JPH07126663A - 石炭部分燃焼炉のスラグ流下監視方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スラグの流下状態の評価が自動的になし得る
スラグ監視方法および装置を提供する。 【構成】 スラグ流下状態は安定状態から注意を要する
非安定状態までにおいて、数種の典型的なパターンに分
類でき、そしてそのスラグの流下状態を撮像した画像や
スラグ温度や炉内圧力等からこれらの典型的なパターン
との適合度を誤差逆伝搬法を用いたニューラルネットワ
ークにより求めることでスラグ流下状態の評価を行うも
のである。本発明の装置はかかる機能を達成すべく、撮
像手段１０と、画像処理手段２０と、ニューラルネット
ワーク手段３０と、確率的統合処理手段４０とを備えて
なるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は石炭部分燃焼炉における
流下スラグ監視方法および装置に関する。さらに詳しく
は、石炭部分燃焼炉におけるニューラルネットワークを
用いたスラグ流下監視方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】石炭は豊富な埋蔵量を有するのでエネル
ギー供給源の安定化のために、その積極的利用が検討さ
れている。しかし、十数％の灰分（アルミナ、シリカな
ど）や有害金属を含んでいるので、その処理をいかにす
るかが重要な課題となっている。この点について、石炭
ガス化法や石炭の部分燃焼法など、従来より種々の提案
がなされている。

【０００３】例えば、石炭ガス化法に関して、特公平４
ー５６０７９号公報には、石炭と酸化剤を石炭ガス化炉
内のガス化室に供給して石炭をガス化し、溶融した石炭
灰をスラグとして該ガス化炉下部のスラグ冷却室に流下
させる石炭ガス化法において、前記ガス化室から前記ス
ラグ冷却室へ滴下するスラグを画像で捕らえ、画像処理
によりスラグ滴下量と滴下頻度およびスラグ滴の体積を
測定し、該測定値に基づいて炉内の温度と石炭供給量お
よび酸化剤供給量の適否を診断し、石炭供給量と酸化剤
供給量の制御あるいは運転停止の決定をすることを特徴
とする石炭ガス化法が提案されている。

【０００４】また、特開昭６４ー２４８９４号公報に
は、石炭灰分を高温下で溶融させてスラグとし系外に排
出する石炭ガス化炉のスラグ流下方法において、滴下す
るスラグを画像で捕らえ、画像処理によりスラグの滴下
頻度およびスラグ滴の体積を測定し、該測定値に基づい
てスラグの流下量を算出して、スラグ滴下状態および炉
状態を診断することを特徴とする石炭ガス化炉スラグ流
下監視方法、あるいは石炭灰分を高温下で溶融させてス
ラグとし系外に排出する石炭ガス化炉のスラグ流下方法
において、スラグの滴下状況を撮像する撮像装置、該撮
像装置で得られた画像を処理しスラグの滴下頻度および
スラグ滴の体積を測定し、流下量を算出する画像処理装
置、該画像処理装置で得られたスラグ滴下頻度、体積お
よび流下量からスラグ滴下状態、炉状態を診断する監視
装置から構成された石炭ガス化炉スラグ流下監視装置が
提案されている。

【０００５】一方、石炭の部分燃焼法に関しては、石炭
と空気や酸素を円筒炉の接線方向に高速で供給し、燃焼
炉内部で高速旋回流を起こさせながら石炭中の灰分をス
ラグとして炉底から溶融除去する石炭部分燃焼炉（以
下、ＣＰＣという）の提案がなされている（川崎重工技
報、１０９号、１９９１年４月、１２〜２１頁）。この
ＣＰＣにおいても、スラグが適当に排出されない場合に
は、炉内へのスラグ堆積などの事故が発生するために、
スラグの流下状態を監視するとともに流下状態を評価す
る必要がある。

