JP3935640B2 - ガス化炉のスラグ動態の監視・検出装置及びその監視方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス化炉のスラグ動態の監視・検出装置及びその監視方法に関し、特に、石炭ガス化炉のスラグの流動性をカメラで監視することによりそのスラグの流動状態を診断するためのガス化炉のスラグ動態の監視・検出装置及びその監視方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
エネルギー源として、石炭が有効である。石炭をガス化して燃焼させることにより効率的に電気的エネルギーに変換するための石炭ガス化炉は、その燃焼動態の監視が必要である。その燃焼動態の監視は、スラグの動態変化の監視により間接的に行われている。燃え滓であるスラグは、燃焼炉の下部の開口部から落下して排出される。スラグホールでスラグが固体化することは好ましくなく、スラグの排出と石炭の供給は整合している必要がある。スラグの監視は、直接に監視が困難である燃焼動態の監視に代わり得る。スラグの動態は、スラグの中心部の輝度変化に対応する温度変化、スラグの滴下量、滴下頻度、スラグ滴の体積、スラグタップの開口部の面積、固化スラグと溶融スラグの占有面積の絶対値とそれらの比、スラグ流部分の面積、輝度分布とその形状、スラグ流下速度、スラグ流下量等の多くのパラメータで記述され得る。
【0003】
カメラにより映像化し画像処理を行うことによって、スラグの滴下量、滴下頻度、スラグ滴体の体積の測定・算出によりガス化条件を制御する技術が、特開平4−56079号で知られている。放射温度計、2波長温度計を用いて、スラグタップの開口部の面積、固化スラグと溶融スラグの占有面積の絶対値とそれらの比を求めることにより、スラグの滴下状況を監視して、石炭供給量、ガス化剤の供給量を制御する技術が、特開平6−78543号で知られている。ファイバー使用カメラによりスラグタップの開口部の面積を監視することにより、酸化剤供給量を制御する技術が、特開昭61−58114号で知られている。ニューラルネットワークによりスラグ流部分の面積、輝度分布とその形状を監視することにより、確率的統合処理を行ってスラグの滴下状態を評価する技術が、特許第2547190号で知られている。スラグ温度、スラグ流下速度、スラグ流下量を監視することにより、溶融スラグの安定排出を行う技術が、特開平2−192507号で知られている。
【0004】
このように提案されている多様な公知の監視方法は、特定された1つ又は複数のパラメータの監視による方法である。燃焼炉中で起こる複雑な現象の結果として現れるスラグの動態は、限定された種別数のパラメータでは事実を把握することが困難である。パラメータの種別数を増加させるだけでは、事実の把握を困難にし、誤った判断を導く可能性が逆に高くなる恐れがある。
【0005】
ガス化炉の安定運転のためには、何が有効なパラメータであり、どのパラメータが燃焼状況を間接的に最も有効に反映するか、どのパラメータの詳細化が有効であるかを経験則的に見出すことが望まれる。更に、より有効にスラグ動態を積極的に制御するために、スラグの動態をダイナミックにリアルタイムで検出することが望まれる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、何が有効なパラメータであり、燃焼状況を間接的に最も有効に反映するか、どのパラメータの詳細化が有効であるかを経験則的に見出すことにより、スラグの最適な監視を行って、ガス化炉の安定運転を行うことができるガス化炉のスラグ動態の監視装置及びその監視方法を提供することにある。
本発明の他の課題は、より有効にスラグ動態を積極的に制御するために、スラグの動態をダイナミックにリアルタイムで検出することができるガス化炉のスラグ動態の検出装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
その課題を解決するための手段が、下記のように表現される。その表現中の請求項対応の技術的事項には、括弧()つきで、番号、記号等が添記されている。その番号、記号等は、請求項対応の技術的事項と実施の複数・形態のうちの少なくとも1つの形態の技術的事項との一致・対応関係を明白にしているが、その請求項対応の技術的事項が実施の形態の技術的事項に限定されることを示すためのものではない。
【0008】
