JP2023064933A - Denitration control device, denitration control method and program - Google Patents

Denitration control device, denitration control method and program Download PDF

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智弘 前野
Toshihiro Maeno
誠 上山
Makoto Kamiyama
真也 下村
Shinya SHIMOMURA
幸治 加藤
Koji Kato
裕紀 堀
Yuki Hori
雅俊 小森
Masatoshi Komori
大祐 中村
Daisuke Nakamura
直哉 竹腰
Naoya Takegoshi
宏徳 高橋
Hironori Takahashi
翔太 川角
Shota Kawakado
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Abstract

To provide a denitration control device, a denitration control method and a program capable of performing denitration control for properly controlling the supply amount of ammonia without installing an analyzer for measuring the concentration of a nitrogen oxide at the inlet of a denitration device.SOLUTION: In a denitration control device for controlling the supply amount of ammonia in a denitration device for reducing the content of a nitrogen oxide in an exhaust gas containing the nitrogen oxide generated by combustion in a gas turbine: a nitrogen oxide concentration prediction model for predicting the concentration of the nitrogen oxide at the inlet of the denitration device by a model arithmetic operation is provided; and an analyzer for measuring the concentration of the nitrogen oxide is not installed at the inlet of the denitration device.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、脱硝制御装置、脱硝制御方法およびプログラムに関する。 The present invention relates to a denitration control device, a denitration control method, and a program.

ガスタービンの排ガスには、環境汚染物質である窒素酸化物(NOx)が含まれており、脱硝装置は、排ガスに対して還元剤としてのアンモニア(NH)を供給し、排ガスに含まれる窒素酸化物をアンモニアと反応させることによって、窒素と水とに分解し、煙突から排出される窒素酸化物量を低減させて環境規制値を管理している。 Exhaust gas from gas turbines contains nitrogen oxides ( NOx ), which are environmental pollutants. By reacting the oxides with ammonia, they are decomposed into nitrogen and water, and the amount of nitrogen oxides discharged from the stack is reduced to manage environmental regulation values.

脱硝装置におけるアンモニアの注入量の制御方法として、特許文献1の段落0005には、脱硝装置の出口または煙突入口における窒素酸化物濃度の設定値と、脱硝装置の入口における窒素酸化物濃度の計測値との偏差から計算される窒素酸化物量に対応する基本アンモニア注入量に、脱硝装置の出口における窒素酸化物濃度をフィードバックした補正を加え、ガスタービンの負荷変動に応じて先行アンモニア注入量を設定して更に補正する制御方法が開示されている。 As a method for controlling the injection amount of ammonia in a denitration apparatus, paragraph 0005 of Patent Document 1 describes a set value of the nitrogen oxide concentration at the outlet or the smoke entrance of the denitration apparatus and a measured value of the nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitration apparatus. To the basic ammonia injection amount corresponding to the amount of nitrogen oxides calculated from the deviation from A control method is disclosed that further corrects for

特開2003-80026号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-80026

ところで、脱硝装置の入口における窒素酸化物濃度を計測する分析計には、サンプリングガスの取り込み時間や分析時間の遅れがある。例えば、脱硝装置を通過する排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度が脱硝装置の入口において計測され、その排ガス(窒素酸化物濃度の計測が行われた排ガス)に対して供給すべきアンモニアの量が計算されても、計算された量のアンモニアが脱硝装置において供給される瞬間には、その排ガス(窒素酸化物濃度の計測が行われた排ガス)が、脱硝装置を既に通り過ぎてしまっている。
つまり、脱硝装置の入口における窒素酸化物濃度を計測する分析計が用いられる場合、脱硝装置を通過する際に分析計によって窒素酸化物濃度の計測が行われる排ガス(窒素酸化物濃度の計測対象の排ガス)と、分析計によって計測された窒素酸化物濃度に基づいて計算された量のアンモニアが供給される排ガス(アンモニアの供給対象の排ガス)とが一致せず、アンモニアの供給量に過不足が生じることになり、その結果、脱硝制御を適切に行うことができない。
By the way, an analyzer for measuring the concentration of nitrogen oxides at the inlet of the denitrification apparatus has a delay in the sampling gas intake time and the analysis time. For example, the concentration of nitrogen oxides contained in the flue gas passing through the denitrification device is measured at the inlet of the denitrification device, and the amount of ammonia to be supplied to the flue gas (the flue gas whose nitrogen oxide concentration was measured) is calculated. Even if calculated, the exhaust gas (exhaust gas whose nitrogen oxide concentration was measured) has already passed through the denitration device at the moment when the calculated amount of ammonia is supplied to the denitration device.
In other words, when an analyzer is used to measure the concentration of nitrogen oxides at the inlet of the denitrification equipment, the exhaust gas whose concentration of nitrogen oxides is measured by the analyzer when passing through the denitration equipment Exhaust gas) does not match the exhaust gas (exhaust gas to which ammonia is supplied) to which the amount of ammonia calculated based on the concentration of nitrogen oxides measured by the analyzer does not match, and there is an excess or deficiency in the amount of ammonia supplied. As a result, denitration control cannot be performed properly.

特許文献1に実施例2として記載された技術では、分析計(入口窒素酸化物検出手段)の分析遅れによるアンモニアの供給量の過不足を補正するために、脱硝装置の入口における窒素酸化物濃度の予測回路(入口窒素酸化物濃度推定手段)によって設定されたアンモニアの供給量(基本アンモニア量)に対する補正(先行補正、フィードバック補正、二酸化窒素補償量補正)として、ガスタービンの負荷変化に応じて先行的にアンモニア量を加える補正(先行補正)などが行われるが、窒素酸化物濃度の分析遅れにより生じるアンモニアの供給タイミングの不一致によるアンモニアの供給量の過不足が解消されないことがある。 In the technique described as Example 2 in Patent Document 1, the nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitrification apparatus is adjusted to compensate for the excess or deficiency of the supply of ammonia due to the analysis delay of the analyzer (inlet nitrogen oxide detection means). As a correction (advance correction, feedback correction, nitrogen dioxide compensation amount correction) for the ammonia supply amount (basic ammonia amount) set by the prediction circuit (inlet nitrogen oxide concentration estimation means), according to the load change of the gas turbine Correction (preliminary correction) by adding the amount of ammonia in advance is performed, but the excess or deficiency of the ammonia supply amount due to the mismatch of the supply timing of ammonia caused by the delay in the analysis of the nitrogen oxide concentration may not be resolved.

また、窒素酸化物濃度を計測する分析計の計測精度を維持するためには、指示校正や部品交換などの定期的なメンテナンスが必要であり、ランニングコストが高額になってしまう。 In addition, in order to maintain the measurement accuracy of the analyzer that measures nitrogen oxide concentration, periodic maintenance such as indication calibration and parts replacement is required, resulting in high running costs.

上述した点に鑑み、本発明は、窒素酸化物の濃度を計測する分析計を脱硝装置の入口に設置することなくアンモニアの供給量を適切に制御する脱硝制御を行うことができる脱硝制御装置、脱硝制御方法およびプログラムを提供することを目的とする。 In view of the above points, the present invention provides a denitration control device capable of performing denitration control to appropriately control the amount of ammonia supplied without installing an analyzer for measuring the concentration of nitrogen oxides at the entrance of the denitration device. An object of the present invention is to provide a denitration control method and program.

本発明の一態様は、ガスタービンにおける燃焼により発生した窒素酸化物を含む排ガスに対して、前記排ガス中の前記窒素酸化物の含有量を減少させる脱硝装置において供給されるアンモニアの供給量を制御する脱硝制御装置であって、前記脱硝装置の入口には、前記窒素酸化物の濃度を計測する分析計が設置されておらず、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度をモデル演算により予測する窒素酸化物濃度予測モデルを備える、脱硝制御装置である。 One aspect of the present invention is to control the amount of ammonia supplied to a denitration device that reduces the content of nitrogen oxides in exhaust gas containing nitrogen oxides generated by combustion in a gas turbine. In the denitration control device, an analyzer for measuring the concentration of the nitrogen oxides is not installed at the entrance of the denitration device, and the concentration of the nitrogen oxides at the entrance of the denitration device is determined by model calculation. A denitrification control device comprising a nitrogen oxide concentration prediction model for prediction.

本発明の一態様の脱硝制御装置では、前記ガスタービンの燃焼器では、予混合燃焼と拡散燃焼とが行われ、前記ガスタービンには、前記燃焼器における燃焼に用いられる燃料と空気との比率である燃料/空気比率を制御する燃焼器バイパス弁が備えられており、前記窒素酸化物濃度予測モデルは、前記予混合燃焼に用いられる燃料量である第1燃料量と、前記拡散燃焼に用いられる燃料量である第2燃料量と、前記第1燃料量と前記第2燃料量と前記窒素酸化物の濃度の予測値である窒素酸化物濃度予測値との予め定められた第1関係とに基づいて、前記窒素酸化物濃度予測値を算出する第1三次元関数器と、前記燃料/空気比率に応じて算出される第1窒素酸化物濃度補正量と、前記燃焼器バイパス弁の開度とに基づいて、前記第1三次元関数器によって算出された前記窒素酸化物濃度予測値を補正する乗算器とを備えてもよい。 In the denitrification control device according to one aspect of the present invention, the combustor of the gas turbine performs premixed combustion and diffusion combustion, and the gas turbine has a ratio of fuel and air used for combustion in the combustor. and a combustor bypass valve that controls a fuel/air ratio of , and the nitrogen oxide concentration prediction model uses a first fuel amount, which is the fuel amount used for the premixed combustion, and a first fuel amount, which is the fuel amount used for the diffusion combustion. a predetermined first relationship between a second fuel amount that is an amount of fuel to be used and a predicted nitrogen oxide concentration value that is a predicted value of the concentration of the first fuel amount, the second fuel amount, and the concentration of the nitrogen oxides; a first three-dimensional function calculator for calculating the predicted nitrogen oxide concentration value, a first nitrogen oxide concentration correction amount calculated according to the fuel/air ratio, and opening of the combustor bypass valve and a multiplier for correcting the predicted nitrogen oxide concentration value calculated by the first three-dimensional function unit, based on the degree.

本発明の一態様の脱硝制御装置では、前記窒素酸化物濃度予測モデルは、前記燃焼器における燃焼に用いられる空気の温度である燃焼用空気温度と、前記燃焼器における燃焼に用いられる空気の湿度である燃焼用空気湿度と、前記燃焼用空気温度と前記燃焼用空気湿度と前記乗算器によって補正された前記窒素酸化物濃度予測値を更に補正する第2窒素酸化物濃度補正量との予め定められた第2関係とに基づいて、前記第2窒素酸化物濃度補正量を算出する第2三次元関数器を備えてもよい。 In the denitration control device according to one aspect of the present invention, the nitrogen oxide concentration prediction model includes a combustion air temperature, which is the temperature of the air used for combustion in the combustor, and the humidity of the air used for combustion in the combustor. and a second nitrogen oxide concentration correction amount for further correcting the predicted nitrogen oxide concentration value corrected by the combustion air temperature, the combustion air humidity, and the multiplier. and a second three-dimensional function unit for calculating the second nitrogen oxide concentration correction amount based on the obtained second relationship.

本発明の一態様の脱硝制御装置では、前記窒素酸化物濃度予測モデルは、前記ガスタービンの燃焼器における燃焼に関連する複数のプロセス信号であって、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度に影響を与えると想定される複数のプロセス信号を選択するプロセス信号選択部と、前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号を説明変数とし、前記窒素酸化物の濃度を目的変数として重回帰分析を行うプロセス信号選別部とを備え、前記プロセス信号選別部は、前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号が前記窒素酸化物の濃度に与えた影響度を示す重回帰分析のt値に基づいて、前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号から、前記窒素酸化物の濃度の予想に用いられる複数のプロセス信号である複数の選別後プロセス信号を選別し、前記窒素酸化物濃度予測モデルは、前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号の適合性を、重回帰分析の補正R2に基づいて評価する適合性評価部を備え、前記適合性評価部は、重回帰式において、前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号に対してそれぞれ乗算される複数の回帰係数を決定し、前記窒素酸化物濃度予測モデルは、前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号と、前記適合性評価部によって決定された前記複数の回帰係数と、前記重回帰式の切片とに基づいて、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度を予測する窒素酸化物濃度予測部を備えてもよい。 In the denitration control device according to one aspect of the present invention, the nitrogen oxide concentration prediction model is a plurality of process signals related to combustion in a combustor of the gas turbine, and a process signal selection unit that selects a plurality of process signals assumed to affect the concentration; and the plurality of process signals selected by the process signal selection unit are used as explanatory variables, and the nitrogen oxide concentration is used as an objective variable. and a process signal selection unit that performs multiple regression analysis as a multiple regression analysis, wherein the process signal selection unit is a weighted signal that indicates the degree of influence of the plurality of process signals selected by the process signal selection unit on the concentration of nitrogen oxides. Based on the t value of regression analysis, a plurality of sorted process signals, which are a plurality of process signals used for predicting the concentration of nitrogen oxides, are selected from the plurality of process signals selected by the process signal selection unit. and the nitrogen oxide concentration prediction model includes a compatibility evaluation unit that evaluates the compatibility of the plurality of post-sorting process signals selected by the process signal selection unit based on a correction R2 of multiple regression analysis, The suitability evaluation unit determines a plurality of regression coefficients by which the plurality of post-selection process signals selected by the process signal selection unit are multiplied in the multiple regression equation, and determines the nitrogen oxide concentration prediction model. is based on the plurality of post-sorting process signals selected by the process signal selection unit, the plurality of regression coefficients determined by the suitability evaluation unit, and the intercept of the multiple regression equation, the denitrification device and a nitrogen oxide concentration prediction unit for predicting the concentration of the nitrogen oxides at the inlet of the.

