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JPS5926779B2 - Method for controlling nitrogen oxide emissions in gas turbine plants - Google Patents
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JPS5926779B2 - Method for controlling nitrogen oxide emissions in gas turbine plants - Google Patents

Method for controlling nitrogen oxide emissions in gas turbine plants

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JPS5926779B2
JPS5926779B2 JP8295376A JP8295376A JPS5926779B2 JP S5926779 B2 JPS5926779 B2 JP S5926779B2 JP 8295376 A JP8295376 A JP 8295376A JP 8295376 A JP8295376 A JP 8295376A JP S5926779 B2 JPS5926779 B2 JP S5926779B2
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nox
water injection
power generation
reduction rate
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好弘 内山
隆司 大森
亮一郎 大島
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガスタービンプラントの窒素酸化物NOx排
出量の制御方法に関すイ)ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to (a) a method for controlling nitrogen oxide NOx emissions in a gas turbine plant.

化石燃料を使用した燃焼装置から発生する人気汚染物質
の主要な成分は、燃料の未燃焼排出物である炭化水素H
Cと一酸化炭素COおよび酸什物である硫黄酸化物SO
Xと窒素酸化物NOxである。
A major component of popular pollutants from fossil fuel combustion equipment is hydrocarbons, the unburned emissions of the fuel.
C, carbon monoxide CO, and sulfur oxide SO
X and nitrogen oxide NOx.

ガスタービン燃焼器の場合は、理論空気比よりも遥かに
多い空気量のもとての高温、連続燃焼であるので、未燃
排出物HC,Coの量はほとんど問題とならない値であ
り、硫黄酸化物SOXは燃料中の硫黄分を少なくするこ
とにより低くできるが、NOxの排出量は多く、大巾な
低減対策が必要である。
In the case of a gas turbine combustor, the combustion is continuous at a high temperature with an air volume that is much larger than the stoichiometric air ratio, so the amounts of unburned emissions HC and Co are almost non-problematic, and the amount of sulfur Although the oxide SOX can be lowered by reducing the sulfur content in the fuel, the amount of NOx emissions is large and extensive reduction measures are required.

NOxの生成は、火炎の高温領域における燃焼用空気中
の窒素の酸化によるもの(熱的NOx )と、燃料中の
窒素外の酸化によるもの(燃料N0x)とであり、前者
は温度の依存性が非常に大きく高温になるほど著しく増
大し、後者は燃料中の窒素外と酸素分圧の影響を受け、
窒素外及び過剰酸素が多いほど燃料中の窒素外のNOx
への変換量は多くなる。
NOx is generated by the oxidation of nitrogen in the combustion air in the high temperature region of the flame (thermal NOx), and by the oxidation of nitrogen other than the fuel (fuel NOx), and the former is temperature dependent. is very large and increases significantly as the temperature increases, and the latter is affected by the partial pressure of nitrogen and oxygen in the fuel.
The higher the amount of nitrogen and excess oxygen, the higher the amount of NOx outside of nitrogen in the fuel.
The amount of conversion to will be large.

ガスタービンプラントにおいて、このようなNOxを低
減する方法として、従来、燃焼器内へ直接水または蒸気
を噴射して火炎の高温領域を冷却する水噴射法と、ガス
タービン排ガス中へ還元剤を注入し、NOxを窒素と水
に分解する排煙脱硝法とが知られている。
Conventionally, methods for reducing NOx in gas turbine plants include the water injection method, in which water or steam is injected directly into the combustor to cool the high-temperature region of the flame, and the other method is to inject a reducing agent into the gas turbine exhaust gas. However, a flue gas denitrification method that decomposes NOx into nitrogen and water is known.

水噴射法によるNOx低減量は水噴射量Wによって支配
され、水噴射時の〔NOx 〕濃度と水噴射しない時の
〔NOx 〕。
The NOx reduction amount by the water injection method is controlled by the water injection amount W, which is the [NOx] concentration when water is injected and the [NOx] concentration when water is not injected.

濃度の濃度との濃度比〔NOx 〕/〔NOx 〕。Concentration ratio of concentration to concentration [NOx]/[NOx].

ば、水噴射量をW、燃料流量をFとすれば、次式の関係
になる。
For example, if the water injection amount is W and the fuel flow rate is F, the following equation holds.