本発明によるガス化炉のスラグ動態の監視方法は、スラグがそれの上に落下する水面(6)上の物理的データを得るためのステップからなる。水面上の物理的データは、スラグホール(4)の周辺の物理的データよりも貴重なデータであり得る。例えば、スラグホールの輝度は飽和しやすいが、水面上のスラグは滴下・流下中に冷却され、水面上で速やか更に冷却され、その輝度に対応する温度変化が有効な物理的データになり得る。
【0009】
更に、スラグホール周辺の物理的データを得るためのステップからなり、水面上の物理的データとスラグホール周辺の物理的データとに基づいてスラグの流動の安定性を判断するためのステップとからなることが好ましい。水面上の物理的データとスラグホール周辺の物理的データは、異質な物理的データであり、両データは連立することにより、片方のみのデータに比べて、遙かに豊かなデータになり得る。特に、経験則的に得る診断のためには、連立化はきわめて有効である。
【0010】
水面上の物理的データは、水面上の輝度データであることが好ましい。水面上の輝度データは飽和しにくく、その精度が高い。従って、輝度データから得る輝度変動量は、事実をよく反映させる。水面上の物理的データには更にスラグの有無を追加することが更に有効である。異質な物理的データとして、スラグホール周辺の物理的データが流下するスラグの本数であることが更に好ましい。
【0011】
本発明によるガス化炉のスラグ動態の監視装置は、スラグホール周辺を監視するための第1カメラ(7)と、スラグがそれの上に落下する水面(6)を監視するための第2カメラ(8)とからなる。両カメラにより異質な物理的データに関する画像を得ることができる。スラグホールの中心域の温度を監視するための温度測定計を追加することが好ましい。更に、第1カメラ(7)により得られた画像データと第2カメラ(8)により得られた画像データに基づいてスラグの流動性を判断するための診断ロジック(37)を持つ。第2カメラ(8)により得られたデータから水面上の輝度変動(29A)を計算するための微分計算器とからなることが好ましい。
【0012】
本発明によるガス化炉のスラグ動態の検出装置は、スラグの動的流れを2次元的に検出するためのCCDカメラと、CCDカメラの画素単位でスラグの輝度を数値化するための計算機と、数値化されたその輝度の空間微分を計算することによりスラグの本数を計算するための計算機とからなり、CCDカメラが検出する画素単位の輝度(光量、又は、光エネルギー)はデータベース化される。そのデータベースからデータの加工を行うことにより、スラグ動態の多様な特性を計算により実質的にリアルタイムで検出することができる。
【0013】
CCDカメラは水面のスラグを撮影することが特に好ましい。スラグの流れであるスラグ動態は、水面上がスラグ流の末端になっている。スラグ流の末端は、最終的に貴重なデータを提供する。規定された数のスラグ流が水面上で存在することは、この情報のみによってスラグ流が安定していることを教える。スラグホール部のデータは、水面上のデータを補強するものとして参酌される。
【0014】
そのような参酌のために、他のCCDカメラが設けられている。他のカメラは、スラグホール部を撮影する。他のCCDカメラの画素単位でスラグの他の輝度を数値化するための計算機と、数値化された他の輝度の空間微分を計算することによりスラグホール部のスラグの本数を計算するための計算機とが追加されて設けられている。更に、水面の時間的輝度の変動を計算するための計算機が設けられている。このような2台のCCDによる2つのデータベースから得られるスラグ動態の検出は、監視を越えて、積極的にスラグ流を制御するためのデータを構築する。
【0015】
【発明の実施の形態】
図に一致対応して、本発明によるガス化炉のスラグ動態の監視装置の実施の形態は、石炭ガス化炉とともにスラグ排出塔が設けられている。そのスラグ排出塔1は、図1に示されるように、石炭ガス化炉2の下方部に設けられている。スラグ排出塔1と石炭ガス化炉2の間は、円錐状の床3で鉛直方向に仕切られている。石炭ガス化炉2の中で石炭がガス化され燃焼した後に生成されるスラグは、床3上に流動的に堆積する。床3には、その中心部にスラグホール4が開けられている。
【0016】
スラグホール4には、その縁に円筒形の仕切壁又は堰(図示せず)が設けられ、180゜間隔で対向する位置に、流動スラグの流出案内溝(図示せず)が形成されている。流出案内溝の断面積は、安定運転状況下でその流出案内溝から2条の溶融スラグが定常的に流下するように一定の断面積が与えられて設計されている。スラグ排出塔1の下方部には、水溜まり5が設けられ、一定高さの水面6が設定されている。
