JP2004154622A - 脱硝触媒管理方法および脱硝触媒管理装置 - Google Patents

脱硝触媒管理方法および脱硝触媒管理装置 Download PDF

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Abstract

【課題】脱硝触媒の管理を総合的かつ一元的におこなうことによって、再生および交換を含めた、効率的かつ経済的な脱硝触媒の管理をおこなうこと。
【解決手段】定修時管理（ステップＳ１１０）と日常管理（ステップＳ１２０）とによって得られたデータに基づいて、脱硝触媒１０１の各ユニットごとの経年変化データを管理し、経年変化の管理および次回定期点検時までの性能推移予測（ステップＳ１３０）をする。そして、脱硝触媒１０１の劣化が排煙脱硝装置１００の性能維持ができないレベルに達しているかを判断し（ステップＳ１４０）、その結果、劣化が認定された場合（ステップＳ１４０：劣化）は、脱硝触媒１０１の再生・交換をおこない（ステップＳ１５０、１６０）、使用可能と認定された場合（ステップＳ１４０：使用可）は、脱硝触媒１０１の取替え、再生をおこなわない（ステップＳ１７０）。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、火力発電所などにおける排煙脱硝装置に備えられた脱硝触媒の性能を把握し、その性能に基づいて脱硝触媒のメンテナンスをおこなう脱硝触媒管理方法および脱硝触媒管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石油、石炭、ガスなどを燃料とした火力発電所などの排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯＸ）は、硫黄酸化物（ＳＯＸ）やばいじんと並んで代表的な大気汚染物質であり、その排出が法令などで規制されている。そのため、従来から、火力発電所のボイラおよび各種大型ボイラ、その他の廃棄物焼却装置などには排煙脱硝装置が設けられており、その排煙脱硝装置には、複数層の脱硝触媒が内蔵されている。
【０００３】
脱硝触媒としては、ハニカムタイプや板状タイプが使用されているが、使用を続けていくと、触媒表面および内部に触媒性能を劣化させる物質が付着または溶解し、それによって、脱硝触媒の性能が低下していくという問題がある。従来、脱硝触媒の性能は、入口と出口のＮＯＸ濃度および未反応ＮＨ３濃度を測定することにより管理し、全体の性能が低下した場合には、使用年数の古いものから順次、新しいものと交換する作業が定期的におこなわれていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術にあっては、脱硝触媒は非常に高価であるため、交換費用が増大するという問題点があった。脱硝触媒は、排煙脱硝装置の使用の態様や排煙脱硝装置のどの部分に設置されたかなどによって、性能の劣化の度合いが異なるため、交換が必要ない脱硝触媒まで交換の対象となる場合もあり、交換に対する無駄が多いという問題点があった。また、新品と交換することなしに、再生によってその性能を回復する場合もあるということが出願人の分析によって判明した。
【０００５】
この発明は、上記課題（問題点）に鑑みてなされたものであり、脱硝触媒の管理を総合的かつ一元的におこなうことによって、再生および交換を含めた、効率的かつ経済的な脱硝触媒の管理をおこなうことが可能な脱硝触媒管理方法および脱硝触媒管理装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明にかかる脱硝触媒管理方法は、排煙脱硝装置の複数の脱硝触媒の管理をおこなう脱硝触媒管理方法であって、前記脱硝触媒の性能を各脱硝触媒ごとに測定する測定工程と、前記測定工程によって測定された性能に基づいて、前記脱硝触媒の再生処理または前記脱硝触媒の交換処理のいずれをおこなうか、あるいは前記いずれの処理もおこなわないかを各前記脱硝触媒ごとに判定する判定工程と、を含んだことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明にかかる脱硝触媒管理方法は、請求項１に記載の発明において、前記判定工程が、前記測定工程によって測定された性能に基づいて前記脱硝触媒の再生処理をおこなうことを判定する際に、複数種類の再生処理のうちの最適な再生処理を選択することを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明にかかる脱硝触媒管理方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記判定工程によって前記交換処理をおこなうと判定された場合に、他の排煙脱硝装置において使用されていた脱硝触媒であって再生処理がおこなわれたものとの交換をおこなう交換工程を含んだことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明にかかる脱硝触媒管理方法は、請求項１または２に記載の発明において、前記判定工程によって前記再生処理をおこなうと判定された場合に、前記交換処理に要する費用と前記再生処理に要する費用との差額に対する所定割合の金額を徴収金額として決定する徴収金額決定工程を含んだことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の発明にかかる脱硝触媒管理方法は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、前記脱硝触媒の設置処理および管理に要する費用に基づいて、前記排煙脱硝装置の使用者からの徴収金額を決定する徴収金額決定工程を含んだことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６に記載の発明にかかる脱硝触媒管理