JP6154166B2 - Method and system for quickly detecting clogging in piping or adhesion of deposits on wall surface, and use thereof - Google Patents
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Description
本発明は、管内に流体を流している際に生じた配管内の詰まり若しくは配管内の壁面への付着物の付着、又はその詰まり若しくは付着の位置を迅速に検知する方法及びシステム、並びに、配管内の詰まり又は配管内の壁面に付着した付着物の除去方法及びシステム、並びに前記システムの利用に関する。 The present invention relates to a method and system for quickly detecting clogging in a pipe generated when a fluid is flowing in a pipe, adhesion of a deposit to a wall surface in the pipe, or the position of the clogging or adhesion, and pipe TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method and system for removing deposits adhering to an inner clog or a wall surface in a pipe, and use of the system.
従来、含水性バイオマス(焼酎残渣、採卵鶏糞等)を超臨界水でガス化する技術において、バイオマスを超臨界水でガス化することによって得られた生成物の熱を利用して、超臨界水でガス化される含水性バイオマス又は該バイオマスのスラリー体を加熱する二重管式熱交換器を備えた超臨界水ガス化システムが開発されている(例えば、特許文献1及び2参照)。 Conventionally, in a technology for gasifying hydrous biomass (shochu residue, egg-laying chicken dung, etc.) with supercritical water, the heat of the product obtained by gasifying biomass with supercritical water is used to make supercritical water. A supercritical water gasification system including a double-pipe heat exchanger that heats hydrous biomass gasified in the above or a slurry body of the biomass has been developed (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
しかしながら、上述のような超臨界水ガス化システムにおいては、ガス化の際に触媒として使用される活性炭の微細粉末やガス化の際に生成されるタールなどによって二重管式熱交換器の二重管における外管と内管との間に閉塞が生じる場合がある。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、管内に流体を流している際に生じた配管内の詰まり若しくは配管内の壁面への付着物の付着、又はその詰まり若しくは付着の位置を迅速に検知することができる方法及び配管システム、並びに、配管内の詰まり又は配管内の壁面に付着した付着物を迅速に除去することができる方法及び配管システム、並びに、前記配管システムの用途を提供することを目的とする。
However, in the supercritical water gasification system as described above, a double-pipe heat exchanger is made of fine powder of activated carbon used as a catalyst during gasification or tar generated during gasification. A blockage may occur between the outer tube and the inner tube in the heavy tube.
The present invention has been made in view of the above problems, and shows the position of clogging in a pipe generated when a fluid is flowing in a pipe or adhesion of an adhering substance to a wall surface in the pipe, or the position of the clogging or adhesion. Provided are a method and a piping system capable of quickly detecting, a method and a piping system capable of quickly removing clogging in a pipe or a deposit attached to a wall surface in the pipe, and an application of the pipe system The purpose is to do.
上記課題を解決するために、本発明に係る方法は、配管内の詰まり又は配管内の壁面への付着物の付着を検知する方法であって、前記配管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測する工程と、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を解析する工程と、を含む。 In order to solve the above-mentioned problems, the method according to the present invention is a method for detecting clogging in a pipe or adhesion of a deposit on a wall surface in the pipe, which is provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the pipe. A process for measuring vibrations detected by a plurality of vibration detection sensors, each measured vibration value, and a vibration value measured when there is no clogging in the pipe or adhesion of deposits on the wall in the pipe And analyzing a change in vibration.
また、本発明に係る方法は、配管内の詰まり又は配管内の壁面に付着した付着物を除去する方法であって、前記配管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測する工程と、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を解析する工程と、振動の変化を解析することによって振動の変化が検知された場合に、振動の変化が検知された振動検出センサ近傍の上流から薬液を注入する工程と、を含む。 Further, the method according to the present invention is a method for removing clogs in a pipe or deposits adhering to a wall surface in the pipe, which are detected by a plurality of vibration detection sensors provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the pipe. Change of vibration by comparing each measured vibration value with each measured vibration value and the vibration value measured when there is no clogging in the pipe or adhesion of deposits to the wall in the pipe And a step of injecting a chemical from the vicinity of the vibration detection sensor where the change in vibration is detected when the change in vibration is detected by analyzing the change in vibration.
さらに、本発明に係る方法は、配管内の詰まり又は配管内の壁面への付着物の付着の位置を検知する方法であって、管内を流体が流れる配管の外周面に振動/衝撃を定期的又はランダムに加える工程と、前記配管に加えた振動/衝撃により、前記配管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測する工程と、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を解析する工程と、を含む。 Furthermore, the method according to the present invention is a method for detecting the position of clogging in a pipe or the adhesion of a deposit on a wall surface in the pipe, and periodically applying vibration / impact on the outer peripheral surface of the pipe through which the fluid flows. Alternatively, a step of adding at random, a step of measuring vibrations detected by a plurality of vibration detection sensors provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the pipe due to vibration / impact applied to the pipe, and each vibration value measured And a step of analyzing a change in vibration by comparing with a vibration value measured when clogging in the pipe or adhesion of a deposit to the wall surface in the pipe does not occur.
