(57)【要約】【課題】  環境影響評価法を遵守しつつ、応答性がよく安定性に優れた脱硝制御を実現すること。【解決手段】  一実施形態による脱硝制御装置は、燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ３の流量を制御する。ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１は、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均とその目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する。ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２は、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力される煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、ＮＨ３流量目標値を算出して出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する機能を有するＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段と、
計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と前記ＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段から出力される煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ３の流量の目標値に相当するＮＨ３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯｘ濃度瞬時値制御手段と
を具備することを特徴とする脱硝制御装置。
【請求項２】
前記ＮＯｘ濃度瞬時値制御手段は、
前記計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と前記煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値との差からＮＨ３流量の目標値を算出するとともに、過大な積分動作によるオーバーシュートの発生を抑制するアンチワインドアップ処理を行うアンチワインドアップ計算手段と、
前記燃焼設備および前記脱硝装置の動特性モデルもしくは静特性モデルを用いて、外乱信号から前記ＮＨ３流量目標値の先行補正に使用される先行ＮＨ３注入流量を得る先行ＮＨ３注入流量計算手段と、
前記計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と前記外乱信号と前記先行ＮＨ３注入流量と当該フィードバックＮＨ３流量計算手段の帰還信号とから、前記ＮＨ３流量目標値のフィードバック制御に使用されるフィードバックＮＨ３注入流量を得るフィードバックＮＨ３流量計算手段と
を備え、前記ＮＨ３流量の目標値と前記先行ＮＨ３注入流量と前記フィードバックＮＨ３注入流量とを加算して出力することを特徴とする請求項１に記載の脱硝制御装置。
【請求項３】
前記フィードバックＮＨ３流量計算手段は、
前記脱硝装置を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを備え、前記先行ＮＨ３注入流量と前記外乱信号と前記計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と当該フィードバックＮＨ３流量計算手段の帰還信号とから、制御対象の状態を求め、求めた状態に対して所定のゲインを乗じることによりフィードバックＮＨ３注入流量を得ることを特徴とする請求項２に記載の脱硝制御装置。
【請求項４】
前記ＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段は、
前記計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から前記煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を得るＮＯｘ流量移動時間平均計算器と、
前記煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値と前記煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値との差から煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時値の目標値を算出するとともに、過大な積分動作によるオーバーシュートの発生を抑制するアンチワインドアップ処理を行うアンチワインドアップ計算手段と、
前記煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値と前記計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量と前記先行ＮＨ３注入流量と前記外乱信号と前記計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と当該フィードバックＮＯｘ濃度計算手段の帰還信号とから、前記煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値のフィードバック制御に使用されるフィードバックＮＯｘ濃度を得るフィードバックＮＯｘ濃度計算手段と
を備え、前記煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値と前記フィードバックＮＯｘ濃度瞬時設定値とを加算して出力することを特徴とする請求項２又は３に記載の脱硝制御装置。
【請求項５】
前記フィードバックＮＯｘ濃度計算手段は、
前記脱硝装置および前記ＮＯｘ濃度瞬時値制御部を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを備え、前記煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値と前記計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量と前記先行ＮＨ３注入流量と前記外乱信号と前記煙突入口ＮＯｘ濃度と当該フィードバックＮＯｘ濃度計算手段の帰還信号とから、制御対象の状態を求め、求めた状態に対して所定のゲインを乗じることによりフィードバックＮＯｘ濃度を得ることを特徴とする請求項４に記載の脱硝制御装置。
【請求項６】
前記ＮＯｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ３流量目標値に対し、少なくとも、発電プラントの負荷に応じて変化する前記脱硝装置の特性を反映させた関数から得られるゲインを乗じることにより、ＮＨ３流量目標値の修正値であるＮＨ３流量修正値を得る特性補償手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の脱硝制御装置。
【請求項７】
前記ＮＯｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ３流量目標値に対し、少なくとも、計測される前記燃焼設備の排ガス中の酸素濃度に応じて変化する前記脱硝装置の特性を反映させた関数から得られるゲインを乗じることにより、ＮＨ３流量目標値の修正値であるＮＨ３流量修正値を得る特性補償手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の脱硝制御装置。
【請求項８】
