JP2854516B2 - 高粘性流動物用流量計 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、高粘性流動物用流量
計、特に、輸送管内を流れる汚泥等の高粘性流動物の流
量を高精度で測定することができる高粘性流動物用流量
計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３は、従来の汚泥焼却設備における汚
泥焼却炉への汚泥の圧送制御系を示すブロック図であ
る。図３において、１は、汚泥焼却炉、２は、汚泥焼却
炉１内に汚泥を圧送する、スクリュー式等の圧送機、３
は、圧送機２の汚泥投入用ホッパ、４は、汚泥焼却炉１
と圧送機２との間に配管された汚泥輸送管、５は、輸送
管４の途中に取り付けられた電磁式、超音波式等の流速
計６と、流速計６に接続された流速計数計７とからなる
流速測定手段、そして、８は、制御器であり、流速計数
計７からのデータに基づいて、圧送機２から汚泥焼却炉
１への汚泥の圧送量および汚泥焼却炉１への送風量を制
御する機能を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た、従来技術によれば、使用する流速計６のタイプによ
らず、汚泥の汚泥焼却炉１への圧送制御精度が悪かっ
た。本願発明者等は、この原因について詳細に調査した
結果、原因は、圧送機２が汚泥と共に空気を巻き込むこ
と、および、圧送中に嫌気性ガスが発生するため、輸送
管４内の汚泥の充満率が大きく変動することにあること
が分かった。

【０００４】即ち、上述した従来技術である、流速計６
によって汚泥の流速を測定し、これを流速計数計７によ
って汚泥の流量に変換する方法は、当然のことながら輸
送管４内に汚泥が充満している状態のときのみ正しい値
を示すため、上述した原因によって充満率が大きく変動
する汚泥の流量計測には不向きであった。

【０００５】しかしながら、汚泥等の高粘性流動物の流
量を直接的に高精度で測定する流量計は、今のところ開
発されておらず、その開発が強く望まれていた。

【０００６】従って、この発明の目的は、輸送管内の高
粘性流動物の充満率の如何にかかわらず、高精度で輸送
管内を流れる流動物の流量を測定することできる高粘性
流動物用流量計を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
輸送管内部の、内部に気体が分散して包含する高粘性流
動物の流速を測定する流速測定手段と、前記輸送管内部
の高粘性流動物の充満率を測定する充満率測定手段と、
前記流速測定手段によって測定された前記流動物の流速
と、前記充満率測定手段によって測定された前記流動物
の充満率とに基づいて、前記輸送管内部の高粘性流動物
の流量を演算する演算器とからなり、前記充満率測定手
段は、中性子を利用したものであることに特徴を有する
ものである。請求項２記載の発明は、 前記充満率測定
手段は、下式、 Ｉ／Ｉ _０ ＝（ω／１００＋ｋ・ｖ／１００）×ρ／１００ 但し、上式において、Ｉ：中性子の計数率 Ｉ _０ ：水を充満させたときの中性子の計数率 ｋ：高粘性流動物中の、水に対する有機物の水素含有比 ω：高粘性流動物の水の容積含有率（％） ｖ：高粘性流動物の有機物の容積含有率（％） ρ：充満率（％） によって、前記充満率を演算することに特徴を有するも
のである。 請求項３記載の発明は、前記高粘性流動物中
の、水に対する有機物の水素含有量（ｋ）は、９／１５
であることに特徴を有するものである。 請求項４記載の
発明は、前記充満率測定手段は、初期条件としての前記
高粘性流動物中の水の容積含有率（ω）、前記高粘性流
動物中の有機物の容積含有率（ｖ）、前記高粘性流動物
中の、水に対する有機物の水素含有比（ｋ）、および、
水を充満させたときの中性子の計数率（Ｉ _０ ）を変更す
る初期条件設定器を有していることに特徴を有するもの
である。 請求項５記載の発明は、 輸送管内部の高粘性流
動物の流速を測定する流速測定手段と、前記輸送管内部
の高粘性流動物の充満率を測定する充満率測定手段と、
前記流速測定手段によって測定された前記流動物の流速
と、前記充満率測定手段によって測定された前記流動物
の充満率とに基づいて、前記輸送管内部の高粘性流動物
の流量を演算する演算器とからなり、前記充満率測定手
段は、水を充満させたときの中性子の計数率、高粘性流
動物の水分含有量に係わる、高粘性流動物の成分および
前記成分に関するパラメータ情報を入力する初期条件設
定器を有していることに特徴を有するものである。

