JPH0615142A - 脱硝制御装置 - Google Patents
脱硝制御装置Info
- Publication number
- JPH0615142A JPH0615142A JP4176533A JP17653392A JPH0615142A JP H0615142 A JPH0615142 A JP H0615142A JP 4176533 A JP4176533 A JP 4176533A JP 17653392 A JP17653392 A JP 17653392A JP H0615142 A JPH0615142 A JP H0615142A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flow rate
- gas turbine
- ammonia
- fuel
- nox
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明はガスタービンの負荷上昇・負荷降下
時においても排出ＮＯｘ濃度を規定値に制御し得る脱硝
制御装置を提供することを目的とするものである。 【構成】 本発明の脱硝制御装置は、ガスタービンの排
ガスに希釈空気との混合アンモニアを噴霧し、触媒との
化学反応により窒素酸化物を除去する乾式脱硝装置にお
いて、ガスタービンの空気流量、投入燃料流量、蒸気噴
射流量から演算される蒸気／燃料比および燃料／空気比
のそれぞれの変化量から得られる操作量によりアンモニ
ア制御弁指令を出力する。
時においても排出ＮＯｘ濃度を規定値に制御し得る脱硝
制御装置を提供することを目的とするものである。 【構成】 本発明の脱硝制御装置は、ガスタービンの排
ガスに希釈空気との混合アンモニアを噴霧し、触媒との
化学反応により窒素酸化物を除去する乾式脱硝装置にお
いて、ガスタービンの空気流量、投入燃料流量、蒸気噴
射流量から演算される蒸気／燃料比および燃料／空気比
のそれぞれの変化量から得られる操作量によりアンモニ
ア制御弁指令を出力する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスタービンプラント
の排ガス脱硝を行う脱硝装置のアンモニア流量を制御す
る脱硝制御装置に関するものである。
の排ガス脱硝を行う脱硝装置のアンモニア流量を制御す
る脱硝制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】周知のごとくガスタービン設備は、燃料
を燃焼して動力を得るため、燃焼を行う燃焼器において
窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生する。ＮＯｘは、燃焼器内
において高温部が生じることにより発生量が増加するた
め、ガスタービンでのＮＯｘ発生量抑制の為に蒸気また
は水を燃料と共に燃焼器内へ噴霧する方式が用いられ
る。しかしながら、蒸気又は水の噴霧では地方自治体等
の環境基準値迄ＮＯｘ濃度が低下しないため、脱硝装置
を設置するケースが一般的である。このようなガスター
ビン設備を図２および図３を参照して説明する。
を燃焼して動力を得るため、燃焼を行う燃焼器において
窒素酸化物（ＮＯｘ）が発生する。ＮＯｘは、燃焼器内
において高温部が生じることにより発生量が増加するた
め、ガスタービンでのＮＯｘ発生量抑制の為に蒸気また
は水を燃料と共に燃焼器内へ噴霧する方式が用いられ
る。しかしながら、蒸気又は水の噴霧では地方自治体等
の環境基準値迄ＮＯｘ濃度が低下しないため、脱硝装置
を設置するケースが一般的である。このようなガスター
ビン設備を図２および図３を参照して説明する。
【０００３】図２は、ガスタービン設備の一般的な構成
を示すものである。圧縮機１で、大気から吸入した空気
が圧縮され燃焼器２に送られ、燃焼器２内で、燃料制御
弁５により流量制御された燃料と、蒸気制御弁６により
流量制御された蒸気（又は水）が供給され、燃焼し高温
の燃焼ガスとなり、燃焼ガスをガスタービン３に流入し
膨張させるこにより、ガスタービン軸端動力を得、この
