１高圧側ヘッダ、第１低圧側ヘッダ、第１ボイラ、第１タービンが設けられる。第１供給弁３３Ａは、第１低圧側ヘッダから外部に供給されるスチームの流量を設定値に制御する。第２低圧側ヘッダが設けられる。補助ボイラ制御器は、第２低圧側ヘッダの圧力が圧力設定値になるように補助ボイラが第２低圧側ヘッダに供給するスチームの供給量を制御する。逆止弁及び圧力制御弁が設けられたエクスポートラインが第１低圧側ヘッダと第２低圧側ヘッダとを接続する。逆止弁及び流量制御弁が設けられたインポートラインが第１低圧側ヘッダと第２低圧側ヘッダとを接続する。したがって、ボイラの数が少なくて済むスチームシステムが提供される。

Description

スチームシステム及びその制御方法
　本発明は、スチームシステム及びその制御方法に関する。
　化学プラントのスチームシステムは、スチームを発生するボイラと、スチームのエネルギーを利用して外部に仕事を提供するタービンとを備える。ボイラが化学プラントの製造プロセスからの排熱を利用してスチームを発生し、タービンが製造プロセスで用いられるコンプレッサを駆動し、ボイラが発生したスチームの一部がプロセススチームとして製造プロセスに供給される場合がある。排熱を利用するこのボイラは、排熱ボイラと称される。
　トリップによりタービンが停止すると、製造プロセスが停止するため、排熱ボイラはスチームの発生を停止する。製造プロセスが停止した場合であっても、化学プラントを保護するためにプロセススチームを供給し続ける必要がある。そのため、スチームシステムは、製造プロセスからの排熱に依存しないでスチームを発生する補助ボイラを備える。
　特開昭５９－１８５８０８号公報は、タービントリップ時のタービンバイパス弁の制御方法を開示している。
特開昭５９－１８５８０８号公報
　本発明の目的は、ボイラの数が少なくて済むスチームシステム及びその制御方法を提供することである。
　本発明の第１の観点によるスチームシステムは、第１高圧側ヘッダと、前記第１高圧側ヘッダにスチームを供給する第１ボイラと、第１低圧側ヘッダと、前記第１高圧側ヘッダと前記第１低圧側ヘッダの間に設けられた第１タービンと、前記第１低圧側ヘッダから外部に供給されるスチームの流量を第１流量設定値に制御する第１供給弁と、第２低圧側ヘッダと、前記第２低圧側ヘッダにスチームを供給する補助ボイラと、前記第２低圧側ヘッダの圧力が圧力設定値になるように前記補助ボイラが前記第２低圧側ヘッダに供給するスチームの供給量を制御する補助ボイラ制御器と、前記第１低圧側ヘッダと前記第２低圧側ヘッダとを接続する第１ラインと、前記第１ラインに設けられた第１逆止弁と、前記第１ラインに設けられた圧力制御弁と、前記第１低圧側ヘッダと前記第２低圧側ヘッダとを接続する第２ラインと、前記第２ラインに設けられた第２逆止弁と、前記第２ラインに設けられた流量制御弁とを具備する。前記第１ボイラは、前記第１タービンが停止するとスチームの発生を停止する。前記第１逆止弁は、前記第１ラインを前記第１低圧側ヘッダから前記第２低圧側ヘッダへ向かうスチームの流れを許容する。前記圧力制御弁の開度が前記第１低圧側ヘッダ内の圧力に基づいて制御される。前記第２逆止弁は、前記第２ラインを前記第２低圧側ヘッダから前記第１低圧側ヘッダへ向かうスチームの流れを許容する。前記流量制御弁は、前記第２ラインを流れるスチームの流量を第３流量設定値に制御する。
　スチームシステムは、前記第１タービンのトリップ発生に応答して、前記第３流量設定値を前記第１流量設定値に変更する流量設定値変更部を更に具備する。
　前記設定流量変更部は、前記第３流量設定値を徐々に増加する。
　スチームシステムは、前記トリップ発生に応答して、前記補助ボイラ制御器の前記圧力設定値を増加する圧力設定値変更部を更に具備する。
　前記第１ボイラは、化学プラントの第１製造システムからの排熱を利用してスチームを発生する。前記第１タービンは、前記第１製造システムの第１コンプレッサを駆動する。前記第１供給弁は、前記第１低圧側ヘッダから前記第１製造システムにプロセススチームとして供給されるスチームの流量を制御する。
