(57)【要約】【課題】燃料ガスのブレンディングを制御する。【解決手段】方法が、第１の燃料（８４）を第２の燃料（７６）と、ある比率でブレンドして、第３の混合燃料（６６）を生成することを含む。第１の燃料（８４）は第１の発熱量を有し、第２の燃料（７６）は第２の発熱量を有し、および第３の混合燃料（６６）は第３の発熱量を有する。加えて、第１の発熱量は第２の発熱量とは異なる。本方法はまた、第１および／または第２の燃料（８４、７６）の燃料流量の予測および補正を介して、第３の混合燃料（６６）の第３の発熱量をフィードフォワード制御して、第１および第２の燃料（８４、７６）の比率を、少なくとも部分的には、第３の発熱量に対する測定値と目標値との比較に基づいて調整することを含む。【選択図】図３
2010209332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料システム（６４）を備えるシステムであって、
前記燃料システム（６４）は、
第１の燃料（８４）を第２の燃料（７６）と、ある比率でブレンドして、第３の混合燃料（６６）を生成するように構成され、第１の燃料（８４）は第１の発熱量を有し、第２の燃料（７６）は第２の発熱量を有し、第３の混合燃料（６６）は第３の発熱量を有し、第１の発熱量は第２の発熱量よりも小さい燃料ブレンディング・システム（９０）と、
第１および第２の燃料（８４、７６）の比率を調整して第３の発熱量を補正するように構成されたフィードフォワード制御器（９６）と、を備えるシステム。
【請求項２】
フィードフォワード制御器（９６）は、少なくとも部分的には、第３の混合燃料（６６）の水分レベル変化に基づいて第１および第２の燃料（８４、７６）の比率を調整するように構成され、水分レベル変化は、第３の混合燃料（６６）を冷却することによって導入される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
フィードフォワード制御器（９６）は、第２の燃料（７６）の調整流量を予測して、少なくとも部分的には、第１の燃料（８４）、第２の燃料（７６）、第３の混合燃料（６６）、またはそれらの組み合わせの測定流量および発熱量に基づいて第３の発熱量を補正するように構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
第１の燃料（８４）、第２の燃料（７６）、および第３の混合燃料（６６）の測定発熱量をフィードフォワード制御器（９６）に与える熱量計（１１０、１１２）と、測定燃料流量をフィードフォワード制御器（９６）に与える流量計（１２２、１２４）とを備える請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
フィードフォワード制御器（９６）は、第１の燃料（８４）および／または第２の燃料（７６）の燃料流量の予測値を、少なくとも部分的には、測定発熱量および燃料流量に基づいて決定するように構成される請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
フィードバック制御器（１９４）は、第１の燃料（８４）および／または第２の燃料（７６）の燃料流量の補正因子を、少なくとも部分的には、第３の混合燃料（６６）の目標発熱量と第３の混合燃料（６６）の測定発熱量との比較に基づいて決定するように構成される請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
第１の燃料（８４）を第２の燃料（７６）と、ある比率でブレンドして、第３の混合燃料（６６）を生成することであって、第１の燃料（８４）は第１の発熱量を有し、第２の燃料（７６）は第２の発熱量を有し、および第３の混合燃料（６６）は第３の発熱量を有し、第１の発熱量は第２の発熱量とは異なる、生成することと、
第１および／または第２の燃料（８４、７６）の燃料流量の予測および補正を介して、第３の混合燃料（６６）の第３の発熱量をフィードフォワード制御して、第１および第２の燃料（８４、７６）の比率を、少なくとも部分的には、第３の発熱量に対する測定値と目標値との比較に基づいて調整することと、を含む方法。
【請求項８】
第１の燃料（８４）を溶鉱炉（８０）から高炉ガス（８４）として受け取ることと、
第２の燃料（７６）をコークス炉（７０）からコークス炉ガス（７６）として受け取ることと、を含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
高炉ガス（８４）、コークス炉ガス（７６）、および第３の混合燃料（６６）の発熱量を測定することと、
高炉ガス（８４）および燃料ガス混合物（６６）の燃料流量を測定することと、
第３の混合燃料（６６）の目標発熱量を決定することと、
コークス炉ガス（７６）の燃料流量の予測値を、フィードフォワード制御論理回路（１９０）と、高炉ガス（８４）、コークス炉ガス（７６）、および第３の混合燃料（６６）の測定発熱量と、高炉ガス（８４）および第３の混合燃料の測定燃料流量（６６）とを用いて決定することと、
コークス炉ガス（７６）の燃料流量の補正因子を、フィードバック制御論理回路（１９４）を用いて、第３の混合燃料（６６）の目標発熱量を第３の混合燃料（６６）の測定発熱量と比較することによって決定することと、
コークス炉ガス（７６）の燃料流量の調整値を、補正因子と予測値とを比較することによって決定することと、
前記調整値に基づいて、コークス炉ガス（７６）が流れるときに通る流量制御バルブ（１２０）を変調することによって、コークス炉ガス（７６）の燃料流量を調整することと、
前記比率のコークス炉ガス（７６）および高炉ガス（８４）を含む第３の混合燃料（６６）を、タービン・エンジン（１２）へ送出することと、を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
フィードフォワード制御することは、第２の燃料（７６）の燃料流量の予測値を、少なくとも部分的には、第１の燃料（８４）、第２の燃料（７６）、および第３の混合燃料（６６）の測定発熱量と、第１の燃料（８４）および第３の混合燃料（６６）の燃料流量とに基づいて決定することを含む請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する主題は、燃料ガスのブレンディング制御に関し、より詳細には、製鋼所から受け取る副生成物ガスのブレンディング制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の溶鉱炉による鋼鉄の製造は、多量の高炉ガスを発生させることになる。高炉ガスは一般的に、典型的な燃料ガスよりも低位発熱量であることを特徴とする。したがって、比較的豊富であるにもかかわらず、高炉ガスは一般的に、燃焼駆動型機器（たとえばガス・タービン）における燃料源として用いるには不適切である。一方、鋼鉄の製造中に発生する第２の副生成物ガスは、コークス炉ガスである。コークス炉ガスは一般的に、典型的な燃料ガスよりも高位発熱量であることを特徴とするが、一般的に、利用可能な量は高炉ガスよりもはるかに少ない。こうして、鋼鉄の製造に由来するこれらの副生成物ガスはどちらも、それ自体は、燃料ガス源としては好適ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／０２３４１７１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、燃料ガスの改良されたブレンディング制御が求められる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
