(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単かつ低コストな手段で、採取管の採取口を微粉炭管の横断面全域に配置可能にし、該横断面全域の微粉炭濃度を計測可能にする微粉炭濃度計測装置を提供する。【解決手段】内部に微粉炭が流れる微粉炭管１２のサンプリング部位１２ａに、周方向に複数の第１の挿入孔１８が形成され、サンプリング部位１２ａを覆うように、微粉炭管１２の外周面に周方向に回動可能に被着され、第２の挿入孔２０ａを有する環状ケーシング２０と、先端に採取口１６が設けられ、第１の挿入孔１８及び第２の挿入孔２０ａから微粉炭管１２の内部に挿入される採取管１４と、採取管１４に接続され、採取口１６から微粉炭を含む空気の一部を吸引するブロアと、ブロアで採取管１４に吸引された微粉炭を含む空気を分離するサイクロンとを備え、分離された微粉炭の重量と空気流量とから採取された空気流の微粉炭濃度を算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に微粉炭が流れる微粉炭管のサンプリング部位に、周方向に複数の第１の挿入孔が形成され、
前記複数の第１の挿入孔が形成された前記サンプリング部位を覆うように、前記微粉炭管の外周面に周方向に回動可能に被着され、第２の挿入孔を有する環状ケーシングと、
先端に採取口が設けられ、前記第１の挿入孔及び前記第２の挿入孔から前記微粉炭管の内部に挿入される採取管と、
前記採取管に接続され、前記採取口から微粉炭を含む空気の一部を吸引する吸引手段と、
前記吸引手段で前記採取管に吸引された微粉炭を含む空気の微粉炭濃度を計測する手段とを備えていることを特徴とする微粉炭濃度計測装置。
【請求項２】
前記複数の第１の挿入孔は、長辺が前記微粉炭管の周方向に配置され、かつ互いに等間隔に配置された複数の長孔であることを特徴とする請求項１に記載の微粉炭濃度計測装置。
【請求項３】
前記複数の第１の挿入孔は、前記微粉炭管の周方向に等間隔に配置された複数の丸孔であることを特徴とする請求項１に記載の微粉炭濃度計測装置。
【請求項４】
前記複数の第１の挿入孔の流側に位置する前記微粉炭管の外周面に、周方向に一対の環状フランジが設けられ、
前記環状ケーシングは、前記一対の環状フランジの外側面と当接する壁面を有する大径部と、前記第２の挿入孔が形成された仕切壁とで構成され、
前記一対の環状フランジの外周面と前記大径部の内周面との間に環状シール部材が介装されていることを特徴とする請求項１に記載の微粉炭濃度計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、微粉炭焚きボイラ等において、微粉炭管の内部を流れる微粉炭の一部を採取し、該微粉炭の濃度分布を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所等において、石炭ミルによって微粉砕された微粉炭は、微粉炭管を介して気流輸送によって微粉炭焚きボイラのバーナへ供給される。微粉炭焚きボイラの燃焼状態を把握するためには、微粉炭焚きボイラに供給される微粉炭の供給量を計測しておく必要がある。微粉炭管から供給される微粉炭量を計測するためには、微粉炭管を流れる微粉炭の濃度を把握する必要がある。
【０００３】
そこで、微粉炭管の途中に、微粉炭の一部を空気流と共に採取し、採取した微粉炭量と空気流量とから微粉炭の濃度を計測する装置が設けられる。この装置は、先端部位に採取口を有し、微粉炭管に形成された挿入孔から微粉炭管の内部に挿入される採取管と、採取管の後端に接続されたサイクロン及び吸引ポンプと、採取した微粉炭量と空気流量とを計測する装置とを備えている。吸引ポンプによって採取口から微粉炭の一部を空気と共に吸引し、サイクロンで空気と微粉炭とを分離する。分離された微粉炭をサイクロンの下方に位置する捕集びんに貯留し、その重量を計量器で計測する。一方、サイクロンで分離された空気の流量を計測し、こうして計測された微粉炭の重量と空気の流量とから微粉炭の濃度を算出している。特許文献１には、かかる構成の微粉炭測定装置が開示されている。
【０００４】
