(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の脱硝プロセスと各脱硝プロセスを制御する各制御装置とを有するグループ脱硝プロセスと、各脱硝プロセスの制御装置にそれぞれ制御用設定値を設定するグループ脱硝制御装置とを用いた脱硝制御方法において、
前記グループ脱硝制御装置は、
少なくとも各脱硝プロセスの特性データ、前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを設定するパラメータ・条件設定ステップと、
この設定ステップによって設定される前記特性データから得られる各脱硝プロセスのアンモニア使用量の２乗の和を評価関数、前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを制約条件として用い、この制約条件を満たしつつ前記評価関数を最小化する最適化演算処理を実行し、前記各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率を決定する各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップと、
このＮＯｘ配分処理ステップによって得られるＮＯｘ配分率に基づいて前記各脱硝プロセスの制御用設定値を演算し、各脱硝プロセスの制御装置に設定する設定値計算処理ステップとを有し、
各脱硝プロセスの制御装置は、それぞれ設定された前記制御用設定値に基づいて対応する脱硝プロセスを、評価関数を最小化する各アンモニア使用量となるようにアンモニア注入量を調節する運転制御を行うことを特徴とする脱硝制御方法。
【請求項２】
前記各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップは、前記特性データから得られる各脱硝プロセスのＮＯｘ発生量の総和が前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データと等しくなるようなＮＯｘ発生量に関する計算開始条件値を設定する第1のステップと、各脱硝プロセスごとにアンモニア使用量を増加させたときのＮＯｘ減少変化分を求める第２のステップと、このＮＯｘ減少変化分の大きさに応じてＮＯｘ配分率を修正する第３のステップと、この第３のステップによる配分率に基づく各脱硝プロセスの修正ＮＯｘ発生量の総和が前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データより小さいとき、それらの修正ＮＯｘ発生量に対応するＮＯｘ配分率を出力する第４のステップとを実行することを特徴とする請求項１に記載の脱硝制御方法。
【請求項３】
複数の脱硝プロセスと各脱硝プロセスを制御する各制御装置とを有するグループ脱硝プロセスと、各脱硝プロセスの制御装置に制御用設定値を設定するグループ脱硝制御装置とからなる脱硝制御装置において、
前記グループ脱硝制御装置は、
前記各脱硝プロセスのアンモニア使用量の２乗の和を評価関数とし、また前記各脱硝プロセスの排出ＮＯｘ量の総和が予め定める前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値を越えないことを制約条件とする手段と、
この制約条件を満たしつつ前記評価関数を最小化する最適化演算処理を行い、前記各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率を決定する最適化問題解法手段と、
この最適化問題解法手段により得られた各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率に基づいて前記制御用設定値を演算し、各脱硝プロセスの制御装置に設定する手段とを設け、
各脱硝プロセスの制御装置は、それぞれ設定された制御用設定値に基づいて対応する脱硝プロセスを、評価関数を最小化する各アンモニア使用量となるようにアンモニア注入量を調節する運転制御を行うことを特徴とする脱硝制御装置。
【請求項４】
複数の脱硝プロセスと各脱硝プロセスを制御する各制御装置とを有するグループ脱硝プロセスと、各脱硝プロセスの制御装置に制御用設定値を設定するグループ脱硝制御装置とからなる脱硝制御装置において、
前記グループ脱硝制御装置は、
少なくとも各脱硝プロセスの特性データ、前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを設定するパラメータ・条件設定手段と、
この設定手段によって設定される前記特性データから得られる各脱硝プロセスのアンモニア使用量の２乗の和を評価関数、前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを制約条件として用い、この制約条件を満たしつつ前記評価関数を最小化する最適化演算処理を実行し、前記各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率を決定する各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手段と、
このＮＯｘ配分処理手段によって得られるＮＯｘ配分率に基づいて前記各脱硝プロセスの制御用設定値を演算し、各脱硝プロセスの制御装置に設定する設定値計算処理手段とを設け、
各脱硝プロセスの制御装置は、それぞれ設定された制御用設定値に基づいて対応する脱硝プロセスを、評価関数を最小化する各アンモニア使用量となるようにアンモニア注入量を調節する運転制御を行うことを特徴とする脱硝制御装置。
【請求項５】
前記各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手段は、前記特性データから得られる各脱硝プロセスのＮＯｘ発生量の総和が前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データと等しくなるようなＮＯｘ発生量に関する計算開始条件値を設定する設定手段と、各脱硝プロセスごとにアンモニア使用量を増加させたときのＮＯｘ減少変化分を求めるＮＯｘ減少変化分演算手段と、このＮＯｘ減少変化分の大きさに応じてＮＯｘ配分率を修正する配分率修正手段と、この配分率に基づく各脱硝プロセスの修正ＮＯｘ発生量の総和が前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データより小さいか否かを判断し、小さいときそれらの修正ＮＯｘ発生量に対応するＮＯｘ配分率を出力する判断手段とを設けた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】
請求項４に記載の脱硝制御装置において、
前記グループ脱硝制御装置は、
前記各脱硝プロセスを含むプラントの運転データ、運転開始前または運転中の運転データから求められる前記各脱硝プロセスの特性データ等を記憶するデータ記憶手段と、このデータ記憶手段に記憶される特性データの中から同一の脱硝プロセスの過去特性データ及び前記運転データから得られる今回特性データとを読み出して比較表示し、或いは複数の脱硝プロセスの特性データを読み出して比較表示し、或いは種々の異なる運転データであるパラメータを考慮して得られた脱硝プロセスの特性データを読み出して二次元または三次元にて比較表示する表示制御手段とを設けたことを特徴とする脱硝制御装置。
【請求項７】
請求項４に記載の脱硝制御装置において、
前記グループ脱硝制御装置は、
前記各脱硝プロセスを含むプラントの運転データ、運転開始前または運転中の運転データから求められる前記各脱硝プロセスの特性データ、前記運転データの少なくともアンモニア注入量とＮＯｘ発生量の第1のモル比とＮＯｘ排出量と前記ＮＯｘ発生量との第２のモル比との関係の近似式データ等を記憶するデータ記憶手段と、入力指示のもとに入力される前記第１または第２のモル比に基づき、前記データ記憶手段に記憶される前記近似式により前記第２または第１のモル比を計算する手段と、この計算結果を順次テーブル化し表示する表示制御手段とを備えたことを特徴とする脱硝制御装置。
【請求項８】
