JP4131884B2 - NOx concentration suppression device for combined cycle power plant - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置に係り、特に、起動運転時、ガスタービンプラントから排出される排ガス中に含まれているＮＯｘ濃度を低く抑えたコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近の火力発電プラントは、コンベンショナル発電プラントに較べてプラント熱効率が高い点、起動特性が優れている点が評価され、ガスタービンプラントに、蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合わせたコンバインドサイクル発電プラントが数多く運用されている。
【０００３】
このコンバインドサイクル発電プラントは、公害規制値の観点からガスタービンプラントに良質の燃料、例えばＬＮＧを使用し、ＮＯｘ濃度の発生を低く抑えている。
【０００４】
ＮＯｘの発生要因には、フューエルＮＯｘと称して燃料中に含まれる窒素化合物の分解酸化により生成されるものと、サーマルＮＯｘと称して燃焼中に空気に含まれる窒素が酸化して生成されるものとがある。コンバインドサイクル発電プラントは、良質の燃料を使用しているので、ガスタービンプラントから排出される排ガス中に含まれているＮＯｘ濃度としてサーマルＮＯｘが大部分を占めている。
【０００５】
サーマルＮＯｘを低く抑える手段を備えたコンバインドサイクル発電プラントには、図７に示す構成のものがある。
【０００６】
コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラント１、蒸気タービンプラント２、排熱回収ボイラ３を備え、ガスタービンプラント１から排出される排ガスを熱源として排熱回収ボイラ３で蒸気を発生させ、その蒸気を蒸気タービンプラント２に案内し、蒸気のエネルギを利用して発電機４を回転駆動するものであり、排熱回収ボイラ３に脱硝装置５を設置している。
【０００７】
脱硝装置５は、ガスタービンプラント１から排出された排ガス中に含まれるＮＯｘ濃度を触媒により化学反応させ、ＮＯｘ濃度を低くしてからスタック６を介して大気に放出している。
【０００８】
このように、最近のコンバインドサイクル発電プラントは、脱硝装置５の化学反応力を利用してＮＯｘ濃度を低く抑え公害規制値以内に維持させていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図７で示したコンバインドサイクル発電プラントは、排熱回収ボイラ３に脱硝装置５を設置しているので、ＮＯｘ濃度を低く抑える好結果を発揮しているものの、それでもいくつかの問題がある。
【００１０】
一般に、脱硝装置５は、ガスタービンプラント１から排出される排ガスの温度が２００℃以上にならないと触媒の反応効率がきわめて低くなってきている。このため、コンバインドサイクル発電プラントは、起動運転時、ガスタービンプラント１から排出される排ガスの温度が低くなっており、脱硝装置５によりＮＯｘ濃度を低く抑えることができず、公害規制値を超える問題点があった。
【００１１】
また、この種の手段は、アンモニアによる乾式接触還元法と称して気化され、空気で希釈化したアンモニアを排ガスに投入し、その混合気体を脱硝装置の触媒に反応させ水と窒素とに分解させているが、起動運転時のように排ガスの温度が低いと、触媒との間で未反応のアンモニアが多く出、逆に環境問題の可能性があった。
【００１２】
本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、起動運転時、温度の低い排ガスを強制的に高め、脱硝装置の触媒反応効率を高めてＮＯｘ濃度を低くさせたコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置は、上記目的を達成するために、請求項１に記載したように、ガスタービンプラントに、蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合わせ、この排熱回収ボイラに脱硝装置を収容させたコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置において、起動運転時、上記排熱回収ボイラの脱硝装置に上記ガスタービンプラントから排出された排ガスを供給するガスタービン排気管に、加熱手段を設けるとともに、この加熱手段を起動・停止または開弁・閉弁させる制御手段を備え、前記ガスタービンプラントから排出される排ガスを加熱させる加熱手段は、押込み通風機と加熱装置とを組み合わせたものである。
【００１６】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置は、上記目的を達成するために、請求項２に記載したように、前記加熱手段を起動・停止または開弁・閉弁させる制御手段は、起動・停止指令部からの設定温度信号と、ガスタービン排気温度検出器からの検出温度信号または脱硝温度検出器からの検出温度信号に基づいて起動・停止または開弁・閉弁信号を演算する制御演算部であることを特徴とするものである。
【００１７】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置は、上記目的を達成するために、請求項３に記載したように、ガスタービンプラントに、蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合わせ、この排熱回収ボイラに脱硝装置を収容させたコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置において、上記ガスタービンプラントを複数のガスタービンプラントに構成し、起動運転時、一つのガスタービンプラントから排出された排ガスを、第１ガスタービン排気管を介して上記排熱回収ボイラの脱硝装置に供給する際、別のガスタービンプラントから排出される高温排ガスを上記第１ガスタービン排気管に供給する第２ガスタービン排気管を備えたものである。
【００１８】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置は、上記目的を達成するために、請求項４に記載したように、前記第２ガスタービン排気管に、抽気弁を備えたものである。
【００１９】
