JP2009209204A - スラグ排出状況監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 石炭ガス化設備、特に石炭ガス化炉の大型化によるスラグ排出状況の測定精度の低下を防止することができるスラグ排出状況監視装置を提供する。
【解決手段】 炉５１内で発生した溶融スラグを、炉底５２に設けたスラグホール５４から炉外の冷却水中に落下させて処理する炉設備５０に設けられるスラグ排出状況監視装置１であって、冷却水の中であって、溶融スラグをスラグホール５４に流入させる対向配置された一対のスラグタップ５５，５５のそれぞれから略等しい距離に水中マイクロフォ２ンが設けられていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、事業用や産業用の石炭ガス化設備に用いられるスラグ排出状況監視装置に関する。

従来の石炭ガス化設備では、燃焼後の灰分が溶融スラグとして燃焼炉の底部に溜り、スラグホールのスラグタップから下部に配置されたスラグホッパに流れ落ちる。スラグホッパの内部には冷却水が貯留されており、溶融スラグは冷却水により冷却され固化した後、系外に排出されている。

石炭ガス化設備に用いられるスラグ排出状況監視装置は、スラグホッパへの溶融スラグの落下を監視するものであり、これまでに、監視用のテレビカメラを用いて溶融スラグの落下状況を監視する技術や、溶融スラグが冷却水に落下する際に発生する音を水中マイクロフォンにより測定することにより、溶融スラグの落下状況を監視する技術などが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第２５６６３５７号公報

テレビカメラを用いた監視方法では、水中マイクロフォンを用いた監視方法と比較して、スラグホール周辺の視界が悪く、スラグの排出状況が十分に監視できないという問題や、テレビカメラを冷却などする空気により、溶融スラグも冷却固化され、スラグ排出性が阻害されやすいという問題があった。

一方、特許文献１に記載された水中マイクロフォンを用いた監視方法では、スラグタップの位置に対して水中マイクロフォンの取付け位置を規定していないことから、石炭ガス化設備の大型化にともない水中マイクロフォンと上記着水位置との関係が運転状況により変化した場合には、水中マイクロフォンにより測定される水中音のレベルが変化し、スラグ排出状況の測定精度が低下する可能性があるという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、石炭ガス化設備、特に石炭ガス化炉の大型化によるスラグ排出状況の測定精度の低下を防止することができるスラグ排出状況監視装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のスラグ排出状況監視装置は、炉内で発生した溶融スラグを、炉底に設けたスラグホールから炉外の冷却水中に落下させて処理する炉設備に設けられるスラグ排出状況監視装置であって、前記冷却水の中であって、前記溶融スラグを前記スラグホールに流入させる対向配置された一対のスラグタップのそれぞれから略等しい距離に水中マイクロフォンが設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、水中マイクロフォンは一対のスラグタップのそれぞれから略等しい距離に配置されているため、一対のスラグタップから流れ出る溶融スラグの量が、例えば一方のスラグタップに偏っても、水中マイクロフォンにより測定される音圧レベルの低下の影響が小さくなる。

つまり、他方のスラグタップから流れ出る溶融スラグの量が減少した場合、この溶融スラグが冷却水に落下した際に発生する水中音の音圧レベルが低下し、水中マイクロフォンに測定される他方のスラグタップに係る音圧レベルが低下する。その一方で、一方のスラグタップから流れ出た溶融スラグにより発生する水中音の音圧レベルは低下しないため、水中マイクロフォンに測定される一方のスラグタップに係る音圧レベルが低下しない。
言い換えると、水中マイクロフォンは、一方のスラグタップからの距離と、他方のスラグタップからの距離とが略等しい位置に配置されているため、例えば、他方のスラグタップに近い位置に配置されている場合と比較して、音圧レベルの低下の影響が小さくなる。

上記発明においては、前記水中マイクロフォンは、前記一対のスラグタップのそれぞれから等しい距離に対向配置された一対の水中マイクロフォンであり、該一対の水中マイクロフォンにより測定された音圧レベルの平均値を算出する演算部が設けられていることが望ましい。

