JPH0523538A

JPH0523538A - 脱硝制御装置

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Publication number: JPH0523538A
Application number: JP3181306A
Authority: JP
Inventors: Haruo Oguchi; 口治男小
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-07-22
Filing date: 1991-07-22
Publication date: 1993-02-02
Anticipated expiration: 2010-09-27
Also published as: JPH0787890B2

Abstract

(57)【要約】【目的】多段燃焼方式の燃焼器をもつ複合サイクル発
電プラントにおいて、排出窒素酸化物が規制値以下とな
る脱硝制御を行ない得るようにすること。【構成】起動時排出量予測用関数発生器２２、および
停止時排出量予測用関数発生器２３と、その関数発生器
からの窒素酸化物排出パターン等により、起動時または
停止時においてガスタービンより排出される窒素酸化物
の排出量を計算し、これを排出窒素酸化物量に先行的に
加える先行ＮＯｘ演算装置３８と、還元物質注入可能か
どうかを判定し、不可能な場合はその注入流量をゼロに
するとともに、脱硝制御を単独制御とする還元物質注入
判定装置４１を、個別脱硝制御装置内に設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ほぼ同等容量の複数台
のガスタービンと、これらのガスタービンの排ガスに含
まれる熱を利用して発生させられた蒸気により駆動され
る少なくとも１台の蒸気タービンを有する複合発電プラ
ントに係り、特に燃焼生成ガス中の窒素酸化物をこれに
アンモニア等の還元物質を注入することにより除去する
複合サイクル発電プラントの脱硝制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】排熱回収方式の複合発電プラントは大別
して一軸型と多軸型がある。一軸型とはガスタービン、
蒸気タービンおよび発電機が共通軸で結合されている方
式のものであり、多軸型とはガスタービンと蒸気タービ
ンが別々の軸に分離され、各軸に発電機が結合される方
式のものであって、本発明はその両者を対象としてお
り、いずれにしても複数台のガスタービンを有するプラ
ントを対象としている。

【０００３】図５は一軸型の複合サイクル発電プラント
の一例を示す構成図であり、コンプレッサ１、ガスター
ビン２、発電機３、および蒸気タービン４が共通軸５を
介して互いに連結されている。上記コンプレッサ１で圧
縮された圧縮空気は燃焼器６に供給され、そこで燃料調
整弁７の開度調節により流量制御されて供給される燃料
と混合して等圧燃焼が行なわれ、高温・高圧の燃焼ガス
が生成される。

【０００４】この燃焼ガスはガスタービン２に供給さ
れ、この燃焼ガスによってガスタービン２が駆動され、
このガスタービン２の排ガスは排熱回収ボイラ８に導か
れて蒸気を発生させる。そして上記排熱回収ボイラ８で
熱が回収され低温となったガスは、排ガスとして大気中
に排出される。一方、排熱回収ボイラ８で発生された蒸
気は、蒸気加減弁９を介して蒸気タービン４に導かれ、
これを駆動する。蒸気タービン４で仕事を行なった蒸気
は復水器１０に導かれ、ここで復水される。

【０００５】ところで、排熱回収ボイラ８から大気中に
排出される排ガス、すなわち燃焼器６の燃焼生成ガス中
には、ＮＯ、ＮＯ₂など一般にＮＯｘで総称される窒素
酸化物が含まれている。ところが、この窒素酸化物は有
害とされ、その許容値が規制されているため、燃焼生成
ガスに含まれる窒素酸化物を低減除去するため排熱回収
ボイラ８には脱硝装置が設けられている。

【０００６】脱硝装置とは燃焼生成ガスにアンモニア等
の還元物質を注入し、窒素酸化物と還元物質を触媒中で
反応させ、無害な窒素と水に還元して除去する装置であ
って、未反応の窒素酸化物はそのまま大気中に排出され
る。しかして、還元剤としてアンモニアを使用する場合
には、その供給量が少なすぎると未反応の窒素酸化物が
増えることになり、また多すぎると未反応のアンモニア
が排出されることになる。また、プロセスが触媒での窒
素酸化物とアンモニアの化学反応であるため、制御の応
答性が必ずしもよくない等の特性もある。

【０００７】このように、燃焼生成ガス中の窒素酸化物
の量に見合った量の還元物質が適切なタイミングで供給
されない場合には種々の不都合が生じるので、還元物質
の供給量と供給タイミングを制御するための装置として
脱硝制御装置が必要となり、その脱硝制御装置として
は、一般にガスタービンの起動，停止時にその排出ＮＯ
ｘが変動することから、これをプラント全体として規制
値以下に抑えるようにするものが提案されている。