【０００６】しかるに、このＣＰＣではスラグは、前述
の石炭ガス化炉とは運転条件や燃焼方式などが違うため
に、前述の石炭ガス化炉におけるように球状で滴下する
のではなく、不定形な形状で連続的に流下することが確
認されている。このため、前記特開昭６４ー２４８９４
号公報などで提案されているスラグ監視方法や評価方法
をそのまま適用することはできない。したがって、現状
では適当なスラグ監視方法や評価方法がないために、オ
ペレータの目視によるスラグの流下状態の監視がなされ
ている。そして、オペレータの経験から判断してスラグ
によりスラグ流下口が閉塞されていると認められると、
オペレータによりランスがマニュアル操作されてスラグ
流下口を塞いでいるスラグの除去がなされる。あるい
は、スラグの流下状態の監視を行わずに、一定周期毎に
ランスを作動させることがなされている。

【０００７】しかしながら、オペレータにスラグの流下
状態を監視させた場合には、常時オペレータがスラグ流
下状態を監視しなくてはならないため、オペレータは長
時間の単純労働を強いられるという問題がある。また、
その作業が単純作業であるために、気の緩みなどにより
監視が疎かになり流下口の閉塞事故を招く恐れもある。
さらに、スラグの流下状態の判断には熟練を要するこ
と、およびかかる単純作業が嫌われている事情から人材
の確保が困難であるという問題もある。

【０００８】一方、スラグの流下状態に関係なく一定周
期毎にランスを作動させた場合には、スラグ流下口が閉
塞していないときにもランス作業がなされることも生ず
るので、結果として過剰にランスを作動させることにな
りランスの老朽化を早め、ランスの経済性を損なってい
るという問題がある。また、不必要なランス作業がスラ
グのつまりを誘発する恐れもあるという問題もある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる従来技
術の問題点に鑑みなされたものであって、スラグの流下
状態の評価が自動的になし得るスラグ監視方法および装
置を提供することを主たる目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等はかかる従来
技術の問題点を解決すべく鋭意研究した結果、スラグ流
下状態は安定状態から注意を要する非安定状態までにお
いて、数種の典型的なパターンに分類でき、そしてその
スラグの流下状態を撮像した画像やスラグ温度や炉内圧
力等からこれらの典型的なパターンとの適合度を誤差逆
伝搬法を用いたニューラルネットワークにより求めるこ
とでスラグ流下状態の評価を行う方法を見出し本発明を
完成するに至った。

【００１１】すなわち、本発明の石炭部分燃焼炉のスラ
グ流下監視方法は、流下するスラグの画像を得る手順
と、前記画像の画像処理により、スラグ流部分の面積、
輝度分布および形状を測定する手順と、前記測定値を入
力としてニューラルネットワークを用いて典型的なスラ
グ流下状態との適合度を求める手順と、前記適合度を確
率的に統合処理してスラグの流下状態を評価する手順と
を含んでなることを特徴とする。

【００１２】本発明の石炭部分燃焼炉のスラグ流下監視
方法においては、前記画像の画像処理においてスラグの
一定時間内での重心分散をも測定し、該測定値を前記ニ
ューラルネットワークの入力に付加するのが好ましい。

【００１３】また、本発明の石炭部分燃焼炉のスラグ流
下監視方法においては、流下するスラグの温度を測定
し、該測定値をニューラルネットワークの入力に付加す
るのが好ましい。

【００１４】本発明の石炭部分燃焼炉のスラグ流下監視
装置は、撮像手段と、画像処理手段と、ニューラルネッ
トワーク手段と、確率的統合処理手段とを備えてなり、
前記撮像手段により流下するスラグの画像を撮像し、前
記画像処理手段によりスラグ流部分の面積、輝度分布お
よび形状を測定し、前記ニューラルネットワーク手段に
より前記測定値を入力として典型的なスラグ流下状態と
の適合度を求め、前記確率的統合処理手段により、前記
適合度を確率的に処理してスラグの流下状態を評価する
ことを特徴とする。

【００１５】本発明の石炭部分燃焼炉のスラグ流下監視
装置においては、前記画像処理手段によりスラグの一定
時間内での重心分散をも測定し、前記測定値を前記ニュ
ーラルネットワークの入力に付加するのが好ましい。

【００１６】また、本発明の石炭部分燃焼炉のスラグ流
下監視装置においては、温度検出手段が付加されてな
り、該温度検出手段により流下するスラグの温度が測定
され、該測定値を前記ニューラルネットワークの入力に
付加するのが好ましい。

