JP2001062246A - 脱硝制御方法およびその制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 最適化処理を用いて、グループ全体に課
される制約を満たしつつ、アンモニアの消費量を大幅に
低減化することにある。 【解決手段】 各脱硝プロセスの特性・制約条件その他
のデータを設定するパラメータ・条件設定ステップＳ１
と、この設定された特性データから得られるアンモニア
使用量の２乗を評価関数、前記グループ脱硝プロセス全
体のＮＯｘ排出量規制値データを制約条件とし、この制
約条件を満たしつつ前記評価関数を最小化する最適化演
算処理を実行し、前記各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率を
決定する各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップＳ２
と、得られたＮＯｘ配分率に基づいて各脱硝プロセスの
制御用設定値を演算出力する設定値計算処理ステップＳ
３とを有する脱硝制御方法である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一軸型・多軸型の
複合プラント、一台以上のガスタービン発電設備をもつ
シンプルサイクルプラントその他ＮＯｘを発生する各種
の発電プラントに設置される脱硝プロセスに利用される
脱硝制御方法およびその制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の複合プラント、シンプルサイク
ルプラントその他の発電プラントは、燃料の種類に応じ
て、燃焼排ガス中に様々な有害物質が含まれており、大
気に放出する前にその物質を除去する必要がある。その
中でも、特にＮＯｘの除去は非常に重要な技術的課題と
なっている。

【０００３】ＮＯｘを取り除く最も一般的な方法は、触
媒に気化したアンモニアを吹きかけてアンモニアを活性
化し、ＮＯｘと反応させて無害な窒素ガスと水蒸気とに
分解させる方法である。このＮＯｘを分解させる反応を
脱硝反応と言い、この脱硝反応を実現するプロセスを脱
硝プロセスと呼んでいる。

【０００４】この脱硝プロセスには次のような特徴をも
っている。

【０００５】（１） アンモニアの注入量を増加させる
と、残存するＮＯｘ量は減少する。

【０００６】（２） アンモニアを多量に注入しても、
ＮＯｘを１００％取り除くことはできないこと。

【０００７】（３） アンモニアと触媒・ＮＯｘとの脱
硝反応は化学反応であり、排気ガスの温度・流量・圧力
やアンモニア・ＮＯｘの濃度等の変動により反応の特性
が変化する。つまり、非線形性が非常に強い反応系であ
ること。

【０００８】（４） 脱硝触媒部の入・出口側ＮＯｘ濃
度は、常時測定されているか、或いは推定値が計算され
ている。測定の場合には、検出部のハードウエア上の制
約から、非常に大きな無駄時間が発生する（数十秒程
度）。

【０００９】一方、以上のような特徴とは別に、発電所
から排出されるＮＯｘについて厳しい制約が存在する。

【００１０】すなわち、発電所から排出されるＮＯｘ
は、地方自治体などにより様々な種類の制約値が課せら
れているが、大別すると、複数のＮＯｘ発生源ないしは
複数の脱硝プロセスに対して課される制約と、個別ＮＯ
ｘ発生源ないしは脱硝プロセスに対して課される規制と
に分けられる。

【００１１】以下、複数のＮＯｘ発生源ないしは複数の
脱硝プロセスをグループと総称し、単独のＮＯｘ発生源
ないしは脱硝プロセスを個別プロセスと総称する。

【００１２】グループから排出されるＮＯｘの制約は、
グループ全体の総流量あるいは総合的な濃度の制約値と
なるが、それは瞬間的な流量（瞬時値）であったり、あ
る一定時間の流量平均値（移動時間平均値）であったり
する。

【００１３】また、個別ＮＯｘ発生源に対する規制は、
各ＮＯｘ発生源ごとの流量、濃度、実測値、計算値の何
れかであったり、あるいは瞬時値であったり、さらに移
動時間平均値である場合もある。

【００１４】従って、脱硝プロセスは、以上のような特
徴をもつ反面、要求される種々の規制に対処しなければ
ならない。

【００１５】そこで、従来、以上のような状況を踏まえ
つつ次のような脱硝制御方法ないし脱硝制御装置が提案
されている。

【００１６】発電所から排出されるＮＯｘの制約には、
グループ全体に対して課せられる制約と個別プロセスに
対して課せられる規制とがあり、それぞれに対処するた
めの制御がなされている。

【００１７】グループ全体に対する制御は、系列脱硝制
御、グループ脱硝制御、ユニット脱硝制御、統括脱硝制
御などと呼ばれている。なお、発電所全体を１つのグル
ープと見なす場合もあり、発電所内に複数のグループが
存在する場合もある。また、個別ＮＯｘ発生源に対処す
るための制御が別に行われるのが一般的であり、この場
合にはＮＯｘ制御、軸ＮＯｘ制御、個別脱硝プロセス制
御などと呼ばれている。

【００１８】ここで、取り上げる複数の脱硝プロセスに
関する制御は、グループ全体に対する制御を説明する
が、これは系列脱硝制御、統括脱硝制御およびユニット
脱硝制御を含む概念である。

【００１９】従来、各ユニットごとの脱硝制御方法およ
びその制御装置に関しては、多数の提案がなされてい
る。例えば特開平１０−１１６１０５号公報、特開平１
０−１５３５４号公報、特開平９−８７０号公報、特開
平８−３３４２１４号公報、特開平８−２８１０６１号
公報、特開平８−２５７３７１号公報などである。しか
し、これらの方法及び装置は、系外へ排出されるＮＯｘ
量を計測し、この計測値と予め定められる制約値に相当
する設定値との偏差を算出し、その偏差を解消するため
に例えばＰＩＤ制御器等のごとき補償器を用いて調節演
算を行って操作信号を取出すフィードバック制御系と、
発生したＮＯｘ量に応じて予測先行的にアンモニア注入
量を変化させるフィードフォワード制御系とを組合せる
ことにより、系外へ排出するＮＯｘ量を予め課せられて
いる規制値を越えないように制御するものである。つま
り、この種の先行技術は、一般的な制御手法を採用し、
排ガス中に含まれるＮＯｘ量に応じてアンモニア注入流
量を調整し、系外へ排出するＮＯｘ量の低減化を図るも
のである。

【００２０】なお、このフィードバック制御系とフィー
ドフォワード制御系との組合せ方法にも種々の種類があ
り、またフィードバック制御部分、フィードフォワード
制御部分は、一般的な予測制御、ファジィ制御であった
り、シミュレータを用いたものなど、様々な制御の提案
が出されている。

【００２１】次に、従来のグループ脱硝制御装置として
は、第1の先行技術（特公昭６３−６２２５１号公
報）、第2の先行技術（特開平６−２５７４２５号公
報）および第3の先行技術（特開平７−１６３８３５号
公報）等があり、これらは主としてガスタービンを用い
た発電プラントを対象とする。

【００２２】（１） 第１の先行技術によるグループ全
体のＮＯｘ排出量制御について。

【００２３】このグループ脱硝制御装置は、一台のガス
タービン発電機と一台ないし複数台の排熱回収ボイラ・
蒸気タービンとで構成されている複合発電システム、ま
たは一台以上のガスタービン発電機からなるシンプルサ
イクルなどを備えた発電プラントに適用され、これら各
システムを1ユニットと呼ぶことにする。

【００２４】複合発電プラントやガスタービンシンプル
サイクルプラントは、数ユニットずつのグループ毎に取
り扱われる場合が多い。例えば発電出力要求値や有害ガ
スの排出量規制値などは1グループ当りの数値が問題と
なる。このグループを系列と呼ぶ。

【００２５】ところで、ガスタービン起動中および停止
中は、排気ガス温度が脱硝反応プロセスに必要な温度よ
りも低いので、脱硝制御が不可能な状態にある。そこ
で、グループ内に起動・停止運転中のユニットが存在す
る場合、予めそれ以外のユニットのＮＯｘ排出量を減ら
しておけば、グループ全体のＮＯｘ排出量を規制値以下
に抑えることが可能である。

【００２６】第1の先行技術は、起動・停止を考慮した
グループ全体の脱硝制御を行うグループ脱硝制御装置で
あり、その構成は図８に示す通りである。

【００２７】この制御装置１００は、ガスタービン起動
時および停止時の制御不能なＮＯｘ排出量パターンをそ
れぞれ記憶するパターン保持器１０１，１０２が設けら
れ、さらにグループ全体のＮＯｘ排出量設定値（規制
値）が入力され、設定値演算器１０３は、ＮＯｘ排出量
検出値であるプロセス量（瞬時値，移動時間平均排出
量）とグループ全体に対して課せられるＮＯｘ排出量規
制値である設定値とを比較し、その偏差に基づいてプロ
セス量が規制値を越えないような操作信号を求めた後、
運転軸数信号ｎのもとに当該操作信号を除算し、各ユニ
ットのＮＯｘ排出量設定値を取得する構成である。

