(57)【要約】【課題】ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガスの熱量を、所望の熱量に安定して制御すること。【解決手段】製鉄プロセスで発生する副生ガスの熱量を測定する第１ガス熱量分析計１７と、副生ガスよりも熱量の低い希釈ガスの設定流量を算出する演算部１３と、演算部１３の算出結果に基づいて、希釈ガスの流量を調整するガス流量調整部１４と、副生ガスとガス流量調整部１４にて調整された流量の希釈ガスとを混合させることで、ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガスとする混合部１６と、燃料ガスの熱量を測定する第１ガス熱量分析計１７と、を備え、演算部１３は、副生ガスの熱量の測定結果に基づいて、希釈ガスの設定流量を算出し、燃料ガスの熱量の測定結果に基づいて、希釈ガスの流量補正の必要有無を判断し、ガス流量調整部１４は、希釈ガスの流量を設定流量に調整した後、流量補正が必要有と判断された場合に、設定流量を補正する。【選択図】  図１
2016125424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製鉄プロセスで発生する副生ガスの熱量を測定する第１ガス熱量分析計と、
前記副生ガスよりも熱量の低い希釈ガスの設定流量を算出する演算部と、
前記希釈ガスの流量を、前記演算部にて算出される前記設定流量に調整するガス流量調整部と、
前記副生ガスと前記ガス流量調整部にて調整された流量の前記希釈ガスとを混合させることで、ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガスとする混合部と、
前記燃料ガスの熱量を測定する第２ガス熱量分析計と、
を備え、
前記演算部は、
前記第１ガス熱量分析計にて測定される前記副生ガスの熱量の測定結果に基づいて、前記希釈ガスの前記設定流量を算出し、
前記第２ガス熱量分析計にて測定される前記燃料ガスの熱量の測定結果に基づいて、前記希釈ガスの流量補正の必要有無を判断し、
前記ガス流量調整部は、前記希釈ガスの流量を前記設定流量に調整した後、前記流量補正が必要有と判断された場合に、前記設定流量を補正することを特徴とする燃料ガス供給装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記流量補正の必要有無の判断を繰り返し行うことを特徴とする請求項１に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記燃料ガスの熱量が制御範囲を超える場合に、前記流量補正の必要有と判断することを特徴とする請求項１または２に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項４】
前記制御範囲は、前記ガスタービン発電設備の耐久性から決定される管理上限値と前記燃料ガスの熱量の目標値との間に設定される制御上限値と、前記ガスタービン発電設備の発電能力から決定される管理下限値と前記目標値との間に設定される制御下限値とで規定されることを特徴とする請求項３に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項５】
前記演算部は、前記第１ガス熱量分析計にて測定される前記副生ガスの熱量と、予め設定される副生ガスの目標熱量と、前記混合部へと送られる副生ガスの流量とから、前記希釈ガスの前記設定流量を算出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項６】
前記混合部へと送られる前記副生ガスの流量を測定する流量計をさらに備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の燃料ガス供給装置。
【請求項７】
製鉄プロセスで発生する副生ガスに、前記副生ガスよりも熱量の低い希釈ガスを混合させることで、ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガスを希釈する際に、
前記副生ガスの熱量を測定し、
前記副生ガスの熱量の測定結果に基づいて、前記希釈ガスの設定流量を算出し、