当初に請求される発明と範囲において見合っている特定の実施形態を以下にまとめる。これらの実施形態は、請求される発明の範囲を限定することは意図しておらず、むしろこれらの実施形態は、本発明の可能な形態の簡単な概要を与えることのみを意図している。実際には、本発明は、以下に述べる実施形態と同様の場合も異なる場合もある種々の形態を包含する場合がある。
【０００６】
第１の実施形態においては、システムが燃料システムを備える。燃料システムは、第１の燃料を第２の燃料と、ある比率でブレンドして、第３の混合燃料を生成するように構成された燃料ブレンディング・システムを備える。第１の燃料は第１の発熱量を有し、第２の燃料は第２の発熱量を有し、および第３の混合燃料は第３の発熱量を有する。加えて、第１の発熱量は第２の発熱量よりも小さい。燃料システムはまた、第１および第２の燃料の比率を調整して第３の発熱量を補正するように構成されたフィードフォワード制御器を備える。
【０００７】
第２の実施形態においては、システムがタービン燃料ブレンディング制御器を備える。タービン燃料ブレンディング制御器は、第３の混合燃料をもたらすために混合される第１の燃料および／または第２の燃料の燃料流量を予測するように構成されたフィードフォワード制御論理回路を備える。第１および第２の燃料は、発熱量が互いと異なる。加えて、タービン燃料ブレンディング制御器は、燃料流量を、少なくとも部分的には、第３の混合燃料の目標発熱量と測定発熱量との比較に基づいて補正するように構成されたフィードバック制御論理回路を備える。
【０００８】
第３の実施形態においては、方法が、第１の燃料を第２の燃料と、ある比率でブレンドして、第３の混合燃料を生成することを含む。第１の燃料は第１の発熱量を有し、第２の燃料は第２の発熱量を有し、および第３の混合燃料は第３の発熱量を有する。加えて、第１の発熱量は第２の発熱量とは異なる。本方法はまた、第１および／または第２の燃料の燃料流量の予測および補正を介して、第３の混合燃料の第３の発熱量をフィードフォワード制御して、第１および第２の燃料の比率を、少なくとも部分的には、第３の発熱量に対する測定値と目標値との比較に基づいて調整することを含む。
【０００９】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および優位性は、以下の詳細な説明を添付図面を参照して読むことでより良好に理解される。添付図面では、同様の文字は図面の全体に渡って同様の部分を表わす。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】ガス・タービン、蒸気タービン、熱回収蒸気発生システム、および燃料ガス・システムを有する複合サイクル・パワー発生システムの実施形態の概略的なフロー図である。
【図２】燃料ガス・システム内で用いるための燃料ガス源を発生させても良い製鋼所の実施形態のプロセス・フロー図である。
【図３】燃料ガス浄化およびブレンディング・システム、燃料ガス圧縮システム、および燃料ガス制御モジュールを備える燃料ガス・システム、の実施形態のプロセス・フロー図である。
【図４】図３の燃料ガス・システムの燃料ガス浄化およびブレンディング・システムの実施形態の概略的なフロー図である。
【図５】図３の燃料ガス・システムの燃料ガス圧縮システムの実施形態の概略的なフロー図である。
【図６】図３の燃料ガス・システムの燃料ガス制御モジュールの実施形態の概略的なフロー図である。
【図７】燃料移行からガス・タービンの基本充填までの充填の間の燃料ガスの目標ＬＨＶスケジュールと測定ＬＨＶとを示すチャートである。
【図８】図３の燃料ガス・システムの制御器が用いる制御器論理回路の実施形態である。
【図９】図８の制御器論理回路を用いて、燃料移行からガス・タービンの基本充填までの充填の間の燃料ガスの図７の目標ＬＨＶスケジュールを測定ＬＨＶとともに示すチャートである。
【図１０】図８の制御器論理回路を用いてガスのブレンディングを制御する方法の実施形態のフロー・チャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の１つまたは複数の具体的な実施形態について説明する。これらの実施形態についての簡潔な説明を与えるために、本明細書では実際の具体化のすべての特徴については説明しない場合がある。次のことを理解されたい。すなわち、任意のこのような実際の具体化を開発する際には、任意のエンジニアリングまたはデザイン・プロジェクトの場合と同様に、開発者の具体的な目標（たとえばシステム関連およびビジネス関連の制約と適合すること）を達成するために、具体化に固有の多数の決定を行なわなければならない。具体的な目標は具体化ごとに変わる場合がある。また、このような開発努力は、複雑で時間がかかる場合があるが、それでも、本開示の利益を受ける当業者にとってはデザイン、作製、および製造の日常的な取り組みであろうことも理解されたい。
【００１２】
本発明の種々の実施形態の要素を導入するとき、冠詞「ａ」、「ａｎ」、「ｔｈｅ」、および「前記」は、要素の１つまたは複数が存在することを意味することが意図されている。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包含的であることが意図されており、列記された要素以外の付加的な要素が存在していても良いことを意味する。
【００１３】
特定の実施形態においては、本明細書に記載したシステムおよび方法は、燃料ガス・システム内でのブレンディングを制御することを含む。燃料ガス・システムは、複合サイクル・パワー発生システムのガス・タービンで用いる燃料ガスを発生させる。詳細には、燃料ガス・システムは、複数の副生成物ガス（たとえば、高炉ガスおよびコークス炉ガス）を製鋼所から受け取ってブレンドするように構成しても良い。副生成物ガスのうちの一つ（たとえば、高炉ガス）は、典型的な燃料ガスよりも発熱量が低いことを特徴としても良く、一方で、残りの副生成物ガス（たとえば、コークス炉ガス）は、典型的な燃料ガスよりも高位発熱量であることを特徴としても良い。しかし、低位発熱量を伴うガス（たとえば、高炉ガス）は一般的に、利用可能な量が、高位発熱量を伴うガス（たとえば、コークス炉ガス）より著しく多くても良い。したがって、ガス・タービン内での燃焼に適した燃料ガスを発生させるために、ブレンドされた燃料ガス（たとえば、高炉ガスおよびコークス炉ガスをブレンドすることに由来する）の発熱量を制御して、動作中に常にある所定の目標レベルよりも上に維持しても良い。