　本発明の第２の観点によるスチームシステムの制御方法は、第１ボイラが第１高圧側ヘッダに供給されるスチームを発生するステップと、前記第１高圧側ヘッダから第１低圧側ヘッダに流れるスチームにより第１タービンを駆動するステップと、前記第１低圧側ヘッダから外部に供給されるスチームの流量を第１流量設定値に制御するステップと、補助ボイラが前記第２低圧側ヘッダに供給されるスチームを発生するステップと、前記第２低圧側ヘッダの圧力が圧力設定値になるように前記補助ボイラが前記第２低圧側ヘッダに供給するスチームの供給量を制御するステップとを具備する。前記第１低圧側ヘッダと前記第２低圧側ヘッダとを接続する第１ラインは、前記第１低圧側ヘッダから前記第２低圧側ヘッダへ向かうスチームの流れを許容し、逆向きの流れを許容しない。前記第１低圧側ヘッダと前記第２低圧側ヘッダとを接続する第２ラインは、前記第２低圧側ヘッダから前記第１低圧側ヘッダへ向かうスチームの流れを許容し、逆向きの流れを許容しない。スチームシステムの制御方法は、前記第１タービンが停止することにより、前記第１ボイラが第１高圧側ヘッダに供給されるスチームの発生を停止するステップと、前記第１低圧側ヘッダ内の圧力に基づいて、前記第１ラインを流れるスチームの流量を制御するステップと、前記第２ラインを流れるスチームの流量を第３流量設定値に制御するステップとを更に具備する。
　スチームシステムの制御方法は、前記第１タービンのトリップ発生に応答して、前記第３流量設定値を前記第１流量設定値に変更するステップを更に具備する。
　前記第３流量設定値を前記第１流量設定値に変更する前記ステップにおいて、前記第３流量設定値を徐々に増加する。
　スチームシステムの制御方法は、前記トリップ発生に応答して、前記補助ボイラ制御器の前記圧力設定値を増加するステップを更に具備する。
　前記第１ボイラは、化学プラントの第１製造システムからの排熱を利用してスチームを発生する。前記第１タービンは、前記第１製造システムの第１コンプレッサを駆動する。前記第１低圧側ヘッダから外部に供給されるスチームの流量を前記第１流量設定値に制御する前記ステップにおいて、前記第１低圧側ヘッダから前記第１製造システムにプロセススチームとして供給されるスチームの流量が制御される。
　本発明によれば、ボイラの数が少なくて済むスチームシステム及びその制御方法が提供される。
　本発明の上記目的、他の目的、効果、及び特徴は、添付される図面と連携して実施の形態の記述から、より明らかになる。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るスチームシステムが適用される化学プラントのブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係るスチームシステムのブロック図である。 図３は、第１の実施形態に係るインポート弁制御器を示す。 図４は、第１の実施形態に係るスチームシステムの制御方法を説明するタイミングチャートである。 図５は、本発明の第２の実施形態に係るスチームシステムが備える圧力設定値変更部を示す。 図６は、第２の実施形態に係るスチームシステムの制御方法を説明するタイミングチャートである。 図７は、本発明の第３の実施形態に係る中圧側ヘッダ及び低圧側ヘッダを示す。 図８は、第１の実施形態に係るスチームシステムにおける高圧側ヘッダの圧力変化を示す。 図９は、第１の実施形態に係るスチームシステムにおける低圧側ヘッダの圧力変化を示す。 図１０は、第１の実施形態に係るスチームシステムにおけるインポートラインのスチーム流量変化を示す。 図１１は、第１の実施形態に係るスチームシステムにおけるスチームＡの流量変化を示す。 図１２は、第２の実施形態に係るスチームシステムにおける高圧側ヘッダの圧力変化を示す。 図１３は、第２の実施形態に係るスチームシステムにおける低圧側ヘッダの圧力変化を示す。
　添付図面を参照して、本発明によるスチームシステム及びその制御方法を実施するための形態を以下に説明する。
　（第１の実施形態）
　図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るスチームシステムは、スチームシステム２０Ａと、スチームシステム２０Ｂと、スチームシステム２０Ａ及びスチームシステム２０Ｂを接続するエクスポートライン４０と、スチームシステム２０Ａ及びスチームシステム２０Ｂを接続するインポートライン５０とを備える。
　スチームシステム２０Ａはメタノール製造システム１０Ａに対応して設けられている。スチームシステムの外部としてのメタノール製造システム１０Ａは、反応装置１１Ａと、冷却器１２Ａと、精製装置１３Ａと、コンプレッサ１４Ａと、合成装置１５Ａとを備える。スチームシステム２０Ａは、プロセススチームとしてのスチームＡを反応装置１１Ａに供給する。必要な前処理が行われた天然ガスが反応装置１１Ａに供給される。反応装置１１Ａは、天然ガスの一部を燃焼する。この熱により天然ガスが水素及び一酸化炭素を主成分とする生成ガスに転換される。生成ガスは、冷却器１２Ａによって冷却された後、コンプレッサ１４Ａに供給される。冷却器１２Ａは、冷却過程で生成ガスから奪った熱Ａをスチームシステム２０Ａに供給する。熱Ａは、メタノール製造システム１０Ａからの排熱である。コンプレッサ１４Ａは、スチームシステム２０Ａから仕事Ａの提供を受けて、生成ガスを昇圧して合成装置１５Ａに供給する。合成装置１５Ａは、生成ガスからメタノールを合成する。精製装置１３Ａは、合成されたメタノールをより純度の高いメタノールに精製する。
