JPH10306284A - 気流層石炭ガス化炉 - Google Patents
気流層石炭ガス化炉Info
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- JPH10306284A JPH10306284A JP11675097A JP11675097A JPH10306284A JP H10306284 A JPH10306284 A JP H10306284A JP 11675097 A JP11675097 A JP 11675097A JP 11675097 A JP11675097 A JP 11675097A JP H10306284 A JPH10306284 A JP H10306284A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 気流層石炭ガス化炉において、溶融スラグの
監視部や撮像手段の光情報取り入れ部の汚染が無く、高
ダスト雰囲気ガス部の影響を回避することにある。 【解決手段】 石炭をガス化剤によりガス化反応させる
ガス化室１と、このガス化室１の底部のスラグ流下口１
１の下方に位置させて設けられ、冷却水１５が溜められ
たスラグ冷却室５と、スラグ１３を撮影する撮影手段２
１と、この撮影手段２１から送られた入力信号５９に基
づいて一連の処理操作を行う画像処理装置２７を有する
気流層石炭ガス化炉において、撮影手段２１が冷却水１
５の水面下に落下したスラグ１３の輝度像を撮影するこ
とにより達成することができる。
監視部や撮像手段の光情報取り入れ部の汚染が無く、高
ダスト雰囲気ガス部の影響を回避することにある。 【解決手段】 石炭をガス化剤によりガス化反応させる
ガス化室１と、このガス化室１の底部のスラグ流下口１
１の下方に位置させて設けられ、冷却水１５が溜められ
たスラグ冷却室５と、スラグ１３を撮影する撮影手段２
１と、この撮影手段２１から送られた入力信号５９に基
づいて一連の処理操作を行う画像処理装置２７を有する
気流層石炭ガス化炉において、撮影手段２１が冷却水１
５の水面下に落下したスラグ１３の輝度像を撮影するこ
とにより達成することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、石炭を酸化剤によ
りガス化反応させる気流層石炭ガス化炉に係るものであ
り、特に、スラグ流下口から落下するスラグを監視する
のに最適な気流層石炭ガス化炉に関するものである。
りガス化反応させる気流層石炭ガス化炉に係るものであ
り、特に、スラグ流下口から落下するスラグを監視する
のに最適な気流層石炭ガス化炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】石油危機以来、燃料多様化の流れの中
で、石炭の利用技術開発が進められている。その中で
も、石炭ガス化複合発電システムは、従来型の微粉炭焚
火力発電システムよりも高いエネルギー効率が期待され
ている。石炭ガス化複合発電システムは、石炭ガス化炉
で製造した燃料ガスでガスタービンを駆動して発電する
ものである。また、石炭ガス化炉で製造した水素含有ガ
スを精製して燃料電池発電システムの原料として供給す
るシステムもある。このシステムの中核を成す石炭ガス
化炉は、現在、種々の形式のものが提案され、開発され
つつある。さらに、その中でも、石炭の灰分を溶融スラ
グとして生成ガスから分離し、炉外へ排出することを特
徴とする気流層式石炭ガス化方法は、別名スラッキング
ガス化法とも呼ばれ、エネルギー効率が高く、灰処理等
の環境対応の面でも優れている。気流層石炭ガス化炉に
おいては、石炭と酸素等のガス化剤を高温で反応させ、
一酸化炭素（ＣＯ）及び水素（Ｈ2）等の有用なガスを
生成させるとともに、石炭の灰分を溶融させ、流動性を
有する液状のスラグとしてガス化室の外へ排出させてい
る。図６は、現在使用されている気流層石炭ガス化炉の
構成図である。
で、石炭の利用技術開発が進められている。その中で
も、石炭ガス化複合発電システムは、従来型の微粉炭焚
火力発電システムよりも高いエネルギー効率が期待され
ている。石炭ガス化複合発電システムは、石炭ガス化炉
で製造した燃料ガスでガスタービンを駆動して発電する
ものである。また、石炭ガス化炉で製造した水素含有ガ
スを精製して燃料電池発電システムの原料として供給す
るシステムもある。このシステムの中核を成す石炭ガス
化炉は、現在、種々の形式のものが提案され、開発され
つつある。さらに、その中でも、石炭の灰分を溶融スラ
グとして生成ガスから分離し、炉外へ排出することを特
徴とする気流層式石炭ガス化方法は、別名スラッキング
ガス化法とも呼ばれ、エネルギー効率が高く、灰処理等
の環境対応の面でも優れている。気流層石炭ガス化炉に
おいては、石炭と酸素等のガス化剤を高温で反応させ、
一酸化炭素（ＣＯ）及び水素（Ｈ2）等の有用なガスを
生成させるとともに、石炭の灰分を溶融させ、流動性を
