JP3278923B2 - Gas turbine power generator, control method for denitration device, and control device for denitration device - Google Patents

Gas turbine power generator, control method for denitration device, and control device for denitration device

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JP3278923B2
JP3278923B2 JP24754392A JP24754392A JP3278923B2 JP 3278923 B2 JP3278923 B2 JP 3278923B2 JP 24754392 A JP24754392 A JP 24754392A JP 24754392 A JP24754392 A JP 24754392A JP 3278923 B2 JP3278923 B2 JP 3278923B2
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combustion
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービン発電装
置、脱硝装置の制御方法及び脱硝装置の制御装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a gas turbine power generator.
Device and control method of denitration device and control device of denitration device
You.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料と空気を異なる噴出口から供給し燃
焼室内で混合させながら燃焼させる拡散燃焼に代えて、
燃料と空気を予め混合させた後に燃焼させる予混合燃焼
が用いられつつある。
2. Description of the Related Art Instead of diffusion combustion in which fuel and air are supplied from different injection ports and burned while being mixed in a combustion chamber,
Premixed combustion, in which fuel and air are premixed and then burned, is being used.

【0003】予混合燃焼を用いることにより、燃焼の反
応領域を小さくすることができる、つまり火炎を短くす
ることができ、高負荷燃焼できる。また、燃料稀薄予混
合燃焼法を用いることにより、NOx排出量を低減する
ことができる。このような稀薄予混合燃焼法は、ガスタ
ービンの燃焼器などで採用されつつある。
[0003] By using premixed combustion, the reaction region of combustion can be reduced, that is, the flame can be shortened, and high load combustion can be performed. Further, by using the fuel-lean premixed combustion method, it is possible to reduce NOx emissions. Such a lean premixed combustion method is being adopted in combustors of gas turbines and the like.

【0004】予混合燃焼の一つの問題点は、安定に火炎
を形成できる流速範囲が狭く、逆火,吹き消えが生じや
すいことである。このため、ガスタービン燃焼器のよう
に起動から最大負荷まで燃焼量が大きく変化する燃焼器
では、負荷が変化しても燃料と空気の混合比がNOx排
出量の低い一定範囲内に保たれるような空気流量の制御
機構が必要とされており、例えば米国特許4150539 号に
記載の燃焼器では保炎器を燃焼器軸方向に移動させ、空
気流量を制御する方法が提案されている。
One problem of premixed combustion is that the flow velocity range in which a flame can be stably formed is narrow, and flashback and blowout are likely to occur. For this reason, in a combustor such as a gas turbine combustor in which the combustion amount greatly changes from startup to the maximum load, the mixing ratio of fuel and air is kept within a certain range where the NOx emission is low even when the load changes. Such an air flow control mechanism is required. For example, in the combustor described in U.S. Pat. No. 4,150,539, a method of controlling the air flow by moving a flame stabilizer in the axial direction of the combustor has been proposed.

【0005】こうすることにより、ガスタービンの負荷
が変化しても常に安定な予混合火炎を形成し、かつNO
x排出量を少なくすることは可能である。ただし、予混
合火炎の安定性とNOx排出量には、大気中の湿度,温
度,燃焼用空気の温度、及び、燃料の性状,発熱量など
も影響する。例えば、大気中の湿度が高くなるとNOx排
出量は少なくなるが、火炎安定性が低下し失火しやすく
なる。このような大気湿度変化に対応するため、特開平
2−33419号公報では大気湿度を検知し、この検知信号に
より予混合燃焼用バーナへ供給する空気量を変化させる
方法が記されている。ただし、大気湿度の変化に対して
空気量をどの程度変化させるべきかは定量的に記されて
おらず、大気湿度の変化に対する空気の変化量を定量的
に求める方法も記されていない。大気湿度は季節によ
り、地域によりかなり異なるので、大気湿度の変化に対
して空気量をどのように制御すべきかは、それぞれのガ
スタービン装置毎に、季節毎に、また、設置する地域毎
に、運転結果にもとづき決定しなければならない。ま
た、特開平2−33419号公報では燃料発熱量変化等への対
応方法は記されていないので、大気湿度と燃料発熱量等
が同時に変化したときには、空気量をどの程度変化させ
るべきか決定できない。
[0005] By doing so, a stable premixed flame is always formed even when the load of the gas turbine changes, and NO
It is possible to reduce x emissions. However, the humidity and temperature of the atmosphere, the temperature of the combustion air, the properties of the fuel, and the calorific value also affect the stability of the premixed flame and the amount of NOx emission. For example, when the humidity in the atmosphere increases, the amount of NOx emission decreases, but flame stability decreases and misfiring easily occurs. To cope with such changes in atmospheric humidity,
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-33419 describes a method in which atmospheric humidity is detected, and the amount of air supplied to a premix combustion burner is changed based on the detection signal. However, it does not quantitatively describe how much the amount of air should be changed with respect to changes in atmospheric humidity, nor does it describe how to quantitatively determine the amount of change in air with respect to changes in atmospheric humidity. Since the atmospheric humidity varies considerably from region to region depending on the season, how to control the amount of air with respect to changes in the atmospheric humidity depends on each gas turbine device, seasonally, and region where it is installed. Decisions must be made based on driving results. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-33419 does not describe a method for responding to a change in the amount of heat generated by the fuel, and therefore, when the atmospheric humidity and the amount of heat generated by the fuel change simultaneously, it is not possible to determine how much the air amount should be changed. .

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来技
術では大気湿度変化で予混合火炎の安定性やNOx排出
量が変化するため、大気湿度変化に応じて予混合火炎の
空気比を変化させる必要があることは認識されていた
が、どの程度空気比を変化させるべきか定量的には把握
されていなかった。また、空気比変化量を定量的に把握
するための手法も提示されていなかった。さらに、大気
湿度と燃料組成等が同時に変化したときの制御手法につ
いては考慮されていなかった。
As described above, in the prior art, since the stability of the premixed flame and the NOx emission amount change due to the change in the atmospheric humidity, the air ratio of the premixed flame changes according to the change in the atmospheric humidity. Although it was recognized that it was necessary to change the air ratio, it was not quantitatively understood how much the air ratio should be changed. In addition, a method for quantitatively grasping the amount of change in the air ratio has not been proposed. Further, no consideration has been given to a control method when the atmospheric humidity and the fuel composition change simultaneously.

【0007】本発明の目的は、大気温度,湿度,燃料組
成変化、等によるNOx排出量の変化を最小にし、常に
低NOxでありかつ火炎安定性を良好に保つことができ
る予混合燃焼装置及び燃焼制御方法を提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide a premixed combustion apparatus capable of minimizing a change in NOx emission due to an atmospheric temperature, a humidity, a change in fuel composition, and the like, always maintaining low NOx and maintaining good flame stability. It is to provide a combustion control method.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明のガスタービン発
電装置は、燃料と空気の混合流を噴出し火炎を形成する
予混合燃焼バーナを備えた燃焼器と、該バーナに供給す
る空気の圧縮機と、該燃焼器から排出される燃焼ガスに
より駆動される、前記空気圧縮機と接続されたガスター
ビンと、該ガスタービンの負荷変動に応じて燃焼器に制
御指令を送る中央操作室と、前記ガスタービンと接続さ
れた発電機とを具備したガスタービン発電装置におい
て、前記バーナに流入する燃料の組成と空気の水分濃度
と空気の温度及び空気比に基づいて得られた火炎温度の
計算値が予めガスタービンの負荷に対応して設定した許
容範囲に入るように該バーナに供給する燃料及び/或い
は空気の量を制御する燃焼制御手段を備えたことを特徴
とする。或いは、本発明の脱硝装置の制御方法は、負荷
要求信号出力手段を備えた燃焼装置に接続され、該燃焼
装置から排出される排ガスを大気へ放出する脱硝装置の
制御方法であって、前記負荷要求信号出力手段に接続さ
れた基本制御装置にアンモニア流量制御装置を接続し、
空気温度,空気湿度,空気圧力,燃料組成、及び燃焼装
置へ供給される水分量のうち少なくとも一つを、前記負
荷要求信号出力手段或いは前記アンモニア流量制御装置
に入力し、アンモニア注入量を制御する信号を補正する
ことを特徴とする。或いは、本発明の脱硝装置の制御装
置は、負荷要求信号出力手段を備えた燃焼装置に接続さ
れ、該燃焼装置から排出される排ガスを大気へ放出する
脱硝装置の制御装置であって、前記負荷要求信号出力手
段と基本制御装置とを接続し、該基本制御装置とアンモ
ニア流量制御装置を接続し、空気温度,空気湿度,空気
圧力,燃料組成、及び燃焼装置へ供給される水分量のう
ち少なくとも一つを前記負荷要求信号出力手段或いは前
記アンモニア流量制御装置に入力する手段と、前記入力
された入力値に基づきアンモニア注入量を制御する信号
を補正する手段とを備えたことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION A gas turbine generator according to the present invention is provided.
The electric device ejects a mixed flow of fuel and air to form a flame
A combustor with a premixed combustion burner and a supply to the burner;
Air compressor and combustion gas discharged from the combustor.
A gas turbine connected to the air compressor driven by
Control the combustor according to the load fluctuation of the gas turbine
The central control room that sends the command and the gas turbine
Gas turbine power plant equipped with
The composition of the fuel flowing into the burner and the moisture concentration of the air
And the flame temperature obtained based on the air temperature and air ratio
If the calculated value is set in advance according to the gas turbine load,
And / or fuel supplied to the burner to fall within the range.
Has combustion control means for controlling the amount of air.
And Alternatively, the control method of the denitration apparatus
Connected to a combustion device having a request signal output means,
Denitration equipment that discharges exhaust gas from the equipment to the atmosphere
A control method, comprising:
Connect the ammonia flow control device to the basic control device
Air temperature, air humidity, air pressure, fuel composition, and combustion equipment
At least one of the amount of water supplied to the
Load request signal output means or ammonia flow control device
To correct the signal that controls the amount of ammonia injected
It is characterized by the following. Alternatively, the control device of the denitration apparatus of the present invention
The device is connected to a combustion device equipped with a load request signal output means.
Exhaust gas emitted from the combustion device to the atmosphere
A control device for a denitration apparatus, wherein the load request signal output means
The stage and the basic control device are connected, and the basic control device and the
Connect a near flow control device to control the air temperature, air humidity, air
Pressure, fuel composition, and amount of water supplied to the combustion device
At least one of the load request signal output means or
Means for inputting to the ammonia flow control device;
To control the amount of ammonia injection based on the input value
And means for correcting

【0009】先に述べたように、従来の技術では大気湿
度,温度,燃料組成が同時に変化すると、低NOxでか
つ火炎安定性が良好な最適な燃焼状態を維持することが
困難であった。この原因は、火炎の燃焼状態を燃料と空
気の混合比に基づき判断しているためである。
As described above, in the prior art, if the atmospheric humidity, temperature, and fuel composition change simultaneously, it has been difficult to maintain an optimal combustion state with low NOx and good flame stability. This is because the combustion state of the flame is determined based on the mixture ratio of fuel and air.

