JP6278296B2 - 排ガス処理設備管理装置、排ガス処理設備、排ガス処理設備管理方法及びプログラム - Google Patents
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Description
したがって、実際には脱硝性能があまり低下していないパレットも交換の対象に含まれる場合も考えられ、触媒の効率的な使用が困難であった。そのため、排ガス処理設備のランニングコストが増加するという問題があった。
以下、第1の実施形態に係る排ガス処理設備を、図面を参照して説明する。
図1は、第1の実施形態に係る排ガス処理設備の機能構成を示す図である。この図において、符号1は排ガス処理設備である。
排ガス処理設備1は、工場やごみ焼却施設などから排出される排ガスに含まれる窒素酸化物NOxを除去する目的で用いられる。
センサ部21a、21bは、上述した被毒物質濃度、排ガスの流量、排ガスの温度を示す情報を取得すると、後述する排ガス処理設備管理装置3に送信する。
なお、上述の被毒物質濃度、排ガスの流量、排ガスの温度は、いずれも、排ガス脱硝部10の脱硝性能に関わる情報として説明したが、この「脱硝性能に関わる情報」は、排ガス脱硝部10の脱硝性能の推移に影響を与えるものであれば、これらに限られるものではない。例えば、排ガス処理設備1が、還元剤としてアンモニアを流通させるものである場合、さらに、脱硝性能に関わる情報として、還元剤であるアンモニア濃度が含まれてもよい。またセンサ部21a、21bは、当該アンモニア濃度を計測するための分析計を備えていてもよい。
その他、「脱硝性能に関わる情報」に含まれる具体的な測量値は、排ガス処理設備1において扱われる排ガスの含有物質やその処理の手法に応じて適宜最適なパラメータが選択される。
また、排ガスの流量及び排ガスの温度は、例として、センサ部21aが備える流量計及び温度計が取得するものとしたが、本実施形態においてこの態様に限定されることはない。すなわち、排ガスの流量及び排ガスの温度は、流路20内において、出口側に設けられたセンサ部21bに備えられる態様であってもよいし、センサ部21a、21bとは異なる箇所に設置された別の流量計及び温度計によって取得される態様であってもよい。
情報集積部30は、センサ部21a、21bが取得した脱硝性能に関わる種々の情報を受信する機能部である。情報集積部30は、センサ部21a、21bが取得した脱硝性能に関わる種々の情報を一定期間ごとに受信して、これらを逐次記憶しておく。また、情報集積部30は、取得した脱硝性能に関わる情報を脱硝性能演算部33に出力する。
上述したように、劣化モデル特定部31は、予め取得された脱硝性能に関わる情報を基に、排ガス脱硝部10の脱硝性能を示す脱硝性能値Pを集積データとして複数取得する。ここで触媒の脱硝性能を評価する方法としては様々な方法があるが、例えば公知の例として、劣化モデル特定部31は、ある流路の入口において計測された被毒物質濃度に対する出口において計測された被毒物質濃度の比[%]を、その入口及び出口の間に設置された触媒の脱硝性能を示す脱硝性能値Pとする。
劣化モデル特定部31は、この集積データによって示される脱硝性能値Pの経時的推移に基づいて、脱硝性能の推移を一般化した劣化モデルを特定する。例えば、劣化モデル特定部31は、線形または非線形モデルを用いた重回帰分析によって劣化モデル関数fを特定する。ここで劣化モデル関数fの独立変数(a、b、c・・・)は、脱硝性能に関わる情報、すなわち被毒物質濃度、排ガスの流量、排ガスの温度等を示す情報、及び、運転時間などである。劣化モデル関数fの従属変数は、触媒の脱硝性能値Pである。劣化モデル特定部31は、特定された劣化モデル関数fに基づいて、脱硝性能値Pの経時的推移を示す予測線(図2)を得ることができる。
なお、劣化モデル特定部31は、劣化モデル関数fを特定するにあたり、脱硝性能値Pと他の独立変数との関係、例えば、脱硝性能値Pの排ガス流量依存性や排ガス温度依存性を特定するための集積データを取得しておく。
空間分布演算部32は、流路20、排ガス脱硝部10の物理的形状や材質等を忠実に模した構造データを参照して、種々の情報についての流路20内部における空間分布情報を算出する。例えば、空間分布演算部32は、流路20、排ガス脱硝部10の構造データを基に、流路20の入口から流体(排ガス)が所定の流量で流入した場合における流体の動きをシミュレーションし、流体の流量の三次元的な分布を算出する。
同様に、空間分布演算部32は、ある温度の流体(排ガス)が流入した場合における流路20内部における三次元的な温度分布を算出する。
このような空間分布情報を算出する具体的な手段としては、既に確立された三次元流体解析プログラム等を用いることができる。
脱硝性能演算部33は、情報集積部30から入力する脱硝性能に関わる情報の実測値と、劣化モデル特定部31から入力する劣化モデル関数fと、空間分布演算部32から入力する空間分布情報に基づいて、排ガス脱硝部10を構成するパレットB111、B112、・・・ごとの脱硝性能値Pbを算出する。そして、脱硝性能演算部33は、各脱硝性能値Pbを、パレットB111、B112、・・・それぞれの脱硝性能を示す脱硝性能情報として表示部34に出力する。
