JPH0880423A - 脱硝制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、起動時にも排出ＮＯｘの規制値に対
応できる脱硝制御装置を提供することにある。 【構成】本発明は、ガスタービンと蒸気タービンより成
る複合発電設備の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で、アンモニア注入量を
増減することによって排出ガスのＮＯｘ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
によりアンモニア流量調整弁の最小開度を演算装置で算
出し、複合発電設備の起動時にガスタービンの状態量に
応じてアンモニア流量調整弁の開度が前記最小開度以下
にならないように所定の間だけ低値制限手段で制御して
いるので、起動時の排出ＮＯｘの増加を抑え、かつガス
タービンの負荷変化に基づく脱硝特性の変動に対しても
制御性能が良好で安全な脱硝制御装置を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、複合発電プラントの脱
硝制御装置に係わり、特に、アンモニアによる選択接触
還元法を採用した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
料によるエネルギー供給量の増大となっており、それに
伴い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す
るようになってきた。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
発電プラントは高効率が期待できるので、ＣＯ₂ の削減
につながるものとして期待されている。

【０００３】以下、従来の複合発電プラントを図１４に
示す系統図を参照して説明する。同図に示すように、複
合発電プラントは、ガスタービン装置１と、その排ガス
を熱源として蒸気を発生する排熱回収ボイラ装置２と、
この発生蒸気を駆動蒸気とする蒸気タービン装置３と、
煙突４とから構成されている。

【０００４】ところで、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共に燃焼する燃焼器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
荷を取る発電機１１とを備えている。また、排熱回収ボ
イラ装置２は、排ガス流５が流れる煙道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、
節炭器１６を備えている。過熱器１３で生じた蒸気は蒸
気配管１７を通じて蒸気タービン装置３に導かれる。蒸
気タービン装置３では、発電機１９にて負荷を取り、蒸
気タービン１８から復水器２０を経て復水された後、給
水配管２１により節炭器１６に導かれている。この給水
は節炭器１６において過熱され、蒸発器１４で蒸発し、
さらに過熱器１３で過熱される。また、この給水は蒸発
器１４において、強制循環または温度差による自然循環
をしながら過熱・蒸発が行われている。

【０００５】上記の如き構成の複合発電プラントの効率
を上げて、相対的にＣＯ₂ を減少させるために燃焼温度
を上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は
温度に対し指数凾数的に増加する。この窒素酸化物ＮＯ
ｘの濃度低減対策としては、燃焼器９に水又は蒸気を注
入して燃料温度を下げる方法、局部的高温部を防止する
ために燃料と空気を混合して燃焼器９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段燃焼方法等が
ある。

【０００６】しかしながら、これらの方法だけでは、窒
素酸化物ＮＯｘの規制値達成は困難である。このため排
ガス流路中に脱硝装置１５を設置している。この脱硝装
置１５は脱硝方式の１つであるアンモニア注入，乾式選
択接触還元分解法がとられている。この脱硝方式は、排
ガス中にアンモニア注入系統２３よりアンモニアを注入
し、その下流側で触媒２２を通過させることにより窒素
酸化物を無害の窒素分と水蒸気とに還元分解する方式で
あり、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。このような脱硝装置１５の制御は、アンモ
ニア注入系統２３よりの注入アンモニア量によって行わ
れる。

【０００７】以下、従来の脱硝制御装置の制御方法を図
１５のブロック図を参照して説明する。図１５のブロッ
ク図において、脱硝制御装置３０は、ＮＯｘ濃度検出値
Ｓ２とＮＯｘ濃度設定値Ｓ１の差をとってＮＯｘ濃度偏
差信号Ｓ３を出力する第１の加算器３３と、ＮＯｘ濃度
偏差信号Ｓ３を入力とし、フィードバック処理を施す第
１のＰＩ制御器３４と、燃焼器への水噴射量信号Ｓ４に
フィードフォワード処理を施すＦＦ制御器３５と、第１
のＰＩ制御器３４の出力とＦＦ制御器３５の出力を換算
してモル比設定信号Ｓ５を出力する第２の加算器３６
と、アンモニア流量信号Ｓ６をガス流量Ｓ７で除してア
ンモニア濃度信号Ｓ８を出力する第１の除算器３７と、
アンモニア濃度信号Ｓ８を予測ＮＯｘ信号Ｓ９で除して
モル比予測信号Ｓ１０を出力する第２の除算器３８と、
モル比設定信号Ｓ５とモル比予測信号Ｓ１０との差をと
ってモル比偏差信号Ｓ１１を出力する第３の加算器３９
と、モル比偏差信号Ｓ１１を入力とし、フィードバック
処理を施して制御信号Ｓ１２を出力する第２のＰＩ制御
器４０と、排ガス温度検出値Ｓ１３を入力としガスター
ビン１の排ガス温度が触媒２２の特性から定まる所定の
温度以上になったことを検出して接点４５を閉状態に動
作させる比較器４４と、比較器４４により駆動され全閉
信号Ｓ１４で第２のＰＩ制御器４０の出力を全閉状態に
トラッキングする接点４５とから構成されている。