【0010】これに対して本発明は、火炎の燃焼状態を
計算によって求めた火炎温度に基づき判断しようとする
ものである。この火炎温度としては、特に断熱火炎温度
を求めることが望ましい。断熱火炎温度とは、計算によ
って求めた火炎の最高温度を意味する。断熱火炎温度に
ついては、L.D.Smoot and D.T.Pratt,Pulverized-Coal
Combustion and Gasification,PLENUM PRESS,New York
(1979)及びS.Gordonand B.McBride,Computer Program f
or Calculation of Complex ChemicalEquilibrium Comp
osition,NASA SP−273(1971)に記載されている。
On the other hand, the present invention seeks to determine the combustion state of the flame based on the flame temperature obtained by calculation. As the flame temperature, it is particularly desirable to determine the adiabatic flame temperature. The adiabatic flame temperature means the maximum temperature of the flame calculated. For adiabatic flame temperature, see LDSmoot and DTPratt, Pulverized-Coal
Combustion and Gasification, PLENUM PRESS, New York
(1979) and S. Gordonand B. McBride, Computer Program f
or Calculation of Complex ChemicalEquilibrium Comp
osition, NASA SP-273 (1971).

【0011】本発明者らは、空気過剰の予混合燃焼特に
好ましくは空気比1.0以上、2.2以下の予混合燃焼に
おいて、バーナに流入する燃料の組成と空気の水分濃度
と空気の温度及び空気比とから計算によって求めた火炎
温度が、燃焼器から排出されるNOx濃度やCO濃度、
或いは火炎吹き消え限界,振動燃焼の発生限界,火炎の
逆火限界と極めてよい相関関係を有することを究明し、
本発明を見出すに至った。断熱火炎温度の計算値がこれ
らの特性と最もよい相関を示す。
The present inventors have found that in premixed combustion with excess air, particularly preferably in premixed combustion with an air ratio of 1.0 or more and 2.2 or less, the composition of the fuel flowing into the burner, the moisture concentration of the air, and the air The flame temperature calculated from the temperature and the air ratio is used to calculate the NOx concentration and CO concentration discharged from the combustor,
Or, it has been found that it has a very good correlation with the limit of flame blowout, the limit of generation of vibration combustion, and the limit of flashback of flame.
The present invention has been found. The calculated adiabatic flame temperature shows the best correlation with these properties.

【0012】本発明者らが究明した事柄を如何に示す。The findings of the present inventors will be described below.

【0013】〔i〕燃料組成、及び火炎温度が同じであ
れば、空気比,燃焼前の混合気温度及び混合気中の水分
濃度が変化しても、NOx排出量はほぼ同じである。
[I] If the fuel composition and the flame temperature are the same, the NOx emission is almost the same even if the air ratio, the mixture temperature before combustion, and the moisture concentration in the mixture change.

【0014】〔ii〕火炎温度が同じときの、NOx排出
量に与える燃料組成の影響は、燃料の主成分と燃料の発
熱量、または燃料の主成分と燃料1分子中の平均炭素
数、あるいはこれらの量のいずれかを特定できる物理量
がわかればほぼ確定できる。一般に燃料1分子中の平均
炭素数が増加するとNOx排出量は単調に増加する。
[Ii] When the flame temperature is the same, the effect of the fuel composition on the NOx emission is as follows: the main component of the fuel and the calorific value of the fuel, or the main component of the fuel and the average number of carbon atoms in one molecule of the fuel, or If a physical quantity that can specify any of these quantities is known, it can be almost determined. In general, when the average number of carbon atoms in one fuel molecule increases, the NOx emission increases monotonously.

【0015】〔iii〕 混合気体の噴出速度がほぼ同じで
あれば、燃料組成,混合気中の水分濃度、及び燃焼前の
混合気温度が変化しても、火炎が吹き消えるときの火炎
温度はほぼ同じである。
[Iii] If the jet velocity of the gas mixture is substantially the same, the flame temperature at which the flame blows out will change even if the fuel composition, the moisture concentration in the gas mixture, and the gas mixture temperature before combustion change. Almost the same.

【0016】〔iv〕混合気体の噴出速度がほぼ同じであ
れば、燃料組成,混合気中の水分濃度、及び燃焼前の混
合気温度が変化しても、振動燃焼が発生するときの火炎
温度はほぼ同じである。
[Iv] If the jet velocity of the gas mixture is substantially the same, the flame temperature at which oscillating combustion occurs even if the fuel composition, the water concentration in the gas mixture, and the gas mixture temperature before combustion change. Are almost the same.

【0017】〔v〕混合気体の噴出速度または空気流量
がほぼ同じであれば、燃料組成,混合気中の水分濃度、
及び燃焼前の混合気温度が変化しても、COの排出量が
急増するときの火炎温度はほぼ同じである。
[V] If the jet velocity or air flow rate of the gas mixture is substantially the same, the fuel composition, the water concentration in the gas mixture,
Even if the temperature of the air-fuel mixture before combustion changes, the flame temperature when the amount of emitted CO suddenly increases is almost the same.

【0018】これらのことから、大気湿度,温度,燃料
組成が同時に変化しても燃焼状態が最適か否か、また、
燃焼状態を最適に保つためにはどのような操作をすべき
かをただちに判断できる。大気湿度,温度,燃料組成の
経時変化が予測できれば、燃焼状態を最適に保つために
必要な燃料量,空気量を予め知ることができる。
From these facts, it is determined whether the combustion state is optimal even if the atmospheric humidity, temperature, and fuel composition change simultaneously.
It is possible to immediately determine what operation should be performed to keep the combustion state optimal. If it is possible to predict changes over time in the atmospheric humidity, temperature, and fuel composition, it is possible to know in advance the amount of fuel and the amount of air required to keep the combustion state optimal.

【0019】具体的な燃焼状態制御の方法としては、た
とえば以下の方法が可能である。
As a specific method of controlling the combustion state, for example, the following method is possible.

【0020】(a)各負荷において、NOx排出濃度が低
くかつ安定性が良好な火炎が形成される最適な火炎温度
の許容範囲を予め制御装置に入力しておき、燃焼用空気
の湿度,温度、及び燃料組成が変化したときに火炎の温
度変化が許容範囲内に収まるようバーナへ供給する燃料
量及び/或いは空気量を制御する。
(A) For each load, the allowable range of the optimum flame temperature at which a flame with low NOx emission concentration and good stability is formed is input in advance to the control device, and the humidity and temperature of the combustion air are input. And the amount of fuel and / or the amount of air supplied to the burner is controlled such that the change in the temperature of the flame falls within an allowable range when the fuel composition changes.

【0021】(b)NOx排出濃度と火炎温度の関係、火
炎温度が一定のときの、火炎から排出されるNOx濃度
の変化割合と燃料発熱量または燃料1分子中の平均炭素
数の関係、及び、火炎が吹き消えるとき、振動が生じる
とき、及びCOが発生するときの火炎温度と燃料と空気
の混合気体の噴出速度または混合気体の流量の関係を関
数化して予め制御装置に入力しておき、これらの関数を
参照して、NOx排出濃度が低く、かつ火炎の吹き消え,
振動、或いはCOの発生が生じないようバーナへ供給す
る燃料量及び/或いは空気量を負荷に応じて決定する。
(B) The relationship between the NOx emission concentration and the flame temperature, the relationship between the change rate of the NOx concentration emitted from the flame and the fuel calorific value or the average number of carbon atoms in one fuel molecule when the flame temperature is constant, and When the flame blows out, when vibration occurs, and when CO is generated, the relationship between the flame temperature and the ejection speed of the gas mixture of fuel and air or the flow rate of the gas mixture is made into a function and input to the control device in advance. By referring to these functions, the NOx emission concentration is low and the flame blows out,
The amount of fuel and / or the amount of air supplied to the burner is determined according to the load so that vibration or generation of CO does not occur.

【0022】[0022]

【作用】本発明は、火炎の燃焼状態を火炎温度の計算値
に基づき判断し制御することにある。火炎の燃焼制御の
狙いは、NOx排出濃度或いはCO排出濃度の低減、火
炎の吹き消え,振動或いは逆火の防止である。本発明に
よれば、火炎温度を予混合燃焼バーナに流入する燃料の
組成と空気の水分濃度と空気の温度及び空気比と基づい
て計算により求め、この火炎温度に基づき燃焼状態を制
御することで、大気湿度,温度,燃料組成が変化しても
常にNOx排出濃度,CO排出濃度を低くし、かつ火炎
の吹き消え,振動或いは逆火が発生しないように燃焼状
態を制御することができる。
The object of the present invention is to judge and control the combustion state of a flame based on the calculated value of the flame temperature. The aim of the flame combustion control is to reduce the NOx emission concentration or CO emission concentration, to prevent the flame from blowing out, to prevent vibration or flashback. According to the present invention, the flame temperature is obtained by calculation based on the composition of the fuel flowing into the premixed combustion burner, the moisture concentration of the air, the temperature of the air, and the air ratio, and the combustion state is controlled based on the flame temperature. Even if the atmospheric humidity, temperature, and fuel composition change, the NOx emission concentration and CO emission concentration can always be reduced, and the combustion state can be controlled so that the flame does not blow out, vibrate, or flash back.

【0023】なお、燃焼状態と火炎温度の計算値との関
係を求めるにあたっては、更に燃料の組成,発熱量など
を加味することが望ましい。
In determining the relationship between the combustion state and the calculated value of the flame temperature, it is desirable to further consider the composition of the fuel, the calorific value, and the like.

【0024】制御対象とする火炎は、燃料と空気を予め
混合した後に燃焼させる予混合火炎である。使用する燃
料は気体と液体のいずれでも良く、気体燃料としてはL
NG,LPG,都市ガス等が使用でき、液体燃料として
はメタノール,ナフサ,エタノール,灯油,軽油等を使
用できる。何れにしても分子中に窒素を殆ど含まない燃
料を使用することが望ましい。窒素の最大含有量は1%
を超えないことが望ましい。
The flame to be controlled is a premixed flame in which fuel and air are mixed in advance and then burned. The fuel to be used may be either a gas or a liquid.
NG, LPG, city gas and the like can be used, and methanol, naphtha, ethanol, kerosene, light oil and the like can be used as the liquid fuel. In any case, it is desirable to use a fuel containing almost no nitrogen in the molecule. Maximum nitrogen content is 1%
It is desirable not to exceed.

