産業用粉塵・ガスモニタリングがプロセス安全をどのようにサポートするか

セメント・鉄鋼製造から化学処理、発電、精製、廃棄物処理まで、多くの産業プロセスで粉塵や有害ガスが発生しています。

粉塵やガスの濃度が予期せず変化した場合、その問題は設備の故障、異常燃焼、漏洩、フィルター性能の低下、または注意が必要なその他のプロセス条件を示している可能性があります。

このため、産業用粉塵・ガスモニタリングは単なる排出ガス管理機能ではありません。プロセス安全、設備保護、早期故障検出のための有用な情報も提供できます。

1. 産業用粉塵・ガスのモニタリングが必要な理由

産業プロセスでは、粒子状物質や様々なガスが発生する可能性があります。

例としては以下のようなものがあります。

• 燃焼ガス

• プロセスガス

• 酸性ガス

• 炭化水素

• 粉塵

• 微粒子

• 燃焼副生成物

連続測定なしでは、濃度変化はより大きな操業上または環境上の問題になるまで気づかれないままになる可能性があります。

連続モニタリングは、排気流やその他の監視エリアで何が起こっているかについての情報プロセスチームに提供します。

2. 粉塵モニタリングと設備保護

粉塵濃度は、フィルターおよび排出ガス管理設備の状態に関する有用な情報を提供できます。

例えば、フィルター下流での粉塵の突然の増加は以下を示している可能性があります。

• フィルターの損傷

• フィルターの漏れ

• シーリング不良

• 異常なプロセス条件

• 粉塵回収の問題

早期検出により、オペレーターはより大きな設備または環境問題につながる前に問題を調査できます。

したがって、粉塵モニタリングは、より広範な設備状態モニタリング戦略の一部として使用できます。

3. プロセス安全のためのガスモニタリング

ガス分析計は、プロセスガスまたは排気ガス中の特定の成分を測定できます。

アプリケーションによっては、測定対象は以下を含む場合があります。

• 酸素

• 一酸化炭素

• 二酸化炭素

• 硫黄化合物

• 窒素酸化物

• 炭化水素

• その他のプロセス固有ガス

適切なガス分析計は、プロセス、対象ガス、濃度範囲、温度、圧力、およびサンプル条件によって異なります。

4. 異常なプロセス条件の検出

ガス濃度の変化は、プロセス自体の変化を示すことがあります。

例えば、予期しない酸素または一酸化炭素の変化は、燃焼条件の変化を示している可能性があります。

同様に、異常な炭化水素濃度は、プロセス漏れまたはその他の望ましくない放出を示している可能性があります。

測定は自動的に根本原因を特定するわけではありません。代わりに、他のプロセス測定と組み合わせることができる早期信号を提供します。

5. 粉塵とガスのデータを一緒に使用すべき

単一の測定ポイントが完全な状況を把握することはめったにありません。

例えば、粉塵濃度は以下と組み合わせて評価できます。

• ガス流量

• 温度

• 圧力

• 酸素濃度

• 燃焼条件

• フィルター差圧

これにより、プロセスに関するより完全な全体像が得られます。

6. 連続排出ガスモニタリング

一般にCEMSとして知られる連続排出ガスモニタリングシステムは、産業用排気流中の選択された汚染物質またはプロセスパラメータを連続的に測定するために使用されます。

アプリケーションおよび規制要件によっては、CEMSはガスおよびその他の排出関連パラメータを監視する場合があります。

連続測定にはいくつかの利点があります。

• 異常排出ガスのより迅速な検出

• プロセス条件のより良い可視性

• より一貫したデータ

• 環境コンプライアンスのサポート

• 設備問題へのより迅速な対応

必要な正確なパラメータは、プロセスおよび適用される規制によって異なります。

7. 有害な産業環境

一部のモニタリング機器は、過酷または危険な環境で動作する必要があります。

重要な考慮事項には以下が含まれる場合があります。

• 周囲温度

• プロセス温度

• 粉塵濃度