【００１４】
詳細には、燃料ガス・システムの制御器では、組み合わせフィードフォワード／フィードバック制御方針を用いる。より具体的には、フィードフォワード制御ループでは、プロセス入力と目標発熱量とを用いて、コークス炉ガス流量を予測する。フィードバック制御ループでは、フィードフォワード制御ループから得られる予測されるコークス炉ガス流を、ガス・タービン入口におけるブレンドされた燃料ガスに対する測定発熱量と目標発熱量との間に観察されるずれに基づく流量補正因子を用いて調整する。フィードフォワード・ループをフィードバック・ループに加えることによって、燃料ブレンディング場所と燃料ガス・モジュールへの入口との間におけるシステム応答の時間遅れが小さくなる場合がある。特に、フィードフォワード・ループは、コークス炉ガス流量設定点を予測する予測ループとして働き、フィードバック・ループは、測定発熱量と目標発熱量とを比較して、わずかなずれも補正する補正ループである。
【００１５】
図１は、ガス・タービン、蒸気タービン、熱回収蒸気発生（ＨＲＳＧ）システム、および燃料ガス・システムを有する複合サイクル・パワー発生システム１０の実施形態の概略的なフロー図である。後で詳述するように、燃料ガス・システムは、複数の副生成物ガス（たとえば、製鋼所から出る高炉ガスおよびコークス炉ガス）をブレンドすることによって燃料ガスをガス・タービンに送出するように構成しても良い。システム１０は、第１の負荷１４を駆動するためのガス・タービン１２を備えていても良い。第１の負荷１４は、たとえば、電力を生成するための発電機であっても良い。ガス・タービン１２は、タービン１６、燃焼器または燃焼室１８、および圧縮機２０を備えていても良い。システム１０はまた、第２の負荷２４を駆動するための蒸気タービン２２を備えていても良い。第２の負荷２４も、電力を発生させるための発電機であっても良い。しかし第１および第２の負荷１４、２４は両方とも、ガス・タービン１２および蒸気タービン２２によって駆動可能な他のタイプの負荷であっても良い。加えて、ガス・タービン１２および蒸気タービン２２は、例示した実施形態において示すように、別個の負荷１４および２４を駆動しても良いが、ガス・タービン１２および蒸気タービン２２を縦に並べて用いて、単一のシャフトを介して単一の負荷を駆動しても良い。例示した実施形態においては、蒸気タービン２２は、１つの低圧部分２６（ＬＰＳＴ）、１つの中間圧部分２８（ＩＰＳＴ）、および１つの高圧部分３０（ＨＰＳＴ）を備えていても良い。しかし蒸気タービン２２は、ガス・タービン１２とともに、その具体的な構成は、具体化に固有であっても良く、部分の任意の組み合わせを備えていても良い。
【００１６】
システム１０はまた、多段のＨＲＳＧ３２を備えていても良い。ガス・タービン１２から出る加熱された排気ガス３４を、ＨＲＳＧ３２内に運んで、蒸気タービン２２を推進するために用いる蒸気を加熱するために用いても良い。蒸気タービン２２の低圧部分２６からの排気を凝縮器３６内に送っても良い。凝縮器３６からの凝縮物を次に、凝縮物ポンプ３８を用いてＨＲＳＧ３２の低圧部分内に送っても良い。
【００１７】
ガス・タービン１２は、燃料ガス・システム６４からの燃料ガスを用いて動作しても良い。詳細には、燃料ガス・システム６４は、ガス・タービン１２に燃料ガス６６を供給しても良い。燃料ガス６６は、ガス・タービン１２の燃焼室１８内で燃えても良い。天然ガスが、ガス・タービン１２内で用いる好ましい燃料ガスであるが、好適な任意の燃料ガス６６を用いても良い。ガス・タービン１２内で用いる燃料ガスを選択するときの重要な考慮すべき事柄は、燃料ガスは最小の許容できる低位発熱量（ＬＨＶ）を特徴としなければならないということである。最小および最大許容ＬＨＶは、応用例に固有であり、ガス・タービン１２の実施形態間で大きく変わる場合がある。たとえば、特定の実施形態においては、最小および最大許容ＬＨＶは、それぞれ、９５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３および１，４００ｋｃａｌ／Ｎｍ３であっても良い。しかし他の実施形態においては、最小および最大許容ＬＨＶは、それぞれ、１，１００ｋｃａｌ／Ｎｍ３および１，５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３であっても良い。実際には、最小許容ＬＨＶである１，０５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３は単に典型的なものであり、実際には、広い範囲（たとえば、８００ｋｃａｌ／Ｎｍ３〜１，５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３）に含まれていても良い。
【００１８】
燃料ガスが特定の最小許容ＬＨＶを満足しない場合、ガス・タービン１２は不安定性などをこうむる傾向が高くなる場合がある。こうして、燃料ガス・システム６４を、ガス・タービン１２に送出される燃料ガス６６が確実に最低基準（たとえば最小許容ＬＨＶ）を満足するように構成しても良い。最小許容ＬＨＶは、実際には、種々の動作状態に基づいて時間が経てば変動する場合がある。動作状態は、たとえば周囲の温度および圧力、ガス・タービン１２の種々の動作パラメータ、ガス・タービン１２の機械的状態などである。
【００１９】
ガスに対するＬＨＶは一般的に、ガス中のエネルギーに関係するものであり、ガス中の水素の燃焼に由来する水蒸気は凝縮しないものと仮定する。逆に、ガスに対する高位発熱量（ＨＨＶ）は一般的に、ガス中のエネルギーに関係するものであり、ガス中の水素の燃焼に由来する水蒸気は凝縮するものと仮定する。一貫性を得る目的で、発熱量を参照するときはいつでも、本明細書ではＬＨＶを用いる。
【００２０】
燃料ガス・システム６４は、ガス・タービン１２内で用いる燃料ガス６６を種々の仕方で発生させても良い。特定の実施形態においては、燃料ガス・システム６４は燃料ガス６６を他の炭化水素資源から発生させても良い。たとえば、燃料ガス・システム６４は、石炭ガス化プロセスを備えていても良い。このプロセスでは、ガス化装置が、石炭を、蒸気との相互作用ならびにガス化装置内の高圧および温度により化学的に壊す。このプロセスから、ガス化装置は、主にＣＯおよびＨ２からなる燃料ガス６６を生成する場合がある。この燃料ガス６６は多くの場合に「シンガス」と言われ、天然ガスとほぼ同じように、ガス・タービン１２の燃焼室１８内で燃やしても良い。