前記希釈ガスの流量を前記設定流量に調整し、
前記希釈ガスと前記副生ガスとを混合させることで前記燃料ガスとし、
前記燃料ガスの熱量を測定し、
前記燃料ガスの熱量の測定結果に基づいて、前記希釈ガスの流量補正の必要有無を判断し、
前記流量補正が必要有と判断された場合に、前記設定流量を補正することを特徴とする燃料ガスの希釈方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガス供給装置および燃料ガスの希釈方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄プロセスで発生した副生ガスを燃料とするガスタービン発電設備においては、副生ガスが高熱量化すると、設備仕様を外れた温度まで排ガスの温度が高くなることがある。このような場合、機械部品等の損傷を防ぐための対処方法としては、副生ガスの流量を絞ることで排ガスの温度を低くする方法がある。しかし、副生ガスの流量低下は、発電量の低下を招いてしまう。
【０００３】
また、副生ガスの高熱量化の対処方法として、例えば、特許文献１には、発電機の出力に応じて、ガスタービンの入口ガス流量と減熱用希釈ガス量とを同時に制御することでガスタービン出力が一定になるように制御する方法が開示されている。
さらに、特許文献２には、副生ガスの発熱量が高い場合に、減熱用希釈ガスを副生ガスに混合させ、燃料ガスの発熱量を目標範囲内に調整する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３１７４９９号公報
【特許文献２】特開２００４−２７９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の方法では、一つの制御対象であるガスタービン出力に対して、入口ガス流量および減熱用希釈ガス量の二つの調整要素がある。このため、制御方法によっては、ハンチング等によって燃料ガスの熱量が安定しないことから、ガスタービン出力が安定しない可能性があった。
また、特許文献２に記載の方法では、副生ガスの熱量から演算される減熱用希釈ガスの流量を調整する際に、流量制御の応答遅れが生じ、演算された流量の減熱用希釈ガスを副生ガスに投入するタイミングがずれる可能性があった。このため、所望の熱量を安定して得ることが困難であった。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガスの熱量を、所望の熱量に安定して制御することができる燃料ガス供給装置および燃料ガスの希釈方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る燃料ガス供給装置は、製鉄プロセスで発生する副生ガスの熱量を測定する第１ガス熱量分析計と、副生ガスよりも熱量の低い希釈ガスの設定流量を算出する演算部と、希釈ガスの流量を、演算部にて算出される設定流量に調整するガス流量調整部と、副生ガスとガス流量調整部にて調整された流量の希釈ガスとを混合させることで、ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガスとする混合部と、燃料ガスの熱量を測定する第２ガス熱量分析計と、を備え、演算部は、第１ガス熱量分析計にて測定される副生ガスの熱量の測定結果に基づいて、希釈ガスの設定流量を算出し、第２ガス熱量分析計にて測定される燃料ガスの熱量の測定結果に基づいて、希釈ガスの流量補正の必要有無を判断し、ガス流量調整部は、希釈ガスの流量を設定流量に調整した後、流量補正が必要有と判断された場合に、設定流量を補正することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の一態様に係る燃料ガスの希釈方法は、製鉄プロセスで発生する副生ガスに、副生ガスよりも熱量の低い希釈ガスを混合させることで、ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガスを希釈する際に、副生ガスの熱量を測定し、副生ガスの熱量の測定結果に基づいて、希釈ガスの設定流量を算出し、希釈ガスの流量を設定流量に調整し、希釈ガスと副生ガスとを混合させることで燃料ガスとし、燃料ガスの熱量を測