(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時の何れにおいてもボイラ本体（１）で生成された蒸気により駆動され且つ発電機（１９）を駆動し得るようにした蒸気タービン（１７）と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスにより駆動されて発電機（９）を駆動し得るようにしたガスタービン（７）と、通風機（３）からの空気（Ａ）、或いは通風機（３）からの空気（Ａ）とガスタービン（７）からのタービン排ガス（Ｇ１）が混合して生成された燃焼用ガス（Ｇ２）をボイラ本体（１）の火炉（１ａ）内へ送給し得るようにしたダクト（４）と、
前記通風機（３）からの空気（Ａ）、或いは通風機（３）からの空気（Ａ）とガスタービン（７）からのタービン排ガス（Ｇ１）が混合して生成された燃焼用ガス（Ｇ２）をボイラ本体（１）の火炉（１ａ）における燃焼ガス（Ｇ４）流れ方向下流側へ送給し得るよう、前記ダクト（４）に接続され且つ中途部にＯＡＰダンパ（１３）を有するＯＡＰダクト（１２）とを備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、
蒸気タービン（１７）の駆動により生じた蒸気タービン出力（ＰS）に対応してガスタービン出力指令（ＰGO）を出力する関数発生器（２６）と、
該関数発生器（２６）からのガスタービン出力指令（ＰGO）とガスタービン（７）の駆動により生じたガスタービン出力（ＰG）との比をとってガスタービン出力比（α）を求める比率演算器（２７）と、
該比率演算器（２７）からのガスタービン出力比（α）に対応した係数（β）を出力する関数発生器（２８）と、
蒸気タービン出力指令（ＰSO）に対応して基準ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPA）を出力する関数発生器（３０）と、
蒸気タービン出力指令（ＰSO）に対応して基準ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPB）を出力する関数発生器（３１）と、
関数発生器（３０）（３１）からの基準ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPA）（ＸOAPB）の差をとってガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差（ΔＸOAP）を求める減算器（３２）と、
該減算器（３２）からのガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差（ΔＸOAP）と前記関数発生器（２８）からの係数（β）を掛けてガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPG）を求める掛算器（３３）と、
前記関数発生器（３０）からの基準ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPA）と前記掛算器（３３）からのガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPG）を加算してＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAP）を求め、該指令（ＸOAP）を基に前記ＯＡＰダンパ（１３）の開度調整を行う加算器（３４）とを設けた
ことを特徴とする排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置。
【請求項２】
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時の何れにおいてもボイラ本体（１）で生成された蒸気により駆動され且つ発電機（１９）を駆動し得るようにした蒸気タービン（１７）と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスにより駆動されて発電機（９）を駆動し得るようにしたガスタービン（７）と、通風機（３）からの空気（Ａ）、或いは通風機（３）からの空気（Ａ）とガスタービン（７）からのタービン排ガス（Ｇ１）が混合して生成された燃焼用ガス（Ｇ２）をボイラ本体（１）の火炉（１ａ）内へ送給し得るようにしたダクト（４）と、
ボイラ本体（１）から排出されたボイラ排ガス（Ｇ５）の一部をボイラ本体（１）の火炉（１ａ）へ循環させるよう、前記ダクト（４）に接続され且つ中途部にＧＭＦ（１５）を有する排ガス循環ダクト（１４）を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、
蒸気タービン（１７）の駆動により生じた蒸気タービン出力（ＰS）に対応してガスタービン出力指令（ＰGO）を出力する関数発生器（２６）と、
該関数発生器（２６）からのガスタービン出力指令（ＰGO）とガスタービン（７）の駆動により生じたガスタービン出力（ＰG）との比をとってガスタービン出力比（α）を求める比率演算器（２７）と、
該比率演算器（２７）からのガスタービン出力比（α）に対応した係数（β）を出力する関数発生器（２８）と、
蒸気タービン出力指令（ＰSO）に対応して基準ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFA）を出力する関数発生器（３５）と、
蒸気タービン出力指令（ＰSO）に対応して基準ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFB）を出力する関数発生器（３６）と、
関数発生器（３５）（３６）からの基準ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFA）（ＸGMFB）の差をとってガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差（ΔＸGMF）を求める減算器（３７）と、
該減算器（３７）からのガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差（ΔＸGMF）と前記関数発生器（２８）からの係数（β）を掛けてガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFG）を求める掛算器（３８）と、
前記関数発生器（３５）からの基準ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFA）と前記掛算器（３８）からのガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFG）を加算してＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMF）を求め、該指令（ＸGMF）を基に前記ＧＭＦ（１５）のダンパの開度調整を行う加算器（３９）を設けた
ことを特徴とする排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置。
【請求項３】
気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時の何れにおいてもボイラ本体（１）で生成された蒸気により駆動され且つ発電機（１９）を駆動し得るようにした蒸気タービン（１７）と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスにより駆動されて発電機（９）を駆動し得るようにしたガスタービン（７）と、
通風機（３）からの空気（Ａ）、或いは通風機（３）からの空気（Ａ）とガスタービン（７）からのタービン排ガス（Ｇ１）が混合して生成された燃焼用ガス（Ｇ２）をボイラ本体（１）の火炉（１ａ）内へ送給し得るようにしたダクト（４）と、
前記通風機（３）からの空気（Ａ）、或いは通風機（３）からの空気（Ａ）とガスタービン（７）からのタービン排ガス（Ｇ１）が混合して生成された燃焼用ガス（Ｇ２）をボイラ本体（１）の火炉（１ａ）における燃焼ガス（Ｇ４）流れ方向下流側へ送給し得るよう前記ダクト（４）に接続され且つ中途部にＯＡＰダンパ（１３）を有するＯＡＰダクト（１２）と、
ボイラ本体（１）から排出されたボイラ排ガス（Ｇ５）の一部をボイラ本体（１）の火炉（１ａ）へ循環させるよう、前記ダクト（４）のＯＡＰダクト（１２）接続部よりも空気（Ａ）或いは燃焼用ガス（Ｇ２）の流れ方向下流側に接続され且つ中途部にＧＭＦ（１５）を有する排ガス循環ダクト（１４）を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、
蒸気タービン（１７）の駆動により生じた蒸気タービン出力（ＰS）に対応してガスタービン出力指令（ＰGO）を出力する関数発生器（２６）と、
該関数発生器（２６）からのガスタービン出力指令（ＰGO）とガスタービン（７）の駆動により生じたガスタービン出力（ＰG）との比をとってガスタービン出力比（α）を求める比率演算器（２７）と、
該比率演算器（２７）からのガスタービン出力比（α）に対応した係数（β）を出力する関数発生器（２８）と、
蒸気タービン出力指令（ＰSO）に対応して基準ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPA）を出力する関数発生器（３０）と、
蒸気タービン出力指令（ＰSO）に対応して基準ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPB）を出力する関数発生器（３１）と、
関数発生器（３０）（３１）からの基準ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPA）（ＸOAPB）の差をとってガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差（ΔＸOAP）を求める減算器（３２）と、
該減算器（３２）からのガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差（ΔＸOAP）と前記関数発生器（２８）からの係数（β）を掛けてガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPG）を求める掛算器（３３）と、
前記関数発生器（３０）からの基準ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPA）と前記掛算器（３３）からのガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAPG）を加算してＯＡＰダンパ開度指令（ＸOAP）を求め、該指令（ＸOAP）を基に前記ＯＡＰダンパ（１３）の開度調整を行う加算器（３４）と、
