(57)【要約】【課題】窒素の使用量が増加または増加が予想される場合においても、窒素不足の解消ならびに酸素放散抑止を行うことができる、冷却用窒素の供給量の制御方法およびプログラムを提供することを課題とする。【解決手段】窒素使用量が増加または増加が予想されるとの情報を得る、窒素使用量増加ステップと、水洗冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回っているかどうかを判定する、冷却塔入口温度判定ステップと、前記冷却用窒素の供給量を減らすように、流量調節弁の開度を絞る、流量調節弁の絞りステップと、前記冷却用窒素の供給量の減少量によってもたらされる冷却用窒素転用量が、窒素不足量に達しているかどうかを判定する、冷却用窒素転用量と窒素不足量の判定ステップと、冷凍機の負荷を上げる、冷凍機負荷の増加ステップと、冷凍機負荷が１００％になっているかどうかを判定する、冷凍機負荷Max判定ステップと、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料空気を水洗冷却する水洗冷却塔の冷却水を冷凍機で再冷却する前に、前記冷却水を空気分離装置で取り出した窒素で冷却するための冷却用窒素の供給量を制御する、冷却用窒素供給量の制御方法であって、
窒素使用量が増加または増加が予想されるとの情報を得る、窒素使用量入手ステップと、水洗冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回っているかどうかを判定する、冷却塔入口温度判定ステップと、
前記冷却用窒素の供給量を減らすように、流量調節弁の開度を絞る、流量調節弁の絞りステップと、
前記冷却用窒素の供給量の減少量によってもたらされる冷却用窒素転用量が、窒素不足量に達しているかどうかを判定する、冷却用窒素転用量と窒素不足量の判定ステップと、
冷凍機の負荷を上げる、冷凍機負荷の増加ステップと、
冷凍機負荷が１００％になっているかどうかを判定する、冷凍機負荷Max判定ステップと、
を有することを特徴とする冷却用窒素供給量の制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載の冷却用窒素供給量の制御方法において、
前記冷却塔入口温度判定ステップで水洗冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回っていれば、
前記流量調節弁の絞りステップを、
水洗冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回らなくなるまで、または、前記冷却用窒素転用量と窒素不足量の判定ステップで、冷却用窒素転用量が、窒素不足量に達するまで繰り返すことを特徴とする冷却用窒素供給量の制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の冷却用窒素供給量の制御方法において、
前記冷却塔入口温度判定ステップで水洗冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回っていなければ、前記冷凍機負荷の増加ステップと、前記流量調節弁の絞りステップを、
前記冷凍機負荷Max判定ステップで、冷凍機負荷が１００％になるまで繰り返すことを特徴とする冷却用窒素供給量の制御方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の冷却用窒素供給量の制御方法における各ステップを、コンピュータに実行させることを特徴とする冷却用窒素供給量の制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原料空気を水洗冷却する水洗冷却塔の冷却水を冷凍機で再冷却する前に、前記冷却水を空気分離装置で取り出した窒素で冷却するための冷却用窒素の供給量制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図６は、空気分離装置の構成例を示す図である。空気分離装置は、原料となる空気を、窒素、酸素、およびアルゴンに分離する装置である。かかる空気分離装置においては、図に示すように、主に、圧送設備、前処理設備、および液化分離設備で構成されている。
圧送設備で、原料空気を原料空気圧縮機で昇圧した後、水洗冷却塔で冷却し、前処理設備で、水分および炭酸ガスを吸着除去したのち、液化分離設備にて最終的に窒素、酸素、およびアルゴンに分離している。
水洗冷却塔で冷却することにより原料空気の密度を増加させて製品ガス（窒素、酸素、およびアルゴン）の収率を向上させている。原料空気との熱交換によって温度が上昇した水洗冷却塔の冷却水は、冷凍機により再冷却される。この冷凍機の省電力化としては、余剰となる低温の窒素ガスで冷却水を冷やす技術がある（例えば、特許文献１〜３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−２１７９８３号公報
【特許文献２】特開平５−１７２４５９号公報
【特許文献３】特開平３−３６４８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