【００２１】
しかし他の実施形態においては、燃料ガス・システム６４は、他のプロセスから燃料ガス源を受け取ってさらに処理し、ガス・タービン１２が用いる燃料ガス６６を発生させても良い。たとえば、特定の実施形態においては、燃料ガス・システム６４は、製鋼所で発生した燃料ガス源を受け取っても良い。図２は、燃料ガス・システム６４内で用いる燃料ガス源を発生させても良い製鋼所６８の実施形態のプロセス・フロー図である。製鋼所６８の鋼鉄生産プロセスは通常、大量の特殊ガスを副生成物として発生させる。
【００２２】
たとえば、図２に例示するように、鋼鉄の製造には３つの主なプロセス段階があり、すべてガスを発生させる。詳細には、コークス炉７０は、石炭７２（たとえば抗口炭：ｐｉｔ  ｃｏａｌ）を受け取って、酸素がない状態で石炭７２を乾留することを用いてコークス７４を生成しても良い。またコークス炉ガス７６を、コークス炉７０内でコークス７４を生成するプロセスの副生成物として発生させても良い。次に、コークス炉７０で生成したコークス７４とともに鉄鉱石７８を、溶鉱炉８０内に送っても良い。銑鉄８２を溶鉱炉８０内で生成しても良い。加えて、高炉ガス８４を、溶鉱炉８０の副生成物として発生させても良い。溶鉱炉８０で生成した銑鉄８２を次に、転炉８５内に送っても良い。転炉８５内では、銑鉄８２を、酸素および空気を用いて鋼鉄８６に精錬しても良い。加えて、転炉ガス８８を、転炉８５内で鋼鉄８６を生成するプロセスの副生成物として発生させても良い。
【００２３】
したがって、製鋼所６８は、３つの別個の副生成物ガス（たとえば、コークス炉ガス７６、高炉ガス８４、および転炉ガス８８）を発生させても良い。これらはすべて、異なる化学組成および特性を特徴としても良い。たとえば、コークス炉ガス７６は一般的に、約５０〜７０％の水素（Ｈ２）と２５〜３０％のメタン（ＣＨ４）とから構成されていても良く、ＬＨＶは約４，２５０ｋｃａｌ／Ｎｍ３であっても良い。逆に、高炉ガス８４は一般的に、約５％の水素と２０％の一酸化炭素（ＣＯ）とから構成されていても良く、ＬＨＶはわずか約７００ｋｃａｌ／Ｎｍ３であっても良い。加えて、転炉ガス８８は一般的に、約６０＋％の一酸化炭素から構成されていても良く、ＬＨＶは約２，５００ｋｃａｌ／Ｎｍ３であっても良い。こうして高炉ガス８４は、ＬＨＶが、コークス炉ガス７６および転炉ガス８８の両方よりもかなり低い場合がある。また、比較により、他の典型的な燃料ガス（たとえば天然ガス）は、ＬＨＶが、高炉ガス８４の低い方の値とコークス炉ガス７６および転炉ガス８８の高い方の値との間であっても良い。たとえば、天然ガスは一般的に、ＬＨＶが約１，０００ｋｃａｌ／Ｎｍ３〜１，１００ｋｃａｌ／Ｎｍ３であると特徴付けられる。後で詳述するように、燃料ガス・システム６４は、高炉ガス８４をコークス炉ガス７６とブレンドして、最小および最大許容ＬＨＶ閾値を満足する燃料ガス６６を発生させても良い。しかし本明細書で開示する実施形態は、主に高炉ガス８４とコークス炉ガス７６とのブレンディングに向けられているが、本明細書に記載した制御技術は他の燃料と希釈剤源とのブレンディングに拡張しても良い。たとえば、特定の実施形態においては、本明細書に記載した制御技術を用いて、コレックス（Ｃｏｒｅｘ）を窒素とブレンディングすることを制御し、コレックス（Ｃｏｒｅｘ）窒素ブレンドに対する目標ＬＨＶを得ても良い。
【００２４】
燃料ガス・システム６４は３つの別個のサブ・システムを備えていても良い。詳細には、図３は、燃料ガス・システム６４の実施形態のプロセス・フロー図である。燃料ガス・システム６４は、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０、燃料ガス圧縮システム９２、ならびに燃料ガス制御モジュール９４を備えている。前述したように、高炉ガス（ＢＦＧ）８４とコークス炉ガス（ＣＯＧ）７６とを、製鋼所６８から燃料ガス・システム６４に送出しても良い。後で図４に関連して詳述するように、溶鉱炉８４とコークス炉ガス７６とを、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０内で浄化およびブレンドして、燃料ガス６６混合物を発生させても良い。加えて、後で図５に関連して詳述するように、浄化およびブレンドした燃料ガス６６の圧力を、燃料ガス圧縮システム９２内で上げても良い。いったん燃料ガス６６の圧力が上がったら、後で図６に関連して詳述するように、燃料ガス６６の流れを燃料ガス制御モジュール９４によって制御しても良い。
【００２５】
さらに加えて、燃料ガス・システム６４は制御器９６を備えていても良い。制御器９６を用いて、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０、燃料ガス圧縮システム９２、および燃料ガス制御モジュール９４の動作を制御しても良い。詳細には、後で詳述するように、制御器９６を、燃料ガス・システム６４内に流れるコークス炉ガス７６の流量を調整するように構成しても良い。そうすることで、制御器９６は、高炉ガス８４とコークス炉ガス７６とのブレンディングの制御を、結果としての燃料ガス６６混合物のＬＨＶが最小および最大許容発熱量に対する閾値を満足するように実施できても良い。
【００２６】
図４〜６は、図３に例示した燃料ガス・システム６４の３つの主なサブ・システムの概略的なフロー図である。サブ・システムはたとえば、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０、燃料ガス圧縮システム９２、および燃料ガス制御モジュール９４である。図４〜６の特定の実施形態を、例示したものとは異なる仕方で構成しても良い。しかし、図４〜６に例示した燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０、燃料ガス圧縮システム９２、および燃料ガス制御モジュール９４の構成要素は、本技術による燃料ガス・システム６４のコア構成要素を例示している。
【００２７】
詳細には、図４は、図３の燃料ガス・システム６４の燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０の実施形態の概略的なフロー図である。高炉ガス（ＢＦＧ）８４とコークス炉ガス（ＣＯＧ）７６とを受け取って、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０内に、別個の供給ライン（たとえば、ＢＦＧ供給ライン９８とＣＯＧ供給ライン１００）にそれぞれ通して、送っても良い。詳細には、ＢＦＧ隔離バルブ１０２を用いて、ＢＦＧ供給ライン９８内への高炉ガス８４の流れを開または閉にしても良く、またＣＯＧ隔離バルブ１０４を用いて、ＣＯＧ供給ライン１００内へのコークス炉ガス７６の流れを開または閉にしても良い。より具体的には、ＢＦＧ隔離バルブ１０２とＣＯＧ隔離バルブ１０４とを用いて、ガス・タービン１２への燃料ガス６６の流れを「開」位置と「閉」位置との間で調整しても良い。