蒸気タービン出力指令（ＰSO）に対応して基準ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFA）を出力する関数発生器（３５）と、
蒸気タービン出力指令（ＰSO）に対応して基準ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFB）を出力する関数発生器（３６）と、
関数発生器（３５）（３６）からの基準ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFA）（ＸGMFB）の差をとってガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差（ΔＸGMF）を求める減算器（３７）と、
該減算器（３７）からのガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差（ΔＸGMF）と前記関数発生器（２８）からの係数（β）を掛けてガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFG）を求める掛算器（３８）と、
前記関数発生器（３５）からの基準ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFA）と前記掛算器（３８）からのガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMFG）を加算してＧＭＦダンパ開度指令（ＸGMF）を求め、該指令（ＸGMF）を基に前記ＧＭＦ（１５）のダンパの開度調整を行う加算器（３９）とを設けた
ことを特徴とする排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置。
【請求項４】
関数発生器（２８）と掛算器（３３）との間に変化率制限器（２９）を設けた請求項１に記載の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置。
【請求項５】
関数発生器（２８）と掛算器（３８）との間に変化率制限器（２９）を設けた請求項２に記載の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置。
【請求項６】
関数発生器（２８）と掛算器（３３）（３８）との間に変化率制限器（２９）を設けた請求項３に記載の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、熱効率の向上を図るため、発電機及び圧縮機を駆動した後のタービン排ガスを空気と混合して燃焼用ガスを生成し、該燃焼用ガスをボイラへ送給してボイラにおける燃料の燃焼に供するようにした排気再燃型コンバインドサイクルプラントが実用化されつつあり、斯かるプラントの一例は図１３に示されている。
【０００３】
図１３中、１は火炉１ａ及び副側壁１ｂ並に後部伝熱部１ｃを備えたボイラ本体、２は火炉１ａ下部に設置したバーナであり、バーナ２から噴射された燃料の燃焼により燃焼ガスＧ４が生成されるようになっている。
【０００４】
３は外気をダクト４及び風箱５を介し燃焼用の空気Ａとして火炉１ａ内へ送給する強圧通風機、６は後部伝熱部１ｃの下部に接続された排ガスダクトである。
【０００５】
７は燃焼器８から送給された燃焼ガスにより駆動され、発電機９及び圧縮機１０を駆動し得るようにしたガスタービンであり、燃焼器８では、噴射された燃料が圧縮機１０から送給された圧縮空気と混合して燃焼を得るようになっている。
【０００６】
１１はガスタービン７から排出されたタービン排ガスＧ１をダクト４へ送給し得るよう、ダクト４の中途部に接続されたダクトであり、コンバインドサイクル運転時には、ガスタービン７から排出されたタービン排ガスＧ１は、ダクト１１からダクト４へ導入され、強圧通風機３からの空気Ａと合流、混合して燃焼用ガスＧ２が生成されるようになっている。
【０００７】
１２はダクト４の中途部にダクト４とダクト１１の接続部よりもボイラ本体１側に位置するよう接続され且つ中途部に開閉可能なＯＡＰダンパ（オーバエアポートダンパ）１３を有するＯＡＰダクト（オーバエアポートダクト）であり、該ＯＡＰダクト１２の先端は、ボイラ本体１の火炉１ａ上部に接続され、強圧通風機３からの空気Ａの一部、或いは強圧通風機３からの空気Ａとガスタービン７からのタービン排ガスＧ１とが混合して生成された燃焼用ガスＧ２の一部を二段燃焼用のガスとして火炉１ａの上部へ送給し得るようになっている。
【０００８】
１４は後端が排ガスダクト６の中途部に接続され、先端がダクト４のＯＡＰダクト１２接続部よりもボイラ本体１側に位置するよう接続された排ガス循環ダクトであり、排ガス循環ダクト１４の中途部にはＧＭＦ（排ガス循環ファン）１５が接続されている。
【０００９】
而して、ボイラ本体１の後部伝熱部１ｃから排ガスダクト６へ排出されたボイラ排ガスＧ５の一部は排ガス循環ダクト１４からダクト４へ送給され、ダクト４を通って送給された空気Ａ或いは燃焼用ガスＧ２と合流、混合して燃焼用ガスＧ３が生成され、燃焼用ガスＧ３はダクト４から風箱５を介してボイラ本体１の火炉１ａ内へ導入され、バーナ２から噴射された燃料の燃焼に供し得るようになっている。
【００１０】
１６はボイラ本体１の伝熱部で加熱されて生成した主蒸気を過熱するためにボイラ本体１の副側壁１ｂ内に格納した過熱器、１７は過熱器１６で過熱されて過熱蒸気管１８を介し送給された過熱蒸気により駆動され且つ発電機１９を駆動し得るようにした蒸気タービンである。
【００１１】
上記排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度を制御するためのＮＯx濃度制御装置の一例は図８に示されている。
【００１２】
図８中、２０は気力単独運転時に蒸気タービン出力指令ＰSOに対応してＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPSを出力し得るようにした関数発生器、２１はコンバインドサイクル運転時に蒸気タービン出力指令ＰSOに対応してＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPCを出力し得るようにした関数発生器、２２は気力単独運転時にａｃ側へ切換ってＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPSを出力し、コンバインドサイクル運転時にｂｃ側へ切換ってＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPCを出力する切換器であり、ＯＡＰダンパ１３の開度は、ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPS又はＸOAPCにより所定の開度に調整し得るようになっている。
【００１３】
２３は気力単独運転時に蒸気タービン出力指令ＰSOに対応してＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFSを出力し得るようにした関数発生器、２４はコンバインドサイクル運転時に蒸気タービン出力指令ＰSOに対応してＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFCを出力し得るようにした関数発生器、２５は気力単独運転時にａｃ側へ切換ってＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFSを出力し、コンバインドサイクル運転時にｂｃ側へ切換ってＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFCを出力する切換器であり、ＧＭＦ１５に内蔵されているダンパ（図示せず）の開度は、ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFS又はＸGMFCにより所定の開度に調整し得るようになっている。
【００１４】
上述のＮＯx濃度制御装置の関数発生器２０，２３には、図９、図１１に示すように気力単独運転時の蒸気タービン出力指令ＰSOと、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度を基準値以下にするために必要なＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPS及び、ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFSの関係が関数Ｆ１（ｘ），Ｆ２（ｘ）として設定され、関数発生器２１，２４には、図１０、図１２に示すようにコンバインドサイクル運転時の蒸気タービン出力指令ＰSOと、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度を基準値以下にするために必要なＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPC及びＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFCの関係が、関数Ｆ３（ｘ），Ｆ４（ｘ）として設定されている。これらの関数発生器２０，２１，２３，２４に設定される各関数Ｆ１（ｘ），Ｆ２（ｘ），Ｆ３（ｘ），Ｆ４（ｘ）は、予め試運転時等に実験的に決定されている。
【００１５】
上述の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいては、蒸気タービン出力指令ＰSOが所定の値よりも低い場合には、蒸気タービン１７のみが駆動される気力単独運転が行われ、蒸気タービン出力指令ＰSOが所定の値よりも高い場合には、蒸気タービン１７とガスタービン７の両方が駆動されるコンバインドサイクル運転が行われる。
【００１６】
而して、気力単独運転の場合は、ガスタービン７は停止している。このため、強圧通風機３から吐出された空気Ａはダクト４を送給され、ダクト４の中途部で空気Ａの一部はＯＡＰダクト１２へ入り、ＯＡＰダクト１２を通ってボイラ本体１の火炉１ａ上部に導入され、残りの空気Ａは更にダクト４を送給され、排ガス循環ダクト１４から送給されたボイラ排ガスＧ５と混合して燃焼用ガスＧ３が生成され、生成した燃焼用ガスＧ３はダクト４、風箱５を通ってボイラ本体１の火炉１ａ内に導入される。
【００１７】
一方、バーナ２から火炉１ａ内へ噴射された燃料は、火炉１ａ内へ導入された燃焼用ガスＧ３と混合し燃焼して燃焼ガスＧ４が生成され、燃焼ガスＧ４は火炉１ａ内を上昇しつつＯＡＰダクト１２から送給された空気Ａを吹込まれて、いわゆる二次燃焼を行い、ボイラ本体１の伝熱管を流れる水、蒸気を加熱し且つ過熱器１６を流れる主蒸気を過熱し、後部伝熱部１ｃからボイラ排ガスＧ５として排ガスダクト６へ排出される。
