JP2007233758A - ガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムおよびガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、ガス化溶融炉における生涯コストを運転実績に関するデータから見積ることにより、最適な運転条件下において最小となる生涯コストを予測することのできるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムおよびガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法を提供することである。
【解決手段】事前に決定された運転目標値に適い、且つ当該生涯コストが最小となるような溶融炉耐火材損耗量、ボイラ損耗量、発電効率の組み合わせ、つまり溶融炉耐火材損耗量、ボイラ損耗量、発電効率それぞれの運転状態推定モデルにおけるパラメータ値が決定され、特にガス化溶融炉において生涯コストを最小にする運転条件を決定するとともに、最適な運転条件をデータベース化し、生涯コストの低い運転方法の技術伝承を行う支援を実施することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムおよびガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法に関し、ガス化溶融炉における溶融炉耐火材損耗量、ボイラ損耗量、発電効率それぞれに基づく運転状態推定モデルを構築することによって当該ガス化溶融炉における運転コストおよび保守コストを導出し、運転コストおよび保全コストの総和である生涯コストを運転実績に関するデータから見積ることにより、最適な運転条件下において最小となる生涯コストを予測することのできるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムおよびガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法に関する。

近年、ごみ焼却プラントとしてガス化溶融炉が着目されている。ガス化溶融炉は、個別に灰溶融炉を備えずとも、自身で燃焼するごみの熱により灰を溶かすことが可能であり、建設費抑制を実現するものである。

ガス化溶融炉の運転では、運転安定化（高温燃焼（１３００℃以上）、低ＤＸＮ、低ＣＯ、低ＮＯｘ）と運転コスト低減を目的とし、運転条件の設定（溶融炉温度、ガス化炉〜溶融炉間の空気比、溶融炉熱負荷ほか）が行われている。また、ガス化溶融炉の機器保全では、機器の種別毎に定期的な補修（時間基準保全）、点検結果に応じた補修（状態基準保全）、故障後の補修（事後保全）のいずれかに基づいた補修が行われている。このように、運転条件と保全計画とはそれぞれ個別に実施されているため、例えば運転コストの低減を目的とした運転により、保全コストの高騰が起きてしまうことがある。このため、運転安定化と運転コストの低減とのバランスをとりながら、運転コストと保全コストとの総和である生涯コストを最小限におさえる運転条件を設定することのできるガス化溶融炉管理支援システムおよびガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法の実現が強く望まれている。

上記した技術に関連して、特許公報第２６４２４３８号に開示されている「プラント機器保守管理支援装置」では、予防保全対象機器と事後保全対象機器に分類された機器部品管理情報，保守実績履歴情報，プラント・機器運転履歴情報，設計・保全知識情報及びマスターデータを記録・管理する保守データベースと、データ入力／出力機能及びデータ検索機能を有する保守情報管理部と、保守情報管理部の機能と合わせて保守実績に基づく統計的寿命評価要素を推定する統計的寿命評価要素と、複数の統計的寿命評価要素の結果を総合的に判断し、現状の設備保全状況評価機能を有する解析処理部とから構成されたプラント機器保守管理支援設備が提案されている。

また、特許公報第２７７２１６１号に開示されている「現場データ収集支援装置」では、プラントの点検作業時に携帯し、現場で点検作業に必要なデータを入力手段からの要求に従って表示手段に表示させ点検機器を点検し、この入力手段を介して複数の点検機器の点検データを収集する現場データ収集支援装置において、点検コースに含まれる複数の点検機器を表す点検機器情報、各点検機器に対するそれぞれの点検項目を表す点検項目情報および各点検項目に対するそれぞれの管理値を予め保存する点検機器情報データベースと、現場で点検作業をする際、当該点検コースに含まれる複数の点検機器を任意の点検機器を選択可能とするように一覧表示させる点検機器一覧表示機能と、複数の中から選択された点検機器に対する複数の点検項目を任意に選択可能とするように一覧表示させる点検項目一覧表示機能とを備え、入力手段からの要求に従って点検機器情報データベースが保存する情報を表示手段に表示させる点検情報表示管理手段と、この点検情報表示管理手段により表示手段に表示された点検項目に関する点検データを入力手段を介して入力し、この入力した点検データと点検機器情報データベースに保存される当該点検項目に対する管理値とを比較して点検データの正常または異常を判定し、この判定結果と点検データとを履歴データとして収集保存する点検データ入力管理手段とを備えた現場データ収集支援装置が提案されている。

また、特開２００３−３０２０２１号公報に開示されている「ごみ処理ガス化溶融炉機器診断システム及びごみ処理プラント管理方法」では、（ａ）ごみ処理プラントに含まれる機器を構成する部品ｉが時刻ｔにおいて損傷している確率を示す損傷確率関数Ｐｉ（ｔ）を算出するステップと、（ｂ）部品が損傷したときに発生する損害額であるリスク金額を算出するステップと、（ｃ）損傷確率関数Ｐｉ（ｔ）と、リスク金額との積をリスクコストとして算出するステップとを実行する計算機を含むごみ処理ガス化溶融炉機器診断システムが提案されている。

