こんな方におすすめ
- 発電効率や熱効率の低下に直結するプロセスラインにおいて、配管閉塞を防止するための有効な技術を探している。
- 安定供給の維持と燃料コスト削減に向けた熱交換器の汚れ防止対策として、現在業界で導入されている主な手法とその費用対効果に限界を感じている。
- 予期せぬインフラの停止（ダウンタイム）を避けるため、設備を止めずに汚れ対策ができるオンラインの防汚・洗浄テクノロジーを比較・検討したい。
- サステナブルなエネルギー生産に向け、プラントの汚れ防止を実現し、強固なスケールを根本から予防できるシステムについて理解を深めたい。
サマリー
エネルギー・電力分野における熱交換器や配管の汚れ（ファウリング・スケール）は、発電効率や熱伝達効率の著しい低下を招き、稼働効率のみならず、政府が掲げるカーボンニュートラル目標の達成を阻害する深刻な経営課題です。
これを解決するには、「汚れてから洗う」という事後保全を脱却し、最新のテクノロジーによって「稼働しながら汚れを予防する」ことが不可欠です。本記事では、プラントの汚れ防止による安定供給の維持、人手不足の解消、そして省エネ・脱炭素化を同時に達成する次世代のスマート保全アプローチについて解説します。
脱炭素時代の壁となる「熱効率の低下」と電力・エネルギー業界の課題
エネルギーや電力、熱を生産するプロセスにおいて、設備の汚れは単なる現場の清掃負担にとどまりません。それは、燃料消費量の増大と温室効果ガス（CO2）排出量に直結する経営上の損失そのものです。
経済産業省の「エネルギー白書」等にも示されている通り、日本が排出するCO2の約4割は電力部門から排出されています(1)。2050年のカーボンニュートラル実現に向けて再生可能エネルギーの主力電源化が進む一方で、天候によって出力が変動する再エネを支える「調整力」として、火力発電等の果たす役割は依然として重要です。 今後、非効率な火力発電所のフェードアウトや、水素・アンモニア等のCO2フリー燃料への転換が進められる中、既存の発電インフラにおいては「いかに設備全体の熱効率を高く維持し、余分な燃料消費と排出を抑えるか」が至上命題となっています。
出典：
(1) 経済産業省「エネルギー白書2021」第1部 エネルギーをめぐる状況と主な対策 第2章 2050年カーボンニュートラル実現に向けた課題と取組 第3節 2050年カーボンニュートラルに向けた我が国の課題と取組
https://www.enecho.meti.go.jp/about/whitepaper/2021/html/1-2-3.html
しかし現実には、流体中の成分が析出・凝集することで熱交換器や配管にスケールやファウリングが発生し、熱効率は稼働とともに低下していきます。日本国内の発電所やエネルギープラントに共通の事情として、定修以外の予期せぬ停止（ダウンタイム）がもたらす脅威が年々増大しています。配管が閉塞したり、熱交換器の汚れが限界に達して発電設備が一部でも緊急停止した場合、電力や熱の安定供給という社会的責任を脅かすだけでなく、設備の再立ち上げ時に莫大なエネルギーロスが生じます。 加えて、保全作業員の高齢化や熟練技術者の退職が進む日本の現場では、配管閉塞時の足場設置や分解洗浄、安全確認に必要な人員確保が以前にも増して困難になっています。
このように、脱炭素へのプレッシャーと供給責任、そして現場の人手不足という三重の課題を抱える日本のエネルギー業界にとって、従来通りの「汚れてから洗う」という保全スタイルは負担が大きいと言えます。
エネルギー生産を止めない「連続防汚」への発想転換と実証効果
従来のファウリング対策は、主に高圧洗浄や化学薬品を用いた洗浄に頼ってきました。しかし、高圧洗浄は洗浄のたびに設備を停止させなければならないという根本的な弱点があり、化学洗浄も薬品の取り扱いや廃液処理による環境・安全リスクを抱えています。
エネルギー効率を高く保ち、サステナブルな操業を実現するためには、「設備を止めずに予防する」アプローチへの転換が絶大な効果をもたらします。ここでは、エネルギー・インフラ分野における具体的な実証例を2つご紹介します。