JPS61285384A - 流動化状態検知方法 - Google Patents
流動化状態検知方法Info
- Publication number
- JPS61285384A JPS61285384A JP12708285A JP12708285A JPS61285384A JP S61285384 A JPS61285384 A JP S61285384A JP 12708285 A JP12708285 A JP 12708285A JP 12708285 A JP12708285 A JP 12708285A JP S61285384 A JPS61285384 A JP S61285384A
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- JP
- Japan
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- fluidized bed
- gas
- pressure fluctuations
- gas pressure
- pressure
- Prior art date
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- Crucibles And Fluidized-Bed Furnaces (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、流動層内の流動化状態、すなわち、流動層内
で発生す娶気泡の数や大きさなど流動層内の挙動を検知
する方法に関するものである。
で発生す娶気泡の数や大きさなど流動層内の挙動を検知
する方法に関するものである。
従来の技術
現在、流動床装置は、石炭ガス化、廃棄物処理。
セメント製造など多種多様な分野にて使用されている。
この流動床装置の性能を左右する要因、あるいは、作動
中に流動床装置の能力を変更するための１つの要因とし
て、流動層内に発生する気泡の数や大きさがある。
中に流動床装置の能力を変更するための１つの要因とし
て、流動層内に発生する気泡の数や大きさがある。
実験室で流動床装置の性能試験を行う場合、流動層を形
成する壁や天井を透明なアクリル板などで形成し、流動
層内部を可視化する方法が取られている。壁に沿って上
昇する気泡を眺めたり、流動層表面で破裂する気泡を写
真やビデオに取ることで、その数や大きさを計っている
。
成する壁や天井を透明なアクリル板などで形成し、流動
層内部を可視化する方法が取られている。壁に沿って上
昇する気泡を眺めたり、流動層表面で破裂する気泡を写
真やビデオに取ることで、その数や大きさを計っている
。
また、実機（あるいはモデル機でもそうである９・
が）の流動層内へホットワイヤロープや投受光を行う光
ファイバを突っ込んで計測することもある。
ファイバを突っ込んで計測することもある。
この基本的な計測原理は、上下に一対のセンサを置き、
気泡がこのセンサ間を移動する時間から気泡の上昇速度
を求め、気泡が１つのセンサを横切る時間と上昇速度と
から気泡の大きさを求めるものである。なお、ホットワ
イヤプローブでは気泡の通過を電気抵抗の変化で知り、
光ファイバでは受光量の変化から知るものである。
気泡がこのセンサ間を移動する時間から気泡の上昇速度
を求め、気泡が１つのセンサを横切る時間と上昇速度と
から気泡の大きさを求めるものである。なお、ホットワ
イヤプローブでは気泡の通過を電気抵抗の変化で知り、
光ファイバでは受光量の変化から知るものである。
発明が解決しようとする問題点
流動層の壁を透明な部材で構成することは、今の所実験
室でしかできないし、作業員が観察したりビデオに撮っ
たりした場合たは、自動的忙流動床装置の運転を制御す
ると言う自動制御機器に採用することはできない。
室でしかできないし、作業員が観察したりビデオに撮っ
たりした場合たは、自動的忙流動床装置の運転を制御す
ると言う自動制御機器に採用することはできない。
ホットワイヤープローブや光ファイバでは、流動層内の
極一部の状態しか観察できないし、流動層の挙動を乱し