【０００８】図６及び図７は、上記従来の脱硝制御装置
の構成を示す系統図であって、３台のガスタービン（３
つのガスタービン系統）を有するものを想定している。

【０００９】図６に示すように、脱硝制御装置は大きく
統括脱硝制御装置１１と個別脱硝制御装置１２に分かれ
ており、個別脱硝制御装置１２は、各ガスタービンの排
ガス系統中に配置された排熱回収ボイラに設けられてい
る脱硝装置を対象として、各々に脱硝制御を行なう第
１，第２，および第３の個別脱硝制御装置１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃから構成されている。これらの個別脱硝制御
装置１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、ともに同一内部構成を
持っており、図７に示すように構成されている。

【００１０】ところで、統括脱硝制御装置１１と個別脱
硝制御装置１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃとはそれぞれ切替器
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを介して接続されており、切替
器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃは、対象となるガスタービン
系統が定期点検時などにプラント全体に対する制御（統
括制御）から切り離すためのものであり、この場合切り
離された個別脱硝制御装置（図６においては個別脱硝制
御装置１２Ｃ）は単独に脱硝装置の制御を行なう（以下
単独制御という）。

【００１１】各個別脱硝制御装置１２Ａ，１２Ｂ，１２
Ｃには、図７に示すように、それぞれのガスタービン系
統出口排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出するＮ
Ｏｘ濃度検出装置１４と、同排ガスの流量を検出する排
ガス流量検出装置１５と、脱硝装置に注入された還元物
質（例えばアンモニア）の流量を検出する還元物質流量
検出装置１６が設けられている。ＮＯｘ濃度検出装置１
４からの信号と排ガス流量検出装置１５からの信号は乗
算器１７で乗算され、ガスタービン系統の個別窒素酸化
物流量信号ａを出力する。

【００１２】各ガスタービン系統からの個別窒素酸化物
流量信号ａ₁，ａ₂，ａ₃はそれぞれ切替器１３Ａ，１
３Ｂ，１３Ｃを介して統括脱硝制御装置１１の加算器１
８に入力されるようにしてある。切替器では単独制御さ
れているガスタービン系統の信号（図６ではａ₃）だけ
が統括脱硝制御装置１１側に入力されるようにしてあ
り、加算器１８では上記ａ₁，ａ₂，ａ₃の総和（図６
ではａ₃）を求め、総窒素酸化物排出流量信号ｂを加算
器１９に出力する。つまり、単独制御されているガスタ
ービン系統が排出する窒素酸化物流量だけが、統括脱硝
制御装置１１側に入力される。

【００１３】一方、統括脱硝制御装置１１にはプラント
全体の窒素酸化物排出流量を設定する設定器２０が設け
られており、その設定器２０により設定されたプラント
全体の窒素酸化物排出流量設定値信号ｃが加算器２１に
入力される。

【００１４】また、ガスタービン起動時の窒素酸化物排
出パターン及びガスタービン停止時の窒素酸化物排出パ
ターンがそれぞれ起動時排出量予測用関数発生器２２、
及び停止時排出量予測用関数発生器２３に記憶せしめら
れており、プラント内の起動／停止信号ｄにより起動ま
たは停止を判定する起動／停止補正演算装置２４によっ
て、起動の場合は起動時排出量予測用関数発生器２２よ
り、停止の場合は停止時排出量予測用関数発生器２３よ
り、起動または停止するガスタービン系統により増加す
る窒素酸化物排出流量予測信号ｅが加算器２１に入力さ
れる。

【００１５】しかして、加算器２１では前記排出流量設
定値信号ｃと窒素酸化物排出流量予測信号ｅが突き合わ
され、その偏差信号が加算器１９に入力される。すなわ
ち、起動または停止するガスタービン系統相当分の排出
窒素酸化物流量の増加を予め予測し、排出流量設定値信
号ｃと突き合わせることによりガスタービンが起動また
は停止する系統の排出窒素酸化物量の増加分を補償す
る。

【００１６】前記加算器１９では前述の単独制御されて
いるガスタービン系統の総窒素酸化物排出流量信号ｂと
加算器２１からの偏差信号の突き合わせが行なわれ、そ
の偏差信号が総排出流量目標値信号ｆとして除算器２５
に入力される。すなわち、単独制御中のガスタービン系
統による窒素酸化物の増減分がここで補償される。

