KR20100063728A - 슬래그 배출 상황 감시 장치 및 슬래그 배출 상황의 감시 방법 - Google Patents

슬래그 배출 상황 감시 장치 및 슬래그 배출 상황의 감시 방법 Download PDF

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데츠야 야마다
무츠아키 다구치
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미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 석탄 가스화 설비, 특히 석탄 가스 화로의 대형화에 의한 슬래그 배출 상황의 측정 정도의 저하를 방지할 수 있는 슬래그 배출 상황 감시 장치 및 슬래그 배출 상황의 감시 방법을 제공한다. 노(51) 내에서 발생한 용해 슬래그를 노 바닥(52)에 마련한 슬래그 홀(54)로부터 노 외의 냉각수 내로 낙하시켜 처리하는 노 설비(50)에 마련되는 슬래그 배출 상황 감시 장치(1)로서, 냉각수 내에 있어서, 용해 슬래그를 슬래그 홀(54)로 유입시키는 대향 배치된 한쌍의 슬래그 탭(55, 55)의 각각으로부터 대략 동일한 거리에 수중 마이크로폰(2)이 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

슬래그 배출 상황 감시 장치 및 슬래그 배출 상황의 감시 방법{APPARATUS FOR MONITORING SITUATION OF SLAG DISCHARGE AND METHOD OF MONITORING SITUATION OF SLAG DISCHARGE}
본 발명은 사업용이나 산업용의 석탄 가스화 설비에 이용되는 슬래그 배출 상황 감시 장치 및 슬래그 배출 상황의 감시 방법에 관한 것이다.
종래의 석탄 가스화 설비에서는, 연소 후의 회분(灰分)이 용해 슬래그로서 연소로의 바닥부에 쌓여, 슬래그 홀의 슬래그 탭으로부터 하부에 배치된 슬래그 호퍼(hopper)로 흘러 떨어진다. 슬래그 호퍼의 내부에는 냉각수가 저장되어 있어, 용해 슬래그는 냉각수에 의해 냉각되어 고체화한 후, 계 외부로 배출되고 있다.
석탄 가스화 설비에 이용되는 슬래그 배출 상황 감시 장치는 슬래그 호퍼로의 용해 슬래그의 낙하를 감시하는 것이며, 지금까지 감시용의 텔레비전 카메라를 이용해 용해 슬래그의 낙하 상황을 감시하는 기술이나, 용해 슬래그가 냉각수로 낙하할 때에 발생하는 소리를 수중 마이크로폰에 의해 측정하는 것에 의해, 용해 슬래그의 낙하 상황을 감시하는 기술 등이 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
일본 특허 제 2566357 호 공보
텔레비전 카메라를 이용한 감시 방법에서는, 수중 마이크로폰을 이용한 감시 방법과 비교하여, 슬래그 홀 주변의 시야가 나쁘고, 슬래그의 배출 상황을 충분히 감시할 수 없다고 하는 문제나, 텔레비전 카메라를 냉각 등 하는 공기에 의해, 용해 슬래그도 냉각 고체화되어 슬래그 배출성이 저해되기 쉽다고 하는 문제가 있었다.
한편, 특허문헌 1에 기재된 수중 마이크로폰을 이용한 감시 방법에서는, 슬래그 탭의 위치에 대해서 수중 마이크로폰의 장착 위치를 규정하고 있지 않는 것으로부터, 석탄 가스화 설비의 대형화에 따라 수중 마이크로폰과 상기 착수(着水) 위치의 관계가 운전 상황에 의해 변화했을 경우에는, 수중 마이크로폰에 의해 측정되는 수중 음의 레벨이 변화해서, 슬래그 배출 상황의 측정 정도가 저하할 가능성이 있다고 하는 문제가 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것이며, 석탄 가스화 설비, 특히 석탄 가스 화로의 대형화에 의한 슬래그 배출 상황의 측정 정도의 저하를 방지할 수 있는 슬래그 배출 상황 감시 장치 및 슬래그 배출 상황의 감시 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 이하의 수단을 제공한다.
본 발명의 제 1 태양은, 노 내에서 발생한 용해 슬래그를 노 바닥에 마련한 슬래그 홀로부터 노 외의 냉각수 내로 낙하시켜 처리하는 노 설비에 마련되는 슬래그 배출 상황 감시 장치로서, 상기 냉각수 내에 있어서, 상기 용해 슬래그를 상기 슬래그 홀로 유입시키는 대향 배치된 한쌍의 슬래그 탭의 각각으로부터 대략 동일한 거리에 수중 마이크로폰이 마련되어 있는 슬래그 배출 상황 감시 장치를 제공한다.
본 발명의 제 1 태양에 의하면, 수중 마이크로폰은 한쌍의 슬래그 탭의 각각으로부터 대략 동일한 거리에 배치되어 있기 때문에, 한쌍의 슬래그 탭으로부터 흘러나오는 용해 슬래그의 양이, 예컨대 한쪽의 슬래그 탭에 치우쳐도, 수중 마이크로폰에 의해 측정되는 음압 레벨의 저하의 영향이 작아진다.
즉, 다른 쪽의 슬래그 탭으로부터 흘러나오는 용해 슬래그의 양이 감소했을 경우, 이 용해 슬래그가 냉각수로 낙하했을 때에 발생하는 수중음의 음압 레벨이 저하해서, 수중 마이크로폰에 측정되는 다른 쪽의 슬래그 탭에 따른 음압 레벨이 저하한다. 한편, 한쪽의 슬래그 탭으로부터 흘러나온 용해 슬래그에 의해 발생하는 수중음의 음압 레벨은 저하하지 않기 때문에, 수중 마이크로폰에 측정되는 한쪽의 슬래그 탭에 따른 음압 레벨이 저하하지 않는다.
