JPH04505965A - 緩衝ボリューム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 緩衝ボリューム 技術分野 本発明は固形粒状物質と混合された圧力媒質を有する容器または搬送管における 圧力測定のための装置に関する。さらに特に、本発明は使用されるインパルス導 管に固形粒状物質が侵入してそれを詰まらせる、またはその他の撹乱を生じさせ る、のを防止する装置に関する。本発明は測定またはプロセス技術を理由として 相当なパージング流量が許され得ない容器またはプロセスにおける測定時に特に 価値がある。これは、例えば、圧力媒質が固形粒状物質を高速で運搬しそして測 定出口からの大きなパージング流量が管内における流れを撹乱しその結果として 腐食を増す搬送管における事例である。測定技術の観点から、もしパージング流 量が最小化され得るならば、それはしばしば育利である。

背景技術 容器における圧力測定間、通常は圧力計は導管、いわゆるインパルス導管、によ って容器に結合される。それを通じて圧力が容器から圧力計へ伝達されるインパ ルス導管は、しばしば長くそして通常は小さい横断面面積を存する。気相または 液相である圧力媒質か固形物質、例えばダストまたはスラッジ、と混合されると きは、固形物質かインパルス導管内に入りそしてそこに滞留し、防塞その他の妨 害を生じさせる恐れが絶えない。この恐れは容器内に圧力変動または圧力インパ ルスが存在する場合またはもしインパルス導管または圧力計に漏れがあるならば 増大する。

防塞の恐れを防ぐため、フィルタまたはトラップが据付けられるか、それらはめ ったに満足に機能しない。圧力媒質が激しく運動しているまたは高温を有すると きは、特にそうである。もう一つの解決手段はインパルス導管の連続的または定 期的フラッシングである。それに関連して清浄圧力媒質が使用され、それはイン パルス導管に特別の系統から、または５Ｅ８２０６１９５−３におけるがごとく 、容器内の圧力媒質と同じ圧力給源から供給されるが、プラントの好適な位置で 清浄に取り出されてインパルス導管に供給され得る。

後者の場合、パージング流量は清浄圧力媒質が取り出される点と測定点との間の 圧力差によって決定される。

その他の場合においてはパージング流量は測定またはプロセス局面によって最大 化される。プロセス技術の観点からパージング流れからの撹乱は、特に粒状固形 物質が高速て運搬される搬送管において、敏感である。測定出口を通る大き過ぎ る流入量は搬送管の流れを撹乱し、その結果として搬送管における腐食を著しく 増す。

プロセスまたは測定局面によって左右されるパージング流量に関する制限を考慮 すると、固形物質がインパルス導管に入る恐れは、最高水準技術を使用するとき 、残る。またこれは特に大きな圧力変動を伴うシステムにおいてまたは漏れ（た とえ小さいそれでも）がインパルス導管または圧力計において発生するとき防塞 または測定の乱れの恐れが残ることをも意味する。

発明の摘要 本発明は固形粒状物質と混合された圧力媒質を収容する容器または搬送管におけ る圧力測定間の測定装置の利用可能性及び信頼性を向上させることを目的とする 。本発明は容器または搬送管における圧力インパルスが大きい場合に固形物質が インパルス導管内に侵入する恐れ及びインパルス導管の防塞または撹乱の関連す る恐れを無くする、または少なくとも最小限化する。本発明に従えば、これは測 定出口とインパルス導管との間に緩衝ボリュームを導入することによって達成さ れる。本発明に従って明細に記述される実施例及び寸法決定によって、緩衝ボリ ュームはダスト同伴媒質がインパルス導管に到達することを阻止する。

容器内の圧力が増加したとき、ダスト同伴圧力媒質は測定出口の開口を通じて緩 衝ボリューム内に圧し入れられる。しかし、パージング流体のための開口は緩衝 ボリュームの反対端においてインパルス導管の開口に隣接して位置されるから、 容器内の圧力増加によって発生されるそれと同等に大きい背圧が緩衝ボリューム 内に発生されそして緩衝ボリュームの実施例及び寸法の故に、ダスト同伴圧力媒 質はインパルス導管に決して到達しない。

次いでパージング流体が再び測定出口を通じて流出するとき、ダストは緩衝ボリ ュームから外方ヘフラッシュされる。

固形物質がインパルス導管内に侵入する恐れをさらに小さくするために、インパ ルス導管及びパージング導管のオリフィスを測定出口から遮蔽する仕切板または 邪魔板が緩衝ボリューム内に据付けられ得る。