また、本発明に係る方法は、配管内の詰まり又は配管内の壁面に付着した付着物を除去する方法であって、管内を流体が流れる配管の外周面に振動/衝撃を定期的又はランダムに加える工程と、前記配管に加えた振動/衝撃により、前記配管の外周面の複数ヵ所に設置された複数の振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測する工程と、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を解析する工程と、振動の変化を解析することによって振動の変化が検知された場合に、振動の変化が検知された振動検出センサ近傍の上流から薬液を注入する工程と、を含む。 Further, the method according to the present invention is a method for removing clogs in a pipe or deposits adhering to a wall surface in the pipe, and periodically or randomly applying vibration / impact to the outer peripheral surface of the pipe through which the fluid flows in the pipe. An adding step, a step of measuring vibrations detected by a plurality of vibration detection sensors installed at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the pipe due to vibration / impact applied to the pipe, each measured vibration value, and piping The process of analyzing the vibration change by comparing the vibration value measured when there is no clogging or adhesion of deposits to the wall in the pipe, and the vibration change by analyzing the vibration change A step of injecting a chemical from the upstream in the vicinity of the vibration detection sensor in which a change in vibration is detected.
上記振動検出センサは、例えば、光ファイバなどである。 The vibration detection sensor is, for example, an optical fiber.
本発明に係る配管システムは、管内を流体が流れる配管と、前記配管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサと、各振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測し、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を検知する振動検知装置と、を備える。 The piping system according to the present invention measures and measures the piping through which the fluid flows, the plurality of vibration detection sensors provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the piping, and the vibration detected by each vibration detection sensor. A vibration detection device that detects a change in vibration by comparing each vibration value with a vibration value measured when the pipe is not clogged or a deposit is not attached to a wall surface in the pipe.
また、本発明に係る配管システムは、管内を流体が流れる配管と、前記配管の外周面に振動又は衝撃を定期的又はランダムに加える振動/衝撃手段と、前記配管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサと、前記振動/衝撃手段が前記配管に加えた振動又は衝撃により、各振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測し、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を検知する振動検知装置と、を備える。 Further, the piping system according to the present invention is provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the pipe, a pipe through which fluid flows in the pipe, vibration / impact means for periodically or randomly applying vibration or shock to the outer peripheral surface of the pipe. The vibrations detected by the vibration detection sensors are respectively measured by the vibrations or shocks applied to the pipe by the vibration / impact means, and the measured vibration values and clogging in the pipe And a vibration detection device that detects a change in vibration by comparing with a vibration value measured when no deposits adhere to the wall surface in the pipe.
前記振動/衝撃手段は、例えば、超音波振動子を備えた超音波発振器などである。また、前記振動検出センサは、例えば、光ファイバなどである。 The vibration / impact means is, for example, an ultrasonic oscillator provided with an ultrasonic transducer. The vibration detection sensor is, for example, an optical fiber.
上記配管システムにおいて、配管には、各振動検出センサの上流側に薬液注入部がそれぞれ設けられ、前記振動検知装置が振動の変化を解析することによって振動の変化を検知した場合に、振動の変化が検出された振動検出センサ近傍の上流側の前記薬液注入部から詰まりや付着物を除去するための薬液を注入することとしてもよい。 In the above piping system, the pipe is provided with a chemical injection part on the upstream side of each vibration detection sensor, and the vibration change is detected when the vibration detection device detects the vibration change by analyzing the vibration change. It is good also as inject | pouring the chemical | medical solution for removing clogging and a deposit | attachment from the said chemical | medical solution injection | pouring part of the upstream of the vibration detection sensor vicinity from which this was detected.
なお、上記配管は、内管と外管とからなる二重管である場合、外管に薬液注入部を設けることとする。 In addition, when the said piping is a double tube which consists of an inner tube and an outer tube, suppose that a chemical | medical solution injection | pouring part is provided in an outer tube.
本発明に係る超臨界水によるバイオマスガス化システムは、バイオマスに非金属系触媒を懸濁した懸濁液に懸濁させた前記非金属系触媒を触媒として、374℃以上の温度、及び22.1MPa以上の圧力の条件下で前記バイオマスを熱水処理する反応器と、前記懸濁液を、前記反応器に供給する手段と、前記反応器から排出された、生成ガス及び水を含む排出物の熱を利用して、前記懸濁液を予熱する二重管式熱交換器と、前記二重管式熱交換器における外管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサと、各振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測し、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を検知する振動検知装置と、を備える。 The biomass gasification system using supercritical water according to the present invention uses the non-metallic catalyst suspended in a suspension of non-metallic catalyst suspended in biomass as a catalyst at a temperature of 374 ° C. or higher, and 22. A reactor for hydrothermally treating the biomass under conditions of a pressure of 1 MPa or more, a means for supplying the suspension to the reactor, and an exhaust gas containing product gas and water discharged from the reactor A double-tube heat exchanger that preheats the suspension using the heat of the plurality of vibration detection sensors provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the outer tube in the double-tube heat exchanger; Measure the vibration detected by each vibration detection sensor and compare each measured vibration value with the vibration value measured when there is no clogging in the piping or adhesion of deposits to the wall in the piping And a vibration detection device that detects a change in vibration, Obtain.