なお、図4(a)に示す図は、その図が煩雑となるのを避けるため、パレットB211、B222、B214に関する脱硝性能値Pbの予測線のみを示しているが、脱硝性能演算部33は、実際には全てのパレットB111、B112、・・・についての脱硝性能値Pbを表示する。
また、図4(b)に示すように、脱硝性能演算部33は、パレットB111、B112、・・・ごとの脱硝性能値Pbの合計値を、排ガス脱硝部10全体の脱硝性能値Ptとして表示してもよい。
このようにすることで、排ガス処理設備1の管理者は、排ガス脱硝部10全体の脱硝性能の推移を把握することができる。
このようにすることで、排ガス処理設備1の管理者は、どのパレットをいつ交換すればよいかを把握することができるので、排ガス処理設備1のメンテナンス計画(交換触媒の手配等)を迅速かつ正確に実施することができる。
このようにすることで、パレットB111、B112、・・・の脱硝性能が下限値Pbcを下回る前に、管理者に対しパレット交換等の対応を促すことができる。
また、脱硝性能演算部33は、この補正αによって回復した脱硝性能を示す脱硝性能情報を、排ガス脱硝部10全体としての脱硝性能値Pt(図5(b))にも直ちに反映させる。
このようにすることで、管理者は、パレット単位で新品への交換作業を行った後でも、パレットB111、B112、・・・ごとの脱硝性能、及び、排ガス脱硝部10全体としての脱硝性能の推移を引き続き把握することができる。
また、脱硝性能演算部33は、この補正βによって回復した脱硝性能を示す脱硝性能情報を、排ガス脱硝部10全体としての脱硝性能値Pt(図5(b))にも直ちに反映させる。
このように、脱硝性能演算部33は、所定の脱硝性能回復措置(新替え、洗浄など)によるパレットB111、B112、・・・各々の脱硝性能の回復に応じて、当該パレットB111、B112、・・・についての脱硝性能情報を補正する処理を行う。
次に、排ガス処理設備管理装置3の具体的な処理フローについて、図6を参照しながら詳細に説明する。
まず排ガス処理設備管理装置3の劣化モデル特定部31は、予め取得された脱硝性能に関わる情報(被毒物質濃度、排ガスの流量、排ガスの温度等)の実測値から求まる脱硝性能値の集積データ(図2)に基づいて、劣化モデル関数fを特定する(ステップS00)。
一方、空間分布演算部32は、予め用意された流路20及び排ガス脱硝部10の構造データ及び所定のシミュレーションプログラムに基づいて、脱硝性能に関わる情報(被毒物質濃度、排ガスの流量、排ガスの温度等)についての空間分布情報(図3)を算出する(ステップS01)。
なお、上記ステップS00及びステップS01は、排ガス処理設備1の運転に先だって予め行われる処理となる。
次いで、脱硝性能演算部33は、ステップS00で特定された劣化モデル、ステップS01で算出された空間分布情報、及び、ステップS02で計測された被毒物質濃度、排ガスの流量、排ガスの温度等を示す情報(実測値)に基づいて、パレットB111、B112、・・・ごとの脱硝性能を示す脱硝性能情報を算出する(ステップS03)。具体的には、脱硝性能演算部33は、B111、B112、・・・の配置される位置(X、Y、Z)と、上記実測値及び空間分布情報とを基に、パレットB111、B112、・・・それぞれの位置に対応する被毒物質濃度、排ガスの流量、排ガスの温度等を示す情報を算出し、これらを独立変数として劣化モデル関数fに代入する。
脱硝性能演算部33は、このようにして算出された現時刻及び将来における脱硝性能の経時的な推移を示す予測線を表示部34に出力して表示させる(図4、図5)。
以下、第2の実施形態に係る排ガス処理設備を、図面を参照して説明する。
図7は、第2の実施形態に係る排ガス処理設備の機能構成を示す図である。この図において、符号1は排ガス処理設備である。なお、第1の実施形態と同一の機能構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
また、ガイド制御部35は、脱硝性能演算部33が算出したパレットB111、B112、・・・ごとの脱硝性能情報(脱硝性能値Pb)に基づいて、ガイド部22の角度を制御する機能部である。
図8(a)は、流路20のXY平面(図7)による断面構造を示している。図8(a)には、パレットB111、B121、B211、B221のみを図示しているが、実際には、例えばパレットB111の奥手方向(+Z方向)に、パレットB111、B112、・・・と並んで配置されている。
この場合において、ガイド制御部35は、まず−X方向側に位置するパレットB121、B122、・・・、B111、B112、・・・の何れかが下限値Pbc+所定のマージンn(n>m)を下回ったことをきっかけとして、パレットB111、B112、・・・ごとの脱硝性能値Pbを参照しながら、その劣化の進行度合いの空間的な偏りを取得する。そしてこの場合において、ガイド制御部35は、+X方向側に配置されるパレットよりも−X方向側に配置されるパレットの方が全体として劣化が進行していることを把握し、排ガスの風量が−X方向側よりも+X方向側の方が大きくなるように、ガイド部22の角度を変更する制御を行う(図8(b))。