【０００８】上記したように、条令等から定まるＮＯｘ
濃度設定値Ｓ１とプラントより排出されるＮＯｘ濃度検
出値Ｓ２とから第１の加算器３３によりＮＯｘ濃度偏差
信号Ｓ３が求められ、負のゲインを持つ第１のＰＩ制御
器３４に入力される。また水噴射量信号Ｓ４は負のゲイ
ンを持つＦＦ制御器３５に入力される。第１のＰＩ制御
器３４の出力とＦＦ制御器３５の出力は、第２の加算器
３６で加算され、モル比設定信号Ｓ５となる。アンモニ
ア流量信号Ｓ６は第１の除算器３７でガス流量Ｓ７で除
算されてアンモニア濃度信号Ｓ８となる。更にアンモニ
ア濃度信号Ｓ８は、第２の除算器３８で予測ＮＯｘ信号
Ｓ９で除算されてモル比予測信号Ｓ１０となる。第３の
加算器３９は、モル比設定信号Ｓ５とモル比予測信号Ｓ
１０との差をとってモル比偏差信号Ｓ１１を出力する。
モル比偏差信号Ｓ１１は、第２のＰＩ制御器４０でフィ
ードバック処理を施されて制御信号Ｓ１２となる。

【０００９】従って、ＮＯｘ濃度検出値Ｓ２が増加する
と、ＮＯｘ濃度偏差信号Ｓ３が負の値となり、負のゲイ
ンを持つ第１のＰＩ制御器３４の出力、モル比設定信号
Ｓ５は増加する。この増加によりモル比偏差信号Ｓ１
１、制御信号Ｓ１２も増加するためアクチュエータ３１
を介してＮＨ₃ 流量調整弁３２を開操作され、アンモニ
アの注入量が増える。また、水噴射量信号Ｓ４の増加時
には、負のゲインを持つＦＦ制御器３５の出力、モル比
設定信号Ｓ５は減少する。この減少によりモル比偏差信
号Ｓ１１が減少し、制御信号Ｓ１２も減少するためアク
チュエータ３１を介してＮＨ₃ 流量調整弁３２が閉操作
され、アンモニアの注入量が減る。

【００１０】また、起動時に触媒２２の温度が特性から
定まる所定の温度以下の場合は、触媒２２の作用が効果
的でないため煙突４から未反応のＮＨ₃ が排出されるこ
とになる。これを防止するために、ガスタービン１の排
ガス温度が触媒２２の特性から定まる所定の温度以上に
なったことを比較器４４で検出して接点４５を閉状態に
動作させ、全閉信号Ｓ１４で第２のＰＩ制御器４０の出
力を全閉状態にトラッキングすることにより、ＮＨ₃ 弁
を全閉させて無駄なアンモニアの注入を防止すると共に
未反応のＮＨ₃ の煙突４からの排出を抑制している。

【００１１】上記したように、誤差は含むが高速に入力
できる予測ＮＯｘ信号Ｓ９に基づいたモル比制御機能
と、大きな遅れを有するが正確なＮＯｘ濃度検出値Ｓ２
に基づいたモル比設定機能とをカスケード方式で結合す
ることにより、両者の長所を抽出した高速かつ正確な制
御を行うことができる。また、モル比制御系における予
測ＮＯｘ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。更に、起動時に触媒２２の温
度が低い時にも無駄なアンモニアの注入を防止できるた
め有効な脱硝制御が可能となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術では、起動時に触媒２２の温度が低い時には
アンモニアを注入しないためガスタービン装置１の発生
ＮＯｘがそのまま煙突４から排出されている。このた
め、年々厳しくなるＮＯｘ規制値に対応できなくなる恐
れがある。