【００１８】
排ガスダクト６へ排出されたボイラ排ガスＧ５の一部は、排ガス循環ダクト１４へ導入され、ＧＭＦ１５により加圧されて更に排ガス循環ダクト１４を通りダクト４へ循環、導入され、ダクト４を送給された空気Ａと混合されて火炉１ａ内へ送給される燃焼用ガスＧ３が生成され、残りのボイラ排ガスＧ５は、排ガスダクト６を通って後処理工程へ送給される。
【００１９】
ボイラ本体１の伝熱管で生成した蒸気は、過熱器１６で過熱されたうえ過熱蒸気管１８から蒸気タービン１７へ送給され、蒸気タービン１７を駆動して後抽気される。又蒸気タービン１７の駆動により発電機１９が駆動され、発電が行われる。
【００２０】
上述の気力単独運転を行う際には、図８の切換器２２，２５はａｃ側に切換っている。このため蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して関数発生器２０から出力されたＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPSは切換器２２を経てＯＡＰダンパ１３へ与えられ、その開度が所定の開度に調整され、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して関数発生器２３から出力されたＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFSは切換器２５を経てＧＭＦ１５のダンパへ与えられ、その開度が所定の開度に調整される。
【００２１】
而して、ＯＡＰダンパ１３の開度、ＧＭＦ１５のダンパの開度が夫々所定の開度に調整されることにより、ＯＡＰダクト１２を通って火炉１ａの上部へ導入される二段燃焼用の空気Ａの単位時間当りの流量及び排ガス循環ダクト１４、ダクト４、風箱５、を経て火炉１ａ内へ循環されるボイラ排ガスＧ５の単位時間当りの流量が制御され、その結果、火炉１ａ内へ供給される酸素の単位時間当りの重量流量を所定の値に調整でき、従って、火炉１ａ内で生成される燃焼ガスＧ４の温度をＮＯx発生量の少い低温の所定の温度に制御できるため、ボイラ排ガスＧ５のＮＯx濃度は基準値以下になるよう制御が行われる。
【００２２】
コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン１７及びガスタービン７の両方が駆動されている。すなわち、燃焼器８で燃料が燃焼することにより生成された燃焼ガスはガスタービン７へ導入されてガスタービン７が駆動され、ガスタービン７により発電機９及び圧縮機１０が駆動され、ガスタービン７から排出されたタービン排ガスＧ１はダクト４へ送給される。このため、タービン排ガスＧ１は、強圧通風機３から吐出された空気Ａと、ダクト４の途中で合流し混合して燃焼用ガスＧ２が生成され、ダクト４の中途部で燃焼用ガスＧ２の一部はＯＡＰダクト１２へ入り、ＯＡＰダクト１２を通り二段燃焼用のガスとしてボイラ本体１の火炉１ａ内上部へ導入され、残りの燃焼用ガスＧ２は更にダクト４を送給され、排ガス循環ダクト１４から送給されたボイラ排ガスＧ５と混合して燃焼用ガスＧ３が生成され、生成した燃焼用ガスＧ３はダクト４、風箱５を通ってボイラ本体１の火炉１ａ内に導入される。
【００２３】
一方、バーナ２から火炉１ａ内へ噴射された燃料は、火炉１ａ内へ導入された燃焼用ガスＧ３と混合して燃焼し、燃焼ガスＧ４が生成され、燃焼ガスＧ４は火炉１ａ内を上昇しつつＯＡＰダクト１２から送給された燃焼ガスＧ２を吹込まれていわゆる二段燃焼を行い、ボイラ本体１の伝熱管を流れる水、蒸気を加熱し且つ過熱器１６を流れる主蒸気を過熱し、後部伝熱部１ｃからボイラ排ガスＧ５として排ガスダクト６へ排出される。
【００２４】
排ガスダクト６へ排出されたボイラ排ガスＧ５の一部は、排ガス循環ダクト１４からダクト４へ循環、導入されて火炉１ａ内へ送給される燃焼用ガスＧ３が生成され、残りのボイラ排ガスＧ５は、排ガスダクト６を通って後処理工程へ送給されるのは、気力単独運転の場合と全く同じである。
【００２５】
又、ボイラ本体１の伝熱管で生成した蒸気は、過熱器１６で過熱されたうえ、過熱蒸気管１８から蒸気タービン１７へ送給され、蒸気タービン１７の駆動により発電機１９が駆動され、発電が行われる。
【００２６】
斯かるコンバインドサイクル運転を行う際には、図８の切換器２２，２５はｂｃ側に切換っている。このため、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して関数発生器２１から出力されたＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPCは切換器２２を経て、ＯＡＰダンパ１３へ与えられ、その開度が所定の開度に調整され、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して関数発生器２４から出力されたＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFCは切換器２５を経てＧＭＦ１５のダンパに与えられ、その開度が所定の開度に調整される。
【００２７】
而して、ＯＡＰダンパ１３の開度、ＧＭＦ１５のダンパの開度が夫々所定の開度に調整されることにより、ＯＡＰダクト１２を通って火炉１ａの上部へ導入される二段燃焼用の燃焼用ガスＧ２の単位時間当りの流量及び排ガス循環ダクト１４、ダクト４、風箱５を経て火炉１ａ内へ循環されるボイラ排ガスＧ５の単位時間当りの流量が制御され、その結果燃焼ガスＧ４の温度はＮＯx発生量の少い所定の低温度に押えられるため、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度は基準値以下になるよう、制御が行われる。
【００２８】
上記排気再燃型コンバインドサイクルプラントで気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換え、蒸気タービン出力とガスタービン出力の合計出力を所定の値まで上げる場合の手順について、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGの関係を示す図１４を参照しつつ説明すると以下のようになる。すなわち、蒸気タービン１７の駆動による蒸気タービン出力ＰSが定格出力の６２％の出力ＰS62に上昇するまでは、図１４の水平線Ｉに沿った気力単独運転を行い、蒸気タービン出力ＰSが定格出力の６２％の出力ＰS62になったら、垂線ＩＩに示すように蒸気タービン出力ＰSを定格出力の６２％の出力ＰS62に保持した状態でガスタービン７を起動してコンバインドサイクル運転を開始し、ガスタービン出力ＰGを定格出力の５０％の出力ＰG50まで上昇させ、ガスタービン出力ＰGが定格出力の５０％出力ＰG50に達したら斜線ＩＩＩに示すごとく、蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGを、蒸気タービン出力ＰSが定格出力の７５％の出力ＰS75になり、ガスタービン出力ＰGが定格出力ＰG100になるまで上昇させ、ガスタービン出力ＰGが定格出力ＰG100に達したら、以後は水平線ＩＶに示すように、蒸気タービン出力ＰSを定格出力ＰS100に達するまで上昇させる。
【００２９】
而して、排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換える際には、蒸気タービン１７とガスタービン７の単位時間当りの出力の変化の割合の相違を考慮すると、両タービン１７，７の出力のバランスをとるためには、図１４の線Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに倣って出力を増加させることが望ましく、又この場合にもボイラ排ガスＧ５のＮＯx濃度は基準値以下になるようにする必要がある。
【００３０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置においては、
ｉ）コンバインドサイクル運転時にも蒸気タービン出力指令ＰSOに基いてＯＡＰダンパ１３の開度及びＧＭＦ１５のダンパの開度の調整を行っているだけであり、実際の蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGとは無関係にＯＡＰダンパ１３やＧＭＦ１５のダンパの開度が調整されているため、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度が基準値よりも高くなる虞れがあり、正確で安定したＮＯx濃度制御を行うことが難しい、
ｉｉ）蒸気タービン１７とガスタービン７では単位時間当りの出力の増加割合である負荷追従性能が異なるが、従来のように負荷追従性能を考慮せずにＯＡＰダンパ１３、ＧＭＦ１５のダンパを調整するのでは、コンバインドサイクル運転を開始して蒸気タービン出力ＰSやガスタービン出力ＰGを定常状態まで上昇させる際に両タービン１７，７の実際の運転状態が考慮されず、正確で安定したＮＯx濃度制御を行うことができない、
等の問題があった。
【００３１】
本発明は上述の実情に鑑み、コンバインドサイクル運転時に蒸気タービン１７とガスタービン７の実際の運転状態をも考慮をし、プラント運転時にボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度が基準値以下になるようにすることを目的としてなしたものである。
【００３２】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、第１の手段は、気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時の何れにおいてもボイラ本体１で生成された蒸気により駆動され且つ発電機１９を駆動し得るようにした蒸気タービン１７と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスにより駆動されて発電機９を駆動し得るようにしたガスタービン７と、通風機３からの空気Ａ、或いは通風機３からの空気Ａとガスタービン７からのタービン排ガスＧ１が混合して生成された燃焼用ガスＧ２をボイラ本体１の火炉１ａ内へ送給し得るようにしたダクト４と、
前記通風機３からの空気Ａ、或いは通風機３からの空気Ａとガスタービン７からのタービン排ガスＧ１が混合して生成された燃焼用ガスＧ２をボイラ本体１の火炉１ａにおける燃焼ガスＧ４流れ方向下流側へ送給し得るよう、前記ダクト４に接続され且つ中途部にＯＡＰダンパ１３を有するＯＡＰダクト１２とを備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、