定し、燃料ガスの熱量の測定結果に基づいて、希釈ガスの流量補正の必要有無を判断し、流量補正が必要有と判断された場合に、設定流量を補正することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る燃料ガス供給装置および燃料ガスの希釈方法によれば、ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガスの熱量を、所望の熱量に安定して制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態のガスタービン発電設備を示す系統線図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る燃料ガスの希釈方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係る燃料ガスの希釈方法による、希釈後の燃料ガスの熱量の推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
＜ガスタービン発電設備の構成＞
はじめに、図１を参照して、本発明の一実施形態のガスタービン発電設備を説明する。本実施形態のガスタービン発電設備は、製鉄所に設けられ、製鉄プロセスの一つである高炉で発生する副生ガス（Ｂガス）を燃料として発電を行う。ガスタービン発電設備は、燃料ガス供給装置１と、副生ガス母管２と、酸素プラント３と、ガスタービン発電装置４と、排ガスダクト５と、排熱回収ボイラ６とを有する。
【００１１】
燃料ガス供給装置１は、副生ガス母管２から供給される副生ガスの熱量に応じて、副生ガスと酸素プラント３から供給される希釈ガスとを混合させ、混合させた燃料ガスをガスタービン発電装置４へと供給する。ここで、希釈ガスは、副生ガスよりも熱量の低いガスであり、本実施形態では酸素プラント３にて製造される窒素ガスである。燃料ガス供給装置１は、第１流量計１０ａと、温度計１０ｂと、圧力計１０ｃと、流量補正部１１と、第２流量計１２と、演算部１３と、ガス流量調整部１４と、第１ガス流量制御弁１５と、混合部１６と、第１ガス熱量分析計１７と、第２ガス熱量分析計１８と、第２ガス流量制御弁１９とを有する。
【００１２】
第１流量計１０ａは、酸素プラント３から供給される希釈ガスの流量を測定し、測定結果を流量補正部１１へと送信する。温度計１０ｂは、酸素プラント３から供給される希釈ガスの温度を測定し、測定結果を流量補正部１１へと送信する。圧力計１０ｃは、酸素プラント３から供給される希釈ガスの圧力を測定し、測定結果を流量補正部１１へと送信する。第１流量計１０ａ、温度計１０ｂおよび圧力計１０ｃは、燃料ガス供給装置１の第１ガス流量制御弁１５よりも上流側となる酸素プラント３側に設けられる。
流量補正部１１は、第１流量計１０ａで測定した流量を、温度計１０ｂおよび圧力計１０ｃで測定した温度および圧力で補正し、所定の温度および圧力の状態における希釈ガスの実績流量を算出する。算出した実績流量は、ガス流量調整部１４へと送信される。
【００１３】
第２流量計１２は、副生ガス母管２から供給される副生ガスの流量を測定し、測定結果を演算部１３へと送信する。
演算部１３は、第２流量計１２、第１ガス熱量分析計１７および第２ガス熱量分析計１８の測定結果に基づいて希釈ガスの設定流量を算出し、流量補正の必要有無を判断する。希釈ガスの設定流量の算出方法および流量補正の必要有無の判断方法については、後述する。演算部１３による希釈ガスの設定流量の算出結果および流量補正についての判断結果は、ガス流量調整部１４へと送信される。
【００１４】
ガス流量調整部１４は、演算部１３の算出結果および判断結果に基づいて、酸素プラント３から混合部１６へと供給される希釈ガスの流量を調整する。具体的には、ガス流量調整部１４は、演算部１３から取得した設定流量と、流量補正部１１から取得した希釈ガスの実績流量との偏差から、第１ガス流量制御弁１５へ弁開度の調整を指示することで混合部１６へと供給される希釈ガスの流量を調整する。さらに、ガス流量調整部１４は、流量補正についての判断結果に応じて、設定流量に調整された希釈ガスの流量を補正する。希釈ガスの流量の補正方法については、後述する。