【0025】本発明によれば、火炎温度が一定のとき
の、火炎から排出されるNOx濃度の変化割合と燃料発
熱量または燃料1分子中の平均炭素数の関係を用いるこ
とで、脱硝装置へ供給するアンモニア量を制御すること
もできる。
According to the present invention, when the flame temperature is constant, the relationship between the change rate of the NOx concentration discharged from the flame and the calorific value of the fuel or the average number of carbon atoms in one molecule of the fuel is used for the denitration apparatus. The amount of supplied ammonia can also be controlled.

【0026】本発明のガスタービン発電装置は、空気圧
縮機と、前記空気圧縮機から供給される高圧空気と燃料
を燃焼させる燃焼器と、前記燃焼器中に設けた燃料と空
気を予め混合した後燃焼する予混合燃焼方式のバーナ
と、前記燃焼器から排出される燃焼ガスにより駆動され
る、前記空気圧縮機と接続されたガスタービンと、前記
タービンの負荷変動に応じて燃焼器に制御指令を送る中
央操作室と、前記タービンと接続された発電機とを具備
し、更に前記バーナの燃料供給量或いは空気供給量を断
熱火炎温度の基づいて制御する制御装置を有する。
In the gas turbine power generator of the present invention, an air compressor, a combustor for burning fuel and high-pressure air supplied from the air compressor, and a fuel and air provided in the combustor are mixed in advance. A post-combustion burner of a premix combustion type, a gas turbine connected to the air compressor driven by combustion gas discharged from the combustor, and a control command to the combustor according to a load change of the turbine. And a generator connected to the turbine and a control device for controlling the fuel supply amount or air supply amount of the burner based on the adiabatic flame temperature.

【0027】バーナの燃料供給量或いは空気供給量を断
熱火炎温度に基づいて制御するために、バーナに流入す
る燃焼用空気の温度,湿度、及び燃料発熱量をある代表
値であると仮定したときのタービンの負荷と予混合燃焼
バーナへ供給する空気量、及びタービンの負荷とこのと
きの予混合燃焼バーナでの最適燃焼温度とを関係づけた
プログラムを前記中央操作室の制御部に備えるのがよ
い。
In order to control the fuel supply amount or air supply amount of the burner based on the adiabatic flame temperature, it is assumed that the temperature, humidity, and fuel heat value of the combustion air flowing into the burner are certain representative values. The control unit of the central operating room is provided with a program in which the load of the turbine and the amount of air supplied to the premixed combustion burner, and the load of the turbine and the optimum combustion temperature in the premixed combustion burner at this time are associated with each other. Good.

【0028】或いは、燃焼用空気の温度,湿度、及び燃
料発熱量をある代表値であると仮定したときのタービン
の負荷と予混合燃焼バーナへ供給する空気量、及びター
ビンの負荷と前記予混合燃焼バーナへ供給する燃料量を
関係づけたプログラムを備え、さらに、予混合燃焼バー
ナへ供給する空気量とその時に火炎が吹き消える火炎温
度を関係づけたプログラム,予混合燃焼バーナでの火炎
温度とこの時のNOx排出濃度を関係づけたプログラ
ム,火炎温度が一定のとき予混合燃焼バーナで燃焼する
燃料組成とNOx排出濃度を関係づけたプログラムのう
ち少なくとも一つを前記中央操作室の制御部に備えるよ
うにしてもよい。
Alternatively, assuming that the temperature, humidity, and fuel calorific value of the combustion air are assumed to be representative values, the load of the turbine and the amount of air supplied to the premix combustion burner, and the load of the turbine and the premix It has a program that relates the amount of fuel supplied to the combustion burner, and a program that relates the amount of air supplied to the premix combustion burner and the flame temperature at which the flame blows out at that time. At least one of a program relating the NOx emission concentration at this time and a program relating the fuel composition to be burned by the premixed combustion burner and the NOx emission concentration when the flame temperature is constant are transmitted to the control unit of the central operation room. It may be provided.

【0029】また、燃焼用空気の温度,湿度、及び燃料
発熱量をある代表値であると仮定したときのタービンの
要求負荷と予混合燃焼バーナへ供給する空気量、及びタ
ービンの要求負荷と予混合燃焼バーナへ供給する燃料量
を関係づけたプログラムと、タービンの要求負荷とこの
時にNOx排出濃度が制限値以下でありかつ予混合燃焼
バーナの失火が生じない燃焼器出口温度の範囲とを関係
づけたプログラムを前記中央操作室の制御部に備えるよ
うにしてもよい。
Further, assuming that the temperature, humidity, and fuel calorific value of the combustion air are representative values, the required load of the turbine and the amount of air supplied to the premixed combustion burner, and the required load of the turbine and Relationship between the program relating the amount of fuel supplied to the mixed combustion burner, the required load of the turbine and the range of the combustor outlet temperature at which the NOx emission concentration at this time is below the limit value and the misfire of the premixed combustion burner does not occur The attached program may be provided in the control unit of the central operation room.

【0030】ガスタービン発電装置の制御方法として
は、ガスタービンの運転中に供給される実際の空気中の
水分濃度,温度及び燃料発熱量のもとでのガスタービン
入口気体温度と、供給される空気中の水分濃度,温度及
び燃料発熱量がある代表値であると仮定したときのガス
タービン入口気体温度とを比較し、両者の温度差が小さ
くなるよう燃料供給量を変化させる制御方法が有効であ
る。
As a control method of the gas turbine power generator, the actual gas concentration and temperature of the air supplied during the operation of the gas turbine and the gas temperature at the gas turbine inlet under the fuel calorific value are supplied. It is effective to compare the gas temperature at the gas turbine inlet with the gas concentration at the gas turbine when it is assumed that the moisture concentration in the air, the temperature and the fuel calorific value are certain representative values, and to control the fuel supply amount so that the temperature difference between them becomes small. It is.

【0031】または、ガスタービンの運転中に供給され
る実際の空気中の水分濃度,温度及び燃料発熱量のもと
で予混合燃焼バーナで形成される断熱火炎温度と、供給
される空気中の水分濃度,温度及び燃料発熱量がある代
表値であると仮定したときの予混合燃焼バーナで形成さ
れる断熱火炎温度とを比較し、両者の温度差が小さくな
るよう当該予混合燃焼バーナへ供給される燃料量、及び
/或いは空気量を変化させる制御方法が有効である。
Alternatively, the adiabatic flame temperature formed by the premixed combustion burner based on the actual moisture concentration, temperature, and fuel calorific value in the air supplied during operation of the gas turbine, and the adiabatic flame temperature in the supplied air. The moisture concentration, the temperature and the fuel calorific value are supplied to the premixed combustion burner by comparing the temperature with the adiabatic flame formed by the premixed combustion burner assuming a certain representative value so that the temperature difference between the two becomes small. A control method for changing the amount of fuel and / or the amount of air to be performed is effective.

【0032】このように燃焼状態を診断し、制御した結
果を中央操作室のディスプレイに表示することで、運転
員に適切な指示を与えることができる。
By diagnosing the combustion state and displaying the result of the control on the display of the central operation room, an appropriate instruction can be given to the operator.

【0033】一つのガスタービンに複数の燃焼器が備え
られているときには、それぞれの燃焼器に流入する空気
量を個別に検出する手段、またはそれぞれの燃焼器での
燃焼温度を個別に検出する手段を設けることで、燃焼器
毎の燃焼温度のバラツキを補正できる。
When one gas turbine is provided with a plurality of combustors, means for individually detecting the amount of air flowing into each combustor or means for individually detecting the combustion temperature in each combustor Is provided, the variation of the combustion temperature for each combustor can be corrected.

【0034】予混合バーナで予混合火炎を形成する手段
として、燃料と空気の混合気体噴流が衝突する流路抵抗
体を設けた燃焼器に対し、本発明の燃焼制御方法を用い
ると、流路抵抗体を加熱する予混合火炎の温度変化が少
ないため、流路抵抗体も急激に加熱されることが無く、
寿命が長くなる。
When the combustion control method of the present invention is used for a combustor provided with a flow path resistor against which a mixed gas jet of fuel and air collides as means for forming a premixed flame with a premixed burner, Since the temperature change of the premixed flame that heats the resistor is small, the flow path resistor is not rapidly heated,
Long life.

【0035】また、本発明のガスタービン発電設備の運
転方法において、燃焼器内で形成される予混合火炎の断
熱火炎温度を1650K以上1970K以下とするよう
に運転すると、予混合火炎を失火させずに、脱硝装置が
不要となるレベルまでNOx排出量を低減できる。
In the operating method of the gas turbine power generation equipment according to the present invention, if the adiabatic flame temperature of the premixed flame formed in the combustor is set to 1650K or more and 1970K or less, the premixed flame is not misfired. In addition, the amount of NOx emission can be reduced to a level at which a denitration device becomes unnecessary.

【0036】本発明は、予混合燃焼バーナと拡散燃焼バ
ーナとを備えた燃焼器に対しても適用できる。
The present invention is also applicable to a combustor provided with a premix combustion burner and a diffusion combustion burner.

【0037】なお、火炎温度の予測値に基づいて燃料ガ
ス或いは燃焼用空気の供給量を制御する発明が熱風炉に
おいてなされており、特開昭63−65230 号公報に記載さ
れている。しかし、この発明は空気の湿度を全く考慮し
ていない。
An invention for controlling the supply amount of fuel gas or combustion air based on the predicted value of the flame temperature has been made in a hot blast stove, and is described in JP-A-63-65230. However, the present invention does not consider the humidity of air at all.

【0038】[0038]

【実施例】以下図面に従い本発明の実施例を説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0039】〔実施例1〕図1は本発明の一実施例によ
るガスタービン発電装置の系統図である。
Embodiment 1 FIG. 1 is a system diagram of a gas turbine power generator according to an embodiment of the present invention.

