PL226076B1 - Przyrzad kontrolny i uklad sterujacy generatora gazowego - Google Patents

Description

Wynalazek przedstawiony w niniejszym dokumencie dotyczy generatorów gazowych, a w szczególności czujnika i przyrządu kontrolnego generatora gazowego.

Elektrownie IGCC są w stanie generować energię z różnych surowców węglowych, takich jak węgiel lub gaz ziemny, stosunkowo czysto i wydajnie. Technologia IGCC może przekształcić surowiec węglowy w mieszaninę gazową tlenku węgla (CO) i wodoru (H2), tj. gaz syntezowy, w wyniku reakcji z tlenem i parą wodną w generatorze gazowym. Reakcje w generatorze gazowym mogą wytworzyć produkt uboczny nazywany żużlem. Żużel zwykle schodzi w dół po wewnętrznej ścianie generatora gazowego i ostatecznie opuszcza generator gazowy. Czasem żużel może nie wydostawać się z generatora gazowego i może zamiast tego gromadzić się w przewężeniu generatora gazowego. W celu określenia, czy żużel blokuje przewężenie generatora gazowego, operator może potrzebować wyłączyć generator gazowy, usunąć wtryskiwacz doprowadzający i ręcznie sprawdzić wnętrze generatora gazowego. Niestety, ręczne sprawdzenie skutkuje kosztownym okresem wyłączenia generatora gazowego i jest w pewnym stopniu subiektywne, ponieważ opiera się na doświadczeniu operatora.

Niektóre przykłady wykonania współmierne w zakresie z pierwotnie zastrzeżonym wynalazkiem są przedstawione poniżej. Celem tych przykładów wykonania nie jest ograniczenie zakresu zastrzeżonego wynalazku, lecz celem tych przykładów wykonania jest tylko zapewnienie krótkiego podsumowania możliwych postaci wynalazku. Rzeczywiście, wynalazek może obejmować różne postacie, które mogą być podobne lub różne od przykładów wykonania przedstawionych poniżej.

W pierwszym przykładzie wykonania, układ zawiera generator gazowy zawierający ścianę tworzącą komorę, wlot, wylot i otwór przelotowy, kombinowany wtryskiwacz doprowadzający połączony z wlotem, przy czym kombinowany wtryskiwacz doprowadzający jest skonfigurowany do wtryskiwania pierwszego paliwa i powietrza do komory w celu podgrzania generatora gazowego, oraz kombinowany wtryskiwacz doprowadzający jest skonfigurowany do wtryskiwania drugiego paliwa i tlenu do generatora gazowego po podgrzaniu, w celu zgazowania drugiego paliwa, i optyczny czujnik połączony z otworem przelotowym, i układ kontroli połączony z czujnikiem optycznym, przy czym układ kontroli jest skonfigurowany do pozyskiwania danych z czujnika optycznego, przetwarzania danych i dostarczania sygnału wyjściowego reprezentatywnego dla stanu generatora gazowego na podstawie danych.

W drugim przykładzie wykonania układ zawiera przyrząd kontrolny generatora gazowego skonfigurowany do pozyskiwania danych obrazu z czujnika optycznego skierowanego do komory generatora gazowego, przetwarzania danych obrazu i dostarczania sygnału wyjściowego reprezentatywnego dla stanu generatora gazowego na podstawie danych obrazu oraz kontroler generatora gazowego reagujący na sygnał wyjściowy z przyrządu kontrolnego generatora gazowego, przy czym kontroler generatora gazowego jest skonfigurowany do regulowania co najmniej jednego spośród: przepływu paliwa lub tlenu lub przepływu powietrza do generatora gazowego w odpowiedzi na sygnał wyjściowy.

W trzecim przykładzie wykonania, sposób obejmuje otrzymywanie obrazu komory generatora gazowego i przestrzenne analizowanie obrazu względem linii bazowej w celu zidentyfikowania stanu zużycia lub stanu żużla wewnątrz komory.

Te i inne cechy, aspekty i zalety niniejszego wynalazku staną się lepiej zrozumiałe po przeczytaniu poniższego szczegółowego opisu w odniesieniu do towarzyszących rysunków, na których te same oznaczenia reprezentują te same części na rysunkach.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania jest przedstawiony na rysunku, na którym:

Fig. 1 przedstawia schemat blokowy przykładu wykonania elektrowni IGCC, która może wykorzystywać wewnętrzny przyrząd kontrolny i układ sterujący dla generatora gazowego;

Fig. 2 przedstawia widok w przekroju poprzecznym przykładu wykonania generatora gazowego z układem do wewnętrznego kontrolowania i sterowania generatorem gazowym;

Fig. 3 przedstawia schemat działań ilustrujący przykład wykonania procesu wewnętrznego kontrolowania i sterowania generatorem gazowym podczas przejścia z trybu podgrzewania do trybu zgazowywania;

Fig. 4 przedstawia schemat działań ilustrujący przykład wykonania procesu wewnętrznego kontrolowania i sterowania generatorem gazowym na podstawie danych obrazu przeanalizowanych w celu zidentyfikowania jednego lub większej liczby stanów wewnątrz generatora gazowego;

Fig. 5 przedstawia przykładowy widok przykładu wykonania danych obrazu reprezentatywnych dla wnętrza generatora gazowego;

PL 226 076 B1

Fig. 6 przedstawia przykładowy widok przetworzonych danych obrazu reprezentatywnych dla wnętrza generatora gazowego;

Fig. 7 przedstawia widok w przekroju poprzecznym przykładu wykonania urządzenia optycznego do wewnętrznego kontrolowania generatora gazowego podczas pracy generatora gazowego; a

Fig. 8 przedstawia widok w przekroju poprzecznym przykładu wykonania urządzenia optycznego do wewnętrznego kontrolowania generatora gazowego podczas okresu wyłączenia generatora gazowego.

Jeden lub większa liczba specyficznych przykładów wykonania niniejszego wynalazku zostanie opisana poniżej. W celu zapewnienia zwięzłego opisu tych przykładów wykonania, wszystkie cechy rzeczywistej realizacji mogą nie znaleźć się w opisie. Należy zauważyć, że przy opracowywaniu dowolnej takiej rzeczywistej realizacji, podobnie jak w dowolnym projekcie technicznym lub konstrukcyjnym, musi być podjętych wiele decyzji związanych z realizacją w celu osiągnięcia określonych celów wykonawców, takich jak zgodność z ograniczeniami związanymi z systemem i biznesem, które mogą się różnić między różnymi realizacjami. Ponadto, należy zauważyć, że taki wysiłek związany z opracowywaniem może być skomplikowany i czasochłonny, niemniej jednak będzie procedurą podejmująca projekt, wytwarzanie i produkcję dla znawców dające korzyści z tego ujawnienia.

Przy wprowadzaniu elementów różnych przykładów wykonania niniejszego wynalazku, celem określeń „pewien”, „dany”, „wspomniany” jest zaznaczenie, że występuje jeden lub większa liczba elementów. Celem określeń „zawierający”, „obejmujący” i „posiadający” jest uwzględnienie i oznaczają one, że mogą występować dodatkowe elementy inne niż wymienione elementy.

