JPH06205935A - 脱硝制御装置 - Google Patents

脱硝制御装置

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JPH06205935A
JPH06205935A JP4346911A JP34691192A JPH06205935A JP H06205935 A JPH06205935 A JP H06205935A JP 4346911 A JP4346911 A JP 4346911A JP 34691192 A JP34691192 A JP 34691192A JP H06205935 A JPH06205935 A JP H06205935A
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Yasuo Goshima
安生 五嶋
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Toshiba Corp
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    • G05D11/02—Controlling ratio of two or more flows of fluid or fluent material
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 タービンの負荷変化を的確に判断する必要が
なく、かつガスービンの状態変化にかかわらず常に良好
な制御性能を保つことを可能とする。 【構成】 アンモニア流量１２４、排ガス流量１２５お
よび脱硝装置入口予測ＮＯx 濃度１２８に基づいてＮＯ
x 濃度に対するアンモニア濃度の予測モル比１２９を算
出する予測モル比演算系と、ＮＯx 濃度検出値１０１の
設定値１００との偏差１０３および水噴射流量変化率１
２２に基づいてファジー推論によりモル比操作信号１３
３を求める第１のファジー制御器１３４と、モル比操作
信号１３３を積分してモル比設定値１３５を出力する積
分器１３６と、予測モル比１２９の設定値１３５との偏
差１３７およびその変化率１３９に基づいてファジー推
論により弁開度操作信号１４３を出力する第２のファジ
ー制御器１４４と、弁開度操作信号１４３を積分して制
御信号１１５を出力する積分器１４５とを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発電プラントのガスタ
ービンの排ガスへのアンモニア注入量を調整することに
よって排ガス中の窒素酸化物濃度を制御する脱硝制御装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エネルギー需要の増加は、化石燃
料に頼る傾向が強く、化石燃料によるエネルギー供給量
が増大し、それに伴ないＣＯ2 の排出量も増大してい
る。このため、地球温暖化の危機が叫ばれ、ＣＯ2 の排
出量を地球規模で規制しようとする動きがでている。こ
のような背景から、ガスタービンサイクルと蒸気タービ
ンサイクルを組み合わせた複合発電プラントが、高効率
が期待でき、引いては、ＣＯ2 の削減にもつながるとし
て期待されている。
【０００３】以下、図９に示す複合発電プラントの概略
系統図にしたがって説明する。図９に示す複合発電プラ
ントは、ガスタービン装置１と、その排ガス２を熱源と
して蒸気を発生する排熱回収ボイラ装置３と、この発生
蒸気を駆動蒸気とする蒸気タービン装置４と、熱回収さ
れた排ガスを排気する煙突５とを備えている。さらに、
ガスタービン装置１は、導入空気６を加圧する空気圧縮
機７と、加圧空気を燃料系統８から供給された燃料とと
もに燃焼する燃焼器９と、燃焼により生じた燃焼ガスに
より作動されるガスタービン１０と、負荷をとる発電機
１１とを備えている。また、排熱回収ボイラ装置３は、
排ガス２が流れる排ガスダクト１２の上流から下流に沿
って、過熱器１３、蒸発器１４、脱硝装置１５および節
炭器１６を備えており、過熱器１３で生じた蒸気を蒸気
配管１７により蒸気タービン装置４に供給している。蒸
気タービン装置４は、排熱回収ボイラ装置３で発生した
蒸気により作動される蒸気タービン１８と、負荷をとる
発電機１９と、蒸気タービン１８で仕事をした後の蒸気