てしまうことになる。更に致命的なことは、これらのセ
ンサが流動物と接触することであり、このためセンサは
耐摩耗性、耐食性、時には耐熱性を要求されることがあ
り、極めて厳しい雰囲気条件の流動層には適用できない
ことである。
極一部の状態しか観察できないし、流動層の挙動を乱し
てしまうことになる。更に致命的なことは、これらのセ
ンサが流動物と接触することであり、このためセンサは
耐摩耗性、耐食性、時には耐熱性を要求されることがあ
り、極めて厳しい雰囲気条件の流動層には適用できない
ことである。
本発明は上記事情にかんがみてなされたもので、流動層
の流動物とは非接触的に流動層内の流動化状態を検知す
ることを目的とする。
の流動物とは非接触的に流動層内の流動化状態を検知す
ることを目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明は、流動層の ガス排出流路のガス
圧力変動と流動層のガス入口流路のガス圧力変動とを検
出し、上記ガス排出流路のガス圧力変動から上記ガス入
口流路のガス圧力変動に含まれる周波数成分を除去して
流動層内の流動化状態を検知するものである。
圧力変動と流動層のガス入口流路のガス圧力変動とを検
出し、上記ガス排出流路のガス圧力変動から上記ガス入
口流路のガス圧力変動に含まれる周波数成分を除去して
流動層内の流動化状態を検知するものである。
本願発明者による流動層の研究において、ガス入口流路
のガス圧力変動に含まれる周波数成分は、ガス流量に左
右されずむしろ流動床装置自身有のものであることが分
って来た。つまり、一度その周波数成分を求めておけば
、装置の通常運転時において一々ガス入口のガス圧力変
動を求める必要はないことが分った。従って本発明では
、流動層のガス排出流路のガス圧力変動を検出し、同ガ
ス圧力変動に含まれる特定帯域の周波数成分のみを取り
出して流動層内の流動化状態を検知するようにしている
。
のガス圧力変動に含まれる周波数成分は、ガス流量に左
右されずむしろ流動床装置自身有のものであることが分
って来た。つまり、一度その周波数成分を求めておけば
、装置の通常運転時において一々ガス入口のガス圧力変
動を求める必要はないことが分った。従って本発明では
、流動層のガス排出流路のガス圧力変動を検出し、同ガ
ス圧力変動に含まれる特定帯域の周波数成分のみを取り
出して流動層内の流動化状態を検知するようにしている
。
また、ガス排出流路におけるガス圧力変動の周波数成分
は、流動層表面で破裂する気泡の数（単位時間当り）に
影響されるものであり、それは流動床装置に固有の周波
数と異なる場合が多いことも判明した。そこで本発明で
は、流動層のガス排出流路のガス圧力変動を検出し、同
ガス圧力変動をスペクトル解析してそのスペクトルビー
クを求め、同スペクトルビークの周波数から流動層表面
で破裂した気泡の頻度を求めて流動層内の流動化状態を
検知するようにしている。
は、流動層表面で破裂する気泡の数（単位時間当り）に
影響されるものであり、それは流動床装置に固有の周波
数と異なる場合が多いことも判明した。そこで本発明で
は、流動層のガス排出流路のガス圧力変動を検出し、同
ガス圧力変動をスペクトル解析してそのスペクトルビー
クを求め、同スペクトルビークの周波数から流動層表面
で破裂した気泡の頻度を求めて流動層内の流動化状態を
検知するようにしている。
作用
流動層のガス排出流路、たとえば、流動層表面あるいは
フリーボード部やその後流側のガス圧力は、常に変動し
ている。この圧力変動は、流動層表面での気泡の破裂に
伴うものと、流動床装置自身が有す、るものとがあり、
一般的にその周波数成分に差があることを本願発明者は
見い出した。従って、本発明の流動化状態検知方法は、
流動層ガス排出流路でまず圧力変動を検出し、それから
いかにして必要なものを取り出すかにある。
フリーボード部やその後流側のガス圧力は、常に変動し
ている。この圧力変動は、流動層表面での気泡の破裂に
伴うものと、流動床装置自身が有す、るものとがあり、
一般的にその周波数成分に差があることを本願発明者は
