JP2665486B2 - ガスタービン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低ＮＯｘ燃焼器を
備えたガスタービンに関し、さらに詳しくは、燃焼器か
ら排出される窒素酸化物濃度（以下ＮＯｘと称する）を
低減するための手段を具備したガスタービンの燃焼器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】化石燃料の燃焼時に発生するＮＯｘ濃度
の低減を目的に、燃焼技術の改善が盛んに行われてお
り、ボイラにおけるバーナの改良やバーナシステム改
善、あるいはガスタービンの燃焼器改良が進められてい
る。たとえば石炭を燃焼するボイラのバーナの改善で
は、燃料、空気の混合過程を制御する目的で、これらの
投入法が工夫され、またバーナシステムによるＮＯｘの
低減では、二段燃焼法が近年では良く使用される。二段
燃焼法は、バーナでは空気不足の燃焼を行い、ここで燃
焼初期に発生したＮＯｘを還元し、その後流で残存する
可燃物質を燃焼するための空気を投入する燃焼法であ
る。しかしながら、年々厳しくなる環境規制値を満足す
るには燃焼技術の改良だけでは不十分であり、ボイラに
は燃焼ガスを処理する排煙脱硝装置が通常設置される。
排煙脱硝装置は燃焼ガス中にアンモニアを注入し、ＮＯ
ｘとアンモニアとを固体触媒表面上で反応させ、ＮＯｘ
を窒素に還元するものである。このアンモニアは、以下
に示す反応式にしたがってＮＯと触媒表面で反応し、Ｎ
Ｏと等量のアンモニアが脱硝装置で反応する。

【０００３】4NH₃+4NO+0₂ →4N₂+6H₂O アンモニア注入量はＮＯｘの低減に十分な量に設定する
ことが当然重要であり、また過剰に加えると反応せずに
脱硝装置からアンモニアが排出されるため、その注入量
を適正に設定する必要が有る。このため、燃焼ガス流量
とＮＯｘの濃度からアンモニアの注入量を決定する手法
が一般にはとられる。たとえば、特開昭５０−６４１６
１号公報記載の発明では、ボイラの負荷、排ガス中のＮ
Ｏｘ濃度によりアンモニアの注入量を設定し、脱硝反応
塔出口の流出アンモニア濃度を、アンモニアを酸化しＮ
Ｏｘに変換することにより測定し、この信号に基づき設
定値を調整する注入量の制御法が提案され、また、特開
昭６１−１１８１１８号公報記載の発明では、ボイラの
火炉内の燃焼状態信号、具体的には圧力変化に関する信
号、に基づいてアンモニア注入量の先行制御信号を発す
るＮＯｘ制御装置が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５０−６４
１６１号公報記載の発明によれば、脱硝装置入口のＮＯ
ｘと出口のアンモニア濃度を検出してその注入量の設定
を行うため、アンモニア注入量の最適化は十分に行え
る。しかしながらこの技術では、ＮＯｘ、アンモニアを
分析するための燃焼ガスの採取時間、その貯蔵設備から
脱硝装置までのアンモニアの滞留時間、燃焼ガスのボイ
ラ内滞留時間等の分だけボイラの負荷変動や燃焼装置の
操作量変動等に対する応答時間が長く、負荷変動時及び
燃焼装置操作量の最適化調整時等にはアンモニア量の過
不足の問題が生ずる。たとえば、燃焼部で発生するＮＯ
ｘの低減または燃焼率向上をするために、最適な燃焼空
気の配分を設定することは、ボイラ運転時に頻繁に行な
われ、またある設定値に流量制御系統を設定しても、あ
る範囲内で流量は常に変動する。これに伴い、ＮＯｘ発
生量も変動し、この変動量を燃焼ガス中のＮＯｘの分析
によって把握し、アンモニアの注入量を設定するので
は、煙道より系外へ排出されるＮＯｘ濃度あるいはアン
モニアの流出量は増加する。また、前記特開昭６１−１
１８１１８号公報記載の発明では、ボイラの火炉内の圧
力変化をもたらす要因は、多数存在し、その圧力変化と
ＮＯｘ排出量とが充分な相関関係を有しないため、前記
圧力変化に関する信号、に基づいてアンモニア注入量の
先行制御信号を発しＮＯｘを制御する方式では、所要の
ＮＯｘの制御を達成することは困難である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記従来
技術の問題点を解決するため種々研究したところ、燃焼
ガス中に含まれる窒素酸化物の濃度を低減する排煙脱硝
装置を備えた燃焼装置において、ある燃料量を設定した
空気量で燃焼する際、窒素酸化物の排出量に影響を及ぼ
す燃焼状態を制御する複数の操作因子の設定値あるいは
測定値の少なくとも一つに基づいてアンモニアの注入量
を制御することにより、排煙脱硝装置のＮＯｘ発生の変
動に即応性のあるＮＯｘの制御を達成し得ることを見出
した。

