JP7249165B2 - 監視装置、監視方法およびプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、監視装置、監視方法およびプログラムに関する。
特許文献1には、ネットワークを介して、プラントメーカー側がプラントユーザー側に対して脱硝装置の運転を支援するための脱硝装置運転支援装置が開示されている。特許文献1に記載の技術によれば、脱硝装置運転支援装置は、脱硝装置の窒素酸化物(NOx)値、アンモニア注入量、排ガス温度、圧力損失などの運転データを受信し、当該運転データを管理監視するこれにより、プラントメーカーは、脱硝装置の現場に足を運ばずに、すなわち、多大なコストと時間を費やさずに、運転データをリアルタイムに管理監視することができる。
特開2002-316022号公報
ところで、脱硝装置においては、脱硝装置出口からのアンモニアのリークが増加すると、排ガス中の硫黄酸化物(SOx)と反応して硫酸水素アンモニウム(NHHSO)が生成され、脱硝装置後段のエアヒータで熱交換エレメントに灰堆積する可能性がある。アンモニアのリークの増加は、触媒性能の低下、アンモニア注入量や注入バランスの変化等によって発生する。また、硫酸水素アンモニウムが生成され、エアヒータで熱交換エレメントに灰堆積等が発生した場合、エアヒータでは圧力損失が増大する。ただし、エアヒータでの圧力損失の増大は、硫酸水素アンモニウムに起因しない場合もある。しかしながら、特許文献1に記載の脱硝装置運転支援装置では、エアヒータで圧力損失が増大した場合に脱硝装置で触媒の交換等が必要なのか否かを判定するための情報の提供が十分ではない可能性がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、エアヒータで圧力損失が増大した場合に脱硝装置で触媒の交換等が必要か否かを判定するための情報を適切に提供することができる監視装置、監視方法およびプログラムを提供することを目的とする。
本発明の第1の態様によれば、監視装置は、燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータとを備えるプラントにおいて、前記脱硝装置の監視を行う監視装置であって、前記脱硝装置のアンモニアのリーク量を取得するリーク量取得部と、前記エアヒータの圧力差の時系列を取得する圧力差取得部と、前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づく情報を出力する出力部とを備える。
本発明の第2の態様によれば、第1の態様に係る監視装置において、前記出力部は、前記アンモニアのリーク量の時系列と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づいて前記脱硝装置の保守の提案を示す提案情報を出力するものであってよい。
本発明の第3の態様によれば、第2の態様に係る監視装置において、前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇した場合、前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上であるとき、前記エアヒータの保守の提案と前記触媒の交換の提案を含む前記提案情報を出力し、前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上でないとき、前記触媒の交換の提案を含まず、前記エアヒータの保守の提案を前記情報に含む前記提案情報を出力するものであってよい。
本発明の第4の態様によれば、請求項1または2に記載の監視装置は、前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇していない場合、前記アンモニアのリーク量に基づいて算出された前記触媒の交換時期の提案を含む前記提案情報を出力する。
本発明の第5の態様によれば、第1から第4の何れかの態様に係る監視装置において、前記出力部は、前記アンモニアのリーク量の時系列と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づいて、前記脱硝装置を制御する制御信号を出力するものであってよい。
本発明の第6の態様によれば、監視方法は、燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータとを備えるプラントにおいて、前記脱硝装置の監視を行う監視装置を用いた監視方法であって、前記監視装置が、リーク量取得部と圧力差取得部と出力部を備え、前記リーク量取得部によって、前記脱硝装置のアンモニアのリーク量の時系列を取得し、前記圧力差取得部によって、前記エアヒータの圧力差の時系列を取得し、前記出力部によって、前記アンモニアのリーク量の時系列と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づく情報を出力する。
本発明の第7の態様によれば、プログラムは、燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータとを備えるプラントにおいて、前記脱硝装置の監視を行うコンピュータを、前記脱硝装置のアンモニアのリーク量の時系列を取得するリーク量取得部、前記エアヒータの圧力差の時系列を取得する圧力差取得部、前記アンモニアのリーク量の時系列と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づく情報を出力する出力部として機能させる。
