JP2018161634A - Denitration control device and denitration control method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To control a denitration control device and a denitration method which enable a favorite denitration control even when dynamic characteristics of a control object vary.SOLUTION: According to one embodiment, a denitration control device that controls the treatment of injecting ammonia into a denitration device that decomposes nitrogen oxides in an exhaust gas from a combustion facility comprises a nitration oxide control part that outputs a command value of a flow rate of the ammonia on the basis of a measurement value of the concentration or the flow rate of the nitride oxides and the command value of the concentration or the flow rate of the nitrogen oxides. The denitration control device further comprises an ammonia control part that controls the injection treatment on the basis of a measurement value of the flow rate of the ammonia and the command value of the flow rate of the ammonia. The nitrogen oxide control part switches the command values of the flow rate of the ammonia into a first command value or a second command value to output the first or second command value to the ammonia control part.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態は、脱硝制御装置および脱硝制御方法に関する。   Embodiments described herein relate generally to a denitration control device and a denitration control method.

図４は、一般的な発電プラントの構成を部分的に示すブロック図であり、具体的には、発電プラントの脱硝システムの構成を示している。   FIG. 4 is a block diagram partially showing a configuration of a general power plant, and specifically shows a configuration of a denitration system of the power plant.

図４の発電プラントは、ガスタービンまたはボイラ１と、排気熱回収器２と、脱硝装置３と、脱硝制御装置４と、プラント制御装置５と、ＮＨ３（アンモニア）供給部６と、ＮＨ３流量調整弁７と、ＮＨ３流量計８とを備えている。以下、ガスタービンまたはボイラ１については、単にガスタービン１と略記する。 The power plant in FIG. 4 includes a gas turbine or boiler 1, an exhaust heat recovery device 2, a denitration device 3, a denitration control device 4, a plant control device 5, an NH 3 (ammonia) supply unit 6, and NH 3. A flow rate adjusting valve 7 and an NH 3 flow meter 8 are provided. Hereinafter, the gas turbine or boiler 1 is simply abbreviated as the gas turbine 1.

ガスタービン１などの燃焼設備は、その燃焼器から排気熱回収器２にＮＯＸ（窒素酸化物）を含む排ガスを排出する。排気熱回収器２は、ガスタービン１から排出された排ガスから排気熱を回収した後、排ガスを大気に放出する。排気熱回収器２は、ガスタービン１以外の燃焼装置から排出された排ガスから排気熱を回収してもよい。 A combustion facility such as the gas turbine 1 discharges exhaust gas containing NO x (nitrogen oxide) from the combustor to the exhaust heat recovery unit 2. The exhaust heat recovery device 2 recovers exhaust heat from the exhaust gas discharged from the gas turbine 1 and then releases the exhaust gas to the atmosphere. The exhaust heat recovery device 2 may recover the exhaust heat from the exhaust gas discharged from the combustion device other than the gas turbine 1.

ガスタービン１は、ガスタービン１の排ガス出口１ａに設けられたＯ２（酸素）濃度計１ｂとＮＯＸ濃度計１ｃとを備えている。Ｏ２濃度計１ｂは、排ガス出口１ａから排出される排ガス中のＯ２濃度を計測し、Ｏ２濃度の計測結果を脱硝制御装置４に出力する。ＮＯＸ濃度計１ｃは、排ガス出口１ａから排出される排ガス中のＮＯＸ濃度を計測し、ＮＯＸ濃度の計測結果を脱硝制御装置４に出力する。 The gas turbine 1 includes an O 2 (oxygen) concentration meter 1 b and a NO X concentration meter 1 c provided at the exhaust gas outlet 1 a of the gas turbine 1. The O 2 concentration meter 1 b measures the O 2 concentration in the exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet 1 a and outputs the measurement result of the O 2 concentration to the denitration control device 4. The NO X concentration meter 1 c measures the NO X concentration in the exhaust gas discharged from the exhaust gas outlet 1 a and outputs the measurement result of the NO X concentration to the denitration control device 4.

ガスタービン１はさらに、排ガス流量算出部１ｅとＮＯＸ発生量推定計算部１ｆとを有するガスタービン制御装置１ｄを備えている。排ガス流量算出部１ｅは、ガスタービン１で計測される各種信号を用いて、ガスタービン１から排出される排ガスの流量（排ガス流量）を算出し、排ガス流量の算出結果を脱硝制御装置４に出力する。ＮＯＸ発生量推定計算部１ｆは、ガスタービン１で計測される各種信号を用いて、ガスタービン１におけるＮＯＸ発生量の推定値（ＮＯＸ発生量推定値）を算出し、ＮＯＸ発生量推定値の算出結果を脱硝制御装置４に出力する。 Gas turbine 1 further includes a gas turbine control device 1d having the exhaust gas flow rate calculating portion 1e and NO X generation amount estimation calculation unit 1f. The exhaust gas flow rate calculation unit 1e calculates the flow rate of exhaust gas discharged from the gas turbine 1 (exhaust gas flow rate) using various signals measured by the gas turbine 1, and outputs the calculation result of the exhaust gas flow rate to the denitration control device 4. To do. NO X generation amount estimation calculation unit 1f, using various signal measured in the gas turbine 1 calculates the estimated value of the NO X generation amount in the gas turbine 1 (NO X generation amount estimation value), NO X generation amount The calculation result of the estimated value is output to the denitration control device 4.

排気熱回収器２は、排気熱回収器２の煙突入口２ａに設けられた第１および第２濃度計２ｂ、２ｃを備えている。第１および第２濃度計２ｂ、２ｃは、ガスタービン１から排出され煙突入口２ａを通過する排ガス中のＮＯＸ濃度を計測し、ＮＯＸ濃度の計測結果を脱硝制御装置４に出力する。 The exhaust heat recovery device 2 includes first and second densitometers 2 b and 2 c provided at the chimney inlet 2 a of the exhaust heat recovery device 2. The first and second concentration meters 2 b and 2 c measure the NO X concentration in the exhaust gas discharged from the gas turbine 1 and passing through the chimney inlet 2 a, and output the NO X concentration measurement result to the denitration control device 4.

排気熱回収器２はさらに、排気熱回収器２の排ガス入口２ｄに設けられたＮＯＸ計測部２ｅを備えている。ＮＯＸ計測部２ｅは、ガスタービン１から排出され排ガス入口２ｄを通過する排ガス中のＮＯＸ濃度を計測し、ＮＯＸ濃度の計測結果を脱硝制御装置４に出力する。排気熱回収器２はさらに、排ガス入口２ｄまたは煙突入口２ａに設けられたＯ２分析部２ｆを備えている。Ｏ２分析部２ｆは、排ガス入口２ｄまたは煙突入口２ａを通過する排ガス中のＯ２濃度を計測し、Ｏ２濃度の計測結果を脱硝制御装置４に出力する。 Exhaust heat recovery unit 2 is further provided with a NO X measurement unit 2e provided on the exhaust gas inlet 2d of the exhaust heat recoverer 2. The NO X measuring unit 2 e measures the NO X concentration in the exhaust gas discharged from the gas turbine 1 and passing through the exhaust gas inlet 2 d, and outputs the NO X concentration measurement result to the denitration control device 4. The exhaust heat recovery device 2 further includes an O 2 analyzer 2f provided at the exhaust gas inlet 2d or the chimney inlet 2a. The O 2 analysis unit 2 f measures the O 2 concentration in the exhaust gas passing through the exhaust gas inlet 2 d or the chimney inlet 2 a and outputs the measurement result of the O 2 concentration to the denitration control device 4.

本発電プラントでは、ＮＯＸ流量に関する環境基準を踏まえ、環境汚染負担の軽減を図るために、排気熱回収器２に脱硝装置３が設置されている。脱硝装置３は、ＮＯＸを含む排ガスと、独立に供給するＮＨ３とを脱硝装置３の触媒中で反応させ、これらを触媒の作用により窒素ガス（Ｎ２）と水蒸気（Ｈ２Ｏ）とに分解する（詳細は後述）。触媒は、脱硝装置３の脱硝触媒層３ａ内に存在している。脱硝装置３の動作は、脱硝制御装置４により制御され、脱硝制御装置４の動作は、プラント制御装置５により制御される。 In this power plant, based on environmental standards for NO X flow rate, in order to reduce environmental pollution burden, denitration apparatus 3 is installed in the exhaust heat recovery unit 2. The denitration device 3 reacts exhaust gas containing NO X and NH 3 supplied independently in the catalyst of the denitration device 3, and reacts these with nitrogen gas (N 2 ) and water vapor (H 2 O) by the action of the catalyst. (Details will be described later). The catalyst is present in the denitration catalyst layer 3 a of the denitration apparatus 3. The operation of the denitration device 3 is controlled by the denitration control device 4, and the operation of the denitration control device 4 is controlled by the plant control device 5.

排気熱回収器２に流入した排ガスは、脱硝装置３の脱硝触媒層３ａ内に導入される。一方、ＮＨ３供給部６から供給されたＮＨ３は、ＮＨ３流量調整弁７を介して脱硝装置３内に注入される。ＮＨ３供給部６およびＮＨ３流量調整弁７から脱硝装置３へのＮＨ３の注入処理は、脱硝制御装置４により制御される。ＮＨ３流量計８は、ＮＨ３流量調整弁７と脱硝装置３との間の流路を流れるＮＨ３の流量（ＮＨ３流量）を計測し、ＮＨ３流量の計測結果を脱硝制御装置４に出力する。 The exhaust gas flowing into the exhaust heat recovery device 2 is introduced into the denitration catalyst layer 3a of the denitration device 3. On the other hand, NH 3 supplied from the NH 3 supply unit 6 is injected into a denitration apparatus 3 via the NH 3 flow rate control valve 7. The injection process of NH 3 from the NH 3 supply unit 6 and the NH 3 flow rate adjusting valve 7 to the denitration device 3 is controlled by the denitration control device 4. NH 3 flow meter 8 measures the flow rate of NH 3 flowing in the flow path between the NH 3 flow rate adjusting valve 7 and the denitration apparatus 3 (NH 3 flow rate), the measurement result of the flow rate of NH 3 denitration controller 4 Output.

脱硝触媒層３ａでは、排ガス中のＮＯＸが、触媒の作用によりＮＨ３と反応する。その結果、ＮＯＸとＮＨ３は窒素と水とに分解されるが、一部のＮＯＸは未反応のまま煙突入口２ａを通過して煙突から放出される。脱硝装置３により処理されて煙突入口２ａを通過する排ガスを、処理済排ガスと呼ぶ。煙突入口２ａを通過する処理済排ガス中の未反応ＮＯＸ濃度は、第１濃度計２ｂまたは第２濃度計２ｃにより計測される。 In the denitration catalyst layer 3a, NO X in the exhaust gas reacts with NH 3 by the action of the catalyst. As a result, NO X and NH 3 are decomposed into nitrogen and water, but a part of NO X passes through the chimney inlet 2a and is released from the chimney without being reacted. The exhaust gas treated by the denitration device 3 and passing through the chimney inlet 2a is called treated exhaust gas. The unreacted NO X concentration in the treated exhaust gas passing through the chimney inlet 2a is measured by the first concentration meter 2b or the second concentration meter 2c.

放出される未反応のＮＯＸは、環境影響評価法に従って、ＮＯＸ流量の移動時間平均値を制限値以下に制御することが要求される。電気事業法の第３章第２節第２款の２の「環境影響評価に関する特例（第４６条の２〜第４６条の２３）」には、環境影響評価法に従うべき旨が記載されている。 The unreacted NO X released is required to control the moving time average value of the NO X flow rate below the limit value in accordance with the environmental impact assessment method. Chapter 3 Section 2 Subsection 2 “Special Cases for Environmental Impact Assessment (Article 46-2 to Article 46-23)” of the Electricity Business Law states that the Environmental Impact Assessment Law should be followed. Yes.