Niniejszy wynalazek dotyczy wewnętrznego kontrolowania i sterowania generatorem gazowym z wykorzystaniem urządzenia optycznego montowanego do generatora gazowego odrębnie od lokalizacji wlotu lub wtryskiwacza doprowadzającego. Na przykład, urządzenie optyczne może otrzymywać dane obrazu wnętrza generatora gazowego, np. części wlotowej lub wylotowej. Dane obrazu mogą obejmować dane UV, dane IR, dane widma światła widzialnego, itp. Przyrząd kontrolny i układ sterujący mogą następnie analizować obraz w celu oceny wewnętrznego stanu generatora gazowego. Na przykład, układ może określać, interpretując dane obrazu z urządzenia optycznego, czy występuje osadzanie się żużla lub zużycie materiału ogniotrwałego w generatorze gazowym. Układ może również określać inne stany wewnętrzne w generatorze gazowym. Ponadto, układ może sterować procesem zgazowania na podstawie analizy danych obrazu. Na przykład, układ może wykorzystywać dane obrazu, aby usprawnić przejście z trybu podgrzewania do trybu zgazowywania. W niektórych przykładach wykonania, urządzenie optyczne może być montowane na ścianie generatora gazowego podczas pracy generatora gazowego, w celu umożliwienia stałej kontroli i sterowania generatorem gazowym. W innych przykładach wykonania, urządzenie optyczne może być usuwalnie umieszczone w otworze przelotowym w ścianie generatora gazowego tak, że urządzenie optyczne jest wykorzystywane tylko wtedy, gdy dane obrazu są pożądane do analizy generatora gazowego, np. podczas okresu wyłączenia. W dowolnej konfiguracji urządzenie optyczne pozwala układowi zapewnić obiektywny i powtarzalny standard dla analizowania wewnętrznych stanów generatora gazowego, bez polegania wyłącznie na doświadczeniu operatora i ręcznym badaniu.

Na figurze 1 przedstawiono schemat przykładu wykonania układu 100 zgazowania paliwa w cyklu kombinowanym IGCC (integrated gasification combined cycle, IGCC), który może obejmować układ kontroli wewnętrznej i układ sterujący dla generatora gazowego. Jak zilustrowano na fig. 1, układ IGCC 100 jest skonfigurowany to zgazowania źródła 102 surowcowego lub paliwowego, napędzania turbin parowych i gazowych oraz generowania elektryczności. Źródło paliwowe 102 może obejmować różne paliwa węglowe, takie jak węgiel lub węglowodory, w postaci stałej lub ciekłej. Jednostka 104 przygotowania surowca może być zapewniona w celu przygotowania paliwa do zgazowania, np. przez mielenie, rozdrabnianie i rozdrabnianie na pył stałej postaci źródła paliwowego 102. Jednakże, jednostka 104 przygotowania surowca może być pominięta, jeżeli źródło paliwowe 102 jest w postaci ciekłej.

Surowiec może być przekazywany do generatora gazowego 106 z jednostki 104 przygotowania surowca. Generator gazowy 106 może zamieniać surowiec na gaz syntezowy, np. połączenie tlenku węgla (CO) i wodoru. Ten wynikowy gaz może być nazywany nieoczyszczonym gazem syntezowym, ponieważ zawiera on, na przykład, H2S. Generator gazowy 106 może także wytwarzać materiał będący produktem ubocznym, taki jak żużel 108, który może być materiałem mokrego popiołu. Oczyszczacz 110 gazu może być wykorzystywany do oczyszczania nieoczyszczonego gazu syntezowego. Oczyszczacz 110 gazu może oczyszczać nieoczyszczony gaz syntezowy w celu usunięcia HCl, HF,

PL 226 076 B1

COS, HCN i H₂S z nieoczyszczonego gazu syntezowego, który może obejmować oddzielenie siarki 111 w procesorze 112 siarki. Ponadto, oczyszczacz 110 gazu może oddzielać sole 113 z nieoczyszczonego gazu syntezowego za pośrednictwem jednostki 114 oczyszczania wody, która może wykorzystywać techniki oczyszczania wody do wytwarzania użytecznych soli 113 z nieoczyszczonego gazu syntezowego. Następnie, gaz z oczyszczacza 110 gazu może zawierać oczyszczony gaz syntezowy (np. siarka 111 została usunięta z gazu syntezowego), ze śladowymi ilościami innych produktów chemicznych, np. NH3 (amoniak) i CH4 (metan).

W niektórych przykładach wykonania, układ 116 wychwytywania węgla może usuwać i przetwarzać gaz węglowy (np. dwutlenek węgla, który jest czysty w około 80-100 lub 90-100 procentach objętościowych) zawarty w gazie syntezowym. Układ 116 wychwytywania węgla może także zawierać sprężarkę, oczyszczacz, przewód rurowy, który dostarcza CO2 dla sekwestracji lub zwiększenia wydobycia ropy naftowej, zbiornik magazynowy CO2 lub dowolną kombinacje wymienionych elementów. Oczyszczony gaz syntezowy, który został poddany usuwaniu jego składników zawierających siarkę i dużej części dwutlenek węgla, może być następnie przetransportowany jako palne paliwo do komory 120 spalania np. silnika 118 turbiny gazowej.

Układ IGCC 100 może ponadto zawierać jednostkę 122 rozdziału powietrza (ASU). Jednostka ASU 122 może pracować w celu rozdzielenie powietrza na gazy składowe, na przykład przez techniki destylacji. Jednostka ASU 122 może oddzielać tlen od powietrza dostarczanego do niej z dodatkowej sprężarki powietrza oraz jednostka ASU 122 może dokonywać transferu oddzielonego tlenu do generatora gazowego 106. Dodatkowo, jednostka ASU 122 może przekazywać oddzielony azot do sprężarki rozcieńczalnika azotu (DGAN) 124.

Sprężarka DGAN 124 może sprężać azot odebrany od jednostki ASU 122 co najmniej do poziomów ciśnienia równych poziomom w komorze 120 spalania tak, aby nie zakłócać poprawnego spalania gazu syntezowego. Zatem, gdy sprężarka DGAN 124 odpowiednio spręży azot do odpowiedniego poziomu, to wtedy sprężarka DGAN może przekazywać sprężony azot do komory 120 spalania silnika 118 turbiny gazowej. Azot może być wykorzystany jako rozcieńczalnik, na przykład w celu ułatwienia sterowania emisją.

Jak opisano wcześniej, sprężony azot może być przeniesiony ze sprężarki DGAN 124 do komory 120 spalania silnika 118 turbiny gazowej. Silnik 118 turbiny gazowej może zawierać turbinę 130, wał napędowy 131 i sprężarkę 132, a także komorę 120 spalania. Komora 120 spalania może odbierać paliwo, takie jak gas syntezowy, które może być wtryskiwane pod ciśnieniem z dysz paliwowych. Paliwo to może być mieszane ze sprężonym powietrzem, a także ze sprężonym azotem ze sprężarki DGAN 124, i spalane w komorze 120 spalania. To spalanie może wytworzyć gorące gazy spalinowe o zwiększonym ciśnieniu.

Komora 120 spalania może kierować gazy spalinowe w kierunku wylotu spalin turbiny 130. Gdy gazy wylotowe z komory 120 spalania przepływają przez turbinę 130, gazy wylotowe wymuszają na łopatkach turbiny w turbinie 130 obrót wału napędowego 131 wzdłuż osi silnika 118 turbiny gazowej. Wał napędowy 131 może łączyć turbinę 130 ze sprężarką 132 dla utworzenia wirnika. Sprężarka 132 może zawierać łopatki sprzężone z wałem napędowym 131. Zatem, obrót łopatek turbiny w turbinie 130 może spowodować, że wał napędowy 131 łączący turbinę 130 ze sprężarką 132 będzie obracał łopatki w sprężarce 132. Ten obrót łopatek w sprężarce 132 powoduje, że sprężarka 132 spręża powietrze odbierane za pośrednictwem otworu wlotowego powietrza w sprężarce 132. Sprężone powietrze może następnie być doprowadzone do komory 120 spalania i zmieszane z paliwem i sprężonym azotem, aby umożliwić spalanie z większą wydajnością. Wał napędowy 131 może także być połączony z obciążeniem 134, które może być obciążeniem stacjonarnym, takim jak, na przykład, generator elektryczny do wytwarzania mocy elektrycznej w elektrowni. W istocie, obciążenie 134 może być dowolnym odpowiednim urządzeniem, które jest zasilane przez obrotowe wyjście silnika 118 turbiny gazowej.