本発明の少なくとも1つの態様によれば、エアヒータで圧力損失が増大した場合に脱硝装置で触媒の交換等が必要なのか否かを判定するための情報を適切に提供することができる。
第1の実施形態に係る監視装置の構成例を説明するための模式図である。 第1の実施形態に係る監視装置の動作例を示すフローチャートである。 第1の実施形態に係る出力部の出力例を示す図である。 第1の実施形態に係る出力部の出力例を示す図である。 第1の実施形態に係る出力部の出力例を示す図である。 第1の実施形態に係る出力部の出力例を示す図である。 第1の実施形態に係る出力部の出力例を示す図である。 第1の実施形態に係る出力部の出力例を示す図である。 少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成例を示す概略ブロック図である。
〈第1の実施形態〉
以下、図面を参照して第1の実施形態について説明する。図1は、第1の実施形態に係る監視装置300およびプラント1の構成例を説明するための模式図である。
プラント1は、石炭焚きボイラ10、給炭機20、送風機30、空気ダクト40、エアヒータ50、ガスダクト60、煤塵処理/脱硫装置70、誘引送風機80、煙突90を備える。
《プラント1の構成》
石炭焚きボイラ10は、給炭機20から供給される粉砕された石炭(微粉炭)および送風機30によって供給される燃焼用空気を用いて着火させ、燃焼ガスを発生させる。
給炭機20は、微粉炭を、搬送用空気に乗せて石炭焚きボイラ10の火炉11に吹き込む。以下、微粉炭と搬送用空気とが混合した気体を微粉燃料混合気ともよぶ。
送風機30は、燃焼用空気を押し込み、空気ダクト40を介して石炭焚きボイラ10の火炉11に吹き込む。
空気ダクト40は、送風機30から石炭焚きボイラ10の火炉11へ燃焼用空気を搬送するためのダクトである。すなわち空気ダクト40は送風機30と石炭焚きボイラ10との間に設けられるダクトである。
エアヒータ50は、石炭焚きボイラ10の煙道13の後段に設けられ、空気ダクト40を流れる空気と、煙道13から供給される燃焼ガスとの間で熱交換を行い、燃焼用空気を昇温する。
ガスダクト60は、エアヒータ50の後段に設けられ、エアヒータ50によって熱交換された燃焼ガスを、排ガスとして煙突90へ搬送するためのダクトである。すなわち、ガスダクト60は、エアヒータ50と煙突90との間に設けられるダクトである。
煤塵処理/脱硫装置70は、ガスダクト60を通る排ガスに含まれる煤塵および硫黄酸化物を除去する。煤塵処理/脱硫装置70の例としては、電気集塵機および脱硫装置が挙げられる。
誘引送風機80は、煤塵処理/脱硫装置70で処理された排ガスを煙突90へ送風する。
《石炭焚きボイラ10の構成》
石炭焚きボイラ10は、例えば、汽力発電プラントであって、火炉11、燃焼装置12、煙道13を備える。
燃焼装置12は、火炉11を構成する火炉壁の鉛直下部側に設けられていて、複数の燃焼バーナを有している。燃焼装置12は、火炉11に吹き込まれた微粉燃料混合気および燃焼用空気が着火することで、燃焼ガスを発生させる。
煙道13は、火炉11の上部に連結されている。煙道13は、燃焼装置12によって発生した燃焼ガスが通る管である。煙道13には、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、図示しない過熱器、再熱器、節炭器等が設けられており、火炉11を構成する火炉壁の伝熱管と共に、火炉11での燃焼で発生した燃焼ガスと給水との間で熱交換が行われる。給水の蒸発によって発生した蒸気は、図示しない蒸気タービンに供給して蒸気タービンを回転駆動させ、蒸気タービンの回転軸に連結した図示しない発電機を回転駆動して発電する。また、煙道13には、還元剤供給装置14および脱硝装置15が設けられる。
還元剤供給装置14は、燃焼ガスに含まれる窒素酸化物を還元するための還元剤であるアンモニアを、燃焼ガスに供給する。すなわち、還元剤供給装置14はアンモニア供給装置の一例である。本実施形態において還元剤としてのアンモニアは、アンモニア水、気体のアンモニア、尿素水等を含む。還元剤供給装置14は、アンモニア注入ノズル141を備え、アンモニア注入ノズル141から、煙道13内における流路全面に下流側に向けてアンモニアを供給して排ガス中に噴出することで、アンモニアを流路内に流れる排ガスの全体にわたって拡散し混入する。
脱硝装置15は、還元剤供給装置14の後段に設けられ、還元剤供給装置14によって供給されたアンモニアと燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させることで、燃焼ガスから窒素酸化物を除去する。脱硝装置15は、選択還元型触媒151を内包する。選択還元型触媒151は、アンモニアが供給された燃焼ガス中に存在する窒素酸化物とアンモニアとの反応を促進させる。なお、脱硝装置15は、エアヒータ50の前段に設けられる。換言すると、エアヒータ50は脱硝装置15の後段に設けられる。
《プラント1の制御系》
プラント1は、プラント1内の各部の状態を示す情報を収集するための収集装置100を備える。収集装置100は、プラント1内の複数の箇所に設けられている図示しない複数のセンサから、各箇所におけるガス量、ガス温度、ガス圧力、ガス成分濃度等の検知結果を取得する。収集装置100は、取得した検知結果、または検知結果に基づく算出結果を表すデータをクラウドC上のデータベースC1に記憶する。以下、検知結果または算出結果を表すデータを総称して運転データという。本実施形態において、収集装置100は、例えば、脱硝装置15のガス量、温度、入口および出口の各窒素酸化物(NOx)濃度、入口および出口の各ガス圧力、エアヒータ50の入口および出口の各ガス圧力、アンモニアの注入量、アンモニアのリーク量等に係る運転データを、所定の周期でデータベースC1に記憶する。