　スチームシステム２０Ｂはメタノール製造システム１０Ｂに対応して設けられている。スチームシステムの外部としてのメタノール製造システム１０Ｂは、反応装置１１Ｂと、冷却器１２Ｂと、精製装置１３Ｂと、コンプレッサ１４Ｂと、合成装置１５Ｂとを備える。メタノール製造システム１０Ｂは、メタノール製造システム１０Ａの場合と同様に、メタノールを製造する。メタノールを製造する過程で、スチームシステム２０Ｂからメタノール製造システム１０ＢにスチームＢがプロセススチームとして供給され、メタノール製造システム１０Ｂからの排熱としての熱Ｂがスチームシステム２０Ｂに供給され、スチームシステム２０Ｂから仕事Ｂがメタノール製造システム１０Ｂに提供される。
　図２を参照して、スチームシステム２０Ａ及び２０Ｂを説明する。
　スチームシステム２０Ａは、高圧側ヘッダ２１Ａと、低圧側ヘッダ２２Ａと、排熱ボイラ２３Ａと、高圧側ヘッダ２１Ａ及び低圧側ヘッダ２２Ａの間に設けられたタービン２４Ａと、タービンバイパスライン２５Ａと、バイパス弁２７Ａ及び２８Ａと、バイパス弁制御器６７Ａと、タービン弁３６Ａと、タービン弁制御器６６Ａと、デスーパーヒーター２９Ａと、放風弁３４Ａと、放風弁制御器６４Ａと、スチーム供給弁３３Ａと、スチーム供給弁制御器６３Ａと、高圧側ヘッダ２１Ａに設けられた安全弁３１Ａと、低圧側ヘッダ２２Ａに設けられた安全弁３２Ａを備える。
　排熱ボイラ２３Ａは、熱Ａを利用してスチームを発生し、発生したスチームを高圧側ヘッダ２１Ａに供給する。タービン２４Ａは、高圧側ヘッダ２１Ａから供給されるスチームにより駆動され、コンプレッサ１４Ａを駆動するための仕事Ａを提供する。タービン弁３６Ａは、高圧側ヘッダ２１Ａからタービン２４Ａに供給されるスチームの流量を制御する。タービン弁制御器６６Ａは、高圧側ヘッダ２１Ａの圧力と第１高圧側ヘッダ圧力設定値とに基づいてタービン弁３６Ａの開度を制御する。タービン２４Ａの駆動に利用されたスチームの一部は、図示されない復水器に送られる。残りのスチームは、デスーパーヒーター２９Ａを介して低圧側ヘッダ２２Ａに流入する。
　タービンバイパスライン２５Ａは、タービン２４Ａと並列関係を有するように設けられ、高圧側ヘッダ２１Ａと低圧側ヘッダ２２Ａを接続する。バイパス弁２７Ａ及びバイパス弁２８Ａは、互いに並列関係を有するように、タービンバイパスライン２５Ａに設けられている。バイパス弁２７Ａ及び２８Ａは、タービン２４Ａをバイパスして高圧側ヘッダ２１Ａから低圧側ヘッダ２２Ａに流れるスチームの流量を制御する。バイパス弁制御器６７Ａは、高圧側ヘッダ２１Ａの圧力と低圧側ヘッダ２２Ａの圧力とに基づいて、バイパス弁２７Ａ及び２８Ａの開度を自動制御する。バイパス弁制御器６７Ａは、高圧側ヘッダ２１Ａの圧力と第１バイパス制御高圧側圧力設定値に基づいて、且つ、低圧側ヘッダ２２Ａの圧力と第１バイパス制御低圧側圧力設定値に基づいて、バイパス弁２７Ａ及び２８Ａの開度を自動制御する。例えば、バイパス弁制御器６７Ａは、高圧側ヘッダ２１Ａの圧力と第１バイパス制御高圧側圧力設定値とに基づいて開度操作量を求め、低圧側ヘッダ２２Ａの圧力と第１バイパス制御低圧側圧力設定値に基づいて開度操作量を求め、これらの開度操作量のうち大きい開度を示す方に基づいてバイパス弁２７Ａ及び２８Ａの開度を制御する。
　放風弁３４Ａは、低圧側ヘッダ２２Ａから流出するスチームの流量を制御する。放風弁制御器６４Ａは、低圧側ヘッダ２２Ａの圧力と第１低圧側ヘッダ放風弁圧力設定値に基づいて、放風弁３４Ａの開度を自動制御する。
　スチーム供給弁３３Ａは、低圧側ヘッダ２２Ａから反応装置１１Ａに供給されるスチームＡの流量を制御する。スチーム供給弁制御器６３Ａは、スチームＡの流量がスチームＡ流量設定値に一致するようにスチーム供給弁３３Ａの開度を自動制御する。
　スチームシステム２０Ｂは、高圧側ヘッダ２１Ｂと、低圧側ヘッダ２２Ｂと、排熱ボイラ２３Ｂと、高圧側ヘッダ２１Ｂ及び低圧側ヘッダ２２Ｂの間に設けられたタービン２４Ｂと、タービンバイパスライン２５Ｂと、バイパス弁２７Ｂ及び２８Ｂと、バイパス弁制御器６７Ｂと、タービン弁３６Ｂと、タービン弁制御器６６Ｂと、デスーパーヒーター２９Ｂと、放風弁３４Ｂと、放風弁制御器６４Ｂと、スチーム供給弁３３Ｂと、スチーム供給弁制御器６３Ｂと、高圧側ヘッダ２１Ｂに設けられた安全弁３１Ｂと、低圧側ヘッダ２２Ｂに設けられた安全弁３２Ｂを備える。