図５は、上記の脱硝制御装置４の構成を示すブロック図である。   FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of the denitration control device 4 described above.

脱硝制御装置４は、ＮＯＸ制御部４ａと、ＮＨ３制御部４ｂとを備えている。ＮＯＸ制御部４ａとＮＨ３制御部４ｂは、ガスタービン１で発生するＮＯＸに対して適切な量のＮＨ３を注入することで、煙突からのＮＯＸの排出量を目標値（指令信号）に保つために設けられており、それぞれ以下のような演算処理を行う。 The denitration control device 4 includes a NO X control unit 4a and an NH 3 control unit 4b. The NO X control unit 4 a and the NH 3 control unit 4 b inject an appropriate amount of NH 3 into the NO X generated in the gas turbine 1 to set the NO X emission amount from the chimney to a target value (command signal). ), And performs the following arithmetic processing respectively.

ＮＯＸ制御部４ａは、煙突入口２ａにおけるＮＯＸ濃度の計測値（ＮＯＸ＿ＰＶ）を第１濃度計２ｂまたは第２濃度計２ｃから受信し、この計測値をＮＯＸ濃度の指令値（ＮＯＸ＿ＳＶ）に調整するようにＮＨ３流量の指令値（ＮＨ３＿ＳＶ）を算出する。この演算には、ＮＯＸ濃度の計測値の他に、ガスタービン１におけるＯ２濃度、ＮＯＸ濃度、または排ガス流量の計測値、プラント制御装置５からの発電機出力指令値または負荷指令値（ＭＷＤ：Mega Watt Demand）等を用いてもよい。図５は、ＮＯＸ制御部４ａの作用を関数Ｃａ(ｓ)で示している。 NO X control unit 4a receives measurements of the NO X concentration at the chimney inlet 2a the (NO X _PV) from the first densitometer 2b or second densitometer 2c, the command value of the measured value NO X concentration (NO NH 3 flow rate of the command value to adjust the X _SV) calculating a (NH 3 _SV). For this calculation, in addition to the measured value of NO X concentration, the measured value of O 2 concentration, NO X concentration or exhaust gas flow rate in the gas turbine 1, the generator output command value or the load command value from the plant controller 5 ( MWD (Mega Watt Demand) or the like may be used. FIG. 5 shows the function of the NO X control unit 4a as a function Ca (s).

ＮＨ３制御部４ｂは、ＮＨ３流量の指令値をＮＯＸ制御部４ａから受信し、ＮＨ３流量の計測値（ＮＨ３＿ＰＶ）をＮＨ３流量計８から受信し、これら指令値と計測値との偏差がゼロに近付くようにＮＨ３流量調節弁７を開閉する。具体的には、ＮＨ３制御部４ｂは、この偏差がゼロに近付くように、ＮＨ３流量調節弁７への開度指令値（ＮＨ３＿ＭＶ）を算出して出力する。図５は、ＮＨ３制御部４ｂの作用を関数Ｃｂ(ｓ)で示している。 The NH 3 control unit 4b receives the NH 3 flow rate command value from the NO X control unit 4a, and receives the NH 3 flow rate measurement value (NH 3 _PV) from the NH 3 flow meter 8, and these command value and measurement value The NH 3 flow rate control valve 7 is opened and closed so that the deviation from the above approaches zero. Specifically, the NH 3 control unit 4b calculates and outputs an opening degree command value (NH 3 _MV) to the NH 3 flow rate control valve 7 so that this deviation approaches zero. FIG. 5 shows the function of the NH 3 control unit 4b as a function Cb (s).

図５はさらに、脱硝装置３等による脱硝プロセスを関数Ｇ(ｓ)でモデル化している。具体的には、ＮＨ３流量調節弁７の開度が開度指令値により制御され、ＮＨ３流量調節弁７を通過したＮＨ３により脱硝装置３が動作し、第１濃度計２ｂまたは第２濃度計２ｃがＮＯＸ濃度の計測値（ＮＯＸ＿ＰＶ）を出力し、ＮＨ３流量計８がＮＨ３流量の計測値（ＮＨ３＿ＰＶ）を出力する。関数Ｇ(ｓ)は、この脱硝プロセスをモデル化したものである。 FIG. 5 further models the denitration process by the denitration apparatus 3 or the like with a function G (s). Specifically, NH 3 opening of the flow regulating valve 7 is controlled by the opening command value, a denitration apparatus 3 is operated by NH 3 passing through the NH 3 flow rate control valve 7, first densitometer 2b or second densitometer 2c outputs the measured value of the NO X concentration (NO X _PV), NH 3 flow meter 8 outputs NH 3 flow rate measurement value (NH 3 _PV). The function G (s) models this denitration process.

脱硝制御装置４は、ＮＯＸ濃度の移動時間平均値の制御ブロックと、ＮＯＸ濃度の瞬時値の制御ブロックと、ＮＨ３流量の制御ブロックとを、カスケード型に接続して構成するのが一般的である。移動時間平均値の例は、１時間値、２０分間値、５分間値などである。 Denitration control device 4, a control block of the moving time average value of the NO X concentration, and a control block of the instantaneous value of the NO X concentration, and a control block of the NH 3 flow generally has to constructed by connecting in a cascade-type Is. Examples of the moving time average value are a 1 hour value, a 20 minute value, a 5 minute value, and the like.

以下では、ＮＯＸ制御部４ａがＮＯＸ濃度の瞬時値を制御し、ＮＨ３制御部４ｂがＮＨ３流量を制御する場合について説明するが、以下の説明は、ＮＯＸ制御部４ａが、ＮＯＸ濃度の移動時間平均値を制御する場合や、ＮＯＸ濃度の移動時間平均値と瞬時値とを制御する場合にも適用可能である。 In the following, a case where the NO X control unit 4a controls the instantaneous value of the NO X concentration and the NH 3 control unit 4b controls the NH 3 flow rate will be described. However, in the following explanation, the NO X control unit 4a The present invention can also be applied to the case of controlling the moving time average value of the X concentration or the case of controlling the moving time average value and the instantaneous value of the NO X concentration.

なお、ＮＯＸに関する瞬時値制御では、ＮＯＸ濃度の代わりに、ＮＯＸ排出量を表すその他の物理量を使用してもよい。このような物理量の例は、ＮＯＸ流量である。この場合には、ＮＯＸ流量の瞬時値が制御対象となる。これは、ＮＯＸに関する移動時間平均値の制御でも同様である。以下の説明は、ＮＯＸ制御部４ａが、ＮＯＸ濃度を制御する場合だけでなく、その他のＮＯＸ排出量を制御する場合にも適用可能である。 In the instantaneous value control regarding NO X , other physical quantities representing the NO X emission amount may be used instead of the NO X concentration. Examples of such physical quantities are the NO X flow rate. In this case, the instantaneous value of the NO X flow rate is the control target. This also applies to the control of the moving time averages about NO X. The following description is applicable not only when the NO X control unit 4a controls the NO X concentration, but also when other NO X emission amounts are controlled.

図５は、ＮＯＸ制御部４ａがＮＯＸ濃度の瞬時値を制御する作用を関数Ｃａ(ｓ)で表し、ＮＨ３制御部４ｂがＮＨ３流量を制御する作用をＣｂ(ｓ)で表している。関数Ｃａ(ｓ)や関数Ｃｂ(ｓ)は、線形伝達関数でなくてもよく、切替機や関数発生器などの非線形要素を含んでいてもよい。同様に、制御対象である脱硝プロセスを表す関数Ｇ(ｓ)も、線形伝達関数でなくてもよく、非線形関数や掛け算や割り算などの計算式で表してもよい。 FIG. 5 shows the function that the NO X control unit 4a controls the instantaneous value of the NO X concentration as a function Ca (s), and the function that the NH 3 control unit 4b controls the NH 3 flow rate as Cb (s). Yes. The function Ca (s) and the function Cb (s) may not be a linear transfer function, and may include a non-linear element such as a switching machine or a function generator. Similarly, the function G (s) representing the denitration process to be controlled may not be a linear transfer function, but may be represented by a non-linear function or a calculation formula such as multiplication or division.

ＮＯＸ濃度の瞬時値制御では、ＮＯＸ濃度の計測値（ＮＯＸ＿ＰＶ）がＮＯＸ濃度の指令値（ＮＯＸ＿ＳＶ）と一致するように、ＮＨ３流量の指令値（ＮＨ３＿ＳＶ）を増減させて出力する。ＮＨ３流量の制御では、ＮＨ３流量の計測値（ＮＨ３＿ＰＶ）がＮＨ３流量の指令値（ＮＨ３＿ＳＶ）と一致するように、ＮＨ３流量調節弁７への開度指令値（ＮＨ３＿ＭＶ）を増減させて出力する。 The instantaneous value control of the NO X density, measured value of the NO X concentration (NO X _PV) so to match the command value of the NO X concentration (NO X _SV), NH 3 flow rate command value (NH 3 _SV) Increase or decrease the output. NH 3 at a flow rate control of, NH 3 flow rate of the measurement value (NH 3 _PV) so to match the NH 3 flow rate command value (NH 3 _SV), the opening command value for the NH 3 flow rate control valve 7 (NH 3 _MV) increase or decrease the outputs.

図５の関数Ｇ(ｓ)に示すように、脱硝プロセスには、この開度指令値と、計測できない外乱（ｄ１〜ｄｍ−１）と、計測できる外乱（ｄｍ〜ｄｎ）とが入力する。ｍおよびｎは２以上の整数である。   As shown in the function G (s) in FIG. 5, the opening degree command value, disturbances that cannot be measured (d1 to dm-1), and disturbances that can be measured (dm to dn) are input to the denitration process. m and n are integers of 2 or more.

ＮＯＸ濃度の瞬時値制御とＮＨ３流量の制御は、計測できる外乱のいくつかを使用して行うのが一般的である。計測できる外乱の例は、排ガス流量、排ガス温度、触媒温度、湿度などである。また、ガスタービン１で計測されるＮＯＸ発生量（例えば、ＮＯＸ発生流量やＮＯＸ発生濃度）は、後述する時間遅れを経て計測可能であるため、計測できる外乱として使用してもよい。 In general, the instantaneous value control of the NO X concentration and the NH 3 flow rate control are performed using some of the disturbances that can be measured. Examples of disturbances that can be measured are exhaust gas flow rate, exhaust gas temperature, catalyst temperature, humidity, and the like. Further, the NO X generation amount (for example, NO X generation flow rate or NO X generation concentration) measured by the gas turbine 1 can be measured after a time delay described later, and therefore may be used as a measurable disturbance.

図６は、上記の脱硝制御装置４の詳細を説明するためのブロック図である。   FIG. 6 is a block diagram for explaining details of the denitration control device 4 described above.

図６に示す符号Ｐは、ＮＯＸ濃度の瞬時値制御（ＮＯＸ制御部４ａ）からみた制御対象を表し、具体的には、ＮＨ３流量の制御（ＮＨ３制御部４ｂ）と、脱硝プロセス（脱硝装置３等）とを表している。制御対象Ｐの入力は、ＮＨ３流量の指令値（ＮＨ３＿ＳＶ）と、外乱信号（ｄ１〜ｄｎ）であり、制御対象Ｐの出力は、ＮＯＸ濃度の計測値（ＮＯＸ＿ＰＶ）である。 The symbol P shown in FIG. 6 represents a control object viewed from the instantaneous value control of the NO X concentration (NO X control unit 4a), specifically, the NH 3 flow rate control (NH 3 control unit 4b), and the denitration process. (Denitration device 3 etc.). The input of the control target P is an NH 3 flow rate command value (NH 3 —SV) and a disturbance signal (d1 to dn), and the output of the control target P is a measured value of NO X concentration (NO X —PV). .