【0017】
第1TVカメラ7と第2TVカメラ8とが、スラグ排出塔1の壁の外側に設けられている。第1TVカメラ7のレンズ部分は、スラグ排出塔1に設けられているガラス窓(図示せず)を通してスラグホール4に向いている。そのレンズ部分の光軸は、概ね、スラグホール4の中心点に向いている。第1TVカメラ7は、スラグホール4とスラグホール4の周域部を視野に捉えることができる。
【0018】
第2TVカメラ8のレンズ部分は、スラグ排出塔1に設けられているガラス窓(図示せず)を通して水面6に向いている。そのレンズ部分の光軸は、水面6に対して斜めに向いている。第1TVカメラ7は、水面の概ね全域を視野に捉えることができる。
【0019】
分光計9が、第1TVカメラ7と同じ光軸を持ち第1TVカメラ7と同じ視野を持つように、スラグ排出塔1の壁に設けられているガラス窓の外側に配置されている。分光計9は、第1TVカメラ7が捉える画像点の温度を測定することができる。
【0020】
水面上のスラグの温度は、スラグホール4の周辺域のスラグより平均的に低く、輝度の検出値が飽和することは滅多になく、飽和してもすぐに飽和状況から解放される。従って、第2TVカメラ8には、分光計を付随させる必要性はほとんどない。第1TVカメラ7により得られる画像は、画像処理ボード11により番地化される。スラグホール4の周辺域のスラグタップの温度はもっとも高い。スラグタップの温度と画像の強度との相関関係はほとんどない。スラグタップの温度は、分光計9を用いて2色温度法により測定される。分光計9による温度分布は、専用IFボード12により得られる。第2TVカメラ8により得られる水面6上の画像は、画像処理ボード13により番地化される。
【0021】
画像処理ボード11、専用IFボード12、画像処理ボード13により得られたデータは、図1に示されるように、スラグ流動監視・診断装置14に入力される。第1TVカメラ7と第2TVカメラ8であるCCDカメラにより、スラグホールを含む観測領域及び水面領域の第1輝度分布15、第2輝度分布16がデジタル・データ化される。スラグタップの温度分布17が、更にデータ化される。
【0022】
このような第1輝度分布15、第2輝度分布16と温度分布17から、図2(1点鎖線で図1に連結)に示される監視項目19が知られ、又は、判明する。重要な監視項目19は、スラグホール部状況21、スラグ本数22、スラグ幅23、スラグ落下状況24である。監視項目19から得られる評価パラメータ25は、高輝度部面積26、平均輝度値27、スラグの開口部面積28、輝度変動量29、スラグタップ部温度31、監視項目19からそのまま得られるスラグ本数22、スラグ幅23である。
【0023】
図3(添付写真である図23)は、高さ方向に長い矩形状領域の第1輝度分布15を示している。図3は、射軸投影図として第1TVカメラ7の撮像面に投影された画像である。その矩形状領域は、鉛直方向により長い第1有効エリア32(図23の上段と下段の合成)と鉛直方向により短い第2有効エリア33(図23の上段)とに区別されている。第1有効エリア32は、第2有効エリア33を含んでいる。第2有効エリア33の輝度は、スラグホール4の内側(中心領域)の特に輝度が高い領域の輝度を示している。第2有効エリア33の中心領域34は、その温度が測定される。
【0024】
図3中の点線22で示される直線状領域の輝度の微分計算を行うことにより、流下スラグの本数22、その幅23が求められる。安定状態では、既述の通り、スラグ本数が例えば2本になるように設計されている。高輝度部面積26は、図4(A)に示されるように、第1有効エリア(1)32の画像を微分することにより、輝度が高い領域が計算により求められる。微分により求められる輝度の大小は、概ね温度の高低に対応する。
【0025】
開口部面積28は、図4(A)に示されるように、第2有効エリア33の規定値以上(CCDが受光する光量に対応する電圧値)の画素面積を算出することにより求められる。スラグタップ部温度31は、既述の通り、分光分析により二色温度法により算出される。図5(図24の下段)は、水面監視状況を示している。水面上に有効エリア35が設定されている。第2輝度分布16から、図4(B)に示されるように、2つの水面上輝度変動量29Aとスラグ認識36が計算される。スラグ認識36は、点線上の画像微分により得られるスラグの有無が含まれている。水面上輝度変動量29Aは、有効エリア35内の画素の輝度の時間差分の絶対総和として算出される。