【００１３】本発明は上記事情に対処するためになされ
たもので、その目的は、起動時にも年々厳しくなるＮＯ
ｘ規制値に対応でき、かつ未反応のＮＨ₃ の煙突からの
排出を抑制できる柔軟かつ安全な脱硝制御装置を提供す
ることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１は、ガスタービンと蒸気タービン
より成る複合発電設備の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で、アンモニア注
入量を増減することによって排出ガスのＮＯｘ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
量を検出する検出器と、前記検出器により検出された検
出値によりアンモニア流量調整弁の最小開度を算出する
演算装置と、前記アンモニア流量調整弁の開度が前記最
小開度以下とならないように制御する低値制限手段とを
備え、前記複合発電設備の起動時に前記ガスタービンの
状態量に応じて前記アンモニア流量調整弁の開度が前記
最小開度以下にならないように所定の間だけ制御するこ
とを特徴とする。

【００１５】本発明の請求項２は、請求項１記載の脱硝
制御装置において、ガスタービンの状態量は、ガスター
ビンの着火時における消火時間であることを特徴とす
る。本発明の請求項３は、請求項１記載の脱硝制御装置
において、ガスタービンの状態量は、ガスタービンの着
火時における消火時間と、圧縮機の吸い込み温度である
ことを特徴とする。

【００１６】本発明の請求項４は、請求項１記載の脱硝
制御装置において、ガスタービンの状態量は、ガスター
ビンの着火時における消火時間と、大気温度であること
を特徴とする。本発明の請求項５は、請求項１記載の脱
硝制御装置において、ガスタービンの状態量は、ガスタ
ービンの回転数であることを特徴とする。

【００１７】本発明の請求項６は、請求項１において、
ガスタービンの状態量は、ガスタービンの着火直前にお
ける脱硝出口のアンモニア濃度であることを特徴とす
る。本発明の請求項７は、請求項１記載の脱硝制御装置
において、最小開度に制限する所定の間は、ガスタービ
ンの着火から最小開度制限を離脱するまでの時間である
ことを特徴とする。

【００１８】本発明の請求項８は、請求項１記載の脱硝
制御装置において、最小開度に制限する所定の間は、ガ
スタービンの着火から一定時間であることを特徴とす
る。本発明の請求項９は、請求項１記載の脱硝制御装置
において、最小開度に制限する所定の間は、ガスタービ
ンの着火から定格回転数に至るまでの時間をであること
を特徴とする。

【００１９】本発明の請求項１０は、請求項１記載の脱
硝制御装置において、最小開度に制限する所定の間は、
ガスタービンの着火から停止制御に入るまでの時間であ
ることを特徴とする。

【００２０】本発明の請求項１１は、請求項１記載の脱
硝制御装置において、最小開度に制限する所定の間は、
ガスタービンの点火から最小開度制限を離脱するまでの
時間であることを特徴とする。

【００２１】本発明の請求項１２は、請求項１記載の脱
硝制御装置において、最小開度に制限する所定の間は、
ガスタービンの暖気完了から最小開度制限を離脱するま
での時間であることを特徴とする。

【００２２】本発明の請求項１３は、請求項１記載の脱
硝制御装置において、最小開度に制限する所定の間は、
ガスタービンの自立点から一定時間であることを特徴と
する。本発明の請求項１４は、請求項１記載の脱硝制御
装置において、最小開度に制限する所定の間は、ガスタ
ービンの定格回転数到達から一定時間であることを特徴
とする。

【００２３】本発明の請求項１５は、請求項１記載の脱
硝制御装置において、演算装置は、関数発生器であるこ
とを特徴とする。本発明の請求項１６は、請求項１記載
の脱硝制御装置において、演算装置は、ファジィ推論機
構であることを特徴とする。

