自社の運用に適したCEMSを選定するための10のステップ

プロセスパラメータは、CEMSの選定における重要な検討事項です。CEMSは、プロセスから排出されるガスや粒子を正確に測定できなければならないためです。プロセスにおけるガスの種類、温度、圧力によって、使用すべきCEMSの種類が決まります。たとえば、硫化水素などの反応性が高いガスを含むプロセスでは、高温および高圧に対応できるCEMSが必要になる場合があります。また、有害ガスや有害粒子が排出される場合は、それらを測定するための専用CEMSが必要になることがあります。

CEMSは、空気流量、温度および圧力などのプロセス運転パラメータも正確に測定・評価できる必要があります。これにより、CEMSによるプロセス排出物の正確な測定が可能になります。さらに、CEMSは使用環境下で適切に動作できる必要があります。これは、プロセス環境によってCEMSの損傷や性能低下が起きないようにするために重要です。また、CEMSは、プロセスからの排出物を正確に測定できるよう、広範な温度・圧力条件下で動作できる必要もあります。

CEMSソリューションに関する適合基準は、国/地域の規制当局によって定められています。企業は、罰金や制裁のリスクを回避するため、これらの基準を把握し、遵守することが重要です。そのため、報告システムは通常、各国の規制または国際仕様に基づいて決定されます。

• どのような国内規制および基準が適用されるか？
• EU指令やUS EPA基準などの国際基準を考慮する必要があるか？
• プラント固有の要件によって追加仕様が適用されるか？

将来的に施行される可能性がある規制も、CEMSの選定に影響を与えます。これは、多くの排出監視規制が変化しており、お客様は選定したCEMSが現在のすべての要件に加えて、今後予定されている変更や提案段階の規制にも対応できるようにする必要があるためです。

ただし、将来的にどのような変更が発生するかを正確に予測することは困難です。そのため、将来的な新規制や変更に対応できるよう、選定したシステムが容易にアップグレードまたは変更できることを確認することが最も有効な方法です。これは、大気汚染が深刻な地域で運用するお客様にとって特に重要です。そのような地域では、最も厳しい規制への準拠が求められるためです。さらに、お客様は運用コストやメンテナンスコストも考慮する必要があります。将来的な規制により、監視項目の追加やアップグレードが必要となり、運用コストが大幅に増加する可能性があるためです。

代替燃料を使用する場合、反応性の高いガス成分がCEMSの運転や信頼性に影響を与える可能性があります。たとえば、天然ガス火力発電所（こちらから資料をダウンロード）向けのCEMSの選定は、石油火力発電所向けのCEMSの選定とは異なる場合があります。天然ガス火力発電所では、酸素、二酸化炭素、窒素、水蒸気など、複数のパラメータを正確に測定できるCEMSを選定する必要があります。

さらに、CEMSは一酸化炭素、二酸化窒素、二酸化硫黄といった燃焼由来の汚染物質の濃度を測定できなければなりません。一方、石油火力発電所では通常、問題となる汚染物質が異なるため、CEMSの要件も異なる場合があります。さらに、CEMSには、煙道ガス中の総炭化水素濃度を監視する機能が必要となります。

いずれのCEMSも、使用する燃料に由来する汚染物質の濃度を正確に測定できるよう設計されていなければなりません。たとえば、石油火力発電所では石油由来の汚染物質濃度を正確に測定できるCEMSが必要となるのに対して、天然ガス火力発電所では天然ガス由来の汚染物質濃度を測定できるCEMSが必要となります。また、CEMSは、各国/地域の規制や第三者へのデータ提供など、追加要件にも対応できるよう設計する必要があります。

有機化合物、アンモニア、塩素、硫黄などの重要ガス成分が発生する場合、CEMSシステムは、これらの成分を高濃度であっても確実に測定できる必要があります。

また、燃料の種類によっては、粒子状物質の発生量が増加してCEMSセンサが詰まり、測定精度が低下する可能性があります。さらに、一部の燃料では発熱量が高く、排気温度が上昇する場合があります。この温度上昇により、CEMSが排出量を実際より高く測定し、結果が不正確になる可能性があります。

CEMSの選定は、現場で使用される燃料の種類が多様な場合、さらに複雑になります。特定の種類の燃料では、排出物を正確に測定するために異なるCEMSモデルが必要になることがあります。一部の燃料では、揮発性有機化合物やその他の汚染物質の濃度が高く、CEMSの選定に影響を及ぼす可能性があります。CEMSを選定する際には、プラントで使用する燃料の種類を考慮することが重要です。そうすることで、プラントからの排出物の正確な測定が可能になります。

DeNOxや湿式スクラバーなどの排ガス浄化設備は、汚染物質の量を大幅に低減します。しかし、アンモニアやカルバミドの添加によるアンモニア濃度の上昇や、温度および水分の変動により、測定システムの可用性や耐用年数が大幅に低下する可能性があります。