〔NOx 〕/〔NOx 〕。[NOx]/[NOx].

−exp(−k −)ここで、k燃料中の窒素分によっ
て定まる定数であり、窒素分の増加とともに小さい値と
なる。
-exp(-k-) Here, k is a constant determined by the nitrogen content in the fuel, and becomes smaller as the nitrogen content increases.

一般の発電用ガスタービンにおいて、W/Fの最大値は
一般化炭素の発生量によって決まり、この値は概略W/
F = 1.2〜1.5の範囲である。
In general gas turbines for power generation, the maximum value of W/F is determined by the amount of generalized carbon generated, and this value is approximately W/F.
F = ranges from 1.2 to 1.5.

一方、水噴射による発電原価の上昇は、水の消費量と水
の蒸発潜熱に相当する熱損失によるものであり、それは
ほぼ水噴射量に比例して上昇し、W/F=1で1.5〜
2係である。
On the other hand, the increase in power generation cost due to water injection is due to the amount of water consumed and the heat loss corresponding to the latent heat of vaporization of water, which increases approximately in proportion to the amount of water injection, and when W/F = 1. 5~
This is the second section.

従来の水噴射量Wの制御、すなわち、排出NOx量の制
御は、燃料流量Fの増減に対応してW/Fがほぼ一定と
なるように水噴射量Wを変化させており、NOxの排出
目標値を満たすように水噴射量を制御するようにはなっ
ていない。
In the conventional control of the water injection amount W, that is, the control of the amount of NOx discharged, the water injection amount W is changed in response to an increase or decrease in the fuel flow rate F so that W/F remains approximately constant. The water injection amount is not controlled so as to meet the target value.

ところで、NOxの排出規制は、総量規制が実施される
方向にあり、各々の発電プラントには待時刻々変化する
電力の需要とNOxの排出規制量に対応する最適な発電
量および、その時の許容NOx排出量の値が指令される
ことになる。
By the way, NOx emission regulations are moving toward total volume regulation, and each power generation plant has to determine the optimal amount of power generation that corresponds to the demand for electricity that changes from time to time and the amount of NOx emission regulations, and the amount of power that is permissible at that time. The value of the NOx emission amount will be commanded.

この場合、従来の水噴射法ではW/Fがほぼ一定となる
ように制御されているため、ガスタービンの発電量に対
しNOxの排出量を任意に制御できない。
In this case, in the conventional water injection method, since the W/F is controlled to be substantially constant, the amount of NOx discharged cannot be arbitrarily controlled with respect to the amount of power generated by the gas turbine.

そのため、NOxの排出量の低減指令値が比較的緩い場
合には過剰の水噴射を行なうことになり、余分な水噴射
量に相当する発電原価の上昇を招き、経済的に不利な発
電を行なうことになる。
Therefore, if the NOx emission reduction command value is relatively lenient, excessive water injection will be performed, resulting in an increase in the power generation cost corresponding to the extra amount of water injection, resulting in economically disadvantageous power generation. It turns out.

逆に、非常に厳しいNOxの排出規制値、例えば90%
の低減化要求に対しては水噴射法のみでこの値を満すこ
とは不可能となり、発電力を低下させるか、別のNOx
低減法に頼らなければならないことになる。
On the other hand, extremely strict NOx emission regulation values, such as 90%
It is impossible to meet this value using only the water injection method, and it is necessary to reduce the power generation capacity or use another NOx reduction method.
We will have to rely on reduction methods.

この水噴射法によるNOx低減値を大巾に超える方法と
して、上述した排煙脱硝法が考えられている。
The above-mentioned flue gas denitrification method is considered as a method that greatly exceeds the NOx reduction value achieved by the water injection method.

この方法は、還元剤の作用によってNOxを気相分解す
るもので、還元剤の消費を伴うが、脱硝装置内の圧力損
失がほとんどなく、排ガス量の多いガスタービンの脱硝
に好適である。
This method decomposes NOx in the gas phase by the action of a reducing agent, and although the reducing agent is consumed, there is almost no pressure loss in the denitrification device, and it is suitable for denitration of gas turbines with a large amount of exhaust gas.