また、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置は、上記目的を達成するために、請求項５に記載したように、前記抽気弁に、制御指令部からの設定温度信号と、起動運転中のガスタービンプラントのガスタービン排気温度検出器からの検出温度信号または脱硝温度検出器からの検出温度信号に基づいて開弁・閉弁信号を演算する制御演算部を備えたものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置の実施形態を図面および図中に付した符号を引用して説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置の第１実施形態を示す概略系統図である。
【００２２】
コンバインドサイクル発電プラントは、ガスタービンプラント７、蒸気タービンプラント８、排熱回収ボイラ９を備えた構成になっている。
【００２３】
ガスタービンプラント７は、空気圧縮機１０、ガスタービン燃焼器１１、ガスタービン１２、発電機１３を備え、空気圧縮機１０で吸い込んだ大気を圧縮して高圧空気にしてガスタービン燃焼器１１に案内し、ここで燃料を加えて燃焼ガスを生成し、その燃焼ガスをガスタービン１２で膨張仕事をさせ、膨張仕事により得た回転トルクで発電機１３を駆動する。
【００２４】
また、ガスタービンプラント７は、ガスタービン１２で膨張仕事を終えた排ガスをガスタービン排気管１４を介して排熱回収ボイラ９に供給する。
【００２５】
排熱回収ボイラ９は、器内に過熱器、蒸発器等の多くの熱交換器１５および脱硝装置１６を収容し、ガスタービン排気管１４から供給された排ガスを熱源として熱交換器１５で蒸気を発生させるとともに、排ガスを脱硝装置１６の触媒に接触させて水と窒素とに分解させ、ＮＯｘ濃度を低く抑えた後、スタック１７から大気に放出させている。
【００２６】
また蒸気タービンプラント８は、蒸気タービン１８、発電機１９、復水器２０、給水ポンプ２１を備え、排熱回収ボイラ９の熱交換器１５から供給された蒸気を蒸気タービン１８で膨張仕事をさせ、膨張仕事により得た回転トルクで発電機１９を駆動する。さらに蒸気タービン１８は、膨張仕事を終えたタービン排気を復水器２０に供給して凝縮させ、常温水（復水・給水）にして給水ポンプ２１を介して排熱回収ボイラ９に還流させている。
【００２７】
一方、ガスタービン排気管１４には、押込み通風機２２と加熱装置２３とが設けられている。押込み通風機２２と加熱装置２３は、図２に示すように、起動・停止指令部２４からの指令を受けて起動および停止信号を演算する制御演算部２５を備えている。
【００２８】
次に作用を説明する。
【００２９】
押込み通風機２２および加熱装置２３は、ガスタービン１２から排出される排ガスが、排熱回収ボイラ９に収容された脱硝装置１６と触媒反応を行う温度、例えば２００℃以上になるまで駆動される。
【００３０】
まず、起動運転時、制御演算部２５は、起動・停止指令部２４から指令された設定温度信号を、ガスタービン排ガス温度検出器２６からの検出温度信号とを突合わせ、偏差が出ると、偏差に基づいて駆動信号を演算し、その演算信号を押込み通風機２２および加熱装置２３に与えて押込み通風機２２および加熱装置２３を駆動させる。
【００３１】
制御演算部２５から起動指令を受けた押込み通風機２２は、大気を吸い込んで加圧させ、その加圧空気を加熱装置２３、例えばバーナから火炎により加熱させ、適温にし、気化させたアンモニアとともにガスタービン排気管１４を介して排熱回収ボイラ９の脱硝装置１６に供給し、ここで触媒反応させて水と窒素に分解させ、ＮＯｘ濃度を低くさせてスタック１７から大気に放出させる。
【００３２】
ガスタービンプラントが低負荷運転に入ると、排熱回収ボイラ９の各種の熱交換器１５を通り脱硝装置１６に至るガスタービン１２からの排ガスは、触媒反応に適す温度になっている。このとき、制御演算部２５は、脱硝温度検出器２７からの検出温度信号を、起動・停止指令部２４からの指令された設定温度信号に突合わせ、偏差がゼロになると、停止信号を演算して押込み通風機２２および加熱装置２３に与えて押込み通風機２２および加熱装置２３の運転を停止させる。押込み通風機２２および加熱装置２３の運転が停止すると、ガスタービン１２からの排ガスは、触媒反応に適する温度になっているので、脱硝装置１６によりＮＯｘ濃度を低く抑える。
【００３３】
このように、本実施形態では、ガスタービン排気管１４に設けた押込み通風機２２および加熱装置２３を起動・停止させる制御演算部２５を備え、ガスタービンの起動運転時、ガスタービン１２からの排ガスを強制的に加熱させ、触媒反応に適する温度にしているので、ガスタービンプラントの起動運転時であってもＮＯｘ濃度を低く抑えることができ、公害規制値を確実に維持することができる。
【００３４】
図３は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置の第２実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態と同一構成部品と同一部分には同一符号を付す。
【００３５】
本実施形態は、起動運転時、ガスタービン１２から排熱回収ボイラ９に供給される排ガスの温度が低く、脱硝装置１６が触媒反応をしないとき、ガスタービン排気管１４に蒸気弁２８を介装して補助蒸気ボイラ２９を設け、排ガスを強制的に加熱させたものである。
【００３６】
蒸気弁２８は、図４に示すように、その弁体を開閉させる制御演算部２５を備えている。この制御演算部２５は、第１実施形態と同様に、起動・停止指令部２４から指令された設定温度信号と、ガスタービン排ガス温度検出器２６からの検出温度信号とが入力され、両信号を突合わせ、偏差が出ると、その偏差に基づいて開弁信号を演算し、開弁演算信号を蒸気弁２８に与えて蒸気弁２８を開弁させ、脱硝装置１６の触媒反応ができる温度になるまで排ガスを加熱させる。
【００３７】
一方、ガスタービンプラントが低負荷運転に入ると、ガスタービン１２から排出される排ガスは、脱硝装置１６の触媒反応可能な温度になっている。このとき、制御演算部２５は、脱硝温度検出器２７からの検出温度信号を、起動・停止指令部２４から指令された設定温度信号に突合わせ、偏差がゼロになると、閉弁信号を演算し、閉弁演算信号により蒸気弁２８を閉弁させる。
【００３８】
このように、本実施形態では、ガスタービン排気管１４に蒸気弁２８および補助蒸気ボイラ２９を設けるとともに、蒸気弁２８に制御演算部２５を備え、ガスタービンプラント７の起動運転時、ガスタービン１２からの排ガスを強制的に加熱させ、触媒反応に適する温度にしているので、ガスタービン起動運転時であってもＮＯｘ濃度を低く抑えることができる。