前記特性補償手段から出力されるＮＨ３流量修正値と、前記燃焼設備のＮＯｘ発生量を推定した値であるＮＯｘ発生量推定値に対して所定値を乗じた値とを比較し、値が低い方を選択してＮＨ３流量設定値として出力する低値選択器をさらに具備することを特徴とする請求項７に記載の脱硝制御装置。
【請求項９】
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ３の流量の目標値に相当するＮＨ３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段と、
計測される煙突入口ＮＯｘ濃度とその目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ３の流量の目標値に相当するＮＨ３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯｘ濃度瞬時値制御手段と、
前記ＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段から出力されるＮＨ３流量目標値と、前記ＮＯｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ３流量目標値とを比較し、値が高い方を選択して出力する選択手段と
を具備することを特徴とする脱硝制御装置。
【請求項１０】
前記ＮＯｘ濃度瞬時値制御手段は、前記外乱信号と前記煙突入口ＮＯｘ濃度と前記煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値とから、ＮＨ３流量目標値を算出して出力し、
前記ＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段は、前記煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値と前記計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量と前記外乱信号と前記計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と前記ＮＯｘ濃度瞬時値制御手段により算出される前記ＮＨ３流量目標値の先行補正に使用される先行ＮＨ３注入流量とから、ＮＨ３流量目標値を算出して出力する
ことを特徴とする請求項９に記載の脱硝制御装置。
【請求項１１】
前記ＮＯｘ濃度瞬時値制御手段は、
発電プラントの負荷が所定値未満となる低負荷時の脱硝装置を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを用いてＮＨ３流量目標値を算出して出力する第１のＮＯｘ濃度瞬時値制御手段と、
発電プラントの負荷が所定値以上となる高負荷時の脱硝装置を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを用いてＮＨ３流量目標値を算出して出力する第２のＮＯｘ濃度瞬時値制御手段と、
を備え、
発電プラントの負荷の状態に応じて、前記第１のＮＯｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ３流量目標値と前記第２のＮＯｘ濃度瞬時値制御手段から出力されるＮＨ３流量目標値のいずれか一方を選択して出力する選択手段をさらに具備することを特徴とする請求項１又は９に記載の脱硝制御装置。
【請求項１２】
燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ３の流量を制御する脱硝制御装置であって、
計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時値の目標値に相当するＮＯｘ濃度制御指令値を算出して出力する機能を有するＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段と、
前記ＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段から出力されるＮＯｘ濃度制御指令値と、当該ＮＯｘ濃度制御指令値とは異なる別のＮＯｘ濃度制御指令値を含む複数のＮＯｘ濃度制御指令値の中から、値が最も低いＮＯｘ濃度制御指令値を選択し、これを煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値として出力する機能を有するＮＯｘ濃度制御指令値選択手段と、
計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と前記煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ３の流量の目標値に相当するＮＨ３流量設定値を算出して出力する機能を有するＮＯｘ濃度瞬時値制御手段と
を具備することを特徴とする脱硝制御装置。
【請求項１３】
前記複数のＮＯｘ濃度制御指令値は、
前記ＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段から出力されるＮＯｘ濃度制御指令値のほか、
前記ＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段で使用される煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値を、前記燃焼設備から排出される排ガスの流量で割って得られるＮＯｘ濃度制御指令値と、
オペレータが手動で入力するＮＯｘ濃度制御指令値と、
発電所の負荷を示す値を所定の関数に入力して算出されるＮＯｘ濃度制御指令値と
のうちの少なくともいずれか１つを含むことを特徴とする請求項１２に記載の脱硝制御装置。
【請求項１４】
各制御手段は、それぞれ、独自の異なる演算周期で演算処理を実施することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の脱硝制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ガスタービン（ＧＴ）もしくはボイラなどの燃焼設備から排出される排ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を分解させる脱硝装置に注入するアンモニア（ＮＨ３）の流量を制御する脱硝制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備では、備えた燃焼器からＮＯｘを含む排ガスを排出し、排気熱を回収してから大気に放出する。ＮＯｘ流量による環境基準を踏まえ、環境汚染負担の軽減を図るため、脱硝装置を設置している。これは、該ＮＯｘを含む排ガスと独立に供給するＮＨ３とを脱硝装置の触媒中で反応させ、触媒の作用により窒素と水蒸気とに分解するものである。
【０００３】
図１５に一般的な脱硝制御系システムの全体構成を示す。図１５に示すように、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備から排出されるＮＯｘを含んだ排ガスは、脱硝装置の排気熱回収器内の脱硝触媒層に導入される。排ガス中のＮＯｘは、ＮＨ３供給系統から注入されるＮＨ３と、触媒の作用により反応し、水と窒素ガスに分解されるが、一部は未反応のまま煙突から放出される。放出される未反応ＮＯｘは、環境影響評価法に従ってＮＯｘ流量移動時間平均値を制限値以下に制御する必要がある（電気事業法の第三章第二節第二款の二の環境影響評価に関する特例（第四十六条の二〜第四十六条の二十三）には環境影響評価法に従うべき旨が記載されている。）。
【０００４】