空気分離装置は、一般的には酸素やアルゴンを取り出すための設備であるため、同時に取り出される窒素の内で製品として使用する窒素は限られており、これ以外の窒素は余剰となる傾向にあった。そこで先行技術では、余剰となった窒素を一定量用いて水洗冷却塔の冷却水を冷却することで、冷凍機負荷の低減を行い省電力化を図っていた。
【０００５】
しかしながら、近年、他のプロセス（例えば、製銑、製鋼プロセスなど）での窒素使用量が増加し、余剰としていた窒素が、逆に窒素が不足する事態も生じている。この場合、不足する窒素を補うためには、空気分離装置での処理量を多くしなければならず、余分な酸素の製造、そして結果として酸素の放散という問題があった。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、窒素の使用量が増加または増加が予想される場合においても、窒素不足の解消ならびに酸素放散抑止を行うことができる、冷却用窒素の供給量の制御方法およびプログラムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題は、以下の発明によって解決できる。
【０００８】
［１］  原料空気を水洗冷却する水洗冷却塔の冷却水を冷凍機で再冷却する前に、前記冷却水を空気分離装置で取り出した窒素で冷却するための冷却用窒素の供給量を制御する、冷却用窒素供給量の制御方法であって、
窒素使用量が増加または増加が予想されるとの情報を得る、窒素使用量増加ステップと、水洗冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回っているかどうかを判定する、冷却塔入口温度判定ステップと、
前記冷却用窒素の供給量を減らすように、流量調節弁の開度を絞る、流量調節弁の絞りステップと、
前記冷却用窒素の供給量の減少量によってもたらされる冷却用窒素転用量が、窒素不足量に達しているかどうかを判定する、冷却用窒素転用量と窒素不足量の判定ステップと、
冷凍機の負荷を上げる、冷凍機負荷の増加ステップと、
冷凍機負荷が１００％になっているかどうかを判定する、冷凍機負荷Max判定ステップと、
を有することを特徴とする冷却用窒素供給量の制御方法。
［２］上記［１］に記載の冷却用窒素供給量の制御方法において、
前記冷却塔入口温度判定ステップで水洗冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回っていれば、
前記流量調節弁の絞りステップを、
水洗冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回らなくなるまで、または、前記冷却用窒素転用量と窒素不足量の判定ステップで、冷却用窒素転用量が、窒素不足量に達するまで繰り返すことを特徴とする冷却用窒素供給量の制御方法。
［３］上記［１］または［２］に記載の冷却用窒素供給量の制御方法において、
前記冷却塔入口温度判定ステップで水洗冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回っていなければ、前記冷凍機負荷の増加ステップと、前記流量調節弁の絞りステップを、
前記冷凍機負荷Max判定ステップで、冷凍機負荷が１００％になるまで繰り返すことを特徴とする冷却用窒素供給量の制御方法。
［４］上記［１］ないし［３］のいずれか１項に記載の冷却用窒素供給量の制御方法における各ステップを、コンピュータに実行させることを特徴とする冷却用窒素供給量の制御プログラム。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、窒素の使用量が増加または増加が予想される場合においても、冷却用窒素量を最大限転用するようにしたので、窒素不足の解消ならびに酸素放散抑止を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る冷却用窒素供給量の制御方法の処理手順を示す図である。
【図２】本発明における水洗冷却塔の装置構成例を示す図である。
【図３】従来技術における水洗冷却塔の装置構成例を示す図である。
【図４】本発明適用による製品用窒素供給量の推移例を示す図である。
【図５】図４に対応した操業での冷却用窒素量と冷凍機の負荷の推移例を示す図である。
【図６】空気分離装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、冷却用窒素供給量の制御方法について説明する。先ず、水洗冷却塔の装置構成を説明する。
【００１２】
図２は、本発明における水洗冷却塔の装置構成例を示す図である。また、図３は、従来技術における水洗冷却塔の装置構成例を示す図である。図中、１は水洗冷却塔、２は圧縮機、３は冷凍機、４は熱交換器、５は温度計、６は流量調節弁、７は空気、８は窒素、９は冷却塔、および１０は制御装置をそれぞれ表す。
【００１３】
先ず、図３の従来技術における水洗冷却塔の装置構成例で説明すると、原料としての空気７は圧縮機２で圧縮されて、水洗冷却塔１で水洗冷却された後、水洗冷却塔１の上部から前処理設備に送られる。空気との熱交換によって温度が上昇した水洗冷却塔１の冷却水の一部は、水洗冷却塔１の中段から抜き取られ熱交換器４で低温の窒素８によって冷やされた後、冷凍機３で再冷却され所定の温度にされ、水洗冷却塔１の上段に戻る。また、水洗冷却塔１の下部に溜まった冷却水は、冷却塔９で空気冷却された後、水洗冷却塔１の上段に戻る。
【００１４】
前述したように、従来技術では、水洗冷却塔１の冷却水を、事前に一定量の窒素８で冷やすことによって、冷凍機３の省電力を図っていた。