【００２４】

【作用】脱硝制御装置において、ガスタービンの着火時
における消火時間をアンモニア流量調整弁の開度により
アンモニア流量調整弁の最小開度を演算装置により算出
し、これにより制御信号の下限を制限する。接点はガス
タービンの着火から最小開度制限を離脱するまで動作
し、動作中は最小開度を選択し不動作中は全閉信号を選
択する。従って、ガスタービンの着火から最小開度制限
を離脱するまでは消火時間に応じた最小開度にアンモニ
ア流量調整弁の開度が保持されＮＯｘの過大な増加を防
ぎ、良好な制御が行われる。また、着火直後の触媒の温
度が低い状態では反応があまり進まないが、アンモニア
の触媒への吸着量が停止中に少なくなっているため、ほ
とんどのアンモニアは触媒に吸着され、煙突から排出さ
れる未反応アンモニアの量は比較的少ない。更に、停止
時間の長さにより触媒へのアンモニアの吸着量は変動す
るが、停止時間の長さに応じてアンモニア流量調整弁の
初期開度が適切な開度に設定される。これによって、起
動時の触媒の温度が低い状態でも常に良好な制御性能を
保つ制御系を構成することが可能となる。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図１は本発明の第１実施例（請求項１，請求項２，
請求項７，請求項１５対応）である脱硝制御装置のブロ
ック構成図である。

【００２６】本実施例が図１５の従来例と異なる点は、
従来例では比較器４４で排ガス温度Ｓ１３を判定して第
２のＰＩ制御器４０の出力を全閉状態にトラッキングす
るように構成しているが、本実施例では関数発生器４２
と低値制限器４１と接点４３とを備え、ガスタービンの
着火から最小開度制限を離脱するまでは接点４３により
消火時間（ｔ）Ｓ１５に応じた最小開度（ｍ）Ｓ１６に
より制御信号Ｓ１２を制限するように構成している点で
ある。その他の構成は既に説明した図１５の従来例と同
一であるので、同一部分には同一符号を付してその説明
は省略する。

【００２７】本実施例では、関数発生器４２の関数は、
予め消火時間ｔとアンモニア流量調整弁３２の最小開度
ｍがＮＯｘに及ぼす影響やシステムの特性を考慮して作
成されたもので、消火時間ｔよりアンモニア流量調整弁
３２の最小開度ｍを算出するものである。

【００２８】次に、本実施例の作用について説明する。
条令等から定まるＮＯｘ濃度設定値Ｓ１とプラントより
排出されるＮＯｘ濃度検出値Ｓ２とから第１の加算器３
３によりＮＯｘ濃度偏差信号Ｓ３が求められ、負のゲイ
ンを持つ第１のＰＩ制御器３４に入力される。水噴射量
信号Ｓ４は負のゲインを持つＦＦ制御器３５に入力され
る。次に第１のＰＩ制御器３４の出力とＦＦ制御器３５
の出力は、第２の加算器３６で加算されモル比設定信号
Ｓ５となる。また、アンモニア流量信号Ｓ６は第１の除
算器３７でガス流量Ｓ７で除算されてアンモニア濃度信
号Ｓ８となる。更にアンモニア濃度信号Ｓ８は、第２の
除算器３８で予測ＮＯｘ信号Ｓ９で除算されてモル比予
測信号Ｓ１０となる。第３の加算器３９は、モル比設定
信号Ｓ５とモル比予測信号Ｓ１０との差をとってモル比
偏差信号Ｓ１１を出力する。モル比偏差信号Ｓ１１は、
第２のＰＩ制御器４０でフィードバック処理を施され低
値制限器４１を介して制御信号Ｓ１２となる。

【００２９】従って、ＮＯｘ濃度検出値Ｓ２が増加する
と、ＮＯｘ濃度偏差信号Ｓ３が負の値となり、負のゲイ
ンを持つ第１のＰＩ制御器３４の出力、モル比設定信号
Ｓ５は増加する。従って、モル比偏差信号Ｓ１１、制御
信号Ｓ１２も増加するためアクチュエータ３１を介して
ＮＨ₃ 流量調整弁３２が開操作され、アンモニアの注入
量が増える。また、水噴射量信号Ｓ４の増加時には、負
のゲインを持つＦＦ制御器３５の出力、モル比設定信号
Ｓ５は減少する。従って、モル比偏差信号Ｓ１１、制御
信号Ｓ１２も減少するためアクチュエータ３１を介して
ＮＨ₃ 流量調整弁３２が閉操作され、アンモニアの注入
量が減る。