Układ IGCC 100 może także zawierać silnik 136 turbiny parowej i układ 138 generowania pary z odzyskiwaniem ciepła (HRSG). Silnik 136 turbiny parowej może napędzać drugie obciążenie 140. Drugie obciążenie 140 może także być generatorem elektrycznym do generowania mocy elektrycznej. Jednakże, zarówno pierwsze obciążenie 134, jak i drugie obciążenie 140 mogą być innego rodzaju obciążeniami, możliwymi do napędzania przez silnik 118 turbiny gazowej i silnik 136 turbiny parowej. Ponadto, chociaż silnik 118 turbiny gazowej i silnik 136 turbiny parowej mogą napędzać oddzielne obciążenia 134 i 140, jak pokazano w przedstawionym przykładzie wykonania, silnik 118 turbiny gazowej i silnik 136 turbiny parowej mogą także być wykorzystywane w układzie typu tandem do napędzanie pojedynczego obciążenia za pośrednictwem pojedynczego wału. Specyficzna konfiguracja

PL 226 076 B1 silnika 136 turbiny parowej, jak również silnika 118 turbiny gazowej może być specyficzna dla realizacji i może zawierać dowolną kombinację sekcji.

Układ 100 może także zawierać układ HRSG 138. Rozgrzany gaz spalinowy z silnika 118 turbiny gazowej może być transportowany do układu HRSG 138 i wykorzystywany do podgrzewania wody i wytwarzania pary wykorzystywanej do zasilania silnika 136 turbiny parowej. Wylot, na przykład, z niskociśnieniowej sekcji silnika 136 turbiny parowej może być kierowany do skraplacza 142. Skraplacz 142 może wykorzystywać wieżę chłodniczą 128 do zamiany podgrzanej wody na schłodzoną wodę. Wieża chłodnicza 128 działa dla dostarczenia chłodnej wody do skraplacza 142, aby pomóc w skraplaniu pary przekazywanej do skraplacza 142 z silnika 136 turbiny parowej. Skropliny ze skraplacza 142 mogą z kolei być kierowane do układu HRSG 138. Ponownie, spaliny z silnika 118 turbiny gazowej mogą także być kierowane do układu HRSG 138 w celu podgrzania wody ze skraplacza 142 i wytworzenia pary.

W układach z cyklem kombinowanym, takich jak układ IGCC 100, gorące spaliny mogą przepływać z silnika 118 turbiny gazowej i przepływać do układu HRSG 138, gdzie mogą być wykorzystywane do wytwarzania pary o wysokiej temperaturze i wysokim ciśnieniu. Para wytworzona przez układ HRSG 138 może następnie być przepuszczona przez silnik 136 turbiny parowej w celu wytworzenia mocy. Ponadto, wytworzona para może także być dostarczona do dowolnych innych procesów, w których para może być wykorzystana, takich jak generator gazowy 106. Cykl generowania mocy silnika 118 turbiny gazowej jest często nazywany „cyklem górnym”, natomiast cykl generowania mocy silnika 136 turbiny parowej jest zwykle nazywany „cyklem dolnym”. Przez połączenie tych dwóch cykli, jak zilustrowano na fig. 1, układ IGCC 100 może doprowadzić do większych wydajności w obu cyklach. W szczególności, wylotowe ciepło z cyklu górnym może być wychwycone i wykorzystane do wytworzenia pary dla wykorzystania w cyklu dolnym.

Na figurze 2 przedstawiono widok przekroju poprzecznego układu 150 do wewnętrznego kontrolowania i sterowania generatorem gazowym 152 według przykładu wykonania. Układ 150 może zawierać kombinowany wtryskiwacz doprowadzający 154, urządzenie optyczne 156, czujnik 158, przyrząd kontrolny 160 generatora gazowego i kontroler 162 generatora gazowego. Kombinowany wtryskiwacz doprowadzający 154 zawiera palnik podgrzewający i wtryskiwacz doprowadzający procesu. Kombinowany wtryskiwacz doprowadzający 154 wykorzystuje palnik podgrzewający podczas trybu podgrzewania dla podniesienia temperatury w generatorze gazowym 152 do poziomo odpowiedniego dla zgazowania. Gdy temperatura jest wystarczająco wysoka, kombinowany wtryskiwacz doprowadzający 154 zamienia się z palnika podgrzewającego na wtryskiwacz doprowadzający procesu, który jest wykorzystywany podczas trybu zgazowywania generatora gazowego 152. Zatem, kombinowany wtryskiwacz doprowadzający 154 pozostaje połączony z generatorem gazowym 152 zarówno podczas trybu podgrzewania, jak i trybu zgazowywania. Niestety, ręczna kontrola wewnątrz generatora gazowego 152 wymagałaby usunięcia kombinowanego wtryskiwacza doprowadzającego 154, co powoduje utratę korzyści połączenia palnika podgrzewającego i wtryskiwacza doprowadzającego procesu w pojedynczą jednostkę 154. W zilustrowanym przykładzie wykonania, urządzenie optyczne 156 i czujnik 158 współdziałają ze sobą w celu otrzymania danych obrazu wnętrza generatora gazowego 152 bez usuwania kombinowanego wtryskiwacza doprowadzającego 154. Czujnik 158 może być czujnikiem UV, czujnikiem IR, czujnikiem światła widzialnego, itp. lub kombinacją wymienionych. Dane z czujnika 158 mogą następnie być interpretowane przez przyrząd kontrolny 160 w celu określenia warunków pracy, osadzania się żużla, zużycia materiału ogniotrwałego i innych parametrów generatora gazowego 152. Na podstawie wykrytego stanu generatora gazowego 152, przyrząd kontrolny 160 może wysyłać sygnały do kontrolera 162, który następnie steruje kombinowanym wtryskiwaczem doprowadzającym 154. Na przykład, kontroler 162 może regulować kombinowany wtryskiwacz doprowadzający 154 w celu usprawnienia trybu podgrzewania, usprawnienia trybu zgazowania, ograniczenia lub zapobieganiu osadzaniu się żużla, i tak dalej.

Generator gazowy 152 definiuje pierwszą warstwę 164 i drugą warstwę 166. Pierwsza warstwa 164 może być opisana jako zewnętrzna warstwa lub zawierająca ciśnienie powłoka generatora gazowego 152. Druga warstwa 166 może być opisana jako wewnętrzna warstwa lub zabezpieczające wyłożenie termiczne. Druga warstwa 166 jest zazwyczaj wykonana z materiału ognioodpornego (np. ceramiki). Druga warstwa 166 określa wewnętrzną komorę 168 spalania dla ułatwienia procesu zgazowania. Ponadto, pierwsza i druga warstwa, 164 i 166, wspólnie określają wlot 170, część wylotową 172, otwór przelotowy 174 służący do podglądu lub kontrolowania oraz część 176 w kształcie sklepienia.

PL 226 076 B1

Wlot 170 umożliwia kombinowanemu wtryskiwaczowi doprowadzającemu 154 wprowadzenie paliwa 178, paliwa 180, powietrza 181 i tlenu 182 do komory 168 spalania. Wlot 170 może obejmować wiele otworów lub pojedynczy otwór, w zależności od przykładu wykonania. Paliwo 178 może być takie same lub inne niż paliwo 180. W niektórych przykładach wykonania, paliwo 178 może być paliwem czystego spalania (np. gazem ziemnym). To paliwo czystego spalania może być wykorzystywane przez palnik podgrzewający do podniesienia temperatury w komorze 168 przed operacjami zgazowania lub do utrzymania temperatury w komorze 168 między kolejnymi operacjami zgazowania. Podczas operacji zgazowania, wlot 170 może pozwolić na wejście paliwa 180 i tlenu 182 do komory 168. Na przykład, paliwo 180 może być surowcem węglowym, takim jak węgiel.