本発明の一態様の脱硝制御装置では、前記ガスタービンの燃焼器では、予混合燃焼と拡散燃焼とが行われ、前記ガスタービンには、前記燃焼器における燃焼に用いられる燃料と空気との比率である燃料/空気比率を制御する燃焼器バイパス弁が備えられており、前記ガスタービンの圧縮機には、IGV(入口案内翼)が備えられており、前記プロセス信号選択部によって選択される前記複数のプロセス信号には、燃焼用燃料流量を示すプロセス信号、燃焼用空気流量を示すプロセス信号、拡散燃焼用燃料分配比率を示すプロセス信号、予混合燃焼用燃料分配比率を示すプロセス信号、IGV角度を示すプロセス信号、燃焼器バイパス弁開度を示すプロセス信号、ガスタービン排ガス温度を示すプロセス信号、ガスタービンブレードパス温度を示すプロセス信号、空気圧縮機入口温度を示すプロセス信号、空気圧縮機出口温度を示すプロセス信号、空気圧縮機入口圧力を示すプロセス信号、および、燃焼用空気湿度を示すプロセス信号のうちの複数のプロセス信号が含まれてもよい。 In the denitrification control device according to one aspect of the present invention, the combustor of the gas turbine performs premixed combustion and diffusion combustion, and the gas turbine has a ratio of fuel and air used for combustion in the combustor. and the compressor of the gas turbine is equipped with an IGV (inlet guide vane), selected by the process signal selector. The plurality of process signals include a process signal indicative of fuel flow rate for combustion, a process signal indicative of combustion air flow rate, a process signal indicative of fuel distribution ratio for diffusion combustion, a process signal indicative of fuel distribution ratio for premixed combustion, and an IGV angle. process signal indicating combustor bypass valve opening, process signal indicating gas turbine exhaust gas temperature, process signal indicating gas turbine blade path temperature, process signal indicating air compressor inlet temperature, air compressor outlet temperature , a process signal indicative of air compressor inlet pressure, and a process signal indicative of combustion air humidity.

本発明の一態様の脱硝制御装置では、前記ガスタービンの圧縮機には、IGV(入口案内翼)が備えられており、前記窒素酸化物濃度予測モデルは、前記ガスタービンの燃焼器における燃焼に用いられる燃料流量と、前記燃料流量と前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値との予め定められた関係とに基づいて、前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値を算出する二次元関数器を備え、前記二次元関数器によって算出された前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値を、前記燃焼器における燃焼に用いられる空気量である燃焼用空気量と、前記IGVの角度であるIGV角度とに基づいて補正することによって、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度を予測してもよい。 In the denitrification control device of one aspect of the present invention, the compressor of the gas turbine is provided with an IGV (inlet guide vane), and the nitrogen oxide concentration prediction model is based on combustion in the combustor of the gas turbine. The reaction rate of the concentration of nitrogen oxides is determined based on the fuel flow rate used and the predetermined relationship between the fuel flow rate and the predicted value of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides at the inlet of the denitration apparatus. Combustion air, which is the amount of air used for combustion in the combustor, is provided with a two-dimensional function calculator for calculating a predicted value, and the predicted value of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides calculated by the two-dimensional function calculator is used for combustion in the combustor The nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitrifier may be predicted by correcting for the amount and the IGV angle, which is the angle of the IGV.

本発明の一態様の脱硝制御装置では、前記ガスタービンの燃焼器では、予混合燃焼と拡散燃焼とが行われ、前記ガスタービンには、前記燃焼器における燃焼に用いられる燃料と空気との比率である燃料/空気比率を制御する燃焼器バイパス弁が備えられており、前記ガスタービンの圧縮機には、IGV(入口案内翼)が備えられており、前記窒素酸化物濃度予測モデルは、前記予混合燃焼に用いられる燃料量である第1燃料量と、前記拡散燃焼に用いられる燃料量である第2燃料量と、前記第1燃料量と前記第2燃料量と前記窒素酸化物の濃度の予測値である窒素酸化物濃度予測値との予め定められた第1関係とに基づいて、前記窒素酸化物濃度予測値を算出する第1三次元関数器と、前記燃料/空気比率に応じて算出される第1窒素酸化物濃度補正量と、前記燃焼器バイパス弁の開度とに基づいて、前記第1三次元関数器によって算出された前記窒素酸化物濃度予測値を補正する乗算器と、前記燃焼器における燃焼に用いられる空気の温度である燃焼用空気温度と、前記燃焼器における燃焼に用いられる空気の湿度である燃焼用空気湿度と、前記燃焼用空気温度と前記燃焼用空気湿度と前記乗算器によって補正された前記窒素酸化物濃度予測値を更に補正する第2窒素酸化物濃度補正量との予め定められた第2関係とに基づいて、前記第2窒素酸化物濃度補正量を算出する第2三次元関数器を備える三次元関数モデル、前記燃焼器における燃焼に関連する複数のプロセス信号であって、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度に影響を与えると想定される複数のプロセス信号を選択するプロセス信号選択部と、前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号を説明変数とし、前記窒素酸化物の濃度を目的変数として重回帰分析を行い、前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号が前記窒素酸化物の濃度に与えた影響度を示す重回帰分析のt値に基づいて、前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号から、前記窒素酸化物の濃度の予想に用いられる複数のプロセス信号である複数の選別後プロセス信号を選別するプロセス信号選別部と、前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号の適合性を、重回帰分析の補正R2に基づいて評価し、重回帰式において、前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号に対してそれぞれ乗算される複数の回帰係数を決定する適合性評価部と、前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号と、前記適合性評価部によって決定された前記複数の回帰係数と、前記重回帰式の切片とに基づいて、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度を予測する窒素酸化物濃度予測部とを備える重回帰分析モデル、および前記燃焼器における燃焼に用いられる燃料流量と、前記燃料流量と前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値との予め定められた関係である反応速度式とに基づいて、前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値を算出する二次元関数器を備え、前記二次元関数器によって算出された前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値を、前記燃焼器における燃焼に用いられる空気量である燃焼用空気量と、前記IGVの角度であるIGV角度とに基づいて補正することによって、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度を予測する反応速度式モデルのうちの少なくとも2つのモデルを備え、前記脱硝制御装置が適用されるガスタービンプラントの特性に応じて、前記少なくとも2つのモデルのうちの1つのモデルを選択して用いるか、あるいは、前記少なくとも2つのモデルを組み合わせて用いてもよい。 In the denitrification control device according to one aspect of the present invention, the combustor of the gas turbine performs premixed combustion and diffusion combustion, and the gas turbine has a ratio of fuel and air used for combustion in the combustor. is provided with a combustor bypass valve that controls a fuel/air ratio of , the compressor of the gas turbine is provided with an IGV (inlet guide vane), and the nitrogen oxide concentration prediction model is based on the A first fuel amount that is the amount of fuel used for premixed combustion, a second fuel amount that is the amount of fuel used for diffusion combustion, the first fuel amount, the second fuel amount, and the nitrogen oxide concentration a first three-dimensional function unit for calculating the predicted nitrogen oxide concentration value based on a predetermined first relationship with the predicted nitrogen oxide concentration value, which is the predicted value of the fuel/air ratio; A multiplier for correcting the predicted nitrogen oxide concentration value calculated by the first three-dimensional function unit based on the first nitrogen oxide concentration correction amount calculated by the above calculation and the opening degree of the combustor bypass valve , a combustion air temperature that is the temperature of the air used for combustion in the combustor, a combustion air humidity that is the humidity of the air used for combustion in the combustor, the combustion air temperature and the combustion air said second nitrogen oxide concentration correction based on a second predetermined relationship between humidity and a second nitrogen oxide concentration correction amount for further correcting said nitrogen oxide concentration predicted value corrected by said multiplier; A three-dimensional functional model comprising a second three-dimensional function for calculating a quantity, a plurality of process signals related to combustion in said combustor, which affect the concentration of said oxides of nitrogen at an inlet of said denitrifier and Multiple regression analysis is performed using a process signal selection unit that selects a plurality of assumed process signals, the plurality of process signals selected by the process signal selection unit as explanatory variables, and the nitrogen oxide concentration as an objective variable. , the plurality of process signals selected by the process signal selection unit based on the t value of multiple regression analysis indicating the degree of influence of the process signals on the concentration of nitrogen oxides, the plurality of signals selected by the process signal selection unit a process signal selection unit for selecting a plurality of post-selection process signals, which are a plurality of process signals used for predicting the concentration of nitrogen oxides, from the process signals; and the plurality of selections selected by the process signal selection unit. The suitability of the post-process signal is evaluated based on the correction R2 of the multiple regression analysis, and in the multiple regression equation, the plurality of post-sorting process signals sorted by the process signal sorting unit are multiplied by a plurality of A suitability evaluation unit that determines a regression coefficient, the plurality of post-sorting process signals selected by the process signal selection unit, the plurality of regression coefficients determined by the suitability evaluation unit, and the multiple regression equation a nitrogen oxide concentration prediction unit that predicts the concentration of the nitrogen oxides at the inlet of the denitrification device based on the intercept, a fuel flow rate used for combustion in the combustor, and the fuel Based on a reaction rate formula that is a predetermined relationship between the flow rate and the predicted value of the reaction rate of the nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitrification apparatus, the predicted value of the reaction rate of the nitrogen oxide concentration is calculated. a two-dimensional function unit for calculating the predicted value of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides calculated by the two-dimensional function unit; at least two models of kinetic models for predicting the concentration of the nitrogen oxides at the inlet of the denitrification device by correcting them based on the IGV angle, which is the angle of the IGV; One of the at least two models may be selected for use or a combination of the at least two models may be used, depending on the characteristics of the gas turbine plant to which is applied.

本発明の一態様は、ガスタービンにおける燃焼により発生した窒素酸化物を含む排ガスに対して、前記排ガス中の前記窒素酸化物の含有量を減少させる脱硝装置において供給されるアンモニアの供給量を制御するアンモニア供給量制御ステップを備える脱硝制御装置の脱硝制御方法であって、前記脱硝装置の入口には、前記窒素酸化物の濃度を計測する分析計が設置されておらず、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度をモデル演算により予測する窒素酸化物濃度予測ステップを備える、脱硝制御方法である。 One aspect of the present invention is to control the amount of ammonia supplied to a denitration device that reduces the content of nitrogen oxides in exhaust gas containing nitrogen oxides generated by combustion in a gas turbine. In the denitration control method for a denitration control device comprising an ammonia supply amount control step, an analyzer for measuring the concentration of nitrogen oxides is not installed at the entrance of the denitration device, and the entrance of the denitration device is a nitrogen oxide concentration prediction step of predicting the concentration of nitrogen oxides in the denitrification control method by model calculation.

本発明の一態様は、脱硝制御装置に搭載されたコンピュータに、ガスタービンにおける燃焼により発生した窒素酸化物を含む排ガスに対して、前記排ガス中の前記窒素酸化物の含有量を減少させる脱硝装置において供給されるアンモニアの供給量を制御するアンモニア供給量制御ステップと、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度をモデル演算により予測する窒素酸化物濃度予測ステップとを実行させるためのプログラムであって、前記脱硝装置の入口には、前記窒素酸化物の濃度を計測する分析計が設置されていない、プログラムである。 One aspect of the present invention is a denitrification device in which a computer installed in a denitration control device reduces the content of nitrogen oxides in exhaust gas containing nitrogen oxides generated by combustion in a gas turbine. and a nitrogen oxide concentration prediction step of predicting the nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitrification apparatus by model calculation. In the program, an analyzer for measuring the concentration of nitrogen oxides is not installed at the inlet of the denitrification device.

本発明によれば、窒素酸化物の濃度を計測する分析計を脱硝装置の入口に設置することなくアンモニアの供給量を適切に制御する脱硝制御を行うことができる脱硝制御装置、脱硝制御方法およびプログラムを提供することができる。 According to the present invention, a denitration control device, a denitration control method, and a denitration control device capable of appropriately controlling the amount of ammonia supplied without installing an analyzer for measuring the concentration of nitrogen oxides at the entrance of the denitration device. program can be provided.

第1実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラント(ガスタービン発電設備)GPの一例を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows an example of the gas turbine plant (gas turbine power generation equipment) GP to which the denitrification control apparatus 1 of 1st Embodiment was applied. 第1実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11の一例を示す図である。3 is a diagram showing an example of a nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the first embodiment; FIG. 三次元関数器A10において用いられる第1関係の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a first relationship used in the three-dimensional function unit A10; 三次元関数器A10において用いられる第1関係の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a first relationship used in the three-dimensional function unit A10; 第1実施形態の脱硝制御装置1において実行される処理の一例を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining an example of processing executed in the denitration control device 1 of the first embodiment; FIG. 第2実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the second embodiment; 第3実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11の一例を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing an example of a nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the third embodiment;

以下、図面を参照し、本発明の脱硝制御装置、脱硝制御方法およびプログラムの実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the denitration control device, the denitration control method, and the program of the present invention will be described with reference to the drawings.

[第1実施形態]
図1は第1実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラント(ガスタービン発電設備)GPの一例を示す図である。
第1実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPには、脱硝制御装置1と、アンモニア流量調整弁3と、煙突入口窒素酸化物濃度分析計4と、ガスタービン5と、煙道6と、脱硝装置7と、煙突8とが設置されている。
脱硝制御装置1は、脱硝装置7において供給されるアンモニアの供給量を制御する。アンモニア流量調整弁3は、脱硝装置7において供給されるアンモニアの流量を調整する。煙突入口窒素酸化物濃度分析計4は、煙突8の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度を計測する。
[First embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a gas turbine plant (gas turbine power generation equipment) GP to which the denitration control device 1 of the first embodiment is applied.
The gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the first embodiment is applied includes the denitration control device 1, the ammonia flow rate adjustment valve 3, the smoke inlet nitrogen oxide concentration analyzer 4, the gas turbine 5, the smoke A road 6, a denitrification device 7 and a chimney 8 are installed.
The denitration control device 1 controls the amount of ammonia supplied in the denitration device 7 . The ammonia flow control valve 3 adjusts the flow rate of ammonia supplied in the denitrification device 7 . The smoke inlet nitrogen oxide concentration analyzer 4 measures the concentration of nitrogen oxides in the flue gas at the inlet of the chimney 8 .