【００１７】以上により、プラント全体の窒素酸化物排
出流量設定値信号ｃと、起動停止中のガスタービン系統
より排出される窒素酸化物流量予測信号ｅと、単独制御
されているガスタービン系統から排出される総窒素酸化
物排出流量信号ｂを突き合わせることにより、統括制御
されているガスタービン系統が排出し得る窒素酸化物流
量、すなわち総排出流量目標値信号ｆが求められる。

【００１８】前記除算器２５には、脱硝制御が統括制御
されているガスタービン系統を算出する統括脱硝制御中
系統数演算装置２６から、統括脱硝制御中系統数信号ｇ
も入力され、そこで前記総排出流量目標値信号ｆが統括
脱硝制御中系統数信号ｇで除算され、統括制御中の一系
統あたりの排出流量目標値信号ｈが求められ、上下限制
限器２７、各切替器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを介して各
個別脱硝制御装置１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃへ出力され
る。

【００１９】各個別脱硝制御装置１２Ａ，１２Ｂ，１２
Ｃの各切替器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃでは、各ガスター
ビン系統の脱硝制御が統括制御である場合は、上記排出
流量目標値信号ｈを個別排出流量目標値信号ｊと個別脱
硝制御装置１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃに入力される。

【００２０】また、各切替器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃに
はそれぞれ個別設定器２８Ａ，２８Ｂ，２８Ｃが接続さ
れており、各ガスタービン系統の脱硝制御が単独制御の
場合には、切替器１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃの切替により
（図６の１３Ｃ参照）、上記個別設定器２８Ａ，２８
Ｂ，２８Ｃにより設定された窒素酸化物の各個別排出流
量設定値信号ｉ₁，ｉ₂，ｉ₃が個別排出流量目標値信
号ｊとして個別脱硝制御装置に入力される。

【００２１】図７は、各個別脱硝制御装置１２Ａ，１２
Ｂ，１２Ｃの概略構成を示す系統図であって、上記個別
排出流量目標値信号ｊは上下限制限器２９を介して加算
器３０に加えられるようになっている。

【００２２】加算器３０では前記乗算器１７からの個別
窒素酸化物流量信号ａと個別排出流量目標値信号ｊの突
き合わせが行なわれ、その偏差信号がＰＩ演算器３１に
入力される。ＰＩ演算器３１ではこの偏差信号により還
元物質注入目標値信号ｋが求められ、加算器３２に入力
される。

【００２３】加算器３２では還元物質注入目標値信号ｋ
と還元物質流量検出装置１６からの出力信号との突き合
わせが行なわれ、その偏差信号がＰＩ演算器３３に入力
され、ＰＩ演算器３３ではこの偏差信号がゼロとなるよ
うに還元物質注入流量調節器３４へ操作量信号を出力
し、その操作量信号によって還元物質注入流量調節器３
４で還元物質流量が調節される。

【００２４】しかして、前述の如く運転中の全てのガス
タービン系統の脱硝制御が統括制御されている場合は、
設定器２０で設定されたプラント全体の窒素酸化物排出
流量設定値が運転中のガスタービン系統に均等に振り分
けられ、各系統の統括脱硝制御装置１１が個別排出流量
目標値と、ＮＯｘ濃度検出装置１４と排ガス流量検出装
置１５から求められる窒素酸化物の排出流量が一致する
ように還元物質流量が制御される。

【００２５】また、あるガスタービン系統が起動または
停止する際には、起動時排出量予測用関数発生器２２、
停止時排出量予測用関数発生器２３、起動／停止補正演
算装置２４、加算器２１により、その窒素酸化物増加分
が、また脱硝制御が単独制御されている場合は（図６の
例では第３の系統）、ＮＯｘ濃度検出装置１４と排ガス
流量検出装置１５から求められる窒素酸化物の排出量が
加算器１８、加算器１９によりその総排出流量目標値信
号ｆに補償され、脱硝制御が統括制御されている系統の
目標値即ち個別排出流量目標値信号ｊが減少する。

【００２６】つまり、起動・停止中、または脱硝制御が
個別制御されているガスタービン系統の排出窒素酸化物
流量相当分を統括制御されているガスタービン系統の排
出流量目標値から減算し、制御することによりプラント
全体として窒素酸化物排出量が規制値以下とされる。