関数Ｇ１(ｓ)は、制御対象ＰにＮＨ３＿ＳＶが入力してから、このＮＨ３＿ＳＶに応じたＮＨ３が触媒に到達するまでの時間遅れを表す。この時間遅れの例は、ＮＨ３流量調節弁７の動作遅れや、ＮＨ３ガスの流れの動特性に伴う遅れである。 Function G1 (s) is, type NH 3 _SV is the control target P, NH 3 in accordance with the NH 3 _SV represents a time delay to reach the catalyst. Examples of this time delay are a delay due to the operation delay of the NH 3 flow rate control valve 7 and the dynamic characteristics of the flow of NH 3 gas.

触媒上では複雑な反応式により脱硝反応が発生する。このときの量論的化学反応式は、以下のように予想される。
４ＮＯ ＋ ４ＮＨ３ ＋ Ｏ２ → ４Ｎ２ ＋ ６Ｈ２Ｏ ・・・（１）
ＮＯ ＋ ＮＯ２ ＋ ２ＮＨ３ → ２Ｎ２ ＋ ３Ｈ２Ｏ ・・・（２）
６ＮＯ２ ＋ ８ＮＨ３ → ７Ｎ２ ＋ １２Ｈ２Ｏ ・・・（３） On the catalyst, a denitration reaction occurs due to a complicated reaction formula. The stoichiometric chemical reaction formula at this time is expected as follows.
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (1)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (2)
6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O (3)

関数Ｇ２(ｓ)は、これらの反応の動特性に伴う時間遅れを表す。なお、触媒上の反応量の静特性については、関数Ｇ１(ｓ)と関数Ｇ２(ｓ)との間の「非線形な反応特性」で考慮されている。   The function G2 (s) represents the time delay associated with the dynamics of these reactions. Note that the static characteristic of the reaction amount on the catalyst is considered in the “nonlinear reaction characteristic” between the function G1 (s) and the function G2 (s).

排ガスが触媒を通過する時間内には、たとえＮＨ３が豊富に存在したとしても脱硝反応は１００％は進まず、未反応のＮＯＸ（ＮＯＸ＿ｏｕｔ）が残存する。第１濃度計２ｂまたは第２濃度計２ｃは、未反応のＮＯＸ濃度を計測し、ＮＯＸ濃度の計測値（ＮＯＸ＿ＰＶ）を取得する。関数Ｇ３(ｓ)は、この計測に伴う時間遅れを表す。 Within the time when the exhaust gas passes through the catalyst, even if NH 3 is abundant, the denitration reaction does not proceed 100%, and unreacted NO X (NO X — out) remains. The first concentration meter 2b or the second concentration meter 2c measures the unreacted NO X concentration, and acquires the measured value of NO X concentration (NO X _PV). The function G3 (s) represents the time delay associated with this measurement.

火力発電所の煙突から排出される排ガス中のＮＯＸ濃度は、近年、数ｐｐｍから数１０ｐｐｍ程度とすることが要求されている。このような低濃度のＮＯＸ濃度を精度良く計測するため、第１濃度計２ｂまたは第２濃度計２ｃとして専用の計測装置が用いられる。この計測装置では、排ガスの一部をサンプリングして連続分析を行うが、この際に、６０〜２００秒程度のサンプリングによる無駄時間と、数１０〜数１００秒程度の分析時間遅れが発生する。 In recent years, NO X concentration in exhaust gas discharged from a chimney of a thermal power plant is required to be about several ppm to several tens ppm. Such for measuring low concentrations of the NO X concentration with high accuracy, a dedicated measuring device as a first densitometer 2b or second densitometer 2c is used. In this measuring device, a part of the exhaust gas is sampled to perform continuous analysis. At this time, a dead time due to sampling of about 60 to 200 seconds and an analysis time delay of about several tens to several hundred seconds are generated.

特許第４６９０６０６号公報Japanese Patent No. 4690606 特許第２７７２２３３号公報Japanese Patent No. 2772233 特開２００８−１１９６５１号公報JP 2008-119651 A

清澤他「地球環境にやさしい火力発電プラント向け多機能型脱硝触媒と使用済み触媒の再利用技術」、三菱重工技報、vol.49, No.1 pp.99/102 (2012)Kiyosawa et al. "Multifunctional denitration catalyst for thermal power plant friendly to global environment and reuse technology of spent catalyst", Mitsubishi Heavy Industries Technical Review, vol.49, No.1 pp.99 / 102 (2012)

近年、自然エネルギーを利用した発電形態の増加に伴い、火力発電プラントの運用範囲の拡大が検討されている。理由は、自然エネルギー発電だけでは発電量が安定しない場合が多いことから、自然エネルギー発電と火力発電とを併用することが検討されているからである。   In recent years, expansion of the operation range of a thermal power plant has been studied along with an increase in the form of power generation using natural energy. The reason is that, in many cases, natural energy power generation alone does not stabilize the amount of power generation, and therefore it is being considered to use both natural energy power generation and thermal power generation.

従来の火力発電機は、ＮＯ（一酸化窒素）やＮＯ２（二酸化窒素）を含むＮＯＸ全体の発生量が少なく、かつＮＯ２単独の発生量も少ない運転条件でのみ運用されることが一般的であった。しかしながら、自然エネルギー発電と火力発電とを併用する場合には、ガスタービン１が低負荷で運転される場合があり、低負荷運転の場合は、ＮＯＸ発生量の多い運転領域（高ＮＯＸ領域）や、ＮＯ２発生量の多い運転領域（高ＮＯ２領域）となる。 Conventional thermal power generators are generally operated only under operating conditions in which the total amount of NO X containing NO (nitrogen monoxide) and NO 2 (nitrogen dioxide) is small and the amount of NO 2 alone is also small. It was the target. However, when both natural energy power generation and thermal power generation are used in combination, the gas turbine 1 may be operated at a low load. In the case of a low load operation, an operation region where a large amount of NO X is generated (a high NO X region). ) And an operation region (a high NO 2 region) in which the amount of generated NO 2 is large.

従来の脱硝触媒は、ＮＯに対して脱硝性能を発揮するよう作られてきたため、高ＮＯ２領域では低ＮＯ２領域に比べて触媒反応に長時間かかることが知られている。これに対して応答性の早い触媒が提案されているが、このような新しい触媒を利用していないプラントでも、高ＮＯ２領域の排ガスを脱硝制御の対象とすることが必要になっている。 Since conventional denitration catalysts have been made to exhibit denitration performance with respect to NO, it is known that the catalytic reaction takes a longer time in the high NO 2 region than in the low NO 2 region. In response to this, a catalyst having a quick response has been proposed, but even in a plant that does not use such a new catalyst, it is necessary to make exhaust gas in a high NO 2 region an object of denitration control.

低ＮＯ２領域と高ＮＯ２領域の排ガスを脱硝制御の対象とする場合には、脱硝制御装置４にとっては、触媒反応の動特性（図６の「非線形な反応特性」や関数Ｇ２(ｓ)に依存）が運転領域によって大きく異なることになる。一般に、制御対象に大きな動特性変化があると、単純な構造の制御では制御性が劣化し、制御が不安定になる。よって、低ＮＯ２領域と高ＮＯ２領域の排ガスを脱硝制御の対象とする場合には、脱硝制御装置４による制御を安定化させる手法が求められる。具体的には、低ＮＯ２領域と高ＮＯ２領域の動特性の差に対応可能な脱硝制御装置４を実現することが求められる。 When the exhaust gas in the low NO 2 region and the high NO 2 region is to be subjected to denitration control, the denitration control device 4 has a dynamic characteristic of catalytic reaction (“nonlinear reaction characteristic” in FIG. 6 and function G2 (s) Depends on the operating region. In general, when there is a large dynamic characteristic change in the controlled object, control with a simple structure deteriorates controllability and makes control unstable. Therefore, when the exhaust gas in the low NO 2 region and the high NO 2 region is to be subjected to denitration control, a method for stabilizing the control by the denitration control device 4 is required. Specifically, it is required to realize a denitration control device 4 that can cope with a difference in dynamic characteristics between a low NO 2 region and a high NO 2 region.

また、脱硝システムのＮＯＸ計測装置（ＮＯＸ濃度計やＮＯＸ流量計）は、計測精度を保つために定期的に校正ガスによる校正が行われる。この校正中は、ＮＯＸ排出量（ＮＯＸ濃度やＮＯＸ流量）を計測することができず、脱硝制御装置４にＮＯＸ排出量の計測値を出力することができない。そこで、脱硝システムは同じ種類のＮＯＸ計測装置を複数台備えていることが望ましい。 Further, the NO X measuring device (NO X concentration meter or NO X flow meter) of the denitration system is periodically calibrated with a calibration gas in order to maintain measurement accuracy. During this calibration, the NO X emission amount (NO X concentration and NO X flow rate) cannot be measured, and the measured value of the NO X emission amount cannot be output to the denitration control device 4. Therefore, the denitration system it is desirable to provide a plurality of the same type of the NO X measuring device.

そのため、上述の脱硝システムは、処理済排ガス中のＮＯＸ濃度を計測するために第１および第２濃度計２ｂ、２ｃを備えている。この場合、第１濃度計２ｂの校正中には、第２濃度計２ｃから脱硝制御装置４にＮＯＸ排出量の計測値を出力することができる。同様に、第２濃度計２ｃの校正中には、第１濃度計２ｂから脱硝制御装置４にＮＯＸ排出量の計測値を出力することができる。 Therefore, the above-described denitration system includes the first and second concentration meters 2b and 2c in order to measure the NO x concentration in the treated exhaust gas. In this case, during the calibration of the first densitometer 2b, it is possible to output a measured value of the NO X emissions from the second densitometer 2c denitration controller 4. Similarly, during the calibration of the second densitometer 2c, it is possible to output a measured value of the NO X emissions from the first densitometer 2b denitration controller 4.

しかしながら、この場合には、第１濃度計２ｂと第２濃度計２ｃの応答時間の違いが問題となる。よって、第１濃度計２ｂと第２濃度計２ｃの動特性の差に対応可能な脱硝制御装置４を実現することが求められる。   However, in this case, a difference in response time between the first densitometer 2b and the second densitometer 2c becomes a problem. Therefore, it is required to realize a denitration control device 4 that can cope with a difference in dynamic characteristics between the first concentration meter 2b and the second concentration meter 2c.

なお、脱硝システムに同じ種類のＮＯＸ計測装置を複数台設置する場合には、設置のために大きなコストがかかる。そこで、第１濃度計２ｂをＮＯＸ専用の分析装置、第２濃度計２ｃをＮＨ３とＮＯＸを同時に分析できる分析装置とするように、第１および第２濃度計２ｂ、２ｃを異なる機構の分析装置とすることが考えられる。この場合にも、第１濃度計２ｂと第２濃度計２ｃの応答時間の違いが問題となる。 In the case of installing a plurality of the same type of the NO X measuring device in denitration system, it takes a large cost for installation. Therefore, the first and second concentration meters 2b and 2c have different mechanisms so that the first concentration meter 2b is an analysis device dedicated to NO X and the second concentration meter 2c is an analysis device that can simultaneously analyze NH 3 and NO X. It can be considered as an analyzer. Also in this case, a difference in response time between the first densitometer 2b and the second densitometer 2c becomes a problem.