【0040】燃料は燃料タンク39から供給され気化器
72で気化され燃料供給管71へ送られる。燃料は、燃
料流量制御装置64で流量を制御された後、ガスタービ
ン燃焼器21へ送られる。燃料発熱量は燃料発熱量測定
装置1で、燃料流量は燃料流量測定装置2でそれぞれ測
定される。ここで、使用する燃料がLNGなど沸点の低
い燃料の場合には、燃料タンク中で燃料の一部が気化
し、燃料タンク内の圧力が上昇する。このとき燃料タン
クの破壊を防ぐため、タンク内の圧力を燃料タンク内圧
力測定装置43で測定し、タンク内の圧力が制限値を越
えると燃料タンク内圧力調整バルブ12を開き、タンク
内の気体の一部を燃料供給管71へ放出する。タンク内
で気化した気体は沸点の低い成分が多く、通常供給され
る燃料の組成とは異なるため、燃料タンク内圧力調整バ
ルブ12を開くと燃料組成,発熱量が変動する。
The fuel is supplied from the fuel tank 39, vaporized by the vaporizer 72, and sent to the fuel supply pipe 71. After the flow rate of the fuel is controlled by the fuel flow rate control device 64, the fuel is sent to the gas turbine combustor 21. The fuel calorific value is measured by the fuel calorific value measuring device 1, and the fuel flow rate is measured by the fuel flow measuring device 2, respectively. Here, when the fuel to be used is a fuel having a low boiling point such as LNG, a part of the fuel is vaporized in the fuel tank, and the pressure in the fuel tank increases. At this time, in order to prevent the fuel tank from being destroyed, the pressure in the tank is measured by the fuel tank pressure measuring device 43, and when the pressure in the tank exceeds the limit value, the fuel tank pressure adjusting valve 12 is opened, and the gas in the tank is opened. Is discharged to the fuel supply pipe 71. Since the gas vaporized in the tank has many components having a low boiling point and is different from the composition of the fuel normally supplied, when the pressure regulating valve 12 in the fuel tank is opened, the fuel composition and the calorific value fluctuate.

【0041】また、使用する燃料がメタノールなどの水
溶性の燃料の場合には、燃料中に含まれる水分含有率が
火炎安定性や、NOx排出濃度に影響する。この時には
燃料中の水分含有率測定装置19が必要である。メタノ
ール,軽油などを燃料として使用するときにはタンク内
圧力測定装置43,タンク内圧力調整バルブ12,気化
器72は必ずしも必要ない。
When the fuel used is a water-soluble fuel such as methanol, the water content in the fuel affects flame stability and NOx emission concentration. In this case, a device 19 for measuring the water content in the fuel is required. When methanol, light oil, or the like is used as a fuel, the tank pressure measuring device 43, the tank pressure regulating valve 12, and the vaporizer 72 are not necessarily required.

【0042】空気32は空気流量測定装置7で流量を、
大気温度及び湿度測定装置8で温度,湿度を測定された
後、空気圧縮機24に吸入され高圧空気33となる。高
圧空気33は空気圧力測定装置5で圧力を、ガスタービ
ン燃焼器入口気体温度測定装置6で温度を測定された
後、ガスタービン燃焼器21へ送られる。なお、ここで
大気温度及び湿度と空気圧縮機24の特性とから空気圧
縮機24に吸入される空気量が計算できる場合、また、
空気圧縮機24に吸入される空気量一定となるような制
御装置65が備えられている場合には、空気流量測定装
置7は必ずしも必要ではない。
The flow rate of the air 32 is measured by the air flow rate measuring device 7.
After the temperature and humidity are measured by the atmospheric temperature and humidity measuring device 8, the air is sucked into the air compressor 24 and becomes high-pressure air 33. The high-pressure air 33 is sent to the gas turbine combustor 21 after the pressure is measured by the air pressure measurement device 5 and the temperature is measured by the gas temperature measurement device 6 at the gas turbine combustor inlet. Here, when the amount of air sucked into the air compressor 24 can be calculated from the atmospheric temperature and humidity and the characteristics of the air compressor 24,
When the control device 65 is provided so that the amount of air sucked into the air compressor 24 is constant, the air flow measuring device 7 is not necessarily required.

【0043】ガスタービン燃焼器は外筒22と内筒23
とから構成され、外筒22と内筒23の間を高圧空気3
3が流れ、燃焼用空気58として予混合燃焼バーナ59
へ供給される。高圧空気33の一部は内筒冷却用空気5
6として燃焼室61へ供給される。燃焼室61の下流側
には稀釈空気量制御装置42が設けられている。ガスタ
ービンの負荷が小さいときには燃焼用空気58の一部を
稀釈空気57として燃焼器下流側に放出する。燃料は燃
料ノズル40から供給され、燃焼用空気58と混合され
た後予混合燃焼バーナ59で燃焼される。予混合燃焼バ
ーナ59に設けられた保炎器60の作用により保炎器6
0の下流に高温気体の循環流が形成され、この循環流か
らの熱により予混合火炎が安定化される。予混合火炎か
ら発生した気体は、内筒冷却用空気56,稀釈空気57
と混合され高温燃焼気体となり、トランジションピース
を経てガスタービン25へ導かれる。ガスタービン2
5、及びガスタービン25と接続された空気圧縮機2
4、及び発電機26を駆動した高温燃焼気体34は低温
の燃焼排ガス35となり、排煙脱硝装置28へ導かれ
る。低温の燃焼排ガス35中の窒素酸化物は排煙脱硝装
置28中でアンモニアと反応し、窒素へ転換される。ア
ンモニアはアンモニアタンク29から供給され、アンモ
ニア流量制御装置70で流量を制御され、アンモニア流
量測定装置15で流量を測定された後、排煙脱硝装置2
8へ供給される。
The gas turbine combustor has an outer cylinder 22 and an inner cylinder 23.
Between the outer cylinder 22 and the inner cylinder 23.
3 flows as premixed combustion burners 59 as combustion air 58.
Supplied to Part of the high-pressure air 33 is air 5 for cooling the inner cylinder.
6 is supplied to the combustion chamber 61. A dilution air amount control device 42 is provided downstream of the combustion chamber 61. When the load on the gas turbine is small, a part of the combustion air 58 is discharged as diluted air 57 to the downstream side of the combustor. The fuel is supplied from the fuel nozzle 40, mixed with the combustion air 58, and burned by the premixed combustion burner 59. Due to the action of the flame stabilizer 60 provided in the premixed combustion burner 59, the flame stabilizer 6
A circulating stream of hot gas is formed downstream of zero and heat from this circulating stream stabilizes the premixed flame. The gas generated from the premixed flame is cooled by the inner cylinder cooling air 56 and the diluted air 57.
, And becomes a high-temperature combustion gas, and is led to the gas turbine 25 via the transition piece. Gas turbine 2
5 and the air compressor 2 connected to the gas turbine 25
4 and the high-temperature combustion gas 34 that has driven the generator 26 becomes a low-temperature combustion exhaust gas 35 and is guided to the flue gas denitration device 28. Nitrogen oxides in the low temperature flue gas 35 react with ammonia in the flue gas denitration device 28 and are converted to nitrogen. Ammonia is supplied from the ammonia tank 29, the flow rate is controlled by the ammonia flow rate control device 70, and the flow rate is measured by the ammonia flow rate measurement device 15.
8.

【0044】低温の燃焼排ガス35はまた、廃熱回収ボ
イラ30へ導かれる。廃熱回収ボイラ30で発生した蒸
気36により蒸気タービン27が駆動される。この蒸気
タービン27もまた、発電機26と接続されている。蒸
気タービン27を駆動した蒸気36は復水器31で水3
7となり、再び廃熱回収ボイラ30へ供給される。な
お、ここで廃熱回収ボイラ30と排煙脱硝装置28の位
置は逆でも良い。燃焼排ガス35は廃熱回収ボイラ30
を経て煙突38で他のガスタービンからの排ガス69と
混合され、大気中に放出される。
The low temperature flue gas 35 is also led to the waste heat recovery boiler 30. The steam turbine 27 is driven by the steam 36 generated in the waste heat recovery boiler 30. This steam turbine 27 is also connected to the generator 26. The steam 36 that drives the steam turbine 27 is converted into water 3 by the condenser 31.
7 and is supplied to the waste heat recovery boiler 30 again. Here, the positions of the waste heat recovery boiler 30 and the flue gas denitration device 28 may be reversed. The combustion exhaust gas 35 is supplied to the waste heat recovery boiler 30.
After that, the gas is mixed with the exhaust gas 69 from another gas turbine in the chimney 38 and released into the atmosphere.

【0045】図1のガスタービンでは、負荷に応じて燃
料供給量、各バーナへ供給する燃料供給量の配分比,燃
料用空気58と稀釈空気57との配分,排煙脱硝装置2
8へのアンモニア供給量を制御する必要がある。これら
の流量,流量配分は負荷要求信号に従って、図示しない
中央操作室で決定され、それぞれの流量制御装置へ燃料
流量制御信号,燃料流量配分制御信号,空気流量配分制
御信号,アンモニア流量制御信号が送られ、制御され
る。
In the gas turbine of FIG. 1, the fuel supply amount according to the load, the distribution ratio of the fuel supply amount supplied to each burner, the distribution of the fuel air 58 and the dilution air 57, and the flue gas denitration device 2
8 needs to be controlled. These flow rates and flow distribution are determined in accordance with a load request signal in a central operation room (not shown), and a fuel flow control signal, a fuel flow distribution control signal, an air flow distribution control signal, and an ammonia flow control signal are sent to the respective flow control devices. Is controlled.

