JP4900562B2 - 粒子流量測定装置 - Google Patents
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Description
一方、循環する粒子が高温(例えば、800℃以上)である場合には、例えばダウンカマーへ冷媒パルスを送り、当該冷媒により温度低下した粒子が下流へ移動する速度、或いは粒子の温度変化等を測定して粒子流量を求める方法が知られている(特許文献1〜3等参照)。また、その他にも、ライザとダウンカマーの頂部間のダクト内にレーザ照射して光の減衰を測定する方法(特許文献4参照)や当該ダクトの圧力損失を測定する方法(特許文献5参照)等が知られている。
また、上記特許文献4に開示されたレーザ照射する方法の場合には、当該方法は現実には希薄流動にしか使用することができず、粒子流量が多い場合には応用が難しいという問題がある。
また、上記常温における粒子流量の測定方法の場合には、測定精度が高く信頼性も高いという利点がある一方、開閉型ダンパや逆Y型分流ダンパが直接的に高温の粒子に接触し続けることになるため、熱劣化し易く、高温の粒子に対してはそのまま利用できないという問題がある。
この際、分流ダンパは粒子通路側に切り換えられているときにおいてダンパ板及び回転軸が高温の粒子に接しないよう粒子通路からオフセットして配置されており、また分流ダンパはバイパス通路側に切り換えられても回転軸に設けられたダンパ冷却手段により冷却されるので、分流ダンパの熱劣化が防止される。特に、回転軸を粒子通路の外殻に軸支する当該軸支部分は主として気密性を確保すべくシール材が適用されている場合が多いのであるが、かかるシール材の熱劣化が防止される。
請求項2の粒子流量測定装置では、請求項1において、前記粒子堆積手段は、前記バイパス通路の連通と遮断を行う開閉型ダンパからなり、該開閉型ダンパを閉作動させて前記バイパス通路を遮断することで前記高温の粒子を該開閉型ダンパ上に一時的に堆積させることを特徴とする。
これより、粒子の堆積高さを目視により計測するという簡単な構成でありながら、粒子流量が精度よく且つ信頼性高く測定される。
請求項5の粒子流量測定装置では、請求項4において、前記開閉型ダンパは温度検出手段を有し、前記粒子堆積手段は、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度以下のとき、前記第2開閉型ダンパを閉作動させて前記バイパス通路を遮断する一方、前記開閉型ダンパを開作動させることを許容することを特徴とする。
請求項6の粒子流量測定装置では、請求項4または5において、前記粒子流量測定手段は、前記粒子堆積手段により前記開閉型ダンパ上に堆積させられた前記高温の粒子の堆積高さを計測する堆積高さ計測手段を含み、さらに、該堆積高さ計測手段により計測した堆積高さに基づき粒子流量を測定することを特徴とする。
これにより粒子流量がより一層精度よく且つ信頼性高く測定される。
請求項7の粒子流量測定装置では、請求項6において、前記堆積高さ計測手段は、前記バイパス通路の外殻に設けられたスケール付き透明ウィンドウであることを特徴とする。
これより、粒子の堆積高さを目視により計測するという簡単な構成でありながら、粒子流量が精度よく且つ信頼性高く測定される。
請求項2の粒子流量測定装置によれば、粒子が高温であっても、粒子堆積手段が開閉型ダンパである場合において、分流ダンパや開閉型ダンパの熱劣化を防止しつつ、粒子流量をオンラインで精度よく且つ信頼性高く測定することができる。
請求項6の粒子流量測定装置によれば、堆積圧計測手段と堆積高さ計測手段とを併用することにより、粒子流量をより一層精度よく且つ信頼性高く測定することができる。
請求項7の粒子流量測定装置によれば、目視による粒子の堆積高さに基づいて粒子流量をオンラインで容易にして精度よく且つ信頼性高く測定することができる。
