JP5252958B2 - Boiler control device and boiler control method - Google Patents
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Description
本発明は、火力発電プラント等に設置され、石炭等の燃料を燃焼してこのプラントの作動蒸気を発生するボイラの制御装置、及びボイラの制御方法に関する。 The present invention relates to a boiler control device that is installed in a thermal power plant or the like and burns fuel such as coal to generate working steam of the plant, and a boiler control method.
一般に、火力発電プラント等に設置され、石炭等の燃料を燃焼してこのプラントの作動蒸気を発生するボイラから排出される排ガス中に含まれる窒素酸化物(NOx)を除去する技術として、ボイラの下流側に脱硝装置を設置して排ガスダクト内にアンモニア(NH3)を注入し、アンモニアの存在下で触媒を用いて窒素酸化物を還元する方式が採用されている。 In general, as a technology for removing nitrogen oxides (NOx) contained in exhaust gas discharged from a boiler that is installed in a thermal power plant or the like and burns fuel such as coal and generates working steam of this plant, A system is employed in which a denitration device is installed on the downstream side, ammonia (NH 3 ) is injected into the exhaust gas duct, and nitrogen oxides are reduced using a catalyst in the presence of ammonia.
この脱硝装置の脱硝触媒層で起こる脱硝反応は、選択的接触還元反応であり、その反応は次の化学式による。 The denitration reaction occurring in the denitration catalyst layer of this denitration apparatus is a selective catalytic reduction reaction, and the reaction is according to the following chemical formula.
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O ・・・(1)
(1)式に示すように、選択的接触還元反応では排ガス中の窒素酸化物とアンモニアが1対1のモル比で反応する。窒素酸化物と比較してアンモニア注入量が相対的に少ない場合は、窒素酸化物を還元できず、煙突から排出される窒素酸化物が多くなる。
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (1)
As shown in the formula (1), in the selective catalytic reduction reaction, nitrogen oxides and ammonia in the exhaust gas react at a molar ratio of 1: 1. When the amount of ammonia injected is relatively small compared to nitrogen oxide, nitrogen oxide cannot be reduced, and more nitrogen oxide is discharged from the chimney.
逆に、窒素酸化物と比較してアンモニア注入量が相対的に多い場合は、脱硝装置の後流側に設置されているエアヒータにアンモニアが流入し、これが原因でエアヒータの目詰まりが起こる。 Conversely, when the amount of ammonia injected is relatively large compared to nitrogen oxide, ammonia flows into the air heater installed on the downstream side of the denitration apparatus, which causes the air heater to become clogged.
これらの不具合の現象を回避するには、窒素酸化物濃度の分布に合わせ、アンモニアを過不足なく注入する必要がある。 In order to avoid these problems, it is necessary to inject ammonia without excess or deficiency in accordance with the distribution of nitrogen oxide concentration.
特開平9−75673号公報には、アンモニアを過不足無く注入するため、アンモニア注入ノズルと脱硝触媒層との間に、複数個に分割したガス混合器を設けるとともに、その複数個のガス混合器の各々に対応させてアンモニア注入ノズルを分割して配置し、かつノズル毎にアンモニア注入量を可変とした脱硝装置に関する技術が記載されている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 9-75673, in order to inject ammonia without excess or deficiency, a plurality of gas mixers are provided between the ammonia injection nozzle and the denitration catalyst layer, and the plurality of gas mixers are provided. A technology relating to a denitration apparatus is described in which ammonia injection nozzles are divided and arranged corresponding to each of the above, and the ammonia injection amount is variable for each nozzle.
窒素酸化物とアンモニアは1対1のモル比で反応するので、脱硝装置入口の窒素酸化物濃度を低減するとアンモニア消費量を低減でき、プラントの運転費用を低減できる。 Since nitrogen oxides and ammonia react at a molar ratio of 1: 1, reducing the nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitration apparatus can reduce the amount of ammonia consumption and the operating cost of the plant.
特開平5−33906号公報には、ボイラ出口排ガス中の酸素濃度の設定値と、計測した酸素濃度の値が一致するようにバーナ、及びエアポートから供給する空気流量を決定する技術が記載されている。また、酸素濃度の設定値を適切に与えることで、ボイラ排ガス中の未燃分、及び窒素酸化物の濃度が規制値を超えない範囲内において、運転費用を低減できる技術が記載されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 5-33906 describes a technique for determining the flow rate of air supplied from a burner and an air port so that the set value of the oxygen concentration in the exhaust gas from the boiler outlet matches the measured oxygen concentration value. Yes. In addition, a technique is described in which the operating cost can be reduced by appropriately giving the set value of the oxygen concentration so that the unburned component in the boiler exhaust gas and the concentration of nitrogen oxides do not exceed the regulation values.
脱硝装置の入口における窒素酸化物濃度分布は、バーナ、及びエアポートから供給する空気量の配分で変わる。そのため、空気量の配分条件によっては、脱硝装置入口の窒素酸化物濃度の分布が偏り、局所的に窒素酸化物濃度が高くなる場合がある。 The nitrogen oxide concentration distribution at the inlet of the denitration device varies depending on the distribution of the amount of air supplied from the burner and the air port. Therefore, depending on the air amount distribution conditions, the distribution of nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitration apparatus may be biased, and the nitrogen oxide concentration may locally increase.
この領域の窒素酸化物を還元するのに必要なアンモニア量が、1本のアンモニア注入ノズルから供給できるアンモニア量の上限を超えてしまう場合、その領域の窒素酸化物を還元できずに窒素酸化物濃度が所望の濃度に低下しない可能性がある。 If the amount of ammonia necessary to reduce the nitrogen oxides in this region exceeds the upper limit of the amount of ammonia that can be supplied from one ammonia injection nozzle, the nitrogen oxides in that region cannot be reduced and the nitrogen oxides cannot be reduced. The concentration may not decrease to the desired concentration.
また、供給したアンモニアが窒素酸化物濃度の高い空間で全て反応できず、残ったアンモニアが脱硝装置の下流側に流出する。脱硝装置の下流にアンモニアが流出すると、エアヒータ目詰まりの原因となるばかりか、周囲環境に対しても好ましくない状況にする。 Further, the supplied ammonia cannot be reacted at all in the space where the nitrogen oxide concentration is high, and the remaining ammonia flows out downstream of the denitration apparatus. If ammonia flows out downstream of the denitration device, it not only causes clogging of the air heater, but also makes the situation undesirable for the surrounding environment.
本発明の目的は、ボイラから排出される排ガス中の窒素酸化物の濃度を所望の値に低減すると共に、脱硝装置に注入する余剰のアンモニアが脱硝装置の下流側に流出することを抑制するボイラの制御装置、及びボイラの制御方法を提供することにある。 An object of the present invention is to reduce the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the boiler to a desired value and to suppress the excess ammonia injected into the denitration device from flowing out downstream of the denitration device. It is providing the control apparatus of this, and the control method of a boiler.
また本発明のボイラの制御装置は、燃料と空気をボイラ内に供給するバーナと、前記バーナからボイラ内に供給された燃料と空気とが燃焼して生成した燃焼ガスの流れ方向下流側に空気を供給するエアポートとを備えたボイラと、前記ボイラから排出された燃焼ガスに含まれる窒素酸化物をアンモニアの存在下で触媒を用いて除去する脱硝装置とが設置されており、前記脱硝装置の上流側で該脱硝装置に流入する燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア注入ノズルが配設された装置の前記バーナ、もしくはエアポートから供給する空気量及び前記アンモニア注入ノズルから注入するアンモニア量を制御するボイラの制御装置において、前記ボイラの制御装置には、前記脱硝装置の入口断面を複数の領域に分割して該領域毎に窒素酸化物濃度の目標条件を設定し、この領域毎の窒素酸化物濃度が前記窒素酸化物濃度の目標条件を満足し、かつ前記脱硝装置入口の窒素酸化物濃度が低くなるように、前記バーナ、もしくはエアポートから供給する空気量を決定する空気量決定手段と、前記脱硝装置の入口の窒素酸化物濃度分布を予測するモデルの予測値に基づいて前記アンモニア注入ノズルから供給するアンモニア量を決定するアンモニア量決定手段とが備えられていることを特徴とする。 The boiler control apparatus according to the present invention includes a burner that supplies fuel and air into the boiler, and a downstream side in the flow direction of the combustion gas generated by the combustion of the fuel and air supplied from the burner into the boiler. And a denitration device that removes nitrogen oxides contained in the combustion gas discharged from the boiler using a catalyst in the presence of ammonia, and is installed in the denitration device. Boiler for controlling the amount of air supplied from the burner or the air port of the apparatus provided with an ammonia injection nozzle for supplying ammonia to the combustion gas flowing into the denitration apparatus upstream, and the amount of ammonia injected from the ammonia injection nozzle In this control device, the boiler control device divides the inlet cross section of the denitration device into a plurality of regions, and the nitrogen oxide concentration is divided into each region. From the burner or the air port so that the nitrogen oxide concentration for each region satisfies the target condition of the nitrogen oxide concentration and the nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitration device is low. An air amount determining means for determining an air amount to be supplied, and an ammonia amount determining means for determining an ammonia amount to be supplied from the ammonia injection nozzle based on a predicted value of a model for predicting a nitrogen oxide concentration distribution at the inlet of the denitration device And is provided.