【００２８】このとき、設定値演算器１０３は、起動・
停止スケジュール信号から起動・停止と判断されたと
き、パターン保持器１０１，１０２のパターンに基づ
き、グループ全体ＮＯｘ排出量設定値から起動・停止中
のＮＯ制御不可能なユニットから排出されるＮＯｘ量を
減算し、その減算結果のＮＯｘ量を、残りの制御可能な
ユニットに対して均等にＮＯｘ排出量設定値として送出
する。

【００２９】なお、ガスタービンの起動・停止のスケジ
ュールは事前に計算され決定されていることが多い。そ
のため予めユニット毎のスケジュールを把握しておき、
現在運転中のユニットのＮＯｘ排出量を減らすのに必要
な時間Ｔだけ遡って、制御不能となるＮＯｘ量に基づい
て計算しＮＯｘ排出量設定値を得るようにすれば、スケ
ジュール通りの運転が可能となる。

【００３０】（２） 第２の先行技術によるグループ全
体のＮＯｘ排出量制御について。

【００３１】第1の先行技術では時間Ｔの算出方法が決
められていないが、第２の先行技術では、脱硝プロセス
の動特性モデルを用いることにより、将来の状態を予測
計算し、その計算結果に従って時間Ｔを決定する技術で
ある。

【００３２】（３） 第３の先行技術によるグループ全
体のＮＯｘ排出量制御について。

【００３３】このグループ脱硝制御装置は、図９に示す
ようにＮＯｘ移動時間平均排出量制御部１１１、ＮＯｘ
瞬間排出量制御部１１２、アンモニア瞬間排出量制御部
１１３およびアンモニア移動時間平均排出量制御部１１
４を設け、そのうちＮＯｘ移動時間平均排出量制御部１
１１には第1軸および第2軸ＮＯｘ瞬間排出量測定値１１
５，１１６の加算出力１１７と系列ＮＯｘ移動時間平均
排出量規制値１１８とが導入され、ＮＯｘ瞬間排出量制
御部１１２には同じく加算出力１１７と系列ＮＯｘ瞬間
排出量規制値１１９とが導入され、さらにアンモニア瞬
間排出量制御部１１３には第1軸および第2軸アンモニア
瞬間排出量測定値１２０，１２１の加算出力１２２と系
列アンモニア瞬間排出量規制値１２３とが導入され、ま
たアンモニア移動時間平均排出量制御部１１４には前記
加算出力１２２と系列アンモニア移動時間平均排出量規
制値１２４とが導入され、これら各制御部１１１〜１１
４から移動時間平均および瞬間値によるＮＯｘ設定値１
２５〜１２８を取出す。なお、各制御部１１１〜１１４
には濃度,流量が導入される場合もある。

【００３４】そして、これら設定値１２５〜１２８はそ
れぞれ低位優先器１３０および高位優先器１３１，１３
２で比較することにより、各設定値のうち一番厳しい値
を選択し、運転軸数信号ｎのもとに、各軸，ひいては各
ユニットのＮＯｘ排出量設定値を取出す構成である。

【００３５】従って、このグループ脱硝制御装置は、昨
今の環境に対する関心の高まりとともにＮＯｘ関係の規
制が多様化されてきているが、これに対処すべく複数の
制約条件として、ＮＯｘの瞬時値、移動時間平均値、濃
度、流量などが用いられ、また未反応のまま系外へ放出
されるアンモニア分についても同様に瞬時値、移動時間
平均値、濃度、流量などをそれぞれ管理・規制する制御
技術である。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、以上のよう
な先行技術のうち、例えば第1，第３の先行技術は、グ
ループ内の各脱硝プロセスおよびＮＯｘ発生源の特性が
等しいことを前提としているが、実際上，各脱硝プロセ
スやＮＯｘ発生源の特性はそれぞれ異なるのが一般的で
ある。

【００３７】また、発電プラントにおける運用面の多様
化に伴い、個別ユニットを別な運転条件で運転する必要
性が増えているが、その場合には同じグループ内の各脱
硝プロセスを同じ条件で運転する必然性もない。

【００３８】さらに、第２の先行技術は、時間的な応答
変化について考察されているものの、時間的な応答変化
が落ち着いている状態や定常状態等については検討され
ていない。

【００３９】従って、これら脱硝制御装置は、個別脱硝
プロセスの特性が異なる場合や個別脱硝プロセスに入っ
てくるＮＯｘ流量ないし濃度が異なる場合、系外へ排出
されるＮＯｘが最小になり、かつ、アンモニア消費量が
最小になる点は、従来技術により決定される等配分点で
なくなる。このことは、グループ全体から考えたとき、
過剰なアンモニアが消費されていることを意味し、経済
的に大きな損失となる。

【００４０】しかも、アンモニアの注入に際し、余分と
なったアンモニア分がＮＯｘに反応せずに大気中に放出
されるので、環境の面からも好ましくない。

【００４１】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、脱硝プロセスの特性を有効に活用しつつ、グループ
全体でアンモニア消費量を最小化し、かつ、グループ全
体に課される制約を満たす制御を実現する脱硝制御方法
およびその制御装置を提供することにある。

【００４２】また、本発明の他の目的は、脱硝プロセス
・ユニットを含むプラントの運転データを用いて、オフ
ラインまたはオンラインで脱硝プロセスの特性を求める
脱硝制御装置を提供することにある。

【００４３】さらに、本発明の他の目的は、脱硝プロセ
スの特性を容易に確認可能とする脱硝制御装置を提供す
ることにある。

【００４４】

【課題を解決するための手段】（１） 本発明に係る脱
硝制御方法は、上記課題を解決するために、グループ脱
硝プロセスを構成する複数の脱硝プロセスの制御用設定
値を演算する脱硝制御方法において、各脱硝プロセスの
排出ＮＯｘ量の総和が予め定めるグループ脱硝プロセス
全体のＮＯｘ排出量規制値を越えないとする制約条件を
満たしつつ各脱硝プロセスのアンモニア使用量の２乗を
評価関数を最小化する最適化演算処理を行うことによ
り、各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率を決定し、これらＮ
Ｏｘ配分率に応じた制御用設定値を得るものである。

【００４５】（２） また、本発明に係る脱硝制御方法
は、少なくとも各脱硝プロセスの特性データ、前記グル
ープ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを設
定するパラメータ・条件設定ステップと、この設定ステ
ップによって設定される前記特性データから得られるア
ンモニア使用量の２乗を評価関数、前記グループ脱硝プ
ロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを制約条件とし
て用い、この制約条件を満たしつつ前記評価関数を最小
化する最適化演算処理を実行し、前記各脱硝プロセスの
ＮＯｘ配分率を決定する各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理
ステップと、このＮＯｘ配分処理ステップによって得ら
れるＮＯｘ配分率に基づいて前記各脱硝プロセスの制御
用設定値を演算出力する設定値計算処理ステップとを有
する脱硝制御方法である。

【００４６】この発明は、以上のような手段を講じたこ
とにより、グループ脱硝プロセスから排出されるＮＯｘ
量を適切に保持しつつアンモニア消費量を最小化するこ
とが可能である。

【００４７】（３） 前記各脱硝プロセスＮＯｘ配分処
理ステップとしては、ＮＯｘ発生量に関する計算開始条
件値を設定した後、各脱硝プロセスごとにアンモニア使
用量を増加させたときのＮＯｘ減少変化分を求め、この
ＮＯｘ減少変化分の大きさに応じてＮＯｘ配分率を修正
し、この各脱硝プロセスの修正ＮＯｘ発生量の総和が前
記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値デー
タより小さいとき、それらの修正ＮＯｘ発生量に対応す
るＮＯｘ配分率を出力するようにすれば、各脱硝プロセ
スの能力を考慮しつつアンモニア消費量を最小化しつつ
ＮＯｘを抑制した状態で運転することが可能となる。

【００４８】（４） さらに、本発明に係る脱硝制御装
置は、前記（１）項、（２）項および（３）項の制御方
法を実施する手段を備えた構成とすることもできる。

【００４９】例えば前記（２）項の制御方法を実施する
脱硝制御装置としては、少なくとも各脱硝プロセスの特
性データ、前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出
量規制値データを設定するパラメータ・条件設定手段
と、この設定手段によって設定される前記特性データか
ら得られるアンモニア使用量の２乗を評価関数、前記グ
ループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを
制約条件として用い、この制約条件を満たしつつ前記評
価関数を最小化する最適化演算処理を実行し、前記各脱
硝プロセスのＮＯｘ配分率を決定する各脱硝プロセスＮ
Ｏｘ配分処理手段と、このＮＯｘ配分処理手段によって
得られるＮＯｘ配分率に基づいて前記各脱硝プロセスの
制御用設定値を演算出力する設定値計算処理手段とを備
えた構成とする。