바꾸어 말하면, 수중 마이크로폰은 한쪽의 슬래그 탭으로부터의 거리와 다른 쪽의 슬래그 탭으로부터의 거리가 대략 동일한 위치에 배치되어 있기 때문에, 예컨대 다른 쪽의 슬래그 탭에 가까운 위치에 배치되어 있는 경우와 비교해서, 음압 레벨의 저하의 영향이 작아진다.
상기 발명의 제 1 태양에 있어서는, 상기 수중 마이크로폰은 상기 한쌍의 슬래그 탭의 각각으로부터 동일한 거리에 대향 배치된 한쌍의 수중 마이크로폰이며, 상기 한쌍의 수중 마이크로폰에 의해 측정된 음압 레벨의 평균값을 산출하는 연산부가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 한쌍의 수중 마이크로폰의 각각은 각 슬래그 탭으로부터 대략 동일한 거리에 배치되어 있기 때문에, 한쌍의 슬래그 탭으로부터 흘러나오는 용해 슬래그의 착수 위치가, 예컨대 한쪽의 수중 마이크로폰 측에 치우쳐도, 한쌍의 수중 마이크로폰에 의해 측정하기 때문에 음압 레벨의 저하의 영향이 작아진다. 또한, 각 수중 마이크로폰에 의해 측정된 음압 레벨의 평균값을 산출하기 때문에, 수중 마이크로폰에 의해 측정되는 음압 레벨의 저하의 영향이 한층 더 작아진다.
예컨대 한쌍의 수중 마이크로폰 사이에 한쌍의 슬래그 탭이 배치되어 있는 경우에는, 용해 슬래그가 냉각수로 낙하하는 위치가 한쪽의 수중 마이크로폰 측에 치우쳐도, 수중 마이크로폰에 의해 측정되는 음압 레벨의 저하의 영향이 작아진다. 구체적으로는, 한쪽의 수중 마이크로폰에 의해 측정되는 음압 레벨은 상승하는 한편, 다른 쪽의 수중 마이크로폰에 의해 측정되는 음압 레벨은 저하한다. 그 때문에, 한쌍의 수중 마이크로폰에 의해 측정되는 음압 레벨의 저하의 영향은 작아진다.
본 발명의 제 2 태양은, 노 내에서 발생한 용해 슬래그를 노 바닥에 마련한 슬래그 홀로부터 노 외의 냉각수 내로 낙하시켜 처리하는 노 설비에 있어서, 상기 냉각수 내에 대향 배치된 한쌍의 수중 마이크로폰의 각각과, 상기 용해 슬래그를 상기 슬래그 홀로 유입시키는 대향 배치된 한쌍의 슬래그 탭의 각각이 대략 동일 직선상에 배치되며, 상기 한쌍의 수중 마이크로폰에 의해 측정된 음압 레벨의 평균값을 산출하는 연산부가 마련되어 있는 슬래그 배출 상황 감시 장치를 제공한다.
본 발명의 제 2 태양에 의하면, 한쌍의 수중 마이크로폰으로 계측한 수중음의 음압 레벨의 평균값을 산출하는 것에 의해, 한쌍의 슬래그 탭으로부터 흘러나오는 용해 슬래그의 양이, 예컨대 한쪽의 슬래그 탭에 치우쳐도, 수중 마이크로폰에 의해 측정되는 음압 레벨의 저하의 영향이 작아진다.
상기 발명의 제 2 태양에 있어서는, 상기 한쌍의 수중 마이크로폰에 의해 측정된 음압 레벨의 차이에 근거하여, 상기 한쌍의 슬래그 탭의 한쪽 및 다른 쪽으로부터 상기 냉각수로의 상기 용해 슬래그의 낙하의 유무를 각각 판단하는 판단부가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 한쌍의 수중 마이크로폰에 의해 측정된 음압 레벨의 차이를 요구하는 것에 의해, 한쌍의 슬래그 탭의 한쪽 및 다른 쪽에 있어서의 용해 슬래그의 낙하의 유무가 판단된다.
상기 발명의 제 1 태양에 있어서는, 상기 수중 마이크로폰에 측정된 수중음의 복수의 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨을 산출하고, 각 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨에 근거하여, 상기 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단하는 판단부가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 함으로써, 용해 슬래그의 낙하 상태, 예컨대 미 낙하나, 연속 낙하나, 단속 낙하 등의 상태가 복수의 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨에 근거해 판단된다. 즉, 용해 슬래그의 낙하 상태가 변화하면, 용해 슬래그와 냉각수가 접촉했을 때에 발생하는 수중음의 파형도 변화한다. 그 때문에, 복수의 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨에 근거하여, 측정된 수중음이 어느 낙하 상태에 있어서의 수중음인지 판단할 수 있어, 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단할 수 있다.
본 발명의 제 3 태양은, 노 내에서 발생한 용해 슬래그를 노 바닥에 마련한 슬래그 홀로부터 노 외의 냉각수 내로 낙하시켜 처리하는 노 설비에 있어서, 상기 냉각수 내에 배치된 수중 마이크로폰과, 상기 수중 마이크로폰에 측정된 수중음의 복수의 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨을 산출하고, 각 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨에 근거하여, 상기 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단하는 판단부가 마련되어 있는 슬래그 배출 상황 감시 장치를 제공한다.