有する液状のスラグとしてガス化室の外へ排出させてい
る。図６は、現在使用されている気流層石炭ガス化炉の
構成図である。
【０００３】図６に示した気流層石炭ガス化炉は、主と
して、ガス化室１、熱回収室３及びスラグ冷却室５から
成り、これらが圧力容器７の中に納められた構造となっ
ている。ガス化室１の上部はスロート９になっており、
熱回収室３に連なっている。ガス化室１の下部はスラグ
流下口１１となっており、スラグ冷却室５に連なってい
る。スラグ冷却室５の底部には、スラグ流下口１１から
流下してくる溶融スラグ１３を冷却し、固化するための
冷却水１５が保持されている。なお、このガス化室１に
は、石炭と酸素等のガス化剤を供給するためのバーナ１
７が付設されている。バーナ１７から酸素等のガス化剤
と共に供給された石炭は、ガス化室１において、一酸化
炭素及び水素等の燃料ガスに変換されると共に、石炭中
の灰分は溶融され、流動性を有する液状スラグ１３に変
わる。気流層石炭ガス化炉を安定かつ安全に運転するた
めには、ガス化室１から溶融スラグ１３をスラグ流下口
１１を通じて、安定にスラグ冷却室５に排出しなければ
ならない。そのためには、ガス化室１の温度を灰の融点
以上の高温域（１４００乃至１７００℃）に保持する必
要がある。そのためには、ガス化室１の温度を計測する
必要があるが、灰の融点以上の高温域であり、熱電対等
による直接かつ安定した温度の計測や監視はかなり困難
である。さらに、灰の融点等の石炭の性状が、石炭の種
類、銘柄だけでなく、採掘場所によっても異なることが
あり、問題を一層困難にしている。そこで、スラグ流下
口１１からスラグ冷却室５に排出される溶融スラグ１３
の流下状況を監視する方策が望まれ、現在、以下のよう
な提案がなされている。
して、ガス化室１、熱回収室３及びスラグ冷却室５から
成り、これらが圧力容器７の中に納められた構造となっ
ている。ガス化室１の上部はスロート９になっており、
熱回収室３に連なっている。ガス化室１の下部はスラグ
流下口１１となっており、スラグ冷却室５に連なってい
る。スラグ冷却室５の底部には、スラグ流下口１１から
流下してくる溶融スラグ１３を冷却し、固化するための
冷却水１５が保持されている。なお、このガス化室１に
は、石炭と酸素等のガス化剤を供給するためのバーナ１
７が付設されている。バーナ１７から酸素等のガス化剤
と共に供給された石炭は、ガス化室１において、一酸化
炭素及び水素等の燃料ガスに変換されると共に、石炭中
の灰分は溶融され、流動性を有する液状スラグ１３に変
わる。気流層石炭ガス化炉を安定かつ安全に運転するた
めには、ガス化室１から溶融スラグ１３をスラグ流下口
１１を通じて、安定にスラグ冷却室５に排出しなければ
ならない。そのためには、ガス化室１の温度を灰の融点
以上の高温域（１４００乃至１７００℃）に保持する必
要がある。そのためには、ガス化室１の温度を計測する
必要があるが、灰の融点以上の高温域であり、熱電対等
による直接かつ安定した温度の計測や監視はかなり困難
である。さらに、灰の融点等の石炭の性状が、石炭の種
類、銘柄だけでなく、採掘場所によっても異なることが
あり、問題を一層困難にしている。そこで、スラグ流下
口１１からスラグ冷却室５に排出される溶融スラグ１３
の流下状況を監視する方策が望まれ、現在、以下のよう
な提案がなされている。
【０００４】まず、特開平１−２４８９３号公報では、
石炭ガス化炉のスラグ流下口を放射温度計で撮像し、得
られた温度分布を画像処理することにより、スラグ流下
口の破壊、スラグ流下停止、スラグ流下口閉塞等の状況
をそれらが発生する以前に検知して、スラグ流下口の監
視を図る技術が開示されている。特開平１−２４８９４
号公報では、石炭ガス化炉のスラグ流下口から滴下する
スラグを撮影し、得られた画像を処理することにより、
スラグの流下状態及び炉の状態を診断し、監視する技術
が開示されている。実開平３−１４１３５号公報では、
スラグの輝度を計る光センサの出力により、石炭ガス化
炉のスラグ流下口下方に設けられたスラグタップバーナ
を起動させ、スラグ流下口の閉塞を未然に防止してい
る。特開昭６０−８８０９１号公報では、流下口下部を
ビデオカメラで撮影し、画像処理を行い、スラグ滴下量
等を計測し、流下口の閉塞を監視している。特開平２−
１１５６１１号公報では、光センサを設けて、流下する
スラグの光量を検知し、スラグ流下口の閉塞を察知する
方法が開示されている。日本特許第２５４７１９０号公
報では、流下するスラグの画像を得て、該画像を画像処
理し、ニューラルネットワークを用いて、スラグの流下
状態を判定する方法が提案されている。日本特許第２０
５３２２４号公報では、流下口を監視するためのファイ
バースコープの先端を冷却水中に位置させる提案がなさ
れている。日本特許第２０５３２２３号公報では、音波
検出器により流下口から流下するスラグの着水音を検出
し、監視に用立てる試みが提案されている。日本特許第