Część wylotowa 172 pozwala gazowi syntezowanemu i innym produktom ubocznym, takim jak żużel 108, na opuszczenie komory 168 reakcji generatora gazowego. Część wylotowa 172 może określać część 184 w kształcie stożka i przewężenie 186. Zgazowanie paliwa 180 może wytworzyć żużel 108 wewnątrz komory 168 spalania. Normalnie, żużel 108 albo będzie zlepiać się z ogniotrwałą ściany 188 lub zsuwać się w dół ściany 188 i opuszczać przewężenie 186. Żużel opuszczający przewężenie 186 może być chłodzony w komorze chłodzenia generatora gazu, która znajduje się poniżej wyjścia 172, ale nie jest pokazana na fig. 2, a następnie zbierany przez zatrzaskowy kosz samowyładowczy, również niepokazany, dla okresowego wyładowania z generatora gazowego. Niestety, pewne warunki w generatorze gazowym 152 mogą powodować gromadzenie się żużla w przewężeniu 186 z powodu niewystarczającego przepływu żużla. Ostatecznie, jeżeli warunki pracy generatora gazowego 152 pozostają niezmienione, to żużel może znacznie lub całkowicie zablokować przewężenie 186. Jeżeli przewężenie 186 nie może być poddane usuwaniu żużla, podczas gdy generator gazowy jest gorący, to wtedy może być niezbędne narzędzie mechaniczne do udrożnienia przewężenia 186. Wykorzystanie narzędzi mechanicznych może wymagać, aby generator gazowy 152 był schłodzony do temperatury otoczenia, po czym wiertło mechaniczne, lub podobne urządzenie, jest następnie używane do usuwania żużla z gardła 186. Usuwanie żużla z wykorzystaniem narzędzi mechanicznych może być bardzo kosztowne w kategoriach straconego czasu i produkcji.

Aby zapobiec tego rodzaju operacjom usuwania żużla, przedstawiony układ 150 wykrywa osadzanie się żużla i inne stany generatora gazowego bez usuwania kombinowanego wtryskiwacza doprowadzającego 154. Otwór przelotowy 174 ułatwia to przez umożliwienie wizualnej kontroli komory 168 generatora gazowego bez usuwania kombinowanego wtryskiwacza doprowadzającego 154. Otwór przelotowy 174 ma dostateczny rozmiar, aby pomieścić urządzenie optyczne 156. Otwór przelotowy 174 może być umieszczony na części 176 w kształcie sklepienia generatora gazowego 152 lub gdzie indziej niezależnie od wlotu 170 i kombinowanego wtryskiwacza doprowadzającego 154. Umieszczenie urządzenia optycznego 156 na części 176 w kształcie sklepienia może zapewnić odpowiedni kąt i pole widzenia części wylotowej 172 generatora gazowego. Na przykład, urządzenie optyczne 156 może być zdolne do uzyskania pola widzenia 175 w przybliżeniu 20-90 stopni. Urządzenie optyczne 156 transmituje podgląd optyczny wnętrza generatora gazowego 152 do czujnika 158, który następnie przekształca podgląd optyczny na dane obrazu zbierane przez przyrząd kontrolny 160 generatora gazowego.

Urządzenie optyczne 156 może umożliwić ciągłą obserwację komory 168 spalania zarówno podczas trybu podgrzewania, jak i trybu zgazowania. To umożliwia czujnikowi (czujnikom) 158 wykrycie warunków w komorze 168 i przewężeniu 186, umożliwiając w ten sposób sterowanie w czasie rzeczywistym generatorem gazowym w celu usprawnienia pracy i ograniczenia niepożądanych stanów (np. osadzanie się żużla i zużycie materiału ogniotrwałego). W zilustrowanym przykładzie wykonania, czujnik 158 wykrywa promieniowanie elektromagnetyczne. Na przykład, czujnik 158 może zawierać urządzenia, które pracują w zakresie podczerwieni, widzialnym i/lub ultrafioletu widma elektromagnetycznego. Ponadto, urządzeniami zawartymi w czujniku 158 mogą być kamery, pirometry lub proste detektory.

Przyrząd kontrolny 160 generatora gazowego odbiera dane obrazu z czujnika 158 z wykorzystaniem obwodu lub układu logicznego 190 pozyskiwania danych. Obwód/układ logiczny 190 pozyskiwania danych przekazuje te informacje do obwodu/układu logicznego 192 przetwarzania danych w celu przetworzenia danych. Po przetworzeniu danych, mogą one być następnie przesłane do obwodu/układu logicznego 194 wyświetlacza graficznego w celu oglądania na wyświetlaczu 196 i interpretowania przez technika. Technik po zinterpretowaniu danych może następnie określić, czy należy zmienić warunki w generatorze gazowym przy użyciu urządzenia wejściowego 198 użytkownika. Jeżeli technik uzna, że zmiana jest konieczna ze względu na warunki w generatorze gazowym 152, to do

PL 226 076 B1 kontrolera 162 generatora gazowego może być dostarczony sygnał wejściowy użytkownika. W niektórych przykładach wykonania, przyrząd kontrolny 160 generatora gazowego może dostarczać pozyskane, przetworzone dane obrazu do kontrolera 162, który może automatycznie sterować pracą generatora gazowego 152 z wykorzystaniem sygnału wejściowego użytkownika lub bez niego. Zmiana może obejmować dostosowanie sterowania 200 podgrzewaniem, sterowania 201 powietrzem, sterowania 202 tlenem, sterowania 204 pierwszym paliwem i/lub sterowania 206 drugim paliwem. Na przykład, jeżeli dane obrazu wskazują osadzanie się żużla lub zużycie materiału ogniotrwałego, to wtedy kontroler 162 może wykorzystać sterowanie 200 podgrzewaniem do dostosowania trybu podgrzewania w generatorze gazowym 152, sterowanie 201 powietrzem do sterowania przepływem powietrza 181, sterowanie 202 tlenem do sterowania przepływem tlenu 182, sterowanie 204 pierwszym paliwem do sterowania przepływem paliwa 178 i/lub sterowanie 206 drugim paliwem do sterowania przepływem paliwa 180. Różne regulacje mogą zmieniać stosunek paliwo-tlenu lub paliwo-powietrze, temperaturę spalania (w przypadku trybu podgrzewania), temperaturę zgazowania, produkty uboczne zgazowania i inne parametry, które mogą zwiększać lub zmniejszać osadzanie się żużla i zużycie materiału ogniotrwałego. Zatem, w odpowiedzi na kontrolowane dane obrazu reprezentatywne dla wewnętrznych warunków w generatorze gazowym 152, kontroler 162 może szybko reagować na niepożądane warunki i zapewnić działania korygujące bez żadnego okresu wyłączenia generatora gazowego 152.