【００３９】
図５は、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置の第３実施形態を示す概略系統図である。なお、第１実施形態の構成部品と同一部分には同一符号を付す。
【００４０】
本実施形態に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置は、第１ガスタービンプラント７ａと第２ガスタービンプラント７ｂとを備えた多軸のガスタービンプラントに適用したものである。
【００４１】
第１ガスタービンプラント７ａおよび第２ガスタービンプラント７ｂは、ともに、第１実施形態と同様に、空気圧縮機１０ａ，１０ｂ、ガスタービン燃焼器１１ａ，１１ｂ、ガスタービン１２ａ，１２ｂ、発電機１３ａ，１３ｂを備えている。また、第１ガスタービンプラント７ａのガスタービン１２ａから排熱回収ボイラ９に接続する第１ガスタービン排気管１４ａには、その途中に抽気弁３０を介装して第２ガスタービンプラント７ｂのガスタービン１２ｂから排出される排ガスを案内する第２ガスタービン排気管１４ｂが接続されている。
【００４２】
抽気弁３０は、図６に示すように、その弁体を開閉させる制御演算部２５を備えている。この制御演算部２５は、例えば、第２ガスタービンプラント７ｂが定格負荷運転中で、第１ガスタービンプラント７ａが起動運転を行う場合、第１実施形態と同様に、制御指令部３１から指令された設定温度信号と、ガスタービン排ガス温度検出器２６からの検出温度信号とが入力され、両信号を突合わせ、偏差が出ると、その偏差に基づいて開弁信号を演算し、開弁演算信号を抽気弁３０に与えて抽気弁３０を開弁させ、第２ガスタービンプラント７ｂのガスタービン１２ｂからの排ガスを、第１ガスタービンプラント７ａのガスタービン１２ａからの排ガスに合流させ、排熱回収ボイラ９の脱硝装置１６の触媒反応ができる温度になるまで加熱させる。
【００４３】
第１ガスタービンプラント７ａのガスタービン１２ａから排出される排ガスが、第２ガスタービンプラント７ｂのガスタービン１２ｂから排出される排ガスにより加熱されて脱硝装置１６が触媒反応可能な温度になると、制御演算部２５は、脱硝温度検出器２７からの検出温度信号を、制御指令部３１からの設定信号に突合わせる。このとき、偏差がゼロになると、制御演算部２５は、抽気弁３０を閉弁させる。
【００４４】
このように、本実施形態では、多軸タイプのガスタービンプラントにおいて、一方が定格負荷運転中で他方が起動運転中の場合、起動運転中のガスタービンプラントから排出される排ガスに、定格負荷運転中のガスタービンプラントからの高温排ガスを合流させて加熱したので、脱硝装置１６の触媒反応をより一層早く促進させることができる。
【００４５】
したがって、本実施形態によれば、ガスタービンプラントの起動運転時でも、ＮＯｘ濃度を公害規制値以内に確実に維持させることができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上の説明の通り、本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置は、起動運転時、ガスタービンプラントから排出される排ガスが触媒反応可能な温度になるまで、ガスタービン排気管に加熱供給手段を設けて排ガスを加熱させるとともに、加熱供給手段を起動・停止または開弁・閉弁させる制御手段を備えたので、ガスタービンプラントの起動運転時であっても、ＮＯｘ濃度を公害規制値以内に確実に維持させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置の第１実施形態を示す概略系統図。
【図２】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置の第１実施形態に適用される制御手段を示す概略制御系統図。
【図３】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置の第２実施形態を示す概略系統図。
【図４】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置の第２実施形態に適用される制御手段を示す概略制御系統図。
【図５】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置の第２実施形態を示す概略系統図。
【図６】本発明に係るコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置の第２実施形態に適用される制御手段を示す概略制御系統図。
【図７】従来のコンバインドサイクル発電プラントを示す概略系統図。
【符号の説明】
１ ガスタービンプラント
２ 蒸気タービンプラント
３ 排熱回収ボイラ
４ 発電機
５ 脱硝装置
６ スタック
７ ガスタービンプラント
７ａ 第１ガスタービンプラント
７ｂ 第２ガスタービンプラント
８ 蒸気タービンプラント
９ 排熱回収ボイラ
１０，１０ａ，１０ｂ 空気圧縮機
１１，１１ａ，１１ｂ ガスタービン燃焼器
１２，１２ａ，１２ｂ ガスタービン
１３，１３ａ，１３ｂ 発電機
１４ ガスタービン排気管
１４ａ 第１ガスタービン排気管
１４ｂ 第２ガスタービン排気管
１５ 熱交換器
１６ 脱硝装置
１７ スタック
１８ 蒸気タービン
１９ 発電機
２０ 復水器
２１ 給水ポンプ
２２ 押込み通風機
２３ 加熱装置
２４ 起動・停止指令部
２５ 制御演算部
２６ ガスタービン排ガス温度検出器
２７ 脱硝温度検出器
２８ 蒸気弁
２９ 補助ボイラ
３０ 抽気弁
３１ 制御指令部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a NOx concentration suppression device for a combined cycle power plant, and more particularly, to suppress a NOx concentration of a combined cycle power plant in which the NOx concentration contained in exhaust gas discharged from a gas turbine plant is kept low during start-up operation. Relates to the device.
