JPH0631136A - ガスタービンと廃熱回収ボイラとの組合せ循環系における脱硝装置のアンモニア注入制御方法 - Google Patents

ガスタービンと廃熱回収ボイラとの組合せ循環系における脱硝装置のアンモニア注入制御方法

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JPH0631136A
JPH0631136A JP4195072A JP19507292A JPH0631136A JP H0631136 A JPH0631136 A JP H0631136A JP 4195072 A JP4195072 A JP 4195072A JP 19507292 A JP19507292 A JP 19507292A JP H0631136 A JPH0631136 A JP H0631136A
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JP
Japan
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nox
gas turbine
control
outlet
signal
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JP4195072A
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English (en)
Inventor
Koichiro Kuroda
功一郎 黒田
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ガスタービンと廃熱回収ボイラとの組合せ循環
系における脱硝装置のアンモニア注入量の制御方法にお
いて、ガスタービン出口NOxの変動要因に関するすべ
ての信号を先行値として脱硝制御装置に取り入れ、ガス
タービン出口NOxの大きな変動があっても脱硝装置出
口NOxおよび未反応リークアンモニア量を極少量にす
ることができるアンモニア注入制御方法を提供する。 【構成】脱硝装置入口NOxの変動要因であるガスター
ビンのNOx制御信号およびガスタービン出口NOxの変
動要因となる信号を先行値として脱硝制御装置に取り入
れアンモニアの注入量の制御を行う方法。 【効果】ガスタービン出口のNOx値が大幅に変動して
も、脱硝した排ガス中のNOxおよび未反応リークアン
モニアを極少量に維持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はガスタービンと廃熱回収
ボイラとを組み合わせた、いわゆるコンバインドサイク
ル系における脱硝装置のアンモニア注入制御方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の排ガス中のNOxをアンモニアの
存在下で脱硝触媒により無害の窒素に接触還元する脱硝
装置のアンモニア注入量制御方法において、特に負荷変
動の激しい燃焼装置の排ガスの出口NOx濃度の変動を
少なくする負荷追従性の良好な脱硝装置のアンモニア注
入制御方法が提案されている(特開昭59−10242
6号公報)。また、アンモニアを用いた触媒還元法によ
る脱硝は、乾式であることおよび装置構成が簡単である
ことなどにより、火力発電用の大型ボイラおよびガスタ
ービンと廃熱回収ボイラとを組み合わせたコンバインド
サイクル系の排ガスの脱硝に多く用いられている。(特
公平1−48054号公報)。これらの脱硝方法におい
ては、その脱硝性能はアンモニアの注入量に大きく依存
しており、脱硝装置を安定して運転するためにはアンモ
ニアの注入量の精密な制御が重要な課題となっている。
すなわち、アンモニア注入量が少ないと当然に脱硝性能
が低下し、またアンモニア注入量が多過ぎるとアンモニ
アが未反応のまま脱硝装置の触媒層から流出することに
なる。特に、コンバインドサイクル系に用いられる脱硝
装置においては、ガスタービン出口のNOx値の変動に
対応しなければならないが、ガスタービン出口のNOx
値は、ガスタービンのNOx制御および保炎制御、さら
に燃料発熱量、大気温度、大気湿度等によって大きく変
動する。また、この変動は、比例的な変動ではなく、反