【０００６】本発明は、上記新規知見に基づいて、さら
に研究を重ねた結果完成したものであって、燃焼排ガス
中にアンモニアを注入し、固体触媒表面でアンモニアと
窒素酸化物とを反応させ、燃焼排ガス中に含まれる窒素
酸化物の濃度を低減する排煙脱硝装置を備えたガスター
ビンにおいて、燃焼器が上流と下流に配置された複数の
分割空気供給部と複数の分割燃料供給部とを具備すると
共に、前記複数の分割空気供給部から投入される空気の
分割比もしくは前記複数の分割燃料供給部から投入され
る燃料の分割比の少なくとも一つに基づいて前記アンモ
ニアの注入量を制御する制御手段を具備したことを特徴
とする。

【０００７】石炭の燃焼時に発生する窒素酸化物は、燃
料中の窒素分が酸化されて生成する、所謂、フューエル
ＮＯｘが大半である。燃焼空気中の窒素が酸化されて生
成する窒素酸化物、サーマルＮＯｘは温度依存性が高
く、高温になるほど生成量が増加するが、フューエルＮ
Ｏｘは温度依存性が低く、サーマルＮＯｘの低減対策と
は異なる燃焼方式が採られる。一般に採用される燃焼法
は、燃焼初期に発生するＮＯｘを、火炉内に燃料過剰領
域を形成し、ここで窒素に還元する燃焼法である。ま
た、バーナ燃焼部においても、例えば、特願昭６１−１
１９２５９号（特開昭６２−２７６３１０号公報）にみ
られる発明のように、火炎中心部に燃料過剰領域を形成
し、ここでＮＯｘを還元する手法が採られる。

【０００８】これらの燃焼法では燃焼空気の投入法が燃
焼時に発生するＮＯｘに大きな影響を与える。例えば二
段燃焼法ではバーナから投入される空気量とアフターエ
アーポートから投入される空気量の配分割合によってＮ
Ｏｘの生成量は大きく異なり、通常、バーナ部の空気比
が0.7から0.8付近でＮＯｘは最小になる。しかしなが
ら、バーナ部での空気比を低下すると、未燃分が増加し
易く、未燃分排出量が許容値内に収まるように空気比は
設定される。この設定値は、ボイラ負荷や石炭の種類に
よって異なる。特に負荷変動時には、石炭供給量が変化
し、これに伴い燃焼空気量も変化させる必要がある。あ
る設定値に負荷を設定するまでの過渡時には、燃焼状態
を常に最適な状態に保つのは容易ではなく、ＮＯｘ発生
量も変動する。従って、２段燃焼を採用するボイラにお
いては、バーナ部及びアフターエアーポートから投入さ
れる空気の配分比をＮＯｘ生成量の指標に使用し、これ
に基づいてアンモニア注入量を制御する構成とすれば、
発生したＮＯｘ濃度を測定値に基づいてアンモニア注入
量を制御する構成より、排煙脱硝装置のＮＯｘ変動に対
する応答性が高くなる。