緩衝ボリュームは測定出口の開口面積及びインパルス導管の横断面面積より相当 大きい、通常１０−１０００倍、好ましくは２５−２５０倍、大きい、横断面面 積を形成される。測定出口の開口の大面積は通常はインパルス導管の横断面面積 と同じ桁の大きさであるが、これら面積間の比は０．０１と１００との間でさま ざまであり得る。

緩衝ボリュームはインパルス導管の内部容積、プロセスのための好適なパージン グ流量及び予想最大圧力変動に鑑みて寸法を決定される。緩衝ボリュームはイン パルス容積の増大に加えてシステムにおけるより大きくそしてより頻繁な圧力イ ンパルスの発生に伴って増大する。

ダスト同伴圧力媒質か予想される最大圧力インパルスの場合においてもインパル ス導管内に入らないようにするため、要件は緩衝ボリュームとインパルス導管の 容積との間の関係が、システムにおける最大予想圧力インパルスの結果として測 定出口を通る流入量、乱流量、及び寸法決定係数ｋによって乗じられたパージン グ流量との間の関係に等しいことである： 緩衝ボリューム／インパルス導管容積＝ｋ（乱流量／パージング流量） 寸法決定係数には０．１と１との間、好ましくは０．　６と１との間、でさまざ までありそしてインパルス導管の長さと内径及び撹乱の性質とに依存すると仮定 される。

小さい圧力低下を有し、短くそして比較的大きい内径を存するインパルス導管に 対し、ｋ＝１であり従ってインパルス導管における圧力低下が増すとき最小に近 付く。

これら基準に従う緩衝ボリュームの実施例及び寸法決定は、結果的にダスト同伴 圧力媒質がインパルス導管に達することを効果的に防止されることに加えて、圧 力測定を歪曲する測定出口とインパルス導管との間の圧力差が無視可能になると いう結果をも生む。

図面の簡単な説明 本発明は第１図に概略的に示される。搬送管における圧力測定に使用される緩衝 ボリュームは第２図から明らかであり、一方、第３図及び第４図は本発明が流動 床、大気床及び加圧床における圧力測定に利用される様態をそれぞれ示す。

提示実施例の説明 固形粒状物質と混合された圧力媒質を収容している容器１１内の圧力を測定する とき、圧力は容器１１の測定出口１２からインパルス導管１４を通じて圧力計１ ３へ伝達される。固形物質か容器１１内の圧力変動時にインパルス導管１４内に 侵入するのを防止するため、緩衝ボリューム】５が測定出口１２とインパルス導 管１４との間に設けられる。

前記緩衝ボリューム１５はインパルス導管１４の内構断面面積より相当大きい横 断面と測定出口１２の大面積とを形成され、そしてインパルス導管１４の容積、 導管１６を通じるパージング流入量、容器ｌｌ内における最大圧力変動、圧力計 １３またはインパルス導管１４におけるあらゆる既知の漏れ、及び測定出口１２ とインパルス導管１４との間の最大圧力差に対する要求量のような既知要素に鑑 みて寸法を決定される。

緩衝ボリューム１５は清浄圧力媒質、パージング流体、を緩衝ボリューム１５の 一端においてインパルス導管１４の近くで開く導管】６を通じて供給される。前 記パージング流体はインパルス導管１４のオリフィスを通って流れ、緩衝ボリュ ーム１５を満たし、そしてパージング導管１６及びインパルス導管】４に関して 緩衝ボリューム１５の反対端に位置される測定出口１２を通じて容器１１に進入 するように流れ出る。

圧力が容器１】内で増大するとき、ダスト同伴圧力媒質は測定出口１２を通って 緩衝ボリューム１５に流入し、そこにおいて流れるパージング流体と遭遇しそし てその内部に背圧を生じさせる。背圧は清浄媒質によって、インパルス導管Ｉ４ を通じて、圧力計１３へ伝達さ・れそして容器１１からのダスト同伴圧力媒質は 決してインパルス導管１４には達しない。緩衝ボリューム１５に入ったダストは 、導管１６を通じて緩衝ボリューム１５に供給されるパージング流体によって、 次いで測定出口１２を通じてフラッシュされる。