比例の変動または不規則な変動など多様である。従来の
脱硝技術は、脱硝装置の出口NOxの制御に、負荷変動
と、脱硝装置入口NOx濃度と、O2濃度と、ガス量と、
温度と、ガスタービン燃焼器の切替え信号等を加え、こ
れらの値を先行値として用いてアンモニア注入量を制御
しているがいまだ満足できる結果が得られていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、従来
の脱硝装置のアンモニア注入制御方法において、脱硝装
置出口NOx制御に、ガスタービンのNOx制御信号の一
部を取り込んでいるが、脱硝装置入口NOxの変動に対
する出口NOx制御の先行値としては不充分であり、ま
た脱硝装置出口のNOx制御に、ガスタービン出口のN
Ox(脱硝装置の入口NOxとなる)が変動する要因につ
いてのすべての信号を先行値として取り入れていなかっ
た。すなわち、ガスタービン出口NOxの変動要因とし
ては、次のものがあり、それぞれの変動は、正比例する
もの、反比例するもの、あるいは不規則に変化するもの
などさまざまである。その中で、 (1)緩慢な変動要因として、大気温度または湿度の信
号があり、 (2)比較的急な変動要因として、空燃比制御(AF
C)信号、燃料流量または燃料の併入信号、燃料流
量調節弁開度信号または開度制御信号などがあり、 (3)急激な変動要素として、燃焼器失火信号、ガ
スタービン入口案内翼開度信号、空気流量信号または
流量制御信号、起動燃焼器と負荷燃焼器(低NOx燃
焼器)の切替え制御信号、燃料発熱量信号などがあ
り、これらの変動要因を、脱硝装置出口NOx制御の先
行値として取り入れていなかった。このため、脱硝装置
出口NOx値が、上記のガスタービン出口NOxの変動要
因の影響を受けて大きく変わり、低NOx運転を安定し
て継続することができなかった。
【0004】本発明の目的は、上記ガスタービン出口N
Ox変動要因を、脱硝装置出口NOx制御の先行値として
取り入れ、脱硝装置入口NOxの急激な変動が起こって
から制御信号をフイードバックするのではなく、ガスタ
ービン出口NOxの変動要因を示す各制御信号により脱
硝装置出口NOxの変動値を予測して、先行的にアンモ
ニア注入量を制御し、脱硝装置出口NOxが設定値を大
幅に超えたり、また未反応アンモニアが警告点を超えた
りしないように制御することができるガスタービンと廃
熱回収ボイラとの組合せ循環系における脱硝装置のアン
モニア注入制御方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するため、本発明のガスタービンと廃熱回収ボイラとの
組合せ循環系における脱硝装置のアンモニア注入制御方
法において、脱硝装置出口NOxの先行制御に、(1)
脱硝装置入口NOxの変動要因として、負荷変動、NOx
濃度、O2濃度、排ガス量、排ガス温度またはガスター
ビン燃焼器の切替え信号などの制御信号の他に、(2)
ガスタービン出口NOxの変動要因として、大気温度ま
たは湿度信号、AFC信号、燃料流量または燃料併入信
号、燃料流量調節弁開度信号または開度制御信号、燃焼
器失火信号、ガスタービン入口案内翼開度信号、空気流
量または空気流量制御信号、起動燃焼器と負荷燃焼器
(低NOx燃焼器)の切替え信号または燃料発熱量信号
などの制御信号を、脱硝装置出口NOxの先行制御に用
いるものである。そして、上記(1)脱硝装置入口NO
xの変動要因および(2)ガスタービン出口NOxの変動
要因におけるそれぞれの変動値を、ステップ応答で確認
し、脱硝装置出口NOx制御の先行値の予測値とする。
また、各要因の変動が、正比例するもの、反比例するも
の、あるいは変動が不規則なものを見極め、脱硝装置出
口NOx制御の先行値の予測値として設定する。なお、
ステップ応答できないものについては、理論値または経
時変化値を用いる。上記のガスタービン出口NOxの変
動要因の変化により、直ちに脱硝装置出口NOxを制御
するアンモニア注入量の制御に、上記の各制御信号を先
行予測値として取り入れ、アンモニア注入量を調整する
ことにより脱硝制御の遅れが無くなる。特に、反比例の
変動をするものについて先行予測値として取り入れる脱
硝効果は極めて大きい。
【0006】