【００１７】

【作用】本発明では、流下するスラグの画像からそのス
ラグ流の面積、輝度分布および形状が測定され、その測
定値を入力としてニューラルネットワークを用いて典型
的なスラグ流下状態との適合度が求められ、その適合度
を確率的に処理してスラグの流下状態が評価される。そ
のため、不定形で連続的に流下するスラグの流れを的確
に把握することができる。また、いわゆる逆伝搬ニュー
ラルネットワークを用いているので、その学習機能によ
り運転時間が経過するにつれて適合度の判定精度が向上
する。したがって、ある程度運転時間が経過した後は、
オペレータのスラグの流下状態の監視がなくとも、安全
に運転することができる。

【００１８】また、スラグ流の重心分散をも求め、それ
をニューラルネットワークの入力としている本発明の好
ましい実施例では、典型的なスラグ流下状態との適合度
がより正確に求められる。

【００１９】さらに、流下するスラグの温度を測定し、
該測定値をニューラルネットワークの入力に付加してい
る本発明の別の好ましい実施例では、炉の運転状態をも
スラグの流下状態の判定の際に考慮されることになり、
典型的なスラグ流下状態との適合度がより一層正確に求
められる。

【００２０】

【実施例】以下、添付図面を参照しながら本発明を実施
例に基づいて説明するが、本発明はかかる実施例のみに
限定されるものではない。

【００２１】実施例１ 本発明の実施例１にかかわるＣＰＣのスラグ流下監視方
法に用いる監視装置の機能ブロック図を図１に示し、同
装置Ｋは、撮像手段１０と画像処理手段２０とニューラ
ルネットワーク手段３０と確率的統合処理手段４０とを
主要構成要素としている。

【００２２】撮像手段１０は、スラグ流下口近傍にセッ
トされて流下するスラグの画像を撮像するものである。
この撮像手段１０としては、例えばＣＣＤカメラが用い
られる。しかし、これに限定されるものではなく、赤外
線カメラなども好適に用いることができる。

【００２３】画像処理手段２０は、撮像手段１０から入
力される画像からスラグ部分を抽出して、この抽出され
た画像からスラグ流部分の面積、輝度分布、形状（幅
比、幅平均など）および重心分散を測定するものであ
る。かかる機能を有する画像処理手段１０としては、例
えば画像処理用プロセッサとコンピュータとからなる画
像処理装置が用いられる。

【００２４】ここでスラグ流下状態を撮像した画像から
スラグ部分の抽出は、輝度による認識を利用した２値化
処理によりなされるが、この画像には多くのノイズが含
まれているので、単に２値化処理しただけではスラグ部
分のみを抽出できないときがある。このときには、大き
さが比較的小さなノイズについては収縮／膨張処理を施
すことにより除去する。また、スラグ流下口からもれて
くる燃焼炉内の燃焼炎によるノイズについては、スラグ
流下状態変化に比べて発生から消滅までの時間が短いた
め、一定時間、例えば０．３秒をおいて撮像された２つ
のスラグ流下状態の画像についてＡＮＤ処理を行い除去
する。

【００２５】そして、画像の輝度が全体的に高くスラグ
部分と他の部分との輝度差があまりないようなときに
は、ヒストグラム平滑化処理を行い、スラグ部分と背景
のコントラストを高くした後、２値化処理することによ
りスラグ部分を抽出する。

【００２６】ついで、このようにして得られたスラグ部
分の画像から、スラグ部分の面積、輝度分布幅、形状お
よび一定時間内での重心分散を測定する。ここで、輝度
分布幅とは、スラグ流下状態の画像から抽出したスラグ
部分の輝度の最大値と最小値との差で定義されるもので
あり、形状とは、スラグ流下口を基準として一定間隔を
隔てた部分（例えば、上、中、下の３箇所）のスラグ部
分の幅およびその中のある部分を基準とした比率（例え
ば、上を１として、中／上、下／上）で定義されるもの
をいう。また、重心分散を測定する際の一定時間は、例
えば２秒間隔で６秒間とされる。

