TWI740111B - 脫硫裝置之運轉監視系統 - Google Patents

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Abstract

本發明之使用吸收劑將排氣中之SO2 去除之脫硫裝置之運轉監視系統係基於脫硫裝置之運轉資料算出與脫硫性能相關之解析性能，且取得對應之實測性能。並且，藉由算出解析性能與實測性能之比例即性能比，而評估脫硫性能。

Description

脫硫裝置之運轉監視系統
本揭示係關於使用吸收劑將排氣中之SO2 去除之脫硫裝置之運轉監視系統。
作為伴隨燃料燃燒之工廠所產生之排氣之處理設備，有具備用以將該排氣中所含之SO2 去除之脫硫裝置者。採用濕式石灰石膏法之脫硫裝置中，係使用將作為吸收劑之石灰石粉末懸浮狀漿料化之吸收液，但由於如因燃料種類變更所致之共存微量成分之影響(石灰石粉末之溶解阻礙或氧化阻礙等)或設備堵塞之原因，而有SO2 之去除性能降低之情況。
關於檢測此種脫硫裝置之性能降低之方法，有例如專利文獻1及2。於專利文獻1中，基於脫硫裝置之運轉狀況算出反映石灰石粉末之溶解度之石灰活化係數，將該係數與基準值即臨限值進行比較，從而判定有無性能降低。又，於專利文獻2中，測定反映吸收液中未反應之吸收劑濃度之吸收液之pH，將該吸收液之pH與基準值即臨限值進行比較，從而判定有無性能降低。
又，於專利文獻3中，有以吸收液中之吸收劑濃度變為指定濃度之方式，控制吸收劑向吸收液之投入量之相關揭示。又，於專利文獻4中，對於脫硫裝置之性能降低有無，對於具體判定內容雖無記載，但記載了於判定為有如性能降低之異常之情形時，藉由推斷原因或對應操作指引而進行工廠使用者之運轉支援。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2011-110440號公報 [專利文獻2]日本專利第3757549號公報 [專利文獻3]日本專利第3675986號公報 [專利文獻4]日本專利特開平1-127027號公報
[發明所欲解決之問題]
若對脫硫裝置之性能降低置之不理，則症狀嚴重化，不得已須停止工廠設備或限制運轉負荷，有對工廠設備之使用者之操作作業帶來障礙之虞。因此，較好於預兆階段檢測出脫硫裝置之性能降低，於嚴重化前進行對策處理。上述專利文獻1及2中，由於藉由將用以評估脫硫裝置之性能之指標與基準值即臨限值進行比較而判定有無性能降低，故若不是在反映該指標之階段則無法檢測性能降低，難以於預兆階段進行判斷。
又，有自地理上遠離工廠設備之工廠製造者之管理設施等遠端端進行此種工廠設備之性能監視之情況。此種情形時，即使係現場之脫硫裝置產生性能降低之狀況，亦藉由工廠使用者之斟酌決定，過大地設定吸收劑之投入量或吸收液之供給量，從而有表觀上可見發揮充分脫硫性能之情況。基於如上述專利文獻1及2之指標之判定中，有此種表觀上判斷較困難，難以檢測真正的性能降低，較慢發現脫硫裝置之性能降低之情況。
本發明之至少一實施形態係鑑於上述情況而完成者，其目的係提供一種精度良好且可於早期檢測脫硫裝置之性能降低之脫硫裝置之運轉監視系統。 [解決問題之技術手段]
(1)本發明之至少一實施形態之脫硫裝置之運轉監視系統為解決上述問題，而提供一種使用吸收劑將排氣中之SO2 去除之脫硫裝置之運轉監視系統，其具備： 運轉資料輸入/取得部，其輸入/取得上述脫硫裝置之運轉資料(包含固定之解析資料向資料庫之輸入值，以下稱為「運轉資料」)； 解析性能算出部，其基於上述運轉資料輸入/取得部所取得之上述運轉資料，算出基於上述脫硫裝置之脫硫性能相關之應有的解析性能之性能； 實測性能取得部，其取得上述解析性能算出時之實測性能(不僅包含自DCS(分散控制系統)自動獲得者，亦包含解析結果手動輸入者，以下稱為「實測性能」)；及 性能比算出部，其算出上述實測性能取得部取得之上述實測性能相對於基於上述解析性能之性能算出部算出之上述解析性能之比例即性能比。
根據上述(1)之構成，運算求出基於脫硫裝置相關之運轉資料算出之解析性能。該解析性能式係基於運轉資料、包含吸收劑殘留濃度、SO2 吸收量、pH、共存成分液性狀等化學反應相關之構成要素式，或排氣量與吸收液量之比例L/G、吸收液反應有效高低、裝置構造等物理性氣液接觸相關之構成要素式而成，並算出。 作為此種解析性能式，可使用例如以下之(A)、(B)。 YSO2out ＝f(G, YSO2in , [CaCO3 ], L, k) (A) ηSO2 ＝g(G, YSO2in , [CaCO3 ], L, k) (B) 此處，YSO2out 係脫硫裝置出口SO2 濃度，YSO2in 係脫硫裝置入口SO2 濃度，G係處理氣體量，[CaCO3 ]係吸收塔漿料中之CaCO3 濃度，L係漿料循環流量，f、g係表示脫硫裝置特性之函數，ηSO2 係脫硫率，k係吸收劑之活性值(溶解速度)。即，脫硫裝置出口SO2 濃度可對於上述輸入值經由函數f求得。該函數f可藉由如日本專利特開昭59-199021號或日本專利特開昭63-229126號公報所示之化學反應模型實現，又，亦可對成為控制對象之脫硫裝置實機測量各種運轉條件下之特性，藉由統計處理等方法將其模型化。 性能比算出部中，算出此種解析性能與對應於其之實測性能之比例即性能比。如此算出之性能比可基於脫硫裝置相關之運轉條件絕對地評估脫硫性能真正的性能降低程度，可精度良好地評估包含預兆階段之健全性。因此，即使於使用者端之斟酌決定下，使吸收劑之投入量或吸收液之供給量過大，表觀上之性能滿足臨限值之情形時，亦可基於上述性能比精度良好且於早期檢測出性能降低。 另，本申請案說明書中所謂之「解析性能」，廣泛包含與可將運轉資料輸入於解析性能式(例如模擬模型)而算出之性能對應之參數。