Na figurze 3 przedstawiono schemat działań ilustrujący przykład wykonania procesu 210 do wewnętrznego kontrolowania i sterowania generatorem gazowym 152 podczas przejścia z trybu podgrzewania do trybu zgazowywania z wykorzystaniem układu 150 z figury 2. Proces 210 może rozpocząć się etapem działania kombinowanego wtryskiwacza doprowadzającego 154 w celu podgrzania generatora gazowego 152 (blok 212). Jak wspomniano powyżej, płomień gazu ziemnego może być wykorzystany do podgrzania generatora gazowego 152, więc normalne paliwo zgazowania może natychmiast być spalane po wprowadzeniu do komory 168 spalania. Następnie, czujnik (czujniki) 158 (np. czujnik IR) może wtedy rozpocząć uzyskiwanie danych obrazu podczerwieni wewnątrz generatora gazowego 152 podczas trybu podgrzewania (blok 214). Dane obrazu podczerwieni mogą być następnie przeanalizowane w celu zidentyfikowania jednego lub większej liczby stanów wewnątrz generatora gazowego podczas trybu podgrzewania (blok 216). Na przykład, obraz podczerwieni może wskazywać rozkład temperatury, stan ściany ogniotrwałej, stan przewężenia i średnią temperaturę w generatorze gazowym 152. Następny etap obejmuje sterowanie pracą generatora gazowego 152 w odpowiedzi na zidentyfikowane warunki (blok 218). Na przykład, jeżeli dane obrazu podczerwieni wskazują, że materiał ogniotrwały nie osiągnął odpowiedniej temperatury, to wtedy palnik podgrzewający pozostanie włączony, aż zostanie osiągnięta wystarczająca temperatura. Alternatywnie, dane czujnika UV mogą wskazywać, że brak jest oddziaływania płomienia palnika podgrzewającego. W tym przypadku kontroler 218 może ponownie uruchomić palnik podgrzewający lub nadać alarm w celu powiadomienia technika. Podczas trybu podgrzewania etapy 214, 216 i 218 mogą być powtarzane w celu ciągłego kontrolowania i sterowania operacją podgrzewania.

Gdy temperatura jest wystarczająco wysoka dla normalnej pracy generatora gazowego, proces 210 przechodzi do działania kombinowanego wtryskiwacza doprowadzającego 154 w celu przejście z trybu podgrzewania do trybu zgazowania (blok 220). Na przykład, przejście 220 może spowodować przełączenie z powietrza 181 i paliwa podgrzewającego 178 (np. gazu ziemnego) do tlenu 182 i normalnego paliwa 180 zgazowania (np. węgla) lub innych surowców węglowych. Jak zauważono, paliwo 178 wykorzystywane podczas trybu podgrzewania nie podlega zgazowaniu, natomiast paliwo 180 wykorzystywane podczas trybu zgazowania podlega reakcjom zgazowania w celu wytwarzania gazu syntezowego. Po przejściu, proces 210 uzyskuje dane czujnika/obrazu wewnątrz generatora gazowego 152 podczas trybu zgazowania (blok 222). Dane czujnika/obrazu mogą być następnie analizowane w celu zidentyfikowania warunków wewnątrz generatora gazowego 152 podczas trybu zgazowania (blok 224). Na przykład, natężenie lub barwa światła w różnych obszarach obrazu może wskazywać wyższe lub niższe temp eratury w tych obszarach. To z kolei może wskazywać zużycie materiału ogniotrwałego, osadzanie się żużla lub normalne warunki. W niektórych przykładach wykonania, dane obrazu mogą być porówn ywane z danymi obrazu linii bazowej w celu ułatwienia wykrywania niepożądanych warunków. W kolejnym przykładzie, dane czujnika/obrazu mogą być analizowane w celu ustalenia, czy reakcja zgazowania jest optymalna, lub czy warunki są gorsze od optymalnych. Dane czujnika/obrazu mogą repr ezentować rozkład temperatury, który może wskazywać mieszanie paliwa/tlenu, zupełność reakcji i tak dalej. W oparciu o te dane czujnika/obrazu, generator gazowy 152 może być sterowany w odpowiedzi na zidentyfikowany stan (blok 226). Na przykład, ilość paliwa/powietrza lub paliwa/tlenu może być

PL 226 076 B1 zwiększona lub zmniejszona w celu korygowania lub dostosowania warunku. Te dostosowania mogą ograniczyć lub zapobiec osadzaniu się żużla, zużyciu materiału ogniotrwałego lub innym niepożąd anym warunkom. Te dostosowania mogą również poprawić wydajność reakcji zgazowania w celu zwiększenia produkcji gazu syntezowego lub optymalizacji składu gazu syntezowego. Należy rozumieć, że etapy 222, 224 i 226 trybu zgazowania mogą być powtarzane w celu ciągłego kontrolowania i sterowania operacjami zgazowania.

Na figurze 4 przedstawiono schemat działań ilustrujący przykład wykonania procesu 240 do wewnętrznego kontrolowania i sterowania generatorem gazowym 152 na podstawie danych obrazu przeanalizowanych w celu zidentyfikowania jednego lub większej liczby stanów wewnątrz generatora gazowego 152. Proces 240 obejmuje uzyskiwanie danych obrazu komory 168 (np. wylotu/przewężenia) generatora gazowego 152 (blok 242). Na przykład, proces 240 może uzyskiwać dane obrazu komory 168 generatora gazowego 152 w celu uzyskania linii bazowej. Dane obrazu odniesienia mogą reprezentować nowy lub odnowiony stan generatora gazowego 152. Proces 240 może również uzyskać dane obrazu komory 168 po lub podczas pracy generatora gazowego 152. Na przykład, proces 240 może stale kontrolować wewnętrzną komorę 168 generatora gazowego 152 podczas trybu podgrzewania i trybu zgazowania. Proces 240 następnie przestrzennie analizuje dane obrazu względem linii bazowej w celu określenia zmian w generatorze gazowym 152, np. przewężeniu 186 (blok 244). Na przykład porównanie 244 analizy przestrzennej między linią bazową i bieżącymi danymi obrazu mogą wskazywać zużycie materiału ogniotrwałego, osadzanie się żużla lub inne zmiany w geometrii wewnątrz komory 168 generatora gazowego 152. W szczególności, porównanie analizy przestrzennej 244 może wskazywać zużycie materiału ogniotrwałego lub osadzanie się żużla w przewężeniu 186. Proces 240 następnie steruje pracą generatora gazowego 152 w odpowiedzi na stan zużycia lub stan żużla zidentyfikowany przez porównanie analizy przestrzennej (blok 246). Na przykład, sterowanie 246 generatora gazowego może dostosować przepływ powietrza, przepływ tlenu, przepływ paliwa, stosunek paliwo/powietrze, stosunek paliwo/tlen, przepływ pary lub inne parametry pracy, w celu zmniejszenia lub wyeliminowania zidentyfikowanego stanu. W szczególności, sterowanie 246 generatora gazowego może zredukować lub ograniczyć osadzanie się żużla przez obniżenie temperatury generatora gazowego przez zmniejszenie doprowadzania ciepła z palnika podgrzewającego lub zmniejszenie stężenia tlenu przez obniżenie stosunku powietrze/paliwo lub tlen/paliwo dla palnika podgrzewającego. Podobnie jak zostało to omówione powyżej, etapy 242, 244 i 246 mogą być powtarzane w celu ciągłego kontrolowania i sterowania operacjami zgazowania.