なお、クラウドCは、プラント1の外部に構成されたサーバ群であって、インターネット等のネットワークを介して利用することができる。クラウドCのデータベースC1は、複数のデータを蓄積したファイルと、ファイルを処理するソフトウェアであるデータベース管理システムとを含む。
《プラント1外の構成》
プラント1の外部には、クラウドC、プラント1の外部のユーザがプラント1の状態を視認するためのユーザ端末200、およびプラント1の脱硝装置15を監視するための監視装置300が設けられる。クラウドCには、例えば収集装置100のオペレータと監視装置300のオペレータまたはユーザ端末200の利用者間で相互に通信する機能が設けられていてもよい。また、本実施形態に係る監視装置300は、クラウドC上に設けられる。なお、他の実施形態に係る監視装置300は、クラウドC上に設けられるものでなくてもよい。
ユーザ端末200および監視装置300は、例えば、発電所の本店や、脱硝装置15のOEM(Original Equipment Manufacturer)メーカーに設けられてよい。他方、ユーザ端末200および監視装置300は、プラント1内に設けられていてもよい。すなわち、プラント1のオペレータがユーザ端末200および監視装置300を操作してもよい。
ユーザ端末200は、スマートフォン、タブレット端末、パーソナルコンピュータ等のコンピュータであり、例えば、ウェブブラウザ、所定のアプリケーションプログラムや、スマートフォン向けのアプリを利用して、データベースC1から所定のデータを取得し、表示する。
《監視装置300の構成》
監視装置300は、脱硝装置15の監視を行う。監視装置300は、コンピュータとその周辺装置から構成され、所定のプログラムを実行することで、演算部301、リーク量取得部302、圧力差取得部303、出力部304、および記憶部305として機能する。
リーク量取得部302は、脱硝装置15のアンモニアのリーク量の時系列データを取得する。例えば、リーク量取得部302は、データベースC1から脱硝装置15のアンモニアのリーク量を示す時系列のデータを取得する。また例えば、リーク量取得部302は、例えば、脱硝装置15のガス量、温度、出入口NOx濃度、ガス圧力の時系列と脱硝装置15の仕様、性能等を表す基本データをデータベースC1から取得し、取得したデータに基づいて脱硝装置15のアンモニアのリーク量を推算してもよい。
圧力差取得部303は、エアヒータ50の圧力差(圧力損失、圧損ともいう。)の時系列を取得する。例えば、圧力差取得部303は、データベースC1からエアヒータ50の圧力差の時系列を取得する。また例えば、圧力差取得部303は、データベースC1からエアヒータ50の入口ガス圧力の時系列と出口ガス圧力の時系列を取得して圧力差を算出してもよい。
出力部304は、リーク量取得部302が取得したアンモニアのリーク量の時系列と圧力差取得部303が取得したエアヒータ50の圧力差の時系列に基づく情報を出力する。出力部304は、例えば、リーク量取得部302が取得したアンモニアのリーク量の時系列と圧力差取得部303が取得したエアヒータ50の圧力差の時系列に基づくグラフを作成してデータベースC1に記録する。また例えば、出力部304は、アンモニアのリーク量およびエアヒータ50の圧力差の時系列に基づく選択還元型触媒151の交換時期、交換の要否、エアヒータ50に対する保守の要否の判定結果等を表すデータをデータベースC1に記録してもよい。また例えば、出力部304は、上記のデータの表示情報を、監視装置300が備える表示装置に出力してもよい。
記憶部305は、演算部301、リーク量取得部302、圧力差取得部303、および出力部304が処理で用いたデータや処理結果を示すデータを記憶する。
《監視装置300の動作》
ここで、第1の実施形態に係るクラウド上にある監視装置300の動作例について説明する。
図2は、監視装置300を用いた脱硝装置15の監視ルーチンを示すフローチャートである。なお、図2に示す処理の一部は、オペレータによって実行されてもよい。
まず、監視装置300の演算部301が、データベースC1から所定の運転データを取得し、脱硝装置15に異常が発生しているか否かを判定する(ステップS101)。演算部301は、ステップS101の判定を所定の時間ごとに実行する。ステップS101において、演算部301は、例えば、脱硝装置15の運転データが正常範囲外にある場合に異常が発生していると判定する。
脱硝装置15に異常が発生したと判定した場合(ステップS101:Yes)、出力部304は、監視装置300のオペレータに対して異常要因の調査を指示する情報を表示する(ステップS102)。監視装置300のオペレータは、表示された情報に基づいて異常要因を調査し、異常に対する対応方針を決定する。監視装置300のオペレータは、プラント1のオペレータに異常要因を調査させ、調査結果を受けて対応方針を決定してもよい。次に、監視装置300のオペレータは、プラント1のオペレータに対して決定した対応方針に基づく対応を指示する(ステップS103)。プラント1のオペレータへの指示は、例えばユーザ端末200への情報の送信によって行われる。監視装置300のオペレータは、指示した対応によって問題が解決したか否かを判断する(ステップS104)。問題が解決した場合(ステップS104:Yes)、監視装置300は処理をステップS101に戻し、異常の有無の監視を継続する。他方、問題が解決していない場合(ステップS104:No)、監視装置300のオペレータは、発電負荷制限またはプラント停止を行う(ステップS105)。