【0046】図2は、図1のガスタービン発電設備を用
いたときのガスタービン燃焼器21での燃焼制御方法及
び排煙脱硝装置28の制御方法を示す図である。燃焼器
へ供給する燃料流量,各バーナへの燃料流量配分,各バ
ーナへ供給する空気及び稀釈空気の空気流量配分は、負
荷要求に基づき基本制御装置で決定される。基本制御装
置では、予め入力されている基本制御計画に基づき、燃
料流量,配分,空気流量配分を決定する。基本制御計画
には空気温度,湿度,圧力,流量,燃料組成,燃料中の
水分含有量等がある計画値のときの、ガスタービン負荷
に対する各バーナへ供給する空気及び稀釈空気の空気流
量配分,燃焼器へ供給する燃料流量,各バーナへの燃料
流量配分が入力されている。空気温度,湿度,圧力,流
量,燃料組成,燃料中の水分含有量がすべて計画値と同
じときには基本制御計画通りに燃料流量,配分,空気流
量配分を決定すればよいが、計画値と異なるときにはNO
x排出濃度が制限値以下となりかつ火炎の失火が生じな
いよう燃料流量,配分,空気流量配分を補正する必要が
ある。本発明の制御装置には、火炎温度とNOx排出濃
度との関係を関数化した関数1,燃料組成とNOx排出
濃度変化との関係を関数化した関数2,火炎が吹き消え
る火炎温度と混合気体の噴出速度の関係を関数化した関
数3が予め入力されており、この関数1,2,3に基づ
いて燃料流量,配分,空気流量配分を補正する。補正さ
れた燃料流量,配分,空気流量配分は各制御装置へ出力
される。また、アンモニア流量制御装置へも出力され
る。基本制御装置ではNOx排出濃度が低くかつ安定な
火炎が形成されるよう、空気温度,湿度,燃料組成,燃
料中の水分含有量が変化しても火炎温度がほぼ一定に保
たれるよう制御される。ただし、火炎温度が一定でも燃
料組成によりNOx排出濃度は変化するため、燃料組成
の変化に応じてアンモニア流量の制御が必要である。ア
ンモニア流量制御装置では基本制御装置から出力される
火炎温度と、火炎温度が一定のときの燃料組成とNOx
排出濃度変化との関係を関数化した関数2に基づき、ア
ンモニア供給量を決定する。
FIG. 2 is a diagram showing a combustion control method in the gas turbine combustor 21 and a control method of the flue gas denitration device 28 when the gas turbine power generation equipment of FIG. 1 is used. The basic control device determines the fuel flow supplied to the combustor, the fuel flow distribution to each burner, and the air flow distribution of the air supplied to each burner and the dilution air based on the load demand. The basic control device determines the fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution based on a basic control plan input in advance. In the basic control plan, when the air temperature, humidity, pressure, flow rate, fuel composition, water content in fuel, and the like are set to planned values, the air flow distribution of air supplied to each burner and dilution air to the gas turbine load, The fuel flow supplied to the combustor and the fuel flow distribution to each burner are input. When the air temperature, humidity, pressure, flow rate, fuel composition, and water content in the fuel are all the same as the planned values, the fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution can be determined according to the basic control plan. NO
x It is necessary to correct the fuel flow, distribution, and air flow distribution so that the emission concentration does not fall below the limit value and the flame does not misfire. The control device according to the present invention has a function 1, which functions as a function of the relationship between the flame temperature and the NOx emission concentration, a function, which functions as a relationship between the fuel composition and the change in the NOx emission concentration 2, the flame temperature at which the flame blows out and the gas mixture. A function 3, which is a function of the relationship between the ejection speeds of the fuel cells, is input in advance, and the fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution are corrected based on these functions 1, 2, and 3. The corrected fuel flow, distribution, and air flow distribution are output to each control device. It is also output to the ammonia flow control device. The basic control device is controlled so that the flame temperature is kept substantially constant even when the air temperature, humidity, fuel composition, and water content in the fuel change so that a stable flame is formed with a low NOx emission concentration. You. However, even when the flame temperature is constant, the NOx emission concentration changes depending on the fuel composition, and therefore, it is necessary to control the flow rate of ammonia according to the change in the fuel composition. In the ammonia flow control device, the flame temperature output from the basic control device, the fuel composition when the flame temperature is constant, and the NOx
The ammonia supply amount is determined based on a function 2 that functions as a function of the change in the emission concentration.

【0047】図3は、基本制御装置で燃料流量,配分,
空気流量配分を決定する方法を示す図である。まず、負
荷要求に基づき、基本制御計画の燃料流量,配分,空気
流量配分を出力する。次に、空気温度,湿度,圧力,流
量,燃料組成,燃料中の水分含有量の測定結果と基本制
御計画の燃料流量,配分,空気流量配分に基づき各バー
ナの火炎温度を計算する。次に関数1,2,3を参照
し、燃料流量,配分,空気流量配分を基本制御計画値と
したとき、火炎の吹き消えが生じないか、NOx排出濃
度が制限値を越えないか判定する。火炎の吹き消えが生
じる、或いは、NOx排出濃度が制限値を越えると判定
されたときには、燃料流量,配分,空気流量配分を補正
する。次に補正した燃料流量,配分,空気流量配分と空
気温度,湿度,圧力,流量,燃料組成,燃料中の水分含
有量の測定結果に基づき火炎温度を計算し、関数1,
2,3を参照し、火炎の吹き消えが生じないか、NOx
排出濃度が制限値を越えないか判定する。このような操
作を繰返し、火炎の吹き消えが生ぜず、NOx排出濃度
が制限値を越えないと判断された後、決定された燃料流
量,配分,空気流量配分を出力する。なお、燃料流量,
配分,空気流量配分の補正は、このうちの一つについて
のみ行ってもよいし、全てについて行ってもよい。
FIG. 3 shows the basic control unit for controlling the fuel flow rate, distribution,
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for determining an air flow distribution. First, the fuel flow, distribution, and air flow distribution of the basic control plan are output based on the load request. Next, the flame temperature of each burner is calculated based on the measurement results of the air temperature, humidity, pressure, flow rate, fuel composition, water content in fuel, and the fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution in the basic control plan. Next, referring to the functions 1, 2, and 3, when the fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution are set as the basic control plan values, it is determined whether the flame blowout does not occur or the NOx emission concentration does not exceed the limit value. . When it is determined that the flame blows out or the NOx emission concentration exceeds the limit value, the fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution are corrected. Next, the flame temperature is calculated based on the corrected fuel flow rate, distribution, air flow rate distribution and measurement results of the air temperature, humidity, pressure, flow rate, fuel composition, and water content in the fuel.
Refer to 2 and 3 to see if flame blowout occurs or NOx
It is determined whether the emission concentration does not exceed the limit value. Such operations are repeated, and after it is determined that the flame does not blow out and the NOx emission concentration does not exceed the limit value, the determined fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution are output. The fuel flow rate
Correction of distribution and air flow distribution may be performed for only one of them, or may be performed for all of them.

【0048】図4〜図7は、関数1,2,3の例を示
す。ここではグラフの形で示すが、制御装置中には、数
式、或いは数値の形で入力しても良い。
4 to 7 show examples of functions 1, 2, and 3. Here, it is shown in the form of a graph, but may be input in the control device in the form of a mathematical expression or a numerical value.

【0049】図4は関数1の一例であり、各バーナでの
断熱火炎温度とNOx排出濃度との関係を示す図であ
る。関数1には各バーナでのNOx排出濃度の許容上限
界を予め入力する。また、燃料組成についてはある代表
性状を指定する。ここでは代表性状として発熱量を指定
する。
FIG. 4 is an example of the function 1, and shows the relationship between the adiabatic flame temperature and the NOx emission concentration at each burner. In function 1, the allowable upper limit of the NOx emission concentration in each burner is input in advance. Also, a certain representative property is specified for the fuel composition. Here, the heat value is designated as the representative property.

【0050】図5は関数2の一例であり、火炎温度が一
定のときの、燃料発熱量とNOx排出濃度との関係を示
す図である。ここでは、代表性状値の発熱量と実際の発
熱量の比を横軸に、NOx排出濃度比を縦軸にとった。
FIG. 5 is an example of the function 2, and is a diagram showing the relationship between the calorific value of fuel and the NOx emission concentration when the flame temperature is constant. Here, the ratio of the calorific value of the representative property value to the actual calorific value is plotted on the horizontal axis, and the NOx emission concentration ratio is plotted on the vertical axis.

【0051】空気温度,湿度,圧力,流量,燃料組成,
燃料中の水分含有量の測定結果と燃料流量,配分,空気
流量配分とから各バーナでの断熱火炎温度が計算でき
る。断熱火炎温度の計算結果から、図4に基づきNOx
排出濃度が許容限界以下か否かが判定できる。燃料発熱
量が代表性状値と異なるときは、図5を用いて図4から
求められたNOx排出濃度を補正する。
Air temperature, humidity, pressure, flow rate, fuel composition,
The adiabatic flame temperature at each burner can be calculated from the measurement result of the water content in the fuel and the fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution. From the calculation result of the adiabatic flame temperature, based on FIG.
It can be determined whether the emission concentration is below the allowable limit. When the fuel calorific value is different from the representative property value, the NOx emission concentration obtained from FIG. 4 is corrected using FIG.

【0052】図6及び図7は、関数3の一例である。図
6は各バーナでの噴出速度と吹き消えが生じる断熱火炎
温度との関係を示す図である。空気温度,湿度,圧力,
流量,燃料組成,燃料中の水分含有量の測定結果と燃料
流量,配分,空気流量配分とから各バーナでの断熱火炎
温度と噴出速度が求められるので、図6から火炎が失火
するか否かが判定できる。なお、図6の横軸は噴出速度
の代わりに稀釈空気量割合,各バーナへ供給される空気
量、或いは空気流量制御装置の開度等を用いても良い。
図7は稀釈空気量割合と、このときに各バーナで吹き消
えが生じる断熱火炎温度との関係を示した例である。
FIGS. 6 and 7 are examples of the function 3. FIG. FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the ejection speed at each burner and the adiabatic flame temperature at which blowout occurs. Air temperature, humidity, pressure,
The adiabatic flame temperature and jet velocity at each burner can be obtained from the flow rate, fuel composition, the measurement result of the water content in the fuel, and the fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution. Can be determined. The horizontal axis in FIG. 6 may use the dilution air amount ratio, the amount of air supplied to each burner, the opening degree of the air flow control device, or the like instead of the ejection speed.
FIG. 7 is an example showing the relationship between the dilution air amount ratio and the adiabatic flame temperature at which blowout occurs at each burner.

【0053】図8は、基本制御装置で燃料流量,配分,
空気流量配分を決定する方法の他の例を示す図である。
ここでは関数1,2,3は用いず、代わりに基本制御計
画中にガスタービン各負荷での最適な各バーナでの断熱
火炎温度、及び断熱火炎温度の許容範囲を予め入力す
る。断熱火炎温度が許容範囲内であれば、火炎の吹き消
え等は生ぜず、NOx排出濃度も低い。
FIG. 8 shows the basic control unit for controlling the fuel flow rate, distribution,
FIG. 9 is a diagram illustrating another example of a method for determining an air flow distribution.
Here, the functions 1, 2, and 3 are not used, and instead, the optimum adiabatic flame temperature at each burner and the allowable range of the adiabatic flame temperature at each load of the gas turbine are input in advance in the basic control plan. If the adiabatic flame temperature is within the allowable range, the flame does not blow out and the NOx emission concentration is low.