例えば、還元剤としてヒドラジンを使用した場合、ガス
タービンの排気ガス温度にほぼ対応する400〜600
°Cの範囲において、90係程度のNOx低減率が得ら
れている。
For example, when hydrazine is used as a reducing agent, the temperature of 400 to 600
In the range of °C, a NOx reduction rate of about a factor of 90 has been obtained.

このNOx低減率は温度が決まると〔還元剤注入量〕/
〔NOx量〕で一義的に決まる。
This NOx reduction rate is determined by [reducing agent injection amount]/
It is uniquely determined by [NOx amount].

この脱硝法によって人目コなNOx低減化を計れるが、
さらにこれに水噴射法を組み合わせることにより98%
程度のNOx低減化が可能となり、事実上NOxの排出
量が無視できる値にまで低減できる。
Although this denitrification method can significantly reduce NOx,
Furthermore, by combining this with the water injection method, 98%
This makes it possible to reduce NOx to a certain extent, and the amount of NOx emissions can actually be reduced to a negligible value.

しかしながら、このように脱硝法では、還元剤の消費に
より発電原価の上昇を伴ない、還元剤を使用する限りで
は、同一のNOx低減率に対する発電経費の上昇は水噴
射法よりもかなり高くなる。
However, in the denitrification method, the cost of power generation increases due to the consumption of the reducing agent, and as long as a reducing agent is used, the increase in the cost of power generation for the same NOx reduction rate is considerably higher than that of the water injection method.

この発電経費の上昇を抑えるだめには、燃焼器内でのN
o¥発生量を極力抑え、排ガス中のNOx濃度を低くす
ることと、NOx排出設定量を適切に満たすように還元
剤の注入量を設定、制御することが必要である。
In order to suppress this increase in power generation costs, it is necessary to reduce N in the combustor.
It is necessary to suppress the amount of o¥ generated as much as possible, to lower the NOx concentration in the exhaust gas, and to set and control the injection amount of the reducing agent so as to appropriately satisfy the set amount of NOx emission.

また、水噴射法と脱硝法の両方を備えたガスタービンプ
ラントにおいては、NOx低減量、それぞれのNOx低
減特性、発電経費の上昇の関係において、発電経費の上
昇が最小となるように水噴射量と還元剤注入量を設定し
なければならない。
In addition, in gas turbine plants equipped with both the water injection method and the denitrification method, the amount of water injection is and the reducing agent injection amount must be set.

本発明の目的は、水噴射法、排煙脱硝法の両方を備えた
ガスタービンプラントにおいて、発電経費の上昇が最小
となるように、NOx排出量の低減要求値を精度良く満
足するように、水噴射量および/まだは還元剤注入量を
制御するようにしたNOx量制御方法を提供することに
ある。
The purpose of the present invention is to minimize the increase in power generation costs in a gas turbine plant equipped with both the water injection method and the flue gas denitrification method, and to accurately satisfy the required value for reducing NOx emissions. It is an object of the present invention to provide a method for controlling the amount of NOx in which the amount of water injection and/or the amount of reducing agent injection is controlled.

このような目的を達成するためには、本発明は、ガスタ
ービンのある出力値におけるNOx排出量を測定し、そ
れによって、ガスタービンの発電出力とNOx排出量の
関係をシミュレートし、実際の運転出力値における排出
NOx量を求め、この量とNOx規制値からNOx低減
率を求め、このNOx低減率を満足させるためまず水噴
射法により上記低減率を満足する水噴射量を求め、水噴
射量を最大限界としても前記NOx低減率を達成できな
いときは、水噴射量を最大限界とし、排煙脱硝法を併用
してNOx低減率を満足する還元剤注大量を求めて、水
噴射法、排煙脱硝法の併用によりNOxを低減させるも
のである。
In order to achieve such an objective, the present invention measures the NOx emission amount at a certain output value of the gas turbine, thereby simulating the relationship between the power generation output of the gas turbine and the NOx emission amount, and comparing the actual Determine the amount of emitted NOx at the operating output value, determine the NOx reduction rate from this amount and the NOx regulation value, and in order to satisfy this NOx reduction rate, first use the water injection method to determine the amount of water injection that satisfies the above reduction rate. If the NOx reduction rate cannot be achieved even if the amount is set to the maximum limit, set the water injection amount to the maximum limit, use the flue gas denitrification method in combination to find the reducing agent injection amount that satisfies the NOx reduction rate, and apply the water injection method. NOx is reduced by combining exhaust gas denitrification method.