また本発明のボイラの制御方法は、バーナから燃料と空気をボイラ内に供給し、このバーナからボイラ内に供給された燃料と空気を燃焼して生成した燃焼ガスの流れ方向下流側となるボイラのエアポートから空気を供給するボイラと、前記ボイラから排出された燃焼ガスにアンモニアを注入して前記燃焼ガスに含まれる窒素酸化物をアンモニアの存在下で触媒を用いて除去する脱硝装置とを備えた装置の前記バーナ、もしくはエアポートから供給する空気量を制御すると共に、前記燃焼ガス中に供給するアンモニアの供給量を制御するようにしたボイラの制御方法において、前記ボイラの制御方法は、前記脱硝装置の入口断面を複数の領域に分割して分割した前記領域毎に窒素酸化物濃度の目標条件を設定し、前期脱硝装置入口の窒素酸化物濃度が、前記窒素酸化物濃度の目標条件を満足するように、バーナもしくはエアポートから供給する空気量を決定して前記バーナ、もしくはエアポートから供給する空気量を制御すると共に、更に前記脱硝装置の入口の窒素酸化物濃度分布を予測するモデルによる予測値に基づいて供給するアンモニア量を決定して前記燃焼ガス中に供給するアンモニア量を制御することを特徴とする。 In the boiler control method of the present invention, fuel and air are supplied from the burner into the boiler, and the boiler on the downstream side in the flow direction of the combustion gas generated by burning the fuel and air supplied from the burner into the boiler is provided. A boiler that supplies air from an air port of the boiler, and a denitration device that removes nitrogen oxides contained in the combustion gas by using a catalyst in the presence of ammonia by injecting ammonia into the combustion gas discharged from the boiler In the boiler control method for controlling the amount of air supplied from the burner or air port of the apparatus and controlling the amount of ammonia supplied into the combustion gas, the boiler control method includes the denitration method. Nitrogen oxide concentration at the inlet of the previous denitration unit is set by setting the target condition of nitrogen oxide concentration for each of the divided areas. The amount of air supplied from the burner or the air port is determined so as to satisfy the target condition of the nitrogen oxide concentration, and the amount of air supplied from the burner or the air port is controlled. The amount of ammonia to be supplied is determined based on a predicted value based on a model for predicting the nitrogen oxide concentration distribution of the gas, and the amount of ammonia supplied into the combustion gas is controlled.
本発明によれば、ボイラから排出される排ガス中の窒素酸化物の濃度を所望の値に低減すると共に、脱硝装置に注入する余剰のアンモニアが脱硝装置の下流側に流出することを抑制するボイラの制御装置、及びボイラの制御方法が実現できる。 According to the present invention, a boiler that reduces the concentration of nitrogen oxides in exhaust gas discharged from a boiler to a desired value and suppresses excess ammonia injected into the denitration apparatus from flowing out downstream of the denitration apparatus. The control apparatus and boiler control method can be realized.
本発明の実施例であるボイラの制御装置及びボイラの制御方法について図面を用いて以下に説明する。 A boiler control device and a boiler control method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本発明の一実施例であるボイラの制御装置及びボイラの制御方法について図1を参照して次に説明する。 A boiler control apparatus and a boiler control method according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
図1は本発明の一実施例であるボイラの制御装置の構成を示す概略図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a boiler control apparatus according to an embodiment of the present invention.
図1において、ボイラ1には、燃料となる微粉炭と空気を供給するバーナ2と、空気が供給されるアフタエアポート3が設置されている。
In FIG. 1, a boiler 1 is provided with a
バーナ2から供給された燃料の微粉炭はボイラ1内で燃焼して高温の燃焼ガスが発生する。尚、微粉炭は微粉炭用配管4を通じてバーナ2に供給され、空気は空気用配管5を通じてバーナ2とアフタエアポート3に供給されている。
The pulverized coal supplied from the
ボイラ1に配設された熱交換器16には給水ポンプ15を備えた給水用配管14を通じて給水が供給されており、この熱交換器16において供給された給水はボイラ1を流下する高温の燃焼ガスによって加熱されて高温、高圧の蒸気となる。
The heat exchanger 16 provided in the boiler 1 is supplied with water through a
この高温高圧の蒸気を熱交換器16から蒸気タービン17に供給してこの蒸気タービン17を駆動し、該蒸気タービン17によって発電機18を回転させて電気を発電する。
The high-temperature and high-pressure steam is supplied from the heat exchanger 16 to the
ボイラ1では微粉炭を燃焼させて発生した燃焼ガスは、前記したように熱交換器16にて熱交換した後に、ボイラ1の下流側に配設された排ガスダクト19に入り、この排ガスダクト19の下流側に設置された脱硝装置40に流入する。
The combustion gas generated by burning pulverized coal in the boiler 1 exchanges heat with the heat exchanger 16 as described above, and then enters the exhaust gas duct 19 disposed on the downstream side of the boiler 1. It flows into the
脱硝装置40の入口側の排ガスダクト19には、複数のアンモニア注入ノズル10、11が配設さられている。
A plurality of ammonia injection nozzles 10 and 11 are disposed in the exhaust gas duct 19 on the inlet side of the
これらのアンモニア注入ノズル10、11の上流側には、それぞれ混合器8、9が接続されている。
混合器8には空気用配管13とアンモニア用配管12とが配設されており、この空気用配管13から供給される加圧空気と、アンモニア用配管12とアンモニア流量調節弁6を通過して供給されるアンモニアとを前記混合器8で混合する。
The
この混合器8で加圧空気を混合したアンモニアはアンモニア注入ノズル11に供給され、アンモニア注入ノズル11から排ガスダクト19内に噴出して下流の脱硝装置40に流入する。
Ammonia mixed with pressurized air by the
同様に混合器9には空気用配管13とアンモニア用配管12とが配設されており、この空気用配管13から供給される加圧空気と、アンモニア用配管12とアンモニア流量調節弁7を通過して供給されるアンモニアとを前記混合器9で混合する。
Similarly, the mixer 9 is provided with an
この混合器9で加圧空気を混合したアンモニアはアンモニア注入ノズル10に供給され、アンモニア注入ノズル10から排ガスダクト19内に噴出して下流の脱硝装置40に流入する。
Ammonia mixed with pressurized air in the mixer 9 is supplied to the ammonia injection nozzle 10, and is ejected from the ammonia injection nozzle 10 into the exhaust gas duct 19 and flows into the
アンモニア用配管12に設置した複数のアンモニア流量調節弁6、7は、制御装置100から出力する操作信号310によって個別に弁開度が制御され、複数の混合器8、9に供給するアンモニアの量を個別に調整できるように構成されている。
The plurality of ammonia flow
尚、図1の実施例には図示していないが、バーナ2、及びアフタエアポート3は、一般的にはボイラ1に複数本配置されている。
Although not shown in the embodiment of FIG. 1, a plurality of
ボイラ1に設置したバーナ2、及びアフタエアポート3に供給する空気を供給する空気用配管5には、空気量を調節できるように図示していない空気流量調節弁が設置されており、この空気流量調節弁の開度も制御装置100から出力する操作信号310によって個別に弁開度が制御されるように構成されている。
An air flow rate control valve (not shown) is installed in the
また、本実施例では排ガスダクト19内のアンモニア注入ノズル10、11、排ガスダクト19外の混合器8、9、及びアンモニア流量調節弁6、7をそれぞれ2箇所に配置しているが、配置する数、及び配置する位置は任意に変更してよい。
In this embodiment, the ammonia injection nozzles 10 and 11 in the exhaust gas duct 19, the
また、排ガスダクト19内に混合器8、9を設置することや、燃焼ガスの流路を分割するような仕切り板を排ガスダクト19内に配置することも可能である。
It is also possible to install the
ボイラ1には、ボイラの運転状態を把握するため、ボイラ1の状態量を計測する種々の計測器が配置されている。例えば、ボイラ1に供給される燃料流量、及び空気流量は、微粉炭用配管4に設置した流量計測器20、及び空気用配管5に設置した21によってそれぞれ計測する。
In the boiler 1, various measuring instruments for measuring the state quantity of the boiler 1 are arranged in order to grasp the operation state of the boiler. For example, the fuel flow rate and the air flow rate supplied to the boiler 1 are respectively measured by the flow
また、脱硝装置40の入口、及び出口の窒素酸化物濃度は、脱硝装置40入口側の排ガスダクト19内に設置した濃度計測器30、31、及び脱硝装置40出口側の排ガスダクト19内に設置した濃度計測器32、33によってそれぞれ計測する。
Further, the nitrogen oxide concentrations at the inlet and outlet of the
これらの計測器で計測した各計測値210は、制御装置100の外部インターフェイス200に送信される。尚、図1には記載していないが、前述した計測器以外にも種々の計測器がボイラ1には設置されている。例えば、蒸気温度、燃焼ガス流量、アンモニア流量なども計測しており、これらの値も全て制御装置100に送信される。
Each measured
制御装置100は、演算装置として補正指令パラメータ決定手段500、アンモニア基準値計算手段600、アンモニア補正指令値計算手段700、アンモニア流量調節弁開度計算手段900、空気量基準値計算手段1100、空気量補正指令値計算手段1200、空気量調節弁開度計算手段1300をそれぞれ設置している。
The
前記補正指令パラメータ決定手段500は、空気量決定手段550、及びアンモニア量決定手段560によって構成される。
The correction command
また制御装置100は、データベースとして計測値データベース400、補正指令値計算用パラメータデータベース800をそれぞれ設置している。
In addition, the
さらに制御装置100は、外部とのインターフェイスとして外部入力インターフェイス200、及び外部出力インターフェイス300を備えている。
The
そして外部入力インターフェイス200を介してこれらの計測器で計測した各計測値210を制御装置1の内部に取り込む。
Then, each measured
外部入力インターフェイス200に取り込んだ計測値210は、該外部入力インターフェイス200から計測値101として計測値データベース400に送信されて時刻と共に保存され、またアンモニア基準値計算手段600、アンモニア補正指令値計算手段600、アンモニア流量調節弁開度計算手段900、空気量基準値計算手段1100、空気量補正指令値計算手段1200、空気量調節弁開度計算手段1300に前記計測値101を送信するように構成されている。
The measured
空気量基準値計算手段1100では、計測値101を用いて空気量基準値121を計算し、空気量補正指令値計算手段1200では、計測値101と補正指令パラメータ120を用いて空気量補正指令値122を計算する。
The air amount reference value calculation means 1100 calculates the air
制御装置100に設けた加算器125では、空気量基準値121と空気量補正指令値122を加算して、空気量要求値123を計算する。
The
空気量調節弁開度計算手段1300では、計測値101と空気量要求値123を用いて、空気量調節弁開度指令値124を計算する。
The air amount adjustment valve opening degree calculation means 1300 calculates the air amount adjustment valve opening
空気量調節弁開度指令値124は、外部出力インターフェイス310を介して制御装置100からボイラ1に送信され、バーナ2及びアフタエアポート3の空気量を調節する図示していない弁の開度を操作する。
The air amount adjustment valve opening
尚、空気量基準値計算手段1100、空気量補正指令値計算手段1200では、バーナ2から供給する総空気量や、ボイラ1の前面から供給する総空気量など、複数のバーナ2、及びアフタエアポート3を1つのグループとし、そのグループ毎の空気量を計算するようにしてもよい。
In the air amount reference value calculation means 1100 and the air amount correction command value calculation means 1200, a plurality of
アンモニア基準値計算手段600は、計測値101を用いて、アンモニア基準値107を計算する。
The ammonia reference value calculation means 600 calculates the
アンモニア補正指令値計算手段700は、計測値101と補正指令値計算用パラメータデータベース800に保存されているアンモニア補正指令パラメータ105を用いて、アンモニア補正指令値106を計算する。
The ammonia correction command value calculation means 700 calculates the ammonia
制御装置100に設けた加算器108では、アンモニア基準値107とアンモニア補正指令値106を加算し、アンモニア要求値109を計算する。
The
アンモニア流量調節弁開度計算手段900では、アンモニア要求値109と、計測値101に含まれるアンモニア計測値が一致するように、アンモニア流量調節弁6、7のアンモニア流量調節弁開度指令値110を計算する。
In the ammonia flow control valve opening calculation means 900, the ammonia flow control valve opening
アンモニア流量調節弁開度指令値110は、外部出力インターフェイス300を介して、制御装置100からアンモニア流量調節弁6、7に送信される。
The ammonia flow control valve opening
補正指令値計算用パラメータデータベース800に保存する補正指令パラメータ103は、補正指令パラメータ決定手段500で計算、更新する。
The
補正指令パラメータ決定手段500では、計測値データベース400からの計測値102と補正指令値計算用パラメータデータベース800からの補正指令パラメータ104を用いて、補正指令パラメータ103を計算する。
The correction command
尚、図1では全ての演算装置、データベースがアンモニア流量調節弁の制御装置100の内部に配置してあるが、これらの一部を外部に配置し、ネットワークを介して信号を送受信するようにしてもよい。
In FIG. 1, all the arithmetic devices and databases are arranged inside the
図2は、本実施例であるボイラの制御装置における動作フローチャート図である。 FIG. 2 is an operation flowchart in the boiler control apparatus according to the present embodiment.