前記各脱硝プロセスの特性データとしては、プラント運転前に予め確認する各脱硝プロセスの特性データまたは前記各脱硝プロセスを含むプラントの運転データであるオフライン時またはオンライン時のアンモニア注入量とＮＯｘ発生量のモル比とＮＯｘ排出量と前記ＮＯｘ発生量とのモル比との多項式の関係から求める各脱硝プロセスの特性データを用いることを特徴とする請求項４、請求項６及び請求項７の何れか１つに記載の脱硝制御装置。
【請求項９】
前記各脱硝プロセスの特性データは、プラントから得られる運転データのうち、アンモニア注入量，ＮＯｘ発生量およびＮＯｘ排出量以外のプロセス量から求める各脱硝プロセスの特性データを用いることを特徴とする請求項４、請求項６及び請求項７の何れか１つに記載の脱硝制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一軸型・多軸型の複合プラント、一台以上のガスタービン発電設備をもつシンプルサイクルプラントその他ＮＯｘを発生する各種の発電プラントに設置される脱硝プロセスに利用される脱硝制御方法およびその制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の複合プラント、シンプルサイクルプラントその他の発電プラントは、燃料の種類に応じて、燃焼排ガス中に様々な有害物質が含まれており、大気に放出する前にその物質を除去する必要がある。その中でも、特にＮＯｘの除去は非常に重要な技術的課題となっている。
【０００３】
ＮＯｘを取り除く最も一般的な方法は、触媒に気化したアンモニアを吹きかけてアンモニアを活性化し、ＮＯｘと反応させて無害な窒素ガスと水蒸気とに分解させる方法である。このＮＯｘを分解させる反応を脱硝反応と言い、この脱硝反応を実現するプロセスを脱硝プロセスと呼んでいる。
【０００４】
この脱硝プロセスには次のような特徴をもっている。
【０００５】
（１）  アンモニアの注入量を増加させると、残存するＮＯｘ量は減少する。
【０００６】
（２）  アンモニアを多量に注入しても、ＮＯｘを１００％取り除くことはできないこと。
【０００７】
（３）  アンモニアと触媒・ＮＯｘとの脱硝反応は化学反応であり、排気ガスの温度・流量・圧力やアンモニア・ＮＯｘの濃度等の変動により反応の特性が変化する。つまり、非線形性が非常に強い反応系であること。
【０００８】
（４）  脱硝触媒部の入・出口側ＮＯｘ濃度は、常時測定されているか、或いは推定値が計算されている。測定の場合には、検出部のハードウエア上の制約から、非常に大きな無駄時間が発生する（数十秒程度）。
【０００９】
一方、以上のような特徴とは別に、発電所から排出されるＮＯｘについて厳しい制約が存在する。
【００１０】
すなわち、発電所から排出されるＮＯｘは、地方自治体などにより様々な種類の制約値が課せられているが、大別すると、複数のＮＯｘ発生源ないしは複数の脱硝プロセスに対して課される制約と、個別ＮＯｘ発生源ないしは脱硝プロセスに対して課される規制とに分けられる。
【００１１】
以下、複数のＮＯｘ発生源ないしは複数の脱硝プロセスをグループと総称し、単独のＮＯｘ発生源ないしは脱硝プロセスを個別プロセスと総称する。
【００１２】
グループから排出されるＮＯｘの制約は、グループ全体の総流量あるいは総合的な濃度の制約値となるが、それは瞬間的な流量（瞬時値）であったり、ある一定時間の流量平均値（移動時間平均値）であったりする。
【００１３】
また、個別ＮＯｘ発生源に対する規制は、各ＮＯｘ発生源ごとの流量、濃度、実測値、計算値の何れかであったり、あるいは瞬時値であったり、さらに移動時間平均値である場合もある。
【００１４】
従って、脱硝プロセスは、以上のような特徴をもつ反面、要求される種々の規制に対処しなければならない。
【００１５】
そこで、従来、以上のような状況を踏まえつつ次のような脱硝制御方法ないし脱硝制御装置が提案されている。
【００１６】
発電所から排出されるＮＯｘの制約には、グループ全体に対して課せられる制約と個別プロセスに対して課せられる規制とがあり、それぞれに対処するための制御がなされている。
【００１７】
グループ全体に対する制御は、系列脱硝制御、グループ脱硝制御、ユニット脱硝制御、統括脱硝制御などと呼ばれている。なお、発電所全体を１つのグループと見なす場合もあり、発電所内に複数のグループが存在する場合もある。また、個別ＮＯｘ発生源に対処するための制御が別に行われるのが一般的であり、この場合にはＮＯｘ制御、軸ＮＯｘ制御、個別脱硝プロセス制御などと呼ばれている。
【００１８】
ここで、取り上げる複数の脱硝プロセスに関する制御は、グループ全体に対する制御を説明するが、これは系列脱硝制御、統括脱硝制御およびユニット脱硝制御を含む概念である。
【００１９】
従来、各ユニットごとの脱硝制御方法およびその制御装置に関しては、多数の提案がなされている。例えば特開平１０−１１６１０５号公報、特開平１０−１５３５４号公報、特開平９−８７０号公報、特開平８−３３４２１４号公報、特開平８−２８１０６１号公報、特開平８−２５７３７１号公報などである。しかし、これらの方法及び装置は、系外へ排出されるＮＯｘ量を計測し、この計測値と予め定められる制約値に相当する設定値との偏差を算出し、その偏差を解消するために例えばＰＩＤ制御器等のごとき補償器を用いて調節演算を行って操作信号を取出すフィードバック制御系と、発生したＮＯｘ量に応じて予測先行的にアンモニア注入量を変化させるフィードフォワード制御系とを組合せることにより、系外へ排出するＮＯｘ量を予め課せられている規制値を越えないように制御するものである。つまり、この種の先行技術は、一般的な制御手法を採用し、排ガス中に含まれるＮＯｘ量に応じてアンモニア注入流量を調整し、系外へ排出するＮＯｘ量の低減化を図るものである。
【００２０】
なお、このフィードバック制御系とフィードフォワード制御系との組合せ方法にも種々の種類があり、またフィードバック制御部分、フィードフォワード制御部分は、一般的な予測制御、ファジィ制御であったり、シミュレータを用いたものなど、様々な制御の提案が出されている。
【００２１】
次に、従来のグループ脱硝制御装置としては、第1の先行技術（特公昭６３−６２２５１号公報）、第2の先行技術（特開平６−２５７４２５号公報）および第3の先行技術（特開平７−１６３８３５号公報）等があり、これらは主としてガスタービンを用いた発電プラントを対象とする。
【００２２】
（１）  第１の先行技術によるグループ全体のＮＯｘ排出量制御について。
【００２３】
このグループ脱硝制御装置は、一台のガスタービン発電機と一台ないし複数台の排熱回収ボイラ・蒸気タービンとで構成されている複合発電システム、または一台以上のガスタービン発電機からなるシンプルサイクルなどを備えた発電プラントに適用され、これら各システムを1ユニットと呼ぶことにする。
【００２４】
複合発電プラントやガスタービンシンプルサイクルプラントは、数ユニットずつのグループ毎に取り扱われる場合が多い。例えば発電出力要求値や有害ガスの排出量規制値などは1グループ当りの数値が問題となる。このグループを系列と呼ぶ。
【００２５】
ところで、ガスタービン起動中および停止中は、排気ガス温度が脱硝反応プロセスに必要な温度よりも低いので、脱硝制御が不可能な状態にある。そこで、グループ内に起動・停止運転中のユニットが存在する場合、予めそれ以外のユニットのＮＯｘ排出量を減らしておけば、グループ全体のＮＯｘ排出量を規制値以下に抑えることが可能である。
【００２６】
第1の先行技術は、起動・停止を考慮したグループ全体の脱硝制御を行うグループ脱硝制御装置であり、その構成は図８に示す通りである。
【００２７】
この制御装置１００は、ガスタービン起動時および停止時の制御不能なＮＯｘ排出量パターンをそれぞれ記憶するパターン保持器１０１，１０２が設けられ、さらにグループ全体のＮＯｘ排出量設定値（規制値）が入力され、設定値演算器１０３は、ＮＯｘ排出量検出値であるプロセス量（瞬時値，移動時間平均排出量）とグループ全体に対して課せられるＮＯｘ排出量規制値である設定値とを比較し、その偏差に基づいてプロセス量が規制値を越えないような操作信号を求めた後、運転軸数信号ｎのもとに当該操作信号を除算し、各ユニットのＮＯｘ排出量設定値を取得する構成である。
