(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンモニア接触還元法による排煙脱硝装置の入口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値を入力しアンモニア必要モル比を求める必要モル比演算手段と、前記排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値を入力しアンモニアフィードバックモル比を求めるフィードバックモル比手段と、該アンモニアフィードバックモル比と前記アンモニア必要モル比を入力しアンモニア全モル比を演算する全モル比演算手段と、該アンモニア全モル比と入口ＮＯｘ量から必要アンモニア量を演算する必要アンモニア量演算手段と、該必要アンモニア量を負荷変化率により補正し補正必要アンモニア量を出力する必要アンモニア量補正手段と、該補正必要アンモニア量と注入アンモニアフィードバック値とから注入アンモニア量調整弁制御量を出力する注入アンモニア量制御手段とを有する排煙脱硝制御装置において、
前記フィードバックモル比手段に代わり、前記排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度とアンモニア注入量を入力し、過去のアンモニアモル比と排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度との因果関係を有する自己回帰モデルにより将来の排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を予測し、予測した排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を用いてアンモニアモル比補正信号を演算して前記全モル比演算手段へ出力する予測制御手段を設け、前記必要アンモニア量演算手段が出力する必要アンモニア量を前記注入アンモニア量制御手段へ入力する手段を設けたことを特徴とする排煙脱硝制御装置。
【請求項２】
アンモニア接触還元法による排煙脱硝装置へ注入するアンモニア量を、入口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値の偏差と、出口ＮＯｘ濃度と前記出口ＮＯｘ濃度設定値の偏差とから演算したアンモニアモル比から定める排煙脱硝装置の制御方法において、
過去のアンモニアモル比と排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度との因果関係を有する自己回帰モデルにより将来の排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を予測し、予測した排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を用いて演算したアンモニアモル比を用いて前記アンモニア量を定めることを特徴とする排煙脱硝装置の制御方法。
【請求項３】
アンモニア接触還元法による排煙脱硝装置の入口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値の偏差と、必要脱硝率とから求めた前記排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度と前記出口ＮＯｘ濃度設定値との偏差によりアンモニア必要モル比を補正してアンモニア全モル比を求める排煙脱硝装置の制御方法において、
過去のアンモニアモル比と排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度との因果関係を有する自己回帰モデルにより将来の排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を予測し、予測した排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を用いて演算したアンモニアモル比補正値により前記アンモニア必要モル比を補正することを特徴とする排煙脱硝装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速負荷変動時にアンモニア注入量制御の追従性を高めた排煙脱硝制御装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来のアンモニア注入量制御装置の構成を示すブロック図である。
本図に示すように排ガス流量計１からの排ガス流量信号３３と入口ＮＯｘ濃度計２からの入口ＮＯｘ濃度信号３４を乗算器７ａで乗算して入口ＮＯｘ量信号２１を得る。一方入口ＮＯｘ濃度計２からの入口ＮＯｘ濃度信号３４及び出口ＮＯｘ濃度設定器３からの出口ＮＯｘ濃度設定信号３５を引算器８ａ及び割算器９に入力し、演算により必要脱硝率信号１０を得る。この必要脱硝率信号１０を関数発生器１１に入力し、演算により必要モル比信号１３を得る。出口ＮＯｘ濃度設定器３からの出口ＮＯｘ濃度設定信号３５と出口ＮＯｘ濃度計４からの出口ＮＯｘ濃度信号３６との偏差信号３７を引算器８ｂで求め、調節計１２ａで信号処理してフィードバックモル比信号１５を得る。このフィードバックモル比信号１５は現在計測した出口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値とから求められ偏差に基づきアンモニア必要モル比を補正し、ネガティブフィードバック的に制御するものである。必要モル比信号１３とフィードバックモル比信号１５を加算器１４ａで加算して全モル比信号１６を得て、乗算器７ａからの入口ＮＯｘ量信号２１と乗算器７ｂで乗算して必要アンモニア流量信号２２を得る。次に負荷要求信号３８を微分器１７及び二階微分器１８でそれぞれ微分演算した負荷変化率信号３９及び負荷二階微分信号４０を加算器１４ｂに入力し、乗算器７ｂからの必要アンモニア流量信号２２と加算してアンモニア流量要求信号１９を得る。このアンモニア流量要求信号１９とフィードバック値であるアンモニア流量計６からのアンモニア流量信号４１との偏差信号４２を引算器８ｃで求め、調節計１２ｂで制御出力としての処理を行い制御信号４３をアンモニア流量調節弁２０へ出力する。制御信号４３によりアンモニア流量調節弁２０を開閉することにより排煙脱硝装置へのアンモニア注入量を制御し、排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を所定の値に抑制している。この制御系は基本的に入口ＮＯｘ量信号２１に対する先行値の必要モル比信号１３、出口ＮＯｘ濃度信号３６、出口ＮＯｘ濃度設定信号３５との偏差信号３７によるフィードバックモル比信号１５の補正及び負荷要求信号３８に対する動的先行値の負荷変化率信号３９、負荷二階微分信号４０によりアンモニア注入量を制御するものである。なお、動的先行値は、アンモニア注入量の変化に対する脱硝反応を通常１０分程度補償するために設けられている。