固形物質がインパルス導管１４内に侵入するのをさらに一層困難にするために、 遮板または邪魔板１７が測定出口１２からインパルス導管１４及びパージング導 管のオリフィスを遮蔽するように緩衝ボリューム１５内に取付けられ得る。

もし本発明が、第２図におけるがごとく、搬送管ＩＩにおける圧力測定に適用さ れるならば、測定出口１２を通るパージングは流出量は搬送管１１内において流 れの形状が撹乱されるほどに大きくないことが重要である。

撹乱は圧力媒質によって高速で運搬される固形粒状物質が管１１の壁に対して投 げ付けられ、それにより腐食を著しく増すという結果を容易に生じさせる。この 理由によって、パージング流量を最小化することが望まれ、それはインパルス導 管１４を詰まらせる恐れを増すことなしに搬送管ｌｌ上の測定出口１２とインパ ルス導管Ｉ４との間に緩衝ボリューム１５を導入することによって達成され得る 。緩衝ボリューム１５は一般の場合におけるかごとく設計されるが、搬送管ｌｌ 内へのパージング流出量を最小化することと搬送管１１内の急速圧力インパルス についてすら圧力計１３による記録を可能にすることとに特別の重点が置かれる 。インパルス導管１４及びパージング導管１６のオリフィスが測定出口１２から 遮蔽されるように邪魔板１７を緩衝ボリューム１５に取付けることによって、詰 まる恐れはさらに減少される。

流動床１１における圧力測定の場合、手順はパージング流量が最小化されること をめったに必要としない；その代わりに、パージング流量はしばしば測定局面に よって決定される。もしパージングのための清浄気体が床１１に流動化気体を供 給するそれと同じ圧力給源１９から取られるならば、パージング流量は清浄気体 が取出される点と測定点１２との間における圧力低下によって決定される。また 、この場合には、緩衝ボリューム１５は、床１１の良好な監視を可能にするため 、測定感度と急速な圧力変動の記録とに関するかぎり、必要な状態を生じさせる ことに特別の重点をおいて一般的場合に従って設計される。第３図及び第４図に 示されるように、緩衝ボリュームは大気圧下の及び加圧された流動床の両方にお ける圧力測定に使用され得る。

第３図は流動床１１における圧力測定のための緩衝ボリューム１５の使用を示す 。測定は床１１において測定出口１２で行われそして圧力はインパルス導管１４ を通じて圧力計１３に伝達される。床材料がインパルス導管１４内に侵入してそ れを詰まらせるのを防止するため、緩衝ボリューム１５が測定出口とインパルス 導管との間に配列され、恐らく邪魔板１７によって完全にされる。

緩衝ボリューム１５は、一般的場合におけるかごとく、インパルス導管１４及び 測定出口１２の開口の横断面面積より相当大きい横断面を以て形成される。第３ 図において、緩衝ボリューム１５のパージングを行なうための気体は独立した給 源１８から取られるが、流動化気体からそれが床１１へ供給される以前に同様に 取られ得る。

加圧された流動床における燃焼のためのプラント、即ちＰＢＦＣプラント、にお いて、本発明は粉砕された燃料即ち床材料を床へ供給するための搬送管において 、灰排出導管において、煙道ガスチャンネル及びサイクロンにおいて及び、第４ 図に示されるごとく、床において、複数の位置でダスト同伴ガスの圧力測定のた めに使用され得る。

ＰＢＦＣプラントにおいては燃焼は圧力容器１９によって包囲される尿容器２０ 内に粒状床材料が収容されている流動床１１において生じる。気体は尿容器２ｏ の下部分に位置する入口部材２１を介して圧力容器１９から床１１へ供給される 。

床１１における圧力測定間、床１１からのダスト同伴気体が、圧力計１３へ圧力 を伝達するインパルス導管１４内に侵入するのを防止するため、緩衝ボリューム １５が測定出口１２とインパルス導管１４との間に配列され、恐らく邪魔板１７ によって完全にされる。第４図に従えば、緩衝ボリューム１５は清浄気体によっ てパージングを施され、清浄気体は圧力容器１９内へ取出され、また圧力容器か ら床１１は気体を供給される。しかし、第３図に示されるように、緩衝ボリュー ム１５はまた独立した圧力給源１８からの気体によってパージングを施され得る 。