２５６６３５７号公報では、水中マイクロホンによりス
ラグの水中落下凝固音波形を検出し、スラグ排出状況を
監視している。
石炭ガス化炉のスラグ流下口を放射温度計で撮像し、得
られた温度分布を画像処理することにより、スラグ流下
口の破壊、スラグ流下停止、スラグ流下口閉塞等の状況
をそれらが発生する以前に検知して、スラグ流下口の監
視を図る技術が開示されている。特開平１−２４８９４
号公報では、石炭ガス化炉のスラグ流下口から滴下する
スラグを撮影し、得られた画像を処理することにより、
スラグの流下状態及び炉の状態を診断し、監視する技術
が開示されている。実開平３−１４１３５号公報では、
スラグの輝度を計る光センサの出力により、石炭ガス化
炉のスラグ流下口下方に設けられたスラグタップバーナ
を起動させ、スラグ流下口の閉塞を未然に防止してい
る。特開昭６０−８８０９１号公報では、流下口下部を
ビデオカメラで撮影し、画像処理を行い、スラグ滴下量
等を計測し、流下口の閉塞を監視している。特開平２−
１１５６１１号公報では、光センサを設けて、流下する
スラグの光量を検知し、スラグ流下口の閉塞を察知する
方法が開示されている。日本特許第２５４７１９０号公
報では、流下するスラグの画像を得て、該画像を画像処
理し、ニューラルネットワークを用いて、スラグの流下
状態を判定する方法が提案されている。日本特許第２０
５３２２４号公報では、流下口を監視するためのファイ
バースコープの先端を冷却水中に位置させる提案がなさ
れている。日本特許第２０５３２２３号公報では、音波
検出器により流下口から流下するスラグの着水音を検出
し、監視に用立てる試みが提案されている。日本特許第
２５６６３５７号公報では、水中マイクロホンによりス
ラグの水中落下凝固音波形を検出し、スラグ排出状況を
監視している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記、従来技術の中
で、日本特許第２０５３２２３号公報に記載された音波
検出器により流下口から流下するスラグの着水音を検出
する方法及び日本特許第２５６６３５７号公報に記載さ
れた水中マイクロホンによりスラグの水中落下凝固音波
形を検出する方法は、周囲の雑音との識別に高度な技術
が要求され、信頼性と経済性とで問題を有している。一
方、日本特許第２０５３２２３号公報及び日本特許第２
５６６３５７号公報以外のものは、可視光又は赤外光等
の違い、或は特定波長域又は全波長域のエネルギー強度
の検出等の違いはあっても、いずれも光学的にスラグの
挙動をとらえようとする試みのものである。この光学的
にスラグの挙動をとらえる方法においても、スラグ冷却
室の冷却水水面の上部、すなわちガス雰囲気部に設けた
監視部或いは撮像手段を介して、スラグ流下口の映像や
スラグ流下口から滴下するスラグ滴の映像を得ている。
スラグ冷却室の冷却水水面の上部は、スラグ流下口を介
してガス化室に連通しており、ガス化室と同じく、一酸
化炭素及び水素を主成分とする還元性のガス、多成分の
酸化物からなる石炭灰が溶融した溶融スラグ、石炭の乾
留物であるチャー及び未溶融ないし半溶融状態の石炭灰
等の粉体、アルカリ金属元素等の蒸気、硫化水素等並び
に塩化水素等が共存した環境である。このような高温、
高腐食、高ダスト雰囲気下においては、短時間で監視部
や撮影手段の光情報取り入れ部は汚染され、スラグ流下
監視に支障をきたすことが懸念される。また、高温の微
細なダストのために、目的とするスラグ流下口や滴下す
るスラグの鮮明な映像を得ることができない等の問題も
ある。さらに、日本特許第２０５３２２４号公報では、
ファイバースコープの先端を冷却水中に位置させる提案
がなされており、光情報取り入れ部の汚染は回避できる
が、水中から流下口を監視する方式のため、高ダスト雰
囲気部や水中に浮遊するスラグ粒子の影響を受け、鮮明
な映像を得ることができない問題がある。
で、日本特許第２０５３２２３号公報に記載された音波
検出器により流下口から流下するスラグの着水音を検出
する方法及び日本特許第２５６６３５７号公報に記載さ
れた水中マイクロホンによりスラグの水中落下凝固音波
形を検出する方法は、周囲の雑音との識別に高度な技術
が要求され、信頼性と経済性とで問題を有している。一
方、日本特許第２０５３２２３号公報及び日本特許第２
５６６３５７号公報以外のものは、可視光又は赤外光等
の違い、或は特定波長域又は全波長域のエネルギー強度
の検出等の違いはあっても、いずれも光学的にスラグの
挙動をとらえようとする試みのものである。この光学的
にスラグの挙動をとらえる方法においても、スラグ冷却
室の冷却水水面の上部、すなわちガス雰囲気部に設けた
監視部或いは撮像手段を介して、スラグ流下口の映像や
スラグ流下口から滴下するスラグ滴の映像を得ている。
スラグ冷却室の冷却水水面の上部は、スラグ流下口を介
してガス化室に連通しており、ガス化室と同じく、一酸
化炭素及び水素を主成分とする還元性のガス、多成分の
