JP2006247573A

JP2006247573A - Denitration control apparatus for combined cycle power generation plant

Info

Publication number: JP2006247573A
Application number: JP2005069838A
Authority: JP
Inventors: Hiroyasu Shimizu; 裕泰清水
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2006-09-21

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To properly decrease emission of nitrogen oxide in a system and prevent excess injection of ammonia even if the load instructions for respective shafts are not even. <P>SOLUTION: An affiliated denitration control apparatus 23 controls the discharge amount setting values of nitrogen oxide in a system corresponding to the load instruction values P<SB>a</SB>, P<SB>b</SB>, and P<SB>c</SB>of the respective shafts and outputs the discharge amount setting values Q<SB>ra0</SB>, Q<SB>rb0</SB>, and Q<SB>rc0</SB>for lowering the discharge amounts of nitrogen oxide at the same ratio for the respective shafts. The denitration control apparatus 22a, 22b, and 22c for the respective shafts control the injection amounts of ammonium fed to the respective denitration apparatus 18a, 18b, and 18c of waste heat recovery boilers 15a, 15b, and 15c by selecting the lower values between the nitrogen oxide concentration set values Q<SB>ra</SB>, Q<SB>rb</SB>, and Q<SB>rc</SB>respectively differently set for the respective shafts and the concentration set values calculated by converting the discharge amount setting values Q<SB>ra0</SB>, Q<SB>rb0</SB>, and Q<SB>rc0</SB>controlled by the affiliated denitration control apparatus 23 into the concentrations. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、コンバインドサイクル発電プラントの各軸の負荷指令が均一でない場合であってもアンモニアの過注入を防止できるコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置に関する。 The present invention relates to a denitration control apparatus for a combined cycle power plant that can prevent over-injection of ammonia even when the load command of each axis of the combined cycle power plant is not uniform.

コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンと蒸気タービンとを組み合せて熱効率を向上させ、高効率および高運用性を図った火力発電プラントである。すなわち、コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンからの排ガスを排熱回収ボイラに導き、排熱回収ボイラで発生した蒸気で蒸気タービンを駆動するように構成され熱効率を向上させている。通常、コンバインドサイクル発電プラントでは、複数のガスタービンの各々のガスタービンに対応してそれぞれ軸を形成し、これらの複数の軸をまとめて系列を形成し、これらの複数の系列をまとめて発電所を形成している。各軸には、ガスタービンと蒸気タービンとを一軸で連結し発電機を駆動する一軸型やガスタービンと蒸気タービンとを別軸とした多軸型とがある。 The combined cycle power plant is a thermal power plant that combines a gas turbine and a steam turbine to improve thermal efficiency and achieve high efficiency and high operability. That is, the combined cycle power plant is configured to guide the exhaust gas from the gas turbine to the exhaust heat recovery boiler and drive the steam turbine with the steam generated in the exhaust heat recovery boiler, thereby improving the thermal efficiency. Usually, in a combined cycle power plant, a shaft is formed corresponding to each gas turbine of a plurality of gas turbines, a group is formed by combining these shafts, and a power plant is formed by combining these plurality of shafts. Is forming. Each shaft includes a single-shaft type in which a gas turbine and a steam turbine are connected by a single shaft to drive a generator, and a multi-shaft type in which the gas turbine and the steam turbine are separate shafts.

このような高効率なコンバインドサイクル発電プラントにおいては、ガスタービンで仕事を終えた排ガスには窒素酸化物（以下ＮＯ_xという）が含まれているので、排熱回収ボイラに設けられた脱硝装置によりアンモニア（ＮＨ₃）と反応させてＮＯ_xを除去するようにしている（例えば、特許文献１参照）。 In such a high-efficiency combined cycle power plant, the exhaust gas that has finished work in the gas turbine contains nitrogen oxides (hereinafter referred to as NO _x ), so a denitration device installed in the exhaust heat recovery boiler is used. Reaction with ammonia (NH ₃ ) removes NO _x (see, for example, Patent Document 1).

また、コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御は、複数の系列に対して系列負荷制御することが基本となっており、系列負荷指令値を各軸が均等に分担して制御するようになっている。 The load control of the combined cycle power plant is based on the series load control with respect to a plurality of series, and the series load command values are equally controlled by each axis.

従って、系列脱硝制御装置から各軸に対してＮＯ_xの排出量の設定値を変化させる場合にも同様に、同じ値のＮＯ_x設定値（排出量ベース）を出力することになる。各軸の分担する負荷が均等であることから、同じ値のＮＯ_x設定値に対して同じ割合でＮＯ_xの排出量が変化し、ＮＯ_xの排出量もほぼ均等となる。
特開２００１−３４９２０６号公報 Therefore, when the set value of the NO _x emission amount is changed for each axis from the series denitration control device, the same NO _x set value (discharge amount base) is output in the same manner. Since the sharing load of each axis is equal, emissions of the NO _x is changed at the same rate with respect to NO _x set value of the same value, emissions of the NO _x are approximately equal.
JP 2001-349206 A

しかし、コンバインドサイクル発電プラントの負荷制御は、系列負荷制御の考え方から軸負荷制御へと変わり、系列負荷指令に対して、各軸への軸負荷指令は必ずしも均一でなくなってきている。各軸の軸負荷指令が変化しても所定の運用負荷帯では、ＮＯ_x濃度設定値は一定値を保つように制御されているので、所定の運用負荷帯内で、低負荷で運用している軸は排ガス流量が少なくＮＯ_x排出量が少なくなる特性にあり、高負荷で運用している軸は排ガス流量が多くＮＯ_x排出量が多くなる特性にある。 However, the load control of the combined cycle power plant is changed from the concept of the series load control to the axis load control, and the axis load command to each axis is not necessarily uniform with respect to the series load command. Even if the axial load command of each axis changes, the NO _x concentration setting value is controlled to keep a constant value in a predetermined operating load band. the axes are located on the properties less exhaust gas flow rate is less NO _x emissions, the axes are operating in a high load in properties the greater the exhaust gas flow rate is much NO _x emissions.