しかし、石炭ミルと石炭焚ボイラとを繋ぐ微粉炭管は、微粉炭を採取する場所の上流側に多数のベンド部がある。そのため、微粉炭管を流れる微粉炭は、微粉炭管の横断面で偏流が生じ、その流速分布は均一化されていない。そのため、微粉炭管の横断面全域の微粉炭濃度を計測する必要がある。従来は、微粉炭管の横断面において、互いに直角な２方向に挿入座を設け、２方向から微粉炭管の内部に採取管を挿入し、採取操作を行うようにしている。
【０００５】
図５は、微粉炭管の横断面を示し、微粉炭管１００の内部に挿入された採取管１０２の採取口１０４の位置を示す。図中、Ａ０は微粉炭管１００の横断面積を示し、Ａ１は採取口１０４の開口面積を示す。図において、採取管１０２を挿入する挿入孔１０６を含む挿入座１０８が、微粉炭管１００の周方向に９０°の間隔で２箇所設けられている。この場合、微粉炭管１００の内部で、Ｘ−Ｘ’及びＹ−Ｙ’の２方向に採取口１０４を移動できる。しかし、採取口１０４を微粉炭流路の横断面全域に移動させることはできない。
【０００６】
特許文献２には、微粉炭管の内部に挿入される採取管の先端部位が、挿入座に支持される根本部位に対して、空気流に沿う方向にＬ型に曲折された微粉炭採取装置が開示されている。この採取管の先端部位は根本部位を中心に回動可能になっており、採取口を有する先端部位は、微粉炭流路を横断する方向（前記Ｘ−Ｘ’方向又は前記Ｙ−Ｙ’方向）に移動可能であると共に、根本部位を中心に回動させることで、横断方向と直角方向にも移動可能になっている。
【０００７】
特許文献３には、微粉炭管のサンプリング部位を分断し、分断されたところに短管を挿入し、この短管をフランジ等の継手を介して微粉炭管に接続すると共に、この短管に採取管を出し入れできる挿入孔を有する挿入座を設けている。そして、採取場所の位置を変える必要があるときは、短管を微粉炭管に対して周方向に回転させ、採取管の挿入方向を変更するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５８−５６９５０号公報
【特許文献２】特開昭６２−１５４３１号公報
【特許文献３】実開昭６２−１５０６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献２に開示された採取管は、挿入座が１か所でも採取口を配置できる領域は、前記従来方法より拡大できる。しかし、これでも微粉炭管の横断面全域に採取口を配置することはできず、微粉炭を採取可能な領域は制限されている。また、採取口を回動させるための機構が複雑かつ高コストになるという問題がある。また、特許文献３に開示された手段では、微粉炭管をサンプリング部位で分断し、そこに短管を接続しなければならず、加工が大掛かりとなる。また、微粉炭管が大径であるとき、短管も重量が大きくなる。そのため、大きな重量の短管を周方向に回転させる機構が必要となり、高コストとなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる従来技術の課題に鑑み、簡単かつ低コストな手段で、採取管の採取口を微粉炭管の横断面全域に配置可能にし、該横断面全域の微粉炭濃度を計測可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するため、本発明の微粉炭濃度計測装置は、内部に微粉炭が流れる微粉炭管のサンプリング部位に周方向に複数の第１の挿入孔が形成され、複数の第１の挿入孔が形成されたサンプリング部位を覆うように、微粉炭管の外周面に周方向に回動可能に被着され、第２の挿入孔を有する環状ケーシングと、先端に採取口が設けられ、第１の挿入孔及び第２の挿入孔から微粉炭管の内部に挿入される採取管と、採取管に接続され、採取口から微粉炭を含む空気を吸引する吸引手段と、吸引手段で採取管に吸引された空気流の微粉炭の濃度を計測する手段とを備えている。
【００１２】