【0026】
図4(A)に示されるスラグホール側評価パラメータ22,23,26,28,31と水面側評価パラメータ29A,36は、図4(C)に示されるように、診断ロジック37に入力される。診断ロジック37による診断結果により、図4(D)に示されるように、出力部38は、スラグ溶融バーナ(図示せず)の点火又は停止を行い、更には、警報を出力する。
【0027】
評価方法は、図2に示されるように、基準データ39と現在値41との偏差に基づいて実行される。基準データ39と現在値41が、診断ロジック37に入力される。診断結果は、図2に示されるように、スラグの成長42、スラグによるスラグホール4の閉塞である。スラグの成長42、スラグ閉塞43は、警報を発するとともに、スラグ溶融バーナの点火を要請する。
【0028】
他の診断結果は、スラグ流動安定44、スラグ流動不安定45、スラグ流動無し46である。スラグ流動安定44、スラグ流動不安定45、スラグ流動無し46は、警報発令を要請する。このような警報発令とスラグ溶融バーナの点火の判断のためのロジックで重要なパラメータは、水面側評価パラメータ29Aである水面上の輝度変動(量)とスラグホール側の高輝度部面積26の相関関係である。スラグホール側の高輝度部面積26の増減と水面上輝度変動量29Aのパラメータを組み合わせた判断は、異なる物理現象から連立的に燃焼状況を把握する判断である。この判断は、その的確性が高い。
【0029】
図6は、診断ロジック37が判断する基礎データである異種パラメータの相関関係を示している。スラグホール部の高輝度部面積26であろ現在値面積Sが最低基準値SLよりも小さく、又は、スラグタップ温度31である現在値Tが最低基準値TLよりも低い場合、且つ、スラグ認識であるスラグ本数Nが零である場合には、”スラグ流動無し”と判定される。水面側パラメータの輝度変動量Vが零である場合にも、”スラグ流動無し”と判定される。スラグ流動無しの判定は、水面上の監視が有力である。
【0030】
スラグホール部の高輝度部面積26である現在値面積Sが最高基準値SHよりも小さく最低基準値SLより高く、かつ、スラグタップ温度31である現在値Tが最高基準値THよりも低く最低基準値TLよりも高い場合、かつ、スラグ認識36でその本数Nが2である場合、かつ、輝度変動量Vが最高基準値VHより小さく最低基準値VLよりも高い場合には、”スラグ流動安定”と判定される。
【0031】
スラグホール部の高輝度部面積26である現在値面積Sが最高基準値SHよりも小さく最高基準値SLよりも大きいか、かつ、スラグタップ温度31である現在値Tが最高基準値THよりも低く最低基準値TLよりも高い場合、かつ、スラグ認識36でスラグ本数22である数Nが2でない場合には、”スラグ流動不安定”と判定される。
【0032】
このようなロジックにおけるANDとOR又はそれらの組合せは、炉の規模、用いる石炭の種類、その他のさまざまな要因により変更される。そのような変更は、実証炉により個別に行われる。水面状況の把握は、異種物理現象のデータの追加の連立化による判定の精度を向上させる点では、確実に重要なパラメータの導入である。
【0033】
図7(A),(B)は、流動安定時のスラグの動態の瞬間の斜視画面を示している。同図(A)(図25の各上段に対応)はスラグホールとその周辺のスラグの動態を示し、同図(B)(図25の各下段に対応)は水面のスラグの動態を示している。同図(A)は、スラグホールを通して見えるスラグがスラグホール周辺に均等に分布し、即ち、円形に分布している状態を示し、流動が安定していることを表している。その円形は、これを斜めから見ているので長円形に見えている。同図(B)には、溶融スラグが連続的に流下する時の2本の筋が(明瞭に)見えている。この画像を微分処理することにより、2本が更に明瞭に浮き出て見えることになる。
【0034】
図8(A),(B)は、流動不安定時のスラグの動態の瞬間の斜視画面を示している。同図(A)(図26の各上段に対応)はスラグホールとその周辺のスラグの動態を示し、同図(B)(図26の各下段に対応)は水面のスラグの動態を示している。同図(A)は、スラグホールを通して見えるスラグがスラグホール周辺に均等に分布せず、即ち、非円形(長円系)に分布している状態を示し、流動が安定していないことを表している。同図(B)には、溶融スラグが連続的に流下する時の2本の筋が現れていない。これから画像処理を行っても、筋は全く現れない。スラグホールの監視と水面の監視を両立させることにより、安定、不安定、それらの中間状態の判定がより確実化する。