본 발명의 제 3 태양에 의하면, 용해 슬래그의 낙하 상태, 예컨대 미 낙하나, 연속 낙하나, 단속 낙하 등의 상태가 복수의 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨에 근거해 판단된다. 즉, 용해 슬래그의 낙하 상태가 변화하면, 용해 슬래그와 냉각수가 접촉했을 때에 발생하는 수중음의 파형도 변화한다. 그 때문에, 복수의 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨에 근거하여, 측정된 수중음이 어느 낙하 상태에 있어서의 수중음인지 판단할 수 있어, 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단할 수 있다.
본 발명의 제 4 태양은, 노 내에서 발생한 용해 슬래그를 노 바닥에 마련한 슬래그 홀로부터 노 외의 냉각수 내로 낙하시켜 처리하는 노 설비에 있어서의 슬래그 배출 상황을 감시하는 방법으로서, 상기 냉각수 내에 배치된 수중 마이크로폰에 의해 상기 냉각수 내의 수중음을 측정하는 측정 단계와, 측정된 상기 수중음의 음압 레벨에 근거하여, 상기 용해 슬래그의 상기 냉각수로의 낙하 상태를 판단하는 판단 단계를 구비하는 슬래그 배출 상황의 감시 방법을 제공한다.
본 발명의 제 4 태양에 의하면, 용해 슬래그의 낙하 상태, 예컨대 미 낙하나, 연속 낙하나, 단속 낙하 등의 상태가 수중 마이크로폰에 의해 측정된 수중음의 음압 레벨에 근거해 판단된다. 즉, 용해 슬래그의 낙하 상태가 변화하면, 용해 슬래그와 냉각수가 접촉했을 때에 발생하는 수중음의 음압 레벨도 변화한다. 이 음압 레벨에 근거하는 것에 의해, 측정된 수중음이 어떠한 낙하 상태에 있어서의 수중음인지 판단할 수 있어, 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단할 수 있다.
본 발명의 제 1 태양에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치에 의하면, 수중 마이크로폰을 한쌍의 슬래그 탭의 각각으로부터 대략 동일한 거리에 배치하고 있기 때문에, 한쌍의 슬래그 탭으로부터 흘러나오는 용해 슬래그의 양이, 예컨대 한쪽의 슬래그 탭에 치우쳐도, 수중 마이크로폰에 의해 측정되는 음압 레벨의 저하의 영향이 작아지기 때문에, 석탄 가스화 설비, 특히 석탄 가스 화로의 대형화에 의한 슬래그 배출 상황의 측정 정도의 저하를 방지할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 제 2 태양에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치에 의하면, 한쌍의 수중 마이크로폰으로 계측한 수중음의 음압 레벨의 평균값을 산출하는 것에 의해, 한쌍의 슬래그 탭으로부터 흘러나오는 용해 슬래그의 양이, 예컨대 한쪽의 슬래그 탭에 치우쳐도, 수중 마이크로폰에 의해 측정되는 음압 레벨의 저하의 영향이 작아지기 때문에, 석탄 가스화 설비, 특히 석탄 가스 화로의 대형화에 의한 슬래그 배출 상황의 측정 정도의 저하를 방지할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 제 3 태양에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치에 의하면, 용해 슬래그의 낙하 상태, 예컨대 미 낙하나, 연속 낙하나, 단속 낙하 등의 상태를 복수의 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨에 근거하여 판단하기 때문에, 석탄 가스화 설비, 특히 석탄 가스 화로의 대형화에 의한 슬래그 배출 상황의 측정 정도의 저하를 방지할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
본 발명의 제 4 태양에 따른 슬래그 배출 상황의 감시 방법에 의하면, 용해 슬래그의 낙하 상태, 예컨대 미 낙하나, 연속 낙하나, 단속 낙하 등의 상태를 음압 레벨에 근거하여 판단하기 때문에, 석탄 가스화 설비, 특히 석탄 가스 화로의 대형화에 의한 슬래그 배출 상황의 측정 정도의 저하를 방지할 수 있다고 하는 효과를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치의 구성을 설명하는 상면도,
도 2는 도 1의 슬래그 배출 상황 감시 장치의 개략을 설명하는 A-A 단면도,
도 3은 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치의 구성을 설명하는 상면도,
도 4는 도 3의 슬래그 배출 상황 감시 장치의 개략을 설명하는 B-B 단면도,
도 5는 본 발명의 제 3 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치의 구성을 설명하는 상면도,
도 6은 도 5의 슬래그 배출 상황 감시 장치의 개략을 설명하는 C-C 단면도,
도 7은 본 발명의 제 4 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치의 구성을 설명하는 단면도,
도 8은 본 발명의 제 5 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치의 구성을 설명하는 단면도,
도 9는 도 8의 하이드로폰에 측정된 수중음의 파형과 주파수 대역의 관계를 설명하는 그래프,
도 10은 도 8의 판단부에 있어서의 용해 슬래그의 낙하 상태의 판단에 이용되는 맵을 설명하는 도면,
도 11은 도 8의 판단부에 있어서의 용해 슬래그의 낙하 상태의 판단에 이용되는 맵을 설명하는 도면.
[제 1 실시형태]
이하, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치에 대해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치의 구성을 설명하는 상면도이다. 도 2는, 도 1의 슬래그 배출 상황 감시 장치의 개략을 설명하는 A-A 단면도이다.
본 실시형태의 슬래그 배출 상황 감시 장치(1)는, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 석탄 가스화 설비에 있어서의 석탄 가스 화로의 연소로(노 설비)(50)에 마련되는 것으로서, 연소로(50) 내에서 발생한 용해 슬래그의 배출 상황을 감시하고, 용해 슬래그가 미 낙하 또는 단속 낙하할 때에 경보를 발생시키는 것이다.