見い出した。従って、本発明の流動化状態検知方法は、
流動層ガス排出流路でまず圧力変動を検出し、それから
いかにして必要なものを取り出すかにある。
いずれにしろ検出すべきものは、流動層表面における気
泡の破裂忙伴うものであり、その周波数が破裂頻度、す
なわち、気泡の数になる。また、気泡の大きさは、供給
されたガス量と気泡の数とに比例（供給されたガスが反
応しないで全て気泡になるなら温度条件を加味して単に
割れば良い）するので求めることができる。
泡の破裂忙伴うものであり、その周波数が破裂頻度、す
なわち、気泡の数になる。また、気泡の大きさは、供給
されたガス量と気泡の数とに比例（供給されたガスが反
応しないで全て気泡になるなら温度条件を加味して単に
割れば良い）するので求めることができる。
実施例
以下、本発明による方法を添付図面を参照しながら詳細
に説明する。
に説明する。
第１図は流動床装置の流動層前後の要部のみを示したも
のである。参照符号１はガス入口流路（風箱）で、ガス
供給管２から送られて来たガスはこのガス入口流路１に
入り、目皿３を通ってガス排出流路（フリーボード）４
に流れる。目皿３の上部には微粉炭などの流動物が投入
されており、この流動物は、目皿３下部のガス圧および
流動物内を上昇する気泡によって支えられ、かつ、流動
させられていて、流動層５が形成されている。符号６は
ガス排出管で、ガス排出流路４に流れ出たガスを排出す
る。
のである。参照符号１はガス入口流路（風箱）で、ガス
供給管２から送られて来たガスはこのガス入口流路１に
入り、目皿３を通ってガス排出流路（フリーボード）４
に流れる。目皿３の上部には微粉炭などの流動物が投入
されており、この流動物は、目皿３下部のガス圧および
流動物内を上昇する気泡によって支えられ、かつ、流動
させられていて、流動層５が形成されている。符号６は
ガス排出管で、ガス排出流路４に流れ出たガスを排出す
る。
符号７および８は圧力計で、圧力計７はガス入口流路１
内の圧力を、圧力計８はガス排出流路４内の圧力を夫々
計測するもので、応答性は良く、電気的に出力できるも
のであれば雰囲気に応じたものを適当に選ぶことができ
る。第２図には、これらの圧力計７．８の出力を示しで
あるが、圧力の絶対値は必要でなく圧力変動分のみを示
しである。Ｐｌが圧力計７、Ｐ２が圧力計８の出力であ
るが図から分かるように、両者の圧力変動は正負が通勤
しているものの、略相似である。なお、実際には両者の
間には時間のズレを生じているが、時間軸（横軸）を移
動させて両者が一致するよう調整している。
内の圧力を、圧力計８はガス排出流路４内の圧力を夫々
計測するもので、応答性は良く、電気的に出力できるも
のであれば雰囲気に応じたものを適当に選ぶことができ
る。第２図には、これらの圧力計７．８の出力を示しで
あるが、圧力の絶対値は必要でなく圧力変動分のみを示
しである。Ｐｌが圧力計７、Ｐ２が圧力計８の出力であ
るが図から分かるように、両者の圧力変動は正負が通勤
しているものの、略相似である。なお、実際には両者の
間には時間のズレを生じているが、時間軸（横軸）を移
動させて両者が一致するよう調整している。
さて次に、ガス排出流路（フリーボード）４のガス圧力
変動Ｐ２から、ガス入口流路（風箱）ｌのガス圧力変動
Ｐ１に含まれる周波数成分を除去しなければならない。
変動Ｐ２から、ガス入口流路（風箱）ｌのガス圧力変動
Ｐ１に含まれる周波数成分を除去しなければならない。
これには各種方法があるが、以下に代表的な２例を示す
。
。
囚 上述したよう釦、ガス圧力変動Ｐ１とＰ２とは正負
符号が逆であるだけで略相似形をしている。結論から言
えば、圧力変動Ｐ１に気泡破裂の成分を重畳したものが
圧力変動Ｐ２であるので、圧力変動Ｐ１およびＰ２のレ
ンジを一致させ、かつ、時間軸を揃えて加算すれば良い
。これにより、圧力変動Ｐ２から圧力変動Ｐ１に含まれ
る周波数成分を除去したものが得られる。第３図にその
出力を示しであるが、この演算はリアルタイムに行われ
る。
符号が逆であるだけで略相似形をしている。結論から言
えば、圧力変動Ｐ１に気泡破裂の成分を重畳したものが