(2)若干實施形態中，上述(1)之構成中，具備： 區域監視系統，其可藉由監視上述脫硫裝置而測定及/或輸入上述運轉資料；及 遠端監視系統，其可經由網路與上述區域監視系統通信，包含上述運轉資料輸入/取得部、上述解析性能算出部、上述實測性能取得部及上述性能比算出部。
根據上述(2)之構成，運轉監視系統具備設置於有脫硫裝置之現場之區域監視系統，及地理上遠離區域監視系統而設置之遠端監視系統，互相經由網路可通信地構成。於遠端監視系統端，藉由取得區域監視系統所測定之運轉資料，而可於遠離現場之位置，即時監視脫硫裝置之健全性。又，由於遠端監視系統之評估結果可經由網路發送至區域監視系統，故可於產生性能降低時早期對應。
(3)若干實施形態中，上述(2)之構成中， 上述遠端監視系統可將基於上述性能比算出部算出之上述性能比之評估結果選擇性發送至上述區域監視系統。
根據上述(3)之構成，遠端監視系統中，基於性能比進行脫硫裝置之健全性評估，將該評估結果選擇性發送至區域監視系統。遠端監視系統例如設置於地理上遠離設有區域監視系統之工廠使用者之工廠設備製造者，但該情形時，有基於性能比對健全性評估中使用到工廠設備製造者保有之各種技術訣竅等機密事項之情況。本構成中，由於可於遠端系統端選擇性管理應自遠端監視系統發送至區域監視系統之資訊內容，故可防止工廠設備製造者保有之機密事項向工廠使用者端流出，且視需要進行資訊提供，從而可進行對工廠設備使用者之支援。
(4)若干實施形態中，上述(1)至(3)之任一構成中， 上述運轉資料包含上述吸收劑之量。
根據上述(4)之構成，作為使用於解析性能算出之運轉資料之變數評估參數，例如係吸收劑之量。此處所謂之吸收劑之量，可為吸收劑對於脫硫裝置之吸收液之投入量，亦可為殘留於吸收液中之吸收劑之量。再者，前者之情形時，投入量可為用以中和排氣中之SO2 之必要充分量，亦可為對必要充分量作為餘量加入之加上α之量。
(5)若干實施形態中，上述(1)至(4)之任一構成中， 上述性能比係上述解析性能之對數值與上述實測性能之對數值之比例。
根據上述(5)之構成，具有高脫硫性能之脫硫裝置(即，入口及出口之SO2 濃度差較大之脫離裝置)中，由於使用線形比作為性能比時變為尖峰特性，故藉由如此使用對數比而可以高感度正確診斷。
(6)若干實施形態中，上述(1)至(5)之任一構成中， 上述解析性能係基於上述脫硫裝置之構造參數或上述吸收劑之化學反應參數之至少一者而算出。
根據上述(6)之構成，可自構造上或化學反應方面精度良好地算出脫硫性能。
(7)若干實施形態中，上述(1)至(6)之任一構成中， 藉由將上述性能比算出部算出之上述性能比與預先準備之臨限值進行比較，而判定上述脫硫裝置有無真正的性能降低。
根據上述(7)之構成，可藉由將性能比算出部算出之性能比與臨限值進行比較，判定有無與於算出該性能比之時點之運轉條件對應之真正的性能降低。
(8)若干實施形態中，上述(7)之構成中， 上述臨限值係基於設置上述脫硫裝置之工廠之固有性能而設定。
根據上述(8)之構成，藉由基於設置脫硫裝置之工廠之固有性能設定成為性能降低之判定基準之臨限值，而可進行考慮到與設置脫硫裝置之工廠之個體差對應之固有性能之精度良好之健全性診斷。
(9)若干實施形態中，上述(1)至(8)之任一構成中， 上述性能比算出部係針對上述解析性能算出部算出之複數個上述解析性能之各者而算出上述性能比。
根據上述(9)之構成，藉由對複數個解析性能算出性能比，而可進行基於不同觀點之多方面健全性診斷。又，藉由特定出與反映出性能降低之性能比對應之解析性能之種類，亦可推斷性能降低之原因。
(10)若干實施形態中，上述(1)至(9)之任一構成中， 基於上述性能比算出部算出之上述性能比之經時變化，而判定上述脫硫裝置有無性能降低。
根據上述(10)之構成，可進行基於性能比之經時變化之性能降低之診斷。
(11)若干實施形態中，上述(1)至(10)之任一構成中， 基於上述運轉資料之輸入/取得部所取得之上述運轉資料所含之複數個參數間之相關性，判定上述脫硫裝置有無性能降低。
根據上述(11)之構成，藉由評估運轉資料所含之複數個參數間之相關性，而可判定有無真正的性能降低。
(12)若干實施形態中，上述(1)至(11)之任一構成中， 若基於上述解析性能判定為上述脫硫裝置有上述性能降低之情形時，製作將上述運轉資料之正常值與實測性能進行比較之分析用資料。