図2に示すように、本実施例の制御装置100における動作フローチャートはステップ1000、ステップ1010、ステップ1020、ステップ1030、ステップ1040、ステップ1050、ステップ1060、ステップ1070を組み合わせて実行する。
As shown in FIG. 2, the operation flowchart in the
まずステップ1000では、ボイラ1の運転状態を計測器で計測した計測値210を制御装置100の外部インターフェイス200に取り込む。
First, in step 1000, a measured
ステップ1010では、制御装置100のアンモニア基準値計算手段600と空気量基準値計算手段1100を動作させ、外部インターフェイス200から計測値101をアンモニア基準値計算手段600と空気量基準値計算手段1100に伝送してアンモニア基準値107と空気量基準値121をそれぞれ計算する。
In step 1010, the ammonia reference value calculation means 600 and the air amount reference value calculation means 1100 of the
ステップ1020では、補正制御を実施するかどうかを判定する。判定の方法は任意に設計できる。例えば、ボイラ1が負荷変化運転を実施している時、バーナパターンを切替ている時、燃料となる石炭の種類を変更している時、スートブロワを動作させている時、脱硝装置入口の窒素酸化物濃度が目標値よりも高い時などに、補正制御を実施するようにできる。 In step 1020, it is determined whether correction control is to be performed. The determination method can be arbitrarily designed. For example, when the boiler 1 is performing load change operation, when the burner pattern is switched, when the type of coal used as fuel is changed, when the soot blower is operated, when nitrogen is oxidized at the inlet of the denitration device Correction control can be performed when the object concentration is higher than the target value.
補正制御を実施する場合、ステップ1030に進み、補正制御を実施しない場合はステップ1070に進む。 When the correction control is performed, the process proceeds to step 1030. When the correction control is not performed, the process proceeds to step 1070.
ステップ1030では、補正指令パラメータを更新するかどうかを判定し、更新する場合はステップ1040に進んでパラメータを更新し、更新しない場合はステップ1050に進む。 In step 1030, it is determined whether or not the correction command parameter is to be updated. If so, the process proceeds to step 1040 to update the parameter, and if not, the process proceeds to step 1050.
ステップ1050では、アンモニア補正指令値計算手段700、及び/或いは空気量補正指令値計算手段1200を動作させ、アンモニア補正指令値計算手段700にて計測値101と補正指令値計算用パラメータデータベース800に保存されているアンモニア補正指令パラメータ105を用いてアンモニア補正指令値106を計算する。
In step 1050, the ammonia correction command value calculation means 700 and / or the air amount correction command value calculation means 1200 are operated, and the ammonia correction command value calculation means 700 saves the measured
また、空気量補正指令値計算手段1200にて計測値101と補正指令値計算用パラメータデータベース800に保存されている補正指令パラメータ120を用いて空気量補正指令値122を計算する。
Further, the air amount correction command value calculation means 1200 calculates the air amount
ステップ1060では、加算器108にてアンモニア基準値計算手段600で計算したアンモニア基準値107と、アンモニア補正指令値計算手段700で計算したアンモニア補正指令値106とを加算してアンモニア要求値109を計算し、その後、アンモニア流量調節弁開度計算手段900を動作させてアンモニア流量調節弁開度指令値110を計算する。
In step 1060, the
また、加算器125にて空気量基準値計算手段1100で計算した空気量基準値121と、空気量補正指令値計算手段1200で計算した空気量補正指令値122とを加算して空気量要求値123を計算し、その後、空気量流量調節弁開度計算手段1300を動作させて空気流量調節弁開度指令値124を計算する。
The
ステップ1070では、ステップ1060のアンモニア流量調節弁開度計算手段900で計算したアンモニア流量調節弁開度指令値110、及び/或いは空気量調節弁開度計算手段1300で計算した空気量調節弁開度指令値124に従って、外部インターフェイス300を介してボイラ1の排ガスダクト19内に配設したアンモニア注入ノズル10、11に供給するアンモニアの流量を調節するアンモニア流量調節弁6、7、及び/或いはボイラ1に配設した空気用配管5を通じてバーナ2及びアフタエアポート3に空気を供給する空気量を調節する図示していない弁とをそれぞれ操作する。
In step 1070, the ammonia flow control valve opening
その後、ステップ1000に戻り、同様の動作を繰り返す。 Thereafter, the process returns to step 1000 and the same operation is repeated.
図3(a)は本実施例の制御装置100に設けたアンモニア基準値計算手段600における制御ロジック図の一実施例であり、図3(b)は制御装置100に設けたアンモニア流量調節弁開度計算手段900の制御ロジック図の一実施例である。
FIG. 3A is an example of a control logic diagram in the ammonia reference value calculation means 600 provided in the
また、図3(c)は制御装置100に設けた空気量基準値計算手段1100の制御ロジック図の一実施例であり、図3(d)は制御装置100に設けた空気量調節弁開度計算手段1300の制御ロジック図の一実施例である。
3C is an example of a control logic diagram of the air amount reference value calculation means 1100 provided in the
尚、図3(c)は、ボイラ1のバーナ2から供給する総空気量の基準値を計算する制御ロジック図である。
FIG. 3C is a control logic diagram for calculating the reference value of the total air amount supplied from the
図3(a)に示した本実施例の制御装置100に設けたアンモニア基準値計算手段600の制御ロジックを構成する乗算器610では、ボイラ1の状態量を計測した計測値101の1つである燃焼ガス流量601と脱硝装置40の入口NOx濃度602とを掛け合わせ、NOx量603を計算する。
In the
更にアンモニア基準値計算手段600の制御ロジックを構成する乗算器620では、このNOx量603とモル比設定値604を掛け合わせ、アンモニア基準値計算手段600の出力となるアンモニア基準値107を計算する。これにより、脱硝装置40の入口NOxを還元するのに必要なアンモニア量の基準値が計算される。
Further, the
図3(b)に示した本実施例の制御装置100に設けたアンモニア流量調節弁開度計算手段900の制御ロジックを構成する加減算器910では、加算器108でアンモニア基準値107とアンモニア補正指令値106を加算して計算したアンモニア要求値109からボイラ1の状態量を計測した計測値101の1つであるアンモニア計測値901を減算し、アンモニア偏差902を計算する。
In the adder /
更にアンモニア流量調節弁開度計算手段900の制御ロジックを構成するPI制御器(比例積分制御器)920では、このアンモニア偏差902を用いて、アンモニア流量調節弁開度計算手段900の出力となるアンモニア流量調節弁開度指令値110を計算する。
Further, the PI controller (proportional integral controller) 920 constituting the control logic of the ammonia flow control valve opening calculation means 900 uses the
前記PI制御器920は、アンモニア偏差902がゼロに近づくように、アンモニア流量調節弁開度指令値110を決定するように動作する。
The
図3(c)に示した本実施例の制御装置100に設けた空気量基準値計算手段1100の制御ロジックを構成する加減算器1110では、酸素濃度設定値1102からボイラ1の状態量を計測した計測値101の1つである酸素濃度計測値1103を減算し、酸素濃度偏差1104を計算する。
In the adder /
空気量基準値計算手段1100の制御ロジックを構成するPI制御器1120では、この酸素濃度偏差1104を用い、酸素濃度補正値1105を計算する。
The
空気量基準値計算手段1100の制御ロジックを構成する加算器1140では、ボイラ1に対する要求出力に基づいて計算された空気総量設定値1101と前記酸素濃度補正値1105を加算して、ボイラ1に投入する空気の総量である空気総量指令値1106を計算する。
In an
これにより、ボイラ1の出口の酸素濃度が、酸素濃度設定値と一致するのに必要な空気流量を算出する。 Thereby, the air flow rate required for the oxygen concentration at the outlet of the boiler 1 to coincide with the oxygen concentration set value is calculated.