効率、信頼性、精度は、いずれも選定プロセスにおける重要な要素です。たとえば、運転条件が極端な温度を伴う場合、CEMSはその条件下でも正確かつ確実に測定し、あらゆる変化に迅速かつ正確に対応できる必要があります。

たとえば、プラントが炭化水素蒸気濃度の高い区域にある場合、CEMSはそれらの蒸気を正確に検出・測定できる必要があります。また、CEMSは石油およびガスの生産プロセスで使用される化学物質の腐食作用に耐えられる必要があります。さらに、強風、粉塵、その他の環境条件にも耐えられる十分な耐久性が求められます。

CEMSの耐用年数は通常10年以上です。実際の運用コストは、選定した測定技術によっては、取得コストの3倍を超える場合があります。そのため、以下を考慮する必要があります。

CEMSは、環境規制に準拠するため、産業プロセスで生じた排出物を測定および監視するように設計されています。選定時には、CEMSの初期購入コストに加えて、ライフタイムコストも比較検討する必要があります。これには、設置、校正、メンテナンス、修理に関連するコストのほか、システムの運転およびメンテナンスを担当する作業員の教育に関連するコストも含まれます。

CEMSのライフタイムコストの総額は、初期購入コストを大幅に上回る場合があります。そのため、最も費用対効果の高いシステムを選定するには、CEMSの選択肢を慎重に比較・検討する必要があります。長期的な価値とコスト削減を確保するには、システムの信頼性、精度、使いやすさなどの要素をすべて考慮する必要があります。ライフタイムコストは、選定するシステムの種類や想定される運転環境によって大きく異なる可能性があるため、CEMSを選定する際にはすべての要素を考慮することが重要です。

品質基準に従い、CEMSはすべてのメンテナンスおよび試験サイクルを含めて、95%を超える検証可能な可用性を実証できる必要があります。重要なポイントは以下のとおりです。

• 凝縮液や酸生成性成分がある場合のガスコンディショニング
• フィルタ交換やガスサンプリングによるダウンタイム

CEMSシステムのメーカーは通常、お客様に技術サポートやアプリケーションに関するアドバイスを提供します。選定プロセスでは、利用可能なCEMS技術、その機能、関連コストを十分に分析する必要があります。システムの初期費用と、メンテナンスおよび修理要件を考慮した長期的なコストの両方を検討することが重要です。さらに、選定したCEMSが適切にメンテナンスおよび運転されるよう、カスタマーサポートやトレーニングなど、利用可能な技術サポート体制を確認することも大切です。また、選定プロセスでは、技術的な質問や問題への迅速な対応が受けられるよう、ベンダーのカスタマーサービスおよびサポート体制の確認も必要となります。

CEMSを選定する際には、精度と信頼性の観点から現場環境を考慮することが不可欠です。化学物質の存在、高温、大量の粉塵などの要素は、システムの早期故障や不正確な測定値につながる可能性があるため、CEMSの性能に悪影響を及ぼすことがあります。また、CEMSは、石油・ガスプラントで一般的に発生する可能性がある強風、落雷、湿度などの過酷な気象条件にも耐えられなければなりません。企業は、使用環境に耐え、長期的に性能を発揮するように設計されたCEMSを選定する必要があります。

現場条件に対応するよう設計されたCEMSを選定することに加えて、外部からの汚染物質からシステムを保護する方法も検討する必要があります。これには、システムを重機やその他の振動源から離して配置することや、腐食性物質から離れた安全な場所に設置することが含まれます。さらに、粉塵や汚れがCEMSの精度を低下させる可能性があるため、システムを清潔に保ち、異物がない状態に維持することが重要です。

アクセスが困難な産業プラント（石油プラットフォーム、ガスコンプレッサステーション、気候条件が過酷な地域のプラント）では、消耗品やスペアパーツおよび添加剤を確保できることが非常に重要です。

CEMSシステムのサプライヤーは、適切なソリューションの選定を効果的に支援できる必要があります。特定のサプライヤーが提供する限られた技術オプションから選ぶのではなく、専門的なサービスとデジタルソリューションによる付加価値を組み合わせて、個々の測定作業に対応できるかどうかで判断することが重要です。

テクノロジーベンチマークは、発電所、工場、石油・ガス生産現場など、さまざまな発生源からの汚染物質の排出を測定・監視するCEMSの選定にあたって重要な役割を果たします。テクノロジーベンチマークでは、異なるCEMSの機能を調べ、それらを業界標準やお客様の要件と比較します。これにより、お客様は個別のニーズに最も適したシステムを特定できます。

Endress+Hauserは、排出物測定分野における数十年にわたる実績と専門性、完全な製品ポートフォリオ、そして多数のサービスを特長としています。