最近では火力プラントの高速負荷変化率運転に伴い脱硝負荷の変動が急激になり、排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度設定値信号３５に対する出口ＮＯｘ濃度の追従性を向上させることが不可欠となっている。例えば、負荷上昇時には脱硝負荷の増加に対して負荷要求信号３８に対する動的先行制御によりアンモニアが大量に注入され、出口ＮＯｘ濃度は一旦出口ＮＯｘ濃度設定値に抑制できるが、脱硝負荷が一定になるとアンモニアは過剰となり脱硝率は急上昇して出口ＮＯｘ濃度は極端に低下するもののリークアンモニアが問題になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、脱硝負荷の変動が急激に変化した場合、特に負荷上昇時の動的先行制御によりアンモニアが大量に注入された後の追従性は必ずしも満足できるものではなく、必要以上にアンモニアを注入することによるリークアンモニアが増加したり消費量が大きくなる問題がある。
本発明の目的は、高速負荷変動時に排煙脱硝装置へのアンモニア注入量制御の追従性を高めることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、アンモニア接触還元法による排煙脱硝装置の入口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値を入力しアンモニア必要モル比を求める必要モル比演算手段と、前記排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値を入力しアンモニアフィードバックモル比を求めるフィードバックモル比手段と、該アンモニアフィードバックモル比と前記アンモニア必要モル比を入力しアンモニア全モル比を演算する全モル比演算手段と、該アンモニア全モル比と入口ＮＯｘ量から必要アンモニア量を演算する必要アンモニア量演算手段と、該必要アンモニア量を負荷変化率により補正し補正必要アンモニア量を出力する必要アンモニア量補正手段と、該補正必要アンモニア量と注入アンモニアフィードバック値とから注入アンモニア量調整弁制御量を出力する注入アンモニア量制御手段とを有する排煙脱硝制御装置において、前記フィードバックモル比手段に代わり、前記排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度とアンモニア注入量を入力し、過去のアンモニアモル比と排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度との因果関係を有する自己回帰モデルにより将来の排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を予測し、予測した排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を用いてアンモニアモル比補正信号を演算して前記全モル比演算手段へ出力する予測制御手段を設け、前記必要アンモニア量演算手段が出力する必要アンモニア量を前記注入アンモニア量制御手段へ入力する手段を設けたことにより達成される。
【０００５】
上記目的は、アンモニア接触還元法による排煙脱硝装置へ注入するアンモニア量を入口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値の偏差と、出口ＮＯｘ濃度と前記出口ＮＯｘ濃度設定値の偏差とから演算したアンモニアモル比から定める排煙脱硝の制御方法において、過去のアンモニアモル比と排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度との因果関係を有する自己回帰モデルにより将来の排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を予測し、予測した排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を用いて演算したアンモニアモル比を用いて前記アンモニア量を定めることにより達成される。
【０００６】
上記目的は、アンモニア接触還元法による排煙脱硝装置の入口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値の偏差と、必要脱硝率とから求めた前記排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度と前記出口ＮＯｘ濃度設定値との偏差によりアンモニア必要モル比を補正してアンモニア全モル比を求める排煙脱硝の制御方法において、過去のアンモニアモル比と排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度との因果関係を有する自己回帰モデルにより将来の排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を予測し、予測した排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を用いて演算したアンモニアモル比補正値により前記アンモニア必要モル比を補正することにより達成される。
【０００７】
上記構成は、従来の必要アンモニア量の負荷変化率による動的先行制御に代わり、過去のアンモニアモル比と排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度との因果関係をサンプリング周期毎のデータを用いて同定した自己回帰モデルにより将来の排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度を予測してアンモニア必要モル比を補正することにより、過去のデータに基づいて予測制御を行い脱硝反応の大きな遅れを補償して高速負荷変動時にもアンモニア注入量制御の追従性を高めて従来の動的先行制御によるアンモニアの大量注入を阻止し、リークアンモニア、アンモニア消費量の増加を防止することができる。予測制御により従来の出口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定値とから求められアンモニアモル比の指標であるアンモニアフィードバックモル比を求めるフィードバックモル比手段によるネガティブフィードバック的なアンモニアモル比の補正は不要となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図により説明する。