更に空気量基準値計算手段1100の制御ロジックを構成するゲイン1130では、前記空気総量指令値1106に一定の値を乗じて(図10(a)では0.8)、空気量基準値計算手段1100の出力となるバーナ2から供給する空気量基準値121を計算する。
Further, the
図3(d)に示した本実施例の制御装置100に設けた空気量調節弁開度計算手段1300の制御ロジックを構成する加減算器1310では、加算器125で空気量基準値121と空気量補正指令値122を加算して計算した空気量要求値123からボイラ1の状態量を計測した計測値101の1つである空気量計測値1301を減算し、空気量偏差1302を計算する。
In the adder /
更に空気量調節弁開度計算手段1300の制御ロジックを構成するPI制御器1320は、この空気量偏差1302を用いて、空気量調節弁開度計算手段1300の出力となる空気量調節弁開度指令値124を計算する。
Further, the
前記PI制御器1320は、空気量偏差1302がゼロに近づくように、アンモニア流量調節弁開度指令値124を決定するように動作する。
The
次に、本実施例の制御装置100に設けた空気量補正指令値計算手段1200について説明する。空気量補正指令値計算手段1200では、ボイラ1から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物、一酸化炭素などの有害物質を低減するため、空気量基準値計算手段1100から出力される空気量基準値121を調整する空気量補正指令値122を計算する。
Next, the air amount correction command value calculation means 1200 provided in the
制御装置100に設けた補正指令パラメータ決定手段500では、空気量補正指令値122を計算するのに必要な補正指令パラメータ120を計算する。
The correction command parameter determining means 500 provided in the
制御装置100に設けた補正指令パラメータ決定手段500に備えられた空気量決定手段550では、強化学習などの最適化手法を用いて、ボイラ1に供給する空気量を決定する。決定した空気量がボイラ1に供給されるように、補正指令パラメータ決定手段500で補正指令パラメータ103を導出し、補正指令値計算用パラメータデータベース800を経由して補正指令パラメータ120を空気量補正指令値計算手段1200に入力して該空気量補正指令値計算手段1200にて空気量補正指令値122を計算する。
The air amount determination means 550 provided in the correction command parameter determination means 500 provided in the
制御装置100の補正指令パラメータ決定手段500に設けた空気量決定手段550で使用する強化学習理論の詳細な説明は、例えば“強化学習(Reinforcement Learning)、三上貞芳・皆川雅章共訳、森北出版株式会社、2000年12月20日出版”に述べられているので、ここでは強化学習の概念のみを説明する。
The detailed explanation of the reinforcement learning theory used in the air amount determination means 550 provided in the correction command parameter determination means 500 of the
図4に補正指令パラメータ決定手段500に設けられた空気量決定手段550で学習する強化学習理論による制御の概念を示す。この強化学習理論による制御の概念では、学習手段510は制御対象520に対して操作指令501を出力し、制御対象520は制御指令501に従って動作する。この時、制御指令501による動作により制御対象520の状態が変化する。変化した状態が学習手段510にとって望ましいか、または、望ましくないか、また、それらがどの程度かを示す量である報酬502を制御対象520から受取る。
FIG. 4 shows a concept of control based on reinforcement learning theory learned by the air amount determination means 550 provided in the correction command parameter determination means 500. In the concept of control based on this reinforcement learning theory, the learning means 510 outputs an
実際には制御対象520から受取る情報は制御対象520の状態量であって、それに基づいて学習手段510で報酬502を計算するのが一般的である。一般に、望ましい状態に近づくほど報酬502が大きくなり、望ましくない状態になるほど報酬502が小さくなるように設定される。
Actually, the information received from the controlled
学習手段510は試行錯誤的に操作を実施して、報酬502が最大になる(すなわち、できるだけ望ましい状態に近づく)ような操作方法を学習することにより、制御対象520の状態に応じて適切な操作(制御)ロジックが自動的に構築される。
The
教師付学習理論は、予め成功事例を教師データとして提供する必要があり、新規プラントで運転データがない場合や、現象が複雑で予め成功事例を準備できない場合には不向きである。これに対して強化学習理論は教師なし学習に分類され、自らが試行錯誤的に望ましい操作を生成する能力を持っている点で、制御対象の特性が必ずしも明確でない場合に対しても適用可能な利点を持っている。 The supervised learning theory needs to provide a success case as teacher data in advance, and is not suitable when there is no operation data in a new plant or when a phenomenon is complicated and a success case cannot be prepared in advance. On the other hand, reinforcement learning theory is classified as unsupervised learning, and is applicable to cases where the characteristics of the controlled object are not always clear because it has the ability to generate desirable operations on a trial and error basis. Have advantages.
しかし、プラントの運転データのみで学習するためには、学習に必要な運転データが十分蓄積されるまで待つ必要があるため、効果を発揮するまでに長時間を要する。また、試行錯誤的に学習するため、運転上望ましくない状態になる可能性もあり、場合によっては安全面で支障をきたす恐れもある。 However, in order to learn only from the operation data of the plant, it is necessary to wait until the operation data necessary for learning is sufficiently accumulated, so that it takes a long time to exert the effect. In addition, since learning is performed through trial and error, there is a possibility that an undesired state of driving may occur, and in some cases, there may be a problem in terms of safety.
そこで、本実施例の制御装置100においては、制御対象であるボイラ1を模擬する補正指令パラメータ決定手段500の空気量決定手段550に備えたモデルを対象に、どのような操作信号を生成するのが良いかを予め学習する。
Therefore, in the
空気量決定手段550に備えたこのモデルは、ボイラ1の構造を模擬しており、その燃焼(反応)、ガス流動、伝熱のプロセスを差分法、有限体積法、有限要素法等の数値解析手法を用いて計算する。 This model provided in the air amount determining means 550 simulates the structure of the boiler 1, and the combustion (reaction), gas flow, and heat transfer processes are numerically analyzed by a differential method, a finite volume method, a finite element method, and the like. Calculate using the method.
数値解析の解析精度が高い方が望ましいが、本発明は解析手法に特徴があるのでは無く、解析手法を限定しないため数値解析方法に関する説明は省略するが、一般に計算対象であるボイラ1の形状を計算格子(メッシュ)に分割し、格子内の物理量を計算する。 Although it is desirable that the analysis accuracy of the numerical analysis is high, the present invention is not characterized by the analysis method, and the description of the numerical analysis method is omitted because the analysis method is not limited. However, the shape of the boiler 1 that is generally a calculation target is omitted. Is divided into calculation grids (mesh), and physical quantities in the grids are calculated.
前記空気量決定手段550に備えたモデルによる数値解析によって、ボイラ1の燃焼ガスの温度、燃焼ガス成分の濃度、燃焼ガスの流速と流れの方向等が計算結果として出力される。この数値解析によって様々な操作条件における現象を計算し、ボイラ1の窒素酸化物、一酸化炭素濃度の計測位置における両者の濃度を計算する。 By numerical analysis using a model provided in the air amount determination means 550, the temperature of the combustion gas in the boiler 1, the concentration of the combustion gas component, the flow velocity of the combustion gas, the flow direction, and the like are output as calculation results. By this numerical analysis, phenomena under various operating conditions are calculated, and the concentrations of both the nitrogen oxide and carbon monoxide concentrations in the boiler 1 are calculated.
計測位置の計算結果は、その断面の計算格子(メッシュ)ごとに計算される。ボイラ1の運転開始後は、制御装置100に設置した計測値データベース400に保存されている計測値102を用いて、モデル特性とプラント特性が一致するように、空気量決定手段550に備えた前記モデルを修正することもできる。
The calculation result of the measurement position is calculated for each calculation grid (mesh) of the cross section. After the operation of the boiler 1 is started, the air
尚、本実施例の制御装置では、最適化手法として強化学習を適用する場合について述べたが、進化的計算手法など、別の最適化アルゴリズムを用いて制御装置200の補正指令パラメータ決定手段500を構築することもできる。
In the control device of the present embodiment, the case where reinforcement learning is applied as an optimization method has been described. However, the correction command
前述のように、強化学習では報酬を最大化する操作方法を学習する。従って、報酬の設計方針(報酬の計算方法)が学習結果に大きな影響を与える。例えば、ボイラ1の出口の窒素酸化物濃度が低いほど報酬が大きくなるように設計すれば、窒素酸化物濃度が低くなる操作条件を学習できる。 As described above, in reinforcement learning, an operation method for maximizing a reward is learned. Therefore, the reward design policy (reward calculation method) has a great influence on the learning result. For example, if the design is such that the reward increases as the nitrogen oxide concentration at the outlet of the boiler 1 is lower, it is possible to learn the operating conditions for lowering the nitrogen oxide concentration.
このように報酬を設計することで、窒素酸化物濃度を低減でき、窒素酸化物を還元するのに使用するアンモニア量が少なくなるため、ボイラ1の運転コストを低減できる。 By designing the reward in this way, the nitrogen oxide concentration can be reduced and the amount of ammonia used to reduce the nitrogen oxide is reduced, so that the operating cost of the boiler 1 can be reduced.
本実施例のボイラの制御装置100では、以下に述べる理由により、報酬の設計方法をさらに工夫している。
In the
脱硝装置40の入口における窒素酸化物濃度分布は、バーナ2、及びエアポート3からボイラ1に供給する空気量の配分で変わる。そのため、空気量の配分条件によっては、窒素酸化物濃度の分布が偏り、局所的に窒素酸化物濃度が高くなる場合がある。
The nitrogen oxide concentration distribution at the inlet of the
この局所的に窒素酸化物濃度が高くなる領域の窒素酸化物を還元するのに必要なアンモニア量が、1本のアンモニア注入ノズルから供給できるアンモニア量の上限を超えてしまう場合、その領域の窒素酸化物を還元できずに規制値を逸脱するという問題が生じる。 If the amount of ammonia necessary to reduce the nitrogen oxide in the region where the concentration of nitrogen oxides locally increases exceeds the upper limit of the amount of ammonia that can be supplied from one ammonia injection nozzle, the nitrogen in that region There arises a problem that the oxides cannot be reduced and the regulation value is deviated.