一般に脱硝制御装置は、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備で発生するＮＯｘに対して、適切な量のＮＨ３を注入して煙突から排出されるＮＯｘの排出量を目標値（指令信号）に保つため、ＮＯｘ制御部とＮＨ３制御部とから構成され、それぞれ以下の様な演算処理を行う。ＮＯｘ制御部は、煙突入口の未反応ＮＯｘ濃度を計測し、その濃度を適切な値とするようなＮＨ３流量指令値を算出する。この演算には、上記未反応ＮＯｘ濃度の計測値の他に、例えば酸素濃度、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備の出口のＮＯｘ濃度、排ガス流量や、プラント制御装置からの発電機出力指令値もしくは負荷指令値（ＭＷＤ: Mega Watt Demand）等を用いる場合もある。ＮＨ３制御部は、上記ＮＨ３流量指令値と、計測されるＮＨ３流量との偏差が無くなるように、ＮＨ３流量調節弁を開閉する。具体的には、ＮＯｘ制御部はＮＯｘの目標値に従ってＮＯｘの排出量からＮＨ３の流量目標値を算出して出力し、ＮＨ３制御部はＮＨ３流量目標値に従ってＮＨ３流量を調整するようにＮＨ３流量用調節弁開度指令値を算出して出力する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４６９０６０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記脱硝制御には、以下の様な特徴があり、応答性がよく安定性に優れた制御を実現するのが難しい。まず、煙突入口ＮＯｘ濃度を検出する際に、検出遅れがあり、また、ＮＨ３流量調節弁開度を変化させてからＮＨ３ガスが触媒上に到達し反応するまでの流れの遅れがある。更に、ＮＯｘ発生量はプラントの状態変化に伴って頻繁に変動し、制御系に対する外乱となる。ＮＯｘ発生量と共にプロセス特性も大きく変化する。これは、排ガス中のＮＯｘとＮＨ３注入流量の比により触媒の効率が変化し、未反応要素ＮＯｘの残存流量や過剰ＮＨ３の残存流量が非線形に変化するためである。上記の通り、脱硝制御は技術的な問題が多いため、様々な提案が行われている。
【０００７】
図１６に上記問題を解決する脱硝制御の構成の一例を示す。図１６に示すように、煙突入口ＮＯｘ濃度設定値を予め設定しておき、脱硝装置入口ＮＯｘ推定モデルを用いて各種の情報から算出される脱硝装置入口ＮＯｘ濃度予測値と上記煙突入口ＮＯｘ濃度設定値との差に対し、燃料流量より推定した排ガス量推定値を乗算してＮＯｘ流量を算出し、これに対して化学量論的に単位変換を行って得られる基本ＮＨ３量に、ＭＷＤを用いて算出される先行ＮＨ３注入流量を加算するとともに、測定される煙突入口ＮＯｘ濃度と上記煙突入口ＮＯｘ濃度設定値とから算出されるフィードバックＮＨ３注入流量とを加算することにより、ＮＨ３流量信号の補正が行われる。これにより、上記問題を解決することができる。
【０００８】
しかしながら、先行技術においては、環境影響評価法に従ってＮＯｘ流量移動時間平均値に追従した制御を行う必要もあるのにもかかわらず、そのための対策が検討されていない。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、環境影響評価法を遵守しつつ、応答性がよく安定性に優れた脱硝制御を実現する脱硝制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
一実施形態による脱硝制御装置は、燃焼設備から排出される排ガス中のＮＯｘを分解させる脱硝装置に注入するＮＨ３の流量を制御する脱硝制御装置であって、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する機能を有するＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段と、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と前記ＮＯｘ流量移動時間平均値制御手段から出力される煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、前記脱硝装置に注入するＮＨ３の流量の目標値に相当するＮＨ３流量目標値を算出して出力する機能を有するＮＯｘ濃度瞬時値制御手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
実施形態によれば、環境影響評価法を遵守しつつ、応答性がよく安定性に優れた脱硝制御を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図。
【図２】ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２の機能構成の詳細を示す図。
【図３】フィードバックＮＨ３流量計算器６の機能構成の一例を示す図。
【図４】ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１の機能構成の詳細を示す図。
【図５】フィードバックＮＯｘ濃度計算器２１の機能構成の一例を示す図。
【図６】特性補償器３４の機能構成の一例を示す図。
【図７】特性補償器３４の機能構成の一例を示す図。
【図８】低値比較器３７の機能構成の一例を示す図。
【図９】ＮＨ３流量を増加させると分解されるＮＯｘ流量が減少する状況を示す図。
【図１０】第２の実施形態のＮＯｘ制御部に関わる構成を示す図。
【図１１】第３の実施形態のＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２に関わる構成を示す図。
【図１２】第４の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図。
【図１３】ＮＯｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１の内部構成の一例を示す図。
【図１４】第５の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図。
【図１５】一般的な脱硝制御系システムの全体構成を示す図。
【図１６】従来の脱硝制御の構成の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１４】
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態を図１乃至図９を参照するとともに前述の図１５も参照して説明する。
【００１５】
なお、第１の実施形態に係る脱硝制御系システムの概略構成は、前述の図１５に示したものと同様となるため、その説明を省略する（後述する各実施形態も同様）。
【００１６】
図１は、第１の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図である。
【００１７】
第１の実施形態に係る脱硝制御装置は、ＮＯｘ制御部４０およびＮＨ３流量制御部３５を含み、ＮＨ３流量調節弁の開度を指示する操作量にて実脱硝プラント（脱硝装置）３６に注入するＮＨ３の流量を制御する。
【００１８】
ＮＯｘ制御部４０は、実脱硝プラント３６におけるＮＨ３の流量、煙突入口ＮＯｘ濃度、煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備（ＧＴもしくはボイラなど）における排ガス流量、出口ＮＯｘ濃度、排ガス中の酸素（Ｏ２）濃度などの各種の計測値に基づき、実脱硝プラント３６に注入するＮＨ３の流量の目標値に相当するＮＨ３流量設定値を算出して出力する。
【００１９】
ＮＨ３流量制御部３５は、計測されるＮＨ３流量とＮＯｘ制御部４０から出力されるＮＨ３流量設定値との偏差が無くなるようにＮＨ３流量制御調節弁の開度を制御する。
【００２０】
実脱硝プラント３６は、ＮＨ３流量制御部３５により制御されるＮＨ３流量調節弁の開度に応じたＮＨ３流量にてＮＨ３を注入する。
【００２１】