以下、本発明の実施例を図面により詳細に説明する。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

ガスタービンのNOx排出量は、燃料と空気の流量比、
燃料の種類、含有窒素分の量、燃焼器圧力、大気の湿度
、温度、燃焼器入口空気温度などによって影響を受ける
が、それぞれの因子によるNOや排出量の関係はある関
数形として近似できる。
Gas turbine NOx emissions are determined by the fuel and air flow rate ratio,
It is influenced by the type of fuel, the amount of nitrogen content, combustor pressure, atmospheric humidity, temperature, combustor inlet air temperature, etc., but the relationship between NO and emissions due to each factor can be approximated as a certain functional form.

したがって、ガスタービンのある出力値におけるNOx
濃度を測定すれば、ガスタービンの負荷に対するそれぞ
れの因子の変化が判っているから、ガスタービンの全負
荷範囲におけるNOx排出量の厚測、すなわち、発電出
力とNOx排出濃度を精度よくシミュレートすることが
できる。
Therefore, NOx at a certain output value of the gas turbine
By measuring the concentration, we know the changes in each factor with respect to the gas turbine load, so we can accurately measure the amount of NOx emissions over the entire load range of the gas turbine, that is, simulate the power generation output and NOx emission concentration. be able to.

第1図は、燃料中の窒素分をパラメータとしてプラント
出力に応じてNOx排出量が変化することを実験的に求
めたもので、窒素分はN1〉N2〉N3の関係にある。
FIG. 1 shows experimentally determined changes in NOx emissions depending on the plant output using the nitrogen content in the fuel as a parameter, and the nitrogen content has a relationship of N1>N2>N3.

NOx排出量には、これらのファクターの他に、人気条
件(温度、湿度)が影響するが、大気条件の影響は、プ
ラント出力、燃料中の窒素分の影響に比べ小さく、排出
されるNOxの量は窒素分とプラント負荷で代表するこ
とができる。
In addition to these factors, NOx emissions are affected by popular conditions (temperature, humidity), but the influence of atmospheric conditions is smaller than the influence of plant output and nitrogen content in fuel, and the amount of NOx emitted is The amount can be represented by nitrogen content and plant load.

次に、プラント出力すなわち、発電力を一定としたとき
の水噴射法lこよるNOx低減率η7をと定義したとき
のηいと水噴射量Wとの関係を燃料中の窒素分をパラメ
ータとして示したのが第2図である。
Next, we will show the relationship between η and the water injection amount W using the nitrogen content in the fuel as a parameter when the plant output, that is, the NOx reduction rate η7 based on the water injection method is defined as when the power generation power is constant. Figure 2 shows this.

水噴射によるNOxの低減は主として、熱的NOXの発
生を少なくする効果はあるが燃料NOxの発生防止には
効果が小さいため、燃料中の窒素分の少ない燃料に効果
が大きく表われる。
Reduction of NOx by water injection is mainly effective in reducing the generation of thermal NOx, but is less effective in preventing the generation of fuel NOx, so the effect is most pronounced in fuels with a low nitrogen content.

まだ、水噴射量は余り多くなるとHC,COの発生が多
くなり、成る限界Wlがあり、これ以上量を増すことば
できない。
However, if the water injection amount is too large, HC and CO will be generated in large quantities, and there is a limit Wl beyond which it is impossible to increase the amount any further.

したがって、燃料中の窒素分の量によりηいには限界B
1.B2.B3がある。
Therefore, depending on the amount of nitrogen in the fuel, the limit B
1. B2. There is B3.

第3図は、排煙脱硝法によるNoX低減率η□を と定義したときのη 還元剤注入量Hとの関係を窒素分
をパラメータとして示している。
FIG. 3 shows the relationship between η and reducing agent injection amount H when the NoX reduction rate η□ by the flue gas denitrification method is defined as η and the nitrogen content as a parameter.

第2図及び第3図は、発電出力が成る値における特性で
あるが、出力が低い領域例えば30係以下の領域を除き
、はぼ図示の特性を示すことが確認されている。
FIGS. 2 and 3 show the characteristics at the values of the power generation output, and it has been confirmed that the characteristics shown in the figure are shown except in the region where the output is low, for example, the region of 30 or less.