本発明によれば、一対の水中マイクロフォンのそれぞれは、各スラグタップから略等しい距離に配置されているため、一対のスラグタップから流れ出る溶融スラグの着水位置が例えば、一方の水中マイクロフォン側に偏っても、一対の水中マイクロフォンにより測定するため音圧レベルの低下の影響が小さくなる。さらに、各水中マイクロフォンにより測定された音圧レベルの平均値を算出するため、水中マイクロフォンにより測定される音圧レベルの低下の影響がさらに小さくなる。

例えば、一対の水中マイクロフォンの間に一対のスラグタップが配置されている場合には、溶融スラグが冷却水に落下する位置が一方の水中マイクロフォン側に偏っても、水中マイクロフォンにより測定される音圧レベルの低下の影響が小さくなる。具体的には、一方の水中マイクロフォンにより測定される音圧レベルは上昇する一方で、他方の水中マイクロフォンにより測定される音圧レベルは低下する。そのため、一対の水中マイクロフォンにより測定される音圧レベルの低下の影響は小さくなる。

本発明のスラグ排出状況監視装置は、炉内で発生した溶融スラグを、炉底に設けたスラグホールから炉外の冷却水中に落下させて処理する炉設備において、前記冷却水の中に対向配置された一対の水中マイクロフォンのそれぞれと、前記溶融スラグを前記スラグホールに流入させる対向配置された一対のスラグタップのそれぞれとが、略同一直線上に配置され、前記一対の水中マイクロフォンにより測定された音圧レベルの平均値を算出する演算部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、一対の水中マイクロフォンで計測した水中音の音圧レベルの平均値を算出することにより、一対のスラグタップから流れ出る溶融スラグの量が、例えば一方のスラグタップに偏っても、水中マイクロフォンにより測定される音圧レベルの低下の影響が小さくなる。

上記発明においては、前記一対の水中マイクロフォンにより測定された音圧レベルの差に基づいて、前記一対のスラグタップの一方および他方から前記冷却水への前記溶融スラグの落下の有無をそれぞれ判断する判断部が設けられていることが望ましい。

本発明によれば、一対の水中マイクロフォンにより測定された音圧レベルの差を求めることにより、一対のスラグタップの一方および他方における溶融スラグの落下の有無が判断される。

上記発明においては、前記水中マイクロフォンに測定された水中音の複数の周波数帯域における音圧レベルを算出し、各周波数帯域における音圧レベルに基づいて、前記溶融スラグの落下の状態を判断する判断部が設けられていることが望ましい。

本発明によれば、溶融スラグの落下の状態、例えば、未落下や、連続落下や、断続落下などの状態を、複数の周波数帯域における音圧レベルに基づいて判断される。つまり、溶融スラグの落下状態が変化すると、溶融スラグと冷却水とが接触した際に発生する水中音の波形も変化する。そのため、複数の周波数帯域における音圧レベルに基づいて、測定された水中音がどの落下状態における水中音であるか判断することができ、溶融スラグの落下の状態が判断できる。

本発明のスラグ排出状況監視装置は、炉内で発生した溶融スラグを、炉底に設けたスラグホールから炉外の冷却水中に落下させて処理する炉設備において、前記冷却水の中に配置された水中マイクロフォンと、該水中マイクロフォンに測定された水中音の複数の周波数帯域における音圧レベルを算出し、各周波数帯域における音圧レベルに基づいて、前記溶融スラグの落下の状態を判断する判断部と、が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、溶融スラグの落下の状態、例えば、未落下や、連続落下や、断続落下などの状態を、複数の周波数帯域における音圧レベルに基づいて判断される。つまり、溶融スラグの落下状態が変化すると、溶融スラグと冷却水とが接触した際に発生する水中音の波形も変化する。そのため、複数の周波数帯域における音圧レベルに基づいて、測定された水中音がどの落下状態における水中音であるか判断することができ、溶融スラグの落下の状態が判断できる。