【作用】本発明のガスタービンと廃熱回収ボイラとの組
合せ循環系における脱硝装置のアンモニア注入制御方法
は、ガスタービンの出口NOx変動要因、すなわち、脱
硝装置入口NOx変動要因を、脱硝装置出口NOx制御の
ためのアンモニア注入量制御の先行予測値として加える
ことにより、脱硝装置出口NOxの制御および未反応ア
ンモニアの制御をより的確に行うことができ、出口NO
xおよび未反応アンモニアのいっそうの低減をはかるこ
とができる。
【0007】
【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、さらに詳細に
説明する。図1は、本発明のガスタービンと廃熱回収ボ
イラとの組合せ循環系における脱硝装置のアンモニア注
入制御方法を示す系統図である。図において、ガスター
ビン2は、発電機3および蒸気タービン4に連結されて
おり、ガスタービン2は、ガスタービンNOx制御装置
20により制御されている。一方、ガスタービン2の排
ガスは廃熱回収ボイラ1に導入される。廃熱回収ボイラ
1は、過熱器、高圧蒸発器および高圧節炭器等からなる
高圧ドラム6系と、低圧蒸発器、低圧節炭器等からなる
低圧ドラム7系とにより構成されており、一対の高圧蒸
発器の間に、脱硝触媒を充填した脱硝装置が設けられて
おり、その前流側にアンモニア注入ノズル5が配設され
ている。廃熱回収ボイラ1の排ガス入口部、すなわち脱
硝装置の前流側には、排ガス流量計23、排ガス中のN
Ox濃度を検出するNOx計11、O2濃度を検出するO2
計14、排ガスの温度を検出する温度計16等が設けら
れており、廃熱回収ボイラ1の出口側、すなわち脱硝装
置の後流側には、排ガス流量計24、脱硝した後の排ガ
ス中のNOxを検出するNOx計12、脱硝した排ガス中
の未反応のアンモニアを検出するNH3計13、排ガス
中のO2濃度を検出するO2計15等が配設されている。
そして、脱硝装置におけるアンモニア注入量の制御は、
脱硝装置入口の排ガス中のO2、NOx濃度および温度の
測定値と、 脱硝装置出口の排ガス中のO2、NOx、N
3の測定値を、脱硝制御装置19にフイードバックし
て、脱硝装置出口NOx制御の先行値として用いアンモ
ニア注入量の制御を行うものである。ここまでは、従来
の脱硝装置におけるアンモニア注入制御方法とほほ同じ
であるが、本発明のガスタービンと廃熱回収ボイラとの
組合せ循環系における脱硝装置のアンモニア注入量制御
方法は、さらに脱硝装置入口NOxの変動要因であるガ
スタービンのNOx制御信号、およびガスタービン出口
のNOxの変動要因となるすべての信号を先行値として
取り入れ、脱硝装置出口NOx制御を行うものである。
すなわち、脱硝装置入口のNOx値変動要因であるガス
タービンNOx制御装置20からの制御信号、およびガ
スタービン出口NOxの変動要因となる大気温度また
は湿度の信号、AFC信号、燃料流量または燃料の
併入信号、燃料流量調節弁開度信号または開度制御信
号、燃焼器失火信号、ガスタービン入口案内翼開度
信号、空気流量信号または流量制御信号、起動燃焼
器と負荷燃焼器(低NOx燃焼器)の切替え制御信号、
または燃料発熱量信号などのガスタービン出口NOx
の変動要因となる信号23を、先行値として脱硝制御装
置19に入力し、脱硝装置入口のO2、NOx温度および
脱硝装置出口のO2、NOx、NH3等の測定値をフイー
ドバックして脱硝装置のアンモニア注入量の先行制御を
行う方法である。本発明のガスタービンと廃熱回収ボイ
ラとの組合せ循環系における脱硝装置のアンモニア注入
制御装置によれば、ガスタービン出口NOxの変動要因
となるすべての信号を取り入れ、脱硝装置のアンモニア
注入量の先行制御を行っているので、ガスタービンの出
口NOxの急激な変動があっても脱硝装置出口NOx値を
低いレベルに維持することができ、かつ未反応のリーク
アンモニア量も極めて少量に保持することができ、脱硝
装置の長期安定運転が可能となる。
【0008】
【発明の効果】本発明のガスタービンと廃熱回収ボイラ
との組合せ循環系における脱硝装置のアンモニア注入制
御方法によれば、脱硝装置入口NOxの変動要因である
ガスタービンのNOx制御信号、およびガスタービン出
口NOxの変動要因を取り入れ、脱硝装置のアンモニア