【００３０】また、起動時に触媒２２の温度が特性から
定まる所定の温度以下の場合は、触媒２２の作用が効果
的でないため煙突４から未反応のＮＨ₃ が排出されるこ
とになる。これを防止するために、関数発生器４２は消
火時間ｔを入力して最小開度ｍを出力する。着火直後は
接点４３は動作しており、低値制限器４１には最小開度
ｍと第２のＰＩ制御器４０の出力が入力される。暖気時
はＮＯｘの発生量が少ないため第２のＰＩ制御器４０の
出力は全閉信号となっている。従って、低値制限器４１
の出力である制御信号Ｓ１２は最小開度ｍと等しくな
り、アンモニア流量調整弁の開度は最小開度に制御され
る。この時、触媒に注入されたアンモニアは触媒２２の
温度が低いため僅かしか反応しないが、触媒２２の吸着
アンモニアが停止中に解離して、アンモニアの吸着量が
少なくなっているため、注入されたアンモニアはほとん
ど吸着され解離量も少ない。

【００３１】ガスタービン装置１が昇速過程に入ると、
回転数の上昇につれてＮＯｘの発生量が増加する。プラ
ントより排出されるＮＯｘ濃度検出値Ｓ２がＮＯｘ濃度
設定値Ｓ１を越えると、第２のＰＩ制御器４０の出力は
全閉信号から徐々に増加し、遂には低値制御器４１の出
力となり、制御信号Ｓ１２は最小開度制限を離脱して、
接点４３は不動作となる。それ以降は低値制限器４１に
は全閉信号Ｓ１４と第２のＰＩ制御器４０の出力が入力
され、制御信号Ｓ１２は第２のＰＩ制御器４０の出力と
なる。このようにして、ＮＯｘの排出量が無秩序な増加
を抑制すると共に未反応のＮＨ₃ の煙突４からの排出を
抑えている。

【００３２】上記したように、誤差は含むが高速に入力
できる予測ＮＯｘ信号Ｓ９に基づいたモル比制御機能
と、大きな遅れを有するが正確なＮＯｘ濃度検出値Ｓ２
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制
御を行うことができる。また、モル比制御系における予
測ＮＯｘ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。更に、起動時に触媒２２の温
度が低い起動時にも排出ＮＯｘを規制値に制御でき、か
つ未反応のＮＨ₃の煙突４からの排出をも抑制できる柔
軟かつ安全な脱硝制御装置を提供することができる。上
述したように、本実施例によると、複合発電プラントの
起動時の排出ＮＯｘの変動を抑え、安定な制御が可能な
脱硝制御装置を提供できる。

【００３３】図２は本発明の第２実施例（請求項３対
応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御装置
が図１の第１実施例の脱硝制御装置と相違する点は、ア
ンモニア流量調整弁の最小開度（ｍ）Ｓ１６を、消火時
間（ｔ）Ｓ１５と圧縮機の吸い込み温度（Ｔ１）Ｓ１７
とした点であり、その他の構成は第１実施例と同一であ
るので、同一部分には同一符号を付してその説明は省略
する。本実施例も第１実施例と同様に複合発電プラント
の起動時の排出ＮＯｘの増加を抑え、安定な制御が可能
な脱硝制御装置を提供できる、という効果が得られる。

【００３４】図３は本発明の第３実施例（請求項４対
応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御装置
が図１の第１実施例と相違する点は、アンモニア流量調
整弁３２の最小開度（ｍ）Ｓ１６を、消火時間（ｔ）Ｓ
１５に加え、大気温度（Ｔ２）Ｓ１８とした点であり、
その他の構成は同一であるので、同一部分には同一符号
を付してその説明は省略する。本実施例も第１実施例と
同様に複合発電プラントの起動時の排出ＮＯｘの増加を
抑え、安定な制御が可能な脱硝制御装置を提供できる、
という効果が得られる。

【００３５】図４は本発明の第４実施例（請求項５対
応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御装置
が第１実施例と相違する点は、アンモニア流量調整弁３
２の最小開度（ｍ）Ｓ１６をガスタービンの回転数
（ｒ）Ｓ１９の関数とした点であり、その他の構成は第
１実施例と同一であるので、同一部分には同一符号を付
してその説明は省略する。本実施例も第１実施例と同様
に複合発電プラントの起動時の排出ＮＯｘの増加を抑
え、安定な制御が可能な脱硝制御装置を提供できる、と
いう効果が得られる。