また、特開２００３−３０３０１４号公報に開示されている「プラント機器の保守管理方法および装置」では、プラントを構成する機器の保守管理対象範囲、検査情報および運転履歴情報を受け付ける入力手段と、検査事象から想定される故障をＴｒｅｅ展開する故障連関展開手段と、故障連関展開の各項目間の不信頼度を計算する故障関数計算手段と、各不信頼度と該事象を復旧するに必要な費用を掛けて故障連関展開に従って足し合せる故障復旧予想累計コスト計算手段と、該故障現象を防止するための予防保全対策費用を算出する予防保全コスト計算手段と、該予防保全コストと故障復旧予想累計コストを比較判定し、保守管理時期・方法を判定する保守管理判定手段とを有するプラント機器の保守管理装置が提案されている。

また、特開２００３−３０３２４３号公報に開示されている「プラント機器の寿命診断・保守管理方法および装置」では、プラントを構成する機器の検査・診断・補修・運転履歴情報を受け付ける入力手段と、機器部材に想定される故障をＴｒｅｅ展開する故障連関展開手段と、故障連関展開の開始項目についての不信頼度を予測する確率論的寿命評価手段と、各項目間の不信頼度を故障関数から計算する故障関数計算手段と、各不信頼度と展開された事象を復旧するのに必要な費用を掛けて故障連関展開に従って足し合せる故障復旧予想累計コスト計算手段と、該故障現象を防止するための予防保全対策費用を算出する予防保全コスト計算手段と、該予防保全コストと故障復旧予想累計コストを比較判定し、運用・保守管理方法及び時期を判定する運用・保守管理判定手段とを有するプラント機器の寿命診断・保守管理装置が提案されている。

特許公報第２６４２４３８号 特許公報第２７７２１６１号 特開２００３−３０２０２１号公報 特開２００３−３０３０１４号公報 特開２００３−３０３２４３号公報

本発明の目的は、ガス化溶融炉における溶融炉耐火材損耗量、ボイラ損耗量、発電効率それぞれに基づく運転状態推定モデルを構築することによって当該ガス化溶融炉における運転コストおよび保守コストを導出し、運転コストおよび保全コストの総和である生涯コストを運転実績に関するデータから見積ることにより、最適な運転条件下において最小となる生涯コストを予測することのできるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムおよびガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法を提供することである。

以下に、［発明を実施するための最良の形態］で使用する括弧付き符号を用いて、課題を解決するための手段を説明する。これらの符号は、［特許請求の範囲］の記載と［発明を実施するための最良の形態］の記載との対応関係を明らかにするために付加されたものであるが、［特許請求の範囲］に記載されている発明の技術的範囲の解釈に用いてはならない。