従って、負荷指令は同じに保ったままで、系列としてのＮＯ_xの排出量を５％低下させたＮＯ_x設定値とした場合、もとのＮＯ_xの排出量が多い軸は抑制量が大きく、ＮＯ_xの排出量が少ない軸は少ない抑制量となる。このことから、ＮＯ_xの抑制量の多い軸はもとのＮＯ_xの排出量の５％以上の抑制量となり、アンモニア注入量の増加に伴いリークアンモニア量が増大してしまう可能性がある。 Thus, while the load instruction is kept the same, when the NO _x set value emissions of the NO _x reduced 5% as a sequence, the axial emissions original of the NO _x often large amount control, emissions of the NO _x is small axis is less inhibiting amount. Therefore, often the shaft of inhibiting amount of the NO _x becomes 5% or more inhibition of emissions of the original of the NO _x, the leakage amount of ammonia with an increase in the ammonia injection amount is likely to increase.

図６は、従来例におけるＮＯ_xの排出量の変化状態の説明図である。図６では、各軸の軸負荷指令がそれぞれ異なり所定の運用負荷帯で一定値のＮＯ_xの濃度（５．０ppm）で運転されている状態Ａ１から、ＮＯ_xの排出量を５％低下させたＮＯ_x設定値とした状態Ａ２になったときのＮＯ_xの排出量の変化状態を示している。 FIG. 6 is an explanatory diagram of a change state of the NO _x emission amount in the conventional example. In Figure 6, from which the state A1 which is operated at a concentration (5.0 ppm) of the NO _x constant value at a predetermined operating load zone axis load command is different from each of the axes, to reduce the emissions of the NO _x 5% In addition, a change state of the NO _x emission amount when the state A2 is set to the NO _x set value is shown.

図６に示すように、初期の状態Ａ１では、１軸は４００(MW)、２軸は３００(MW)、３軸は２００(MW)とそれぞれ異なる負荷指令で運転されているが、ＮＯ_x濃度は各軸とも同じ５．０(ppm）で運転されている。このときの各軸のＮＯ_xの排出量は、１軸は１５．０(m³N/h)、２軸は１０．０(m³N/h)、３軸は５．０(m³N/h)である。また、系列としてのＮＯ_xの排出量は、３０．０(m³N/h)である。 As shown in FIG. 6, the initial state A1, 1 axis 400 (MW), 2 axes 300 (MW), but three axes 200 and (MW) is operated at different load command, respectively, NO _x The concentration is operated at the same 5.0 (ppm) for each axis. At this time, the NO _x emission amount of each axis is 15.0 (m ³ N / h) for 1 axis, 10.0 (m ³ N / h) for 2 axis, 5.0 (m ^{3 for} 3 axis) N / h). Further, the NO _x emission amount as a series is 30.0 (m ³ N / h).

一方、各軸の負荷指令は同じに保ったままで、系列としてのＮＯ_xの排出量を５％低下させたＮＯ_x設定値２８．５(m³N/h)とした状態Ａ２では、同じ値のＮＯ_x設定値２８．５(m³N/h)に対して同じ割合でＮＯ_xの排出量を変化させるように制御されるので、１軸のＮＯ_xの排出量はＮＯ_x設定値２８．５(m³N/h)の１／３である９．５(m³N/h)、２軸も同様に９．５(m³N/h)となる。また、３軸は、ＮＯ_x設定値２８．５(m³N/h)の１／３である９．５(m³N/h)よりも小さいＮＯ_x設定値５．０(m³N/h)であるので、５％低下させたＮＯ_x設定値２８．５(m³N/h)に対してはＮＯ_x設定値５．０(m³N/h)を保持したままとなる。従って、状態Ａ２での系列としてのＮＯ_xの排出量は、２４．０(m³N/h)となり、５％低下させたＮＯ_x設定値２８．５(m³N/h)より小さい値となってしまう。 On the other hand, while the load instruction is kept the same in each axis, in the state A2 and the NO _x set value 28.5 with reduced emissions of the NO _x as sequence ^{5% (m 3 N / h} ), the same value of the NO _x set value 28.5 because they are controlled so as to (m ³ N / h) at the same rate with respect to changing the emission of the NO _x, 1 emission axis of the NO _x is NO _x set value 28 .5 (m ³ N / h) is 1/3 of ^{9.5 (m 3 N / h)} , 2 -axis similarly becomes ^{9.5 (m 3 N / h)} . Further, the three axes have a NO _x set value 5.0 (m ³ N) smaller than 9.5 (m ³ N / h) which is 1/3 of the NO _x set value 28.5 (m ³ N / h). / h), the NO _x set value of 5.0 (m ³ N / h) is maintained for the NO _x set value of 28.5 (m ³ N / h) decreased by 5%. . Accordingly, the NO _x emission amount as a series in the state A2 is 24.0 (m ³ N / h), which is a value smaller than the NO _x set value 28.5 (m ³ N / h) reduced by 5%. End up.