【００２８】
このとき、設定値演算器１０３は、起動・停止スケジュール信号から起動・停止と判断されたとき、パターン保持器１０１，１０２のパターンに基づき、グループ全体ＮＯｘ排出量設定値から起動・停止中のＮＯ制御不可能なユニットから排出されるＮＯｘ量を減算し、その減算結果のＮＯｘ量を、残りの制御可能なユニットに対して均等にＮＯｘ排出量設定値として送出する。
【００２９】
なお、ガスタービンの起動・停止のスケジュールは事前に計算され決定されていることが多い。そのため予めユニット毎のスケジュールを把握しておき、現在運転中のユニットのＮＯｘ排出量を減らすのに必要な時間Ｔだけ遡って、制御不能となるＮＯｘ量に基づいて計算しＮＯｘ排出量設定値を得るようにすれば、スケジュール通りの運転が可能となる。
【００３０】
（２）  第２の先行技術によるグループ全体のＮＯｘ排出量制御について。
【００３１】
第1の先行技術では時間Ｔの算出方法が決められていないが、第２の先行技術では、脱硝プロセスの動特性モデルを用いることにより、将来の状態を予測計算し、その計算結果に従って時間Ｔを決定する技術である。
【００３２】
（３）  第３の先行技術によるグループ全体のＮＯｘ排出量制御について。
【００３３】
このグループ脱硝制御装置は、図９に示すようにＮＯｘ移動時間平均排出量制御部１１１、ＮＯｘ瞬間排出量制御部１１２、アンモニア瞬間排出量制御部１１３およびアンモニア移動時間平均排出量制御部１１４を設け、そのうちＮＯｘ移動時間平均排出量制御部１１１には第1軸および第2軸ＮＯｘ瞬間排出量測定値１１５，１１６の加算出力１１７と系列ＮＯｘ移動時間平均排出量規制値１１８とが導入され、ＮＯｘ瞬間排出量制御部１１２には同じく加算出力１１７と系列ＮＯｘ瞬間排出量規制値１１９とが導入され、さらにアンモニア瞬間排出量制御部１１３には第1軸および第2軸アンモニア瞬間排出量測定値１２０，１２１の加算出力１２２と系列アンモニア瞬間排出量規制値１２３とが導入され、またアンモニア移動時間平均排出量制御部１１４には前記加算出力１２２と系列アンモニア移動時間平均排出量規制値１２４とが導入され、これら各制御部１１１〜１１４から移動時間平均および瞬間値によるＮＯｘ設定値１２５〜１２８を取出す。なお、各制御部１１１〜１１４には濃度,流量が導入される場合もある。
【００３４】
そして、これら設定値１２５〜１２８はそれぞれ低位優先器１３０および高位優先器１３１，１３２で比較することにより、各設定値のうち一番厳しい値を選択し、運転軸数信号ｎのもとに、各軸，ひいては各ユニットのＮＯｘ排出量設定値を取出す構成である。
【００３５】
従って、このグループ脱硝制御装置は、昨今の環境に対する関心の高まりとともにＮＯｘ関係の規制が多様化されてきているが、これに対処すべく複数の制約条件として、ＮＯｘの瞬時値、移動時間平均値、濃度、流量などが用いられ、また未反応のまま系外へ放出されるアンモニア分についても同様に瞬時値、移動時間平均値、濃度、流量などをそれぞれ管理・規制する制御技術である。
【００３６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、以上のような先行技術のうち、例えば第1，第３の先行技術は、グループ内の各脱硝プロセスおよびＮＯｘ発生源の特性が等しいことを前提としているが、実際上，各脱硝プロセスやＮＯｘ発生源の特性はそれぞれ異なるのが一般的である。
【００３７】
また、発電プラントにおける運用面の多様化に伴い、個別ユニットを別な運転条件で運転する必要性が増えているが、その場合には同じグループ内の各脱硝プロセスを同じ条件で運転する必然性もない。
【００３８】
さらに、第２の先行技術は、時間的な応答変化について考察されているものの、時間的な応答変化が落ち着いている状態や定常状態等については検討されていない。
【００３９】
従って、これら脱硝制御装置は、個別脱硝プロセスの特性が異なる場合や個別脱硝プロセスに入ってくるＮＯｘ流量ないし濃度が異なる場合、系外へ排出されるＮＯｘが最小になり、かつ、アンモニア消費量が最小になる点は、従来技術により決定される等配分点でなくなる。このことは、グループ全体から考えたとき、過剰なアンモニアが消費されていることを意味し、経済的に大きな損失となる。
【００４０】
しかも、アンモニアの注入に際し、余分となったアンモニア分がＮＯｘに反応せずに大気中に放出されるので、環境の面からも好ましくない。
【００４１】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、脱硝プロセスの特性を有効に活用しつつ、グループ全体でアンモニア消費量を最小化し、かつ、グループ全体に課される制約を満たす制御を実現する脱硝制御方法およびその制御装置を提供することにある。
【００４２】
また、本発明の他の目的は、脱硝プロセス・ユニットを含むプラントの運転データを用いて、オフラインまたはオンラインで脱硝プロセスの特性を求める脱硝制御装置を提供することにある。
【００４３】
さらに、本発明の他の目的は、脱硝プロセスの特性を容易に確認可能とする脱硝制御装置を提供することにある。
【００４５】
【課題を解決するための手段】
（１）  本発明に係る脱硝制御方法は、複数の脱硝プロセスと各脱硝プロセスを制御する各制御装置とを有するグループ脱硝プロセスと、各脱硝プロセスの制御装置に制御用設定値を設定するグループ脱硝制御装置とを用いた脱硝制御方法において、
前記グループ脱硝制御装置は、少なくとも各脱硝プロセスの特性データ、前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを設定するパラメータ・条件設定ステップと、この設定ステップによって設定される前記特性データから得られる各脱硝プロセスのアンモニア使用量の２乗の和を評価関数、前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを制約条件として用い、この制約条件を満たしつつ前記評価関数を最小化する最適化演算処理を実行し、前記各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率を決定する各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップと、このＮＯｘ配分処理ステップによって得られるＮＯｘ配分率に基づいて前記各脱硝プロセスの制御用設定値を演算し、各脱硝プロセスの制御装置に設定する設定値計算処理ステップとを有し、
各脱硝プロセスの制御装置がそれぞれ設定された制御用設定値に基づいて対応する脱硝プロセスを、評価関数を最小化する各アンモニア使用量となるようにアンモニア注入量を調節する運転制御を行う脱硝制御方法である。
【００４６】
この発明は、以上のような手段を講じたことにより、グループ脱硝プロセスから排出されるＮＯｘ量を適切に保持しつつアンモニア消費量を最小化することが可能である。
【００４７】
（２）  前記各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップとしては、ＮＯｘ発生量に関する計算開始条件値を設定した後、各脱硝プロセスごとにアンモニア使用量を増加させたときのＮＯｘ減少変化分を求め、このＮＯｘ減少変化分の大きさに応じてＮＯｘ配分率を修正し、この各脱硝プロセスの修正ＮＯｘ発生量の総和が前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データより小さいとき、それらの修正ＮＯｘ発生量に対応するＮＯｘ配分率を出力するようにすれば、各脱硝プロセスの能力を考慮しつつアンモニア消費量を最小化しつつＮＯｘを抑制した状態で運転することが可能となる。
【００４８】
（３）  さらに、本発明に係る脱硝制御装置は、前記（１）項および（２）項の脱硝制御方法を実施する手段を備えた構成とすることもできる。
【００４９】