圧力変動Ｐ２であるので、圧力変動Ｐ１およびＰ２のレ
ンジを一致させ、かつ、時間軸を揃えて加算すれば良い
。これにより、圧力変動Ｐ２から圧力変動Ｐ１に含まれ
る周波数成分を除去したものが得られる。第３図にその
出力を示しであるが、この演算はリアルタイムに行われ
る。
（Ｂｌ 第４図は、圧力変動Ｐ１およびＰ２をたとえ
ば１２．８秒間サンプリングして、そのパワースペクト
ルを求めた結果で、Ｓｌが圧力変動Ｐ１．８２が÷→圧
力変動Ｐ２に対するものになっている。
ば１２．８秒間サンプリングして、そのパワースペクト
ルを求めた結果で、Ｓｌが圧力変動Ｐ１．８２が÷→圧
力変動Ｐ２に対するものになっている。
これらのスペクトルＳ１およびＳ２にはスペクトルビー
クａ、ｂおよびＣが見られ、特にヒータＣは圧力変動Ｐ
２にしかない周波数成分である。換言すれば、ビークＣ
近傍の周波数成分以外は圧力変動Ｐ１およびＰ２に共通
した成分であると言える。従って、適当な帯域フィルタ
（アナログ式でもデジタル式でも良く、上記ビークＣ近
傍の周波数成分のみを通過させるもの）を予め準備し、
圧力変動Ｐ２をこのフィルタに通せば良い。
クａ、ｂおよびＣが見られ、特にヒータＣは圧力変動Ｐ
２にしかない周波数成分である。換言すれば、ビークＣ
近傍の周波数成分以外は圧力変動Ｐ１およびＰ２に共通
した成分であると言える。従って、適当な帯域フィルタ
（アナログ式でもデジタル式でも良く、上記ビークＣ近
傍の周波数成分のみを通過させるもの）を予め準備し、
圧力変動Ｐ２をこのフィルタに通せば良い。
第１図の符号９はこのフィルタで、その出力はモニタ１
０で表示されるが、モニタ１０の画面は第３図と同じ建
なる。なお、フィルタ９にアナ“ログ式、いわゆる、バ
ンドパスフィルタを使用すれば、リアルタイムにモニタ
されるが分解性能は落ちる。一方、デジタルフィルタ、
すなわち、圧力変動Ｐ２をたとえばフーリエ変換して実
数成分と虚数成分とに分離し、それに周波数分離用の関
数の実数成分と虚数成分とをそれぞれ掛は合わせ、逆フ
ーリエ変換して時間領域に戻すものあれば、分離性能は
高いもののリアルタイム性が失われることにある。
０で表示されるが、モニタ１０の画面は第３図と同じ建
なる。なお、フィルタ９にアナ“ログ式、いわゆる、バ
ンドパスフィルタを使用すれば、リアルタイムにモニタ
されるが分解性能は落ちる。一方、デジタルフィルタ、
すなわち、圧力変動Ｐ２をたとえばフーリエ変換して実
数成分と虚数成分とに分離し、それに周波数分離用の関
数の実数成分と虚数成分とをそれぞれ掛は合わせ、逆フ
ーリエ変換して時間領域に戻すものあれば、分離性能は
高いもののリアルタイム性が失われることにある。
このようにして圧力変動Ｐ２から圧力変動ＰＩＫ含まれ
る周波数成分を除去した訳であるが、残ったもの、すな
わち、第３図に示すものは５ないスペクトルビークＣ近
傍の周波数である。これは流動層５の表面で破裂した気
泡に起因するもので、周波数が１秒間に破裂した気泡の
数であると言える。従って、流動化状態がまるで分かつ
ていない流動床装置において圧力変動Ｐ２を検出し、そ
れをスペクトル分解してスペクトルビークの周波数を求
めれば流動層表面で破裂する気泡の個数が推定できるこ
とになる。なお、気泡の大きさは、ガス排出流路４から
排出管６へ流れるガスの流量をかつている場合、つまり
、上記（４）の方法で標準的な波形が分かつている場合
、あるいは、上記（Ｂ）のようにフィルタ９の特性が定
められている場合には、異常運転時（気泡が多すぎたり
、少なすぎたりした時）にその出力波形が変化するので
、本発明の方法を異常監視用に使うことができる。
る周波数成分を除去した訳であるが、残ったもの、すな
わち、第３図に示すものは５ないスペクトルビークＣ近
傍の周波数である。これは流動層５の表面で破裂した気
泡に起因するもので、周波数が１秒間に破裂した気泡の
数であると言える。従って、流動化状態がまるで分かつ
ていない流動床装置において圧力変動Ｐ２を検出し、そ
れをスペクトル分解してスペクトルビークの周波数を求
めれば流動層表面で破裂する気泡の個数が推定できるこ