【0035】
図9(A),(B),(C),(D),(E),(F)は、実証炉に関して異種物理的パラメータの変動の相関関係を示している。図9(A),(B),(C),(D),(E)はスラグホール観測データをそれぞれに示し、図9(F)は水面観測データを示している。スラグホール観測データは、順に、高輝度部面積、平均輝度値、スラグ本数、スラグ幅、温度値である。水面観測データは、輝度変動量である。図9は、それぞれに、横軸は時間であり、約3時間の間のデータの変化を捉えている。
【0036】
時刻t5では、高輝度部面積、平均輝度値、スラグ本数、スラグ幅、輝度変動量の5つのデータが明白に対応し、スラグ量が増大していることを明白に示している。時刻t4では、高輝度部面積、平均輝度値、スラグ本数、スラグ幅、輝度変動量の5つのデータに対応関係が一応は見られるが、時刻t5における対応ほどには明白ではない。スラグ幅(スラグホール側データ)と輝度変動量(水面側データ)との対応の精度は高い。
【0037】
時刻t3では、高輝度部面積、平均輝度値、スラグ本数、スラグ幅の対応関係は不明確であるが、スラグ本数、スラグ幅、輝度変動量から、スラグ量が増大する期間が30分程度であり、輝度変動量は一瞬であることを示している。時刻t1と時刻t2で輝度変動量が一瞬に大きくなれば、その後にスラグ量が増大する期間が続くことを示している。輝度変動量がある程度以上の値になれば、スラグ量が多くなる時間が暫く(30分ほど)続く。この現象は、輝度変動量がスラグ流動の動態変化を判断するために重要なデータであることを示している。時刻t6(同図(F))で現れる輝度変動量の増大は、スラグ量の増大に対応していない。この時刻では、輝度変動量の増大はスラグ量の減少に対応している。この時刻では、スラグホール側データであるスラグ本数、スラグ幅が診断のために重要である。スラグホール側データと水面側データの対応・逆対応は、複数・データが異質な物理的データであったことを示している。このような異質なデータは、正しい診断のために決定的なパラメータである。
【0038】
積極的に動態を制御することが更に望ましい。その制御のために、動態の動的検出が行われる。次のように、データベースが作成される。そのデータベースは、第1TVカメラ7と第2TVカメラ8であるCCDカメラで捉える2次元の画像データとして作成される。図10は、その上にX−Y座標が設定されるCCDカメラの画素集合面を示している。仮想的に設定されている軸(Z方向)は、輝度レベルを示す。X軸、Y軸は、それぞれにそれらの目盛りが1〜256である。輝度は、Z軸上で、その目盛りが0〜255である。輝度レベルの電圧は、8BitA/D変換により0〜255に数値変換される。
【0039】
各画素の座標は、(X,Y)で表される。任意の画素の輝度(光量)をB(X,Y)で表す。X方向の1直線上(Yの値が固定)で輝度の微分D(X,Y)を次のように定義する。
D(1,Y)=B(1,Y)−B(6,Y)
D(2,Y)=B(2,Y)−B(7,Y)
D(250,Y)=B(251,Y)−B(256,Y)
【0040】
Yが固定された1直線上で、B(X,Y)は、図11(a)に示されるように、例示されている。この場合、D(X,Y)は、図11(b)に示される。D(X,Y)は、全てのYについて、あるDの値を境にしてその値より大きい領域とその値より小さい領域に分別すれば、スラグホールとその周辺の輝度分別領域は、図12(a)に示されるようになる。そのある値より大きい領域は、高輝度領域と呼ばれスラグホールの輝度領域と、それ以外の低輝度領域とから形成されている。
【0041】
ある適正な値でYを固定して、その時の輝度レベルが、同図(b)に示されている。その微分が、同図(c)に示されている。閾値が設定され、微分値がその閾値より大きい領域からその代表としてX座標が選定される。このようなX座標は、通常は2つが1対になる組として現れるはずである。正常時には、スラグは2本であるから、既述のように選定されるX座標は4つあるはずである。このように選定された1組のX座標の間隔が、1本のスラグの幅W1,W2である。
流動幅は、(W1+W2)で定義される。
【0042】
図13は、高輝度領域の面積の算出方法を示している。高輝度領域の全面積Sは、次のように定義される。
S=Σ(Wi).