本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム（１）は、ガス化溶融炉の生涯コストを算出するガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置（２）と、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置に接続されて、運転コストに関わるデータベースを備えるデータベース管理装置（３）とを有し、運転コストに関わるデータベースは、運転実績に関わるデータを有し、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置は、運転実績に関わるデータに基づいてガス化溶融炉の生涯コストを予測し、データベース管理装置に、予測された生涯コストを格納する。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム（１）において、データベース管理装置（３）は、更に保全コストに関わるデータベースを備え、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置（２）は、運転実績に関わるデータと、保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命に関わるデータとに基づいて、ガス化溶融炉の生涯コストを予測し、データベース管理装置に、予測された生涯コストを格納する。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム（１）において、ガス化溶融炉を構成するガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命に関わるデータは、ガス化溶融炉を構成する溶融炉（５０）の耐火材損耗量に関わるデータである。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム（１）において、ガス化溶融炉を構成するガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命に関わるデータは、ガス化溶融炉を構成するボイラ（６５）の損耗量に関わるデータである。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム（１）において、データベース管理装置（３）は、更に運転情報に関わるデータベースを備え、ガス化溶融炉を構成するガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命に関わるデータは、運転情報に関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するガス化炉（４０）と溶融炉（５０）と二次燃焼炉（６０）とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータである。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム（１）において、データベース管理装置（３）は、更に運転情報に関わるデータベースを備え、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置（２）は、運転実績に関わるデータである第１データと、保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成する溶融炉（５０）の耐火材損耗量に関わるデータ、保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するボイラ（６５）の損耗量に関わるデータ、運転情報に関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するガス化炉（４０）と溶融炉と二次燃焼炉（６０）とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータのうち少なくとも１つのデータにより構成される第２データとに基づいて、ガス化溶融炉の生涯コストを予測し、データベース管理装置に、予測された生涯コストを格納する。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム（１）において、第２データは、保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成する溶融炉（５０）の耐火材損耗量に関わるデータと保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するボイラ（６５）の損耗量に関わるデータと運転情報に関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するガス化炉（４０）と溶融炉と二次燃焼炉（６０）とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータとを用いた多変量解析により求められる。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム（１）において、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置（２）は、運転実績に関わるデータベースのデータに基づいて、ガス化溶融炉の運転状態推定モデルを作成し、作成される運転状態推定モデルと予め設定される運転目標値とを照合することにより、運転目標値を達成することのできる複数の運転条件が求められる。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム（１）において、運転目標値を達成することのできる複数の運転条件の中から、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置（２）が管理するガス化溶融炉の生涯コストが最小となる時の最適運転条件を選択し、最適運転条件におけるガス化溶融炉の生涯コストを予測し、データベース管理装置（３）に生涯コストを格納する。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法は、ガス化溶融炉の生涯コストを算出するガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置（２）と、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置に接続されて、運転コストに関わるデータベースを備えるデータベース管理装置（３）とを有するガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム（１）におけるガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法であって、運転コストに関わるデータベースに格納された運転実績に関わるデータに基づいてプラントの生涯コストを予測する生涯コスト予測ステップと、データベース管理装置に、予測された生涯コストを格納する格納ステップとを備える。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、データベース管理装置（３）は、更に保全コストに関わるデータベースを備え、生涯コスト予測ステップは、運転実績に関わるデータと、保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命に関わるデータとに基づいて、ガス化溶融炉の生涯コストを予測することである。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、生涯コスト予測ステップは、運転実績に関わるデータと、保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成する溶融炉（５０）の耐火材損耗量に関わるデータとに基づいて、ガス化溶融炉の生涯コストを予測することである。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、生涯コスト予測ステップは、運転実績に関わるデータと、保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するボイラ（６５）の損耗量に関わるデータとに基づいて、ガス化溶融炉の生涯コストを予測することである。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、データベース管理装置（３）は、更に運転情報に関わるデータベースを備え、生涯コスト予測ステップは、運転実績に関わるデータと、運転情報に関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するガス化炉（４０）と溶融炉（５０）と二次燃焼炉（６０）とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータとに基づいて、ガス化溶融炉の生涯コストを予測することである。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、データベース管理装置（３）は、更に運転情報に関わるデータベースを備え、生涯コスト予測ステップは、運転実績に関わるデータである第１データと、保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成する溶融炉（５０）の耐火材損耗量に関わるデータ、保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するボイラ（６５）の損耗量に関わるデータ、運転情報に関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するガス化炉（４０）と溶融炉と二次燃焼炉（６０）とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータのうち少なくとも１つのデータにより構成される第２データとに基づいて、ガス化溶融炉の生涯コストを予測することである。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、第２データは、保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成する溶融炉（５０）の耐火材損耗量に関わるデータと保全コストに関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するボイラ（６５）の損耗量に関わるデータと運転情報に関わるデータベースに備えられるガス化溶融炉を構成するガス化炉（４０）と溶融炉と二次燃焼炉（６０）とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータとを用いた多変量解析により求められる。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、運転実績に関わるデータに基づいてガス化溶融炉の運転状態推定モデルを作成するモデル作成ステップと、モデル作成ステップで作成される運転状態推定モデルと予め設定される運転目標値とを照合することにより、運転目標値を達成することのできる複数の運転条件を求める適合運転条件検索ステップとを備える。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、運転目標値を達成することのできる複数の運転条件の中から、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置（２）が管理するガス化溶融炉の生涯コストが最小となる時の最適運転条件を選択する運転条件選択ステップと、最適運転条件におけるガス化溶融炉の生涯コストを予測する最適生涯コスト予測ステップと、データベース管理装置（３）に、最適生涯コスト予測ステップで予測された生涯コストを格納する格納ステップとを備える。

また、本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援プログラムはコンピュータにより読み込み可能であり、請求項１０から１８までのいずれか一項に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法を実現する。

本発明により、ガス化溶融炉における溶融炉耐火材損耗量、ボイラ損耗量、発電効率それぞれに基づく運転状態推定モデルを構築することによって当該ガス化溶融炉における運転コストおよび保守コストを導出し、運転コストおよび保全コストの総和である生涯コストを運転実績に関するデータから見積ることにより、最適な運転条件下において最小となる生涯コストを予測することのできるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムおよびガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法を提供することができる。

添付図面を参照して、本発明によるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムおよびガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法を実施するための最良の形態を以下に説明する。本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムおよびガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法では、ガス化溶融炉の溶融炉耐火材損耗量、ボイラ損耗量、発電効率それぞれに基づく運転状態推定モデルを構築する。そして、溶融炉耐火材損耗量、ボイラ損耗量、発電効率それぞれの運転状態推定モデルにおけるパラメータ値を用いて運転条件の設定が行われる。次に、当該運転条件下における運転コストと保全コストとが算出され、算出された運転コストと保全コストとの総和である生涯コストが見積もられる。本発明によるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムおよびガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法においては、事前に決定された運転目標値に適い、且つ当該生涯コストが最小となるような溶融炉耐火材損耗量、ボイラ損耗量、発電効率の組み合わせ、つまり溶融炉耐火材損耗量、ボイラ損耗量、発電効率それぞれの運転状態推定モデルにおけるパラメータ値が決定される。これにより、特にガス化溶融炉において生涯コストを最小にする運転条件を決定するとともに、最適な運転条件をデータベース化し、生涯コストの低い運転方法の技術伝承を行う支援を実施することができる。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係わるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムの概略構成を図１に示す。図１に示すように、本実施の形態のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム１は、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２と、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２にネットワーク５によって接続されるデータベース管理装置３とを備えている。また、ネットワーク５には、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２によって運用支援されるガス化溶融炉４が接続されている。

ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２は、主として、本実施の形態のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム１におけるガス化溶融炉の運用コストおよび保全コストを予測し、予測したそれぞれのコスト値から当該ガス化溶融炉の生涯コストを予測する。また、データベース管理装置３は、運転情報やプラントの運用情報、およびガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２により予測されるガス化溶融炉の運用コスト、保全コスト、およびガス化溶融炉の運用コストと保全コストとの総和である生涯コストを、それぞれデータベース化して格納している。

ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２は、入力部２ａと、表示部２ｂと、通信部２ｃと、演算処理部２ｄと、メモリ２ｅとを備えている。入力部２ａと、表示部２ｂと、通信部２ｃと、演算処理部２ｄと、メモリ２ｅとは、バスライン２ｇによりそれぞれ接続されている。また、メモリ２ｅは、任意の運転条件においてガス化溶融炉が稼働する際の、ガス化溶融炉の運用コストおよび保全コストを予測し、予測したそれぞれのコスト値から当該ガス化溶融炉の生涯コストの予測をコンピュータで実施するための生涯コスト管理支援プログラム２ｆを予め備えている。

データベース管理装置３は、ガス化溶融炉の運用コストを管理するためのガス化溶融炉の運転データを蓄積する運転情報ＤＢ（３ａ）および薬品価格、電力価格、水価格、各補修費用等の費用算出に必要な情報を蓄積した費用情報ＤＢ（３ｅ）、保全コストを管理するためのガス化溶融炉プラント機器が故障した場合の損失額を保存したリスク情報ＤＢ（３ｄ）およびガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命情報有する保全情報ＤＢ（３ｃ）、ガス化溶融炉の運転実績を管理するためのガス化溶融炉の操作履歴を管理する操作情報ＤＢ（３ｆ）およびガス化溶融炉の運用データ（負荷、人員構成等）を蓄積する運用情報ＤＢ（３ｂ）を備えている。

本実施の形態においては、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２とデータベース管理装置３とは、個別の装置に分離されて、通信部２ｃを介して接続されているが、一体型の装置として構成されても良い。また、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２は、ガス化溶融炉の操作装置と兼用の構成としても良いし、個別の装置としても良い。

ここで、本発明の管理対象であるガス化溶融炉の概略構成を図２に示す。ガス化溶融炉４は、個別に灰溶融炉を備えずとも、自身で燃焼するごみの熱により灰を溶かすことが可能なごみ焼却炉である。ガス化溶融炉４は、ごみ投入口１０と、投入されたごみを一時保存する、あるいは保存後破砕された破砕ごみを保存するためのごみピット２０と、破砕ごみをガス化炉へ送り込むための給じん装置３０と、流動床４５を有するガス化炉４０と、ガス化炉４０で燃焼された灰成分を含む可燃性ガスを燃焼する溶融炉５０と、溶融炉５０で燃焼したガスを更に燃焼するための二次燃焼室６０と、二次燃焼室の燃焼壁および二次燃焼室の下流部に配置されるボイラー６５と、ボイラー６５に配置される熱交換器７０と、熱交換器７０の下流部に配置されて、排ガス中の塵成分をろ過するためのバグフィルタ（ろ過式集塵機）８０と、最終的に排ガスを大気中に放出するための煙突９０とを備えている。

ごみ投入口１０に投入されたごみは、ごみピット２０において一時的に保存された後、破砕されて給じん装置３０によりガス化炉４０に搬送される。ガス化炉４０は、流動床４５を有しており、破砕ごみは、流動床４５において、その下部から送り込まれる燃焼空気により５００℃〜６００℃程度の熱で燃焼される。ガス化炉４０における燃焼で発生した灰成分を含む可燃性ガスは、溶融炉５０に送り込まれる。溶融炉５０では、灰を含んだ可燃性のガスが燃焼空気と混合されて１３００℃の温度で燃焼され、灰成分は溶融してスラグ処理される。一方、可燃性のガスは、溶融炉５０において燃焼された後に、さらに下流に配置されている二次燃焼室６０において燃焼空気と混合されて燃焼される。そして、燃焼ガスは、二次燃焼室６０の外壁内に配設されている細管中を流れるガスを加熱し、更に下流に配置されているボイラ６５に送られる。ボイラ６５に送られた燃焼ガス、および細管内を流れる加熱ガスは、ボイラ６５下流に配置された熱交換器７０において熱交換を行う。この結果、二次燃焼室６０で燃焼された燃焼ガスの温度は３００℃にまで下げられ、排ガスとしてバグフィルタ（ろ過式集塵機）８０に搬送される。そして、当該排ガスは、バグフィルタ８０において灰成分がろ過された後、さらにＮＯｘ等の除去が行われて、最終的に煙突９０から大気中に放出される。