動力により、発電機４を駆動し、所望の電力を得る。ガ
スタービンの排ガスは、脱硝装置７に導かれ、脱硝装置
においては、希釈空気で希釈された後アンモニア制御弁
８により流量制御されたアンモニア（ＮＨ3 ）が噴霧さ
れ、脱硝触媒において、ＮＯｘ，ＮＨ3との反応によ
り、ＮＯｘ濃度は低減されるように作用する。ガスター
ビン排ガスは高温であるため、ガスタービン排ガスを直
接脱硝装置に取り込む事は無く、一般的には、脱硝装置
入口で減温スプレーを行うか、または、ガスタービン排
ガス部に排熱回収ボイラを設け、熱回収による温度降下
により、温度条件の見合った部位へ脱硝装置を設置す
る。図３は、脱硝装置のアンモニア流量制御系の一般的
な構成例を示すものである。
を示すものである。圧縮機１で、大気から吸入した空気
が圧縮され燃焼器２に送られ、燃焼器２内で、燃料制御
弁５により流量制御された燃料と、蒸気制御弁６により
流量制御された蒸気（又は水）が供給され、燃焼し高温
の燃焼ガスとなり、燃焼ガスをガスタービン３に流入し
膨張させるこにより、ガスタービン軸端動力を得、この
動力により、発電機４を駆動し、所望の電力を得る。ガ
スタービンの排ガスは、脱硝装置７に導かれ、脱硝装置
においては、希釈空気で希釈された後アンモニア制御弁
８により流量制御されたアンモニア（ＮＨ3 ）が噴霧さ
れ、脱硝触媒において、ＮＯｘ，ＮＨ3との反応によ
り、ＮＯｘ濃度は低減されるように作用する。ガスター
ビン排ガスは高温であるため、ガスタービン排ガスを直
接脱硝装置に取り込む事は無く、一般的には、脱硝装置
入口で減温スプレーを行うか、または、ガスタービン排
ガス部に排熱回収ボイラを設け、熱回収による温度降下
により、温度条件の見合った部位へ脱硝装置を設置す
る。図３は、脱硝装置のアンモニア流量制御系の一般的
な構成例を示すものである。
【０００４】排ガス流量13とガスタービン出口ＮＯｘ濃
度16を乗算要素23で乗算し、ガスタービン排ガスＮＯｘ
総量を得る。減算要素24にて環境基準値ｓｅｔとの減算
の後、ＰＩ要素25にて比例・積分処理を行い、低減すべ
きＮＯｘ量を得る。一方、脱硝装置入口温度14を入力と
し、関数発生器20にてモル比補正を行い、モル比（＝Ｎ
Ｈ3 ／ＮＯｘ）を得、乗算器21にて、モル比とＮＯｘ量
との乗算により所望のアンモニア量を得る。また、脱硝
装置出口アンモニア濃度15及びガスタービン排ガス流量
13を乗算要素26で乗算し、排ガス中アンモニア流量を得
る。減算要素27にてアンモニアガスの大気放出環境規制
値ｓｅｔとの減算の後、ＰＩ要素28にて比例・積分処理
を行い、関数発生器29にて許容アンモニア流量を得る。
上限制限要素22において、関数発生器29からの出力信号
である許容アンモニア流量が上限値として作用し、乗算
器21の出力信号である所望のアンモニア流量を得るべく
アンモニア流量制御弁８を制御する。以上の制御回路の
構成とすることにより、所望の脱硝装置出口ＮＯｘ濃度
を得るべくの、脱硝装置アンモニア噴霧量が制御される
こととなる。
度16を乗算要素23で乗算し、ガスタービン排ガスＮＯｘ
総量を得る。減算要素24にて環境基準値ｓｅｔとの減算
の後、ＰＩ要素25にて比例・積分処理を行い、低減すべ
きＮＯｘ量を得る。一方、脱硝装置入口温度14を入力と
し、関数発生器20にてモル比補正を行い、モル比（＝Ｎ
Ｈ3 ／ＮＯｘ）を得、乗算器21にて、モル比とＮＯｘ量
との乗算により所望のアンモニア量を得る。また、脱硝
装置出口アンモニア濃度15及びガスタービン排ガス流量
13を乗算要素26で乗算し、排ガス中アンモニア流量を得
る。減算要素27にてアンモニアガスの大気放出環境規制
値ｓｅｔとの減算の後、ＰＩ要素28にて比例・積分処理
を行い、関数発生器29にて許容アンモニア流量を得る。
上限制限要素22において、関数発生器29からの出力信号
である許容アンモニア流量が上限値として作用し、乗算
器21の出力信号である所望のアンモニア流量を得るべく
アンモニア流量制御弁８を制御する。以上の制御回路の
構成とすることにより、所望の脱硝装置出口ＮＯｘ濃度