本発明に係る粒子流量測定装置は、粒子ハンドリング装置、例えばライザ(高速流動層)において上昇した高温(例えば、800℃以上)の粒子(流動熱媒体等)をダウンカマー(流通路)を介して循環させるシステムにおいて、当該システム内を流動する高温の粒子の流量を測定すべく設けられる。詳しくは、当該粒子流量測定装置は、測定が比較的容易である等の理由からダウンカマーに設置される。以下、本発明に係る粒子流量測定装置の詳細について説明する。
図1を参照すると、本発明の第1実施例に係る粒子流量測定装置の全体構成が概略図で示されており、以下、同図に基づき説明する。
同図に示すように、ダウンカマー(粒子通路)10からは当該ダウンカマー10をバイパスするようにしてバイパス管(バイパス通路)20が分岐しており、当該バイパス管20の終端は再びダウンカマー10に合流している。
分流ダンパ40は、管状の回転軸42に矩形形状のダンパ板44の一辺が固定されて構成されている。詳しくは、上記ダンパ格納部30の一対の側壁34、36には、張出部32の下部に位置して回転軸42の貫通する一対の貫通孔34a、36aが穿設され、貫通孔34aの周縁には先端が封鎖された軸受35が回転軸42の一端を軸支可能に接合されており、一方、貫通孔36aの周縁には管状の軸受37が回転軸42の他端近傍を軸支可能に接合されており、分流ダンパ40の回転軸42はこれら軸受35、37に回転自在に支持されている。より詳しくは、回転軸42と軸受35、37との間にはダウンカマー10内を気密に保持すべく或いは回転軸42の回転を滑らかにすべくシール材が充填或いは挿入されている。
また、回転軸42の下方には、分流ダンパ40をバイパス管20流通側に切り換えたときにおいて粒子がダウンカマー10側に落下しないようにするための粒子落下防止板46が設けられている。
また、図1に示すように、バイパス管20にはダウンカマー10と平行をなす測定管部22が設けられており、当該測定管部22の下部には、バイパス管20の連通と遮断とを切り換え可能なバタフライバルブ(開閉型ダンパ、粒子堆積手段)24が配設されている。詳しくは、バタフライバルブ24は回転軸25がバイパス管20の外周壁に上記分流ダンパ40と同様のシール材を介して軸支されており、当該回転軸25の終端にはハンドル26が取り付けられている。これにより、オペレータがバタフライバルブ24を適宜開閉操作することにより、バイパス管20の連通と遮断とを切り換えることができる。つまり、バタフライバルブ24を閉操作することで(図示の状態)、高温の粒子の流通をバタフライバルブ24で堰き止め、当該高温の粒子を測定管部22内において当該バタフライバルブ24上に堆積させることが可能である。それ故、バタフライバルブ24は高温の粒子の重みに耐えるよう十分な強度を有して構成されている。
さらに、図1に示すように、測定管部22の内部には、特にバタフライバルブ24の近傍に集中して水管60が粒子の流路を阻害しない範囲で例えば葛折り状に配設されている(粒子冷却手段)。当該水管60は、冷却水が上述した冷却水循環装置(図示せず)から供給され且つ当該冷却水循環装置に返戻されるよう構成されている。これより、バタフライバルブ24上に堆積した高温の粒子を冷却水との熱交換により冷却することが可能である。
また、図1中の符号65は、バイパス管20内における粒子の詰まりを防止すべくバイパス管20内にガス(当該システムで使用するガス)を噴射するノズルである。
粒子流量の測定が必要である場合には、通常時にはダウンカマー10流通側(実線で示す状態)に位置している分流ダンパ40を一定時間に亘りバイパス管20流通側(破線で示す状態)に切り換える。同時に、通常時には開状態にあるバタフライバルブ24を閉側に操作する。
このように高温の粒子が測定管部22内でバタフライバルブ24上に堆積すると、堆積した粒子の高さ(堆積高さ)を透明ウィンドウ23で確認でき、その高さをスケールで計測することが可能である。具体的には、スケールの値に基づいて粒子重量を計測することが可能である。これにより、一定時間に流れる粒子流量を粒子の堆積高さに基づいて容易にして精度よく且つ信頼性高く測定することができる。