第１ガス流量制御弁１５は、ガス流量調整部１４の指示に応じて弁開度を制御することで、混合部１６へと供給される希釈ガスの流量を設定流量に制御する。
【００１５】
混合部１６は、酸素プラント３から第１ガス流量制御弁１５を介して供給される希釈ガスと、副生ガス母管２から供給される副生ガスとを混合し、混合した燃料ガスをガスタービン発電装置４へと供給する。また、混合部１６は、供給される副生ガスを除塵する電気除塵機でもある。
第１ガス熱量分析計１７は、ガスクロマトグラフィ等の分析装置であり、副生ガス母管２を流れる副生ガスの成分を分析することで、燃料ガスの熱量を測定する。第１ガス熱量分析計１７は、副生ガスの分析結果から熱量を算出し、算出した熱量を測定結果として演算部１３へと送信する。また、第１ガス熱量分析計１７は、副生ガスの熱量の変化を早期に検知する必要があるため、副生ガスの発生設備である高炉の近傍に設けられることが好ましい。さらに、第１ガス熱量分析計１７は、所定時間おきに副生ガスの熱量を測定し、測定結果を演算部１３へ所定時間おきに送信する。
【００１６】
第２ガス熱量分析計１８は、第１ガス熱量分析計１７と同様な分析装置であり、混合部１６にて混合された燃料ガスの成分を分析することで、燃料ガスの熱量を測定する。第２ガス熱量分析計１８は、燃料ガスの分析結果から熱量を算出し、算出した熱量を測定結果として、演算部１３へと送信する。第２ガス熱量分析計１８は、混合部１６と第２ガス流量制御弁１９との間に設けられるが、混合部１６の近傍に設けられることが好ましい。
第２ガス流量制御弁１９は、混合部１６から供給される燃料ガスを、所定の流量に制御してガスタービン発電装置４へと供給する。
【００１７】
副生ガス母管２は、不図示の高炉で発生した副生ガスを、副生ガスが使用される製鉄所の各設備へと供給するパイプである。
酸素プラント３は、製鉄所において酸素ガスを製造する設備である。酸素プラント３では、酸素ガスを製造する際に、副次的に大量の窒素ガスが生成される。酸素プラント３で生成された窒素ガスの一部は、燃料ガス供給装置１へと供給される。
【００１８】
ガスタービン発電装置４は、燃料ガス供給装置１から供給される燃料ガスを燃焼させることで、発電を行う。ガスタービン発電装置４は、低圧ガス圧縮機４０と、高圧ガス圧縮機４１と、空気圧縮機４２と、ガスタービン４３と、発電機４４とを有する。
低圧ガス圧縮機４０は、後述するガスタービン４３の回転駆動力により回転することで、燃料ガス供給装置１から供給された燃料ガスを圧縮し、圧縮した燃料ガスを高圧ガス圧縮機４１へ供給する。高圧ガス圧縮機４１は、後述するガスタービン４３の回転駆動力により回転することで、低圧ガス圧縮機４０から供給された燃料ガスをさらに圧縮し、圧縮した燃料ガスをガスタービン４３へと供給する。空気圧縮機４２は、後述するガスタービン４３の回転駆動力により回転することで、供給される空気Ｇを圧縮し、圧縮した空気Ｇをガスタービン４３へと供給する。ガスタービン４３は、供給される燃料ガスと空気Ｇとを不図示の燃焼器によって混合・燃焼することで、回転駆動する。ガスタービン４３の回転駆動力により、連結された低圧ガス圧縮機４０、高圧ガス圧縮機４１、空気圧縮機４２および発電機４４が回転する。発電機４４は、ガスタービン４３の回転駆動力により回転することで発電を行う。
排ガスダクト５は、ガスタービン４３にて発生した燃焼後のガスである排ガスを排熱回収ボイラ６へと供給するダクトである。
排熱回収ボイラ６は、排ガスダクト５から供給される排ガスから熱を回収する。
【００１９】
＜燃料ガスの希釈方法＞
次に、図２および図３を参照して、本発明の一実施形態に係る燃料ガスの希釈方法について説明する。
本発明の一実施形態に係る燃料ガスの希釈方法では、まず、第２流量計１２および第１ガス熱量分析計１７は、副生ガスの流量および熱量を測定する（Ｓ１００）。副生ガスの流量および熱量の測定結果は、演算部１３へと送られる。
【００２０】