本実施の形態は、ガス化溶融炉の炉内温度（ガス化炉流動床４５、ガス化炉雰囲気４０、溶融炉５０）、燃焼空気比（ガス化炉ＵＧＡ、溶融炉雰囲気５０、二次燃焼室６０）、炉内圧力（ガス化炉４０、溶融炉５０、二次燃焼室６０）、バグフィルタ８０、ガス化炉４０、溶解炉５０それぞれの出口におけるＯ２，ＣＯ２、ＮＯｘ、ＤＸＮｓ濃度、ボイラ６５蒸発量、溶融炉５０冷却水量・温度、ガス化炉燃焼空気入熱（Ｑ１）、溶融炉燃焼空気入熱（Ｑ２）、二次燃焼室燃焼空気入熱（Ｑ３）、ガス化炉不燃物抜出出熱（Ｑ４）、溶融炉スラグ出熱（Ｑ５）、二次燃焼室出口燃焼ガス出熱（Ｑ６）を測定するために、それぞれ対応する箇所に設置されている各種測定センサー（図示せず）を備えており、当該センサーからの測定データが、ネットワーク５を介してガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２、およびデータベース管理装置３の運転情報ＤＢ３ａに送信される。

（実施の形態における動作フロー）
図３に基づいて、本実施の形態に係わる動作フローを説明する。本説明においては、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２とプラントの操作盤とが兼用の構成となっている装置として説明する。

本発明の実施の形態に係わるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム１が起動すると、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２の演算処理装置２ｄがメモリ２ｅに格納されているガス化溶融炉生涯コスト管理プログラム２ｆを読み込んで実行する。ガス化溶融炉生涯コスト管理プログラム２ｆが実行されると、既述したガス化溶融炉のそれぞれ対応する箇所に設置されている各種測定センサー（図示せず）からの測定データが、ネットワーク５を介してガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２、およびデータベース管理装置３の運転情報ＤＢ３ａに送られて来る（ステップＳ０１）。そして、送信されてくる測定データに基づいて、以下に示すように、溶融炉耐火材損耗量（ｙ１）、ボイラ損耗量（ｙ２）、発電効率（ｙ３）それぞれに基づく運転状態推定モデルが構築される（ステップＳ０２）。

１．溶融炉耐火材損耗量（ｙ１）の運転状態推定モデルの構築
溶融炉耐火材損耗量（ｙ１）の推定量は、

により定義される。

ここで、ｆ（Ｘ（ｔ））は、

であり、Ａ、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４は、それぞれ学習パラメータである。

また、Ｘ１（ｔ）は、溶融炉温度平均であり、

である。

ここで、ｘ１（ｔ）は、時刻ｔにおける溶融炉５０の温度である。

また、Ｘ２（ｔ）は、溶融炉の温度変動であり、分散である

か、あるいは、高温領域の時間×温度の合計である、

（Ｔｍは、溶融炉高温判定閾値）
のいずれか一方が適用される。

また、Ｘ３（ｔ）は、ガス化炉４０から溶融炉５０までの空気比平均であり、

で表わされる。

ここで、全体空気比λ（ｔ）は、

（Ｏ２（ｔ）：時刻ｔにおける炉出口酸素濃度または、バグフィルタ出口酸素濃度）
であり、

である。

また、Ｘ４（ｔ）は、溶融炉熱負荷平均であり、

（ＬＨＶ：ごみ低位発熱量、Ｇ：ごみ供給量、ｒ１：ガス化炉燃焼率、Ｖｍ：溶融炉容積）
とすると、

で表わされる。

特に、溶融炉耐火材損耗量（ｙ１）の運転状態推定モデルの構築は、図４に示されるような手順に沿って行われる。

つまり、溶融炉耐火材損耗量（ｙ１）の運転状態推定モデルの構築が開始されると、ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置２の演算処理装置２ｄは、入力部２ａ、ネットワーク５からの指示、あるいは記憶部に予め格納されていた指示に基づいて、（ａ）定期点検時の溶融炉耐火材損耗量測定結果から、ｙ１のパラメータフィッティングを行う、（ｂ）溶融炉冷却水吸熱量から耐火材損耗量を近似する、（ｃ）溶融炉ボイラ吸熱量から耐火材損耗量を近似する、のうちいずれか１つの方法を選択する（ステップＳ１０）。ステップＳ１０で（ａ）の方法が選択された場合、定期点検時の溶融炉耐火材損耗量測定結果から、ｙ１のパラメータフィッティングを行う（ステプＳ１１）。ステップＳ１０で（ｂ）の方法が選択された場合、溶融炉冷却水吸熱量から耐火材損耗量を近似する（ステップＳ１２）。そして、ステップＳ１２で近似された耐火材損耗量からｙ１のパラメータフィッティングを行う（ステップＳ１３）。ステップＳ１０で（ｃ）の方法が選択された場合、溶融炉ボイラ吸熱量から耐火材損耗量を近似する（ステップＳ１４）。そして、ステップＳ１４で近似された耐火材損耗量からｙ１のパラメータフィッティングを行う（ステップＳ１５）。次に、ステップＳ１１、ステップＳ１３、あるいはステップＳ１５によるパラメータフィッティングの結果に基づいて、運転期間（例として日勤／夜勤）毎のｘ１〜ｘ４を算出し、耐火材損耗量ｙ１を導出する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６で導出された耐火材損耗量は、予め決められている基準損耗量ｙ０１と比較され、例えば、ー２０％以下を良、−２０％〜＋２０％を可、＋２０％以上を不可としてその良否を判断する（ステップＳ１７）。また、個別の運転条件ｘ１〜ｘ４それぞれについても、例えばｘ１については温度平均ｘ１０と比較され、−２０％以下を良、−２０％〜＋２０％を可、＋２０％以上を不可としてその良否を判断する（ステップＳ１８）。そして、ステップＳ１７およびステップＳ１８の判断結果は、例えば図５に示される表示形態により、表示部２ｂに表示、あるいはデータベース管理装置３の運転情報ＤＢへと格納される（ステップＳ１９）。