その後、監視装置300のオペレータおよびプラント1のオペレータは、異常要因の調査と対策を行い(ステップS106)、プラントを再稼働させ、または発電負荷制限を解除する。その後、監視装置300は、処理をステップS101に戻す。
一方、異常が発生していない場合(ステップS101:No)、監視装置300の圧力差取得部303は、データベースC1からエアヒータ50の圧力差の時系列を取得し、演算部301は、エアヒータ50の圧力差が所定の基準値を超えて上昇しているか否かを判定する(ステップS108)。エアヒータ50の圧力差が所定の基準値を超えて上昇していない場合(ステップS108:No)、リーク量取得部302は、所定時間後の脱硝装置15のアンモニアのリーク量を推算し、演算部301は、推算されたアンモニアのリーク量に基づいて触媒余命診断を行う(ステップS109)。例えば、リーク量取得部302は、過去のアンモニアのリーク量の時系列から将来の値を近似曲線を用いて推定する。次に、出力部304は、図3(a)に示す出力データをデータベースC1へ記憶する(ステップS110)。
図3(a)は、ステップS110で出力部304が出力するデータの出力例1041を示す模式図である。出力例1041には、選択還元型触媒151の交換時期が「○○時間」であることを示す情報が含まれている。なお、ステップS110で出力部304は、出力例1041を示すデータとともに、図4~図8に示すグラフを表示するためのデータをデータベースC1へ記憶し、ユーザ端末200から閲覧できるようにしてもよい。図4~図8は、出力部304が出力したデータの出力例1045~1049を示す。監視装置300のオペレータやプラント1のオペレータは、例えば、出力例1041のように交換時期の提案があった場合、出力例1045~1049を確認し、例えば提案された交換時期について検討することができる。
なお、図4は、アンモニア(NH)と窒素酸化物NOxのモル比と脱硝率との関係を表す出力例1045を示す。この場合、出力例1045は、脱硝率の実際の値と、直線近似した場合の近似直線と、正常または異常の判定の基準となる閾値を示す1対の破線の直線(1対の直線内の範囲が正常を示す)を含んでいる。また、図5は、運転時間と脱硝装置15の入口窒素酸化物NOxの濃度との関係を表す出力例1046を示す。この場合、出力例1046は、入口窒素酸化物NOxの濃度の値と、正常または異常の判定の基準となる閾値を示す1対の破線の直線(1対の直線内の範囲が正常を示す)を含んでいる。また、図6は、運転時間と脱硝装置15の出口窒素酸化物NOxの濃度との関係を表す出力例1047を示す。この場合、出力例1047は、出口窒素酸化物NOxの濃度の値と、正常または異常の判定の基準となる閾値を示す1対の破線の直線(1対の直線内の範囲が正常を示す)を含んでいる。また、図7は、運転時間と脱硝装置15のアンモニアのリーク量との関係を表す出力例1048を示す。この場合、出力例1048は、アンモニアのリーク量の値と、正常または異常の判定の基準となる閾値を示す太線の破線の直線(直線以下が正常を示す)と、将来の予想線(細線の破線の曲線)を含んでいる。また、図8は、運転時間とエアヒータ50の圧力差との関係を表す出力例1049を示す。この場合、出力例1049は、エアヒータ50の圧力差の値と、正常または異常の判定の基準となる閾値を示す破線の直線(直線以下が正常を示す)を含んでいる。
他方、エアヒータ50の圧力差が所定の基準値を超えて上昇していた場合(ステップS108:Yes)、出力部304は、監視装置300のオペレータに対して異常要因の調査を指示する情報を表示する(ステップS111)。監視装置300のオペレータは、表示された情報に基づいて異常要因を調査し、異常に対する対応方針を決定する。監視装置300のオペレータは、プラント1のオペレータに異常要因を調査させ、調査結果を受けて対応方針を決定してもよい。次に、監視装置300のオペレータは、プラント1のオペレータに対して調査結果に基づく対応を指示する(ステップS112)。次に、演算部301は、問題が解決したか否かの入力を監視装置300のオペレータに対して求める(ステップS113)。ステップS113で問題解決となる場合としては、例えば検知器や通信系になんらかのエラーが発生して、エアヒータ50の圧力差が上昇したとの誤ったデータが発生した場合等である。
問題が解決した旨の入力を受け付けた場合(ステップS113:Yes)、監視装置300は処理をステップS101に戻す。
他方、問題が解決していない旨の入力を受け付けた場合(ステップS113:No)、リーク量取得部302は、脱硝装置15のアンモニアのリーク量の時系列を取得する(ステップS114)。次に、演算部301は、アンモニアのリーク量が所定の閾値(例えば3ppm)以上であるか否かを判定する(ステップS115)。アンモニアのリーク量が所定の閾値以上である場合(ステップS115:Yes)、出力部304は、図3(b)に示す出力データをデータベースC1へ記憶する(ステップS116)。ステップS116の処理の後、監視装置300は、処理をステップS101に戻す。図3(b)は、ステップS116で出力部304が出力するデータの出力例1042を示す模式図である。この場合、出力例1042には、選択還元型触媒151について、交換およびエアヒータ50の水洗の提案を示す情報が含まれている。