【００５０】（５） さらに、本発明に係る脱硝制御装
置は、前記（４）項に記載する構成要素に新たに、各脱
硝プロセスを含むプラントの運転データ、運転開始前ま
たは運転中の運転データから求められる前記各脱硝プロ
セスの特性データ等を記憶するデータ記憶手段と、この
データ記憶手段に記憶される特性データの中から同一の
脱硝プロセスの過去特性データ及び前記運転データから
得られる今回特性データとを読み出して比較表示し、或
いは複数の脱硝プロセスの特性データを読み出して比較
表示し、或いは種々の異なる運転データであるパラメー
タを考慮して得られた脱硝プロセスの特性データを読み
出して二次元または三次元にて比較表示する表示制御手
段とを設けた構成とすることにより、脱硝プロセスの特
性状態を一目瞭然に把握でき、監視，制御、さらに経済
性の観点から有効なものとなる。

【００５１】さらに、予め運転データの中の少なくとも
アンモニア注入量とＮＯｘ発生量の第1のモル比とＮＯ
ｘ排出量と前記ＮＯｘ発生量との第2のモル比との関係
の近似式データを記憶し、入力される第１または第2の
モル比に基づき、前記近似式により前記第2または第１
のモル比を順次計算しテーブル化し、そのテーブル内容
を表示してもよい。

【００５２】なお、前記各脱硝プロセスの特性データ
は、アンモニア注入量、ＮＯｘ発生量およびＮＯｘ排出
量以外に種々のプロセス量を用いて求めることができ
る。

【００５３】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る脱硝制御方法
およびその制御装置の実施の形態について図面を参照し
て説明する。

【００５４】（第1の実施の形態）図１は本発明に係る
脱硝制御方法の一実施の形態を説明する図である。

【００５５】この脱硝制御方法は、例えば複数のユニッ
トにそれぞれ設置される各脱硝プロセスからなるグルー
プ脱硝プロセスに適用するグループ脱硝制御であって、
ここで言うグループ脱硝制御とは、前述したように系列
脱硝制御、ユニット脱硝制御、統括脱硝制御、さらには
単独のＮＯｘ発生源であるにも拘らず、複数に分岐され
る煙道にそれぞれ脱硝プロセスが設置されるプラントの
ユニット脱硝制御などを含む概念である。

【００５６】このグループ脱硝制御方法は、各個別脱硝
プロセスに対応する軸制御装置に与える最適な設定値を
演算し、得られた設定値を各軸制御装置に設定する方法
であり、大きく分けると図1に示すように、個別脱硝プ
ロセスに必要な特性及び条件などを設定するパラメータ
・条件データ設定ステップＳ１と、これらパラメータお
よび条件設定データのもとに最適化処理によってグルー
プから排出されるＮＯｘ量を適切な状態に抑制し、か
つ、アンモニア使用量を最小化するために、各脱硝プロ
セスに対するＮＯｘ配分率を求める各脱硝プロセスＮＯ
ｘ配分処理ステップＳ２と、各脱硝プロセスに対するＮ
Ｏｘ配分率に基づいて、各個別脱硝プロセスに対する設
定値を計算処理する設定値計算処理ステップＳ３とから
なり、以下、各ステップについて詳細に説明する。

【００５７】Ａ． パラメータ・条件データ設定ステッ
プＳ１について このデータ設定ステップＳ１は個別脱硝プロセスの特
性、条件などを設定する処理ステップであって、個別脱
硝プロセスの特性は図1に示す如く例えばＮＯｘ排出量
ＮＯｘoutとＮＯｘ発生量ＮＯｘinとのモル比ｘ＝ＮＯ
ｘout／ＮＯｘinを横軸とし、アンモニア注入量ＮＨ3in
とＮＯｘ発生量ＮＯｘinとのモル比ｙ＝ＮＨ3in／ＮＯ
ｘinを縦軸とする，いわゆる各軸脱硝反応特性が設定さ
れる。モル比に代えて濃度比または体積流量比であって
もよい。

【００５８】また、同図においてf1（x）〜fn（x）は各
脱硝プロセスの特性を表し、ｎは個別脱硝プロセスの数
であって、１≦ｉ≦ｎの関係にある。その他、グループ
全体のＮＯｘ排出量設定値ｒ、ユニット・脱硝プロセス
を含むプラントの運転データであるプロセス量（ＮＯｘ
発生量，排ガス流量その他多くの物理量を含む）および
追加制約条件などが入力設定される。なお、グループ全
体のＮＯｘ排出量設定値ｒは規制値に相当するものであ
って、規制の種類は特に限定されるものでなく、例えば
流量，濃度,実測値，計算値，或いは瞬時値，移動時間
平均値の何れであっても、有効性を損なわない限りにお
いて全て包括する概念である。また、追加制約条件とし
ては例えば各ユニットから排出されるＮＯｘ量の最小値
などが挙げられる。

【００５９】従って、パラメータ・条件データ設定ステ
ップＳ１は、以上述べたように最適化処理に必要な各種
のデータを設定し、各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステ
ップＳ２に入力する。

【００６０】Ｂ． 各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステ
ップＳ２について この各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップＳ２は、パ
ラメータ・条件データ設定ステップＳ１から与えられる
パラメータ,条件データなどを用いて、ｎ個のユニッ
ト、ひいてはｎ個の脱硝プロセスに対するＮＯｘの配分
を決定する処理であって、次のような最適化処理を行
う。

【００６１】以下、機能を分かりやすく説明するため
に、例えば各ユニットから発生するＮＯｘ発生量が同一
であり、各脱硝プロセスの特性が異なる場合の例につい
て説明する。

【００６２】ｂ１０．仮定 説明を簡単にするために、以下の仮定を満たすグループ
脱硝プロセスの最適化処理の例を対象とする。

【００６３】ｂ１１：グループ脱硝プロセス全体のＮＯ
ｘ排出量に対する瞬時値の流量は制約条件として課せら
れている。

【００６４】ｂ１２：脱硝プロセスの特性は、図1に示
すようにＮＯｘのモル比とアンモニアのモル比のみによ
って決まること。

【００６５】ｂ１３：追加制約条件は、各ユニットから
排出されるＮＯｘの最小値ｏのみとする。つまり、各ユ
ニットから排出されるＮＯｘ量ｏｉは最小値ｏよりも大
きくなくてはならないこと。このことは、ｏ＝０の場合
にはどんなに多量のアンモニアを注入しても、ＮＯｘ排
出量は負にならないことを意味する。ここで、ｏｉはｉ
番目の脱硝プロセスから排出されるＮＯｘの体積流量を
意味する。

【００６６】ｂ１４：各ユニット・各脱硝プロセスを含
むプラントのプロセス量は、例えばＮＯｘ発生量および
排ガス流量であるとする。

【００６７】ｂ１５：各脱硝プロセスの配分計算は、非
線形計画法を用いる。

【００６８】ｂ１６：配分処理結果、最適なアンモニア
とＮＯｘとのモル比が得られるものとする。

【００６９】ｂ１７：各ユニットの脱硝制御では、排出
されるＮＯｘ流量設定値が必要であるとする。

【００７０】ｂ１８：脱硝プロセスｎ＝３とする。

【００７１】ｂ２０．物理的な関係式 今、ｉ番目の脱硝プロセスで使用するアンモニアの体積
流量ｈｉ、ｉ番目の脱硝プロセスの触媒入口ＮＯｘ体積
流量ｇｉ、ｉ番目の脱硝プロセスから排出されるＮＯｘ
の体積流量ｏｉ、ｉ番目の脱硝プロセスの特性ｘｉ，ｙ
ｉとすると、これらの間には次のような関係が成立する
ものとする。

【００７２】 ｙｉ＝ｏｉ／ｇｉ ……（１） ∴ｏｉ＝ｙｉ＊ｇｉ ……（１ａ） ｘｉ＝ｈｉ／ｇｉ ……（２） ∴ｈｉ＝ｘｉ＊ｇｉ ……（２ａ） これとは別に、ｆｉ(ｘ)＝ａｉｏｉ²＋ｂｉｏｉ＋ｃと前記（２）式とから、 ∂ｆｉ／∂ｈｉ＝２（ａ／ｇｉ²）＊ｏｉ＋ｂｉ／ｇｉ ……（３） なる式が得られる。

【００７３】ｂ３０．最適化問題の定式化今、最適化の
指標である評価関数Ｊは、 Ｊ＝ｈ１²＋ｈ２²＋ｈ３² ……（４） なる式で表わす。これは3個の脱硝プロセスに対するア
ンモニア使用量の２乗の和をもって表わされる。