ガスタービン5は、例えば特許第4831820号公報に記載されたガスタービンと同様の機能を有し、圧縮機と、燃焼器と、タービンと、燃焼器バイパス弁とを備えている。ガスタービン5の燃焼器では、予混合燃焼と拡散燃焼とが行われる。燃焼器バイパス弁は、燃焼器における燃焼に用いられる燃料と空気との比率である燃料/空気比率を制御する。圧縮機は、入口案内翼(IGV)を備えている。IGVは、角度(開度)を変更することによって、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる空気量を調整する。煙道6は、ガスタービン5と煙突8とを接続する。
脱硝装置7は、煙道6内に配置されている。脱硝装置7は、ガスタービン5における燃焼により発生した窒素酸化物を含む排ガスに対してアンモニアを供給することによって、排ガス中の窒素酸化物の含有量を減少させる。
The gas turbine 5 has the same functions as the gas turbine described in Japanese Patent No. 4831820, for example, and includes a compressor, a combustor, a turbine, and a combustor bypass valve. The combustor of the gas turbine 5 performs premixed combustion and diffusion combustion. The combustor bypass valve controls the fuel/air ratio, which is the ratio of fuel and air used for combustion in the combustor. The compressor is equipped with inlet guide vanes (IGV). The IGV adjusts the amount of air used for combustion in the combustor of the gas turbine 5 by changing the angle (opening degree). A flue 6 connects the gas turbine 5 and a chimney 8 .
A denitrification device 7 is arranged in the flue 6 . The denitrification device 7 reduces the content of nitrogen oxides in the exhaust gas by supplying ammonia to the exhaust gas containing nitrogen oxides generated by combustion in the gas turbine 5 .

図1に示す例では、ガスタービン5の燃焼により排出された排ガスが、煙道6を通過して煙突8から外気に放出される。その過程で、アンモニアを還元剤とした触媒を有する脱硝装置7において、排ガス中に含まれる窒素酸化物とアンモニアとが反応させられ、窒素と水とに分解される。脱硝装置7において窒素酸化物の含有量が低減させられた排ガスは、煙突8から外気に放出される。 In the example shown in FIG. 1, the exhaust gas emitted by the combustion of the gas turbine 5 passes through the flue 6 and is released from the chimney 8 to the outside air. In the process, in the denitrification device 7 having a catalyst using ammonia as a reducing agent, nitrogen oxides contained in the exhaust gas are reacted with ammonia to be decomposed into nitrogen and water. The flue gas whose nitrogen oxide content has been reduced in the denitrification device 7 is released to the outside air through a chimney 8 .

煙突8から外気に放出される排ガスに含まれる未反応の窒素酸化物は、環境影響評価法に従って移動時間平均値を規制値以下に制御することが要求され、規制値は関係法令、行政との協定値により定める。
ガスタービン5からの排ガス中の窒素酸化物を低減するために脱硝装置7において還元剤として用いられるアンモニアの量は、脱硝制御装置1において演算によって算出される。脱硝制御装置1によって算出された量のアンモニアは、アンモニア流量調整弁3の操作により、脱硝装置7に供給される。
The unreacted nitrogen oxide contained in the exhaust gas emitted from the chimney 8 to the outside air is required to control the average travel time value below the regulation value according to the Environmental Impact Assessment Law. Determined by agreement value.
The amount of ammonia used as a reducing agent in the denitration device 7 to reduce nitrogen oxides in the exhaust gas from the gas turbine 5 is calculated by the denitration control device 1 . The amount of ammonia calculated by the denitration control device 1 is supplied to the denitration device 7 by operating the ammonia flow control valve 3 .

一般的なガスタービン発電設備では、脱硝制御装置1においてアンモニアの量を演算するために、ガスタービン5の燃焼により生じた排ガス中の窒素酸化物濃度を計測する分析計2(図1参照)が、煙突8から外気に放出される排ガス中の窒素酸化物濃度を分析する煙突入口窒素酸化物濃度分析計4と共に設置される。
一方、第1実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPでは、窒素酸化物の濃度を計測する分析計2(図1参照)が、脱硝装置7の入口に設置されない。
In general gas turbine power generation equipment, in order to calculate the amount of ammonia in the denitrification control device 1, an analyzer 2 (see FIG. 1) that measures the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas generated by combustion of the gas turbine 5 is provided. , is installed together with a smoke inlet nitrogen oxide concentration analyzer 4 for analyzing the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas emitted from the chimney 8 to the outside air.
On the other hand, in the gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the first embodiment is applied, the analyzer 2 (see FIG. 1) for measuring the concentration of nitrogen oxides is not installed at the inlet of the denitration device 7 .

図1に示す例では、脱硝制御装置1が、窒素酸化物濃度予測モデル11と、窒素酸化物処理量算出部12と、アンモニア流量算出部13と、フィードバック補正量算出部14とを備えている。
窒素酸化物濃度予測モデル11は、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度をモデル演算により予測する。窒素酸化物処理量算出部12は、窒素酸化物濃度予測モデル11によって予測された排ガス中の窒素酸化物濃度に基づき、脱硝装置7において処理(窒素および水への分解処理)される必要がある窒素酸化物の量(窒素酸化物処理量)を算出する。
アンモニア流量算出部13は、窒素酸化物処理量算出部12によって算出された量の窒素酸化物を処理するために必要なアンモニアの量を算出し、アンモニア流量調整弁3に対する制御信号を生成して出力する。フィードバック補正量算出部14は、煙突入口窒素酸化物濃度分析計4によって計測された煙突8の入口における排ガス中の窒素酸化物濃度と、煙突8から排出される排ガス中の窒素酸化物濃度の予め設定された管理値との偏差に応じたフィードバック補正量を算出し、そのフィードバック補正量をアンモニア流量算出部13に出力する。
In the example shown in FIG. 1, the denitration control device 1 includes a nitrogen oxide concentration prediction model 11, a nitrogen oxide treatment amount calculator 12, an ammonia flow rate calculator 13, and a feedback correction amount calculator 14. .
The nitrogen oxide concentration prediction model 11 predicts the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitration device 7 by model calculation. The nitrogen oxide processing amount calculator 12 needs to be processed (decomposed into nitrogen and water) in the denitrification device 7 based on the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas predicted by the nitrogen oxide concentration prediction model 11. The amount of nitrogen oxides (nitrogen oxide treatment amount) is calculated.
The ammonia flow rate calculation unit 13 calculates the amount of ammonia required to treat the amount of nitrogen oxides calculated by the nitrogen oxide treatment amount calculation unit 12, and generates a control signal for the ammonia flow rate adjustment valve 3. Output. The feedback correction amount calculation unit 14 calculates the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas at the inlet of the stack 8 measured by the smoke inlet nitrogen oxide concentration analyzer 4 and the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas discharged from the stack 8 in advance. A feedback correction amount corresponding to the deviation from the set control value is calculated, and the feedback correction amount is output to the ammonia flow rate calculation unit 13 .

つまり、脱硝制御装置1の窒素酸化物処理量算出部12は、窒素酸化物濃度予測モデル11によって予測された窒素酸化物濃度をベースとして窒素酸化物処理量を算出する。アンモニア流量算出部13は、窒素酸化物の処理に必要なアンモニアの量を演算し、アンモニア流量調整弁3へ操作量の指令を出力する。また、フィードバック補正量算出部14は、煙突入口窒素酸化物濃度分析計4の分析値と、煙突8から排出される排ガス中の窒素酸化物濃度の管理値との偏差に応じたフィードバック補正量をアンモニア流量算出部13に与える。 That is, the nitrogen oxide processing amount calculator 12 of the denitration control device 1 calculates the nitrogen oxide processing amount based on the nitrogen oxide concentration predicted by the nitrogen oxide concentration prediction model 11 . The ammonia flow rate calculator 13 calculates the amount of ammonia necessary for treating nitrogen oxides, and outputs an operation amount command to the ammonia flow rate control valve 3 . Further, the feedback correction amount calculation unit 14 calculates a feedback correction amount according to the deviation between the analysis value of the smoke inlet nitrogen oxide concentration analyzer 4 and the controlled value of the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas discharged from the stack 8. It is given to the ammonia flow rate calculator 13 .

図2は第1実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11の一例を示す図である。
図2に示す例では、窒素酸化物濃度予測モデル11が、三次元関数モデル11Aによって構成されている。三次元関数モデル11Aは、三次元関数器A10と、三次元関数器A11と、乗算器A12と、減算器A13と、燃焼器バイパス弁開度情報取得部A14と、燃料/空気比率算出部A15と、二次元関数器A16と、固定値設定器A17と、切替器A18とを備えている。
三次元関数器A10は、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の予測値である窒素酸化物濃度予測値を算出する。詳細には、三次元関数器A10は、ガスタービン5の燃焼器における予混合燃焼に用いられる燃料量である第1燃料量と、ガスタービン5の燃焼器における拡散燃焼に用いられる燃料量である第2燃料量と、予め定められた第1関係(図3および図4参照)とに基づいて、窒素酸化物濃度予測値を算出する。第1関係は、第1燃料量と第2燃料量と窒素酸化物濃度予測値との関係である。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the first embodiment.
In the example shown in FIG. 2, the nitrogen oxide concentration prediction model 11 is composed of a three-dimensional function model 11A. The three-dimensional function model 11A includes a three-dimensional function device A10, a three-dimensional function device A11, a multiplier A12, a subtractor A13, a combustor bypass valve opening information acquisition unit A14, and a fuel/air ratio calculation unit A15. , a two-dimensional function unit A16, a fixed value setter A17, and a switcher A18.
The three-dimensional function unit A10 calculates a predicted nitrogen oxide concentration value, which is a predicted value of the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitrification device 7 . Specifically, the three-dimensional function A10 is a first fuel amount that is used for premixed combustion in the combustor of the gas turbine 5 and a fuel amount that is used for diffusion combustion in the combustor of the gas turbine 5. A predicted nitrogen oxide concentration value is calculated based on the second fuel amount and a predetermined first relationship (see FIGS. 3 and 4). The first relationship is the relationship between the first fuel amount, the second fuel amount, and the predicted nitrogen oxide concentration value.

図3および図4は三次元関数器A10において用いられる第1関係の一例を示す図である。詳細には、図3は第1関係をマトリクス表によって示しており、図4は第1関係を三次元的に(立体的に)示している。
図3において、横軸はガスタービン5の燃焼器における予混合燃焼に用いられる第1燃料量を示しており、縦軸はガスタービン5の燃焼器における拡散燃焼に用いられる第2燃料量を示している。図3の横軸の「X0」、「X1」、「X2」、「X3」、「X4」、…、「Xi」は第1燃料量の値を示しており、図3の縦軸の「Y0」、「Y1」、「Y2」、「Y3」、「Y4」、…、「Yi」は第2燃料量の値を示しており、「n00」、…、「n11」、…、「n22」、…、「n33」、…、「n44」、…、「nii」は三次元関数器A10によって算出される窒素酸化物濃度予測値を示している。
例えば、第1燃料量の値が「X0」であり、第2燃料量の値が「Y0」である場合に、三次元関数器A10は、窒素酸化物濃度予測値「n00」を算出する。第1燃料量の値が「X1」であり、第2燃料量の値が「Y2」である場合に、三次元関数器A10は、窒素酸化物濃度予測値「n12」を算出する。第1燃料量の値が「X4」であり、第2燃料量の値が「Yi」である場合に、三次元関数器A10は、窒素酸化物濃度予測値「n4i」を算出する。
図3に示す第1燃料量の値「X0」、…、「Xi」と、第2燃料量の値「Y0」、…、「Yi」と、窒素酸化物濃度予測値「n00」、…、「nii」との関係(第1関係)は、例えば実験、シミュレーションなどを行うことによって予め設定される。
3 and 4 are diagrams showing an example of the first relation used in the three-dimensional function unit A10. In detail, FIG. 3 shows the first relationship by a matrix table, and FIG. 4 three-dimensionally (three-dimensionally) shows the first relationship.
In FIG. 3, the horizontal axis indicates the amount of the first fuel used for premixed combustion in the combustor of the gas turbine 5, and the vertical axis indicates the amount of the second fuel used for diffusion combustion in the combustor of the gas turbine 5. ing. "X0", "X1", "X2", "X3", "X4", . . . , "Xi" on the horizontal axis of FIG. Y0", "Y1", "Y2", "Y3", "Y4", . , . . . , 'n33', . . . , 'n44', .
For example, when the value of the first fuel amount is "X0" and the value of the second fuel amount is "Y0", the three-dimensional function unit A10 calculates the predicted nitrogen oxide concentration value "n00". When the value of the first fuel amount is "X1" and the value of the second fuel amount is "Y2", the three-dimensional function unit A10 calculates the predicted nitrogen oxide concentration value "n12". When the value of the first fuel amount is "X4" and the value of the second fuel amount is "Yi", the three-dimensional function unit A10 calculates the predicted nitrogen oxide concentration value "n4i".
The first fuel amount values "X0", ..., "Xi", the second fuel amount values "Y0", ..., "Yi", and the predicted nitrogen oxide concentration values "n00", ..., The relationship (first relationship) with "nii" is set in advance by performing experiments, simulations, or the like, for example.