例えば前記（１）項の脱硝制御方法を実施する脱硝制御装置としては、少なくとも各脱硝プロセスの特性データ、前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを設定するパラメータ・条件設定手段と、この設定手段によって設定される前記特性データから得られる各脱硝プロセスのアンモニア使用量の２乗の和を評価関数、前記グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量規制値データを制約条件として用い、この制約条件を満たしつつ前記評価関数を最小化する最適化演算処理を実行し、前記各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率を決定する各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手段と、このＮＯｘ配分処理手段によって得られるＮＯｘ配分率に基づいて前記各脱硝プロセスの制御用設定値を演算し、各脱硝プロセスの制御装置に設定する設定値計算処理手段とを備えた構成とする。
【００５０】
（４）  さらに、本発明に係る脱硝制御装置は、前記（３）項に記載する構成要素に新たに、各脱硝プロセスを含むプラントの運転データ、運転開始前または運転中の運転データから求められる前記各脱硝プロセスの特性データ等を記憶するデータ記憶手段と、このデータ記憶手段に記憶される特性データの中から同一の脱硝プロセスの過去特性データ及び前記運転データから得られる今回特性データとを読み出して比較表示し、或いは複数の脱硝プロセスの特性データを読み出して比較表示し、或いは種々の異なる運転データであるパラメータを考慮して得られた脱硝プロセスの特性データを読み出して二次元または三次元にて比較表示する表示制御手段とを設けた構成とすることにより、脱硝プロセスの特性状態を一目瞭然に把握でき、監視，制御、さらに経済性の観点から有効なものとなる。
【００５１】
さらに、予め運転データの中の少なくともアンモニア注入量とＮＯｘ発生量の第1のモル比とＮＯｘ排出量と前記ＮＯｘ発生量との第2のモル比との関係の近似式データを記憶し、入力される第１または第2のモル比に基づき、前記近似式により前記第2または第１のモル比を順次計算しテーブル化し、そのテーブル内容を表示してもよい。
【００５２】
なお、前記各脱硝プロセスの特性データは、アンモニア注入量、ＮＯｘ発生量およびＮＯｘ排出量以外に種々のプロセス量を用いて求めることができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る脱硝制御方法およびその制御装置の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００５４】
（第1の実施の形態）
図１は本発明に係る脱硝制御方法の一実施の形態を説明する図である。
【００５５】
この脱硝制御方法は、例えば複数のユニットにそれぞれ設置される各脱硝プロセスからなるグループ脱硝プロセスに適用するグループ脱硝制御であって、ここで言うグループ脱硝制御とは、前述したように系列脱硝制御、ユニット脱硝制御、統括脱硝制御、さらには単独のＮＯｘ発生源であるにも拘らず、複数に分岐される煙道にそれぞれ脱硝プロセスが設置されるプラントのユニット脱硝制御などを含む概念である。
【００５６】
このグループ脱硝制御方法は、各個別脱硝プロセスに対応する軸制御装置に与える最適な設定値を演算し、得られた設定値を各軸制御装置に設定する方法であり、大きく分けると図1に示すように、個別脱硝プロセスに必要な特性及び条件などを設定するパラメータ・条件データ設定ステップＳ１と、これらパラメータおよび条件設定データのもとに最適化処理によってグループから排出されるＮＯｘ量を適切な状態に抑制し、かつ、アンモニア使用量を最小化するために、各脱硝プロセスに対するＮＯｘ配分率を求める各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップＳ２と、各脱硝プロセスに対するＮＯｘ配分率に基づいて、各個別脱硝プロセスに対する設定値を計算処理する設定値計算処理ステップＳ３とからなり、以下、各ステップについて詳細に説明する。
【００５７】
Ａ．  パラメータ・条件データ設定ステップＳ１について
このデータ設定ステップＳ１は個別脱硝プロセスの特性、条件などを設定する処理ステップであって、個別脱硝プロセスの特性は図1に示す如く例えばＮＯｘ排出量ＮＯｘoutとＮＯｘ発生量ＮＯｘinとのモル比ｘ＝ＮＯｘout／ＮＯｘinを横軸とし、アンモニア注入量ＮＨ3inとＮＯｘ発生量ＮＯｘinとのモル比ｙ＝ＮＨ3in／ＮＯｘinを縦軸とする，いわゆる各軸脱硝反応特性が設定される。モル比に代えて濃度比または体積流量比であってもよい。
【００５８】
また、同図においてf1（x）〜fn（x）は各脱硝プロセスの特性を表し、ｎは個別脱硝プロセスの数であって、１≦ｉ≦ｎの関係にある。その他、グループ全体のＮＯｘ排出量設定値ｒ、ユニット・脱硝プロセスを含むプラントの運転データであるプロセス量（ＮＯｘ発生量，排ガス流量その他多くの物理量を含む）および追加制約条件などが入力設定される。なお、グループ全体のＮＯｘ排出量設定値ｒは規制値に相当するものであって、規制の種類は特に限定されるものでなく、例えば流量，濃度,実測値，計算値，或いは瞬時値，移動時間平均値の何れであっても、有効性を損なわない限りにおいて全て包括する概念である。また、追加制約条件としては例えば各ユニットから排出されるＮＯｘ量の最小値などが挙げられる。
【００５９】
従って、パラメータ・条件データ設定ステップＳ１は、以上述べたように最適化処理に必要な各種のデータを設定し、各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップＳ２に入力する。
【００６０】
Ｂ．  各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップＳ２について
この各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップＳ２は、パラメータ・条件データ設定ステップＳ１から与えられるパラメータ,条件データなどを用いて、ｎ個のユニット、ひいてはｎ個の脱硝プロセスに対するＮＯｘの配分を決定する処理であって、次のような最適化処理を行う。
【００６１】
以下、機能を分かりやすく説明するために、例えば各ユニットから発生するＮＯｘ発生量が同一であり、各脱硝プロセスの特性が異なる場合の例について説明する。
【００６２】
ｂ１０．仮定
説明を簡単にするために、以下の仮定を満たすグループ脱硝プロセスの最適化処理の例を対象とする。
【００６３】
ｂ１１：グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量に対する瞬時値の流量は制約条件として課せられている。
【００６４】
ｂ１２：脱硝プロセスの特性は、図1に示すようにＮＯｘのモル比とアンモニアのモル比のみによって決まること。
【００６５】
ｂ１３：追加制約条件は、各ユニットから排出されるＮＯｘの最小値ｏのみとする。つまり、各ユニットから排出されるＮＯｘ量ｏｉは最小値ｏよりも大きくなくてはならないこと。このことは、ｏ＝０の場合にはどんなに多量のアンモニアを注入しても、ＮＯｘ排出量は負にならないことを意味する。ここで、ｏｉはｉ番目の脱硝プロセスから排出されるＮＯｘの体積流量を意味する。
【００６６】
ｂ１４：各ユニット・各脱硝プロセスを含むプラントのプロセス量は、例えばＮＯｘ発生量および排ガス流量であるとする。
【００６７】
ｂ１５：各脱硝プロセスの配分計算は、非線形計画法を用いる。
【００６８】
ｂ１６：配分処理結果、最適なアンモニアとＮＯｘとのモル比が得られるものとする。
【００６９】
ｂ１７：各ユニットの脱硝制御では、排出されるＮＯｘ流量設定値が必要であるとする。
【００７０】
ｂ１８：脱硝プロセスｎ＝３とする。
【００７１】
ｂ２０．物理的な関係式
今、ｉ番目の脱硝プロセスで使用するアンモニアの体積流量ｈｉ、ｉ番目の脱硝プロセスの触媒入口ＮＯｘ体積流量ｇｉ、ｉ番目の脱硝プロセスから排出されるＮＯｘの体積流量ｏｉ、ｉ番目の脱硝プロセスの特性ｘｉ，ｙｉとすると、これらの間には次のような関係が成立するものとする。