【００２７】ニューラルネットワーク手段３０は、特徴
パラメータ群から画像認識を行う機能を有するもので、
例えば、図２に示すように、３層構造からなる。ここで
このニューラルネットワークにおいて用いられている誤
差逆伝搬について簡単に説明する。

【００２８】ネットワークには入力パターンと目標出力
のパターン対が提示される。各提示の直後にネットワー
クの出力と目標出力の間の差が減少するように重みを調
整する。訓練のときには入力パターンと目標パターンの
対の集合である訓練集合を使い、ネットワークにはこれ
を繰り返し提示する。訓練が終わったらネットワークの
動作をテストする。

【００２９】逆伝搬の学習アルゴリズムには、順伝搬ス
テップとその後に実行される逆伝搬ステップがある。順
伝搬ステップも逆伝搬ステップもいずれも訓練中にパタ
ーンの提示を行うたびに実行される。順伝搬ステップ
は、ネットワークの入力層（図２では、第１層が相当す
る）への入力パターンの提示で始まり、活性レベルの計
算が隠れ層（図２では、第２層が相当する）を通じて順
伝搬していく間継続する。それぞれの層のすべての処理
ユニット（図２では〇印で示す）は、入力の総和を求め
しきい値関数により出力を計算する。それからユニット
の出力層がネットワークの出力を行う。

【００３０】ネットワークの出力パターンと目標ベクト
ルの比較を行い、それに差あるいはエラーがあるときに
逆伝搬ステップが始まる。逆伝搬ステップでは、隠れ層
のユニットのエラー値と重みの変化分を計算するが、こ
れを出力層から始めて隠れ層を順番に逆方向へたどって
いく。この逆伝搬ステップでは、ネットワークは観測さ
れたエラーを減少させるように重みの訂正を行う。

【００３１】本実施例においては、教示データとして正
常状態からスラグの安定抜出しを困難にする可能性のあ
る状態まで４タイプ（１：異常、２：略異常、３：略正
常、４：正常）のスラグ流下状態を用いた。そして、そ
の学習においては、出力層における教示データとの平均
２乗誤差が５％以下になるまで学習を繰り返した。

【００３２】図３および図４はかかるニューラルネット
ワークによる典型的スラグ流下状態との適合度を示すも
のである。このニューラルネットワークによった場合に
は、図３より明らかなように、異なる状態に対する適合
度が同時に高い出力値になることがある。このため、本
実施例では後述する確率的統合処理手段による処理を行
う。

【００３３】なお、ここでは一定時間内での重心分散も
特徴パラメータとして用いたが、この重心分散は必要に
応じて用いればよく、必ずしも用いる必要はない。ま
た、特徴パラメータとしては、スラグ温度、炉内圧力な
ども用いることができる（図８参照）。

【００３４】かかる機能を有するニューラルネットワー
ク手段３０は、通常のエンジニアリング・ワークステー
ションに前記誤差逆伝搬処理を行うためのプログラムを
格納して構成することができる。

【００３５】確率的統合処理手段４０は、前記のごとく
異なる状態に対する適合度が同時に高い出力値になる場
合に備えて、それらの適合度を確率的に処理して妥当な
判断をなすためのものである。この確率的統合処理手段
４０も、前記エンジニアリング・ワークステーション
に、以下の処理を行うためのプログラムを格納すること
で実現される。

【００３６】次に、この確率的統合処理について、図３
〜７を参照しながら説明する。

【００３７】図３はある時刻における前記ニューラルネ
ットワークによる適合度の結果を示すグラフであり、図
４はそれから４秒後におけるものである。ここで、図３
ではタイプ４の適合度が一番高いので、これを１として
他のタイプの適合度の修正を行い、その結果を図５に示
す。一方、図４ではタイプ１の適合度が一番高いので、
これを１として同様の処理を行い、その結果を図６に示
す。しかる後、これらを合成して、その結果を図７に示
す。