根據上述(12)之構成，藉由製作將上述運轉資料之正常值與實測性能進行比較之分析用資料，而可進行性能降低之有無或其原因相關之評估支援。藉此，藉由抑制因進行健全性評估之作業員之經驗所致之評估結果之偏差，且對於參照分析用資料之作業員留下健全性之最終評估決定之斟酌決定，亦可期待有效利用熟練者經驗之評估精度提高。 另，所謂正常值，係脫硫裝置無性能降低之情形時假設之運轉資料，可採用脫硫裝置之規格或過去之運轉資料。
(13)若干實施形態中，上述(2)至(12)之任一構成中， 上述遠端監視系統可經由上述網路與設置於每個工廠之上述區域監視系統之各者進行通信，且具有上述區域監視系統之各者所固有之上述性能比相關之判定基準。
根據上述(13)之構成，存在複數個可與遠端監視系統通信之區域監視系統之情形時，可進行考慮到設置各區域監視系統之每個工廠之個體差之精度良好之評估。
(14)若干實施形態中，上述(1)至(13)之任一構成中， 基於上述性能比算出部算出之上述性能比判定為上述脫硫裝置有性能降低之情形時，報知警報。
根據上述(14)之構成，藉由上述構成判定為脫硫裝置有性能降低之情形時，藉由報知警報，而可於早期獲知性能降低之事實，可迅速應對。
(15)若干實施形態中，上述(1)至(14)之任一構成中， 基於上述性能比算出部算出之上述性能比而判定為上述脫硫裝置有性能降低之情形時，製作對於上述性能降低之運轉改善選單。
根據上述(15)之構成，藉由上述構成判定為脫硫裝置有性能降低之情形時，可藉由製作對於性能降低之運轉改善選單，而進行對於改善之迅速應對。 [發明之效果]
根據本發明之至少一實施形態，可提供一種精度良好且可於早期檢測脫硫裝置之性能降低的脫硫裝置之運轉監視系統。
以下，參照隨附圖式，針對本發明之若干實施形態進行說明。但，作為實施形態記載或圖式所示之構成零件之尺寸、材質、形狀、其相對配置等並非將本發明之範圍限定於其之主旨，僅為說明例。 例如，表示「於某方向」、「沿某方向」、「平行」、「正交」、「中心」、「同心」或「同軸」等相對或絕對配置之表述不僅嚴謹地表示此種配置，亦表示以公差或獲得相同功能之程度之角度或距離相對移位之狀態。 又，例如表示四角形狀或圓筒形狀等形狀之表述不僅表示幾何學上嚴謹意義之四角形狀或圓筒形狀等形狀，亦表示於獲得相同效果之範圍內，包含凹凸部或倒角部等之形狀。 另一方面，「配備」、「具有」、「具備」、「包含」或「含有」之構成要素之表述，並非排除其他構成要素之存在之排他性表述。
圖1係顯示本發明之一實施形態之脫硫裝置1之運轉監視系統100之全體構成之模式圖。運轉監視系統100中，將指定之工廠設備所含之脫硫裝置1作為監視對象，於以下實施形態中，以於地理上遠離工廠設備之地點進行遠端監視之情形為例進行說明。
脫硫裝置1隨附設置於火力發電廠等工廠設備之鍋爐(未圖示)，具備：集塵裝置2，其收集流動於鍋爐之排氣通路3a之排氣G0中所含之微粒子；及吸收塔4，其於集塵裝置2之下游側，設置於供通過集塵裝置2之排氣G1流動之排氣通路3b。
集塵裝置2係藉由對供給於套殼(casing)內之排氣G0進行電暈放電，而使排氣G0所含之微粒子帶電，藉由電性吸引力使其對正負帶電之附著部附著從而集塵之電性集塵器。將藉由集塵裝置2進行集塵處理後之排氣G1經由排氣通路3b供給於吸收塔4。
吸收塔4藉由使包含石灰石10之吸收液6與以集塵裝置2進行集塵處理後之排氣G1接觸而吸收排氣G1中之SO2 (二氧化硫)，而進行脫硫處理。於吸收塔4之底部貯存吸收液6。吸收液6係藉由將自設置於吸收塔4之外部之石灰石送料器8供給之石灰石10與供給於吸收塔4之底部之水12混合而產生。
貯存於吸收塔4之底部之吸收液6藉由吸收液循環泵14被壓送，經由設置於吸收塔4之外部之吸收液集管16而供給於吸收塔4之上部。如此被供給於吸收塔4之上部之吸收液6在自設置於吸收塔4內之上部之噴嘴18散佈而落下之過程中，與在吸收塔4內上昇之排氣G1接觸。藉此，排氣G1所含之SO2 與吸收液6中之石灰石10反應，進行脫硫處理。
下述(1)式係吸收塔4所實施之脫硫處理之化學反應式。脫硫反應中，藉由石灰石10與排氣G1所含之SO2 反應，而產生石膏24(CaCO4 ・2H2 O)作為副產物。經去除SO2 之排氣G2自吸收塔4之頂部經由脫硫排氣管25向外部排出。 SO2 ＋1/2O2 ＋CaCO3 ＋2H2 O→CaCO4 ・2H2 O＋CO2 (1)
又，貯存於吸收塔4底部之吸收液6之一部分一面藉由吸收液循環泵14予以壓送，並經由自吸收塔4之外部之吸收液集管16分支之抽出管20送往脫水器22。脫水器22例如以帶式過濾器構成，於以該帶式過濾器搬送之過程中將吸收液6進行脫水處理，將產生之石膏24向系統外排出。 另，將脫水器22之脫水處理所產生之過濾液之一部分作為水12供給於吸收塔4之底部而予以再利用。
又，對吸收塔4之底部供給氧化用空氣26。藉此，因於吸收液6中含有氧化用空氣26，從而促進SO2 自排氣移至吸收液6中而產生之亞硫酸基氧化成硫酸基，其結果，排氣中之SO2 吸收效率亦提高。