を復水する復水器２０とを備えている。復水器２０から
の復水は、給水配管２１により節炭器１６に導かれ、こ
こでまず加熱された後、蒸発器１４で蒸発され、蒸気は
さらに過熱器１３で加熱される。蒸発器１４において、
給水は強制循環または、温度差による自然循環をしなが
ら、加熱・蒸発が行われている。
【０００４】このような構成からなる複合発電プラント
において、プラントの効率を上げて相対的にＣＯ2 を減
少させるために、燃焼温度をあげることが研究されてい
るが、燃焼温度を上げると、ガスタービン装置１から排
出される窒素酸化物（ＮＯx）が温度に対し指数函数的
に増加する。
【０００５】この窒素酸化物（ＮＯx ）の濃度低減対策
としては、燃焼器９に、水または蒸気を注入して、燃料
温度を下げる方法、局部的高温部を防止するための燃料
と空気を混合して燃焼器に導く予混合による方法、燃焼
温度を平均化するための２段燃焼等がある。
【０００６】しかしながら、これらの手段だけでは、Ｎ
Ｏx の規制値達成は困難である。このために排ガス流路
中に脱硝装置１５を設置している。この脱硝方式の１つ
であるアンモニア注入・乾式選択式接触還元分解法は、
排ガス中にアンモニアを注入し、その下流側で、触媒２
２を通過させることにより、次式 ２ＮＯ＋４ＮＨ3 ＋２Ｏ2 →６Ｈ2 Ｏ＋３Ｎ2 で示すような反応等を生じさせ、窒素酸化物を無害の窒
素分と水蒸気とに還元分解する方法である。この方法
は、一般的に触媒の温度特性により 300〜400 ℃での反
応効率がよいため、蒸発器１４と節炭器１６の間に設置
される。
【０００７】このような脱硝装置１５の制御は、アンモ
ニア注入系統２３よりのアンモニア注入量によって行わ
れる。以下、図１０に示す制御ブロック図に従って、従
来技術の説明をする。条例等から定まるＮＯx 濃度設定
値１００と、プラントより排出される排ガス（脱硝装置
出口）のＮＯx 濃度検出値１０１は、加算器１０２で差
をとられ、ＮＯx 濃度偏差信号１０３としてＦＢ制御器
１０４に入力される。
【０００８】ＦＢ制御器１０４は、比例制御器１０５、
積分制御器１０６および加算器１０７とで構成され、偏
差信号１０３を比例積分演算してＦＢ制御信号１０８を
出力する。この時の比例ゲインはＫｐ、積分時定数はＴ
I sec であるが、脱硝制御においては、ＮＯx 濃度が増
加した時ＮＨ3 を増加させる必要があるため、比例ゲイ
ンＫｐは負の値である。
【０００９】複数のＮＯx の変動要因からなる外乱検出
信号１０９は、ＦＦ制御器１１０でフィードフォワード
制御処理を施されて、ＦＦ信号１１１となる。このＦＦ
信号１１１は、接点１１２ａが閉状態の時、ＦＦ制御信
号１１３となる。前述したＦＢ制御信号１０８は加算器
１１４においてＦＦ制御信号１１３と加算され、制御信
号１１５となる。この制御信号１１５は脱硝制御装置１
１６の出力信号であり、アクチュエータ１１７を介して
アンモニア流量調整弁１１８を開閉する。外乱がない状
態では、接点１１２ａは開状態にあり、制御信号１１５
すなわちＦＢ制御信号１０８により、ＮＯx 濃度検出値
１０１がＮＯx 濃度設定値１００に等しくなるよう制御
されている。
【００１０】ところが、アンモニア流量調整弁１１８を
開・閉動作してから、ＮＯx 濃度検出値１０１に影響が
現れるまでの時間遅れが４分前後ある。一方、ガスター
ビンの排ガスは、ガスタービンを出て煙突に至るまで数
秒以下であるため、ガスタービンの負荷変化等の外乱時
には、前述のフィードバック制御系では制御しきれな
い。この場合は、ガスタービンの負荷変動を検出して、
図示してないリレーが動作し、接点１１２ａが閉状態と
なるため、外乱検出信号１０９からのＦＦ制御信号１１
３が制御信号１１５に付加され、外乱に対しても遅れが
少なく追従する。この時、ＦＢ制御器１０４はほとんど
効かないため、ＮＯx 濃度偏差信号１０３は、自由な動
きをする。そこで前述の負荷変化検出リレーにより、比
例制御器１０５と積分制御器１０６との接点１１２ｂを
開状態とし、積分制御器１０６の入力を断ち、不要な履
歴が積分制御器１０６に残るのを防止する。以上のよう
にしてＮＯx 濃度検出値１０１は、所定の範囲に制御さ
れる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術においては、ガスタービンの負荷変化を正確に検