酸化物からなる石炭灰が溶融した溶融スラグ、石炭の乾
留物であるチャー及び未溶融ないし半溶融状態の石炭灰
等の粉体、アルカリ金属元素等の蒸気、硫化水素等並び
に塩化水素等が共存した環境である。このような高温、
高腐食、高ダスト雰囲気下においては、短時間で監視部
や撮影手段の光情報取り入れ部は汚染され、スラグ流下
監視に支障をきたすことが懸念される。また、高温の微
細なダストのために、目的とするスラグ流下口や滴下す
るスラグの鮮明な映像を得ることができない等の問題も
ある。さらに、日本特許第２０５３２２４号公報では、
ファイバースコープの先端を冷却水中に位置させる提案
がなされており、光情報取り入れ部の汚染は回避できる
が、水中から流下口を監視する方式のため、高ダスト雰
囲気部や水中に浮遊するスラグ粒子の影響を受け、鮮明
な映像を得ることができない問題がある。
【０００６】本発明の目的は、監視部や撮像手段の光情
報取り入れ部の汚染が無く、高ダスト雰囲気ガス部の影
響を受けない、気流層石炭ガス化炉を提供することにあ
る。
報取り入れ部の汚染が無く、高ダスト雰囲気ガス部の影
響を受けない、気流層石炭ガス化炉を提供することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、石炭をガス化剤によりガス化反応させる
ガス化室と、該ガス化室の底部のスラグ流下口の下方に
位置させて設けられ、冷却水が溜められたスラグ冷却室
と、スラグを撮影する撮影手段と、該撮影手段から送ら
れた入力信号に基づいて一連の処理操作を行う画像処理
装置を有する気流層石炭ガス化炉において、前記撮影手
段は、前記冷却水の水面下に落下したスラグの輝度像を
撮影するようにしたものである。このように構成したこ
とにより、冷却水中に設けた監視部から冷却水中のスラ
グの輝度像を撮影手段により撮影しているので、監視部
や撮像手段の光情報取り入れ部の汚染を無くすことがで
き、高ダスト雰囲気ガス部の影響も回避することができ
る。また、冷却水の水面より下の側壁に取付座を設け、
この取付座から冷却水に挿入したファイバースコープに
接続された撮影手段を設けた構成としたものである。
このように構成したことにより、上記した効果に加え、
さらに、構造が堅固で保守性に優れたものとすることが
できる。また、監視部に空間部と接続するガス抜き管を
設けた構成としたものである。このように構成したこと
により、監視部に留まっているガスを空間部に追い出す
ことにより冷却水中の透明度を一定に維持することがで
きる。また、取付座又は監視部にパージ水供給管を設け
るようにしたものである。これより、冷却水中の浮遊ダ
スト等が取付座又は監視部に付着するのを防止すること
ができる。
め、本発明は、石炭をガス化剤によりガス化反応させる
ガス化室と、該ガス化室の底部のスラグ流下口の下方に
位置させて設けられ、冷却水が溜められたスラグ冷却室
と、スラグを撮影する撮影手段と、該撮影手段から送ら
れた入力信号に基づいて一連の処理操作を行う画像処理
装置を有する気流層石炭ガス化炉において、前記撮影手
段は、前記冷却水の水面下に落下したスラグの輝度像を
撮影するようにしたものである。このように構成したこ
とにより、冷却水中に設けた監視部から冷却水中のスラ
グの輝度像を撮影手段により撮影しているので、監視部
や撮像手段の光情報取り入れ部の汚染を無くすことがで
き、高ダスト雰囲気ガス部の影響も回避することができ
る。また、冷却水の水面より下の側壁に取付座を設け、
この取付座から冷却水に挿入したファイバースコープに
接続された撮影手段を設けた構成としたものである。
このように構成したことにより、上記した効果に加え、
さらに、構造が堅固で保守性に優れたものとすることが
できる。また、監視部に空間部と接続するガス抜き管を
設けた構成としたものである。このように構成したこと
により、監視部に留まっているガスを空間部に追い出す
ことにより冷却水中の透明度を一定に維持することがで
きる。また、取付座又は監視部にパージ水供給管を設け
るようにしたものである。これより、冷却水中の浮遊ダ
スト等が取付座又は監視部に付着するのを防止すること
ができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態で
ある気流層石炭ガス化炉の構成図である。ガス化室１の
下部にスラグ冷却室５が設けられ、ガス化室１とスラグ
冷却室５とはスラグ流下口１１により連通されており、
スラグ冷却室５の底部には冷却水１５が貯留されてい
る。そして、スラグ冷却室５の冷却水１５の水面より下
部の位置に、監視部１９が配設され、ビデオカメラ２１
等により水中の状況を撮影している。さらに、監視部１
９には清澄なパージ水２３が供給され、また必要に応じ
てガス抜き配管２５が付設されている。ビデオカメラ２
１は画像処理装置２７に接続されており、画像処理装置
２７は原画像モニタテレビ２９及び処理画像モニタテレ
ビ３１と接続されている。
いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態で
ある気流層石炭ガス化炉の構成図である。ガス化室１の
下部にスラグ冷却室５が設けられ、ガス化室１とスラグ
冷却室５とはスラグ流下口１１により連通されており、
スラグ冷却室５の底部には冷却水１５が貯留されてい
る。そして、スラグ冷却室５の冷却水１５の水面より下
部の位置に、監視部１９が配設され、ビデオカメラ２１
等により水中の状況を撮影している。さらに、監視部１
９には清澄なパージ水２３が供給され、また必要に応じ
てガス抜き配管２５が付設されている。ビデオカメラ２
１は画像処理装置２７に接続されており、画像処理装置
２７は原画像モニタテレビ２９及び処理画像モニタテレ
ビ３１と接続されている。
【０００９】ここで、画像処理装置２７の構成は、図２
に示すように、画像処理装置２７の中心に演算ユニット
３３が配置されており、画像入力ユニット３５、画像出
力ユニット３７、アラーム信号出力ユニット３９、制御
信号出力ユニット４１、データ入力ユニット４３から構
成されている。そして、画像処理装置２７からの制御出
力信号４５を図１に示したバーナ制御装置４７に入力
し、スラグタップバーナ４９を制御する構成である。さ
らに、そのスラグタップバーナ４９には、燃料制御弁５
１及び酸素制御弁５３が付設されており、それぞれ燃料
ガス５５及び含酸素ガス５７が供給される構成となって
いる。
に示すように、画像処理装置２７の中心に演算ユニット
３３が配置されており、画像入力ユニット３５、画像出
力ユニット３７、アラーム信号出力ユニット３９、制御
信号出力ユニット４１、データ入力ユニット４３から構
成されている。そして、画像処理装置２７からの制御出
力信号４５を図１に示したバーナ制御装置４７に入力
し、スラグタップバーナ４９を制御する構成である。さ
らに、そのスラグタップバーナ４９には、燃料制御弁５
１及び酸素制御弁５３が付設されており、それぞれ燃料
ガス５５及び含酸素ガス５７が供給される構成となって
いる。
【００１０】次に、作用について説明する。スラグ流下
口１１からスラグ冷却室５の冷却水１５に流下した溶融
スラグ１３は、溶融スラグ１３の表面温度と冷却水１５
の温度との間の温度差が非常に大きいため、溶融スラグ
１３の表面温度は着水した瞬間に水蒸気膜で覆われる。
この結果、スラグ表面と冷却水との間にこの様な水蒸気
層が存在すると、熱伝達抵抗が増し、スラグの冷却速度
が遅くなり、着水時点から数秒間は高輝度が維持され
る。冷却水１５中には、この高輝度スラグの他に既に冷
却固化したスラグも存在しているが、ビデオカメラ２１
に写るのは主として高輝度スラグであり、既に冷却固化
したスラグの像は暗く写る。このビデオカメラ２１で得
られた映像は画像処理装置２７に送られ、画像処理装置
２７では画像入力ユニット３５で画像入力信号５９を取
り込み、演算ユニット３３で所定の処理操作を行う。ま
た、取り込んだ画像入力信号５９を演算ユニット３３を
通さずに原画像出力信号６１として、原画像モニタテレ
ビ２９に出力しており、原画像の目視による監視も可能
である。 ここで、図１乃至図３に基づいて、画像入力
３５ユニットにおける処理の一例を示す。まず、処理の
過程で用いる２値化閾値、アラーム判定値等の定数をデ
ータ入力装置４３から入力する。次に、ビデオカメラ２
１で得られた映像を原画像として入力する。通常は、こ
の原画像を直ちに画像出力ユニット３７を介して、処理
画像モニタテレビ３１に出力して、画像入力が正常に行
われたことを確認する。次に、原画像に画像処理操作の
一つである２値化処理操作を施す。原画像は、明るい領
域から暗い領域まで、多段階に明るさが変化した、いわ
ゆる濃淡画像となっている。この濃淡画像を一定の明る
さ（濃度）を閾値として、閾値以上の高輝度領域と閾値
未満の低輝度領域に２分割するのが、いわゆる２値化処
理である。この２値化操作により、原画像中の高輝度部
分を抽出し、２値画像として、画像出力ユニット３７を
介して処理画像出力信号３８として出力し、処理画像モ
ニタテレビ３１に表示する。処理画像モニタテレビ３１
に表示された２値画像は、原画像に比較して明暗が強調
されたものであり、高輝度スラグ、すなわち着水直後の
スラグ像のみの映像であるから、その変化から流下スラ
グの量や温度の変化を読み取ることができる。次に、高
輝度スラグ像の面積及び面積比率を算出する。面積比率
は次式で算定する。 面積比率＝高輝度スラグ像の面積／基準面積 なお、基準面積値は、予め定数として、データ入力装置
４３から入力しておく。 次に、面積比率値を予め入力
しておいた面積比率基準値と比較し、異常ならばアラー
ム信号出力ユニット３９及び制御信号出力ユニット４１
を介して、アラーム出力信号６３及び制御出力信号４５
をそれぞれ出力する。アラーム表示は、処理画像モニタ
テレビ３１に表示させるか、別の表示装置に表示させ