연소로(50)에는, 내부에서 미분탄이나 목탄이 연소되는 연소로 본체(노)(51)와, 연소 후의 회분이 용해 슬래그가 되어 모이는 노 바닥(52)과, 용해 슬래그를 냉각하는 냉각수가 저장되는 슬래그 호퍼(53)와, 노 바닥(52)으로부터 냉각수에 용해 슬래그를 인도하는 슬래그 홀(54)과, 노 바닥(52)으로부터 슬래그 홀(54)에 용해 슬래그가 유입되는 노치부인 슬래그 탭(55)이 마련되어 있다.
연소로 본체(51)는 내부에 투입된 미분탄이나 목탄을 연소시켜 석탄으로부터 가연 가스를 발생시키는 것이다. 또한, 연소 후의 회분이 녹은 용해 슬래그는 연소로 본체(51) 내에서 생성된다.
연소로 본체(51)의 내부에서는 선회 흐름이 형성되므로, 용해 슬래그는 연소로 본체(51)의 내주면에 부착해 하방의 노 바닥(52)을 향해 흘러 떨어진다.
노 바닥(52)은 연소로 본체(51)의 하부에 배치되는 원판상의 부재로서, 연소로 본체(51)의 중앙을 향해 하방으로 기울어진 면을 갖는다. 노 바닥(52)의 대략 중앙에는 용해 슬래그를 슬래그 호퍼(53)의 냉각수로 인도하는 슬래그 홀(54)이 배치되어 있다.
이와 같이 구성함으로써, 연소로(50)로부터 흘러 떨어져 내린 용해 슬래그는 연소로 본체(51) 중앙의 슬래그 홀(54)로 인도된다.
슬래그 홀(54)은 노 바닥(52)으로부터 슬래그 호퍼(53)의 냉각수에 용해 슬래그를 인도하며, 대략 원통형의 벽부(56)에 의해 형성된다. 벽부(56)는 상단이 노 바닥(52)으로부터 상방으로 돌출하며, 하단은 슬래그 호퍼(53)의 냉각수를 향해 연장되도록 배치되어 있다.
슬래그 탭(55)은 노 바닥(52)으로부터 슬래그 홀(54)에 용해 슬래그가 유입되는 노치부이다. 구체적으로는, 슬래그 탭(55)은 노 바닥(52)으로부터 상방으로 돌출한 벽부(56)에 형성된 한쌍의 노치부로서, 슬래그 홀(54)의 중심을 통과하는 직선(L) 상에 대향해서 배치되어 있다.
이와 같이 구성함으로써, 노 바닥(52) 상을 슬래그 홀(54)을 향해 흐른 용해 슬래그는 상방으로 돌출한 벽부(56)에 일단 막혀서 슬래그 탭(55)으로부터 슬래그 홀(54) 내로 유입된다. 슬래그 홀(54) 내로 유입된 용해 슬래그는 하방의 냉각수로 낙하한다.
용해 슬래그는 석탄 가스 화로의 운전 상태, 즉 연소로(50)의 내부 조건에 의해서, 연속해서 냉각수 내로 낙하하거나 단속적으로 낙하하거나 한다.
슬래그 배출 상황 감시 장치(1)에는, 슬래그 호퍼(53)의 냉각수 내의 수중음을 측정하는 하이드로폰(수중 마이크로폰)(2)과, 측정된 수중음에 근거해 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단하는 판단부(3)와, 판단 결과에 근거해서 경보를 발생시키는 경보부(4)가 마련되어 있다.
하이드로폰(2)은, 도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 슬래그 호퍼(53)에 있어서의 냉각수 내에 배치되는 것과 동시에, 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 거리가 동일한 위치에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 한쌍의 슬래그 탭(55)의 중점으로부터 직선(L)에 대해서 대략 수직인 선 상에 배치되어 있다.
판단부(3)는 하이드로폰(2)에 측정된 수중음의 음압 레벨에 근거하여, 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 냉각수로의 용해 슬래그의 낙하의 유무 등을 판단하는 것으로서, 해당 판단에 근거해 경보부(4)로부터 발생되는 경보를 제어하는 제어 신호를 출력하는 것이다.
판단부(3)에는 하이드로폰(2)으로부터 출력된 측정 신호가 입력되며, 판단부(3)로부터 경보부(4)에는 제어 신호가 출력되고 있다.
경보부(4)는 판단부(3)로부터의 제어 신호에 근거하여, 석탄 가스화 설비의 오퍼레이터 등에 대해서 경보를 발생시키는 것이다.
다음에, 상기의 구성으로 이루어지는 슬래그 배출 상황 감시 장치(1)에 있어서의 작용에 대해 설명한다.
도 1 및 도 2에 도시되는 바와 같이, 용해 슬래그가 슬래그 호퍼(53)의 냉각수로 낙하하면, 용해 슬래그는 냉각되어 고체화한다. 이 때, 용해 슬래그와 접한 냉각수는 증발하며, 증발할 때에 소리가 발생한다. 또한, 용해 슬래그가 냉각수에 착수했을 때에도 착수음이 발생한다.
냉각수가 증발할 때의 소리나 착수음 등은 냉각수 내를 전파해 하이드로폰(2)에 측정된다. 하이드로폰(2)에 측정된 수중음의 측정 신호는 판단부(3)에 입력된다.
판단부(3)에서는 입력된 측정 신호에 근거하여 하이드로폰(2)에 측정된 수중음의 음압 레벨이 추정된다. 석탄 가스화 설비가 통상 운전되고 있는 경우 등에, 추정된 음압 레벨의 값이 변화하면, 판단부(3)는 용해 슬래그의 낙하 상태가 변화했다고 판단한다.