このように、低ＮＯ２領域と高ＮＯ２領域の動特性の差や、第１濃度計２ｂと第２濃度計２ｃの動特性の差に対応可能な制御性能の良い脱硝制御装置４を実現することが求められる。以下、このような動特性の変化がある場合には、良好な制御性能を保つことが難しいということを数値例で示す。 In this way, the denitration control device 4 with good control performance that can cope with the difference in dynamic characteristics between the low NO 2 region and the high NO 2 region and the difference in dynamic characteristics between the first concentration meter 2b and the second concentration meter 2c is realized. It is required to do. Hereinafter, a numerical example shows that it is difficult to maintain good control performance when there is such a change in dynamic characteristics.

図７は、上記の脱硝制御装置４の動作を説明するためのブロック図である。   FIG. 7 is a block diagram for explaining the operation of the above-described denitration control device 4.

図７は、図６と同様に、ＮＯＸ濃度の瞬時値制御（ＮＯＸ制御部４ａ）からみた制御対象Ｐを表しているが、議論を簡単にするため、「非線形な反応特性」は一定値Ｋと近似し、外乱も一定値と近似している。また、図６の関数Ｇ１(ｓ)については、ＮＨ３＿ＰＶが出力され自身に入力するループとなっているが、図７ではこのループを関数Ｇ１(ｓ)中に含む形で関数Ｇ１(ｓ)を関数Ｇ１’(ｓ)と書き直していることに留意されたい。 FIG. 7 shows the control object P as seen from the instantaneous value control of the NO X concentration (NO X control unit 4a), as in FIG. 6, but the “nonlinear reaction characteristic” is constant for the sake of simplicity of discussion. The value K is approximated and the disturbance is also approximated to a constant value. Further, the function G1 (s) in FIG. 6 is a loop in which NH 3 —PV is output and input to itself, but in FIG. 7, the function G1 (s) is included in a form that includes this loop in the function G1 (s). Note that this is rewritten as function G1 ′ (s).

図８は、上記の脱硝制御装置４の動作を説明するための表である。   FIG. 8 is a table for explaining the operation of the denitration control device 4.

図８は、図６の制御対象Ｐの動特性の２つの例（動特性１、２）を示しており、これらの例に示す関数は、制御対象Ｐの各要素を無駄時間と１次遅れで近似したときの典型的な関数を示している。動特性１、２を比較すると、Ｇ１’(ｓ)の関数形とＫの値は両特性間で共通であるが、Ｇ２(ｓ)の関数形とＧ３(ｓ)の関数形は両特性間で相違している。   FIG. 8 shows two examples (dynamic characteristics 1 and 2) of the dynamic characteristics of the control target P in FIG. 6, and the functions shown in these examples make each element of the control target P dead time and first order lag. Shows a typical function when approximated by. When the dynamic characteristics 1 and 2 are compared, the function form of G1 ′ (s) and the value of K are common between the two characteristics, but the function form of G2 (s) and the function form of G3 (s) are between the two characteristics. Is different.

図９は、上記の脱硝制御装置４の動作を説明するためのグラフである。   FIG. 9 is a graph for explaining the operation of the denitration control device 4 described above.

図９は、制御対象Ｐが動特性１を有するときにＮＯＸ＿ＰＶがＮＯＸ＿ＳＶに追従するように設計された脱硝制御装置４を用いた場合において、制御対象Ｐの動特性が変化した場合のＮＯＸ＿ＳＶとＮＯＸ＿ＰＶの時間変化のシミュレーション結果を示している。図９において、時刻０秒〜３０００秒の間は制御対象Ｐの動特性を動特性１とし、時刻３０００秒以降は制御対象Ｐの動特性を動特性２としている。脱硝制御装置４としては、時刻にかかわらず、動特性１に対して設計されたものを使用している。 9, when the control object P was used denitration control device 4 that is designed to NO X _PV follows the NO X _SV when having a kinematic characteristics 1, if the dynamic characteristic of the controlled object P is changed It shows the change with time of the simulation results of the NO X _SV and NO X _PV. In FIG. 9, the dynamic characteristic of the controlled object P is set as the dynamic characteristic 1 between the time 0 seconds and 3000 seconds, and the dynamic characteristic of the controlled object P is set as the dynamic characteristic 2 after the time 3000 seconds. As the denitration control device 4, a device designed for the dynamic characteristic 1 is used regardless of the time.

このシミュレーション結果では、時刻０秒〜３０００秒までは、ＮＯＸ＿ＳＶの変化に追従するようにＮＯＸ＿ＰＶの変化が発生しており、良好な制御が達成されていると判断できる。しかしながら、時刻３０００秒以降はＮＯＸ＿ＳＶとＮＯＸ＿ＰＶがかい離しており、さらにはＮＯＸ＿ＰＶが振動的で発散していく傾向が表れており、良好な制御が行われていないと判断できる。 In this simulation result, it can be determined that the NO X —PV changes so as to follow the NO X —SV change from time 0 to 3000 seconds, and that good control is achieved. However, after time 3000 seconds, NO X _SV and NO X _PV are separated from each other, and further, NO X _PV tends to oscillate and diverge, and it can be determined that good control is not performed. .

このことから、制御対象Ｐに動特性の変化がある場合に、脱硝制御装置４の良好な制御性能を保つことが難しいということが分かる。   From this, it can be seen that it is difficult to maintain good control performance of the denitration control device 4 when the control target P has a change in dynamic characteristics.

そこで、本発明の実施形態は、制御対象の動特性が変化しても良好な脱硝制御を行うことが可能な脱硝制御装置および脱硝制御方法を提供することを課題とする。   Therefore, an object of the embodiment of the present invention is to provide a denitration control apparatus and a denitration control method that can perform good denitration control even if the dynamic characteristics of the controlled object change.

一の実施形態によれば、燃焼設備からの排ガス中の窒素酸化物を分解する脱硝装置へのアンモニアの注入処理を制御する脱硝制御装置は、前記窒素酸化物の濃度または流量の計測値と、前記窒素酸化物の濃度または流量の指令値とに基づいて、前記アンモニアの流量の指令値を出力する窒素酸化物制御部を備える。前記脱硝制御装置はさらに、前記アンモニアの流量の計測値と、前記アンモニアの流量の前記指令値とに基づいて、前記注入処理を制御するアンモニア制御部を備える。前記窒素酸化物制御部は、前記アンモニアの流量の前記指令値を第１指令値または第２指令値に切り替え、前記第１または第２指令値を前記アンモニア制御部に出力する。   According to one embodiment, the denitration control device that controls the ammonia injection process to the denitration device that decomposes nitrogen oxides in the exhaust gas from the combustion facility includes a measurement value of the concentration or flow rate of the nitrogen oxides, A nitrogen oxide controller that outputs a command value for the ammonia flow rate based on the nitrogen oxide concentration or flow rate command value; The denitration control device further includes an ammonia control unit that controls the injection processing based on the measured value of the ammonia flow rate and the command value of the ammonia flow rate. The nitrogen oxide controller switches the command value of the ammonia flow rate to a first command value or a second command value, and outputs the first or second command value to the ammonia controller.

第１実施形態の脱硝制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the denitration control apparatus of 1st Embodiment. 第１実施形態の脱硝制御装置の動作を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating operation | movement of the denitration control apparatus of 1st Embodiment. 第２実施形態の脱硝制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the denitration control apparatus of 2nd Embodiment. 一般的な発電プラントの構成を部分的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a general power plant partially. 図４の脱硝制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the denitration control apparatus of FIG. 図４の脱硝制御装置の詳細を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the detail of the denitration control apparatus of FIG. 図４の脱硝制御装置の動作を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating operation | movement of the denitration control apparatus of FIG. 図４の脱硝制御装置の動作を説明するための表である。It is a table | surface for demonstrating operation | movement of the denitration control apparatus of FIG. 図４の脱硝制御装置の動作を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating operation | movement of the denitration control apparatus of FIG.

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。図１〜図３では、図４〜図９に示す構成要素と同一または類似の構成要素に同一の符号を付し、図４〜図９の説明と重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1-3, the same code | symbol is attached | subjected to the same or similar component as the component shown in FIGS. 4-9, and the description which overlaps with description of FIGS. 4-9 is abbreviate | omitted.

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の脱硝制御装置４の構成を示すブロック図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the denitration control device 4 of the first embodiment.

図１の脱硝制御装置４は、例えば図４の発電プラントに設けられており、ＮＯＸ制御部４ａと、ＮＨ３制御部４ｂとを備えている。ＮＯＸ制御部４ａは、第１制御部１１と、第２制御部１２と、切替スイッチ１３と、切替制御部１４とを備えている。切替スイッチ１３および切替制御部１４は、切替部の一例である。 The denitration control device 4 of FIG. 1 is provided, for example, in the power plant of FIG. 4 and includes a NO X control unit 4a and an NH 3 control unit 4b. The NO X control unit 4 a includes a first control unit 11, a second control unit 12, a changeover switch 13, and a changeover control unit 14. The changeover switch 13 and the changeover control unit 14 are examples of a changeover unit.

ＮＯＸ制御部４ａは、煙突入口２ａにおけるＮＯＸ濃度の計測値（ＮＯＸ＿ＰＶ）を第１濃度計２ｂから受信し、この計測値をＮＯＸ濃度の指令値（ＮＯＸ＿ＳＶ）に調整するようにＮＨ３流量の指令値（ＮＨ３＿ＳＶ）を算出する。これらの指令値は、設定値とも呼ばれる。ＮＯＸ制御部４ａは、この計測値を第２濃度計２ｃから受信してもよいが、第１および第２濃度計２ｂ、２ｃを併用する例については後述する。 NO X control unit 4a, the measurement value of the NO X concentration at the chimney inlet 2a the (NO X _PV) received from the first densitometer 2b, adjusting the measured value to the command value of the NO X concentration (NO X _SV) Thus, the command value (NH 3 _SV) of the NH 3 flow rate is calculated. These command values are also called set values. The NO X control unit 4a may receive this measurement value from the second densitometer 2c, but an example in which the first and second densitometers 2b and 2c are used together will be described later.

ＮＨ３制御部４ｂは、ＮＨ３流量の指令値をＮＯＸ制御部４ａから受信し、ＮＨ３流量の計測値（ＮＨ３＿ＰＶ）をＮＨ３流量計８から受信し、これら指令値と計測値との偏差がゼロに近付くようにＮＨ３流量調節弁７を開閉する。具体的には、ＮＨ３制御部４ｂは、この偏差がゼロに近付くように、ＮＨ３流量調節弁７への開度指令値（ＮＨ３＿ＭＶ）を算出して出力する。 The NH 3 control unit 4b receives the NH 3 flow rate command value from the NO X control unit 4a, and receives the NH 3 flow rate measurement value (NH 3 _PV) from the NH 3 flow meter 8, and these command value and measurement value The NH 3 flow rate control valve 7 is opened and closed so that the deviation from the above approaches zero. Specifically, the NH 3 control unit 4b calculates and outputs an opening degree command value (NH 3 _MV) to the NH 3 flow rate control valve 7 so that this deviation approaches zero.

図１に示す「脱硝装置３」は、脱硝装置３等による脱硝プロセスをモデル化して示したものである。この脱硝プロセスでは、ＮＨ３流量調節弁７の開度が開度指令値により制御され、ＮＨ３流量調節弁７を通過したＮＨ３により脱硝装置３が動作し、第１濃度計２ｂがＮＯＸ濃度の計測値（ＮＯＸ＿ＰＶ）を出力し、ＮＨ３流量計８がＮＨ３流量の計測値（ＮＨ３＿ＰＶ）を出力する。上述のように、ＮＯＸ濃度の計測値はＮＯＸ制御部４ａに送信され、ＮＨ３流量の計測値はＮＨ３制御部４ｂに送信される。 The “denitration device 3” shown in FIG. 1 is a modeled representation of the denitration process performed by the denitration device 3 or the like. In this denitrification process, the opening degree of the NH 3 flow rate control valve 7 is controlled by the opening command value, a denitration apparatus 3 is operated by NH 3 passing through the NH 3 flow rate control valve 7, first densitometer 2b is NO X The measured value of concentration (NO X — PV) is output, and the NH 3 flow meter 8 outputs the measured value of NH 3 flow rate (NH 3 — PV). As described above, the measured value of the NO X concentration is transmitted to the NO X control unit 4a, and the measured value of the NH 3 flow rate is transmitted to the NH 3 control unit 4b.