【0054】この方法ではまず、負荷要求にしたがって
基本制御計画から燃料流量,配分,空気流量配分を出力
する。また、最適火炎温度及び断熱火炎温度の許容範囲
を出力する。次に、空気温度,湿度,圧力,流量,燃料
組成,燃料中の水分含有量の測定結果と燃料流量,配
分,空気流量配分に基づき各バーナの断熱火炎温度を計
算し、断熱火炎温度の許容範囲と比較する。比較の結
果、断熱火炎温度の計算結果が許容範囲を越えていると
判断されたときには、燃料流量,配分,空気流量配分を
補正し、補正結果に基づいて断熱火炎温度を計算する。
この操作を繰返し、断熱火炎温度の計算結果が許容範囲
内に入るようにし、燃料流量配分,空気流量配分を出力
する。
In this method, first, the fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution are output from the basic control plan according to the load request. Further, the allowable flame temperature and the allowable range of the adiabatic flame temperature are output. Next, the adiabatic flame temperature of each burner is calculated based on the measurement results of the air temperature, humidity, pressure, flow rate, fuel composition, water content in the fuel and the fuel flow rate, distribution, and air flow distribution, and the allowable adiabatic flame temperature is calculated. Compare with range. As a result of the comparison, when it is determined that the calculation result of the adiabatic flame temperature is outside the allowable range, the fuel flow rate, distribution, and air flow rate distribution are corrected, and the adiabatic flame temperature is calculated based on the correction result.
This operation is repeated so that the calculation result of the adiabatic flame temperature falls within the allowable range, and the fuel flow distribution and the air flow distribution are output.

【0055】なお、燃焼器21内に拡散燃焼バーナと予
混合燃焼バーナが設けられている場合には、図9のよう
にして制御を行うことが望ましい。すなわち、負荷要求
に従って、基本制御計画から、空気流量配分、及び燃料
流量配分を出力する。また、この時の最適なガスタービ
ン出口温度とガスタービン出口温度の許容範囲を出力す
る。演算装置では、空気温度,湿度,圧力,流量,燃料
組成、及び、燃料中の水分含有量の測定結果に基づき、
ガスタービン出口温度が基本制御計画から出力された最
適温度と一致するか、或いは許容範囲内となるよう燃料
流量を決定し、出力する。この方法では空気流量配分、
及び燃料流量配分は変更しないので、燃料流量の調節に
より、各バーナの火炎温度は同じように変化する。従っ
て、ガスタービン出口温度が最適値になるよう燃料流量
を決定すれば、各バーナの火炎温度も最適値となる。こ
の制御方法では、各バーナへ供給される空気量が正確に
わからなくとも、各バーナの火炎温度をほぼ最適の状態
に保つよう燃焼状態が制御できるという特徴がある。
When a diffusion combustion burner and a premix combustion burner are provided in the combustor 21, it is desirable to perform the control as shown in FIG. That is, according to the load request, the air flow distribution and the fuel flow distribution are output from the basic control plan. Also, the optimum gas turbine outlet temperature and the allowable range of the gas turbine outlet temperature at this time are output. The arithmetic unit calculates the air temperature, humidity, pressure, flow rate, fuel composition, and water content in the fuel based on the measurement results.
The fuel flow rate is determined and output so that the gas turbine outlet temperature matches the optimum temperature output from the basic control plan or falls within an allowable range. This method uses air flow distribution,
Since the fuel flow distribution is not changed, the flame temperature of each burner similarly changes by adjusting the fuel flow. Therefore, if the fuel flow rate is determined so that the gas turbine outlet temperature becomes the optimum value, the flame temperature of each burner also becomes the optimum value. This control method has a feature that the combustion state can be controlled so as to keep the flame temperature of each burner at an almost optimum state even if the amount of air supplied to each burner is not accurately known.

【0056】断熱火炎温度の許容範囲及び計算値などは
中央操作室のディスプレイへ出力することが望ましい。
図10はディスプレイへ出力される結果の一例であり、
実施例1に示したガスタービン発電装置を用いたときの
例である。空気流量制御弁の開度と、そのときに火炎が
吹き消えるときの火炎温度、NOx排出量が基準値を上
回るときの火炎温度、及び最適運転条件の火炎温度との
関係が示されている。また、現在の運転状態が示されて
いる。この場合には現在の運転状態は火炎温度が最適値
よりもやや低く、最適運転条件とするためには燃料供給
量を増加して火炎温度を高くするか、或いは空気流量制
御弁の開度を大きくする必要があることがわかる。
It is desirable that the allowable range of the adiabatic flame temperature, the calculated value, and the like be output to a display in the central control room.
FIG. 10 is an example of a result output to the display,
This is an example when the gas turbine power generator shown in Embodiment 1 is used. The relationship between the opening degree of the air flow control valve, the flame temperature when the flame blows out at that time, the flame temperature when the NOx emission exceeds a reference value, and the flame temperature under the optimum operation condition is shown. Also, the current operation state is shown. In this case, the current operating condition is that the flame temperature is slightly lower than the optimum value, and in order to obtain the optimum operating condition, the fuel supply amount is increased to increase the flame temperature, or the opening degree of the air flow control valve is increased. It turns out that it is necessary to increase.

【0057】このほかに要求負荷とそれに対する最適な
ガスタービン出口温度との関係を表示したりすることも
望ましい。もとろんこれらに限定されるものではない。
In addition, it is also desirable to display the relationship between the required load and the optimum gas turbine outlet temperature. Of course, it is not limited to these.

【0058】〔実施例2〕図11は、実施例1のガスタ
ービン発電装置を用い、空気湿度,燃料発熱量,ガスタ
ービン負荷の経時変化を予測し、予測結果に基づき燃焼
状態を制御する方法の一例である。まず、現在までの空
気湿度,燃料発熱量,ガスタービン負荷の経時変化を測
定し、温度,発熱量,負荷変化予測装置へ入力する。温
度,発熱量,負荷変化予測装置では測定結果、過去の運
転データ、及び、温度,発熱量,負荷変化へ影響を与え
る因子、例えば燃料タンクの圧力,天気予報等、に基づ
き、将来の空気湿度,燃料発熱量,ガスタービン負荷の
経時変化を予測する。この予測結果を基本制御装置へ入
力し、基本制御装置ではこの入力結果に基づき、関数
1,2,3及び基本制御計画を参照して、空気流量配
分,燃料流量配分,燃料供給量の予測結果を出力する。
[Embodiment 2] FIG. 11 shows a method of using the gas turbine power generator of Embodiment 1 to predict changes over time in air humidity, fuel calorific value, and gas turbine load, and control the combustion state based on the prediction results. This is an example. First, the changes over time in the air humidity, fuel heat value, and gas turbine load up to the present are measured and input to the temperature, heat value, and load change prediction device. The temperature, calorific value and load change predicting device are based on measurement results, past operation data, and factors affecting the temperature, calorific value, and load change, such as fuel tank pressure and weather forecast, based on the future air humidity. , Fuel calorific value and gas turbine load over time are predicted. The prediction result is input to the basic control device, and the basic control device refers to the functions 1, 2, and 3 and the basic control plan based on the input result, and predicts the air flow distribution, the fuel flow distribution, and the fuel supply amount. Is output.

【0059】このように予め運転状態を予測すれば、急
激な燃料発熱量等の変化に対しても速やかに追従するこ
とができる。
By predicting the operating state in advance in this way, it is possible to quickly follow a sudden change in the amount of heat generated by the fuel.

【0060】本発明のガスタービン発電装置を用いるこ
とで、季節変化,燃料組成変化,設置する地域等による
NOx排出量の変化を最小にし、常に低NOxでありか
つ火炎安定性を良好に保つことが可能になる。その結
果、ガスタービン発電設備に設置された脱硝装置で使用
するアンモニア量を低減できるが、本発明のガスタービ
ン発電装置を用い、精度良く燃焼状態を制御すると、脱
硝装置を不要とすることもできる。一般に、脱硝装置を
不要とするにはガスタービン燃焼器から排出されるNO
x濃度が16%O2 換算値で10ppm 以下とする必要が
あるとされる。
By using the gas turbine power generator of the present invention, it is possible to minimize the change in NOx emission due to seasonal changes, fuel composition changes, installation areas, etc., to always maintain low NOx and to maintain good flame stability. Becomes possible. As a result, the amount of ammonia used in the denitration device installed in the gas turbine power generation equipment can be reduced. However, if the combustion state is controlled accurately using the gas turbine power generation device of the present invention, the denitration device can be eliminated. . Generally, in order to eliminate the need for a denitration device, the NO exhausted from the gas turbine combustor is required.
It is said that the x concentration needs to be 10 ppm or less in terms of 16% O 2 .

【0061】図12は断熱火炎温度とNOx濃度との関
係の一例を示す図であり、図13は断熱火炎温度と噴出
速度の関係を示す図である。いずれも大気圧下で測定し
た結果である。NOx濃度は一般に圧力の0.5 乗に比
例して増加するといわれており、ガスタービン発電装置
での燃焼圧力は一般に10〜16気圧程度である。燃焼
圧力が10気圧の時にNOx濃度を10ppm 以下とする
には、大気圧下でのNOx濃度をおよそ3.2ppm以下
に、16気圧の時のNOx濃度を10ppm 以下とするに
は、大気圧下でのNOx濃度をおよそ2.5ppm以下にす
る必要がある。図12の結果をもとに燃焼圧力が10〜
16気圧のもとでNOx濃度を10ppm以下とする条件
を考えると、燃焼器によって多少異なるが、断熱火炎温
度をおよそ1890〜1970K以下とする必要があ
る。一方、断熱火炎温度が1650〜1720K以下と
なると、噴出速度に依らず火炎が吹き消える。従って、
ガスタービン燃焼器内に設けられた予混合火炎の断熱火
炎温度を、およそ1650〜1970Kの間に保つこと
が脱硝装置を不要とするために必要な運転条件であると
考えられる。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the relationship between the adiabatic flame temperature and the NOx concentration, and FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the adiabatic flame temperature and the ejection speed. All are the results measured under atmospheric pressure. It is generally said that the NOx concentration increases in proportion to the 0.5 power of the pressure, and the combustion pressure in the gas turbine power generator is generally about 10 to 16 atm. In order to reduce the NOx concentration to 10 ppm or less when the combustion pressure is 10 atm, the NOx concentration at atmospheric pressure should be approximately 3.2 ppm or less, and to reduce the NOx concentration at 16 atm to 10 ppm or less. The NOx concentration at about 2.5 ppm or less. Based on the results of FIG.
Considering the condition that the NOx concentration is 10 ppm or less under 16 atm, the adiabatic flame temperature needs to be approximately 1890 to 1970K or less, depending on the combustor. On the other hand, when the adiabatic flame temperature becomes 1650-1720K or lower, the flame blows out regardless of the ejection speed. Therefore,
It is considered that maintaining the adiabatic flame temperature of the premixed flame provided in the gas turbine combustor between about 1650 to 1970 K is a necessary operating condition for eliminating the need for a denitration device.