また、本発明に係る超臨界水によるバイオマスガス化システムは、バイオマスに非金属系触媒を懸濁した懸濁液に懸濁させた前記非金属系触媒を触媒として、374℃以上の温度、及び22.1MPa以上の圧力の条件下で前記バイオマスを熱水処理する反応器と、前記懸濁液を前記反応器に供給する手段と、前記反応器から排出された、生成ガス及び水を含む排出物の熱を利用して、前記懸濁液を予熱する二重管式熱交換器と、前記二重管式熱交換器における外管の外周面に振動/衝撃を定期的又はランダムに加える振動/衝撃手段と、前記外管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサと、前記振動/衝撃手段が前記外管に加えた振動/衝撃により、各振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測し、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を検知する振動検知装置と、を備える。 Moreover, the biomass gasification system using supercritical water according to the present invention uses the nonmetallic catalyst suspended in a suspension in which a nonmetallic catalyst is suspended in biomass as a catalyst, a temperature of 374 ° C. or higher, and A reactor for hydrothermally treating the biomass under a pressure condition of 22.1 MPa or more, a means for supplying the suspension to the reactor, and a discharge containing the product gas and water discharged from the reactor A double-pipe heat exchanger that preheats the suspension using the heat of the object, and vibration that periodically or randomly applies vibration / impact to the outer peripheral surface of the outer pipe in the double-pipe heat exchanger / Vibration means, a plurality of vibration detection sensors provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the outer tube, and vibration detected by each vibration detection sensor due to vibration / impact applied by the vibration / impact means to the outer tube And measure each vibration value And a vibration detecting device for detecting a change in vibration by comparing the measured vibration value when the adhesion of deposit to the wall surface of the clogging or the pipe in the pipe does not occur.
上記二重管式熱交換器における外管には、各振動検出センサ近傍の上流側に薬液注入部がそれぞれ設けられ、前記振動検出装置が振動の変化を解析することによって振動の変化を検知した場合に、振動の変化が検出された振動検出センサの上流側の薬液注入部から詰まりや付着物を除去するための薬液を注入することとしてもよい。
The outer pipe in the double pipe heat exchanger is provided with a chemical injection part on the upstream side in the vicinity of each vibration detection sensor, and the vibration detection device detects the change in vibration by analyzing the change in vibration. In this case, a chemical solution for removing clogging or deposits may be injected from the chemical solution injection unit on the upstream side of the vibration detection sensor in which a change in vibration is detected.
本発明によれば、管内に流体を流している際に生じた配管内の詰まり若しくは配管内の壁面への付着物の付着、又はその詰まり若しくは付着の位置を迅速に検知することができる方法及び配管システム、並びに、配管内の詰まり又は配管内の壁面に付着した付着物を迅速に除去することができる方法及び配管システム、並びに、前記配管システムの用途を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the method which can detect rapidly the clogging in the pipe | tube produced when flowing the fluid in a pipe | tube, the adhesion of the deposit | attachment to the wall surface in a pipe | tube, or the position of the clogging or adhesion, and It is possible to provide a piping system, a method and a piping system capable of quickly removing clogging in the piping or deposits attached to the wall surface in the piping, and use of the piping system.
以下、本発明の好ましい実施形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明の目的、特徴、利点、及びそのアイデアは、本明細書の記載により、当業者には明らかであり、本明細書の記載から、当業者であれば、容易に本発明を再現できる。以下に記載された発明の実施の形態及び図面等は、本発明の好ましい実施態様を示すものであり、例示又は説明のために示されているのであって、本発明をそれらに限定するものではない。本明細書で開示されている本発明の意図ならびに範囲内で、本明細書の記載に基づき、様々に修飾ができることは、当業者にとって明らかである。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The objects, features, advantages, and ideas of the present invention will be apparent to those skilled in the art from the description of the present specification, and those skilled in the art can easily reproduce the present invention from the description of the present specification. it can. DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments and drawings of the invention described below show preferred embodiments of the present invention and are shown for illustration or explanation, and are not intended to limit the present invention thereto. Absent. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made based on the description of the present specification within the spirit and scope of the present invention disclosed herein.
==配管システムの構成==
本発明に係る配管システムは、流体を流れる配管内において詰まりが生じたり、配管内の壁面に付着物が付着したりする場合において、その詰まり又は付着を迅速に検知したり、その詰まり又は付着の位置を迅速に検知したり、詰まりや付着物を迅速かつ効率的に除去するのに有用である。以下の実施形態においては、配管システムにおける配管が、内管と外管からなる二重配管であって、外管と内管との間に流れる流体が詰まりを生じさせたり、付着物を形成させたりする場合について説明するが、配管は、単管からなるものであっても、3以上の管からなる多重管(ただし、最も外側の空間に流れる流体が詰まりを生じさせたり、付着物を形成させたりする場合に限る。)であってもかまわない。
== Configuration of piping system ==
In the piping system according to the present invention, when clogging occurs in the piping through which the fluid flows or when deposits adhere to the wall surface in the piping, the clogging or adhesion can be detected quickly, or the clogging or adhesion can be detected. It is useful for detecting the position quickly and removing clogs and deposits quickly and efficiently. In the following embodiments, the piping in the piping system is a double piping composed of an inner tube and an outer tube, and the fluid flowing between the outer tube and the inner tube causes clogging or formation of deposits. However, even if the pipe is made of a single pipe, multiple pipes consisting of three or more pipes (however, the fluid flowing in the outermost space may cause clogging or form deposits) It may be limited to the case of letting it go.)