本発明のスラグ排出状況監視装置によれば、水中マイクロフォンを一対のスラグタップのそれぞれから略等しい距離に配置しているため、一対のスラグタップから流れ出る溶融スラグの量が、例えば一方のスラグタップに偏っても、水中マイクロフォンにより測定される音圧レベルの低下の影響が小さくなるため、石炭ガス化設備、特に石炭ガス化炉の大型化によるスラグ排出状況の測定精度の低下を防止できるという効果を奏する。

本発明のスラグ排出状況監視装置によれば、一対の水中マイクロフォンで計測した水中音の音圧レベルの平均値を算出することにより、一対のスラグタップから流れ出る溶融スラグの量が、例えば一方のスラグタップに偏っても、水中マイクロフォンにより測定される音圧レベルの低下の影響が小さくなるため、石炭ガス化設備、特に石炭ガス化炉の大型化によるスラグ排出状況の測定精度の低下を防止できるという効果を奏する。

本発明のスラグ排出状況監視装置によれば、溶融スラグの落下の状態、例えば、未落下や、連続落下や、断続落下などの状態を、複数の周波数帯域における音圧レベルに基づいて判断するため、石炭ガス化設備、特に石炭ガス化炉の大型化によるスラグ排出状況の測定精度の低下を防止できるという効果を奏する。

〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態に係るスラグ排出状況監視装置ついて図１および図２を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るスラグ排出状況監視装置の構成を説明する上面視図である。図２は、図１のスラグ排出状況監視装置の概略を説明するＡ−Ａ断面視図である。

本実施形態のスラグ排出状況監視装置１は、図１および図２に示すように、石炭ガス化設備における石炭ガス化炉の燃焼炉（炉設備）５０に設けられるものであって、燃焼炉５０内で発生した溶融スラグの排出状況を監視し、溶融スラグが未落下、または、断続落下のときに警報を発するものである。

燃焼炉５０には、内部で微粉炭やチャーが燃焼される燃焼炉本体（炉）５１と、燃焼後の灰分が溶融スラグとなって溜まる炉底５２と、溶融スラグを冷却する冷却水が貯留されるスラグホッパ５３と、炉底５２から冷却水に溶融スラグを導くスラグホール５４と、炉底５２からスラグホール５４に溶融スラグが流入する切欠き部であるスラグタップ５５と、が設けられている。

燃焼炉本体５１は、内部に投入された微粉炭やチャーを燃焼させ、石炭から可燃ガスを発生させるものである。さらに、燃焼後の灰分が溶けた溶融スラグは、燃焼炉本体５１内で生成される。
燃焼炉本体５１の内部では旋回流れが形成されるため、溶融スラグは燃焼炉本体５１の内周面に付着して下方の炉底５２に向かって流れ落ちる。

炉底５２は、燃焼炉本体５１の下方に配置される円板状の部材であって、燃焼炉本体５１の中央に向かって下方に傾く面を有するものである。炉底５２の略中央には、溶融スラグをスラグホッパ５３の冷却水に導くスラグホール５４が配置されている。
このように構成することで、燃焼炉５０から流れ落ちてきた溶融スラグは燃焼炉本体５１中央のスラグホール５４に導かれる。

スラグホール５４は、炉底５２からスラグホッパ５３の冷却水に溶融スラグを導くものであって、略円筒状の壁部５６により形成されたものである。壁部５６は、上端が炉底５２から上方に突出し、下端はスラグホッパ５３の冷却水に向かって延びるように配置されている。
スラグタップ５５は、炉底５２からスラグホール５４に溶融スラグが流入する切欠き部である。具体的には、スラグタップ５５は、炉底５２から上方に突出した壁部５６に形成された一対の切欠き部であって、スラグホール５４の中心を通る直線Ｌ上に対向して配置されている。