• 腐食性ガス

• 湿度

• 危険区域分類

• エンクロージャー保護

• センサー材料

• メンテナンス要件

危険区域に設置された機器は、特定のゾーンおよびアプリケーションに対して適切な認証が必要な場合があります。

したがって、選択は測定範囲だけでなく、設置環境全体を考慮する必要があります。

8. 粉塵・ガスモニタリングはどこで使用されていますか？

産業用粉塵・ガスモニタリングは多くの分野で見られます。

セメントプラント

粉塵モニタリングは、キルンやその他のプロセス機器周辺の粒子状物質排出量とフィルター性能を追跡するのに役立ちます。

鉄鋼製造

ガスモニタリングは、炉、燃焼システム、およびプロセスガス処理周辺で使用される場合があります。

発電

粉塵とガスの測定は、燃焼モニタリングと排出ガス管理をサポートできます。

化学プラント

ガス分析は、プロセス条件の監視とガス組成の変化の検出に役立ちます。

石油・ガス

ガス検出とプロセス分析は、炭化水素の取り扱いおよび処理システム周辺で重要です。

廃棄物焼却

連続モニタリングは、廃棄物処理プロセスからの燃焼と排出ガスを追跡するのに役立ちます。

9. 粉塵モニターを選択する際に考慮すべきことは？

重要な選択要因には以下が含まれます。

• 粉塵濃度範囲

• 粒子特性

• ガス温度

• ガス湿度

• 流量条件

• ダクトまたは煙突のサイズ

• 設置場所

• 必要な応答時間

• 危険区域要件

• 校正およびメンテナンス要件

乾燥、湿潤、高温、または非常に変動しやすいガス流には、さまざまな測定技術が適している場合があります。

10. ガス分析計を選択する際に考慮すべきことは？

対象ガスと必要な測定範囲から始めます。

次に考慮すべきこと：

• ガス組成

• 濃度範囲

• 圧力

• 温度

• 湿度

• 腐食性成分

• サンプルコンディショニング

• 応答時間

• 必要な精度

• 危険区域分類

• 通信インターフェース

サンプルシステムは、特にプロセスガスに水分、粉塵、または腐食性成分が含まれている場合、分析計自体と同じくらい重要になることがあります。

11. モニタリングデータをプロセス制御に接続する

最新のモニタリングシステムは、測定デバイスをプラント自動化システムに接続できます。

設置に応じて、データは以下を通じて送信される場合があります。

• 4–20 mA

• HART

• Modbus

• 産業用イーサネット

• その他のプラント通信プロトコル

その後、測定データはDCS、PLC、SCADA、または資産管理プラットフォームを通じて表示できます。

これにより、オペレーターは他のプロセス変数と並んで粉塵とガスの状態の変化を確認できます。

12. 排出ガスモニタリングからプロセス安全へ

産業モニタリングの役割は、規制報告を超えて拡大しています。

モニタリングシステムは、プロセス安全手順、ガス検出システム、またはオペレーターの判断に取って代わるものではありません。代わりに、より迅速でより情報に基づいた意思決定をサポートできる追加の測定データを提供します。

結論

産業用粉塵・ガスモニタリングは、環境管理とプロセス安全の両方をサポートできます。

連続測定は、以下に関する早期情報を提供できます。

• フィルターの問題

• 異常燃焼

• プロセス変更

• ガス漏れ

• 排出ガス増加

• 設備の問題

完全なモニタリングソリューションは、粉塵分析計、ガス分析計、流量計、圧力伝送器、および温度計

適切なシステムは、プロセス条件、対象物質、測定範囲、設置環境、および適用される要件によって異なります。

ABB、Endress+Hauser、Siemens、Yokogawa、VEGA、KROHNEなどのメーカーの産業用測定および分析機器を供給できます。産業用粉塵またはガスモニタリングプロジェクトを計画している場合は、プロセス媒体、測定ポイント、温度、圧力、および対象ガスまたは粉塵範囲を提供して、構成レビューを行ってください。