JPS63208602A - コンバインドサイクルプラントの脱硝制御装置 - Google Patents

コンバインドサイクルプラントの脱硝制御装置

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JPS63208602A
JPS63208602A JP4005887A JP4005887A JPS63208602A JP S63208602 A JPS63208602 A JP S63208602A JP 4005887 A JP4005887 A JP 4005887A JP 4005887 A JP4005887 A JP 4005887A JP S63208602 A JPS63208602 A JP S63208602A
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JP
Japan
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steam
denitrification
economizer
drum
temperature
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JP4005887A
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English (en)
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Yasunori Matsuura
泰則 松浦
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B1/00Methods of steam generation characterised by form of heating method
    • F22B1/02Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers
    • F22B1/18Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines
    • F22B1/1807Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines
    • F22B1/1815Methods of steam generation characterised by form of heating method by exploitation of the heat content of hot heat carriers the heat carrier being a hot gas, e.g. waste gas such as exhaust gas of internal-combustion engines using the exhaust gases of combustion engines using the exhaust gases of gas-turbines
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、コンバインドサイクルプラントの脱硝制御装
置に係り、特に排熱回収ボイラ蒸気ドラム内圧と、ガス
タービン排ガス脱硝装置入口の排ガス温度とから、蒸気
タービン入口の蒸気加減弁を制御することによって脱硝
装置の脱硝効率を向上するコンバインドサイクルプラン
トの脱硝制御装置に関する− (従来の技術) コンバインドサイクルプラントの脱硝装置は。
コンバインドサイクルを構成するガスタービンの排ガス
中に含まれる窒素酸化物(NOx)を除去する装置で、
公害防止上重要な装置である。このような排ガス脱硝は
、排ガス中にアンモニアを注入しNOXをN2に還元す
る方法が一般的である。脱硝を行う脱硝装置は、アンモ
ニア注入装置と還元反応を促進する触媒装置とからなる
。触媒装置は効率(脱硝率)が温度により変化し、脱硝
率が最も高くなる温度域を持つ。この様子を第2図に示
す。
この例では300℃〜400℃の範囲で脱硝率が高いこ
とを示している。一方通常のコンバインドサイクルでは
、ガスタービン排ガス温度は500℃程度であり、排熱
回収ボイラを通過することによりこれが100℃前後に
低下する。従って触媒装置は排熱回収ボイラ内で脱硝効
率が高い温度域になるような位置に設置される。第3図
はこのような触媒装置を備えた排熱回収ボイラを示し、
図においてaは排熱回収ボイラ、bは過熱器、Cは蒸発
器、dは蒸気ドラム、eは節炭器、fは触媒装!(以下
脱硝装置と称す。)である。
(発明が解決しようとする問題点) コンバインドサイクルの定格負荷運転中はガスタービン
排ガス温度が高ぐ脱硝装置が所定の温度域にあるため脱
硝効率が高< NOxの排出を防止することができる。
しかし部分負荷或いは起動停止時においては、ガスター
ビンの排ガス温度が低下しく25%負荷で300℃前後
)脱硝装置の温度が低下するため脱硝効率が低下する。
またこのとき、ガスタービン負荷の低下により、排熱回
収ボイラの発生蒸気量の低下するが、コンバインドサイ
クルの蒸気タービンは加減弁全開による変圧運転を行う