つまり、もとのＮＯ_xの排出量が多い１軸は抑制量が大きく（削減率３６．６％）、ＮＯ_xの排出量が少ない３軸は少ない抑制量（削減率０％）となる。また、１軸はＮＯ_x排出量の５％以上の抑制量｛３６．６％｝となり、アンモニア注入量が増加するとともにリークアンモニア量が増大してしまう可能性がある。 In other words, the uniaxial emissions often the original of the NO _x increases the amount of inhibition (reduction rate 36.6%), 3-axis emissions less of the NO _x becomes small inhibiting amount (reduction rate 0%). In addition, the uniaxial axis is a suppression amount {36.6%} of 5% or more of the NO _x emission amount, and the ammonia injection amount increases and the leak ammonia amount may increase.

本発明の目的は、各軸の負荷指令が均一でない場合であっても系列としての窒素酸化物の排出量を適正に低下させることができ、アンモニアの過注入を防止できるコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置を提供することである。 An object of the present invention is to denitrate a combined cycle power plant that can appropriately reduce the nitrogen oxide emission amount as a series even when the load command of each axis is not uniform, and can prevent excessive injection of ammonia. It is to provide a control device.

請求項１の発明に係わるコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置は、ガスタービンと蒸気タービンと排熱回収ボイラとを組み合わせて構成され、各々のガスタービンに対応してそれぞれ軸を形成し、複数の軸をまとめて系列を形成したコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置において、系列として窒素酸化物の排出量を削減する場合、系列の窒素酸化物の排出量設定値を各軸の負荷指令値で按分することにより各軸が同じ割合で窒素酸化物の排出量を低下させるように、各軸に窒素酸化物の排出量設定値を出力する系列脱硝制御装置と、前記系列脱硝制御装置で按分された各軸の窒素酸化物の排出量設定値を濃度に換算した濃度設定値と予め各軸ごとに定められた軸個別の窒素酸化物の濃度設定値とのうち低値を選択して前記排熱回収ボイラの脱硝装置に供給するアンモニア注入量を制御する各軸脱硝制御装置とを備えたことを特徴とする。 A denitration control device for a combined cycle power plant according to the invention of claim 1 is configured by combining a gas turbine, a steam turbine, and an exhaust heat recovery boiler, and each has a shaft corresponding to each gas turbine. In a combined cycle power plant denitration control system that combines shafts to form a series, when reducing nitrogen oxide emissions as a series, the nitrogen oxide emission set values for the series are divided by the load command value for each axis. In order to reduce the emission amount of nitrogen oxides at the same rate by each axis, the series denitration control device that outputs the set value of nitrogen oxide emission amount to each axis and the series denitration control device were apportioned. Select a low value from the concentration set value obtained by converting the nitrogen oxide emission set value for each axis into a concentration, and the concentration set value for each axis determined in advance for each axis. Characterized in that a respective shaft denitration control unit for controlling the ammonia injection amount supplied to the denitration apparatus of the exhaust heat recovery boiler.

請求項２の発明に係わるコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置は、ガスタービンと蒸気タービンと排熱回収ボイラとを組み合わせて構成され、各々のガスタービンに対応してそれぞれ軸を形成し、複数の軸をまとめて系列を形成し、複数の系列をまとめて発電所を形成したコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置において、発電所として窒素酸化物の排出量を削減する場合、発電所の窒素酸化物の排出量設定値を各軸の負荷指令値で按分することにより各軸が同じ割合で窒素酸化物の排出量を低下させるように、各軸に窒素酸化物の排出量設定値を出力する発電所脱硝制御装置と、前記発電所脱硝制御装置で按分された各軸の窒素酸化物の排出量設定値を濃度に換算した濃度設定値と予め各軸ごとに定められた軸個別の窒素酸化物の濃度設定値とのうち低値を選択して前記排熱回収ボイラの脱硝装置に供給するアンモニア注入量を制御する各軸脱硝制御装置とを備えたことを特徴とする。 A denitration control device for a combined cycle power plant according to the invention of claim 2 is configured by combining a gas turbine, a steam turbine, and an exhaust heat recovery boiler, and each has a shaft corresponding to each gas turbine. In a combined cycle power plant denitration control system that combines shafts to form a power plant and forms a power plant, when reducing nitrogen oxide emissions as a power plant, the nitrogen oxides of the power plant Power generation that outputs the nitrogen oxide emission set value to each axis so that each axis decreases the nitrogen oxide emission rate at the same rate by apportioning the emission set value of each axis by the load command value of each axis Denitration control device, concentration set value converted to concentration of nitrogen oxide emission set value of each axis apportioned by power plant denitration control device, and individual axis set for each axis in advance Among the concentration setting of the nitrogen oxides by choosing a low value, characterized in that a respective shaft denitration control unit for controlling the ammonia injection amount supplied to the denitration apparatus of the exhaust heat recovery boiler.

請求項３の発明に係わるコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置は、請求項１または２の発明において、各軸の負荷指令値に対する各軸の窒素酸化物の排出量設定値は、計画値、設計値または各軸の試運転データを基に算出することを特徴とする。 The denitration control apparatus for a combined cycle power plant according to the invention of claim 3 is the invention according to claim 1 or 2, wherein the set amount of nitrogen oxide emission of each axis relative to the load command value of each axis is a planned value, design It is calculated based on the value or trial operation data of each axis.

本発明によれば、各軸脱硝制御装置に出力する各軸のＮＯ_xの排出量設定値（軸ＮＯ_x排出量設定値）を各軸の負荷指令値にて按分することにより、各軸が同じ割合でＮＯ_x排出量を低下させるので、各軸の負荷指令が均一でない場合であっても系列または発電所としてのＮＯ_x排出量を適正に低下させることができる。従って、アンモニアの過注入を防止できリークアンモニア量の増大を防止できる。 According to the present invention, the NO _x emission amount setting value (axis NO _x emission amount setting value) output to each axis denitration control device is apportioned by the load command value of each axis, whereby each axis is since reducing nO _x emissions amount at the same rate, it can be reduced properly nO _x emissions of a series or plant even if the load instruction is not uniform for each axis. Therefore, excessive injection of ammonia can be prevented, and an increase in the amount of leaked ammonia can be prevented.