また、供給したアンモニアが脱硝装置40で全て反応できず、残ったアンモニアが脱硝装置40の下流側に設置したエアヒータに流入する可能性もある。
Further, the supplied ammonia cannot be reacted at all in the
これらの現象を回避するには、脱硝装置40の入口の窒素酸化物濃度分布が偏らないように、ボイラ1のバーナ2、及びアフタエアポート3から供給する空気の配分を調整する必要がある。
In order to avoid these phenomena, it is necessary to adjust the distribution of air supplied from the
そこで、本実施例のボイラの制御装置では、窒素酸化物の総量だけでなく、窒素酸化物濃度の分布も考慮して報酬を設計する。 Therefore, in the boiler control apparatus of the present embodiment, the reward is designed in consideration of not only the total amount of nitrogen oxides but also the distribution of nitrogen oxide concentration.
図5は、本実施例における脱硝装置40の入口断面での窒素酸化物濃度の分布を考慮した報酬の設計方法を説明する説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram illustrating a reward design method that takes into account the distribution of nitrogen oxide concentration at the inlet cross section of the
図5の左側部分に示すように、脱硝装置40の入口断面を複数の領域、本実施例では縦4区分、横4区分の合計16区分の領域に区切り、領域毎に窒素酸化物濃度の目標値を設定する。
As shown in the left part of FIG. 5, the inlet cross section of the
この領域毎における窒素酸化物濃度の目標値の設定は、図1の制御装置100の補正指令値計算用パラメータデータベース800に操作員が外部から入力することによって行われる。
Setting of the target value of the nitrogen oxide concentration for each region is performed by an operator inputting the correction command value
図5の左側部分に示されたNOx濃度目標値では、脱硝装置40の入口断面の中央の中心から縦2区分、及び横2区分に亘る合計4区分の領域がNOx濃度を少々濃く表示しているように少し高い値に設定されている。
In the NOx concentration target value shown in the left part of FIG. 5, the NOx concentration is displayed slightly higher in a total of four sections from the center of the inlet cross section of the
尚、図1には記載されていないが、制御装置100には脱硝装置40の入口の領域毎に、窒素酸化物濃度の目標値を外部から入力するためのインターフェイスが備えられており、これを用いて操作員は領域毎における窒素酸化物濃度の目標値を前記補正指令値計算用パラメータデータベース800に入力できる。
Although not shown in FIG. 1, the
また、窒素酸化物濃度の目標値を、排ガスダクト19内に配設したアンモニア注入ノズル10,11から供給されるアンモニアの噴霧範囲、噴霧量を基に自動的に決定することもできる。すなわち、1本のアンモニア注入ノズル10、11から供給できる最大噴霧量と噴霧範囲、及び脱硝装置40で除去可能な窒素酸化物の最大量を基に、脱硝装置40の出口の窒素酸化物濃度が所望の濃度になるように、脱硝装置40の入口の窒素酸化物の目標条件を決定する。
Further, the target value of the nitrogen oxide concentration can be automatically determined based on the spray range and spray amount of ammonia supplied from the ammonia injection nozzles 10 and 11 disposed in the exhaust gas duct 19. That is, based on the maximum spray amount and spray range that can be supplied from one ammonia injection nozzle 10, 11 and the maximum amount of nitrogen oxide that can be removed by the
次に、前記補正指令パラメータ決定手段500に備えられた空気量決定手段550における空気流量の操作条件に基づいて脱硝装置40の入口の窒素酸化物濃度分布を推定する。最後に、脱硝装置40の入口の領域毎に窒素酸化物濃度の目標値と推定値の誤差を計算し、誤差が小さい程報酬が大きくなるようにする。
Next, the nitrogen oxide concentration distribution at the inlet of the
図5の右側上部に示した操作例aでは、脱硝装置40の入口の断面におけるNOx濃度において、脱硝装置40の入口断面の中央の中心から縦下方に1区分、横右方に1区分の1区分の領域がNOx濃度を特に濃く表示しているように局所的に窒素酸化物濃度が高い領域が存在し、この窒素酸化物濃度が高い領域では目標値との誤差が大きいため、報酬値は小さい。
In the operation example a shown in the upper right part of FIG. 5, in the NOx concentration in the cross section of the inlet of the
一方、図5の右側下部に示した操作例bでは、脱硝装置40の入口の断面におけるNOx濃度において、脱硝装置40の入口断面の中央の中心から縦に2区分、横に2区分の合計4区分の領域がNOx濃度を少々高く表示しているように目標値と推定値との誤差が、操作例aよりも小さいため、報酬は大きくなる。
On the other hand, in the operation example b shown in the lower right part of FIG. 5, in the NOx concentration in the cross section of the inlet of the
本実施例の制御装置100の補正指令パラメータ決定手段500に設置した空気量決定手段550では、窒素酸化物の総量が少ない程大きくなる報酬と、図5で説明した報酬とを組み合わせて(加算して)、強化学習に用いる報酬を計算する。
In the air amount determination means 550 installed in the correction command parameter determination means 500 of the
上記した報酬を計算することによって、窒素酸化物の総量が少ない状態で、さらに窒素酸化物濃度の分布がその目標値と近くなるような供給空気の配分を学習できる。この学習の結果として、図5の操作例bで示したようなNOx濃度分布の結果が得られる供給空気量の操作条件を学習する。 By calculating the above-described reward, it is possible to learn the distribution of the supply air so that the distribution of the nitrogen oxide concentration is close to the target value while the total amount of nitrogen oxide is small. As a result of this learning, the operation condition of the supply air amount that obtains the result of the NOx concentration distribution as shown in the operation example b of FIG. 5 is learned.
尚、図5では脱硝装置入口の断面を4×4=16の領域に分割しているが、分割数は任意である。また、図5では、全領域を均等に分割しているが、分割が粗い箇所と細かい箇所があるようにしてもよい。 In FIG. 5, the cross section of the inlet of the denitration apparatus is divided into 4 × 4 = 16 regions, but the number of divisions is arbitrary. In FIG. 5, the entire region is divided equally, but there may be a portion where the division is coarse and a portion where the division is coarse.
図6は、補正指令パラメータ決定手段500に設置した空気量決定手段550において本実施例における脱硝装置40の入口断面での窒素酸化物濃度分布を推定する推定方法の一例を説明する説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an example of an estimation method for estimating the nitrogen oxide concentration distribution at the inlet cross section of the
図6に示すように、本実施例では補正指令パラメータ決定手段500に設置した空気量決定手段550に、負荷、スートブロワ経過後時間、炭種、バーナパターン、燃料流量、空気流量を入力として、脱硝装置40の入口断面を複数に区分した各領域の窒素酸化物濃度を予測するニューラルネットワークを構築する。
As shown in FIG. 6, in this embodiment, denitration is performed by inputting the load, the time after the soot blower, the coal type, the burner pattern, the fuel flow rate, and the air flow rate to the air
前記空気量決定手段550のニューラルネットワークの重みパラメータは、ニューラルネットワークの入力と出力の関係が、窒素酸化物濃度は数値解析を用いた計算結果、及び制御装置100の計測値データベース400に保存されている情報と一致するように調整する。
The weight parameter of the neural network of the air amount determining means 550 is stored in the relationship between the input and output of the neural network, the nitrogen oxide concentration is calculated using numerical analysis, and the measured
尚、本実施例では窒素酸化物濃度の推定にニューラルネットワークを用いたが、その他の方法を用いて領域毎の窒素酸化物濃度を推定してもよい。 In this embodiment, the neural network is used for estimating the nitrogen oxide concentration, but the nitrogen oxide concentration for each region may be estimated using other methods.
図7は、本実施例の制御装置100に設置した補正指令パラメータ決定手段500に設けられた空気量決定手段550で学習する強化学習の試行錯誤の過程で得られた、負荷変化に伴う脱硝装置入口における窒素酸化物濃度分布の変化を説明する説明図である。
FIG. 7 shows a denitration apparatus that accompanies a load change, which is obtained in a trial and error process of reinforcement learning that is learned by the air amount determination means 550 provided in the correction command parameter determination means 500 installed in the
本実施例のボイラ1を備えた火力発電プラントでは、電力需要に合わせて出力を変化させる負荷変化運転を実施する。図7(a)は、出力の変化方法の一例を説明しており、時刻T1まで出力M1で運転し、その後出力をM2まで上昇させ、時刻T3で出力がM2に到達した後、出力をM2に固定する例が図示されている。 In the thermal power plant provided with the boiler 1 of the present embodiment, load change operation is performed in which the output is changed according to the power demand. FIG. 7 (a), has been described an example of an output process of change, operated at an output M 1 until time T 1, to increase the subsequent output to M 2, the output at time T 3 has reached the M 2 An example of fixing the output to M 2 later is shown.
図7(b)は、補正指令パラメータ決定手段500に設けられた空気量決定手段550のモデルを用いて、時刻T1、T2、T3における脱硝装置入口断面の窒素酸化物濃度を推定した結果であって、左側欄には窒素酸化物濃度分布の目標値を、右側欄には操作例Aと操作例Bにおける窒素酸化物濃度分布の推定値を夫々示す。 FIG. 7 (b) uses the model of the air amount determination means 550 provided in the correction command parameter determination means 500 to estimate the nitrogen oxide concentration at the inlet section of the denitration apparatus at times T 1 , T 2 , and T 3 . As a result, the target value of the nitrogen oxide concentration distribution is shown in the left column, and the estimated value of the nitrogen oxide concentration distribution in the operation examples A and B is shown in the right column.