を得るべくの、脱硝装置アンモニア噴霧量が制御される
こととなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記制
御回路のうち、アンモニア流量を決定する主幹信号であ
るＰＩ要素25から指令を出力する制御系に着目した場
合、次のような不具合が生ずる。即ち、制御系上で、帰
還信号となる脱硝装置入力ＮＯｘ信号は、分析計による
ガス分析を実施しての信号であるため、一般的に、１分
前後またはそれ以上の信号検出遅れが生ずる。一方、ガ
スタービンの負荷上昇速度は、その構造上から５％から
10％／分と非常に早いため、負荷変化中におけるアンモ
ニア制御用検出器の１分程度の検出遅れは、致命的であ
り、一例として、負荷上昇により投入燃料量の増加に伴
いガスタービンからの発生ＮＯｘ濃度は上昇するが、Ｎ
Ｏｘ濃度の検出遅れが１分程生じた場合、アンモニア投
入量が増加するのに１分程の遅れが生じることから、負
荷上昇中は常に規定値以上のＮＯｘを排出することとな
り、結果的に安定運転状態以外での制御性に問題を残す
こととなる。
御回路のうち、アンモニア流量を決定する主幹信号であ
るＰＩ要素25から指令を出力する制御系に着目した場
合、次のような不具合が生ずる。即ち、制御系上で、帰
還信号となる脱硝装置入力ＮＯｘ信号は、分析計による
ガス分析を実施しての信号であるため、一般的に、１分
前後またはそれ以上の信号検出遅れが生ずる。一方、ガ
スタービンの負荷上昇速度は、その構造上から５％から
10％／分と非常に早いため、負荷変化中におけるアンモ
ニア制御用検出器の１分程度の検出遅れは、致命的であ
り、一例として、負荷上昇により投入燃料量の増加に伴
いガスタービンからの発生ＮＯｘ濃度は上昇するが、Ｎ
Ｏｘ濃度の検出遅れが１分程生じた場合、アンモニア投
入量が増加するのに１分程の遅れが生じることから、負
荷上昇中は常に規定値以上のＮＯｘを排出することとな
り、結果的に安定運転状態以外での制御性に問題を残す
こととなる。
【０００６】本発明は、以上の事情を考慮してなされた
もので、ガスタービンの負荷上昇・負荷降下時において
も排出ＮＯｘ濃度を規定値に制御し得る脱硝制御装置を
提供することを目的とするものである。
もので、ガスタービンの負荷上昇・負荷降下時において
も排出ＮＯｘ濃度を規定値に制御し得る脱硝制御装置を
提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガスタービン
側の運転状態量である、排ガス流量、燃料流量、蒸気又
は水の流量を入力信号とし、蒸気／燃料比、燃料／排ガ
ス流量比の演算を行い、変化量に対して比例・積分処理
を行いアンモニア制御弁に制御信号を出力する脱硝制御
装置である。
側の運転状態量である、排ガス流量、燃料流量、蒸気又
は水の流量を入力信号とし、蒸気／燃料比、燃料／排ガ
ス流量比の演算を行い、変化量に対して比例・積分処理
を行いアンモニア制御弁に制御信号を出力する脱硝制御
装置である。
【０００８】
【作用】ガスタービンからの発生ＮＯｘは、燃焼器内の
燃焼温度に依存し、温度が高いとＮＯｘが増加し、温度
が低いとＮＯｘが減少する。この温度を左右するものと
してガスタービンでの蒸気（または水）／燃料比（Ｓ／
Ｆ比）、燃料／空気比（Ｆ／Ａ比）があり、Ｓ／Ｆ比が
上昇すると燃焼温度は低下し、ＭＯｘは減少する。逆
に、Ｓ／Ｆ比が減少すると燃焼温度は上昇し、ＮＯｘは
増加する。一方、Ｆ／Ａ比が増加すると燃焼温度は上昇
し、ＮＯｘは増加する。逆に、Ｆ／Ａ比が減少すると燃
焼温度は低下し、ＮＯｘは減少する。以上の特性を利用
し、信号がが上昇するとＮＯｘが減少するＳ／Ｆ比制御
系からの信号は、アンモニア弁開度を閉操作し、信号が
上昇するとＮＯｘが増加するＦ／Ａ比制御系からの信号
は、アンモニア弁開度を開操作することにより、所望の
アンモニア流量を得、脱硝装置排出ＮＯｘ濃度を規定値
に制御するように作用する。
燃焼温度に依存し、温度が高いとＮＯｘが増加し、温度
が低いとＮＯｘが減少する。この温度を左右するものと
してガスタービンでの蒸気（または水）／燃料比（Ｓ／