【００３８】次に、この合成結果をもとにして、合成基
本確率を求める。この場合、タイプ４とタイプ１との組
み合わせのように、相矛盾する組み合わせはあらかじめ
削除して全体の和が１になるように正規化する。 Ｔ（４）＝（＋）／（１−） ＝（0.23x0.11+0.23x0.54 ）／（1-0.23x0.35 ） ＝0.163 Ｔ（１）＝（＋）／（１−） ＝（0.35x0.20+0.35x0.57 ）／（1-0.23x0.35 ） ＝0.293 Ｔ（４，１）＝（＋＋）／（１−） ＝（0.11x0.20 ＋0.11x0.57+0.54x0.57 ）／（1-0.23x
0.35 ） ＝0.427 Ｔ（４，１，２）＝／（１−） ＝0.54x0.20 ／（1-0.23x0.35 ） ＝0.117 ここで、 Ｔ（４）：タイプ４が解であると限定できる確率 Ｔ（１）：タイプ１が解であると限定できる確率 Ｔ（４，１）：タイプ４であるかタイプ１であるかどち
らともいえない確率 Ｔ（４，１，２）：タイプ４であるかタイプ１であるか
タイプ２であるかどちらともいえない確率

【００３９】したがって、各タイプが解となる可能性は
次のようになる。 タイプ１：０．８３７ タイプ２：０．１１７ タイプ３：０．０ タイプ４：０．７０７

【００４０】以上のことから、タイプ１とタイプ４の確
信度区間は、それぞれ０．２９３〜０．８３７および
０．１６３〜０．７０７となる。このことから、現状の
スラグの流下状態はタイプ１で、異常状態であると判定
できる。

【００４１】このように本実施例では、異なる出力結果
がえられても、それらを統合して評価することができ
る。

【００４２】実施例２ 本発明の実施例２にかかわるＣＰＣのスラグ流下監視方
法に用いる監視装置の機能ブロック図を図８に示し、同
装置Ｋは、実施例１に示す装置にスラグ流の温度検出手
段５０および炉内圧力検出手段６０が付加されてなるも
のである。以下、実施例２の実施例１と異なる点につい
てのみ説明する。

【００４３】温度検出手段５０としては、例えば放射温
度計と増幅器とからなる温度検出装置が用いられる。ま
た、炉内圧力検出手段６０としては、例えば圧力センサ
ーと増幅器からなる圧力検出装置が用いられる。

【００４４】この温度検出手段５０および炉内圧検出手
段６０の測定結果は、他の測定結果と一緒にニューラル
ネットワーク手段３０に入力される。そして、実施例１
と同様の処理がなされて典型的スラグ流下状態との適合
度が算出される。実施例２では、スラグ流の温度および
炉内圧力をもニューラルネットワークの入力として用い
ているので、実施例１に比較してスラグ流の典型的パタ
ーンへの適合度の信頼性を向上することができる。

【００４５】このようにして得られた適合度は、実施例
１と同様にして確率的統合処理がなされて、運転が異常
か否かが判定される。

【００４６】このように実施例２では、炉内圧力やスラ
グ流の温度というスラグ流の状態に密接に関係する物理
量をも考慮しているので、より信頼性の高い監視を行う
ことができる。

【００４７】実施例３ 本発明の実施例３にかかわるＣＰＣの制御方法に用いる
装置の機能ブロック図を図９に示してある。この実施例
３は実施例１からの信号を制御手段７０に入力してＣＰ
Ｃへの供給空気量、供給石炭量あるいはその両者を制御
するようにしたものである。

【００４８】この制御手段７０によるＣＰＣの制御は、
例えば次のようにしてなされる。

【００４９】典型的スラグ流は、例えば以下のように物
理量と対応をとることができる。

【００５０】したがって、前記関係を考慮して、例えば
スラグのつまりと供給石炭量、供給空気量、スラグ粘
性、スラグ量との関係をあらかじめ求めておき、入力さ
れたスラグ流の状態から正常なスラグ流状態に移行させ
るために必要な操作量、例えば供給石炭量、供給空気量
を算出し、その操作量に見合うように、例えば石炭供給
装置や送風機が調節される。この場合、スラグの流下状
態が正常であるとの入力がなされたときは、従前の制御
が継続される。

【００５１】なお、制御手段７０の構成の詳細な説明は
省略するが、確率的統合処理手段４０から入力される信
号を、他の制御素子からの信号と併せて処理ができるよ
うに構成されている他は、従来よりこの種の制御に用い
られている制御装置と同様に構成されている。