エアヒータ50の圧力差が所定の基準値を超えて上昇し(ステップS108:Yes)、かつ、アンモニアのリーク量が所定の閾値以上である場合(ステップS115:Yes)、エアヒータ50の圧力差が上昇した原因が選択還元型触媒151の性能低下である可能性が高い。したがって、この場合、出力部304は、選択還元型触媒151の交換とエアヒータ50の水洗とを行うことが適切である。なお、ステップS116で出力部304は、出力例1042を示すデータとともに、図4~図8に示すグラフを表示するためのデータをデータベースC1へ記憶し、ユーザ端末200から閲覧できるようにしてもよい。
他方、アンモニアのリーク量が所定の閾値以上でない場合(ステップS115:No)、出力部304は、図3(c)に示す出力データをデータベースC1に記録する(ステップS117)。ステップS117の処理の後、監視装置300は、処理をステップS101に戻す。図3(c)は、ステップS117で出力部304が出力するデータの出力例1043を示す模式図である。この場合、出力例1043には、選択還元型触媒151について、エアヒータ50の水洗の提案を示す情報が含まれている。出力例1043には、選択還元型触媒151の交換を提案する情報は含まれない。
エアヒータ50の圧力差が所定の基準値を超えて上昇し(ステップS108:Yes)、かつ、アンモニアのリーク量が所定の閾値未満である場合(ステップS115:No)、エアヒータ50の圧力差が上昇した原因が選択還元型触媒151ではない可能性がある。したがって、この場合の提案内容としては、エアヒータ50の水洗とすることが適切である。なお、ステップS117で出力部304は、出力例1043を示すデータとともに、図4~図8に示すグラフを表示するためのデータをデータベースC1へ記憶し、ユーザ端末200から閲覧できるようにしてもよい。なお、このようにエアヒータ50の圧力差が高い一方で、アンモニアのリーク量が低い場合、アンモニア注入ノズル141におけるアンモニアの供給バランスが適切でないことが原因である可能性もある。すなわち、脱硝装置15に供給される燃焼ガス内のアンモニアの分布が均一でないことにより、選択還元型触媒151の一部でアンモニアを消費しきれず、リークが生じた可能性がある。この場合、脱硝装置15からリークするアンモニアの総量は少ない一方で、部分的にリークしたアンモニアがエアヒータ50において硫黄酸化物と反応することで、エアヒータ50に圧力差が生じる。そのため、オペレータは、エアヒータ50の水洗に加え、アンモニア注入ノズル141のバランスを検査することが好ましい。したがって、出力部304は、エアヒータ50の水洗に加え、アンモニア注入ノズル141のバランスの検査を提案内容に含む出力データをデータベースC1に記録してもよい。
以上のように、本実施形態の監視装置300は、燃焼ガスにアンモニアを供給する還元剤供給装置14と、選択還元型触媒151を内包し、還元剤供給装置14によって供給されたアンモニアと燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置15と、脱硝装置15の後段に設けられるエアヒータ50とを備えるプラント1において、脱硝装置15の監視を行う監視装置であって、脱硝装置15のアンモニアのリーク量の時系列を取得するリーク量取得部302と、エアヒータ50の圧力差の時系列を取得する圧力差取得部303と、アンモニアのリーク量の時系列とエアヒータ50の圧力差の時系列に基づく情報を出力する出力部304とを備える。
アンモニアがリークし、後段のエアヒータ50に到達すると、リークしたアンモニアはエアヒータ50において三酸化硫黄と反応し、硫酸水素アンモニウムを生じる。これが起点となり灰堆積して、エアヒータ50において圧力損失の上昇が生じることとなる。すなわち、オペレータは、エアヒータ50における圧力損失の変化と、アンモニアのリーク量の変化とを比較することで、脱硝装置15について適切な処置を判断することができる。つまり、本実施形態に係る監視装置300は、脱硝装置15において選択還元型触媒151の交換等が必要なのか否かを判定するための情報を適切に提供することができる。
また、本実施形態によれば、脱硝装置15の運転データはクラウドCにアップロードされる。そのため、発電所の現場のオペレータ以外にも、例えば、発電所の本店や、脱硝装置15のOEMメーカーでも運転監視することができる。この場合、本店やOEMメーカーは、クラウドCにアップロードされた運転データを用いて個別に脱硝装置15の運転の異常を検知し、または異常要因を調査することで、対応策を発電所の現場に指示することができる。また、本店やOEMメーカーは、脱硝装置15が正常に運用されている場合、実際の運転条件に基づき、アンモニアのリークの推算を行い、エアヒータ50の圧損上昇状況に合わせて、触媒交換タイミングを提案することができる。したがって、脱硝装置15の運転異常の際、発電所の現場のみでの対応ではなく、例えば、脱硝装置15のOEMメーカーが遠隔監視にてトラブル要因調査を行い、早期トラブル対応が可能である。また、脱硝装置15の正常運転が確認されたら、実運転条件を用いて、選択還元型触媒151の余寿命予測を行い、エアヒータ50の圧損上昇状況と合わせて、適切に、かつより精度の高い触媒交換タイミングを推奨できる。