方法は、排煙脱硝装置の複数の脱硝触媒の管理をおこなう脱硝触媒管理方法であって、前記脱硝触媒の性能を各脱硝触媒ごとに測定する測定工程と、前記測定工程によって測定された性能に基づいて、前記脱硝触媒の再生処理または前記脱硝触媒の交換処理の実施時期を各脱硝触媒ごとに判定する判定工程と、を含んだことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７に記載の発明にかかる脱硝触媒管理方法は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記測定工程が、前記脱硝触媒の日常管理において、各前記脱硝触媒の入口および出口における排ガスの測定をおこなうことによって、前記脱硝触媒の性能を測定することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８に記載の発明にかかる脱硝触媒管理方法は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記測定工程が、前記脱硝触媒の定修時管理において、各前記脱硝触媒のサンプルを採取し、採取されたサンプルの性能を測定することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９に記載の発明にかかる脱硝触媒管理装置は、排煙脱硝装置の複数の脱硝触媒の管理をおこなう脱硝触媒管理装置であって、前記排煙脱硝装置に備えられた測定装置によって測定された前記脱硝触媒の性能に関する情報を、ネットワークを介して受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記脱硝触媒の性能に関する情報を蓄積する情報蓄積手段と、前記情報蓄積手段によって蓄積された情報に基づいて、前記脱硝触媒の再生処理または前記脱硝触媒の交換処理のいずれをおこなうか、あるいは前記いずれの処理もおこなわないかを各前記脱硝触媒ごとに判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０に記載の発明にかかる脱硝触媒管理装置は、排煙脱硝装置の複数の脱硝触媒の管理をおこなう脱硝触媒管理装置であって、前記排煙脱硝装置に備えられた測定装置によって測定された前記脱硝触媒の性能に関する情報を、ネットワークを介して受信する受信手段と、前記受信手段によって受信された前記脱硝触媒の性能に関する情報を蓄積する情報蓄積手段と、前記情報蓄積手段によって蓄積された情報に基づいて、前記脱硝触媒の再生処理または前記脱硝触媒の交換処理の実施時期を各脱硝触媒ごとに判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
これらの発明によれば、脱硝触媒ごとにその性能を把握し、それに基づいて、脱硝触媒ごとに適切な処置を施すことができるので、効率的かつ経済的な脱硝触媒の管理をすることができる。また、適切な処置には、新品交換よりも廉価な再生処理も含まれるので、新品と取り替えることなく、新品と取り替えたのとほぼ同様の性能の回復が得られる。
【００１７】
また、脱硝触媒の交換処理の実施時期を各脱硝触媒ごとに判定するため、再生、交換時期をあらかじめ通知することで効率的な対処をおこなうことができる。また、ネットワークを用いて、休廃止された発電所の排煙脱硝装置の脱硝触媒も含め、複数の脱硝触媒を総合的にかつ一元的に管理するため、脱硝触媒のより適切な交換などの管理が容易にでき、トータルコストを抑えることができる。
【００１８】
さらに、脱硝触媒を火力発電所、廃棄物処理炉など脱硝装置を有する設備へ貸し出し、定修時の管理および日常管理を実施して発電所のＮＯＸ処理をおこない、それに対して、触媒の設置費用および管理費用から算定した使用料を徴収することができ、長期間の使用の契約によって、脱硝触媒を購入設置するよりも安価な費用で環境対策をとることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる脱硝触媒管理方法および脱硝触媒管理装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００２０】
（脱硝触媒管理方法の概要）
まず、この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理方法の概要について説明する。図１は、この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理方法の概要を示す説明図である。図１において、ステップＳ１１０は、排煙脱硝装置１００に装着された複数の脱硝触媒１０１の定修時管理を示しており、ステップＳ１２０は、脱硝触媒１０１の性能を測定する測定装置１０２によって測定された測定値に基づいて、脱硝触媒１０１の日常管理を示している。
【００２１】
そして、定修時管理（ステップＳ１１０）と、日常管理（ステップＳ１２０）とによって得られたデータに基づいて、脱硝触媒１０１の各ユニットごとの経年変化データを管理する。これによって、経年変化の管理および次回定期点検時までの性能推移予測（ステップＳ１３０）をおこなう。
【００２２】
ここで、脱硝触媒１０１の劣化が排煙脱硝装置１００の性能維持ができないレベルに達しているかを判断する（ステップＳ１４０）。その判断の結果、劣化が認定された場合（ステップＳ１４０：劣化）は、脱硝触媒１０１の再生をおこなう（ステップＳ１５０）。あるいは、脱硝触媒１０１の取替え（交換）をおこなう（ステップＳ１６０）。
【００２３】
一方、使用可能と認定された場合（ステップＳ１４０：使用可）は、脱硝触媒１０１の取替え、再生をしなくても性能を維持することができるため、取替え、再生をおこなわない（ステップＳ１７０）。
【００２４】