蒸気タービン１７の駆動により生じた蒸気タービン出力ＰSに対応してガスタービン出力指令ＰGOを出力する関数発生器２６と、
該関数発生器２６からのガスタービン出力指令ＰGOとガスタービン７の駆動により生じたガスタービン出力ＰGとの比をとってガスタービン出力比αを求める比率演算器２７と、
該比率演算器２７からのガスタービン出力比αに対応した係数βを出力する関数発生器２８と、
蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAを出力する関数発生器３０と、
蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPBを出力する関数発生器３１と、
関数発生器３０，３１からの基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPA，ＸOAPBの差をとってガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAPを求める減算器３２と、
該減算器３２からのガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAPと前記関数発生器２８からの係数βを掛けてガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPGを求める掛算器３３と、
前記関数発生器３０からの基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAと前記掛算器３３からのガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPGを加算してＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPを求め、該指令ＸOAPを基に前記ＯＡＰダンパ１３の開度調整を行う加算器３４とを設けたものである。
【００３３】
又、第２の手段は、気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時の何れにおいてもボイラ本体１で生成された蒸気により駆動され且つ発電機１９を駆動し得るようにした蒸気タービン１７と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスにより駆動されて発電機９を駆動し得るようにしたガスタービン７と、通風機３からの空気Ａ、或いは通風機３からの空気Ａとガスタービン７からのタービン排ガスＧ１が混合して生成された燃焼用ガスＧ２をボイラ本体１の火炉１ａ内へ送給し得るようにしたダクト４と、
ボイラ本体１から排出されたボイラ排ガスＧ５の一部をボイラ本体１の火炉１ａへ循環させるよう、前記ダクト４に接続され且つ中途部にＧＭＦ１５を有する排ガス循環ダクト１４を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、
蒸気タービン１７の駆動により生じた蒸気タービン出力ＰSに対応してガスタービン出力指令ＰGOを出力する関数発生器２６と、
該関数発生器２６からのガスタービン出力指令ＰGOとガスタービン７の駆動により生じたガスタービン出力ＰGとの比をとってガスタービン出力比αを求める比率演算器２７と、
該比率演算器２７からのガスタービン出力比αに対応した係数βを出力する関数発生器２８と、
蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAを出力する関数発生器３５と、
蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFBを出力する関数発生器３６と、
関数発生器３５，３６からの基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFA，ＸGMFBの差をとってガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMFを求める減算器３７と、
該減算器３７からのガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMFと前記関数発生器２８からの係数βを掛けてガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGを求める掛算器３８と、
前記関数発生器３５からの基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAと前記掛算器３８からのガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGを加算してＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFを求め、該指令ＸGMFを基に前記ＧＭＦ１５のダンパの開度調整を行う加算器３９を設けたものである。
【００３４】
更に、第３の手段は、気力単独運転時及びコンバインドサイクル運転時の何れにおいてもボイラ本体１で生成された蒸気により駆動され且つ発電機１９を駆動し得るようにした蒸気タービン１７と、
コンバインドサイクル運転時に燃焼ガスにより駆動されて発電機９を駆動し得るようにしたガスタービン７と、
通風機３からの空気Ａ、或いは通風機３からの空気Ａとガスタービン７からのタービン排ガスＧ１が混合して生成された燃焼用ガスＧ２をボイラ本体１の火炉１ａ内へ送給し得るようにしたダクト４と、
前記通風機３からの空気Ａ、或いは通風機３からの空気Ａとガスタービン７からのタービン排ガスＧ１が混合して生成された燃焼用ガスＧ２をボイラ本体１の火炉１ａにおける燃焼ガスＧ４流れ方向下流側へ送給し得るよう前記ダクト４に接続され且つ中途部にＯＡＰダンパ１３を有するＯＡＰダクト１２と、
ボイラ本体１から排出されたボイラ排ガスＧ５の一部をボイラ本体１の火炉１ａへ循環させるよう、前記ダクト４のＯＡＰダクト１２接続部よりも空気Ａ或いは燃焼用ガスＧ２の流れ方向下流側に接続され且つ中途部にＧＭＦ１５を有する排ガス循環ダクト１４を備えた排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、
蒸気タービン１７の駆動により生じた蒸気タービン出力ＰSに対応してガスタービン出力指令ＰGOを出力する関数発生器２６と、
該関数発生器２６からのガスタービン出力指令ＰGOとガスタービン７の駆動により生じたガスタービン出力ＰGとの比をとってガスタービン出力比αを求める比率演算器２７と、
該比率演算器２７からのガスタービン出力比αに対応した係数βを出力する関数発生器２８と、
蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAを出力する関数発生器３０と、
蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPBを出力する関数発生器３１と、
関数発生器３０，３１からの基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPA，ＸOAPBの差をとってガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAPを求める減算器３２と、
該減算器３２からのガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAPと前記関数発生器２８からの係数βを掛けてガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPGを求める掛算器３３と、
前記関数発生器３０からの基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAと前記掛算器３３からのガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPGを加算してＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPを求め、該指令ＸOAPを基に前記ＯＡＰダンパ１３の開度調整を行う加算器３４と、
蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAを出力する関数発生器３５と、
蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFBを出力する関数発生器３６と、
関数発生器３５，３６からの基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFA，ＸGMFBの差をとってガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMFを求める減算器３７と、
該減算器３７からのガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMFと前記関数発生器２８からの係数βを掛けてガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGを求める掛算器３８と、
前記関数発生器３５からの基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAと前記掛算器３８からのガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGを加算してＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFを求め、該指令ＸGMFを基に前記ＧＭＦ１５のダンパの開度調整を行う加算器３９と、を設けたものである。
【００３５】
上述の第１の手段においては、関数発生器２８と掛算器３３との間に、又第２の手段においては、関数発生器２８と掛算器３８との間に、更に第３の手段においては、関数発生器２８と掛算器３３，３８との間に、夫々変化率制限器２９を設けると良い。
【００３６】
【作用】