注入量を先行制御しているので、ガスタービン出口NO
xの大きな変動があっても、極めて効率よく脱硝反応を
維持することができ、低NOxで、低未反応リークアン
モニア量の脱硝排ガスが得られ、脱硝運転を長期にわた
り安定して継続することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例で例示したガスタービンと廃熱
回収ボイラとの組合せ循環系における脱硝装置のアンモ
ニア注入制御装置の構成を示す系統図。
【符号の説明】
1…廃熱回収ボイラ 2…ガスタービン 3…発電機 4…蒸気タービン 5…アンモニア注入ノズル 6…高圧ドラム 7…低圧ドラム 8…復水器 9…高圧給水ポンプ 10…給水ポンプ 11,12…NOx計 13…NH3計 14,15…O2計 16…温度計 17…NH3注入制御部 18…NH3注入制御弁 19…脱硝制御装置 20…ガスタービンNOx制御装置 21…O2、NOx、温度信号 22…O2、NOx、NH3信号 23,24…排ガス流量計 25…ガスタービン出口NOxの変動要因となる信号

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガスタービンと廃熱回収ボイラとを組み合
    わせた循環系に設けられた、排ガス中のNOxをアンモ
    ニアの存在下で触媒により接触還元して無害のN2とす
    る脱硝装置のアンモニア注入制御方法において、設定さ
    れた脱硝装置の出口排ガス中のNOx量と入口排ガス中
    のNOx量とにより算出された脱硝反応に必要とするア
    ンモニア注入量の制御信号と、脱硝装置入口NOx値の
    変動要因となるガスタービンのNOx制御信号およびガ
    スタービン出口NOx値の変動要因となる制御信号を、
    脱硝装置出口NOx制御の先行値として用いアンモニア
    注入量を制御することを特徴とするガスタービンと廃熱
    回収ボイラとの組合せ循環系における脱硝装置のアンモ
    ニア注入制御方法。
  2. 【請求項2】請求項1において、脱硝装置入口NOx値
    の変動要因となるガスタービンのNOx制御信号は、負
    荷変動、NOx濃度、O2濃度、排ガス量、排ガス温度ま
    たはガスタービン燃焼器の切替え信号であり、ガスター
    ビン出口NOx値の変動要因となる制御信号は、大気温
    度または湿度の信号、空燃比制御信号、燃料流量または
    燃料の併入信号、燃料流量調節弁開度信号または開度制
    御信号、燃焼器失火信号、ガスタービン入口案内翼開度
    信号、空気流量信号または流量制御信号、起動燃焼器と
    負荷燃焼器の切替え制御信号または燃料発熱量信号であ
    ることを特徴とするガスタービンと廃熱回収ボイラとの
    組合せ循環系における脱硝装置のアンモニア注入制御方
    法。
JP4195072A 1992-07-22 1992-07-22 ガスタービンと廃熱回収ボイラとの組合せ循環系における脱硝装置のアンモニア注入制御方法 Pending JPH0631136A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003290630A (ja) * 2002-04-03 2003-10-14 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 窒素酸化物の処理装置及び窒素酸化物の処理方法
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CN109107387A (zh) * 2018-09-26 2019-01-01 汇信盈(北京)智能技术有限公司 一种脱硝系统自动喷氨控制方法和控制系统
WO2024101074A1 (ja) * 2022-11-07 2024-05-16 三菱重工業株式会社 脱硝制御装置及び脱硝装置
CN121288518A (zh) * 2025-12-10 2026-01-09 北京翰海青天环保科技有限公司 烟气余热智能调控的脱硫脱硝方法、系统及介质

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