出することが難しく、接点１１２ａ、１１２ｂの開閉を
切替える負荷変化検出リレーが必ずしも的確に動作しな
いという問題点があった。また、負荷変化検出リレーが
ガスタービンの負荷変化を的確にとらえたとしても、そ
のときフィードバック制御系は比例制御となるため、Ｎ
Ｏx 濃度の偏差信号１０３が過大になっても、オフセッ
トを持った制御となるという問題が残る。このことは、
経年変化に対してうまく追従できないフィードフォワー
ド制御において、対象システムが経年変化等の影響を受
けた時に、フィードバック制御系がバックアップできな
いことを意味する。
【００１２】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、タービンの負荷変化を的確に判断する
必要がなく、かつガスービンの状態変化にかかわらず制
御性能の劣化を防止できる柔軟かつ安全な脱硝制御装置
を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち、上記従来の問
題点を解決するために、本発明は、ガスタービンの排ガ
スにアンモニアを注入し化学反応により窒素酸化物を除
去する脱硝装置のこのアンモニアの注入量を増減するこ
とによって前記排ガス中の窒素酸化物濃度を制御する脱
硝制御装置において、ガスタービンの状態量の検出値か
ら算出される脱硝装置入口窒素酸化物濃度の予測値、脱
硝装置に注入されるアンモニア流量および排ガス流量に
基づいて、脱硝装置入口窒素酸化物濃度に対するアンモ
ニア濃度の比であるモル比を求め、モル比予測信号とし
て出力する予測モル比演算系と、脱硝装置出口窒素酸化
物濃度の検出値と設定値との差である窒素酸化物濃度偏
差信号およびガスタービンの燃焼器への水噴射流量を示
す水噴射流量信号または２段燃焼器のメインノズルの燃
料流量比を示す燃料流量比信号入力し、目標とすべきモ
ル比を求めて、モル比設定信号として出力するモル比設
定系と、このモル比設定系からのモル比設定信号と予測
モル比演算系からのモル比予測信号との差であるモル比
偏差信号を入力し、アンモニア注入量を算出してアンモ
ニア流量調整弁の制御信号を出力するモル比制御系とを
有することを特徴とする。
【００１４】上記構成において、モル比設定系は、水噴
射流量信号または燃料流量比信号を時間微分する微分器
と、窒素酸化物濃度偏差信号と微分器からの水噴射流量
変化率信号または燃料流量比変化率信号を入力し、窒素
酸化物濃度偏差信号に基づくフィードバック制御と、水
噴射流量変化率信号または燃料流量比変化率信号に基づ
くフィードフォワード制御をファジー推論により行い、
モル比操作信号を出力する第１のファジー制御器と、こ
の第１のファジー制御器からのモル比操作信号を積分し
モル比設定信号を出力する積分器とで実現することがで
きる。
【００１５】また、モル比設定系は、窒素酸化物濃度偏
差信号を比例積分演算する比例積分制御器と、水噴射流
量信号または燃料流量比信号をフィードフォワード制御
処理するフィードフォワード制御器と、比例積分制御器
とフィードフォワード制御器の各出力を加算してモル比
設定信号を出力する加算器とで実現することができる。
【００１６】一方、上記構成において、モル比制御系
は、モル比偏差信号を時間微分してモル比偏差変化率信
号を出力する微分器と、モル比偏差信号およびモル比偏
差変化率信号に基づいてファジー推論によりアンモニア
流量調整弁の弁開度操作信号を求める第２のファジー制
御器と、この第２のファジー制御器から出力される弁開
度操作信号を積分して制御信号を出力する積分器とで実
現することができる。
【００１７】また、モル比制御系は、モル比偏差信号を
比例積分演算し前記アンモニア流量調整弁の制御信号を
出力する比例積分制御器により実現することができる。
【００１８】またさらに、モル比制御系は、モル比偏差
信号を時間微分してモル比偏差変化率信号を出力する微
分器と、窒素酸化物濃度偏差信号を時間微分して窒素酸
化物濃度偏差変化率信号を出力する微分器と、モル比偏
差信号およびモル比偏差変化率信号を入力するととも
に、窒素酸化物濃度偏差信号および窒素酸化物濃度偏差
変化率信号を入力し、モル比偏差信号が小さいときは窒
素酸化物濃度偏差信号および窒素酸化物濃度偏差変化率
信号に基づいてファジー推論によりアンモニア流量調整
弁の弁開度操作信号を求め、モル比偏差信号が大きいと