気力単独運転時には、第１の手段では、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して関数発生器３０から出力されるＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPに基づきＯＡＰダンパ１３の開度が調整され、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度が基準値以下に制御され、第２の手段では蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して関数発生器３５から出力されるＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFに基づきＧＭＦ１５のダンパの開度が調整され、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度が基準値以下に制御され、第３の手段では、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して関数発生器３０から出力されるＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPに基づきＯＡＰダンパ１３の開度が調整されると共に、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して関数発生器３５から出力されるＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFに基づきＧＭＦ１５のダンパの開度が調整され、ボイラ排ガスＧ５のＮＯx濃度は、基準値以下に制御される。
【００３７】
コンバインドサイクル運転時、第１の手段においては、蒸気タービン出力ＰSに対応したガスタービン出力指令ＰGOとガスタービン出力ＰGとの比をとってガスタービン出力比αを求め、該比αから係数βを求め、一方、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応して関数発生器３０，３１から出力された基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAとＸOAPBの差をとってガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAPを求め、該偏差ΔＸOAPに前記係数βを掛けてガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPGを求め、該指令ＸOAPGを前記基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAに加算してＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPを求め、該指令ＸOAPを基にＯＡＰダンパ１３の開度を調整するため、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度は、蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGに対応して基準値以下に正確且つ確実に制御される。
【００３８】
コンバインドサイクル運転時、第２の手段においては、蒸気タービン出力指令ＰSOに対して関数発生器３５，３６から出力された基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAとＸGMFBの差をとってガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMFを求め、該偏差ΔＸGMFに第１の手段におけると同様にして求めた係数βを掛けてガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGを求め、該指令ＸGMFGを前記基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAに加算してＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFを求め、該指令ＸGMFを基にＧＭＦ１５のダンパ開度を調整するため、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度は、蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGに対応してＮＯx濃度は、基準値以下に正確且つ確実に制御される。
【００３９】
コンバインドサイクル運転時、第３の手段においては、第１、第２の手段の場合と同様にして求めたＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPによりＯＡＰダンパ１３の開度を調整すると共にＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFによりＧＭＦ１５のダンパの開度を調整するため、この場合も、蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGに対応してＮＯx濃度は基準値以下に正確且つ確実に制御される。
【００４０】
係数βを変化率制限器２９を通して掛算器３３，３８に与える場合には、蒸気タービン出力ＰS或いはガスタービン出力ＰGの単位時間当りの変化率が大きい場合でも、ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAP、ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFの単位時間当りの変化率を押えることができ、ＯＡＰダンパ１３及びＧＭＦ１５のダンパの開閉をゆっくりと行うことができるため、より一層安定したＮＯx濃度の制御を行うことができる。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面を参照しつつ説明する。
【００４２】
図１〜図７は本発明の一実施例で、ＮＯx制御装置が適用される排気再燃型コンバインドサイクルプラント自体は、図１３に示すプラントと全く同じである。而して、本実施例においては、蒸気タービン１７（図１３参照）の駆動により生じた蒸気タービン出力ＰSは、図１に示すように、発電機１９を介して検出し得るようになっており、ガスタービン７（図１３参照）の駆動により生じたガスタービン出力ＰGは、図１に示すように、発電機９を介して検出し得るようになっている。
【００４３】
本実施例におけるＮＯx制御装置は図１に示され、図中、２６は発電機１９からの蒸気タービン出力ＰSに対応してガスタービン出力指令ＰGOを出力し得るようにした関数発生器、２７は関数発生器２６からのガスタービン出力指令ＰGOにより発電機９からのガスタービン出力ＰGを除算してガスタービン出力比αを求める比率演算器、２８は比率演算器２７からのガスタービン出力比αに対応した非線形補償係数βを出力する関数発生器、２９は関数発生器２８から与えられる非線形補償係数βの単位時間当りの変化率が予め定めた所定の変化率よりも大きい場合にその変化率を制限して非線形補償係数βを出力し得るようにした変化率制限器である。
【００４４】
３０は蒸気タービン出力指令ＰSOが気力単独運転時の値の場合には蒸気タービン１７の駆動に伴い必要となる、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAを出力し、蒸気タービン出力指令ＰSOがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン１７のみを駆動したと仮定した場合に必要となる、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAを出力する関数発生器、３１は気力単独運転時には蒸気タービン１７の駆動に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン１７及びガスタービン７の駆動に伴い必要となる、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPBを出力する関数発生器、３２は関数発生器３１からの基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPBと基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAの差をとってガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAPを求める減算器、３３は減算器３２からのガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAPに関数発生器２８から変化率制限器２９を介して与えられた非線形補償係数βを掛けてガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPGを求める掛算器、３４は気力単独運転時には、関数発生器３０からの基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAをＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPとしてＯＡＰダンパ１３へ与え、コンバインドサイクル運転時には、関数発生器３０からの基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAと掛算器３３からのガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPGを加算してＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPを求め、ＯＡＰダンパ１３へ与える加算器である。
【００４５】
３５は蒸気タービン出力指令ＰSOが気力単独運転時の値の場合には蒸気タービン１７の駆動に伴い必要となる、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAを出力し、蒸気タービン出力指令ＰSOがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン１７のみを駆動したと仮定した場合に必要となる、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAを出力する関数発生器、３６は気力単独運転時には蒸気タービン１７の駆動に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン１７及びガスタービン７の駆動に伴い必要となる、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFBを出力する関数発生器、３７は関数発生器３６からの基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFBと関数発生器３５からの基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAの差をとってガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMFを求める減算器、３８は減算器３７からのガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMFに関数発生器２８から変化率制限器２９を介して与えられた非線形補償係数βを掛けてガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGを求める掛算器、３９は気力単独運転時には、関数発生器３５からの基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAをＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFとしてＧＭＦ１５のダンパへ与え、コンバインドサイクル運転時には、関数発生器３５からの基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAと掛算器３８からのガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGを加算してＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFを求め、ＧＭＦ１５のダンパへ与える加算器である。