ＮＯｘ制御部４０は、直接接続されているＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１およびＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２、特性補償器３４、ならびに低値比較器３７を含む。
【００２２】
ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１は、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備（ＧＴもしくはボイラなど）の排ガス流量を一定時間観測し、これより煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均とその目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値を算出して出力する。
【００２３】
ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２は、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力される煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、実脱硝プラント３６に注入するＮＨ３の流量の目標値に相当するＮＨ３流量目標値を算出して出力する。
【００２４】
特性補償器３４は、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２から出力されるＮＨ３流量目標値に対し、発電プラントの負荷もしくは燃焼設備の排ガス中の酸素濃度（Ｏ２濃度）に応じて変化する実脱硝プラント３６の特性を反映させた関数から得られるゲインを乗じることにより、ＮＨ３流量目標値の修正値であるＮＨ３流量修正値を得る。
【００２５】
低値比較器３７は、特性補償器３４から出力されるＮＨ３流量修正値と、外乱信号に含まれ燃料流量などから燃焼設備のＮＯｘ発生量を推定した値であるＮＯｘ発生量推定値に対して所定値を乗じた値とを比較し、値が低い方を選択してＮＨ３流量設定値として出力する。
【００２６】
図２にＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２の機能構成の詳細を示す。
【００２７】
ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２は、減算器１、アンチワインドアップ計算器２、加算器３Ａ，３Ｂ、およびフィードバックＮＨ３流量計算器６を有する。
【００２８】
減算器１は、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力される煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値から、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度を減算して出力する。
【００２９】
アンチワインドアップ計算器２は、減算器１から出力される煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値と計測される煙突入口ＮＯｘ濃度との偏差を、例えば図示しない積分器により積分し、積分値に応じてＮＨ３流量の目標値を算出するとともに、過大な積分動作によるオーバーシュートの発生を抑制するアンチワインドアップ処理を行う。
【００３０】
先行ＮＨ３注入流量計算器５は、燃焼設備および実脱硝プラント３６の動特性モデルもしくは静特性モデルを用いて、外乱信号（ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備から排出されるＮＯｘ流量や濃度の実測値や推定値、排ガス流量などから成る）からＮＨ３流量目標値の先行補正に使用される先行ＮＨ３注入流量を得る。この先行ＮＨ３注入流量計算器５は、例えば後述する制御対象モデル１５に適用する制御ゲイン１６の逆関数により先行ＮＨ３注入流量を算出するようにしてもよい。
【００３１】
加算器３Ａは、アンチワインドアップ計算器２から出力されるＮＨ３流量の目標値と先行ＮＨ３注入流量とを加算して得られる値を出力する。
【００３２】
フィードバックＮＨ３流量計算器６は、予測されるＮＨ３流量の変動特性を制御要素の一つとして組み込んだモデルを有し、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と外乱信号と先行ＮＨ３注入流量と当該フィードバックＮＨ３流量計算器２１の帰還信号とから、ＮＨ３流量目標値のフィードバック制御に使用されるフィードバックＮＨ３注入流量を得る。
【００３３】
加算器３Ｂは、加算器３Ａから出力される値と、フィードバックＮＨ３流量計算器６から出力されるフィードバックＮＨ３注入流量とを加算して得られる値をＮＨ３流量目標値として出力する。
【００３４】
図３にフィードバックＮＨ３流量計算器６の機能構成の一例を示す。
【００３５】
フィードバックＮＨ３流量計算器６は、制御対象モデル１５、制御ゲイン１６、および乗算器１７を有する。
【００３６】
制御対象モデル１５は、実脱硝プラント（脱硝装置）３６を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化したものであり、先行ＮＨ３注入流量と外乱信号と計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と当該フィードバックＮＨ３流量計算器６の帰還信号とから、制御対象の状態を求めて出力する。制御対象の状態を推定計算する具体的な計算方法としては、例えば、一般的な制御理論において周知となっているオブザーバーもしくはカルマンフィルターを用いることができる。
【００３７】
制御ゲイン１６は、制御対象モデル１５から出力される制御対象の状態を示す信号に対して乗じるべきゲインを設定したものである。この制御ゲイン１６の設定値は、例えば、一般的な制御理論において周知となっている最適レギュレータ（ＬＱＲ）を用いて計算するようにしてもよい。
【００３８】
乗算器１７は、制御対象モデル１５から出力される制御対象の状態を示す信号に対して制御ゲイン１６から出力されるゲインを乗じて得られる値をフィードバックＮＨ３注入流量として出力する。
【００３９】
図４にＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１の機能構成の詳細を示す。
【００４０】
ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１は、ＮＯｘ流量移動時間平均計算器１８、アンチワインドアップ計算器１９、減算器２０、フィードバックＮＯｘ濃度計算器２１、および加算器２２を有する。
【００４１】
ＮＯｘ流量移動時間平均計算器１８は、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量（もしくはこの量に対し、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度を乗じたもの）から煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を得る。
【００４２】
減算器２０は、予め定められた煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値から、ＮＯｘ流量移動時間平均計算器１８から出力される煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を減算して得られる値を出力する。
【００４３】