本発明では、微粉炭管のサンプリング部位に形成された複数の第１の挿入孔の中から、採取管を挿入する孔を選択し、この孔に対し、環状ケーシングを周方向に回動させ環状ケーシングに形成された第２の挿入孔を合わせる。そして、第１の挿入孔及び第２の挿入孔を介して微粉炭管の内部に採取管を挿入する。採取口から採取管に採取した微粉炭を含む空気は、例えばサイクロン等の手段で微粉炭と空気とに分離される。そして、分離去れた微粉炭の重量を計測すると共に、分離された空気の流量を計測し、これらの値から採取管で吸引した領域の微粉炭濃度を算出する。
【００１３】
この場合、採取管の微粉炭管内部への挿入量を変更することで、微粉炭流路の横断方向に対する採取口の位置を変更できる。また、環状ケーシングを微粉炭管の周方向に回動させ、第２の挿入孔を別な位置にある第１の挿入孔に合わせることで、微粉炭流路の周方向に対する採取口の位置を変更できる。従って、微粉炭流路のほぼ全域に採取口を位置させ、微粉炭流路のほぼ全域の微粉炭濃度を計測できる。
【００１４】
また、微粉炭管のサンプリング部位に複数の第１の挿入孔を穿設するだけっであるので、微粉炭管の加工が小規模で済み、特許文献３に開示された手段のように、微粉炭管の加工が大掛かりとならない。また、サンプリング部位に環状ケーシングを被着するだけでよいので、低コストで済む。
【００１５】
本発明において、第１の挿入孔は、長辺が微粉炭管の周方向に配置され、かつ互いに等間隔に配置された複数の長孔とすることができる。このように、微粉炭管の周方向に長孔を形成することで、微粉炭管の周方向で、採取管の挿入位置の自由度を広げることができる。ただし、長孔の配置は、微粉炭管の強度低下を許容できる範囲に制限される。あるいは、第１の挿入孔は、微粉炭管の周方向に等間隔に配置された複数の丸孔とすることができる。これによって、採取管の挿入位置の自由度を狭めることなく、微粉炭管の強度低下を抑止できる。
【００１６】
本発明において、複数の第１の挿入孔の両側に位置する微粉炭管の外周面に、周方向に一対の環状フランジを設け、環状ケーシングを、一対の環状フランジの外側面と当接する壁面を有する大径部と、第２の挿入孔が形成された仕切壁とで構成し、一対の環状フランジの外周面と大径部の内周面との間に環状シール部材を介装するように構成することができる。このように、微粉炭管の外周面に一対の環状フランジを設けることで、環状ケーシングの装着が容易になると共に、環状ケーシングの構成を簡素化できる。
【００１７】
また、環状フランジを設けたことで、環状シール部材の装着が容易になると共に、環状シール部材を装着することで、環状ケーシングと微粉炭管との間をシールでき、微粉炭管の内部を流れる微粉炭及び空気流が外部に漏れるのを防止できる。なお、環状ケーシングと微粉炭管との間をシールせずに、この間からアスピレートエアを供給することで、微粉炭管の内部を流れる微粉炭及び空気流が外部に漏れるのを防止するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、微粉炭管のサンプリング部位に複数の第１の挿入孔を形成し、サンプリング部位に周方向に回動可能に環状ケーシングを被着するだけの簡素かつ低コストな構成で、微粉炭管の内部を流れる微粉炭流路の横断面全域の微粉炭濃度を計測できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る微粉炭濃度計測装置の全体構成図である。
【図２】前記微粉炭濃度計測装置の環状ケーシングの断面図である。
【図３】前記第１実施形態の変形例に係る微粉炭管の横断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る微粉炭濃度計測装置の一部を示す断面図である。
【図５】従来の微粉炭濃度計測方法を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではない。
【００２１】
（実施形態１）
本発明の第１実施形態を図１及び図２に基づいて説明する。図１に示すように、微粉炭管１２のサンプリング部位１２ａに、環状ケーシング２０が装着され、環状ケーシング２０を介して採取管１４が微粉炭管１２の内部に挿入される。採取管１４から微粉炭の一部を空気流と共に採取する。
【００２２】