구체적으로는, 석탄 가스화 설비의 통상 운전시에, 용해 슬래그가 연속 낙하하도록 설정되어 있는 경우에는, 음압 레벨의 값이 감소하면 용해 슬래그가 미 낙하 상태가 되었다고 판단하며, 반대로 음압 레벨의 값이 증가하면 용해 슬래그가 단속 낙하 상태가 되었다고 판단한다.
판단부(3)는 판단한 용해 슬래그의 낙하 상태에 근거하여, 경보부(4)에 대해서 경보를 발생시키는지 아닌지의 제어 신호를 출력한다. 예컨대 용해 슬래그의 낙하 상태가 단속 낙하나 미 낙하의 경우에는, 경보부(4)에 대해서 경보를 발생시키는 제어 신호를 출력한다.
제어 신호가 입력된 경보부(4)는 오퍼레이터에 대해서 경보를 발생시킨다.
다음에, 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 낙하하는 용해 슬래그의 양에 편향이 발생했을 경우에 대해서 설명한다.
예컨대 한쌍의 슬래그 탭(55)의 한쪽에 용해 슬래그가 치우치고 다른 쪽으로부터 낙하하는 용해 슬래그의 양이 감소했을 경우, 다른 쪽의 슬래그 탭(55)으로부터 낙하한 용해 슬래그에 의한 수중음의 음압 레벨이 저하하며, 하이드로폰(2)에 측정되는 다른 쪽의 슬래그 탭(55)에 따른 음압 레벨이 저하한다.
한편, 한쪽의 슬래그 탭(55)으로부터 흘러나온 용해 슬래그에 의해 발생하는 수중음의 음압 레벨은 적어도 저하하지 않기 때문에, 하이드로폰(2)에 측정되는 한쪽의 슬래그 탭(55)에 따른 음압 레벨이 저하하지 않는다.
바꾸어 말하면, 하이드로폰(2)은 한쪽의 슬래그 탭(55)으로부터의 거리와 다른 쪽의 슬래그 탭(55)으로부터의 거리가 대략 동일한 위치에 배치되어 있기 때문에, 예컨대 다른 쪽의 슬래그 탭(55)에 가까운 위치에 배치되어 있는 경우와 비교하여, 음압 레벨의 저하의 영향이 작아진다.
상기의 구성에 의하면, 하이드로폰(2)은 한쌍의 슬래그 탭(55)의 각각으로부터 대략 동일한 거리에 배치되어 있기 때문에, 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 흘러나오는 용해 슬래그의 양이, 예컨대 한쪽의 슬래그 탭(55)에 치우쳐도, 하이드로폰(2)에 의해 측정되는 음압 레벨의 저하의 영향이 작아진다. 그 때문에, 석탄 가스화 설비, 특히 석탄 가스 화로의 대형화에 의한 슬래그 배출 상황의 측정 정도 저하를 방지할 수 있다.
또한, 상술한 실시형태와 같이, 슬래그 배출 상황 감시 장치(1)는 용해 슬래그가 미 낙하 또는 단속 낙하의 경우에 경보를 발생시켜도 좋고, 용해 슬래그가 낙하 또는 미 낙하를 판단하는 것만으로도 좋으며, 특별히 한정하는 것은 아니다.
[제 2 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 대해서 도 3 및 도 4를 참조해 설명한다.
본 실시형태의 슬래그 배출 상황 감시 장치의 기본 구성은 제 1 실시형태와 같지만, 제 1 실시형태와는 하이드로폰의 배치가 상이하다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 도 3 및 도 4를 이용해 하이드로폰의 배치만을 설명하며, 그 외의 구성요소 등의 설명을 생략한다.
도 3은 본 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치의 구성을 설명하는 상면도이다. 도 4는 도 3의 슬래그 배출 상황 감시 장치의 개략을 설명하는 B-B 단면도이다.
또한, 제 1 실시형태와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여해서 그 설명을 생략한다.
본 실시형태의 슬래그 배출 상황 감시 장치(101)에는, 도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 슬래그 호퍼(53)의 냉각수 내의 수중음을 측정하는 한쌍의 하이드로폰(수중 마이크로폰)(102)과, 측정된 수중음에 근거해 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단하는 판단부(연산부)(103)와, 판단 결과에 근거하여 경보를 발생시키는 경보부(4)가 마련되어 있다.
하이드로폰(102)은, 도 3 및 도 4에 도시되는 바와 같이, 슬래그 호퍼(53)에 있어서의 냉각수 내에 배치되는 것과 동시에, 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 거리가 동일한 위치에 배치되어 있다. 바꾸어 말하면, 한쌍의 슬래그 탭(55)의 중점으로부터 직선(L)에 대해서 대략 수직인 선 상에 슬래그 탭(55)을 사이에 두고서 배치되어 있다.
판단부(103)는 한쌍의 하이드로폰(102)에 측정된 각각의 수중음의 음압 레벨의 평균값을 산출하고, 산출한 평균값에 근거해 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 냉각수로의 용해 슬래그의 낙하의 유무 등을 판단하는 것이다.
판단부(103)에는 하이드로폰(2)으로부터 출력된 측정 신호가 입력되며, 판단부(3)로부터 경보부(4)에는 제어 신호가 출력되고 있다.
다음에, 상기의 구성으로 이루어지는 슬래그 배출 상황 감시 장치(101)에 있어서의 작용, 특히 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 낙하하는 용해 슬래그의 착수 위치가 한쪽의 하이드로폰(102) 측에 치우쳤을 경우에 대해서 설명한다.
용해 슬래그가 냉각수로 낙하하는 위치가 한쪽의 하이드로폰(102) 측에 치우치면, 한쪽의 하이드로폰(102)에 의해 측정되는 음압 레벨은 상승한다. 한편, 다른 쪽의 하이드로폰(102)에 의해 측정되는 음압 레벨은 저하한다.
