JP6173840B2

JP6173840B2 - 脱硝制御装置

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Publication number: JP6173840B2
Application number: JP2013180721A
Authority: JP
Inventors: ウィジャヤ・サント; タワブ・タウフィク・ヒラル; 谷　明憲; 明憲谷; 清水　佳子; 佳子清水
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2013-08-30
Publication date: 2017-08-02
Anticipated expiration: 2033-08-30
Also published as: JP2015048975A

Description

本発明の実施形態は、ガスタービン（ＧＴ）もしくはボイラなどの燃焼設備から排出される排ガス中の窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を分解させる脱硝装置に注入するアンモニア（ＮＨ_３）の流量を制御する脱硝制御装置に関する。

ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備では、備えた燃焼器からＮＯ_ｘを含む排ガスを排出し、排気熱を回収してから大気に放出する。ＮＯ_ｘ流量による環境基準を踏まえ、環境汚染負担の軽減を図るため、脱硝装置を設置している。これは、該ＮＯ_ｘを含む排ガスと独立に供給するＮＨ_３とを脱硝装置の触媒中で反応させ、触媒の作用により窒素と水蒸気とに分解するものである。

図１５に一般的な脱硝制御系システムの全体構成を示す。図１５に示すように、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備から排出されるＮＯ_ｘを含んだ排ガスは、脱硝装置の排気熱回収器内の脱硝触媒層に導入される。排ガス中のＮＯ_ｘは、ＮＨ_３供給系統から注入されるＮＨ_３と、触媒の作用により反応し、水と窒素ガスに分解されるが、一部は未反応のまま煙突から放出される。放出される未反応ＮＯ_ｘは、環境影響評価法に従ってＮＯ_ｘ流量移動時間平均値を制限値以下に制御する必要がある（電気事業法の第三章第二節第二款の二の環境影響評価に関する特例（第四十六条の二〜第四十六条の二十三）には環境影響評価法に従うべき旨が記載されている。）。

一般に脱硝制御装置は、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備で発生するＮＯ_ｘに対して、適切な量のＮＨ_３を注入して煙突から排出されるＮＯ_ｘの排出量を目標値（指令信号）に保つため、ＮＯ_ｘ制御部とＮＨ_３制御部とから構成され、それぞれ以下の様な演算処理を行う。ＮＯ_ｘ制御部は、煙突入口の未反応ＮＯ_ｘ濃度を計測し、その濃度を適切な値とするようなＮＨ_３流量指令値を算出する。この演算には、上記未反応ＮＯ_ｘ濃度の計測値の他に、例えば酸素濃度、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備の出口のＮＯ_ｘ濃度、排ガス流量や、プラント制御装置からの発電機出力指令値もしくは負荷指令値（ＭＷＤ: Mega Watt Demand）等を用いる場合もある。ＮＨ_３制御部は、上記ＮＨ_３流量指令値と、計測されるＮＨ_３流量との偏差が無くなるように、ＮＨ_３流量調節弁を開閉する。具体的には、ＮＯ_ｘ制御部はＮＯ_ｘの目標値に従ってＮＯ_ｘの排出量からＮＨ_３の流量目標値を算出して出力し、ＮＨ_３制御部はＮＨ_３流量目標値に従ってＮＨ_３流量を調整するようにＮＨ_３流量用調節弁開度指令値を算出して出力する。

特許第４６９０６０６号公報

ところで、上記脱硝制御には、以下の様な特徴があり、応答性がよく安定性に優れた制御を実現するのが難しい。まず、煙突入口ＮＯ_ｘ濃度を検出する際に、検出遅れがあり、また、ＮＨ_３流量調節弁開度を変化させてからＮＨ_３ガスが触媒上に到達し反応するまでの流れの遅れがある。更に、ＮＯ_ｘ発生量はプラントの状態変化に伴って頻繁に変動し、制御系に対する外乱となる。ＮＯ_ｘ発生量と共にプロセス特性も大きく変化する。これは、排ガス中のＮＯ_ｘとＮＨ_３注入流量の比により触媒の効率が変化し、未反応要素ＮＯ_ｘの残存流量や過剰ＮＨ_３の残存流量が非線形に変化するためである。上記の通り、脱硝制御は技術的な問題が多いため、様々な提案が行われている。

図１６に上記問題を解決する脱硝制御の構成の一例を示す。図１６に示すように、煙突入口ＮＯ_ｘ濃度設定値を予め設定しておき、脱硝装置入口ＮＯ_ｘ推定モデルを用いて各種の情報から算出される脱硝装置入口ＮＯ_ｘ濃度予測値と上記煙突入口ＮＯ_ｘ濃度設定値との差に対し、燃料流量より推定した排ガス量推定値を乗算してＮＯ_ｘ流量を算出し、これに対して化学量論的に単位変換を行って得られる基本ＮＨ_３量に、ＭＷＤを用いて算出される先行ＮＨ_３注入流量を加算するとともに、測定される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と上記煙突入口ＮＯ_ｘ濃度設定値とから算出されるフィードバックＮＨ_３注入流量とを加算することにより、ＮＨ_３流量信号の補正が行われる。これにより、上記問題を解決することができる。

しかしながら、先行技術においては、環境影響評価法に従ってＮＯ_ｘ流量移動時間平均値に追従した制御を行う必要もあるのにもかかわらず、そのための対策が検討されていない。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、環境影響評価法を遵守しつつ、応答性がよく安定性に優れた脱硝制御を実現する脱硝制御装置を提供することを目的とする。