上記定修時管理（ステップＳ１１０）においては、各発電所の排煙脱硝装置１００の各脱硝触媒層からサンプル触媒を採取し、触媒性能試験、劣化要因調査を実施する。より具体的には、サンプル触媒の性能試験および表面分析の実施・評価をおこなう。実施の対象は、排煙脱硝装置１００を設置している発電所ユニットごとである。測定頻度としては、定期点検時や長期の休止時である。このようにして、ダメージの大きい部分を正確に把握することができる。また、触媒性能試験（ステップＳ１１１）として、脱硝率、ＳＯ２酸化率などを試験によって検出する。
【００２５】
また、触媒分析の方法（ステップＳ１１２）としては、触媒表面の劣化物質を測定し、性能低下を把握する触媒表面分析（Ｘ線マイクロアナライザ）や、触媒成分中に蓄積した劣化物質を測定し、性能低下を把握する触媒成分分析（蛍光Ｘ線分析）などの方法がある。
【００２６】
また、上記日常管理（ステップＳ１２０）は、各発電所において、排煙脱硝装置１００の性能試験（排ガス測定）の実施をおこなう（ステップＳ１２１）。実施対象は、排煙脱硝装置１００を設置している発電所ユニットごとであり、各触媒層間の排ガス測定を実施する。測定頻度は、１〜２回／年程度である。このようにして、各層間の性能を把握することで、ダメージの大きい触媒層を正確に把握し、効率良く再生運用をおこなう。
【００２７】
また、上記脱硝触媒１０１の再生（ステップＳ１５０）とは、具体的には、経年性能推移予測から劣化触媒を再生するものがある。また、再生時期および対象触媒（層）の選定をおこなうとともに、最適な再生工事の選定と手配・実施をおこなう。また、再生触媒の活性試験による性能回復率の管理もおこなう。
【００２８】
以上のように、排煙脱硝装置１００に装着された複数の脱硝触媒１０１の性能を各脱硝触媒１０１ごとに管理し、管理結果に基づいて各脱硝触媒１０１ごとに適切な処理を施すことで、効率的な脱硝触媒１０１の管理をおこなうことができる。
【００２９】
（脱硝触媒管理システムの構成）
つぎに、この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理装置を含む脱硝触媒管理システムのシステム構成について説明する。図２は、この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理装置を含む脱硝触媒管理システムのシステム構成を示す説明図である。
【００３０】
図２において、複数の発電所ユニットごとに設置された排煙脱硝装置１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，・・・にそれぞれ接続された測定装置１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，・・・が、インターネットなどのネットワーク２００を介して、集中管理センターとしての脱硝触媒管理装置２０１に接続される。したがって、脱硝触媒管理装置２０１は、ネットワーク２００を介して、各測定装置１０２と相互にデータ交換が可能であり、必要に応じて、各測定装置１０２によって測定された脱硝触媒１０１の性能に関する情報を受信することができる。
【００３１】
また、脱硝触媒管理装置２０１は、各脱硝触媒１０１に対する処理（再生処理、交換処理）などの時期に関する情報や、後述する管理に要する徴収金額に関する情報などを、各測定装置１０２へあるいは排煙脱硝装置１００の管理者へ送信することができる。
【００３２】
（排煙脱硝装置および測定装置の構成）
つぎに、排煙脱硝装置１００および測定装置１０２の構成について説明する。図３は、排煙脱硝装置および測定装置の構成を示す説明図である。なお、この排煙脱硝装置１００は、火力発電所に設けられるものであるが、本実施形態にかかる排煙脱硝装置１００はこれに限定されるものではない。
【００３３】
図３において、排煙脱硝装置１００は、装置本体３０１の上流側に接続されて火力発電所のボイラ装置に連通する排気ダクト３０２と、下流側に接続される処理ガスダクト３０３とを備えている。装置本体３０１内には、複数層（４層）の脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄが所定の間隔をおいて配置されている。各脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄは、排気ダクト３０２から導入された排ガスが順次通過するように設けられており、これによって、通過した排ガスと接触して当該排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯＸ）を低減することができる。なお、ボイラ装置に連通する排気ダクト３０２には、ボイラ本体からの排ガス量に応じてＮＨ３が注入される。
【００３４】
ここで、各脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄの種類、形状等は特に限定されないが、一般的には、担体としてＴｉＯ２、活性成分としてＶ２Ｏ５が用いられ、ハニカム状または板状などのタイプがある。本実施形態においては、ハニカムタイプを用い、柱状のハニカムタイプ触媒を複数個並べて組み合わせることによって、各脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄを構成する。
【００３５】
本実施形態にかかる測定装置１０２において、各脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄの入口側および出口側にはガス採取部３０５Ａ〜３０５Ｅが設けられている。これらのガス採取部３０５Ａ〜３０５ＥはそれぞれＮＯＸ濃度測定部３０６Ａ〜３０６Ｅと、ＮＨ３濃度測定部３０７Ａ〜３０７Ｅとに接続されている。そして、ＮＯＸ濃度測定部３０６Ａ〜３０６ＥおよびＮＨ３濃度測定部３０７Ａ〜３０７Ｅによって測定された測定結果に関する情報は、各脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄの脱硝率および脱硝負担率を算出する脱硝率測定部３０８へ送信される。