次いで、演算部１３は、副生ガスの流量および熱量の測定結果から、希釈ガスの設定流量として、（１）式から得られる（２）式を用いて算出される設定流量ｑＤを算出する（Ｓ１０２）。（１），（２）式において、ＱＦは副生ガスの実績熱量［ｋｃａｌ／Ｎｍ３］、ｑＦは副生ガスの実績流量［Ｎｍ３／ｈ］、ＱＳは副生ガスの目標熱量［ｋｃａｌ／Ｎｍ３］およびｑＤは希釈ガスの設定流量［Ｎｍ３／ｈ］をそれぞれ示す。ここで、副生ガスの実績熱量ＱＦおよび実績流量ｑＦには、ステップＳ１００での測定結果が用いられる。また、副生ガスの目標熱量ＱＳは、予め設定される。また、ステップＳ１０２において、算出された設定流量の値は、ガス流量調整部１４へと送信される。
【００２１】
【数１】
2016125424.tif 000003
2016125424.tif 000004
【００２２】
さらに、ガス流量調整部１４は、希釈ガスの流量を、取得した設定流量ｑＤに設定する（Ｓ１０４）。この際、ガス流量調整部１４は、流量補正部１１から希釈ガスの実績流量を予め取得する。また、流量補正部１１は、ステップＳ１０４に先立ち、第１流量計１０ａで測定される流量を、温度計１０ｂおよび圧力計１０ｃで測定した温度および圧力で補正し、所定の温度および圧力における希釈ガスの実績流量を算出する。ステップＳ１０４では、ガス流量調整部１４は、演算部１３から取得した設定流量と、流量補正部１１から取得した希釈ガスの実績流量との偏差から第１ガス流量制御弁１５の開度を制御することで、希釈ガスの流量を設定流量ｑＤに設定する。設定流量ｑＤに設定された希釈ガスは、第１ガス流量制御弁１５から混合部１６へと送られ、副生ガス母管２から供給される副生ガスと混合され燃料ガスとなる。燃料ガスは、混合部１６から第２ガス流量制御弁１９を介して所定の流量で低圧ガス圧縮機４０へと供給される。
【００２３】
その後、第２ガス熱量分析計１８は、混合部１６から第２ガス流量制御弁１９へと送られる燃料ガスの熱量を測定する（Ｓ１０６）。燃料ガスの測定結果は、演算部１３へと送信される。
次いで、演算部１３は、取得した燃料ガスの熱量に基づいて、希釈ガスの流量補正が必要か否かを判断する（Ｓ１０８）。具体的には、演算部１３は、取得した燃料ガスの熱量が制御範囲内か否かに応じて、希釈ガスの流量補正が必要か否かを判断する。つまり、演算部１３は、燃料ガスの熱量が上下限値を含む制御範囲内の場合には、流量補正の必要が無いと判断し、燃料ガスの熱量が制御範囲を超える場合には、流量補正の必要有りと判断する。熱量の制御範囲は、図３に示すように、目標値に対して制御上限値および制御下限値で規定される範囲である。制御上限値は管理上限値よりも低く、また制御下限値は管理下限値よりも高く設定される。ここで、管理上限値および管理下限値は、ガスタービン発電装置４の設備仕様である耐久性および発電能力からそれぞれ決定される。つまり、燃料ガスの熱量が管理上限値超となると、排ガスの高温化によりガスタービン発電装置４の設備が損傷する可能性が生じる。一方、燃料ガスの熱量が管理下限値未満となると、所望する発電量が得られなくなり、場合によっては燃焼器が失火する可能性もある。なお、ステップＳ１０８の判断結果は、ガス流量調整部１４へと送信される。
【００２４】
ステップＳ１０８の判断の結果、流量補正の必要有ると判断された場合、ガス流量調整部１４は、設定流量ｑＤを所定の補正量で補正する（Ｓ１１０）。補正量は、予め設定された値であり、燃料ガスの熱量が制御上限値を超えた場合と制御下限値未満となった場合とに応じて２つの補正量が設定される。燃料ガスの熱量が制御上限値を超えた場合の補正量は、希釈ガスの流量を設定流量ｑＤよりも大きくする値である。つまり、この補正量で補正が行われることで、希釈ガスの流量が設定流量ｑＤよりも大きくなり、燃料ガスの熱量が減少する。一方、燃料ガスの熱量が制御下限値を超えた場合の補正量は、希釈ガスの流量を設定流量ｑＤよりも小さくする値である。つまり、この補正量で補正が行われることで、希釈ガスの流量が設定流量ｑＤよりも小さくなり、燃料ガスの熱量が増加する。ステップＳ１１０では、ガス流量調整部１４は、希釈ガスの流量を補正量にて補整された設定流量に調整する。
【００２５】
一方、ステップＳ１０８の判断の結果、流量補正の必要無いと判断された場合、またはステップＳ１１０の後、演算部１３は、ステップＳ１００にて測定された副生ガスの熱量の測定結果に基づいた燃料ガスの希釈処理を終了するか否かを判断する（Ｓ１１２）。このとき、希釈処理の終了をするか否かの判断は、ステップＳ１００の副生ガスの熱量の測定が行われてから所定時間が経過した場合には希釈処理を終了すると判断され、所定時間が経過していない場合に希釈処理を終了せずに継続すると判断される。なお、希釈処理の終了の判断に用いられる所定時間は、第１ガス熱量分析計１７の測定が行われる所定時間と同じ時間である。