[0002]
[Prior art]
Recent thermal power plants are evaluated for their high plant thermal efficiency and superior start-up characteristics compared to conventional power plants, and combined cycle power plants that combine a gas turbine plant with a steam turbine plant and an exhaust heat recovery boiler Many are operated.
[0003]
This combined cycle power plant uses a high-quality fuel such as LNG in the gas turbine plant from the viewpoint of pollution control values, and suppresses the generation of NOx concentration to a low level.
[0004]
There are two types of NOx generation factors: fuel NOx, which is generated by decomposition and oxidation of nitrogen compounds contained in fuel, and thermal NOx, which is generated by oxidation of nitrogen contained in air during combustion. There is. Since the combined cycle power plant uses high-quality fuel, thermal NOx occupies most of the NOx concentration contained in the exhaust gas discharged from the gas turbine plant.
[0005]
A combined cycle power plant having means for keeping thermal NOx low includes a configuration shown in FIG.
[0006]
The combined cycle power plant includes a gas turbine plant 1, a steam turbine plant 2, and an exhaust heat recovery boiler 3. The exhaust heat recovery boiler 3 generates steam using the exhaust gas discharged from the gas turbine plant 1 as a heat source, and the steam is It guides to the steam turbine plant 2 and rotationally drives the generator 4 using steam energy, and a denitration device 5 is installed in the exhaust heat recovery boiler 3.
[0007]
The denitration device 5 causes the NOx concentration contained in the exhaust gas discharged from the gas turbine plant 1 to chemically react with the catalyst, lowers the NOx concentration, and then releases it to the atmosphere via the stack 6.
[0008]
As described above, the recent combined cycle power plant uses the chemical reaction force of the denitration device 5 to keep the NOx concentration low and keep it within the pollution control value.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Although the combined cycle power plant shown in FIG. 7 has the denitration device 5 installed in the exhaust heat recovery boiler 3, it exhibits a good result of keeping the NOx concentration low, but there are still some problems.
[0010]
In general, the denitration device 5 has a very low reaction efficiency of the catalyst unless the temperature of the exhaust gas discharged from the gas turbine plant 1 is 200 ° C. or higher. For this reason, in the combined cycle power plant, the temperature of the exhaust gas discharged from the gas turbine plant 1 is low at the start-up operation, and the NOx concentration cannot be kept low by the denitration device 5, which exceeds the pollution control value. There was a point.