【００７４】一方、制約条件は、グループ脱硝プロセス
全体のＮＯｘ排出量設定値(規制値）がｒ、各脱硝プロ
セス１〜３から排出されるＮＯｘの体積流量がｏ１，ｏ
２，ｏ３であるので、 ｏ１＋ｏ２＋ｏ３≦ｒ ……（５） の関係になければならない。但し、 ｏ１≧０、ｏ２≧０、ｏ３≧０ ……（５ａ） である必要がある。すなわち、グループ脱硝制御の目的
は、制約条件を満たしつつ評価関数を最小化する排出Ｎ
Ｏｘの体積流量ｏ１，ｏ２，ｏ３を決定することにあ
る。

【００７５】ｂ４０．最適な配分を得るアルゴリズム ｂ４１：このアルゴリズムの実行に際し、前記（５）式
を満足させるための最初の値（計算開始条件値）ｏ１
（０），ｏ２（０），ｏ３（０）を適当に定めて設定す
る必要がある。ここでは、制約条件に基づき、ｏ１
（０）＝ｏ２（０）＝ｏ３（０）＝（１／３）ｒを計算
開始条件値として設定する。

【００７６】ｂ４２：Ｊの∂Ｊ／∂ｏ（変数に対する傾
きないし変化分）を計算する。つまり、ここでは、以上
のような計算開始条件値のもとに、各脱硝プロセスに対
してアンモニアの注入量を少しずつ増加させたときの各
軸ないし各脱硝プロセスのＮＯｘ発生量がどの程度減少
したかを表わす変化分を演算するものであって、下記す
る（６）式によって計算する。

【００７７】

【数１】

【００７８】ｂ４３：各脱硝プロセスのＮＯｘ流量ｏｉ
の更新 ここでは、計算開始条件値のもとにアンモニアを少しず
つ増加注入させたときの各脱硝プロセスのＮＯｘ減少傾
きないし減少変化分を求めた後、このＮＯｘ減少変化分
の大きい脱硝プロセスには大きなＮＯｘ配分率、ＮＯｘ
減少変化分の小さい脱硝プロセスには小さいＮＯｘ配分
率を求めて、下式に従って次回の修正ＮＯｘ流量∧（ハ
ット）ｏｉ（１）（但し、ｉ＝１，２，３）を求める。

【００７９】

【数２】

【００８０】すなわち、この（７ａ）式、（７ｂ）式、
（７ｃ）式は、制約条件（５）式及び（５ａ）式を満た
すように、最小値との比較を行って∧（ハット）ｏｉ
（１）を求めている。ここで、αは予め決めた値ないし
直線探索アルゴリズムにより決定される係数である。

【００８１】ｂ４４：制約条件の確認と条件不可時の処
理 以上のような（７ａ）式〜（７ｃ）式によって修正され
た∧（ハット）ｏｉ（１）が制約条件（５）式を満たし
ているかどうかを確認する。ここで、制約条件を満たし
ている場合にはその修正値であるＮＯｘ流量ｏｉ（１）
であるＮＯｘ配分率を採用し、満たしていない場合には
下式により∧（ハット）ｏｉ（１）を修正しＮＯｘ流量
ｏｉ（１）を求める。

【００８２】

【数３】

【００８３】この（８ａ）式〜（８ｃ）式から得られる
値は各脱硝プロセスに対して排出してもよいＮＯｘ量ｏ
１（１）〜ｏ３（１）であって、ＮＯｘ配分率ｗ１，ｗ
２、ｗ３に相当する値となる。

【００８４】ｂ４５：収束判定 さらに、計算終了条件を満足したか否かを判定し、満足
していない場合には前記ｂ４２〜ｂ４４の処理を繰り返
し行う。計算終了条件としては、予め定めた計算回数を
越えた場合、ｏｉ（ｋ＋１）とｏｉ（ｋ）との大きさの
差が予め定めた値よりも小さくなった場合、ｏｉ（ｋ＋
１）とｏｉ（ｋ）とを使ってＪの値を計算し、その差が
予め定めた値よりも小さくなった場合などが挙げられ
る。なお、何れの条件にも該当しない場合は、ｏｉ
（１）を初期値としてｄ４３に戻り、ｄ４５まで繰り返
し、各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率を求める。ｋは処理
回数を意味する。なお、図1においてｘａｉはｉ番目の
脱硝プロセスに課される制約値である。

【００８５】Ｃ． 設定値計算処理ステップＳ３につい
て 以上のようにして各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率ｗ１〜
ｗ３＝ｏ1〜ｏ3（ｏ1〜ｏ3：体積流量）を求めた後、各
脱硝プロセスの制御装置１５の設定値を求めるが、これ
らの設定値ｓｖ１，ｓｖ２，ｓｖ３は各脱硝プロセスの
制御装置１５で何の設定値を必要とするかによって異な
る。以下、異なる２つの方法について述べる。

【００８６】イ．各脱硝プロセスの制御装置１５で使用
しているＮＯｘ制御設定値が体積流量に関するものであ
れば、ｏ1〜ｏ3をそのままｓｖ１〜ｓｖ３として使用す
る。

【００８７】ロ．各脱硝プロセスの制御装置１５で使用
しているＮＯｘ制御設定値がモル比＝（アンモニア注入
量／ＮＯｘ発生量）→ｓｖ１〜ｓｖ３である時、各脱硝
プロセスの特性関数を用いてｏ1〜ｏ3→ｓｖ１〜ｓｖ３
を計算する。

【００８８】その他、各脱硝プロセスに対するＮＯｘ配
分率ｗ１，ｗ２，ｗ３と対応するユニット・脱硝プロセ
スを含むプラントのプロセス量とから、個別脱硝プロセ
スを制御する軸制御装置の設定値ｓｖ１〜ｓｖ３を計算
処理し、該当軸制御装置に設定する。

【００８９】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、アンモニア注入量を少しずつ増やしながら、制約条
件を満たしつつ各脱硝プロセスのＮＯｘ減少変化分を計
算し、減少変化分が大きい脱硝プロセスほどＮＯｘ配分
率を大きくし、このＮＯｘ配分率に従って脱硝プロセス
を制御する制御装置のアンモニア注入設定値を決定する
ので、図２（ａ）に示すようにＮＯｘ量ｏから決まる各
脱硝プロセスのＮＯｘ最小発生量ｘ１，ｘ２，ｘ３とし
つつ、最小のアンモニア注入量ないし使用量ｙ１，ｙ
２，ｙ３を用いて、各脱硝プロセスを制御できる。

【００９０】これに対し、図８に示す脱硝制御装置で
は、図２（ｂ）に示すような脱硝制御がなされている。
すなわち、従来のＮＯｘ排出流量設定値の等配分による
制御について述べる。従来の制御方法では、個別脱硝プ
ロセスの特性を考慮せずに各軸に同じ設定値ｏ１０＝ｏ
２０＝ｏ３０＝（１／３）＊ｏ０＝（１／３）＊ｒを出
力する。このとき、ｏ０＝ｒであり、グループ全体のＮ
Ｏｘ排出量は課せられた値を満たしている。この時のｘ
１０，ｘ２０，ｘ３０は、ｇ１＝ｇ２＝ｇ３＝ｇと仮定
すると、 ｘ１０＝ｏ１０／ｇ＝ｏ０／３ｇ ……（９ａ） ｘ２０＝ｏ２０／ｇ＝ｏ０／３ｇ ……（９ｂ） ｘ３０＝ｏ３０／ｇ＝ｏ０／３ｇ ……（９ｃ） から、 ∴ｘ１０＝ｘ２０＝ｘ３０ ……（９ｄ） が得られる。

【００９１】このときの全体のアンモニア使用量ｙ０
は、 ｙ０＝ｇ＊（ｙ１０＋ｙ２０＋ｙ３０） ……（１０） である。

【００９２】本発明では、ＮＯｘ総排出量ｏは、 ｏ＝ｇ＊（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３）＝ｒ ……（１１） であって、例えば従来と同じであるにも拘らず、全体のアンモニア使用量ｙは、 ｙ＝ｇ＊（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３） ……（１２） であり、この例では明らかにｙ〈ｙ０の関係となる。す
なわち、本発明による方法は、より少ないアンモニア消
費量を用いてＮＯｘの低減化を達成できることを意味す
る。

【００９３】次に、この脱硝制御方法の他の実施形態例
について説明する。

【００９４】この他の実施の形態は、上記実施の形態と
は逆に個別発生源に応じてＮＯｘ発生量が異なるが、脱
硝プロセスの特性が同一となる場合の例である。なお、
ここでは、特に各ユニットＮＯｘ配分処理ステップＳ２
のみについて説明する。