図7(b)において、時刻T1、T2、T3における操作例Aと操作例Bの窒素酸化物の総量は同じである。この場合、窒素酸化物の総量のみを指標とした報酬を用いた学習では、操作例Aと操作例Bとの優劣をつけることができない。 In FIG. 7 (b), the total amount of time T 1, T 2, T 3 nitrogen oxides Operation Example A and the operation example B in is the same. In this case, in the learning using the reward using only the total amount of nitrogen oxides as an index, the superiority or inferiority of the operation example A and the operation example B cannot be obtained.
時刻T2、T3のそれぞれにおいて、操作例Aでは窒素酸化物濃度分布に局所的に濃度が高くなる偏りがあるが、操作例Bでは窒素酸化物濃度分布に局所的に濃度が高くなる偏りがない。従って、操作例Bの方が望ましい操作方法である。 At each of the times T 2 and T 3 , in the operation example A, the nitrogen oxide concentration distribution has a local concentration bias, but in the operation example B, the nitrogen oxide concentration distribution has a local concentration increase. There is no. Therefore, the operation example B is a preferable operation method.
本実施例の制御装置100では、補正指令パラメータ決定手段500に設けられた空気量決定手段550によって、図5で説明した脱硝装置40の入口断面における窒素酸化物濃度分布を考慮した報酬を用いて学習する。
In the
前記空気量決定手段550では、図7(b)に示すように、各時刻に脱硝装置40の入口断面を複数に区分した各領域での窒素酸化物濃度分布の目標値を設定する。そしてこの空気量決定手段550にて、設定した窒素酸化物濃度分布の目標値を用いて各時刻T1、T2、T3で算出した目標値との差である報酬の総和が最大となるような操作方法を学習させる。
In the air amount determination means 550, as shown in FIG. 7B, a target value of the nitrogen oxide concentration distribution in each region obtained by dividing the inlet cross section of the
前記空気量決定手段550では、図7(b)に示すように操作例Aよりも操作例Bの報酬の値が大きいので、操作例Bの結果が得られたときの空気流量の操作方法を学習できる。 In the air amount determination means 550, as shown in FIG. 7B, since the reward value of the operation example B is larger than that of the operation example A, the operation method of the air flow rate when the result of the operation example B is obtained. Can learn.
この空気量決定手段550で学習した前述の学習結果は、本実施例の制御装置100の補正指令値計算用パラメータデータベース800に保存される。
The learning result learned by the air amount determination means 550 is stored in the correction command value
制御装置100の空気量指令値計算手段1200では、補正指令値計算用パラメータデータベース800に保存されている補正指令パラメータ120を用いて、ボイラ1のバーナ2、及びアフタエアポート3から供給される空気量が、前述の学習によって得られた操作条件となるように、空気量補正値122を計算する。以上で、空気量指令値計算手段1200の説明を終了する。
The air amount command value calculation means 1200 of the
次に、制御装置100のアンモニア補正指令値計算手段700を説明する。
Next, the ammonia correction command value calculation means 700 of the
アンモニア補正指令値計算手段700では、ボイラ1から排出される排ガスに含まれる窒素酸化物を還元し、かつアンモニア流出量を低減するため、アンモニア基準値計算手段600から出力したアンモニア基準値107を調整するアンモニア補正指令値106を計算する。
The ammonia correction command value calculation means 700 adjusts the
制御装置100の補正指令パラメータ決定手段500では、空気量補正指令値計算手段1200から出力する空気量補正指令値122を計算するのに必要な補正指令パラメータ120を計算する。
The correction command
補正指令パラメータ決定手段500に備えられているアンモニア量決定手段560では、排ガスダクト19内に配設したアンモニア注入ノズル10、11から脱硝装置40の入口に注入するアンモニア量を決定する。
The ammonia amount determining means 560 provided in the correction command parameter determining means 500 determines the ammonia amount to be injected into the inlet of the
図1の制御装置100に示すように、脱硝装置40の入口にアンモニア注入ノズル10、11から注入するアンモニア流量は、アンモニア基準値計算手段600で計算したアンモニア基準値107と、アンモニア補正制御指令計算手段700で計算したアンモニア補正値106を用いて決定する。
As shown in the
アンモニア基準値計算手段600で計算したアンモニア基準値107は、図3(a)に示すように、脱硝装置入口NOx濃度の計測値を用いて計算する。
The
この脱硝装置入口NOx濃度の計測値は、窒素酸化物の濃度を分析するための燃焼ガスの採取時間分だけ遅れる。また、アンモニア用配管12、13に設置したアンモニア流量調節弁6、7を操作してから、実際にアンモニア注入ノズル10、11から脱硝装置40の入口にアンモニアが注入されるまでは、アンモニア貯蔵設備からアンモニア用配管12、13を通じて脱硝装置40までの滞留時間分遅れる。
The measured value of the NOx concentration at the inlet of the denitration apparatus is delayed by the time for collecting the combustion gas for analyzing the concentration of nitrogen oxides. Also, after operating the ammonia
従って、負荷変化中など、脱硝装置40の入口の窒素酸化物濃度分布が変化するような場合は、アンモニア基準値107に基づいてアンモニア流量調節弁6、7を制御しても、アンモニア量の過不足の問題が生ずる。
Therefore, when the nitrogen oxide concentration distribution at the inlet of the
この場合、ボイラ1の煙道より系外へ排出されるNOx濃度あるいはアンモニアの流出量は増加する。これを抑制するため、本実施例の制御装置100ではアンモニア要求値を先行的に補正するアンモニア補正指令値計算手段700を備えている。
In this case, the NOx concentration discharged from the system through the flue of the boiler 1 or the outflow amount of ammonia increases. In order to suppress this, the
図8は、制御装置100のアンモニア補正指令値計算手段700における動作内容と、その効果を説明する図である。
FIG. 8 is a diagram for explaining the operation contents and effects of the ammonia correction command value calculation means 700 of the
図8(a)は、出力の変化方法の一例を説明する図であり、図7(a)と同一の図なのでその説明を省略する。 FIG. 8A is a diagram for explaining an example of the output changing method, and since it is the same diagram as FIG. 7A, its explanation is omitted.
図8(b)は、排ガスダクト19の断面図である。図1に示したように濃度計測器30、32、アンモニア注入ノズル10は排ガスダクト19の上部に配置され、濃度計測器31、33、アンモニア注入ノズル11は排ガスダクト19の下部に配置される。
FIG. 8B is a cross-sectional view of the exhaust gas duct 19. As shown in FIG. 1, the
図8(c)及び図8(d)は、図8(a)に示したように出力を変化させた場合における脱硝装置40の入口の窒素酸化物濃度、脱硝装置40の出口の窒素酸化物濃度、及びアンモニア注入ノズル10、11から供給されるアンモニアの流量の経時変化を示す説明図である。
8C and 8D show the nitrogen oxide concentration at the inlet of the
図8(c)は、本実施例の制御装置100で、アンモニア補正制御指令計算手段700を機能させなかった場合の例であり、図8(d)は本実施例の制御装置100で、アンモニア補正制御指令計算手段700を使用してアンモニア要求値109を計算した場合の例である。
FIG. 8C shows an example in which the ammonia correction control command calculation means 700 is not functioned in the
まず、脱硝装置40の上部出口における窒素酸化物濃度について説明すると、図8(c)では、負荷変化中の時間T1からT3の間で、脱硝装置40の上部出口における窒素酸化物濃度が制限値を越えている状況を示している。
First, to describe the concentration of nitrogen oxides in the top outlet of the
そこで図8(d)に示すように本実施例の制御装置100に設置したアンモニア補正制御指令計算手段700を使用することで、負荷変化中の時間T1からT3の間でアンモニア流量が図8(c)の時(図8(d)中の点線)よりも多くなる。
Therefore the use of ammonia correction control
これにより窒素酸化物を還元でき、脱硝装置40の上部の出口における窒素酸化物濃度が実線で表したように制限値以下に抑制した状況を示している。
This shows that nitrogen oxides can be reduced and the concentration of nitrogen oxides at the upper outlet of the
次に、脱硝装置40の下部出口における窒素酸化物濃度について説明する。
Next, the nitrogen oxide concentration at the lower outlet of the
図8(c)では、脱硝装置40の下部出口における窒素酸化物濃度は負荷変化中の時間T1からT3の間で低くなっている。
In FIG. 8 (c), the nitrogen oxides concentration in the lower outlet of
この時間帯では、窒素酸化物よりもアンモニア流量が相対的に多く、アンモニアが過剰となっている。このような場合、脱硝装置40より下流側にあるエアヒータに余剰のアンモニアが流れ込み、エアヒータの目詰まりの原因となる。
In this time zone, the ammonia flow rate is relatively higher than that of nitrogen oxide, and ammonia is excessive. In such a case, excess ammonia flows into the air heater on the downstream side of the
そこで図8(d)に示すように本実施例の制御装置100に設置したアンモニア補正制御指令計算手段700を使用することで、負荷変化中の時間T1からT3の間でアンモニア流量が図8(c)の時(図8(d)中の点線)よりも実線で表したように少なくなり、余剰のアンモニアがエアヒータに流れ込むのを抑制できる。
Therefore the use of ammonia correction control
このように、本実施例の制御装置100では、アンモニア流量調節弁6、7から供給するアンモニア流量を個別に操作でき、アンモニア補正指令値106も個別に設定できる。
Thus, in the
その効果として、負荷変化中でも脱硝装置40の入口断面における全領域の窒素酸化物濃度を制限値以下に抑制できる。さらに余剰のアンモニアがエアヒータに流れ込むのを抑制でき、エアヒータの目詰まりを防止できる。
As an effect thereof, the nitrogen oxide concentration in the entire region in the inlet cross section of the
図9は、本実施例の制御装置100に設置したアンモニア補正指令値計算手段700から出力される負荷変化中におけるアンモニア補正指令値106の計算例を説明する図である。
FIG. 9 is a diagram illustrating a calculation example of the ammonia
図9は、負荷変化開始後からの経過時間と、アンモニア補正指令値計算手段700で計算して出力されるアンモニア補正指令値106の値の関係図である。
FIG. 9 is a relationship diagram of the elapsed time from the start of load change and the value of the ammonia
図9において、時刻X3までアンモニア補正指令値106の流量はゼロで、その後、時刻X3から時刻X4までに流量X1まで上昇させる。時刻X4から時刻X5まで流量をX1に保ち、その後、時刻X5から時刻X6までに流量X2まで減少させる。時刻X6から時刻X7まで流量をX2に保ち、その後、時刻X7から時刻X8までに流量をゼロまで減少させる。
9, the flow rate of the ammonia
補正指令値パラメータデータベース800には、流量X1〜X2、時刻X3〜X8までの値が保存されており、アンモニア補正指令値計算手段700では、これらの値を参照しながらアンモニア補正指令値106を計算する。
The correction command