【００２７】ところで、近年、自然環境破壊への関心が
高まりつつあり、窒素酸化物に対する規制値も低下する
傾向がある。そこで、図５の燃焼器６に関し、その排出
窒素酸化物が従来型の燃焼器より少ない、いわゆる低Ｎ
Ｏｘ型燃焼器が開発されつつある。

【００２８】低ＮＯｘ型燃焼器はその燃焼方式により分
類され、代表的なものとしては、多段燃焼方式、触媒燃
焼方式が上げられ、実用の面から言えば、多段燃焼方式
の燃焼器が有望視されている。多段燃焼方式のメカニズ
ムは、燃焼器の長手方向に順次燃料を分割して供給し、
火炎温度を低下させることにより窒素酸化物の生成を抑
えるものであり、その排出窒素酸化物特性の一例を図８
に示す。

【００２９】図８から解る様に、排出窒素酸化物は燃料
を順次切り替える毎にピークがあり、そのピーク値は従
来型の燃焼器のそれより高くなり規制値以上となること
がある。また最終的には従来型の燃焼器の排出窒素酸化
物量より低い値となるが、やはり窒素酸化物の規制値以
下とするためには、脱硝装置が必要となる。

【００３０】

【発明が解決しようとする課題】この様な多段燃焼方式
の低ＮＯｘ燃焼器をガスタービンに用いた場合、従来の
脱硝制御装置では最も排出窒素酸化物が急激に変化する
起動停止時に、該当するガスタービン系統の脱硝制御
は、その制御応答のおくれから制御不能となり、またそ
のピーク値は従来の燃焼器のそれより大きいため、結果
として統括制御されている個別脱硝制御装置１２の個別
排出流量目標値信号ｊを下げることになり排出窒素酸化
物を規制値以下にできないおそれがあった。

【００３１】また、先に述べた様に自然環境破壊への関
心が高まりつつあり、現在の窒素酸化物に対する規制が
厳しくなった場合、例えば現在の一時間平均値に対する
規制が、瞬時値に対する規制となった場合、従来の技術
では規制値を満足できないおそれがある。

【００３２】本発明はこのような点に鑑み、多段燃焼方
式の燃焼器を持つガスタービンにより構成される複合サ
イクル発電プラントにおいて、排出窒素酸化物が規制値
以下となる脱硝制御を行い得る脱硝制御装置を提供する
ことを目的とする。

【００３３】また、本発明は、将来排出窒素酸化物に対
する規制値が環境破壊の観点から低下または、一時間平
均値に対する規制から瞬時値に対する規制に変わったと
しても、その規制値以下にプラント排出窒素酸化物を抑
えることができる脱硝制御装置を提供することを目的と
する。

【００３４】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ガスター
ビン起動時の窒素酸化物排出パターンを予め記憶してお
く起動時排出量予測用関数発生器と、ガスタービン停止
時の窒素酸化物排出パターンを予め記憶しておく停止時
排出量予測用関数発生器と、スケジュール演算装置から
入力される各系統の起動または停止時刻と予め記憶され
ている脱硝装置の制御応答遅れ時間、及び上記起動時排
出量予測用関数発生器或いは停止時排出量予測用関数発
生器からの窒素酸化物排出パターンによって、起動また
は停止時においてガスタービンより排出される窒素酸化
物の排出量を計算し、これを排熱回収ボイラ排出ガス中
の窒素酸化物の濃度と排出ガス流量から求めた排出窒素
酸化物量に先行的に加える先行ＮＯｘ演算装置と、脱硝
装置の触媒層温度と予め記憶している還元物質注入限界
温度との差によって還元物質を注入可能かどうかを判定
し、可能な場合には還元物質注入目標値信号を制御演算
結果とし、不可能な場合は還元物質注入流量をゼロとす
るとともに、該当するガスタービン系統の脱硝制御を統
括脱硝制御側から単独制御とする還元物質注入判定装置
とを、各ガスタービン系統毎の個別脱硝制御装置内に設
けたことを特徴とする。

【００３５】また、第２の発明は、起動時排出量予測用
関数発生器或いは停止時排出量予測用関数発生器からそ
の窒素酸化物排出パターンを入力し、系統の負荷または
それに相当する量、負荷目標値、負荷変化率、及び負荷
変化中先行ＮＯｘタイミング演算装置から入力されるタ
イミングにより先行的に加える窒素酸化物の流量を計算
する負荷変更中先行ＮＯｘ演算装置と、起動停止中は先
行ＮＯｘ演算装置からの先行窒素酸化物排出量を、また
負荷変化中は上記負荷変更中先行ＮＯｘ演算装置からの
先行窒素酸化物排出量に切り替える切替器とを有するこ
とを特徴とする。