　排熱ボイラ２３Ｂは、熱Ｂを利用してスチームを発生し、発生したスチームを高圧側ヘッダ２１Ｂに供給する。タービン２４Ｂは、高圧側ヘッダ２１Ｂから供給されるスチームにより駆動され、コンプレッサ１４Ｂを駆動するための仕事Ｂを提供する。タービン弁３６Ｂは、高圧側ヘッダ２１Ｂからタービン２４Ｂに供給されるスチームの流量を制御する。タービン弁制御器６６Ｂは、高圧側ヘッダ２１Ａの圧力と第２高圧側ヘッダ圧力設定値に基づいてタービン弁３６Ｂの開度を制御する。タービン２４Ｂの駆動に利用されたスチームの一部は、図示されない復水器に送られる。残りのスチームは、デスーパーヒーター２９Ｂを介して低圧側ヘッダ２２Ｂに流入する。
　タービンバイパスライン２５Ｂは、タービン２４Ｂと並列関係を有するように設けられ、高圧側ヘッダ２１Ｂと低圧側ヘッダ２２Ｂを接続する。バイパス弁２７Ｂ及び２８Ｂは、互いに並列関係を有するように、タービンバイパスライン２５Ｂに設けられている。バイパス弁２７Ｂ及び２８Ｂは、タービン２４Ｂをバイパスして高圧側ヘッダ２１Ｂから低圧側ヘッダ２２Ｂに流れるスチームの流量を制御する。バイパス弁制御器６７Ｂは、高圧側ヘッダ２１Ｂの圧力と低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力とに基づいて、バイパス弁２７Ｂ及び２８Ｂの開度を自動制御する。バイパス弁制御器６７Ｂは、高圧側ヘッダ２１Ｂの圧力と第２バイパス制御高圧側圧力設定値に基づいて、且つ、低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力と第２バイパス制御低圧側圧力設定値に基づいて、バイパス弁２７Ｂ及び２８Ｂの開度を自動制御する。例えば、バイパス弁制御器６７Ｂは、高圧側ヘッダ２１Ｂの圧力と第２バイパス制御高圧側圧力設定値に基づいて開度操作量を求め、低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力と第２バイパス制御低圧側圧力設定値に基づいて開度操作量を求め、これらの開度操作量のうち大きい開度を示す方に基づいてバイパス弁２７Ｂ及び２８Ｂの開度を制御する。
　放風弁３４Ｂは、低圧側ヘッダ２２Ｂから流出するスチームの流量を制御する。放風弁制御器６４Ｂは、低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力と第２低圧側ヘッダ放風弁圧力設定値に基づいて、放風弁３４Ｂの開度を自動制御する。
　スチーム供給弁３３Ｂは、低圧側ヘッダ２２Ｂから反応装置１１Ｂに供給されるスチームＢの流量を制御する。スチーム供給弁制御器６３Ｂは、スチームＢの流量がスチームＢ流量設定値に一致するようにスチーム供給弁３３Ｂの開度を自動制御する。
　スチームシステム２０Ｂは、補助ボイラ３０と、補助ボイラ制御器６０を備える。補助ボイラ３０は、低圧側ヘッダ２２Ｂに供給されるスチームを発生する。補助ボイラ３０は、逆止弁３５を介して低圧側ヘッダ２２Ｂにスチームを供給する。補助ボイラ３０は、熱Ａや熱Ｂに依存しないで、スチームを発生する。補助ボイラ制御器６０は、低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力が補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０になるように補助ボイラ３０から低圧側ヘッダ２２Ｂに供給されるスチームの供給量をＰＩ調節計（比例積分調節計）を用いたフィードバック制御により自動制御する。
　エクスポートライン４０には、逆止弁４１及びエクスポート弁４２が設けられている。逆止弁４１は、低圧側ヘッダ２２Ａから低圧側ヘッダ２２Ｂに向かうスチームの流れを許容し、逆向きの流れを許容しない。エクスポート弁４２は、エクスポートライン４０を流れるスチームの流量を制御する。エクスポート弁制御器４３は、低圧側ヘッダ２２Ａの圧力とエクスポート弁圧力設定値に基づいて、エクスポート弁４２の開度を自動制御する。
　インポートライン５０には、逆止弁５１及びインポート弁５２が設けられている。逆止弁５１は、低圧側ヘッダ２２Ｂから低圧側ヘッダ２２Ａに向かうスチームの流れを許容し、逆向きの流れを許容しない。インポート弁５２は、インポートライン５０を流れるスチームの流量を制御する。インポート弁制御器５３は、インポートライン５０を流れるスチームの流量がインポート弁流量設定値に一致するように、インポート弁５２の開度を自動制御（フィードバック制御）する。