本実施形態のＮＯＸ制御部４ａは、ＮＯＸ濃度の瞬時値を制御する。具体的には、ＮＯＸ制御部４ａは、ＮＯＸ濃度の瞬時値の計測値を第１濃度計２ｂから受信し、この計測値をＮＯＸ濃度の瞬時値の指令値に調整するようにＮＨ３流量の指令値を算出する。以下、このＮＯＸ制御部４ａの詳細について説明する。 The NO X control unit 4a of the present embodiment controls the instantaneous value of the NO X concentration. Specifically, the NO X control unit 4a receives the measured value of the instantaneous value of the NO X concentration from the first concentration meter 2b, and adjusts the measured value to the command value of the instantaneous value of the NO X concentration. Calculate the command value for 3 flow rates. Details of the NO X control unit 4a will be described below.

第１および第２制御部１１、１２はいずれも、煙突入口２ａにおけるＮＯＸ濃度の計測値を第１濃度計２ｂから受信し、この計測値をＮＯＸ濃度の指令値に調整するようにＮＨ３流量の指令値を算出する。第１制御部１１は、ＮＨ３流量の指令値として第１指令値Ｖ１を出力し、第２制御部１２は、ＮＨ３流量の指令値として第２指令値Ｖ２を出力する。 Both first and second control unit 11, 12, NH as the measured value of the NO X concentration at the chimney inlet 2a received from the first densitometer 2b, adjusting the measured value to the command value of the NO X concentration Calculate the command value for 3 flow rates. The first control unit 11 outputs a first command value V1 as a command value for the NH 3 flow rate, and the second control unit 12 outputs a second command value V2 as a command value for the NH 3 flow rate.

第１制御部１１は、ＮＯ２発生量の少ない運転領域（低ＮＯ２領域）に適した動作をするように構成されており、例えば、上述の「動特性１」に適した動作をするように構成されている。図１は、第１制御部１１の作用を関数Ｃ１(ｓ)で示している。第１制御部１１により算出された第１指令値Ｖ１は、切替スイッチ１３に出力される。 The first control unit 11 is configured to perform an operation suitable for an operation region (low NO 2 region) where the amount of generated NO 2 is small. For example, the first control unit 11 performs an operation suitable for the above-described “dynamic characteristic 1”. It is configured. FIG. 1 shows the function of the first control unit 11 as a function C1 (s). The first command value V1 calculated by the first control unit 11 is output to the changeover switch 13.

第２制御部１２は、ＮＯ２発生量の多い運転領域（高ＮＯ２領域）に適した動作をするように構成されており、例えば、上述の「動特性２」に適した動作をするように構成されている。図１は、第２制御部１２の作用を関数Ｃ２(ｓ)で示している。第２制御部１２により算出された第２指令値Ｖ２は、切替スイッチ１３に出力される。 The second control unit 12 is configured to perform an operation suitable for an operation region (a high NO 2 region) where the amount of generated NO 2 is large. It is configured. FIG. 1 shows the operation of the second control unit 12 as a function C2 (s). The second command value V2 calculated by the second control unit 12 is output to the changeover switch 13.

切替スイッチ１３は、ＮＨ３流量の指令値を第１指令値Ｖ１または第２指令値Ｖ２に切り替え、第１指令値Ｖ１または第２指令値Ｖ２をＮＨ３制御部４ｂに出力する。切替スイッチ１３は、この切り替えを切替制御部１４からの切替信号に応じて実行する。 The changeover switch 13 switches the NH 3 flow rate command value to the first command value V1 or the second command value V2, and outputs the first command value V1 or the second command value V2 to the NH 3 control unit 4b. The changeover switch 13 performs this changeover according to a changeover signal from the changeover control unit 14.

切替制御部１４は、ガスタービン１から排出される排ガス中のＮＯ濃度やＮＯ２濃度の計測値をＮＯＸ濃度計１ｃから受信する。そして、切替制御部１４は、ＮＯ２濃度の計測値が低ＮＯ２領域にある場合には、ＮＨ３流量の指令値を第１指令値Ｖ１に切り替えるように切替信号を出力する。また、切替制御部１４は、ＮＯ２濃度の計測値が高ＮＯ２領域にある場合には、ＮＨ３流量の指令値を第２指令値Ｖ２に切り替えるように切替信号を出力する。 The switching control unit 14 receives measured values of NO concentration and NO 2 concentration in the exhaust gas discharged from the gas turbine 1 from the NO X concentration meter 1 c. Then, when the measured value of the NO 2 concentration is in the low NO 2 region, the switching control unit 14 outputs a switching signal so as to switch the NH 3 flow rate command value to the first command value V1. In addition, when the measured value of the NO 2 concentration is in the high NO 2 region, the switching control unit 14 outputs a switching signal so as to switch the NH 3 flow rate command value to the second command value V2.

その結果、ＮＯ２濃度の計測値が低ＮＯ２領域にある場合には、切替スイッチ１３からＮＨ３制御部４ｂに第１指令値Ｖ１が出力される。また、ＮＯ２濃度の計測値が高ＮＯ２領域にある場合には、切替スイッチ１３からＮＨ３制御部４ｂに第２指令値Ｖ２が出力される。 As a result, when the measured value of the NO 2 concentration is in the low NO 2 region, the first command value V1 is output from the changeover switch 13 to the NH 3 control unit 4b. When the measured value of the NO 2 concentration is in the high NO 2 region, the second command value V2 is output from the changeover switch 13 to the NH 3 control unit 4b.

切替信号の生成方法には、種々の例が考えられる。   Various examples of the generation method of the switching signal are conceivable.

第１の例では、ＮＯ２濃度の計測値が閾値よりも低い場合に、ＮＯ２濃度の計測値が低ＮＯ２領域にあると判断され、切替信号がローに設定される。その結果、切替スイッチ１３から第１指令値Ｖ１が出力される。また、ＮＯ２濃度の計測値が閾値よりも高い場合に、ＮＯ２濃度の計測値が高ＮＯ２領域にあると判断され、切替信号がハイに設定される。その結果、切替スイッチ１３から第２指令値Ｖ２が出力される。 In the first example, when the measured value of NO 2 concentration is lower than the threshold value, it is determined that the measured value of NO 2 concentration is in the low NO 2 region, and the switching signal is set to low. As a result, the first command value V1 is output from the changeover switch 13. Further, when the measured value of NO 2 concentration is higher than the threshold value, it is determined that the measured value of NO 2 concentration is in the high NO 2 region, and the switching signal is set to high. As a result, the second command value V2 is output from the changeover switch 13.

第２の例では、切替制御部１４は、ＮＯ濃度の計測値と、ＮＯ２濃度の計測値とを用いて、ＮＯ濃度とＮＯ２濃度の合計に占めるＮＯ２濃度の比率を算出する。この比率の算出式は「ＮＯ２濃度／（ＮＯ濃度＋ＮＯ２濃度）」である。そして、比率が閾値よりも低い場合に、ＮＯ２濃度の計測値が低ＮＯ２領域にあると判断され、切替信号「ロー」に応じて切替スイッチ１３から第１指令値Ｖ１が出力される。また、比率が閾値よりも高い場合に、ＮＯ２濃度の計測値が高ＮＯ２領域にあると判断され、切替信号「ハイ」に応じて切替スイッチ１３から第２指令値Ｖ２が出力される。閾値の例は０．５である。 In the second example, the switching control unit 14 calculates the measured value of the NO concentration, using the measured value of the NO 2 concentration, the ratio of NO 2 concentration in the total of the NO concentration and NO 2 concentration. The calculation formula for this ratio is “NO 2 concentration / (NO concentration + NO 2 concentration)”. When the ratio is lower than the threshold value, it is determined that the measured value of the NO 2 concentration is in the low NO 2 region, and the first command value V1 is output from the changeover switch 13 in response to the change signal “low”. When the ratio is higher than the threshold value, it is determined that the measured value of the NO 2 concentration is in the high NO 2 region, and the second command value V2 is output from the selector switch 13 in response to the switching signal “high”. An example of the threshold is 0.5.

第３の例では、ＮＯＸ濃度計１ｃから出力された計測値ではなく、プラント制御装置５から出力された燃焼モード切替信号が使用される。プラント制御装置５は、ガスタービン１の燃焼モードを切り替える場合に、燃焼モードの切替を要求する燃焼モード切替信号をガスタービン１に出力する。燃焼モードの例は、ガスタービン１に低ＮＯ２領域での運転を要求する低ＮＯ２モードや、ガスタービン１に高ＮＯ２領域での運転を要求する高ＮＯ２モードである。そして、切替制御部１４は、燃焼モード切替信号をプラント制御装置５から受信し、燃焼モード切替信号が低ＮＯ２モードを示す場合には切替信号を「ロー」に切り替え、燃焼モード切替信号が高ＮＯ２モードを示す場合には切替信号を「ハイ」に切り替える。前者の場合には、切替スイッチ１３から第１指令値Ｖ１が出力され、後者の場合には、切替スイッチ１３から第２指令値Ｖ２が出力される。 In the third example, the combustion mode switching signal output from the plant control device 5 is used instead of the measured value output from the NO X concentration meter 1c. When switching the combustion mode of the gas turbine 1, the plant control device 5 outputs a combustion mode switching signal for requesting switching of the combustion mode to the gas turbine 1. Examples of the combustion mode, and low NO 2 mode requested operation at low NO 2 region to the gas turbine 1, a high NO 2 mode requested operation at high NO 2 region to the gas turbine 1. Then, the switching control unit 14 receives the combustion mode switching signal from the plant control device 5 and switches the switching signal to “low” when the combustion mode switching signal indicates the low NO 2 mode, and the combustion mode switching signal is high. When the NO 2 mode is indicated, the switching signal is switched to “high”. In the former case, the first command value V1 is output from the changeover switch 13, and in the latter case, the second command value V2 is output from the changeover switch 13.

切替制御部１４は、切替信号を第１〜第３の例のいずれにより生成してもよいし、その他の方法により生成してもよい。第１および第２の例には例えば、プラント制御装置５からの信号によらずに切替が可能という利点がある。第３の例には例えば、ガスタービン１での濃度計測が不要になるため、高速に切替が可能という利点がある。なお、第１の例や第３の例を採用する場合には、切替制御部１４は、ＮＯ２濃度の計測値や燃焼モード切替信号を、そのまま切替信号として切替スイッチ１３に出力してもよい。 The switching control unit 14 may generate the switching signal by any of the first to third examples, or may generate the switching signal by other methods. For example, the first and second examples have an advantage that switching can be performed without depending on a signal from the plant control device 5. The third example has an advantage that, for example, concentration measurement in the gas turbine 1 is not required, so that switching can be performed at high speed. In the case of employing the first example or the third example, the switching control unit 14, the measured value and the combustion mode switching signal NO 2 concentrations may be output to the selector switch 13 as a switching signal .

次に、第１および第２制御部１１、１２の具体例や変形例について説明する。   Next, specific examples and modifications of the first and second control units 11 and 12 will be described.