る。さらに、制御出力信号４５は、バーナ制御装置４７
に入力され、スラグタップバーナ４９の燃料制御弁５１
及び酸素制御弁５３を制御している。本発明では、スラ
グ冷却室５の冷却水１５で満たされた側壁に監視部１９
を配設し、ビデオカメラ２１により冷却水１５中におけ
る高輝度スラグ像を撮影しており、監視部１９は高温、
高腐食、高ダスト雰囲気にさらされることがないため、
汚染されることもない。また、水中から高ダスト雰囲気
ガス層を介してスラグ流下口１１や滴下スラグ１３を撮
影するのではなく、水中から水中の高輝度スラグを撮影
するので鮮明な画像が得られる。また、監視部１９に清
澄なパージ水２３が供給されているので、冷却水１５中
の浮遊ダスト等が監視部１９に付着するのを防止するこ
とができる。
口１１からスラグ冷却室５の冷却水１５に流下した溶融
スラグ１３は、溶融スラグ１３の表面温度と冷却水１５
の温度との間の温度差が非常に大きいため、溶融スラグ
１３の表面温度は着水した瞬間に水蒸気膜で覆われる。
この結果、スラグ表面と冷却水との間にこの様な水蒸気
層が存在すると、熱伝達抵抗が増し、スラグの冷却速度
が遅くなり、着水時点から数秒間は高輝度が維持され
る。冷却水１５中には、この高輝度スラグの他に既に冷
却固化したスラグも存在しているが、ビデオカメラ２１
に写るのは主として高輝度スラグであり、既に冷却固化
したスラグの像は暗く写る。このビデオカメラ２１で得
られた映像は画像処理装置２７に送られ、画像処理装置
２７では画像入力ユニット３５で画像入力信号５９を取
り込み、演算ユニット３３で所定の処理操作を行う。ま
た、取り込んだ画像入力信号５９を演算ユニット３３を
通さずに原画像出力信号６１として、原画像モニタテレ
ビ２９に出力しており、原画像の目視による監視も可能
である。 ここで、図１乃至図３に基づいて、画像入力
３５ユニットにおける処理の一例を示す。まず、処理の
過程で用いる２値化閾値、アラーム判定値等の定数をデ
ータ入力装置４３から入力する。次に、ビデオカメラ２
１で得られた映像を原画像として入力する。通常は、こ
の原画像を直ちに画像出力ユニット３７を介して、処理
画像モニタテレビ３１に出力して、画像入力が正常に行
われたことを確認する。次に、原画像に画像処理操作の
一つである２値化処理操作を施す。原画像は、明るい領
域から暗い領域まで、多段階に明るさが変化した、いわ
ゆる濃淡画像となっている。この濃淡画像を一定の明る
さ（濃度）を閾値として、閾値以上の高輝度領域と閾値
未満の低輝度領域に２分割するのが、いわゆる２値化処
理である。この２値化操作により、原画像中の高輝度部
分を抽出し、２値画像として、画像出力ユニット３７を
介して処理画像出力信号３８として出力し、処理画像モ
ニタテレビ３１に表示する。処理画像モニタテレビ３１
に表示された２値画像は、原画像に比較して明暗が強調
されたものであり、高輝度スラグ、すなわち着水直後の
スラグ像のみの映像であるから、その変化から流下スラ
グの量や温度の変化を読み取ることができる。次に、高
輝度スラグ像の面積及び面積比率を算出する。面積比率
は次式で算定する。 面積比率＝高輝度スラグ像の面積／基準面積 なお、基準面積値は、予め定数として、データ入力装置
４３から入力しておく。 次に、面積比率値を予め入力
しておいた面積比率基準値と比較し、異常ならばアラー
ム信号出力ユニット３９及び制御信号出力ユニット４１
を介して、アラーム出力信号６３及び制御出力信号４５
をそれぞれ出力する。アラーム表示は、処理画像モニタ
テレビ３１に表示させるか、別の表示装置に表示させ
る。さらに、制御出力信号４５は、バーナ制御装置４７
に入力され、スラグタップバーナ４９の燃料制御弁５１
及び酸素制御弁５３を制御している。本発明では、スラ
グ冷却室５の冷却水１５で満たされた側壁に監視部１９
を配設し、ビデオカメラ２１により冷却水１５中におけ
る高輝度スラグ像を撮影しており、監視部１９は高温、
高腐食、高ダスト雰囲気にさらされることがないため、
汚染されることもない。また、水中から高ダスト雰囲気
ガス層を介してスラグ流下口１１や滴下スラグ１３を撮
影するのではなく、水中から水中の高輝度スラグを撮影
するので鮮明な画像が得られる。また、監視部１９に清
澄なパージ水２３が供給されているので、冷却水１５中
の浮遊ダスト等が監視部１９に付着するのを防止するこ
とができる。
【００１１】次に、その他の実施の形態を説明する。図
４は、監視部１９を水平より下方に傾けて取り付けたも
のであり、水中の浮遊ダストが監視部１９に一層堆積し
にくい構造となっている。図５は、スラグ冷却室５の冷
却水１５で満たされた側壁に取付座６５を配設し、ファ
イバースコープ６７を冷却水１５中に挿入するようにし
て取り付けたものである。ファイバースコープ６７は、
ビデオカメラ２２に接続されており、このファイバース
コープ６７を通して、冷却水１５中の高輝度スラグ像を
撮影するものであり構造が堅固で保守性に優れている。