しかしながら、本発明の粒子流量測定装置では、分流ダンパ40はダンパ格納部30のダウンカマー10からバイパス管20側にオフセットした張出部32に配設されており、これより、分流ダンパ40がダウンカマー10流通側(実線で示す状態)に切り換えられているときには、分流ダンパ40は張出部32に収納された状態にあり、高温の粒子との接触が回避されて分流ダンパ40の熱劣化が防止される。
さらに、バタフライバルブ24についても、同様に、高温環境下(例えば、800℃以上)においては部材自体が熱変形したりシール材が変質したりして熱劣化するおそれがある。
このように、本発明の第1実施例に係る粒子流量測定装置によれば、ダウンカマー10内を降下する粒子が高温であっても、分流ダンパ40やバタフライバルブ24の熱劣化を防止しつつ、粒子流量をオンラインで容易にして精度よく且つ信頼性高く測定することができる。
次に、第2実施例を説明する。
図5を参照すると、本発明の第2実施例に係る粒子流量測定装置の全体構成が概略図で示されており、以下、同図に基づき説明する。なお、上記第1実施例に係る粒子流量測定装置と同一部分については同一符号を付して説明を省略し、第1実施例と異なる部分についてのみ説明する。
上記第1実施例の場合と同様、粒子流量の測定が必要である場合には、通常時にはダウンカマー10流通側(実線で示す状態)にある分流ダンパ40を一定時間に亘りバイパス管20流通側(破線で示す状態)に切り換える。同時に、通常時には開状態にあるバタフライバルブ24を閉側に操作する。
このように、本発明の第2実施例に係る粒子流量測定装置によれば、ダウンカマー10内を降下する粒子が高温であっても、分流ダンパ40やバタフライバルブ24さらには圧力センサ70の熱劣化を防止しつつ、粒子流量をオンラインで精度よく且つ信頼性高く測定することができる。
なお、上記同様、粒子流量の測定が終了した場合には、バタフライバルブ27を開側に操作し、分流された粒子をダウンカマー10へ戻すようにする。
次に、第3実施例を説明する。
当該第3実施例は基本的に上記第1実施例と第2実施例とを組み合わせたものであり、測定管部22のスリット22aには透明ウィンドウ(耐熱ガラス等)23が嵌合され、スリット22aの周縁には粒子の流れ方向にスケールが刻設されている。
従って、当該第3実施例に係る粒子流量測定装置によれば、冷却されバタフライバルブ27上に堆積した粒子の圧力を圧力センサ70の熱劣化なく当該圧力センサ70によって良好に計測することができるとともに、堆積した粒子の高さを透明ウィンドウ23で確認し、その高さをスケールでも計測し検証することができ、一定時間に流れる粒子流量を粒子の堆積圧のみならず粒子の堆積高さに基づいてより一層精度よく且つ信頼性高く測定することができる。
例えば、上記各実施例では、分流ダンパ40及びバタフライバルブ24、27をオペレータが手動で操作する場合を例に説明したが、これら分流ダンパ40やバタフライバルブ24、27を各々アクチュエータで作動可能に構成するようにしてもよい。また、これら分流ダンパ40やバタフライバルブ24、27に取り付けたアクチュエータや圧力センサ70、熱電対72等を電子制御装置と電気的に接続し、上記各作用を当該電子制御装置によって全自動で実施するようにしてもよい。
20 バイパス管(バイパス通路)
22 測定管部
23 透明ウィンドウ(スケール付き透明ウィンドウ、堆積高さ計測手段、粒子流量測定手段)
24 バタフライバルブ(開閉型ダンパ、粒子堆積手段)
27 バタフライバルブ(第2開閉型ダンパ、粒子堆積手段)
30 ダンパ格納部
32 張出部
40 分流ダンパ
42 回転軸
44 ダンパ板
50 水管(ダンパ冷却手段)
60 水管(粒子冷却手段)
70 圧力センサ(堆積圧計測手段、粒子流量測定手段)
72 熱電対(温度検出手段)
Claims (7)
- 粒子通路内を降下する高温の粒子の流量を測定する粒子流量測定装置であって、
前記粒子通路をバイパスするよう分岐して設けられたバイパス通路と、
前記粒子通路と前記バイパス通路との分岐部に設けられ、前記粒子の流路を前記粒子通路側と前記バイパス通路側とに切り換える分流ダンパと、