きはモル比偏差信号およびモル比偏差変化率信号に基づ
いてファジー推論によりアンモニア流量調整弁の弁開度
操作信号を求める第３のファジー制御器と、この第３の
ファジー制御器から出力される弁開度操作信号を積分し
て制御信号を出力する積分器とで実現することができ
る。
【００１９】
【作用】上記構成において、予測モル比演算系により、
ガスタービンの状態量から高速で予測演算される脱硝装
置入口における窒素酸化物（ＮＯx ）濃度と、アンモニ
ア注入量の排ガス流量に対する比であるアンモニア濃度
とから、アンモニア濃度のＮＯx 濃度に対する比率、い
わゆるモル比の予測値が算出される。また、モル比設定
系により、脱硝装置出口におけるＮＯx 濃度の検出値と
設定値との偏差および燃焼器への水噴射流量または２段
燃焼器の場合はメインノズルの燃料流量比に基づいてモ
ル比の設定値が求められる。そして、モル比制御系によ
り、モル比予測値はモル比設定値に高速で制御され、脱
硝装置出口におけるＮＯx 濃度検出値がＮＯx 濃度設定
値にゆっくりと制御されつつモル比設定値が修正され
る。
【００２０】すなわち、本発明の脱硝制御装置において
は、応答速度は速いが精度の劣る脱硝装置入口予測ＮＯ
x 濃度でアンモニア注入量を高速に制御し、応答速度は
遅いが精度の高い脱硝装置出口ＮＯx 濃度検出値でモル
比設定値を修正する。これにより、常に良好な制御性能
を保つことが可能となる。
【００２１】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。なお、従来例と同一部分には同一符号を付記し、
重複する説明は省略する。
【００２２】図１は、本発明の脱硝制御装置の第１の実
施例を示すもので、この脱硝制御装置１２０は、ＮＯx
濃度設定値１００とＮＯx 濃度検出値１０１の差をとっ
てＮＯx 濃度偏差信号１０３を出力する加算器１０２
と、燃焼器９への水噴射量を示す水噴射量信号１２１を
時間微分して水噴射量変化率信号１２２を出力する微分
器１２３と、アンモニア流量信号１２４を排ガス流量信
号１２５で除してアンモニア濃度信号１２６を出力する
除算器１２７と、アンモニア濃度信号１２６をガスター
ビン排出ガス中ＮＯx 濃度の予測値１２８で除してモル
比予測信号１２９を出力する除算器１３０と、ＮＯx 濃
度偏差信号１０３および水噴射量変化率信号１２２を入
力とし、ファジー推論機構１３１によりモル比設定機能
を有するモル比設定ルール１３２を発火してファジー推
論を行い、モル比操作信号１３３を出力する第１のファ
ジー制御器１３４と、モル比操作信号１３３を積分して
モル比設定信号１３５を出力する積分器１３６と、モル
比設定信号１３５とモル比予測信号１２９との差をとっ
てモル比偏差信号１３７を出力する加算器１３８と、モ
ル比偏差信号１３７を時間微分してモル比偏差変化率信
号１３９を出力する微分器１４０と、モル比偏差信号１
３７およびモル比偏差変化率信号１３９を入力とし、フ
ァジー推論機構１４１によりモル比制御機能を有するモ
ル比制御ルール１４２を発火してファジー推論を行い、
アンモニア流量調整弁１１８の弁開度操作信号１４３を
出力する第２のファジー制御器１４４と、弁開度操作信
号１４３を積分して制御信号１１５を出力する積分器１
４５とから構成される。
【００２３】次に、上記構成の脱硝制御装置の作用を説
明する。
【００２４】第１のファジー制御器１３４は、条例等か
ら定まるプラント排ガスＮＯx 濃度設定値１００と脱硝
装置出口のＮＯx 濃度検出値１０１とから加算器１０２
により求められるＮＯx 濃度偏差信号１０３を入力する
とともに、燃焼器９への水噴射量信号１２１を微分器１
２３にての時間微分することによって得られる水噴射量
変化率信号１２２を入力し、モル比設定制御を行う。
【００２５】すなわち、第１のファジー制御器１３４に
おいて、ＮＯx 濃度偏差信号１０３と水噴射量変化率信
号１２２は、モル比設定ルール１３２の条件節の入力と
なり、モル比設定制御が行われる。このモル比設定制御
は、例えばＮＯx 濃度偏差信号１０３の値をＥ1 、水噴
射量変化率信号１２２の値をＤＷとし、それぞれクラス
タリングして図２に示すような７つのメンバーシップ関
数で表したとき、ファジー推論機構１３１が、図３に示
すようなモル比設定ルール１３２を発火してファジー推