【００３６】さらに第３の発明は、触媒層温度と排熱回
収ボイラ排出ガス流量とから還元物質の注入流量を制御
する際の目標値信号を演算する演算器のゲインを、排出
ガスの温度と流量の変化に起因する脱硝装置の性能特性
の変化を補正するように計算し、そのゲインの自動的調
整を行ない、還元物質の注入が不可能な場合は上記ゲイ
ンをゼロとし、当該ガスタービン系統の脱硝制御を統括
脱硝制御側から単独制御とするゲイン演算装置を有する
ことを特徴とする。

【００３７】

【作用】各ガスタービン系統毎にガスタービン起動停止
時の排出窒素酸化物の急激な変化を予め予測し、これに
脱硝装置の制御遅れを加味し、結果として最適なタイミ
ングで還元物質を先行注入することによりガスタービン
起動停止時の排出窒素酸化物を規制値以下とし、またガ
スタービン起動停止時に触媒層温度が還元物質注入限界
に満たない場合は、還元物質の注入量をゼロとすること
により未反応還元物質の排出を防ぎ、更に該当するガス
タービン系統の脱硝制御を単独制御とすることにより、
該当ガスタービン系統の排出窒素酸化物を他の統括制御
されている系統で分担し、プラント全体として規制値を
満足することができる。

【００３８】

【実施例】以下、図１及び図２を参照して本発明の実施
例について説明する。なお、図中図６，図７と同一部分
には同一符号を付しその詳細な説明は省略する。

【００３９】図２に示すように、脱硝制御装置は大きく
統括脱硝制御装置１１と個別脱硝制御装置１２に分かれ
ており、個別脱硝制御装置１２は、各ガスタービンの排
ガス系統中に配置された排熱回収ボイラに設けられてい
る脱硝装置を対象として、各々に脱硝制御を行なう第
１，第２おび第３の個別脱硝制御装置１２Ａ，１２Ｂ，
１２Ｃから構成されている。これらの個別脱硝制御装置
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃは、ともに同一内部構成をもっ
ている。

【００４０】統括脱硝制御装置１１にはプラント全体の
窒素酸化物排出流量を設定する設定器２０が設けられて
おり、その設定器２０により設定されたプラント全体の
窒素酸化物排出流量設定値信号が加算器１９に入力され
る。

【００４１】上記加算器１９では単独制御されているガ
スタービン系統の総窒素酸化物排出流量信号ｂと上記設
定値信号の突き合わせが行なわれ、その偏差信号が除算
器２５に入力され統括制御中の一系統あたりの排出流量
目標値信号ｈが求められ、上下限制限器２７、各切替器
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを介して各個別脱硝制御装置１
２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃへ出力される。

【００４２】図１において各個別脱硝制御装置１２Ａ，
１２Ｂ，１２Ｃには排熱回収ボイラ出口排ガスに含まれ
る窒素酸化物の濃度を検出するＮＯｘ濃度検出装置１４
と、同排ガスの流量を検出する排ガス流量検出装置１５
があり、その出力は乗算器１７に入力され、ここで乗算
され、個別排出窒素酸化物流量信号１がバイアス演算装
置３９に入力される。

【００４３】また、各ガスタービン系統ごとの起動停止
スケジュールがスケジュール演算装置３５でプラント全
体の運用から計算され、その起動または停止時刻が先行
ＮＯｘタイミング演算装置３６へ出力され、また、その
起動モードが先行ＮＯｘ演算装置３８へ出力される。ま
た、各個別脱硝制御装置１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃのスケ
ジュール演算装置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ（図示してい
ない）は相互に連結または同一の計算機等で実現されて
いて、互いに起動、停止スケジュールが重ならない様に
なっている。

【００４４】スケジュール演算装置３５からの入力、す
なわち起動または停止の時刻から、予め記憶されている
脱硝装置の制御応答遅れ時間分早めた時刻が先行ＮＯｘ
タイミング演算装置３６により求められ、先行ＮＯｘタ
イミング信号として先行ＮＯｘ演算装置３８に出力され
る。

【００４５】先行ＮＯｘ演算装置３８では、起動の場合
は起動時排出量予測用関数発生装置２２よりガスタービ
ンの窒素酸化物排出パターンを、また停止の場合は停止
時排出量予測用関数発生装置２３より、ガスタービンの
窒素酸化物排出パターンが入力され、前述の先行ＮＯｘ
タイミング信号よりその時刻になると、窒素酸化物排出
流量予測信号ｅをスケジュール演算装置３５からの起動
モード信号と負荷入力手段３７からの負荷信号により求
め、バイアス演算装置３９に出力する。

