气体燃料热量估计装置、气体燃料热量估计方法及程序的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种气体燃料热量估计装置、气体燃料热量估计方法及程序。
[0002] 本申请基于2013年2月15日在日本申请的日本专利申请2013-028356号主张优 先权，并将该申请的内容援用于此。
【背景技术】
[0003] 燃烧高炉煤气（Blast Furnace Gas ;BFG)的燃气轮机中，使用BFG作为投入到燃 气轮机的燃料。该BFG是在炼铁过程中在高炉中产生的副产气体。因此，BFG的气体热量根 据位于炼铁厂内的高炉等的运行状况大幅发生变化，有时还影响到燃气轮机主体的动作。
[0004] 例如，若BFG的热量剧增，则燃气轮机成为过负荷（超负荷），相反，热量骤减时有 可能失火。过负荷和失火是可能会引起燃气轮机主体的紧急停止的严重现象，因此必须尽 量防患于未然。这是在诸如燃烧BFG的燃气轮机等使用气体热量急剧变动的气体的装置中 共同的课题。另外，在燃烧BFG的燃气轮机设备以外的煤气化复合发电（Integrated coal Gasification Combined Cycle ;IGCC)等中可能会发生气体热量的变动。
[0005] 即使气体热量发生变动，也为了使燃气轮机主体持续运行，通常使用将增热气体 或减热气体混合于BFG等原气体中来减少热量变动的方法。具体而言，通常使用如下方法： 使用热量计测定混合气体或原气体的热量，并控制增热气体或减热气体的混合量以消除热 量的变动量的方法。
[0006] 但是，热量计一般具有60秒左右等分钟量级的极大的测量延迟。因此，气体热量 的骤变的检测有时被延迟。若热量的骤变的控制被延迟，则增热气体和减热气体的混合量 的控制无法有效地发挥作用，可能无法防止过负荷和失火。
[0007] 针对此，提出了用于检测气体热量的骤变来防止过负荷和失火的几种方法。
[0008] 例如，专利文献1所记载的高炉煤气专用（専燃）式燃气轮机的控制方法中，每当 运行燃烧高炉煤气的燃气轮机时，根据发电机的输出，在燃烧器的燃料用高炉煤气中添加 N2等减热用稀释气体或LPG等增热用富化气体中的任意一种而进行控制，以使燃气轮机的 输出变得恒定。
[0009] 由此，专利文献1所记载的高炉煤气专用式燃气轮机的控制方法中设为，能够克 服由于是专用式而不可避免地产生的高炉煤气热量变动所引起的燃气轮机的输出变动来 使发电输出变得恒定。
[0010] 但是，专利文献1所记载的高炉煤气专用式燃气轮机的控制方法中，根据发电机 的输出控制气体热量，因此基于发电输出的轮机主体的控制和基于发电输出的气体热量的 控制有可能发生干扰。并且，专利文献1所记载的高炉煤气专用式燃气轮机的控制方法中， 关于气体热量的控制，忽视了气体热量本身的值。在这一点上，未成为针对由气体热量的骤 变引起的过负荷和失火的根本性对策。
[0011] 针对此，专利文献2中提出了由发电输出P和气体流量Q根据P= nHQ所示的关 系估计气体热量H的方法。其中，η表示效率（发电效率）。
[0012] 该方法中，根据发电输出和气体燃料流量及发电效率来估计气体热量。由此，专利 文献2所记载的方法中，与使用热量计的现有的方法相比，能够大大缩短气体传递系统及 气体清洗系统中的时间浪费和时间常数，能够实现迅速控制。
[0013] 并且，若利用专利文献2所记载的方法，则能够根据气体热量进行气体热量的控 制，且能够避免轮机主体的控制和气体热量的控制的干扰。另外，若利用专利文献2所记载 的方法，则能够根据气体热量进行气体热量的控制，在这一点上，可以说是针对由气体热量 的骤变引起的过负荷和失火的根本性对策。
[0014] 以往技术文献
[0015] 专利文献
[0016] 专利文献1 :日本专利公开平9-317499号公报
[0017] 专利文献2 :日本专利第3905829号公报
[0018] 发明的概要
[0019] 发明要解决的技术课题
[0020] 专利文献2所记载的方法中，气体热量的估计精确度依赖于发电效率的精确度。 期望能够通过提高发电效率的精确度（即，减小所得到的发电效率的值与实际值之差）来 以更高的精确度估计气体热量。
【发明内容】
[0021] 本发明提供一种能够通过提高发电效率的精确度来以更高的精确度估计气体热 量的气体燃料热量估计装置、气体燃料热量估计方法及程序。
[0022] 用于解决技术课题的手段
[0023] 根据本发明的第1方式，气体燃料热量估计装置具备：气体燃料流量获取部，获取 流入到燃气轮机的燃烧器的气体燃料流量；状态量获取部，获取所述燃气轮机的状态量； 存储部，存储包含与所述状态量建立对应关系的效率校正系数的发电效率；及气体燃料热 量运算部，根据所述气体燃料流量、所述状态量及由与所述状态量相对应的效率校正系数 得到的发电效率进行气体燃料热量运算。