図4において、X軸はガスタービン5の燃焼器における予混合燃焼に用いられる第1燃料量を示しており、Y軸はガスタービン5の燃焼器における拡散燃焼に用いられる第2燃料量を示しており、Z軸は三次元関数器A10によって算出される窒素酸化物濃度予測値を示している。
図4に示す例では、第1燃料量が大きくなるに従って窒素酸化物濃度予測値が大きくなり、第2燃料量が大きくなるに従って窒素酸化物濃度予測値が大きくなる。
図4にX軸で示す第1燃料量と、Y軸で示す第2燃料量と、Z軸で示す窒素酸化物濃度予測値との関係(第1関係)は、例えば実験、シミュレーションなどを行うことによって予め設定される。
In FIG. 4, the X-axis indicates the amount of the first fuel used for premixed combustion in the combustor of the gas turbine 5, and the Y-axis indicates the amount of the second fuel used for diffusion combustion in the combustor of the gas turbine 5. , and the Z axis indicates the predicted nitrogen oxide concentration value calculated by the three-dimensional function unit A10.
In the example shown in FIG. 4, the predicted nitrogen oxide concentration value increases as the first fuel amount increases, and the predicted nitrogen oxide concentration value increases as the second fuel amount increases.
The relationship (first relationship) between the first fuel amount indicated by the X-axis, the second fuel amount indicated by the Y-axis, and the predicted nitrogen oxide concentration value indicated by the Z-axis in FIG. is set in advance by

図2に示す例では、燃料/空気比率算出部A15が、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる燃料と空気との比率(燃料/空気比率)を算出する。
二次元関数器A16は、燃料/空気比率算出部A15によって算出された燃料/空気比率に基づいて、三次元関数器A10によって算出された窒素酸化物濃度予測値を補正するための第1窒素酸化物濃度補正量を算出する。詳細には、二次元関数器A16は、燃料/空気比率算出部A15によって算出された燃料/空気比率と、燃料/空気比率と第1窒素酸化物濃度補正量との予め設定された関係とに基づいて、第1窒素酸化物濃度補正量を算出する。燃料/空気比率と第1窒素酸化物濃度補正量との関係は、例えば実験、シミュレーションなどを行うことによって予め設定される。
In the example shown in FIG. 2 , the fuel/air ratio calculator A15 calculates the ratio of fuel and air (fuel/air ratio) used for combustion in the combustor of the gas turbine 5 .
A two-dimensional function unit A16 is a first nitrogen oxidation function for correcting the predicted nitrogen oxide concentration value calculated by the three-dimensional function unit A10 based on the fuel/air ratio calculated by the fuel/air ratio calculation unit A15. Calculate the concentration correction amount. More specifically, the two-dimensional function unit A16 uses the fuel/air ratio calculated by the fuel/air ratio calculator A15 and the preset relationship between the fuel/air ratio and the first nitrogen oxide concentration correction amount. Based on this, the first nitrogen oxide concentration correction amount is calculated. The relationship between the fuel/air ratio and the first nitrogen oxide concentration correction amount is set in advance by conducting experiments, simulations, or the like, for example.

燃焼器バイパス弁開度情報取得部A14は、燃料/空気比率を制御する燃焼器バイパス弁の開度を示す情報を取得する。
固定値設定器A17は、第1窒素酸化物濃度補正量として値「1」を出力する。
切替器A18は、乗算器A12に出力される第1窒素酸化物濃度補正量としての値を切り替える。具体的には、燃焼器バイパス弁が開状態である場合に、切替器A18は、第1窒素酸化物濃度補正量として、固定値設定器A17から出力された値「1」を乗算器A12に出力する。この場合、三次元関数器A10によって算出された窒素酸化物濃度予測値は、乗算器A12によって補正されない。一方、燃焼器バイパス弁が開状態ではない場合に、切替器A18は、二次元関数器A16によって算出された第1窒素酸化物濃度補正量を乗算器A12に出力する。この場合、三次元関数器A10によって算出された窒素酸化物濃度予測値は、乗算器A12において、二次元関数器A16によって算出された第1窒素酸化物濃度補正量に基づいて補正される。
The combustor bypass valve opening information acquisition unit A14 acquires information indicating the opening of the combustor bypass valve that controls the fuel/air ratio.
The fixed value setter A17 outputs the value "1" as the first nitrogen oxide concentration correction amount.
The switch A18 switches the value as the first nitrogen oxide concentration correction amount output to the multiplier A12. Specifically, when the combustor bypass valve is open, the switch A18 transfers the value "1" output from the fixed value setter A17 to the multiplier A12 as the first nitrogen oxide concentration correction amount. Output. In this case, the predicted nitrogen oxide concentration value calculated by the three-dimensional function unit A10 is not corrected by the multiplier A12. On the other hand, when the combustor bypass valve is not open, the switch A18 outputs the first nitrogen oxide concentration correction amount calculated by the two-dimensional function unit A16 to the multiplier A12. In this case, the predicted nitrogen oxide concentration value calculated by the three-dimensional function device A10 is corrected by the multiplier A12 based on the first nitrogen oxide concentration correction amount calculated by the two-dimensional function device A16.

乗算器A12は、三次元関数器A10によって算出された窒素酸化物濃度予測値と、切替器A18から出力された値(第1窒素酸化物濃度補正量)とを乗算することにより、三次元関数器A10によって算出された窒素酸化物濃度予測値を補正する。
つまり、乗算器A12は、燃料/空気比率に応じて二次元関数器A16によって算出される第1窒素酸化物濃度補正量と、燃焼器バイパス弁の開度とに基づいて、三次元関数器A10によって算出された窒素酸化物濃度予測値を補正する。
A multiplier A12 multiplies the predicted nitrogen oxide concentration value calculated by the three-dimensional function unit A10 by the value (first nitrogen oxide concentration correction amount) output from the switch A18 to obtain a three-dimensional function Correct the nitrogen oxide concentration predicted value calculated by the device A10.
That is, the multiplier A12 uses the three-dimensional function unit A10 Correct the nitrogen oxide concentration predicted value calculated by

三次元関数器A11は、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる空気の温度である燃焼用空気温度と、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる空気の湿度である燃焼用空気湿度とに基づいて、乗算器A12によって補正された窒素酸化物濃度予測値を更に補正するための第2窒素酸化物濃度補正量を算出する。
詳細には、三次元関数器A11は、例えば温度センサによって取得される燃焼用空気温度と、例えば湿度センサによって取得される燃焼用空気湿度と、予め定められた第2関係とに基づいて、第2窒素酸化物濃度補正量を算出する。燃焼用空気温度と燃焼用空気湿度と第2窒素酸化物濃度補正量との関係である第2関係は、例えば実験、シミュレーションなどを行うことによって予め設定される。
The three-dimensional function A11 is the combustion air temperature, which is the temperature of the air used for combustion in the combustor of the gas turbine 5, and the combustion air humidity, which is the humidity of the air used for combustion in the combustor of the gas turbine 5. , a second nitrogen oxide concentration correction amount for further correcting the nitrogen oxide concentration predicted value corrected by the multiplier A12 is calculated.
Specifically, the three-dimensional function unit A11 calculates a third 2 Calculate the nitrogen oxide concentration correction amount. The second relationship, which is the relationship between the combustion air temperature, the combustion air humidity, and the second nitrogen oxide concentration correction amount, is set in advance by performing experiments, simulations, or the like, for example.

減算器A13は、乗算器A12によって補正された窒素酸化物濃度予測値から、三次元関数器A11によって算出された第2窒素酸化物濃度補正量を減算することにより、乗算器A12によって補正された窒素酸化物濃度予測値を更に補正する。
図2に示す例では、窒素酸化物濃度予測モデル11(三次元関数モデル11A)が、減算器A13から出力された値を、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の予測値として出力する。
The subtractor A13 subtracts the second nitrogen oxide concentration correction amount calculated by the three-dimensional function unit A11 from the nitrogen oxide concentration predicted value corrected by the multiplier A12. Further correct the nitrogen oxide concentration prediction value.
In the example shown in FIG. 2, the nitrogen oxide concentration prediction model 11 (three-dimensional function model 11A) converts the value output from the subtractor A13 into the predicted value of the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitrification device 7. output as

つまり、第1実施形態の脱硝制御装置1では、ガスタービン5の燃焼器における燃焼により生じる窒素酸化物の濃度が、ガスタービン5の燃焼器における拡散燃焼と予混合燃焼の燃料分配比率に依存することが考慮されている。詳細には、第1実施形態の脱硝制御装置1では、それぞれの燃料分配比率をX軸(予混合燃焼に用いられる燃料量)とY軸(拡散燃焼に用いられる燃料量)としたマトリクス表(図3参照)に、脱硝装置7の入口の分析計2(図1参照)の分析値に相当する予測データ(窒素酸化物濃度予測値)を設定することにより、脱硝装置7の入口に分析計2(図1参照)を設置する必要なく、三次元関数器A10が、分析計2の分析値に相当する窒素酸化物濃度予測値を算出(予想)することができる。 That is, in the denitrification control device 1 of the first embodiment, the concentration of nitrogen oxides generated by combustion in the combustor of the gas turbine 5 depends on the fuel distribution ratio between diffusion combustion and premixed combustion in the combustor of the gas turbine 5. is taken into account. Specifically, in the denitrification control device 1 of the first embodiment, a matrix table ( 3), by setting prediction data (predicted nitrogen oxide concentration values) corresponding to the analysis values of the analyzer 2 (see FIG. 1) at the entrance of the denitrification device 7, the analyzer at the entrance of the denitration device 7 2 (see FIG. 1), the three-dimensional function device A10 can calculate (predict) the nitrogen oxide concentration prediction value corresponding to the analysis value of the analyzer 2.

また、第1実施形態の脱硝制御装置1では、ガスタービン5の燃焼器における燃焼により生じる窒素酸化物の濃度が、燃焼器における燃焼に用いられる燃料と空気との比率(燃料/空気比率)にも依存することが考慮されている。詳細には、第1実施形態の脱硝制御装置1では、燃料/空気比率算出部A15が、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる燃料と空気との比率(燃料/空気比率)を算出し、二次元関数器A16が、燃料/空気比率算出部A15によって算出された燃料/空気比率に基づいて、三次元関数器A10によって算出された窒素酸化物濃度予測値を補正するための第1窒素酸化物濃度補正量を算出する。 Further, in the denitrification control device 1 of the first embodiment, the concentration of nitrogen oxides generated by combustion in the combustor of the gas turbine 5 depends on the ratio of fuel and air used for combustion in the combustor (fuel/air ratio). are also considered to depend on Specifically, in the denitrification control device 1 of the first embodiment, the fuel/air ratio calculator A15 calculates the ratio of fuel and air used for combustion in the combustor of the gas turbine 5 (fuel/air ratio). , a two-dimensional function unit A16 calculates a first nitrogen oxide concentration prediction value calculated by the three-dimensional function unit A10 based on the fuel/air ratio calculated by the fuel/air ratio calculation unit A15. An oxide concentration correction amount is calculated.

更に、第1実施形態の脱硝制御装置1では、ガスタービン5の燃焼器における燃焼により生じる窒素酸化物の濃度が、燃焼器における燃焼に用いられる空気の温度と湿度とにも依存することが考慮されている。詳細には、第1実施形態の脱硝制御装置1では、燃焼器における燃焼に用いられる空気の温度と湿度とをX軸およびY軸とした図3に示すマトリクス表と同様のマトリクス表(図示せず)に第2窒素酸化物濃度補正量を設定することにより、三次元関数器A11が、燃焼器における燃焼に用いられる空気の温度と湿度とから、第2窒素酸化物濃度補正量を算出する。 Furthermore, in the denitrification control device 1 of the first embodiment, it is taken into consideration that the concentration of nitrogen oxides produced by combustion in the combustor of the gas turbine 5 also depends on the temperature and humidity of the air used for combustion in the combustor. It is Specifically, in the denitrification control device 1 of the first embodiment, a matrix table (not shown) similar to the matrix table shown in FIG. ), the three-dimensional function device A11 calculates the second nitrogen oxide concentration correction amount from the temperature and humidity of the air used for combustion in the combustor. .

上述したように、脱硝装置の入口における窒素酸化物濃度を計測する分析計2(図1参照)が用いられる場合には、分析時間の遅れ(一般的に1分程度)があるため、脱硝装置7を通過する際に分析計2によって窒素酸化物濃度の計測が行われる排ガスと、分析計2によって計測された窒素酸化物濃度に基づいて計算された量のアンモニアが供給される排ガスとが一致せず、アンモニアの供給量に過不足が生じることになり、その結果、脱硝制御を適切に行うことができない。 As described above, when the analyzer 2 (see FIG. 1) that measures the concentration of nitrogen oxides at the inlet of the denitrification system is used, there is a delay in the analysis time (generally about 1 minute). The exhaust gas whose nitrogen oxide concentration is measured by the analyzer 2 when passing through 7 coincides with the exhaust gas to which the amount of ammonia calculated based on the nitrogen oxide concentration measured by the analyzer 2 is supplied. Otherwise, the supply amount of ammonia becomes excessive or insufficient, and as a result, denitrification control cannot be properly performed.

それに対し、第1実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPでは、窒素酸化物の濃度を計測する分析計2(図1参照)が、脱硝装置7の入口に設置されないため、分析時間の遅れの問題を解消することができる。更に、第1実施形態の脱硝制御装置1では、窒素酸化物濃度予測モデル11によって予測された窒素酸化物濃度(つまり、分析時間遅れのない窒素酸化物濃度)に基づいてアンモニアの供給量が制御されるため、適切な脱硝制御を行うことができる。 On the other hand, in the gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the first embodiment is applied, the analyzer 2 (see FIG. 1) for measuring the concentration of nitrogen oxides is not installed at the entrance of the denitration device 7. The analysis time delay problem can be resolved. Furthermore, in the denitration control device 1 of the first embodiment, the ammonia supply amount is controlled based on the nitrogen oxide concentration predicted by the nitrogen oxide concentration prediction model 11 (that is, the nitrogen oxide concentration without analysis time delay). Therefore, appropriate denitrification control can be performed.