【００３６】図５は本発明の第５実施例（請求項６対
応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御装置
が図１の第１実施例と相違する点は、アンモニア流量調
整弁３２の最小開度（ｍ）Ｓ１６を、ガスタービンの着
火直前における脱硝出口のアンモニア濃度Ｓ２０の関数
の関数とした点であり、その他の構成は第１実施例と同
一であるので、同一部分には同一符号を付してその説明
は省略する。本実施例も第１実施例と同様に複合発電プ
ラントの起動時の排出ＮＯｘの増加を抑え、安定な制御
が可能な脱硝制御装置を提供できる、という効果が得ら
れる。

【００３７】図６は本発明の第６実施例（請求項８対
応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御装置
が図１の第１実施例と相違する点は、アンモニア流量調
整弁３２の最小開度（ｍ）Ｓ１６に制限する期間はガス
タービンの着火から最小開度制限を離脱するまでとした
が、本実施例ではガスタービンの着火から一定時間動作
する接点４６を用いた点であり、その他の構成は第１実
施例と同一であるので、同一部分には同一符号を付して
その説明は省略する。本実施例も第１実施例と同様に複
合発電プラントの起動時の排出ＮＯｘの増加を抑え、安
定な制御が可能な脱硝制御装置を提供できる、という効
果が得られる。

【００３８】図７は本発明の第７実施例（請求項９対
応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御装置
が図１の第１実施例と相違する点は、アンモニア流量調
整弁３２の最小開度（ｍ）Ｓ１６に制限する期間はガス
タービンの着火から最小開度制限を離脱するまでとした
が、本実施例ではガスタービンの着火から定格回転数に
至るまでの時間動作する接点４７を用いた点であり、そ
の他の構成は第１実施例と同一であるので、同一部分に
は同一符号を付してその説明は省略する。本実施例も第
１実施例と同様に複合発電プラントの起動時の排出ＮＯ
ｘの増加を抑え、安定な制御が可能な脱硝制御装置を提
供できる、という効果が得られる。

【００３９】図８は本発明の第８実施例（請求項１０対
応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御装置
が図１の第１実施例と相違する点は、アンモニア流量調
整弁３２の最小開度（ｍ）Ｓ１６に制限する期間はガス
タービンの着火から最小開度制限を離脱するまでとした
が、本実施例ではガスタービンの着火から停止制御に入
るまでの時間動作する接点４８を用いた点であり、その
他の構成は第１実施例と同一であるので、同一部分には
同一符号を付してその説明は省略する。本実施例も第１
実施例と同様に複合発電プラントの起動時の排出ＮＯｘ
の増加を抑え、安定な制御が可能な脱硝制御装置を提供
できる、という効果が得られる。

【００４０】図９は本発明の第９実施例（請求項１１対
応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御装置
が図１の第１実施例と相違する点は、アンモニア流量調
整弁３２の最小開度（ｍ）Ｓ１６に制限する期間はガス
タービンの着火から最小開度制限を離脱するまでとした
が、本実施例ではガスタービンの点火から最小開度制限
を離脱するまでの時間動作する接点４９を用いた点であ
り、その他の構成は第１実施例と同一であるので、同一
部分には同一符号を付してその説明は省略する。本実施
例も第１実施例と同様に複合発電プラントの起動時の排
出ＮＯｘの増加を抑え、安定な制御が可能な脱硝制御装
置を提供できる、という効果が得られる。

【００４１】図１０は本発明の第１０実施例（請求項１
２対応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御
装置が図１の第１実施例と相違する点は、アンモニア流
量調整弁３２の最小開度（ｍ）Ｓ１６に制限する期間は
ガスタービンの着火から最小開度制限を離脱するまでと
したが、本実施例ではガスタービンの暖気完了から最小
開度制限を離脱するまでの時間動作する接点５０を用い
た点であり、その他の構成は第１実施例と同一であるの
で、同一部分には同一符号を付してその説明は省略す
る。本実施例も第１実施例と同様に複合発電プラントの
起動時の排出ＮＯｘの増加を抑え、安定な制御が可能な
脱硝制御装置を提供できる、という効果が得られる。