　タービン２４Ａは、トリップ発生の有無を示すトリップ信号ＰＳＤを、インポート弁制御器５３、放風弁制御器６４Ａ、タービン弁制御器６６Ａ、及びバイパス弁制御器６７Ａに出力する。
　図３を参照して、インポート弁制御器５３を説明する。インポート弁制御器５３は、流量設定値変更部５７と、インポート弁制御器５６を備える。流量設定値変更部５７は、信号切り替え器５４とレートリミッタ５５を備える。信号切り替え器５４は、トリップ信号ＰＳＤに基づいて、プラント稼動時流量設定値ＳＶ５６－１（０ｔ／ｈ）を示す信号及びプラント停止時流量設定値ＳＶ５６－２を示す信号の一方を、レートリミッタ５５に出力する。信号切り替え器５４は、トリップ信号ＰＳＤがトリップ無を示すときはプラント稼動時流量設定値ＳＶ５６－１を示す信号を出力し、トリップ信号ＰＳＤがトリップ有を示すときはプラント停止時流量設定値ＳＶ５６－２を出力する。レートリミッタ５５は、信号切り替え器５４からの信号に基づいてインポート弁流量設定値ＳＶ５６を示す信号をインポート弁制御器５６に出力する。レートリミッタ５５は、インポート弁流量設定値ＳＶ５６の変化率を設定変化率以下に制限する。インポート弁制御器５６は、インポートライン５０を流れるスチームの流量の検出値ＰＶ５６を示す信号とインポート弁流量設定値ＳＶ５６を示す信号とに基づいてインポート弁５２の開度を示すインポート弁開度操作量信号ＭＶ５６を出力して、インポート弁５２の開度を自動制御する。ここで、プラント停止時流量設定値ＳＶ５６－２は、スチームＡ流量設定値に等しい。ただし、メタノール製造システム１０Ａの停止時に低圧側ヘッダ２２Ａから反応装置１１Ａ以外にスチームを供給する必要がある場合、プラント停止時流量設定値ＳＶ５６－２はスチームＡ流量設定値より大きい。
　図４を参照して、タービン２４Ａにトリップが発生した場合のスチームシステムの制御を説明する。トリップ信号ＰＳＤがトリップ無を示す状態からトリップ有を示す状態に変化すると、タービン弁制御器６６は、高圧側ヘッダ２１Ａの圧力とは無関係に、タービン弁３６Ａを閉じる。トリップによりタービン２４Ａが停止すると、排熱ボイラ２３Ａによるスチームの発生が停止する。
　トリップの発生に応答して、バイパス弁制御器６７Ａ及び放風弁制御器６４Ａの制御モードが上記自動制御を実行する自動制御モードから手動制御モード（シーケンス制御モード）に遷移する。バイパス弁制御器６７Ａは、手動制御モードにおいて、バイパス弁２７Ａ及び２８Ａの少なくとも一方の開度を全開に制御する。放風弁制御器６４Ａは、放風弁３４Ａの開度を全開に制御する。これにより、高圧側ヘッダ２１Ａ及び低圧側ヘッダ２２Ａの圧力の上昇が抑制され、安全弁３１Ａ及び安全弁３２Ａが作動することが防がれる。バイパス弁制御器６７Ａの手動制御モードは時間Ｔ１で終了し、バイパス弁制御器６７Ａは自動制御モードに復帰する。放風弁制御器６４Ａの手動制御モードは時間Ｔ２で終了し、放風弁制御器６４Ａは自動制御モードに復帰する。
　トリップの発生に応答して、信号切り替え器５４が出力する信号がプラント稼動時流量設定値ＳＶ５６－１（０ｔ／ｈ）を示す信号からプラント停止時流量設定値ＳＶ５６－２を示す信号に切り替わる。例えば、プラント停止時流量設定値ＳＶ５６－２は、上述のスチームＡ流量設定値に等しい。そのため、インポート弁流量設定値ＳＶ５６は、０ｔ／ｈからプラント停止時流量設定値ＳＶ５６－２まで時間Ｔ３をかけて一定の変化率で増加し、その後、その値を維持する。この一定の変化率は、レートリミッタ５５の設定変化率に一致する。時間Ｔ３は、例えば、４分である。これにより、インポートライン５０を低圧側ヘッダ２２Ｂから低圧側ヘッダ２２Ａに流れるスチームの流量が０ｔ／ｈからプラント停止時流量設定値ＳＶ５６－２まで徐々（緩やか）に増加し、その後、その値に維持される。ここで、低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力が補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０になるように補助ボイラ制御器６０が補助ボイラ３０を制御するため、インポートライン５０を流れるスチームの流量の増加に対応して、補助ボイラ３０が低圧側ヘッダ２２Ｂに供給するスチームの供給量が増加する。
　本実施形態によれば、低圧側ヘッダ２２Ａに対して補助ボイラを設けなくても、低圧側ヘッダ２２ＡからスチームＡを保護スチームとして反応装置１１Ａに供給することが可能である。したがって、コストダウンが図られる。