【００７２】
ｙｉ＝ｏｉ／ｇｉ                                  ……（１）
∴ｏｉ＝ｙｉ＊ｇｉ                                ……（１ａ）
ｘｉ＝ｈｉ／ｇｉ                                  ……（２）
∴ｈｉ＝ｘｉ＊ｇｉ                                ……（２ａ）
これとは別に、ｆｉ(ｘ)＝ａｉｏｉ2＋ｂｉｏｉ＋ｃと前記（２）式とから、
∂ｆｉ／∂ｈｉ＝２（ａ／ｇｉ2）＊ｏｉ＋ｂｉ／ｇｉ  ……（３）
なる式が得られる。
【００７３】
ｂ３０．最適化問題の定式化
今、最適化の指標である評価関数Ｊは、
Ｊ＝ｈ１2＋ｈ２2＋ｈ３2                            ……（４）
なる式で表わす。これは3個の脱硝プロセスに対するアンモニア使用量の２乗の和をもって表わされる。
【００７４】
一方、制約条件は、グループ脱硝プロセス全体のＮＯｘ排出量設定値(規制値）がｒ、各脱硝プロセス１〜３から排出されるＮＯｘの体積流量がｏ１，ｏ２，ｏ３であるので、
ｏ１＋ｏ２＋ｏ３≦ｒ                              ……（５）
の関係になければならない。但し、
ｏ１≧０、ｏ２≧０、ｏ３≧０                      ……（５ａ）
である必要がある。すなわち、グループ脱硝制御の目的は、制約条件を満たしつつ評価関数を最小化する排出ＮＯｘの体積流量ｏ１，ｏ２，ｏ３を決定することにある。
【００７５】
ｂ４０．最適な配分を得るアルゴリズム
ｂ４１：このアルゴリズムの実行に際し、前記（５）式を満足させるための最初の値（計算開始条件値）ｏ１（０），ｏ２（０），ｏ３（０）を適当に定めて設定する必要がある。ここでは、制約条件に基づき、ｏ１（０）＝ｏ２（０）＝ｏ３（０）＝（１／３）ｒを計算開始条件値として設定する。
【００７６】
ｂ４２：Ｊの∂Ｊ／∂ｏ（変数に対する傾きないし変化分）を計算する。つまり、ここでは、以上のような計算開始条件値のもとに、各脱硝プロセスに対してアンモニアの注入量を少しずつ増加させたときの各軸ないし各脱硝プロセスのＮＯｘ発生量がどの程度減少したかを表わす変化分を演算するものであって、下記する（６）式によって計算する。
【００７７】
【数１】
0004057750.tif 000002
【００７８】
ｂ４３：各脱硝プロセスのＮＯｘ流量ｏｉの更新
ここでは、計算開始条件値のもとにアンモニアを少しずつ増加注入させたときの各脱硝プロセスのＮＯｘ減少傾きないし減少変化分を求めた後、このＮＯｘ減少変化分の大きい脱硝プロセスには大きなＮＯｘ配分率、ＮＯｘ減少変化分の小さい脱硝プロセスには小さいＮＯｘ配分率を求めて、下式に従って次回の修正ＮＯｘ流量∧（ハット）ｏｉ（１）（但し、ｉ＝１，２，３）を求める。
【００７９】
【数２】
0004057750.tif 000003
【００８０】
すなわち、この（７ａ）式、（７ｂ）式、（７ｃ）式は、制約条件（５）式及び（５ａ）式を満たすように、最小値との比較を行って∧（ハット）ｏｉ（１）を求めている。ここで、αは予め決めた値ないし直線探索アルゴリズムにより決定される係数である。
【００８１】
ｂ４４：制約条件の確認と条件不可時の処理
以上のような（７ａ）式〜（７ｃ）式によって修正された∧（ハット）ｏｉ（１）が制約条件（５）式を満たしているかどうかを確認する。ここで、制約条件を満たしている場合にはその修正値であるＮＯｘ流量ｏｉ（１）であるＮＯｘ配分率を採用し、満たしていない場合には下式により∧（ハット）ｏｉ（１）を修正しＮＯｘ流量ｏｉ（１）を求める。
【００８２】
【数３】
0004057750.tif 000004
【００８３】
この（８ａ）式〜（８ｃ）式から得られる値は各脱硝プロセスに対して排出してもよいＮＯｘ量ｏ１（１）〜ｏ３（１）であって、ＮＯｘ配分率ｗ１，ｗ２、ｗ３に相当する値となる。
【００８４】
ｂ４５：収束判定
さらに、計算終了条件を満足したか否かを判定し、満足していない場合には前記ｂ４２〜ｂ４４の処理を繰り返し行う。計算終了条件としては、予め定めた計算回数を越えた場合、ｏｉ（ｋ＋１）とｏｉ（ｋ）との大きさの差が予め定めた値よりも小さくなった場合、ｏｉ（ｋ＋１）とｏｉ（ｋ）とを使ってＪの値を計算し、その差が予め定めた値よりも小さくなった場合などが挙げられる。なお、何れの条件にも該当しない場合は、ｏｉ（１）を初期値としてｄ４３に戻り、ｄ４５まで繰り返し、各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率を求める。ｋは処理回数を意味する。なお、図1においてｘａｉはｉ番目の脱硝プロセスに課される制約値である。
【００８５】
Ｃ．  設定値計算処理ステップＳ３について
以上のようにして各脱硝プロセスのＮＯｘ配分率ｗ１〜ｗ３＝ｏ1〜ｏ3（ｏ1〜ｏ3：体積流量）を求めた後、各脱硝プロセスの制御装置１５の設定値を求めるが、これらの設定値ｓｖ１，ｓｖ２，ｓｖ３は各脱硝プロセスの制御装置１５で何の設定値を必要とするかによって異なる。以下、異なる２つの方法について述べる。
【００８６】
イ．各脱硝プロセスの制御装置１５で使用しているＮＯｘ制御設定値が体積流量に関するものであれば、ｏ1〜ｏ3をそのままｓｖ１〜ｓｖ３として使用する。
【００８７】
ロ．各脱硝プロセスの制御装置１５で使用しているＮＯｘ制御設定値がモル比＝（アンモニア注入量／ＮＯｘ発生量）→ｓｖ１〜ｓｖ３である時、各脱硝プロセスの特性関数を用いてｏ1〜ｏ3→ｓｖ１〜ｓｖ３を計算する。
【００８８】
その他、各脱硝プロセスに対するＮＯｘ配分率ｗ１，ｗ２，ｗ３と対応するユニット・脱硝プロセスを含むプラントのプロセス量とから、個別脱硝プロセスを制御する軸制御装置の設定値ｓｖ１〜ｓｖ３を計算処理し、該当軸制御装置に設定する。
【００８９】
従って、以上のような実施の形態によれば、アンモニア注入量を少しずつ増やしながら、制約条件を満たしつつ各脱硝プロセスのＮＯｘ減少変化分を計算し、減少変化分が大きい脱硝プロセスほどＮＯｘ配分率を大きくし、このＮＯｘ配分率に従って脱硝プロセスを制御する制御装置のアンモニア注入設定値を決定するので、図２（ａ）に示すようにＮＯｘ量ｏから決まる各脱硝プロセスのＮＯｘ最小発生量ｘ１，ｘ２，ｘ３としつつ、最小のアンモニア注入量ないし使用量ｙ１，ｙ２，ｙ３を用いて、各脱硝プロセスを制御できる。
【００９０】
これに対し、図８に示す脱硝制御装置では、図２（ｂ）に示すような脱硝制御がなされている。すなわち、従来のＮＯｘ排出流量設定値の等配分による制御について述べる。従来の制御方法では、個別脱硝プロセスの特性を考慮せずに各軸に同じ設定値ｏ１０＝ｏ２０＝ｏ３０＝（１／３）＊ｏ０＝（１／３）＊ｒを出力する。このとき、ｏ０＝ｒであり、グループ全体のＮＯｘ排出量は課せられた値を満たしている。この時のｘ１０，ｘ２０，ｘ３０は、ｇ１＝ｇ２＝ｇ３＝ｇと仮定すると、
ｘ１０＝ｏ１０／ｇ＝ｏ０／３ｇ                  ……（９ａ）
ｘ２０＝ｏ２０／ｇ＝ｏ０／３ｇ                  ……（９ｂ）
ｘ３０＝ｏ３０／ｇ＝ｏ０／３ｇ                  ……（９ｃ）
から、
∴ｘ１０＝ｘ２０＝ｘ３０                        ……（９ｄ）
が得られる。
【００９１】
このときの全体のアンモニア使用量ｙ０は、
ｙ０＝ｇ＊（ｙ１０＋ｙ２０＋ｙ３０）            ……（１０）
である。
【００９２】
本発明では、ＮＯｘ総排出量ｏは、
ｏ＝ｇ＊（ｘ１＋ｘ２＋ｘ３）＝ｒ                ……（１１）
であって、例えば従来と同じであるにも拘らず、全体のアンモニア使用量ｙは、
ｙ＝ｇ＊（ｙ１＋ｙ２＋ｙ３）                    ……（１２）
であり、この例では明らかにｙ〈ｙ０の関係となる。すなわち、本発明による方法は、より少ないアンモニア消費量を用いてＮＯｘの低減化を達成できることを意味する。
【００９３】