前記バイパス通路に設けられ、前記分流ダンパを前記バイパス通路側に切り換えたときに前記高温の粒子を前記バイパス通路内に一時的に堆積させる粒子堆積手段と、
前記粒子堆積手段により堆積した前記高温の粒子の堆積高さを計測する堆積高さ計測手段により計測した堆積高さに基づき粒子流量を測定する粒子流量測定手段とを備え、
前記分流ダンパは、ダンパ板を前記粒子通路の外殻に軸支された回転軸回りに回動させるものであり、前記粒子の流路を前記粒子通路側に切り換えたときにこれらダンパ板及び回転軸が前記高温の粒子に接しないよう前記粒子通路からオフセットして配置されるとともに、前記回転軸にダンパ冷却手段を有し、
前記バイパス通路に、前記粒子堆積手段により前記バイパス通路内に堆積した前記高温の粒子を冷却する粒子冷却手段が設けられていることを特徴とする粒子流量測定装置。 - 前記粒子堆積手段は、前記バイパス通路の連通と遮断を行う開閉型ダンパからなり、該開閉型ダンパを閉作動させて前記バイパス通路を遮断することで前記高温の粒子を該開閉型ダンパ上に一時的に堆積させることを特徴とする、請求項1記載の粒子流量測定装置。
- 前記堆積高さ計測手段は、前記バイパス通路の外殻に設けられたスケール付き透明ウィンドウであることを特徴とする、請求項1または2記載の粒子流量測定装置。
- 粒子通路内を降下する高温の粒子の流量を測定する粒子流量測定装置であって、
前記粒子通路をバイパスするよう分岐して設けられたバイパス通路と、
前記粒子通路と前記バイパス通路との分岐部に設けられ、前記粒子の流路を前記粒子通路側と前記バイパス通路側とに切り換える分流ダンパと、
前記バイパス通路に設けられ、前記バイパス通路の連通と遮断を行う開閉型ダンパ及び前記粒子の流れ方向で見て前記開閉型ダンパの下流で前記バイパス通路の連通と遮断を行う第2開閉型ダンパからなり、前記分流ダンパを前記バイパス通路側に切り換えたときに前記開閉型ダンパを閉作動させて前記バイパス通路を遮断することで前記高温の粒子を該開閉型ダンパ上に一時的に堆積させた後、前記第2開閉型ダンパを閉作動させて前記バイパス通路を遮断する一方、前記開閉型ダンパを開作動させて前記粒子をさらに前記第2開閉型ダンパ上に一時的に堆積させる粒子堆積手段と、
前記粒子堆積手段により前記第2開閉型ダンパ上に堆積した粒子の堆積圧を該第2開閉型ダンパ上に設けた圧力センサで計測する堆積圧計測手段により計測した堆積圧に基づき粒子流量を測定する粒子流量測定手段とを備え、
前記分流ダンパは、ダンパ板を前記粒子通路の外殻に軸支された回転軸回りに回動させるものであり、前記粒子の流路を前記粒子通路側に切り換えたときにこれらダンパ板及び回転軸が前記高温の粒子に接しないよう前記粒子通路からオフセットして配置されるとともに、前記回転軸にダンパ冷却手段を有し、
前記バイパス通路に、前記粒子堆積手段により前記バイパス通路内に堆積した前記高温の粒子を冷却する粒子冷却手段が設けられていることを特徴とする粒子流量測定装置。 - 前記開閉型ダンパは温度検出手段を有し、
前記粒子堆積手段は、前記温度検出手段により検出される温度が所定温度以下のとき、前記第2開閉型ダンパを閉作動させて前記バイパス通路を遮断する一方、前記開閉型ダンパを開作動させることを許容することを特徴とする、請求項4記載の粒子流量測定装置。 - 前記粒子流量測定手段は、前記粒子堆積手段により前記開閉型ダンパ上に堆積させられた前記高温の粒子の堆積高さを計測する堆積高さ計測手段を含み、さらに、該堆積高さ計測手段により計測した堆積高さに基づき粒子流量を測定することを特徴とする、請求項4または5記載の粒子流量測定装置。
- 前記堆積高さ計測手段は、前記バイパス通路の外殻に設けられたスケール付き透明ウィンドウであることを特徴とする、請求項6記載の粒子流量測定装置。
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2005
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