另，於連接集塵裝置2與吸收塔4間之通氣通路3b，設有用以檢測被引入至吸收塔4之排氣G1之SO2 濃度(入口側SO2 濃度)之入口側SO2 濃度感測器28。又，於脫硫排氣出口管25，設有用以檢測自吸收塔4排出之排氣G2之SO2 濃度(出口側SO2 濃度)之出口側SO2 濃度感測器30。又，於吸收液集管16，設有用以檢測吸收塔4內之吸收液6之石灰石濃度之石灰石濃度感測器32、及用以檢測pH值之pH感測器34。
將該等各感測器之檢測值輸入至脫硫裝置1之控制器單元(未圖示)，而使用在脫硫裝置1之動作控制。具體而言，以各感測器之檢測值成為指定範圍之方式，調整石灰石送料器8或吸收液循環泵14之動作、氧化用空氣26之供給，從而以發揮期望之脫硫性能之方式實行脫硫裝置1之控制。
設有具有此種構成之脫硫裝置1之工廠設備中，配備有用以監視脫硫裝置1之區域監視系統200。區域監視系統200設置在與成為監視對象之脫硫裝置1相同之現場(工廠設備之用地內)，經由網路300與地理上遠離之遠端監視系統400可通信地構成。
另，如圖1所示，遠端監視系統400構成為可經由網路300與分別設置於複數個工廠設備之複數個區域監視系統200進行通信。以下之說明中，主要提及特定之一個區域監視系統200，但只要無特別記載，則對於其他區域監視系統200亦相同。
圖2係顯示圖1之區域監視系統200、網路300及遠端監視系統400之構成佈局之一例之模式圖。
區域監視系統200具備：監視用伺服器202，其用以收集脫硫裝置1相關之運轉資料；區域伺服器204，其用以將區域監視系統200內所處理之各種資訊經由網路300與遠端監視系統400進行通信；及客戶端終端206，其可存取區域伺服器204。
於監視用伺服器202中，於脫硫裝置1之設置現場藉由指定儀表類而收集脫硫裝置1相關之運轉資料。運轉資料包含例如圖1所示之各感測器之檢測值(具體而言，有以入口側SO2 濃度感測器28檢測之入口側SO2 濃度、以出口側SO2 濃度感測器30檢測之出口側SO2 濃度、以石灰石濃度感測器32檢測之吸收液6之石灰石濃度、以pH感測器34檢測之吸收液6之pH值等)，及送往石灰石送料器8、吸收液循環泵14及氧化用空氣26之供給裝置(未圖示)之控制信號。另，運轉資料中不僅包含上述各感測器之檢測值，亦可包含分析結果手動輸入之值。將監視用伺服器202所收集之該等運轉資料經由區域網路，發送至區域伺服器204。
以區域伺服器204將自監視用伺服器202接收到之運轉資料作為即時資料，經由網路300發送至遠端監視系統400。網路300係通過例如專用線路(Virtual Private Network：VPN，虛擬私有網路)，將區域伺服器204經由VPN路由器208連接於網路300。
另，區域伺服器204亦可將自監視用伺服器202取得之運轉資料作為歷史資料，以指定週期保存指定期間。該情形時，區域伺服器204亦可將使歷史資料加工成指定週期之資料者，作為即時資料發送至遠端監視系統400。
遠端監視系統400預先設置於地理上遠離區域監視系統200之位置，預先設置於例如包含脫硫裝置1之工廠設備之製造商即工廠製造者之用地內，經由VPN路由器402連接於網路300，從而與區域監視系統200可通信地構成。遠端監視系統400具備：中央伺服器404，其可將遠端監視系統400內所處理之各種資訊經由網路300與區域監視系統200通信；及監視用終端406，其可對中央伺服器404存取。中央伺服器404及監視用終端406經由區域網路可互相通信地構成。
於遠端監視系統400，基於自區域監視系統200經由網路300接收到之運轉資料，進行脫硫裝置1之遠端監視。另，亦可將中央伺服器404接收到之運轉資料保管於遠端監視系統400內之資料保管用伺服器(未圖示)。
送往中央伺服器404之運轉資料可自監視用終端406適當存取，操作監視用終端406之操作員(例如，駐於遠端監視系統400之工廠製造者保養專家)可經常確認。
操作員使用監視用終端406實施基於送往中央伺服器404之運轉資料之解析，視需要將解析結果發送至工廠設備之使用者(區域監視系統200端)。此處，應發送至使用者之解析結果可選擇監視用終端406上之監視結果之至少一部分。於遠端監視系統400端進行之解析，有使用工廠製造者保有之各種技術訣竅等機密事項之情況。本構成中，藉由將遠端監視系統400所得之解析結果選擇性地發送至區域監視系統200，而可防止工廠製造者保有之機密事項向客戶端流出，同時可適當支援。
於區域監視系統200，經由網路300接收自遠端監視系統400發送之解析結果。區域監視系統200接收到之解析結果，使用者可經由區域伺服器204於客戶端終端206上適當確認。
接著，圖3係功能性顯示圖2之遠端監視系統400之中央伺服器404之內部構成之方塊圖，圖4係每個步驟顯示圖3之中央伺服器404實施之性能降低判定方法之流程圖。 另，圖3所示之中央伺服器404之內部構成之至少一部分可分配於構成遠端監視系統400之監視用終端406，亦可構築於雲端伺服器內。
遠端監視系統400之中央伺服器404具備：運轉資料輸入/取得部410，其用以取得脫硫裝置1之運轉資料；解析性能算出部412，其用以算出解析性能P；實測性能取得部414，其用以取得解析性能P取得時之實測性能Pm；性能比算出部416，其用以算出實測性能Pm相對於解析性能P之性能比R；基準值設定部418，其用以設定性能比R之判定基準即基準值R0；及判定部420，其藉由比較性能比R與基準值R0而判定有無性能降低。