【０００９】またバーナの操作量によって燃焼状態は変
化する。たとえば２次、３次空気量に燃焼空気を配分
し、２次空気を微粉炭の着火、３次空気を完全燃焼用空
気として噴出するバーナにおいては、配分量により火炎
内に形成される燃料過剰領域の大きさ、及び着火の状況
が異なる。この最適な配分比は石炭の種類によって異な
り、揮発分を多量に含む石炭の場合には、一般に２次空
気の流量を多くし、揮発分の少ない場合には少なくす
る。石炭の種類がボイラ稼働時に変化する様な場合に
は、ＮＯｘ及び未燃分が最小になるよう最適な配分比の
設定値を燃焼時に探索することが多い。これは２段燃焼
のアフターエアーとバーナから投入する空気の割合につ
いても同様である。このようにＮＯｘ発生量はバーナ操
作量と大きな相関があり、前記割合に基づいてアンモニ
ア注入量を制御する構成とすれば、発生したＮＯｘ濃度
を測定した後にアンモニア注入量を設定する構成より、
排煙脱硝装置のＮＯｘ変動に対する応答性が高くなる。

【００１０】このように石炭ボイラ、ガスタービン等の
燃焼装置の操作量とＮＯｘ発生量とは大きな相関が有
り、前記ＮＯｘの発生量に相関関係のある燃焼装置の操
作量に基づいてアンモニア注入量を制御する構成とすれ
ば、発生したＮＯｘ濃度を測定した後にアンモニア注入
量を制御する構成とするより、排煙脱硝装置のＮＯｘ変
動に対する応答性が高くなる。

【００１１】また、燃焼状態は操作量以外にも判定する
ことが出来る。たとえば火炎からの発光強度分布を利用
することにより、判定出来、これに基づいてアンモニア
注入量を制御する構成とすれば、発生したＮＯｘ濃度を
測定した後にアンモニア注入量を制御する構成とするよ
り、排煙脱硝装置のＮＯｘ変動に対する応答性が高くな
る。

【００１２】更には、本発明は固体触媒を用いずに、Ｎ
Ｏｘの還元剤を燃焼ガス中に注入する排煙脱硝装置を有
する燃焼装置にも当然適用できる。そして、本発明は、
特に排出する窒素酸化物を200 ppm 以下に低減したガス
タービン等の燃焼装置において、その発生するＮＯｘの
微調整のために特に良好に適用できるものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図を
用いて説明する。第１図は、典型的な石炭ボイラ、微粉
炭ボイラシステムの概略図を示す。システムは、ボイ
ラ、脱硝装置２、電気集塵機３、脱硫装置４より構成さ
れる。ボイラは空気供給設備、燃料供給設備、ボイラ本
体１より構成される。燃焼用空気は、ファン11より供給
され、空気予熱器12において燃焼ガスとの熱交換により
所定の温度に加熱された後に、石炭の搬送用に使用され
る一次空気と他の燃焼用空気とに分離される。一次空気
は一次空気ファン13により粉砕機14へ導入され、塊炭か
ら微粉炭に粉砕された石炭をバーナ15へ搬送し、バーナ
内の微粉炭ノズルより火炉16内へ投入される。他の燃焼
用空気は、バーナ15より火炉16内へ投入される空気と、
二段燃焼用空気とに分離される。バーナ15より投入され
る空気は風箱17へ導入され、バーナ15の空気ノズルより
火炉16内へ投入される。また二段燃焼用空気は、バーナ
後流に設置されるアフターエアーポート18より火炉16内
へ投入される。火炉16内で発生した燃焼ガスは、火炉16
出口からボイラ出口までの間に設置される熱交換器群に
おいて水または水蒸気との熱交換により、これらを加熱
した後にボイラ外へ排出される。ボイラ出口には、脱硝
装置２、電気集塵機３、脱硫装置４が設置され、燃焼ガ
スは、これに含まれるＮＯｘ、ばいじん、ＳＯｘの濃度
が低減された後に系外へ排出される。燃焼ガス中のＮＯ
ｘ、ＳＯｘ、Ｏ₂ 、ＣＯ等の濃度は、脱硝装置２および
脱硫装置４入口において燃焼ガスを採取してそれぞれの
濃度分析計により濃度が計測され、またこれらの排煙処
理設備後流においても燃焼ガスを採取し、計測される。