Na figurze 5 przedstawiono przykładowy widok obrazu wizualnego (np. obrazu 250), który odpowiada części wewnętrznej komory 168 generatora gazowego 152, zgodnie z podglądem urządzenia optycznego 156 i czujnika 158, tzn. obraz 250 reprezentuje pole widzenia urządzenia optycznego 156 i czujnika 158. W przedstawionym przykładzie wykonania, obraz 250 reprezentuje cztery obszary 252, 254, 256 i 258 wewnętrznej komory 168. Obszar 252 odpowiada części ściany 188 generatora gazowego, obszar 254 odpowiada dnu 184 w kształcie stożka, obszar 256 odpowiada obszarowi dna 184 w kształcie stożka najbliżej przewężenia 186 generatora gazowego, a obszar 258 odpowiada przewężeniu 186 generatora gazowego i częściom wylotu 172 generatora gazowego, które są widoczne przez przewężenie 186 generatora gazowego z punktu widzenia urządzenia optycznego 156. Różne cieniowanie obszarów ilustruje różnice temperatur. Na przykład, obszar 252 i większość obszaru 254 będzie miała jaśniejsze cieniowanie ze względu na wyższe temperatury występujące przy ścianie 188 i dnie 184 w kształcie stożka generatora gazowego 152. Obszar 258 będzie miał znacznie niższą temperaturę niż obszary 252 i 254, ponieważ obszar 258 odpowiada materiałom poniżej przewężenia 186, które nie są bezpośrednio ogrzewane przez reakcje zgazowania i w rezultacie mają o wiele ciemniejsze cieniowanie. Obszar 256 ma odpowiednio pośrednie cieniowanie, ponieważ jest to połączenie dwóch różnych obszarów cieplnych (tj. wysokich temperatur komory 168 generatora gazowego i niższych temperatur komory chłodzenia znajdującej się poniżej generatora gazowego 152). Granica między obszarami 256 i 258 zasadniczo określa przewężenie 186.

Na figurze 6 przedstawiono przykładowy widok przetworzonych danych obrazu (np. przetworzonego obrazu 260) po przetwarzaniu obrazu 250 z figury 5 przez obwód/układ logiczny 192 przetwarzania danych w przyrządzie kontrolnym 160 generatora gazowego z figury 2. Jak widać na figurze 6, obraz 260 zawiera te same obszary 252, 254, 256 i 258 z figury 5, ale obraz 260 jest w postaci cyfrowej tak, że każdy poszczególny piksel obrazu cyfrowego 260 stanowi niewielką, odpowiednią część obrazu 250. Długości fali (lub barwa) oraz natężenie padającego promieniowania związanego z każdym z pikseli może być przekształcone przez obwód/układ logiczny 192 przetwarzania danych na

PL 226 076 B1 mapę przestrzennego rozkładu temperatury w komorze 168 odpowiadającą obrazowi 250. Jak wspomniano powyżej, przyrząd kontrolny 160 może uzyskać obraz 260 linii bazowej nowego lub odnowionego stanu generatora gazowego 152, a następnie uzyskać obrazy 260 robocze w czasie rzeczywistym generatora gazowego 152 w celu oceny wszelkich zmian w komorze 168 w czasie pracy. Na przykład, przyrząd kontrolny 160 jest w stanie przestrzennie analizować obrazy 260 linii bazowej i robocze oraz ustalić, czy średnica przewężenia 186 zwiększyła rozmiar, czy zmniejszyła. Na przykład, w przypadku zużycia materiałów ogniotrwałych, średnica przewężenia 186 zwiększy swój rozmiar. To zwiększenie rozmiaru przewężenia 186 doprowadzi do wzrostu wielkości obszaru 258 temperatury i zmniejszenia wielkości obszaru 254 temperatury. Natomiast, w przypadku, gdy żużel zaczyna zatykać przewężenie 186, wielkość obszaru 258 temperatury zmniejszy się, a wielkość obszaru 256 temperatury zwiększy się. Ponieważ przyrząd kontrolny 160 porównuje obrazy 260 linii bazowej i robocze i identyfikuje przestrzenne różnice wskazujące zużycie lub osadzanie się żużla, kontroler 162 może automatycznie dostosować parametry pracy generatora gazowego 152 w celu zredukowania, usunięcia lub zapobieżenia zidentyfikowanemu stanowi. Kontroler 162 również może generować alarmy (np. audio, wizualne lub oba) w celu ostrzegania technika o zidentyfikowanym stanie, i może pozwolić technikowi wybrać odpowiednie działania zaradcze. Chociaż tylko cztery obszary są zilustrowane w niniejszym przykładzie wykonania, to zrozumiałe jest, że dodatkowe przykłady wykonania mogą zawierać więcej lub mniej niż cztery obszary temperatury, które mogą być wykorzystywane przy określaniu statusu generatora gazowego 152.

Na figurze 7 przedstawiono widok w przekroju poprzecznym przykładu wykonania urządzenia optycznego 156 do wewnętrznego kontrolowania generatora gazowego 152 podczas pracy generatora gazowego 152. Urządzenie optyczne 156 może być zamontowane na generatorze gazowym 152 przez otwór przelotowy 174. Pozwala to czujnikowi 158 (np. kamerze wizualnej, kamerze UV, kamerze IR, itp.) zbadać komorę 168 generatora gazowego 152 za pośrednictwem urządzenia optycznego 156. Urządzenie optyczne 156 może zawierać część 270 w postaci tuby optycznej, układ 272 chłodzący/mocujący, obudowę ciśnieniową/system bezpieczeństwa 274 i część 276 w postaci dzielnika wiązki.

Część 270 w postaci tuby optycznej określa pusty korpus 277, końcówkę 278 z otworem i soczewki przenoszące 280. Soczewki przenoszące 280 mieszczą się w pustym korpusie 277 części 270 w postaci tuby optycznej i przenoszą obrazy generatora gazowego 152 przez część 270 w postaci tuby optycznej do części 276 w postaci dzielnika wiązki. Chociaż w niniejszym przykładzie wykonania pokazanych jest dziewięć soczewek przenoszących, to inne przykłady wykonania mogą zawierać więcej lub mniej niż dziewięć soczewek przenoszących przedstawionych na figurze 7. Podobnie, pokazane kształty i kierunki ustawienia soczewek przenoszących mają charakter ilustracyjny i inne przykłady wykonania mogą obejmować soczewki o innych kształtach i kierunkach ustawienia, jak również elementy włókien optycznych.

Część 276 w postaci dzielnika wiązki zawiera obudowę 282 i dzielniki 284 wiązki. Dzielniki 284 wiązki są utrzymywane w miejscu w obudowie 276 pod pewnym kątem względem osi 283. Dzielniki 284 wiązki tworzą wiele obrazów komory 186 generatora gazowego 152, umożliwiając wielu czujnikom 158 odbiór obrazów generatora gazowego 152. Na przykład, dzielniki 284 wiązki mogą wysyłać obrazy do czujnika IR, czujnika UV i/lub czujnika światła widzialnego. Chociaż w niniejszym przykładzie wykonania przedstawione są dwa dzielniki wiązki, to inne przykłady wykonania mogą zawierać więcej lub mniej niż dwa dzielniki wiązki (np. od 1 do 10).

Układ 272 chłodzący/mocujący zapewniony jest w celu ochrony urządzenia optycznego przed wewnętrznymi temperaturami i ciśnieniem generatora gazowego 152. Układ 272 chłodzący/mocujący zawiera płaszcz chłodzący 286, który otacza część 270 w postaci tuby optycznej i część mocującą 288. Płaszcz chłodzący określa ścieżkę chłodzącą 290 i ścieżkę wyjściową 292. Ścieżka chłodząca 290 kieruje płyn chłodzący 291 (np. wodę, chłodziwo itp.) wokół części 270 w postaci tuby optycznej do części końcowej 294 płaszcza chłodzącego 286. Część końcowa 294 płaszcza chłodzącego 286 zmienia ścieżkę chłodzącą 290 w ścieżkę wyjściową 292. Część mocująca 288 określa wejście 296 płynu chłodzącego i wyjście 298 płynu chłodzącego 298. Umożliwia to płynowi chłodzącemu wejście i wyjście z płaszcza chłodzącego 286. Wejście 296 i wyjście 298 płynu chłodzącego mogą być połączone ze zbiornikami, które dostarczają płyn chłodzący i które gromadzą płyn chłodzący po wyjściu z płaszcza chłodzącego 286. Chłodziwo także może być chłodzone przez system chłodzący, taki jak wieża chłodnicza, obieg chłodniczy lub wymiennik ciepła.