図5は第1実施形態の脱硝制御装置1において実行される処理の一例を説明するための図である。
図5に示す例では、ステップS1において、脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11(三次元関数モデル11A)が、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度を予測する。
次いで、ステップS2では、脱硝制御装置1のアンモニア流量算出部13が、排ガス中の窒素酸化物の含有量を減少させるために必要なアンモニアの供給量を算出し、アンモニア流量調整弁3に対する制御信号を生成して出力する。その結果、アンモニア流量調整弁3が駆動され、アンモニア流量算出部13によって算出された量のアンモニアが脱硝装置7に供給される。つまり、脱硝装置7において、窒素酸化物を含む排ガスに対するアンモニアの供給量が制御される。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of processing executed in the denitration control device 1 of the first embodiment.
In the example shown in FIG. 5, in step S1, the nitrogen oxide concentration prediction model 11 (three-dimensional function model 11A) of the denitrification control device 1 predicts the concentration of nitrogen oxides in the flue gas at the inlet of the denitration device .
Next, in step S2, the ammonia flow rate calculator 13 of the denitrification control device 1 calculates the amount of ammonia to be supplied to reduce the nitrogen oxide content in the exhaust gas, and outputs a control signal to the ammonia flow rate control valve 3. is generated and output. As a result, the ammonia flow rate control valve 3 is driven, and the amount of ammonia calculated by the ammonia flow rate calculator 13 is supplied to the denitrification device 7 . That is, in the denitrification device 7, the amount of ammonia supplied to the exhaust gas containing nitrogen oxides is controlled.

[第2実施形態]
以下、本発明の脱硝制御装置、脱硝制御方法およびプログラムの第2実施形態について説明する。
第2実施形態の脱硝制御装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の脱硝制御装置1と同様に構成されている。従って、第2実施形態の脱硝制御装置1によれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の脱硝制御装置1と同様の効果を奏することができる。
[Second embodiment]
A second embodiment of the denitration control device, denitration control method and program of the present invention will be described below.
The denitration control device 1 of the second embodiment is configured in the same manner as the denitration control device 1 of the first embodiment described above, except for the points described later. Therefore, according to the denitration control device 1 of the second embodiment, the same effects as those of the denitration control device 1 of the first embodiment described above can be obtained except for the points described later.

第2実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPは、図1に示す第1実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPと同様に構成されている。
つまり、第2実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPには、脱硝制御装置1と、アンモニア流量調整弁3と、煙突入口窒素酸化物濃度分析計4と、ガスタービン5と、煙道6と、脱硝装置7と、煙突8とが設置されており、窒素酸化物の濃度を計測する分析計2(図1参照)は、脱硝装置7の入口に設置されない。
第2実施形態の脱硝制御装置1は、第1実施形態の脱硝制御装置1と同様に、脱硝装置7において供給されるアンモニアの供給量を制御する。
A gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the second embodiment is applied is configured in the same manner as the gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 is applied.
That is, the gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the second embodiment is applied includes the denitration control device 1, the ammonia flow control valve 3, the smoke inlet nitrogen oxide concentration analyzer 4, and the gas turbine 5. , a flue 6 , a denitration device 7 and a chimney 8 are installed, and the analyzer 2 (see FIG. 1 ) for measuring the concentration of nitrogen oxides is not installed at the inlet of the denitration device 7 .
The denitration control device 1 of the second embodiment controls the amount of ammonia supplied in the denitration device 7, like the denitration control device 1 of the first embodiment.

第2実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPの一例では、図1に示す例と同様に、脱硝制御装置1が、窒素酸化物濃度予測モデル11と、窒素酸化物処理量算出部12と、アンモニア流量算出部13と、フィードバック補正量算出部14とを備えている。
第2実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11は、第1実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11と同様に、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度をモデル演算により予測する。
In an example of a gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the second embodiment is applied, similarly to the example shown in FIG. A calculator 12 , an ammonia flow rate calculator 13 , and a feedback correction amount calculator 14 are provided.
Similar to the nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the first embodiment, the nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the second embodiment is the nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the first embodiment. The concentration of oxides is predicted by model calculation.

図6は第2実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11の一例を示す図である。
図6に示す例では、窒素酸化物濃度予測モデル11が、重回帰分析モデル11Bによって構成されている。重回帰分析モデル11Bは、プロセス信号選択部B20と、プロセス信号選別部B21と、適合性評価部B22と、窒素酸化物濃度予測部B23とを備えている。
プロセス信号選択部B20は、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に関連する複数のプロセス信号であって、脱硝装置7の入口における窒素酸化物の濃度に影響を与えると想定される複数のプロセス信号P1、P2、P3、P4、P5、…、Piを選択する。
プロセス信号選択部B20によって選択される複数のプロセス信号P1、P2、P3、P4、P5、…、Piには、例えば、燃焼用燃料流量を示すプロセス信号、燃焼用空気流量を示すプロセス信号、拡散燃焼用燃料分配比率を示すプロセス信号、予混合燃焼用燃料分配比率を示すプロセス信号、IGVの角度(開度)であるIGV角度を示すプロセス信号、燃焼器バイパス弁開度を示すプロセス信号、ガスタービン排ガス温度を示すプロセス信号、ガスタービンブレードパス温度を示すプロセス信号、空気圧縮機入口温度を示すプロセス信号、空気圧縮機出口温度を示すプロセス信号、空気圧縮機入口圧力を示すプロセス信号、燃焼用空気湿度を示すプロセス信号などが含まれる。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the second embodiment.
In the example shown in FIG. 6, the nitrogen oxide concentration prediction model 11 is composed of a multiple regression analysis model 11B. The multiple regression analysis model 11B includes a process signal selection section B20, a process signal selection section B21, a compatibility evaluation section B22, and a nitrogen oxide concentration prediction section B23.
The process signal selector B20 selects a plurality of process signals P1 which are related to combustion in the combustor of the gas turbine 5 and which are assumed to affect the concentration of nitrogen oxides at the inlet of the denitrification device 7. , P2, P3, P4, P5, . . . , Pi.
The plurality of process signals P1, P2, P3, P4, P5, . Process signal indicating fuel distribution ratio for combustion, process signal indicating fuel distribution ratio for premixed combustion, process signal indicating IGV angle (opening), process signal indicating combustor bypass valve opening, gas Process signal indicating turbine exhaust gas temperature, process signal indicating gas turbine blade path temperature, process signal indicating air compressor inlet temperature, process signal indicating air compressor outlet temperature, process signal indicating air compressor inlet pressure, for combustion Process signals indicating air humidity, etc. are included.

燃焼用燃料流量を示すプロセス信号は、例えば特開2007-309279号公報の段落0045に記載されたメイン燃料流量調節弁開度指令値、パイロット燃料流量調節弁開度指令値などに相当する。燃焼用空気流量を示すプロセス信号は、例えば特開2015-183619号公報の段落0034に記載された燃焼用空気流量の入力信号(入力データ)などに相当する。拡散燃焼用燃料分配比率を示すプロセス信号および予混合燃焼用燃料分配比率を示すプロセス信号は、例えば特開平10-127098号公報の段落0083に記載された燃料分配制限信号などに相当する。
IGV角度を示すプロセス信号は、例えば特開平6-241062号公報の段落0002、段落0003に記載された負荷指令(負荷信号)などに相当する。燃焼器バイパス弁開度を示すプロセス信号は、例えば特開2007-309279号公報の段落0045に記載された燃焼器バイパス弁開度指令値などに相当する。
ガスタービン排ガス温度を示すプロセス信号は、例えば特開2016-142212号公報の段落0023に記載された排気ガス温度計により計測された信号などに相当する。ガスタービンブレードパス温度を示すプロセス信号は、例えば特開2016-142212号公報の段落0023に記載されたブレードパス温度計により計測された信号などに相当する。
The process signal indicating the combustion fuel flow rate corresponds to, for example, the main fuel flow control valve opening command value and the pilot fuel flow control valve opening command value described in paragraph 0045 of JP-A-2007-309279. The process signal indicating the combustion air flow rate corresponds to, for example, the input signal (input data) of the combustion air flow rate described in paragraph 0034 of JP-A-2015-183619. The process signal indicating the fuel distribution ratio for diffusion combustion and the process signal indicating the fuel distribution ratio for premixed combustion correspond to, for example, the fuel distribution limit signal described in paragraph 0083 of JP-A-10-127098.
The process signal indicating the IGV angle corresponds to, for example, the load command (load signal) described in paragraphs 0002 and 0003 of JP-A-6-241062. The process signal indicating the combustor bypass valve opening corresponds to, for example, the combustor bypass valve opening command value described in paragraph 0045 of JP-A-2007-309279.
The process signal indicating the gas turbine exhaust gas temperature corresponds to, for example, a signal measured by an exhaust gas thermometer described in paragraph 0023 of JP-A-2016-142212. The process signal indicating the gas turbine blade path temperature corresponds to, for example, a signal measured by a blade path thermometer described in paragraph 0023 of JP-A-2016-142212.

空気圧縮機入口温度を示すプロセス信号は、例えば国際公開第2019/078309号の段落0023に記載された圧縮機入口温度を計測する温度センサの出力信号などに相当する。空気圧縮機出口温度を示すプロセス信号は、例えば特開2012-167550号公報の段落0017に記載された圧縮機出口温度センサの出力信号などに相当する。空気圧縮機入口圧力を示すプロセス信号は、例えば特開2016-142212号公報の段落0035に記載された吸気圧力計の出力信号などに相当する。燃焼用空気湿度を示すプロセス信号は、例えば特開2020-002792号公報の段落0033に記載された吸気ダクトの吸気口の吸込側に設置された湿度計の出力信号、特開2013-029095号公報の段落0021に記載された入口空気湿度検出器の出力信号などに相当する。 The process signal indicating the air compressor inlet temperature corresponds to, for example, the output signal of the temperature sensor that measures the compressor inlet temperature described in paragraph 0023 of WO2019/078309. The process signal indicating the air compressor outlet temperature corresponds to, for example, the output signal of the compressor outlet temperature sensor described in paragraph 0017 of JP-A-2012-167550. The process signal indicating the air compressor inlet pressure corresponds to, for example, the output signal of the intake pressure gauge described in paragraph 0035 of JP-A-2016-142212. The process signal indicating the combustion air humidity is, for example, the output signal of a hygrometer installed on the suction side of the intake port of the intake duct described in paragraph 0033 of JP-A-2020-002792, JP-A-2013-029095. corresponds to the output signal of the inlet air humidity detector described in paragraph 0021 of .

図6に示す例では、プロセス信号選別部B21が、プロセス信号選択部B20によって選択された複数のプロセス信号P1、P2、P3、P4、P5、…、Piを説明変数とし、脱硝装置7の入口における窒素酸化物の濃度を目的変数として重回帰分析を行う。
また、プロセス信号選別部B21は、プロセス信号選択部B20によって選択された複数のプロセス信号P1、P2、P3、P4、P5、…、Piが脱硝装置7の入口における窒素酸化物の濃度に与えた影響度を示す重回帰分析のt値(t値については、例えば下記のURL等参照)に基づいて、プロセス信号選択部B20によって選択された複数のプロセス信号P1、P2、P3、P4、P5、…、Piから、脱硝装置7の入口における窒素酸化物の濃度の予想に用いられる複数のプロセス信号である複数の選別後プロセス信号P1、P2、P4、…、Piを選別する。
https://www.sangiin.go.jp/japanese/annai/chousa/keizai_prism/backnumber/r02pdf/202019202.pdf
In the example shown in FIG. 6, the process signal selection unit B21 uses the plurality of process signals P1, P2, P3, P4, P5, . A multiple regression analysis is performed with the concentration of nitrogen oxides at the target variable.
, Pi selected by the process signal selection unit B20 are applied to the concentration of nitrogen oxides at the inlet of the denitrification device 7. A plurality of process signals P1, P2, P3, P4, P5 selected by the process signal selection unit B20 based on the t value of multiple regression analysis indicating the degree of influence (for the t value, see, for example, the URL below), , Pi, a plurality of sorted process signals P1, P2, P4, .
https://www.sangiin.go.jp/japanese/annai/chousa/keizai_prism/backnumber/r02pdf/202019202.pdf

適合性評価部B22は、プロセス信号選別部B21によって選別された複数の選別後プロセス信号P1、P2、P4、…、Piの適合性を、重回帰分析の補正R2(補正R2については、例えば下記のURL等参照)に基づいて評価する。
https://www.soumu.go.jp/ict_skill/pdf/ict_skill_3_4.pdf
また、適合性評価部B22は、重回帰式(脱硝装置7の入口における窒素酸化物の濃度=P1×A+P2×B+P4×C+…+Pi×i+切片)において、プロセス信号選別部B21によって選別された複数の選別後プロセス信号P1、P2、P4、…、Piに対してそれぞれ乗算される複数の回帰係数A、B、C、…、iを決定する。
The suitability evaluation unit B22 evaluates the suitability of the plurality of post-sorting process signals P1, P2, P4, . (see URL, etc.).
https://www.soumu.go.jp/ict_skill/pdf/ict_skill_3_4.pdf
In addition, the suitability evaluation unit B22 uses the multiple regression equation (concentration of nitrogen oxides at the inlet of the denitrification device 7 = P1 × A + P2 × B + P4 × C + ... + Pi × i + intercept) to select a plurality of A plurality of regression coefficients A, B, C, . . . , i by which the sorted process signals P1, P2, P4, .