[0011]
In addition, this type of means is called dry catalytic reduction method using ammonia. Ammonia diluted with air is introduced into the exhaust gas, and the mixed gas is reacted with the catalyst of the denitration device to decompose it into water and nitrogen. However, when the temperature of the exhaust gas is low as in the start-up operation, a large amount of unreacted ammonia is produced between the catalyst and there is a possibility of environmental problems.
[0012]
The present invention has been made based on such circumstances, and in a combined cycle power plant in which exhaust gas having a low temperature is forcibly increased during start-up operation, the catalytic reaction efficiency of the denitration device is increased, and the NOx concentration is decreased. An object is to provide a NOx concentration suppressing device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a combined cycle power plant NOx concentration suppressing device according to the present invention combines a gas turbine plant with a steam turbine plant and an exhaust heat recovery boiler as described in claim 1, and In a combined cycle power plant NOx concentration suppressing device in which a denitration device is housed in a heat recovery boiler, a gas turbine exhaust pipe that supplies exhaust gas discharged from the gas turbine plant to the denitration device of the exhaust heat recovery boiler during start-up operation The heating means is provided with a control means for starting / stopping or opening / closing the heating means, and the heating means for heating the exhaust gas discharged from the gas turbine plant includes a forced draft fan, a heating device, and the like. Is a combination .
[0016]
Further, NOx concentration suppression apparatus of the combined cycle power generation plant according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 2, control means for starting and stopping or opening-closing the heating means Calculates start / stop or valve opening / closing signals based on the set temperature signal from the start / stop command section and the detected temperature signal from the gas turbine exhaust temperature detector or the detected temperature signal from the denitration temperature detector It is a control operation part to perform.
[0017]
Moreover, in order to achieve the above object, the combined cycle power plant NOx concentration suppressing device according to the present invention combines a gas turbine plant with a steam turbine plant and an exhaust heat recovery boiler as described in claim 3 , In the NOx concentration suppressing device of the combined cycle power plant in which the NOx removal device is accommodated in the exhaust heat recovery boiler, the gas turbine plant is configured into a plurality of gas turbine plants, and discharged from one gas turbine plant during start-up operation. A second gas that supplies high-temperature exhaust gas discharged from another gas turbine plant to the first gas turbine exhaust pipe when supplying exhaust gas to the denitration device of the exhaust heat recovery boiler via the first gas turbine exhaust pipe A turbine exhaust pipe is provided.
[0018]
Moreover, in order to achieve the said objective, the NOx concentration suppression apparatus of the combined cycle power plant which concerns on this invention is equipped with the extraction valve in the said 2nd gas turbine exhaust pipe, as described in Claim 4. is there.
[0019]
Further, NOx concentration suppression apparatus of a combined cycle power plant according to the present invention, in order to achieve the above object, as described in claim 5, the bleed valve, and the set temperature signal from the control instruction unit, starting A control calculation unit that calculates a valve opening / closing signal based on a detection temperature signal from a gas turbine exhaust temperature detector of a gas turbine plant in operation or a detection temperature signal from a denitration temperature detector is provided.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of a NOx concentration suppressing device for a combined cycle power plant according to the present invention will be described with reference to the drawings and the reference numerals attached in the drawings.
[0021]
FIG. 1 is a schematic system diagram showing a first embodiment of a NOx concentration suppressing device for a combined cycle power plant according to the present invention.
[0022]
The combined cycle power plant includes a gas turbine plant 7, a steam turbine plant 8, and an exhaust heat recovery boiler 9.
[0023]
The gas turbine plant 7 includes an air compressor 10, a gas turbine combustor 11, a gas turbine 12, and a generator 13. The air sucked by the air compressor 10 is compressed into high pressure air and guided to the gas turbine combustor 11. Here, fuel is added to generate combustion gas, the combustion gas is caused to expand by the gas turbine 12, and the generator 13 is driven by the rotational torque obtained by the expansion.
[0024]
Further, the gas turbine plant 7 supplies the exhaust gas that has finished the expansion work in the gas turbine 12 to the exhaust heat recovery boiler 9 via the gas turbine exhaust pipe 14.
[0025]
The exhaust heat recovery boiler 9 accommodates a large number of heat exchangers 15 such as a superheater and an evaporator and a denitration device 16 in the chamber, and uses the exhaust gas supplied from the gas turbine exhaust pipe 14 as a heat source to steam the heat exchanger 15. In addition, the exhaust gas is brought into contact with the catalyst of the denitration device 16 to be decomposed into water and nitrogen, the NOx concentration is kept low, and then released from the stack 17 to the atmosphere.