판단부(103)에는 한쪽의 하이드로폰(102)과 다른 쪽의 하이드로폰(102)의 측정 신호가 입력되며, 판단부(103)에서는 양 측정 신호로부터 한쪽 및 다른 쪽의 하이드로폰(102)에 의해 측정된 음압 레벨의 평균값이 산출된다.
판단부(103)는 산출한 음압 레벨의 평균값에 근거하여 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단한다.
상기의 구성에 의하면, 한쌍의 하이드로폰(102)의 각각은 각 슬래그 탭(55)으로부터 대략 동일한 거리에 배치되어 있기 때문에, 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 흘러나오는 용해 슬래그의 양이, 예컨대 한쪽의 하이드로폰(102)에 치우쳐도, 한쌍의 하이드로폰(102)에 의해 측정하기 때문에, 음압 레벨의 저하의 영향이 작아진다. 또한, 각 하이드로폰(102)에 의해 측정된 음압 레벨의 평균값을 산출하기 때문에, 하이드로폰(102)에 의해 측정되는 음압 레벨의 저하의 영향을 한층 더 작게 할 수 있다.
[제 3 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 3 실시형태에 대해 도 5 및 도 6을 참조해 설명한다.
본 실시형태의 슬래그 배출 상황 감시 장치의 기본 구성은 제 1 실시형태와 같지만, 제 1 실시형태와는 하이드로폰의 배치가 상이하다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 도 5 및 도 6을 이용해 하이드로폰의 배치만을 설명하며, 그 외의 구성요소 등의 설명을 생략한다.
도 5는 본 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치의 구성을 설명하는 상면도이다. 도 6은 도 5의 슬래그 배출 상황 감시 장치의 개략을 설명하는 C-C 단면도이다.
또한, 제 1 실시형태와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여해서 그 설명을 생략한다.
본 실시형태의 슬래그 배출 상황 감시 장치(201)에는, 도 5 및 도 6에 도시되는 바와 같이, 슬래그 호퍼(53)의 냉각수 내의 수중음을 측정하는 한쌍의 하이드로폰(수중 마이크로폰)(202)과, 측정된 수중음에 근거해 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단하는 판단부(103)와, 판단 결과에 근거하여 경보를 발생시키는 경보부(4)가 마련되어 있다.
하이드로폰(202)은, 도 5 및 도 6에 도시되는 바와 같이, 슬래그 호퍼(53)에 있어서의 냉각수 내에 배치되는 것과 동시에, 한쌍의 슬래그 탭(55)가 배치되어 있는 직선(L) 상에 한쌍의 슬래그 탭(55)을 사이에 두고서 대향하여 배치되어 있다.
다음에, 상기의 구성으로 이루어지는 슬래그 배출 상황 감시 장치(101)에 있어서의 작용, 특히 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 낙하하는 용해 슬래그의 양이 한쪽의 하이드로폰(202) 측에 치우쳤을 경우에 대해서 설명한다.
용해 슬래그의 낙하량이 한쪽의 하이드로폰(202) 측에 치우치면, 한쪽의 하이드로폰(202)에 의해 측정되는 음압 레벨은 상승한다. 한편, 다른 쪽의 하이드로폰(202)에 의해 측정되는 음압 레벨은 저하한다.
판단부(103)에는 한쪽의 하이드로폰(202)과 다른 쪽의 하이드로폰(202)의 측정 신호가 입력되며, 판단부(103)에서는 양 측정 신호로부터 한쪽 및 다른 쪽의 하이드로폰(202)에 의해 측정된 음압 레벨의 평균값이 산출된다.
판단부(103)는 산출한 음압 레벨의 평균값에 근거하여 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단한다.
상기의 구성에 의하면, 한쌍의 하이드로폰(202)으로 계측한 수중음의 음압 레벨의 평균값을 산출하는 것에 의해, 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 흘러나오는 용해 슬래그의 양이, 예컨대 한쪽의 슬래그 탭(55)에 치우쳐도, 하이드로폰(202)에 의해 측정되는 음압 레벨의 저하의 영향을 작게 할 수 있다.
[제 4 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 4 실시형태에 대해 도 7을 참조해 설명한다.
본 실시형태의 슬래그 배출 상황 감시 장치의 기본 구성은 제 3 실시형태와 같지만, 제 3 실시형태와는 측정 신호의 연산 방법이 상이하다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 도 7을 이용해 측정 신호의 연산 방법 주변만을 설명하며, 그 외의 구성요소 등의 설명을 생략한다.
도 7은 본 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치의 구성을 설명하는 단면도이다.
또한, 제 3 실시형태와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여해서 그 설명을 생략한다.
본 실시형태의 슬래그 배출 상황 감시 장치(301)에는, 도 7에 도시되는 바와 같이, 슬래그 호퍼(53)의 냉각수 내의 수중음을 측정하는 한쌍의 하이드로폰(202)과, 측정된 수중음에 근거해 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단하는 판단부(연산부)(303)와, 판단 결과에 근거하고 경보를 발생시키는 경보부(4)가 마련되어 있다.
판단부(303)는 한쌍의 하이드로폰(202)에 측정된 각각의 수중음의 음압 레벨의 차이를 산출하고, 산출한 차이의 값에 근거해 한쌍의 슬래그 탭(55)으로부터 냉각수로의 용해 슬래그의 낙하의 유무 등을 판단하는 것이다.
판단부(303)에는 하이드로폰(2)으로부터 출력된 측정 신호가 입력되며, 판단부(3)로부터 경보부(4)에는 제어 신호가 출력되고 있다.