図1に、本発明の一実施形態として説明する配管システムの概略構成を示す。図1に示すように、本発明に係る配管システム100は、配管10、振動/衝撃装置20、複数の振動検出センサ30、振動計測器40、振動解析装置50などを備える。配管10は、外管1と内管2から構成されている。振動/衝撃装置20は、配管10(外管1)の外周面に定期的又はランダムに一定の振動/衝撃を加えるものである。振動/衝撃装置20としては、例えば、超音波振動子、水晶振動子などを備えた既存の発振器を用いることができる。なお、振動/衝撃装置20は、配管10の外周面のどの位置に設けてもよく、また、1又は複数台設置してもよい。なお、配管10の外管1は、振動/衝撃装置20による振動/衝撃を伝えやすい材料、例えば、金属などによって構成されている。
In FIG. 1, schematic structure of the piping system demonstrated as one Embodiment of this invention is shown. As shown in FIG. 1, a
振動検出センサ30は、振動/衝撃装置20によって配管10(外管1)に加えられた振動/衝撃を検出するセンサである。本実施の形態においては、振動検出センサ30として光ファイバを用い、配管10の外周面に螺旋状に巻き付けることとしているが、光ファイバの代わりに加速度ピックアップなどの既存のセンサを用いて配管10の外周面に設置してもよい。なお、振動検出センサ30は、配管10の外周面に一定間隔で複数ヵ所に設けてもよいが、詰まりが発生しやすい部分又は付着物が付着しやすい部分、例えば、管の屈曲部や管の溶接部分などに複数ヵ所設けてもよい。
The
振動計測器40は、各振動検出センサ30で検出した振動(例えば、振幅や周波数など)をそれぞれ計測する機器である。本実施の形態においては、複数の振動検出センサ30に対して1台の振動計測器40を設けることとしているが、各振動検出センサ30に対して振動計測器40をそれぞれ設けてもよい。振動解析装置50は、振動計測器40で計測された振動の値(例えば、振幅値や周波数値など)を、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値と比較し、振動の変化を解析するものである。振動解析装置50が、解析することにより振動の変化を検知した場合には、例えば、「振動の変化を検知した振動検出センサ30の位置」と、「配管内(外管と内管との間の流路内)に詰まりや配管内の壁面(外管と内管との間の壁面)への付着物の付着が生じていること」をメールにて通知したり、ディスプレイに表示したり、警告音を発したりするなどして、管理者に報告する。なお、本実施の形態においては、配管システム100に、振動計測器40及び振動解析装置50を設けることとしているが、振動計測器40及び振動解析装置50の機能、すなわち、振動/衝撃装置20が配管10に加えた振動又は衝撃により、各振動検出センサ30が検出した振動をそれぞれ計測し、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を検知する機能を備える振動検知装置を設けてもよい。
The vibration measuring
以上のように、本発明に係る配管システム100は、配管10に、振動/衝撃装置20、複数の振動検出センサ30、振動計測器40、振動解析装置50などを設けることにより、管内に流体を流している際に生じた配管内の詰まり又は配管内の壁面への付着物の付着を迅速に検知することができるだけでなく、その詰まりや付着の位置を検知(特定)することができるようになる。
As described above, the
なお、上述の実施形態においては、配管システム100に振動/衝撃装置20を設け、振動/衝撃装置20によって配管10(外管1)に加えられた振動/衝撃を振動検出センサ30で検出することとしているが、配管システム100に振動/衝撃装置20を設けないで、外管1と内管2との間の流路を流れる流体の流動によって外管1に加えられた振動を振動検出センサ30で検出することとしてもよい。
In the above-described embodiment, the vibration /
また、本実施の形態においては、図1に示すように、配管システム100の配管10における外管1に対して、各振動検出センサ30の上流側(流体の流れに対して上流側)に薬液注入部3がそれぞれ設けられており、振動解析装置50が振動の変化(異常な振動)を検知した場合、すなわち、内管2と外管1との間の流路において、非金属系触媒(例えば、活性炭)の微細粉末、ガス化反応時に生成されたタールなどによる詰まり、あるいは、該流路における管内の壁面への付着物の付着を検知した場合に、振動の変化が認められた部分(振動の変化が検出された部分)に設けられた振動検出センサ30の上流側の薬液注入部3から、外管と内管との間の流路に、詰まりや付着物を除去するための薬液を注入することができるようになっている。なお、上記薬液の注入は、振動解析装置50が薬液注入装置に薬液の注入を行うための信号を送信することにより行われるようにしてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the chemical solution is located upstream of each vibration detection sensor 30 (upstream with respect to the fluid flow) with respect to the outer pipe 1 in the
以上のように、本発明に係る配管システム100において、配管10に薬液注入部3を設けて、配管内の詰まりや配管内の壁面への付着物の付着を検知した場合に、上記薬液を配管内に注入することにより、配管内の詰まりや配管内の壁面への付着物の付着を迅速に除去することができるようになる。また、ピンポイントで薬液を注入することから、少量の薬液によって付着物等を効率よく除去することができ、もって、配管金属の薬液による腐食を抑制することが可能となる。なお、上述の配管システム100において、少なくとも内管2を、熱伝導性及び耐熱性に優れた金属などの材料によって作製することにより、上述の配管システム100を二重管式熱交換システムとして利用することができる。
As described above, in the
==配管内の詰まり若しくは配管内の壁面への付着物の付着、又はその詰まり若しくは付着の位置を検知する方法、及び前記詰まり又は前記付着物を除去する方法==
次に、管内に流体を流している際に生じた配管内の詰まり若しくは配管内の壁面への付着物の付着、又はその詰まり若しくは付着の位置を検知(特定)する方法、及び前記詰まり又は前記付着物を除去する方法について説明する。
図1に示すように、管内を流体が流れる配管10(外管1)の外周面に定期的又はランダムに一定の振動/衝撃を加えることにより、配管10の外周面の複数ヵ所に巻き付けた光ファイバ30がそれぞれ検出した振動を振動計測器40が計測する。計測された、各光ファイバ30が検出した各振動の値は、振動解析装置50によって、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値と比較され、振動の変化が解析される。振動の変化の解析により振動の変化が検知された(生じたと判断された)場合には、振動解析装置50によって、振動の変化が検知された光ファイバ30の位置と、その位置において配管内(外管と内管との間の流路内)に詰まりや配管内の壁面(外管と内管との間の壁面)への付着物の付着が生じていることが、上述のように管理者に報告される。
== Method of detecting clogging in piping or adhesion of deposits on wall surface in piping, or position of clogging or deposition, and method of removing clogging or deposits ==
Next, a method for detecting (specifying) the clogging in the pipe or the adhering of the adhering matter to the wall surface in the pipe or the position of the clogging or adhering generated when the fluid is flowing in the pipe, and the clogging or the above A method for removing the deposit will be described.