Ｆ比）、燃料／空気比（Ｆ／Ａ比）があり、Ｓ／Ｆ比が
上昇すると燃焼温度は低下し、ＭＯｘは減少する。逆
に、Ｓ／Ｆ比が減少すると燃焼温度は上昇し、ＮＯｘは
増加する。一方、Ｆ／Ａ比が増加すると燃焼温度は上昇
し、ＮＯｘは増加する。逆に、Ｆ／Ａ比が減少すると燃
焼温度は低下し、ＮＯｘは減少する。以上の特性を利用
し、信号がが上昇するとＮＯｘが減少するＳ／Ｆ比制御
系からの信号は、アンモニア弁開度を閉操作し、信号が
上昇するとＮＯｘが増加するＦ／Ａ比制御系からの信号
は、アンモニア弁開度を開操作することにより、所望の
アンモニア流量を得、脱硝装置排出ＮＯｘ濃度を規定値
に制御するように作用する。
【０００９】
【実施例】以下本発明の一実施例を、図１を参照して説
明する。図１は、本発明の一実施例とその動作を示すも
のである。
明する。図１は、本発明の一実施例とその動作を示すも
のである。
【００１０】蒸気流量（Ｓ）12と燃料流量（Ｆ）11を除
算要素31に入力し、Ｓ／Ｆの除算演算の後、微分要素32
に入力し、変化量を演算する。演算結果を比例要素33に
入力し、出力信号を被減算信号として減算要素37へ入力
する。同様に、空気流量（Ａ）13と燃料流量（Ｆ）11を
除算要素34に入力し、Ｆ／Ａの除算演算の後、微分要素
35に入力し、変化量を演算する。演算結果を比例要素36
に入力し、出力信号を減算要素37へ加算信号として入力
する。減算要素37では、加減算処理結果を、積分要素38
へ入力し、積分処理の後、アンモニア流量調整弁開度指
令信号として出力する。
算要素31に入力し、Ｓ／Ｆの除算演算の後、微分要素32
に入力し、変化量を演算する。演算結果を比例要素33に
入力し、出力信号を被減算信号として減算要素37へ入力
する。同様に、空気流量（Ａ）13と燃料流量（Ｆ）11を
除算要素34に入力し、Ｆ／Ａの除算演算の後、微分要素
35に入力し、変化量を演算する。演算結果を比例要素36
に入力し、出力信号を減算要素37へ加算信号として入力
する。減算要素37では、加減算処理結果を、積分要素38
へ入力し、積分処理の後、アンモニア流量調整弁開度指
令信号として出力する。
【００１１】比例要素33の比例定数は、Ｓ／Ｆ比の変化
量に対するアンモニア流量の変化必要量を予め算出の上
与え、同様に比例要素36の比例定数は、Ｆ／Ａ比の変化
量に対するアンモニア流量の変化必要量を予め算出の上
与える。Ｓ／Ｆ比の変化量を微分要素32で演算し、Ｓ／
Ｆ比の変化量に見合ったアンモニア弁開度操作量を比例
要素33から出力する。同様にＦ／Ａ比の変化量を微分要
素35で演算し、Ｆ／Ａ比の変化量に見合ったアンモニア
弁開度操作量を比例要素36から出力する。ガスタービン
から排出するＮＯｘはＳ／Ｆ比とＦ／Ａ比に大きく依存
する事から、両制御信号を減算器37に入力し演算するこ
とによりアンモニア流量の増加要求分と減少要求分が相
殺され、必要要求分のみ操作量として積分器38に入力さ
れ積分演算の後、アンモニア制御弁開度指令信号として
積分器38より出力するように作用する。
量に対するアンモニア流量の変化必要量を予め算出の上
与え、同様に比例要素36の比例定数は、Ｆ／Ａ比の変化
量に対するアンモニア流量の変化必要量を予め算出の上
与える。Ｓ／Ｆ比の変化量を微分要素32で演算し、Ｓ／
Ｆ比の変化量に見合ったアンモニア弁開度操作量を比例
要素33から出力する。同様にＦ／Ａ比の変化量を微分要
素35で演算し、Ｆ／Ａ比の変化量に見合ったアンモニア
弁開度操作量を比例要素36から出力する。ガスタービン
から排出するＮＯｘはＳ／Ｆ比とＦ／Ａ比に大きく依存
する事から、両制御信号を減算器37に入力し演算するこ
とによりアンモニア流量の増加要求分と減少要求分が相
殺され、必要要求分のみ操作量として積分器38に入力さ
れ積分演算の後、アンモニア制御弁開度指令信号として
積分器38より出力するように作用する。
【００１２】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ＮＯ
ｘ濃度信号の遅れを考慮することなく、ガスタービンの