このようにすれば、パレット単位の使用期限までの時間が均一化されるので、排ガス処理設備管理装置3は、脱硝性能回復措置(新替え、洗浄など)の実施頻度を減らし、メンテナンスに費やす労力を軽減させることができる。
図9に示す処理フローのうち、第1の実施形態と同一の処理については、同一の符号を付してその説明を省略する。
例えば、ガイド制御部35は、図9の処理フローにおいて、ステップS09の空間分布の変更処理を行った後、さらに別のマージンn’(n>n’>m)に基づく判定処理(ステップS08)を行って、再度の流量空間分布変更処理を行ってもよい。
このように、ガイド制御部35は、複数回、または連続的な判定制御を行うことで、一層、劣化の進行度合いの均一化を図ることができる。
10・・・排ガス脱硝部
20・・・流路
21a、21b・・・センサ部
22・・・ガイド部
3・・・排ガス処理設備管理装置
30・・・情報集積部
31・・・劣化モデル特定部
32・・・空間分布演算部
33・・・脱硝性能演算部
34・・・表示部
35・・・ガイド制御部
Claims (7)
- 排ガスを脱硝するための触媒を所定の交換可能単位に形成されたパレットが前記排ガスの流路内に複数配置されてなる排ガス脱硝部の脱硝性能に関わる情報の、その流路内における空間分布情報を算出する空間分布演算部と、
前記排ガス脱硝部が配置される前記流路内に備えられたセンサ部を介して取得される前記脱硝性能に関わる情報と、前記空間分布情報と、前記パレットの配置される位置を示す情報と、に基づいて、前記パレットごとの脱硝性能を示す脱硝性能情報を算出する脱硝性能演算部と、
を備え、
前記空間分布演算部は、
前記脱硝性能に関する情報として、少なくとも、前記流路内を流れる排ガスの流量、温度、及び、当該排ガスの被毒物質濃度を示す情報の、その流路内における前記空間分布情報を算出し、
前記センサ部は、
前記流路内の前記排ガス脱硝部が配置される部分の入口及び出口に備えられている
ことを特徴とする排ガス処理設備管理装置。 - 前記脱硝性能演算部は、
前記パレットごとの現時点、及び、将来における脱硝性能を示す前記脱硝性能情報を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の排ガス処理設備管理装置。 - 前記脱硝性能演算部は、
交換または洗浄による前記パレットの脱硝性能の回復に応じて、当該パレットについての前記脱硝性能情報を補正する処理を行う
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の排ガス処理設備管理装置。 - 前記排ガス脱硝部が配置される前記流路内に設けられ、当該流路内を流れる前記排ガスの流量の空間分布を変更可能とするガイド部を、前記脱硝性能演算部が算出した前記脱硝性能情報に基づいて制御するガイド制御部
を備えることを特徴とする請求項3に記載の排ガス処理設備管理装置。 - 請求項1から請求項4の何れか一項に記載の排ガス処理設備管理装置と、
前記排ガス脱硝部と、前記センサ部と、
を備えることを特徴とする排ガス処理設備。 - 空間分布演算部が、排ガスを脱硝するための触媒を所定の交換可能単位としたパレットが前記排ガスの流路内に複数配置されてなる排ガス脱硝部の脱硝性能に関する情報について、その流路内における空間分布情報を算出し、
脱硝性能演算部が、前記排ガス脱硝部が配置される前記流路内に設けられたセンサ部を介して取得される前記脱硝性能に関する情報と、前記空間分布情報と、に基づいて、前記パレットごとの、その配置される位置に応じた脱硝性能を示す脱硝性能情報を算出し、
前記空間分布演算部は、
前記脱硝性能に関する情報として、少なくとも、前記流路内を流れる排ガスの流量、温度、及び、当該排ガスの被毒物質濃度を示す情報の、その流路内における前記空間分布情報を算出し、
前記センサ部は、
前記流路内の前記排ガス脱硝部が配置される部分の入口及び出口に備えられている
ことを特徴とする排ガス処理設備管理方法。 - 排ガス処理設備管理装置のコンピュータを、
排ガスを脱硝するための触媒を所定の交換可能単位としたパレットが前記排ガスの流路内に複数配置されてなる排ガス脱硝部の脱硝性能に関する情報について、その流路内における空間分布情報を算出する空間分布演算手段、
前記排ガス脱硝部が配置される前記流路内に設けられたセンサ部を介して取得される前記脱硝性能に関する情報と、前記空間分布情報と、に基づいて、前記パレットごとの、その配置される位置に応じた脱硝性能を示す脱硝性能情報を算出する脱硝性能演算手段、
として機能させ、
前記空間分布演算手段は、
前記脱硝性能に関する情報として、少なくとも、前記流路内を流れる排ガスの流量、温度、及び、当該排ガスの被毒物質濃度を示す情報の、その流路内における前記空間分布情報を算出し、
前記センサ部は、
前記流路内の前記排ガス脱硝部が配置される部分の入口及び出口に備えられている
ことを特徴とするプログラム。
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