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わるコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置の構成図である。コンバインドサイクル発電プラントは、各々のガスタービン１２ａ、１２ｂ、１２ｃに対応してそれぞれ軸１１ａ、１１ｂ、１１ｃが形成され、これらの複数の軸１１ａ、１１ｂ、１１ｃをまとめて１つの系列を形成している。図１では、複数の系列のうちの１系列のみを示しており、その１系列が３軸である場合を示している。また、ガスタービン１２ａ、１２ｂ、１２ｃと蒸気タービン１３ａ、１３ｂ、１３ｃとが同軸に連結された一軸型を示している。各々の軸１１ａ、１１ｂ、１１ｃは同一構成であるので、軸１１ａについて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a configuration diagram of a denitration control device for a combined cycle power plant according to an embodiment of the present invention. In the combined cycle power plant, shafts 11a, 11b, and 11c are formed corresponding to the gas turbines 12a, 12b, and 12c, respectively, and the shafts 11a, 11b, and 11c are combined to form one series. Yes. FIG. 1 shows only one of a plurality of series, and shows a case where the one series has three axes. Moreover, the uniaxial type with which gas turbine 12a, 12b, 12c and steam turbine 13a, 13b, 13c were connected coaxially is shown. Since each of the shafts 11a, 11b, and 11c has the same configuration, the shaft 11a will be described.

軸１１ａは、ガスタービン１２ａと蒸気タービン１３ａとを連結して発電機１４ａを駆動するように構成され、蒸気タービン１３ａには排熱回収ボイラ（ＨＲＳＧ）１５ａから蒸気が供給される。すなわち、空気圧縮機１６ａで圧縮された圧縮空気と燃料とを混合して燃焼器１７ａで燃焼し、その燃焼ガスでガスタービン１２ａを駆動し、ガスタービン１２ａの排ガスを排熱回収ボイラ１５ａに導く。排熱回収ボイラ１５ａは排ガスで蒸気を発生させ、図示省略の蒸気配管により蒸気タービン１３ａに蒸気を導き蒸気タービン１３ａを駆動する。 The shaft 11a is configured to connect the gas turbine 12a and the steam turbine 13a to drive the generator 14a, and steam is supplied to the steam turbine 13a from an exhaust heat recovery boiler (HRSG) 15a. That is, the compressed air compressed by the air compressor 16a and fuel are mixed and burned by the combustor 17a, the gas turbine 12a is driven by the combustion gas, and the exhaust gas of the gas turbine 12a is guided to the exhaust heat recovery boiler 15a. . The exhaust heat recovery boiler 15a generates steam from the exhaust gas, guides the steam to the steam turbine 13a through a steam pipe (not shown), and drives the steam turbine 13a.

排熱回収ボイラ１５ａにはＮＯ_xを除去する脱硝装置１８ａが設けられており、この脱硝装置１８ａにより排ガスに含まれるＮＯ_xを除去する。脱硝装置１８ａでは、ＮＯ_xとアンモニア（ＮＨ₃）とを反応させて水Ｈ₂Ｏと窒素Ｎ₂とを生成することにより、排ガスに含まれるＮＯ_xを除去する。すなわち、脱硝装置１８ａにはアンモニア流量調節弁１９ａを介してアンモニアＮＨ₃が供給され、脱硝装置１８ａに供給するアンモニア注入量は軸脱硝制御装置２０ａで制御される。 The exhaust heat recovery boiler 15a is provided with a denitration apparatus 18a for removing NO _x, to remove the NO _x contained in the exhaust gas by the NOx removal device 18a. In the denitration device 18a, NO _x and ammonia (NH ₃ ) are reacted to generate water H ₂ O and nitrogen N ₂ to remove NO _x contained in the exhaust gas. That is, ammonia NH ₃ is supplied to the denitration device 18a via the ammonia flow rate control valve 19a, and the ammonia injection amount supplied to the denitration device 18a is controlled by the shaft denitration control device 20a.

排熱回収ボイラ１５ａから排出されるＮＯ_x濃度は、ＮＯ_x計測装置２１ａで計測されて軸脱硝制御装置２０ａに入力され、軸脱硝制御装置２０ａは、ＮＯ_x計測装置２１ａで計測された排熱回収ボイラ１５ａからのＮＯ_x濃度がＮＯ_x濃度設定値になるように、脱硝装置１８ａに供給するアンモニア注入量を調節する。 The NO _x concentration discharged from the exhaust heat recovery boiler 15a is measured by the NO _x measuring device 21a and input to the shaft denitration control device 20a, and the shaft denitration control device 20a measures the exhaust heat measured by the NO _x measurement device 21a. The ammonia injection amount supplied to the denitration device 18a is adjusted so that the NO _x concentration from the recovery boiler 15a becomes the NO _x concentration set value.