As shown in FIG. 1, light that is wound around a plurality of locations on the outer peripheral surface of the
以上のように処理を行うことにより、管内に流体を流している際に生じた配管内の詰まり又は配管内の壁面への付着物の付着を迅速に検知することができるだけでなく、詰まりや付着物の位置を迅速に検知(特定)することができるようになる。 By performing the treatment as described above, it is possible not only to quickly detect clogging in the piping or adhesion of deposits to the wall surface in the piping, but also to clogging or attachment. The position of the kimono can be quickly detected (specified).
なお、上述の実施形態においては、配管システム100に振動/衝撃装置20を設け、振動/衝撃装置20によって定期的又はランダムに一定の振動/衝撃を配管10(外管1)に加えて、振動検出センサ(光ファイバ)30が検出した振動を振動計測器40で計測することとしているが、振動/衝撃装置20による振動/衝撃を配管10(外管1)に加えないで、外管1と内管2との間の流路を流れる流体の流動によって外管1に加えられた振動を振動検出センサ30が検出し、振動検出センサ30が検出した振動を振動計測器40で計測することとしてもよい。
In the above-described embodiment, the vibration /
また、振動の変化の解析により振動の変化が検知された場合、すなわち、内管2と外管1との間の流路において、非金属系触媒(例えば、活性炭)の微細粉末、ガス化反応時に生成されたタールなどによる詰まり、あるいは、該流路における管内の壁面への付着物の付着が検知された場合には、薬液注入装置などによって振動の変化が検知された光ファイバ30の上流の薬液注入口3から、詰まりや付着物を除去するための薬液を注入することとしてもよい。このように処理することにより、管内に流体を流している際に生じた配管内の詰まりや配管内の壁面に付着した付着物を迅速に除去することが可能となる。また、ピンポイントで薬液を注入することから、少量の薬液によって付着物等を効率よく除去することができ、もって、配管金属の薬液による腐食を抑制することが可能となる。
Further, when a change in vibration is detected by analyzing the change in vibration, that is, in the flow path between the inner tube 2 and the outer tube 1, fine powder of a nonmetallic catalyst (for example, activated carbon), gasification reaction When clogging due to tar or the like generated at times, or adhesion of deposits to the wall surface in the pipe in the flow path is detected, the upstream of the
==本発明に係る配管システムの利用==
次に、上述のような配管システム100を二重管式熱交換器システム(二重管式熱交換器)として利用した例を以下に挙げて説明する。
図2は、本発明の一実施形態として説明する超臨界水によるバイオマスガス化システムの概略構成を示す図である。図2に示すように、本発明に係る超臨界水によるバイオマスガス化システム200は、二重管式熱交換器システム100、調整タンク110、破砕機120、供給ポンプ130、予熱器140、加熱器141、反応器150、加熱器151、冷却器160、減圧器170、気液分離器180、ガスタンク181、触媒回収器190などを備える。
== Utilization of piping system according to the present invention ==
Next, an example in which the
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a biomass gasification system using supercritical water described as an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, a
調整タンク110は、バイオマスの種類、量、含水率などに応じて水や非金属系触媒の混合量を調整しながら、バイオマス、水、非金属系触媒などを混合するタンクである。投入されたバイオマス及び活性炭、並びに必要に応じて投入された水を混合して、バイオマス(あるいはバイオマス溶液)に活性炭を懸濁し、ガス化原料(懸濁液)を調製する。前記バイオマスは、例えば、焼酎残渣、採卵鶏糞等の含水性バイオマスなどである。前記非金属系触媒としては、例えば、活性炭、ゼオライト、これらの混合物などを用いることができるが、平均粒径200μm以下の粉末を用いることが好ましく、多孔質であることがより好ましい。
The
破砕機120は、調整タンク110で懸濁した懸濁液中のバイオマスを破砕して、あらかじめ均一な大きさ(好ましくは平均粒径が500μm以下、より好ましくは平均粒径が300μm以下)にするための装置である。
The
反応器150は、破砕機120でバイオマスを破砕した懸濁液に懸濁させた活性炭を触媒として、懸濁液中のバイオマスを超臨界水でガス化する装置である。超臨界水によるバイオマスのガス化は、前記非金属系触媒を利用して、374℃以上の温度、及び22.1MPa以上の圧力の条件下で水熱処理することにより行われる。このようにバイオマスを超臨界水で処理することにより、バイオマスを分解し、水素ガス、メタン、エタン、エチレン等の燃料ガスを生成することができる。
上述の反応器150としては、例えば、管状反応器、流動層反応器などを用いることができる。
The
As the
供給ポンプ130は、破砕機120でバイオマスを破砕した懸濁液をガス化反応器150に供給する装置である。供給ポンプ130は、バイオマスを破砕した懸濁液を供給できる装置であれば特に制限されるものではなく、例えば、高圧ポンプやモーノポンプなどを用いることができる。
The
予熱器140は、供給ポンプ130から反応器150に供給される、バイオマスを破砕した懸濁液を所定の温度に予め加熱する装置である。
冷却器160は、反応器150から排出される排出物(生成ガス、灰分及び活性炭が水に懸濁されたもの)を冷却するための装置である。冷却器160は、例えば、クーラーなどである。
減圧器170は、反応器150から排出される排出物の圧力を減圧する装置である。
The
The cooler 160 is an apparatus for cooling the effluent discharged from the reactor 150 (product gas, ash and activated carbon suspended in water). The cooler 160 is, for example, a cooler.