このように構成することで、炉底５２上をスラグホール５４に向かって流れた溶融スラグは、上方に突出した壁部５６に一度せき止められ、スラグタップ５５からスラグホール５４内に流入する。スラグホール５４内に流入した溶融スラグは下方の冷却水に落下する。
溶融スラグは、石炭ガス化炉の運転状態、つまり、燃焼炉５０の内部条件によって、連続して冷却水中に落下したり、断続的に落下したりする。

スラグ排出状況監視装置１には、スラグホッパ５３の冷却水中の水中音を測定するハイドロフォン（水中マイクロフォン）２と、測定された水中音に基づいて溶融スラグの落下状態を判断する判断部３と、判断結果に基づいて警報を発する警報部４と、が設けられている。

ハイドロフォン２は、図１および２に示すように、スラグホッパ５３における冷却水中に配置されるとともに、一対のスラグタップ５５から距離が等しい位置に配置されている。言い換えると、一対のスラグタップ５５の中点から、直線Ｌに対して略垂直な線の上に配置されている。

判断部３は、ハイドロフォン２に測定された水中音の音圧レベルに基づいて、一対のスラグタップ５５から冷却水への溶融スラグの落下の有無などを判断するものであって、当該判断に基づいて警報部４から発せられる警報を制御する制御信号を出力するものである。
判断部３にはハイドロフォン２から出力された測定信号が入力され、判断部３から警報部４には制御信号が出力されている。

警報部４は、判断部３からの制御信号に基づいて、石炭ガス化設備のオペレータ等に対して警報を発するものである。

次に、上記の構成からなるスラグ排出状況監視装置１における作用について説明する。
図１および図２に示すように、溶融スラグがスラグホッパ５３の冷却水に落下すると、溶融スラグは冷却されて固化する。このとき、溶融スラグと接した冷却水は蒸発し、蒸発する際に音が発生する。さらに、溶融スラグが冷却水に着水した際にも、着水音が発生する。

冷却水が蒸発する際の音や、着水音などは、冷却水中を伝播してハイドロフォン２に測定される。ハイドロフォン２に測定された水中音の測定信号は、判断部３に入力される。

判断部３では、入力された測定信号に基づいて、ハイドロフォン２に測定された水中音の音圧レベルが推定される。石炭ガス化設備が通常運転されている場合などに、推定された音圧レベルの値が変化すると、判断部３は、溶融スラグの落下状態が変化したと判断する。

具体的には、石炭ガス化設備の通常運転時に、溶融スラグが連続落下するように設定されている場合には、音圧レベルの値が減少すると、溶融スラグが未落下の状態になったと判断し、逆に、音圧レベルの値が増加すると、溶融スラグが断続落下の状態になったと判断する。

判断部３は、判断した溶融スラグの落下状態に基づいて、警報部４に対して警報を発するか否かの制御信号を出力する。例えば、溶融スラグの落下状態が、断続落下や未落下の場合には、警報部４に対して警報を発する制御信号を出力する。
制御信号が入力された警報部４は、オペレータに対して警報を発する。

次に、一対のスラグタップ５５から落下する溶融スラグの量に偏りが発生した場合について説明する。
例えば、一対のスラグタップ５５の一方に溶融スラグが偏り、他方から落下する溶融スラグの量が減少した場合、他方のスラグタップ５５から落下した溶融スラグに関する水中音の音圧レベルが低下し、ハイドロフォン２に測定される他方のスラグタップ５５に係る音圧レベルが低下する。

その一方で、一方のスラグタップ５５から流れ出た溶融スラグにより発生する水中音の音圧レベルは少なくとも低下しないため、ハイドロフォン２に測定される一方のスラグタップ５５に係る音圧レベルが低下しない。
言い換えると、ハイドロフォン２は、一方のスラグタップ５５からの距離と、他方のスラグタップ５５からの距離とが略等しい位置に配置されているため、例えば、他方のスラグタップ５５に近い位置に配置されている場合と比較して、音圧レベルの低下の影響が小さくなる。