第１および第２制御部１１、１２の例としては、ＰＩ（Proportional-Integral）コントローラやＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）コントローラなど、積分器を持つコントローラが挙げられる。この場合、積分器のワインドアップ動作を防止するために、図１に示すように、切替スイッチ１３から出力されたＮＨ３流量の指令値を、第１および第２制御部１１、１２にフィードバックすることが望ましい。この場合、積分器の信号をトラッキングさせることにより、積分器のワインドアップ動作を防止することができる。 Examples of the first and second control units 11 and 12 include controllers having integrators, such as PI (Proportional-Integral) controllers and PID (Proportional-Integral-Differential) controllers. In this case, in order to prevent the windup operation of the integrator, as shown in FIG. 1, the NH 3 flow rate command value output from the changeover switch 13 is fed back to the first and second control units 11 and 12. It is desirable. In this case, the integrator wind-up operation can be prevented by tracking the signal of the integrator.

また、ＮＯＸ制御部４ａは、ＮＯＸ濃度の瞬時値を制御する代わりに、ＮＯＸ濃度の移動時間平均値を制御してもよい。この場合、ＮＯＸ制御部４ａは、ＮＯＸ濃度の移動時間平均値の計測値を第１濃度計２ｂから受信し、この計測値をＮＯＸ濃度の移動時間平均値の指令値に調整するようにＮＨ３流量の指令値を算出する。 Further, NO X control unit 4a, instead of controlling the instantaneous value of the NO X concentration, may control the moving time average value of the NO X concentration. In this case, NO X control unit 4a, so that receives the measured value of the moving time average value of the NO X concentration from the first concentration meter 2b, adjusting the measured value to the command value of the moving time average value of the NO X concentration Calculate the NH 3 flow rate command value.

また、ＮＯＸ制御部４ａは、ＮＯＸ濃度の瞬時値制御と移動時間平均値制御とをカスケード構成で行ってもよい。この場合、第１制御部１１は、瞬時値制御用の制御部と移動時間平均値制御用の制御部とを含むよう構成され、第２制御部１２も同様に、瞬時値制御用の制御部と移動時間平均値制御用の制御部とを含むよう構成される。 The NO X control unit 4a may perform the NO X concentration instantaneous value control and the movement time average value control in a cascade configuration. In this case, the first control unit 11 is configured to include a control unit for instantaneous value control and a control unit for moving time average value control, and the second control unit 12 is also a control unit for instantaneous value control. And a control unit for controlling the moving time average value.

また、ＮＯＸ制御部４ａは、ＮＯＸ濃度を制御する代わりに、ＮＯＸについてのその他の物理量を制御してもよい。このような物理量の例は、ＮＯＸ流量である。この場合、ＮＯＸ制御部４ａは、ＮＯＸ流量の計測値を第１濃度計２ｂに代わる流量計から受信し、この計測値をＮＯＸ流量の指令値に調整するようにＮＨ３流量の指令値を算出する。 Further, the NO X control unit 4a may control other physical quantities of NO X instead of controlling the NO X concentration. Examples of such physical quantities are the NO X flow rate. In this case, NO X control unit 4a receives from the flow meter to replace the measured value of the NO X flow rate to the first densitometer 2b, command of the NH 3 flow rate to adjust the measured value to the command value of the NO X flow rate Calculate the value.

本実施形態のＮＯＸ制御部４ａは、低ＮＯ２領域と高ＮＯ２領域という２つの領域を取り扱うため、第１および第２制御部１１、１２という２つの制御部を備えている。ここで、ＮＯＸ制御部４ａは、Ｎ個（Ｎは３以上の整数）の領域を取り扱う場合には、Ｎ個の制御部を備えていてもよい。このような領域の例は、低ＮＯ２領域、中ＮＯ２領域、および高ＮＯ２領域という３つの領域である。この場合、切替スイッチ１３は、Ｎ個の制御部からＮ個の指令値を受信し、切替信号に応じてＮ個の指令値のうちの１つをＮＨ３制御部４ｂに出力する。 The NO X control unit 4a of the present embodiment includes two control units, a first control unit 11 and a second control unit 12, in order to handle two regions, a low NO 2 region and a high NO 2 region. Here, the NO X control unit 4a may include N control units when handling N (N is an integer of 3 or more) regions. Examples of such regions are three regions, a low NO 2 region, a medium NO 2 region, and a high NO 2 region. In this case, the changeover switch 13 receives N command values from the N control units, and outputs one of the N command values to the NH 3 control unit 4b according to the switch signal.

また、ＮＯＸ制御部４ａは、本実施形態ではＮＯ２発生量の違いにより第１および第２制御部１１、１２を使い分けているが、その他の状況の違いにより第１および第２制御部１１、１２を使い分けてもよい。例えば、ＮＯＸ制御部４ａは、第１濃度計２ｂからのＮＯＸ濃度の計測値を使用するか、第２濃度計２ｃからのＮＯＸ濃度の計測値を使用するかにより、第１および第２制御部１１、１２を使い分けてもよい。 In addition, in the present embodiment, the NO X control unit 4a uses the first and second control units 11 and 12 properly depending on the difference in the amount of NO 2 generated, but the first and second control units 11 depend on the difference in other situations. , 12 may be properly used. For example, NO X control unit 4a, use the measured value of the NO X concentration from the first concentration meter 2b, by either using the measured value of the NO X concentration from the second concentration meter 2c, first and second You may use 2 control parts 11 and 12 properly.

この場合、第１制御部１１は、第１濃度計２ｂからのＮＯＸ濃度の計測値に適した動作をするように構成され、切替スイッチ１３に対し第１指令値Ｖ１を出力する。また、第２制御部１２は、第２濃度計２ｃからのＮＯＸ濃度の計測値に適した動作をするように構成され、切替スイッチ１３に対し第２指令値Ｖ２を出力する。切替制御部１４は例えば、ＮＯＸ濃度の計測値の発信先（第１または第２濃度計２ｂ、２ｃ）を示す信号を、第１濃度計２ｂ、第２濃度計２ｃ、またはプラント制御装置５から受信し、発信先が第１濃度計２ｂの場合には切替信号を「ロー」に設定し、発信先が第２濃度計２ｃの場合には切替信号を「ハイ」に設定する。切替スイッチ１３は、切替信号に応じて第１または第２指令値Ｖ１、Ｖ２をＮＨ３制御部４ｂに出力する。 In this case, the first control unit 11 is configured to the operation suitable for measurement of the NO X concentration from the first concentration meter 2b, and outputs a first command value V1 to the selector switch 13. The second control unit 12 is configured to the operation suitable for measurement of the NO X concentration from the second densitometer 2c, and outputs a second command value V2 to the selector switch 13. For example, the switching control unit 14 sends a signal indicating a transmission destination (first or second densitometer 2b, 2c) of the measured value of the NO x concentration to the first densitometer 2b, the second densitometer 2c, or the plant control device 5. When the destination is the first densitometer 2b, the switching signal is set to “low”, and when the destination is the second densitometer 2c, the switching signal is set to “high”. The changeover switch 13 outputs the first or second command values V1 and V2 to the NH 3 control unit 4b according to the changeover signal.

なお、瞬時値、移動時間平均値、ＮＯＸ流量、Ｎ個の制御部などの上記の説明は、第１および第２濃度計２ｂ、２ｃを使い分ける場合にも同様に適用可能である。例えば、煙突入口２ａにおけるＮＯＸ濃度を計測するＮ個の濃度計が設けられている場合には、ＮＯＸ制御部４ａはＮ個の制御部を備えていてもよい。 Note that the instantaneous value, the moving time average value, NO X flow rate, the above description, such as N control unit, first and second densitometer 2b, can be similarly applied when selectively using 2c. For example, when N concentration meters that measure the NO X concentration at the chimney entrance 2a are provided, the NO X control unit 4a may include N control units.

また、ＮＯＸ制御部４ａは、ＮＯＸ濃度の複数の領域と、ＮＯＸ濃度を計測する複数の濃度計の両方を取り扱うよう構成されていてもよい。領域の違いによる動特性の変化は関数Ｇ２(ｓ)に発生し、濃度計の違いによる動特性の変化は関数Ｇ３(ｓ)に発生するため、これらの違いは独立に動特性に影響する。よって、ＮＯＸ制御部４ａは、領域の種類と濃度計の種類の組合せの数だけ制御部を備えていれば、両方の変化に対応可能である。 Further, NO X control section 4a, a plurality of regions of the NO X concentration, may be configured to handle both of a plurality of densitometers for measuring the NO X concentration. A change in dynamic characteristics due to a difference in region occurs in the function G2 (s), and a change in dynamic characteristics due to a difference in densitometer occurs in the function G3 (s). Therefore, these differences affect the dynamic characteristics independently. Therefore, the NO X control unit 4a can cope with both changes as long as the number of the control units is equal to the number of combinations of the region type and the densitometer type.

図２は、第１実施形態の脱硝制御装置４の動作を説明するためのグラフである。   FIG. 2 is a graph for explaining the operation of the denitration control device 4 of the first embodiment.

図２は、本実施形態におけるＮＯＸ＿ＳＶとＮＯＸ＿ＰＶの時間変化のシミュレーション結果を示している。図２において、ガスタービン１は、時間３０００秒までは低ＮＯ２領域で運転され、時間３０００秒からは高ＮＯ２領域で運転されている。また、切替スイッチ１３は、時間３０００秒までは第１指令値Ｖ１を出力しているが、時間３０００秒からは第２指令値Ｖ２を出力している。すなわち、低ＮＯ２領域での運転から高ＮＯ２領域での運転への変化に伴い、ＮＨ３＿ＳＶが第１指令値Ｖ１から第２指令値Ｖ２に切り替えられている。 FIG. 2 shows a simulation result of the temporal change of NO X —SV and NO X —PV in the present embodiment. In FIG. 2, the gas turbine 1 is operated in the low NO 2 region until the time of 3000 seconds, and is operated in the high NO 2 region from the time of 3000 seconds. The changeover switch 13 outputs the first command value V1 until the time of 3000 seconds, but outputs the second command value V2 from the time of 3000 seconds. That is, NH 3 —SV is switched from the first command value V1 to the second command value V2 in accordance with the change from the operation in the low NO 2 region to the operation in the high NO 2 region.

その結果、図２のＮＯＸ＿ＰＶは、３０００秒からその波形が変化しているが、３０００秒後も安定的に変化していることが分かる。具体的には、ＮＯＸ＿ＰＶがＮＯＸ＿ＳＶの変化に追従するように変化している。このように、本実施形態では、制御対象に動特性の変化があっても、脱硝制御装置４の良好な制御性能を保つことができる。 As a result, it can be seen that the waveform of NO X — PV in FIG. 2 has changed from 3000 seconds, but has changed stably after 3000 seconds. Specifically, NO X —PV changes so as to follow the change of NO X —SV. Thus, in this embodiment, even if there is a change in dynamic characteristics of the controlled object, it is possible to maintain good control performance of the denitration control device 4.

以上のように、本実施形態のＮＯＸ制御部４ａは、低ＮＯ２領域に適するように動作する第１制御部１１と、高ＮＯ２領域に適するように動作する第２制御部１２とを備え、ＮＯＸ濃度の領域の違いにより第１および第２制御部１１、１２を使い分ける。よって、本実施形態によれば、ガスタービン１からのＮＯ２発生量が変化しても、良好な脱硝制御を行うことが可能となる。 As described above, the NO X control unit 4a of the present embodiment includes the first control unit 11 that operates so as to be suitable for the low NO 2 region and the second control unit 12 that operates so as to be suitable for the high NO 2 region. comprising, selectively a first and second control units 11 and 12 by the difference of the NO X concentration in the region. Therefore, according to this embodiment, even if the amount of NO 2 generated from the gas turbine 1 changes, it is possible to perform good denitration control.