首先，運轉資料輸入/取得部410取得脫硫裝置1之運轉資料(步驟S1)。此種運轉資料輸入/取得部410之運轉資料之取得如上述，係藉由經由網路300接收自區域監視系統200發送之即時資料而進行。
運轉資料輸入/取得部410所取得之運轉資料中至少包含吸收劑之量。此處，所謂吸收劑之量，例如係來自石灰石送料器8之石灰石10之供給量，可藉由運轉資料中包含向脫硫裝置1之石灰石送料器8之控制信號而取得。該情形時，運轉資料所含之石灰石10之供給量可為將與吸收液6接觸之排氣G1中之SO2 (二氧化硫)中和之必要充分量，亦可為包含為了充分中和排氣G1中之SO2 (二氧化硫)而對必要充分量加上之餘量的量。
又，運轉資料所含之吸收劑之量亦可為殘留於吸收液6中之吸收劑(石灰石10)之量。該情形時，吸收劑之殘留量例如可作為石灰石濃度感測器32檢測出之吸收液6之石灰石濃度而取得。
另，運轉資料輸入/取得部410取得之運轉資料中，如上述，可廣泛包含：各感測器之檢測值(具體而言，係入口側SO2 濃度感測器28所檢測之入口側SO2 濃度、出口側SO2 濃度感測器30所檢測之出口側SO2 濃度、石灰石濃度感測器32所檢測之吸收液6之石灰石濃度、pH感測器34所檢測之吸收液6之pH值)，或對石灰石送料器8、吸收液循環泵14及氧化用空氣26之供給裝置(未圖示)之控制信號。
接著，解析性能算出部412基於運轉資料輸入/取得部410取得之運轉資料，算出至少一個解析性能P(步驟S2)。此處，解析性能P係作為脫硫裝置1之脫硫性能相關之參數運算地算出，該解析性能式係基於運轉資料，由吸收劑殘留濃度、SO2 吸收量、pH、共存成分液性狀等化學反應相關之構成要素式，或排氣量與吸收液量之比例L/G、吸收液反應有效高低、裝置構造等物理性氣液接觸相關之構成要素式而成，例如對於上述吸收劑之量，綜合考慮對脫硫性能造成影響之要素而設定。
步驟S2中用以求得解析性能P所使用之運算式係根據將運轉資料輸入/取得部410取得之運轉資料所含之各參數設為變數之函數而規定，可進行基於運轉資料所含之實測性能之參數評估。此種函數係藉由利用理論性、實驗性或模擬性方法評估解析性能P與各變數之相互關係而規定。此種運算式可預先記憶於遠端監視系統400之記憶裝置(未圖示)，亦可由遠端監視系統400之操作員適當輸入。
解析性能P亦可為脫硫性能相關之任意參數，但可採用例如脫硫率。若採用脫硫率作為解析性能P，則可總括地簡便且正確地評估脫硫裝置1之健全度，因而較佳。另，此種解析性能較佳為基於脫硫裝置1之構造參數或吸收劑(石灰石10等)之化學反應參數之至少一者算出。藉此，可基於脫硫性能構造上或化學反應方面而精度良好地計算解析性能。
接著，實測性能取得部414取得與解析性能算出部412算出之解析性能P對應之實測性能Pm(步驟S3)。例如，如上述，解析性能P對應於脫硫率之情形時，於實測性能取得部414，使用入口側SO2 濃度感測器28檢測之入口側SO2 濃度、出口側SO2 濃度感測器30檢測之出口側SO2 濃度，取得脫硫率之實測性能Pm。
接著，性能比算出部416算出解析性能算出部412算出之解析性能P與實測性能取得部414取得之實測性能Pm之比例即性能比R(步驟S4)。如此算出之性能比R不論脫硫裝置1之運用狀態(即使係例如使用者端藉由過大地設定石灰石10之供給量，而以表觀上之脫硫率較佳之方式動作之情形)，均成為可絕對地評估脫硫性能之指標。
另，性能比R亦可為解析性能P之對數值與實測性能Pm之對數值之比例。具有高脫硫性能之脫硫裝置1(即，入口與出口之SO2 濃度差較大之脫硫裝置)中，由於使用線形比作為性能比R時，成為尖峰特性，故可藉由如此使用對數比而以高感度進行正確診斷。
接著，基準值設定部418設定性能比R之評估基準即基準值R0(步驟S5)。此處，基準值R0係對應於成為評估對象之脫硫裝置1之規格設定。遠端監視系統400如圖1所示，經由網路300連接於不同之複數個脫硫裝置1。該等各脫硫裝置1具有很多各自固有之特性(特點)。此種固有之特性預先存儲於資料庫500，基準值設定部418藉由對資料庫500存取，而取得對應於成為評估對象之脫硫裝置1之基準值R0。 另，作為如此之各脫硫裝置1之固有特性(特點)，不僅包含初始特性，亦包含性能評估結果因經時變化(灰垢、炭種變更、泵磨耗等)而變化。
例如，於資料庫500預先存儲複數個脫硫裝置1共通之標準基準值R0base，及分別對應於各脫硫裝置1之特性參數α，基準值設定部418亦可藉由將對應於評估對象之特定脫硫裝置1之特性參數α乘以標準基準值R0base，而設定基準值R0。藉此，可進行考慮到各脫硫裝置1之固有特性(特點)之判定。
接著，判定部420藉由將性能比算出部416算出之性能比R與基準值設定部418設定之基準值R0進行比較，而對脫硫裝置1判定有無性能降低(步驟S6)。脫硫裝置1之性能正常發揮之情形時，由於解析性能P與實測性能Pm互相相等，故性能比R變為「1」。另一方面，有任何性能降低之情形時，由於解析性能P與實測性能Pm間產生較大差，故性能比R成為自「1」偏離之值。