【０００８】

【作用】輸送管内の流動物の流速（Ｖ）と、輸送管内の
流動物の充満率（ρ）とを求めこれら流速（Ｖ）と充満
率（ρ）との積によって求まる流動物の流量（Ｗ）を演
算すれば、輸送管内の高粘性流動物の充満率の如何にか
かわらず、高精度で輸送管内を流れる流動物の流量を測
定することできる。

【０００９】

【実施例】次に、この発明の高粘性流動物用流量計の一
実施態様を、図面を参照しながら説明する。

【００１０】図１は、この発明の高粘性流動物用流量計
を汚泥焼却炉の汚泥供給制御に適用した場合のブロック
図、図２は、中性子計数率と汚泥充満率との関係を示す
グラフである。

【００１１】図１において、９は、汚泥焼却炉、１０
は、汚泥焼却炉９内に汚泥を圧送する、スクリュー式等
の圧送機、１１は、圧送機１０の汚泥投入用ホッパ、１
２は、汚泥焼却炉９と圧送機１０との間に配管された汚
泥輸送管、１３は、輸送管１２の途中に取り付けられ
た、従来公知の電磁式、超音波式等の流速計１４と、流
速計１４に接続された流速計数計１５とからなる流速測
定手段、１６は、輸送管１２の途中に取り付けられた、
輸送管１２内の汚泥の充満率を測定する充満率計１７
と、充満率計１７に接続された充満率計数計１８と、充
満率計数計１８に接続された初期条件設定器１９とから
なる充満率測定手段である。充満率計数計１８には、後
述する中性子計数率と汚泥充満率とを関係付ける変換式
または変換テーブルが予め入力されている。２０は、流
速計数計１８および充満率計数計１８に接続された演算
器である。そして、２１は、制御器であり、演算器２０
によって求められた、輸送管１２内を流れる汚泥の流量
データに基づいて、圧送機１０から汚泥焼却炉９への汚
泥の圧送量および汚泥焼却炉９への送風量等を制御する
機能を有している。

【００１２】充満率計１７としては、マイクロ波型、静
電気型、γ線型、中性子型等が考えられるが、中性子型
が最適であることが分かった。

【００１３】このように構成されている、この発明の高
粘性流動物用流量計によれば、流速計１４からの信号
は、流量計数計１５に送られ、ここで、汚泥の流速
（Ｖ）に変換され、演算器２０に送られる。一方、充満
率計１７からの信号は、充満率計数計１８に送られ、こ
こで、中性子計数率に変換された後、充満率（ρ）に変
換され、演算器２０に送られる。

【００１４】ここで、中性子計数率と充満率との関係に
ついて説明する。汚泥は、水と有機物と無機物との混合
物である。中性子に感応する水素は、水および有機物の
双方に存在し、水素の成分比は、それぞれ異なる。従っ
て、水または油等、水素含有率が一定している単一流体
の充満率を測定する場合には生じない新たな問題であ
る、水素含有率がそれぞれ異なる二成分系流体の平均的
な水素含有率を如何にして求め、如何にして処理するか
が問題となる。

【００１５】水（Ｈ₂ Ｏ）中の水素の成分比（重量率）
は、水素の質量／水の質量、即ち、２／１８であること
は知られている。これに対して、汚泥中の有機物は、複
雑であり、多くの実験データから平均値として約１／１
５であることが分かった。

【００１６】図２は、中性子計数率と汚泥充満率との関
係を示すグラフであり、図中Ａは、、輸送管１２中を水
のみを流したときの中性子計数率と汚泥充満率との関係
を示す直線であり、図中Ｂは、、輸送管１２中を有機物
のみを流したときの中性子計数率と汚泥充満率との関係
を示す直線であり、そして、図中Ｃは、輸送管１２中
を、水８０％、有機物２０％の混合流体を流したときの
中性子計数率と汚泥充満率との関係を示す直線である。

【００１７】図中Ｃの直線は、下式によって表される。 Ｉ／Ｉ _０ ＝（ω／１００＋ｋ・ｖ／１００）×ρ／１００ 但し、上式において、 Ｉ：中性子の計数率 Ｉ _０ ：水を充満させたときの中性子の計数率 ｋ：高粘性流動物（汚泥）中の、水に対する有機物の水素含有比 ω：高粘性流動物（汚泥）の水の容積含有率（％） ｖ：高粘性流動物（汚泥）の有機物の容積含有率（％） ρ：充満率（％）

【００１８】上式から分かるように、高粘性流動物（汚
泥）の水の容積含有率（ω）、高粘性流動物（汚泥）の
有機物の容積含有率（ｖ）、および、高粘性流動物（汚
泥）中の、水に対する有機物の水素含有比（ｋ）９／１
５は、この発明において極めて重量な係数である。これ
らの値は、季節、天候等の要因によって比較的長期的な
インターバルで変動する。従って、これらの初期条件を
簡単に変更できるように、初期条件設定器１９が設けら
れている。