一実施形態による脱硝制御装置は、燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度と前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段とを具備し、前記ＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段は、前記計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度と前記煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との差からＮＨ _３流量の目標値を算出するとともに、過大な積分動作によるオーバーシュートの発生を抑制するアンチワインドアップ処理を行うアンチワインドアップ計算手段と、前記燃焼設備および前記脱硝装置の動特性モデルもしくは静特性モデルを用いて、外乱信号から前記ＮＨ _３流量目標値の先行補正に使用される先行ＮＨ _３注入流量を得る先行ＮＨ _３注入流量計算手段と、前記計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度と前記外乱信号と前記先行ＮＨ _３注入流量と当該フィードバックＮＨ _３流量計算手段の帰還信号とから、前記ＮＨ _３流量目標値のフィードバック制御に使用されるフィードバックＮＨ _３注入流量を得るフィードバックＮＨ _３流量計算手段とを備え、前記ＮＨ _３流量の目標値と前記先行ＮＨ _３注入流量と前記フィードバックＮＨ _３注入流量とを加算して出力することを特徴とする。

実施形態によれば、環境影響評価法を遵守しつつ、応答性がよく安定性に優れた脱硝制御を実現することができる。

第１の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図。ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２の機能構成の詳細を示す図。フィードバックＮＨ_３流量計算器６の機能構成の一例を示す図。ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１の機能構成の詳細を示す図。フィードバックＮＯ_ｘ濃度計算器２１の機能構成の一例を示す図。特性補償器３４の機能構成の一例を示す図。特性補償器３４の機能構成の一例を示す図。低値比較器３７の機能構成の一例を示す図。ＮＨ_３流量を増加させると分解されるＮＯ_ｘ流量が減少する状況を示す図。第２の実施形態のＮＯ_ｘ制御部に関わる構成を示す図。第３の実施形態のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２に関わる構成を示す図。第４の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図。ＮＯ_ｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１の内部構成の一例を示す図。第５の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図。一般的な脱硝制御系システムの全体構成を示す図。従来の脱硝制御の構成の一例を示す図。

以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態を図１乃至図９を参照するとともに前述の図１５も参照して説明する。

なお、第１の実施形態に係る脱硝制御系システムの概略構成は、前述の図１５に示したものと同様となるため、その説明を省略する（後述する各実施形態も同様）。

図１は、第１の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図である。

第１の実施形態に係る脱硝制御装置は、ＮＯ_ｘ制御部４０およびＮＨ_３流量制御部３５を含み、ＮＨ_３流量調節弁の開度を指示する操作量にて実脱硝プラント（脱硝装置）３６に注入するＮＨ_３の流量を制御する。

ＮＯ_ｘ制御部４０は、実脱硝プラント３６におけるＮＨ_３の流量、煙突入口ＮＯｘ濃度、煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備（ＧＴもしくはボイラなど）における排ガス流量、出口ＮＯ_ｘ濃度、排ガス中の酸素（Ｏ_２）濃度などの各種の計測値に基づき、実脱硝プラント３６に注入するＮＨ_３の流量の目標値に相当するＮＨ_３流量設定値を算出して出力する。

ＮＨ_３流量制御部３５は、計測されるＮＨ_３流量とＮＯ_ｘ制御部４０から出力されるＮＨ_３流量設定値との偏差が無くなるようにＮＨ_３流量制御調節弁の開度を制御する。

実脱硝プラント３６は、ＮＨ_３流量制御部３５により制御されるＮＨ_３流量調節弁の開度に応じたＮＨ_３流量にてＮＨ_３を注入する。

ＮＯ_ｘ制御部４０は、直接接続されているＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１およびＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２、特性補償器３４、ならびに低値比較器３７を含む。

ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１は、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備（ＧＴもしくはボイラなど）の排ガス流量を一定時間観測し、これより煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する。

ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２は、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度とＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、実脱硝プラント３６に注入するＮＨ_３の流量の目標値に相当するＮＨ_３流量目標値を算出して出力する。

特性補償器３４は、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２から出力されるＮＨ_３流量目標値に対し、発電プラントの負荷もしくは燃焼設備の排ガス中の酸素濃度（Ｏ_２濃度）に応じて変化する実脱硝プラント３６の特性を反映させた関数から得られるゲインを乗じることにより、ＮＨ_３流量目標値の修正値であるＮＨ_３流量修正値を得る。

低値比較器３７は、特性補償器３４から出力されるＮＨ_３流量修正値と、外乱信号に含まれ燃料流量などから燃焼設備のＮＯ_ｘ発生量を推定した値であるＮＯ_ｘ発生量推定値に対して所定値を乗じた値とを比較し、値が低い方を選択してＮＨ_３流量設定値として出力する。

図２にＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２の機能構成の詳細を示す。

ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２は、減算器１、アンチワインドアップ計算器２、加算器３Ａ，３Ｂ、およびフィードバックＮＨ_３流量計算器６を有する。

減算器１は、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値から、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度を減算して出力する。

アンチワインドアップ計算器２は、減算器１から出力される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値と計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度との偏差を、例えば図示しない積分器により積分し、積分値に応じてＮＨ_３流量の目標値を算出するとともに、過大な積分動作によるオーバーシュートの発生を抑制するアンチワインドアップ処理を行う。