【００５２】実施例４ 本発明の実施例４にかかわるＣＰＣの制御方法に用いる
装置の機能ブロック図を図１０に示してある。この実施
例４は実施例２からの信号を制御手段７０に入力してＣ
ＰＣへの供給空気量、供給石炭量あるいはその両者を制
御するようにしたものである。

【００５３】この制御手段７０によるＣＰＣの制御も実
施例３と同様にしてなされる。また、この制御手段７０
も実施例３の制御手段と同様に構成される。

【００５４】実施例５ 本発明の実施例５にかかわるランス制御方法に用いる装
置の機能ブロック図を図１１に示してある。この実施例
５は実施例１からの信号を制御手段７０に入力してラン
ス８０の動作を制御するようにしたものである。

【００５５】この制御手段７０によるランスの制御は、
例えば次のようにしてなされる。

【００５６】スラグの流下状態が異常であるとの入力
がなされた場合 ランスを作動させてランシングを行い、スラグのつまり
を除去する。

【００５７】スラグの流下状態がほぼ異常であるとの
入力がなされた場合 入力の時間的変化を監視し、スラグの流下状態がほぼ異
常であるとの入力が一定時間継続した場合は、ランスを
作動させてランシングを行う。この一定時間は適用され
るＣＰＣに応じて適宣選定される。

【００５８】スラグの流下状態がほぼ正常であるとの
入力がなされた場合 ランスは作動されずランシングはなされない。

【００５９】スラグの流下状態が正常であるとの入力
がなされた場合 この場合もランスは作動されずランシングはなされな
い。

【００６０】なお、制御手段７０の構成の詳細な説明は
省略するが、確率的統合処理手段４０から入力される信
号を、他の制御素子からの信号と併せて処理ができるよ
うに構成されている他は、従来よりこの種の制御に用い
られている制御装置と同様に構成されている。

【００６１】実施例６ 本発明の実施例６にかかわるＣＰＣの制御方法に用いる
装置の機能ブロック図を図１２に示してある。この実施
例６は実施例２からの信号を制御手段７０に入力してラ
ンス８０を制御するようにしたものである。

【００６２】この制御手段７０によるランスの制御は、
実施例５と同様になされる。また、この制御手段も実施
例３の制御手段７０と同様に構成されている。

【００６３】次に、ランシングを行うスラグ流下口閉塞
防止装置の構成について、図１３〜１５を参照しながら
説明する。

【００６４】ＣＰＣの内周壁に付着、流下したスラグ
は、スラグ流下口を経由して下部に配設されたスラグ冷
却層内に入り、冷却、固化されたのち、コンベヤ等によ
って外部に搬出される。その際スラグ流下口部において
は上部の燃焼炉と下部の冷却槽との熱落差によって、し
ばしばスラグが凝固し、スラグ流下口部において、付
着、成長し、スラグ流下口部を閉塞させる。図１３〜１
５はこのような閉塞を防止するための装置を示すもので
ある。

【００６５】まず図１３に示す装置８０Ａは、スラグ流
下口９１部の燃焼室炉壁下の部分に酸素吹出管８１をス
ラグ流下口９１の幅に従って複数個配設し、燃焼炉９０
内において燃焼を行っている際に前記酸素吹出管８１か
ら酸素を噴出させる。スラグ流下口９１部は燃焼炉９０
内に近く高温分雰囲気にあることから、噴出された酸素
はスラグ流下口９１部の燃焼ガス中の可燃ガスあるいは
チャー等と反応して燃焼するほか、溶融スラグ中の残留
炭素等とも酸化反応することによってスラグ流下口９１
部の雰囲気温度を上昇させ、冷却固化しつつあるスラグ
を再び溶融状態にして、下部に配設されている冷却槽内
に流下せしめる。これによって、スラグ流下口９１部が
スラグによって閉塞されるのを防止し得る。ここで、酸
素噴出管８１は固定型であるため、燃焼炉９０内からの
放射熱あるいは噴出する酸素と可燃物との反応時の燃焼
熱によって焼損される可能性があるため、先端部を冷却
水ボックス８２内に収納することによって焼損されるの
を防止している。