なお、他の実施形態においては、監視装置300は、図4~図8に示すグラフに代えて、例えば以下のような関係を示すグラフ(関係図)を用いても、オペレータに脱硝装置15において選択還元型触媒151の交換等が必要なのか否かを判定するための情報を適切に提供することができる。すなわち、監視装置300は、NOx低減量とNH供給量の関係を示す図、理論NH消費量とNH供給量の関係を示す図、MT(マハラノビスタグチ)法によって脱硝装置の運転異常判定の関係を示す図等を出力してもよい。なお、MT法は、ユークリッド距離などの一般的な距離とは異なり、“変数間の相関関係を考慮した距離”であり、単位空間との相違の度合いを定量化したものである。
また、上述の実施形態に係る監視装置300は、データベースC1にアンモニアのリーク量の時系列とエアヒータ50の圧力差の時系列に基づく情報を記録するが、これに限られない。例えば、他の実施形態に係る監視装置300は、データベースC1にアンモニアのリーク量の時系列とエアヒータ50の圧力差の時系列に基づいて、プラント1を制御してもよい。具体的には、監視装置300は、エアヒータ50の圧力差が所定の基準値を超えて上昇し(ステップS108:Yes)、かつ、アンモニアのリーク量が所定の閾値以上でない場合(ステップS115:No)、エアヒータ50の圧力差が上昇した場合に、アンモニア注入ノズル141におけるアンモニアの供給バランスを変更する制御信号を出力してもよい。
以上、この発明の実施形態について図面を参照して説明してきたが、具体的な構成は上記実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
《コンピュータ構成》
図9は、少なくとも1つの実施形態に係るコンピュータの構成を示す概略ブロック図である。
コンピュータ900は、プロセッサ910、メインメモリ920、ストレージ930、インタフェース940を備える。
上述の監視装置300、収集装置100およびユーザ端末200は、コンピュータ900に実装される。そして、上述した各処理部の動作は、プログラムの形式でストレージ930に記憶されている。プロセッサ910は、プログラムをストレージ930から読み出してメインメモリ920に展開し、当該プログラムに従って上記処理を実行する。また、プロセッサ910は、プログラムに従って、上述した各記憶部に対応する記憶領域をメインメモリ920に確保する。
プログラムは、コンピュータ900に発揮させる機能の一部を実現するためのものであってもよい。例えば、プログラムは、ストレージ930に既に記憶されている他のプログラムとの組み合わせ、または他の装置に実装された他のプログラムとの組み合わせによって機能を発揮させるものであってもよい。なお、他の実施形態においては、コンピュータ900は、上記構成に加えて、または上記構成に代えてPLD(Programmable Logic Device)などのカスタムLSI(Large Scale Integrated Circuit)を備えてもよい。PLDの例としては、PAL(Programmable Array Logic)、GAL(Generic Array Logic)、CPLD(Complex Programmable Logic Device)、FPGA(Field Programmable Gate Array)が挙げられる。この場合、プロセッサ910によって実現される機能の一部または全部が当該集積回路によって実現されてよい。
ストレージ930の例としては、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD-ROM(Digital Versatile Disc Read Only Memory)、半導体メモリ等が挙げられる。ストレージ930は、コンピュータ900のバスに直接接続された内部メディアであってもよいし、インタフェース940または通信回線を介してコンピュータ900に接続される外部メディアであってもよい。また、このプログラムが通信回線によってコンピュータ900に配信される場合、配信を受けたコンピュータ900が当該プログラムをメインメモリ920に展開し、上記処理を実行してもよい。少なくとも1つの実施形態において、ストレージ930は、一時的でない有形の記憶媒体である。
1 プラント
10 石炭焚きボイラ
11 火炉
12 燃焼装置
13 煙道
14 還元剤供給装置
141 アンモニア注入ノズル
15 脱硝装置
151 選択還元型触媒
20 給炭機
30 送風機
40 空気ダクト
50 エアヒータ
60 ガスダクト
70 煤塵処理/脱硫装置
80 誘引送風機
90 煙突
100 収集装置
200 ユーザ端末
300 監視装置
301 演算部
302 リーク量取得部
303 圧力差取得部
304 出力部
305 記憶部
C クラウド
C1 データベース

Claims (9)

  1. 燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、
    前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータと
    を備えるプラントにおいて、
    前記脱硝装置の監視を行う監視装置であって、
    前記脱硝装置のアンモニアのリーク量を取得するリーク量取得部と、
    前記エアヒータの圧力差の時系列を取得する圧力差取得部と、
    前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づいて前記脱硝装置及び前記エアヒータの少なくとも一つの保守の提案を示す提案情報を出力する出力部と
    を備え