【００４６】バイアス演算装置３９では、乗算器１７か
らの個別排出窒素酸化物流量信号１に、先行ＮＯｘ演算
装置３８からの窒素酸化物排出流量予測信号ｅをバイア
スとして加え、各個別窒素酸化物流量信号ａ₁，ａ₂，
ａ₃が形成される。各個別窒素酸化物流量信号ａ₁，ａ
₂，ａ₃は加算器３０及び、各切替器１３Ａ，１３Ｂ，
１３Ｃを介し統括脱硝制御装置１１側の加算器１８に入
力されている。

【００４７】すなわち、ガスタービン起動停止時の排出
窒素酸化物の急激な変化を、脱硝装置の制御応答遅れを
考慮して先行的に個別排出窒素酸化物流量信号１に加算
することにより、起動停止時でも還元物質流量を制御す
ることができるようにしてある。

【００４８】切替器１３では単独制御されているガスタ
ービン系統の信号（本図の例ではａ３が該当する）だけ
が統括脱硝制御装置１１側に入力される様にしてあり、
加算器１８では各個別窒素酸化物流量信号ａ₁，ａ₂，
ａ₃の総和を求め総窒素酸化物排出流量信号ｂを加算器
１９に出力する。すなわち、単独制御されているガスタ
ービン系統が排出する窒素酸化物流量だけが、統括脱硝
制御装置１１側に入力され、設定装置２０で設定された
窒素酸化物排出流量設定値より減算される様にしてあ
る。

【００４９】また、ガスタービンの起動及び停止時に
は、触媒層の温度が低く、還元反応が十分に行われず、
未反応還元物質が多く排出される。このため還元物質の
注入限界温度が存在する。（この温度以上であれば還元
物質を注入し、以下であれば注入しない。）このため、
予め記憶されている注入限界温度と触媒層温度検出手段
４０からの触媒層温度入力とが還元物質注入判定装置４
１で比較され、還元物質が注入可能かどうかの判定が行
なわれる。そして注入可能であれば切替器４２を操作
し、ＰＩ演算器３１出力を還元物質注入目標値信号ｋと
して、加算器３２に出力する。また不可能で有れば切替
器４２を操作し、還元物質注入目標値信号ｋをゼロとし
て還元物質注入流量をゼロとする（図２では注入可能な
状態を示す）。また切替器１３を操作し（図示していな
い）、該当するガスタービン系統の脱硝制御を単独制御
とする。

【００５０】すなわち、触媒層温度が還元物質の注入限
界温度以上であれば、還元物質流量を一連の制御演算結
果により、加算器３０の出力となる様な制御が行われ、
注入不可能であれば、還元物質流量をゼロとすることに
より未反応還元物質の排出を防ぎ、更にそのガスタービ
ン系統の脱硝制御を単独制御にすることにより、排出さ
れる窒素酸化物流量の増加分を他の統括制御されている
ガスタービン系統に分担させることができる。

【００５１】尚、上記例では還元物質注入判定装置４１
への入力を触媒層温度検出装置４０からの脱硝装置触媒
層温度としたが、間接的に触媒層の温度を代表するも
の、例えば脱硝装置入口のガスタービン排出ガス温度、
負荷入力装置３７からの負荷信号入力及びスケジュール
演算装置３５からの起動モード入力から計算しても良
い。

【００５２】しかして、ガスタービン起動停止時の排出
窒素酸化物の急激な変化を脱硝装置の制御応答遅れを考
慮し、先行的に個別排出窒素酸化物流量信号１に加算す
ることにより、起動停止時でも還元物質流量を制御する
ことができ、また、触媒層温度が還元物質の注入限界温
度以上であれば、還元物質流量を一連の制御演算結果に
より、加算器３０の出力となる様に制御が行われ、注入
不可能であれば、還元物質流量をゼロとすることにより
未反応還元物質の排出を防ぎ、更に該当するガスタービ
ン系統の脱硝制御を単独制御にすることにより、排出さ
れる窒素酸化物流量の増加分を他の統括制御されている
ガスタービン系統に分担させることができる。〔他の実施例〕図３に他の実施例を示す。