上記の構成によれば、ハイドロフォン２は一対のスラグタップ５５のそれぞれから略等しい距離に配置されているため、一対のスラグタップ５５から流れ出る溶融スラグの量が、例えば一方のスラグタップ５５に偏っても、ハイドロフォン２により測定される音圧レベルの低下の影響が小さくなる。そのため、石炭ガス化設備、特に石炭ガス化炉の大型化によるスラグ排出状況の測定精度低下を防止できる。

なお、上述の実施形態ように、スラグ排出状況監視装置１は、溶融スラグが未落下、または、断続落下の場合に警報を発してもよいし、溶融スラグが落下、または、未落下を判断するだけでもよく、特に限定するものではない。

〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図３および図４を参照して説明する。
本実施形態のスラグ排出状況監視装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、ハイドロフォンの配置が異なっている。よって、本実施形態においては、図３および図４を用いてハイドロフォンの配置のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図３は、本実施形態に係るスラグ排出状況監視装置の構成を説明する上面視図である。図４は、図３のスラグ排出状況監視装置の概略を説明するＢ−Ｂ断面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態のスラグ排出状況監視装置１０１には、図３および図４に示すように、スラグホッパ５３の冷却水中の水中音を測定する一対のハイドロフォン（水中マイクロフォン）１０２と、測定された水中音に基づいて溶融スラグの落下状態を判断する判断部（演算部）１０３と、判断結果に基づいて警報を発する警報部４と、が設けられている。

ハイドロフォン１０２は、図３および図４に示すように、スラグホッパ５３における冷却水中に配置されるとともに、一対のスラグタップ５５から距離が等しい位置に配置されている。言い換えると、一対のスラグタップ５５の中点から、直線Ｌに対して略垂直な線の上に、スラグタップ５５を間に挟んで配置されている。

判断部１０３は、一対のハイドロフォン１０２に測定されたそれぞれの水中音の音圧レベルの平均値を算出し、算出した平均値に基づいて一対のスラグタップ５５から冷却水への溶融スラグの落下の有無などを判断するものである。
判断部１０３にはハイドロフォン２から出力された測定信号が入力され、判断部３から警報部４には制御信号が出力されている。

次に、上記の構成からなるスラグ排出状況監視装置１０１における作用、特に、一対のスラグタップ５５から落下する溶融スラグの着水位置が、一方のハイドロフォン１０２側に偏った場合について説明する。

溶融スラグが冷却水に落下する位置が一方のハイドロフォン１０２側に偏ると、一方のハイドロフォン１０２により測定される音圧レベルは上昇する。その一方で、他方のハイドロフォン１０２により測定される音圧レベルは低下する。

判断部１０３には、一方のハイドロフォン１０２と、他方のハイドロフォン１０２の測定信号が入力され、判断部１０３では、両測定信号から、一方および他方のハイドロフォン１０２により測定された音圧レベルの平均値が算出される。
判断部１０３は、算出した音圧レベルの平均値に基づいて、溶融スラグの落下状態を判断する。

上記の構成によれば、一対のハイドロフォン１０２のそれぞれは、各スラグタップ５５から略等しい距離に配置されているため、一対のスラグタップ５５から流れ出る溶融スラグの量が例えば、一方のハイドロフォン１０２に偏っても、一対のハイドロフォン１０２により測定するため、音圧レベルの低下の影響が小さくなる。さらに、各ハイドロフォン１０２により測定された音圧レベルの平均値を算出するため、ハイドロフォン１０２により測定される音圧レベルの低下の影響をさらに小さくできる。

〔第３の実施形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図５および図６を参照して説明する。
本実施形態のスラグ排出状況監視装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、ハイドロフォンの配置が異なっている。よって、本実施形態においては、図５および図６を用いてハイドロフォンの配置のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図５は、本実施形態に係るスラグ排出状況監視装置の構成を説明する上面視図である。図６は、図５のスラグ排出状況監視装置の概略を説明するＣ−Ｃ断面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態のスラグ排出状況監視装置２０１には、図５および図６に示すように、スラグホッパ５３の冷却水中の水中音を測定する一対のハイドロフォン（水中マイクロフォン）２０２と、測定された水中音に基づいて溶融スラグの落下状態を判断する判断部１０３と、判断結果に基づいて警報を発する警報部４と、が設けられている。