アンチワインドアップ計算器１９は、減算器２０から出力される煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均と煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値との偏差を、例えば図示しない積分器により積分し、積分値に応じて煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時値の目標値を算出するとともに、過大な積分動作によるオーバーシュートの発生を抑制するアンチワインドアップ処理を行う。
【００４４】
フィードバックＮＯｘ濃度計算器２１は、予測される煙突入口ＮＯｘ濃度の変動特性を制御要素の一つとして組み込んだモデルを有し、ＮＯｘ流量移動時間平均計算器１８から出力される煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値と、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量（もしくはこの量に対し、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度を乗じたもの）と、先行ＮＨ３注入流量と、外乱信号（ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備から排出されるＮＯｘ流量や濃度の実測値や推定値、排ガス流量などを示す信号）と、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と、当該フィードバックＮＯｘ濃度計算器２１の帰還信号とから、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値のフィードバック制御に使用されるフィードバックＮＯｘ濃度を得る。
【００４５】
加算器２２は、アンチワインドアップ計算器１９から出力される煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時値の目標値とフィードバックＮＯｘ濃度計算器２１から出力されるフィードバックＮＯｘ濃度瞬時設定値とを加算して得られる値を、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値として出力する。
【００４６】
図５にフィードバックＮＯｘ濃度計算器２１の機能構成の一例を示す。
【００４７】
フィードバックＮＯｘ濃度計算器２１は、制御対象モデル２３、制御ゲイン２４、および乗算器２５を有する。
【００４８】
制御対象モデル２３は、実脱硝プラント（脱硝装置）３６およびＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化したものであり、煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値と計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量（もしくはこの量に対し、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度を乗じたもの）と先行ＮＨ３注入流量と外乱信号と煙突入口ＮＯｘ濃度と当該フィードバックＮＯｘ濃度計算器２１の帰還信号とから、制御対象の状態を求めて出力する。制御対象の状態を推定計算する具体的な計算方法としては、例えば、一般的な制御理論において周知となっているオブザーバーもしくはカルマンフィルターを用いることができる。
【００４９】
制御ゲイン２４は、制御対象モデル２３から出力される制御対象の状態を示す信号に対して乗じるべきゲインを設定したものである。この制御ゲイン２４の設定値は、例えば、一般的な制御理論において周知となっている最適レギュレータ（ＬＱＲ）を用いて計算するようにしてもよい。
【００５０】
乗算器２５は、制御対象モデル２３から出力される制御対象の状態を示す信号に対して制御ゲイン２４から出力されるゲインを乗じて得られる値をフィードバックＮＯｘ濃度として出力する。
【００５１】
図６，図７に特性補償器３４の機能構成の一例を示す。
【００５２】
一般に、実際のプロセスにおいては、プラントの運転状態によって様々な特性変化があり、制御対象の静特性ゲインが大きく変化する場合がある。制御対象の特性変化が大きい場合には制御系の安定性が損なわれるため、何らかの対策が望まれる。そこで、本実施形態では、図６，図７に示すような特性補償器３４を設け、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２から出力されるＮＨ３流量目標値に対し、発電プラントの負荷もしくは燃焼設備の排ガス中の酸素濃度（Ｏ２濃度）に応じて変化する実脱硝プラント３６の特性を反映させた関数から得られるゲインを乗じることにより、ＮＨ３流量目標値の修正値であるＮＨ３流量修正値を得る。
【００５３】
特性補償器３４は、図６に示すように、ＭＷＤ（Mega Watt Demand：発電出力指令値）
の変化によるプラント特性の変化の影響を抑制する関数２７を有し、ＭＷＤに応じて変化する関数２７から得られるゲインを乗算器２６にてＮＨ３流量目標値に乗じることによりＮＨ３流量修正値を得る。関数２７としては、例えば実脱硝プラント（脱硝装置）３６の制御対象モデル１５の逆特性を示す関数ｆ（ｘ）を採用する。
【００５４】
さらに、特性補償器３４は、図７に示すように、排ガス中のＯ２濃度の変化によるプラント特性の変化の影響を抑制する関数２８を有し、排ガス中のＯ２濃度に応じて変化する関数２８から得られるゲインを乗算器２６にてＮＨ３流量目標値に乗じることによりＮＨ３流量修正値を得る。
【００５５】
ガスタービンプラントの場合、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度および排ガス中のＯ２濃度から以下の（１）式により算出されるＮＯｘ１６％Ｏ２換算濃度が環境規制値に用いられる。
【００５６】
ＮＯｘ１６％Ｏ２換算濃度
＝{（２１−１６）／（２１−Ｏ２濃度）}×煙突入口ＮＯｘ濃度    …（１）
一方、ボイラプラントの場合は、同様な式により、ＮＯｘ６％Ｏ２換算濃度を算出する。
【００５７】
（１）式からわかるように、Ｏ２濃度が変化するとプラント特性も変化する。そこで、本実施形態では、このような関係を利用し、ガスタービンプラントの場合は、図７に示すように関数２８として「（２１−Ｏ２濃度）／（２１−１６）」を採用する。なお、ボイラプラントの場合は、「（２１−Ｏ２濃度）／（２１−６）」を採用する。
【００５８】
特性補償器３４は、例えば図６に示す演算と図７に示す演算を同時に行う。すなわち、ＮＨ３流量目標値に対して、関数２７の出力と関数２８の出力の両方を乗じることにより、ＮＨ３流量修正値を得る。
【００５９】
図８に低値比較器３７の機能構成の一例を示す。
【００６０】
一般に、ＮＨ３流量を増加させると、分解されるＮＯｘ流量は減少する。この状況を図９に示す。横軸は「ＮＨ３注入流量／ＧＴもしくはボイラ等出口ＮＯｘ流量」（＝モル比）を示し、縦軸は「煙突入口ＮＯｘ流量」を示している。図９からわかるように、モル比が略１．５を超える領域では、ＮＨ３注入流量を増加させても煙突入口ＮＯｘ流量をこれ以上減少させることはできず、過剰にＮＨ３を注入していることになるので、このような状況は好ましくない。また、パラメータの誤差などの何らかの理由でＮＨ３流量が点線で示した量よりも大きくなる可能性があるため、何らかの対策が望まれる。そこで、本実施形態では、図８に示すような低値比較器３７を設け、特性補償器３４から出力されるＮＨ３流量修正値と、燃焼設備のＮＯｘ発生量を推定した値であるＮＯｘ発生量推定値に対して乗算器２９にて例えば１．５を乗じた値とを比較し、値が低い方を低値選択器３０により選択してＮＨ３流量設定値として得る。
【００６１】