ため、蒸気量の低下により蒸気タービン入口蒸気圧力が
低下し、これに伴って排熱回収ボイラの蒸気ドラム圧力
も低下する。ドラム式の蒸発器は。
蒸気の温度がドラム圧力の飽和温度になるため、上述の
ような状態では蒸発器及び蒸発器からの蒸気が導かれる
過熱器の温度が低下し、脱硝装置は温度低下が著しくな
って脱硝効率も低下し、排出N0X−Itが増加してし
まうこととなる。コンバインドサイクルプラントは多数
軸をまとめて1系列とし、それ自体で1つのユニットと
して運用され、部分負荷運転を行う場合には、軸の運転
台数を変えることによって負荷調整が行われる。このた
め各軸が部分負荷となる機会は少なく、また起動停止時
においても、1軸ずつ起動を行うのであれば、1軸分の
排ガス量は1系列から見れば少なく、脱硝装置の効率低
下も取るに足らないものとなる。
しかしコンバインドサイクルは、1系列を多数軸で構成
しているため、そのように起動に際して1軸ずつしか起
動しないこととすると、系列とじて停止状態から全負荷
状態になるまでに膨大な時間を必要とすることになる。
従って電力系統での負荷変動に対して負荷FlaI整機
能として働くことが困薙となり、部分負荷時の効率が高
いというコンバインドサイクルとしての特徴を発揮する
ことができず、負荷調整分を揚水発電や従来型火力の部
分負荷運転により賄うことになり、エネルギーの損失を
招く。
本発明の目的は、コンバインドサイクルプラントの脱硝
制御装置において部分負荷時および起動停止時の脱硝効
率の低下を防止し、コンバインドサイクルプラントを構
成する各軸の同時起動、停止を可能にし、その負荷調整
能力を高めることによて、電力系統の負荷調整時のエネ
ルギー損失を減少させることができるコンバインドサイ
クルプラントの脱硝制御装置を提供することにある。
〔発明の構成〕
(問題点を解決するための手段) 本発明は、排ガス上流側から、加熱器、蒸気ドラムを備
えた蒸発器、循環ポンプを備えた節炭器をそれぞれ有す
る排熱回収ボイラの途中の位置に脱硝装置を設置し、前
記節炭器に給水を供給して前記過熱器より得られた蒸気
を蒸気加減弁を介してタービンに導くコンバインドサイ
クルプラントにおいて、脱硝装置入口の部位に排ガス温
度検出装置、さらに蒸気ドラムの内圧を検出するドラム
圧力検出装置を設けるとともに、これら排ガス温度検出
装置およびドラム圧力検出装置からの信号によって前記
蒸気加減弁および前記循環ポンプを作動させる演算制御
装置を設けたコンバインドサイクルプラントの脱硝制御
装置である。
(作用) 上記の構成においてプラントが部分負荷運転になると、
ガスタービン排ガス温度が低下して排熱回収ボイラの発
生蒸気量が減少し、これに伴って蒸発器に設けられた蒸
気ドラムの圧力が低下するが、この圧力低下はドラム圧
力検出装置によって検出され、演算制御装置が蒸気加減
弁を閉方向に作動させて蒸気ドラムの圧力を保持する制
御を行う、この結果、蒸発器の温度低下が防止され、し
たがって脱硝装置の温度低下が防止されることとなる。
また、このとき同時に脱硝装置入口における温度か検出
され、蒸気加減弁が過度に閉口されることがないように
なっている。なお、上記のように蒸気加減弁を閉方向に
作動させることによって脱硝装置温度を上げるようにす
ると、排熱回収ボイラの出口排ガス温度が上昇してしま
うため、排熱回収ボイラにおける成熱が低下しプラント
効率を悪くすることとなるが、演算制御装置により節炭
器に設けた循環ポンプを作動させて節炭器の給水流量を
増加させることにより、このような不都合が生じないよ
うにしている。
(実施例) 第1図は本発明の一実施例を示すもので、−軸型コンバ
インドサイクルプラントの脱硝制御装置の系統図を示し
ている。かかる第1図において、ガスタービン1の排気
は排熱回収ボイラ2に導かれるようになっており、この
排熱回収ボイラ2にはその上流側から、過熱器2a、蒸
気ドラム2cを備えた蒸発器2b、節炭器2dがそれぞ
れ設けられ、供給された給水は節炭器2dおよび蒸発器
2bで過熱・気化され、ここで生じた蒸気は過熱器2a
でさらに昇温されて蒸気加減弁5を介してタービン4に
送給されるようになっている。なお、 !lI:熱回収
ボイラ2の適宜位置、例えば蒸発器2bと節炭器2dの
中間の部位には、排気ガス中のNOx量を低減する触媒
装置である脱硝装置3が設置されている。
また、蒸気ドラム2cにはこのドラム内圧を検出するド
ラム圧力検出装置6が設置される一方、脱硝装置3の入
口部分にこの部位における排ガス温度を検出する徘ガス
温度検出装置7が設置され、これらドラム圧力検出装置
6および排ガス温度検出装置7の出力信号は演算制御装
置8に入力され、この演算制御装置8はこれらの入力信
号に基づいて所定の演算を行い、その結果に従って蒸気
加減弁5および節炭器2dの入口側および出口側を連絡
する循環ポンプ9を作動させるようになっている。
上記の構成において、定格負荷運転中はガスタービン排
ガスは十分温度が高く、また排熱回収ボイラ2の発生蒸
気量が多いので、蒸気ドラム2cの圧力も高く、その飽
和温度となる蒸発器2bの温度も高いので、脱硝装置3
に流入する排ガス温度は高く保持され、脱硝効率も十分
高い。また蒸気加減弁5はその絞り損失によるエネルギ
ーロスを防ぐため全開とされている。しかして、部分負