[0024] 也可以设为上述气体燃料热量估计装置还具备：热量测定值获取部，获取气体燃 料热量测定值；及效率更新部，判定所述气体燃料热量测定值与所述气体燃料热量的真值 之差的大小，并根据判定为所述气体燃料热量测定值与所述气体燃料热量的真值之差的大 小较小的时刻的所述气体燃料热量测定值及所述状态量，更新与该状态量对应的所述发电 效率。
[0025] 也可以设为所述效率更新部判定所述气体燃料热量测定值的变动大小，若判定为 在所述气体燃料热量测定值的响应延迟时间以上的期间所述气体燃料热量测定值的变动 大小较小，则将该期间的开始时刻检测为所述气体燃料热量测定值与所述气体燃料热量的 真值之差的大小较小的时刻。
[0026] 也可以设为所述效率更新部将所述发电效率更新为反映该发电效率的历史值的 值。
[0027] 也可以设为所述效率更新部进行消除所述气体燃料热量的真值与所述气体燃料 热量测定值之间的静态误差对所述发电效率的影响的校正。
[0028] 并且，根据本发明的第2方式，气体燃料热量估计方法为具备存储部的气体燃料 热量估计装置的气体燃料热量估计方法，所述存储部存储包含与燃气轮机的状态量建立对 应关系的效率校正系数的发电效率，所述气体燃料热量估计方法具备：气体燃料流量获取 步骤，获取流入到所述燃气轮机的燃烧器的气体燃料流量；状态量获取步骤，获取所述燃气 轮机的状态量；及气体燃料热量运算步骤，根据所述气体燃料流量、所述状态量及由与所述 状态量相对应的效率校正系数得到的发电效率进行气体燃料热量运算。
[0029] 并且，根据本发明的第3方式，程序用于使作为具备存储部的气体燃料热量估计 装置的计算机执行以下步骤，所述存储部存储包含与燃气轮机的状态量建立对应关系的效 率校正系数的发电效率：气体燃料流量获取步骤，获取流入到所述燃气轮机的燃烧器的气 体燃料流量；状态量获取步骤，获取所述燃气轮机的状态量；及气体燃料热量运算步骤，根 据所述气体燃料流量、所述状态量及由与所述状态量相对应的效率校正系数得到的发电效 率进行气体燃料热量运算。
[0030] 发明效果
[0031] 根据上述气体燃料热量估计装置、气体燃料热量估计方法及程序，能够通过提高 发电效率的精确度来以更高的精确度估计气体热量。
【附图说明】
[0032] 图1是表示本发明的第1实施方式中的发电系统的设备结构的概略结构图。
[0033] 图2是表示该实施方式中的燃气轮机发电设备的器械结构的概略结构图。
[0034] 图3是表示该实施方式中的气体燃料热量估计装置的功能结构的概略框图。
[0035] 图4是表示基于该实施方式中的气体燃料热量运算部的气体燃料热量的估计例 的曲线图。
[0036] 图5是表示本发明的第2实施方式中的气体燃料热量估计装置的功能结构的概略 框图。
[0037] 图6是表示该实施方式中的效率更新部判定为在气体燃料热量测定值的响应延 迟时间以上的期间气体燃料热量测定值的变动大小较小的例子的曲线图。
[0038] 图7是表示该实施方式中的效率更新部所进行的效率校正系数的更新的例子的 说明图。
[0039] 图8是表示在该实施方式中效率更新部更新效率校正系数的处理的顺序的流程 图。
【具体实施方式】
[0040] 以下，对发明的实施方式进行说明，但以下实施方式并不限定技术方案所涉及的 发明。并且，实施方式中说明的所有特征组合并非是发明的解决手段所必须的。
[0041] 〈第1实施方式〉
[0042] 图1是表示本发明的第1实施方式中的发电系统的设备结构的概略结构图。在该 图中，发电系统1具备气体燃料热量估计装置100、控制装置800及燃气轮机发电设备900。
[0043] 燃气轮机发电设备900将炼铁过程中在高炉中产生的副产气体即高炉煤气 (Blast Furnace Gas ;BFG)作为主燃料来进行发电。
[0044] 图2是表示燃气轮机发电设备900的器械结构的概略结构图。在该图中，燃气轮 机发电设备900具备BFG母管911、N 2 (氮）气供给阀921、COG(Cokes Oven Gas，焦炉煤 气）供给阀922、混合器931、电集尘器（Electrostatic Precipitator ;EP) 932、气体压缩 机933、旁通阀934、气体冷却器935、燃气轮机940、排热回收锅炉（Heat Recovery Steam Generator ;HRSG) 951、烟囱952、蒸汽轮机961、凝汽器962、凝结水泵963、发电机971、增速 齿轮972、热量计991、流量计992及功率计993。燃气轮机940具备过滤器941、空气压缩 机942、燃烧器943、燃气轮机主体944及转子（rotor，旋转轴）945。
[0045] BFG母管911是用于向燃气轮机发电设备900供给在高炉中产生的BFG的配管。 队气供给阀921是用于调整减热气体即N 2气的供给的有无及供给量的阀。COG供给阀922 是用于调整增热气体即COG的供给的有无及供给量的阀。
[0046] 混合器931在来自BFG母管911的BFG中混合根据该BFG的热量而供给的队气 或 C