そこで、ガスタービンの設定発電出力A1 とNOx排
出規制量の値がnlが指令され、成る発電出力における
NOx排出量nが測定された場合次のようにして、規制
値をnlを満足するだめの水噴射量WまたはWと還元剤
の注入量Hを決定することができる。
Therefore, when the set power generation output A1 of the gas turbine and the NOx emission regulation value are commanded to be nl, and the NOx emission amount n at the power generation output is measured, the regulation value can be adjusted to satisfy nl as follows. The water injection amount W or W and the reducing agent injection amount H can be determined.

まず、第1スナツプとして現在の発電出力と、測定され
たNOx排出量とから、第1図の特性により、その燃料
中の窒素分と、全負荷におけるNOx排出量の関係がシ
ミュレートできる。
First, from the current power generation output as the first snap and the measured NOx emissions, the relationship between the nitrogen content in the fuel and the NOx emissions at full load can be simulated based on the characteristics shown in FIG.

すなわち、実際の発電出力がAで測定されたNOx排出
量がnであればAとnとの交点を通るN3 なる特性が
このときの燃料における全負荷のNOx排出量の特性を
示すことになる。
In other words, if the actual power generation output is A and the measured NOx emissions are n, then the characteristic N3 passing through the intersection of A and n indicates the characteristics of the NOx emissions at full load using fuel at this time. .

第1図にはN1.N2.N3の3本の特性を代表して示
しているが、実際にはもつと多くの特性があらかじめ求
められているのでnとAの交点は必ず、いずれか1つの
特性カーブの上にあることになる。
Figure 1 shows N1. N2. Although the three characteristics of N3 are shown as representatives, in reality many characteristics are determined in advance, so the intersection of n and A is always on one of the characteristic curves. Become.

したがって、第1図の特性から、nとAが決れば、窒素
分をパラメータとする1本の特性が求められることにな
る。
Therefore, if n and A are determined from the characteristics shown in FIG. 1, one characteristic with the nitrogen content as a parameter can be determined.

次のステップとして求められた特性から設定発電出力A
1におけるNOx排出量n1を第1図から求める。
The next step is to set the power generation output A from the characteristics determined.
The NOx emission amount n1 at No. 1 is determined from FIG.

つまり、プラントの発電出力を設定値A1 にしたと
きのNOx排出量n1が予測し、この予測値から先に与
えられたNOx規制値りを用いて、必要とするNOx低
減率η。
That is, the NOx emission amount n1 when the power generation output of the plant is set to the set value A1 is predicted, and the required NOx reduction rate η is calculated from this predicted value using the previously given NOx regulation value.

を求める。すなわち、 を演算する。seek. That is, Calculate.

次に、第2図の特性から、N3の特性を用いて水噴射に
よる限界低減率B3を求め η。
Next, from the characteristics of FIG. 2, the limit reduction rate B3 due to water injection is determined using the characteristics of N3.

≦B3であれば、η。If ≦B3, η.

−ηいとなる水噴量Wを第3図のN3特性図から求める
-η is obtained from the N3 characteristic diagram in FIG.

η。η.

〉B3である場合には、第3図のN3特性より ηOB3−η□ となる還元剤注入量Hを求め、水噴射量W2 と還元
剤注入量Hとにより両方の方法を併用してNOxの低減
を行う。
〉B3, calculate the reducing agent injection amount H that is ηOB3 - η□ from the N3 characteristic in Fig. 3, and use both methods together to reduce NOx using the water injection amount W2 and the reducing agent injection amount H. Make a reduction.

第2図及び第3図の特性は、プラントの発電出力が著し
く小さいところでは、図示のものと異なるので、そのよ
うな運転領域では、本発明の方法を実施しないで従来の
方法を実施すれば良い。
The characteristics shown in Figs. 2 and 3 differ from those shown in the figures where the power generation output of the plant is extremely small. Therefore, in such operating regions, the conventional method should be used without implementing the method of the present invention. good.