步驟S6之成為判定基準之基準值R0係於性能比R自正常值「1」偏離多少程度之情形時，作為用以判斷是否應判定為有性能降低之臨限值而設定。例如，以容許至自正常值「1」負20%之誤差之方式設定基準值R0之情形時，於性能比R未達0.8之情形時，判定為基於運轉條件之真正的性能明顯降低，處於非健全狀態。
此處，圖5A及圖5B係顯示性能比R及吸收液6中之石灰石濃度之時間變化之一例之圖表。圖5A中顯示性能比R之時間變化，縱軸表示以性能比R之正常值「1」為中心，由基準值R0規定之容許範圍(下限值R0a與上限值R0b之間)。可知於時刻t0至t1，顯示性能比R在容許範圍內，故未產生性能降低，但於時刻t1至時刻t2，性能比R低於下限值R0a，故產生性能降低。
另，該例中，顯示於時刻t2進行性能降低之原因特定及指定之回復操作，於時刻t2以後性能比R再次回復至容許範圍內而恢復健全運轉之情形。
另一方面，圖5B係與表觀上之脫硫率一起顯示對應於圖5A之吸收液6中之石灰石濃度之時間變化。此處，表觀上之脫硫率例如僅基於入口側SO2 濃度感測器28所檢測之入口側SO2 濃度、及出口側SO2 濃度感測器30所檢測之出口側SO2 濃度而算出。若著眼於以性能比R檢測性能降低之時刻t1至t2，則於該例中，藉由使用者端暫時增加石灰石10之供給量，而完成表觀上之脫硫率維持正常值之運用。此種情形時，只要監視表觀上之脫硫率即可維持正常值，故難以檢測出真正的性能降低。該方面藉由進行基於圖5A所示之性能比R之判定，而可正確地判定如上述般以表觀上之脫硫率所難以檢測之性能降低。
基於此種性能比R之判定，即使於易掌握經時變化且脫硫裝置1之運轉條件變動之情形時，亦可基於相同基準值R0進行精度良好之健全性評估。
又於判定部420中，如圖5A所示，亦可藉由經時追蹤性能比R，而自該經時變化早期地判定性能降低。例如，亦可基於性能比R之過去的時間變化，預測將來之變化傾向，於脫離基準值R0之可能性較高之情形時，判定為有性能降低之預兆。
又，本實施形態中，例示基於對應於單一解析性能P之性能比R進行判定之情形，但亦可藉由解析性能算出部412算出複數個解析性能P，由性能比算出部416算出對應於各解析性能P之性能比R，而進行基於複數個性能比R之判定。該情形時，藉由對複數個解析性能P算出性能比R，而可進行基於不同觀點之多方面健全性診斷。又，藉由特定及反映出性能降低之性能比R對應之解析性能P之種類，亦可推斷性能降低之原因。
於判定部420判定為有性能降低之情形時(步驟S6：是)，遠端監視系統400中，實施用以因應脫硫裝置1之性能降低之各種處理。本實施形態中，為了進行如此之各種處理，遠端監視系統400進而具備：警報控制部422，其用以控制設置於使用者端(區域監視系統200端)之警報；分析用資料製作部424，其用以製作用以針對性能降低實施詳細分析之分析用資料；揭示用資料製作部426，其用以製作可對使用者端揭示之揭示用資料；及運轉改善選單製作部428，其用以製作包含用以改善性能降低所需要之資訊之運轉改善選單。
步驟S7中，為了對使用者報知脫硫裝置1有性能降低之旨意，藉由警報控制部422，以使設置於使用者端(區域監視系統200端)之警報作動之方式進行控制。藉此，使用者端可迅速掌握脫硫裝置1有性能降低之主旨。如上述，於使用者端之現場以獨自判斷完成運用，結果有僅表觀上之性能正常，實質上產生性能降低之狀態下繼續使用脫硫裝置1之情形，但藉由自此種遠端監視系統400端之警報報知，而可於陷入嚴重狀態前確實掌握性能降低之實情。
另，步驟S7中，亦可於如此向使用者端報知警報前，對遠端監視系統400之操作員報知警報，其後，由操作員判斷為確實存在性能降低之情形時，實施使用者端之警報報知。該情形時，由於在遠端監視系統400端完成操作員對性能降低之雙重判定，故可防止向使用者誤報，抑制對工廠運用之障礙。
步驟S8中，藉由分析用資料製作部424，製作用以實施性能降低相關之詳細分析之分析用資料。步驟S6中，完成藉由性能比R與基準值R0之比較而判定有無性能降低之相關判定，但可藉由製作遠端監視系統400之操作員可參照之分析用資料，而進行更詳細之分析。
圖6A～圖6C係圖4之步驟S8所製作之分析用資料之一例。該例之分析用資料係製作為將步驟S4算出之性能比R顯示於縱軸，且將步驟S1取得之運轉資料所含之其他指標顯示於橫軸之二維圖表。作為其他指標，圖6A中，係採用流動於排氣通路3b之排氣G1之流速，圖6B中，係採用吸收液6之石灰石濃度，圖6C中，係採用吸收液循環泵14之循環流量。圖6A～圖6C中，可區分顯示表示性能比R落於健全範圍(基準值R0之範圍內)之資料之符號○，及表示性能比R落於健全範圍外(基準值R0之範圍外)之資料之符號×。
圖6A中，自氣體流速較低之部分負荷區域至流速最大之最大負荷區域附近，性能比R維持大致穩定，但藉由最大負荷區域中性能比R降低，而提示性能降低。另一方面，如圖6B及圖6C所示，石灰石濃度或吸收液循環泵14之循環流量中，即使最大負荷區域中亦未發現性能比R降低，與其他區域同樣地維持一定。由該等結果猜測，發現性能比R降低之預兆係起因於氣體流速。