次に、この脱硝制御方法の他の実施形態例について説明する。
【００９４】
この他の実施の形態は、上記実施の形態とは逆に個別発生源に応じてＮＯｘ発生量が異なるが、脱硝プロセスの特性が同一となる場合の例である。なお、ここでは、特に各ユニットＮＯｘ配分処理ステップＳ２のみについて説明する。
【００９５】
ｂ１０：仮定
説明を簡単に行うためのｂ１１〜ｂ１８は前記Ｂ項で述べたと同等の仮定を満たす脱硝プロセスについての最適化の例である。
【００９６】
ｂ２０：物理的な関係式
前記Ｂ項で述べた前記（１）式〜（３）式の関係式が成立する。
【００９７】
ｂ３０：最適化問題の定式化
前記Ｂ項で述べた通りであり、評価関数は（４）式、制約条件は前記（５）式及び（５ａ）式とする。
【００９８】
ｂ４０：最適な配分率を得るアルゴリズム
ｂ４１：計算開始の条件値は前記Ｂ項で述べたのと同様である。
【００９９】
ｂ４２：変化分の計算，つまりＪの∂Ｊ／∂ｏ（変数に対する傾き）の計算は前記Ｂ項で述べたのと同じ処理である。この実施の形態では、個別脱硝プロセスの特性が等しいと仮定しているので、関数全体では、ｆ１＝ｆ２＝ｆ３となる。
【０１００】
しかし、一般的には、ｘ１（ｋ），ｘ２（ｋ），ｘ３（ｋ）は等しくないので、ｆ１｛ｘ１（ｋ）｝≠ｆ２｛ｘ２（ｋ）｝≠ｆ３｛ｘ３（ｋ）｝であるので、前記Ｂ項のｂ４２で述べた計算式をそのまま使用する。
【０１０１】
ｂ４３〜ｂ４５についても前記Ｂ項で述べたのと同じ処理となる。
【０１０２】
従って、この実施の形態によれば、前述と同様に最適化処理により、アンモニアを少しずつ増やしたときに制約条件を満たしつつＮＯｘ変化分の大きな脱硝プロセスに大きなＮＯｘ配分率を設定することにより、図３（ａ）に示すような制御を行うことが出来るのに対し、従来方法では、各脱硝プロセスに対してＮＯｘ排出流量設定値を等配分としたものであって、同図（ｂ）に示すような脱硝制御となる。
【０１０３】
以下、効果を明らかにするために、具体的に数値をもって説明する。
【０１０４】
今、ｇ１＝１００、ｇ２＝７０、ｇ３＝５０、ｒ＝２０とする。本発明方法では、最適化処理により異なるｘｎの値を決める必要がある。例えば本例では、最適値は等モル比配分となるので、
ｘ１＝ｘ２＝ｘ３＝０．１が得られ、その結果、
ｏ＝ｇ１ｘ１＋ｇ２ｘ２＋ｇ３ｘ３
＝（ｇ１＋ｇ２＋ｇ３）ｘ１
＝２２０ｘ１＝２０
となり、グループ全体のＮＯｘ排出量はｒ＝２０となる。このとき、ｆ１＝ｆ２＝ｆ３により、全体のアンモニア使用量ｙは、
ｙ＝ｇ１ｙ１＋ｇ２ｙ２＋ｇ３ｙ３
＝（ｇ１＋ｇ２＋ｇ３）ｙ１
＝２２０＊１．０＝２２０である。
【０１０５】
これに対し、従来方法においては、個別脱硝プロセスの特性を考慮に入れずに各軸に同じ設定値としてｒ／３を出力する。このときのＮＯｘ総排出量ｏ０は、ｇ１＝１００、ｇ２＝７０、ｇ３＝５０、ｒ＝２０とすると、
１００ｘ１０＝７０ｘ２０＝５０ｘ３＝２０／３
∴ｘ１０＝０．０６６６
ｘ２０＝０．０９５２
ｘ３０＝０．１３３３
である。一方、全体のアンモニア使用量ｙｏは、
ｙ１＝１．５、ｙ２＝１．０５、ｙ３＝０．７から、
ｙｏ＝ｇ１ｙ１０＋ｇ２ｙ２０＋ｇ３ｙ３０
＝１００＊１．５＋７０＊１．０５＋５０＊０．７
＝１５０＋７３．５＋３５
＝２５８．５
となる。
【０１０６】
以上の例からも明らかなように、ｙ〈ｙｏの関係となり、本発明方法では、より少ないアンモニア消費量を用いて、ＮＯｘの低減化を達成できる。
【０１０７】
（第２の実施の形態)
図４は本発明に係る脱硝制御装置の一実施の形態を説明する構成図である。
【０１０８】
この実施の形態は、グループ脱硝プロセス１０と、このグループ脱硝プロセス１０を制御するための設定値を与えるためのグループ脱硝制御装置２０とからなる。ここで、グループ脱硝制御とは、第1の実施の形態で述べたように、系列脱硝制御、ユニット脱硝制御、統括脱硝制御、さらには単独のＮＯｘ発生源に対して複数に分岐される煙道にそれぞれ脱硝プロセスが設置されているプラントのユニット脱硝制御などを含む概念である。
【０１０９】
このグループ脱硝プロセス１０は、複合プラント、シンプルサイクルプラントその他ＮＯｘを発生する発電プラント等の複数のユニットと複数の個別脱硝プロセスとからなり、各ユニットにそれぞれ個別脱硝プロセスが設置されている。
【０１１０】
各ユニットの一例は、例えば燃焼器１１、ガスタービン１２、燃料の燃焼によって発生する排気ガスを導く排気ダクト１３および排気ガスを大気に放出する煙突１４その他必要な機器(図示せず）等によって構成されている。
【０１１１】
各個別脱硝プロセスは、グループ脱硝制御装置２０から設定される設定値ｓｖｉ（ｉ＝１，２，…，ｎ）のもとに所要の調節演算を実行し弁操作信号を取出す軸制御装置１５、排気ダクト１３内に設置されるアンモニア噴霧器１６、この噴霧器１６下流側に設置される脱硝触媒１７、軸制御装置１５からの弁操作信号を受けて弁開度が調整されて所要量のアンモニアを注入するアンモニア注入弁１８ａ、この注入弁１８ａを介して注入されるアンモニアと空気ブロア１８ｂから送り込まれてくる空気とを混合しアンモニア噴霧器１６に供給する混合器１９等によって構成され、このアンモニア噴霧器１６から排気ダクト１３内の脱硝触媒１７に吹きかけることにより、排気ガス中のＮＯｘ発生量を低減する構成となっている。
【０１１２】
前記グループ脱硝制御装置２０は、本発明の要部となる部分であって、個別脱硝プロセスに必要な特性及び条件などのデータを設定するパラメータ・条件データ設定手段２１と、これらパラメータおよび条件設定データのもとに最適化処理によってグループ脱硝プロセス全体から排出されるＮＯｘ量を適切な状態に抑制し、かつ、アンモニア使用量を最小化するために、各個別脱硝プロセスに対するＮＯｘ配分率を求める各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手段２２と、このＮＯｘ配分率に基づき、各個別脱硝プロセスの軸制御装置１６に与える設定値を計算処理する設定値計算処理手段２３とによって構成されている。
【０１１３】
次に、以上のような装置の動作について説明する。
【０１１４】
先ず、パラメータ・条件データ設定手段２１は、第1の実施の形態におけるパラメータ・条件データ設定ステップＳ１で説明したように、各脱硝プロセスの特性ｆ１（ｘ），ｆ２（ｘ），…，ｆｎ（ｘ）、グループ全体のＮＯｘ排出量設定値(規制値）ｒその他の条件データ等を設定し、各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手段２２に入力する。
【０１１５】
この各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手段２２は、ＣＰＵで構成され、予め定める図5に示すプログラムに従って所定の処理を実行する。先ず、最適化処理のための仮定や最適化問題の定式化は第1の実施の形態と同様であるとすれば、前記（５）式、（５ａ）式の制約条件を満たしつつ前記（４）式の評価関数Ｊを最小化するＮＯｘ排出量ｏ１，ｏ２，ｏ３を決定する必要があるが、そのためには計算開始の点，つまり計算開始の条件値設定する（Ｓ１１）。制約条件は、グループ全体のＮＯｘ排出量設定値(規制値）がｒ、各脱硝プロセス１〜３に対する排出ＮＯｘの体積流量がｏ１，ｏ２，ｏ３とすれば、ｏ１＋ｏ２＋ｏ３≦ｒであるので、計算開始条件値は下式の値を設定することになる。
【０１１６】
ｏ１（０）＝ｏ２（０）＝ｏ３（０）＝（１／３）ｒ
この状態においてアンモニア注入量を少しずつ増やしていき、各脱硝プロセスのＮＯｘ量がどの程度減少するかのＮＯｘ変化分を計算する（Ｓ１２）。具体的には前記（６）式に基づいて演算を実行する。なお、ステップＳ１２において変数に付けたｋはｋ回目に得られた値（変数に対する傾き）であることを表わす。
【０１１７】
以上のようにしてＮＯｘ変化分に対し、制約条件である前記(５）式、（５ａ）式を満たすように最小値と比較を行いつつ、前記（７ａ）式〜（７ｃ）式に基づき、各脱硝プロセスの修正ＮＯｘ量∧（ハット）ｏｉ（１）（ｉ＝１，２，３）を計算する（Ｓ１３）。この修正ＮＯｘ量∧（ハット）ｏｉ（１）は修正されたＮＯｘ配分率に相当するものである。