【００９５】ｂ１０：仮定 説明を簡単に行うためのｂ１１〜ｂ１８は前記Ｂ項で述
べたと同等の仮定を満たす脱硝プロセスについての最適
化の例である。

【００９６】ｂ２０：物理的な関係式 前記Ｂ項で述べた前記（１）式〜（３）式の関係式が成
立する。

【００９７】ｂ３０：最適化問題の定式化 前記Ｂ項で述べた通りであり、評価関数は（４）式、制
約条件は前記（５）式及び（５ａ）式とする。

【００９８】ｂ４０：最適な配分率を得るアルゴリズム ｂ４１：計算開始の条件値は前記Ｂ項で述べたのと同様
である。

【００９９】ｂ４２：変化分の計算，つまりＪの∂Ｊ／
∂ｏ（変数に対する傾き）の計算は前記Ｂ項で述べたの
と同じ処理である。この実施の形態では、個別脱硝プロ
セスの特性が等しいと仮定しているので、関数全体で
は、ｆ１＝ｆ２＝ｆ３となる。

【０１００】しかし、一般的には、ｘ１（ｋ），ｘ２
（ｋ），ｘ３（ｋ）は等しくないので、ｆ１｛ｘ１
（ｋ）｝≠ｆ２｛ｘ２（ｋ）｝≠ｆ３｛ｘ３（ｋ）｝で
あるので、前記Ｂ項のｂ４２で述べた計算式をそのまま
使用する。

【０１０１】ｂ４３〜ｂ４５についても前記Ｂ項で述べ
たのと同じ処理となる。

【０１０２】従って、この実施の形態によれば、前述と
同様に最適化処理により、アンモニアを少しずつ増やし
たときに制約条件を満たしつつＮＯｘ変化分の大きな脱
硝プロセスに大きなＮＯｘ配分率を設定することによ
り、図３（ａ）に示すような制御を行うことが出来るの
に対し、従来方法では、各脱硝プロセスに対してＮＯｘ
排出流量設定値を等配分としたものであって、同図
（ｂ）に示すような脱硝制御となる。

【０１０３】以下、効果を明らかにするために、具体的
に数値をもって説明する。

【０１０４】今、ｇ１＝１００、ｇ２＝７０、ｇ３＝５
０、ｒ＝２０とする。本発明方法では、最適化処理によ
り異なるｘｎの値を決める必要がある。例えば本例で
は、最適値は等モル比配分となるので、ｘ１＝ｘ２＝ｘ
３＝０．１が得られ、その結果、 ｏ＝ｇ１ｘ１＋ｇ２ｘ２＋ｇ３ｘ３ ＝（ｇ１＋ｇ２＋ｇ３）ｘ１ ＝２２０ｘ１＝２０ となり、グループ全体のＮＯｘ排出量はｒ＝２０とな
る。このとき、ｆ１＝ｆ２＝ｆ３により、全体のアンモ
ニア使用量ｙは、 ｙ＝ｇ１ｙ１＋ｇ２ｙ２＋ｇ３ｙ３ ＝（ｇ１＋ｇ２＋ｇ３）ｙ１ ＝２２０＊１．０＝２２０である。

【０１０５】これに対し、従来方法においては、個別脱
硝プロセスの特性を考慮に入れずに各軸に同じ設定値と
してｒ／３を出力する。このときのＮＯｘ総排出量ｏ０
は、ｇ１＝１００、ｇ２＝７０、ｇ３＝５０、ｒ＝２０
とすると、 １００ｘ１０＝７０ｘ２０＝５０ｘ３＝２０／３ ∴ｘ１０＝０．０６６６ ｘ２０＝０．０９５２ ｘ３０＝０．１３３３ である。一方、全体のアンモニア使用量ｙｏは、 ｙ１＝１．５、ｙ２＝１．０５、ｙ３＝０．７から、 ｙｏ＝ｇ１ｙ１０＋ｇ２ｙ２０＋ｇ３ｙ３０ ＝１００＊１．５＋７０＊１．０５＋５０＊０．７ ＝１５０＋７３．５＋３５ ＝２５８．５ となる。

【０１０６】以上の例からも明らかなように、ｙ〈ｙｏ
の関係となり、本発明方法では、より少ないアンモニア
消費量を用いて、ＮＯｘの低減化を達成できる。

【０１０７】（第２の実施の形態)図４は本発明に係る
脱硝制御装置の一実施の形態を説明する構成図である。

【０１０８】この実施の形態は、グループ脱硝プロセス
１０と、このグループ脱硝プロセス１０を制御するため
の設定値を与えるためのグループ脱硝制御装置２０とか
らなる。ここで、グループ脱硝制御とは、第1の実施の
形態で述べたように、系列脱硝制御、ユニット脱硝制
御、統括脱硝制御、さらには単独のＮＯｘ発生源に対し
て複数に分岐される煙道にそれぞれ脱硝プロセスが設置
されているプラントのユニット脱硝制御などを含む概念
である。

【０１０９】このグループ脱硝プロセス１０は、複合プ
ラント、シンプルサイクルプラントその他ＮＯｘを発生
する発電プラント等の複数のユニットと複数の個別脱硝
プロセスとからなり、各ユニットにそれぞれ個別脱硝プ
ロセスが設置されている。

【０１１０】各ユニットの一例は、例えば燃焼器１１、
ガスタービン１２、燃料の燃焼によって発生する排気ガ
スを導く排気ダクト１３および排気ガスを大気に放出す
る煙突１４その他必要な機器(図示せず）等によって構
成されている。

【０１１１】各個別脱硝プロセスは、グループ脱硝制御
装置２０から設定される設定値ｓｖｉ（ｉ＝１，２，
…，ｎ）のもとに所要の調節演算を実行し弁操作信号を
取出す軸制御装置１５、排気ダクト１３内に設置される
アンモニア噴霧器１６、この噴霧器１６下流側に設置さ
れる脱硝触媒１７、軸制御装置１５からの弁操作信号を
受けて弁開度が調整されて所要量のアンモニアを注入す
るアンモニア注入弁１８ａ、この注入弁１８ａを介して
注入されるアンモニアと空気ブロア１８ｂから送り込ま
れてくる空気とを混合しアンモニア噴霧器１６に供給す
る混合器１９等によって構成され、このアンモニア噴霧
器１６から排気ダクト１３内の脱硝触媒１７に吹きかけ
ることにより、排気ガス中のＮＯｘ発生量を低減する構
成となっている。

【０１１２】前記グループ脱硝制御装置２０は、本発明
の要部となる部分であって、個別脱硝プロセスに必要な
特性及び条件などのデータを設定するパラメータ・条件
データ設定手段２１と、これらパラメータおよび条件設
定データのもとに最適化処理によってグループ脱硝プロ
セス全体から排出されるＮＯｘ量を適切な状態に抑制
し、かつ、アンモニア使用量を最小化するために、各個
別脱硝プロセスに対するＮＯｘ配分率を求める各脱硝プ
ロセスＮＯｘ配分処理手段２２と、このＮＯｘ配分率に
基づき、各個別脱硝プロセスの軸制御装置１６に与える
設定値を計算処理する設定値計算処理手段２３とによっ
て構成されている。

【０１１３】次に、以上のような装置の動作について説
明する。

【０１１４】先ず、パラメータ・条件データ設定手段２
１は、第1の実施の形態におけるパラメータ・条件デー
タ設定ステップＳ１で説明したように、各脱硝プロセス
の特性ｆ１（ｘ），ｆ２（ｘ），…，ｆｎ（ｘ）、グル
ープ全体のＮＯｘ排出量設定値(規制値）ｒその他の条
件データ等を設定し、各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手
段２２に入力する。

【０１１５】この各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手段２
２は、ＣＰＵで構成され、予め定める図5に示すプログ
ラムに従って所定の処理を実行する。先ず、最適化処理
のための仮定や最適化問題の定式化は第1の実施の形態
と同様であるとすれば、前記（５）式、（５ａ）式の制
約条件を満たしつつ前記（４）式の評価関数Ｊを最小化
するＮＯｘ排出量ｏ１，ｏ２，ｏ３を決定する必要があ
るが、そのためには計算開始の点，つまり計算開始の条
件値設定する（Ｓ１１）。制約条件は、グループ全体の
ＮＯｘ排出量設定値(規制値）がｒ、各脱硝プロセス１
〜３に対する排出ＮＯｘの体積流量がｏ１，ｏ２，ｏ３
とすれば、ｏ１＋ｏ２＋ｏ３≦ｒであるので、計算開始
条件値は下式の値を設定することになる。

【０１１６】 ｏ１（０）＝ｏ２（０）＝ｏ３（０）＝（１／３）ｒ この状態においてアンモニア注入量を少しずつ増やして
いき、各脱硝プロセスのＮＯｘ量がどの程度減少するか
のＮＯｘ変化分を計算する（Ｓ１２）。具体的には前記
（６）式に基づいて演算を実行する。なお、ステップＳ
１２において変数に付けたｋはｋ回目に得られた値（変
数に対する傾き）であることを表わす。