【００１９】演算器２０は、送られた充満率（ρ）と汚
泥の流速（Ｖ）との積を演算する。そして、制御器２１
は、演算器２０によって演算された積、即ち、充満率に
影響されない汚泥の流量（Ｗ）に基づいて、圧送機１０
から汚泥焼却炉９への汚泥の圧送量および汚泥焼却炉９
への送風量等を制御する。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、輸送管に従来の流量計に加えて充満計を新たに付加
することによって、輸送管内の高粘性流動物の充満率の
如何にかかわらず、高精度で輸送管内を流れる流動物の
流量を測定することできる。従って、焼却炉への汚泥の
圧送量を正確に制御することが可能となり、焼却炉の安
定燃焼が可能となる。この結果、汚泥圧送量の不安定さ
から、従来、焼却能力の７０％程度に抑えて運転せざる
を得なかったものが、９０％以上の焼却能力で運転する
ことが可能になり、運転効率を大幅に向上させることが
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の高粘性流動物用流量計を汚泥焼却炉
の汚泥供給制御に適用した場合のブロック図である。

【図２】中性子計数率と汚泥充満率との関係を示すグラ
フである。

【図３】従来の汚泥焼却設備における汚泥焼却炉への汚
泥の圧送制御系を示すブロック図である。

【符号の説明】

１：焼却炉、 ２：圧送機、 ３：ホッパ、 ４：輸送管、 ５：流速測定手段、 ６：流速計、 ７：流速計数計、 ８：制御器、 ９：焼却炉、 １０：圧送機、 １１：ホッパ、 １２：輸送管、 １３：流速測定手段、 １４：流速計、 １５：流速計数計、 １６：充満率測定手段、 １７：充満率計、 １８：充満率計数計、 １９：初期値設定器、 ２０：演算器、 ２１：制御器。

フロントページの続き (72)発明者 星野 寧 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 猪川 修郎 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 昭52−120529（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−250216（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−114317（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01F 1/58 G01F 1/00 G01F 1/66 G01F 23/288

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 輸送管内部の、内部に気体が分散して包
   含する高粘性流動物の流速を測定する流速測定手段と、
   前記輸送管内部の高粘性流動物の充満率を測定する充満
   率測定手段と、前記流速測定手段によって測定された前
   記流動物の流速と、前記充満率測定手段によって測定さ
   れた前記流動物の充満率とに基づいて、前記輸送管内部
   の高粘性流動物の流量を演算する演算器とからなり、前
   記充満率測定手段は、中性子を利用したものであること
   を特徴とする高粘性流動物用流量計。
2. 【請求項２】 前記充満率測定手段は、下式、 Ｉ／Ｉ _０ ＝（ω／１００＋ｋ・ｖ／１００）×ρ／１００ 但し、上式において、Ｉ：中性子の計数率 Ｉ _０ ：水を充満させたときの中性子の計数率 ｋ：高粘性流動物中の、水に対する有機物の水素含有比 ω：高粘性流動物の水の容積含有率（％） ｖ：高粘性流動物の有機物の容積含有率（％） ρ：充満率（％） によって、前記充満率を演算することを特徴とする、請
   求項１記載の高粘性流動物用流量計。
3. 【請求項３】 前記高粘性流動物中の、水に対する有機
   物の水素含有量（ｋ）は、９／１５であることを特徴と
   する、請求項２記載の高粘性流動物用流量計。
4. 【請求項４】 前記充満率測定手段は、初期条件として
   の前記高粘性流動物中の水の容積含有率（ω）、前記高
   粘性流動物中の有機物の容積含有率（ｖ）および前記粘
   性流動物中の、水に対する有機物の水素含有比（ｋ）、
   および、水を充満させたときの中性子の計数率（Ｉ _０ ）
   を変更する初期条件設定器を有していることを特徴とす
   る、請求項２記載の高粘性流動物用流量計。
5. 【請求項５】 輸送管内部の高粘性流動物の流速を測定
   する流速測定手段と、前記輸送管内部の高粘性流動物の
   充満率を測定する充満率測定手段と、前記流速測定手段
   によって測定された前記流動物の流速と、前記充満率測
   定手段によって測定された前記流動物の充満率とに基づ
   いて、前記輸送管内部の高粘性流動物の流量を演算する
   演算器とからなり、前記充満率測定手段は、水を充満さ
   せたときの中性子の計数率、高粘性流動物の水分含有量
   に係わる、高粘性流動物の成分および前記成分に関する
   パラメータ情報を入力する初期条件設定器を有している
   ことを特徴とする高粘性流動物用流量計。