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公開番号2025032482
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2023137766
出願日2023-08-28
発明の名称ダクトバーナ制御装置、およびダクトバーナ制御方法
出願人三菱重工パワーインダストリー株式会社
代理人SSIP弁理士法人
主分類F01K 23/10 20060101AFI20250305BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】ガスタービンから排出される排ガスに応じて、この排ガスのNOx濃度を規制値以下にするようにダクトバーナを運転させることができる。
【解決手段】ガスタービンから排出される排ガスが流通する排ガス流路に配置されるダクトバーナを制御するダクトバーナ制御装置は、ダクトバーナよりも排ガス流路の上流側における排ガスの温度、排ガスの酸素濃度、排ガスの流量およびガスタービンに投入されるガスタービン燃料の性状が含まれる入力データを取得する入力データ取得部と、入力データ取得部が取得する入力データに基づいて、ダクトバーナに投入されるダクトバーナ燃料の量、およびダクトバーナよりも排ガス流路の下流側における排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度でありダクトバーナ燃料の量に対応する出口側NOx濃度が含まれる出力データを算出する出力データ算出部と、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
ガスタービンから排出される排ガスが流通する排ガス流路に配置されるダクトバーナを制御するダクトバーナ制御装置であって、
前記ダクトバーナよりも前記排ガス流路の上流側における前記排ガスの温度、前記排ガスの酸素濃度、前記排ガスの流量および前記ガスタービンに投入されるガスタービン燃料の性状が含まれる入力データを取得する入力データ取得部と、
前記入力データ取得部が取得する前記入力データに基づいて、前記ダクトバーナに投入されるダクトバーナ燃料の量、および前記ダクトバーナよりも前記排ガス流路の下流側における前記排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度であり前記ダクトバーナ燃料の量に対応する出口側ＮＯｘ濃度が含まれる出力データを算出する出力データ算出部と、を備える、
ダクトバーナ制御装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記出力データに含まれる前記出口側ＮＯｘ濃度が前記ダクトバーナ燃料の量が増えるにつれて減少する減少傾向である場合には、前記ダクトバーナを運転させる運転実行部をさらに備える、
請求項１に記載のダクトバーナ制御装置。
【請求項３】
前記出力データに含まれる前記出口側ＮＯｘ濃度が前記ダクトバーナ燃料の量が増えるにつれて増加する増加傾向である場合には、前記出口側ＮＯｘ濃度が予め定められた閾値未満となるように前記ダクトバーナに投入される前記ダクトバーナ燃料の量を調整する燃料調整部をさらに備える、
請求項１又は２に記載のダクトバーナ制御装置。
【請求項４】
前記ダクトバーナよりも前記排ガス流路の下流側に配置される排熱回収ボイラの運転条件を取得する運転条件取得部と、
前記運転条件を満たすために必要な前記ダクトバーナ燃料の量に対応する前記出口側ＮＯｘ濃度が前記閾値を超える場合には、前記燃料調整部を停止させ、前記排熱回収ボイラよりも前記排ガス流路の下流側に配置される脱硝装置から供給される還元剤の量を増加させる還元剤増加部と、をさらに備える、
請求項３に記載のダクトバーナ制御装置。
【請求項５】
前記出口側ＮＯｘ濃度を表示装置に表示させる表示部をさらに備える、
請求項１又は２に記載のダクトバーナ制御装置。
【請求項６】
前記出力データ算出部は、前記出口側ＮＯｘ濃度を前記ダクトバーナよりも前記排ガス流路の下流側における窒素酸化物の実際の濃度と比較することにより機械学習するように構成されている、
請求項１又は２に記載のダクトバーナ制御装置。
【請求項７】
ガスタービンから排出される排ガスが流通する排ガス流路に配置されるダクトバーナを制御するダクトバーナ制御方法であって、
前記ダクトバーナよりも前記排ガス流路の上流側における前記排ガスの温度、前記排ガスの酸素濃度、前記排ガスの流量および前記ガスタービンに投入されるガスタービン燃料の性状が含まれる入力データを取得するステップと、
前記入力データに基づいて、前記ダクトバーナに投入されるダクトバーナ燃料の量、および前記ダクトバーナよりも前記排ガス流路の下流側における前記排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度であり前記ダクトバーナ燃料の量に対応する出口側ＮＯｘ濃度が含まれる出力データを算出するステップと、を備える、