先行ＮＨ_３注入流量計算器５は、燃焼設備および実脱硝プラント３６の動特性モデルもしくは静特性モデルを用いて、外乱信号（ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備から排出されるＮＯ_ｘ流量や濃度の実測値や推定値、排ガス流量などから成る）からＮＨ_３流量目標値の先行補正に使用される先行ＮＨ_３注入流量を得る。この先行ＮＨ_３注入流量計算器５は、例えば後述する制御対象モデル１５に適用する制御ゲイン１６の逆関数により先行ＮＨ_３注入流量を算出するようにしてもよい。

加算器３Ａは、アンチワインドアップ計算器２から出力されるＮＨ_３流量の目標値と先行ＮＨ_３注入流量とを加算して得られる値を出力する。

フィードバックＮＨ_３流量計算器６は、予測されるＮＨ_３流量の変動特性を制御要素の一つとして組み込んだモデルを有し、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と外乱信号と先行ＮＨ_３注入流量と当該フィードバックＮＨ_３流量計算器２１の帰還信号とから、ＮＨ_３流量目標値のフィードバック制御に使用されるフィードバックＮＨ_３注入流量を得る。

加算器３Ｂは、加算器３Ａから出力される値と、フィードバックＮＨ_３流量計算器６から出力されるフィードバックＮＨ_３注入流量とを加算して得られる値をＮＨ_３流量目標値として出力する。

図３にフィードバックＮＨ_３流量計算器６の機能構成の一例を示す。

フィードバックＮＨ_３流量計算器６は、制御対象モデル１５、制御ゲイン１６、および乗算器１７を有する。

制御対象モデル１５は、実脱硝プラント（脱硝装置）３６を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化したものであり、先行ＮＨ_３注入流量と外乱信号と計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と当該フィードバックＮＨ_３流量計算器６の帰還信号とから、制御対象の状態を求めて出力する。制御対象の状態を推定計算する具体的な計算方法としては、例えば、一般的な制御理論において周知となっているオブザーバーもしくはカルマンフィルターを用いることができる。

制御ゲイン１６は、制御対象モデル１５から出力される制御対象の状態を示す信号に対して乗じるべきゲインを設定したものである。この制御ゲイン１６の設定値は、例えば、一般的な制御理論において周知となっている最適レギュレータ（ＬＱＲ）を用いて計算するようにしてもよい。

乗算器１７は、制御対象モデル１５から出力される制御対象の状態を示す信号に対して制御ゲイン１６から出力されるゲインを乗じて得られる値をフィードバックＮＨ_３注入流量として出力する。

図４にＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１の機能構成の詳細を示す。

ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１は、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均計算器１８、アンチワインドアップ計算器１９、減算器２０、フィードバックＮＯ_ｘ濃度計算器２１、および加算器２２を有する。

ＮＯ_ｘ流量移動時間平均計算器１８は、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量（もしくはこの量に対し、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度を乗じたもの）から煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値を得る。

減算器２０は、予め定められた煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均設定値から、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均計算器１８から出力される煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値を減算して得られる値を出力する。

アンチワインドアップ計算器１９は、減算器２０から出力される煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均と煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均設定値との偏差を、例えば図示しない積分器により積分し、積分値に応じて煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時値の目標値を算出するとともに、過大な積分動作によるオーバーシュートの発生を抑制するアンチワインドアップ処理を行う。

フィードバックＮＯ_ｘ濃度計算器２１は、予測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度の変動特性を制御要素の一つとして組み込んだモデルを有し、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均計算器１８から出力される煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値と、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量（もしくはこの量に対し、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度を乗じたもの）と、先行ＮＨ_３注入流量と、外乱信号（ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備から排出されるＮＯ_ｘ流量や濃度の実測値や推定値、排ガス流量などを示す信号）と、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と、当該フィードバックＮＯ_ｘ濃度計算器２１の帰還信号とから、煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値のフィードバック制御に使用されるフィードバックＮＯ_ｘ濃度を得る。

加算器２２は、アンチワインドアップ計算器１９から出力される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時値の目標値とフィードバックＮＯ_ｘ濃度計算器２１から出力されるフィードバックＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値とを加算して得られる値を、煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値として出力する。

図５にフィードバックＮＯ_ｘ濃度計算器２１の機能構成の一例を示す。

フィードバックＮＯ_ｘ濃度計算器２１は、制御対象モデル２３、制御ゲイン２４、および乗算器２５を有する。

制御対象モデル２３は、実脱硝プラント（脱硝装置）３６およびＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化したものであり、煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値と計測される煙突入口ＮＯ_ｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量（もしくはこの量に対し、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度を乗じたもの）と先行ＮＨ_３注入流量と外乱信号と煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と当該フィードバックＮＯ_ｘ濃度計算器２１の帰還信号とから、制御対象の状態を求めて出力する。制御対象の状態を推定計算する具体的な計算方法としては、例えば、一般的な制御理論において周知となっているオブザーバーもしくはカルマンフィルターを用いることができる。

制御ゲイン２４は、制御対象モデル２３から出力される制御対象の状態を示す信号に対して乗じるべきゲインを設定したものである。この制御ゲイン２４の設定値は、例えば、一般的な制御理論において周知となっている最適レギュレータ（ＬＱＲ）を用いて計算するようにしてもよい。

乗算器２５は、制御対象モデル２３から出力される制御対象の状態を示す信号に対して制御ゲイン２４から出力されるゲインを乗じて得られる値をフィードバックＮＯ_ｘ濃度として出力する。