補正指令パラメータデータベース800には、負荷変化率、負荷変化幅、炭種、バーナパターン等のボイラ運転条件に対応させて、アンモニア補正指令パラメータ105を保存する。即ち、負荷変化運転だけでなく、炭種切替、バーナパターン切替時にも、窒素酸化物濃度の変化に合わせてアンモニアを供給できる。
In the correction
アンモニア補正指令値計算手段700では、計測値101からボイラ1の運転条件を把握し、これに対応する補正指令パラメータを補正指令値計算用パラメータデータベース800から取得してアンモニア補正指令値106を計算する。
In the ammonia correction command value calculation means 700, the operation condition of the boiler 1 is grasped from the measured
尚、図9では流量X1〜X2、時刻X3〜X8の8つの補正指令パラメータでアンモニア補正指令値106を算出する例を示しているが、補正指令パラメータの数は任意に変更でき、図9よりも複雑な形をしたアンモニア補正指令値106を算出することもできる。
Although FIG. 9 shows an example in which the ammonia
また、図9ではアンモニア補正指令値106を線形(直線)に増減しているが、2次曲線のような関数を用いて、アンモニア補正指令値106を増減させるようにしてもよい。
In FIG. 9, the ammonia
本実施例の制御装置100に設置した補正指令値計算用パラメータデータベース800に保存する補正指令パラメータは、予めオペレータによって設定できる。また、補正指令パラメータ決定手段500を用いて、補正指令パラメータを自動調整することもできる。
The correction command parameters stored in the correction command value
図10は、本実施例の制御装置100に設置した補正指令パラメータ決定手段500において、補正指令値計算用パラメータデータベース800に保存する補正指令パラメータの初期値を決定する実施例を説明する図である。
FIG. 10 is a diagram for explaining an embodiment in which the correction command parameter determining means 500 installed in the
補正指令パラメータ決定手段500に設置したアンモニア量決定手段560では、脱硝装置40の入口の窒素酸化物濃度の推定結果を基に、脱硝装置40の出口の窒素酸化物濃度が制限値を越えないようにするために必要なアンモニア量を求める。
In the ammonia amount determination means 560 installed in the correction command parameter determination means 500, the nitrogen oxide concentration at the outlet of the
補正指令パラメータ決定手段500では、このアンモニア量が供給されるように補正指令パラメータの初期値を決定する。以下、図10を用いて説明する。 The correction command parameter determining means 500 determines the initial value of the correction command parameter so that this ammonia amount is supplied. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
アンモニア量決定手段560では、まず、図5(b)に示した脱硝装置40の入口におけるNOx濃度分布の計算結果を用いて、図10(a)に示すように排ガスダクト19の上部と下部の窒素酸化物濃度の経時変化を予測する。
In the ammonia amount determining means 560, first, using the calculation result of the NOx concentration distribution at the inlet of the
次に、図10(a)に示した排ガスダクト19の上部と下部の窒素酸化物濃度の経時変化の予測結果に基づいて、前記アンモニア量決定手段560では図10(b)に示すように、窒素酸化物を還元するのに必要なアンモニア流量を計算する。 Next, based on the prediction result of the temporal change in the nitrogen oxide concentration in the upper and lower portions of the exhaust gas duct 19 shown in FIG. 10 (a), the ammonia amount determining means 560, as shown in FIG. 10 (b), Calculate the ammonia flow required to reduce the nitrogen oxides.
次に、図10(c)に示すように、アンモニア基準値の予想値を、図3(a)に示したロジック図に基づいたアンモニア基準値計算手段600によって計算する。 Next, as shown in FIG. 10C, the expected value of the ammonia reference value is calculated by the ammonia reference value calculation means 600 based on the logic diagram shown in FIG.
尚、図10(c)で点線で示した曲線は、図10(b)に実線で示した曲線と同じ曲線である。 In addition, the curve shown with the dotted line in FIG.10 (c) is the same curve as the curve shown with the continuous line in FIG.10 (b).
そして、補正指令パラメータ決定手段500のアンモニア量決定手段560ではでは、図10(d)に示すように、図10(b)に実線で示した曲線から図10(c)に実線で示した曲線を減算した両者の差となるアンモニア補正値106の曲線を決定し、このアンモニア補正値106の曲線に基づいてアンモニア補正パラメータを決定する。
Then, in the ammonia amount determining means 560 of the correction command parameter determining means 500, as shown in FIG. 10 (d), the curve shown by the solid line in FIG. 10 (b) to the curve shown by the solid line in FIG. 10 (c). Then, the curve of the
図11は、本実施例の制御装置100に設置した補正指令パラメータ決定手段500におけるアンモニア補正指令パラメータ105の決定方法を説明する図である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a method for determining the ammonia
補正指令パラメータ決定手段500では、2つのステップでアンモニア補正指令パラメータを調整する。まず、第1のステップでは、ボイラ1の運転条件に基づいて、脱硝装置40の入口、及び出口における窒素酸化物濃度の変化特性を予測する。
The correction command parameter determination means 500 adjusts the ammonia correction command parameter in two steps. First, in the first step, the change characteristics of the nitrogen oxide concentration at the inlet and outlet of the
次に、第2のステップでは、脱硝装置40の出口の窒素酸化物濃度が制限値以下となるように、補正指令パラメータを決定、更新する。
Next, in the second step, the correction command parameter is determined and updated so that the nitrogen oxide concentration at the outlet of the
このように、本実施例の制御装置100に設置した補正指令パラメータ決定手段500では、脱硝装置40の入口の窒素酸化物濃度を予測し、この予測結果を用いてアンモニアを先行的に補正する。
Thus, the correction command parameter determination means 500 installed in the
図11(a)は、補正指令パラメータ決定手段500でアンモニア補正指令パラメータを調整する上記第1のステップの説明図である。
FIG. 11A is an explanatory diagram of the first step of adjusting the ammonia correction command parameter by the correction command
図11(a)に示すように、本実施例の補正指令パラメータ決定手段500では、負荷、負荷変化率、負荷変化幅、スートブロワ経過後時間、炭種、バーナパターン、燃料流量、空気流量を入力として、脱硝装置40の入口を複数の領域に区分した各領域の窒素酸化物濃度の変化特性を予測するニューラルネットワークを構築する。
As shown in FIG. 11A, the correction command parameter determination means 500 of this embodiment inputs the load, the load change rate, the load change width, the time after the soot blower, the coal type, the burner pattern, the fuel flow rate, and the air flow rate. As described above, a neural network that predicts the change characteristics of the nitrogen oxide concentration in each region in which the inlet of the
このニューラルネットワークの重みパラメータは、入力と出力の関係が、窒素酸化物濃度は数値解析を用いた計算結果、及び計測値データベース400に保存されている情報と一致するように調整する。
The weight parameter of this neural network is adjusted so that the relationship between input and output matches the nitrogen oxide concentration with the calculation result using numerical analysis and the information stored in the
尚、本実施例の補正指令パラメータ決定手段500では窒素酸化物濃度の推定にニューラルネットワークを用いたが、その他の方法を用いて領域毎の窒素酸化物濃度を推定するようにしてもよい。 In the correction command parameter determining means 500 of this embodiment, the neural network is used for estimating the nitrogen oxide concentration, but the nitrogen oxide concentration for each region may be estimated using other methods.
図11(b)及び図11(c)は、補正指令パラメータ決定手段500でアンモニア補正指令パラメータを調整する上記第2のステップの説明図である。
FIG. 11B and FIG. 11C are explanatory diagrams of the second step of adjusting the ammonia correction command parameter by the correction command
図11(b)の上図はアンモニア補正指令値の経時変化を示したグラフであり、図11(b)の下図はその時の脱硝装置40の出口の窒素酸化物濃度の経時変化を示したグラフである。
The upper diagram in FIG. 11B is a graph showing the change over time of the ammonia correction command value, and the lower diagram in FIG. 11B is a graph showing the change over time in the nitrogen oxide concentration at the outlet of the
11(b)の下図のグラフに示すように、脱硝装置40の出口の窒素酸化物濃度が制限値を超過している。このような場合、補正指令パラメータ決定手段500では、図11(c)に示すようにアンモニア補正指令値が増加するように補正指令パラメータを更新する。
As shown in the lower graph of 11 (b), the nitrogen oxide concentration at the outlet of the
これにより、脱硝装置40の出口の窒素酸化物濃度が制限値を超過することを抑制する。
Thereby, it is suppressed that the nitrogen oxide concentration at the outlet of the
尚、図1には図示していないが、本実施例の制御装置100と画像表示装置を接続し、制御装置100で使用している信号、及びデータベースの情報を画像表示装置上に表示するように構成できる。
Although not shown in FIG. 1, the
これにより、プラントオペレータに補正指令値パラメータの修正方法、及び修正時の効果を分かりやすく提供できる。 Thereby, the correction method of a correction command value parameter and the effect at the time of correction can be provided to a plant operator in an easy-to-understand manner.
尚、本実施例では、補正指令パラメータ決定手段500で補正指令パラメータを自動更新する方式を説明したが、補正指令パラメータの更新方法をプラントのオペレータに提供し、これを参考にしてオペレータが手動でアンモニア補正指令パラメータを変更することも可能である。 In the present embodiment, the method of automatically updating the correction command parameter by the correction command parameter determining means 500 has been described. However, the method of updating the correction command parameter is provided to the plant operator, and the operator manually operates with reference to this method. It is also possible to change the ammonia correction command parameter.