【００２８】
ＢＦＧ供給ライン９８とＣＯＧ供給ライン１００とは両方とも、少なくとも１つのガス・クロマトグラフを備えていても良い。詳細には、ＢＦＧ供給ライン９８はＢＦＧガス・クロマトグラフ１０６を備えていても良く、ＣＯＧ供給ライン１００はＣＯＧガス・クロマトグラフ１０８を備えていても良い。ガス・クロマトグラフ１０６、１０８を、対応するガス流のＬＨＶ、比重、ガス組成、および他の測定値を収集するためのガス分析装置として用いても良い。ガス・クロマトグラフ１０６、１０８は、たとえば、対応する各ガス流を数分ごとに（たとえば、約４または５分ごとに）サンプリングしても良い。ガス・クロマトグラフ１０６、１０８に加えて、ＢＦＧ供給ライン９８とＣＯＧ供給ライン１００とは両方とも、少なくとも１つの熱量計を備えていても良い。詳細には、ＢＦＧ供給ライン９８はＢＦＧ熱量計１１０を備えていても良く、ＣＯＧ供給ライン１００はＣＯＧ熱量計１１２を備えていても良い。こうして、熱量計１１０、１１２を、一つには、冗長性を得る目的で用いても良い。以下に詳細に説明するように、高炉ガス８４およびコークス炉ガス７６のＬＨＶ（ガス・クロマトグラフ１０６、１０８と熱量計１１０、１１２との両方を用いて測定する）を図３の制御器９６が用いて、これらのガスの流量をどのように制御するかを決定しても良いる。特定の実施形態においては、熱量計１１０、１１２のみを用いて、対応するガス流に対するＬＨＶを測定しても良い。熱量計１１０、１１２は一般的に、ガス・クロマトグラフ１０６、１０８よりも応答時間が速いからである。
【００２９】
また燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０は、２つの湿式電気集塵機（ＷＥＳＰ）を備えていても良い。図４に例示するように、ＣＯＧ−ＷＥＳＰ１１４をＣＯＧ供給ライン１００内に配置しても良く、複合流ＷＥＳＰ１１６をＢＦＧ−ＣＯＧ混合点１１８の下流に配置しても良い。ＢＦＧ−ＣＯＧ混合点１１８では、高炉ガス８４とコークス炉ガス７６とが一緒に混合されて、燃料ガス６６が形成される。ＣＯＧ−ＷＥＳＰ１１４を用いて、コークス炉ガス７６をタールおよび粒子から純化しても良い。加えて、複合流ＷＥＳＰ１１６を用いて、燃料ガス６６混合物を破片および粒子から純化しても良い。ＷＥＳＰ装置１１４、１１６は両方とも、特定の実施形態において、対応するガス流に対して５０％の流量容量を取り扱うことができる３つの流れラインを伴うようなサイズであっても良く、冗長な並列装置間で切り換えることができても良い。言い換えれば、ＷＥＳＰ装置１１４、１１６を、複数の流れラインを用いて構成しても良く、そのうちの１つを、信頼性を得る目的で冗長な流れラインとして用いても良い。たとえば、他の実施形態においては、ＷＥＳＰ装置１１４、１１６は、対応するガス流に対して２５％の流量容量を取り扱うことができる５つの流れラインを伴うようなサイズであっても良い。
【００３０】
また燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０は、ＣＯＧ流量制御バルブ１２０を、ＣＯＧ供給ライン１００においてＣＯＧ−ＷＥＳＰ１１４の下流だがＢＦＧ−ＣＯＧ混合点１１８の上流に備えていても良い。後で詳述するように、ＣＯＧ流量制御バルブ１２０は、流量調整器として機能しても良く、またコークス炉ガス７６を制御および計量して、ガス・タービン１２内で用いる燃料ガス６６のＬＨＶが、すべての動作状態の間に確実に許容限界内にあるようにしても良い。詳細には、ＣＯＧ流量制御バルブ１２０は、高ＬＨＶコークス炉ガス７６を制御および計量して、低ＬＨＶ高炉ガス８４とブレンドし、燃料ガス６６混合物のＬＨＶを上げてガス・タービン１２動作限界内にしても良い。
【００３１】
ＣＯＧ流量制御バルブ１２０に加えて、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０は、高炉ガス８４およびコークス炉ガス７６の流れを計量する２つの流量計を備えていても良い。詳細には、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０は、ＣＯＧ流量計１２２を、ＣＯＧ供給ライン１００においてＣＯＧ流量制御バルブ１２０の下流だがＢＦＧ−ＣＯＧ混合点１１８の上流に備えていても良い。加えて、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０は、複合流流量計１２４を、複合流ＷＥＳＰ１１６の下流に備えていても良い。ＣＯＧ流量計１２２は、コークス炉ガス７６の流量を測定しても良く、一方で、複合流流量計１２４は、組み合わされた燃料ガス６６混合物の流量を測定しても良い。さらに加えて、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０は、複合流隔離バルブ１２６を、複合流ＷＥＳＰ１１６と複合流流量計１２４との間に備えていても良い。ＢＦＧ隔離バルブ１０２とＣＯＧ隔離バルブ１０４とに加えて、複合流隔離バルブ１２６を用いて、ガス・タービン１２への燃料ガス６６の流れを「開」位置と「閉」位置との間で調整しても良い。
【００３２】
図２に関して前述したように、鋼鉄の製造は、多量の低ＬＨＶ高炉ガス８４を発生させることになる。たとえば、高炉ガス８４は、ＬＨＶが約７００ｋｃａｌ／Ｎｍ３の場合があり、大気圧よりもわずかに高い圧力で利用可能である場合がある。コークス炉ガス７６（製鋼所６８の別の副生成物ガス）を低ＬＨＶ高炉ガス８４とブレンドして、燃料ガス６６混合物の発熱量を増加させ、ガス・タービン１２に対して必要な最小許容ＬＨＶにまでしても良い。コークス炉ガス７６の供給圧力を高炉ガス８４の供給圧力よりもわずかに高い値に保持することによって、適切な燃料ガス６６ブレンディングが確実になる場合がある。しかし、コークス炉ガス７６は大量のタールおよび粒子を備えている場合がある。こうして、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０を、燃料ガス６６からのタール、ホコリ、および粒子の除去（たとえば、ＷＥＳＰ１１４、１１６を用いて）を、燃料ガス６６を圧縮してガス・タービン１２へ送出する前に行なうように構成しても良い。
【００３３】
燃料ガス・システム６４の制御方針における別の考慮すべき事柄は、高炉ガス８４は、一般的に最も低いＬＨＶを有するが、製鋼所６８から発生する最も豊富な副生成物ガスであるということである。逆に、コークス炉ガス７６は、より高品質のガスであるが、通常、利用可能な量が少ない。したがって、燃料ガス・システム６４の制御器９６は、適切な制御方針を評価するときに、これらの相対量を考慮に入れても良い。