【００１５】
図２の本発明における水洗冷却塔の装置構成例では、図３に比べて、水洗冷却塔１の入口温度を測定する温度計５、窒素８の流路に流量調節弁６、さらに制御装置１０を設けた点が異なっている。流量調節弁６の設置により、これまで一定流量としていた、熱交換器４に送る低温の窒素８の流量を制御できるようにし、制御装置１０はコンピュータなどの演算装置で構成され後述する処理手順を実行する。
【００１６】
図１は、本発明に係る冷却用窒素供給量の制御方法の処理手順を示す図である。以下に説明する処理ステップは、コンピュータにおいて、プログラムとしてＣＰＵにより読み出して実行することができる。また、プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭやＦＤ、ＤＶＤなどのリムーバブルな記憶媒体に記憶しておくことにより、さまざまなコンピュータの記憶装置にインストールすることが可能である。
【００１７】
先ず、Step01で他プロセスでの窒素使用量が増加または増加が予想されるとの情報を得て、次のStep02で全窒素使用量が現状の空気分離装置での最大窒素供給量の範囲かどうかの判定を行う。
【００１８】
Step01の窒素使用量増加ステップは、他プロセスでの窒素使用量を管理する管理コンピュータ（図示せず）からの情報入手がトリガーとなる。そして、Step02の窒素使用量判定ステップは、Step01で得た他プロセスでの窒素使用量に冷却水の冷却用に使用している窒素使用量を加えた全窒素使用量が、前記最大窒素供給量の範囲に収まっているかどうかを判定する。
【００１９】
ここで、全窒素使用量が前記範囲に収まっていなければ、Step08の空気分離機の負荷を上げる空気分離機の負荷増加ステップに進む。
【００２０】
また、全窒素使用量が前記範囲に収まっていれば、Step03の冷却塔入口温度判定ステップに進む。ここで、冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回っていれば、冷却用窒素流量を減らすように、Step04の流量調節弁の絞りステップに進んで、流量調節弁の開度を絞る。そして、Step05の冷却用窒素転用量と窒素不足量の判定ステップにて、Step04によって得られた冷却用窒素流量の減少量によってもたらされる冷却用窒素転用量が、他プロセスでの窒素不足量に達していれば処理を終了し、反対に達していなければStep03に戻る。
【００２１】
なお、Step03で、冷却塔入口温度が予め設定した入口温度限界を下回っていなければ、Step06の冷凍機の負荷を上げる冷凍機負荷の増加ステップに進む。そして、Step07の冷凍機負荷Max判定ステップで、上げた冷凍機負荷が１００％になっているかどうかを判定する。ここで、冷凍機負荷が１００％になっていなければ、冷凍機には未だ余裕があり、冷却用窒素流量の減少の操作行うStep04に進む。
【００２２】
Step07で、冷凍機負荷が１００％になっていれば、冷凍機および冷却用窒素における操作の余地はなく、Step08の空気分離機の負荷を上げるという最後のステップに進む。
【００２３】
以上の処理ステップを繰り返すことで、窒素の需給に応じて空気分離装置で作る窒素量を最適に、かつ空気分離装置で作った窒素を最大限利用することが可能となる。すなわち、窒素の使用量が増加した場合においても、冷却用窒素量を最大限転用するようにしたので、窒素不足の解消ならびに酸素放散抑止を行うことができる。
【実施例】
【００２４】
図４は、本発明適用による製品用窒素供給量の推移例を示す図である。従来は、窒素の需給に応じて冷却用窒素量の制御を行っていなかったため、製品用窒素（他プロセスで使う窒素）の使用量が増減しても図中に示す「元々の窒素供給量」20000Nm3/hしか供給することができなかった。しかしながら、本発明に係る冷却用窒素供給量の制御方法を適用することにより、窒素の需給変動に応じて最大供給量が変化し、図中「冷却用窒素転用による増量分」を増量することができる。これによって、窒素不足が生じた場合、冷却用窒素を転用することで30000Nm3/hの製品用窒素の増量が図られた。
【００２５】
図５は、図４に対応した操業での冷却用窒素量と冷凍機の負荷の推移例を示す図である。この場合、冷却用窒素の転用可能最大量が30000Nm3/hであり、冷凍機の負荷を上げることで、必要な冷却用窒素量が減少するため、その余剰分を製品に転用するように制御していることが確認できる。
【００２６】
本発明に係る冷却用窒素供給量の制御方法を採用することで、窒素が不足している、または不足が予想される局面では、窒素の増量を図ることができ、窒素不足を緩和することができる。
【符号の説明】
【００２７】
１      水洗冷却塔
２      圧縮機
３      冷凍機
４      熱交換器
５      温度計
６      流量調節弁
７      空気
８      窒素
９      冷却塔
１０    制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015197256.tif 000006
【図５】
2015197256.tif 000007
【図６】
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