ここで、各軸の軸脱硝制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃのＮＯ_x濃度設定値は、低値優先回路（ＬＶＧ）２２ａ、２２ｂ、２２ｃを介して入力される。低値優先回路２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、それぞれ各軸のＮＯ_x濃度の設定値である軸個別ＮＯ_x濃度設定値Ｑ_ra、Ｑ_rb、Ｑ_rc、および系列脱硝制御装置２３で算出された軸按分ＮＯ_x排出量設定値Ｑ_ra0、Ｑ_rb0、Ｑ_rc0をそれぞれの換算手段２９ａ、２９ｂ、２９ｃで濃度に換算した濃度設定値を入力し、いずれか小さい方を選択して各軸の軸脱硝制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃにＮＯ_x濃度設定値として出力する。軸按分ＮＯ_x排出量設定値Ｑ_ra0、Ｑ_rb0、Ｑ_rc0は、系列脱硝制御装置２３により、系列全体としてのＮＯ_xの排出量の設定値（系列ＮＯ_x排出量設定値）Ｑ_r0を各軸の負荷指令値Ｐ_a、Ｐ_b、Ｐ_cに応じて按分し、各軸が同じ割合でＮＯ_xの排出量を低下させるように求められる。 Here, the axis denitration controller 20a of each shaft, 20b, NO _x concentration setting of 20c, the low value preference circuit (LVG) 22a, 22b, are inputted through the 22c. The low value priority circuits 22a, 22b, and 22c are axis individual NO _x concentration setting values Q _ra , Q _rb , Q _rc , which are set values of the NO _x concentration of each axis, and axes calculated by the series denitration control device 23, respectively. apportioning NO _x emission setpoint Q _ra0, Q _rb0, Q _rc0 respective conversion means 29a, 29b, enter the concentration setting in terms of the concentration in 29c, the axis denitration of the select smaller one axis controller 20a, 20b, and outputs the concentration of NO _x set value 20c. Axis apportioning NO _x emission setpoint Q _ra0, Q _rb0, Q _rc0 is the sequence denitration controller 23, the set value of the emission of the NO _x as a whole series (sequence NO _x emission amount set value) Q _r0 each It is prorated according to the load command values P _a , P _b , and P _c of the shafts, and each shaft is required to reduce the NO _x emission amount at the same rate.

図２は、本発明の実施の形態における系列脱硝制御装置２３の構成図である。各軸の負荷指令値Ｐ_a、Ｐ_b、Ｐ_cは、関数発生器２４ａ、２４ｂ、２４ｃに入力され、関数発生器２４ａ、２４ｂ、２４ｃのそれぞれの関数Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3により負荷指令値Ｐ_a、Ｐ_b、Ｐ_cに応じたＮＯ_xの排出量Ｑ_a、Ｑ_b、Ｑ_cに変換する。 FIG. 2 is a configuration diagram of the series denitration control device 23 in the embodiment of the present invention. The load command values P _a , P _b , and P _{c for} each axis are input to the function generators 24a, 24b, and 24c, and the load command values P 1, F2, and F3 of the function generators 24a, 24b, and 24c are loaded. converting _a, P _b, emissions Q _a of the NO _x in accordance with the P _c, Q _b, the Q _c.

図３は、関数発生器２４の関数の一例を示す特性図である。一般に、各軸のＮＯ_xの排出量Ｑは各軸の発電機１４の負荷指令値Ｐに応じて変化し、負荷指令値Ｐが低いときはＮＯ_xの排出量Ｑはほぼ一定値で推移し、負荷指令値Ｐが所定値Ｐ1〜Ｐ2の範囲で増加するとＮＯxの排出量Ｑも増加し、負荷指令値Ｐが所定値Ｐ2を超えるとＮＯ_xの排出量Ｑはほぼ一定値で推移するという特性を有する。このような負荷指令値Ｐに対するＮＯ_xの排出量Ｑの関数Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3は、各軸ごとに異なるので各軸の試運転データを基に負荷指令値Ｐに対するＮＯ_xの排出量Ｑの関数Ｆ1、Ｆ2、Ｆ3を予め用意しておく。 FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of a function of the function generator 24. In general, the discharge amount Q of the NO _x for each axis varies according to the load command value P of the generator 14 for each axis, the discharge amount Q of the NO _x when the load command value P is low, remained roughly constant value , that the load command value P is also increased emissions Q of NOx with increasing the range of the predetermined value P1 to P2, the discharge amount Q of the NO _x when the load command value P exceeds the predetermined value P2 is to remain substantially constant value Has characteristics. Such a function F1 of the discharge amount Q of the load command value P for NO _x, F2, F3 is a function of the discharge amount Q of the NO _x is different for each axis based on commissioning data of each axis to the load command value P F1, F2, and F3 are prepared in advance.

関数発生器２４ａ、２４ｂ、２４ｃで得られた負荷指令値Ｐ_a、Ｐ_b、Ｐ_cに応じたＮＯ_xの排出量Ｑ_a、Ｑ_b、Ｑ_cは加算器２５で合計され、系列全体としてのＮＯ_x排出量Ｑ_t（Ｑ_t＝Ｑ_a＋Ｑ_b＋Ｑ_c）が求められる。また、各軸の負荷指令値Ｐ_a、Ｐ_b、Ｐ_cに応じたＮＯ_xの排出量Ｑ_a、Ｑ_b、Ｑ_cは、それぞれ除算器２６ａ、２６ｂ、２６ｃに入力され、系列全体としてのＮＯ_x排出量Ｑ_tで除算されて、負荷指令値Ｐ_a、Ｐ_b、Ｐ_cで按分されたＮＯ_xの排出量比率η_a、η_b、η_cが算出される。そして、乗算器２７ａ、２７ｂ、２７ｃで系列ＮＯ_x排出量設定値Ｑ_r0に各々のＮＯ_xの排出量比率η_a、η_b、η_cを乗算し、リミッタ２８ａ、２８ｂ、２８ｃでそれぞれ上下限および変化率制限を加えて、各々の軸按分ＮＯ_x排出量設定値Ｑ_ra0、Ｑ_rb0、Ｑ_rc0として出力する。 Function generator 24a, 24b, the load command value P _a obtained in 24c, P _b, emissions of the NO _x in accordance with the _{_{_{P c Q a, Q b,}}} Q c are summed by the adder 25, as a whole sequence NO _x emission amount Q _t (Q _t = Q _a + Q _b + Q _c ) is obtained. Further, NO _x emission amounts Q _a , Q _b , and Q _c corresponding to the load command values P _a , P _b , and P _c for each axis are input to the dividers 26 a, 26 _b , and 26 _c , respectively. is divided by the NO _x emissions Q _t, load command value P _a, P _b, emissions ratio eta _a of the NO _x which are proportionally distributed by P _{_c,} η _b, η _c is calculated. The multipliers 27a, 27b, 27c multiply the series NO _x emission set value Q _r0 by the respective NO _x emission ratios η _a , η _b , η _c, and the upper and lower limits are respectively set by the limiters 28a, 28b, 28c. and added to the change rate limiter, and outputs it as each axis apportioning NO _x emission setpoint _{_{_{Q ra0, Q rb0, Q rc0}}} .