【０１１８】
しかる後、各脱硝プロセスの修正ＮＯｘ量∧（ハット）ｏｉ（１）を加算し、その総和がグループ全体のＮＯｘ排出量設定値ｒを越えているか否かを判断し（Ｓ１４）、越えていない場合にはその修正ＮＯｘ量をそのまま採用する（Ｓ１５）。ステップＳ１４において修正ＮＯｘ量の総和がＮＯｘ排出量設定値ｒを越えている場合には越えないような処理を実行する（Ｓ１６）（前記（８ａ）式〜（８ｃ）式参照）。
【０１１９】
以上のようにして修正ＮＯｘ量の総和が制約条件を満たすような処理を行った後、計算終了条件を満足したか否かを判断し（Ｓ１７）。ここで、計算終了条件を満足していない場合、ｋを＋１インクリメントした後（Ｓ１８）、ステップＳ１２に戻り、同様の処理を繰り返し実行し、各脱硝プロセスに対するアンモニア使用量が少なく、かつ、ＮＯｘ排出量を低減化できる設定値ｓｖ１，ｓｖ２，ｓｖ３を見つけ出し、設定値計算処理手段２３に送出する。
【０１２０】
なお、設定値計算処理手段２３は第1の実施の形態で説明した設定値計算処理ステップＳ３と同様であるので、ここではその説明を省略する。
【０１２１】
従って、以上のような実施の形態によれば、アンモニア注入量を少しずつ増やしながら、制約条件を満たしつつ各脱硝プロセスのＮＯｘ減少変化分を計算し、減少変化分が大きい脱硝プロセスほどＮＯｘ配分率を大きくし、このＮＯｘ配分率に従って脱硝プロセスを制御する制御装置のアンモニア注入設定値を決定するので、図２（ａ）及び図３（ａ）に示すような脱硝制御を実現できる。すなわち、本発明装置は、個別ユニットのＮＯｘ発生量及び各脱硝プロセスの特性を用いて最適化演算を行うことにより、各脱硝プロセスのＮＯｘ排出量設定値を算出でき、従来の制御装置に比べて、例えば同じ性能を維持しつつアンモニア消費量を格段に少なくでき、環境的および経済的にも優れた脱硝制御装置を実現できる。
【０１２２】
(第３の実施の形態）
第１及び第２の実施の形態では、予め各脱硝プロセスの特性ｆ１（ｘ）〜ｆｎ（ｘ）を設定することを前提としている。その理由は、例えば発電プラントの排煙脱硝プロセスの特性は、通常その運転開始前に確認することが要求されているので、その値を用いることが現実的とされているためである。
【０１２３】
しかし、脱硝プロセスの特性は、時間が経過するに伴って変化することが経験的に知られている。その結果、運転開始から時間が経つと、）既に得られている特性と実際の特性との間に差異が生じる。このことは、実際の特性とは異なる過去の特性を用いて最適化処理を行ったことになり、ひいては最適な運転とは言えなくなり、本制御方法及び制御装置のメリットがなくなる。
【０１２４】
そこで、本実施の形態は、経時的な変化に対応させるために、ユニット・脱硝プロセスを含むプラントの運転データから脱硝プロセスの特性を取得する機能を設けた構成例である。
【０１２５】
以下、特性の取得手順を説明するが、当該取得手順の説明はｉ軸の個別脱硝プロセスの適用例であり、グループ全体の場合には、以下の取得手順が第1軸〜第ｎ軸に対して個別に実施することになる。
【０１２６】
この実施の形態における各脱硝プロセスの特性は、第１の実施の形態と同様に、アンモニア注入量とＮＯｘ発生量とのモル比をｙ、ＮＯｘ排出量とＮＯｘ発生量とのモル比をｘとすると、ｙとｘの関係は次式のような多項式で近似できる。
【０１２７】
ｙ＝ａ０＋ａ１ｘ＋ａ２ｘ2＋…＋ａｍｘm          …（２１）
先ず、運転データからｙ，ｘの組を収集する。今、全部でｎ組の収集データ（ｘ，ｙ）を得たものとすると、任意のk番目の収集データに関し前記（２１）式の関係が成立すると仮定したとき、n組の収集データの誤差を最小にするパラメータ（ａ０，…，ａｍ）は以下の式から計算できる。すなわち、
【０１２８】
【数４】
0004057750.tif 000005
【０１２９】
とおくと、前記（２１）式が常に成立するならば、
Ｙ＝Фθ                                        ……（２３）
となるので、
θ＝（ФTФ）-1ФTＹ                            ……（２４）
となり、この（２４）式から得られるθは、二乗誤差を最小にする値となる。よって、（２４）式の計算式から第ｉ軸の関数パラメータを取得できる。各軸の関数パラメータの取得に対しても同様の計算を用いて求めることができる。
【０１３０】
従って、この実施の形態によれば、プラントの運転データであるアンモニア注入量とＮＯｘ発生量とを収集し所定の演算を実行することにより、経時的な変化に影響されない各脱硝プロセスの特性を容易に取得でき、当該特性を用いることにより最適運転に必要な設定値を取出すことができる。
【０１３１】
(第４の実施の形態）
以上述べた第３の実施の形態はオフラインによる計算によって脱硝プロセスの特性を求める例であるが、本実施の形態は、プラント運転中にプランから運転データを取り込んでオンラインによる計算により各脱硝プロセスの特性を求める例である。つまり、プラントの運転中に特性曲線のパラメータを求める制御方法及び制御装置である。
【０１３２】
本実施の形態は、第1および第2の実施の形態に関わる運転データからオンラインにて脱硝プロセスの特性を取得する機能を設けた構成例である。
【０１３３】
すなわち、この実施の形態は、第3の実施の形態と同様に、アンモニア注入量とＮＯｘ発生量とのモル比をｙ、ＮＯｘ排出量とＮＯｘ発生量とのモル比をｘとすると、ｙとｘとの関係は前述したように（２１）式で近似できる。
【０１３４】
今、パラメータａ０，…，ａｎに関し、前回の計算結果ａ０（ｔ−１），…，ａｎ（ｔ−１）が与えられているとする。計算開始時に適宜なａ０（０），…，ａｎ（０）を与えることにより、常に前回の計算結果が利用できる。
【０１３５】
【数５】
0004057750.tif 000006
【０１３６】
とすると、前回の制御周期の計算結果θ（ｔ−１）＋Ｐ（ｔ）と今回の制御周期に得られたデータｙ（ｔ），ｘ（ｔ）とを用いて、下記式のごとく新しいパラメータθ（ｔ）と補助行列Ｐ（ｔ）が算出できる。
【０１３７】
0004057750.tif 000007
従って、以上のような実施の形態によれば、オンラインにて脱硝プロセスの特性曲線のパラメータを取得でき、運転を停止することなくパラメータを取得しつつ最適化処理に利用できる。
【０１３８】
（第5の実施の形態）
この実施の形態は、第1ないし第4の実施の形態で得られる過去の脱硝プロセスの特性と第３、第４の実施の形態で取得されるプラントの運転データおよびこれら運転データから求める脱硝プロセスの特性を表示部に表示し、その特性の違いを一目で分かるようにした例である。
【０１３９】
図6はかかる実施の形態に関する脱硝制御装置の一例を示す構成図ある。
【０１４０】
このグループ脱硝制御装置２０は、前述したパラメータ・条件データ設定手段２１、各ユニットＮＯｘ配分処理手段２２、設定値計算処理手段２３の他、各脱硝プロセスの特性関数を求めるために各ユニット・各脱硝プロセスを含むプラントから必要なデータ例えばアンモニア注入量，ＮＯｘ発生量，ＮＯｘ排出量その他特性を求めるために必要なプロセス量などの運転データを取り込む入力ポートまたはインターフェース３１と、データメモリ３２と、インターフェース３１を介して取り込んだ運転データやパラメータ・条件データ設定手段２１で既に設定されている各脱硝プロセスの特性データ等を取り込んでデータメモリ３３に記憶するデータ記憶手段３３と、運転データから各脱硝プロセスの特性を演算するＣＰＵで構成された特性演算処理手段３４と、表示すべき画像データを記憶する画像メモリ３５と、出力制御手段３６と、表示部３７と、プリンタ３８等によって構成されている。
【０１４１】
前記データメモリ３２には、運転データ、パラメータ・条件データ設定手段２１で既に設定されている各脱硝プロセスの特性データの他、各脱硝プロセスの特性を求めるための近似式データ、演算処理上必要な固定データ、演算処理途中及び演算処理後の特性データその他必要なデータを記憶するものである。なお、少なくとも運転データは各脱硝プロセスごとに区分して記憶するものとする。