[0026]
The steam turbine plant 8 includes a steam turbine 18, a generator 19, a condenser 20, and a feed water pump 21, and causes the steam supplied from the heat exchanger 15 of the exhaust heat recovery boiler 9 to perform expansion work in the steam turbine 18. Then, the generator 19 is driven with the rotational torque obtained by the expansion work. Further, the steam turbine 18 supplies the turbine exhaust, which has completed the expansion work, to the condenser 20 to condense it, and converts it to room temperature water (condensate / water supply) to the exhaust heat recovery boiler 9 via the feed water pump 21. Yes.
[0027]
On the other hand, the gas turbine exhaust pipe 14 is provided with a forced air blower 22 and a heating device 23. As shown in FIG. 2, the push ventilator 22 and the heating device 23 include a control calculation unit 25 that receives a command from the start / stop command unit 24 and calculates a start / stop signal.
[0028]
Next, the operation will be described.
[0029]
The forced air blower 22 and the heating device 23 are driven until the exhaust gas discharged from the gas turbine 12 reaches a temperature at which a catalytic reaction with the denitration device 16 accommodated in the exhaust heat recovery boiler 9 is performed, for example, 200 ° C. or more.
[0030]
First, during the start-up operation, the control calculation unit 25 matches the set temperature signal commanded from the start / stop command unit 24 with the detected temperature signal from the gas turbine exhaust gas temperature detector 26, and when a deviation occurs, Based on the above, the drive signal is calculated, and the calculated signal is applied to the pusher ventilator 22 and the heating device 23 to drive the pusher ventilator 22 and the heating device 23.
[0031]
Upon receiving an activation command from the control calculation unit 25, the forced air blower 22 sucks and pressurizes the atmosphere, heats the pressurized air with a flame from a heating device 23, for example, a burner, adjusts the temperature to an appropriate temperature, and gasses the vaporized ammonia. The exhaust gas is supplied to the denitration device 16 of the exhaust heat recovery boiler 9 through the turbine exhaust pipe 14, where it is catalyzed to decompose into water and nitrogen, and the NOx concentration is lowered and released from the stack 17 to the atmosphere.
[0032]
When the gas turbine plant enters a low load operation, the exhaust gas from the gas turbine 12 passing through the various heat exchangers 15 of the exhaust heat recovery boiler 9 and reaching the denitration device 16 has a temperature suitable for the catalytic reaction. At this time, the control calculation unit 25 matches the detected temperature signal from the denitration temperature detector 27 with the set temperature signal commanded from the start / stop command unit 24, and calculates the stop signal when the deviation becomes zero. To the pushing ventilator 22 and the heating device 23 to stop the operation of the pushing ventilator 22 and the heating device 23. When the operation of the forced air blower 22 and the heating device 23 is stopped, the exhaust gas from the gas turbine 12 has a temperature suitable for the catalytic reaction, so the NOx concentration is kept low by the denitration device 16.
[0033]
As described above, the present embodiment includes the control calculation unit 25 that starts and stops the forced air blower 22 and the heating device 23 provided in the gas turbine exhaust pipe 14, and exhaust gas from the gas turbine 12 during the start-up operation of the gas turbine. Is forcibly heated to a temperature suitable for the catalytic reaction, so that the NOx concentration can be kept low even during the start-up operation of the gas turbine plant, and the pollution control value can be reliably maintained.
[0034]
FIG. 3 is a schematic system diagram showing a second embodiment of the NOx concentration suppressing device for the combined cycle power plant according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same component as 1st Embodiment.
[0035]
In this embodiment, when the temperature of the exhaust gas supplied from the gas turbine 12 to the exhaust heat recovery boiler 9 is low during the start-up operation and the denitration device 16 does not perform a catalytic reaction, a steam valve 28 is provided in the gas turbine exhaust pipe 14. Then, an auxiliary steam boiler 29 is provided, and the exhaust gas is forcibly heated.
[0036]
As shown in FIG. 4, the steam valve 28 includes a control calculation unit 25 that opens and closes the valve body. As in the first embodiment, the control calculation unit 25 receives the set temperature signal commanded from the start / stop command unit 24 and the detected temperature signal from the gas turbine exhaust gas temperature detector 26, and outputs both signals. If the deviation occurs, a valve opening signal is calculated based on the deviation, and the valve opening calculation signal is supplied to the steam valve 28 to open the steam valve 28, so that the temperature of the denitration device 16 can be catalyzed. The exhaust gas is heated up to.
[0037]
On the other hand, when the gas turbine plant enters a low-load operation, the exhaust gas discharged from the gas turbine 12 has a temperature at which the denitration device 16 can perform a catalytic reaction. At this time, the control calculation unit 25 matches the detected temperature signal from the denitration temperature detector 27 with the set temperature signal commanded from the start / stop command unit 24, and calculates the valve closing signal when the deviation becomes zero. The steam valve 28 is closed by the valve closing calculation signal.