さらに、上述したように、撮影手段としては、ビデオカ
メラ２１を用いるのが普通である。このビデオカメラ２
１の受光部としては、可視光を感知するタイプのものの
他に赤外光を感知するタイプのものも用いることができ
る。そして、可視光を感知するタイプは安価であり、操
作性にも優れている。一方、赤外光を感知するタイプで
は、受光部の温度を一定に保持する必要が生じる等の煩
わしさはあるが、スラグの温度画像を得ることができ
る。そのため、可視光では明暗の差がつきにくく検出不
可能な中温度域のスラグ像も明らかにすることができ、
経時的により詳細なスラグ流下監視を行うことができ
る。この場合には、画像処理装置に取り込んだ原画像
を、予め入力しておいた閾値により、高輝度、中間輝度
及び低輝度部分に分け、高輝度像及び中間輝度像をそれ
ぞれモニタ装置に表示する。高輝度像は、最新の状態を
中間輝度像はそれより少し前の状態を表すことになり、
スラグ流下状況の変化により明確に把握可能にすること
ができる。
４は、監視部１９を水平より下方に傾けて取り付けたも
のであり、水中の浮遊ダストが監視部１９に一層堆積し
にくい構造となっている。図５は、スラグ冷却室５の冷
却水１５で満たされた側壁に取付座６５を配設し、ファ
イバースコープ６７を冷却水１５中に挿入するようにし
て取り付けたものである。ファイバースコープ６７は、
ビデオカメラ２２に接続されており、このファイバース
コープ６７を通して、冷却水１５中の高輝度スラグ像を
撮影するものであり構造が堅固で保守性に優れている。
さらに、上述したように、撮影手段としては、ビデオカ
メラ２１を用いるのが普通である。このビデオカメラ２
１の受光部としては、可視光を感知するタイプのものの
他に赤外光を感知するタイプのものも用いることができ
る。そして、可視光を感知するタイプは安価であり、操
作性にも優れている。一方、赤外光を感知するタイプで
は、受光部の温度を一定に保持する必要が生じる等の煩
わしさはあるが、スラグの温度画像を得ることができ
る。そのため、可視光では明暗の差がつきにくく検出不
可能な中温度域のスラグ像も明らかにすることができ、
経時的により詳細なスラグ流下監視を行うことができ
る。この場合には、画像処理装置に取り込んだ原画像
を、予め入力しておいた閾値により、高輝度、中間輝度
及び低輝度部分に分け、高輝度像及び中間輝度像をそれ
ぞれモニタ装置に表示する。高輝度像は、最新の状態を
中間輝度像はそれより少し前の状態を表すことになり、
スラグ流下状況の変化により明確に把握可能にすること
ができる。
【００１２】
【発明の効果】本発明によると、監視部や撮像手段の光
情報取り入れ部の汚染を無くすことができるとともに、
高ダスト雰囲気ガス部の影響を回避することができる。
情報取り入れ部の汚染を無くすことができるとともに、
高ダスト雰囲気ガス部の影響を回避することができる。
【図１】本発明の一実施の形態である気流層石炭ガス化
炉の構成図である。
炉の構成図である。
【図２】画像処理装置の構成図である。
【図３】画像処理装置における処理操作例を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図４】本発明の他の実施の形態である気流層石炭ガス
化炉の構成図である。
化炉の構成図である。
【図５】本発明の他の実施の形態である気流層石炭ガス
化炉の構成図である。
化炉の構成図である。
【図６】従来の気流層石炭ガス化炉の構成図である。
１ ガス化室 ５ スラグ冷却室 １１ スラグ流下口 １５ 冷却水 １９ 監視部 ２１ 撮影手段 ２３ パージ水供給管 ２５ ガス抜き管 ２７ 画像処理装置 ５９ 入力信号 ６３ アラーム出力信号 ６５ 取付座 ６７ ファイバースコープ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ１０Ｊ 3/72 Ｃ１０Ｊ 3/72 Ｄ Ｅ 3/86 3/86 (72)発明者 竹田 誠 広島県呉市宝町３番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内
Claims (8)
- 【請求項１】 石炭をガス化剤によりガス化反応させる
ガス化室と、該ガス化室の底部のスラグ流下口の下方に
位置させて設けられ、冷却水が溜められたスラグ冷却室
と、スラグを撮影する撮影手段と、該撮影手段から送ら
れた入力信号に基づいて一連の処理操作を行う画像処理
装置を有する気流層石炭ガス化炉において、前記撮影手
段は、前記冷却水の水面下に落下したスラグの輝度像を
撮影するものであることを特徴とする気流層石炭ガス化
炉。 - 【請求項２】 請求項１記載の気流層石炭ガス化炉にお
いて、前記冷却水の水面より下の側壁に取付座を設け、
該取付座から前記冷却水に挿入したファイバースコープ
と、該ファイバースコープに接続された撮影手段を設け
たことを特徴とする気流層石炭ガス化炉。 - 【請求項３】 請求項１記載の気流層石炭ガス化炉にお