ハイドロフォン２０２は、図５および図６に示すように、スラグホッパ５３における冷却水中に配置されるとともに、一対のスラグタップ５５が配置されている直線Ｌ上に、一対のスラグタップ５５を間に挟み対向して配置されている。

次に、上記の構成からなるスラグ排出状況監視装置１０１における作用、特に、一対のスラグタップ５５から落下する溶融スラグの量が、一方のハイドロフォン２０２側に偏った場合について説明する。

溶融スラグの落下量が一方のハイドロフォン２０２側に偏ると、一方のハイドロフォン２０２により測定される音圧レベルは上昇する。その一方で、他方のハイドロフォン２０２により測定される音圧レベルは低下する。

判断部１０３には、一方のハイドロフォン２０２と、他方のハイドロフォン２０２の測定信号が入力され、判断部１０３では、両測定信号から、一方および他方のハイドロフォン２０２により測定された音圧レベルの平均値が算出される。
判断部１０３は、算出した音圧レベルの平均値に基づいて、溶融スラグの落下状態を判断する。

上記の構成によれば、一対のハイドロフォン２０２で計測した水中音の音圧レベルの平均値を算出することにより、一対のスラグタップ５５から流れ出る溶融スラグの量が、例えば一方のスラグタップ５５に偏っても、ハイドロフォン２０２により測定される音圧レベルの低下の影響を小さくできる。

〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施形態のスラグ排出状況監視装置の基本構成は、第３の実施形態と同様であるが、第３の実施形態とは、測定信号の演算方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図７を用いて測定信号の演算方法周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図７は、本実施形態に係るスラグ排出状況監視装置の構成を説明する断面視図である。
なお、第３の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態のスラグ排出状況監視装置３０１には、図７に示すように、スラグホッパ５３の冷却水中の水中音を測定する一対のハイドロフォン２０２と、測定された水中音に基づいて溶融スラグの落下状態を判断する判断部（演算部）３０３と、判断結果に基づいて警報を発する警報部４と、が設けられている。

判断部３０３は、一対のハイドロフォン２０２に測定されたそれぞれの水中音の音圧レベルの差を算出し、算出した差の値に基づいて一対のスラグタップ５５から冷却水への溶融スラグの落下の有無などを判断するものである。
判断部３０３にはハイドロフォン２から出力された測定信号が入力され、判断部３から警報部４には制御信号が出力されている。

次に、上記の構成からなるスラグ排出状況監視装置３０１における作用、特に、一対のスラグタップ５５のうちの一方から溶融スラグの落下が止まった場合について説明する。

一対のスラグタップ５５のうち、他方のスラグタップ５５からの溶融スラグの落下が止まると、一方のハイドロフォン２０２により測定される音圧レベルは、遠いスラグタップ５５において溶融スラグが未落下となるため、若干低下する。その一方で、他方のハイドロフォン２０２により測定される音圧レベルは、近いスラグタップにおいて溶融スラグが未落下となるため、一方のハイドロフォン２０２に係る音圧レベルの低下と比較すると、大きく低下する。

判断部３０３には、一方のハイドロフォン２０２と、他方のハイドロフォン２０２の測定信号が入力され、判断部３０３では、両測定信号から、一方および他方のハイドロフォン１０２により測定された音圧レベルの差の値が算出される。
判断部３０３は、算出した音圧レベルの差の値と、予め記憶された相関データとに基づいて溶融スラグの未落下が発生したか、どちらのスラグタップ５５において未落下が発生したかを判断する。

なお、相関データとは、一方または他方のスラグタップ５５のみから溶融スラグの落下がある場合の、音圧レベルの差の値などを予め計測して蓄積されたデータなどである。

上記の構成によれば、一対のハイドロフォン２０２により測定された音圧レベルの差の値を求めることにより、一対のスラグタップ５５の一方および他方における溶融スラグの落下の有無を判断できる。