寸法決定例 以下において若干のシステムにおける緩衝ボリュームの寸法の決定が説明される 。

例　１ ０．１０５ＭＰａのプロセス圧力及び９０℃の温度を存する容器内における圧力 測定のための緩衝ボリュームの寸法決定：最大撹乱は１００Ｐａ／ｓの圧力衝撃 である。圧力計１３への伝達のため、１２ｍの長さと１，５＝の内径とを有する インパルス導管が設けられる。

０．１２ＭＰａの圧力と２０°Ｃの温度とを有するパージング気体か、０．５順 の内径を有する導管によって緩衝ボリュームへ導かれる。

■、　最初に、パージング流量が計算され、それは２、　３ｘ　１０−ｋｇ／ｓ になる。

■、　次ぎに、測定出口か清浄パージング気体が４−１０ｍ／ｓの速度で容器内 へ流出するという基準に従って寸法を決定される。測定出口における２０ｍ＋ａ の穴直径は６ｍ／ｓを提供する。

■、２ｍｌ１１の穴直径を仮定すると、測定出口における圧力低下は６１．５Ｐ ａである。

■、　インパルス導管の容積は２．２Ｘ１０−５ｍ３である。

■、　最大撹乱は測定出口を通る３、ＯＸＩＯ−５ｋｇ／ｓの乱流流人量を生じ させる。

Ｖｌ、　ｋ＝０．６と仮定すると、緩衝ボリュームは１．６ＸＩＯ−５ｍ３にな り、それは２０ｍｍの直径において５２ｍｍの長さを付与する。

ｋ＝０．６と緩衝ボリュームの２０ｍｍの内径との結果として、緩衝ボリューム とインパルス導管との間の横断面面積比は４００／２．２５＝１７８＋緩衝ボリ ユームの横断面面積と測定出口の穴面積との間の比は４００／４＝１００；そし て測定出口の穴面積とインパルス導管の横断面面積との間の比は４／２．２５＝ １．８になる。

例　２ ０．６５ＭＰａのプロセス圧力、２００℃の温度及び３０ｍ／ｓの気体速度を有 する搬送管における測定時の緩衝ボリュームの寸法決定；最大撹乱は０．０３Ｍ Ｐａ／Ｓの圧力衝撃である。インパルス導管は４ｍの長さと１．５Ｎの内径とを 育する。緩衝ボリュームは０．５Ｍの内径を育する導管で供給される１、２５Ｍ Ｐａの圧力及び３００°Ｃの温度の清浄プロセス空気によってパージングを施さ れる。

■、　パージング流量は３．Ｏｘ１０−４ｋｇ／ｓである。

■、　流出速度は４−１０ｍ／ｓにされるという基準によって、測定出口の穴直 径は３．２皿に設定され、その結果として９．５ｍ／ｓの流出速度を生じる。

■、　測定出口における圧力低下は５０３Ｐａである。

■、　インパルス導管の容積は７．ｌＸｌ０−６ｍ’である。

■、　最大撹乱は測定出口を通る２、６ｘｌＯ−３ｋｇ／Ｓの乱流流人量を生じ させる。

Ｖｌ、　ｋ＝１と仮定すると、緩衝ボリュームは６．１×１０−５ｍ”であり、 それは２０皿の直径において１９４ｍｍの長さを付与する。

ｋ＝１と２０ｍｍの緩衝ボリュームの内径との結果として、緩衝ボリュームとイ ンパルス導管との間の横断面面積比は４００／２．２５＝１７８；緩衝ボリュー ムの横断面面積と測定出口の大面積との間の比は４００／１０．２＝３９．そし て測定出口の大面積とインパルス導管の横断面面積との間の比は１０／２．２＝ ４．６になる。

例　３ １．２１ＭＰａのプロセス圧力と８６０°Ｃの温度とを有する流動床における測 定時の緩衝ボリュームの寸法決定：最大撹乱は２００Ｐａ／ｓの圧力衝撃である 。インパルス導管は１８ｍの長さと８−の内径とを有する。緩衝ボリュームは１ ．５ｍｍの内径を有する導管で供給される１、２５ＭＰａの圧力と３００°Ｃの 温度とを有する清浄プロセス空気によってパージングを施される。