【００３６】
このような構成において、ガス採取部３０５Ａ〜３０５Ｅは、所望のタイミングで所望の量のサンプリングガスをサンプリング管を介して採取し、採取したサンプリングガスをＮＯＸ濃度測定部３０６Ａ〜３０６ＥおよびＮＨ３濃度測定部３０７Ａ〜３０７Ｅへ供給する。なお、本実施形態においては、ガス採取部３０５Ａ〜３０５Ｅは、採取したガスをそれぞれＮＯＸ濃度測定部３０６Ａ〜３０６ＥとＮＨ３濃度測定部３０７Ａ〜３０７Ｅとに供給するような構成になっているが、ＮＯＸ濃度測定部３０６Ａ〜３０６ＥおよびＮＨ３濃度測定部３０７Ａ〜３０７Ｅそれぞれに独立してガス採取部を設けるようにしてもよい。
【００３７】
ガス採取部３０５Ａ〜３０５Ｅによるサンプリングガスの採取時は特に限定されないが、発電所の通常運転時におこない、できればガス量が最大になる定格負荷時におこなうのが好ましい。また、特に、下流側の触媒層では、ＮＨ３濃度が低くなり変動幅が増加するので、管理評価を向上するためには、ＮＨ３濃度の測定回数を増大して平均濃度から脱硝率を求めるようにするのが好ましい。さらには、脱硝触媒ごとに頻度を変えるようにしてもよい。
【００３８】
ＮＯＸ濃度測定部３０６Ａ〜３０６ＥおよびＮＨ３濃度測定部３０７Ａ〜３０７Ｅは、それぞれサンプリングガス中のＮＯＸ濃度およびＮＨ３濃度を測定するものであれば特に限定されない。ＮＯＸ濃度またはＮＨ３濃度を測定するようなセンサにより測定してもよく、自動測定装置または人手を介してサンプリングガス抽出し、それを分析するようにしてもよい。また、サンプリングガスについては、ＮＯＸ濃度およびＮＨ３濃度以外に、必要に応じて、酸素、その他の成分を測定するようにしてもよい。
【００３９】
なお、各脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄの入口側および出口側のそれぞれの濃度を測定するために別の測定部を設けたが、ＮＯＸ濃度測定部およびＮＨ３濃度測定部をそれぞれ一つずつ設けて各脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄの入口側および出口側の濃度を順次分析するようにしてもよい。
【００４０】
また、脱硝率測定部３０８は、ＮＯＸ濃度測定部３０６Ａ〜３０６ＥおよびＮＨ３濃度測定部３０７Ａ〜３０７Ｅからの測定結果を取得し、これらの測定結果から各脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄの脱硝率および脱硝負担率を算出する。脱硝率測定部３０８は、たとえば、図示を省略するＲＯＭ、ＲＡＭあるいはハードディスクなどに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによってその機能を実現する。
【００４１】
脱硝率の算出方法は、各脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄの入口モル比＝入口ＮＨ３／入口ＮＯＸを考慮して算出するものであれば特に限定されない。このように入口モル比を考慮するのは、ＮＨ３は脱硝触媒直前でガス量に比例して注入され、また、ＮＨ３が触媒へ吸着することが脱硝反応自体の律速反応であるから、脱硝触媒１０１Ａ〜１０１Ｄの入口側および出口側のそれぞれのＮＨ３濃度を把握して考慮するためである。入口モル比を考慮して算出するのであれば、脱硝率は、ＮＯＸを基準にして求めても、ＮＨ３を基準にして求めてもよいが、ＮＨ３を基準にして求めた方がより精度よく脱硝率を管理することができる。
【００４２】
ここで、脱硝率を求める手順の例を示す。下記式（１）はＮＯＸ濃度に基づいた脱硝率ηを求める式である。
【数１】
Figure 2004154622
【００４３】
ここで、評価モル比とは、脱硝触媒を評価するために設定するモル比であり、任意のモル比を設定することができるが、たとえば、発電所の運用モル比程度、たとえば、０．８に設定すればよい。上記式（１）ら求められる脱硝率ηはＮＯＸ濃度に基づいて算出されたものであるが、入口モル比を考慮してあるので、実際に即した脱硝率に基づいた触媒評価が可能となる。
【００４４】
また、下記式（２）はＮＨ３濃度に基づいた脱硝率ηを求める式である。
【数２】
Figure 2004154622
【００４５】
上記式（２）から求められる脱硝率ηはＮＨ３濃度に基づいて求められるもので、ＮＯＸに基づいた脱硝率より安定した数値が得られるという利点があり、触媒評価をより安定しておこなうことができる。
【００４６】
また、送信部３０９は、脱硝率測定部３０８によって、測定された測定データを、ネットワーク２００を介して、脱硝触媒管理装置２０１へ送信する。送信部３０９は、たとえば、図示を省略する、モデムなどのインタフェースによってその機能を実現する。
【００４７】
このように、脱硝触媒の性能は、各層間の脱硝性能をリアルタイムで監視し、経年的な性能推移から将来性能を予測することで、適宜、運用情報を触媒ユーザーへ提供することができる。また、ＮＯＸの測定は、既設の化学発光等のオンライン分析装置により測定した結果を図２に示したネットワークを介して伝送することができる。
【００４８】
同様に、ＮＨ３に関しては、間接測定法としてＮＨ３（アンモニア）を酸化しＮＯに変換後、化学発光等で測定する装置あるいはガス状アンモニアの直接測定法である赤外または紫外吸収法を用いた装置、さらにガス状およびダストに付着したアンモニアを直接測定ＪＩＳ準拠の測定方法あるいはＪＩＳ準拠した自動分析装置などによって得られた測定データを伝送することができる。脱硝装置の管理用アンモニア測定は、物質収支を確認するため、注入アンモニアに対して未反応アンモニア（脱硝装置リークアンモニア）すべてを把握する必要がある。したがって、ガス状アンモニアだけでなくダストに吸着しているアンモニアについても測定対象とする必要がある。