また、本実施形態のＮＯＸ制御部４ａは、第１濃度計２ｂに適するように動作する第１制御部１１と、第２濃度計２ｃに適するように動作する第２制御部１２とを備えていてもよい。この場合、第１または第２濃度計２ｂ、２ｃを校正するために、使用する濃度計を一方の濃度計から他方の濃度計に切り替える場合においても、良好な脱硝制御を行うことが可能となる。 Further, the NO X control unit 4a of the present embodiment includes a first control unit 11 that operates so as to be suitable for the first concentration meter 2b, and a second control unit 12 that operates so as to be suitable for the second concentration meter 2c. It may be. In this case, even when the concentration meter to be used is switched from one concentration meter to the other concentration meter in order to calibrate the first or second concentration meter 2b, 2c, good denitration control can be performed. .

このように、本実施形態によれば、制御対象の動特性が変化しても、脱硝制御装置４による良好な脱硝制御を行うことが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to perform good denitration control by the denitration control device 4 even if the dynamic characteristics of the controlled object change.

なお、脱硝制御装置４は、１個の制御盤や１台のコンピュータなど、１個の計算装置により構成してもよいし、複数の計算装置により構成してもよい。例えば、後者の場合の脱硝制御装置４は、ＮＯＸ制御部４ａの機能とＮＨ３制御部４ｂの一部の機能とを有する専用機と、ＮＨ３制御部４ｂの残りの機能を有する汎用機により構成してもよい。このような汎用機の例は、ＮＨ３流量調整弁７に付随するバルブコントローラである。この場合、専用機の方を脱硝制御装置４ととらえ、汎用機の方を脱硝制御装置４の周辺機器ととらえることも可能である。 In addition, the denitration control device 4 may be configured by one calculation device such as one control panel or one computer, or may be configured by a plurality of calculation devices. For example, denitrification controller 4 when the latter, general-purpose machine having a dedicated machine having a part of the functions of the NH 3 control unit 4b of the NO X control unit 4a, the remaining functions of NH 3 control unit 4b You may comprise by. An example of such a general-purpose machine is a valve controller associated with the NH 3 flow rate adjustment valve 7. In this case, the dedicated machine can be regarded as the denitration control device 4, and the general-purpose machine can be regarded as the peripheral device of the denitration control device 4.

（第２実施形態）
図３は、第２実施形態の脱硝制御装置４の構成を示すブロック図である。 (Second Embodiment)
FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the denitration control device 4 of the second embodiment.

図３の脱硝制御装置４は、図１に示す構成要素に加え、出力部の一例である積分器１５を備えている。   The denitration control device 4 of FIG. 3 includes an integrator 15 as an example of an output unit in addition to the components shown in FIG.

本実施形態の第１および第２制御部１１、１２は、速度型で構成されている。具体的には、第１および第２制御部１１、１２はいずれも、ＮＯＸ濃度の計測値（ＮＯＸ＿ＰＶ）を第１濃度計２ｂから受信し、この計測値をＮＯＸ濃度の指令値（ＮＯＸ＿ＳＶ）に調整するようにＮＨ３流量の指令値（ＮＨ３＿ＳＶ）の変化量（増減分）を算出する。第１制御部１１は、ＮＨ３流量の指令値の変化量として第１指令値Ｖ１の変化量ΔＶ１を出力し、第２制御部１２は、ＮＨ３流量の指令値の変化量として第２指令値Ｖ２の変化量ΔＶ２を出力する。以下、変化量ΔＶ１を第１変化量と呼び、変化量ΔＶ２を第２変化量と呼ぶ。 The 1st and 2nd control parts 11 and 12 of this embodiment are constituted by speed type. Specifically, both the first and second control units 11 and 12, receives the measurement value of the NO X concentration (NO X _PV) from the first densitometer 2b, the command value of the measured value NO X concentration The amount of change (increase / decrease) in the NH 3 flow rate command value (NH 3 —SV) is calculated so as to adjust to (NO X —SV). The first control unit 11 outputs a change amount ΔV1 of the first command value V1 as the change amount of the NH 3 flow rate command value, and the second control unit 12 outputs the second command as the change amount of the NH 3 flow rate command value. A change amount ΔV2 of the value V2 is output. Hereinafter, the change amount ΔV1 is referred to as a first change amount, and the change amount ΔV2 is referred to as a second change amount.

第１制御部１１は、ＮＯ２発生量の少ない運転領域（低ＮＯ２領域）に適した動作をするように構成されており、例えば、上述の「動特性１」に適した動作をするように構成されている。図３は、第１制御部１１の作用を関数Ｃ１(ｓ)で示している。第１制御部１１により算出された第１変化量ΔＶ１は、切替スイッチ１３に出力される。 The first control unit 11 is configured to perform an operation suitable for an operation region (low NO 2 region) where the amount of generated NO 2 is small. For example, the first control unit 11 performs an operation suitable for the above “dynamic characteristics 1”. It is configured. FIG. 3 shows the function of the first control unit 11 as a function C1 (s). The first change amount ΔV1 calculated by the first control unit 11 is output to the changeover switch 13.

第２制御部１２は、ＮＯ２発生量の多い運転領域（高ＮＯ２領域）に適した動作をするように構成されており、例えば、上述の「動特性２」に適した動作をするように構成されている。図３は、第２制御部１２の作用を関数Ｃ２(ｓ)で示している。第２制御部１２により算出された第２変化量ΔＶ２は、切替スイッチ１３に出力される。 The second control unit 12 is configured to perform an operation suitable for an operation region (a high NO 2 region) where the amount of generated NO 2 is large. For example, the second control unit 12 performs an operation suitable for the above-described “dynamic characteristics 2”. It is configured. FIG. 3 shows the function of the second control unit 12 as a function C2 (s). The second change amount ΔV2 calculated by the second control unit 12 is output to the changeover switch 13.

切替スイッチ１３は、ＮＨ３流量の指令値の変化量を第１または第２変化量ΔＶ１、ΔＶ２に切り替え、第１または第２変化量ΔＶ１、ΔＶ２を積分器１５に出力する。切替スイッチ１３は、この切り替えを切替制御部１４からの切替信号に応じて実行する。 The changeover switch 13 switches the change amount of the command value of the NH 3 flow rate to the first or second change amount ΔV1, ΔV2, and outputs the first or second change amount ΔV1, ΔV2 to the integrator 15. The changeover switch 13 performs this changeover according to a changeover signal from the changeover control unit 14.

切替制御部１４は、ガスタービン１から排出される排ガス中のＮＯ濃度やＮＯ２濃度の計測値をＮＯＸ濃度計１ｃから受信する。そして、切替制御部１４は、ＮＯ２濃度の計測値が低ＮＯ２領域にある場合には、ＮＨ３流量の指令値の変化量を第１変化量ΔＶ１に切り替えるように切替信号を出力する。また、切替制御部１４は、ＮＯ２濃度の計測値が高ＮＯ２領域にある場合には、ＮＨ３流量の指令値の変化量を第２変化量ΔＶ２に切り替えるように切替信号を出力する。 The switching control unit 14 receives measured values of NO concentration and NO 2 concentration in the exhaust gas discharged from the gas turbine 1 from the NO X concentration meter 1 c. Then, when the measured value of the NO 2 concentration is in the low NO 2 region, the switching control unit 14 outputs a switching signal so as to switch the change amount of the NH 3 flow rate command value to the first change amount ΔV1. Further, when the measured value of the NO 2 concentration is in the high NO 2 region, the switching control unit 14 outputs a switching signal so as to switch the change amount of the command value of the NH 3 flow rate to the second change amount ΔV2.

その結果、ＮＯ２濃度の計測値が低ＮＯ２領域にある場合には、切替スイッチ１３から積分器１５に第１変化量ΔＶ１が出力される。また、ＮＯ２濃度の計測値が高ＮＯ２領域にある場合には、切替スイッチ１３から積分器１５に第２変化量ΔＶ２が出力される。図３に示す符号ΔＶは、切替スイッチ１３から積分器１５に出力される変化量（第１または第２変化量ΔＶ１、ΔＶ２）を示している。 As a result, when the measured value of the NO 2 concentration is in the low NO 2 region, the first change amount ΔV 1 is output from the changeover switch 13 to the integrator 15. When the measured value of NO 2 concentration is in the high NO 2 region, the second change amount ΔV 2 is output from the changeover switch 13 to the integrator 15. 3 indicates the amount of change (first or second amount of change ΔV1, ΔV2) output from the changeover switch 13 to the integrator 15.

積分器１５は、切替スイッチ１３から受信した変化量ΔＶを積分して、ＮＨ３流量の指令値（ＮＨ３＿ＳＶ）を算出する。その結果、変化量ΔＶが第１変化量ΔＶ１の場合には第１指令値Ｖ１が算出され、変化量ΔＶが第２変化量ΔＶ２の場合には第２指令値Ｖ２が算出される。積分器１５は、ＮＨ３制御部４ｂにＮＨ３流量の指令値として第１または第２指令値Ｖ１、Ｖ２を出力する。 The integrator 15 integrates the change amount ΔV received from the changeover switch 13 to calculate the NH 3 flow rate command value (NH 3 _SV). As a result, when the change amount ΔV is the first change amount ΔV1, the first command value V1 is calculated, and when the change amount ΔV is the second change amount ΔV2, the second command value V2 is calculated. The integrator 15 outputs the first or second command value V1, V2 as the NH 3 flow rate command value to the NH 3 control unit 4b.

なお、切替信号の生成方法、瞬時値、移動時間平均値、ＮＯＸ流量、Ｎ個の制御部などに関する第１実施形態の説明は、本実施形態にも同様に適用可能である。 Incidentally, the method of generating the switching signal, the instantaneous value, the moving time average value, NO X flow rate, the description of the first embodiment relates to such N control unit is likewise possible in this embodiment apply.

以上のように、本実施形態の第１および第２制御部１１、１２は、速度型で構成されている。この場合、第１および第２制御部１１、１２をＰＩコントローラまたはＰＩＤコントローラで構成する場合には、ＮＨ３流量の指令値を積分器１５から第１および第２制御部１１、１２にフィードバックする信号経路は設けなくてもよい。一方、第１および第２制御部１１、１２を最適レギュレータまたはモデル予測制御機構で構成する場合には、第１および第２制御部１１、１２による制御にＮＨ３流量の指令値を用いるため、ＮＨ３流量の指令値を積分器１５から第１および第２制御部１１、１２にフィードバックすることが求められる。 As mentioned above, the 1st and 2nd control parts 11 and 12 of this embodiment are comprised by the speed type. In this case, when the first and second control units 11 and 12 are configured by PI controllers or PID controllers, the NH 3 flow rate command value is fed back from the integrator 15 to the first and second control units 11 and 12. A signal path may not be provided. On the other hand, when the first and second control units 11 and 12 are configured by optimal regulators or model predictive control mechanisms, the NH 3 flow rate command value is used for control by the first and second control units 11 and 12, It is required to feed back the NH 3 flow rate command value from the integrator 15 to the first and second control units 11 and 12.

本実施形態によれば、第１実施形態と同様に、制御対象の動特性が変化しても、脱硝制御装置４による良好な脱硝制御を行うことが可能となる。   According to the present embodiment, as in the first embodiment, it is possible to perform good denitration control by the denitration control device 4 even if the dynamic characteristics of the controlled object change.