いて、前記冷却水の水面より下の側壁に監視部を設け、
該監視部に撮影手段を設けたことを特徴とする気流層石
炭ガス化炉。 - 【請求項４】 請求項１又は３記載の気流層石炭ガス化
炉において、前記撮影手段の受光部が可視光を感知する
ものであることを特徴とする気流層石炭ガス化炉。 - 【請求項５】 請求項１又は３記載の気流層石炭ガス化
炉において、前記撮影手段の受光部が赤外光を感知する
ものであることを特徴とする気流層石炭ガス化炉。 - 【請求項６】 請求項３乃至５記載のいずれかの気流層
石炭ガス化炉において、前記監視部に空間部と接続する
ガス抜き管を設けたことを特徴とする気流層石炭ガス化
炉。 - 【請求項７】 請求項２乃至６記載のいずれかの気流層
石炭ガス化炉において、前記取付座又は前記監視部にパ
ージ水供給管を設けたことを特徴とする気流層石炭ガス
化炉。 - 【請求項８】 請求項１乃至７記載のいずれかの気流層
石炭ガス化炉において、前記画像処理装置は、前記撮影
手段による画像の全視野中における高輝度像の面積比率
を算出し、予め入力されている面積比率の上限値及び下
限値と比較し、該上限値以上又は該下限値以下の場合に
アラーム信号を出力することを特徴とする気流層石炭ガ
ス化炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11675097A JPH10306284A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 気流層石炭ガス化炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11675097A JPH10306284A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 気流層石炭ガス化炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10306284A true JPH10306284A (ja) | 1998-11-17 |
Family
ID=14694844
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11675097A Pending JPH10306284A (ja) | 1997-05-07 | 1997-05-07 | 気流層石炭ガス化炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10306284A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006070056A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 溶融スラグ排出状況監視装置 |
| WO2015074589A1 (zh) * | 2013-11-25 | 2015-05-28 | 航天长征化学工程股份有限公司 | 一种含碳物质气化装置及方法 |
| CN108117890A (zh) * | 2016-10-29 | 2018-06-05 | 科林工业技术有限责任公司 | 高温气体输送的冷却管道保护装置及采用该装置的气化系统 |
-
1997
- 1997-05-07 JP JP11675097A patent/JPH10306284A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006070056A (ja) * | 2004-08-31 | 2006-03-16 | Central Res Inst Of Electric Power Ind | 溶融スラグ排出状況監視装置 |
| WO2015074589A1 (zh) * | 2013-11-25 | 2015-05-28 | 航天长征化学工程股份有限公司 | 一种含碳物质气化装置及方法 |
| AU2014352355B2 (en) * | 2013-11-25 | 2016-11-24 | Changzheng Engineering Co., Ltd. | Carbonaceous substance gasification device and method |
| US9809771B2 (en) | 2013-11-25 | 2017-11-07 | Changzheng Engineering Co., Ltd. | Carbonaceous substance gasification device and method |
| CN108117890A (zh) * | 2016-10-29 | 2018-06-05 | 科林工业技术有限责任公司 | 高温气体输送的冷却管道保护装置及采用该装置的气化系统 |
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