論を行い、ＤＭすなわちモル比操作信号１３３の値を算
出することで実現される。なお、図３に示すように、こ
こで適用されるモル比設定ルール１３２は、負荷変化中
などの水噴射量変化率信号１２２の値が大きいときは水
噴射量変化率信号１２２によるフィードフォワード制御
を行い、水噴射量変化率信号１２２の値が小さいときは
ＮＯx 濃度偏差信号１０３によるフィードバック制御を
行うルールであり、２つの制御は、自動的かつバンプレ
スに相互に移行する。
【００２６】この第１のファジー制御器１３４から出力
されたモル比操作信号１３３は、積分器１３６により積
分されてモル比設定信号１３５となり、加算器１３８に
おいて後述するモル比予測信号１２９と差をとられてモ
ル比偏差信号１３７となる。
【００２７】モル比予測信号１２９は、まず脱硝装置１
５に注入されるアンモニア流量１２４をガスタービン１
０からの排ガス流量１２５で除算器１２７にて除してア
ンモニア濃度（信号１２６）を求め、ついでこのアンモ
ニア濃度信号１２６の値をガスタービン１０の状態量か
ら高速で算出される脱硝装置入口のＮＯx 濃度予測値１
２８で除算器１３０により除することによって求められ
る。
【００２８】第２のファジー制御器１４４は、モル比偏
差信号１３７と、モル比偏差信号１３７を微分器１４０
により時間微分して得られるモル比偏差変化率信号１３
９とを入力し、フィードバック制御を行う。
【００２９】すなわち、第２のファジー制御器１４４に
おいて、モル比偏差信号１３７とモル比偏差変化率信号
１３９はモル比制御ルール１４２の条件節の入力とな
り、例えばモル比偏差信号１３７の値をＥ2 、モル比偏
差変化率信号１３９の値をＤＥ2 とし、それぞれをクラ
スタリングして図２に示すような７つのメンバーシップ
関数で表したとき、ファジー推論機構１４１が、図４に
示すようなモル比制御ルール１４２を発火してファジー
推論を行い、ＤＵすなわちアンモニア流量調整弁１１８
の弁開度操作信号１４３を出力する。
【００３０】この弁開度操作信号１４３は、積分器１４
５により積分されて制御信号１１５となり、アクチュエ
ータ１１７を介してアンモニア流量調整弁１１８を駆動
制御する。
【００３１】上記したように、本実施例においては、誤
差は含むが高速に応答するＮＯx 濃度予測値１２８に基
づいたモル比制御機能と、大きな時間遅れを有するが正
確なＮＯx 濃度検出値１０１に基づいたモル比設定機能
とをカスケード方式で融合することにより、両者の長所
を抽出した高速かつ正確な脱硝制御を行うことができ
る。また、モル比制御系におけるＮＯx 濃度予測値１２
８に起因する誤差や経年変化による特性変動に対しても
モル比設定系がバックアップできるため、安全かつ安定
な制御が可能となる。さらに、モル比設定系では、ＮＯ
x 濃度偏差信号１０３に基づくフィードバック制御と水
噴射量変化率信号１２２に基づくフィードフォワード制
御がファジー理論により融合しているので、従来の完全
な切替の概念がなく、フィードフォワード制御系が常時
バックアップできる柔軟な態勢にあり、ガスタービンの
負荷変化を的確に判断する必要がなく、柔軟かつ安全な
脱硝制御を行うことができる。したがって、このファジ
ー制御と上記カスケード方式を併用することで、より安
全かつ安定な脱硝制御が可能となる。
【００３２】図５は、本発明の脱硝制御装置の第２の実
施例を示すブロック図である。図１に示す第１の実施例
ではモル比制御系を第２のファジー制御器１４４で構成
したのに対し、本実施例ではＰＩ（比例積分）制御器１
５１を適用している。
【００３３】この構成では、ＮＯx 濃度偏差信号１０３
および燃焼器の水噴射量信号１２１からモル比設定系に
て求められるモル比設定信号１３５と、アンモニア流量
信号１２４、排ガス流量信号１２５および脱硝装置入口
ＮＯx 濃度予測値１２８から求められるモル比予測信号
１２９とが一致するようにＰＩ制御を行うものであり、
第１の実施例と同様の効果が得られる。
【００３４】図６は、本発明の脱硝制御装置の第３の実
施例を示すもので、第１の実施例に対して、ＮＯx 濃度
偏差信号１０３を時間微分してＮＯx 濃度偏差変化率信
号１６１を出力する微分器１６２と、モル比偏差信号１
３７を入力しその絶対値が一定値以上のときその値を出
力する不感帯１６３を付加し、モル比偏差信号１３７