この第１の実施形態によれば、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２の両方の機能を有するＮＯｘ制御部を設けることにより、環境影響評価法に従って煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を制限値以下に制御しつつ、応答性がよく安定性に優れた脱硝制御を行うことができる。
【００６２】
また、本実施形態では、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１にフィードバックＮＯｘ濃度計算器２１を設け、予測される煙突入口ＮＯｘ濃度の変動特性を制御要素の一つとして組み込んだモデルを用いて、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値のフィードバック制御を行っているため、予測される煙突入口ＮＯｘ濃度の変動や誤差が抑えられたより性能の良い制御を実現することができる。同様に、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２にフィードバックＮＨ３流量計算器６を設け、予測されるＮＨ３流量の変動特性を制御要素の一つとして組み込んだモデルを用いて、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値のフィードバック制御を行っているため、予測されるＮＨ３流量の変動や誤差が抑えられたより性能の良い制御を実現することができる。
【００６３】
また、本実施形態では、特性補償器３４が設けられているため、プラントの運転状態によって様々な特性が変化しても、それを補償することができ、制御系の安定性を維持することができる。
【００６４】
また、本実施形態では、低値比較器３７が設けられているため、ＮＨ３流量設定値が、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備のＮＯｘ発生量推定値の１．５倍を上限値として制約される。これにより、ＮＨ３流量は最大でＮＯｘ発生量推定値の１．５倍以内とすることができ、ＮＨ３が過剰に注入されるような事態を防ぐことができる。なお、１．５という数値は説明を判りやすくするための値であり、この値に限定されるものではない。
【００６５】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態を図１０を参照するとともに前述の各図も参照して説明する。なお、第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を付している。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００６６】
図１０は、第２の実施形態のＮＯｘ制御部に関わる構成を示す図である。
【００６７】
第１の実施形態に係る脱硝制御装置では、ＮＯｘ制御部４０に含まれるＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２とが直接に接続される構成であったが、この第２の実施形態に係る脱硝制御装置では、ＮＯｘ制御部４０に含まれるＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２とが並列に接続される構成となっている。また、この第２の実施形態に係る脱硝制御装置では、ＮＯｘ制御部４０は、選択器（切替器）３３を更に含む。
【００６８】
また、第２の実施形態では、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１は、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値を出力するのではなく、ＮＨ３流量設定値を出力する。具体的には、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１は、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から、（より具体的には、煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値と計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量と外乱信号と計測される煙突入口ＮＯｘ濃度とＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２により算出されるＮＨ３流量目標値の先行補正に使用される先行ＮＨ３注入流量とから、）煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、実脱硝プラント３６に注入するＮＨ３の流量の目標値に相当するＮＨ３流量設定値を算出して出力する。
【００６９】
また、第２の実施形態では、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２は、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力される煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値を入力するのではなく、別途、あらかじめ設定された煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値を入力する。具体的には、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２は、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度とその目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、外乱信号と煙突入口ＮＯｘ濃度と別途設定された煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値とから、実脱硝プラント３６に注入するＮＨ３の流量の目標値に相当するＮＨ３流量設定値を算出して出力する。
【００７０】
選択器３３は、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力されるＮＨ３流量設定値と、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２から出力されるＮＨ３流量設定値とを比較し、値が高い方を選択して出力する。
【００７１】
この第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる上、更に、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２の動作が不具合などにより停止した場合であってもＮＨ３の流量の目標値をＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１から得ることができるため、ＮＯｘ制御部４０としての動作をそのまま継続することができるという効果がある。
【００７２】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態を図１１を参照するとともに前述の各図も参照して説明する。この第３の実施形態は、第１の実施形態と第２の実施形態のいずれとも組み合わせて実施することができる。なお、第１，第２の実施形態と共通する要素には同一の符号を付している。以下、第１，第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００７３】
図１１は、第３の実施形態のＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２に関わる構成を示す図である。