[0038]
As described above, in the present embodiment, the steam valve 28 and the auxiliary steam boiler 29 are provided in the gas turbine exhaust pipe 14, the control operation unit 25 is provided in the steam valve 28, and the gas turbine 12 is activated during the start-up operation of the gas turbine plant 7. Since the exhaust gas is forcibly heated to a temperature suitable for the catalytic reaction, the NOx concentration can be kept low even during the gas turbine start-up operation.
[0039]
FIG. 5 is a schematic system diagram showing a third embodiment of the NOx concentration suppressing device for the combined cycle power plant according to the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the component of 1st Embodiment.
[0040]
The NOx concentration suppression device for a combined cycle power plant according to the present embodiment is applied to a multi-shaft gas turbine plant including a first gas turbine plant 7a and a second gas turbine plant 7b.
[0041]
As in the first embodiment, the first gas turbine plant 7a and the second gas turbine plant 7b are both air compressors 10a and 10b, gas turbine combustors 11a and 11b, gas turbines 12a and 12b, a generator 13a, 13b. The first gas turbine exhaust pipe 14a connected from the gas turbine 12a of the first gas turbine plant 7a to the exhaust heat recovery boiler 9 is provided with a bleed valve 30 in the middle of the gas of the second gas turbine plant 7b. A second gas turbine exhaust pipe 14b for guiding the exhaust gas discharged from the turbine 12b is connected.
[0042]
As shown in FIG. 6, the bleed valve 30 includes a control calculation unit 25 that opens and closes the valve body. For example, when the second gas turbine plant 7b is in the rated load operation and the first gas turbine plant 7a performs the start-up operation, the control calculation unit 25 is instructed from the control command unit 31 as in the first embodiment. The set temperature signal and the detected temperature signal from the gas turbine exhaust gas temperature detector 26 are input, the two signals are matched, and if a deviation occurs, the valve opening signal is calculated based on the deviation, and the valve opening calculation signal To the bleed valve 30 to open the bleed valve 30, and the exhaust gas from the gas turbine 12b of the second gas turbine plant 7b is merged with the exhaust gas from the gas turbine 12a of the first gas turbine plant 7a to recover the exhaust heat. It heats until it becomes the temperature which can perform the catalytic reaction of the denitration apparatus 16 of the boiler 9. FIG.
[0043]
When the exhaust gas discharged from the gas turbine 12a of the first gas turbine plant 7a is heated by the exhaust gas discharged from the gas turbine 12b of the second gas turbine plant 7b and reaches a temperature at which the denitration device 16 can perform a catalytic reaction, a control calculation is performed. The unit 25 matches the detected temperature signal from the denitration temperature detector 27 with the setting signal from the control command unit 31. At this time, when the deviation becomes zero, the control calculation unit 25 closes the extraction valve 30.
[0044]
As described above, in this embodiment, in a multi-shaft type gas turbine plant, when one is at a rated load operation and the other is at a startup operation, the exhaust gas discharged from the gas turbine plant during the startup operation is subjected to a rated load operation. Since the high-temperature exhaust gas from the inside gas turbine plant is joined and heated, the catalytic reaction of the denitration device 16 can be further accelerated.
[0045]
Therefore, according to the present embodiment, the NOx concentration can be reliably maintained within the pollution control value even during the start-up operation of the gas turbine plant.
[0046]
【The invention's effect】
As described above, the combined cycle power plant NOx concentration suppressing device according to the present invention supplies heat to the gas turbine exhaust pipe until the exhaust gas discharged from the gas turbine plant reaches a temperature at which catalytic reaction is possible during start-up operation. Since the exhaust gas is heated by providing means, and the control means to start / stop or open / close the heating supply means, the NOx concentration is within the pollution control value even during the start-up operation of the gas turbine plant. Can be reliably maintained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic system diagram showing a first embodiment of a NOx concentration suppressing device for a combined cycle power plant according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic control system diagram showing control means applied to the first embodiment of the NOx concentration suppressing device for a combined cycle power plant according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic system diagram showing a second embodiment of the NOx concentration suppressing device for a combined cycle power plant according to the present invention.