状態量に応じた適切かつ信頼性の高い脱硝装置のアンモ
ニア流量制御を実施することが可能となる。
ｘ濃度信号の遅れを考慮することなく、ガスタービンの
状態量に応じた適切かつ信頼性の高い脱硝装置のアンモ
ニア流量制御を実施することが可能となる。
【図１】本発明の一実施例を示す制御ブロック図
【図２】一般的なガスタービン設備のブロック図
【図３】従来例を示す制御ブロック図
１…圧縮機、２…燃焼器、３…タービン、４…発電機、
５…燃料制御弁、６…蒸気制御弁、７…脱硝装置、８…
アンモニア制御弁。
５…燃料制御弁、６…蒸気制御弁、７…脱硝装置、８…
アンモニア制御弁。
Claims (1)
- 【請求項１】 ガスタービンの排ガスに希釈空気との混
合アンモニアを噴霧し、触媒との化学反応により窒素酸
化物を除去する乾式脱硝装置において、ガスタービンの
空気流量、投入燃料流量、蒸気噴射流量から演算される
蒸気／燃料比および燃料／空気比のそれぞれの変化量か
ら得られる操作量によりアンモニア制御弁指令を出力す
ることを特徴とした脱硝制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4176533A JPH0615142A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 脱硝制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4176533A JPH0615142A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 脱硝制御装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0615142A true JPH0615142A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=16015275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4176533A Pending JPH0615142A (ja) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | 脱硝制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0615142A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015147201A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンプラントの制御装置、ガスタービンプラント、及びガスタービンの脱硝制御方法 |
| CN108187492A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-06-22 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种喷氨控制方法及装置 |
-
1992
- 1992-07-03 JP JP4176533A patent/JPH0615142A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015147201A (ja) * | 2014-02-07 | 2015-08-20 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ガスタービンプラントの制御装置、ガスタービンプラント、及びガスタービンの脱硝制御方法 |
| CN108187492A (zh) * | 2018-01-17 | 2018-06-22 | 广东电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种喷氨控制方法及装置 |
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