【００７４】
第３の実施形態では、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２は、低負荷用のＮＯｘ濃度瞬時値制御部７と高負荷用のＮＯｘ濃度瞬時値制御部８に分けて構成され、更に、それぞれの出力を負荷に応じて切り替えてＮＨ３流量目標値を出力する信号切替え部３８を備えている。
【００７５】
ＮＯｘ濃度瞬時値制御部（低負荷用）７は、低負荷帯を制御対象とした動特性モデルを用いて制御ゲインが設計されている。具体的には、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部（低負荷用）７は、発電プラントの負荷が所定値未満となる低負荷時の実脱硝プラント３６を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを用いて、外乱信号と煙突入口ＮＯｘ濃度と煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値とから、ＮＨ３流量目標値を算出して出力する。
【００７６】
ＮＯｘ濃度瞬時値制御部（高負荷用）８は、高負荷帯を制御対象とした動特性モデルを用いて制御ゲインが設計されている。具体的には、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部（高負荷用）８は、発電プラントの負荷が所定値以上となる高負荷時の実脱硝プラント３６を制御対象としてその動特性もしくは静特性をモデル化した制御対象モデルを用いて、外乱信号と煙突入口ＮＯｘ濃度と煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値とから、ＮＨ３流量目標値を算出して出力する。
【００７７】
信号切替え部３８は、発電プラントの負荷の状態に応じて、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部（低負荷用）７から出力されるＮＨ３流量設定値とＮＯｘ濃度瞬時値制御部（高負荷用）８から出力されるＮＨ３流量目標値のいずれか一方を選択して出力する。
【００７８】
この信号切替え部３８では、低負荷ＮＨ３流量と高負荷ＮＨ３流量とをスムーズに切り替えてＮＨ３流量目標値を算出する。具体的には、ＭＷＤを入力すると、高負荷で１、低負荷で０を出力する関数９を用いて、切替え信号を作る。そして、この切替え信号を乗算器１０にて高負荷ＮＨ３流量に乗じた信号と、この切替え信号を減算器１２にて１から減した値を乗算器１３にて低負荷ＮＨ３流量に乗じた信号とを加算して、ＮＨ３流量目標値を算出する。
【００７９】
この第３の実施形態によれば、第１，２の実施形態と同様の効果を得ることができる上、更に、負荷帯によってプラント特性が変動しても常に良好な制御を行うことができるという効果がある。
【００８０】
＜第４の実施形態＞
第４の実施形態を図１２，図１３を参照するとともに前述の各図も参照して説明する。なお、第１の実施形態と共通する要素には同一の符号を付している。以下、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８１】
図１２は、第４の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図である。
【００８２】
第４の実施形態に係る脱硝制御装置は、ＮＯｘ制御部４０が、直接接続されたＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１およびＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２を含むほか、更に、ＮＯｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１を含む。なお、前述の特性補償器３４や低値比較器３７を更に含むように構成してもよい。
【００８３】
ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１は、計測される煙突入口ＮＯｘ流量もしくは燃焼設備の排ガス流量から煙突入口ＮＯｘ流量の移動時間平均を示す煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値を算出し、この煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均値とその目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値との偏差が無くなるように、煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時値の目標値に相当するＮＯｘ濃度制御指令値（ＳＶ値）を算出して出力する。
【００８４】
ＮＯｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１は、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力されるＮＯｘ濃度制御指令値と、当該ＮＯｘ濃度制御指令値とは異なる別のＮＯｘ濃度制御指令値を含む複数のＮＯｘ濃度制御指令値の中から、値が最も低いＮＯｘ濃度制御指令値を選択し、これを煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時値の目標値に相当する煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値として出力する。
【００８５】
ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２は、計測される煙突入口ＮＯｘ濃度と煙突入口ＮＯｘ濃度瞬時設定値との偏差が無くなるように、実脱硝プラント３６に注入するＮＨ３の流量の目標値に相当するＮＨ３流量設定値を算出して出力する。
【００８６】
ＮＨ３流量制御部３５は、前述の通り、計測されるＮＨ３流量とＮＯｘ制御部４０から出力されるＮＨ３流量設定値との偏差が無くなるようにＮＨ３流量制御調節弁の開度を制御する。実脱硝プラント３６は、前述の通り、ＮＨ３流量制御部３５により制御されるＮＨ３流量調節弁の開度に応じたＮＨ３流量にてＮＨ３を注入する。
【００８７】
ＮＯｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１には、図１３に示されているように、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１の中で計算されたＮＯｘ濃度制御ＳＶ値や、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備からの排ガス流量と発電所の負荷が入力されており、このＮＯｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１からＮＯｘ濃度瞬時設定値が決定され出力される。ＮＯｘ濃度制御ＳＶ値選択器４１に備えられる最低値選択器５３では、４つのＳＶ値信号を比較しており、これらのうちの最低値が選択されてＮＯｘ濃度瞬時設定値として出力される。その４つのＳＶ値信号は下記の通りである。
【００８８】
１．ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１から出力されるＮＯｘ濃度制御指令値（第１のＳＶ値）
２．ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１で使用される煙突入口ＮＯｘ流量移動時間平均設定値を、除算器５１にて、ＧＴもしくはボイラなどの燃焼設備から排出される排ガスの流量で割って得られるＮＯｘ濃度制御指令値（第２のＳＶ値）
３．オペレータが手動で入力するＮＯｘ濃度制御指令値（第３のＳＶ値）