図２に示すように、微粉炭管１２の内部で、微粉炭が空気流と共に矢印方向に流れている。サンプリング部位１２ａに、周方向に、複数の円形の挿入孔１８（図では８個）が等間隔で穿設されている。挿入孔１８は、採取管１４が挿入可能な大きさを有する。そして、サンプリング部位１２ａに、挿入孔１８を覆うように、環状ケーシング２０が装着されている。環状ケーシング２０は、図示しないボルト等の結合具でサンプリング部位１２ａに装着することができる。環状ケーシング２０には、採取管１４が挿入可能な大きさを有する１個の円形の挿入孔２０ａが穿設されている。
【００２３】
環状ケーシング２０は、微粉炭管１２のサンプリング部位１２ａに、周方向（図１中矢印ｂ方向）に回動可能に装着されている。環状ケーシング２０の一側端に微粉炭管１２の外周面と対面するフランジ２０ｂが形成され、微粉炭管１２の外周面とフランジ２０ｂとの間に、環状シール部材２１が介装されている。これによって、微粉炭管１２の外周面と環状ケーシング２０との間から微粉炭及び空気流が漏れるのを防止している。
【００２４】
微粉炭の採取時に、環状ケーシング２０は、複数の挿入孔１８から選択された１個の挿入孔１８と挿入孔２０ａとが周方向で同一位置となるように位置決めされる。そして、採取管１４が挿入孔２０ａ及び１８を通して微粉炭管１２の内部に挿入される。採取管１４の先端には、微粉炭管１２の内部を流れる微粉炭の一部を空気流と共に採取する採取口１６が形成されている。採取管１４の形状は四角形、円形又はその他の形状を適宜選定できる。採取口１６は微粉炭の流れる方向に対面するように配置される。また、微粉炭管１２の径方向（図２中矢印ｃ方向）に対する採取口１６の挿入量は、採取口１６が微粉炭濃度を計測する必要がある位置になるように調整される。
【００２５】
挿入孔２０ａの周囲の環状ケーシング２０には、採取管１４を安定支持するための環状のフランジ２０ｃが形成されている。フランジ２０ｃには、採取管１４を囲むようにジャケット２２が設けられている。ジャケット２２の内部はアスピレートエアａを導入可能な空間を有し、ジャケット２２にアスピレートエア弁２４を有する配管２６が接続されている。ジャケット２２の内部に配管２６からアスピレートエアａが供給される。微粉炭を採取中、ジャケット２２から採取管１４とフランジ２０ｂとの隙間を介してアスピレートエアａを供給することで、該隙間から微粉炭管１２の内部を流れる微粉炭及び空気流が、微粉炭管１２の外部に漏れるのを防止している。
【００２６】
採取管１４の後端は、ゴムホース２８を介してサイクロン３０に接続されている。サイクロン３０はフレーム３２で支持され、フレーム３２は、手押し台車３４に立設された支柱３６に連結されている。サイクロン３０の下端にポリ容器３８が取り付けられている。サイクロン３０の下端とポリ容器３８との接続部にゴムパッキン４０が装着され、サイクロン３０とポリ容器３８との接続箇所を密封している。サイクロン３０の上端は、ゴムホース４２を介してバグフィルタ４４の上端に接続されている。バグフィルタ４４は、手押し台車３４に載置されている。
【００２７】
バグフィルタ４４の下部に配管４６が接続され、配管４６に流量計５２が設けられ、流量計５２の出口に大気開放弁５４が設けられている。流量計５２の出口側で配管４６にゴムホース５６を介してブロア５８が設けられている。バグフィルタ４４と流量計５２との間の配管４６に、配管２６内を流れる空気流の圧力を検出する圧力計４８と、空気流の温度を検出する温度計５０が設けられている。
【００２８】
かかる構成において、ブロア５８を稼働させることで、採取口１６から微粉炭の一部を空気流と共に吸引する。採取口１６から採取する微粉炭及び空気の採取量は大気開放弁５４を開閉して調整する。微粉炭を含む空気は、サイクロン３０で微粉炭と空気とに分離され、微粉炭はポリ容器３８に貯留される。サイクロン３０で分離されない小さな微粉を含む空気は、バグフィルタ４４で微粉が完全に分離される。微粉が除去された空気は流量計５２で流量が計測され、その後ブロア５８から大気に排出される。ポリ容器３８に貯留した微粉炭の重量を計測し、この値と流量計５２で検出した空気流量とから採取した微粉炭の濃度を算出する。
【００２９】