【0062】本発明がなされるに至った実験結果の一例
について以下に述べる。図14は、空気予熱温度を29
8K〜667K、空気比を0.7〜1.9、空気湿度を0.
0094〜0.023kg/kg 、噴出速度を5〜12n/sの
範囲で変えて測定した実験結果を、断熱火炎温度とNO
x排出濃度との関係で整理したものである。図中の測定
点に矢印で示した数字は空気比である。数字を記してい
ない測定点の空気比は1.2〜1.9である。空気比が
1.05 以上の空気過剰火炎についてみると、同一の燃
料を用いたときには、火炎温度が同じであれば、空気予
熱温度,空気比,空気湿度が異なってもNOx濃度はほ
ぼ同じである。即ち、火炎温度を一定に保つよう燃焼状
態を制御すれば、空気予熱温度,空気比,空気湿度が変
化しても、常にNOx濃度を低く保つことができる。
An example of the experimental results that led to the present invention will be described below. FIG. 14 shows that the air preheating temperature is 29
8K to 667K, air ratio 0.7 to 1.9, air humidity 0.7.
[0094] The experimental results obtained by changing the ejection speed in the range of 5 to 12 n / s and the adiabatic flame temperature and NO
It is arranged in relation to x emission concentration. The numbers indicated by arrows at the measurement points in the figure are the air ratios. The air ratio of the measurement points without numbers is 1.2 to 1.9. Regarding an excess air flame having an air ratio of 1.05 or more, when the same fuel is used, if the flame temperature is the same, the NOx concentration is substantially the same even if the air preheating temperature, the air ratio, and the air humidity are different. is there. That is, if the combustion state is controlled so as to keep the flame temperature constant, the NOx concentration can always be kept low even if the air preheating temperature, the air ratio, and the air humidity change.

【0063】ただし、空気比が1.0 以下の火炎では、
最高火炎温度とNOx濃度との間に相関はみられないの
で、上記の燃焼状態の制御方法は空気過剰の火炎を形成
するときに有効である。
However, for a flame having an air ratio of 1.0 or less,
Since there is no correlation between the maximum flame temperature and the NOx concentration, the above-described method of controlling the combustion state is effective when forming a flame with excess air.

【0064】図14では、燃料としてメタン及びプロパ
ンを使用した。図からわかるように、火炎温度が一定で
あっても燃料性状が異なればNOx濃度は変化する。プ
ロパン火炎からはNOxが排出されやすく、同じ火炎温
度で比較すると、メタン火炎からのNOx濃度より約2
5%高くなる。また、メタン火炎からのNOx濃度と同
じにするためには、火炎温度を30〜40K低くする必
要がある。
In FIG. 14, methane and propane were used as fuel. As can be seen from the figure, even if the flame temperature is constant, the NOx concentration changes if the fuel properties are different. NOx is easily emitted from propane flame, and when compared at the same flame temperature, the NOx concentration from the methane flame is about 2
5% higher. Further, in order to make the same as the NOx concentration from the methane flame, it is necessary to lower the flame temperature by 30 to 40K.

【0065】図15は、燃料組成を変えたときのNOx
濃度を、燃料1分子中の平均炭素数で整理した結果であ
る。燃料発熱量で整理したときと同様にエタン火炎から
のNOx濃度は、同じ平均炭素数のメタン−プロパン混
合燃料を用いたときとほぼ同じである。この結果から、
火炎温度を一定とし、燃料組成を変えたときのNOx濃度
は、燃料組成が不明でも燃料発熱量或いは燃料1分子中
の平均炭素数がわかればほぼ確定できることがわかる。
FIG. 15 is a graph showing NOx when the fuel composition is changed.
This is a result of organizing the concentration by the average number of carbon atoms in one fuel molecule. The NOx concentration from the ethane flame is almost the same as when the methane-propane mixed fuel having the same average carbon number is used, as in the case of organizing the fuel calorific value. from this result,
It is understood that the NOx concentration when the flame temperature is kept constant and the fuel composition is changed can be almost determined even if the fuel composition is unknown, if the calorific value of the fuel or the average number of carbon atoms in one fuel molecule is known.

【0066】図16は、空気予熱温度,空気湿度、及び
燃料組成を変えて測定した、CO排出濃度と空気比との
関係である。空気比が1.2 付近ではいずれの火炎から
もCOは排出されないが、ある空気比以上となるとCO
排出濃度が急激に高くなる。ただし、CO排出濃度が急
激に高くなる空気比は空気予熱温度,空気湿度、及び燃
料組成の違いにより異なる。
FIG. 16 shows the relationship between the CO emission concentration and the air ratio measured by changing the air preheating temperature, the air humidity, and the fuel composition. When the air ratio is around 1.2, no CO is emitted from any of the flames.
The emission concentration increases rapidly. However, the air ratio at which the CO emission concentration sharply increases differs depending on the air preheating temperature, air humidity, and fuel composition.

【0067】図17は、図16の結果を断熱火炎温度で
整理したものである。CO排出濃度が急激に高くなると
きの火炎温度は空気予熱温度,空気湿度、及び燃料組成
の違いによらずほぼ一定である。燃料組成が同じときに
は、CO排出濃度の絶対値も火炎温度がわかればほぼ確
定できる。
FIG. 17 shows the results of FIG. 16 arranged by adiabatic flame temperature. The flame temperature when the CO emission concentration rises sharply is almost constant irrespective of the difference between the air preheating temperature, the air humidity, and the fuel composition. When the fuel composition is the same, the absolute value of the CO emission concentration can be substantially determined if the flame temperature is known.

【0068】図18は、振動燃焼が発生する断熱火炎温
度と噴出速度との関係をまとめたものである。振動燃焼
発生条件についても図13に示した吹き消え限界と同様
に火炎温度で整理すると燃焼器毎に1本の曲線でまとめ
られる。
FIG. 18 summarizes the relationship between the adiabatic flame temperature at which oscillating combustion occurs and the ejection speed. As for the oscillating combustion conditions, when the flame temperatures are arranged in the same manner as in the blowout limit shown in FIG. 13, one curve is obtained for each combustor.

【0069】以上の結果をまとめると以下の結論が得ら
れる。
The following conclusions are obtained by summarizing the above results.

【0070】(a)同じ燃焼器,バーナ,保炎手段を用
いた空気比1.05 以上の予混合火炎については、火炎
温度で燃焼状態を整理すると、CO発生条件,吹き消え
条件,振動燃焼の発生条件は燃料組成,空気湿度、及び
予熱温度に依存せず、ほぼ確定する。燃料発熱量または
燃料1分子中の平均炭素数がわかれば、NOx排出濃度
もほぼ確定する。
(A) For a premixed flame having an air ratio of 1.05 or more using the same combustor, burner, and flame holding means, the combustion state is organized according to the flame temperature. The generation conditions are almost fixed without depending on the fuel composition, air humidity, and preheating temperature. If the calorific value of the fuel or the average number of carbon atoms in one molecule of the fuel is known, the NOx emission concentration is almost determined.

【0071】(b)従って、燃料組成,空気湿度、及び
予熱温度が変化しても火炎温度が変化しないようバーナ
へ供給する燃料量及び/或いは空気量を制御すれば、火
炎の吹き消え、CO発生,振動燃焼の発生は生じない。
また、燃料組成の変化によるNOx排出濃度の変化も最
小にできる。
(B) Therefore, if the amount of fuel and / or the amount of air supplied to the burner is controlled so that the flame temperature does not change even if the fuel composition, air humidity, and preheating temperature change, the flame blows out and CO No generation or generation of oscillating combustion occurs.
Further, a change in the NOx emission concentration due to a change in the fuel composition can be minimized.

【0072】(c)火炎温度が一定のときの燃料発熱量
または燃料1分子中の平均炭素数がNOx排出濃度に与
える影響が既知であり、(b)に示すように燃焼状態を
制御する場合には、燃料発熱量または燃料1分子中の平
均炭素数の変化を検知すればNOx排出濃度は確定す
る。従って、排煙脱硝装置へ供給するアンモニア量も確
定する。
(C) When the effect of the calorific value of the fuel or the average number of carbon atoms in one molecule on the NOx emission concentration when the flame temperature is constant is known, and the combustion state is controlled as shown in (b) The NOx emission concentration is determined by detecting the change in the calorific value of the fuel or the average number of carbon atoms in one molecule of the fuel. Therefore, the amount of ammonia supplied to the flue gas denitration device is also determined.

【0073】[0073]

【発明の効果】本発明によれば、大気温度,湿度,燃料
組成変化等によるNOx排出量の変化を最小にし、低N
Oxであり、火炎安定性を良好に保つことができる。
According to the present invention, a change in NOx emission due to a change in atmospheric temperature, humidity, fuel composition and the like is minimized, and a low N
Ox, and can maintain good flame stability.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】実施例1のガスタービン発電装置の系統図。FIG. 1 is a system diagram of a gas turbine power generator according to a first embodiment.

【図2】ガスタービン燃焼器の燃焼制御方法、及び脱硝
装置へ供給するアンモニア流量の制御方法を示す概念
図。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a combustion control method of a gas turbine combustor and a control method of an ammonia flow supplied to a denitration device.

【図3】本発明の基本となる制御装置で、ガスタービン
燃焼器へ供給する燃料流量,燃料配分,空気流量配分を
決定する方法の一例を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a method for determining a fuel flow, a fuel distribution, and an air flow distribution to be supplied to a gas turbine combustor by a control device that is a basis of the present invention.

【図4】制御装置へ入力される、火炎温度とNOx排出
濃度との関係を関数化した関数の一例を示す図。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a function input to a control device, the function being a function of the relationship between the flame temperature and the NOx emission concentration.

【図5】制御装置へ入力される、火炎温度が一定のとき
のNOx排出濃度変化と燃料発熱量比との関係を関数化
した関数の一例を示す図。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a function input to a control device, which is a function of a relationship between a change in NOx emission concentration and a fuel calorific value ratio when the flame temperature is constant.

【図6】制御装置へ入力される、噴出速度と吹き消えが
生じる火炎温度との関係を関数化した関数の一例を示す
図。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a function input to a control device, which is a function of a relationship between an ejection speed and a flame temperature at which blowout occurs.

【図7】制御装置へ入力される、稀釈空気量割合と吹き
消えが生じる火炎温度との関係を関数化した関数の一例
を示す図。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a function input to the control device, which is a function of a relationship between a dilution air amount ratio and a flame temperature at which blow-off occurs.

【図8】本発明の他の例による制御装置で、ガスタービ
ン燃焼器へ供給する燃料流量,燃料配分,空気流量配分
を決定する方法の他の一例を示す図。
FIG. 8 is a diagram showing another example of a method for determining a fuel flow, a fuel distribution, and an air flow distribution to be supplied to a gas turbine combustor by a control device according to another example of the present invention.