【００１４】火炎の様子は、火炎の発光強度分布を利用
して診断される。火炉壁に設置された採光装置19、たと
えば光ファイバを束ねたイメージファイバを用いて、火
炎の発光分布が採光され、発光強度分布解析装置20によ
り、画像処理される。脱硝装置２の上流部には後記する
ように作用するアンモニア注入手段４２が設けられる。
さらに図１において４３はＮＯｘ濃度検出手段である。

【００１５】第２図は、使用されるバーナの一例であ
る。バーナは、微粉炭と一次空気の混合気が噴出される
微粉炭ノズル21、その外周に設置され、二次空気を噴出
するための円環状の二次空気ノズル22、及び二次空気ノ
ズル22の外周上に設置される三次空気ノズル23によって
構成される。微粉炭ノズル21中には、燃焼炉の予熱時に
使用される液体燃料ノズルが配置され、予熱時に重油等
の液体燃料が噴出される。微粉炭ノズル21先端の保炎器
26は、微粉炭と一次空気の混合気流と二次空気流との間
に渦流を形成し、ここでの微粉炭の着火性を向上するの
に用いられる。

【００１６】二次空気ノズル22、三次空気ノズル23に
は、それぞれ旋回流発生器24、25が設置され、二次及び
三次空気噴流の旋回強度を調整するのに用いられる。こ
のバーナでは、二次空気ノズル22と三次空気ノズル23と
の間に設置されるスペーサ27によって、三次空気と低空
気比火炎との混合が遅れるため、低空気比火炎では、バ
ーナスロートの近傍で、燃焼空気中の酸素が消費された
後に、酸素濃度の低い還元雰囲気が形成される。三次空
気は、還元雰囲気でＮＯｘが還元された後に、残存する
未燃分を完全燃焼するのに使用される。

【００１７】第３図は微粉炭を２つの噴流に分割して供
給するバーナにおける、微粉炭ノズル21の例である。流
量分割器によって、微粉炭ノズル21の出口は、一次燃料
ノズル31と二次燃料ノズル32とに同心状に分割される。
一次燃焼ノズル31は、流量分割器の内壁と、保護管33の
外壁とから構成される。一次燃料ノズル31の内壁は、噴
出端が最も小径となる円錐状に形成されている。このよ
うに円錐状に構成すると、保護管33を第３図において左
右に移動することにより、ノズル断面積の大きさが調整
可能である。微粉炭の１次、２次燃料への分割々合の調
整は、保護管33の移動によって行なわれる。

【００１８】第４図はアンモニア注入量制御法のフロー
チャートを示す。ボイラ負荷設定器100 により新たに設
定された負荷量に基づき、設定負荷量までの石炭量及び
燃焼空気量の変化パターンが制御演算器101 にて設定さ
れる。このパターンに沿って石炭及び空気流量が変化す
るよう、給炭機制御装置102 及び空気供給機制御装置10
3 が作動する。石炭供給量および空気供給量によって燃
焼部での空気比（投入空気量と完全燃焼に必要な理論空
気量との比）が設定され、燃焼制御装置150 で、バーナ
15及びアフターエアーポート18に供給する空気流量、ま
たバーナより二次空気ノズル22及び三次空気ノズル23を
介して二次、三次空気として投入される空気流量割合、
二次、三次空気の旋回強度が設定される。また第３図に
示すような、燃料を一次、二次燃料に分割して供給する
バーナを使用する場合には、燃料の分割比が設定され
る。これらの操作量は、それぞれ予め設定した値に調整
される。これらの設定量からＮＯｘの発生量を予測し、
アンモニアの注入量が設定され、注入量制御装置110 に
より注入量が設定される。

【００１９】実際に発生したＮＯｘの濃度は、ＮＯｘ検
出器111 を用いた燃焼ガスの分析により測定され、比較
演算器112 において予測値と測定値が比較される。両者
の差に応じて予測式の修正が演算器にて行なわれる。Ｎ
Ｏｘの測定は、ＮＯｘを分析するための燃焼ガスの採取
時間、燃焼ガスのボイラ内滞留時間等の分だけ時間遅れ
が有り、この時間遅れは応答時定数設定器113 により設
定される。