２．ボイラ損耗量（ｙ２）の運転状態推定モデルの構築
ボイラ損耗量（ｙ２）の推定量は、

により定義される。

ここで、Ｘ２１（ｔ）は、二次燃焼室出口温度平均であり、

で表わされる。

また、Ｘ２２（ｔ）は、二次燃焼室出口温度変動であり、

で表わされる分散か、あるいは、

で表わされる、高温領域の時間×温度の合計のいずれか一方が適用される。

また、Ｘ２３（ｔ）は、ガス化炉４０から溶融炉５０までの空気比平均であり、

で表わされる。

ここで、全体空気比λ（ｔ）は、

（Ｏ２（ｔ）：時刻ｔにおける炉出口酸素濃度または、バグフィルタ出口酸素濃度）
であり、

である。

また、Ｘ２４（ｔ）は、ごみ処理負荷平均であり、

で表わされる。

ここで、

である。

そして、構築されたボイラ損耗量（ｙ２）の運転状態推定モデルにおけるそれぞれのパラメータは、溶融炉耐火材損耗量の運転状態推定モデル構築において示したように、それぞれ優、良、可、あるいは不可と判断され、その判断結果は、例えば図５に示される表示形態により、表示部２ｂに表示、あるいはデータベース管理装置３の運転情報ＤＢへと格納される。

３．発電効率（ｙ３）の運転状態推定モデルの構築
発電効率（ｙ３）の推定量は、

により定義される。

ここで、入熱＝出熱の関係から、

という関係が成り立つ。

そして、構築された発電効率（ｙ３）の運転状態推定モデルにおけるそれぞれのパラメータは、溶融炉耐火材損耗量、およびボイラ損耗量の運転状態推定モデル構築において示したように、それぞれ優、良、可、あるいは不可と判断され、その判断結果は、例えば図５に示される表示形態により、表示部２ｂに表示、あるいはデータベース管理装置３の運転情報ＤＢへと格納される。

ステップＳ０２において、溶融炉耐火材損耗量（ｙ１）、ボイラ損耗量（ｙ２）、発電効率（ｙ３）それぞれの運転状態推定モデルが構築されると、溶融炉耐火材損耗量（ｙ１）、ボイラ損耗量（ｙ２）、発電効率（ｙ３）各々に対して、例えば多変量解析の手法を用いるなどして重み付けがなされる。そして、ステップＳ０３として予め決定された運転目標値に合致するように、溶融炉耐火材損耗量（ｙ１）、ボイラ損耗量（ｙ２）、発電効率（ｙ３）各々をパラメータとした運転条件が設定される（ステップＳ０４）。

設定された運転条件に基づいて、運用情報ＤＢ（３ｂ）で保存されている運転費用情報（例えば、ガス化溶融炉の場合は電力使用量、薬品使用量等のユーティリティ費用）、費用情報ＤＢ（３ｅ）に保存されている費用情報（薬品価格、電力価格等）を用い、ガス化溶融炉の平均運転コスト（単位時間当りのプラント運転に関る総費用）を算出する（ステップＳ０５）。ガス化溶融炉の運転費用を算出するための算出式の一例を以下に示す。

運転費用＝（溶融炉耐火材保全費用＋ボイラ保全費用＋・・−売電費用）／ごみ処理量
また、各運転費用の算出は、以下のように行われる。

（ａ）溶融炉耐火材保全費用は、溶融炉耐火材損耗量（ｙ１）と、費用情報ＤＢの単位損耗量あたりの溶融炉耐火材保全費用とに基づき、ガス化溶融炉生涯費用保証支援システムにて算出する。

（ｂ）ボイラ保全費用は、ボイラ損耗量（ｙ２）と、費用情報ＤＢの単位損耗量あたりのボイラ保全費用とに基づき、ガス化溶融炉生涯費用保証支援システムにて算出する。

（ｃ）売電費用の算出：売電量を運転情報ＤＢより取り出し、費用情報ＤＢの売電単価とあわせガス化溶融炉生涯費用保証支援システムにて売電費用を算出する。

（ｄ）その他薬品（消石灰等）、電力（押し込み送風機、補機等）等多数ある。

また、設定された運転条件に基づいた運転を継続した場合、プラント機器に異常が生じるリスク（例えば、ガス化溶融炉の場合は、平均炉温度が高いと耐火材の寿命が短くなる等）から保全費用の変動係数（ガス化溶融炉の理想予測保全費用と、当該運転条件下におけるガス化溶融炉の理想予測保全費用との比）を算出して予測保全コストを算出する（ステップＳ０６〜ステップＳ０８）。