The
気液分離器180は、反応器150から排出された排出物を、生成ガス(燃焼ガス等)を含む気体成分と、灰分及び活性炭が水に懸濁された液体成分とに分離する装置である。
ガスタンク181は、気液分離器180によって分離された気体成分(生成ガス)を貯える容器(好ましくは耐圧容器)である。
The gas-
The
加熱器151は、ガスタンク181に貯えられた生成ガス(燃料ガス)の一部あるいは燃料ガス(例えば、LPGなど)を酸素を含むガス中で燃焼して反応器150を加熱し、バイオマスを粉砕した懸濁液を所定の温度に加熱する装置である。また、加熱器141は、ガスタンク181に貯えられた生成ガス(燃料ガス)の一部あるいは燃料ガス(例えば、LPGなど)を酸素を含むガス中で燃焼して予熱器140を加熱し、バイオマスを粉砕した懸濁液を所定の温度に加熱する装置である。加熱器141,151は、例えば、バーナーなどの、燃料ガスを燃焼して加熱する既存の装置である。
The
触媒回収器190は、気液分離器180によって分離された液体成分から非金属系触媒を分離・回収する装置である。触媒回収器190としては、例えば、非金属系触媒と灰との沈降速度(終端速度)を利用して、液体成分中の灰分、非金属系触媒、及び水をそれぞれ分離する装置を用いてもよいが、液体成分中の灰分、非金属系触媒、及び水を固体成分と液体成分とに分離する既存の固液分離器と、分離した固体成分中の灰分と非金属系触媒とを篩いによって分離する既存の篩器との組み合わせを用いてもよい。
The
二重管式熱交換器システム100は、反応器150において水熱処理することにより生成された生成ガスと水などを含み、反応器150から排出される排出物の熱を利用して、反応器150で水熱処理されるバイオマスを粉砕した懸濁液を予熱する装置である。二重管式熱交換器システム100の内管2内の流路には、バイオマスを粉砕した懸濁液が流れており、内管2と外管1との間の流路には、反応器150から排出される排出物が流れている。上述のように、内管2と外管1との間の流路において、非金属系触媒(例えば、活性炭)の微細粉末、ガス化反応時に生成されたタールなどに詰まりが生じた場合や、該流路内における壁面に付着物が付着した場合には、振動解析装置50によって振動の変化が検知され、詰まり又は付着物の位置が特定される。また、二重管式熱交換器システム100における配管10に薬液注入口3が設けられている場合には、振動の変化が検知された光ファイバ30の上流の薬液注入口3から詰まりや付着物を除去するための薬液(例えば、過酸化水素水など)が注入される。
The double-pipe
以上のように、超臨界水によるバイオマスガス化システム200に二重管式熱交換器システム100を備えることにより、運転中に生じた二重管式熱交換器システム100における配管10内の詰まりや、運転中に生じた、配管10内の壁面への付着物の付着の位置を迅速に検知(特定)することができるようになる。また、配管10に薬液注入口3が設けられている場合には、振動の変化が検知された光ファイバ30の上流の薬液注入口3から詰まりや付着物を除去するための薬液をピンポイントで注入することができることから、配管10における詰まりや付着物を迅速かつ効率よく除去することができるようになる。もって、システムの信頼性が向上し、連続運転・安定運転を図ることが可能となる。
As described above, the
なお、本実施の形態においては、図2に示すように、加熱器141によりガスタンク181の生成ガスあるいは燃料ガスを燃焼することによって得られた排ガスの熱を利用して、バイオマスを粉砕した懸濁液を加熱する熱交換器を反応器150に設けている。
また、本実施の形態においては、調整タンク110でバイオマスに非金属系触媒を懸濁した懸濁液を破砕機120によって処理し、供給ポンプ130により二重管式熱交換器システム100及び予熱器140を順に介して反応器150に供給しているが、破砕機20で破砕したバイオマスに非金属系触媒を懸濁した懸濁液を、供給ポンプ30によって二重管式熱交換器システム100及び予熱器140を順に介して反応器150に供給してもよい。
さらに、上述の実施形態においては、破砕機20を設けることとしているが、ガス化原料としてバイオマスのスラリー体を用いる場合には、超臨界水によるバイオマスガス化システム200に破砕機20を設けなくてもよい。
In the present embodiment, as shown in FIG. 2, a suspension obtained by pulverizing biomass using the heat of exhaust gas obtained by burning the generated gas or fuel gas in the
Further, in the present embodiment, the suspension in which the nonmetallic catalyst is suspended in the biomass in the
Furthermore, in the above-described embodiment, the
1 外管、2 内管、3 薬液注入部、10 配管、20 振動/衝撃装置、30 振動検出センサ、40 振動計測器、50 振動解析装置、100 配管システム(二重管式熱交換器システム)、110 調整タンク、120 破砕機、130 供給ポンプ、140 予熱器、141 加熱器、150 反応器、151 加熱器、160 冷却器、170 減圧器、180 気液分離器、181 ガスタンク、190 触媒回収器、200 超臨界水によるバイオマスガス化システム DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Outer pipe | tube, 2 Inner pipe | tube, 3 chemical | medical solution injection | pouring part, 10 piping, 20 vibration / impact apparatus, 30 vibration detection sensor, 40 vibration measuring instrument, 50 vibration analysis apparatus, 100 piping system (double pipe type heat exchanger system) , 110 adjustment tank, 120 crusher, 130 feed pump, 140 preheater, 141 heater, 150 reactor, 151 heater, 160 cooler, 170 decompressor, 180 gas-liquid separator, 181 gas tank, 190 catalyst recovery unit , 200 Biomass gasification system using supercritical water
Claims (10)
前記配管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測する工程と、
計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を解析する工程と、