４．発電所の負荷を示す値（もしくは負荷指令値）を関数５２に入力して算出されるＮＯｘ濃度制御指令値（第４のＳＶ値）
ＮＯｘ濃度瞬時設定値５として上記４つのＳＶ値の最低値を選択することにより、選択されなかった残り３つのＳＶ値に比べ、実脱硝プラント３６の排出するＮＯｘの量を少なくすることができるので、脱硝制御の目的をより効果的に達成することができる。また、いずれかのＳＶ値が不具合により得られなくなった場合でも、残りのＳＶ値が得られるので、脱硝制御をそのまま継続して行うことができ、高い信頼性を維持することができる。
【００８９】
この第４の実施形態では、もう一つの特徴があり、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２とＮＨ３流量制御部３５とが、それぞれ、独自の異なる演算周期（演算処理を実施する間隔）を持ち、それぞれの演算周期にて演算処理を実施するようになっている。
【００９０】
ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１においては、演算処理は１〜数時間の時間に渡る応答を考慮したものとする必要がある。例えば３６００秒ないしは１００００秒の応答に対して、１秒ないしはそれ以下の周期で演算処理を実施すると、演算処理が複雑になりすぎ、実装するための制御装置ハードウェアも大容量メモリや高速演算プロセッサが必要となり、また高周波成分に対するフィルタリングの課題がある等の理由で好ましくない。逆に１０分すなわち３００秒以上の演算周期とすると、その演算周期の間に発電機出力等の運転状態が大きく変動している可能性があり、それに起因するＮＯｘ排出流量変動に対応しきれず、十分な制御性能を発揮できない可能性がある。そこで本実施形態では５秒以上５分以下の演算周期とし、中でも特に３０秒周期で演算処理を実施する。
【００９１】
次に、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２においては、以下の理由により演算周期を０．２秒以上１０秒以下と定め、特に１秒周期が最も効果的である。すなわち、脱硝プロセスには検出の遅れや流れの遅れがあり、むだ時間と時間遅れの時定数の合計値は１００〜４００秒程度である。０．２秒周期よりも早い演算周期で演算処理を実施することは、前に移動時間平均値制御の演算周期について説明した事と同様な理由により、好ましくない。一方、燃焼状態の変化に伴って発生するＮＯｘは逐時変動し、この影響を効果的に取り除くためには演算周期を小さくすることが好ましい。この相反する２つの要因をガスタービンプラントに適用すると、最適な演算周期は、上述の通り、１秒周期である。
【００９２】
最後に、ＮＨ３流量制御部３５については、比較的シンプルな流量制御であり、ＮＯｘ制御に比べて演算量が少ないため、早い周期で演算処理を行ってもハードウェアの問題は少ない。そこでＮＨ３制御は制御装置の可能な範囲で早い演算周期を用いる。本実施形態では０．２秒周期とするが、これに限定するものではない。
【００９３】
この第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる上、更に、各制御部がそれぞれ各自の制御に適した演算周期を有することにより、各制御部がそれぞれ十分な制御性能を発揮することができ、全体として安定した制御を実現することができ、なお且つ、大容量メモリや高速演算プロセッサなどの設置を要することなく実現することができる。
【００９４】
＜第５の実施形態＞
第５の実施形態を図１４を参照するとともに前述の各図も参照して説明する。なお、第２の実施形態と共通する要素には同一の符号を付している。以下、第２の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００９５】
図１４は、第５の実施形態の脱硝制御に関わる構成を示す図である。
【００９６】
第５の実施形態に係る脱硝制御装置は、第２の実施形態に係る脱硝制御装置（図１０参照）と同じように、ＮＯｘ制御部４０に含まれるＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２とが並列に接続される構成となっており、また、ＮＯｘ制御部４０は選択器（切替器）３３を更に含む。ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１、ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２、選択器（切替器）３３の機能の詳細については、第２の実施形態において既に述べた通りである。
【００９７】
この第５の実施形態では、第４の実施形態の場合と同じように、ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１とＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２とＮＨ３流量制御部３５とが、それぞれ、独自の異なる演算周期（演算処理を実施する間隔）を持ち、それぞれの演算周期にて演算処理を実施するようになっている。
【００９８】
ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部３１においては、前述の通り、演算周期を５秒以上５分以下とし、例えば３０秒周期で演算処理を実施する。ＮＯｘ濃度瞬時値制御部３２においては、前述の通り、演算周期を０．２秒以上１０秒以下とし、例えば１秒周期で演算処理を実施する。ＮＨ３流量制御部３５においては、前述の通り、例えば０．２秒周期で演算処理を実施する。但し、これに限定するものではない。
【００９９】
この第５の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる上、更に、各制御部がそれぞれ各自の制御に適した演算周期を有することにより、各制御部がそれぞれ十分な制御性能を発揮することができ、全体として安定した制御を実現することができ、なお且つ、大容量メモリや高速演算プロセッサなどの設置を要することなく実現することができる。
【０１００】
なお、各実施形態では、説明の便宜上、ＮＯｘ発生源としてガスタービン（ＧＴ）もしくはボイラなどの燃焼設備を例示したが、ＮＯｘを発生するものであればＧＴやボイラ以外のものにも適用することができる。
【０１０１】
以上詳述したように、各実施形態によれば、環境影響評価法を遵守しつつ、応答性がよく安定性に優れた脱硝制御を実現することができる。
【０１０２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１０３】
１，１２，２０…減算器、３，１４，２２…加算器、４，１０，１３，１７，２５，２６…乗算器、２…アンチワインドアップ計算器、５…先行ＮＨ３注入流量計算器、６…フィードバックＮＨ３流量計算器、７…ＮＯｘ濃度瞬時値制御（低負荷用）、８…ＮＯｘ濃度瞬時値制御（高負荷用）、９…関数、１５…制御対象モデル、１６…制御ゲイン、１８…ＮＯｘ流量移動時間平均計算器、１９…アンチワインドアップ計算器、２１…フィードバックＮＯｘ濃度計算器、２３…制御対象モデル、２４…制御ゲイン、２７，２８…関数、２９…乗算器、３０…低値選択器、３１…ＮＯｘ流量移動時間平均値制御部、３２…ＮＯｘ濃度瞬時値制御部、３３…選択器（切替器）、３４…特性補償器、３５…ＮＨ３流量制御部、３６…実脱硝プラント（脱硝装置）、３７…低値比較器、３８…信号切替え部、４０…ＮＯｘ制御部、４１…ＮＯｘ濃度制御ＳＶ値選択器、５１…除算器、５２…関数器、５３…最低値選択器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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