ここでWiは、各X軸上の高輝度領域に属する画素数の総計である。全面積は、iについて、Wiが1から256まで足し加えられる。Y座標が50である場合、スラグの幅は、図14に示されるように、次式で表される。W50=(W1+W2)。スラグホールの幅は、Yが130であるところでは、W130で表されている。
【0043】
輝度変動量は、時間差分の絶対総和として、次のように定義される。ある時刻Tの各画素の輝度をB(X,Y)で表し、時刻(T+ΔT)の各画素の輝度をA(X,Y)で表せば、輝度変動量V(T)は、全画面又は有効エリアについて次式で示される時間微分として定義される。
V(T)=ΣΣ|A(X,Y)−B(X,Y)|.
ここで、ΣΣは、X、Yについて1から256まで足し加えることを示している。A,Bの値は、それぞれに、0(又は1)から255(又は256)までの整数値である。
【0044】
このように定義された輝度レベル(階調表示)、高輝度部面積、輝度変動量に基づいて、診断ロジックが更に詳しく形成される。図15は、興味領域ROI(region of interest)を定義している。第1興味領域ROI(1)は、スラグホール周辺部が上方部分になり水面側が下端になるような縦長の矩形領域である。第2興味領域ROI(2)は、スラグホール周辺域を含みスラグホールに属さない領域をなるべく含まないように設定される横長(円形状スラグホールは射軸投影によりCCD上には楕円形状に投影される)の矩形領域である。
【0045】
図16は、監視事象の他の実施の形態を示している。監視領域は、スラグホール部と水面部であるが、炉の事象として、スラグホール部と水面部の中間部にスラグ61が自然堆積し最終的に中間壁部が閉塞する可能性がある。図17は、監視位置と評価パラメータを示している。スラグホール部の評価パラメータは、高輝度部面積、スラグ本数(1)、スラグ幅、スラグタップ温度、開口部面積である。水面部の評価パラメータは、スラグ本数、輝度変動量である。図18に示されるように、各評価パラメータについて、規定値内範囲を規定する上限値Hiと下限値Lo設定されている。
【0046】
図19は、スラグを溶融するためのバーナー点火条件を示している。炉内の温度が低下した場合に固化するスラグは、バーナーにより溶融される。第2興味領域ROI(2)の輝度レベルが設定値B1よりも高い値である画素数がある数より少なくなれば、スラグ溶融バーナが点火される。第2興味領域ROI(2)の輝度レベルが設定値B1よりも高い値である画素数がある数より少なく、且つ、第1興味領域ROI(1)の輝度レベルが設定値B2よりも高い値である画素数がある数より多い場合は、窓汚れであると判断され、窓汚れ発生警報が出される。第1興味領域ROI(1)の輝度レベルが設定値B2よりも高い値である画素数がある数より少ない場合は、スラグホールが閉塞していると判断され、スラグホール閉塞警報が出される。
【0047】
図20は、水面監視(水)とスラグホール部監視(ス)との両面監視による判断ロジックの他の実施の形態を示している。その第1ロジックでは、水面監視(水)については、評価パラメータとしてスラグ本数(2)と輝度変動量が採択され、スラグホール部監視(ス)については、評価パラメータとしてスラグ本数(1)が採択されている。その第2ロジックでは、水面監視(水)については、評価パラメータとしてスラグ本数(2)が採択され、スラグホール部監視(ス)については、評価パラメータとして、第1興味領域ROI(1)の高輝度面積、スラグタップ部の温度、スラグ本数(1)、スラグ幅が採択されている。
【0048】
第1ロジックでは、スラグホール部に関して、スラグ本数(1)が零本であり、且つ、水面部に関して、スラグ本数(2)が零本であり、輝度変動量が零又はきわめて小さいある値より小さい場合、スラグの流動がない、と判断される。スラグ本数(1)が零本でなく、且つ、スラグ本数(2)が零本であり、輝度変動量が零又はきわめて小さいある値より小さい場合、中間壁にスラグが堆積してその中間壁が閉塞していると判断される。
【0049】