【００２０】またＮＯｘ発生量は火炎の観察からも測定
できる。本実施例では、火炎の発光強度分布を火炎検出
器19により測定し、画像演算器120 にて測定画像の特徴
が抽出され、これに基づきＮＯｘ予測演算器121 におい
てＮＯｘが予測される。第５図は、燃焼状態を変化させ
る因子とＮＯｘ発生量の関係の一例として、バーナから
火炉内に投入する空気量とＮＯｘ発生量の関係を示す。
火炉内に投入する全空気流量は、火炉出口における燃焼
ガス中の酸素濃度が２％となるように設定し、バーナか
ら投入する空気流量を変化させ、その変化量分を、二段
燃焼用空気ノズルから火炉内へ投入した。即ち、たとえ
ば100Nm³/hの空気を使用して燃焼する場合、バーナから
80Nm³/hの空気を投入する時には、 20Nm³/hの空気を二
段燃焼用空気ノズルから投入する。第５図において、横
軸はバーナ部の空気比を示す。空気比は、投入する空気
量と、燃料を完全燃焼するのに必要な理論空気量との比
である。縦軸は、バーナから空気の全量を投入した時に
排出されるＮＯｘを１とした時のＮＯｘ排出量を示す。
燃焼に使用した石炭は、石炭中に含まれる固定炭素と揮
発分との比が1.９、燃料中の窒素分が約２重量％の石炭
である。第５図から明らかなように、バーナ部の空気比
によって排出されるＮＯｘ濃度は異なる。第５図に示す
例では、バーナ部の空気比が0.８〜0.85の時にＮＯｘ排
出量は最小になる。従って、バーナ部及び二段燃焼用空
気ノズルから火炉内に投入する空気量を設定する信号、
あるいはそれぞれの空気量の測定信号を検出すればＮＯ
ｘ排出量の予測が可能であり、これらの信号は、排煙脱
硝装置のアンモニア注入量の設定信号として有効に使用
できる。

【００２１】第６図は、第２図に示したバーナを用いて
微粉炭を燃焼した時のＮＯｘ排出量を示す。第５図に示
した実験結果を得た時と同様、燃焼空気の全投入量は、
燃焼炉出口における酸素濃度が２％となるよう設定し、
二次、三次空気の流量割合を変化させ、その時のＮＯｘ
排出濃度を測定した。第６図の横軸は二次空気の空気比
であり、縦軸は、排出されるＮＯｘ濃度と二次空気を投
入しない時のＮＯｘ濃度との比を示す。第６図より、二
次空気の空気比によってもＮＯｘ濃度が変化することが
わかる。

【００２２】第５図、第６図には、バーナ部の空気量、
二次空気の空気量とＮＯｘ濃度との関係を例として示し
た。これらの操作量の他に、二次、三次空気の旋回強度
等もNH₃注入量の設定値として用いることも可能であ
る。第７図は本発明の一実施形態のガスタービンと蒸気
タービンを用いて発電する複合発電システムの概略図を
示す。このシステムは、ガスタービン71とこれにつなが
る発電機72、廃熱回収ボイラ73、蒸気タービン76とこれ
につながる発電機77とから構成される。ガスタービン71
は、空気圧縮機78、燃焼器79、タービン80から構成され
る。空気圧縮機78に取り込まれた空気は10数気圧に加圧
されて燃焼器79に導かれる。高圧の空気は、燃焼器79に
おいて燃料供給設備81から供給される燃料を燃焼するの
に使用され、1000℃以上の高温、高圧の燃焼ガスに転換
され、ノズルを通してタービン80を回転するのに使用さ
れる。タービン80の出口では、燃焼ガス 500℃付近まで
温度が下がる。この燃焼ガスは、廃熱回収ボイラ73にお
いて水あるいは水蒸気と熱交換し、さらに低い温度のガ
スとなって排出される。廃熱回収ボイラ73で発生した水
蒸気は蒸気タービン76を回転するのに使用される。廃熱
回収ボイラ73内には、燃焼ガス中に含まれるＮＯｘを減
少するための脱硝装置が設置される。脱硝装置は、前述
の実施例であるボイラにおいて使用される脱硝装置と同
じく、固体触媒表面でアンモニアと窒素酸化物とを反応
させるものであり、廃熱回収ボイラ73内に設置した触媒
層74の上流で、アンモニア供給設備75から供給されるア
ンモニアが燃焼ガス中に注入される。前述のボイラシス
テム同様、このアンモニアの流量制御は、燃焼器79で発
生し系外へ排出されるＮＯｘの効率良く低減するのに重
要である。