【００３４】
燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０内で浄化およびブレンドした後に、燃料ガス６６混合物を、燃料ガス・システム６４の燃料ガス圧縮システム９２内に送っても良い。燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０から出た低圧の燃料ガス６６混合物の、燃料ガス圧縮システム９２による昇圧を、燃料ガス６６をガス・タービン１２の燃焼室１８内に噴射する前に行なっても良い。図５は、図３の燃料ガス・システム６４の燃料ガス圧縮システム９２の実施形態の概略的なフロー図である。図５に例示するように、燃料ガス圧縮システム９２は、２つ以上の段（たとえば、第１段１２８および第２段１３０）を備えていても良い。
【００３５】
第１段１２８および第２段１３０は両方とも、少なくとも１つの圧縮機（たとえば遠心圧縮機）を備えていても良い。圧縮機を用いて燃料ガス６６の圧力を上げても良い。詳細には、第１段１２８は第１の圧縮機１３２を備えていても良く、第２段１３０は第２の圧縮機１３４を備えていても良い。第１および第２の圧縮機１３２、１３４の両方のデザインを、第２の圧縮機１３４から出た燃料ガス６６の吐出圧力がガス・タービン１２の燃料圧力要求を満たすのに十分となるように作成しても良い。たとえば、第２の圧縮機１３４からの燃料ガス６６の吐出圧力を、約３００ポンド／平方インチ大気圧（ｐｓｉａ）を上回る値に維持しても良い。しかし特定の実施形態においては、第２の圧縮機１３４からの燃料ガス６６の吐出圧力を、ガス・タービン１２の燃料圧力要求に応じて、他の所定の閾値（たとえば、２００、２５０、３５０、および４００ｐｓｉａ）を上回る値に維持しても良い。
【００３６】
加えて、特定の実施形態においては、燃料ガス圧縮システム９２の第１段１２８は、一連の熱交換器または冷却器を備えていても良い、たとえば、高圧中間冷却器１４６、低圧中間冷却器１４８、およびトリム冷却器１５０である。図５に例示するように、これら３つの冷却器１４６、１４８、１５０を、第１の圧縮機１３２の下流だが第２段１３０の上流に配置しても良い。これら３つの冷却器１４６、１４８、１５０を用いて、燃料ガス圧縮システム９２の第２段１３０内に流れる燃料ガス６６の温度が確実に所定の温度レベルを下回る値に留まるようにしても良い。たとえば、燃料ガス圧縮システム９２の第２段１３０内に流れる燃料ガス６６を、１０４°Ｆを下回る値に保持しても良い。
【００３７】
本実施形態が対処する１つの重要なデザイン検討は、燃料ガス６６混合物中の水分レベルの相当な変化が、第１および第２の圧縮機段１２８、１３０および３つの冷却器１４６、１４８、１５０によって導入されるにもかかわらず、燃料ガス６６混合物のＬＨＶを制御できることである。詳細には、３つの冷却器１４６、１４８、１５０によって燃料ガス６６混合物を冷却する間、ある程度の水分が燃料ガス６６混合物中に導入される。そのため、燃料ガス６６混合物のＬＨＶは、この水分の導入が原因で変化する（たとえば、減少する）。しかし以下に詳細に説明する制御技術では、このような水分レベル変化を考慮し、燃料ガス６６混合物のＬＨＶを適切に制御して、燃料ガス６６混合物に対する目標レベルにする場合がある。
【００３８】
加えて、特定の実施形態においては、燃料ガス圧縮システム９２の第２段１３０は、バイパス熱交換器または冷却器１５２を第２の再循環ライン１４２内に備えていても良い。バイパス冷却器１５２を用いて、第２の圧縮機１３４に再循環して戻る燃料ガス６６の温度が、確実に所定の温度レベル（たとえば、８０°Ｆ、１００°Ｆ、１２０°Ｆ、１４０°Ｆ、１６０°Ｆなど）を下回る値に留まるようにしても良い。バイパス冷却器１５２に対する入口冷媒供給源は冷却水回路であっても良く、水出口から熱遮断システム内に排出しても良い。
【００３９】
さらに加えて、燃料ガス圧縮システム９２は、段１２８、１３０のそれぞれにおいて分離器を備えていても良い。詳細には、第１段１２８は、第１の分離器１５４を第１の再循環ライン１３８内に備えていても良く、第２段１３０は、第２の分離器１５６を第２の圧縮機１３４のすぐ上流に備えていても良い。分離器１５４、１５６を用いて、燃料ガス６６から凝縮水を取り除いても良い。凝縮水は、高圧中間冷却器１４６、低圧中間冷却器１４８、トリム冷却器１５０、およびバイパス冷却器１５２に渡る温度降下に起因して燃料ガス６６内に導入される場合がある。
【００４０】
燃料ガス６６の圧力を燃料ガス圧縮システム９２において昇圧した後で、燃料ガス６６を、燃料ガス・システム６４の燃料ガス制御モジュール９４内に送っても良い。燃料ガス制御モジュール９４を、一連の相互接続された配管、マニフォールド、およびパージ・システムを通して、ガス・タービン１２の燃焼室１８内への燃料ガス６６の流れを制御するように構成しても良い。図６は、図３の燃料ガス・システム６４の燃料ガス制御モジュール９４の実施形態の概略的なフロー図である。
【００４１】
燃料ガス制御モジュール９４は、ガス・タービン１２内に流れる燃料ガス６６の緊急遮断用の安全遮断バルブ（ＳＳＯＶ）１５８と補助停止バルブ１６０とを備えていても良い。また燃料ガス制御モジュール９４は、ガス・タービン１２の燃焼室１８を、燃料ガス６６内に存在し得る破片から保護する燃料ろ過器１６２を備えていても良い。加えて、燃料ガス制御モジュール９４は、一連のガス制御バルブ１６４を並列に備えていても良い。ガス制御バルブ１６４によって、ガス・タービン１２の燃焼室１８内への燃料ガス６６の流れを制御しても良い。例示した実施形態においては、２つのガス制御バルブ１６４を並列に用いている。しかし好適な任意の数のガス制御バルブ１６４を用いても良い。加えて、燃料ガス制御モジュール９４は、燃料ガス熱量計１６６を備えていても良い。燃料ガス熱量計１６６を用いて、浄化、ブレンディング、および圧縮の後に燃料ガス６６混合物のＬＨＶを測定しても良い。また燃料ガス制御モジュール９４は、送出されている燃料ガス６６の温度および圧力を測定するための温度および圧力センサを備えていても良い。
【００４２】
燃料ガス制御モジュール９４はまた、燃料移行、起動、および停止の間に用いても良い不活性窒素（Ｎ２）および圧縮機吐出空気のパージ・システムを備えていても良い。詳細には、燃料ガス制御モジュール９４は、２つの窒素パージ・バルブ１６８を、主供給ライン１７０において、たとえば、１つはガス制御バルブ１６４の上流に、１つはガス制御バルブ１６４の下流に備えていても良い。窒素パージ・バルブ１６８を用いて、燃料ガス６６混合物内への窒素の流れを制御しても良い。また、燃料ガス制御モジュール９４は、圧縮機吐出空気供給ライン１７４において１つの窒素パージ・バルブ１７２を備えていても良い。圧縮機吐出空気供給ライン１７４はまた、２つの圧縮機吐出空気隔離バルブ１７６を備えていても良い。圧縮機吐出空気隔離バルブ１７６を用いて、燃料ガス６６混合物内への圧縮機吐出空気の流れを制御しても良い。燃料ガス制御モジュール９４はまた、複数のベント・バルブ１７８を備えていても良い。