荷に至った場合には、ガスタービン排ガス温度が低下し
、これによって排熱回収ボイラ2の発生蒸気量が減少す
る。ここで蒸気加減弁5を全開のままにしておくと、蒸
気量の減少に伴って蒸気タービン入口の圧力が低下し、
蒸気ドラム2Cの圧力低下、蒸発器2bの温度低下が起
こり、この結果脱硝装置3の温度か低下して脱硝効率が
低下するが、m算制御装置8により蒸気ドラム2cの圧
力低下を防ぐよう蒸気加減弁5を絞り、上記変動の発生
を防ぐ。
すなわち第2図に示すように、脱硝装置3の脱硝効率は
一定の温度範囲内では十分高く、この温度範囲以下にな
ると急激に低下する特性を示す。また、蒸気加減弁5を
絞ると、絞り損失が生じてエネルギー損失となる。した
がって、蒸気加減弁5は可能な限り全開とし、脱硝装置
3の温度が上記範囲からはずれ、脱硝効率低下を招くよ
うな場合のみ、蒸気加減弁5を絞り脱硝効率低下を防ぐ
ような制御が必要となる。このため脱硝装置入口の排ガ
ス温度検出装置7及び蒸気ドラム2Cに付設されたドラ
ム圧力検出装置6により脱硝装置温度及び蒸気ドラム圧
力を検出し、演算制御装bY 8によってこのような制
御を行う。
演算制御装置8のアルゴリズムは多種考えられるが、−
例を以下に説明する。定格負荷から負荷減少゛により部
分負荷になる場合、脱硝装置3の温度が脱硝効率低下を
きたす温度T□以上のときは。
蒸気加減弁5を全開とする。そして負荷降下により温度
がT1になったときの蒸気ドラム圧力P1を記憶し、温
度がT1より低いときは、蒸気ドラム圧力がPlになる
よう蒸気加減弁5を制御する。また。
起動時については、最初から脱硝装置温度が低いので、
蒸気加減弁開度を各部に支障を生じない最小開度とし、
脱硝装置温度がT工を超えた後、蒸気加減弁を徐々に開
いて全開とする。上述のように、蒸気加減弁5の絞りに
よって蒸気ドラム圧力を上げ、脱硝装置温度を上げると
、排熱回収ボイラ2の出口排ガス温度が上昇するため、
排熱回収ボイラ2の収態が低下してプラント効率の低下
を招く。
そこで、節炭器循環ポンプ9を設置して、節炭器2dの
給水流量を増加することにより、収態の低下によるプラ
ント効率の低下を防ぐ。具体的には。
演算制御装M8により蒸気加減弁5を絞るときのみ節炭
器循環ポンプ9を運転するよう制御を行う。
〔発明の効果〕
以上のとおり1本発明は脱硝装置の入口温度を検出しな
がら蒸気ドラムの圧力を確保するよう蒸気加減弁を制御
し、併せて節炭器循環ポンプを作動させるようにしたも
のであるから、本発明によれば1部分負荷時にもプラン
ト効率を低下させることなく脱硝効率を維持することが
できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るコンバインドサイクル
プラントの脱硝制御装置を示す系統図、第2図は脱硝装
置の温度特性を示す線図、第3図は排熱回収ボイラの概
略を示す説明図である。 2・・・排熱回収ボイラ、2a・・・過熱器、2b−蒸
発器。 2c・・・蒸気ドラム、2d・・・節炭器、3・・・脱
硝装置4・・・タービン、 5・・・蒸気加減弁、6・
・・ドラム圧力検出装置。 7・・・排ガス温度検出装置、8・・・演算制御装置。 9・・・循環ポンプ。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同  三俣弘文 第1図 ;!DO2,5Q     JOO3!;0     
4c0脱石青競j1 温度 (’c) 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 排ガス上流側から、加熱器、蒸気ドラムを備えた蒸発器
    、循環ポンプを備えた節炭器をそれぞれ有する排熱回収
    ボイラの途中の位置に脱硝装置を設置し、前記節炭器に
    給水を供給して前記過熱器より得られた蒸気を蒸気加減
    弁を介してタービンに導くコンバインドサイクルプラン
    トにおいて、脱硝装置入口の部位に排ガス温度検出装置
    、さらに蒸気ドラムの内圧を検出するドラム圧力検出装
    置を設けるとともに、これら排ガス温度検出装置および
    ドラム圧力検出装置からの信号によって前記蒸気加減弁
    および前記循環ポンプを作動させる演算制御装置を設け
    たコンバインドサイクルプラントの脱硝制御装置。
JP4005887A 1987-02-25 1987-02-25 コンバインドサイクルプラントの脱硝制御装置 Pending JPS63208602A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010121559A (ja) * 2008-11-20 2010-06-03 Hitachi Ltd 複合発電プラント及び排熱回収ボイラ
JP2016065486A (ja) * 2014-09-24 2016-04-28 株式会社東芝 コンバインドサイクル発電設備

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010121559A (ja) * 2008-11-20 2010-06-03 Hitachi Ltd 複合発電プラント及び排熱回収ボイラ
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