本発明の実施例によれば、ボイラから排出される排ガス中の窒素酸化物の濃度を所望の値に低減すると共に、脱硝装置に注入する余剰のアンモニアが脱硝装置の下流側に流出することを抑制するボイラの制御装置、及びボイラの制御方法が実現できる。 According to the embodiment of the present invention, the concentration of nitrogen oxides in the exhaust gas discharged from the boiler is reduced to a desired value, and excess ammonia injected into the denitration device flows out to the downstream side of the denitration device. The boiler control device and the boiler control method can be realized.
本発明は火力発電プラント等に設置され、石炭等の燃料を燃焼してこのプラントの作動蒸気を発生するボイラの制御装置、及びボイラの制御方法に適用可能である。 The present invention can be applied to a boiler control device and a boiler control method that are installed in a thermal power plant or the like and that burns fuel such as coal to generate working steam of the plant.
1:ボイラ、2:バーナ、3:アフタエアポート、4: 燃料(微粉炭)用配管、5:空気用配管、6 :アンモニア流量調節弁、7:アンモニア流量調節弁、8:混合器、9:混合器、10:アンモニア注入ノズル、11:アンモニア注入ノズル、12:アンモニア用配管、13:空気用配管、14:給水用配管、15 :給水ポンプ、16:熱交換器、17:蒸気タービン、18:発電機、19:排ガスダクト、20 :流量計測器、21:流量計測器、30:濃度計測器、31:濃度計測器、32:濃度計測器、33:濃度計測器、40:脱硝装置、100:制御装置、200:外部入力インターフェイス、210 :計測値、300:外部出力インターフェイス、310:操作信号、400:計測値データベース、500: 補正指令パラメータ決定手段、550:空気量決定手段、560:アンモニア量決定手段、600:アンモニア基準値計算手段、700:アンモニア補正指令値計算手段、800:補正指令値計算用パラメータデータベース、900:アンモニア流量調節弁開度計算手段、1100:空気量基準値計算手段、1200:空気量補正指令値計算手段、1300:空気量調節弁開度計算手段。 1: boiler, 2: burner, 3: after-air port, 4: piping for fuel (pulverized coal), 5: piping for air, 6: ammonia flow control valve, 7: ammonia flow control valve, 8: mixer, 9: Mixer, 10: ammonia injection nozzle, 11: ammonia injection nozzle, 12: ammonia piping, 13: air piping, 14: water supply piping, 15: water supply pump, 16: heat exchanger, 17: steam turbine, 18 : Generator, 19: exhaust gas duct, 20: flow meter, 21: flow meter, 30: concentration meter, 31: concentration meter, 32: concentration meter, 33: concentration meter, 40: denitration device, 100: control device, 200: external input interface, 210: measurement value, 300: external output interface, 310: operation signal, 400: measurement value database 500: correction command parameter determining means, 550: air amount determining means, 560: ammonia amount determining means, 600: ammonia reference value calculating means, 700: ammonia correction command value calculating means, 800: parameter database for calculating correction command values 900: Ammonia flow control valve opening calculating means, 1100: Air amount reference value calculating means, 1200: Air amount correction command value calculating means, 1300: Air amount adjusting valve opening calculating means.
Claims (7)
前記ボイラの制御装置には、前記脱硝装置の入口断面を複数の領域に分割して該領域毎に窒素酸化物濃度の目標条件を設定し、この領域毎の窒素酸化物濃度が前記窒素酸化物濃度の目標条件を満足し、かつ前記脱硝装置入口の窒素酸化物濃度が低くなるように、前記バーナ、もしくはエアポートから供給する空気量を決定する空気量決定手段と、
前記脱硝装置の入口の窒素酸化物濃度分布を予測するモデルの予測値に基づいて前記アンモニア注入ノズルから供給するアンモニア量を決定するアンモニア量決定手段とが備えられていることを特徴とするボイラの制御装置。 A boiler provided with a burner for supplying fuel and air into the boiler, and an air port for supplying air downstream in the flow direction of the combustion gas generated by combustion of the fuel and air supplied from the burner into the boiler; And a denitration device that removes nitrogen oxides contained in the combustion gas discharged from the boiler using a catalyst in the presence of ammonia, and the combustion flowing into the denitration device upstream of the denitration device In the control device of the boiler for controlling the amount of air supplied from the burner of the device in which the ammonia injection nozzle for supplying ammonia to the gas is disposed, or the amount of air supplied from the air port and the ammonia injection nozzle,
In the boiler control device, the inlet cross section of the denitration device is divided into a plurality of regions, and a target condition of nitrogen oxide concentration is set for each region, and the nitrogen oxide concentration in each region is the nitrogen oxide concentration. An air amount determining means for determining the amount of air supplied from the burner or the air port so that the concentration target condition is satisfied and the nitrogen oxide concentration at the inlet of the denitration device is lowered;
An boiler for determining the amount of ammonia to be supplied from the ammonia injection nozzle based on a predicted value of a model for predicting the nitrogen oxide concentration distribution at the inlet of the denitration device; Control device .
前記空気量決定手段には、前記脱硝装置入口の窒素酸化物濃度分布を予測するモデルと、前記窒素酸化物濃度の目標条件と前記モデルによる窒素酸化物濃度分布の予測値との誤差が小さい程大きくなる評価値が最大となる空気量を強化学習を用いて決定する学習手段とが備えられていることを特徴とするボイラの制御装置。 In the boiler control device according to claim 1,
The air amount determination means has a smaller error between the model for predicting the nitrogen oxide concentration distribution at the inlet of the denitration apparatus, the target condition for the nitrogen oxide concentration, and the predicted value of the nitrogen oxide concentration distribution based on the model. A boiler control device comprising: learning means for determining an air amount that maximizes an evaluation value using reinforcement learning .
前記窒素酸化物濃度の目標条件は、前記アンモニア注入ノズルから供給できる最大噴霧量、及び前記脱硝装置で除去可能な窒素酸化物の最大量を基に決定していることを特徴とするボイラの制御装置。 In the boiler control device according to claim 1,
The target condition of the nitrogen oxide concentration is determined based on the maximum spray amount that can be supplied from the ammonia injection nozzle and the maximum amount of nitrogen oxide that can be removed by the denitration device. Equipment .
前記ボイラの制御装置には、前記脱硝装置の入口断面を複数の領域に分割した領域毎に窒素酸化物濃度の目標条件を入力するインターフェイスが備えられていることを特徴とするボイラの制御装置。 In the boiler control device according to claim 1,
The boiler control device is provided with an interface for inputting a target condition of nitrogen oxide concentration for each region obtained by dividing the inlet cross section of the denitration device into a plurality of regions .
前記ボイラの制御方法は、前記脱硝装置の入口断面を複数の領域に分割して分割した前記領域毎に窒素酸化物濃度の目標条件を設定し、前期脱硝装置入口の窒素酸化物濃度が、前記窒素酸化物濃度の目標条件を満足するように、バーナもしくはエアポートから供給する空気量を決定して前記バーナ、もしくはエアポートから供給する空気量を制御すると共に、更に前記脱硝装置の入口の窒素酸化物濃度分布を予測するモデルによる予測値に基づいて供給するアンモニア量を決定して前記燃焼ガス中に供給するアンモニア量を制御することを特徴とするボイラの制御方法。 A boiler that supplies fuel and air from the burner into the boiler, and supplies air from the boiler air port on the downstream side in the flow direction of the combustion gas generated by burning the fuel and air supplied from the burner into the boiler; Supplied from the burner or the air port of the apparatus equipped with a denitration device that injects ammonia into the combustion gas discharged from the boiler and removes nitrogen oxides contained in the combustion gas using a catalyst in the presence of ammonia In the boiler control method of controlling the amount of air to be performed and controlling the supply amount of ammonia supplied into the combustion gas,
The boiler control method divides the cross section of the inlet of the denitration apparatus into a plurality of areas and sets a target condition of nitrogen oxide concentration for each of the divided areas. The amount of air supplied from the burner or the air port is determined so as to satisfy the target condition of the nitrogen oxide concentration, the amount of air supplied from the burner or the air port is controlled, and the nitrogen oxide at the inlet of the denitration device is further controlled. A boiler control method, comprising: determining an ammonia amount to be supplied based on a predicted value based on a model for predicting a concentration distribution; and controlling the ammonia amount to be supplied into the combustion gas .
前記バーナもしくはエアポートから供給する空気量の決定に際しては、前記脱硝装置の入口の窒素酸化物濃度分布で予測するモデルによる予測値を用いて、複数の領域に分割した領域毎の前記窒素酸化物濃度の目標条件と前記モデルによる窒素酸化物濃度分布の予測値の誤差が小さい程大きくなる評価値に基づく空気量を強化学習を用いて決定することを特徴とするボイラの制御方法。 In the boiler control method according to claim 5,
In determining the amount of air supplied from the burner or the air port, the nitrogen oxide concentration for each region divided into a plurality of regions using a predicted value based on a model predicted by the nitrogen oxide concentration distribution at the inlet of the denitration device. A method for controlling a boiler, comprising: using reinforcement learning to determine an air amount based on an evaluation value that increases as an error between a target condition of the model and a predicted value of a nitrogen oxide concentration distribution according to the model decreases .
分割した前記領域毎に設定する前記窒素酸化物濃度の目標条件を、脱硝装置に流入する燃焼ガス中に供給できるアンモニアの最大供給量、及び前記脱硝装置で除去可能な窒素酸化物の最大量を基に決定することを特徴とするボイラの制御方法。 In the boiler control method according to claim 6,
The target condition of the nitrogen oxide concentration set for each of the divided regions is the maximum supply amount of ammonia that can be supplied into the combustion gas flowing into the denitration device, and the maximum amount of nitrogen oxides that can be removed by the denitration device. The control method of the boiler characterized by determining based on .
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