【００４９】
伝送された測定データは、データ管理センターである脱硝触媒管理装置２０１において集中管理する。管理にあってはアンモニアとＮＯＸ濃度の割合によって反応率が変化するため、アンモニア／ＮＯＸを考慮した脱硝率を求め、各層の性能を把握管理することができる。測定の間隔は、１日１回以上としてもよい。
【００５０】
このようにして、脱硝装置全体の性能管理および性能の将来予測をおこなうとともに、触媒層ごとの性能管理および最も劣化が著しい触媒層の特定を日常管理としておこなうことができる。
【００５１】
（脱硝触媒管理装置の機能的構成）
つぎに、この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理装置の機能的構成について説明する。図４は、この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理装置の機能的構成を示す説明図である。図４において、脱硝触媒管理装置２０１は、受信部４０１と、性能情報データベース４０２と、判定部４０３と、出力部４０４と、脱硝触媒管理情報データベース４０５と、費用情報データベース４０６と、徴収金額決定部４０７と、を含む構成となっている。
【００５２】
ここで、受信部４０１は、ネットワーク２００を介して測定装置１０２、より具体的には、図３に示した測定装置１０２の送信部３０９から送信された測定データ（すなわち脱硝触媒１０１の性能に関する情報）を受信する。受信部４０１は、たとえば、図示を省略する、モデムなどのインタフェースによってその機能を実現する。
【００５３】
また、性能情報データベース４０２は、受信部４０１によって受信された測定データを、各排煙脱硝装置１００の脱硝触媒１０１ごとに蓄積する。性能情報データベース４０２に蓄積されるデータには、受信部４０１によって受信された測定データの他に、当該脱硝触媒１０１の使用状況（排煙脱硝装置１００のどの層として使用されたものか、いつ、何回、どのような方法で再生をおこなったかなどの履歴）などが含まれる。性能情報データベース４０２は、たとえば、図示を省略するハードディスクなどの記録媒体によってその機能を実現する。
【００５４】
また、判定部４０３は、性能情報データベース４０２に蓄積された脱硝触媒１０１の性能に関する情報に基づいて、脱硝触媒１０１の再生処理または脱硝触媒１０１の交換処理のいずれをおこなうか、あるいは再生処理および交換処理のいずれの処理もおこなわないかを各脱硝触媒１０１ごとに判定する。また、判定部４０３は、脱硝触媒１０１の再生処理をおこなうことを判定する際に、複数種類の再生処理のうちの最適な再生処理を選択する。上記判定および最適な再生処理の選択に関する詳細な手順については後述する。
【００５５】
また、判定部４０３は、交換処理をおこなうと判定する場合に、判定の対象となっている排煙脱硝装置１００とは別の排煙脱硝装置において使用されていた脱硝触媒であって再生処理がおこなわれたものとの交換をおこなうこともあわせて判定することができる。これによって、長期休止になった発電所や廃止になった発電所の使用済みの脱硝触媒を引き取り、再生処理を施した後に、その脱硝触媒をストックしておく。そして、その脱硝触媒を、その需要に応じて、新品のものよりも廉価にて販売することが可能となる。
【００５６】
また、判定部４０３は、性能情報データベース４０２に蓄積された脱硝触媒１０１の性能に関する情報に基づいて、脱硝触媒１０１の再生処理または脱硝触媒１０１の交換処理の実施時期を各脱硝触媒ごとに予測する。判定部４０３は、たとえば、図示を省略するＲＯＭ、ＲＡＭあるいはハードディスクなどに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによってその機能を実現する。
【００５７】
また、出力部４０４は、判定部４０３によって得られた結果を脱硝触媒管理情報データベース４０５に登録したり、あるいは、ネットワーク２００を介して、あらかじめ定められた送信先へ送信する。また、徴収金額決定部４０７によって決定された徴収金額に関する情報もあわせて登録・送信する。出力部４０４は、たとえば、図示を省略するＲＯＭ、ＲＡＭあるいはハードディスクなどに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによって、あるいはモデムなどのインタフェースによってその機能を実現する。
【００５８】
また、脱硝触媒管理情報データベース４０５は、判定部４０３によって得られた結果を脱硝触媒管理情報として、脱硝触媒１０１ごとに登録し管理する。脱硝触媒管理情報データベース４０５は、たとえば、図示を省略するハードディスクなどの記録媒体によってその機能を実現する。
【００５９】
また、費用情報データベース４０６は、再生処理や交換処理に要する費用に関する情報を蓄積している。費用情報データベース４０６は、たとえば、図示を省略するハードディスクなどの記録媒体によってその機能を実現する。
【００６０】
また、徴収金額決定部４０７は、判定部４０３によって再生処理をおこなうと判定された場合に、交換処理に要する費用と再生処理に要する費用との差額に対する所定割合の金額を徴収金額として決定する。これによって、性能保証を希望される顧客に対して、その劣化状況を調査し、劣化要因や劣化度合いなどに応じて、課金する新たな課金システムを構築することができる。
【００６１】