【００４６】
上述のＮＯx制御装置の関数発生器２６，２８，３０，３１，３５，３６には、図２、３、４、５、６、７に示すごとき関数Ｆ５（ｘ），Ｆ６（ｘ），Ｆ７（ｘ），Ｆ８（ｘ），Ｆ９（ｘ），Ｆ１０（ｘ）が設定してある。
【００４７】
而して、図２に示す関数Ｆ５（ｘ）はコンバインドサイクル運転を行う際に蒸気タービン１７とガスタービン７の出力のバランスや負荷追従性の相違を考慮して決定した蒸気タービン出力ＰSと蒸気タービン出力ＰSに対応したガスタービン出力指令ＰGOとの関係を表わすものであり、図３に示す関数Ｆ６（ｘ）は、ガスタービン出力指令ＰGOと実際のガスタービン出力ＰGの比であるガスタービン出力比α＝ＰG／ＰGOと、該出力比αにより定まる非線形補償係数βの関係を表わすものである。
【００４８】
図４に示す関数Ｆ７（ｘ）は、蒸気タービン出力指令ＰSOと、該指令ＰSOが気力単独運転時の値の場合には、蒸気タービン１７の駆動に伴い必要となる、ＮＯx濃度を基準値以下に押えるための基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAの関係を表わすと共に、蒸気タービン出力指令ＰSOと、該指令ＰSOがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン１７のみを駆動したと仮定した場合に必要となる、ＮＯx濃度を基準値以下に押えるための基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAの関係を表わしている。
【００４９】
図５に示す関数Ｆ８（ｘ）は、蒸気タービン出力指令ＰSOと、気力単独運転時には蒸気タービン１７の運転に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン１７及びガスタービン７の駆動に伴い必要となる、ＮＯx濃度を基準値以下に押えるための基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPBの関係を表わしている。
【００５０】
図６に示す関数Ｆ９（ｘ）は、蒸気タービン出力指令ＰSOと、該指令ＰSOが気力単独運転時の値の場合には、蒸気タービン１７の運転に伴い必要となる、ＮＯx濃度を基準値以下に押えるための基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAの関係を表わすと共に、蒸気タービン出力指令ＰSOと、該指令ＰSOがコンバインドサイクル運転時の値の場合も蒸気タービン１７のみを駆動したと仮定した場合に必要となる、ＮＯx濃度を基準値以下に押えるための基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAの関係を表わしている。
【００５１】
図７に示す関数Ｆ１０（ｘ）は、蒸気タービン出力指令ＰSOと、気力単独運転時には蒸気タービン１７の運転に伴い、又コンバインドサイクル運転時には蒸気タービン１７及びガスタービン７の駆動に伴い必要となる、ＮＯx濃度を基準値以下に押えるための基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFBの関係を表わしている。
【００５２】
各関数Ｆ５（ｘ）〜Ｆ１０（ｘ）は、試運転等によりボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度をチェックしながら実験的、理論的に決定される。
【００５３】
なお、図２中、ＰS62は蒸気タービン出力ＰSの定格出力ＰS100の６２％の出力、ＰS75は固定格出力ＰS100の７５％の出力、ＰGO50はガスタービン出力指令ＰGOの最大値ＰGO100の５０％の出力指令を表わしている。
【００５４】
次に、本発明の作動について、図１３をも参照しつつ説明する。
【００５５】
蒸気タービン１７のみが駆動される気力単独運転時には、所定の値の蒸気タービン出力指令ＰSOが関数発生器３０，３１、３５，３６に与えられる。
【００５６】
このため、関数発生器３０からは、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAが出力されて減算器３２及び加算器３４に与えられ、関数発生器３１からは蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPBが出力されて減算器３２に与えられ、減算器３２では、基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPBとＸOAPAＫ差がとられてガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAP（＝ＸOAPB−ＸOAPA）が求められるが、気力単独運転の場合はＸOAPB＝ＸOAPAのため、ガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAP＝０となり、減算器３２からは信号の出力はない。
【００５７】
又、関数発生器３５からは、蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAが出力されて減算器３７及び加算器３９に与えられ、減算器３７では、基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFBとＸGMFAの差がとられてガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMF（＝ＸGMFB−ＸGMFA）が求められるが、気力単独運転の場合はＸGMFB＝ＸGMFAのため、ガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMF＝０となり、減算器３７からは信号の出力はない。
【００５８】
一方、図１３に示す蒸気タービン１７の出力は発電機１９を介し蒸気タービン出力ＰSとして関数発生器２６に与えられるが、気力単独運転時には、関数発生器２６からは何等指令が出力されない。又ガスタービン７は駆動されていないため、発電機９からはガスタービン出力ＰGは出力されず、比率演算器２７で演算されるガスタービン出力比ＰG／ＰGO＝０／０＝０であり、関数発生器２８からも何等指令は出力されない（β＝０）。従って、掛算器３３，３８では、ガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPG、ガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGとも零となり、掛算器３３，３８からガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPG、ガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGが出力されることはない。
【００５９】
このため、加算器３４からは、関数発生器３０からの基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAがＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPとしてＯＡＰダンパ１３に与えられ、該ダンパ１３の開度が調整され、加算器３９からは、関数発生器３５からの基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAがＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFとしてＧＭＦ１５のダンパに与えられ、該ダンパの開度が調整される。
【００６０】
ＯＡＰダンパ１３及びＧＭＦ１５のダンパの開度が調整されると、気力単独運転時にＯＡＰダクト１２からボイラ本体１の火炉１ａ上部に供給される二段燃焼用の空気Ａの流量が調整されると共にボイラ本体１の排ガスダクト６から分岐して排ガス循環ダクト１４を送給され、ダクト４で空気Ａと合流して、風箱５から火炉１ａ内へ送給されるボイラ排ガスＧ５の流量が調整され、その結果、排ガスダクト６を経て大気中へ排出されるボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度は基準値以下となるよう制御される。
【００６１】
コンバインドサイクル運転時には、蒸気タービン１７及びガスタービン７の両方が駆動されている。このため、蒸気タービン１７の出力は発電機１９を介し蒸気タービン出力ＰSとして関数発生器２６へ与えられ、ガスタービン７の出力は発電機９を介しガスタービン出力ＰGとして比率演算器２７へ与えられる。
【００６２】
而して、関数発生器２６からは、図２に示すごとき、蒸気タービン出力ＰSに対応したガスタービン出力指令ＰGOが出力されて比率演算器２７に与えられ、比率演算器２７では、ガスタービン７からのガスタービン出力ＰGがガスタービン出力指令ＰGOにより除算されてガスタービン出力比αが求められ、求められた出力比αは関数発生器２８へ与えられる。
【００６３】
関数発生器２８では、図３に示すごとく、ガスタービン出力比αに対応して、すなわち、ガスタービン出力指令ＰGOと実際に発生したガスタービン出力ＰGの違いに対応して非線形補償係数βが求められ、該非線形補償係数βは変化率制限器２９を介して掛算器３３，３８へ与えられる。変化率制限器２９においては、単位時間当りの変化率は予め定めてあるため、非線形補償係数βは急激に変化することはない。