Część mocująca 288 może także określać wejście 300 gazu, które umożliwia gazowi ochronnemu 301 wejście do części 270 w postaci tuby optycznej. To wejście 300 gazu może umożliwić gazowi

PL 226 076 B1 ochronnemu (np. azotowi) wejście do części 270 w postaci tuby optycznej i przepływ w pustym korpusie 277 w kierunku otworu 278. Po osiągnięciu otworu 278, gaz 301 wychodzi części 270 w postaci tuby optycznej i wchodzi do generatora gazowego 152. W ten sposób, gaz ochronny 301 zapewnia, że otwór 278 pozostaje wolny od popiołu, gruzu, żużla itp. Utrzymując otwór 278 wolny od zatorów w trakcie i po zgazowaniu, obrazy optyczne mogą być przekazywane do czujnika (czujników) 158 bez konieczności usuwania urządzenia optycznego 156 w celu czyszczenia.

W celu przymocowania urządzenia optycznego 156 do generatora gazowego 152, część mocująca 288 może zawierać pierścień mocujący 302, który jest prostopadły do części 270 w postaci tuby optycznej. Pierścień 302 może mieć kształt pierścieniowy i być owinięty całkowicie wokół części 270 w postaci tuby optycznej. Pierścień 302 jest zaprojektowany tak, aby był dopasowany między kołnierzem 304 dyszy generatora gazowego i kołnierzem zaślepiającym 306 przyrządu. Gdy kołnierz 304 i kołnierz 306, które mogą być tradycyjnymi kołnierzami przykręconymi śrubami, są ze sobą skręcone, urządzenie optyczne 156 może być przymocowane do generatora gazowego 152. W pewnych przykładach wykonania, urządzenie optyczne 156 może być zgrzane, przykręcone śrubami lub zamocowane do generatora gazowego 152 w otworze przelotowym 174 w sposób szczelny. W niektórych przykładach wykonania, pierścień mocujący 302 może zawierać wypukłości 308 (np. pierścieniowe), które rozciągają się od górnej strony 310 i dolnej strony 312. Te wypukłości 308 mogą blokować poprzeczne przemieszczanie się i uszczelniać urządzenie optyczne 156, gdy jest ono przymocowane do generatora gazowego 152 z wykorzystaniem kołnierza 304 i kołnierza 306.

Obudowa ciśnieniowa/system bezpieczeństwa 274 jest skonfigurowany do zapewnienia optycznie przezroczystych środków w celu zawarcia ciśnienia wewnątrz generatora gazowego 152 podczas operacji zgazowania i blokowania reagentów przed ucieczką z generatora gazowego 152 w przypadku uszkodzenia obudowy ciśnieniowej. W niniejszym przykładzie wykonania, system bezpieczeństwa 274 zawiera pierwszy wziernik 314, drugi wziernik 316, zawór 318 bezpieczeństwa i komorę 320 gazu pod ciśnieniem. Wzierniki 314 i 316 zapewniają podwójny mechanizm uszczelnienia, który pozwala na przechodzenie obrazów optycznych z soczewek 280 do dzielników 284 wiązki. Jeżeli jeden z wzierników 314 lub 316 ulegnie uszkodzeniu, to wtedy system bezpieczeństwa 274 jest zaprojektowany do zamknięcia zaworu bezpieczeństwa 318. System działa na zasadzie wykrywania utraty ciśnienia gazu pod ciśnieniem w komorze 320. Jeżeli jeden lub oba spośród wzierników 314 lub 316 ulegają uszkodzeniu, to wtedy gaz pod ciśnieniem w komorze 320 może uciekać, co skutkuje utratą ciśnienia. Straty ciśnienia mogą wtedy być wykrywane przez kontroler 162, który następnie zamyka zawór bezpieczeństwa 318, zapobiegając ucieczce ciepła i reagentów generatora gazowego przez urządzenie optyczne 156. Jak zauważono, urządzenie optyczne 156 na figurze 7 jest skonfigurowane do zamontowania w otworze przelotowym 174 generatora gazowego 152 podczas dowolnego etapu pracy generatora gazowego 152. Podobnie, należy zauważyć, że nie wszystkie szczegóły potrzebne do praktycznej realizacji urządzenia optycznego 156 są przedstawione na figurze 7.

W jeszcze innych przykładach wykonania, korzystne może być posiadanie usuwalnego urządzenia optycznego. Na figurze 8 przedstawiono widok w przekroju poprzecznym przykładu wykonania urządzenia optycznego 156, które może być usuwalnie zamontowane do generatora gazowego 152. Usuwalne urządzenie optyczne 156 z figury 8 posiada wiele takich samych cech jak zamontowane na stałe urządzenie optyczne 156 z figury 7. Na przykład, zilustrowane urządzenie optyczne 156 może zawierać część 270 w postaci tuby optycznej, układ 272 chłodzący/mocujący otaczający część 270 w postaci tuby optycznej i część 276 w postaci dzielnika wiązki. Inaczej niż w przypadku urządzenia optycznego 156 z figury 7, zilustrowane urządzenie optyczne 156 może nie obejmować obudowy ciśnieniowej/systemu bezpieczeństwa 274 lub wykorzystania gazu ochronnego do oczyszczania otworu 278 z zatorów. Na przykład, zilustrowane urządzenie optyczne 156 może być wprowadzone tylko gdy palnik podgrzewający jest w trakcie działania, a następnie usunięty, gdy rozpoczynane jest zgazowanie. Jak opisano powyżej, palnik podgrzewający może wykorzystywać czysty płomień, taki jak płomień gazu ziemnego. Gdy urządzenie optyczne 156 wystawione jest na działanie czystego płomienia, może nie istnieć potrzeba utrzymywania otworu 278 wolnego od zatorów. Ponadto, może nie być potrzebna obudowa ciśnieniowa/system bezpieczeństwa, ponieważ urządzenie optyczne 156 jest usuwane zanim zaczną dominować charakterystyki wyższych ciśnień operacji zgazowania.

Skutki techniczne przedstawionych przykładów wykonania obejmują możliwość kontrolowania wnętrza komory zgazowania podczas wykorzystania kombinowanych wtryskiwaczy doprowadzających, to jest wtryskiwaczy doprowadzających, które łączą funkcje palnika podgrzewającego i wtryskiwacza doprowadzającego procesu w jednej jednostce. Jak opisano powyżej, kombinowany wtryskiwacz

PL 226 076 B1 doprowadzający, lub podobne urządzenie, zapobiega bezpośredniej obserwacji komory generatora gazowego, ponieważ wtryskiwacz pozostaje zainstalowany w górnej części generatora gazowego. Przedstawione przykłady wykonania umożliwiają wizualne kontrolowanie wnętrza komory generatora gazowego, bez konieczności usuwania kombinowanego wtryskiwacza doprowadzającego. W rezultacie, wewnętrzna komora może być kontrolowana podczas pracy generatora gazowego w celu zidentyfikowania osadzania się żużla, zużycia materiału ognioodpornego i warunków pracy wewnątrz generatora gazowego. W szczególności, przedstawione przykłady wykonania porównują obraz linii bazowej z obrazami roboczymi wnętrza komory generatora gazowego w celu zidentyfikowania zmian przestrzennych, które wskazują zużycie lub osadzanie się żużla. Przedstawione przykłady wykonania m ogą z kolei zapewnić funkcje sterujące reagujące na zidentyfikowane warunki na podstawie porównań obrazów. W ten sposób, przedstawione przykłady wykonania zwiększają żywotność generatora gazowego, zwiększają wydajność generatora gazowego i ograniczają czas wyłączenia generatora gazowego.