また、徴収金額決定部４０７は、前記脱硝触媒の設置処理および管理に要する費用に基づいて、前記排煙脱硝装置の使用者からの徴収金額を決定するようにしてもよい。具体的には、たとえば上記費用に所定の係数を乗じることで、徴収金額を決定する。これによって、火力発電所、廃棄物処理炉など脱硝装置を有する設備へ脱硝触媒を貸し出し、定修時の管理および日常管理を実施して発電所のＮＯＸ処理をおこない、それに対して、触媒の設置費用および管理費用から算定した使用料を徴収することができる。これによって、長期間の使用の契約によって、脱硝触媒を購入設置するよりも安価な費用で環境対策をとることができる。徴収金額決定部４０７は、たとえば、図示を省略するＲＯＭ、ＲＡＭあるいはハードディスクなどに格納されたプログラムをＣＰＵが実行することによってその機能を実現する。
【００６２】
（定修時管理の内容）
つぎに、脱硝触媒１０１の定修時管理の内容について説明する。ここで、定修時とは、定期点検や長期間の休止作業時を示すものである。定修時に排煙脱硝装置１００内部の脱硝触媒１０１の実触媒を採取し、脱硝触媒１０１そのものの性能を調査する。脱硝触媒の性能とは、上記脱硝率、ＳＯ２酸化率あるいはＳＯ３転化率（以後ＳＯ２酸化率という）である。このように脱硝触媒１０１の性能を調査することによって、脱硝触媒１０１の劣化要因を把握する。また、１本の脱硝触媒１０１中における劣化部位もあわせて把握する。
【００６３】
ここで、脱硝触媒１０１の性能試験法あるいは装置は様々な方法があり、特に限定しない。脱硝触媒１０１の性能把握の目的は、脱硝率あるいはＳＯ２酸化率を理想的あるいは標準的な条件において把握することである。それによって、触媒そのものによる性能低下を判断することができる。実際の排煙脱硝装置１００では、種々の要因によって性能の良否が現れることがある。たとえば、ダストなどのガス性状や還元剤であるＮＨ３の注入状態あるいはガスの流れなどである。測定された脱硝触媒１０１の性能は、下記に示すＡＶ値（Ａｒｅａ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）やＬＶ値（Ｌｉｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）などを実機装置と合わせることで実装置内での触媒性能を推測する。
【００６４】
ここで、ＡＶ値〔ｍ／ｈ（ｍ３Ｎ／ｍ２／ｈ）〕は、「Ｇ」を処理ガス量〔ｍ３Ｎ／ｈ〕とし、「Ａ」を触媒孔内の表面積〔ｍ２〕とした場合に、
ＡＶ＝Ｇ／Ａ
で表すことができる。
【００６５】
また、ＬＶ値〔ｍ／ｓ〕は、「Ｑ」を処理温度におけるガス量〔ｍ３／ｓ〕とし、「Ｓ」を触媒層へ入る前のガス入口断面積とした場合に、
ＬＶ＝Ｑ／Ｓ
で表すことができる。
【００６６】
また、使用した脱硝触媒１０１はガス入口側のみが劣化する傾向があることが、出願人の実験・分析によってわかった。また、１本の触媒（長さ４００〜１，０００ｍｍ）性能は、入口３００ｍｍまでの性能に支配されており、現状６００ｍｍ以上の長い触媒は、性能に関与していない部分（半分以上）を使わないうちに廃棄処分していることも出願人の実験・分析によってわかった。したがって、脱硝装置の設計や実装置の性能予測のときは、使用している触媒の最適長さを考慮するとよい。
【００６７】
このように、１本の脱硝触媒１０１の中の劣化部位を把握すると、脱硝触媒１０１は、ガス入口側の劣化が顕著であり、出口側は健全であることがわかった。このような脱硝触媒１０１の劣化要因を把握することで、各脱硝触媒層の日常管理性能評価および将来性能予測を補完することができる。
【００６８】
（脱硝触媒の劣化層の判定の内容）
つぎに、脱硝触媒１０１の劣化層の判定の内容について説明する。図５は、この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理方法における脱硝触媒の劣化層の判定の内容を示す説明図である。
【００６９】
図５において、排煙脱硝装置１００の劣化が進行した場合に、前回の定修時などに採取した各層の触媒の性能とガス測定（日常管理）による各層の性能から、劣化の状況がどのくらいか、あるいはどの層が一番劣化しているかを図６に示すグラフなどを用いて判定する（ステップＳ５００）。図６は、運転時間に対する設計脱硝率の変化および未反応（リーク）ＮＨ３の変化を示す説明図（グラフ）である。
【００７０】
そして、ステップＳ５００の判定の結果、排煙脱硝装置運用上の問題（ステップＳ５０１）である場合、たとえば、排煙脱硝装置１００の設計仕様以上の条件で使用された場合や、設計ＮＨ３／ＮＯＸ（モル比）以上で運用し、リークＮＨ３が多い（メーカ推奨値５ｐｐｍをオーバー）場合や、燃料の変更（低硫黄重油から高硫黄重油にした場合）に伴う運用変更をしていない場合には、正規な運用を推奨したり、必要な場合はスペック変更をおこなう。
【００７１】
また、ステップＳ５００の判定の結果、脱硝装置保守・設計上の問題（ステップＳ５０２）である場合、たとえば、排煙脱硝装置１００のメンテ不測の場合や、脱硝触媒１０１の触媒成分のスペックあるいは設計の不備の場合には、メンテ不測部分を改善および要因の排除を提案する。ここで、排煙脱硝装置１０１のメンテ不測の場合とは、たとえば、ＮＨ３の注入が十分にできていない（ノズルの閉塞など）場合や、ガス流速や変流によるダスト堆積で反応面積の減少やエロージョンなどの場合であり、脱硝触媒１０１の触媒成分のスペックあるいは設計の不備の場合とは、たとえば、処理排ガスにあった触媒成分選択がなされていない場合や、触媒配置（ハニカム触媒の積み重ね）によるダスト閉塞などの場合である。
【００７２】
また、メンテ不測部分を改善および要因の排除の提案としては、現状のＳＶ値による設計はオーバースペックになることが多いことを考慮して、最適な触媒長さ（７ｍｍピッチハニカム触媒であれば３００±１５０ｍｍ程度）について提案することが考えられる。
【００７３】
また、ステップＳ５００の判定の結果、脱硝触媒性能低下（ステップＳ５０３）の場合は、劣化要因の除去を目的として再生処理（ステップＳ５０４〜Ｓ５０８）をおこなう。再生処理の種類としては、劣化要因に関係なく入口側のみが劣化している場合（ステップＳ５０４）は、劣化している触媒層をガスの流れ方向を逆転させて再セットすることで、除去することが可能である。また、劣化している部位を除去（切除あるいは分離）し、再セットするようにしてもよい。