FIG. 4 is a schematic control system diagram showing control means applied to a second embodiment of the NOx concentration suppressing device for a combined cycle power plant according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic system diagram showing a second embodiment of the NOx concentration suppressing device for a combined cycle power plant according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic control system diagram showing control means applied to the second embodiment of the NOx concentration suppressing device for the combined cycle power plant according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic system diagram showing a conventional combined cycle power plant.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas turbine plant 2 Steam turbine plant 3 Waste heat recovery boiler 4 Generator 5 Denitration device 6 Stack 7 Gas turbine plant 7a 1st gas turbine plant 7b 2nd gas turbine plant 8 Steam turbine plant 9 Waste heat recovery boilers 10 and 10a, 10b air compressor 11, 11a, 11b gas turbine combustor 12, 12a, 12b gas turbine 13, 13a, 13b generator 14 gas turbine exhaust pipe 14a first gas turbine exhaust pipe 14b second gas turbine exhaust pipe 15 heat exchanger 16 Denitration device 17 Stack 18 Steam turbine 19 Generator 20 Condenser 21 Water supply pump 22 Push-in ventilator 23 Heating device 24 Start / stop command unit 25 Control operation unit 26 Gas turbine exhaust gas temperature detector 27 Denitration temperature detector 28 Steam valve 29 Auxiliary boiler 30 Extraction valve 31 Control command section

Claims (5)

ガスタービンプラントに、蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合わせ、この排熱回収ボイラに脱硝装置を収容させたコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置において、起動運転時、上記排熱回収ボイラの脱硝装置に上記ガスタービンプラントから排出された排ガスを供給するガスタービン排気管に、加熱手段を設けるとともに、この加熱手段を起動・停止または開弁・閉弁させる制御手段を備え、
前記ガスタービンプラントから排出される排ガスを加熱させる加熱手段は、押込み通風機と加熱装置とを組み合わせたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置。In a combined cycle power plant NOx concentration suppressing device in which a gas turbine plant is combined with a steam turbine plant and an exhaust heat recovery boiler, and the NOx removal device is accommodated in the exhaust heat recovery boiler, the NOx removal of the exhaust heat recovery boiler is performed during start-up operation. A gas turbine exhaust pipe for supplying exhaust gas discharged from the gas turbine plant to the apparatus is provided with heating means, and control means for starting / stopping or opening / closing the heating means is provided,
The NOx concentration suppression device for a combined cycle power plant, wherein the heating means for heating the exhaust gas discharged from the gas turbine plant is a combination of a forced draft fan and a heating device. 前記加熱手段を起動・停止または開弁・閉弁させる制御手段は、起動・停止指令部からの設定温度信号と、ガスタービン排気温度検出器からの検出温度信号または脱硝温度検出器からの検出温度信号に基づいて起動・停止または開弁・閉弁信号を演算する制御演算部であることを特徴とする請求項１に記載のコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置。 The control means for starting / stopping or opening / closing the heating means includes a set temperature signal from the start / stop command section, a detection temperature signal from the gas turbine exhaust temperature detector, or a detection temperature from the denitration temperature detector. 2. The NOx concentration suppression device for a combined cycle power plant according to claim 1, wherein the control operation unit calculates a start / stop or a valve opening / closing signal based on the signal. ガスタービンプラントに、蒸気タービンプラントおよび排熱回収ボイラを組み合わせ、この排熱回収ボイラに脱硝装置を収容させたコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置において、上記ガスタービンプラントを複数のガスタービンプラントに構成し、起動運転時、一つのガスタービンプラントから排出された排ガスを、第１ガスタービン排気管を介して上記排熱回収ボイラの脱硝装置に供給する際、別のガスタービンプラントから排出される高温排ガスを上記第１ガスタービン排気管に供給する第２ガスタービン排気管を備えたことを特徴とするコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置。  In a combined cycle power plant NOx concentration suppression device in which a gas turbine plant is combined with a steam turbine plant and an exhaust heat recovery boiler and a denitration device is accommodated in the exhaust heat recovery boiler, the gas turbine plant is converted into a plurality of gas turbine plants. When exhaust gas discharged from one gas turbine plant is supplied to the denitration device of the exhaust heat recovery boiler via the first gas turbine exhaust pipe during start-up operation, the exhaust gas is discharged from another gas turbine plant. A NOx concentration suppressing device for a combined cycle power plant, comprising a second gas turbine exhaust pipe for supplying high temperature exhaust gas to the first gas turbine exhaust pipe. 前記第２ガスタービン排気管に、抽気弁を備えたことを特徴とする請求項３に記載のコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置。The NOx concentration suppressing device for a combined cycle power plant according to claim 3 , wherein an extraction valve is provided in the second gas turbine exhaust pipe. 前記抽気弁に、制御指令部からの設定温度信号と、起動運転中のガスタービンプラントのガスタービン排気温度検出器からの検出温度信号または脱硝温度検出器からの検出温度信号に基づいて開弁・閉弁信号を演算する制御演算部を備えたことを特徴とする請求項４に記載のコンバインドサイクル発電プラントのＮＯｘ濃度抑制装置。 Based on the set temperature signal from the control command unit and the detected temperature signal from the gas turbine exhaust temperature detector of the gas turbine plant during start-up operation or the detected temperature signal from the denitration temperature detector, 5. The NOx concentration suppressing device for a combined cycle power plant according to claim 4 , further comprising a control calculation unit for calculating a valve closing signal.
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