〔第５の実施形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図８から図１１を参照して説明する。
本実施形態のスラグ排出状況監視装置の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、測定信号の演算方法が異なっている。よって、本実施形態においては、図８から図１１を用いて測定信号の演算方法周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図８は、本実施形態に係るスラグ排出状況監視装置の構成を説明する断面視図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態のスラグ排出状況監視装置４０１には、図８に示すように、スラグホッパ５３の冷却水中の水中音を測定する一対のハイドロフォン２と、測定された水中音に基づいて溶融スラグの落下状態を判断する判断部（演算部）４０３と、判断結果に基づいて警報を発する警報部４と、が設けられている。

判断部４０３は、ハイドロフォン２に測定された水中音における２つの周波数帯域の音圧レベルに基づいて、溶融スラグの落下状態を判断するものである。
判断部３０３にはハイドロフォン２から出力された測定信号が入力され、判断部３から警報部４には制御信号が出力されている。

次に、上記の構成からなるスラグ排出状況監視装置４０１における作用、特に、スラグタップ５５から冷却水への溶融スラグの落下状態の判断について説明する。
スラグタップ５５から冷却水に落下した溶融スラグは、落下の状態によって異なる水中音を発生させる。水中音はハイドロフォン２に測定され、測定信号が判断部３０３に入力される。

図９は、図８のハイドロフォンに測定された水中音の波形と、周波数帯域との関係を説明するグラフである。
判断部３０３は、ハイドロフォン２に測定された水中音の生波形の周波数解析を行い、図９に示すように、２つの周波数帯域ＦＡ、ＦＢにおける平均音圧レベルを算出する。本実施形態では、４ｋＨｚから６ｋＨｚまでの帯域（５ｋＨｚバンド）を周波数帯域ＦＡ、７ｋＨから９ｋＨｚ間での帯域（８ｋＨｚバンド）を周波数帯域ＦＢとした例に適用して説明する。

図１０および図１１は、図８の判断部における溶融スラグの落下状態の判断に用いられるマップを説明する図である。
２つの周波数帯域ＦＡ、ＦＢにおける平均音圧レベルを算出すると、判断部３０３は、図１０や図１１に示すマップと、平均音圧レベルに基づいて溶融スラグの落下状態を判断する。

例えば、周波数帯域ＦＡにおける平均音圧レベルが約１１０ｋＨｚ未満の場合、および、周波数帯域ＦＢにおける平均音圧レベルが約７０ｋＨｚ未満の場合には、他方の周波数帯域における平均音圧レベルに関わらず、溶融スラグは未落下であると判断される。

一方、周波数帯域ＦＡにおける平均音圧レベルが約１３０ｋＨｚ以上の場合、および、周波数帯域ＦＢにおける平均音圧レベルが約１２８ｋＨｚ以上の場合には、他方の周波数帯域における平均音圧レベルに関わらず、溶融スラグは断続落下していると判断される。

さらに、周波数帯域ＦＡにおける平均音圧レベルが約１１０ｋＨｚ以上、約１３０ｋＨｚ未満であって、かつ、周波数帯域ＦＢにおける平均音圧レベルが約７０ｋＨｚ以上、約１２８ｋＨｚ未満の場合には、溶融スラグは連続落下していると判断される。

なお、ハイドロフォン２により測定される水中音の周波数帯域は、使用するハイドロフォンに依存するものであり（例えば、２００ｋＨ）、特に限定するものではない。

上記の構成によれば、溶融スラグの落下の状態、例えば、未落下や、連続落下や、断続落下などの状態を、２つの周波数帯域ＦＡ、ＦＢにおける平均音圧レベルに基づいて判断できる。つまり、溶融スラグの落下状態が変化すると、溶融スラグと冷却水とが接触した際に発生する水中音の波形も変化するため、２つの周波数帯域ＦＡ、ＦＢにおける平均音圧レベルに基づいて、測定された水中音がどの落下状態における水中音であるか判断することができ、溶融スラグの落下状態の判断ができる。