【図9】拡散燃焼バーナを有する燃焼機を備えたガスタ
ービン発電装置を用いたときの基本制御装置で、ガスタ
ービン燃焼器へ供給する燃料流量,燃料配分,空気流量
配分を決定する方法の一例を示す図。
FIG. 9 shows an example of a method for determining a fuel flow rate, a fuel distribution, and an air flow rate distribution to be supplied to a gas turbine combustor by a basic control device when a gas turbine power generator including a combustor having a diffusion combustion burner is used. FIG.

【図10】燃焼診断結果の表示方法の一例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing an example of a display method of a combustion diagnosis result.

【図11】ガスタービン負荷,空気湿度,燃料発熱量の
変化を予測し、燃焼状態を制御する方法の一例を示す概
念図。
FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of a method of predicting changes in a gas turbine load, air humidity, and fuel calorific value and controlling a combustion state.

【図12】断熱火炎温度とNOx排出濃度との関係を示
す図。
FIG. 12 is a diagram showing a relationship between adiabatic flame temperature and NOx emission concentration.

【図13】断熱火炎温度と噴出速度との関係を示す図。FIG. 13 is a diagram showing a relationship between adiabatic flame temperature and ejection speed.

【図14】予混合火炎の火炎温度とNOx排出濃度との
関係を示す図。
FIG. 14 is a view showing the relationship between the flame temperature of a premixed flame and the NOx emission concentration.

【図15】予混合火炎の火炎温度が一定のときの、燃料
一分子中の平均炭素数とNOx排出濃度との関係を示す
図。
FIG. 15 is a view showing the relationship between the average carbon number in one molecule of fuel and the NOx emission concentration when the flame temperature of the premixed flame is constant.

【図16】空気温度,湿度,燃料組成がそれぞれ異なる
ときの、予混合火炎の空気比とCO排出濃度との関係を
示す図。
FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the air ratio of the premixed flame and the CO emission concentration when the air temperature, humidity, and fuel composition are different from each other.

【図17】予混合火炎の火炎温度とCO排出濃度との関
係を示す図。
FIG. 17 is a diagram showing the relationship between the flame temperature of a premixed flame and the CO emission concentration.

【図18】空気温度,湿度,燃料組成がそれぞれ異なる
ときの、噴出速度とこの時振動燃焼が生じる火炎温度と
の関係を示す図。
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the ejection speed and the flame temperature at which oscillating combustion occurs when the air temperature, humidity, and fuel composition are different.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…燃料発熱量測定装置、2…燃料流量測定装置、5…
空気圧力測定装置、6…ガスタービン燃焼器入口気体温
度測定装置、7…空気流量測定装置、8…大気温度及び
湿度測定装置、15…アンモニア流量測定装置、19…
燃料中の水分含有量測定装置、21…ガスタービン燃焼
器、24…空気圧縮機、25…ガスタービン、26…発
電機、27…蒸気タービン、28…脱硝装置、39…燃
料タンク、40…燃料ノズル。
1 ... fuel calorific value measuring device, 2 ... fuel flow rate measuring device, 5 ...
Air pressure measuring device, 6 ... Gas turbine combustor inlet gas temperature measuring device, 7 ... Air flow measuring device, 8 ... Atmospheric temperature and humidity measuring device, 15 ... Ammonia flow measuring device, 19 ...
Moisture content measuring device for fuel, 21 gas turbine combustor, 24 air compressor, 25 gas turbine, 26 generator, 27 steam turbine, 28 denitrification device, 39 fuel tank, 40 fuel nozzle.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 忠孝 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 黒田 倫夫 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (72)発明者 小豆畑 茂 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式 会社 日立製作所 日立工場内 (56)参考文献 特開 平2−33419(JP,A) 特開 昭51−5634(JP,A) 特開 昭52−84309(JP,A) 特開 平7−57822(JP,A) 特開 平3−36409(JP,A) 特開 昭61−212317(JP,A) 特開 昭63−88021(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23C 11/00 F23C 1/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Tadataka Murakami 4026 Kuji-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Within Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. Hitachi, Ltd., Hitachi Plant (72) Inventor Shigeru Azumidahata 3-1-1, Sakaimachi, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi, Ltd., Hitachi Plant (56) References JP-A-2-33419 (JP, A) JP-A Sho JP-A-51-5634 (JP, A) JP-A-52-84309 (JP, A) JP-A-7-57822 (JP, A) JP-A-3-36409 (JP, A) JP-A-61-212317 (JP, A) A) JP-A-63-88021 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) F23C 11/00 F23C 1/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 燃料と空気の混合流を噴出し火炎を形成す
る予混合燃焼バーナを備えた燃焼器と、該バーナに供給
する空気の圧縮機と、該燃焼器から排出される燃焼ガス
により駆動される、前記空気圧縮機と接続されたガスタ
ービンと、該ガスタービンの負荷変動に応じて燃焼器に
制御指令を送る中央操作室と、前記ガスタービンと接続
された発電機とを具備したガスタービン発電装置におい
て、 前記バーナに流入する燃料の組成と空気の水分濃度と空
気の温度及び空気比に基づいて得られた火炎温度の計算
値が予めガスタービンの負荷に対応して設定した許容範
囲に入るように該バーナに供給する燃料及び/或いは空
気の量を制御する燃焼制御手段を備えたことを特徴とす
るガスタービン発電装置。
1. A combustor having a premixed combustion burner for emitting a mixed flow of fuel and air to form a flame, a compressor for supplying air to the burner, and a combustion gas discharged from the combustor. A gas turbine connected to the air compressor to be driven, a central operation room for sending a control command to a combustor in accordance with a load change of the gas turbine, and a generator connected to the gas turbine. In the gas turbine power generator, the calculated value of the flame temperature obtained based on the composition of the fuel flowing into the burner, the moisture concentration of the air, the temperature of the air, and the air ratio may be set in advance according to the load of the gas turbine. A gas turbine power generator, comprising: combustion control means for controlling the amount of fuel and / or air supplied to the burner so as to fall within the range.
【請求項2】 請求項1において、前記中央操作室の制御
部にガスタービンの負荷と前記予混合燃焼バーナへ供給
する空気量、及びガスタービンの負荷と前記予混合燃焼
バーナで形成される火炎の温度または断熱火炎温度とを
関係づけたプログラムを備えたことを特徴とするガスタ
ービン発電装置。
2. A flame formed by a load of a gas turbine and an amount of air supplied to the premixed combustion burner to a control unit of the central operation room, and a flame formed by the load of the gas turbine and the premixed combustion burner. A gas turbine power generator, comprising: a program for associating the temperature with the temperature or the adiabatic flame temperature.
【請求項3】 請求項1において、燃料発熱量,空気湿度
及び空気温度の測定結果と前記予混合燃焼バーナへ供給
する空気量、及びガスタービンの負荷と前記予混合燃焼
バーナで形成される火炎の温度または断熱火炎温度とを
関係づけたプログラムに基づき、燃料供給量,各バーナ
への燃料配分比、及び/或いは各バーナへの空気配分比
の少なくとも一つを決定する手段を備えたことを特徴と
するガスタービン発電装置。
3. A flame formed by a fuel calorific value, a measurement result of air humidity and an air temperature, an amount of air supplied to the premixed combustion burner, a load of a gas turbine, and a flame formed by the premixed combustion burner. Means for determining at least one of a fuel supply amount, a fuel distribution ratio to each burner, and / or an air distribution ratio to each burner based on a program relating the temperature of the fuel or the adiabatic flame temperature. Characteristic gas turbine power generator.
【請求項4】 請求項1において、前記ガスタービンから
排出される燃焼排ガス中の窒素酸化物と還元ガスとを反
応させる排煙脱硝装置を備え、火炎温度が同じときの燃
料の発熱量、または燃料1分子中の平均炭素数とNOx
排出濃度との関係を対応付けたプログラムを該排煙脱硝
装置の制御部に備えたことを特徴とするガスタービン発
電装置。
4. The method of claim 1, comprising a flue gas denitration apparatus of reacting with the nitrogen oxides in the combustion exhaust gas discharged the reducing gas from the gas turbine, the heating value of the fuel when the flame temperature is the same, or Average carbon number and NOx in one fuel molecule
A gas turbine power generator, characterized in that a control unit of the flue gas denitration apparatus is provided with a program that associates the relation with the emission concentration.
【請求項5】 負荷要求信号出力手段を備えた燃焼装置に
接続され、該燃焼装置から排出される排ガスを大気へ放
出する脱硝装置の制御方法であって、 前記負荷要求信号出力手段に接続された基本制御装置に
アンモニア流量制御装置を接続し、空気温度,空気湿
度,空気圧力,燃料組成、及び燃焼装置へ供給される水
分量のうち少なくとも一つを、前記負荷要求信号出力手
段或いは前記アンモニア流量制御装置に入力し、アンモ
ニア注入量を制御する信号を補正することを特徴とする
脱硝装置の制御方法。
5. A control method for a denitration device connected to a combustion device having a load request signal output means and discharging exhaust gas discharged from the combustion device to the atmosphere, wherein the control device is connected to the load request signal output means. An ammonia flow control device connected to the basic control device, and at least one of air temperature, air humidity, air pressure, fuel composition, and the amount of water supplied to the combustion device is output to the load request signal output means or the ammonia. A method for controlling a denitration device, comprising: correcting a signal input to a flow rate control device to control an ammonia injection amount.
【請求項6】 負荷要求信号出力手段を備えた燃焼装置に
接続され、該燃焼装置から排出される排ガスを大気へ放
出する脱硝装置の制御装置であって、 前記負荷要求信号出力手段と基本制御装置とを接続し、
該基本制御装置とアンモニア流量制御装置を接続し、空
気温度,空気湿度,空気圧力,燃料組成、及び燃焼装置
へ供給される水分量のうち少なくとも一つを前記負荷要
求信号出力手段或いは前記アンモニア流量制御装置に入
力する手段と、前記入力された入力値に基づきアンモニ
ア注入量を制御する信号を補正する手段とを備えたこと
を特徴とする脱硝装置の制御装置。
6. A control device for a denitration device connected to a combustion device provided with a load request signal output means and discharging exhaust gas discharged from the combustion device to the atmosphere, wherein the load request signal output means and basic control Connect with the device,
The basic control device and the ammonia flow control device are connected, and at least one of air temperature, air humidity, air pressure, fuel composition, and the amount of water supplied to the combustion device is output to the load request signal output means or the ammonia flow rate. A control device for a denitration device, comprising: means for inputting to a control device; and means for correcting a signal for controlling an ammonia injection amount based on the input value input.
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