다음에, 상기의 구성으로 이루어지는 슬래그 배출 상황 감시 장치(301)에 있어서의 작용, 특히 한쌍의 슬래그 탭(55) 중 한쪽으로부터 용해 슬래그의 낙하가 멈추었을 경우에 대해서 설명한다.
한쌍의 슬래그 탭(55) 중 다른 쪽의 슬래그 탭(55)으로부터의 용해 슬래그의 낙하가 멈추면, 한쪽의 하이드로폰(202)에 의해 측정되는 음압 레벨은 먼 슬래그 탭(55)에 있어서 용해 슬래그가 미 낙하가 되므로, 약간 저하한다. 한편, 다른 쪽의 하이드로폰(202)에 의해 측정되는 음압 레벨은 가까운 슬래그 탭에 있어서 용해 슬래그가 미 낙하가 되므로, 한쪽의 하이드로폰(202)에 따른 음압 레벨의 저하와 비교하면, 크게 저하한다.
판단부(303)에는 한쪽의 하이드로폰(202)과 다른 쪽의 하이드로폰(202)의 측정 신호가 입력되며, 판단부(303)에서는 양 측정 신호로부터 한쪽 및 다른 쪽의 하이드로폰(102)에 의해 측정된 음압 레벨의 차이의 값이 산출된다.
판단부(303)는 산출한 음압 레벨의 차이의 값과 미리 기억된 상관 데이터에 근거해 용해 슬래그의 미 낙하가 발생했는지 어느 쪽의 슬래그 탭(55)에 있어서 미 낙하가 발생했는지를 판단한다.
또한, 상관 데이터란, 한쪽 또는 다른 쪽의 슬래그 탭(55)만으로부터 용해 슬래그의 낙하가 있는 경우의 음압 레벨의 차이의 값 등을 미리 계측하여 축적된 데이터 등이다.
상기의 구성에 의하면, 한쌍의 하이드로폰(202)에 의해 측정된 음압 레벨의 차이의 값을 요구하는 것에 의해, 한쌍의 슬래그 탭(55)의 한쪽 및 다른 쪽에 있어서의 용해 슬래그의 낙하의 유무를 판단할 수 있다.
[제 5 실시형태]
다음에, 본 발명의 제 5 실시형태에 대해 도 8 내지 도 11을 참조해 설명한다.
본 실시형태의 슬래그 배출 상황 감시 장치의 기본 구성은 제 1 실시형태와 같지만, 제 1 실시형태와는 측정 신호의 연산 방법이 상이하다. 따라서, 본 실시형태에 있어서는, 도 8 내지 도 11을 이용해 측정 신호의 연산 방법 주변만을 설명하며, 그 외의 구성요소 등의 설명을 생략한다.
도 8은 본 실시형태에 따른 슬래그 배출 상황 감시 장치의 구성을 설명하는 단면도이다.
또한, 제 1 실시형태와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 부여해서 그 설명을 생략한다.
본 실시형태의 슬래그 배출 상황 감시 장치(401)에는, 도 8에 도시되는 바와 같이, 슬래그 호퍼(53)의 냉각수 내의 수중음을 측정하는 한쌍의 하이드로폰(2)과, 측정된 수중음에 근거해 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단하는 판단부(연산부)(403)와, 판단 결과에 근거하여 경보를 발생시키는 경보부(4)가 마련되어 있다.
판단부(403)는 하이드로폰(2)에 측정된 수중음에 있어서의 2개의 주파수 대역의 음압 레벨에 근거하여 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단하는 것이다.
판단부(303)에는 하이드로폰(2)으로부터 출력된 측정 신호가 입력되며, 판단부(3)로부터 경보부(4)에는 제어 신호가 출력되고 있다.
다음에, 상기의 구성으로 이루어지는 슬래그 배출 상황 감시 장치(401)에 있어서의 작용, 특히 슬래그 탭(55)으로부터 냉각수로의 용해 슬래그의 낙하 상태의 판단에 대해 설명한다.
슬래그 탭(55)으로부터 냉각수로 낙하한 용해 슬래그는 낙하 상태에 따라 다른 수중음을 발생시킨다. 수중음은 하이드로폰(2)에 측정되며, 측정 신호가 판단부(303)에 입력된다.
도 9는 도 8의 하이드로폰에 측정된 수중음의 파형과 주파수 대역과의 관계를 설명하는 그래프이다.
판단부(303)는 하이드로폰(2)에 측정된 수중음의 생 파형의 주파수 해석을 실시하고, 도 9에 도시되는 바와 같이, 2개의 주파수 대역(FA, FB)에 있어서의 평균 음압 레벨을 산출한다. 본 실시형태에서는, 4㎑ 내지 6㎑까지의 대역(5㎑ 밴드)을 주파수 대역(FA), 7kH 내지 9㎑ 사이에서의 대역(8㎑ 밴드)을 주파수 대역(FB)으로 한 예에 적용해 설명한다.
도 10 및 도 11은 도 8의 판단부에 있어서의 용해 슬래그의 낙하 상태의 판단에 이용되는 맵을 설명하는 도면이다.
2개의 주파수 대역(FA, FB)에 있어서의 평균 음압 레벨을 산출하면, 판단부(303)는 도 10이나 도 11에 도시되는 맵과 평균 음압 레벨에 근거해 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단한다.
예컨대 주파수 대역(FA)에 있어서의 평균 음압 레벨이 약 110㎑ 미만의 경우 및 주파수 대역(FB)에 있어서의 평균 음압 레벨이 약 70㎑ 미만의 경우에는, 다른 쪽의 주파수 대역에 있어서의 평균 음압 레벨에 관계없이 용해 슬래그는 미 낙하인 것으로 판단된다.