第2ロジックでは、スラグホール部に関して、第1興味領域ROI(1)の高輝度面積が規定値内であり、スラグタップ部の温度が規定値内であり、スラグ本数(1)が2本であり、スラグ幅が規定値内であり、且つ、水面部に関して、スラグ本数(2)が2本である場合、流動は安定しいると判断され、このような条件が満たされていない場合、流動は不安定であると判断される。
【0050】
図21は、スラグホール部のみの監視による評価ロジックを示している。スラグ本数(1)が零本であれば、これだけで流動なしと判断されてしまう。スラグ本数(1)が2本であり、第1興味領域ROI(1)の高輝度面積が規定値内であり、スラグタップ部の温度が規定値内であり、スラグ幅が規定値内であれば、流動は安定しいると判断され、これらの条件の1つが欠ければそれだけで、流動不安定と判断されてしまう。
【0051】
図22は、水面のみの監視による評価ロジックを示している。スラグ本数(2)が零本であり、且つ、輝度変動量が零又は零に近い数であれば、これだけで流動なしと判断することができる。スラグ本数(2)が2本であれば、これだけで、流動は安定しているとの判断は概ね正しい。逆に、スラグ本数(2)が2本でなければ、これだけで、流動は安定していないと判断することは概ね正しい。スラグホール部のスラグ本数は、水面部のスラグ本数に基づく判断の参酌パラメータであり、スラグホール部のスラグ幅を参酌することは、水面部のパラメータによる判断をより正確にする。
【0052】
添付写真の説明:
図23は、図3に対応して現実に撮影されたCCDカメラの実写真を示している。図23の写真は、その上段と下段の多様な組合せを例示するためのものであり、その上段と下段に表示されている時刻での対応を例示するためのもではない。図25に対応する図24は、その表示時刻がその時刻での対応を示すためのものではない。図7(A),(B)に対応する図25は、その表示時刻がその時刻での対応を示すためのものではない。図8(A),(B)に対応する図26は、その表示時刻がその時刻での対応を示すためのものではない。
【0053】
【発明の効果】
本発明によるガス化炉のスラグ動態の監視装置及びその監視方法は、水面の動態変化がシャープであることにより、診断が時間的に正確である。水面側データは、スラグホール側データとの突き合わせにより、確実なデータになる。
【0054】
本発明によるガス化炉のスラグ動態の検出装置は、CCDカメラの技術的特徴を利用することにより、スラグ動態の瞬間をデータベース化して、多様な時間的・空間的変動を計算により求めることができる。その動態を正確に把握することにより、単なる監視を越えて、積極的にスラグ流の適正化を行って、炉の動的制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明によるガス化炉のスラグ動態の監視装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。
【図2】図2は、図1の1点鎖線で連結する図である。
【図3】図3は、スラグホール周辺のスラグの動態を示す写真の画像である。
【図4】図4(A),(B),(C),(D)は、診断のためのロジックを示すロジック回路図である。
【図5】図5は、水面上のスラグの動態を示す写真の画像である。
【図6】図6は、診断ロジックにより診断される項目を示す表である。
【図7】図7(A),(B)は、流動安定時のスラグホール、水面の動態をそれぞれに示すカメラ画像である。
【図8】図8(A),(B)は、流動不安定時のスラグホール、水面の動態をそれぞれに示すカメラ画像である。
【図9】図9(A),(B),(C),(D),(E),(F)は、2系統の複数パラメータの変動の対応をそれぞれに示すグラフである。
【図10】図10は、座標系設定を示す射軸投影図である。
【図11】図11 (a),(b)は、画像データの処理をそれぞれに示すグラフである。
【図12】図12(a),(b),(c)は、画像データの他の処理をそれぞれに示すグラフである。
【図13】図13は、画像データの更に他の処理を示すグラフである。
【図14】図14は、画像データの更に他の処理をそれぞれに示すグラフである。