（Ｅ2 ）とモル比偏差変化率信号１３９（ＤＥ2 ）に基
づいて弁開度操作信号１４３をファジー推論する第２の
ファジー制御器１４４の代りに、ＮＯx 濃度偏差信号１
０３（Ｅ1 ）、ＮＯx 濃度偏差変化率信号１６１（ＤＥ
1 ）、不感帯１６３を介したモル比偏差信号１３７′
（Ｅ2 ）およびモル比偏差信号１３７′を時間微分した
モル比偏差変化率信号１３９′（ＤＥ2 ）をモル比制御
ルール１４２′の条件節の入力とし、ファジー推論機構
１４１′によりモル比制御ルール１４２′を発火して弁
開度操作信号１４３をファジー推論する第３のファジー
制御器１４４′を適用している。
【００３５】この構成においては、第３のファジー制御
器１４４′により、モル比偏差信号１３７が小さいとき
にはＮＯx 濃度偏差信号１０３（Ｅ1 ）とＮＯx 濃度偏
差変化率信号１６１（ＤＥ1 ）に基づいてフィードバッ
ク制御が行われるため、より一層硝制御効果を高めるこ
とができる。
【００３６】図７は、本発明の脱硝制御装置の第４の実
施例を示すもので、燃焼器９としてＮＯx 低減の有力な
手段である２段燃焼器を用いている場合は、モル比設定
系の入力として、第１の実施例における燃焼器への水噴
射量変化率信号１２２（ＤＷ）の代りに、２段燃焼器の
メインノズルの燃料流量比信号１７１を微分器１７２で
時間微分した燃料流量比変化率信号１７３（ＤＲ）を採
用しても、同様な効果が得られる。
【００３７】図８は、本発明の脱硝制御装置の第５の実
施例を示すブロック図である。本実施例では、モル比設
定系をＮＯx 濃度偏差信号１０３をＰＩ演算するＰＩ制
御器１８１、水噴射量信号１２１をフィードフォワード
制御処理するＦＦ制御器１８２およびＰＩ制御器１８１
の出力信号とＦＦ制御器１８２の出力信号を加算してモ
ル比設定信号１３５を出力する加算器１８３により構成
し、モル比制御系を第２の実施例と同様にＰＩ制御器１
５１で構成している。
【００３８】このような構成においても、上記実施例と
同様な効果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、ガスタービンの負荷変化などに基づく脱硝
特性の変動に対しても、制御性能の劣化の少ない柔軟か
つ安全な脱硝制御を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の脱硝制御装置の第１実施例を示すブロ
ック図である。
【図２】メンバーシップ関数を示す図である。
【図３】モル比設定ルールを例示する図である。
【図４】モル比制御ルールを例示する図である。
【図５】本発明の脱硝制御装置の第２実施例を示すブロ
ック図である。
【図６】本発明の脱硝制御装置の第３実施例を示すブロ
ック図である。
【図７】本発明の脱硝制御装置の第４実施例を示すブロ
ック図である。
【図８】本発明の脱硝制御装置の第５実施例を示すブロ
ック図である。
【図９】複合発電プラントの概略構成を示す系統図であ
る。
【図１０】脱硝制御装置の従来例を示すブロック図であ
る。
【符号の説明】
１００………ＮＯx 濃度設定値 １０１………ＮＯx 濃度検出値 １０２、１３８、１８３………加算器 １０３………ＮＯx 濃度偏差信号 １１５………制御信号 １１７………アクチュエータ １１８………アンモニア流量調整弁 １２０………脱硝制御装置 １２１………水噴射量信号 １２２………水噴射量変化率信号 １２３、１４０、１６２、１７２………微分器 １２４………アンモニア流量信号 １２５………排ガス流量信号 １２６………アンモニア濃度信号 １２７、１３０………除算器 １２８………ＮＯx 濃度予測値 １２９………モル比予測信号 １３１、１４１、１４１′………ファジー推論機構 １３２………モル比設定ルール １３３………モル比操作信号 １３４………第１のファジー制御器 １３５………モル比設定信号 １３６、１４５………積分器 １３７、１３７′………モル比偏差信号 １３９、１３９′………モル比偏差変化率信号 １４２、１４２′………モル比制御ルール １４３………弁開度操作信号 １４４………第２のファジー制御器 １４４′………第３のファジー制御器 １５１、１８１………ＰＩ制御器 １６１………ＮＯx 濃度偏差変化率信号 １６３………不感帯 １７１………燃料流量比信号 １７３………燃料流量比変化率信号 １８２………ＦＦ制御器