한편, 주파수 대역(FA)에 있어서의 평균 음압 레벨이 약 130㎑ 이상의 경우 및 주파수 대역(FB)에 있어서의 평균 음압 레벨이 약 128㎑ 이상의 경우에는, 다른 쪽의 주파수 대역에 있어서의 평균 음압 레벨에 관계없이, 용해 슬래그는 단속 낙하하고 있다고 판단된다.
또한, 주파수 대역(FA)에 있어서의 평균 음압 레벨이 약 110㎑ 이상 약 130㎑ 미만이며, 또한 주파수 대역(FB)에 있어서의 평균 음압 레벨이 약 70㎑ 이상 약 128㎑ 미만의 경우에는 용해 슬래그는 연속 낙하하고 있다고 판단된다.
또한, 하이드로폰(2)에 의해 측정되는 수중음의 주파수 대역은 사용하는 하이드로폰에 의존하는 것이며(예컨대, 200kH), 특별히 한정하는 것은 아니다.
상기의 구성에 의하면, 용해 슬래그의 낙하 상태, 예컨대 미 낙하나 연속 낙하나 단속 낙하 등의 상태를 2개의 주파수 대역(FA, FB)에 있어서의 평균 음압 레벨에 근거하여 판단할 수 있다. 즉, 용해 슬래그의 낙하 상태가 변화하면, 용해 슬래그와 냉각수가 접촉했을 때에 발생하는 수중음의 파형도 변화하기 때문에, 2개의 주파수 대역(FA, FB)에 있어서의 평균 음압 레벨에 근거하여, 측정된 수중음이 어느 낙하 상태에 있어서의 수중음인지 판단할 수 있어 용해 슬래그의 낙하 상태의 판단을 할 수 있다.
1, 101, 201, 301, 401 : 슬래그 배출 상황 감시 장치
2, 102, 202 : 하이드로폰(수중 마이크로폰)
103, 303 : 판단부(연산부) 50 : 연소로(노 설비)
51 : 연소로 본체(노) 52 : 노 바닥
54 : 슬래그 홀 55 : 슬래그 탭
403 : 판단부

Claims (7)

  1. 노 내에서 발생한 용해 슬래그를 노 바닥에 마련한 슬래그 홀로부터 노 외의 냉각수 내로 낙하시켜 처리하는 노 설비에 마련되는 슬래그 배출 상황 감시 장치에 있어서,
    상기 냉각수 내에 있어서, 상기 용해 슬래그를 상기 슬래그 홀로 유입시키는 대향 배치된 한쌍의 슬래그 탭의 각각으로부터 대략 동일한 거리에 수중 마이크로폰이 마련되어 있는
    슬래그 배출 상황 감시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중 마이크로폰은 상기 한쌍의 슬래그 탭의 각각으로부터 동일한 거리에 대향 배치된 한쌍의 수중 마이크로폰이며,
    상기 한쌍의 수중 마이크로폰에 의해 측정된 음압 레벨의 평균값을 산출하는 연산부가 마련되어 있는
    슬래그 배출 상황 감시 장치.
  3. 노 내에서 발생한 용해 슬래그를 노 바닥에 마련한 슬래그 홀로부터 노 외의 냉각수 내로 낙하시켜 처리하는 노 설비에서,
    상기 냉각수 내에 대향 배치된 한쌍의 수중 마이크로폰의 각각과, 상기 용해 슬래그를 상기 슬래그 홀로 유입시키는 대향 배치된 한쌍의 슬래그 탭의 각각이 대략 동일 직선상에 배치되며,
    상기 한쌍의 수중 마이크로폰에 의해 측정된 음압 레벨의 평균값을 산출하는 연산부가 마련되어 있는
    슬래그 배출 상황 감시 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 한쌍의 수중 마이크로폰에 의해 측정된 음압 레벨의 차이에 근거하여, 상기 한쌍의 슬래그 탭의 한쪽 및 다른 쪽으로부터 상기 냉각수로의 상기 용해 슬래그의 낙하의 유무를 각각 판단하는 판단부가 마련되어 있는
    슬래그 배출 상황 감시 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 수중 마이크로폰에 측정된 수중음의 복수의 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨을 산출하고, 각 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨에 근거하여, 상기 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단하는 판단부가 마련되어 있는
    슬래그 배출 상황 감시 장치.
  6. 노 내에서 발생한 용해 슬래그를 노 바닥에 마련한 슬래그 홀로부터 노 외의 냉각수 내로 낙하시켜 처리하는 노 설비에서,
    상기 냉각수 내에 배치된 수중 마이크로폰과,
    상기 수중 마이크로폰에 측정된 수중음의 복수의 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨을 산출하고, 각 주파수 대역에 있어서의 음압 레벨에 근거하여, 상기 용해 슬래그의 낙하 상태를 판단하는 판단부가 마련되어 있는
    슬래그 배출 상황 감시 장치.
  7. 노 내에서 발생한 용해 슬래그를 노 바닥에 마련한 슬래그 홀로부터 노 외의 냉각수 내로 낙하시켜 처리하는 노 설비에 있어서의 슬래그 배출 상황을 감시하는 방법에 있어서,
    상기 냉각수 내에 배치된 수중 마이크로폰에 의해 상기 냉각수 내의 수중음을 측정하는 측정 단계와,
    측정된 상기 수중음의 음압 레벨에 근거하여, 상기 용해 슬래그의 상기 냉각수로의 낙하 상태를 판단하는 판단 단계를 구비하는
    슬래그 배출 상황의 감시 방법.
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