図６，図７に特性補償器３４の機能構成の一例を示す。

一般に、実際のプロセスにおいては、プラントの運転状態によって様々な特性変化があり、制御対象の静特性ゲインが大きく変化する場合がある。制御対象の特性変化が大きい場合には制御系の安定性が損なわれるため、何らかの対策が望まれる。そこで、本実施形態では、図６，図７に示すような特性補償器３４を設け、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２から出力されるＮＨ_３流量目標値に対し、発電プラントの負荷もしくは燃焼設備の排ガス中の酸素濃度（Ｏ_２濃度）に応じて変化する実脱硝プラント３６の特性を反映させた関数から得られるゲインを乗じることにより、ＮＨ_３流量目標値の修正値であるＮＨ_３流量修正値を得る。

特性補償器３４は、図６に示すように、ＭＷＤ（Mega Watt Demand：発電出力指令値）
の変化によるプラント特性の変化の影響を抑制する関数２７を有し、ＭＷＤに応じて変化する関数２７から得られるゲインを乗算器２６にてＮＨ_３流量目標値に乗じることによりＮＨ_３流量修正値を得る。関数２７としては、例えば実脱硝プラント（脱硝装置）３６の制御対象モデル１５の逆特性を示す関数ｆ（ｘ）を採用する。

さらに、特性補償器３４は、図７に示すように、排ガス中のＯ_２濃度の変化によるプラント特性の変化の影響を抑制する関数２８を有し、排ガス中のＯ_２濃度に応じて変化する関数２８から得られるゲインを乗算器２６にてＮＨ_３流量目標値に乗じることによりＮＨ_３流量修正値を得る。

ガスタービンプラントの場合、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度および排ガス中のＯ_２濃度から以下の（１）式により算出されるＮＯ_ｘ１６％Ｏ_２換算濃度が環境規制値に用いられる。

ＮＯ_ｘ１６％Ｏ_２換算濃度
＝{（２１−１６）／（２１−Ｏ_２濃度）}×煙突入口ＮＯ_ｘ濃度 …（１）
一方、ボイラプラントの場合は、同様な式により、ＮＯ_ｘ６％Ｏ_２換算濃度を算出する。

（１）式からわかるように、Ｏ_２濃度が変化するとプラント特性も変化する。そこで、本実施形態では、このような関係を利用し、ガスタービンプラントの場合は、図７に示すように関数２８として「（２１−Ｏ_２濃度）／（２１−１６）」を採用する。なお、ボイラプラントの場合は、「（２１−Ｏ_２濃度）／（２１−６）」を採用する。

特性補償器３４は、例えば図６に示す演算と図７に示す演算を同時に行う。すなわち、ＮＨ_３流量目標値に対して、関数２７の出力と関数２８の出力の両方を乗じることにより、ＮＨ_３流量修正値を得る。

図８に低値比較器３７の機能構成の一例を示す。

一般に、ＮＨ_３流量を増加させると、分解されるＮＯ_ｘ流量は減少する。この状況を図９に示す。横軸は「ＮＨ_３注入流量／ＧＴもしくはボイラ等出口ＮＯ_ｘ流量」（＝モル比）を示し、縦軸は「煙突入口ＮＯ_ｘ流量」を示している。図９からわかるように、モル比が略１．５を超える領域では、ＮＨ_３注入流量を増加させても煙突入口ＮＯ_ｘ流量をこれ以上減少させることはできず、過剰にＮＨ_３を注入していることになるので、このような状況は好ましくない。また、パラメータの誤差などの何らかの理由でＮＨ_３流量が点線で示した量よりも大きくなる可能性があるため、何らかの対策が望まれる。そこで、本実施形態では、図８に示すような低値比較器３７を設け、特性補償器３４から出力されるＮＨ_３流量修正値と、燃焼設備のＮＯ_ｘ発生量を推定した値であるＮＯ_ｘ発生量推定値に対して乗算器２９にて例えば１．５を乗じた値とを比較し、値が低い方を低値選択器３０により選択してＮＨ_３流量設定値として得る。

この第１の実施形態によれば、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２の両方の機能を有するＮＯ_ｘ制御部を設けることにより、環境影響評価法に従って煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値を制限値以下に制御しつつ、応答性がよく安定性に優れた脱硝制御を行うことができる。

また、本実施形態では、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１にフィードバックＮＯ_ｘ濃度計算器２１を設け、予測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度の変動特性を制御要素の一つとして組み込んだモデルを用いて、煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値のフィードバック制御を行っているため、予測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度の変動や誤差が抑えられたより性能の良い制御を実現することができる。同様に、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２にフィードバックＮＨ_３流量計算器６を設け、予測されるＮＨ_３流量の変動特性を制御要素の一つとして組み込んだモデルを用いて、煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値のフィードバック制御を行っているため、予測されるＮＨ_３流量の変動や誤差が抑えられたより性能の良い制御を実現することができる。

また、本実施形態では、特性補償器３４が設けられているため、プラントの運転状態によって様々な特性が変化しても、それを補償することができ、制御系の安定性を維持することができる。