    前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇した場合、前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上であるとき、前記エアヒータの保守の提案と前記触媒の交換の提案を含む前記提案情報を出力し、前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上でないとき、前記触媒の交換の提案を含まず、前記エアヒータの保守の提案を含む前記提案情報を出力する
    監視装置。
  2. 燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、
    前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータと
    を備えるプラントにおいて、
    前記脱硝装置の監視を行う監視装置であって、
    前記脱硝装置のアンモニアのリーク量の時系列を取得するリーク量取得部と、
    前記エアヒータの圧力差の時系列を取得する圧力差取得部と、
    前記アンモニアのリーク量の時系列と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づいて前記脱硝装置及び前記エアヒータの少なくとも一つの保守の提案を示す提案情報を出力する出力部と
    を備え、
    前記リーク量取得部は、前記アンモニアのリーク量の時系列から将来のリーク量を近似曲線を用いて推定し、
    前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇していない場合、前記推定された将来のリーク量に基づいて算出された前記触媒の交換時期の提案を含む前記提案情報を出力する
    監視装置。
  3. 燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、
    前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータと
    を備えるプラントにおいて、
    前記脱硝装置の監視を行う監視装置であって、
    前記脱硝装置のアンモニアのリーク量を取得するリーク量取得部と、
    前記エアヒータの圧力差の時系列を取得する圧力差取得部と、
    前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づく情報を出力する出力部と
    を備え、
    前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇し、かつ前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上でないとき、前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差に基づいて、前記脱硝装置を制御する制御信号を出力する
    監視装置。
  4. 燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、
    前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータと
    を備えるプラントにおいて、
    前記脱硝装置の監視を行う監視装置を用いた監視方法であって、
    前記監視装置が、リーク量取得部と圧力差取得部と出力部を備え、
    前記リーク量取得部によって、前記脱硝装置のアンモニアのリーク量を取得し、
    前記圧力差取得部によって、前記エアヒータの圧力差の時系列を取得し、
    前記出力部によって、前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づいて前記脱硝装置及び前記エアヒータの少なくとも一つの保守の提案を示す提案情報を出力し、
    前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇した場合、前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上であるとき、前記エアヒータの保守の提案と前記触媒の交換の提案を含む前記提案情報を出力し、前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上でないとき、前記触媒の交換の提案を含まず、前記エアヒータの保守の提案を含む前記提案情報を出力する
    監視方法。
  5. 燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、
    前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータと
    を備えるプラントにおいて、
    前記脱硝装置の監視を行う監視装置を用いた監視方法であって、
    前記監視装置が、リーク量取得部と圧力差取得部と出力部を備え、
    前記リーク量取得部によって、前記脱硝装置のアンモニアのリーク量の時系列を取得し、
    前記圧力差取得部によって、前記エアヒータの圧力差の時系列を取得し、
    前記出力部によって、前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づいて前記脱硝装置及び前記エアヒータの少なくとも一つの保守の提案を示す提案情報を出力し、