【００４２】図１１は本発明の第１１実施例（請求項１
３対応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御
装置が図１の第１実施例と相違する点は、アンモニア流
量調整弁３２の最小開度（ｍ）Ｓ１６に制限する期間は
ガスタービンの着火から最小開度制限を離脱するまでと
したが、本実施例ではガスタービンの自立点から一定時
間動作する接点５１を用いた点であり、その他の構成は
第１実施例と同一であるので、同一部分には同一符号を
付してその説明は省略する。本実施例も第１実施例と同
様に複合発電プラントの起動時の排出ＮＯｘの増加を抑
え、安定な制御が可能な脱硝制御装置を提供できる、と
いう効果が得られる。

【００４３】図１２は本発明の第１２実施例（請求項１
４対応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御
装置が図１の第１実施例と相違する点は、アンモニア流
量調整弁３２の最小開度（ｍ）Ｓ１６に制限する期間は
ガスタービンの着火から最小開度制限を離脱するまでと
したが、本実施例ではガスタービンの定格回転数到達か
ら一定時間動作する接点５２を用いた点であり、その他
の構成は第１実施例と同一であるので、同一部分には同
一符号を付してその説明は省略する。本実施例も第１実
施例と同様に複合発電プラントの起動時の排出ＮＯｘの
増加を抑え、安定な制御が可能な脱硝制御装置を提供で
きる、という効果が得られる。

【００４４】図１３は本発明の第１３実施例（請求項１
６対応）のブロック構成図である。本実施例の脱硝制御
装置が図１の第１実施例と相違する点は、アンモニア流
量調整弁３２の最小開度（ｍ）Ｓ１６は、消火時間ｔの
関数で実現したが、本実施例では消火時間ｔよりファジ
ィ推論機構５３によってアンモニア流量調節弁の最小開
度ｍを算出するように構成した点であり、その他の構成
は第１実施例と同一であるので、同一部分には同一符号
を付してその説明は省略する。本実施例も第１実施例と
同様に複合発電プラントの起動時の排出ＮＯｘの増加を
抑え、安定な制御が可能な脱硝制御装置を提供できる、
という効果が得られる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複合プラントの起動時の排出ＮＯｘの増加を抑えると共
に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が少ない、柔軟かつ安全な脱
硝制御装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例のブロック構成図。