当該運転条件下におけるガス化溶融炉の保全コストおよび運転コストの算出が実施されると、それらの値に基づいて生涯コストが算出される。ステップＳ０４の運転条件の設定で求められた、運転目標値を満たす複数の運転条件におけるＣＯ濃度およびＯ_２濃度をパラメータとして、ステップＳ０５〜Ｓ０８を繰り返すことにより、当該ガス化溶融炉の生涯コストが最小となる最適な運転条件となるパラメータを選択する（ステップＳ０９）。そして、選択された運転条件に基づいて生涯コストが予測される。そして、上記予測された生涯コストおよびその時の運転コストおよび保全コスト、さらに、データベース３ａ〜３ｆに対応する情報は、全てデータベース管理装置３に格納される。あるいは、必要に応じてガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム１の表示部２ｂに表示される。

このように、本実施の形態に係わるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム１においては、平均運転費用と予想保全費用を算出することができ、精度の高い予想生涯コストが算出できる。これにより、ガス化溶融炉管理者は、精度の高い予想生涯コストを用いて最適な運転計画や最適な運転班編成（班編成の変更、熟練運転員の採用）を作成することができ、ガス化溶融炉の生涯コスト削減が可能となる。

本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムの概略構成を示す図である。 本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムの管理対象であるガス化溶融炉の概略構成を示す図である。 本発明のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムの動作フローを示す図である。 図３において、特に溶融炉耐火時損耗量に基づく運転状態モデル構築のフローを示す図である。 構築された溶融炉耐火材損耗量（ｙ１）、ボイラ損耗量（ｙ２）、および発電効率（ｙ３）の運転状態推定モデルのパラメータそれぞれが、予め決められた評価基準に基づいて評価された結果の表示例を示す図である

符号の説明

１…ガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム
２…ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置
２ａ…入力部
２ｂ…表示部
２ｃ…通信部
２ｄ…演算処理部
２ｅ…メモリ
２ｆ…ガス化溶融炉生涯コスト管理支援プログラム
２ｇ…バスライン
３…データベース管理装置
３ａ…運転情報データベース（ＤＢ）
３ｂ…運用情報データベース（ＤＢ）
３ｃ…保全情報データベース（ＤＢ）
３ｄ…リスク情報データベース（ＤＢ）
３ｅ…費用情報データベース（ＤＢ）
３ｆ…操作情報データベース（ＤＢ）
４…ガス化溶融炉
５…ネットワーク
１０…ごみ投入口
２０…ごみピット
３０…給じん装置
４０…ガス化炉
４５…流動床
５０…溶融炉
６０…二次燃焼室
６５…ボイラ
７０…熱交換器
８０…バグフィルタ（ろ過式集塵機）
９０…煙突

Claims (19)