また、本実施形態では、低値比較器３７が設けられているため、ＮＨ_３流量設定値が、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備のＮＯ_ｘ発生量推定値の１．５倍を上限値として制約される。これにより、ＮＨ_３流量は最大でＮＯ_ｘ発生量推定値の１．５倍以内とすることができ、ＮＨ_３が過剰に注入されるような事態を防ぐことができる。なお、１．５という数値は説明を判りやすくするための値であり、この値に限定されるものではない。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態を図１０を参照するとともに前述の各図も参照して説明する。なお、第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を付している。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図１０は、第２の実施形態のＮＯ_ｘ制御部に関わる構成を示す図である。

第１の実施形態に係る脱硝制御装置では、ＮＯ_ｘ制御部４０に含まれるＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２とが直接に接続される構成であったが、この第２の実施形態に係る脱硝制御装置では、ＮＯ_ｘ制御部４０に含まれるＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２とが並列に接続される構成となっている。また、この第２の実施形態に係る脱硝制御装置では、ＮＯ_ｘ制御部４０は、選択器（切替器）３３を更に含む。

また、第２の実施形態では、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１は、煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値を出力するのではなく、ＮＨ_３流量設定値を出力する。具体的には、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１は、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から、（より具体的には、煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均設定値と計測される煙突入口ＮＯ_ｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量と外乱信号と計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度とＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２により算出されるＮＨ_３流量目標値の先行補正に使用される先行ＮＨ_３注入流量とから、）煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、実脱硝プラント３６に注入するＮＨ_３の流量の目標値に相当するＮＨ_３流量設定値を算出して出力する。

また、第２の実施形態では、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２は、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値を入力するのではなく、別途、あらかじめ設定された煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値を入力する。具体的には、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２は、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、外乱信号と煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と別途設定された煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値とから、実脱硝プラント３６に注入するＮＨ_３の流量の目標値に相当するＮＨ_３流量設定値を算出して出力する。

選択器３３は、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力されるＮＨ_３流量設定値と、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２から出力されるＮＨ_３流量設定値とを比較し、値が高い方を選択して出力する。

この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる上、更に、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２の動作が不具合などにより停止した場合であってもＮＨ_３の流量の目標値をＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１から得ることができるため、ＮＯ_ｘ制御部４０としての動作をそのまま継続することができるという効果がある。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態を図１１を参照するとともに前述の各図も参照して説明する。この第３の実施形態は、第１の実施形態と第２の実施形態のいずれとも組み合わせて実施することができる。なお、第１，第２の実施形態と共通する要素には同一の符号を付している。以下、第１，第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図１１は、第３の実施形態のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２に関わる構成を示す図である。

第３の実施形態では、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２は、低負荷用のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部７と高負荷用のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部８に分けて構成され、更に、それぞれの出力を負荷に応じて切り替えてＮＨ_３流量目標値を出力する信号切替え部３８を備えている。

ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部（低負荷用）７は、低負荷帯を制御対象とした動特性モデルを用いて制御ゲインが設計されている。具体的には、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部（低負荷用）７は、発電プラントの負荷が所定値未満となる低負荷時の実脱硝プラント３６を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを用いて、外乱信号と煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値とから、ＮＨ_３流量目標値を算出して出力する。

ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部（高負荷用）８は、高負荷帯を制御対象とした動特性モデルを用いて制御ゲインが設計されている。具体的には、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部（高負荷用）８は、発電プラントの負荷が所定値以上となる高負荷時の実脱硝プラント３６を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを用いて、外乱信号と煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値とから、ＮＨ_３流量目標値を算出して出力する。

信号切替え部３８は、発電プラントの負荷の状態に応じて、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部（低負荷用）７から出力されるＮＨ_３流量設定値とＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部（高負荷用）８から出力されるＮＨ_３流量目標値のいずれか一方を選択して出力する。

この信号切替え部３８では、低負荷ＮＨ_３流量と高負荷ＮＨ_３流量とをスムーズに切り替えてＮＨ_３流量目標値を算出する。具体的には、ＭＷＤを入力すると、高負荷で１、低負荷で０を出力する関数９を用いて、切替え信号を作る。そして、この切替え信号を乗算器１０にて高負荷ＮＨ_３流量に乗じた信号と、この切替え信号を減算器１２にて１から減した値を乗算器１３にて低負荷ＮＨ_３流量に乗じた信号とを加算して、ＮＨ_３流量目標値を算出する。

この第３の実施形態によれば、第１，２の実施形態と同様の効果を得ることができる上、更に、負荷帯によってプラント特性が変動しても常に良好な制御を行うことができるという効果がある。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態を図１２，図１３を参照するとともに前述の各図も参照して説明する。なお、第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を付している。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図１２は、第４の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図である。

第４の実施形態に係る脱硝制御装置は、ＮＯ_ｘ制御部４０が、直接接続されたＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１およびＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２を含むほか、更に、ＮＯ_ｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１を含む。なお、前述の特性補償器３４や低値比較器３７を更に含むように構成してもよい。

ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１は、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時値の目標値に相当するＮＯ_ｘ濃度制御指令値（ＳＶ値）を算出して出力する。

ＮＯ_ｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１は、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力されるＮＯ_ｘ濃度制御指令値と、当該ＮＯ_ｘ濃度制御指令値とは異なる別のＮＯ_ｘ濃度制御指令値を含む複数のＮＯ_ｘ濃度制御指令値の中から、値が最も低いＮＯ_ｘ濃度制御指令値を選択し、これを煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値として出力する。

ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２は、計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、実脱硝プラント３６に注入するＮＨ_３の流量の目標値に相当するＮＨ_３流量設定値を算出して出力する。