【図15】図15は、検出領域を示す射軸投影図である。
【図16】図16は、検出領域を示す正面断面図である。
【図17】図17は、監視・検出位置と評価パラメータの対応を示す表である。
【図18】図18は、検出結果を示すグラフである。
【図19】図19は、検出ロジックを示す論理チャートである。
【図20】図20は、更に他の検出ロジックを示す論理チャートである。
【図21】図21は、更に他の検出ロジックを示す論理チャートである。
【図22】図22は、更に他の検出ロジックを示す論理チャートである。
【図23】図23は、図3に代わるデジタルデータ化された写真である。
【図24】図24は、図5に代わるデジタルデータ化された写真である。
【図25】図25は、図7に代わるデジタルデータ化された写真である。
【図26】図26は、図8に代わるデジタルデータ化された写真である。
【符号の説明】
4…スラグホール
6…水面
7…第1カメラ
8…第2カメラ
29A…水面上の輝度変動(量)
37…診断ロジック
Claims (15)
- それの上にスラグが落下する水面の物理的データを得ること
からなるガス化炉のスラグ動態の監視方法。 - 請求項1において、更に、
スラグホール周辺の物理的データを得ること、
前記水面上の物理的データと前記スラグホール周辺の物理的データとに基づいてスラグの流動の安定性を判断すること
とからなることを特徴とするガス化炉のスラグ動態の監視方法。 - 請求項2において、
前記水面上の物理的データは、前記水面上の輝度データである
ことを特徴とするガス化炉のスラグ動態の監視方法。 - 請求項3において、更に、
前記輝度データから輝度変動量を計算すること
からなることを特徴とするガス化炉のスラグ動態の監視方法。 - 請求項4において、
前記水面上の物理的データは更にスラグの有無である
ことを特徴とするガス化炉のスラグ動態の監視方法。 - 請求項2において、
前記スラグホール周辺の物理的データは、流下するスラグの本数である
ことを特徴とするガス化炉のスラグ動態の監視方法。 - スラグホール周辺を監視するための第1カメラと、
それの上にスラグが落下する水面を監視するための第2カメラ
とからなるガス化炉のスラグ動態の監視装置。 - 請求項7において、更に、
スラグホールの中心域の温度を監視するための温度測定計
とからなることを特徴とするガス化炉のスラグ動態の監視装置。 - 請求項7において、更に、
前記第1カメラにより得られた画像データと前記第2カメラにより得られた画像データに基づいてスラグの流動性を判断するための診断ロジック
とからなることを特徴とするガス化炉のスラグ動態の監視装置。 - 請求項9において、更に、
前記第2カメラにより得られたデータから前記水面上の輝度変動を計算するための微分計算器
とからなることを特徴とするガス化炉のスラグ動態の監視装置。 - スラグの動的流れを2次元的に検出するためのCCDカメラと、
前記CCDカメラの画素単位で前記スラグの輝度を数値化するための計算機と、
数値化された前記輝度の空間微分を計算することにより前記スラグの本数を計算するための計算機
とからなるガス化炉のスラグ動態の検出装置。 - 請求項11において、
前記CCDカメラは、前記水面のスラグを撮影する
ことを特徴とするガス化炉のスラグ動態の検出装置。 - 請求項12において、更に、
他のCCDカメラからなり、
他の前記カメラは、スラグホール部を撮影する
ことを特徴とするガス化炉のスラグ動態の検出装置。 - 請求項13において、
他の前記CCDカメラの画素単位で前記スラグの他の輝度を数値化するための計算機と、
数値化された他の前記輝度の空間微分を計算することにより前記スラグの本数を計算するための計算機
とからなることを特徴とするガス化炉のスラグ動態の検出装置。 - 請求項12において、更に、
前記水面の時間的輝度の変動を計算するための計算機
からなることを特徴とするガス化炉のスラグ動態の検出装置。
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