    前記リーク量取得部は、前記アンモニアのリーク量の時系列から将来のリーク量を近似曲線を用いて推定し、
    前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇していない場合、前記推定された将来のリーク量に基づいて算出された前記触媒の交換時期の提案を含む前記提案情報を出力する
    監視方法。
  6. 燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、
    前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータと
    を備えるプラントにおいて、
    前記脱硝装置の監視を行う監視装置を用いた監視方法であって、
    前記監視装置が、リーク量取得部と圧力差取得部と出力部を備え、
    前記リーク量取得部によって、前記脱硝装置のアンモニアのリーク量を取得し、
    前記圧力差取得部によって、前記エアヒータの圧力差を取得し、
    前記出力部によって、前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づく情報を出力し、
    前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇し、かつ前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上でないとき、前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差に基づいて、前記脱硝装置を制御する制御信号を出力する
    監視方法。
  7. 燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、
    前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータと
    を備えるプラントにおいて、
    前記脱硝装置の監視を行うコンピュータを、
    前記脱硝装置のアンモニアのリーク量を取得するリーク量取得部、
    前記エアヒータの圧力差の時系列を取得する圧力差取得部、
    前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づいて前記脱硝装置及び前記エアヒータの少なくとも一つの保守の提案を示す提案情報を出力する出力部
    として機能させ
    前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇した場合、前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上であるとき、前記エアヒータの保守の提案と前記触媒の交換の提案を含む前記提案情報を出力し、前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上でないとき、前記触媒の交換の提案を含まず、前記エアヒータの保守の提案を含む前記提案情報を出力する
    プログラム。
  8. 燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、
    前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータと
    を備えるプラントにおいて、
    前記脱硝装置の監視を行うコンピュータを、
    前記脱硝装置のアンモニアのリーク量の時系列を取得するリーク量取得部、
    前記エアヒータの圧力差を取得する圧力差取得部、
    前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づいて前記脱硝装置及び前記エアヒータの少なくとも一つの保守の提案を示す提案情報を出力する出力部
    といて機能させ、
    前記リーク量取得部は、前記アンモニアのリーク量の時系列から将来のリーク量を近似曲線を用いて推定し、
    前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇していない場合、前記推定された将来のリーク量に基づいて算出された前記触媒の交換時期の提案を含む前記提案情報を出力する
    プログラム。
  9. 燃焼ガスにアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
    触媒を内包し、前記アンモニア供給装置によって供給されたアンモニアと前記燃焼ガスの窒素酸化物とを反応させる脱硝装置と、
    前記脱硝装置の後段に設けられるエアヒータと
    を備えるプラントにおいて、
    前記脱硝装置の監視を行うコンピュータを、
    前記脱硝装置のアンモニアのリーク量を取得するリーク量取得部、
    前記エアヒータの圧力差を取得する圧力差取得部、
    前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差の時系列に基づく情報を出力する出力部
    として機能させ、
    前記出力部は、前記エアヒータの圧力差が所定の基準値を超えて上昇し、かつ前記アンモニアのリーク量が所定の閾値以上でないとき、前記アンモニアのリーク量と前記エアヒータの圧力差に基づいて、前記脱硝装置を制御する制御信号を出力する
    プログラム。
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