振動の変化を解析することによって振動の変化が検知された場合に、振動の変化が検知された振動検出センサ近傍の上流から薬液を注入する工程と、
を含むことを特徴とする方法。 A method of removing clogs in a pipe or deposits attached to a wall surface in the pipe,
Measuring each of the vibrations detected by a plurality of vibration detection sensors provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the pipe;
Comparing each measured vibration value with the vibration value measured when clogging in the piping or adhesion of deposits to the wall surface in the piping has not occurred, and analyzing the change in vibration;
A step of injecting a chemical from the upstream in the vicinity of the vibration detection sensor in which the change in vibration is detected when the change in vibration is detected by analyzing the change in vibration;
A method comprising the steps of:
管内を流体が流れる配管の外周面に振動/衝撃を定期的又はランダムに加える工程と、
前記配管に加えた振動/衝撃により、前記配管の外周面の複数ヵ所に設置された複数の振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測する工程と、
計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を解析する工程と、
振動の変化を解析することによって振動の変化が検知された場合に、振動の変化が検知された振動検出センサ近傍の上流から薬液を注入する工程と、
を含むことを特徴とする方法。 A method of removing clogs in a pipe or deposits attached to a wall surface in the pipe,
Periodically or randomly applying vibration / impact to the outer peripheral surface of the pipe through which the fluid flows;
A step of measuring vibrations detected by a plurality of vibration detection sensors installed at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the pipe by vibration / impact applied to the pipe;
Comparing each measured vibration value with the vibration value measured when clogging in the piping or adhesion of deposits to the wall surface in the piping has not occurred, and analyzing the change in vibration;
A step of injecting a chemical from the upstream in the vicinity of the vibration detection sensor in which the change in vibration is detected when the change in vibration is detected by analyzing the change in vibration;
A method comprising the steps of:
前記配管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサと、
各振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測し、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を検知する振動検知装置と、を備え、
前記配管には、各振動検出センサの上流側に薬液注入部がそれぞれ設けられており、
前記振動検知装置が振動の変化を解析することによって振動の変化を検知した場合に、振動の変化が検知された振動検出センサ近傍の上流側の前記薬液注入部から詰まりや付着物を除去するための薬液を注入することを特徴とする配管システム。 A pipe through which fluid flows,
A plurality of vibration detection sensors provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the pipe;
Measure the vibration detected by each vibration detection sensor, and compare each measured vibration value with the vibration value measured when there is no clogging in the pipe or adhesion of deposits to the wall in the pipe. , a vibration detecting device for detecting a change in the vibration Te equipped with,
The pipe is provided with a chemical injection part on the upstream side of each vibration detection sensor,
When the vibration detection device detects a change in vibration by analyzing the change in vibration, in order to remove clogging or deposits from the chemical injection part on the upstream side near the vibration detection sensor where the change in vibration is detected. A piping system characterized by injecting a chemical solution .