【００４３】
一般的に、前述したように、燃料ガス制御モジュール９４を、ガス・タービン１２の燃焼室１８内への燃料ガス６６の流れを制御するように構成しても良い。加えて、燃料ろ過器１６２は、ガス・タービン１２に送出される燃料ガス６６に破片が比較的無いことを確実にするのに役立つ場合がある。そうでない場合には、破片が、ガス・タービン１２の性能に悪影響を与える場合がある。さらに加えて、窒素および圧縮機吐出空気パージ・システムは、燃料ガス６６の特定のパラメータ（たとえば、圧力、燃料比など）が確実に維持されるように役立つ場合がある。
【００４４】
燃料ガス・システム６４を、液体燃料を用いて起動するようにデザインしても良い。圧縮機吐出空気を、定常状態の液体燃料動作の間に燃料ガス６６をパージするために用いても良い。マニフォールド配管および圧縮機吐出空気供給ライン１７４の窒素によるパージを、高炉ガス８４を燃料ガス・システム６４内に導入する前に行なっても良い。これは、高炉ガス８４を高温の圧縮機吐出空気と混合することに由来して配管内で自動点火する可能性を軽減することに役立つ場合がある。いったん安定なパワー出力点に達したら、燃料ガス・システム６４は、液体燃料を用いることから高炉ガス８４燃料を用いることに移行しても良い。燃料ガス・システム６４が液体燃料から高炉ガス８４燃料に切り換わる時点では、ガス制御バルブ１６４は、約１０％の最小ストロークまたは何らかの他の最小ストローク（たとえば５％、１５％、２０％など）まで開くだけであっても良い。
【００４５】
図７は、燃料移行からガス・タービン１２の基本充填までの充填の間の燃料ガス６６の目標ＬＨＶスケジュール１８２と測定ＬＨＶ１８４とを示すチャート１８０である。言い換えれば、チャート１８０は主に、燃料ガス・システム６４が液体燃料から燃料ガスへ移行する時点から、ガス・タービン１２の基本充填が達成される時点までの目標ＬＨＶスケジュール１８２と測定ＬＨＶ１８４とを示している。測定ＬＨＶ１８４は、過渡モデル・シミュレーション結果に基づいており、過渡モデル・シミュレーション結果は、計測器応答時間、ＢＦＧ−ＣＯＧ混合点１１８と燃料ガス制御モジュール９４への入口との間の時間遅れなどを含んでいても良いことに注意されたい。またモデルは、配管、機器などからの時間遅れをすべて含んでいても良い。
【００４６】
例示したように、たとえば、ガス・タービン１２の約４５％の充填においては、目標ＬＨＶスケジュール１８２は高い値にあっても良い。いったん、ガス・タービン１２の特定の基本充填（たとえば、約７０％）が達成されると、目標ＬＨＶスケジュール１８２は低い値であっても良い。目標ＬＨＶスケジュール１８２は、これら２つの充填状態の間で徐々に減少しても良い。しかし図７に例示するように、燃料ガス６６の実際の測定ＬＨＶ１８４は、目標ＬＨＶスケジュール１８２には完全には従わない場合がある。この原因は、一つには、応答遅れの場合がある。１つの特定の問題は、オーバー・シュートおよびアンダーシュートが起こる可能性である場合がある。たとえば、オーバー・シュート点１８６では、燃料ガス６６の発熱量は、燃焼不安定性が起こる可能性を小さくするには十分ではない場合がある。加えて、最小のＬＨＶ閾値を下回るアンダーシュートが起こると、燃焼破裂が生じる場合がある。したがって、燃焼不安定性が起こる可能性を小さくするように十分なマージンを加えるために、高炉ガス８４とコークス炉ガス７６との間のブレンディングをより効率的に制御して、ガス・タービン１２に送出される燃料ガス６６のＬＨＶが目標ＬＨＶスケジュール１８２を満足するようにしても良い。
【００４７】
図４に関して前述したように、コークス炉ガス７６の流れは、ＣＯＧ流量制御バルブ１２０によって制御および計測される。加えて、高炉ガス８４およびコークス炉ガス７６のＬＨＶは、図４に例示するように、ガス・クロマトグラフ１０６、１０８と熱量計１１０、１１２とによって測定される。さらに加えて、燃料ガス６６混合物のＬＨＶは、図６に例示するように、燃料ガス制御モジュール９４の入口において燃料ガス熱量計１６６によって測定される。さらに、高炉ガス８４とコークス炉ガス７６との流量は、図４に例示するように、流量計１２２、１２４によって測定される。
【００４８】
これらの測定値を用いて、燃料ガス・システム６４の制御器９６は、フィードフォワード／フィードバック制御方針を用いて、高炉ガス８４とコークス炉ガス７６とのブレンディングを制御しても良い。図８は、図３の燃料ガス・システム６４の制御器９６が用いる制御器論理回路１８８の実施形態である。フィードフォワード制御ループ１９０では、前述した測定値と目標ＬＨＶとを用いて、物質収支方程式に従ってコークス炉ガス質量流量１９２を予測する。
【００４９】
【数１】
2010209332.tif 000003
【００５０】
ここで、
【００５１】
【数２】
2010209332.tif 000004
【００５２】
は燃料ガス６６の全体的な質量流量であり、
【００５３】
【数３】
2010209332.tif 000005
【００５４】
は製鋼所６８からの高炉ガス８４の質量流量であり、ＬＨＶＣＯＧおよびＬＨＶＢＦＧは、それぞれ、製鋼所６８からの高炉ガス８４およびコークス炉ガス７６のＬＨＶである。予測されるコークス炉ガス質量流量１９２は、ある特定の動作状態におけるガス・タービン１２の燃料要求に基づいて計算する。
【００５５】
フィードバック制御ループ１９４は、第１の比例積分（ＰＩ）制御器１９６と最大／最小限界１９８とを備える。これらは、燃料ガス熱量計１６６からの測定ＬＨＶを目標ＬＨＶ２００と比較して、フィードフォワード制御ループ１９０から得られる予測されるコークス炉ガス流量１９２を調整するための流量補正因子を決定するものである。フィードバック制御ループ１９４は、フィードフォワード制御ループ１９０から得られる予測されるコークス炉ガス流量１９２を、ガス・タービン１２入口における燃料ガス６６に対する測定ＬＨＶと目標ＬＨＶとの間に観察されるずれに基づく流量補正因子を用いて調整する。調整された流量２０２は次に、目標コークス炉ガス７６流量となり、第２のＰＩ制御器２０４に対する設定点として用いられる。第２のＰＩ制御器２０４は、ＣＯＧ流量制御バルブ１２０を変調して、高炉ガス８４とコークス炉ガス７６とのブレンディングを制御する。その結果、最終的に、燃料ガス６６混合物のＬＨＶを制御して目標値にする。
【００５６】