ＮＨ_３流量制御部３５は、前述の通り、計測されるＮＨ_３流量とＮＯ_ｘ制御部４０から出力されるＮＨ_３流量設定値との偏差が無くなるようにＮＨ_３流量制御調節弁の開度を制御する。実脱硝プラント３６は、前述の通り、ＮＨ_３流量制御部３５により制御されるＮＨ_３流量調節弁の開度に応じたＮＨ_３流量にてＮＨ_３を注入する。

ＮＯ_ｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１には、図１３に示されているように、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１の中で計算されたＮＯ_ｘ濃度制御ＳＶ値や、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備からの排ガス流量と発電所の負荷が入力されており、このＮＯ_ｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１からＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値が決定され出力される。ＮＯ_ｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１に備えられる最低値選択器５３では、４つのＳＶ値信号を比較しており、これらのうちの最低値が選択されてＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値として出力される。その４つのＳＶ値信号は下記の通りである。

１．ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力されるＮＯ_ｘ濃度制御指令値（第１のＳＶ値）
２．ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１で使用される煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均設定値を、除算器５１にて、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備から排出される排ガスの流量で割って得られるＮＯ_ｘ濃度制御指令値（第２のＳＶ値）
３．オペレータが手動で入力するＮＯ_ｘ濃度制御指令値（第３のＳＶ値）
４．発電所の負荷を示す値（もしくは負荷指令値）を関数５２に入力して算出されるＮＯ_ｘ濃度制御指令値（第４のＳＶ値）
ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値５として上記４つのＳＶ値の最低値を選択することにより、選択されなかった残り３つのＳＶ値に比べ、実脱硝プラント３６の排出するＮＯ_ｘの量を少なくすることができるので、脱硝制御の目的をより効果的に達成することができる。また、いずれかのＳＶ値が不具合により得られなくなった場合でも、残りのＳＶ値が得られるので、脱硝制御をそのまま継続して行うことができ、高い信頼性を維持することができる。

この第４の実施形態では、もう一つの特徴があり、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２とＮＨ_３流量制御部３５とが、それぞれ、独自の異なる演算周期（演算処理を実施する間隔）を持ち、それぞれの演算周期にて演算処理を実施するようになっている。

ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１においては、演算処理は１〜数時間の時間に渡る応答を考慮したものとする必要がある。例えば３６００秒ないしは１００００秒の応答に対して、１秒ないしはそれ以下の周期で演算処理を実施すると、演算処理が複雑になりすぎ、実装するための制御装置ハードウェアも大容量メモリや高速演算プロセッサが必要となり、また高周波成分に対するフィルタリングの課題がある等の理由で好ましくない。逆に１０分すなわち３００秒以上の演算周期とすると、その演算周期の間に発電機出力等の運転状態が大きく変動している可能性があり、それに起因するＮＯ_ｘ排出流量変動に対応しきれず、十分な制御性能を発揮できない可能性がある。そこで本実施形態では５秒以上５分以下の演算周期とし、中でも特に３０秒周期で演算処理を実施する。

次に、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２においては、以下の理由により演算周期を０．２秒以上１０秒以下と定め、特に１秒周期が最も効果的である。すなわち、脱硝プロセスには検出の遅れや流れの遅れがあり、むだ時間と時間遅れの時定数の合計値は１００〜４００秒程度である。０．２秒周期よりも早い演算周期で演算処理を実施することは、前に移動時間平均値制御の演算周期について説明した事と同様な理由により、好ましくない。一方、燃焼状態の変化に伴って発生するＮＯ_ｘは逐時変動し、この影響を効果的に取り除くためには演算周期を小さくすることが好ましい。この相反する２つの要因をガスタービンプラントに適用すると、最適な演算周期は、上述の通り、１秒周期である。

最後に、ＮＨ_３流量制御部３５については、比較的シンプルな流量制御であり、ＮＯ_ｘ制御に比べて演算量が少ないため、早い周期で演算処理を行ってもハードウェアの問題は少ない。そこでＮＨ_３制御は制御装置の可能な範囲で早い演算周期を用いる。本実施形態では０．２秒周期とするが、これに限定するものではない。

この第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる上、更に、各制御部がそれぞれ各自の制御に適した演算周期を有することにより、各制御部がそれぞれ十分な制御性能を発揮することができ、全体として安定した制御を実現することができ、なお且つ、大容量メモリや高速演算プロセッサなどの設置を要することなく実現することができる。

＜第５の実施形態＞
第５の実施形態を図１４を参照するとともに前述の各図も参照して説明する。なお、第２の実施形態と共通する要素には同一の符号を付している。以下、第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。

図１４は、第５の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図である。

第５の実施形態に係る脱硝制御装置は、第２の実施形態に係る脱硝制御装置（図１０参照）と同じように、ＮＯ_ｘ制御部４０に含まれるＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２とが並列に接続される構成となっており、また、ＮＯ_ｘ制御部４０は選択器（切替器）３３を更に含む。ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１、ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２、選択器（切替器）３３の機能の詳細については、第２の実施形態において既に述べた通りである。

この第５の実施形態では、第４の実施形態の場合と同じように、ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２とＮＨ_３流量制御部３５とが、それぞれ、独自の異なる演算周期（演算処理を実施する間隔）を持ち、それぞれの演算周期にて演算処理を実施するようになっている。

ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部３１においては、前述の通り、演算周期を５秒以上５分以下とし、例えば３０秒周期で演算処理を実施する。ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部３２においては、前述の通り、演算周期を０．２秒以上１０秒以下とし、例えば１秒周期で演算処理を実施する。ＮＨ_３流量制御部３５においては、前述の通り、例えば０．２秒周期で演算処理を実施する。但し、これに限定するものではない。

この第５の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる上、更に、各制御部がそれぞれ各自の制御に適した演算周期を有することにより、各制御部がそれぞれ十分な制御性能を発揮することができ、全体として安定した制御を実現することができ、なお且つ、大容量メモリや高速演算プロセッサなどの設置を要することなく実現することができる。

なお、各実施形態では、説明の便宜上、ＮＯ_ｘ発生源としてガスタービン（ＧＴ）もしくはボイラなどの燃焼設備を例示したが、ＮＯ_ｘを発生するものであればＧＴやボイラ以外のものにも適用することができる。

以上詳述したように、各実施形態によれば、環境影響評価法を遵守しつつ、応答性がよく安定性に優れた脱硝制御を実現することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１，１２，２０…減算器、３，１４，２２…加算器、４，１０，１３，１７，２５，２６…乗算器、２…アンチワインドアップ計算器、５…先行ＮＨ_３注入流量計算器、６…フィードバックＮＨ_３流量計算器、７…ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御（低負荷用）、８…ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御（高負荷用）、９…関数、１５…制御対象モデル、１６…制御ゲイン、１８…ＮＯ_ｘ流量移動時間平均計算器、１９…アンチワインドアップ計算器、２１…フィードバックＮＯ_ｘ濃度計算器、２３…制御対象モデル、２４…制御ゲイン、２７，２８…関数、２９…乗算器、３０…低値選択器、３１…ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御部、３２…ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部、３３…選択器（切替器）、３４…特性補償器、３５…ＮＨ_３流量制御部、３６…実脱硝プラント（脱硝装置）、３７…低値比較器、３８…信号切替え部、４０…ＮＯ_ｘ制御部、４１…ＮＯ_ｘ濃度制御ＳＶ値選択器、５１…除算器、５２…関数器、５３…最低値選択器。