【００２６】
ステップＳ１１２の判断の結果、希釈処理を終了しないと判断された場合、ステップＳ１０６の処理が行われる。その後、ステップＳ１１２にて希釈処理の終了が判断されるまで、ステップＳ１０６〜Ｓ１１２の処理が繰り返し行われる。つまり、本実施形態では、ステップＳ１０８における燃料ガスの熱量の測定結果に対する流量補正の必要有無の判断が、所定時間の間、繰り返し行われる。なお、流量補正の必要有無の判断は、第２ガス熱量分析計１８の測定タイミングに応じた一定時間（例えば２分）間隔で繰り返し行われる。
一方、ステップＳ１１２の判断の結果、希釈処理を終了すると判断された場合、燃料ガスの希釈処理を終了する。
【００２７】
以上の処理工程を経ることで、燃料ガスの希釈が行われる。なお、上記の方法で希釈された燃料ガスは、ガスタービン発電装置４へと供給される。ガスタービン発電装置４では、供給された燃料ガスを用いて発電が行われる。
また、本実施形態では、上記のステップＳ１００〜Ｓ１１２の一連の処理が繰り返し行われる。この際、異なる一連の処理において、一部の処理が平行して行われてもよい。例えば、それぞれがステップＳ１００〜Ｓ１１２の一連の処理となる第１処理工程と第２処理工程とが行われる場合、第１処理工程の処理の後半において、第２処理工程の処理が開始されてもよい。このとき、第１処理工程が行われている間に、第２処理工程におけるステップＳ１００，Ｓ１０２の処理が行われる。その後、第１処理工程が終了すると、第２工程におけるステップＳ１０４以降の処理が行われる。
【００２８】
＜変形例＞
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変形例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２９】
例えば、上記実施形態では、副生ガスは高炉で発生する副生ガスとしたが、本発明はかかる例に限定されない。ガスタービン発電装置４で用いられる副生ガスは、製鉄プロセスで発生する副生ガスであれば、例えば転炉やコークス炉等の他の設備で発生する副生ガスであってもよい。
また、上記実施形態では、希釈ガスは酸素プラント３で製造される窒素ガスとしたが、本発明はかかる例に限定されない。希釈ガスは、副生ガスよりも熱量が低ければ、可燃性ガスを含む他の成分のガスが用いられてもよい。
【００３０】
さらに、上記実施形態では、ステップＳ１０８にて取得した燃料ガスの熱量が制御範囲内か否かに応じて、希釈ガスの流量補正の必要有無が判断されるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。制御範囲の大きさが異なる複数の制御範囲を用いて希釈ガスの流量補正の必要有無が判断されてもよい。例えば、図３に示す制御範囲を第１制御範囲とし、さらに第１制御範囲よりも範囲の狭い（上限値が低く、下限値が高い）制御範囲を第２制御範囲とした場合、演算部１３は燃料ガスの熱量が第１および第２制御範囲内か否かを判断する。このとき、第２制御範囲内を超えた場合には、第１制御範囲内を超えた場合と同様に流量補正の必要が有ると判断され、設定流量の補正が行われる。この場合、第１制御範囲を超えた場合に用いられる補正量よりも少ない補正量が用いられる。これにより、制御範囲を一つだけ設ける場合よりも、副生ガスの熱量の変化に対し細やかな制御が行うことできる。さらに、演算部１３は、燃料ガスの熱量の目標値と、第２ガス熱量分析計１８で測定される熱量とに差がある場合に、希釈ガスの流量補正の必要が有ると判断してもよい。この場合、演算部１３は、燃料ガスの熱量の目標値と測定値との差分をガス流量調整部１４へと送信する。ガス流量調整部１４は、取得した差分に応じて予め決められた補正量で設定流量を補正する。
【００３１】