【０１１７】以上のようにしてＮＯｘ変化分に対し、制
約条件である前記(５）式、（５ａ）式を満たすように
最小値と比較を行いつつ、前記（７ａ）式〜（７ｃ）式
に基づき、各脱硝プロセスの修正ＮＯｘ量∧（ハット）
ｏｉ（１）（ｉ＝１，２，３）を計算する（Ｓ１３）。
この修正ＮＯｘ量∧（ハット）ｏｉ（１）は修正された
ＮＯｘ配分率に相当するものである。

【０１１８】しかる後、各脱硝プロセスの修正ＮＯｘ量
∧（ハット）ｏｉ（１）を加算し、その総和がグループ
全体のＮＯｘ排出量設定値ｒを越えているか否かを判断
し（Ｓ１４）、越えていない場合にはその修正ＮＯｘ量
をそのまま採用する（Ｓ１５）。ステップＳ１４におい
て修正ＮＯｘ量の総和がＮＯｘ排出量設定値ｒを越えて
いる場合には越えないような処理を実行する（Ｓ１６）
（前記（８ａ）式〜（８ｃ）式参照）。

【０１１９】以上のようにして修正ＮＯｘ量の総和が制
約条件を満たすような処理を行った後、計算終了条件を
満足したか否かを判断し（Ｓ１７）。ここで、計算終了
条件を満足していない場合、ｋを＋１インクリメントし
た後（Ｓ１８）、ステップＳ１２に戻り、同様の処理を
繰り返し実行し、各脱硝プロセスに対するアンモニア使
用量が少なく、かつ、ＮＯｘ排出量を低減化できる設定
値ｓｖ１，ｓｖ２，ｓｖ３を見つけ出し、設定値計算処
理手段２３に送出する。

【０１２０】なお、設定値計算処理手段２３は第1の実
施の形態で説明した設定値計算処理ステップＳ３と同様
であるので、ここではその説明を省略する。

【０１２１】従って、以上のような実施の形態によれ
ば、アンモニア注入量を少しずつ増やしながら、制約条
件を満たしつつ各脱硝プロセスのＮＯｘ減少変化分を計
算し、減少変化分が大きい脱硝プロセスほどＮＯｘ配分
率を大きくし、このＮＯｘ配分率に従って脱硝プロセス
を制御する制御装置のアンモニア注入設定値を決定する
ので、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すような脱硝制御
を実現できる。すなわち、本発明装置は、個別ユニット
のＮＯｘ発生量及び各脱硝プロセスの特性を用いて最適
化演算を行うことにより、各脱硝プロセスのＮＯｘ排出
量設定値を算出でき、従来の制御装置に比べて、例えば
同じ性能を維持しつつアンモニア消費量を格段に少なく
でき、環境的および経済的にも優れた脱硝制御装置を実
現できる。

【０１２２】(第３の実施の形態）第１及び第２の実施
の形態では、予め各脱硝プロセスの特性ｆ１（ｘ）〜ｆ
ｎ（ｘ）を設定することを前提としている。その理由
は、例えば発電プラントの排煙脱硝プロセスの特性は、
通常その運転開始前に確認することが要求されているの
で、その値を用いることが現実的とされているためであ
る。

【０１２３】しかし、脱硝プロセスの特性は、時間が経
過するに伴って変化することが経験的に知られている。
その結果、運転開始から時間が経つと、）既に得られて
いる特性と実際の特性との間に差異が生じる。このこと
は、実際の特性とは異なる過去の特性を用いて最適化処
理を行ったことになり、ひいては最適な運転とは言えな
くなり、本制御方法及び制御装置のメリットがなくな
る。

【０１２４】そこで、本実施の形態は、経時的な変化に
対応させるために、ユニット・脱硝プロセスを含むプラ
ントの運転データから脱硝プロセスの特性を取得する機
能を設けた構成例である。

【０１２５】以下、特性の取得手順を説明するが、当該
取得手順の説明はｉ軸の個別脱硝プロセスの適用例であ
り、グループ全体の場合には、以下の取得手順が第1軸
〜第ｎ軸に対して個別に実施することになる。

【０１２６】この実施の形態における各脱硝プロセスの
特性は、第１の実施の形態と同様に、アンモニア注入量
とＮＯｘ発生量とのモル比をｙ、ＮＯｘ排出量とＮＯｘ
発生量とのモル比をｘとすると、ｙとｘの関係は次式の
ような多項式で近似できる。

【０１２７】 ｙ＝ａ０＋ａ１ｘ＋ａ２ｘ²＋…＋ａｍｘ^m …（２１） 先ず、運転データからｙ，ｘの組を収集する。今、全部
でｎ組の収集データ（ｘ，ｙ）を得たものとすると、任
意のk番目の収集データに関し前記（２１）式の関係が
成立すると仮定したとき、n組の収集データの誤差を最
小にするパラメータ（ａ０，…，ａｍ）は以下の式から
計算できる。すなわち、

【０１２８】

【数４】

【０１２９】とおくと、前記（２１）式が常に成立する
ならば、 Ｙ＝Фθ ……（２３） となるので、 θ＝（Ф^TФ）^-1Ф^TＹ ……（２４） となり、この（２４）式から得られるθは、二乗誤差を
最小にする値となる。よって、（２４）式の計算式から
第ｉ軸の関数パラメータを取得できる。各軸の関数パラ
メータの取得に対しても同様の計算を用いて求めること
ができる。

【０１３０】従って、この実施の形態によれば、プラン
トの運転データであるアンモニア注入量とＮＯｘ発生量
とを収集し所定の演算を実行することにより、経時的な
変化に影響されない各脱硝プロセスの特性を容易に取得
でき、当該特性を用いることにより最適運転に必要な設
定値を取出すことができる。

【０１３１】(第４の実施の形態）以上述べた第３の実
施の形態はオフラインによる計算によって脱硝プロセス
の特性を求める例であるが、本実施の形態は、プラント
運転中にプランから運転データを取り込んでオンライン
による計算により各脱硝プロセスの特性を求める例であ
る。つまり、プラントの運転中に特性曲線のパラメータ
を求める制御方法及び制御装置である。

【０１３２】本実施の形態は、第1および第2の実施の形
態に関わる運転データからオンラインにて脱硝プロセス
の特性を取得する機能を設けた構成例である。

【０１３３】すなわち、この実施の形態は、第3の実施
の形態と同様に、アンモニア注入量とＮＯｘ発生量との
モル比をｙ、ＮＯｘ排出量とＮＯｘ発生量とのモル比を
ｘとすると、ｙとｘとの関係は前述したように（２１）
式で近似できる。

【０１３４】今、パラメータａ０，…，ａｎに関し、前
回の計算結果ａ０（ｔ−１），…，ａｎ（ｔ−１）が与
えられているとする。計算開始時に適宜なａ０（０），
…，ａｎ（０）を与えることにより、常に前回の計算結
果が利用できる。

【０１３５】

【数５】

【０１３６】とすると、前回の制御周期の計算結果θ
（ｔ−１）＋Ｐ（ｔ）と今回の制御周期に得られたデー
タｙ（ｔ），ｘ（ｔ）とを用いて、下記式のごとく新し
いパラメータθ（ｔ）と補助行列Ｐ（ｔ）が算出でき
る。

【０１３７】 Ｐ（ｔ）＝Ｐ（ｔ−１）−Ｐ（ｔ−１）ψ（ｔ）｛Ｉ＋ψ（ｔ）^T Ｐ（ｔ−１）ψ（ｔ）｝^-1ψ^T（ｔ）Ｐ（ｔ−１） ……（２６ａ） θ（ｔ）＝θ（ｔ−１）＋Ｐ（ｔ）ψ（ｔ） ｛ｙ（ｔ）−ψ（ｔ）^Tθ（ｔ−１）｝……（２６ｂ） 従って、以上のような実施の形態によれば、オンライン
にて脱硝プロセスの特性曲線のパラメータを取得でき、
運転を停止することなくパラメータを取得しつつ最適化
処理に利用できる。

【０１３８】（第5の実施の形態）この実施の形態は、
第1ないし第4の実施の形態で得られる過去の脱硝プロセ
スの特性と第３、第４の実施の形態で取得されるプラン
トの運転データおよびこれら運転データから求める脱硝
プロセスの特性を表示部に表示し、その特性の違いを一
目で分かるようにした例である。