1. ガス化溶融炉の生涯コストを算出するガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置と、
   前記ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置に接続されて、運転コストに関わるデータベースを備えるデータベース管理装置とを具備し、
   前記運転コストに関わるデータベースは、運転実績に関わるデータを有し、前記ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置は、前記運転実績に関わるデータに基づいて前記ガス化溶融炉の生涯コストを予測し、前記データベース管理装置に、予測された前記生涯コストを格納する
   ガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム。
2. 請求項１に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムにおいて、
   前記データベース管理装置は、更に保全コストに関わるデータベースを備え、
   前記ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置は、前記運転実績に関わるデータと、前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命に関わるデータとに基づいて、前記ガス化溶融炉の生涯コストを予測し、前記データベース管理装置に、予測された前記生涯コストを格納するガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム。
3. 請求項２に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムにおいて、
   前記ガス化溶融炉を構成するガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命に関わるデータは、前記ガス化溶融炉を構成する溶融炉の耐火材損耗量に関わるデータであるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム。
4. 請求項２に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムにおいて、
   前記ガス化溶融炉を構成するガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命に関わるデータは、前記ガス化溶融炉を構成するボイラの損耗量に関わるデータであるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム。
5. 請求項２に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムにおいて、
   前記データベース管理装置は、更に運転情報に関わるデータベースを備え、
   前記ガス化溶融炉を構成するガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命に関わるデータは、前記運転情報に関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するガス化炉と溶融炉と二次燃焼炉とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータであるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム。
6. 請求項２に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムにおいて、
   前記データベース管理装置は、更に運転情報に関わるデータベースを備え、
   前記ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置は、前記運転実績に関わるデータである第１データと、
   前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成する溶融炉の耐火材損耗量に関わるデータ、前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するボイラの損耗量に関わるデータ、前記運転情報に関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するガス化炉と溶融炉と二次燃焼炉とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータのうち少なくとも１つのデータにより構成される第２データとに基づいて、前記ガス化溶融炉の生涯コストを予測し、前記データベース管理装置に、予測された前記生涯コストを格納するガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム。
7. 請求項６に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムにおいて、
   前記第２データは、前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成する溶融炉の耐火材損耗量に関わるデータと前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するボイラの損耗量に関わるデータと前記運転情報に関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するガス化炉と溶融炉と二次燃焼炉とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータとを用いた多変量解析により求められるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム。
8. 請求項１から７までの少なくとも一項に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムにおいて、
   前記ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置は、前記運転実績に関わるデータベースの前記データに基づいて、前記ガス化溶融炉の運転状態推定モデルを作成し、作成される前記運転状態推定モデルと予め設定される運転目標値とを照合することにより、前記運転目標値を達成することのできる複数の運転条件が求められるガス化溶融炉生涯コスト管理支援システム。
9. 請求項８に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムにおいて、
   前記運転目標値を達成することのできる前記複数の運転条件の中から、前記ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置が管理する前記ガス化溶融炉の生涯コストが最小となる時の最適運転条件を選択し、前記最適運転条件における前記ガス化溶融炉の生涯コストを予測し、前記データベース管理装置に前記生涯コストを格納するガス化溶融炉生涯コスト管理システム。
10. ガス化溶融炉の生涯コストを算出するガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置と、前記ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置に接続されて、運転コストに関わるデータベースを備えるデータベース管理装置とを有するガス化溶融炉生涯コスト管理支援システムにおけるガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法であって、
    前記運転コストに関わるデータベースに格納された運転実績に関わるデータに基づいて前記プラントの生涯コストを予測する生涯コスト予測ステップと、
    前記データベース管理装置に、前記予測された前記生涯コストを格納する格納ステップと
    を具備するガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法。
11. 請求項１０に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、
    前記データベース管理装置は、更に保全コストに関わるデータベースを備え、
    前記生涯コスト予測ステップは、前記運転実績に関わるデータと、前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するガス化溶融炉プラント機器の耐用寿命に関わるデータとに基づいて、前記ガス化溶融炉の生涯コストを予測することであるガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法。
12. 請求項１１に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、
    前記生涯コスト予測ステップは、前記運転実績に関わるデータと、前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成する溶融炉の耐火材損耗量に関わるデータとに基づいて、前記ガス化溶融炉の生涯コストを予測することであるガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法。
13. 請求項１１に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、
    前記生涯コスト予測ステップは、前記運転実績に関わるデータと、前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するボイラの損耗量に関わるデータとに基づいて、前記ガス化溶融炉の生涯コストを予測することであるガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法。
14. 請求項１１に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、
    前記データベース管理装置は、更に運転情報に関わるデータベースを備え、
    前記生涯コスト予測ステップは、前記運転実績に関わるデータと、前記運転情報に関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するガス化炉と溶融炉と二次燃焼炉とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータとに基づいて、前記ガス化溶融炉の生涯コストを予測することであるガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法。
15. 請求項１１に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、
    前記データベース管理装置は、更に運転情報に関わるデータベースを備え、
    前記生涯コスト予測ステップは、前記運転実績に関わるデータである第１データと、
    前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成する溶融炉の耐火材損耗量に関わるデータ、前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するボイラの損耗量に関わるデータ、前記運転情報に関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するガス化炉と溶融炉と二次燃焼炉とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータのうち少なくとも１つのデータにより構成される第２データとに基づいて、前記ガス化溶融炉の生涯コストを予測することであるガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法。
16. 請求項１５に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、
    前記第２データは、前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成する溶融炉の耐火材損耗量に関わるデータと前記保全コストに関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するボイラの損耗量に関わるデータと前記運転情報に関わるデータベースに備えられる前記ガス化溶融炉を構成するガス化炉と溶融炉と二次燃焼炉とにおける入熱量あるいは出熱量により算出される発電効率に関わるデータとを用いた多変量解析により求められるガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法。
17. 請求項１０から１６までの少なくとも一項に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、
    前記運転実績に関わるデータに基づいて前記ガス化溶融炉の運転状態推定モデルを作成するモデル作成ステップと、
    前記モデル作成ステップで作成される前記運転状態推定モデルと予め設定される運転目標値とを照合することにより、前記運転目標値を達成することのできる複数の運転条件を求める適合運転条件検索ステップと
    を具備するガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法。
18. 請求項１７に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法において、
    前記運転目標値を達成することのできる前記複数の運転条件の中から、前記ガス化溶融炉生涯コスト管理支援装置が管理する前記ガス化溶融炉の生涯コストが最小となる時の最適運転条件を選択する運転条件選択ステップと、
    前記最適運転条件における前記ガス化溶融炉の生涯コストを予測する最適生涯コスト予測ステップと、
    前記データベース管理装置に、前記最適生涯コスト予測ステップで予測された前記生涯コストを格納する格納ステップと
    を具備するガス化溶融炉生涯コスト管理方法。
19. 請求項１０から１８までのいずれか一項に記載のガス化溶融炉生涯コスト管理支援方法を実現するためのコンピュータ読み込み可能なガス化溶融炉生涯コスト管理支援プログラム。

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