【００２３】第８図は、ガスタービン71において使用さ
れる、天然ガス等の気体燃料用燃焼器の一例である。こ
の燃焼器79では、燃焼室がガスの流れ方向に副室82と主
室83とに２分割され、上流の副室82で燃焼する一次燃料
は一次ノズル85から、下流の主室83で燃焼する２次燃料
は二次ノズル86から燃焼室内に噴出される。空気圧縮機
78から導入される空気は燃焼空気、冷却空気、稀釈空気
として使用される。冷却空気は燃焼器79を構成するライ
ナ87を冷却するのに使用され、ライナ87に設けた多くの
微小口から燃焼室内へ投入される。稀釈空気は高温の燃
焼ガスを、設定した温度まで低下するのに使用され、燃
焼器後部に設けた稀釈空気口88より燃焼器内へ投入され
る。燃焼空気は、この燃焼器では一次、二次に分割して
使用される。ガスタービン起動時及び低負荷運用時には
一次燃料だけでまかなわれ、負荷がある程度以上になる
と二次燃料が噴出される。

【００２４】天然ガスのように燃料中に窒素分が含まれ
ない燃料の燃焼時に発生するＮＯｘは、空気中の窒素が
酸化されて発生する、所謂、サーマルＮＯｘである。サ
ーマルＮＯｘは温度依存性が高く、火炎温度が高くなる
と発生量が増加する。この発生量を低減するための燃焼
法のひとつに稀薄燃焼法がある。これは、燃料と空気と
を予め混合し、かつ空気比の高い条件で燃焼する方法で
ある。一般に使用される燃焼法は、燃料と空気とを別個
のノズルから噴出して燃焼する拡散燃焼法である。これ
は燃料と空気とが混合する領域で、火炎温度の高い空気
比が１付近の領域が発生するためＮＯｘが高くなる。稀
薄燃焼法は、この局所的に温度の高くなる領域の発生を
防ぐことができるのが特徴である。しかしながら、予混
合火炎は火炎の安定性が悪く、第８図の燃焼器では、副
室82で拡散燃焼を行い、主室83で稀薄予混合燃焼を行
う。副室82で発生する高温ガスで主室83の稀薄予混合火
炎を安定化する。

【００２５】第９図は、使用する燃料の中で、一次ノズ
ル85から投入する一次燃料の割合とＮＯｘ排出量との関
係を示す。実験は一次、二次空気の流量及び総燃料流量
を固定して行った。一次燃料割合によって排出されるＮ
Ｏｘの濃度は変化し、ある燃料割合でＮＯｘは最小にな
る。ここでは、この最小になるＮＯｘの値を基準にＮＯ
ｘの濃度を示す。一次燃料割合が少なくなると、その少
なくなった分だけ二次燃料が増加し、稀薄予混合火炎の
空気比が高くなるためＮＯｘ発生量が増加する。また一
次燃料の割合が高くなると、ＮＯｘ発生量の多い拡散火
炎で燃焼する燃料が増加するためＮＯｘ排出量が増加す
る。このように、副室、主室で燃焼する燃料の割合はＮ
Ｏｘ発生量に及ぼす影響が大きい。

【００２６】第10図は主室及び副室に投入する燃料の流
量、及び主室での空気比を固定し、副室での空気量を変
化させた時のＮＯｘ排出量を示す。副室での空気比が１
付近でＮＯｘ排出量は最大になる。第10図では、このＮ
Ｏｘの最大値に対する比を用いてＮＯｘ排出量を示す。
空気比が１付近でＮＯｘ排出量が最大になるのは、ここ
で火炎温度が最大になるためである。