Claims

燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、
計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度と前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段と
を具備し、
前記ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段は、
前記計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と前記煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値との差からＮＨ_３流量の目標値を算出するとともに、過大な積分動作によるオーバーシュートの発生を抑制するアンチワインドアップ処理を行うアンチワインドアップ計算手段と、
前記燃焼設備および前記脱硝装置の動特性モデルもしくは静特性モデルを用いて、外乱信号から前記ＮＨ_３流量目標値の先行補正に使用される先行ＮＨ_３注入流量を得る先行ＮＨ_３注入流量計算手段と、
前記計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と前記外乱信号と前記先行ＮＨ_３注入流量と当該フィードバックＮＨ_３流量計算手段の帰還信号とから、前記ＮＨ_３流量目標値のフィードバック制御に使用されるフィードバックＮＨ_３注入流量を得るフィードバックＮＨ_３流量計算手段と
を備え、前記ＮＨ_３流量の目標値と前記先行ＮＨ_３注入流量と前記フィードバックＮＨ_３注入流量とを加算して出力することを特徴とする脱硝制御装置。
前記フィードバックＮＨ_３流量計算手段は、
前記脱硝装置を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを備え、前記先行ＮＨ_３注入流量と前記外乱信号と前記計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と当該フィードバックＮＨ_３流量計算手段の帰還信号とから、制御対象の状態を求め、求めた状態に対して所定のゲインを乗じることによりフィードバックＮＨ_３注入流量を得ることを特徴とする請求項１に記載の脱硝制御装置。
前記ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御手段は、
前記計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から前記煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値を得るＮＯ_ｘ流量移動時間平均計算器と、
前記煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均設定値と前記煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値との差から煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時値の目標値を算出するとともに、過大な積分動作によるオーバーシュートの発生を抑制するアンチワインドアップ処理を行うアンチワインドアップ計算手段と、
前記煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値と前記計測される煙突入口ＮＯ_ｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量と前記先行ＮＨ_３注入流量と前記外乱信号と前記計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と当該フィードバックＮＯ_ｘ濃度計算手段の帰還信号とから、前記煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値のフィードバック制御に使用されるフィードバックＮＯ_ｘ濃度を得るフィードバックＮＯ_ｘ濃度計算手段と
を備え、前記煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値と前記フィードバックＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値とを加算して出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の脱硝制御装置。
前記フィードバックＮＯ_ｘ濃度計算手段は、
前記脱硝装置および前記ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御部を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを備え、前記煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値と前記計測される煙突入口ＮＯ_ｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量と前記先行ＮＨ_３注入流量と前記外乱信号と前記煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と当該フィードバックＮＯ_ｘ濃度計算手段の帰還信号とから、制御対象の状態を求め、求めた状態に対して所定のゲインを乗じることによりフィードバックＮＯ_ｘ濃度を得ることを特徴とする請求項３に記載の脱硝制御装置。
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、
計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度と前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段と
前記ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ_３流量目標値に対し、少なくとも、発電プラントの負荷に応じて変化する前記脱硝装置の特性を反映させた関数から得られるゲインを乗じることにより、ＮＨ_３流量目標値の修正値であるＮＨ_３流量修正値を得る特性補償手段と
を具備することを特徴とする脱硝制御装置。
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、
計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度と前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段と
前記ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ_３流量目標値に対し、少なくとも、計測される前記燃焼設備の排ガス中の酸素濃度に応じて変化する前記脱硝装置の特性を反映させた関数から得られるゲインを乗じることにより、ＮＨ_３流量目標値の修正値であるＮＨ_３流量修正値を得る特性補償手段と
を具備することを特徴とする脱硝制御装置。
前記特性補償手段から出力されるＮＨ_３流量修正値と、前記燃焼設備のＮＯ_ｘ発生量を推定した値であるＮＯ_ｘ発生量推定値に対して所定値を乗じた値とを比較し、値が低い方を選択してＮＨ_３流量設定値として出力する低値選択器をさらに具備することを特徴とする請求項６に記載の脱硝制御装置。
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、
計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段と、
前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力されるＮＨ _３流量目標値と、前記ＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ _３流量目標値とを比較し、値が高い方を選択して出力する選択手段と
を具備し、
前記ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段は、外乱信号と前記煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と前記煙突入口ＮＯ_ｘ濃度瞬時設定値とから、ＮＨ_３流量目標値を算出して出力し、
前記ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御手段は、前記煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均設定値と前記計測される煙突入口ＮＯ_ｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量と前記外乱信号と前記計測される煙突入口ＮＯ_ｘ濃度と前記ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段により算出される前記ＮＨ_３流量目標値の先行補正に使用される先行ＮＨ_３注入流量とから、ＮＨ_３流量目標値を算出して出力する
ことを特徴とする脱硝制御装置。
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、
計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度と前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段と
を具備し、
前記ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段は、
発電プラントの負荷が所定値未満となる低負荷時の脱硝装置を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを用いてＮＨ_３流量目標値を算出して出力する第１のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段と、
発電プラントの負荷が所定値以上となる高負荷時の脱硝装置を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを用いてＮＨ_３流量目標値を算出して出力する第２のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段と、
を備え、
発電プラントの負荷の状態に応じて、前記第１のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ_３流量目標値と前記第２のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ_３流量目標値のいずれか一方を選択して出力する選択手段をさらに具備することを特徴とする脱硝制御装置。
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、
計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段と、
前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力されるＮＨ _３流量目標値と、前記ＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ _３流量目標値とを比較し、値が高い方を選択して出力する選択手段と
を具備し、
前記ＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段は、
発電プラントの負荷が所定値未満となる低負荷時の脱硝装置を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを用いてＮＨ_３流量目標値を算出して出力する第１のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段と、
発電プラントの負荷が所定値以上となる高負荷時の脱硝装置を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを用いてＮＨ_３流量目標値を算出して出力する第２のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段と、
を備え、
発電プラントの負荷の状態に応じて、前記第１のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ_３流量目標値と前記第２のＮＯ_ｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ_３流量目標値のいずれか一方を選択して出力する選択手段をさらに具備することを特徴とする脱硝制御装置。
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時値の目標値に相当するＮＯ _ｘ濃度制御指令値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、
前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力されるＮＯ _ｘ濃度制御指令値と、当該ＮＯ _ｘ濃度制御指令値とは異なる別のＮＯ _ｘ濃度制御指令値を含む複数のＮＯ _ｘ濃度制御指令値の中から、値が最も低いＮＯ _ｘ濃度制御指令値を選択し、これを煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値として出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度制御指令値選択手段と、
計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度と前記煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量設定値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段と
を具備し、
前記複数のＮＯ_ｘ濃度制御指令値は、
前記ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力されるＮＯ_ｘ濃度制御指令値のほか、
前記ＮＯ_ｘ流量移動時間平均値制御手段で使用される煙突入口ＮＯ_ｘ流量移動時間平均設定値を、前記燃焼設備から排出される排ガスの流量で割って得られるＮＯ_ｘ濃度制御指令値と、
オペレータが手動で入力するＮＯ_ｘ濃度制御指令値と、
発電所の負荷を示す値を所定の関数に入力して算出されるＮＯ_ｘ濃度制御指令値と
のうちの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする脱硝制御装置。
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、
計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度と前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段と
を具備し、
各制御手段は、それぞれ、独自の異なる演算周期で演算処理を実施することを特徴とする脱硝制御装置。
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、
計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段と、
前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力されるＮＨ _３流量目標値と、前記ＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ _３流量目標値とを比較し、値が高い方を選択して出力する選択手段と
を具備し、
各制御手段は、それぞれ、独自の異なる演算周期で演算処理を実施することを特徴とする脱硝制御装置。
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯ _ｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時値の目標値に相当するＮＯ _ｘ濃度制御指令値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段と、
前記ＮＯ _ｘ流量移動時間平均値制御手段から出力されるＮＯ _ｘ濃度制御指令値と、当該ＮＯ _ｘ濃度制御指令値とは異なる別のＮＯ _ｘ濃度制御指令値を含む複数のＮＯ _ｘ濃度制御指令値の中から、値が最も低いＮＯ _ｘ濃度制御指令値を選択し、これを煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値として出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度制御指令値選択手段と、
計測される煙突入口ＮＯ _ｘ濃度と前記煙突入口ＮＯ _ｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ _３の流量の目標値に相当するＮＨ _３流量設定値を算出して出力する機能を有するＮＯ _ｘ濃度瞬時値制御手段と
を具備し、
各制御手段は、それぞれ、独自の異なる演算周期で演算処理を実施することを特徴とする脱硝制御装置。