【００５３】多段燃焼方式の燃焼器の中には負荷変化時
にもその排出窒素酸化物が急激に変化するものがある。
そのため、図３の実施例では、個別脱硝制御装置１２内
に、負荷変化が開始される時刻を入力するための負荷変
化開始時刻入力装置４３と、負荷変化中先行ＮＯｘタイ
ミング演算装置４４と、負荷変化の目標値を入力するた
めの負荷目標値入力装置４５と、負荷変化率を入力する
ための負荷変化開始時刻入力装置４３の各入力手段が設
けられている。

【００５４】負荷変化中先行ＮＯｘタイミング演算装置
４４は負荷変化開始時刻入力手段４３からの入力、すな
わち負荷変化の開始時刻より、予め記憶されている脱硝
装置の制御反応遅れ時間分早めた時刻を求め、負荷変化
中先行ＮＯｘタイミング信号として負荷変更中先行ＮＯ
ｘ演算装置４７に出力する。そして、その負荷変更中先
行ＮＯｘ演算装置４７では、起動の場合は起動時排出量
予測用関数発生器２２よりガスタービンの窒素酸化物排
出パターンを、また停止の場合は停止時排出量予測用関
数発生器２３より、ガスタービンの窒素酸化物排出パタ
ーンを入力し、前述の負荷変化中先行ＮＯｘタイミング
信号よりその時刻になると、負荷変化中窒素酸化物排出
流量予測信号を、負荷目標値入力装置４５からの負荷目
標値と、負荷変化率入力装置４６からの負荷変化率と、
負荷入力装置３７からの入力より求め切替器４８へ出力
する。そして切替器４８では、負荷変化中であれば負荷
変更中先行ＮＯｘ演算装置４７からの出力を、起動停止
中であれば先行ＮＯｘ演算装置３８からの出力を（図３
では起動停止中の状態を示す）バイアス演算装置３９へ
出力する。

【００５５】すなわち、負荷変化時にもその排出窒素酸
化物が急激に変化する多段燃焼方式の燃焼器を用いたガ
スタービンにより構成される複合サイクル発電プラント
においても、排出窒素酸化物が規制値以下となる脱硝制
御を行うことができる脱硝制御装置を得ることができ
る。

【００５６】更に、図４に第二の他の実施例を示す。

【００５７】ガスタービンの起動停止時または負荷変化
時において、その排出ガスの窒素酸化物の変化に伴い排
出ガスの流量と温度が急激に変化することが知られてい
る。一方、脱硝装置（触媒）の脱硝性能特性は処理する
ガスの流量、温度に大きく依存する。そのため、脱硝制
御側からいえば制御対象となる脱硝装置の特性が変化す
ることになるため、安定した制御ができなくなり結果と
してプラント排出窒素酸化物が規定値を守れなくなるお
それがある。

【００５８】そこで、図４の実施例では個別脱硝制御装
置１２内に、前記排ガス流量検出装置１５からの流量信
号と触媒層温度検出装置４０からの温度信号を入力し、
流量と温度が計画点より変化したことにより生じる脱硝
性能特性を補正する様に計算し、ＰＩ演算器３１のゲイ
ンを自動的に調整するゲイン演算装置４９が備えられて
いる。

【００５９】また、ゲイン演算装置４９は予め前記還元
物質の注入限界温度を記憶しており還元物質注入判定装
置４１と同様の判定を行い、還元物質が注入不可能であ
ればゲインをゼロとしてＰＩ演算器３１に出力を行い、
また切替器１３を操作して（図示していない）、該当す
るガスタービン系統を単独制御に切り替える機能を有し
ている。

【００６０】以上より、ガスタービンの起動停止または
負荷変化時の排出ガスの流量及び温度の変化による脱硝
性能特性の変化を補正する様にＰＩ演算器３１のゲイン
を自動的に調整することにより、より安定した制御を行
う脱硝制御装置を得ることができる。

【００６１】

【発明の効果】本発明によれば、起動停止時の排出窒素
酸化物の変動が急激なガスタービン、例えば多段燃焼方
式の燃焼器を持つガスタービンにより構成される複合サ
イクル発電プラントにおいても、排出窒素酸化物が規制
値以下となる脱硝制御を行うことができる脱硝制御装置
を得ることができ、また、将来排出窒素酸化物に対する
規制値が環境破壊の観点から低下または、一時間平均値
に対する規制から瞬時値に対する規制に変わったとして
も、その規制値以下にプラント排出窒素酸化物を抑える
ことができる。