　ここで、レートリミッタ５５が用いる設定変化率は、補助ボイラ３０の追従速度（スチーム供給量の上昇速度の上限値）より遅いことが好ましい。このようにすることで、低圧側ヘッダ２２Ａ及び低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力変動が抑制される。
（第２の実施形態）
　本発明の第２の実施形態に係るスチームシステムにおいては、トリップ発生に応答して補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０が増加するように第１の実施形態に係るスチームシステムが変更されている。
　図５を参照して、本実施形態に係るスチームシステムは、補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０を示す信号を補助ボイラ制御器６０に出力する圧力設定値変更部８０を備える。タービン２４Ａは、トリップ信号ＰＳＤを圧力設定値変更部８０にも出力する。
　図６に示すように、圧力設定値変更部８０は、トリップ発生に応答して、補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０を１Ｋ／Ｇ増加する。ここで、「Ｋ／Ｇ」は「ｋｇ／ｃｍ２Ｇ」を意味する。
　本実施形態によれば、低圧側ヘッダ２２Ａの圧力低下が抑制される。その結果、バイパス弁制御器６７Ａの自動制御により高圧側ヘッダ２１Ａから低圧側ヘッダ２２Ａへスチームが流れることが防がれるため、高圧側ヘッダ２１Ａの圧力低下も抑制される。
（第３の実施形態）
　本発明の第３の実施形態に係るスチームシステムにおいては、第１又は第２の実施形態に係るスチームシステムに、低圧側ヘッダ２２Ａより設定圧力が低いヘッダが追加されている。
　図７を参照して、スチームシステム２０Ａは、低圧側ヘッダ２２Ａよりも設定圧力が低い低圧側ヘッダ７０を備える。本実施形態において、低圧側ヘッダ２２Ａは、中圧側ヘッダ２２Ａと称される。低圧側ヘッダ７０と中圧側ヘッダ２２Ａはライン７１で接続されている。ライン７１には必要に応じてバルブが設けられている。また、低圧側ヘッダ７０には安全弁７２及び放風弁７３が設けられている。必要に応じて中圧側ヘッダ２２Ａと低圧側ヘッダ７０の間にタービンを設けることが可能である。
（シミュレーション結果）
　第１及び第２の実施形態に係るスチームシステムについてのシミュレーション結果を以下に説明する。
　図８～１１は、第１の実施形態に係るスチームシステムについてのシミュレーション結果を示す。
　図８は、高圧側ヘッダ２１Ａの圧力のトリップ発生後の変化を示す。高圧側ヘッダ２１Ａの圧力は、圧力設定値－１０Ｋ／Ｇ以上に保持される。ここで、圧力設定値は第１高圧側ヘッダ圧力設定値である。
　図９は、低圧側ヘッダ２２Ａ及び低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力のトリップ発生後の変化を示す。低圧側ヘッダ２２Ａの圧力変化が円シンボルで示され、低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力変化がＸシンボルで示される。低圧側ヘッダ２２Ａ及び低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力は、トリップ発生後約３００秒で圧力設定値－０．５Ｋ／Ｇを少し下回るが、おおむね圧力設定値－０．５Ｋ／Ｇ以上に保持される。ここで、低圧側ヘッダ２２Ａの圧力設定値は第１バイパス制御低圧側圧力設定値であり、低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力設定値は第２バイパス制御低圧側圧力設定値である。本シミュレーションにおいて、第１バイパス制御低圧側圧力設定値と第２バイパス制御低圧側圧力設定値は等しい。
　図１０は、インポートライン５０のスチーム流量のトリップ発生後の変化を示す。インポートライン５０のスチーム流量は、インポート弁流量設定値ＳＶ５６に従って制御される。
　図１１は、スチームＡの流量のトリップ発生後の変化を示す。スチームＡの流量は、トリップ発生直後の短い期間を除いて、必要な流量が確保される。
　図１２、１３は、第２の実施形態に係るスチームシステムについてのシミュレーション結果を示す。
　図１２は、高圧側ヘッダ２１Ａの圧力のトリップ発生後の変化を示す。第２の実施形態において、高圧側ヘッダ２１Ａの圧力は、第１の実施形態の場合よりも高い圧力に保持される。