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成６年３月１８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】この窒素酸化物（ＮＯＸ）の濃度低減対策
としては、燃焼器９に、水または蒸気を注入して、燃焼
温度を下げる方法、局部的高温部を防止するための燃料
と空気を混合して燃焼器に導く予混合による方法、燃焼
温度を平均化するための２段燃焼等がある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００６】しかしながら、これらの手段だけでは、Ｎ
ＯＸの規制値達成は困難である。このために排ガス流路
中に脱硝装置１５を設置している。この脱硝方式の１つ
であるアンモニア注入・乾式選択式接触還元分解法は、
排ガス中にアンモニアを注入し、その下流側で、触媒２
２を通過させることにより、次式４ ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ ２→６Ｈ２Ｏ＋４Ｎ２ で示すような反応等を生じさせ、窒素酸化物を無害の窒
素分と水蒸気とに還元分解する方法である。この方法
は、一般的に触媒の温度特性により３００〜４００℃で
の反応効率がよいため、蒸発器１４と節炭器１６の間に
設置される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、ガスタービンの負荷変化を的確に判断
する必要がなく、かつガスタービンの状態変化にかかわ
らず制御性能の劣化を防止できる柔軟かつ安全な脱硝制
御装置を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３５】この構成においては、第３のファジー制御
器１４４′により、モル比偏差信号１３７が小さいとき
にはＮＯＸ濃度偏差信号１０３（Ｅｌ）とＮＯＸ濃度偏
差変化率信号１６１（ＤＥｌ）に基づいてフィードバッ
ク制御が行われるため、より一層脱硝制御効果を高める
ことができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】図７は、本発明の脱硝制御装置の第４の実
施例を示すもので、燃焼器９としてＮＯＸ低減の有力な
手段である２段燃焼器を用いている場合は、モル比設定
系の入力として、第１の実施例における燃焼器への水噴
射量恋化率信号１２２（ＤＷ）の代りに、２段燃焼器の
総燃料流量に対するメインノズルの燃料流量比信号１７
１を微分器１７２で時間微分した燃料流量比変化率信号
１７３（ＤＲ）を採用しても、同様な効果が得られる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３７】図８は、本発明の脱硝制御装置の第５の実
施例を示すブロック図である。本実施例では、モル比設
定系をＮＯＸ濃度偏差信号１０３をＰＩ演算するＰＩ制
御器１８１、水噴射量信号１２１をフィードフォワード
制御処理するＦＦ制御器１８２およびＰＩ制御器１８１
の出力信号とＦＦ制御器１８２の出力信号を加算してモ
ル比設定信号１３５を出力する加算器１８３により構成
し、モル比制御系を第２の実施例と同様にＰＩ制御器１
５１で構成している。なお、このモル比設定系は、図示
を省略しているが、従来例と同様に図１０に示すような
スイッチ機構を有する。この場合、水噴射量の変化によ
り、ＦＦ制御系の接点がオンとなる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０５Ｄ 7/06 Ｚ 9324−3Ｈ 21/00 ＺＡＢ Ａ 8610−3Ｈ 21/02 ＺＡＢ 8610−3Ｈ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガスタービンの排ガスにアンモニアを注
    入し化学反応により窒素酸化物を除去する脱硝装置のこ
    のアンモニアの注入量を増減することによって前記排ガ
    ス中の窒素酸化物濃度を制御する脱硝制御装置におい
    て、 前記ガスタービンの状態量の検出値から算出される脱硝
    装置入口窒素酸化物濃度の予測値、前記脱硝装置に注入
    されるアンモニア流量および前記排ガス流量に基づい
    て、脱硝装置入口窒素酸化物濃度に対するアンモニア濃
    度の比であるモル比を求め、モル比予測信号として出力