【００６４】
又、蒸気タービン出力指令ＰSOは関数発生器３０，３１、３５，３６に与えられる。
【００６５】
このため、関数発生器３０からは蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAが出力されて減算器３２及び加算器３４に与えられ、関数発生器３１からは蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPBが出力されて減算器３２に与えられ、減算器３２では、基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPBとＸOAPAの差がとられてガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAP（＝ＸOAPB−ＸOAPA）が求められ、求められたガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAPは掛算器３３へ与えられる。
【００６６】
掛算器３３では、ガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差ΔＸOAPと非線形補償係数βが掛けられて、ガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPG（＝β・ΔＸOAP）が求められ、該ガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPGは加算器３４に与えられ、加算器３４では、関数発生器３０からのＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAと掛算器３３からのガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPGを加算してＯＡＰダンパ開度指令ＸOAP（＝ＸOAPA＋ＸOAPG）が求められ、求められたＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPはＯＡＰダンパ１３へ与えられ、該ＯＡＰダンパ１３の開度が調整される。
【００６７】
関数発生器３５からは蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAが出力されて減算器３７及び加算器３９に与えられ、関数発生器３６からは蒸気タービン出力指令ＰSOに対応した基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFBが出力されて減算器３７に与えられ、減算器３７では、基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFBとＸGMFAの差がとられてガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMFが求められ、求められたガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMFは掛算器３８に与えられる。
【００６８】
掛算器３８では、ガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差ΔＸGMFと非線形補償係数βが掛けられて、ガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFG（＝β・ΔＸGMF）が求められ、求められたガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGは加算器３９に与えられ、加算器３９では、関数発生器３５からの基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAと掛算器３８からのガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGが加算されてＧＭＦダンパ開度指令ＸGMF（＝ＸGMFA＋ＸGMFG）が求められ、求められたＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFはＧＭＦ１５のダンパへ与えられて該ＧＭＦ１５のダンパの開度が調整される。
【００６９】
ＯＡＰダンパ１３及びＧＭＦ１５のダンパの開度が調整されると、コンバインドサイクル運転時にＯＡＰダクト１２からボイラ本体１の火炉１ａ内に供給される二段燃焼用の燃焼用ガスＧ２の流量が調整されると共にボイラ本体１の排ガスダクト６から分岐して排ガス循環ダクト１４を送給され、ダクト４で燃焼用ガスＧ２と合流して風箱５から火炉１ａ内へ送給されるボイラ排ガスＧ５の流量が調整され、その結果、排ガスダクト６を経て大気へ排出されるボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度は基準値以下となるよう制御される。
【００７０】
又、コンバインドサイクル運転時には、上述のように関数発生器２６において、蒸気タービン出力ＰSに対応してガスタービン出力指令ＰGOが決められ、実際の蒸気タービン出力ＰS及びガスタービン出力ＰGに対応してボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度が制御されるため、従来の場合のように蒸気タービン出力指令ＰSOのみを基準としてボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度を制御する場合よりも正確で安定した制御を行うことができる。
【００７１】
本実施例において、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に切換え、ガスタービン出力ＰGや蒸気タービン出力ＰSを定常運転状態まで上昇させる際にも、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度の制御は、蒸気タービン出力指令ＰSOを基準とするのではなく、実際の蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGを基に図１４の線ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに示すように制御する。すなわち、検出された蒸気タービン出力ＰSが定格出力ＰS100の６２％よりも少い出力ＰS62以下の場合には、関数発生器２６からガスタービン出力指令ＰGOは出力されないが、図２に示すように蒸気タービン出力ＰSが定格出力ＰS100の６２％の出力ＰS62に達すると、蒸気タービン出力ＰSはＰS62に保持されたままガスタービン７が起動され、ガスタービン７の出力は発電機９を介しガスタービン出力ＰGとして比率演算器２７へ与えられる。
【００７２】
このため、比率演算器２７では、ガスタービン出力ＰGが関数発生器２６からのガスタービン出力指令ＰGOにより除算されてガスタービン出力比αが求められ、求められたガスタービン出力比αは関数発生器２８へ与えられ、関数発生器２８ではガスタービン出力比αに対応した非線形補償係数βが求められ、該非線形補償係数βは掛算器３３，３８へ与えられる。
【００７３】
一方、蒸気タービン出力指令ＰSOが定格出力ＰS100の６２％の出力ＰS62に相当している場合には、蒸気タービン出力指令ＰSOに基いて関数発生器３０，３１から出力される基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPA，ＸOAPB、蒸気タービン出力指令ＰSOに基いて関数発生器３５，３６から出力される基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFA，ＸGMFBは変化せず、一定である。このため、掛算器３３，３８からは非線形補償係数βの変化に従い変化するガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPG、ガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGが出力されて加算器３４，３９に与えられ、加算器３４では、関数発生器３０から与えられる一定の基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAとガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPGが加算されてＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPが求められ、ＯＡＰダンパ１３はＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPにより徐々に所定の開度まで開き、加算器３９では、関数発生器３５から与えられる一定の基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAとガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGが加算されてＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFが求められ、ＧＭＦ１５のダンパは、ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFにより徐々に所定の開度まで開く。而して、蒸気タービン出力指令ＰSOが出力ＰS62に相当する場合には、基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPA，ＸOAPB及び基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFA，ＸGMFBは一定の値であるため、ＯＡＰダンパ１３及びＧＭＦ１５のダンパの開度は、ガスタービン出力ＰGの上昇に従って開いて行くことになる。従って、コンバインドサイクル運転を開始してガスタービン出力ＰGをあげて行くような過渡的な場合においても、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度を基準値内に収める制御を正確に且つ安定して行うことができる。
【００７４】