以上、いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例としてのみ提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。本明細書で説明した新規な装置および方法は、その他の様々な形態で実施することができる。また、本明細書で説明した装置および方法の形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。添付の特許請求の範囲およびこれに均等な範囲は、発明の範囲や要旨に含まれるこのような形態や変形例を含むように意図されている。   Although several embodiments have been described above, these embodiments are presented as examples only and are not intended to limit the scope of the invention. The novel apparatus and methods described herein can be implemented in a variety of other forms. In addition, various omissions, substitutions, and changes can be made to the forms of the apparatus and method described in the present specification without departing from the spirit of the invention. The appended claims and their equivalents are intended to include such forms and modifications as fall within the scope and spirit of the invention.

１：ガスタービンまたはボイラ、１ａ：排ガス出口、１ｂ：Ｏ２濃度計、
１ｃ：ＮＯＸ濃度計、１ｄ：タービン制御装置、１ｅ：排ガス流量算出部、
１ｆ：ＮＯＸ発生量推定計算部、２：排気熱回収器、２ａ：煙突入口、
２ｂ：第１濃度計、２ｃ：第２濃度計、３：脱硝装置、３ａ：脱硝触媒層、
４：脱硝制御装置、４ａ：ＮＯＸ制御部、４ｂ：ＮＨ３制御部、
５：プラント制御装置、６：ＮＨ３供給部、７：ＮＨ３流量調整弁、
８：ＮＨ３流量計、１１：第１制御部、１２：第２制御部、
１３：切替スイッチ、１４：切替制御部、１５：積分器 1: gas turbine or boiler, 1a: exhaust gas outlet, 1b: O 2 concentration meter,
1c: NO X concentration meter, 1d: turbine control device, 1e: exhaust gas flow rate calculation unit,
1f: NO X generation amount estimation calculation unit, 2: exhaust heat recovery device, 2a: chimney inlet,
2b: first concentration meter, 2c: second concentration meter, 3: denitration device, 3a: denitration catalyst layer,
4: Denitration control device, 4a: NO X control unit, 4b: NH 3 control unit,
5: Plant control device, 6: NH 3 supply section, 7: NH 3 flow rate adjusting valve,
8: NH 3 flow meter, 11: first control unit, 12: second control unit,
13: changeover switch, 14: switching control unit, 15: integrator

Claims (12)

燃焼設備からの排ガス中の窒素酸化物を分解する脱硝装置へのアンモニアの注入処理を制御する脱硝制御装置であって、
前記窒素酸化物の濃度または流量の計測値と、前記窒素酸化物の濃度または流量の指令値とに基づいて、前記アンモニアの流量の指令値を出力する窒素酸化物制御部と、
前記アンモニアの流量の計測値と、前記アンモニアの流量の前記指令値とに基づいて、前記注入処理を制御するアンモニア制御部とを備え、
前記窒素酸化物制御部は、前記アンモニアの流量の前記指令値を第１指令値または第２指令値に切り替え、前記第１または第２指令値を前記アンモニア制御部に出力する、脱硝制御装置。 A denitration control device for controlling an ammonia injection process to a denitration device for decomposing nitrogen oxides in exhaust gas from a combustion facility,
Based on the measured value of the nitrogen oxide concentration or flow rate and the command value of the nitrogen oxide concentration or flow rate, the nitrogen oxide control unit that outputs the ammonia flow rate command value;
An ammonia control unit for controlling the injection processing based on the measured value of the ammonia flow rate and the command value of the ammonia flow rate,
The denitration control device, wherein the nitrogen oxide control unit switches the command value of the ammonia flow rate to a first command value or a second command value, and outputs the first or second command value to the ammonia control unit. 前記窒素酸化物制御部は、
前記第１指令値を出力する第１制御部と、
前記第２指令値を出力する第２制御部と、
前記アンモニアの流量の前記指令値を前記第１または第２指令値に切り替え、前記第１または前記第２指令値を前記アンモニア制御部に出力する切替部と、
を備える請求項１に記載の脱硝制御装置。 The nitrogen oxide controller is
A first control unit for outputting the first command value;
A second control unit for outputting the second command value;
A switching unit that switches the command value of the ammonia flow rate to the first or second command value, and outputs the first or second command value to the ammonia control unit;
A denitration control device according to claim 1. 前記窒素酸化物制御部は、
前記第１指令値の変化量を出力する第１制御部と、
前記第２指令値の変化量を出力する第２制御部と、
前記アンモニアの流量の前記指令値の変化量を前記第１指令値の変化量または前記第２指令値の変化量に切り替える切替部と、
前記第１または第２指令値の変化量から前記第１または前記第２指令値を算出し、前記第１または前記第２指令値を前記アンモニア制御部に出力する出力部と、
を備える請求項１に記載の脱硝制御装置。 The nitrogen oxide controller is
A first control unit that outputs a change amount of the first command value;
A second control unit that outputs a change amount of the second command value;
A switching unit that switches the amount of change in the command value of the flow rate of ammonia to the amount of change in the first command value or the amount of change in the second command value;
An output unit that calculates the first or second command value from a change amount of the first or second command value, and outputs the first or second command value to the ammonia control unit;
A denitration control device according to claim 1. 前記窒素酸化物制御部は、
前記窒素酸化物について計測された計測値が第１領域にある場合に、前記アンモニアの流量の前記指令値を前記第１指令値に切り替え、
前記窒素酸化物について計測された計測値が第２領域にある場合に、前記アンモニアの流量の前記指令値を前記第２指令値に切り替える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の脱硝制御装置。 The nitrogen oxide controller is
When the measurement value measured for the nitrogen oxide is in the first region, the command value of the ammonia flow rate is switched to the first command value,
When the measured value measured for the nitrogen oxide is in the second region, the command value of the flow rate of the ammonia is switched to the second command value;
The denitration control apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記窒素酸化物制御部は、前記窒素酸化物中の一酸化窒素の濃度と、前記窒素酸化物中の二酸化窒素の濃度とに基づいて、前記アンモニアの流量の前記指令値を切り替える、請求項１から４のいずれか１項に記載の脱硝制御装置。   The said nitrogen oxide control part switches the said command value of the flow volume of the said ammonia based on the density | concentration of the nitric oxide in the said nitrogen oxide, and the density | concentration of the nitrogen dioxide in the said nitrogen oxide. 5. The denitration control device according to any one of items 1 to 4. 前記窒素酸化物制御部は、前記燃焼設備の燃焼モードに基づいて、前記アンモニアの流量の前記指令値を切り替える、請求項１から３のいずれか１項に記載の脱硝制御装置。   4. The denitration control apparatus according to claim 1, wherein the nitrogen oxide control unit switches the command value of the ammonia flow rate based on a combustion mode of the combustion facility. 5. 前記窒素酸化物制御部は、
前記窒素酸化物の濃度または流量の前記計測値を第１計測器から取得する場合に、前記アンモニアの流量の前記指令値を前記第１指令値に切り替え、
前記窒素酸化物の濃度または流量の前記計測値を第２計測器から取得する場合に、前記アンモニアの流量の前記指令値を前記第２指令値に切り替える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の脱硝制御装置。 The nitrogen oxide controller is
When the measurement value of the nitrogen oxide concentration or flow rate is acquired from a first measuring instrument, the command value of the ammonia flow rate is switched to the first command value,
When the measured value of the concentration or flow rate of the nitrogen oxide is obtained from a second measuring instrument, the command value of the ammonia flow rate is switched to the second command value;
The denitration control apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記窒素酸化物制御部は、前記窒素酸化物の濃度または流量の瞬時値の前記計測値と、前記窒素酸化物の濃度または流量の瞬時値の前記指令値とに基づいて、前記アンモニアの流量の前記指令値を出力する、請求項１から７のいずれか１項に記載の脱硝制御装置。   The nitrogen oxide controller controls the flow rate of the ammonia based on the measured value of the instantaneous value of the nitrogen oxide concentration or flow rate and the command value of the instantaneous value of the nitrogen oxide concentration or flow rate. The denitration control device according to claim 1, wherein the command value is output. 前記窒素酸化物制御部は、前記窒素酸化物の濃度または流量の移動時間平均値の前記計測値と、前記窒素酸化物の濃度または流量の移動時間平均値の前記指令値とに基づいて、前記アンモニアの流量の前記指令値を出力する、請求項１から７のいずれか１項に記載の脱硝制御装置。   The nitrogen oxide control unit, based on the measured value of the moving time average value of the concentration or flow rate of the nitrogen oxide and the command value of the moving time average value of the concentration or flow rate of the nitrogen oxide, The denitration control device according to any one of claims 1 to 7, wherein the command value for the flow rate of ammonia is output. 燃焼設備からの排ガス中の窒素酸化物を分解する脱硝装置へのアンモニアの注入処理を制御する脱硝制御装置であって、
前記窒素酸化物についての計測値と、前記窒素酸化物についての指令値とに基づいて、前記アンモニアについての指令値を出力する窒素酸化物制御部と、
前記アンモニアについての計測値と、前記アンモニアについての前記指令値とに基づいて、前記注入処理を制御するアンモニア制御部とを備え、
前記窒素酸化物制御部は、前記アンモニアについての前記指令値を第１指令値または第２指令値に切り替え、前記第１または第２指令値を前記アンモニア制御部に出力する、脱硝制御装置。 A denitration control device for controlling an ammonia injection process to a denitration device for decomposing nitrogen oxides in exhaust gas from a combustion facility,
Based on the measured value for the nitrogen oxide and the command value for the nitrogen oxide, a nitrogen oxide control unit that outputs a command value for the ammonia;
An ammonia control unit for controlling the injection process based on the measured value for the ammonia and the command value for the ammonia;
The nitrogen oxide control unit switches the command value for the ammonia to a first command value or a second command value, and outputs the first or second command value to the ammonia control unit. 前記窒素酸化物制御部は、前記窒素酸化物の濃度または流量の計測値と、前記窒素酸化物の濃度または流量の指令値とに基づいて、前記アンモニアの流量の指令値を出力し、
前記アンモニア制御部は、前記アンモニアの流量の計測値と、前記アンモニアの流量の前記指令値とに基づいて、前記注入処理を制御する、
請求項１０に記載の脱硝制御装置。 The nitrogen oxide control unit outputs a command value of the ammonia flow rate based on a measured value of the nitrogen oxide concentration or flow rate and a command value of the nitrogen oxide concentration or flow rate,
The ammonia control unit controls the injection processing based on the measured value of the ammonia flow rate and the command value of the ammonia flow rate,
The denitration control device according to claim 10. 燃焼設備からの排ガス中の窒素酸化物を分解する脱硝装置へのアンモニアの注入処理を制御する脱硝制御方法であって、
前記窒素酸化物の濃度または流量の計測値と、前記窒素酸化物の濃度または流量の指令値とに基づいて、前記アンモニアの流量の指令値を窒素酸化物制御部から出力し、
前記アンモニアの流量の計測値と、前記アンモニアの流量の前記指令値とに基づいて、前記注入処理をアンモニア制御部により制御する、
ことを含み、
前記窒素酸化物制御部は、前記アンモニアの流量の前記指令値を第１指令値または第２指令値に切り替え、前記第１または第２指令値を前記アンモニア制御部に出力する、脱硝制御方法。 A denitration control method for controlling an ammonia injection process to a denitration apparatus for decomposing nitrogen oxides in exhaust gas from a combustion facility,
Based on the measured value of the nitrogen oxide concentration or flow rate and the command value of the nitrogen oxide concentration or flow rate, the command value of the ammonia flow rate is output from the nitrogen oxide control unit,
Based on the measured value of the ammonia flow rate and the command value of the ammonia flow rate, the ammonia control unit controls the injection process.
Including
The NOx control method, wherein the nitrogen oxide controller switches the command value of the ammonia flow rate to a first command value or a second command value, and outputs the first or second command value to the ammonia controller.
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