このように、系列脱硝制御装置２３に各軸の軸脱硝制御装置２０ａ、２０ｂ、２０ｃに負荷指令値Ｐ_a、Ｐ_b、Ｐ_cに応じた軸按分ＮＯ_x排出量設定値Ｑ_ra0、Ｑ_rb0、Ｑ_rc0を出力する機能を付加したので、全ての軸が同じ割合でＮＯ_x排出量を低下させることができる。 Thus, the axial denitration controller 20a of each axis in series denitration controller 23, 20b, 20c to the load command value P _a, P _b, axial prorated according to P _c NO _x emission setpoint Q _ra0, Q _rb0 Since the function of outputting Q _rc0 is added, the NO _x emission amount can be reduced at the same rate for all axes.

ここで、系列ＮＯ_x排出量設定値Ｑ_r0を各軸の負荷指令値で按分するようにしたのは、以下の理由による。系列ＮＯ_x排出量設定値Ｑ_r0を各軸の実際のＮＯ_x排出量で按分すると、ＮＯ_x排出量設定値を変化させた瞬間から排出量が変化し、ＮＯ_x排出量設定値自体が不安定の状態となってしまう。その場合、ＮＯ_x排出量の変化開始時の値を一定期間保持しておき、ＮＯ_x排出量設定値自体が不安定になることを避けることも考えられるが、保持するタイミングと開放するタイミングとを適切に定めることが困難となる。そこで、実際のＮＯ_x排出量で按分することに代えて、各軸に対する負荷指令値からＮＯ_x排出量を想定し、その排出量を基に按分することとした。 Here, the reason why the series NO _x emission amount setting value Q _r0 is apportioned by the load command value of each axis is as follows. When the series NO _x emission setpoint Q _r0 proportional division in actual of the NO _x emissions of each axis, change in emission from the moment of changing NO _x emissions amount set value, the NO _x emission amount setpoint itself not It will be in a stable state. In that case, it may be possible to hold the value at the start of the change in the NO _x emission amount for a certain period and avoid the NO _x emission amount setting value itself becoming unstable. It is difficult to properly determine Therefore, instead of apportioning by the actual NO _x emission amount, the NO _x emission amount is assumed from the load command value for each axis, and apportioned based on the emission amount.

図４は、本発明の実施の形態におけるＮＯ_xの排出量の変化状態の説明図である。図４では、各軸の軸負荷指令がそれぞれ異なり所定の運用負荷帯で一定値のＮＯ_x濃度（５．０ppm）で運転されている状態Ａ１から、ＮＯ_xの排出量を５％低下させたＮＯ_x設定値とした状態Ａ２になったときのＮＯ_xの排出量の変化状態を示している。 FIG. 4 is an explanatory diagram of a change state of the NO _x emission amount in the embodiment of the present invention. In Figure 4, the concentration of NO _x state is operated at (5.0 ppm) A1 constant value at a predetermined operating load zone axis load command is different from each of the axes, and the emission of the NO _x reduced 5% This shows a change state of the NO _x emission amount when the state A2 is set to the NO _x set value.

図４に示すように、初期の状態Ａ１では、１軸は４００(MW)、２軸は３００(MW)、３軸は２００(MW)とそれぞれ異なる負荷指令で運転されているが、ＮＯ_x濃度は各軸とも同じ５．０(ppm）で運転されている。このときの各軸のＮＯ_xの排出量は、１軸は１５．０(m³N/h)、２軸は１０．０(m³N/h)、３軸は５．０(m³N/h)である。また、系列としてのＮＯ_xの排出量は、２９．６(m³N/h)である。 As shown in FIG. 4, the initial state A1, 1 axis 400 (MW), 2 axes 300 (MW), but three axes 200 and (MW) is operated at different load command, respectively, NO _x The concentration is operated at the same 5.0 (ppm) for each axis. At this time, the NO _x emission amount of each axis is 15.0 (m ³ N / h) for 1 axis, 10.0 (m ³ N / h) for 2 axis, 5.0 (m ^{3 for} 3 axis) N / h). Further, the NO _x emission amount as a series is 29.6 (m ³ N / h).