【０１４２】
前記特性演算処理手段３４は、プログラムデータに基づいて所定周期ごとに運転データを取り込んでデータメモリ３２に記憶するとともに、このデータメモリ３２に記憶される運転データを用いて第３，第4の実施の形態で説明したように各脱硝プロセスごとの特性を演算し、外部からの表示指示に基づいて所要とする形式で表示するためにデータメモリ３２から各脱硝プロセスごとの特性等を取出して画像メモリ３５に書込み、出力制御手段３６を介して表示部３７に表示し、必要に応じてプリンタ３８に出力する等の一連の処理を実行する。
【０１４３】
なお、外部からの表示指示は如何なる形式（図7（ａ）〜（ｆ））で表示するかによって異なる。
【０１４４】
図７（ａ）はある同一の脱硝プロセスにおける第1〜第4の実施の形態に係る特性ｆ１（ｘ）と、当該脱硝プロセスに係るプラントから取り込んだ運転データ（イ）とこれら運転データから求めた今回の特性ｆ１（ｘ）newとの表示比較例を示す図である。
【０１４５】
なお、運転データから今回の特性ｆ１（ｘ）newを求める例は、特性演算手段３４においてデータメモリ３２に記憶される近似式或いは第３，第４の実施の形態で求めた演算によって計算できる。
【０１４６】
図７（ｂ）はデータメモリ３２から複数の脱硝プロセスの特性ｆ１（ｘ）とｆ２（ｘ）とを取出して比較表示した例を示す図である。
【０１４７】
図7（ｃ）はデータメモリ３２に記憶される特性演算の近似式を読み出して表示し、入力指示のもとにオペレータから入力されるＮＯｘ排出量とＮＯｘ発生量とのモル比ｘまたはアンモニア注入量とＮＯｘ発生量とのモル比ｙに基づき、近似式を用いて自動的にモル比ｙまたはモル比ｘを演算し表示する例である。そして、オペレータから入力される複数のＮＯｘ排出量とＮＯｘ発生量とのモル比ｘまたはアンモニア注入量とＮＯｘ発生量とのモル比ｙに基づいて求めたモル比ｙまたはモル比ｘはデータメモリ３２にテーブル化される。
【０１４８】
図7（ｄ）は同図（ｃ）によって入力された複数のｘまたはｙに基づいて計算されたｙまたはｘの一覧表を表示する例である。この表示の場合、表示部３７の一画面に図７（ｃ）と同図（ｄ）とを上下または左右に並べて表示してもよい。
【０１４９】
図７（ｅ）はある脱硝プロセスに対し、種々のパラメータを考慮したときの特性関数の違いを同時表示した表示例を示す図である。
【０１５０】
図7（ｆ）は同図（ｅ）を発展させた表示例であって、パラメータの他、例えば触媒温度Ｔ等を考慮した演算された特性関数を三次元表示した表例を示す図である。
【０１５１】
（その他の実施の形態）
（１）  以上述べた実施の形態における個別脱硝プロセスの特性及び第5の実施の形態における表示例は、専ら排出されるＮＯｘのモル数と発生したＮＯｘのモル数との比、アンモニアのモル数と発生したＮＯｘのモル数との比によって表現したものに限定したが、プラントから得られるＮＯｘ量，アンモニア注入量以外の運転データであるプロセス量を用いて各脱硝プロセスの特性を求めることが出来る。ここで、言うプロセス量とは、例えばガスタービンの回転数・発電出力・燃料弁開度・起動時間・排ガス温度・排ガス流量・排ガス圧力、排ガスを構成する成分としての窒素ガス（Ｎ2）・酸素ガス（Ｏ2）・窒素酸化物ガス（ＮＯｘ）・炭素酸化物（ＣＯｘ）・硫黄酸化物（ＳＯｘ）・水分（Ｈ2Ｏ）のそれぞれの濃度及び流量、触媒温度、蒸気発生器が設置されている場合には周囲の熱交換器の蒸気温度・蒸気圧力、蒸気タービンの回転数・発電出力・加減弁開度・起動時間・給水流量等を意味し、これらプロセス量のうち少なくとも1つ以上を用いて、各脱硝プロセスの特性を算出でき、また表示をすることも可能である。つまり、各脱硝プロセスの特性を求めるられるＮＯｘ量，アンモニア注入量以外の他のプロセス量を用いて、各脱硝プロセスの特性を演算し、最適化処理に利用することが可能である。これは、容易に類推可能であることから、特に上記実施の形態では記述されていない。
【０１５２】
（２）  上記実施の形態では、最適化のアルゴリズムとして、非線形計画法を使用したが、従来から知られている例えばニューラルネットワーク、遺伝的アルゴリズムなどを利用して最適化処理を行ってもよい。
【０１５３】
（３）  また、上記実施の形態では、最適化処理に関し、説明を簡単にするために複数の仮定（ｂ１１〜ｂ１８）を述べたが、これらの仮定を設けない場合でも最適化処理が可能なアルゴリズムに容易に拡張できることは言うまでもない。また、各種の制約条件が存在する場合でも、最適化処理を行うことが出来るようにアルゴリズムを拡張することは容易である。従って、これらの拡張は容易に類推可能であることから、特に上記実施の形態では記述されていない。さらに、グループ内において特性の大きく異なるＮＯｘ発生源ないしは脱硝プロセスが混在する場合であっても、最適化処理に有効であることは言うまでもない。
【０１５４】
（４）  また、第１及び第２の実施の形態では、複数の脱硝プロセスからなるプラントについて有効な制御アルゴリズムであるのに対し、第３〜第５の実施の形態では、グループ及び単独のＮＯｘ発生源および単独の脱硝プロセスからなるプラントについて適用可能な技術である。
【０１５５】
（５）  脱硝プロセスの特性として、第１〜第５の実施の形態では、関数の形で記述できるものとしたが、例えば図７（ｄ）に示すようにテーブル形式で特性が与えられている場合でも、同様に適用可能である。なお、テーブル形式で特性データが与えられた場合には、例えば第1，第２の実施の形態における最適化処理の中の傾き計算を行う部分について、何らかの関数でデータ間を補間して傾きを計算するとか、微分可能な関数で近似して傾き計算を行う手法を使用できる。
【０１５６】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能であることは言うまでもない。
【０１５７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、各脱硝プロセスの特性を有効に活用しつつ、最適化処理によって決定される各脱硝プロセスのＮＯｘ配分から定まる設定値を用いて制御することにより、グループ全体に課される制約を満たしつつ、グループ全体でアンモニアの消費量を大幅に低減化できる脱硝制御方法およびその制御装置を提供できる。
【０１５８】
また、プラントの運転データを用いて、オフラインまたはオンラインで容易に各脱硝プロセスの特性を求めることができる脱硝制御装置を提供できる。
【０１５９】
さらに、脱硝プロセスの特性その他の状態を容易に確認でき、脱硝プロセスの健全性や特性変化を把握でき、監視，制御及び経済性等の判断に広く利用でき、非常に有益なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る脱硝制御方法の一実施の形態を説明する処理の流れ図。
【図２】  本発明方法と従来方法と脱硝制御の状態を表わす図。
【図３】  同じく本発明方法と従来方法と脱硝制御の状態を表わす図。
【図４】  本発明に係る脱硝制御装置の一実施の形態を示す構成図。
【図５】  本発明装置の動作を説明するフローチャート。
【図６】  本発明に係る脱硝制御装置の他の実施形態を示す構成図。
【図７】  図6に示す装置を用いて脱硝プロセスの特性を表示する一表示例図。
【図８】  従来の脱硝制御装置を説明する構成図。
【図９】  従来の別の脱硝制御装置を説明する構成図。
【符号の説明】
Ｓ１…パラメータ・条件データ設定ステップ
Ｓ２…各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理ステップ
Ｓ３…設定値計算処理ステップ
１０…グループ脱硝プロセス
１５…軸制御装置
１６…アンモニア噴霧器
１７…脱硝触媒
１８ａ…アンモニア注入弁
２１…パラメータ・条件データ設定手段
２２…各脱硝プロセスＮＯｘ配分処理手段
２３…設定値計算処理手段
３６…表示部
【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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