■、　パージング流量はｓ、ｏｘｌｏ−４ｋｇ／ｓである。

■、　流出速度は４−１０ｍ／ｓにされるという基準によって測定出口の穴直径 は５ｍｍに設定され、その結果として５．６ｍ／ｓの流出速度を生じる。

■、　測定出口における圧力低下は３１１Ｐａである。

■、インパルス導管の容積は９Ｘ１０−４ｍ３である。

■、　最大撹乱は４，７ＸＩＯ−４ｋｇ／ｓの測定出口を通る乱流流人量を生じ させる。

Ｖｌ、　ｋ＝ｏ。８と仮定すると、緩衝ボリュームは４．２Ｘ１０−４ｍ”であ り、それは５０ｍｍの直径によって２１４ｍｍの長さを付与する。

ｋ＝０．８と緩衝ボリュームの５０ｍｍの内径との結果として、緩衝ボリューム とインパルス導管との間の横断面面積比は２５００／６４＝３９；緩衝ボリュー ムの横断面面積と測定出口の大面積との間の比は２５００／２５＝Ｉ００；そし て測定出口の大面積とインパルス導管の横断面面積との間の比は２５／６４＝０ ．４になる。

ツー Ｆｌ（ｙ、　３ Ｆｏｃｉ、　４ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．固形物質と混合された圧力媒質を収容する容器／搬送管における圧力測定の ための装置であって、圧力計（１３）が測定出口（１２）によって容器／搬送管 （１１）に配列され、インパルス導管（１４）が前記測定出口において測定され た圧力を圧力計（１３）に伝達するために配列され、緩衝ポリュームが前記測定 出口と前記インパルス導管との間に配列され、供給導管（１６）が前記測定出口 を連続的にバージするために前記緩衝ポリュームに結合されそして連続パージン グ流量が測定及びプロセス技術を理由として最大化されるものにおいて、供給導 管（１６）が、前記インパルス導管のオリフィスにおいて、前記緩働ポリューム にパージング流体を連続的に供給するために配列されることと、緩衝ポリューム ／インパルス導管容積＝ｋ（乱流量／パージング流量）、 ただし、ｋは圧力インパルスの形式および周波数を考慮して仮定されそして０． １と１との間、好ましくは０．６と１との間、で様々である寸法決定係数である 、に従って、前記インパルス導管の容器、清浄圧力媒質の流量、パージング流量 、及び容器／搬送管内における撹乱の結果として測定出口を通る考えられ得る鼓 大流入量、乱流量、を考慮に入れるように緩衝ポリューム（１５）の寸法を決定 することによって連続最大化パージング流量が前記測定出口を通って流入する固 形物質が前記インパルス導管に到達することを防止するために前記緩衝ボリュー ム内に背圧を発生させるようにされることとを特徴とする圧力測定のための装置 。 ２．請求の範囲第１項に従う装置において、邪魔板（１７）が緩衝ポリューム（ １５）内に配列され、測定出口（１２）が前記邪魔板の片側に配置されそして供 給管（１６）及びインパルス導管（１４）が他側において閉口することを特徴と する圧力測定のための装置。 ３．請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に従う装置において、独立した圧 力給源／加圧された容器（１８）が容器（１１）内に配置された圧力媒質のそれ より高い圧力の清浄圧力媒質を前記緩衝ポリュームに供給しそして、定常状態ま たは減圧間、前記緩衝ポリューム及び測定出口から固形物資をパージするように されることを特徴とする圧力測定のための装置。 ４．請求の範囲第１項または請求の範囲第２項に従う装置であって、圧力給源（ １９）が固形物質を流動化するために容器／搬送管（１１）に圧力媒質を供給す るようにされるものにおいて、前記容器／搬送管に圧力媒質を供給する同じ圧力 給源が前記測定出口に近い前記容器／搬送管内に配置される圧力媒質のそれより 高い圧力の清浄圧力媒質を前記緩衝ポリュームに供給しそして、定常状態または 減圧間、前記緩働ポリューム及び測定出口から固形物質をパージするようにされ ることを特徴とする圧力測定のための装置。 ５．先行請求の範囲の何れか一つに従う装置において、前記搬送管が固形物質の 気相または液相運搬のための管、例えば流動床による燃焼を採用するプラントへ 粉砕された粒状燃料または床物質を供給するための搬送管、または同じプラント から灰を排出するための搬送管、であることを特徴とする圧力測定のための装置 。 ６．先行請求の範囲の何れか一つに従う装置において、前記容器が流動床を有す るブラント、特に加圧された流動床による燃焼を採用するプラント、いわゆるＰ ＦＢＣプラント、における床容器であることを特徴とする圧力測定のための装置 。