前記配管の外周面に振動又は衝撃を定期的又はランダムに加える振動/衝撃手段と、
前記配管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサと、
前記振動/衝撃手段が前記配管に加えた振動又は衝撃により、各振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測し、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を検知する振動検知装置と、を備え、
前記配管には、各振動検出センサの上流側に薬液注入部がそれぞれ設けられており、
前記振動検知装置が振動の変化を解析することによって振動の変化を検知した場合に、振動の変化が検知された振動検出センサ近傍の上流側の前記薬液注入部から詰まりや付着物を除去するための薬液を注入することを特徴とする配管システム。 A pipe through which fluid flows,
Vibration / impact means for periodically or randomly applying vibration or shock to the outer peripheral surface of the pipe;
A plurality of vibration detection sensors provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the pipe;
The vibration / impact means measures the vibration detected by each vibration detection sensor due to the vibration or impact applied to the pipe, and the measured vibration value and clogging in the pipe or the deposits on the wall in the pipe. and a vibration detecting device for detecting a change in vibration by comparing the measured vibration value when deposition does not occur,
The pipe is provided with a chemical injection part on the upstream side of each vibration detection sensor,
When the vibration detection device detects a change in vibration by analyzing the change in vibration, in order to remove clogging or deposits from the chemical injection part on the upstream side near the vibration detection sensor where the change in vibration is detected. A piping system characterized by injecting a chemical solution .
前記外管に前記薬液注入部を設けたことを特徴とする請求項4〜7のいずれか一項に記載の配管システム。 The pipe is a double pipe composed of an inner pipe and an outer pipe,
The piping system according to any one of claims 4 to 7 , wherein the chemical injection part is provided in the outer pipe.
前記懸濁液を、前記反応器に供給する手段と、
前記反応器から排出された、生成ガス及び水を含む排出物の熱を利用して、前記懸濁液を予熱する二重管式熱交換器と、
前記二重管式熱交換器における外管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサと、
各振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測し、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を検知する振動検知装置と、を備え、
前記二重管式熱交換器における外管には、各振動検出センサの上流側に薬液注入部がそれぞれ設けられており、
前記振動検出装置が振動の変化を解析することによって振動の変化を検知した場合に、振動の変化が検知された振動検出センサ近傍の上流側の前記薬液注入部から詰まりや付着物を除去するための薬液を注入することを特徴とする超臨界水によるバイオマスガス化システム。 Hydrothermal treatment of the biomass under conditions of a temperature of 374 ° C. or higher and a pressure of 22.1 MPa or higher using the non-metallic catalyst suspended in a suspension of a non-metallic catalyst suspended in biomass as a catalyst And a reactor to
Means for supplying the suspension to the reactor;
A double-tube heat exchanger that preheats the suspension using the heat of the exhaust gas containing product gas and water discharged from the reactor;
A plurality of vibration detection sensors provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the outer tube in the double-tube heat exchanger;
Measure the vibration detected by each vibration detection sensor, and compare each measured vibration value with the vibration value measured when there is no clogging in the pipe or adhesion of deposits to the wall in the pipe. And a vibration detection device that detects changes in vibration ,
The outer pipe in the double pipe heat exchanger is provided with a chemical injection part on the upstream side of each vibration detection sensor,
When the vibration detection device detects a change in vibration by analyzing the change in vibration, in order to remove clogging or deposits from the chemical injection part on the upstream side in the vicinity of the vibration detection sensor where the change in vibration is detected. Biomass gasification system using supercritical water, which is characterized by injecting a chemical solution .
前記懸濁液を、前記反応器に供給する手段と、
前記反応器から排出された、生成ガス及び水を含む排出物の熱を利用して、前記懸濁液を予熱する二重管式熱交換器と、
前記二重管式熱交換器における外管の外周面に振動/衝撃を定期的又はランダムに加える振動/衝撃手段と、
前記外管の外周面の複数ヵ所に設けられた複数の振動検出センサと、
前記振動/衝撃手段が前記外管に加えた振動/衝撃により、各振動検出センサが検出した振動をそれぞれ計測し、計測した各振動値と、配管内に詰まりや配管内の壁面への付着物の付着が生じていない場合に測定された振動値とを比較して振動の変化を検知する振動検知装置と、を備え、
前記二重管式熱交換器における外管には、各振動検出センサの上流側に薬液注入部がそれぞれ設けられており、
前記振動検出装置が振動の変化を解析することによって振動の変化を検知した場合に、振動の変化が検知された振動検出センサ近傍の上流側の前記薬液注入部から詰まりや付着物を除去するための薬液を注入することを特徴とする超臨界水によるバイオマスガス化システム。 Hydrothermal treatment of the biomass under conditions of a temperature of 374 ° C. or higher and a pressure of 22.1 MPa or higher using the non-metallic catalyst suspended in a suspension of a non-metallic catalyst suspended in biomass as a catalyst And a reactor to
Means for supplying the suspension to the reactor;
A double-tube heat exchanger that preheats the suspension using the heat of the exhaust gas containing product gas and water discharged from the reactor;
Vibration / impact means for periodically or randomly applying vibration / impact to the outer peripheral surface of the outer tube in the double-tube heat exchanger;
A plurality of vibration detection sensors provided at a plurality of locations on the outer peripheral surface of the outer tube;
The vibration / impact means measures the vibration detected by each vibration detection sensor by the vibration / impact applied to the outer pipe, and the measured vibration value and clogging in the pipe or deposits on the wall in the pipe A vibration detection device that detects a change in vibration by comparing the vibration value measured when no adhesion has occurred ,
The outer pipe in the double pipe heat exchanger is provided with a chemical injection part on the upstream side of each vibration detection sensor,
When the vibration detection device detects a change in vibration by analyzing the change in vibration, in order to remove clogging or deposits from the chemical injection part on the upstream side in the vicinity of the vibration detection sensor where the change in vibration is detected. Biomass gasification system using supercritical water, which is characterized by injecting a chemical solution .
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