【図２】本発明の第２実施例のブロック構成図。

【図３】本発明の第３実施例のブロック構成図。

【図４】本発明の第４実施例のブロック構成図。

【図５】本発明の第５実施例のブロック構成図。

【図６】本発明の第６実施例のブロック構成図。

【図７】本発明の第７実施例のブロック構成図。

【図８】本発明の第８実施例のブロック構成図。

【図９】本発明の第９実施例のブロック構成図。

【図１０】本発明の第１０実施例のブロック構成図。

【図１１】本発明の第１１実施例のブロック構成図。

【図１２】本発明の第１２実施例のブロック構成図。

【図１３】本発明の第１３実施例のブロック構成図。

【図１４】本発明が適用される複合発電プラントの概略
系統図。

【図１５】従来の脱硝制御装置のブロック構成図

【符号の説明】

１…ガスタービン装置、２…排熱回収ボイラ装置、３…
蒸気タービン装置、４…煙突、５…排ガス流、６…導入
空気、７…空気圧縮機、８…燃料系統、９…燃焼器、１
０…ガスタービン、１１，１９…発電機、１２…煙道、
１３…過熱器、１４…蒸発器、１５…脱硝装置、１６…
節炭器、１７…蒸気配管、１８…蒸気タービン、２０…
復水器、２１…給水配管、２２…触媒、２３…アンモニ
ア注入系統、３０…脱硝制御装置、３１…アクチュエー
タ、３２…ＮＨ₃ 流量調整弁、３３，３９，３６…加算
器、３４，４０…ＰＩ制御器、３５…フィードフォワー
ド制御器、３７，３８…除算器、４１…低値制御器、４
２…関数発生器、４３，４６，４７，４８，４９，５
０，５１，５２…接点、４４…比較器、４５…接点、５
３…ファジイ推論機構、Ｓ１…ＮＯｘ濃度設定値、Ｓ２
…ＮＯｘ濃度検出値、Ｓ３…ＮＯｘ濃度偏差信号、Ｓ４
…水噴射量信号、Ｓ５…モル比設定信号、Ｓ６…アンモ
ニア流量信号、Ｓ７（ｖ）…ガス流量、Ｓ８…アンモニ
ア濃度信号、Ｓ９…予測ＮＯｘ信号、Ｓ１０…モル比予
測信号、Ｓ１１…モル比偏差信号、Ｓ１２…制御信号、
Ｓ１３…排ガス温度検出値、Ｓ１４…全閉信号、Ｓ１５
（ｔ）…消火時間、Ｓ１６（ｍ）…最小開度、Ｓ１７
（Ｔ１）…圧縮器吸い込み温度、Ｓ１８（Ｔ２）…大気
温度、Ｓ１９（ｒ）…ガスタービンの回転数、Ｓ２０…
脱硝出口ＮＨ₃ 濃度。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ０１Ｄ 53/74 53/86 ＺＡＢ Ｂ０１Ｄ 53/34 １２９ Ｅ 53/36 ＺＡＢ (72)発明者 船津 徹也 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 山田 利広 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガスタービンと蒸気タービンより成る複
   合発電設備の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で、アンモニア注入量を増減
   することによって排出ガスのＮＯｘ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を検出す
   る検出器と、前記検出器により検出された検出値により
   アンモニア流量調整弁の最小開度を算出する演算装置
   と、前記アンモニア流量調整弁の開度が前記最小開度以
   下とならないように制御する低値制限手段とを備え、前
   記複合発電設備の起動時に前記ガスタービンの状態量に
   応じて前記アンモニア流量調整弁の開度が前記最小開度
   以下にならないように所定の間だけ制御することを特徴
   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、
   ガスタービンの状態量は、ガスタービンの着火時におけ
   る消火時間であ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、
   ガスタービンの状態量は、ガスタービンの着火時におけ
   る消火時間と、圧縮機の吸い込み温度であることを特徴
   とする脱硝制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の脱硝制御装置において、
   ガスタービンの状態量は、ガスタービンの着火時におけ
   る消火時間と、大気温度であることを特徴とする脱硝制
   御装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の脱硝制御装置において、
   ガスタービンの状態量は、ガスタービンの回転数である
   ことを特徴とする脱硝制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１において、ガスタービンの状態
   量は、ガスタービンの着火直前における脱硝出口のアン
   モニア濃度であることを特徴とする脱硝制御装置。
7. 【請求項７】 請求項１記載の脱硝制御装置において、
   最小開度に制限する所定の間は、ガスタービンの着火か
   ら最小開度制限を離脱するまでの時間であることを特徴
   とする脱硝制御装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載の脱硝制御装置において、
   最小開度に制限する所定の間は、ガスタービンの着火か
   ら一定時間であることを特徴とする脱硝制御装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載の脱硝制御装置において、
   最小開度に制限する所定の間は、ガスタービンの着火か
   ら定格回転数に至るまでの時間をであることを特徴とす
   る脱硝制御装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の脱硝制御装置におい
    て、最小開度に制限する所定の間は、ガスタービンの着
    火から停止制御に入るまでの時間であることを特徴とす
    る脱硝制御装置。
11. 【請求項１１】 請求項１記載の脱硝制御装置におい
    て、最小開度に制限する所定の間は、ガスタービンの点
    火から最小開度制限を離脱するまでの時間であることを
    特徴とする脱硝制御装置。
12. 【請求項１２】 請求項１記載の脱硝制御装置におい
    て、最小開度に制限する所定の間は、ガスタービンの暖
    気完了から最小開度制限を離脱するまでの時間であるこ
    とを特徴とする脱硝制御装置。
13. 【請求項１３】 請求項１記載の脱硝制御装置におい
    て、最小開度に制限する所定の間は、ガスタービンの自
    立点から一定時間であることを特徴とする脱硝制御装
    置。
14. 【請求項１４】 請求項１記載の脱硝制御装置におい
    て、最小開度に制限する所定の間は、ガスタービンの定
    格回転数到達から一定時間であることを特徴とする脱硝
    制御装置。
15. 【請求項１５】 請求項１記載の脱硝制御装置におい
    て、演算装置は、関数発生器であることを特徴とする脱
    硝制御装置。
16. 【請求項１６】 請求項１記載の脱硝制御装置におい
    て、演算装置は、ファジィ推論機構であることを特徴と
    する脱硝制御装置。