    する予測モル比演算系と、 脱硝装置出口窒素酸化物濃度の検出値と設定値との差で
    ある窒素酸化物濃度偏差信号および前記ガスタービンの
    燃焼器への水噴射流量を示す水噴射流量信号または２段
    燃焼器のメインノズルの燃料流量比を示す燃料流量比信
    号を入力し、目標とすべき前記モル比を求めて、モル比
    設定信号として出力するモル比設定系と、 このモル比設定系からのモル比設定信号と前記予測モル
    比演算系からのモル比予測信号との差であるモル比偏差
    信号を入力し、前記アンモニア注入量を算出してアンモ
    ニア流量調整弁の制御信号を出力するモル比制御系とを
    有することを特徴とする脱硝制御装置。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の脱硝制御装置において、
    前記モル比設定系は、 前記水噴射流量信号または燃料流量比信号を時間微分す
    る微分器と、 前記窒素酸化物濃度偏差信号と前記微分器からの水噴射
    流量変化率信号または燃料流量比変化率信号を入力し、
    前記窒素酸化物濃度偏差信号に基づくフィードバック制
    御と、前記水噴射流量変化率信号または燃料流量比変化
    率信号に基づくフィードフォワード制御をファジー推論
    により行い、モル比操作信号を出力する第１のファジー
    制御器と、 この第１のファジー制御器からのモル比操作信号を積分
    しモル比設定信号を出力する積分器とを具備することを
    特徴とする脱硝制御装置。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の脱硝制御装置において、
    前記モル比設定系は、 前記窒素酸化物濃度偏差信号を比例積分演算する比例積
    分制御器と、 前記水噴射流量信号または燃料流量比信号をフィードフ
    ォワード制御処理するフィードフォワード制御器と、 前記比例積分制御器とフィードフォワード制御器の各出
    力を加算してモル比設定信号を出力する加算器とを具備
    することを特徴とする脱硝制御装置。
  4. 【請求項４】 請求項１、２または３に記載の脱硝制御
    装置において、前記モル比制御系は、 前記モル比偏差信号を時間微分してモル比偏差変化率信
    号を出力する微分器と、 前記モル比偏差信号およびモル比偏差変化率信号に基づ
    いてファジー推論により前記アンモニア流量調整弁の弁
    開度操作信号を求める第２のファジー制御器と、 この第２のファジー制御器から出力される弁開度操作信
    号を積分して制御信号を出力する積分器とを具備するこ
    とを特徴とする脱硝制御装置。
  5. 【請求項５】 請求項１、２または３に記載の脱硝制御
    装置において、前記モル比制御系は、前記モル比偏差信
    号を比例積分演算し前記アンモニア流量調整弁の制御信
    号を出力する比例積分制御器からなることを特徴とする
    脱硝制御装置。
  6. 【請求項６】 請求項１、２または３に記載の脱硝制御
    装置において、前記モル比制御系は、 前記モル比偏差信号を時間微分してモル比偏差変化率信
    号を出力する微分器と、 前記窒素酸化物濃度偏差信号を時間微分して窒素酸化物
    濃度偏差変化率信号を出力する微分器と、 前記モル比偏差信号およびモル比偏差変化率信号を入力
    するとともに、前記窒素酸化物濃度偏差信号および窒素
    酸化物濃度偏差変化率信号を入力し、前記モル比偏差信
    号が小さいときは前記窒素酸化物濃度偏差信号および窒
    素酸化物濃度偏差変化率信号に基づいてファジー推論に
    より前記アンモニア流量調整弁の弁開度操作信号を求
    め、前記モル比偏差信号が大きいときは前記モル比偏差
    信号およびモル比偏差変化率信号に基づいてファジー推
    論により前記アンモニア流量調整弁の弁開度操作信号を
    求める第３のファジー制御器と、 この第３のファジー制御器から出力される弁開度操作信
    号を積分して制御信号を出力する積分器とを具備するこ
    とを特徴とする脱硝制御装置。
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