【００６６】図１４に示す装置８０Ｂは、図１３に示す
装置８０Ａにおける酸素吹出管８１の位置に、抜き差し
自在な可動型水冷式のスラグカッタ８３に、燃焼および
該燃料燃焼用空気を供給しえるバーナ８４を設けたもの
である。スラグ流下口９１部に生成したつらら状スラグ
を除去する際、前記つらら状スラグがまだ十分に成長せ
ず細い状態である場合、あるいは十分に固化する以前の
状態である場合にはバーナ８４を用いて燃焼することな
く、スラグカッタ８３のみにて除去を行う。それに対し
てスラグが成長して厚みを増した場合、あるいは冷却固
化が進行してスラグの強度が増大した場合、スラグカッ
タ８３のみの作動ではスラグ除去時に周辺の耐火材が損
傷される可能性がある。その場合、スラグカッタ８３に
設けたバーナ８４からＬＰＧ等の燃料と、この燃料を燃
焼するのに必要な空気を送入し、燃焼させることにより
固化したスラグを再び流動可能な状態にして流下させる
か、あるいはバーナ８４加熱によりスラグを溶融状態に
戻しつつスラグカッタ８３を作動させてスラグを切断
し、下部に配設した冷却槽内に落下させることによっ
て、スラグ流下口９１が閉塞されるのを防止し得る。

【００６７】図１５に示す装置８０Ｃは、図１４に示す
装置８０Ｂにおけるバーナ８４に代えて、酸素噴出管８
５を抜き差し自在な可動型水冷式スラグカッタ８３に設
けたものである。これによって、スラグカッタ８３単体
の作動では除去し得ないスラグも、スラグ付近の雰囲気
温度が高い場合には噴出管８５から噴出される酸素と燃
焼ガス中の可燃ガスあるいはチャー等が反応して燃焼す
るほか、溶融スラグ中の残留炭素等とも酸化反応するこ
とによって流下口９１部の雰囲気温度を上昇させ、冷却
固化しつつあるスラグを再び溶融状態にして流下せし
め、あるいはスラグカッタによる切断を容易ならしめ
る。

【００６８】以上、本発明を石炭部分燃焼炉のスラグに
適用した場合を例にとり説明してきたが、本発明はかか
る実施例のみに限定されるものではなく、不定形で流下
するスラグが生成される燃焼炉に対して好適に用いるこ
とができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スラグ流の画像に対してニューラルネットワークを用い
て誤差逆伝搬処理によりスラグ流の典型的流下パターン
との適合度を求め、それを確率的に統合処理して評価し
ているので、スラグの流下状態を精度よく、しかも自動
的に評価することができる。したがって、オペレータに
よるスラグの流下状態の監視が不要になるという効果が
得られる。また、本発明においては、スラグの流下状態
の評価をニューラルネットワークにより行っているの
で、それの持つ学習機能によりその評価は運転時間の累
積とともに精度が向上し、炭種の変化などの運転条件の
変化にも容易に対応できる。

【００７０】さらに、本発明のスラグ流の監視方法によ
り得られた監視結果によりランスを制御すれば、効率よ
くランスを行えるという結果が得られる。それに伴い、
ランスの無用な損耗が防止されその経済性も向上すると
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１にかかわるスラグ流下監視装
置の機能ブロック図である。