さらに、上記実施形態では、燃料ガス供給装置１が第２流量計１２を備える構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、副生ガス母管２と燃料ガス供給装置１との間に、副生ガスの流量を一定に制御する流量制御器が設けられ、副生ガス母管２からの副生ガスの供給量が大きく変動しない場合には、第２流量計１２が設けられなくてもよい。この場合、演算部１３は、希釈ガスの設定流量を算出する際に、流量制御器にて一定に制御される流量を用いて設定流量を算出する。
【００３２】
さらに、上記実施形態において、ステップＳ１０６〜Ｓ１１２の処理が繰り返し行われる間、ステップＳ１０６では、それよりも前の処理で設定流量に対して補正が行われた場合、補正が行われた希釈ガスの流量を新たな設定流量とし、新たな設定流量における希釈ガスの熱量が測定されてもよい。その際、直後のステップＳ１０８，Ｓ１１０では、新たな設定流量に対して流量補正の有無が判断され、新たな設定流量がさらに補正される。
【００３３】
＜実施形態の効果＞
（１）本発明の実施形態に係る燃料ガス供給装置１は、製鉄プロセスで発生する副生ガスの熱量を測定する第１ガス熱量分析計１７と、副生ガスよりも熱量の低い希釈ガスの設定流量を算出する演算部１３と、希釈ガスの流量を、演算部１３にて算出される設定流量に調整するガス流量調整部１４と、副生ガスとガス流量調整部１４にて調整された流量の希釈ガスとを混合させることで、ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガスとする混合部１６と、燃料ガスの熱量を測定する第２ガス熱量分析計１８と、を備え、演算部１３は、第１ガス熱量分析計１７にて測定される副生ガスの熱量の測定結果に基づいて、希釈ガスの設定流量ｑＤを算出し、第２ガス熱量分析計１８にて測定される燃料ガスの熱量の測定結果に基づいて、希釈ガスの流量補正の必要有無を判断し、ガス流量調整部１４は、希釈ガスの流量を設定流量に調整した後、流量補正が必要有と判断された場合に、設定流量を補正する。
【００３４】
ここで、燃料ガスとして副生ガスを用いて発電を行うガスタービン発電設備では、燃料ガスの持つ熱量変動幅が予め設定され、その熱量変動幅の範囲内であれば問題なく設備を稼働させることができる。しかし、各種製鉄プロセスの変化や原料の変化によって副生ガスの熱量が当初想定していた変動幅を逸脱するような場合が生じる。特に、設備の建設当初から経年した場合、このような変化が顕著となりやすい。例えば、副生ガスが高炉で生じる場合、近年では、高炉羽口への酸素を直接吹き込む技術の進展等によって、副生ガスの高熱量化が問題となっている。副生ガスの熱量が高くなる場合、通常と同じ流量で燃料ガスを燃焼させると、排ガスの温度が高温化する。排ガスの温度が設備仕様を超えるまで高温化してしまうと、機械部品などの損傷の原因となるため、排ガスの温度を下げる必要が生じる。排ガスの温度を下げる方法としては、燃料ガス（副生ガスのみの場合は副生ガス）の流量を下げる方法、または燃料ガスとして副生ガスに希釈ガスを混合させたものを用いる方法がある。このうち、燃料ガスの流量を下げる方法の場合、ガスタービンの回転駆動力が低下するため、発電機の発電量が低下することとなる。一方、副生ガスに希釈ガスを混合させた燃料ガスを用いる場合、特許文献１，２に記載の方法では、燃料ガスの熱量を所望の熱量に安定して制御することが困難であった。
【００３５】
これに対して、上記構成によれば、燃料ガスに副生ガスと希釈ガスとを混合させたものを用いることで、燃料ガスの熱量が上昇した場合においても、燃料ガスの流量を下げずに発電を行うことができる。このため、高い発電量を安定して得ることができる。また、上記構成によれば、副生ガスの熱量および燃料ガスの熱量に対して、調整要素が希釈ガスの流量の一つだけなので、特許文献１に記載の方法に比べて熱量を安定して制御することができる。さらに、上記構成によれば、副生ガスの熱量の測定結果に基づいて算出される設定流量にて混合された燃料ガスに対して、燃料ガスの熱量の測定結果から、必要に応じて設定流量の補正を行う。これにより、特許文献２に記載の方法に比べて、流量制御の応答遅れによって、副生ガスに希釈ガスを投入するタイミングがずれた場合でも、燃料ガスの熱量を制御範囲内で安定して制御することができる。特に、第１ガス熱量分析計１７が副生ガスの発生設備の近傍に設けられる場合、燃料ガス供給装置１と第１ガス熱量分析計１７との距離が大きくなり、ずれが生じやすくなる。しかし、上記構成によれば、このような場合においても、ガスタービン設備を安定した高い発電量で継続して運転することができる。さらに、希釈ガスを適正な流量で使用し、希釈ガスを無駄に多く吹き込むことがないため、希釈ガスの使用量を削減することができる。
