JPH02112757A - 配管内の粉粒体濃度計測装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は配管内の粉粒体の計測装置に係り、特に配管内
の固気２相流中の粉粒体を非接触で計測するのに好適な
粉粒体濃度計測装置に関する。

〔従来の技術〕

近年、大型の事業用ボイラでは、これまでの石油に代り
安価な石炭が燃料として用いられるようになっている。

しかし、石炭の場合、固体の輸送になるため液体である
石油の場合と異なり、輸送に関する技術課題が多い。特
に、粉砕した微粉炭をミルからバーナに送る際の微粉炭
の流量の計測は、多数のバーナの燃焼を円滑に行い、燃
焼効率を向上させるのに必要であるが、即応性をもって
正確に計測する技術はいまだ確立されていない。

管内の固気２相流の粉体濃度を計測する方法として、一
般には第８図に示すようなベンチュリ式のものが用いら
れている。これは圧力損失が粉体の存在によって変化す
ることを利用したものである。第８図において、１は空
気と微粉炭との混合流体輸送用の円管、２は固気２相流
、４１は絞り部、４２は直管部、４３は拡大部である。

また第８Ａ図は、第８図における流れ方向位置と静圧分
布の関係を示す図である。拡大部４３では粉体が空気の
速度より速くなるので、適当な長さ間におけるＡの圧力
損失４４は粉体がない場合（Ｂ）とほとんど変わらない
。従って、この圧力損失から空気量が求まる。一方、絞
り部４工の圧力損失は粉体がある場合は、粉体が無い場
合に比べて大きくなるので、この差から粉体量を算出す
る。さらに、これらの空気量および粉体量から粉体濃度
を算出する。なお、ベンチュリ形状の代りにオリフィス
を用いるものもあるが原理は同じである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第８図の方法では、配管中に絞り部を設
けるため１００龍水柱程度の圧力損失が生じ、輸送に要
する動力費が高くなり、また水平配管に用いると粉体濃
度が下方に偏るため、平均濃度が測定しに＜＜、従って
、垂直配管にしか使えない欠点がある。

この他に管内の固気２相流の流量を計測する方法として
、粉体の帯電量を利用するものもあるが、上記の欠点が
克服されておらず、実用には至っていない。

また、−時的な計測法として配管中に直接サンプリング
プローブを挿入し、粉体濃度を計測する方法もあるが、
常時針側には通さない。

以上のように、従来の計測法はいずれも粉体の流動状況
とか物理的な性状に左右されたりして、固気２相流の流
量を正確に測定することができなかった。

本発明の目的は、固気２相流の粉体濃度を正確に測定で
きる装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記した本発明の目的は、粉粒体と該粉粒体輸送用気体
との混合流体を流す配管内の粉粒体の濃度を計測する装
置において、上記配管の周囲に配置した１対以上の超音
波発信器および受信器と、上記発信器と受信器間で形成
される超音波伝播経路における超音波減衰量を測定する
装置と、上記減衰量に基づき粉粒体の濃度を算出する装
置とを備えたことを特徴とする配管内の粉粒体濃度計測
装置により達成される。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図に示す。第１図において、円
形配管ｌの内部には微粉炭とこれを輸送するための空気
が固気２相流２となって流れている。円形配管の外部に
は超音波の発信器３と受信器４が３対取り付けである。

コンピュータ７から出た信号がアンプ（増幅器）６で増
幅され発信器３を駆動する。受信された超音波は受信器
４で電気信号に変えられアンプ６Ａで増幅されてコンピ
ュータ７に戻る。このときの受信レベルから発信器３と
受信器４を結ぶ各伝播経路の減衰量が求められ、予め測
定しておいた第２図に示す超音波透過率と微粉炭濃度の
較正図からそれぞれの粉体濃度が算出され、分布表示器
８および平均値表示器９に表示される。

本実施例で用いた空気の平均流速は１５ｍ／ｓ、空気流
量は７０キログラム／　ｍ　ｉ　ｎであり、円管の直径
は３００　＋ｎである。輸送される微粉炭の平均粒径は
７０ミクロン、流量は７０キログラム／ｍ　ｉ　ｎであ
る。

第３図に発信器３の取付は部分の断面図を示す。

発信器３と受信器４は対向するようにとりつけである。

発信器３および受信器４は、円管１とは防音材１１で隔
離されている。また管内側にはフィルター１０が張って
あり、微細な微粉炭の侵入や発信器および受信器への衝
突を避けるようになっている。

発信器４には３００キロヘルツの電気パルスが送られる
。パルス信号を用いているのは管内での共鳴を避けるた
めである。共鳴が生じると超音波の減衰が正しく測定で
きなくなる。用いた周波数は２０キロヘルツから１メガ
ヘルツまで変化させて選んだものである。セメント粉の
ように微粉炭より細かいものでは５００キロヘルツ程度
がＳ／Ｎ（ノイズと受信信号の比）比が高く適していた
。

また、本発明では受信した超音波のレベル検出が精度に
影響するので、電気信号はバンドパスフィルタを通し雑
音を低下させ、さらにパルスを２０回発射し、その平均
をとるようにしている。

第４図に示した実施例は、エックス線ＣＴ法に類似した
もので、超音波の発信兼受信器１５を８個設置し、第５
図の断面図で示すように可能な限りの伝播経路２０で減
衰量を測定するようにしたものである。複数の減衰量か
ら第６図に点線で区画して示す多数要素２１についての
粉体濃度を求め、第７図のように管内の粉体濃度を表示
する。

水平配管において微粉炭の濃度分布が発生した場合にも
適用できるようにしたものである。

この他に、流量をを計るためのオリフィスとかベンチュ
リを併用すれば流量の絶対量も知ることができる。

また、粉体の水分が変化しない場合には本例の超音波の
代りに電磁波を用いても同等の計測ができる。

〔発明の効果〕

本発明の装置によれば、配管中の圧力損失を生じること
なく、また被測定流体中の水分による誤差もなく、即応
的に常時配管中の粉粒体濃度の計測が可能であり、また
測定に際して流体の流れを乱すことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例図、第２図は微粉炭と空気の
混合流体における微粉炭濃度と超音波透過率との関係図
、第３図は超音波発信器配管への取付は図、第４図は本
発明の他の実施例図、第５図は超音波の伝播経路を示す
断面図、第６図は被測定断面内の要素分割側図、第７図
は配管内の粉粒体濃度の分布別図、第８図は従来技術の
説明図第８Ａ図は第８図における流れ方向位置と静圧分
布の関係を示す図である。 １・・・円管、２・・・微粉炭と空気の混合流、３・・
・発信器、４・・・受信器、５・・・ケーブル、６．６
Ａ・・・増幅器、７・・・コンピュータ、８・・・濃度
分布表示器、９・・・平均値表示器、１０・・・フィル
タ、１１・・・防音材。 出願人　バブコック日立株式会社 代理人　弁理士　川　北　武　長

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉粒体と該粉粒体輸送用気体の混合流体を流す配
   管内の粉粒体の濃度を計測する装置において、上記配管
   の周囲に配置した１対以上の超音波発信器および受信器
   と、上記発信器と受信器間で形成される超音波伝播経路
   における超音波減衰量を測定する装置と、上記減衰量に
   基づき粉粒体の濃度を算出する装置とを備えたことを特
   徴とする配管内の粉粒体濃度計測装置。