一方、各軸の負荷指令は同じに保ったままで、系列としてのＮＯ_xの排出量を５％低下させたＮＯ_x設定値２８．５(m³N/h)とした状態Ａ２では、負荷指令値に応じて各軸のＮＯ_xの排出量を変化させるように制御されるので、１軸のＮＯ_xの排出量、２軸のＮＯ_xの排出量、３軸のＮＯ_xの排出量の比率は、状態Ａ１のときと同じ比率になる。つまり、１軸のＮＯ_xの排出量は状態Ａ１のときのＮＯ_xの排出量１５．０(m³N/h)の約５％減（９５％）である１４．２５(m³N/h)、２軸のＮＯ_xの排出量は状態Ａ１のときのＮＯ_xの排出量１０．０(m³N/h)の約５％減（９５％）である９．５(m³N/h)、３軸のＮＯ_xの排出量は状態Ａ１のときのＮＯ_xの排出量５．０(m³N/h)の約５％減（９５％）である４．７５(m³N/h)となる。 On the other hand, load command for each axis while maintaining the same, in the state A2 and the NO _x set value 28.5 for the emissions of the NO _x reduced 5% as a sequence (m ³ N / h), the load command since is controlled to vary the emission of the NO _x of each axis according to the value, 1 emissions axis of the NO _x, emissions biaxial of the NO _x, the ratio of the emission of the NO _x in the three-axis Becomes the same ratio as in the state A1. In other words, the uniaxial NO _x emission amount is about 5% reduction (95%) of the NO _x emission amount 15.0 (m ³ N / h) in the state A1, 14.25 (m ³ N / h). h) The biaxial NO _x emission amount is about 5% reduction (95%) of the NO _x emission amount 10.0 (m ³ N / h) in the state A1 9.5 (m ³ N / h) The triaxial NO _x emission amount is about 5% reduction (95%) of the NO _x emission amount 5.0 (m ³ N / h) in the state A1, 4.75 (m ³ N / h).

従って、状態Ａ２での系列としてのＮＯ_xの排出量は、２８．５(m³N/h)となり、５％低下させたＮＯ_x設定値２８．５(m³N/h)と等しい値となる。この場合、１軸、２軸、３軸ともに削減率は５％になり、アンモニア注入量の増加に伴うリークアンモニア量の増大も抑制できる。 Accordingly, the NO _x emission amount as a series in the state A2 is 28.5 (m ³ N / h), and is equal to the NO _x set value 28.5 (m ³ N / h) reduced by 5%. It becomes. In this case, the reduction rate for each of the 1 axis, 2 axis, and 3 axes is 5%, and the increase in the leaked ammonia amount accompanying the increase in the ammonia injection amount can be suppressed.

以上の説明では、系列としてのＮＯ_x排出量設定値を各軸の負荷指令値で按分することにより、各軸が同じ割合でＮＯ_x排出量を低下させる場合について説明したが、発電所としてのＮＯ_x排出量設定値を各軸の負荷指令値で按分することにより、各軸が同じ割合でＮＯ_x排出量を低下させる場合についても適用できる。 In the above description, by apportioning NO _x emissions amount set value of the sequence at the load command value of each axis has been described for the case where respective axes reduces NO _x emissions amount at the same rate, as a power plant The present invention can also be applied to a case in which the NO _x emission amount set value is apportioned by the load command value of each axis to reduce the NO _x emission amount at the same rate for each axis.

図５は、その場合のコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置の構成図である。図１に対して、系列脱硝制御装置２３に代えて、発電所脱硝制御装置３０が設けられている。図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。 FIG. 5 is a configuration diagram of the denitration control device of the combined cycle power plant in that case. 1, a power plant denitration control device 30 is provided instead of the series denitration control device 23. The same elements as those in FIG.

発電所脱硝制御装置３０はコンバインドサイクル発電プラントとしてのＮＯ_x排出量設定値Ｑ_ｒを入力し、そのＮＯ_x排出量設定値Ｑ_ｒを各軸の負荷指令値Ｐ_ａ〜Ｐ_ｎで按分する。すなわち、各軸の負荷指令値Ｐ_ａ〜Ｐ_ｎで按分した軸按分ＮＯ_x排出量設定値Ｑ_ra0〜Ｑ_rｎ0をそれぞれ演算する。軸按分ＮＯ_x排出量設定値Ｑ_ra0〜Ｑ_rｎ0は換算手段２９ａ〜２９ｎでＮＯ_x濃度設定値に換算され、低値優先回路（ＬＶＧ）２２ａ〜２２ｎに入力される。低値優先回路２２ａ〜２２ｎは、それぞれ各軸のＮＯ_x濃度の設定値である軸個別ＮＯ_x濃度設定値Ｑ_ra、〜Ｑ_rｎ、および発電所脱硝制御装置３０で算出された軸按分ＮＯ_x排出量設定値Ｑ_ra0、Ｑ_rb0、Ｑ_rc0をそれぞれの換算手段２９ａ〜２９ｎで濃度に換算した濃度設定値を入力し、いずれか小さい方を選択して各軸の軸脱硝制御装置２０ａ〜２０ｎにＮＯ_x濃度設定値として出力する。これにより、各軸の軸脱硝制御装置２０ａ〜２０ｎは、そのＮＯ_x濃度設定値になるように制御する。例えば、コンバインドサイクル発電プラントとしてのＮＯ_xの排出量を５％低下させたＮＯ_x排出量設定値Ｑ_ｒである場合には、各軸１１ａ〜１１ｎが同じ割合でＮＯ_xの排出量を低下させるように制御する。 The power plant denitration control device 30 inputs the NO _x emission set value Q _r as the combined cycle power plant, and apportions the NO _x emission set value Q _r by the load command values P _{a to} P _n of each axis. In other words, calculates the axial apportioning NO _x emission setpoint Q _ra0 to Q _rn0 was prorated by the load command value _P a to P _n of each axis. Axis apportioning NO _x emission setpoint Q _ra0 to Q _rn0 is converted to concentration of NO _x set value conversion means 29A～29n, is input to the low value preference circuit (LVG) 22a through 22n. The low-value priority circuits 22a to 22n are shaft individual NO _x concentration setting values Q _ra and to Q _rn that are set values of the NO _x concentration of each axis, respectively, and the shaft apportioning NO _x calculated by the power plant denitration control device 30. emission amount set value Q _ra0, Q _rb0, Q _rc0 to enter each conversion means concentration setting in terms of the concentration in 29A～29n, smaller one axial denitration controller for each axis by selecting 20a~20n Is output as the NO _x concentration set value. Thus, the axial denitration controller 20a~20n of each axis is controlled to be in the concentration of NO _x set value. For example, in the case of NO _x NO _x emission amount set value Q _r that emissions were reduced 5% as combined cycle power plants, each axis 11a~11n reduces emissions of the NO _x at the same rate To control.