第4図は、NOx低減率と発電経費の上昇との関係を示
しだもので発電経費の上昇において排煙脱硝法が水噴射
法よりも高く、かつ、それぞれのNOx低減率の限界が
C,B(C>B)である場合には、要求低減率が0−B
であれば水噴射法、B−Cであれば、Bまで水噴射法で
低減し、残りを排煙脱硝法で低減すれば、経費の上昇は
少なくなる。
Figure 4 shows the relationship between the NOx reduction rate and the increase in power generation costs.The flue gas denitrification method is higher than the water injection method in terms of the increase in power generation costs, and the limits of each NOx reduction rate are C, If B (C>B), the request reduction rate is 0-B
If the case is B-C, the increase in costs can be reduced by reducing up to B with the water injection method and reducing the rest with the flue gas denitrification method.

第4図のB点は、第2図に示しだB1゜B2.B3 に
対応しており、燃料中の窒素分と限界水噴射量Wl(使
用される燃料により決る)か定まれば、その値も定まる
ものである。
Point B in FIG. 4 is shown in FIG. 2 as B1°B2. B3, and its value can be determined if the nitrogen content in the fuel and the limit water injection amount Wl (determined by the fuel used) are determined.

第5図は、上述した制御方法を実現する制御装置の一実
施例の構成を示すもので、1は圧縮機、2は燃焼器、3
はタービン、4は発電機、5は排気ダクトで、これらで
ガスタービン発電プラントが構成されている。
FIG. 5 shows the configuration of an embodiment of a control device that implements the above-mentioned control method, in which 1 is a compressor, 2 is a combustor, and 3 is a combustor.
1 is a turbine, 4 is a generator, and 5 is an exhaust duct, which constitute a gas turbine power generation plant.

6は中央指令装置、7は演算制御器、8ばNOxモニタ
、9は燃料タンク、10は燃料調整バルブ、11は水タ
ンク、12は水流量調整バルブ、13は還元剤タンク、
14は還元剤流量調整バルブ、15は還元剤注入器、1
6は排ガスサンプリング管、17はサンプルガス、18
はポンプを示す。
6 is a central command unit, 7 is an arithmetic controller, 8 is a NOx monitor, 9 is a fuel tank, 10 is a fuel adjustment valve, 11 is a water tank, 12 is a water flow rate adjustment valve, 13 is a reducing agent tank,
14 is a reducing agent flow rate adjustment valve, 15 is a reducing agent injector, 1
6 is an exhaust gas sampling tube, 17 is a sample gas, 18
indicates a pump.

このような構成において、あるガスタービンの運転条件
におけるNOx値が、排ガスサンプリング管16からサ
ンプルガス17をとり出してNOxモニタ8にて計測さ
れ、NOx濃度の信号103として演算制御器7に入力
される。
In such a configuration, the NOx value under a certain operating condition of the gas turbine is measured by the NOx monitor 8 by taking out the sample gas 17 from the exhaust gas sampling pipe 16, and is inputted to the arithmetic controller 7 as the NOx concentration signal 103. Ru.

演算制御器7においてガスタービンの発電出力信号10
1及びNOx濃度信号1030入力信号を基に第1図に
示した如きガスタービンの発電出力とNOx排出量の予
測値がシミュレーションされるトトモニ、中央指令装置
6からのNOx規制値信号102が演算制御器7に入力
され、以下に詳述する方法によりガスタービンのNOx
値が規匍イ直を満足するよう制御される。
The arithmetic controller 7 outputs a power generation output signal 10 of the gas turbine.
1 and the NOx concentration signal 1030 input signals, the predicted values of the power generation output and NOx emissions of the gas turbine as shown in FIG. 7, and the gas turbine NOx is
The value is controlled so that it satisfies the specifications.

また、この時ガスタービンが水噴射まだは水噴射と還元
剤注入の両方を併用した低NOx運転されている場合に
は、水噴射量の設定信号105、還元剤注入量の設定信
号106によりそれぞれの流量からNOxの低減率が演
算制御器7において算出され、これを基に前述第1図の
耐NOx運転しない場合のガスタービン出力とNOx排
出量がシミュレートされる0次に、かかるガスタービン
の運転条件から、ガスタービンの発電出力とNOx規制
値を変化させる場合のNOx制御方法について述べる。
At this time, if the gas turbine is in a low NOx operation using both water injection and reducing agent injection, the water injection amount setting signal 105 and the reducing agent injection amount setting signal 106 are used, respectively. The NOx reduction rate is calculated by the arithmetic controller 7 from the flow rate of This section describes the NOx control method when changing the power generation output of the gas turbine and the NOx regulation value based on the operating conditions.