【００７４】
また、劣化要因が水で除去可能な場合（ステップＳ５０５）は、劣化している脱硝触媒層を水洗再生して再セットする。また、脱硝触媒１０１が物理的にもろい場合は排煙脱硝装置１００内にセットした状態で水洗再生をおこなうようにしてもよい。
【００７５】
なお、ステップＳ５０４およびＳ５０５の再生処理については、出願人がすでに特許出願した「脱硝触媒再生方法」（特願２００２−１８１１８０、出願日２００２年６月２１日）に詳細に記載してある。
【００７６】
また、劣化要因が薬品で除去可能な場合（ステップＳ５０６）、すなわち、水洗除去できない劣化要因（たとえばバナジウムなど）の場合は、その劣化要因をシュウ酸などの薬品で洗浄再生する。さらに薬品、洗浄後乾燥や加熱処理を施し、性能を回復させるようにしてもよい。さらに、発生する廃液や廃棄物の処理もおこなう。
【００７７】
また、劣化要因が研磨で除去可能な場合（ステップＳ５０７）、すなわち、水洗や薬品処理では除去できない劣化要因の場合は、ブラスト材や砥粒を用いて触媒表面を研磨再生する。ただし、この方法は、触媒そのものを削ることで物理的な損耗を受けるため、繰り返し再生には適さない。
【００７８】
また、劣化要因を除去不可能な場合（ステップＳ５０８）は、触媒成分の再含浸（リコーティング）をおこなう（ステップＳ５０９）。すなわち、劣化した触媒を廃棄するのでなくそのままあるいは粉砕し、再度触媒成分を調整することで再生使用する。
【００７９】
また、劣化要因を除去不可能な場合（ステップＳ５０８）は、新品触媒への取替えを実施する（ステップＳ５１０）。すなわち、再利用できない場合は劣化した触媒を廃棄し、新品の触媒に取り替える。ただし、触媒の長さは最適な長さとしユーザーへより廉価にて提供する。
【００８０】
（性能予測の内容）
図７は、経年変化の管理と性能推移予測を示す説明図（グラフ）である。図７に示すように、脱硝触媒管理装置２０１は、リークＮＨ３を含めた脱硝触媒１０１の性能に関する情報の経年変化について管理することによって、将来の性能予測をおこなうことができ、脱硝触媒１０１の再生処理または脱硝触媒１０１の交換処理の実施時期を各脱硝触媒１０１ごとに判定することができる。
【００８１】
（脱硝触媒の再生運用によるメリットの内容）
つぎに、脱硝触媒１０１の再生運用によるメリットの内容について説明する。図８は、脱硝触媒１０１の再生運用によるメリットの内容を示す説明図である。図８には、脱硝触媒を今後、新品取替えに代えて再生品取替えによる運用を採用した場合の予想のメリットを示している。
【００８２】
条件として、発電所出力が５００ＭＷ、触媒量が約７２４ｍ３（１８１ｍ３／層）、触媒層が４層、触媒本数が３７，４４０本（９，３６０本／層）であり、触媒単価が３００〜４００万円とする。そして、図８に示すように、劣化取替えパターンを仮定すれば、１０年間の収支からは、約１億円／年・ユニットのメリットが想定される。ここで、日常管理（５百万円／年・ユニット）および定期点検時の触媒性能把握調査（１０百万円／２年・ユニット）の実施費用を差し引いても、約０．９億円／年・ユニットのメリットが想定される。
【００８３】
以上のように、本実施の形態によれば、脱硝触媒１０１の性能を各脱硝触媒１０１ごとに測定し、測定された性能に基づいて、脱硝触媒１０１の再生処理または脱硝触媒１０１の交換処理のいずれをおこなうか、あるいはいずれの処理もおこなわないかを各脱硝触媒１０１ごとに判定するため、脱硝触媒１０１ごとにその性能を把握し、それに基づいて、脱硝触媒１０１ごとに適切な処置を施すことができるので、効率的かつ経済的な脱硝触媒１０１の管理をすることができる。
【００８４】
また、本実施の形態によれば、測定された性能に基づいて脱硝触媒１０１の再生処理をおこなう際、複数種類の再生処理のうちの最適な再生処理を選択するため、より効率的かつ経済的である。
【００８５】
また、本実施の形態によれば、他の排煙脱硝装置において使用されていた脱硝触媒１０１であって再生処理がおこなわれたものとの交換をおこなうなど、ネットワークを用いて、休廃止された発電所の排煙脱硝装置の脱硝触媒１０１も含め、複数の脱硝触媒１０１を総合的にかつ一元的に管理するため、脱硝触媒１０１のより適切な交換などの管理が容易にでき、トータルコストを抑えることができる。
【００８６】
また、本実施の形態によれば、再生処理をおこなうと判定された場合に、交換処理に要する費用と再生処理に要する費用との差額に対する所定割合の金額を課金することもできる。
【００８７】
また、課金の他の方法として、脱硝触媒を所有し、所有する脱硝触媒を火力発電所、廃棄物処理炉など脱硝装置を有する設備へ貸し出す。貸し出された脱硝触媒の定修時の管理および日常管理を実施して発電所のＮＯＸ処理をおこなう。これに使用する脱硝触媒は、新品または再生品を用いる。管理・調査をすべて実施し、ＮＯＸの処理のヘッジ（リスク回避）をおこなう。これらの対価として、脱硝触媒の設置費用および管理費用から算定した使用料を徴収することができる。これによって、長期間の使用の契約によって、脱硝触媒を購入設置するよりも安価な費用で環境対策をとることができる。
【００８８】
また、測定された性能に基づいて、脱硝触媒１０１の再生処理または脱硝触媒１０１の交換処理の実施時期を各脱硝触媒１０１ごとに判定するため、再生、交換時期をあらかじめ通知することで効率的な対処をおこなうことができる。
【００８９】
また、脱硝触媒１０１の日常管理において、各脱硝触媒１０１の入口および出口における排ガスの測定をおこなうとともに、脱硝触媒１０１の定修時管理において、各脱硝触媒１０１のサンプルを採取し、採取されたサンプルの性能を測定することによって、脱硝触媒１０１の性能に関するより正確な情報を取得することができる。