図6に示す例では、プロセス信号選別部B21による処理が1回実行され、適合性評価部B22による処理が1回実行されることによって、複数の選別後プロセス信号P1、P2、P4、…、Piが選別され、複数の回帰係数A、B、C、…、iが決定されるが、他の例では、プロセス信号選別部B21による処理と、適合性評価部B22による処理とが複数回繰り返されることによって、複数の選別後プロセス信号P1、P2、P4、…、Piが選別され、複数の回帰係数A、B、C、…、iが決定されてもよい。 In the example shown in FIG. 6, a plurality of sorted process signals P1, P2, P4, . Pi is selected and a plurality of regression coefficients A, B, C, . . . , i are determined. A plurality of sorted process signals P1, P2, P4, . . . , Pi may be sorted and a plurality of regression coefficients A, B, C, .

図6に示す例では、窒素酸化物濃度予測部B23が、プロセス信号選別部B21によって選別された複数の選別後プロセス信号P1、P2、P4、…、Piと、適合性評価部B22によって決定された複数の回帰係数A、B、C、…、iと、重回帰式の切片とに基づいて、脱硝装置7の入口における窒素酸化物の濃度を予測する。
詳細には、窒素酸化物濃度予測部B23は、乗算部B24と、切片設定部B25と、加算部B26とを備えている。乗算部B24は、プロセス信号選別部B21によって選別された複数の選別後プロセス信号P1、P2、P4、…、Piのそれぞれと、適合性評価部B22によって決定された複数の回帰係数A、B、C、…、iのそれぞれとを乗算する。切片設定部B25は、重回帰式の切片を設定する。加算部B26は、乗算部B24によって乗算されたもの(P1×A、P2×B、P4×C、…、Pi×i)と、切片設定部B25によって設定された切片とを加算し、脱硝装置7の入口における窒素酸化物の濃度を算出する。
In the example shown in FIG. 6, the nitrogen oxide concentration prediction unit B23 is determined by the plurality of post-sorting process signals P1, P2, P4, . The concentration of nitrogen oxides at the inlet of the denitration device 7 is predicted based on the multiple regression coefficients A, B, C, . . . , i and the intercept of the multiple regression equation.
Specifically, the nitrogen oxide concentration prediction unit B23 includes a multiplication unit B24, an intercept setting unit B25, and an addition unit B26. , Pi selected by the process signal selection unit B21 and the regression coefficients A, B, . . . Multiply each of C, . . . , i. The intercept setting unit B25 sets the intercept of the multiple regression equation. The adder B26 adds the values multiplied by the multiplier B24 (P1×A, P2×B, P4×C, . Calculate the concentration of nitrogen oxides at the inlet of 7.

[第3実施形態]
以下、本発明の脱硝制御装置、脱硝制御方法およびプログラムの第3実施形態について説明する。
第3実施形態の脱硝制御装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の脱硝制御装置1と同様に構成されている。従って、第3実施形態の脱硝制御装置1によれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の脱硝制御装置1と同様の効果を奏することができる。
[Third Embodiment]
A third embodiment of the denitration control device, denitration control method and program of the present invention will be described below.
The denitration control device 1 of the third embodiment is configured in the same manner as the denitration control device 1 of the first embodiment described above, except for the points described later. Therefore, according to the denitration control device 1 of the third embodiment, the same effects as those of the denitration control device 1 of the first embodiment described above can be obtained except for the points described later.

第3実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPは、図1に示す第1実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPと同様に構成されている。
つまり、第3実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPには、脱硝制御装置1と、アンモニア流量調整弁3と、煙突入口窒素酸化物濃度分析計4と、ガスタービン5と、煙道6と、脱硝装置7と、煙突8とが設置されており、窒素酸化物の濃度を計測する分析計2(図1参照)は、脱硝装置7の入口に設置されない。
第3実施形態の脱硝制御装置1は、第1実施形態の脱硝制御装置1と同様に、脱硝装置7において供給されるアンモニアの供給量を制御する。
A gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the third embodiment is applied is configured in the same manner as the gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 is applied.
That is, the gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the third embodiment is applied includes the denitration control device 1, the ammonia flow rate adjustment valve 3, the smoke inlet nitrogen oxide concentration analyzer 4, and the gas turbine 5. , a flue 6 , a denitration device 7 and a chimney 8 are installed, and the analyzer 2 (see FIG. 1 ) for measuring the concentration of nitrogen oxides is not installed at the inlet of the denitration device 7 .
The denitration control device 1 of the third embodiment controls the amount of ammonia supplied in the denitration device 7, like the denitration control device 1 of the first embodiment.

第3実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPの一例では、図1に示す例と同様に、脱硝制御装置1が、窒素酸化物濃度予測モデル11と、窒素酸化物処理量算出部12と、アンモニア流量算出部13と、フィードバック補正量算出部14とを備えている。
第3実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11は、第1実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11と同様に、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度をモデル演算により予測する。
In an example of a gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the third embodiment is applied, as in the example shown in FIG. A calculator 12 , an ammonia flow rate calculator 13 , and a feedback correction amount calculator 14 are provided.
The nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the third embodiment is similar to the nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the first embodiment. The concentration of oxides is predicted by model calculation.

図7は第3実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11の一例を示す図である。
図7に示す例では、窒素酸化物濃度予測モデル11が、反応速度式モデル11Cによって構成されている。反応速度式モデル11Cは、燃料流量取得部C30と、二次元関数器C31と、燃焼用空気量取得部C32と、IGV角度取得部C33と、二次元関数器C34と、除算器C35と、乗算器C36と、乗算器C37とを備えている。
FIG. 7 is a diagram showing an example of the nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the third embodiment.
In the example shown in FIG. 7, the nitrogen oxide concentration prediction model 11 is composed of a reaction rate model 11C. The reaction rate model 11C includes a fuel flow rate acquisition unit C30, a two-dimensional function unit C31, a combustion air amount acquisition unit C32, an IGV angle acquisition unit C33, a two-dimensional function unit C34, a divider C35, and a multiplication unit. and a multiplier C36 and a multiplier C37.

燃料流量取得部C30は、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる燃料流量を示す情報を取得する。燃料流量取得部C30によって取得される燃料流量を示す情報は、例えば例えば特開2007-309279号公報の段落0045に記載されたメイン燃料流量調節弁開度指令値、パイロット燃料流量調節弁開度指令値などに相当する。
二次元関数器C31は、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値(FX[燃料流量])を算出する。詳細には、二次元関数器C31は、燃料流量取得部C30によって取得されたガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる燃料流量と、燃料流量と脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値(FX[燃料流量])との予め定められた関係(予測値=FX[燃料流量])とに基づいて、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値(FX[燃料流量])を算出する。燃料流量と脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値との関係(予測値=FX[燃料流量])は、例えば実験、シミュレーションなどを行うことによって予め定められる。
The fuel flow rate acquisition unit C30 acquires information indicating the fuel flow rate used for combustion in the combustor of the gas turbine 5 . The information indicating the fuel flow rate acquired by the fuel flow rate acquisition unit C30 includes, for example, the main fuel flow control valve opening command value and the pilot fuel flow control valve opening command value described in paragraph 0045 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-309279. Equivalent to a value, etc.
The two-dimensional function C31 calculates a predicted value (FX [fuel flow rate]) of the reaction rate of the nitrogen oxide concentration in the exhaust gas at the inlet of the denitrification device 7 . Specifically, the two-dimensional function C31 is obtained by calculating the fuel flow rate used for combustion in the combustor of the gas turbine 5 obtained by the fuel flow rate obtaining unit C30, the fuel flow rate, and the nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitrification device 7. of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitrification device 7 based on a predetermined relationship (predicted value = FX [fuel flow]) with the predicted value of the reaction rate (FX [fuel flow]) of the concentration of Calculate the predicted value of the concentration reaction rate (FX [fuel flow rate]). The relationship between the fuel flow rate and the predicted value of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitrification device 7 (predicted value = FX [fuel flow rate]) is determined in advance by conducting experiments, simulations, or the like. .

燃焼用空気量取得部C32は、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる空気量である燃焼用空気量を示す情報を取得する。燃焼用空気量取得部C32によって取得される燃焼用空気量を示す情報は、例えば特開2015-183619号公報の段落0034に記載された燃焼用空気流量の入力信号(入力データ)などに相当する。
IGV角度取得部C33は、IGV角度を示す情報を取得する。IGV角度取得部C33によって取得されるIGV角度を示す情報は、例えば特開平6-241062号公報の段落0002、段落0003に記載された負荷指令(負荷信号)などに相当する。
二次元関数器C34は、IGV角度取得部C33によって取得されたIGV角度に基づいて、二次元関数器C31によって算出された脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値の補正に用いられる基準空気量を算出する。詳細には、二次元関数器C34は、IGV角度取得部C33によって取得されたIGV角度と、IGV角度と基準空気量との予め設定された関係とに基づいて、基準空気量を算出する。IGV角度と基準空気量との関係は、例えば実験、シミュレーションなどを行うことによって予め設定される。
The combustion air amount acquisition unit C32 acquires information indicating the amount of combustion air, which is the amount of air used for combustion in the combustor of the gas turbine 5 . The information indicating the combustion air amount acquired by the combustion air amount acquisition unit C32 corresponds to, for example, the input signal (input data) of the combustion air flow rate described in paragraph 0034 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-183619. .
The IGV angle acquisition unit C33 acquires information indicating the IGV angle. The information indicating the IGV angle acquired by the IGV angle acquisition section C33 corresponds to, for example, the load command (load signal) described in paragraphs 0002 and 0003 of JP-A-6-241062.
The two-dimensional function device C34 predicts the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitrification device 7 calculated by the two-dimensional function device C31 based on the IGV angle acquired by the IGV angle acquisition unit C33. Calculate the reference air amount used to correct the value. Specifically, the two-dimensional function unit C34 calculates the reference air amount based on the IGV angle obtained by the IGV angle obtaining section C33 and the preset relationship between the IGV angle and the reference air amount. The relationship between the IGV angle and the reference air amount is set in advance by performing experiments, simulations, or the like, for example.

除算器C35は、燃焼用空気量取得部C32によって取得される燃焼用空気量を、二次元関数器C34によって算出された基準空気量で除することによって、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる空気密度を算出する。
乗算器C36は、除算器C35によって算出された空気密度と所定の係数とを乗算することによって、二次元関数器C31によって算出された脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値(FX[燃料流量])を補正するための値([空気密度]α)を算出する。
乗算器C37は、二次元関数器C31によって算出された脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値(FX[燃料流量])と、乗算器C36によって算出された値([空気密度]α)とを乗算することによって、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の反応速度(d[NOx]/dt=[空気密度]α×FX[燃料流量])を算出し、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度を予測する。
つまり、反応速度式モデル11Cは、二次元関数器C31によって算出された窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値(FX[燃料流量])を、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる燃焼用空気量とIGV角度とに基づいて補正することによって、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度を予測する。
The divider C35 divides the combustion air amount acquired by the combustion air amount acquisition unit C32 by the reference air amount calculated by the two-dimensional function C34, thereby obtaining the amount of air used for combustion in the combustor of the gas turbine 5. Calculate the required air density.
A multiplier C36 multiplies the air density calculated by the divider C35 by a predetermined coefficient to obtain the reaction of the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitration device 7 calculated by the two-dimensional function C31. A value ([air density] α ) for correcting the predicted speed value (FX [fuel flow rate]) is calculated.
The multiplier C37 combines the predicted value (FX [fuel flow rate]) of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitration device 7 calculated by the two-dimensional function C31 with the value calculated by the multiplier C36. value ([air density] α ), the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitrification device 7 (d [NOx]/dt = [air density] α × FX [fuel flow rate ]) is calculated, and the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitrification device 7 is predicted.
That is, the reaction rate model 11C uses the predicted value of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides (FX [fuel flow rate]) calculated by the two-dimensional function C31 as the combustion in the combustor of the gas turbine 5. The concentration of nitrogen oxides in the flue gas at the inlet of the denitrification device 7 is predicted by correcting based on the amount of air used and the IGV angle.

詳細には、ガスタービン5の燃焼器における燃焼による窒素酸化物の発生が、化学反応であり、空気と燃焼温度に依存する点に鑑み、第3実施形態の脱硝制御装置1では、窒素酸化物濃度予測モデル11が、下記の(1)式および(2)式(アレニウスの式)で示す反応速度式を適用して、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度を予測する。
d[NOx]/dt=k×[Nα・[Oβ (1)
k=A×exp(-E/RT) (2)
Specifically, the generation of nitrogen oxides by combustion in the combustor of the gas turbine 5 is a chemical reaction and depends on the air and the combustion temperature. The concentration prediction model 11 predicts the concentration of nitrogen oxides in the flue gas at the inlet of the denitrification device 7 by applying the reaction rate equations (1) and (2) (Arrhenius equation) below.
d[NOx]/dt=k×[N 2 ] α・[O 2 ] β (1)
k=A×exp(−E/RT) (2)

上記の(1)式および(2)式は、下記の(3)式によって表すことができる。
d[NOx]/dt=A×燃焼用空気濃度α×exp(-β/燃焼温度) (3)
The above formulas (1) and (2) can be represented by the following formula (3).
d[NOx]/dt=A×combustion air concentration α ×exp (−β/combustion temperature) (3)

上記の(3)式から、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度を予測する反応速度式モデル11Cへの展開にあたり、燃焼用空気濃度を空気密度と捉え、燃焼温度の変化を燃料流量からのFXカーブによる二次元関数(上述したFX[燃料流量])とすることで、下記の(4)式によって表すことができる。
d[NOx]/dt=[空気密度]α×FX[燃料流量] (4)
From the above equation (3), in developing the reaction rate model 11C that predicts the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitrification device 7, the combustion air concentration is regarded as the air density, and the change in combustion temperature is By making it a two-dimensional function (FX [fuel flow rate] described above) by an FX curve from the fuel flow rate, it can be expressed by the following equation (4).
d[NOx]/dt=[air density] α ×FX[fuel flow rate] (4)

二次元関数器C31において脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値(FX[燃料流量])を算出するために用いられる上述した関係は、ガスタービン5の燃焼器における燃焼に用いられる燃料流量をX軸とし、ガスタービン5の燃焼器における燃焼により生じる窒素酸化物の濃度の予想値をY軸として実験結果、シミュレーション結果などをプロットすることにより得られたFXカーブである。 The above-described relationship used for calculating the predicted value (FX [fuel flow rate]) of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas at the inlet of the denitration device 7 in the two-dimensional function C31 is the combustion of the gas turbine 5. FX obtained by plotting experimental results, simulation results, etc., with the fuel flow rate used for combustion in the gas turbine 5 on the X axis and the predicted concentration of nitrogen oxides generated by combustion in the combustor of the gas turbine 5 on the Y axis. curve.