本発明の第１の実施形態に係るスラグ排出状況監視装置の構成を説明する上面視図である。 図１のスラグ排出状況監視装置の概略を説明するＡ−Ａ断面視図である。 本発明の第２の実施形態に係るスラグ排出状況監視装置の構成を説明する上面視図である。 図３のスラグ排出状況監視装置の概略を説明するＢ−Ｂ断面視図である。 本発明の第３の実施形態に係るスラグ排出状況監視装置の構成を説明する上面視図である。 図５のスラグ排出状況監視装置の概略を説明するＣ−Ｃ断面視図である。 本発明の第４の実施形態に係るスラグ排出状況監視装置の構成を説明する断面視図である。 本発明の第５の実施形態に係るスラグ排出状況監視装置の構成を説明する断面視図である。 図８のハイドロフォンに測定された水中音の波形と、周波数帯域との関係を説明するグラフである。 図８の判断部における溶融スラグの落下状態の判断に用いられるマップを説明する図である。 図８の判断部における溶融スラグの落下状態の判断に用いられるマップを説明する図である。

符号の説明

１，１０１，２０１，３０１，４０１ スラグ排出状況監視装置
２，１０２，２０２ ハイドロフォン（水中マイクロフォン）
１０３，３０３ 判断部（演算部）
５０ 燃焼炉（炉設備）
５１ 燃焼炉本体（炉）
５２ 炉底
５４ スラグホール
５５ スラグタップ
４０３ 判断部

Claims (6)

1. 炉内で発生した溶融スラグを、炉底に設けたスラグホールから炉外の冷却水中に落下させて処理する炉設備に設けられるスラグ排出状況監視装置であって、
   前記冷却水の中であって、前記溶融スラグを前記スラグホールに流入させる対向配置された一対のスラグタップのそれぞれから略等しい距離に水中マイクロフォンが設けられていることを特徴とするスラグ排出状況監視装置。
2. 前記水中マイクロフォンは、前記一対のスラグタップのそれぞれから等しい距離に対向配置された一対の水中マイクロフォンであり、
   該一対の水中マイクロフォンにより測定された音圧レベルの平均値を算出する演算部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のスラグ排出状況監視装置。
3. 炉内で発生した溶融スラグを、炉底に設けたスラグホールから炉外の冷却水中に落下させて処理する炉設備において、
   前記冷却水の中に対向配置された一対の水中マイクロフォンのそれぞれと、前記溶融スラグを前記スラグホールに流入させる対向配置された一対のスラグタップのそれぞれとが、略同一直線上に配置され、
   前記一対の水中マイクロフォンにより測定された音圧レベルの平均値を算出する演算部が設けられていることを特徴とするスラグ排出状況監視装置。
4. 前記一対の水中マイクロフォンにより測定された音圧レベルの差に基づいて、前記一対のスラグタップの一方および他方から前記冷却水への前記溶融スラグの落下の有無をそれぞれ判断する判断部が設けられていることを特徴とする請求項３記載のスラグ排出状況監視装置。
5. 前記水中マイクロフォンに測定された水中音の複数の周波数帯域における音圧レベルを算出し、各周波数帯域における音圧レベルに基づいて、前記溶融スラグの落下の状態を判断する判断部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のスラグ排出状況監視装置。
6. 炉内で発生した溶融スラグを、炉底に設けたスラグホールから炉外の冷却水中に落下させて処理する炉設備において、
   前記冷却水の中に配置された水中マイクロフォンと、
   該水中マイクロフォンに測定された水中音の複数の周波数帯域における音圧レベルを算出し、各周波数帯域における音圧レベルに基づいて、前記溶融スラグの落下の状態を判断する判断部と、
   が設けられていることを特徴とするスラグ排出状況監視装置。

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