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