図１は本発明の実施の形態のアンモニア注入量制御装置の構成を示すブロック図である。
本図に示すアンモニア注入量制御装置は図２に示すアンモニア注入量制御装置の調節計１２ａが出力するフィードバックモル比信号１５に代わり予測制御装置３０が出力するアンモニアモル比補正信号３１を加算器１４ａへ入力し、かつ負荷変化率による補正を除いたものである。予測制御装置３０には出口ＮＯｘ濃度計４からの出口ＮＯｘ濃度信号３６とアンモニア流量計６からのアンモニア流量信号４１が入力され、過去のアンモニアモル比と排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度との因果関係をデータを用いて同定した自己回帰モデルにより将来のサンプリング周期毎の排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度が予測される。この将来の排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度と出口ＮＯｘ濃度設定信号３５との間の制御偏差の自乗積分値とアンモニアモル比のサンプリング周期毎の変化量の自乗積分値の和を最小とするようにアンモニアモル比補正信号３１が定められる。
【０００９】
次に予測制御装置３０におけるアンモニアモル比補正信号３１の演算について詳細に説明する。最初にアンモニアモル比（注入アンモニアモル数／入口ＮＯｘモル数）と排煙脱硝装置の出口ＮＯｘ濃度との因果関係を（１）式の自己回帰モデルで求める。
Ａ（ｚ~ 1）ｙ（ｋ）＝Ｂ（ｚ~ 1）ｕ（ｋ−１）……………………（１）
【００１０】
【数１】
0003546319.tif 000002
【００１１】
【数２】
0003546319.tif 000003
【００１２】
【数３】
0003546319.tif 000004
【００１３】
ｕ（ｋ−１），・ ・ ・ ・，ｕ（ｋ−ｎ）……………………………（１０）
ｙ（ｋ），・ ・ ・ ・ ・ ・，ｙ（ｋ−ｎ）……………………………（１１）
次に（１２）式の評価関数を考える。
【００１４】
【数４】
0003546319.tif 000005
【００１５】
ここで、
Ｒ：設定値
ｈ：重み係数
Ｍ：予測サンプリング数
である。
【００１６】
（１２）式を最小にする解は（１３）式で与えられる。
【００１７】
【数５】
0003546319.tif 000006
【００１８】
Ｉは単位行列である。
【００１９】
このようにして（１３）式よりアンモニアモル比補正信号３１が求められる。予測され出口ＮＯｘ濃度に基づいて定められたアンモニアモル比補正信号３１により必要モル比信号１３が補正され予測的にアンモニアモル比が確定する。アンモニアモル比補正信号３１は加算器１４ａへ図２と同様に定められた必要モル比信号１３と共に入力され全モル比信号１６が出力される。全モル比信号１６は乗算器７ｂで入口ＮＯｘ量信号２１と乗算され、アンモニア流量要求信号１９が出力される。アンモニア流量要求信号１９とアンモニア流量計６からのアンモニア流量信号４１を引算器８ｃへ入力し、偏差信号４２を求めて調節計１２ｂでＰＩＤ等の制御処理を行い、制御信号４３をアンモニア流量調節弁２０へ出力してアンモニア注入量を制御し、排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を所定値に抑制する。  本制御方式は現時点より１，２，・ ・ ・Ｍサンプリング数後の将来の排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を予測してアンモニア注入量を決定するもので、脱硝反応の大きな遅れを補償して高速負荷変動時にもアンモニア注入量制御の追従性を高めることができる。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、過去のアンモニアモル比と排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度との因果関係を同定した自己回帰モデルにより将来の排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を予測してモル比を補正することにより、脱硝反応の大きな遅れを補償して高速負荷変動時にもアンモニア注入量制御の追従性を高めて排煙脱硝装置出口ＮＯｘ濃度を所定の値に抑制すると同時にリークアンモニア、アンモニア消費量の増加を防止する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のアンモニア注入量制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】従来のアンモニア注入量制御装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  排ガス流量計
２  入口ＮＯｘ濃度計
３  出口ＮＯｘ濃度設定器
４  出口ＮＯｘ濃度計
６  アンモニア流量計
７  乗算器
７ａ  乗算器
７ｂ  乗算器
８ａ  引算器
８ｂ  引算器
８ｃ  引算器
９  割算器
１０  必要脱硝率信号
１１  関数発生器
１２ａ  調節計
１２ｂ  調節計
１３  必要モル比信号
１４ａ  加算器
１４ｂ  加算器
１５  フィードバックモル比信号
１６  全モル比信号
１７  微分器
１８  二階微分器
１９  アンモニア流量要求信号
２０  アンモニア流量調節弁
２１  入口ＮＯｘ量信号
２２  必要アンモニア流量信号
３０  予測制御装置
３１  アンモニアモル比補正信号
３３  排ガス流量信号
３４  入口ＮＯｘ濃度信号
３５  出口ＮＯｘ濃度設定信号
３６  出口ＮＯｘ濃度信号
３７  偏差信号
３８  負荷要求信号
３９  負荷変化率信号
４０  負荷二階微分信号
４１  アンモニア流量信号
４２  偏差信号
４３  制御信号
【図１】
0003546319.tif 000007
【図２】
0003546319.tif 000008