【００９０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、脱硝触媒の管理を総合的かつ一元的におこなうことができ、再生および交換を含めた脱硝触媒の管理を効率的かつ経済的におこなうことが可能な脱硝触媒管理方法および脱硝触媒管理装置が得られるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理方法の概要を示す説明図である。
【図２】この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理装置を含む脱硝触媒管理システムのシステム構成を示す説明図である。
【図３】排煙脱硝装置および測定装置の構成を示す説明図である。
【図４】この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理装置の機能的構成を示す説明図である。
【図５】この発明の本実施の形態にかかる脱硝触媒管理方法における脱硝触媒の劣化層の判定の内容を示す説明図である。
【図６】運転時間に対する設計脱硝率の変化および未反応（リーク）ＮＨ３の変化を示す説明図（グラフ）である。
【図７】経年変化の管理と性能推移予測を示す説明図（グラフ）である。
【図８】脱硝触媒の再生運用によるメリットの内容を示す説明図である。
【符号の説明】
１００ 排煙脱硝装置
１０１ 脱硝触媒
１０２ 測定装置
２００ ネットワーク
２０１ 脱硝触媒管理装置
３０１ 装置本体
３０２ 排気ダクト
３０３ 処理ガスダクト
３０５ ガス採取部
３０６ ＮＯＸ濃度測定部
３０７ ＮＨ３濃度測定部
３０８ 脱硝率測定部
４０１ 受信部
４０２ 性能情報データベース
４０３ 判定部
４０４ 出力部
４０５ 脱硝触媒管理情報データベース
４０６ 費用情報データベース
４０７ 徴収金額決定部

Claims (10)

  1. 排煙脱硝装置の複数の脱硝触媒の管理をおこなう脱硝触媒管理方法であって、
    前記脱硝触媒の性能を各脱硝触媒ごとに測定する測定工程と、
    前記測定工程によって測定された性能に基づいて、前記脱硝触媒の再生処理または前記脱硝触媒の交換処理のいずれをおこなうか、あるいは前記いずれの処理もおこなわないかを各前記脱硝触媒ごとに判定する判定工程と、
    を含んだことを特徴とする脱硝触媒管理方法。
  2. 前記判定工程は、前記測定工程によって測定された性能に基づいて前記脱硝触媒の再生処理をおこなうことを判定する際に、複数種類の再生処理のうちの最適な再生処理を選択することを特徴とする請求項１に記載の脱硝触媒管理方法。
  3. 前記判定工程によって前記交換処理をおこなうと判定された場合に、他の排煙脱硝装置において使用されていた脱硝触媒であって再生処理がおこなわれたものとの交換をおこなう交換工程を含んだことを特徴とする請求項１または２に記載の脱硝触媒管理方法。
  4. 前記判定工程によって前記再生処理をおこなうと判定された場合に、前記交換処理に要する費用と前記再生処理に要する費用との差額に対する所定割合の金額を徴収金額として決定する徴収金額決定工程を含んだことを特徴とする請求項１または２に記載の脱硝触媒管理方法。
  5. 前記脱硝触媒の設置処理および管理に要する費用に基づいて、前記排煙脱硝装置の使用者からの徴収金額を決定する徴収金額決定工程を含んだことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の脱硝触媒管理方法。
  6. 排煙脱硝装置の複数の脱硝触媒の管理をおこなう脱硝触媒管理方法であって、
    前記脱硝触媒の性能を各脱硝触媒ごとに測定する測定工程と、
    前記測定工程によって測定された性能に基づいて、前記脱硝触媒の再生処理または前記脱硝触媒の交換処理の実施時期を各脱硝触媒ごとに判定する判定工程と、
    を含んだことを特徴とする脱硝触媒管理方法。
  7. 前記測定工程は、前記脱硝触媒の日常管理において、各前記脱硝触媒の入口および出口における排ガスの測定をおこなうことによって、前記脱硝触媒の性能を測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の脱硝触媒管理方法。
  8. 前記測定工程は、前記脱硝触媒の定修時管理において、各前記脱硝触媒のサンプルを採取し、採取されたサンプルの性能を測定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の脱硝触媒管理方法。
  9. 排煙脱硝装置の複数の脱硝触媒の管理をおこなう脱硝触媒管理装置であって、
    前記排煙脱硝装置に備えられた測定装置によって測定された前記脱硝触媒の性能に関する情報を、ネットワークを介して受信する受信手段と、
    前記受信手段によって受信された前記脱硝触媒の性能に関する情報を蓄積する情報蓄積手段と、
    前記情報蓄積手段によって蓄積された情報に基づいて、前記脱硝触媒の再生処理または前記脱硝触媒の交換処理のいずれをおこなうか、あるいは前記いずれの処理もおこなわないかを各前記脱硝触媒ごとに判定する判定手段と、
    を備えたことを特徴とする脱硝触媒管理装置。
  10. 排煙脱硝装置の複数の脱硝触媒の管理をおこなう脱硝触媒管理装置であって、
    前記排煙脱硝装置に備えられた測定装置によって測定された前記脱硝触媒の性能に関する情報を、ネットワークを介して受信する受信手段と、
    前記受信手段によって受信された前記脱硝触媒の性能に関する情報を蓄積する情報蓄積手段と、
    前記情報蓄積手段によって蓄積された情報に基づいて、前記脱硝触媒の再生処理または前記脱硝触媒の交換処理の実施時期を各脱硝触媒ごとに判定する判定手段と、
    を備えたことを特徴とする脱硝触媒管理装置。
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