【００６２】また、負荷変化時にもその排出窒素酸化物
が急激に変化する多段燃焼方式の燃焼器を用いたガスタ
ービンにより構成される複合サイクル発電プラントにお
いても、排出窒素酸化物が規制値以下となる脱硝制御を
行うことができる。

【００６３】更に、ガスタービンの起動停止または負荷
変化時に、排出ガスの流量及び温度の変化に起因する制
御対象となる脱硝装置の性能特性の変化にもかかわらず
安定した制御を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における個別脱硝制御装置の構成を示す
系統図。

【図２】本発明の脱硝制御装置の全体構成を示す系統
図。

【図３】本発明の他の実施例を示す図。

【図４】本発明のさらに他の実施例を示す図。

【図５】一軸型の複合サイクル発電プラントの一例を示
す構成図。

【図６】従来の脱硝制御装置の概略構成を示す系統図。

【図７】図６の個別脱硝制御装置の構成を示す系統図。

【図８】多段燃焼方式の燃焼器排出窒素酸化物特性の一
例を示す図。

【符号の説明】

１１統括脱硝制御装置１２個別脱硝制御装置１３Ａ切替器１３Ｂ切替器１３Ｃ切替器１４ＮＯｘ濃度検出装置１５排ガス流量検出装置１６還元物質流量検出装置２０設定器２２起動時排出量予測用関数発生器２３停止時排水量予測用関数発生器３４還元物質注入流量調節器３５スケジュール演算装置３６先行ＮＯｘタイミング演算装置３７負荷入力装置３８先行ＮＯｘ演算装置３９バイアス演算装置４０触媒層温度検出装置４１還元物質注入判定装置４２切替器４３負荷変化開始時刻入力装置４７負荷変化中先行ＮＯｘ演算装置４９ゲイン演算装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複合サイクル発電プラントの脱硝制御装置
において、ガスタービン起動時の窒素酸化物排出パター
ンを予め記憶しておく起動時排出量予測用関数発生器
と、ガスタービン停止時の窒素酸化物排出パターンを予
め記憶しておく停止時排出量予測用関数発生器と、スケ
ジュール演算装置から入力される各系統の起動または停
止時刻と予め記憶されている脱硝装置の制御応答遅れ時
間、及び上記起動時排出量予測用関数発生器或いは停止
時排出量予測用関数発生器からの窒素酸化物排出パター
ンによって、起動または停止時においてガスタービンよ
り排出される窒素酸化物の排出量を計算し、これを排熱
回収ボイラ排出ガス中の窒素酸化物の濃度と排出ガス流
量から求めた排出窒素酸化物量に先行的に加える先行Ｎ
Ｏｘ演算装置と、脱硝装置の触媒層温度と予め記憶して
いる還元物質注入限界温度との差によって還元物質を注
入可能かどうかを判定し、可能な場合には還元物質注入
目標値信号を制御演算結果とし、不可能な場合は還元物
質注入流量をゼロとするとともに、該当するガスタービ
ン系統の脱硝制御を統括脱硝制御側から単独制御とする
還元物質注入判定装置とを、各ガスタービン系統毎の個
別脱硝制御装置内に設けたことを特徴とする脱硝制御装
置。
【請求項２】起動時排出量予測用関数発生器或いは停止
時排出量予測用関数発生器からその窒素酸化物排出パタ
ーンを入力し、系統の負荷またはそれに相当する量、負
荷目標値、負荷変化率、及び負荷変化中先行ＮＯｘタイ
ミング演算装置から入力されるタイミングにより先行的
に加える窒素酸化物の流量を計算する負荷変更中先行Ｎ
Ｏｘ演算装置と、起動停止中は先行ＮＯｘ演算装置から
の先行窒素酸化物排出量を、また負荷変化中は上記負荷
変更中先行ＮＯｘ演算装置からの先行窒素酸化物排出量
に切り替える切替器とを有することを特徴とする、請求
項１記載の脱硝制御装置。
【請求項３】触媒層温度と排熱回収ボイラ排出ガス流量
とから還元物質の注入流量を制御する際の目標値信号を
演算する演算器のゲインを、排出ガスの温度と流量の変
化に起因する脱硝装置の性能特性の変化を補正するよう
に計算し、そのゲインの自動的調整を行ない、還元物質
の注入が不可能な場合は上記ゲインをゼロとし、当該ガ
スタービン系統の脱硝制御を統括脱硝制御側から単独制
御とするゲイン演算装置を有することを特徴とする、請
求項２記載の脱硝制御装置。