ガスタービンの発電出力の増加又は減少の指令信号が中
央指令装置6から発電出力指令信号101により演算制
御器7へ入力され、またこの時のNOx規制値の信号1
02が同様に演算制御器7に入力される。
A command signal for increasing or decreasing the power generation output of the gas turbine is input from the central command device 6 to the arithmetic controller 7 as a power generation output command signal 101, and a signal 1 of the NOx regulation value at this time is inputted to the arithmetic controller 7.
02 is similarly input to the arithmetic controller 7.

演算制御器7においては、第1図に示したガスタービン
発電出力とNOx排出量のシミュレーションを基に、ガ
スタービン発電出力の変化後のNOx排出量が算出され
、更に、NOx規制値を満足するだめの要求NOx低減
率が計算される。
The arithmetic controller 7 calculates the NOx emissions after the change in the gas turbine power output based on the simulation of the gas turbine power output and NOx emissions shown in FIG. The required NOx reduction rate is calculated.

そしてガスタービンの発電出力の変化後のNOx低減率
が第2図、第3図に示したのと同様の関数形としてシミ
ュレートされ、必要な水噴射量、還元剤注入量が演算さ
れ、かつ、前者に関しては必要水噴射量が許容値内かど
うか判定がなされる。
Then, the NOx reduction rate after the change in the power generation output of the gas turbine is simulated as a function similar to that shown in Figures 2 and 3, and the required water injection amount and reducing agent injection amount are calculated, and Regarding the former, it is determined whether the required water injection amount is within an allowable value.

ここで、同一のNOx低減率を基準い一両者の低NOx
化による発電経費の上昇が、水噴射の方が焼煙脱硝より
小さい場合には、即ち第4図に示すような関係に有る時
には、要求NOx低減率が水噴率射の限界B以内であれ
ば、演算制御器7で計算された必要水噴射量が設定信号
105により水流量調整バルブ12を操作することによ
り流量設定がなされる。
Here, the same NOx reduction rate is used as the basis for both low NOx
If the increase in power generation costs due to water injection is smaller than that of smoke denitrification, that is, when the relationship shown in Figure 4 exists, even if the required NOx reduction rate is within the limit B of water injection. For example, the required water injection amount calculated by the arithmetic controller 7 is set by operating the water flow rate adjustment valve 12 using the setting signal 105.

また、要求NOx低減率が第4図の水噴射の限界をこえ
るCである場合には、水噴射は限界低減率Bを与える水
噴射量に設定され、要求NOx値を満足するために必要
な排煙脱硝のNOx低減効率算出により第3図と同様の
シミュレーションから必要な亭元剤注入量か設定される
Furthermore, if the required NOx reduction rate is C, which exceeds the water injection limit in Figure 4, the water injection is set to the water injection amount that gives the limit reduction rate B, and the water injection amount is set to the amount necessary to satisfy the required NOx value. By calculating the NOx reduction efficiency of flue gas denitrification, the required amount of nitrogen injected is determined from a simulation similar to that shown in FIG.

こわらの水噴射量、還元剤注入量はそれぞれ設定信号1
05゜106により水流調整バルブ12と還元剤注入バ
ルブ14を操作することにより流量設定される。
The Kowara water injection amount and reducing agent injection amount are each set to signal 1.
The flow rate is set by operating the water flow adjustment valve 12 and the reducing agent injection valve 14 at 05°106.

このようなNOx排出量の制御を行なうことにより、時
間で種々変化するガスタービンの必要発電量に対応して
変化するNOx排出量を要求規制値内に精度良く、かつ
発電コストが最小となる条件で制御することが可能とな
る。
By controlling NOx emissions in this way, we can accurately keep the NOx emissions, which change in response to the required power generation amount of the gas turbine, which changes over time, within the required regulatory values, and create conditions that minimize power generation costs. It becomes possible to control the

なお、この場合に、排ガスNOxモニタ8の信号103
とNOx排出規制量の信号102との間にフィー1゛バ
ツク制御を取り入れることによって、NOx制御の精度
は更に向上される。
In this case, the signal 103 of the exhaust gas NOx monitor 8
The accuracy of NOx control can be further improved by incorporating feedback control between the signal 102 and the NOx emission control amount signal 102.