二次元関数器C34において基準空気量を算出するために用いられる上述した関係は、IGV角度をX軸とし、基準空気量をY軸として実験結果、シミュレーション結果などをプロットすることにより得られたものである。 The above-mentioned relationship used for calculating the reference air amount in the two-dimensional function unit C34 is obtained by plotting experimental results, simulation results, etc. with the IGV angle as the X axis and the reference air amount as the Y axis. is.

[第4実施形態]
以下、本発明の脱硝制御装置、脱硝制御方法およびプログラムの第4実施形態について説明する。
第4実施形態の脱硝制御装置1は、後述する点を除き、上述した第1実施形態の脱硝制御装置1と同様に構成されている。従って、第4実施形態の脱硝制御装置1によれば、後述する点を除き、上述した第1実施形態の脱硝制御装置1と同様の効果を奏することができる。
[Fourth embodiment]
A fourth embodiment of the denitration control device, denitration control method and program of the present invention will be described below.
The denitration control device 1 of the fourth embodiment is configured in the same manner as the denitration control device 1 of the first embodiment described above, except for the points described later. Therefore, according to the denitration control device 1 of the fourth embodiment, the same effects as those of the denitration control device 1 of the first embodiment described above can be obtained except for the points described later.

第4実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPは、図1に示す第1実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPと同様に構成されている。
つまり、第4実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPには、脱硝制御装置1と、アンモニア流量調整弁3と、煙突入口窒素酸化物濃度分析計4と、ガスタービン5と、煙道6と、脱硝装置7と、煙突8とが設置されており、窒素酸化物の濃度を計測する分析計2(図1参照)は、脱硝装置7の入口に設置されない。
第4実施形態の脱硝制御装置1は、第1実施形態の脱硝制御装置1と同様に、脱硝装置7において供給されるアンモニアの供給量を制御する。
A gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the fourth embodiment is applied is configured in the same manner as the gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the first embodiment shown in FIG. 1 is applied.
That is, the gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the fourth embodiment is applied includes the denitration control device 1, the ammonia flow control valve 3, the smoke inlet nitrogen oxide concentration analyzer 4, and the gas turbine 5. , a flue 6 , a denitration device 7 and a chimney 8 are installed, and the analyzer 2 (see FIG. 1 ) for measuring the concentration of nitrogen oxides is not installed at the inlet of the denitration device 7 .
The denitration control device 1 of the fourth embodiment controls the amount of ammonia supplied in the denitration device 7, like the denitration control device 1 of the first embodiment.

第4実施形態の脱硝制御装置1が適用されたガスタービンプラントGPの一例では、図1に示す例と同様に、脱硝制御装置1が、窒素酸化物濃度予測モデル11と、窒素酸化物処理量算出部12と、アンモニア流量算出部13と、フィードバック補正量算出部14とを備えている。
第4実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11は、第1実施形態の脱硝制御装置1の窒素酸化物濃度予測モデル11と同様に、脱硝装置7の入口における排ガス中の窒素酸化物の濃度をモデル演算により予測する。
In an example of a gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the fourth embodiment is applied, as in the example shown in FIG. A calculator 12 , an ammonia flow rate calculator 13 , and a feedback correction amount calculator 14 are provided.
Similar to the nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the first embodiment, the nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the fourth embodiment is the nitrogen oxide concentration prediction model 11 of the denitration control device 1 of the first embodiment. The concentration of oxides is predicted by model calculation.

第4実施形態の脱硝制御装置1では、窒素酸化物濃度予測モデル11が、図2に示す三次元関数モデル11A、図6に示す重回帰分析モデル11B、および、図7に示す反応速度式モデル11Cのうちの少なくとも2つのモデルを備えている。
第4実施形態の脱硝制御装置1では、窒素酸化物濃度予測モデル11が、第4実施形態の脱硝制御装置1が適用されるガスタービンプラントGPの特性に応じて、上述した少なくとも2つのモデルのうちの1つのモデルを選択して用いるか、あるいは、上述した少なくとも2つのモデルを組み合わせて用いる。
In the denitration control device 1 of the fourth embodiment, the nitrogen oxide concentration prediction model 11 includes a three-dimensional function model 11A shown in FIG. 2, a multiple regression analysis model 11B shown in FIG. 6, and a reaction rate model shown in FIG. 11C with at least two models.
In the denitration control device 1 of the fourth embodiment, the nitrogen oxide concentration prediction model 11 is one of the above-described at least two models according to the characteristics of the gas turbine plant GP to which the denitration control device 1 of the fourth embodiment is applied. One of the models may be selected and used, or a combination of at least two of the models described above may be used.

以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態および各例に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態および各例に記載の構成を組み合わせてもよい。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments and examples, and can be changed as appropriate without departing from the scope of the present invention. can be added. You may combine the structure as described in each embodiment and each example which were mentioned above.

なお、上述した実施形態における脱硝制御装置1が備える各部の機能全体あるいはその一部は、これらの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶部のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
All or part of the functions of the units provided in the denitration control apparatus 1 in the above-described embodiment are recorded on a computer-readable recording medium by recording a program for realizing these functions. It may be realized by loading the program into a computer system and executing it. It should be noted that the "computer system" referred to here includes hardware such as an OS and peripheral devices.
The term "computer-readable recording medium" refers to portable media such as flexible discs, magneto-optical discs, ROMs and CD-ROMs, and storage units such as hard discs incorporated in computer systems. Furthermore, "computer-readable recording medium" means a medium that dynamically retains a program for a short period of time, like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It may also include a device that holds a program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that serves as a server or client in that case. Further, the program may be for realizing part of the functions described above, or may be capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system.

1…脱硝制御装置、11…窒素酸化物濃度予測モデル、11A…三次元関数モデル、A10…三次元関数器、A11…三次元関数器、A12…乗算器、A13…減算器、A14…燃焼器バイパス弁開度情報取得部、A15…燃料/空気比率算出部、A16…二次元関数器、A17…固定値設定器、A18…切替器、11B…重回帰分析モデル、B20…プロセス信号選択部、B21…プロセス信号選別部、B22…適合性評価部、B23…窒素酸化物濃度予測部、B24…乗算部、B25…切片設定部、B26…加算部、11C…反応速度式モデル、C30…燃料流量取得部、C31…二次元関数器、C32…燃焼用空気量取得部、C33…IGV角度取得部、C34…二次元関数器、C35…除算器、C36…乗算器、C37…乗算器、12…窒素酸化物処理量算出部、13…アンモニア流量算出部、14…フィードバック補正量算出部、3…アンモニア流量調整弁、4…煙突入口窒素酸化物濃度分析計、5…ガスタービン、6…煙道、7…脱硝装置、8…煙突、GP…ガスタービンプラント DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Denitrification control apparatus, 11... Nitrogen oxide concentration prediction model, 11A... Three-dimensional function model, A10... Three-dimensional function device, A11... Three-dimensional function device, A12... Multiplier, A13... Subtractor, A14... Burner Bypass valve opening information acquisition unit A15 Fuel/air ratio calculation unit A16 Two-dimensional function unit A17 Fixed value setting device A18 Switching device 11B Multiple regression analysis model B20 Process signal selection unit B21... process signal selection unit, B22... compatibility evaluation unit, B23... nitrogen oxide concentration prediction unit, B24... multiplication unit, B25... intercept setting unit, B26... addition unit, 11C... reaction rate model, C30... fuel flow rate Acquisition unit, C31... Two-dimensional function unit, C32... Combustion air amount acquisition unit, C33... IGV angle acquisition unit, C34... Two-dimensional function unit, C35... Divider, C36... Multiplier, C37... Multiplier, 12... Nitrogen oxide treatment amount calculator 13 Ammonia flow rate calculator 14 Feedback correction amount calculator 3 Ammonia flow rate control valve 4 Smoke inlet nitrogen oxide concentration analyzer 5 Gas turbine 6 Flue , 7... Denitrification device, 8... Chimney, GP... Gas turbine plant

Claims (9)

