(57)【要約】【課題】ボイラの数が少なくて済むスチームシステムを提供すること。【解決手段】第１高圧側ヘッダ２１Ａ、第１低圧側ヘッダ２２Ａ、第１ボイラ２３Ａ、第１タービン２４Ａ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Ａの流量を設定値に制御する。第２低圧側ヘッダ２２Ｂが設けられる。補助ボイラ制御器６０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３０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４１及び圧力制御弁４２が設けられたライン４０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５１及び流量制御弁５２が設けられたライン５０が第１低圧側ヘッダと第２低圧側ヘッダとを接続する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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
請求項１のスチームシステム。
【請求項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
請求項２のスチームシステム。
【請求項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
請求項２又は３のスチームシステム。
【請求項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
請求項１乃至４のいずれかに記載のスチームシステム。
【請求項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。
【請求項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
請求項６のスチームシステムの制御方法。
【請求項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
請求項７のスチームシステムの制御方法。
【請求項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
請求項７又は８のスチームシステムの制御方法。
【請求項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
請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチームシステム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
特許文献１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。
【特許文献１】特開昭５９−１８５８０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、（発明を実施するための最良の形態）で使用される番号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの番号は、（特許請求の範囲）の記載と（発明を実施するための最良の形態）との対応関係を明らかにするために付加されたものである。ただし、それらの番号を、（特許請求の範囲）に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。
【０００７】
本発明によるスチームシステムは、第１高圧側ヘッダ（２１Ａ）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（２３Ａ）と、第１低圧側ヘッダ（２２Ａ）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（２４Ａ）と、前記第１低圧側ヘッダから外部（１０Ａ）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（３３Ａ）と、第２低圧側ヘッダ（２２Ｂ）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（３０）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（６０）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（４０）と、前記第１ラインに設けられた第１逆止弁（４１）と、前記第１ラインに設けられた圧力制御弁（４２）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（５０）と、前記第２ラインに設けられた第２逆止弁（５１）と、前記第２ラインに設けられた流量制御弁（５２）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。
【０００８】
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（５７）を更に具備する。
【０００９】
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。
【００１０】
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（８０）を更に具備する。
【００１１】
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（１０Ａ）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（１４Ａ）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。
【００１２】
本発明によるスチームシステムの制御方法は、第１ボイラ（２３Ａ）が第１高圧側ヘッダ（２１Ａ）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（２２Ａ）に流れるスチームにより第１タービン（２４Ａ）を駆動するステップと、前記第１低圧側ヘッダから外部（１０Ａ）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（３０）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（４０）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（５０）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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
前記第１ボイラは、化学プラントの第１製造システム（１０Ａ）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（１４Ａ）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。
【発明の効果】
【００１７】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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最良の形態を以下に説明する。
【００１９】
（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。
【００２０】
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。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、メタノールをより純度の高いメタノールに精製する。
【００２１】
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。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。
【００２２】
図２を参照して、スチームシステム２０Ａ及び２０Ｂを説明する。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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調節計を用いたフィードバック制御により自動制御する。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
（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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
（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。
【００４８】
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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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】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。
【符号の説明】
【００６３】
１０Ａ、１０Ｂ…メタノール製造システム
１１Ａ、１１Ｂ…反応装置
１２Ａ、１２Ｂ…冷却器
１３Ａ、１３Ｂ…精製装置
１４Ａ、１４Ｂ…コンプレッサ
１５Ａ、１５Ｂ…合成装置
２０Ａ、２０Ｂ…スチームシステム
２１Ａ、２１Ｂ…高圧側ヘッダ
２２Ａ、２２Ｂ…低圧側ヘッダ
２３Ａ、２３Ｂ…排熱ボイラ
２４Ａ、２４Ｂ…タービン（復水タービン）
２５Ａ、２５Ｂ…タービンバイパスライン
２７Ａ、２７Ｂ、２８Ａ、２８Ｂ…バイパス弁
２９Ａ、２９Ｂ…デスーパーヒーター
３０…補助ボイラ
３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ…安全弁
３３Ａ、３３Ｂ…スチーム供給弁
３４Ａ、３４Ｂ…放風弁
３５…逆止弁
３６Ａ、３６Ｂ…タービン弁
４０…エクスポートライン
４１…逆止弁
４２…エクスポート弁
４３…エクスポート弁制御器
５０…インポートライン
５１…逆止弁
５２…インポート弁
５３…インポート弁制御器
５４…信号切り替え器
５５…レートリミッタ
５６…インポート弁制御器
５７…流量設定値変更部
６０…補助ボイラ制御器
６３Ａ、６３Ｂ…スチーム供給弁制御器
６４Ａ、６４Ｂ…放風弁制御器
６６Ａ、６６Ｂ…タービン弁制御器
６７Ａ、６７Ｂ…バイパス弁制御器
７０…低圧側ヘッダ
７１…ライン
７２…安全弁
７３…放風弁
８０…圧力設定値変更部
【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】
2010138723.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2010138723.tif 000014
【図１３】
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