藉由如此進行組合有性能比R及其他指標之評估解析，於檢測出性能降低之情形時，可詳細地進行其原因解析。圖6A～圖6C中，僅於採用氣體流速作為其他指標之圖6A例示出現異常之情形，但選定石灰石濃度或吸收液循環泵14之循環量作為其他指標之情形時出現異常之情形亦同樣地，關於出現異常之指標，可推斷產生性能降低。尤其湍於複數個指標發現性能降低之情形時，可使用該等指標之組合，進行更詳細之原因特定。
另，藉由將如圖6A～圖6C之分析用資料顯示於監視用終端406而讓操作員辨識時，亦可以操作員容易辨識之方式，對每個符號賦予特徵性形狀或色彩。
圖7A及圖7B係圖4之步驟S8所製作之分析用資料之另一例。該例中，製作將步驟S1取得之運轉資料所含之各種參數設為變數之分析用圖表，作為分析用資料。作為此種分析用圖表之一例，於圖7A中顯示吸收液6之pH值(pH感測器34之檢測值)與SO2 吸收量(基於入口側SO2 濃度感測器28所檢測之入口側SO2 濃度，及出口側SO2 濃度感測器30所檢測之出口側SO2 濃度算出之值)之相關性，於圖7B中顯示自石灰石送料器8之石灰石10之供給量與SO2 吸收量(基於入口側SO2 濃度感測器28所檢測之入口側SO2 濃度，及出口側SO2 濃度感測器30所檢測之出口側SO2 濃度算出之值)之相關性。該等分析用圖表中顯示分佈於漸近線430周圍之對應於健全狀態之參考資料(虛線△符號)，可與基於運轉資料之實測資料(實線○符號)進行比較。參考資料與實測資料之背離較少之情形時判定為完成健全運轉，但另一方面，參考資料與實測資料之背離較大之情形時，懷疑性能降低。
於圖7A中可知，與參考資料相比，於低pH側實測資料背離分佈，故吸收液6之pH不易上昇，表示活性降低之狀況，產生性能降低之情況。於另一圖7B中可知，與參考資料相比，實測資料於石灰石供給量增加之方向背離分佈，故表示石灰石供給量變為過剩之狀況，產生性能降低之情況。
另，分析用圖表之參考資料係作為具有可與實測資料區別之形狀或色彩之符號表示，從而亦可提高操作員之視認性。又，藉由與參考資料之背離量超出指定值而提示性能降低之實測資料亦可以與對應於其他健全狀態之實測資料區別之方式，變更符號之形狀或色彩，或進行附加表示。
接著，步驟S9中，藉由運轉改善選單製作部428，製作用以改善性能降低之運轉改善選單。如圖7A及圖7B之分析用圖表中確實存在性能降低之情形時，可藉由評估實測資料相對於對應於健全狀態之參考資料之分佈傾向，而進行性能降低之產生原因分析。圖7A及圖7B之例中，藉由比較參考資料及實測資料，而如上述，提示吸收液6之石灰石10之活性降低。因此，作為用以改善如此之性能降低之對策，運轉改善選單製作部428製作進行鹼(苛性鈉、碳酸鈉、熟石灰、生石灰等)之暫時供給，或抽出吸收塔4之吸收液6之一部分並投入新的水之運轉改善選單。
接著，步驟S10中，藉由揭示用資料製作部426，製作可對使用者端揭示之揭示用資料。於遠端監視系統400端，進行包含步驟S6之性能降低有無、步驟S8之解析用資料製作、步驟S9之運轉改善選單製作之詳細的解析處理，但有此種解析處理中包含工廠製造者端之技術訣竅之情況。此種技術訣竅係對於工廠製造者而言重要之財產，故需要防止外部流出。因此，步驟S10中，藉由篩選該等解析結果中可對使用者端揭示之資訊，而製作揭示用資料。
並且，步驟S10中製作之揭示用資料經由網路300發送至使用者端(區域監視系統200)(步驟S11)。區域監視系統200中，接收揭示用資料，藉由客戶端終端適當參照其內容。藉此，可於必要範圍內對使用者迅速揭示遠端監視系統400之解析結果，故出現性能降低之預兆之情形時，可對使用者迅速報知。
先前，即使發現脫硫裝置1性能降低之情形時，由於專家訪問於設置脫硫裝置1之現場並實施實地檢查後，進行運轉改善選單之提案，故直至實際上進行用以改善性能降低之處理需要較長時間。因此，經過如此之時間期間，亦可能有性能降低嚴重化之情形。該方面於本實施形態中，專家無需到現場訪問而藉由遠端監視，基於經由網路300取得之運轉資料進行解析，專家於遠地亦可對使用者端進行早期且適當之支援。
尤其，於遠端監視系統400端評估性能降低時，使用經由網路300取得之運轉資料，構築包含基於實驗或運用實績之經驗法則之性能評估式等，使用專門且機密性資訊。此種資訊對於工廠製造者端而言需要防止向使用者端漏出，但如上述，由於可藉由遠端監視系統400端之工廠製造者之斟酌決定選擇性控制向使用者之揭示內容，故可確保隱匿性之同時可進行有用之支援。
如上說明，根據上述實施形態，可提供一種精度良好且可於早期檢測脫硫裝置之性能降低之脫硫裝置之運轉監視系統100。 [產業上之可利用性]
本發明之至少一實施形態可利用於使用吸收劑將排氣中之SO2 去除之脫硫裝置之運轉監視系統。