コークス炉ガス７６流量のフィードフォワード予測を用いることによって、制御器論理回路１８８は、高炉ガス８４とコークス炉ガス７６とのブレンディングにおける変更がより効率的な仕方で導入されることを確実にする場合がある。詳細には、制御器論理回路１８８のフィードフォワード性質は、フィードバック制御ループ１９４において変化に受動的に反応する代わりに、次に続く時間の間のコークス炉ガス７６流量を能動的に予測しても良い。現在の動作状態にさらに能動的に反応することによって、制御器論理回路１８８は、燃料ガス６６の特性がガス・タービン１２の要求を確実に満たすように役立つ場合がある。
【００５７】
たとえば、図９は、図８の制御器論理回路１８８を用いて、燃料移行からガス・タービン１２の基本負荷までの充填の間の燃料ガス６６の図７の目標ＬＨＶスケジュール１８２を測定ＬＨＶ２０８とともに示すチャート２０６である。例示するように、燃料ガス６６の実際の測定ＬＨＶ２０８は、図７に例示したものよりも目標ＬＨＶスケジュール１８２により近づいて従う場合がある。たとえば、オーバー・シュート点２１０およびアンダーシュートは、図７に例示したものよりも程度がはるかに小さい場合がある。実際に、制御器論理回路１８８のフィードフォワード予測制御によって、多くの状況において、わずかなオーバー・シュートも減るかまたはなくなることさえあり得る。その結果、ガス・タービン１２の要求（たとえば、燃料ガス６６の最小および最大ＬＨＶ）が、より効率的に満たされる場合がある。詳細には、燃焼不安定性および破裂が起こる可能性は、他の不都合な動作状態もある中で特に、相当に低減される場合も取り除かれる場合もある。
【００５８】
図１０は、図８の制御器論理回路を用いてガスのブレンディングを制御する方法２１２の実施形態のフロー・チャートである。ステップ２１４では、第１のガスと第２のガスとを混合して、ガス混合物を形成しても良い。詳細には、第１および第２のガスは、製鋼所６８から受け取った高炉ガス８４およびコークス炉ガス７６であって、ガス・タービン１２が用いるための燃料ガス６６混合物を形成しても良い。ステップ２１６では、第１および第２のガスならびに結果として生じるガス混合物の特性を決定しても良い。たとえば、高炉ガス８４およびコークス炉ガス７６のＬＨＶを、図４に例示するように、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０のガス・クロマトグラフ１０６、１０８および熱量計１１０、１１２によって測定しても良い。さらに加えて、燃料ガス６６混合物のＬＨＶを、図６に例示するように、燃料ガス制御モジュール９４の入口において燃料ガス熱量計１６６によって測定しても良い。加えて、高炉ガス８４およびコークス炉ガス７６の流量を、図４に例示するように、燃料ガス浄化およびブレンディング・システム９０の流量計１２２、１２４によって測定しても良い。
【００５９】
ステップ２１８では、ガス混合物の第１の特性に対する目標値を決定しても良い。たとえば、燃料ガス６６混合物に対する目標ＬＨＶを決定しても良い。ステップ２２０では、第２のガスの第２の特性の予測値を、フィードフォワード制御論理回路と、第１および第２のガスならびにガス混合物の決定された特性（ステップ２１６から）とを用いて決定しても良い。詳細には、コークス炉ガス７６の流量の予測値を、フィードフォワード制御論理回路と、高炉ガス８４、コークス炉ガス７６、および燃料ガス６６混合物の測定ＬＨＶならびに高炉ガス８４および燃料ガス６６混合物の測定流量（これらはステップ２１６で決定される）を用いて決定しても良い。ステップ２２２では、第２のガスの第２の特性の補正因子を、フィードバック制御論理回路を用いて、ガス混合物の第１の特性の目標値をガス混合物の第１の特性の測定値と比較することによって決定しても良い。たとえば、コークス炉ガス７６の流量の補正因子を、燃料ガス６６混合物の目標ＬＨＶと燃料ガス６６混合物の測定ＬＨＶとの間で観察されるずれに基づいて決定しても良い。
【００６０】
ステップ２２４では、第２のガスの第２の特性の調整値を、補正因子（ステップ２２０から）を予測値（ステップ２２２から）と比較することによって決定しても良い。詳細には、コークス炉ガス７６の流量の調整値を、燃料ガス６６混合物の目標ＬＨＶを満たすために必要とされる補正に基づいて決定しても良い。ステップ２２６では、第２のガスの第２の特性を、ステップ２２４で決定した調整値に基づいて調整しても良い。たとえば、コークス炉ガス７６の流量を、調整値に基づいて図４の流量制御バルブ１２０を変調することによって調整しても良い。
【００６１】
本発明の技術的効果には、製鋼所６８から出る高炉ガス８４とコークス炉ガス７６とのブレンディングを制御するように構成された制御器論理回路１８８を有する制御器９６を提供することが含まれている。これら２つの製鋼所６８副生成物ガスのブレンディングを制御することによって、制御器９６は、ガス・タービン１２に送出される燃料ガス６６混合物の特性が、ガス・タービン１２に対する特定の動作パラメータを満足することを確実にする場合がある。たとえば、ガス・タービン１２に送出される燃料ガス６６の発熱量が、許容最小値および最大値内に維持される場合がある。そうすることで、ガス・タービン１２の動作の安定性が高められる場合がある。詳細には、ガス・タービン１２の燃焼破裂および失速が最小になる場合がある。加えて、高炉ガス８４とコークス炉ガス７６とのブレンディングがより効果的に行なわれることを確実にすることによって、製鋼所６８のこれらの副生成物ガス内のエネルギーを回収することが高められる場合がある。また本明細書で開示する実施形態は、高炉ガス８４とコークス炉ガス７６とのブレンディングに向けられているが、本明細書に記載した制御技術は、他の燃料と希釈剤源とのブレンディングに拡張しても良いことに注意されたい。たとえば、特定の実施形態においては、本明細書に記載した制御技術を用いて、コレックスを窒素とブレンディングすることを制御し、コレックス窒素ブレンドに対する目標ＬＨＶを得ても良い。
【００６２】
この書面の説明では、例を用いて、ベスト・モードを含む本発明を開示するとともに、どんな当業者も本発明を実行できるように、たとえば任意の装置またはシステムを作りおよび用いること、ならびに取り入れられた任意の方法を行なうことができるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、請求項によって規定されるとともに、当業者に想起される他の例を含んでいても良い。このような他の例は、請求項の文字通りの言葉使いと違わない構造要素を有するか、または請求項の文字通りの言葉使いとの差が非実質的である均等な構造要素を含む場合には、請求項の範囲内であることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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