【００２７】第９、10図に示したように、一次、二次の
燃料割合や、空気の配分割合はガスタービン燃焼器から
排出されるＮＯｘ濃度に及ぼす影響が大きく、これらの
操作因子は排煙脱硝装置のＮＯｘ還元剤注入量設定の信
号に使用できる。第11図は本発明によるガスタービンに
設置された排煙脱硝装置のアンモニア注入量制御法のフ
ローチャートを示す。ガスタービン負荷設定器により新
たに設定された負荷量に基づき、設定負荷量までの燃料
及び燃焼空気量の変化パターンが制御演算器にて設定さ
れる。このパターンに沿って燃料及び空気流量が変化す
るよう、燃料供給機制御装置及び空気供給機制御装置が
作動する。燃料供給量および空気供給量によって燃焼部
での空気比が設定される。燃焼制御装置では、燃焼器内
で使用される空気の燃焼用空気流量、第８図に示したよ
うな燃焼器を使用する時には主室、副室での燃焼空気流
量割合が設定される。また燃料を一次、二次燃料に分割
して供給する場合には、燃料の分割比が設定される。こ
れらの操作量は、それぞれ予め設定した値に調整され
る。これらの設定量からＮＯｘの発生量を予測し、アン
モニアの注入量が設定され、注入量制御装置により注入
量が設定される。

【００２８】

【発明の効果】本発明のガスタービンの燃焼器において
は、ある燃料量を設定した空気量で燃焼する際の窒素酸
化物の排出量に影響を及ぼす燃焼状態を制御する複数の
操作因子の設定値あるいは測定値の少なくとも一つに基
づいてアンモニア注入量を制御する手段を設けたことに
より、排煙脱硝装置のＮＯｘ変動に対する応答性を向上
できるばかりでなく、還元剤の注入量を低減でき還元剤
の排出に伴う二次公害の防止にも役立つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】ボイラシステムの略図

【図２】バーナの断面図

【図３】微粉炭ノズルを示す図

【図４】アンモニア注入量制御のフローチャート

【図５】微粉炭燃焼における操作量とＮＯｘ排出量の関
係図

【図６】微粉炭燃焼における操作量とＮＯｘ排出量の関
係図

【図７】本発明の複合発電システムの略図

【図８】本発明のガスタービンの燃焼器を示す図

【図９】ガスタービン燃焼器操作因子とＮＯｘ排出量の
関係図

【図１０】ガスタービン燃焼器操作因子とＮＯｘ排出量
の関係図

【図１１】ガスタービンに設置された排煙脱硝装置のア
ンモニア注入量制御のフローチャート

【符号の説明】

71…ガスタービン 73…廃熱回収ボイラ 74…触媒層 78…空気圧縮機 79…燃焼器 80…タービン 82…上流の副室 83…下流の主室 85…一次ノズル 86…二次ノズル

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｂ Ｆ０２Ｃ 9/48 Ｆ０２Ｃ 9/48 Ｆ２３Ｒ 3/40 Ｆ２３Ｒ 3/40 Ｚ (72)発明者 鈴木 充 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社 日立製作所内 (72)発明者 高田 幸彦 東京都千代田区神田駿河台四丁目６番地 株式会社 日立製作所内 (72)発明者 森田 茂樹 広島県呉市宝町６番９号 バブコック日 立株式会社内

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼排ガス中にアンモニアを注入し、固
   体触媒表面でアンモニアと窒素酸化物とを反応させ、燃
   焼排ガス中に含まれる窒素酸化物の濃度を低減する排煙
   脱硝装置を備えたガスタービンにおいて、 燃焼器が上流と下流とに配置された複数の分割空気供給
   部と複数の分割燃料供給部とを具備すると共に、前記複
   数の分割空気供給部から投入される空気の分割比もしく
   は前記複数の分割燃料供給部から投入される燃料の分割
   比の少なくとも一つに基づいて前記アンモニアの注入量
   を制御する制御手段を具備したことを特徴とするガスタ
   ービン。