ダクトバーナ制御方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスタービンから排出される排ガスが流通する排ガス流路に配置されるダクトバーナを制御するダクトバーナ制御装置、およびダクトバーナ制御方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、非特許文献１に開示されているように、ガスタービンと排熱回収ボイラとを備えたガスタービンコージェネレーションシステムにおいて、排熱回収ボイラでの熱回収量増大を図るため、ダクトバーナが排熱回収ボイラの上流側に設けられることがある。ダクトバーナは、ガスタービンから排出される排ガスに燃料を噴射し、この排ガスに含まれる酸素を利用して燃焼加熱を行う。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
ＩＨＩ技報ＶＯＬ．４９Ｎｏ．２（２００９－６）Ｐ１０３－Ｐ１０７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）の濃度は、可能な限り小さい方が望ましい。従来からのガスタービンコージェネレーションシステムでは、排ガスのＮＯｘ濃度が国や自治体で決められている規制値を超える場合には、排ガスのＮＯｘ濃度が規制値以下となるように燃焼器での水または蒸気噴射などの手法によるＮＯｘ低減や脱硝装置へ注入するアンモニア水量を調整することで運転していた。しかしながら、水または蒸気噴射による熱効率の低下や、アンモニア水使用量の増加を可能な限り抑制して運転したいという要望がある。そこで、本発明者らは、ダクトバーナの運転を制御することで排ガスのＮＯｘ濃度を規制値以下にすることを検討した。
【０００５】
本開示は、上述の課題に鑑みてなされたものであって、ガスタービンから排出される排ガスに応じて、この排ガスのＮＯｘ濃度を規制値以下にするようにダクトバーナを運転させることができるダクトバーナ制御装置、およびダクトバーナ制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本開示に係るダクトバーナ制御装置は、ガスタービンから排出される排ガスが流通する排ガス流路に配置されるダクトバーナを制御するダクトバーナ制御装置であって、前記ダクトバーナよりも前記排ガス流路の上流側における前記排ガスの温度、前記排ガスの酸素濃度、前記排ガスの流量および前記ガスタービンに投入されるガスタービン燃料の性状が含まれる入力データを取得する入力データ取得部と、前記入力データ取得部が取得する前記入力データに基づいて、前記ダクトバーナに投入されるダクトバーナ燃料の量、および前記ダクトバーナよりも前記排ガス流路の下流側における前記排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度であり前記ダクトバーナ燃料の量に対応するＮＯｘ濃度が含まれる出力データを算出する出力データ算出部と、を備える。
【０００７】
上記目的を達成するため、本開示に係るダクトバーナ制御方法は、ガスタービンから排出される排ガスが流通する排ガス流路に配置されるダクトバーナを制御するダクトバーナ制御方法であって、前記ダクトバーナよりも前記排ガス流路の上流側における前記排ガスの温度、前記排ガスの酸素濃度、前記排ガスの流量および前記ガスタービンに投入されるガスタービン燃料の性状が含まれる入力データを取得するステップと、前記入力データに基づいて、前記ダクトバーナに投入されるダクトバーナ燃料の量、および前記ダクトバーナよりも前記排ガス流路の下流側における前記排ガスに含まれる窒素酸化物の濃度であり前記ダクトバーナ燃料の量に対応するＮＯｘ濃度が含まれる出力データを算出するステップと、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本開示のダクトバーナ制御装置およびダクトバーナ制御方法によれば、ガスタービンから排出される排ガスに応じて、この排ガスに含まれるＮＯｘの量を規制値以下にするようにダクトバーナを運転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
一実施形態に係るダクトバーナ制御装置を備えるガスタービンシステムの構成を概略的に示す図である。
一実施形態に係るダクトバーナの構成を概略的に示す図である。
一実施形態に係るダクトバーナ制御装置の概略的な機能ブロック図である。
出口側ＮＯｘ濃度とダクトバーナ燃料の量との関係を示すグラフである。
出口側ＮＯｘ濃度とダクトバーナ燃料の量との関係を示すグラフである。
一実施形態に係るダクトバーナの制御方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施の形態によるダクトバーナ制御装置およびダクトバーナ制御方法について、図面に基づいて説明する。かかる実施の形態は、本開示の一態様を示すものであり、この開示を限定するものではなく、本開示の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
（【００１１】以降は省略されています）

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