Niniejszy pisemny opis wykorzystuje przykłady w celu przedstawienia wynalazku, włącznie z najlepszym sposobem realizacji, i żeby umożliwić dowolnemu specjaliście zrealizowanie wynalazku, w tym wytworzenie i wykorzystanie dowolnych urządzeń lub układów i wykonywanie wszelkich dołączonych sposobów. Patentowalny zakres wynalazku określony jest przez zastrzeżenia i może obejmować inne przykłady, które będą widoczne dla znawców. Inne takie przykłady mają na celu pozostanie w zakresie zastrzeżeń, jeżeli posiadają elementy konstrukcyjne, które nie różnią się od dosłownego języka zastrzeżeń, lub jeżeli zawierają one równoważne elementy konstrukcyjne z nieistotnymi różnicami względem dosłownego języka zastrzeżeń.

Claims (15)

1. Układ, znamienny tym, że zawiera generator gazowy (152) zawierający ścianę (188) tworzącą komorę (168), wlot i 170), wylot (172) i otwór przelotowy (174);

kombinowany wtryskiwacz doprowadzający (154) połączony z wlotem (170), przy czym kombinowany wtryskiwacz doprowadzający (154) jest skonfigurowany do wtryskiwania pierwszego paliwa (178) i powietrza (181) lub tlenu (182) do komory (168) w celu podgrzania generatora gazowego (152), oraz kombinowany wtryskiwacz doprowadzający (154) jest skonfigurowany do wtryskiwania drugiego paliwa (180) i tlenu (182) do generatora gazowego (152) po podgrzani i, w celu zgazowania drugiego paliwa (180);

urządzenie optyczne (156) połączone z otworem przelotowym (174); czujnik (158) połączony z urządzeniem optycznym (156); i układ kontroli połączony z czujnikiem (158), przy czym układ kontroli jest skonfigurowany do pozyskiwania z czujnika (158) danych obrazu przestrzennego, które reprezentują część generatora gazowego (152), przetwarzania danych obrazu, porównywania danych obrazu z danymi obrazu przestrzennego linii bazowej przewężenia (186) generatora gazowego (152) i dostarczania sygnału wyjściowego reprezentatywnego dla stanu generatora gazowego (152) na podstawie porównania danych obrazu z danymi obrazu linii bazowej, przy czym dane obrazu wskazują zmianę wymiaru wylotu (172) względem obraza linii bazowej, a zmiana wymiaru wskazuje stan zużycia lub stan żużla.

2. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że urządzenie optyczne (156) pozostaje połączone z otworem przelotowym (174) podczas procesu podgrzewania generatora gazowego (152) i w którym układ kontroli jest skonfigurowany do pozyskiwania danych podczas procesu podgrzewania.

3. Okład według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że urządzenie optyczne (156) pozostaje połączone z otworem przelotowym (174) podczas procesu podgrzewania i zgazowania generatora gazowego (152), i w którym układ kontroli jest skonfigurowany do pozyskiwania danych podczas procesu podgrzewania i zgazowania.

4. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że urządzenie optyczne (156) jest połączone ze sklepieniem (176) generatora gazowego (152) obok wlotu (170) i urządzenie optyczne (156) jest ustawione pod kątem w kierunku przewężenia (186) zawierającego wylot (172).

5. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że dane obrazu przestrzennego są reprezentatywne dla kombinacji stanu zużycia i stanu żużla wzdłuż wylotu (172).

PL 226 076 B1

6. Układ według zastrzeżenia 5, znamienny tym, że dane obrazu przestrzennego wskazują zmianę średnicy wylotu (172) względem linii bazowej, a zmiana średnicy wskazuje stan zużycia lub stan żużla.

7. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że zawiera urządzenie wyświetlające skonfigurowane do wyświetlania grafiki lub wizualnej reprezentacji sygnału wyjściowego.

8. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że zawiera kontroler (162) reagujący na sygnał wyjściowy z układu kontroli, przy czym kontroler (162) jest skonfigurowany do regulowania przepływu pierwszego paliwa (178), drugiego paliwa (180), tlenu (182), powietrza (181) lub kombinacji wymienionych, w odpowiedzi na sygnał wyjściowy.

9. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że urządzenie optyczne (156) zawiera pusty korpus (277), wiele soczewek (280) rozmieszczonych wewnątrz pustego korpusu (277), co najmniej jeden dzielnik (284) wiązki i płaszcz chłodzący (286) z płynem (291) umieszczony dookoła pustego korpusu (277).

10. Układ według zastrzeżenia 1, znamienny tym, że urządzenie optyczne (156) zawiera pusty korpus (277), wiele soczewek (280) rozmieszczonych wewnątrz pustego korpusu (277), wiele dzielników (284) wiązki, podwójny wziernik (314, 316) umieszczony między wieloma soczewkami (280) i wieloma dzielnikami (284) wiązki, zawór (318) bezpieczeństwa, płaszcz chłodzący (286) z płynem (291) umieszczony dookoła pustego korpusu (277) i otwór przelotowy gazu ochronnego (301).

11. Układ, znamienny tym, że zawiera przyrząd kontrolny (160) generatora gazowego (152) skonfigurowany do pozyskiwania danych obrazu przestrzennego, które reprezentują część generatora gazowego (152), z czujnika (158) połączonego z urządzeniem optycznym (156) skierowanym do komory (168) generatora gazowego (152), przetwarzania danych obrazu, porównywania danych obrazu z danymi obrazu przestrzennego linii bazowej generatora gazowego (152) i dostarczania sygnału wyjściowego reprezentatywnego dla stanu generatora gazowego (152) na podstawie porównania danych obrazu z danymi obrazu linii bazowej, przy czym dane obrazu wskazują zmianę wymiaru wylotu (172) względem obrazu linii bazowej, a zmiana wymiaru wskazuje stan zużycia lub stan żużla; i kontroler (162) generatora gazowego (152) reagujący na sygnał wyjściowy z przyrządu kontrolnego (160) generatora gazowego (152), przy czym kontroler (162) generatora gazowego (152) jest skonfigurowany do regulowania co najmniej jednego spośród: przepływu paliwa lub przepływu tlenu (182) lub przepływu powietrza (181) do generatora gazowego (152) w odpowiedzi na sygnał wyjściowy.

12. Układ według zastrzeżenia 11, znamienny tym, że zawiera urządzenie optyczne (156) posiadające pusty korpus (277), wiele soczewek (280) rozmieszczonych wewnątrz pustego korpusu (277), płaszcz chłodzący (286) z płynem (291) umieszczony dookoła pustego korpusu (277) i otwór przelotowy (174) gazu ochronnego ( 301).

13. Układ według zastrzeżenia 11, znamienny tym, że przyrząd kontrolny (160) generatora gazowego (152) jest skonfigurowany do przetwarzania danych obrazu w celu uzyskania analizy zmian co najmniej jednego z: natężenia światła lub barwy światła lub długości fali światła, reprezentatywnych dla poziomów temperatury wewnątrz komory (168), a także przyrząd kontrolny (160) generatora gazowego (152) jest skonfigurowany do wykorzystania analizy w celu zidentyfikowania zużycia lub osadzania się żużla.

14. Układ według zastrzeżenia 11, znamienny tym, że przyrząd kontrolny (160) generatora gazowego (152) jest skonfigurowany do dostarczania sygnału wyjściowego reprezentatywnego dla temperatury, płomienia, trybu pracy i stanu przewężenia (186) w komorze (168).

15. Układ według zastrzeżenia 11, znamienny tym, że dane obrazu są reprezentatywne dla co najmniej jednego z: stanu zużycia lub stanu żużla wewnątrz komory (168), a kontroler (162) generatora gazowego (152) jest skonfigurowany do regulowania co najmniej jednego spośród: przepływu paliwa lub przepływu tlenu (182) lub przepływu powietrza (181), żeby przynajmniej ograniczyć postęp stanu zużycia lub stan żużla.