ガスタービンにおける燃焼により発生した窒素酸化物を含む排ガスに対して、前記排ガス中の前記窒素酸化物の含有量を減少させる脱硝装置において供給されるアンモニアの供給量を制御する脱硝制御装置であって、
前記脱硝装置の入口には、前記窒素酸化物の濃度を計測する分析計が設置されておらず、
前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度をモデル演算により予測する窒素酸化物濃度予測モデルを備える、
脱硝制御装置。
A denitration control device for controlling the amount of ammonia supplied to a denitration device for reducing the content of nitrogen oxides in exhaust gas containing nitrogen oxides generated by combustion in a gas turbine, the denitration control device comprising: ,
An analyzer for measuring the concentration of nitrogen oxides is not installed at the inlet of the denitrification device,
a nitrogen oxide concentration prediction model that predicts the concentration of the nitrogen oxides at the inlet of the denitrification device by model calculation;
Denitration controller.
前記ガスタービンの燃焼器では、予混合燃焼と拡散燃焼とが行われ、
前記ガスタービンには、前記燃焼器における燃焼に用いられる燃料と空気との比率である燃料/空気比率を制御する燃焼器バイパス弁が備えられており、
前記窒素酸化物濃度予測モデルは、
前記予混合燃焼に用いられる燃料量である第1燃料量と、前記拡散燃焼に用いられる燃料量である第2燃料量と、前記第1燃料量と前記第2燃料量と前記窒素酸化物の濃度の予測値である窒素酸化物濃度予測値との予め定められた第1関係とに基づいて、前記窒素酸化物濃度予測値を算出する第1三次元関数器と、
前記燃料/空気比率に応じて算出される第1窒素酸化物濃度補正量と、前記燃焼器バイパス弁の開度とに基づいて、前記第1三次元関数器によって算出された前記窒素酸化物濃度予測値を補正する乗算器とを備える、
請求項1に記載の脱硝制御装置。
In the combustor of the gas turbine, premixed combustion and diffusion combustion are performed,
The gas turbine is provided with a combustor bypass valve that controls a fuel/air ratio, which is the ratio of fuel and air used for combustion in the combustor,
The nitrogen oxide concentration prediction model is
A first fuel amount that is the fuel amount used for the premixed combustion, a second fuel amount that is the fuel amount used for the diffusion combustion, and the first fuel amount, the second fuel amount, and the nitrogen oxide a first three-dimensional function unit for calculating the predicted nitrogen oxide concentration value based on a predetermined first relationship with the predicted nitrogen oxide concentration value, which is the predicted concentration value;
The nitrogen oxide concentration calculated by the first three-dimensional function unit based on the first nitrogen oxide concentration correction amount calculated according to the fuel/air ratio and the opening degree of the combustor bypass valve. a multiplier that corrects the predicted value,
The denitration control device according to claim 1.
前記窒素酸化物濃度予測モデルは、
前記燃焼器における燃焼に用いられる空気の温度である燃焼用空気温度と、前記燃焼器における燃焼に用いられる空気の湿度である燃焼用空気湿度と、前記燃焼用空気温度と前記燃焼用空気湿度と前記乗算器によって補正された前記窒素酸化物濃度予測値を更に補正する第2窒素酸化物濃度補正量との予め定められた第2関係とに基づいて、前記第2窒素酸化物濃度補正量を算出する第2三次元関数器を備える、
請求項2に記載の脱硝制御装置。
The nitrogen oxide concentration prediction model is
Combustion air temperature, which is the temperature of the air used for combustion in the combustor; Combustion air humidity, which is the humidity of the air used for combustion in the combustor; and the combustion air temperature and the combustion air humidity The second nitrogen oxide concentration correction amount is calculated based on a predetermined second relationship between the predicted nitrogen oxide concentration corrected value corrected by the multiplier and a second nitrogen oxide concentration correction amount for further correcting the second nitrogen oxide concentration correction amount. comprising a second three-dimensional function unit that calculates
The denitration control device according to claim 2.
前記窒素酸化物濃度予測モデルは、
前記ガスタービンの燃焼器における燃焼に関連する複数のプロセス信号であって、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度に影響を与えると想定される複数のプロセス信号を選択するプロセス信号選択部と、
前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号を説明変数とし、前記窒素酸化物の濃度を目的変数として重回帰分析を行うプロセス信号選別部とを備え、
前記プロセス信号選別部は、前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号が前記窒素酸化物の濃度に与えた影響度を示す重回帰分析のt値に基づいて、前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号から、前記窒素酸化物の濃度の予想に用いられる複数のプロセス信号である複数の選別後プロセス信号を選別し、
前記窒素酸化物濃度予測モデルは、
前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号の適合性を、重回帰分析の補正R2に基づいて評価する適合性評価部を備え、
前記適合性評価部は、重回帰式において、前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号に対してそれぞれ乗算される複数の回帰係数を決定し、
前記窒素酸化物濃度予測モデルは、
前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号と、前記適合性評価部によって決定された前記複数の回帰係数と、前記重回帰式の切片とに基づいて、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度を予測する窒素酸化物濃度予測部を備える、
請求項1に記載の脱硝制御装置。
The nitrogen oxide concentration prediction model is
A process signal selector that selects a plurality of process signals associated with combustion in the combustor of the gas turbine that are assumed to affect the concentration of the nitrogen oxides at the inlet of the denitrification device. and,
a process signal selection unit that performs multiple regression analysis using the plurality of process signals selected by the process signal selection unit as explanatory variables and the nitrogen oxide concentration as an objective variable;
The process signal selection unit selects the process signal selection unit based on the t value of multiple regression analysis that indicates the degree of influence of the plurality of process signals selected by the process signal selection unit on the concentration of nitrogen oxides. from the plurality of process signals selected by selecting a plurality of sorted process signals that are the plurality of process signals used to predict the concentration of the nitrogen oxides;
The nitrogen oxide concentration prediction model is
a suitability evaluation unit that evaluates the suitability of the plurality of post-sorting process signals selected by the process signal selection unit based on a correction R2 of multiple regression analysis;
The suitability evaluation unit determines a plurality of regression coefficients by which the plurality of post-selection process signals selected by the process signal selection unit are multiplied in the multiple regression equation,
The nitrogen oxide concentration prediction model is
Based on the plurality of post-sorting process signals selected by the process signal selection unit, the plurality of regression coefficients determined by the suitability evaluation unit, and the intercept of the multiple regression equation, the inlet of the denitrification device a nitrogen oxide concentration prediction unit that predicts the concentration of the nitrogen oxides in
The denitration control device according to claim 1.
前記ガスタービンの燃焼器では、予混合燃焼と拡散燃焼とが行われ、
前記ガスタービンには、前記燃焼器における燃焼に用いられる燃料と空気との比率である燃料/空気比率を制御する燃焼器バイパス弁が備えられており、
前記ガスタービンの圧縮機には、IGV(入口案内翼)が備えられており、
前記プロセス信号選択部によって選択される前記複数のプロセス信号には、燃焼用燃料流量を示すプロセス信号、燃焼用空気流量を示すプロセス信号、拡散燃焼用燃料分配比率を示すプロセス信号、予混合燃焼用燃料分配比率を示すプロセス信号、IGV角度を示すプロセス信号、燃焼器バイパス弁開度を示すプロセス信号、ガスタービン排ガス温度を示すプロセス信号、ガスタービンブレードパス温度を示すプロセス信号、空気圧縮機入口温度を示すプロセス信号、空気圧縮機出口温度を示すプロセス信号、空気圧縮機入口圧力を示すプロセス信号、および、燃焼用空気湿度を示すプロセス信号のうちの複数のプロセス信号が含まれる、
請求項4に記載の脱硝制御装置。
In the combustor of the gas turbine, premixed combustion and diffusion combustion are performed,
The gas turbine is provided with a combustor bypass valve that controls a fuel/air ratio, which is the ratio of fuel and air used for combustion in the combustor,
The compressor of the gas turbine is equipped with an IGV (inlet guide vane),
The plurality of process signals selected by the process signal selection unit include a process signal indicating a fuel flow rate for combustion, a process signal indicating a combustion air flow rate, a process signal indicating a fuel distribution ratio for diffusion combustion, and a process signal for premixed combustion. Process signal indicating fuel distribution ratio, process signal indicating IGV angle, process signal indicating combustor bypass valve opening, process signal indicating gas turbine exhaust gas temperature, process signal indicating gas turbine blade path temperature, air compressor inlet temperature a process signal indicative of air compressor outlet temperature; a process signal indicative of air compressor inlet pressure; and a process signal indicative of combustion air humidity.
The denitration control device according to claim 4.
前記ガスタービンの圧縮機には、IGV(入口案内翼)が備えられており、
前記窒素酸化物濃度予測モデルは、
前記ガスタービンの燃焼器における燃焼に用いられる燃料流量と、前記燃料流量と前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値との予め定められた関係とに基づいて、前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値を算出する二次元関数器を備え、
前記二次元関数器によって算出された前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値を、前記燃焼器における燃焼に用いられる空気量である燃焼用空気量と、前記IGVの角度であるIGV角度とに基づいて補正することによって、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度を予測する、
請求項1に記載の脱硝制御装置。
The compressor of the gas turbine is equipped with an IGV (inlet guide vane),
The nitrogen oxide concentration prediction model is
Based on the fuel flow rate used for combustion in the combustor of the gas turbine and a predetermined relationship between the fuel flow rate and the predicted value of the reaction rate of the nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitrification device, Equipped with a two-dimensional function unit for calculating the predicted value of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides,
The predicted value of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides calculated by the two-dimensional function unit is combined with the combustion air amount, which is the amount of air used for combustion in the combustor, and the IGV angle, which is the angle of the IGV. predicting the nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitrifier by correcting based on
The denitration control device according to claim 1.
前記ガスタービンの燃焼器では、予混合燃焼と拡散燃焼とが行われ、
前記ガスタービンには、前記燃焼器における燃焼に用いられる燃料と空気との比率である燃料/空気比率を制御する燃焼器バイパス弁が備えられており、
前記ガスタービンの圧縮機には、IGV(入口案内翼)が備えられており、
前記窒素酸化物濃度予測モデルは、
前記予混合燃焼に用いられる燃料量である第1燃料量と、前記拡散燃焼に用いられる燃料量である第2燃料量と、前記第1燃料量と前記第2燃料量と前記窒素酸化物の濃度の予測値である窒素酸化物濃度予測値との予め定められた第1関係とに基づいて、前記窒素酸化物濃度予測値を算出する第1三次元関数器と、
前記燃料/空気比率に応じて算出される第1窒素酸化物濃度補正量と、前記燃焼器バイパス弁の開度とに基づいて、前記第1三次元関数器によって算出された前記窒素酸化物濃度予測値を補正する乗算器と、
前記燃焼器における燃焼に用いられる空気の温度である燃焼用空気温度と、前記燃焼器における燃焼に用いられる空気の湿度である燃焼用空気湿度と、前記燃焼用空気温度と前記燃焼用空気湿度と前記乗算器によって補正された前記窒素酸化物濃度予測値を更に補正する第2窒素酸化物濃度補正量との予め定められた第2関係とに基づいて、前記第2窒素酸化物濃度補正量を算出する第2三次元関数器を備える三次元関数モデル、
前記燃焼器における燃焼に関連する複数のプロセス信号であって、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度に影響を与えると想定される複数のプロセス信号を選択するプロセス信号選択部と、
前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号を説明変数とし、前記窒素酸化物の濃度を目的変数として重回帰分析を行い、前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号が前記窒素酸化物の濃度に与えた影響度を示す重回帰分析のt値に基づいて、前記プロセス信号選択部によって選択された前記複数のプロセス信号から、前記窒素酸化物の濃度の予想に用いられる複数のプロセス信号である複数の選別後プロセス信号を選別するプロセス信号選別部と、
前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号の適合性を、重回帰分析の補正R2に基づいて評価し、重回帰式において、前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号に対してそれぞれ乗算される複数の回帰係数を決定する適合性評価部と、
前記プロセス信号選別部によって選別された前記複数の選別後プロセス信号と、前記適合性評価部によって決定された前記複数の回帰係数と、前記重回帰式の切片とに基づいて、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度を予測する窒素酸化物濃度予測部とを備える重回帰分析モデル、および
前記燃焼器における燃焼に用いられる燃料流量と、前記燃料流量と前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値との予め定められた関係である反応速度式とに基づいて、前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値を算出する二次元関数器を備え、
前記二次元関数器によって算出された前記窒素酸化物の濃度の反応速度の予測値を、前記燃焼器における燃焼に用いられる空気量である燃焼用空気量と、前記IGVの角度であるIGV角度とに基づいて補正することによって、前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度を予測する反応速度式モデルのうちの少なくとも2つのモデルを備え、
前記脱硝制御装置が適用されるガスタービンプラントの特性に応じて、前記少なくとも2つのモデルのうちの1つのモデルを選択して用いるか、あるいは、前記少なくとも2つのモデルを組み合わせて用いる、
請求項1に記載の脱硝制御装置。
In the combustor of the gas turbine, premixed combustion and diffusion combustion are performed,
The gas turbine is provided with a combustor bypass valve that controls a fuel/air ratio, which is the ratio of fuel and air used for combustion in the combustor,
The compressor of the gas turbine is equipped with an IGV (inlet guide vane),
The nitrogen oxide concentration prediction model is
A first fuel amount that is the fuel amount used for the premixed combustion, a second fuel amount that is the fuel amount used for the diffusion combustion, and the first fuel amount, the second fuel amount, and the nitrogen oxide a first three-dimensional function unit for calculating the predicted nitrogen oxide concentration value based on a predetermined first relationship with the predicted nitrogen oxide concentration value, which is the predicted concentration value;
The nitrogen oxide concentration calculated by the first three-dimensional function unit based on the first nitrogen oxide concentration correction amount calculated according to the fuel/air ratio and the opening degree of the combustor bypass valve. a multiplier for correcting the predicted value;
Combustion air temperature, which is the temperature of the air used for combustion in the combustor; Combustion air humidity, which is the humidity of the air used for combustion in the combustor; and the combustion air temperature and the combustion air humidity The second nitrogen oxide concentration correction amount is calculated based on a predetermined second relationship between the predicted nitrogen oxide concentration corrected value corrected by the multiplier and a second nitrogen oxide concentration correction amount for further correcting the second nitrogen oxide concentration correction amount. a three-dimensional function model comprising a second three-dimensional function unit for calculating
a process signal selection unit that selects a plurality of process signals associated with combustion in the combustor that are assumed to affect the concentration of the nitrogen oxides at an inlet of the denitration device;
Multiple regression analysis is performed using the plurality of process signals selected by the process signal selection unit as explanatory variables and the nitrogen oxide concentration as an objective variable, and the plurality of process signals selected by the process signal selection unit are: Used to predict the concentration of nitrogen oxides from the plurality of process signals selected by the process signal selection unit based on the t value of multiple regression analysis that indicates the degree of influence on the concentration of nitrogen oxides. a process signal selection unit that selects a plurality of sorted process signals, which are a plurality of process signals;
The suitability of the plurality of post-sorting process signals sorted by the process signal sorting unit is evaluated based on the correction R2 of multiple regression analysis, and in the multiple regression equation, the plurality of sorted process signals sorted by the process signal sorting unit a suitability evaluator that determines a plurality of regression coefficients that are respectively multiplied by the sorted process signal;
Based on the plurality of post-sorting process signals selected by the process signal selection unit, the plurality of regression coefficients determined by the suitability evaluation unit, and the intercept of the multiple regression equation, the inlet of the denitrification device a nitrogen oxide concentration prediction unit that predicts the concentration of the nitrogen oxides in the fuel flow rate used for combustion in the combustor; and the fuel flow rate and the nitrogen oxidation at the inlet of the denitration device. a two-dimensional function unit for calculating the predicted value of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides based on a reaction rate formula that is a predetermined relationship between the predicted value of the reaction rate of the concentration of the substance and the predicted value of the reaction rate of the concentration of the substance;
The predicted value of the reaction rate of the concentration of nitrogen oxides calculated by the two-dimensional function unit is combined with the combustion air amount, which is the amount of air used for combustion in the combustor, and the IGV angle, which is the angle of the IGV. at least two kinetic models that predict the concentration of the nitrogen oxides at the inlet of the denitrifier by correcting based on
One of the at least two models is selected and used, or the at least two models are used in combination, according to the characteristics of the gas turbine plant to which the denitrification control device is applied.
The denitration control device according to claim 1.
ガスタービンにおける燃焼により発生した窒素酸化物を含む排ガスに対して、前記排ガス中の前記窒素酸化物の含有量を減少させる脱硝装置において供給されるアンモニアの供給量を制御するアンモニア供給量制御ステップを備える脱硝制御装置の脱硝制御方法であって、
前記脱硝装置の入口には、前記窒素酸化物の濃度を計測する分析計が設置されておらず、
前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度をモデル演算により予測する窒素酸化物濃度予測ステップを備える、
脱硝制御方法。
an ammonia supply amount control step of controlling the supply amount of ammonia supplied to an exhaust gas containing nitrogen oxides generated by combustion in a gas turbine in a denitrification device for reducing the content of the nitrogen oxides in the exhaust gas; A denitration control method for a denitration control device comprising:
An analyzer for measuring the concentration of nitrogen oxides is not installed at the entrance of the denitrification device,
a nitrogen oxide concentration prediction step of predicting the concentration of the nitrogen oxides at the inlet of the denitrification device by model calculation;
Denitrification control method.
脱硝制御装置に搭載されたコンピュータに、
ガスタービンにおける燃焼により発生した窒素酸化物を含む排ガスに対して、前記排ガス中の前記窒素酸化物の含有量を減少させる脱硝装置において供給されるアンモニアの供給量を制御するアンモニア供給量制御ステップと、
前記脱硝装置の入口における前記窒素酸化物の濃度をモデル演算により予測する窒素酸化物濃度予測ステップとを実行させるためのプログラムであって、
前記脱硝装置の入口には、前記窒素酸化物の濃度を計測する分析計が設置されていない、
プログラム。
The computer installed in the denitrification control device
an ammonia supply amount control step of controlling the supply amount of ammonia supplied to a denitration device for reducing the content of nitrogen oxides in the exhaust gas containing nitrogen oxides generated by combustion in the gas turbine; ,
and a nitrogen oxide concentration prediction step of predicting the concentration of the nitrogen oxides at the entrance of the denitrification device by model calculation,
An analyzer for measuring the concentration of nitrogen oxides is not installed at the inlet of the denitrification device.
program.
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