【０１３９】図6はかかる実施の形態に関する脱硝制御
装置の一例を示す構成図ある。

【０１４０】このグループ脱硝制御装置２０は、前述し
たパラメータ・条件データ設定手段２１、各ユニットＮ
Ｏｘ配分処理手段２２、設定値計算処理手段２３の他、
各脱硝プロセスの特性関数を求めるために各ユニット・
各脱硝プロセスを含むプラントから必要なデータ例えば
アンモニア注入量，ＮＯｘ発生量，ＮＯｘ排出量その他
特性を求めるために必要なプロセス量などの運転データ
を取り込む入力ポートまたはインターフェース３１と、
データメモリ３２と、インターフェース３１を介して取
り込んだ運転データやパラメータ・条件データ設定手段
２１で既に設定されている各脱硝プロセスの特性データ
等を取り込んでデータメモリ３３に記憶するデータ記憶
手段３３と、運転データから各脱硝プロセスの特性を演
算するＣＰＵで構成された特性演算処理手段３４と、表
示すべき画像データを記憶する画像メモリ３５と、出力
制御手段３６と、表示部３７と、プリンタ３８等によっ
て構成されている。

【０１４１】前記データメモリ３２には、運転データ、
パラメータ・条件データ設定手段２１で既に設定されて
いる各脱硝プロセスの特性データの他、各脱硝プロセス
の特性を求めるための近似式データ、演算処理上必要な
固定データ、演算処理途中及び演算処理後の特性データ
その他必要なデータを記憶するものである。なお、少な
くとも運転データは各脱硝プロセスごとに区分して記憶
するものとする。

【０１４２】前記特性演算処理手段３４は、プログラム
データに基づいて所定周期ごとに運転データを取り込ん
でデータメモリ３２に記憶するとともに、このデータメ
モリ３２に記憶される運転データを用いて第３，第4の
実施の形態で説明したように各脱硝プロセスごとの特性
を演算し、外部からの表示指示に基づいて所要とする形
式で表示するためにデータメモリ３２から各脱硝プロセ
スごとの特性等を取出して画像メモリ３５に書込み、出
力制御手段３６を介して表示部３７に表示し、必要に応
じてプリンタ３８に出力する等の一連の処理を実行す
る。

【０１４３】なお、外部からの表示指示は如何なる形式
（図7（ａ）〜（ｆ））で表示するかによって異なる。

【０１４４】図７（ａ）はある同一の脱硝プロセスにお
ける第1〜第4の実施の形態に係る特性ｆ１（ｘ）と、当
該脱硝プロセスに係るプラントから取り込んだ運転デー
タ（イ）とこれら運転データから求めた今回の特性ｆ１
（ｘ）newとの表示比較例を示す図である。

【０１４５】なお、運転データから今回の特性ｆ１
（ｘ）newを求める例は、特性演算手段３４においてデ
ータメモリ３２に記憶される近似式或いは第３，第４の
実施の形態で求めた演算によって計算できる。

【０１４６】図７（ｂ）はデータメモリ３２から複数の
脱硝プロセスの特性ｆ１（ｘ）とｆ２（ｘ）とを取出し
て比較表示した例を示す図である。

【０１４７】図7（ｃ）はデータメモリ３２に記憶され
る特性演算の近似式を読み出して表示し、入力指示のも
とにオペレータから入力されるＮＯｘ排出量とＮＯｘ発
生量とのモル比ｘまたはアンモニア注入量とＮＯｘ発生
量とのモル比ｙに基づき、近似式を用いて自動的にモル
比ｙまたはモル比ｘを演算し表示する例である。そし
て、オペレータから入力される複数のＮＯｘ排出量とＮ
Ｏｘ発生量とのモル比ｘまたはアンモニア注入量とＮＯ
ｘ発生量とのモル比ｙに基づいて求めたモル比ｙまたは
モル比ｘはデータメモリ３２にテーブル化される。

【０１４８】図7（ｄ）は同図（ｃ）によって入力され
た複数のｘまたはｙに基づいて計算されたｙまたはｘの
一覧表を表示する例である。この表示の場合、表示部３
７の一画面に図７（ｃ）と同図（ｄ）とを上下または左
右に並べて表示してもよい。

【０１４９】図７（ｅ）はある脱硝プロセスに対し、種
々のパラメータを考慮したときの特性関数の違いを同時
表示した表示例を示す図である。

【０１５０】図7（ｆ）は同図（ｅ）を発展させた表示
例であって、パラメータの他、例えば触媒温度Ｔ等を考
慮した演算された特性関数を三次元表示した表例を示す
図である。

【０１５１】（その他の実施の形態） （１） 以上述べた実施の形態における個別脱硝プロセ
スの特性及び第5の実施の形態における表示例は、専ら
排出されるＮＯｘのモル数と発生したＮＯｘのモル数と
の比、アンモニアのモル数と発生したＮＯｘのモル数と
の比によって表現したものに限定したが、プラントから
得られるＮＯｘ量，アンモニア注入量以外の運転データ
であるプロセス量を用いて各脱硝プロセスの特性を求め
ることが出来る。ここで、言うプロセス量とは、例えば
ガスタービンの回転数・発電出力・燃料弁開度・起動時
間・排ガス温度・排ガス流量・排ガス圧力、排ガスを構
成する成分としての窒素ガス（Ｎ₂）・酸素ガス（Ｏ₂）
・窒素酸化物ガス（ＮＯｘ）・炭素酸化物（ＣＯｘ）・
硫黄酸化物（ＳＯｘ）・水分（Ｈ₂Ｏ）のそれぞれの濃
度及び流量、触媒温度、蒸気発生器が設置されている場
合には周囲の熱交換器の蒸気温度・蒸気圧力、蒸気ター
ビンの回転数・発電出力・加減弁開度・起動時間・給水
流量等を意味し、これらプロセス量のうち少なくとも1
つ以上を用いて、各脱硝プロセスの特性を算出でき、ま
た表示をすることも可能である。つまり、各脱硝プロセ
スの特性を求めるられるＮＯｘ量，アンモニア注入量以
外の他のプロセス量を用いて、各脱硝プロセスの特性を
演算し、最適化処理に利用することが可能である。これ
は、容易に類推可能であることから、特に上記実施の形
態では記述されていない。

【０１５２】（２） 上記実施の形態では、最適化のア
ルゴリズムとして、非線形計画法を使用したが、従来か
ら知られている例えばニューラルネットワーク、遺伝的
アルゴリズムなどを利用して最適化処理を行ってもよ
い。

【０１５３】（３） また、上記実施の形態では、最適
化処理に関し、説明を簡単にするために複数の仮定（ｂ
１１〜ｂ１８）を述べたが、これらの仮定を設けない場
合でも最適化処理が可能なアルゴリズムに容易に拡張で
きることは言うまでもない。また、各種の制約条件が存
在する場合でも、最適化処理を行うことが出来るように
アルゴリズムを拡張することは容易である。従って、こ
れらの拡張は容易に類推可能であることから、特に上記
実施の形態では記述されていない。さらに、グループ内
において特性の大きく異なるＮＯｘ発生源ないしは脱硝
プロセスが混在する場合であっても、最適化処理に有効
であることは言うまでもない。

【０１５４】（４） また、第１及び第２の実施の形態
では、複数の脱硝プロセスからなるプラントについて有
効な制御アルゴリズムであるのに対し、第３〜第５の実
施の形態では、グループ及び単独のＮＯｘ発生源および
単独の脱硝プロセスからなるプラントについて適用可能
な技術である。

【０１５５】（５） 脱硝プロセスの特性として、第１
〜第５の実施の形態では、関数の形で記述できるものと
したが、例えば図７（ｄ）に示すようにテーブル形式で
特性が与えられている場合でも、同様に適用可能であ
る。なお、テーブル形式で特性データが与えられた場合
には、例えば第1，第２の実施の形態における最適化処
理の中の傾き計算を行う部分について、何らかの関数で
データ間を補間して傾きを計算するとか、微分可能な関
数で近似して傾き計算を行う手法を使用できる。

【０１５６】その他、本発明は、上記実施の形態に限定
されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
可能であることは言うまでもない。

【０１５７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
脱硝プロセスの特性を有効に活用しつつ、最適化処理に
よって決定される各脱硝プロセスのＮＯｘ配分から定ま
る設定値を用いて制御することにより、グループ全体に
課される制約を満たしつつ、グループ全体でアンモニア
の消費量を大幅に低減化できる脱硝制御方法およびその
制御装置を提供できる。

【０１５８】また、プラントの運転データを用いて、オ
フラインまたはオンラインで容易に各脱硝プロセスの特
性を求めることができる脱硝制御装置を提供できる。

【０１５９】さらに、脱硝プロセスの特性その他の状態
を容易に確認でき、脱硝プロセスの健全性や特性変化を
把握でき、監視，制御及び経済性等の判断に広く利用で
き、非常に有益なものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る脱硝制御方法の一実施の形態を
説明する処理の流れ図。

