成果報告書詳細
管理番号20130000000804
タイトル*平成24年度中間年報 最先端PG(Mega-ton Water System)100万m3/日規模大型プラント構成最適化 最適運転制御システム研究開発(H22-H25)
公開日2014/1/10
報告書年度2012 - 2012
委託先名株式会社日立製作所
プロジェクト番号P09025
部署名環境部
和文要約本研究の目的は、大型海水淡水化プラント運転時の課題である消費エネルギーの低減、すなわち運転コストの低減と処理水質の確保を、情報解析と先端シミュレーション技術を基盤とする情報および制御システムで実現することである。運転費を低減するためには、海水淡水化プラントの中でもっとも消費エネルギーが大きく運転費へのインパクトも大きい高圧ポンプの動力削減が有効である。海水の塩濃度や水温、電力量料金単価は時間の経過とともに変化する。これらの変化に対しては、造水量を変化させる運転制御で動力費削減が可能と考えられた。そこで本事業では、時間経過とともに変化する外乱に対応して造水量を適正化する適正運転点算出システムを構築した。 バイオファウリングが増加すると、適正運転点の算出に影響することが予想された。そこで、上述の適正運転点算出システムに日立で独自開発したバイオファウリングモデルを組み込んだ。バイオファウリングはケークろ過モデルで表現した。適正運転点算出システムは、適正条件の探索のために多量の反復計算を要する。したがって、計算を高速に実行できることが望ましい。そこで、C言語のコンソールプログラムとして製作した。 開発した適正運転点算出システムを用い、バイオファウリングが運転適正化の効果に及ぼす影響を試算評価した。時間的に変化する項目として、本試算では電力量料金単価を対象とした。適正化運転では、電力量料金単価が高い時刻には造水量が少なく、電力量料金が安い時刻には造水量が多い結果が得られ、高圧ポンプ動力費を削減できることが分かった。また、ケーク抵抗Rcを0.0-7.0×1014[1/m]の範囲内で変化させたときの試算結果から、以下のことが分かった。(1)バイオファウリングが多いほど(ケーク抵抗Rcが大きいほど)、造水量の適正化で得られる高圧ポンプ動力費低減効果は小さくなる。(2)バイオファウリングが多いほど(ケーク抵抗Rcが大きいほど)、ろ過水TDS濃度が増大する。(3)造水量適正化がろ過水TDS濃度に及ぼす影響は小さい。(4)水温が高いほど、造水量適正化の効果は大きい。逆に、水温が低いほど、造水量適正化の効果は小さい。
英文要約1. Objective of this project : Reduction of operational cost for a large scale SWRO with plant control system based on advanced simulation technology : 2. Contents and results of this project in this year : To reduce the operational cost, it is effective to reduce power consumption of high pressure pump which covers the largest part in the power consumption of SWRO. Meanwhile, TDS and water temperature of sea water and unit cost of electricity usually fluctuate with time. It was thought to be possible to reduce the power cost by fresh water production scheduling which considers these fluctuations. Therefore a production scheduling software has been developed, which can optimize fresh water production scheduling in response to the fluctuations. It was thought that an increase of a bio-fouling influences the optimum water production schedule. Hence, bio-fouling model which was developed by Hitachi was added to the production scheduling software. In this software, the bio-fouling was expressed as a cake filtration model. The production scheduling software needs a lot of calculations to search for an optimum condition. Therefore the software was developed as an console program in C in order to carry on calculations fast. By using the developed production scheduling software, the effects of the bio-fouling on the optimum production schedule was calculated. Time of use tariff was used as a time-variable input condition. With the software, it was found that the power cost of the high pressure pump can be reduced by reducing the production when the time of use tariff is high and increasing the production when the time of use tariff is low. In addition to this, the following results were obtained from the calculations which changes cake resistance coefficient Rc within 0.0 and 7.0x1014[1/m] : (1)The more the bio-fouling accumulates, the less the reduction effect of the high-pressure pump by the optimization of the production schedule. (2)The more the bio-fouling accumulates, the more the TDS in the permeate increases. (3)The effect of the production scheduling optimization on the TDS in the permeate was rather small. (4)The higher the water temperature is, the more the effect of the production schedule optimization is. Conversely, the lower the water temperature is, the less the effect of the production schedule optimization is.
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