【図２】同実施例におけるニューラルネットワークの概
略図である。

【図３】同実施例における典型的スラグ流下状態との適
合度を示すグラフである。

【図４】同実施例における典型的スラグ流下状態との適
合度を示すグラフであって、図３の状態から４秒後のも
のである。

【図５】図３のグラフをタイプ４を１として修正したグ
ラフである。

【図６】図４のグラフをタイプ１を１として修正したグ
ラフである。

【図７】図５のグラフと図６のグラフを合成したもので
ある。

【図８】本発明の実施例２にかかわるスラグ流下監視装
置の機能ブロック図である。

【図９】本発明の実施例１のスラグ流下監視装置を用い
たＣＰＣ制御装置の機能ブロック図である。

【図１０】本発明の実施例２のスラグ流下監視装置を用
いたＣＰＣ制御装置の機能ブロック図である。

【図１１】本発明の実施例１のスラグ流下監視装置を用
いたランス制御装置の機能ブロック図である。

【図１２】本発明の実施例２のスラグ流下監視装置を用
いたランス制御装置の機能ブロック図である。

【図１３】スラグ流下口閉塞防止装置の一例の概略図で
ある。

【図１４】スラグ流下口閉塞防止装置の他の例の概略図
である。

【図１５】スラグ流下口閉塞防止装置のその他の例の概
略図である。

【符号の説明】

１０ 撮像手段 ２０ 画像処理手段 ３０ ニューラルネットワーク手段 ４０ 確率的統合処理手段 ５０ 温度検出手段 ６０ 炉内圧力検出手段 ７０ 制御手段 ８０ ランス ９０ ＣＰＣ（燃焼炉） Ｋ スラグ流下監視装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西野 公祥 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 小林 政已 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 藤井 健一 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 原田 英一 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内 (72)発明者 尾関 修一郎 明石市川崎町１番１号 川崎重工業株式会 社明石工場内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流下するスラグの画像を得る手順と、前
   記画像の画像処理により、スラグ流部分の面積、輝度分
   布および形状を測定する手順と、前記測定値を入力とし
   てニューラルネットワークを用いて典型的なスラグ流下
   状態との適合度を求める手順と、前記適合度を確率的に
   統合処理してスラグの流下状態を評価する手順とを含ん
   でなることを特徴とする石炭部分燃焼炉のスラグ流下監
   視方法。
2. 【請求項２】 前記画像の画像処理においてスラグの一
   定時間内での重心分散をも測定し、該測定値を前記ニュ
   ーラルネットワークの入力に付加することを特徴とする
   請求項１記載の石炭部分燃焼炉のスラグ流下監視方法。
3. 【請求項３】 流下するスラグの温度を測定し、該測定
   値をニューラルネットワークの入力に付加することを特
   徴とする請求項１または２記載の石炭部分燃焼炉のスラ
   グ流下監視方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載の石炭部分燃
   焼炉のスラグ流下監視方法により得られたスラグの流下
   状態の評価に応じて、ランスの操作を制御することを特
   徴とする石炭部分燃焼炉のランス制御方法。
5. 【請求項５】 請求項１、２または３記載の石炭部分燃
   焼炉のスラグ流下監視方法により得られたスラグの流下
   状態の評価に応じて、石炭供給量および／または空気供
   給量を制御することを特徴とする石炭部分燃焼炉の制御
   方法。
6. 【請求項６】 撮像手段と、画像処理手段と、ニューラ
   ルネットワーク手段と、確率的統合処理手段とを備えて
   なり、前記撮像手段により流下するスラグの画像を撮像
   し、前記画像処理手段によりスラグ流部分の面積、輝度
   分布および形状を測定し、前記ニューラルネットワーク
   手段により前記測定値を入力として典型的なスラグ流下
   状態との適合度を求め、前記確率的統合処理手段によ
   り、前記適合度を確率的に処理してスラグの流下状態を
   評価することを特徴とする石炭部分燃焼炉のスラグ流下
   監視装置。
7. 【請求項７】 前記画像処理手段によりスラグの一定時
   間内での重心分散をも測定し、前記測定値を前記ニュー
   ラルネットワークの入力に付加することを特徴とする請
   求項６記載の石炭部分燃焼炉のスラグ流下監視装置。
8. 【請求項８】 温度検出手段が付加されてなり、該温度
   検出手段により流下するスラグの温度が測定され、該測
   定値を前記ニューラルネットワークの入力に付加するこ
   とを特徴とする請求項６または７記載の石炭部分燃焼炉
   のスラグ流下監視装置。
9. 【請求項９】 請求項６、７または８記載の石炭部分燃
   焼炉のスラグ流下監視装置から入力される評価結果信号
   により制御されてなることを特徴とするスラグ流下口閉
   塞防止装置。
10. 【請求項１０】 請求項６、７または８記載の石炭部分
    燃焼炉のスラグ流下監視装置から入力される評価結果信
    号により、石炭供給量および／または空気供給量を制御
    することを特徴とする石炭部分燃焼炉。