とになる。なお、気泡の大きさは、ガス排出流路４から
排出管６へ流れるガスの流量をかつている場合、つまり
、上記（４）の方法で標準的な波形が分かつている場合
、あるいは、上記（Ｂ）のようにフィルタ９の特性が定
められている場合には、異常運転時（気泡が多すぎたり
、少なすぎたりした時）にその出力波形が変化するので
、本発明の方法を異常監視用に使うことができる。
上記（Ｂ）の説明で、スペクトルビークＣ近傍の周波数
成分を取り出すことを述べた。これを正確にできる。ガ
ス入口流路１側のパワースペクトルＳ１を入口、ガス排
出流路４側のパワースペクトルＳ２を出口として伝達関
数を求める。第５図には、求められた伝達関数を例示し
である。Ｌは閾値で、適当に定めることができ、閾値し
以上の相関を有する周波数域をフィルタ９の帯域とすれ
ば良い。
成分を取り出すことを述べた。これを正確にできる。ガ
ス入口流路１側のパワースペクトルＳ１を入口、ガス排
出流路４側のパワースペクトルＳ２を出口として伝達関
数を求める。第５図には、求められた伝達関数を例示し
である。Ｌは閾値で、適当に定めることができ、閾値し
以上の相関を有する周波数域をフィルタ９の帯域とすれ
ば良い。
第６図には、アナログフィルタを用いる分離用関数の例
を示しである。
を示しである。
一般に、ガス入口流路１内の圧力変動は運転条件に左右
されず、むしろ流動床装置に固有な部分が多い。従って
、予め上記方法によりガ２人ロ流路１の圧力変動に含ま
れる周波数成分を、逆に言えばフィルタ９で通過させる
周波数帯域を、予め求めておくことにより、常時ガス入
口流路１の圧力を測定する必要はない。
されず、むしろ流動床装置に固有な部分が多い。従って
、予め上記方法によりガ２人ロ流路１の圧力変動に含ま
れる周波数成分を、逆に言えばフィルタ９で通過させる
周波数帯域を、予め求めておくことにより、常時ガス入
口流路１の圧力を測定する必要はない。
なお、上記実施例では、ガス入口流路ｌとして風箱を、
ガス排出流路４としてフリーボードを採用してそれらの
圧力を測定したが、ガス供給管２やガス排出管６の圧力
を測定しても良い。
ガス排出流路４としてフリーボードを採用してそれらの
圧力を測定したが、ガス供給管２やガス排出管６の圧力
を測定しても良い。
発明の効果
本発明の方法によれば、従来の方法のように局部的でな
（、流動層全体の情報を得ることができる。
（、流動層全体の情報を得ることができる。
また、ガス入口あるいはガス排出流路の圧力を計測すれ
ば事足りるので、流動層自身の挙動を乱すことがない。
ば事足りるので、流動層自身の挙動を乱すことがない。
更に、これらガス入口およびガス排出流路の雰囲気は極
めて悪いと言うものでもなく、従って通常の仕様の圧力
計を使用でき、本発明をあらゆる流動床装置に適用する
ことができる。
めて悪いと言うものでもなく、従って通常の仕様の圧力
計を使用でき、本発明をあらゆる流動床装置に適用する
ことができる。
第１図は流動床装置の要部を示す図、第２図は計測され
た圧力変動を示す図、第３図はガス入口流路の周波数成
分を除去したガス排出流路の圧力変動を示す図、第４図
は第２図の）くワースベクトル解析図、第５図は伝達関
数を例示した図、第６図は分離関数を例示した図である
。 １・・ガス入口流路（風箱）、４・・ガス出口流路（フ
リーボード）、７．８・・圧力計、９・・フィルタ。 第と図 第３図 第４図 ＰＺ＊ｚ１°７−人ＹフトルＳ２ Ｑ ＺＯＨｌ 周汲数 ＰｌのパワベＰマフトルＳ１ 第５図 １庫 ２°８′
た圧力変動を示す図、第３図はガス入口流路の周波数成
分を除去したガス排出流路の圧力変動を示す図、第４図
は第２図の）くワースベクトル解析図、第５図は伝達関
数を例示した図、第６図は分離関数を例示した図である
。 １・・ガス入口流路（風箱）、４・・ガス出口流路（フ
リーボード）、７．８・・圧力計、９・・フィルタ。 第と図 第３図 第４図 ＰＺ＊ｚ１°７−人ＹフトルＳ２ Ｑ ＺＯＨｌ 周汲数 ＰｌのパワベＰマフトルＳ１ 第５図 １庫 ２°８′
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 流動層のガス排出流路のガス圧力変動と流動層のガ