【００３６】
また、上記構成によれば、希釈ガスの流量の調整は、演算部１３およびガス流量調整部１４によって行われる。このため、手動弁を用いて窒素を一定開度で吹き込むような希釈方法に比べて、実際の燃料ガスの熱量の変動に応じた細かな調整をすることができる。また、設定流量の補正をすることで、排ガスの潮流変化や急激な熱量変化等によって時間の経過とともに生じる設定流量のずれにも対応できるため、燃料ガスの熱量増加に伴う排ガスの高温化や、熱量低下に伴うガスタービンの燃焼器の失火等の問題を解消することができる。さらに、希釈ガスの流量の調整を自動化（または遠隔操作化）することになるので、作業者の作業負荷を軽減することができる。
【００３７】
（２）演算部は、流量補正の必要有無の判断を繰り返し行う。上記構成によれば、例えば副生ガスの熱量分析の測定頻度が少ない場合でも、一度の副生ガスの熱量測定で長時間に渡って、燃料ガスの熱量を制御することができる。
（３）演算部は、燃料ガスの熱量が制御範囲を超える場合に、流量補正の必要有と判断する。上記構成によれば、簡易的な制御方法で、燃料ガスの熱量を制御することができる。
【００３８】
（４）制御範囲は、ガスタービン発電設備４の耐久性から決定される管理上限値と燃料ガスの熱量の目標値との間に設定される制御上限値と、ガスタービン発電設備４の発電能力から決定される管理下限値と目標値との間に設定される制御下限値とで規定される。上記構成によれば、排ガスによるガスタービン発電設備４の損傷を抑えながら、安定した発電量で発電をすることができる。
【００３９】
（５）演算部１３は、第１ガス熱量分析計１７にて測定される副生ガスの熱量と、予め設定される副生ガスの目標熱量と、混合部１６へと送られる副生ガスの流量とから、希釈ガスの設定流量を算出する。上記構成によれば、簡易的な方法で、希釈ガスの設定流量を算出することができる。
（６）混合部１６へと送られる副生ガスの流量を測定する流量計１２をさらに備える。上記構成によれば、燃料ガス供給装置１へと供給される副生ガスの流量に変動がある場合にも対応することができる。
【００４０】
（７）本発明の実施形態に係る燃料ガスの希釈方法は、製鉄プロセスで発生する副生ガスに、副生ガスよりも熱量の低い希釈ガスを混合させることで、ガスタービン発電設備に用いられる燃料ガスを希釈する際に、副生ガスの熱量の測定結果に基づいて、希釈ガスの設定流量ｑＤを算出し（ステップＳ１０２）、希釈ガスの流量を設定流量ｑＤに調整し（ステップＳ１０４）、希釈ガスと副生ガスとを混合させることで燃料ガスとし、燃料ガスの熱量を測定し（ステップＳ１０６）、燃料ガスの熱量の測定結果に基づいて、希釈ガスの流量補正の必要有無を判断し（ステップＳ１０８）、流量補正が必要有と判断された場合に、設定流量ｑＤを補正する（ステップＳ１１０）。上記構成によれば、上記（１）の構成と同様な効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
１  ：燃料ガス供給装置
１０ａ  ：第１流量計
１０ｂ  ：温度計
１０ｃ  ：圧力計
１１  ：流量補正部
１２  ：第２流量計
１３  ：演算部
１４  ：ガス流量調整部
１５  ：第１ガス流量制御弁
１６  ：混合部
１７  ：第１ガス熱量分析計
１８  ：第２ガス熱量分析計
１９  ：第２ガス流量制御弁
２  ：副生ガス母管
３  ：酸素プラント
４  ：ガスタービン発電装置
４０  ：低圧ガス圧縮機
４１  ：高圧ガス圧縮機
４２  ：空気圧縮機
４３  ：ガスタービン
４４  ：発電機
５  ：排ガスダクト
６  ：排熱回収ボイラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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