1‧‧‧脫硫裝置 2‧‧‧集塵裝置 3a、3b‧‧‧排氣通路 4‧‧‧吸收塔 6‧‧‧吸收液 8‧‧‧石灰石送料器 10‧‧‧石灰石 12‧‧‧水 14‧‧‧吸收液循環泵 16‧‧‧吸收液集管 18‧‧‧噴嘴 20‧‧‧抽出管 22‧‧‧脫水器 24‧‧‧石膏 25‧‧‧脫硫排氣管 26‧‧‧氧化用空氣 28‧‧‧入口側SO2濃度感測器 30‧‧‧出口側SO2濃度感測器 32‧‧‧石灰石濃度感測器 34‧‧‧pH感測器 100‧‧‧運轉監視系統 200‧‧‧區域監視系統 202‧‧‧監視用伺服器 204‧‧‧區域伺服器 206‧‧‧客戶端終端 208、402‧‧‧路由器 300‧‧‧網路 400‧‧‧遠端監視系統 404‧‧‧中央伺服器 406‧‧‧監視用終端 410‧‧‧運轉資料輸入/取得部 412‧‧‧解析性能算出部 414‧‧‧實測性能取得部 416‧‧‧性能比算出部 418‧‧‧基準值設定部 420‧‧‧判定部 422‧‧‧警報控制部 424‧‧‧分析用資料製作部 426‧‧‧揭示用資料製作部 428‧‧‧運轉改善選單製作部 430‧‧‧漸近線 500‧‧‧資料庫 G0、G1‧‧‧排氣 P‧‧‧解析性能 Pm‧‧‧實測性能 R‧‧‧性能比 R0‧‧‧基準值 S1～S11‧‧‧步驟 t0～t2‧‧‧時間
圖1係顯示本發明之一實施形態之脫硫裝置之運轉監視系統之全體構成之模式圖。 圖2係顯示圖1之區域監視系統、網路及遠端監視系統之構成佈局之一例之模式圖。 圖3係功能性顯示圖2之遠端監視系統之中央伺服器之內部構成之方塊圖。 圖4係每個步驟顯示圖3之中央伺服器實施之性能降低判定方法之流程圖。 圖5A係顯示性能比及吸收液中之石灰石濃度之時間變化之一例之圖表。 圖5B係顯示性能比及吸收液中之石灰石濃度之時間變化之一例之圖表。 圖6A係圖4之步驟S8所製作之分析用資料之一例。 圖6B係圖4之步驟S8所製作之分析用資料之一例。 圖6C係圖4之步驟S8所製作之分析用資料之一例。 圖7A係圖4之步驟S8所製作之分析用資料之另一例。 圖7B係圖4之步驟S8所製作之分析用資料之另一例。
S1~S11‧‧‧步驟

Claims (14)

  1. 一種脫硫裝置之運轉監視系統，該脫硫裝置係使用吸收劑將排氣中之SO2去除者，該運轉監視系統具備：運轉資料輸入/取得部，其將上述脫硫裝置之運轉資料作為即時資料而取得；解析性能算出部，其將基於上述運轉資料輸入/取得部所取得之上述運轉資料，並基於上述脫硫裝置之構造參數或上述吸收劑之化學反應參數之至少一者，所算出之與脫硫性能相關之至少一個參數，作為解析性能而算出；實測性能取得部，其取得與上述參數對應之實測值以作為實測性能；及性能比算出部，其算出：上述解析性能算出部算出之上述參數與上述實測性能取得部取得之上述實測值之比例即性能比。
  2. 如請求項1之脫硫裝置之運轉監視系統，其具備：區域監視系統，其可藉由監視上述脫硫裝置而測定及/或輸入上述運轉資料；及遠端監視系統，其可經由網路與上述區域監視系統通信，且包含上述運轉資料輸入/取得部、上述解析性能算出部、上述實測性能取得部及上述性能比算出部。
  3. 如請求項2之脫硫裝置之運轉監視系統，其中上述遠端監視系統可將 基於上述性能比算出部算出之上述性能比之評估結果選擇性發送至上述區域監視系統。
  4. 如請求項1至3中任一項之脫硫裝置之運轉監視系統，其中上述運轉資料包含上述吸收劑之量。
  5. 如請求項1至3中任一項之脫硫裝置之運轉監視系統，其中上述性能比係上述解析性能之對數值與上述實測性能之對數值之比例。
  6. 如請求項1至3中任一項之脫硫裝置之運轉監視系統，其中藉由將上述性能比算出部算出之上述性能比與預先準備之臨限值進行比較，而判定上述脫硫裝置有無性能降低。
  7. 如請求項6之脫硫裝置之運轉監視系統，其中上述臨限值係基於設置上述脫硫裝置之工廠之固有性能而設定。
  8. 如請求項1至3中任一項之脫硫裝置之運轉監視系統，其中上述性能比算出部針對上述解析性能算出部算出之複數個上述解析性能之各者而算出上述性能比。
  9. 如請求項1至3中任一項之脫硫裝置之運轉監視系統，其中基於上述性能比算出部算出之上述性能比之經時變化，而判定上述脫硫裝置有無性能降低。
  10. 如請求項1至3中任一項之脫硫裝置之運轉監視系統，其中基於上述運轉資料輸入/取得部所取得之上述運轉資料所含之複數個參數間之相關性，判定上述脫硫裝置有無性能降低。
  11. 如請求項1至3中任一項之脫硫裝置之運轉監視系統，其中若基於上述解析性能判定為上述脫硫裝置有上述性能降低之情形時，製作將上述運轉資料之正常值與實測性能進行比較之解析用資料。
  12. 如請求項2或3之脫硫裝置之運轉監視系統，其中上述遠端監視系統可經由上述網路與設置於每個工廠之上述區域監視系統之各者進行通信，且具有與上述區域監視系統之各者所固有之上述性能比相關之判定基準。
  13. 如請求項1至3中任一項之脫硫裝置之運轉監視系統，其中基於上述性能比算出部算出之上述性能比判定為上述脫硫裝置有性能降低之情形時，報知警報。
  14. 如請求項1至3中任一項之脫硫裝置之運轉監視系統，其中基於上述性能比算出部算出之上述性能比而判定為上述脫硫裝置有性能降低之情形時，製作對於上述性能降低之運轉改善選單。
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