ス入口流路のガス圧力変動とを検出し、上記ガス排出流
路のガス圧力変動から上記ガス入口流路のガス圧力変動
に含まれる周波数成分を除去してなる流動層内の流動化
状態検知方法。 ２ 流動層のガス排出流路のガス圧力変動を検出し、同
ガス圧力変動に含まれる特定帯域の周波数成分のみを取
り出してなる流動層内の流動化状態検知方法。 ３ 流動層のガス排出流路のガス圧力変動を検出し、同
ガス圧力変動をスペクトル解析してそのスペクトルピー
クを求め、同スペクトルピークの周波数から流動層表面
で破裂した気泡の頻度を求めてなる流動層内の流動化状
態検知方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12708285A JPS61285384A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 流動化状態検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12708285A JPS61285384A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 流動化状態検知方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61285384A true JPS61285384A (ja) | 1986-12-16 |
| JPH0515955B2 JPH0515955B2 (ja) | 1993-03-03 |
Family
ID=14951127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12708285A Granted JPS61285384A (ja) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | 流動化状態検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61285384A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62272136A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-11-26 | ビ−ピ− ケミカルズ リミテツド | 流動床中の異常物の検出法と装置 |
| JP2005233681A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Jms Co Ltd | 圧力測定装置及び圧力測定方法 |
| JP2010188170A (ja) * | 2010-05-24 | 2010-09-02 | Jms Co Ltd | 血液透析装置 |
-
1985
- 1985-06-13 JP JP12708285A patent/JPS61285384A/ja active Granted
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62272136A (ja) * | 1986-02-19 | 1987-11-26 | ビ−ピ− ケミカルズ リミテツド | 流動床中の異常物の検出法と装置 |
| JP2005233681A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Jms Co Ltd | 圧力測定装置及び圧力測定方法 |
| JP2010188170A (ja) * | 2010-05-24 | 2010-09-02 | Jms Co Ltd | 血液透析装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0515955B2 (ja) | 1993-03-03 |
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