　図１３は、低圧側ヘッダ２２Ａ及び低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力のトリップ発生後の変化を示す。低圧側ヘッダ２２Ａの圧力変化が円シンボルで示され、低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力変化がＸシンボルで示される。第２の実施形態において、低圧側ヘッダ２２Ａ及び低圧側ヘッダ２２Ｂの圧力は、第１の実施形態の場合よりも高い圧力に保持され、圧力設定値－０．５Ｋ／Ｇを下回ることも防がれる。
　第２の実施形態においても、第１の実施形態と同様に、インポートライン５０のスチーム流量はインポート弁流量設定値ＳＶ５６に従って制御され、スチームＡの流量はトリップ発生直後の短い期間を除いて必要な流量が確保される。
　上記圧力設定値の間の上下関係は、例えば、第１バイパス制御高圧側圧力設定値より第１高圧側ヘッダ圧力設定値が低く、第１高圧側ヘッダ圧力設定値より第１低圧側ヘッダ放風弁圧力設定値が低く、第１低圧側ヘッダ放風弁圧力設定値よりエクスポート弁圧力設定値が低く、エクスポート弁圧力設定値より第１バイパス制御低圧側圧力設定値が低く、第２バイパス制御高圧側圧力設定値より第２高圧側ヘッダ圧力設定値が低く、第２高圧側ヘッダ圧力設定値より第２低圧側ヘッダ放風弁圧力設定値が低く、第２低圧側ヘッダ放風弁圧力設定値より補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０が低く、補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０より第２バイパス制御低圧側圧力設定値が低く、第１低圧側ヘッダ放風弁圧力設定値より補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０が低く、補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０より第１バイパス制御低圧側圧力設定値が低く、第２低圧側ヘッダ放風弁圧力設定値よりエクスポート弁圧力設定値が低く、エクスポート弁圧力設定値より第２バイパス制御低圧側圧力設定値が低く、トリップ発生に応答して補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０を増加する前はエクスポート弁圧力設定値より補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０が低く、トリップ発生に応答して補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０を増加した後はエクスポート弁圧力設定値より補助ボイラ制御圧力設定値ＳＶ６０が高い。上記圧力設定値は、この上下関係に矛盾が生じない範囲で適宜変更することが可能である。
　上記実施形態に係るスチームシステムは、既設のメタノール製造システム１０Ｂ及びスチームシステム２０Ｂに対してメタノール製造システム１０Ａ及びスチームシステム２０Ａを増設する場合だけでなく、メタノール製造システム１０Ａ、スチームシステム２０Ａ、メタノール製造システム１０Ｂ及びスチームシステム２０Ｂを同時に設ける場合にも適用できる。
　上記実施形態に係るスチームシステムは、メタノールプラント以外の化学プラントにも適用できる。上記実施形態に係るスチームシステムは、発電プラントにも適用できる。
　以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。上記実施の形態に様々な変更を行うことが可能である。
　この出願は、２００８年１２月９日に出願された日本出願特願２００８－３１３５６４号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (10)

  1. 　第１高圧側ヘッダと、
    　前記第１高圧側ヘッダにスチームを供給する第１ボイラと、
    　第１低圧側ヘッダと、
    　前記第１高圧側ヘッダと前記第１低圧側ヘッダの間に設けられた第１タービンと、
    　前記第１低圧側ヘッダから外部に供給されるスチームの流量を第１流量設定値に制御する第１供給弁と、
    　第２低圧側ヘッダと、
    　前記第２低圧側ヘッダにスチームを供給する補助ボイラと、
    　前記第２低圧側ヘッダの圧力が圧力設定値になるように前記補助ボイラが前記第２低圧側ヘッダに供給するスチームの供給量を制御する補助ボイラ制御器と、
    　前記第１低圧側ヘッダと前記第２低圧側ヘッダとを接続する第１ラインと、
    　前記第１ラインに設けられた第１逆止弁と、