【図２】 本発明方法と従来方法と脱硝制御の状態を表
わす図。

【図３】 同じく本発明方法と従来方法と脱硝制御の状
態を表わす図。

【図４】 本発明に係る脱硝制御装置の一実施の形態を
示す構成図。

【図５】 本発明装置の動作を説明するフローチャー
ト。

【図６】 本発明に係る脱硝制御装置の他の実施形態を
示す構成図。

【図７】 図6に示す装置を用いて脱硝プロセスの特性
を表示する一表示例図。

【図８】 従来の脱硝制御装置を説明する構成図。

【図９】 従来の別の脱硝制御装置を説明する構成図。

【符号の説明】

Ｓ１…パラメータ・条件データ設定ステップ Ｓ２…各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップ Ｓ３…設定値計算処理ステップ １０…グループ脱硝プロセス １５…軸制御装置 １６…アンモニア噴霧器 １７…脱硝触媒 １８ａ…アンモニア注入弁 ２１…パラメータ・条件データ設定手段 ２２…各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手段 ２３…設定値計算処理手段 ３６…表示部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4D002 AA12 AC01 AC10 BA03 BA06 BA14 CA01 CA11 CA20 DA07 EA02 GA02 GA03 GB01 GB02 GB06 GB08 HA10 4D048 AA06 AB02 AC04 CC38 DA01 DA10 5H004 GB04 HA02 HA04 HB02 HB04 KC09 KC10 KC14

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グループ脱硝プロセスを構成する複数の
   脱硝プロセスの制御用設定値を演算する脱硝制御方法に
   おいて、 前記各脱硝プロセスのアンモニア使用量の２乗を評価関
   数とし、かつ、前記各脱硝プロセスの排出ＮＯｘ量の総
   和が予め定める前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ
   排出量規制値を越えないことを制約条件とし、 この制約条件を満たしつつ前記評価関数を最小化する最
   適化演算処理を行い、前記制御用設定値に相当する前記
   各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率を決定することを特徴と
   する脱硝制御方法。
2. 【請求項２】 グループ脱硝プロセスを構成する複数の
   脱硝プロセスの制御用設定値を演算する脱硝制御方法に
   おいて、 少なくとも各脱硝プロセスの特性データ、前記グループ
   脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを設定す
   るパラメータ・条件設定ステップと、 この設定ステップによって設定される前記特性データか
   ら得られるアンモニア使用量の２乗を評価関数、前記グ
   ループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを
   制約条件として用い、この制約条件を満たしつつ前記評
   価関数を最小化する最適化演算処理を実行し、前記各脱
   硝プロセスのＮＯｘ配分率を決定する各脱硝プロセスＮ
   Ｏｘ配分処理ステップと、 このＮＯｘ配分処理ステップによって得られるＮＯｘ配
   分率に基づいて前記各脱硝プロセスの制御用設定値を演
   算出力する設定値計算処理ステップとを有することを特
   徴とする脱硝制御方法。
3. 【請求項３】 前記各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステ
   ップは、前記特性データから得られる各脱硝プロセスの
   ＮＯｘ発生量の総和が前記グループ脱硝プロセス全体の
   ＮＯｘ排出量規制値データと等しくなるようなＮＯｘ発
   生量に関する計算開始条件値を設定する第1のステップ
   と、各脱硝プロセスごとにアンモニア使用量を増加させ
   たときのＮＯｘ減少変化分を求める第2のステップと、
   このＮＯｘ減少変化分の大きさに応じてＮＯｘ配分率を
   修正する第3のステップと、この第３のステップによる
   配分率に基づく各脱硝プロセスの修正ＮＯｘ発生量の総
   和が前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制
   値データより小さいとき、それらの修正ＮＯｘ発生量に
   対応するＮＯｘ配分率を出力する第4のステップとを実
   行することを特徴とする請求項２に記載の脱硝制御方
   法。
4. 【請求項４】 グループ脱硝プロセスを構成する複数の
   脱硝プロセスの制御用設定値を演算する脱硝制御装置に
   おいて、 前記各脱硝プロセスのアンモニア使用量の２乗を評価関
   数とし、また前記各脱硝プロセスの排出ＮＯｘ量の総和
   が予め定める前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排
   出量規制値を越えないことを制約条件とする手段と、 この制約条件を満たしつつ前記評価関数を最小化する最
   適化演算処理を行い、前記各脱硝プロセスのＮＯｘ配分
   率を決定する最適化問題解法手段とを備え、 この各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率に対応する前記制御
   用設定値を得るようにしたことを特徴とする脱硝制御装
   置。
5. 【請求項５】 グループ脱硝プロセスを構成する複数の
   脱硝プロセスの制御用設定値を演算する脱硝制御装置に
   おいて、 少なくとも各脱硝プロセスの特性データ、前記グループ
   脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを設定す
   るパラメータ・条件設定手段と、 この設定手段によって設定される前記特性データから得
   られるアンモニア使用量の２乗を評価関数、前記グルー
   プ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを制約
   条件として用い、この制約条件を満たしつつ前記評価関
   数を最小化する最適化演算処理を実行し、前記各脱硝プ
   ロセスのＮＯｘ配分率を決定する各脱硝プロセスＮＯｘ
   配分処理手段と、 このＮＯｘ配分処理手段によって得られるＮＯｘ配分率
   に基づいて前記各脱硝プロセスの制御用設定値を演算出
   力する設定値計算処理手段とを備えたことを特徴とする
   脱硝制御装置。
6. 【請求項６】 前記各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手段
   は、前記特性データから得られる各脱硝プロセスのＮＯ
   ｘ発生量の総和が前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯ
   ｘ排出量規制値データと等しくなるようなＮＯｘ発生量
   に関する計算開始条件値を設定する設定手段と、各脱硝
   プロセスごとにアンモニア使用量を増加させたときのＮ
   Ｏｘ減少変化分を求めるＮＯｘ減少変化分演算手段と、
   このＮＯｘ減少変化分の大きさに応じてＮＯｘ配分率を
   修正する配分率修正手段と、この配分率に基づく各脱硝
   プロセスの修正ＮＯｘ発生量の総和が前記グループ脱硝
   プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データより小さいか
   否かを判断し、小さいときそれらの修正ＮＯｘ発生量に
   対応するＮＯｘ配分率を出力する判断手段とを設けたこ
   とを特徴とする請求項５に記載の脱硝制御装置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の脱硝制御装置におい
   て、 前記各脱硝プロセスを含むプラントの運転データ、運転
   開始前または運転中の運転データから求められる前記各
   脱硝プロセスの特性データ等を記憶するデータ記憶手段
   と、このデータ記憶手段に記憶される特性データの中か
   ら同一の脱硝プロセスの過去特性データ及び前記運転デ
   ータから得られる今回特性データとを読み出して比較表
   示し、或いは複数の脱硝プロセスの特性データを読み出
   して比較表示し、或いは種々の異なる運転データである
   パラメータを考慮して得られた脱硝プロセスの特性デー
   タを読み出して二次元または三次元にて比較表示する表
   示制御手段とを設けたことを特徴とする脱硝制御装置。
8. 【請求項８】 請求項５に記載の脱硝制御装置におい
   て、 前記各脱硝プロセスを含むプラントの運転データ、運転
   開始前または運転中の運転データから求められる前記各
   脱硝プロセスの特性データ、前記運転データの少なくと
   もアンモニア注入量とＮＯｘ発生量の第1のモル比とＮ
   Ｏｘ排出量と前記ＮＯｘ発生量との第2のモル比との関
   係の近似式データ等を記憶するデータ記憶手段と、入力
   指示のもとに入力される前記第１または第2のモル比に
   基づき、前記データ記憶手段に記憶される前記近似式に
   より前記第2または第１のモル比を計算する手段と、こ
   の計算結果を順次テーブル化し表示する表示制御手段と
   を備えたことを特徴とする脱硝制御装置。
9. 【請求項９】 前記各脱硝プロセスの特性データとして
   は、プラント運転前に予め確認する各脱硝プロセスの特
   性データまたは前記各脱硝プロセスを含むプラントの運
   転データであるオフライン時またはオンライン時のアン
   モニア注入量とＮＯｘ発生量のモル比とＮＯｘ排出量と
   前記ＮＯｘ発生量とのモル比との多項式の関係から求め
   る各脱硝プロセスの特性データを用いることを特徴とす
   る請求項５、請求項７及び請求項８の何れか１つに記載
   の脱硝制御装置。
10. 【請求項１０】 前記各脱硝プロセスの特性データは、
    プラントから得られる運転データのうち、アンモニア注
    入量，ＮＯｘ発生量およびＮＯｘ排出量以外のプロセス
    量から求める各脱硝プロセスの特性データを用いること
    を特徴とする請求項５、請求項７及び請求項８の何れか
    １つに記載の脱硝制御装置。