以上述べたように、本発明によれば、発電経費の上昇が
最小となるように、NOxの排出規制量を精度よくかつ
円滑に制御できる。
As described above, according to the present invention, the NOx emission regulation amount can be accurately and smoothly controlled so that the increase in power generation costs is minimized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図はいずれも本発明に関するもので、第1図は発電出力
とNOx排出量のシミュレーション線図、第2図は水噴
射量WとNOx低減率η のシミュレーション線図、第
3図は還元剤注入量HとNoX低減率η□のシミュレー
ション線図、第4図はNOx低減率ηと発電経費の上昇
のシミュレーション線図、第5図はNOx制御方法を実
現する装置の一実施例の構成図である。 2・・・・・・燃焼器、3・・・・・・タービン、4・
・・・・・発電機、6・・・・・・中央指令装置、γ・
・・・・・演算制御器、8・・・・・・NOxモニタ、
12・・・・・・水流量調整バルブ、14・・・・・・
還元剤流量調整バルブ、101・・・・・・発電出力要
求信号、102・・・・・・NOx排出規制信号。
The figures are all related to the present invention; Figure 1 is a simulation diagram of power generation output and NOx emissions, Figure 2 is a simulation diagram of water injection amount W and NOx reduction rate η, and Figure 3 is a simulation diagram of reducing agent injection. Fig. 4 is a simulation diagram of the NOx reduction rate η and increase in power generation costs, and Fig. 5 is a configuration diagram of an embodiment of a device that realizes the NOx control method. be. 2... Combustor, 3... Turbine, 4...
... Generator, 6 ... Central command unit, γ.
... Arithmetic controller, 8... NOx monitor,
12...Water flow rate adjustment valve, 14...
Reducing agent flow rate adjustment valve, 101...Power generation output request signal, 102...NOx emission regulation signal.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 ガスタービンのある発電出力値における窒素酸化物
排出量を測定し、それに応じて、前記ガスタービンの発
電出力と窒素酸化物排出量の関係及び燃料中の窒素外を
シミュレートし、設定された発電出力より上記発電出力
と窒素酸化物排出量との関係から設定発電出力での窒素
酸化物排出量と燃料中の窒素外とを求め、窒素酸化物規
制排出量と前記設定発電出力での窒素酸化物排出量から
必要とする窒素酸化物低減率を求め、燃料中の窒素外を
パラメータとし窒素酸化物低減率と水噴射量及び還元注
入量との関係をそれぞれシミュレートし、前記必要とす
る窒素酸化物低減率が、水噴射で得られる最大限界低減
率より小さいか等しいときには、水噴射により得られる
低減率が必要とする低減率と等しくなるように水噴射量
を求め、必要とする低減率が大のときは、水噴射による
最大限界低減率を越えた分を排煙脱硝法の併用により低
減するように、還元剤の注入量を決定することを特徴と
するガスタービンプラントの窒素酸化物排出量制御方法
1 Measure nitrogen oxide emissions at a certain power generation output value of the gas turbine, and simulate the relationship between the power generation output and nitrogen oxide emissions of the gas turbine and the amount of nitrogen in the fuel, and set the From the power generation output, determine the amount of nitrogen oxide emissions and nitrogen in the fuel at the set power generation output from the relationship between the power generation output and nitrogen oxide emissions, and calculate the nitrogen oxide emissions and nitrogen at the set power output. The required nitrogen oxide reduction rate is determined from the amount of oxide emissions, and the relationship between the nitrogen oxide reduction rate and the water injection amount and reduction injection amount is simulated using parameters other than nitrogen in the fuel, and the above-mentioned required nitrogen oxide reduction rate is calculated. When the nitrogen oxide reduction rate is less than or equal to the maximum limit reduction rate obtained by water injection, determine the amount of water injection so that the reduction rate obtained by water injection is equal to the required reduction rate, and calculate the required reduction. Nitrogen oxidation in a gas turbine plant characterized by determining the injection amount of reducing agent so that when the rate is large, the amount exceeding the maximum limit reduction rate due to water injection is reduced by combined use of flue gas denitrification method. Method for controlling the amount of waste discharged.
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