    　前記第１ラインに設けられた圧力制御弁と、
    　前記第１低圧側ヘッダと前記第２低圧側ヘッダとを接続する第２ラインと、
    　前記第２ラインに設けられた第２逆止弁と、
    　前記第２ラインに設けられた流量制御弁と
    を具備し、
    　前記第１ボイラは、前記第１タービンが停止するとスチームの発生を停止し、
    　前記第１逆止弁は、前記第１ラインを前記第１低圧側ヘッダから前記第２低圧側ヘッダへ向かうスチームの流れを許容し、
    　前記圧力制御弁の開度が前記第１低圧側ヘッダ内の圧力に基づいて制御され、
    　前記第２逆止弁は、前記第２ラインを前記第２低圧側ヘッダから前記第１低圧側ヘッダへ向かうスチームの流れを許容し、
    　前記流量制御弁は、前記第２ラインを流れるスチームの流量を第３流量設定値に制御する
    　スチームシステム。
  2. 　前記第１タービンのトリップ発生に応答して、前記第３流量設定値を前記第１流量設定値に変更する流量設定値変更部を更に具備する
    　請求の範囲１のスチームシステム。
  3. 　前記設定流量変更部は、前記第３流量設定値を徐々に増加する
    　請求の範囲２のスチームシステム。
  4. 　前記トリップ発生に応答して、前記補助ボイラ制御器の前記圧力設定値を増加する圧力設定値変更部
    を更に具備する
    　請求の範囲２又は３のスチームシステム。
  5. 　前記第１ボイラは、化学プラントの第１製造システムからの排熱を利用してスチームを発生し、
    　前記第１タービンは、前記第１製造システムの第１コンプレッサを駆動し、
    　前記第１供給弁は、前記第１低圧側ヘッダから前記第１製造システムにプロセススチームとして供給されるスチームの流量を制御する
    　請求の範囲１乃至４のいずれかに記載のスチームシステム。
  6. 　第１ボイラが第１高圧側ヘッダに供給されるスチームを発生するステップと、
    　前記第１高圧側ヘッダから第１低圧側ヘッダに流れるスチームにより第１タービンを駆動するステップと、
    　前記第１低圧側ヘッダから外部に供給されるスチームの流量を第１流量設定値に制御するステップと、
    　補助ボイラが前記第２低圧側ヘッダに供給されるスチームを発生するステップと、
    　前記第２低圧側ヘッダの圧力が圧力設定値になるように前記補助ボイラが前記第２低圧側ヘッダに供給するスチームの供給量を制御するステップと
    を具備し、
    　前記第１低圧側ヘッダと前記第２低圧側ヘッダとを接続する第１ラインは、前記第１低圧側ヘッダから前記第２低圧側ヘッダへ向かうスチームの流れを許容し、逆向きの流れを許容せず、
    　前記第１低圧側ヘッダと前記第２低圧側ヘッダとを接続する第２ラインは、前記第２低圧側ヘッダから前記第１低圧側ヘッダへ向かうスチームの流れを許容し、逆向きの流れを許容せず、
    　前記第１タービンが停止することにより、前記第１ボイラが第１高圧側ヘッダに供給されるスチームの発生を停止するステップと、
    　前記第１低圧側ヘッダ内の圧力に基づいて、前記第１ラインを流れるスチームの流量を制御するステップと、
    　前記第２ラインを流れるスチームの流量を第３流量設定値に制御するステップと
    を更に具備する
    　スチームシステムの制御方法。
  7. 　前記第１タービンのトリップ発生に応答して、前記第３流量設定値を前記第１流量設定値に変更するステップを更に具備する
    　請求の範囲６のスチームシステムの制御方法。
  8. 　前記第３流量設定値を前記第１流量設定値に変更する前記ステップにおいて、前記第３流量設定値を徐々に増加する
    　請求の範囲７のスチームシステムの制御方法。
  9. 　前記トリップ発生に応答して、前記補助ボイラ制御器の前記圧力設定値を増加するステップ
    を更に具備する
    　請求の範囲７又は８のスチームシステムの制御方法。
  10. 　前記第１ボイラは、化学プラントの第１製造システムからの排熱を利用してスチームを発生し、
    　前記第１タービンは、前記第１製造システムの第１コンプレッサを駆動し、
    　前記第１低圧側ヘッダから外部に供給されるスチームの流量を前記第１流量設定値に制御する前記ステップにおいて、前記第１低圧側ヘッダから前記第１製造システムにプロセススチームとして供給されるスチームの流量が制御される
    　請求の範囲６乃至９のいずれかに記載のスチームシステムの制御方法。
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