図２においてガスタービン出力指令ＰGOがＰGO50に到達すると、次いで、蒸気タービン出力ＰSをＰS62からＰS75まで上昇させつつ、蒸気タービン出力ＰSに対応してガスタービン出力指令ＰGOをＰGO50からＰGO100まであげる制御が行われるがこの場合には、蒸気タービン出力指令ＰSO、ガスタービン出力指令ＰGO、蒸気タービン出力ＰS、ガスタービン出力ＰGは経時的に上昇し、基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPA，ＸOAPB、基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFA，ＸGMFB、ガスタービン出力比α、非線形補償係数βも経時的に変化する。このため、ＯＡＰダンパ１３を更に開くためのＯＡＰダンパ開度指令ＸOAP、ＧＭＦ１５のダンパを更に開くためのＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFは、蒸気タービン出力指令ＰSO、ガスタービン出力指令ＰGO、蒸気タービン出力ＰS、ガスタービン出力ＰGの上昇に従い、上昇することになり、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度を基準値以下に押える制御を安定して確実に行うことができる。
【００７５】
図２において、蒸気タービン出力ＰSがＰS75に達し、ガスタービン出力指令ＰGOがＰGO100に達すると、ガスタービン出力指令ＰGOはＰGO100のままで、蒸気タービン出力ＰSがＰS100まで上昇するが、この場合は、ＯＡＰダンパ１３を開くためのＯＡＰダンパ開度指令ＸOAP、ＧＭＦ１５のダンパを開くためのＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFは蒸気タービン出力指令ＰSO、蒸気タービン出力ＰSの上昇に伴い上昇することになり、この場合もボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度を基準値以下に押える制御を安定して確実に行うことができる。
【００７６】
本実施例で変化率制限器２９を設けてあるのは次のような理由による。すなわち、蒸気タービン出力ＰS、ガスタービン出力ＰGのうちの何れかが何等かの原因で急激に変化したような場合には、ガスタービン出力指令ＰGO延いてはガスタービン出力比αが急激に変化し、その結果、非線形補償係数βも急激に変化する。しかるに、非線形補償係数βが急激に変化すると、掛算器３３，３８から出力されるガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPG、ガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGが急激に変化し、延いては加算器３４，３９から出力されるＯＡＰダンパ開度指令ＸOAP、ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFも急激に変化するため、ＯＡＰダンパ１３やＧＭＦ１５のダンパの開度も急激に変化し、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度が増減し、基準値以上になる虞れがある。しかるに変化率制限器２９を設ければ、関数発生器２８から出力される非線形補償係数βが単位時間当りに急激に変化しても変化率制限器２９から出力される非線形補償係数βは単位時間当りに徐々に変化し、掛算器３３，３８から出力されるガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPG、ガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFGも徐々に変化するため、加算器３４，３９から出力されるＯＡＰダンパ開度指令ＸOAP、ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFも徐々に変化する。従って、ＯＡＰダンパ１３、ＧＭＦ１５のダンパの開度は徐々に調整され、ボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度は急激に変化することがなく、より一層安定したＮＯx濃度制御を確実に行うことができる。
【００７７】
上述のごとく、本実施例では、排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおいて、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に移行して蒸気タービン出力ＰS、ガスタービン出力ＰGを定常状態まで上昇させる際のボイラ排ガスＧ５中のＮＯx濃度も図１４の線ＩＩ，ＩＩＩ，ＩＶに示す望ましい蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGの関係を保持しつつ基準値以下となるよう制御することができ、従って設備の信頼性も向上する。
【００７８】
なお、本発明の実施例においては、ＮＯx濃度の制御を二段燃焼及び排ガス循環の両方により行う場合について説明したが、二段燃焼或いは排ガス循環のどちらか一方によっても行うことができること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置によれば、請求項１〜３の場合には、コンバインドサイクル運転時において、気力単独運転からコンバインドサイクル運転に移行してガスタービン出力ＰGや蒸気タービン出力ＰSを定常状態まで上昇させる過渡的な状態の場合も含めて、蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGに対応してボイラ排ガス中のＮＯx濃度を基準値以下に押えるよう正確且つ安定した制御を行うことができ、請求項４〜６の場合にはより一層正確且つ安定したＮＯx濃度の制御が可能となる、等種々の優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置の一実施例のブロック図である。
【図２】図１の関数発生器２６に設定される蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力指令ＰGOとの関係を表わすグラフである。
【図３】図１の関数発生器２８に設定されるガスタービンの出力比ＰG／ＰGO＝αと非線形補償係数βの関係を表わすグラフである。
【図４】図１の関数発生器３０に設定される蒸気タービン出力指令ＰSOと基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPAの関係を表わすグラフである。
【図５】図１の関数発生器３１に設定される蒸気タービン出力指令ＰSOと基準ＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPBの関係を表わすグラフである。
【図６】図１の関数発生器３５に設定される蒸気タービン出力指令ＰSOと基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFAの関係を表わすグラフである。
【図７】図１の関数発生器３６に設定される蒸気タービン出力指令ＰSOと基準ＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFBの関係を表わすグラフである。
【図８】従来の排気再燃型コンバインドサイクルプラントにおけるＮＯx制御装置の一例のブロック図である。
【図９】図８の関数発生器２０に設定される気力単独運転時の蒸気タービン出力指令ＰSOとＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPSの関係を表わすグラフである。
【図１０】図８の関数発生器２１に設定されるコンバインドサイクル運転時の蒸気タービン出力指令ＰSOとＯＡＰダンパ開度指令ＸOAPCの関係を表わすグラフである。
【図１１】図８の関数発生器２３に設定される気力単独運転時の蒸気タービン出力指令ＰSOとＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFSの関係を表わすグラフである。
【図１２】図８の関数発生器２４に設定されるコンバインドサイクル運転時の蒸気タービン出力指令ＰSOとＧＭＦダンパ開度指令ＸGMFCの関係を表わすグラフである。
【図１３】排気再燃型コンバインドサイクルプラントの一般的な概略配置図である。
【図１４】コンバインドサイクル運転時における蒸気タービン出力ＰSとガスタービン出力ＰGの関係を表わすグラフである。
【符号の説明】
１    ボイラ本体
１ａ  火炉
３    強圧通風機（通風機）
４    ダクト
７    ガスタービン
９    発電機
１２  ＯＡＰダクト（オーバーエアポートダクト）
１３  ＯＡＰダンパ
１４  排ガス循環ダクト
１５  ＧＭＦ（排ガス循環ファン）
１７  蒸気タービン
１９  発電機
２６  関数発生器
２７  比率演算器
２８  関数発生器
２９  変化率制限器
３０  関数発生器
３１  関数発生器
３２  減算器
３３  掛算器
３４  加算器
３５  関数発生器
３６  関数発生器
３７  減算器
３８  掛算器
３９  加算器
Ａ    空気
Ｇ１  タービン排ガス
Ｇ２  燃焼用ガス
Ｇ４  燃焼ガス
Ｇ５  ボイラ排ガス
ＰSO  蒸気タービン出力指令
ＰGO  ガスタービン出力指令
ＰS   蒸気タービン出力
ＰG   ガスタービン出力
ＸOAPA        基準ＯＡＰダンパ開度指令
ＸOAPB        基準ＯＡＰダンパ開度指令
ＸGMFA        基準ＧＭＦダンパ開度指令
ＸGMFB        基準ＧＭＦダンパ開度指令
ΔＸOAP       ガスタービン駆動基準ＯＡＰダンパ開度偏差
α    ガスタービン出力比
β    非線形補償係数（係数）
ＸOAPG        ガスタービン駆動補正ＯＡＰダンパ開度指令
ＸOAP         ＯＡＰダンパ開度指令
ΔＸGMF       ガスタービン駆動基準ＧＭＦダンパ開度偏差
ＸGMFG        ガスタービン駆動補正ＧＭＦダンパ開度指令
ＸGMF         ＧＭＦダンパ開度指令
【図１】
0003707088.tif 000002
【図２】
0003707088.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0003707088.tif 000007
【図７】
0003707088.tif 000008
【図８】
0003707088.tif 000009
【図９】
0003707088.tif 000010
【図１０】
0003707088.tif 000011
【図１１】
0003707088.tif 000012
【図１２】
0003707088.tif 000013
【図１３】
0003707088.tif 000014
【図１４】
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