本発明の実施の形態によれば、現在排出している系列またはコンバインドサイクル発電プラントとしてのＮＯ_x排出量に対して、５％のＮＯ_x排出量を低下させる場合には、各軸はともに５％のＮＯ_x排出量を低下させるので、系列またはコンバインドサイクル発電プラントとしてのＮＯ_x排出量を要求通り低下させることができる。また、各軸のＮＯ_x排出量の削減率を同じできるので、特定の軸へのアンモニアの過注入も防止できる。 According to the embodiment of the present invention, when the relative NO _x emissions as a series or combined cycle power plant are currently discharged, reducing NO _x emissions of 5%, the respective axes are both 5 % of so reduces NO _x emissions amount can reduce NO _x emissions of a series or combined cycle power plant as required. In addition, since the reduction rate of the NO _x emission amount of each axis can be made the same, it is possible to prevent excessive injection of ammonia into a specific axis.

本発明の実施の形態に係わるコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置の一例を示す構成図。The block diagram which shows an example of the denitration control apparatus of the combined cycle power plant concerning embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における系列脱硝制御装置の構成図。The block diagram of the series denitration control apparatus in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態における関数発生器の関数の一例を示す特性図。The characteristic view which shows an example of the function of the function generator in embodiment of this invention. 本発明の実施の形態におけるＮＯ_xの排出量の変化状態の説明図。Illustration of emissions changing state of the NO _x in the embodiment of the present invention. 本発明の実施の形態に係わるコンバインドサイクル発電プラントの脱硝制御装置の他の一例を示す構成図。The block diagram which shows another example of the denitration control apparatus of the combined cycle power plant concerning embodiment of this invention. 従来例におけるＮＯ_xの排出量の変化状態の説明図。Illustration of emissions changing state of the NO _x in the conventional example.

Explanation of symbols

１１…軸、１２…ガスタービン、１３…蒸気タービン、１４…発電機、１５…排熱回収ボイラ、１６…空気圧縮機、１７…燃焼器、１８…脱硝装置、１９…アンモニア流量調節弁、２０…軸脱硝制御装置、２１…ＮＯ_x計測装置、２２…低値優先回路、２３…系列脱硝制御装置、２４…関数発生器、２５…加算器、２６…除算器、２７…乗算器、２８…リミッタ、２９…換算手段、３０…発電所脱硝制御装置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Shaft, 12 ... Gas turbine, 13 ... Steam turbine, 14 ... Generator, 15 ... Waste heat recovery boiler, 16 ... Air compressor, 17 ... Combustor, 18 ... Denitration device, 19 ... Ammonia flow control valve, 20 ... axis denitration controller, 21 ... NO _x measuring device, 22 ... lower-value preference circuit, 23 ... series denitration controller, 24 ... function generator, 25 ... adder, 26 ... divider, 27 ... multiplier, 28 ... Limiter, 29 ... conversion means, 30 ... power plant denitration control device

Claims

In a combined cycle power plant denitration control system configured by combining a gas turbine, a steam turbine, and an exhaust heat recovery boiler, each of which forms a shaft corresponding to each gas turbine, and a plurality of shafts are grouped together. ,
When reducing nitrogen oxide emissions as a series, each axis reduces nitrogen oxide emissions at the same rate by apportioning the set value of nitrogen oxide emissions by the load command value for each axis. A series denitration control device that outputs a nitrogen oxide emission amount set value to each axis,
A concentration setting value obtained by converting a nitrogen oxide emission amount setting value of each axis that is apportioned by the series denitration control device into a concentration, and a concentration setting value for each axis that is determined in advance for each axis. A denitration control device for a combined cycle power plant, comprising: a shaft denitration control device that selects a low value and controls an ammonia injection amount supplied to the denitration device of the exhaust heat recovery boiler.

A gas turbine, steam turbine, and exhaust heat recovery boiler are combined to form a shaft corresponding to each gas turbine, a plurality of shafts are combined to form a series, and a plurality of series are combined to form a power plant In the denitration control device of the combined cycle power plant that formed
When it is desired to reduce the emission of nitrogen oxides as a power plant, the nitrogen oxide emission set value of the power plant is divided by the load command value of each axis, so that each axis can reduce the emission of nitrogen oxide at the same rate. A power plant denitration control device that outputs a nitrogen oxide emission amount set value to each axis so as to reduce,
The concentration setting value obtained by converting the nitrogen oxide emission amount setting value of each axis apportioned by the power plant denitration control device into a concentration and the concentration setting value of the individual nitrogen oxide concentration predetermined for each axis. A denitration control device for a combined cycle power plant, comprising: a shaft denitration control device that controls an ammonia injection amount to be supplied to the denitration device of the exhaust heat recovery boiler by selecting a low value.

3. The combined cycle according to claim 1, wherein the nitrogen oxide emission amount setting value for each axis relative to the load command value for each axis is calculated based on a planned value, a design value, or trial operation data for each axis. Denitration control device for power plants.