本実施形態によれば、環状ケーシング２０を微粉炭管１２の周方向に回動させることで、複数の挿入孔１８の何れかから採取管１４を微粉炭管１２の内部に挿入できる。また、採取管１４の微粉炭管１２への挿入量を調整することで、採取口１６を微粉炭管１２の横断面全域に位置決めできる。そのため、微粉炭流路全域の微粉炭濃度を計測できる。また、これを可能とする微粉炭管１２の加工は、微粉炭管１２に挿入孔１８を穿設するだけであるので、微粉炭管１２の加工が大掛かりとならず、加工が低コストで済む。また、挿入孔１８は微粉炭管１２の周方向に分散して配置されるので、サンプリング部位１２ａの微粉炭管１２の強度低下を招かない。
【００３０】
図３は、前記第１実施形態の変形例を示す。本変形例では、サンプリング部位１２ａに複数の円形の挿入孔１８を形成する代わりに、複数（図３では３個）の長孔６０ａ、６０ｂ及び６０ｃを形成している。長孔６０ａ〜６０ｃは、長辺が微粉炭管１２の周方向に配置され、かつ互いに等間隔に配置されている。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００３１】
このように、長孔６０ａ〜６０ｃを形成することで、前記第１実施形態より、微粉炭管１２の周方向（図３中矢印ｂ方向）の採取口１６の配置の自由度を高めることができ、採取口１６を微粉炭管１２の横断面の全域に配置できる。なお、長孔６０ａ〜６０ｃの長辺の長さは、微粉炭管１２の強度が許容値以下とならないように調整する必要がある。
【００３２】
（実施形態２）
次に、本発明の第２実施形態を図４に基づいて説明する。本実施形態では、微粉炭管１２のサンプリング部位１２ａに周方向に複数の挿入孔１８が形成されている。挿入孔１８の構成は前記第１実施形態と同一である。本実施形態が第１実施形態と異なる点は、挿入孔１８の両側の微粉炭管１２の外周面に、周方向に一対の環状フランジ６２ａ及び６２ｂが設けられている。挿入孔１８から微粉炭管１２の内部に挿入される採取管１４の外周面が当接する位置に、一対の環状のフランジ６２ａ及び６２ｂが設けられている。
【００３３】
一方、環状ケーシング６４は、複数の挿入孔１８を覆うように、サンプリング部位１２ａの周方向に回動可能に装着されている。採取管１４が挿入される挿入孔６４ａを形成する小径部６４ｂと、環状フランジ６２ａ及び６２ｂの外周面に当接する平坦な内周面を有する大径部６２ｃとからなる。フランジ６２の外周面と大径部６４ｃの内周面との間に、環状シール部材６６が介装され、環状フランジ６２ａ、６２ｂと大径部６４ｃとの間をシールしている。小径部６４ｂは、挿入孔６４ａに挿入された採取管１４の外周面に当接する内周面を有し、小径部６４ｂによって採取管１４を安定支持できる。
【００３４】
また、小径部６４ｂに隣接して、挿入孔６４ａから微粉炭管１２の内部にアスピレートエアａを導入するジャケット２２が設けられている。これによって、挿入孔６４ａから微粉炭管１２の外部へ微粉炭を含む空気が漏れるのを防止している。その他の構成は前記第１実施形態と同一である。
【００３５】
本実施形態によれば、環状フランジ６２ａ及び６２ｂを設けることで、環状ケーシング６４を環状フランジ６２ａ、６２ｂに支持させることができる。そのため、微粉炭管１２に環状ケーシング６４を装着するのが容易になると共に、環状ケーシング６４の構成を簡素化できる。そのため、環状ケーシング６４の加工を低コスト化できる。
また、環状ケーシング６４が小径部６４ｂを有することで、挿入孔６４ａに挿入された採取管１４を安定支持できる。また、環状フランジ６２ａ、６２ｂを設けたことで、微粉炭管１２と環状ケーシング６４との間を密封する環状シール部材６６の設置が容易になる。さらに、複数の挿入孔１８毎に、挿入孔１８を囲うフランジを設ける場合と比べて、環状フランジ６２ａ、６２ｂの形成を簡素化かつ低コスト化できる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によれば、簡単かつ低コストな手段で、採取管の採取口を微粉炭管の横断面全域に配置可能にし、該横断面全域の微粉炭濃度を計測できる。
【符号の説明】
【００３７】
１０                                  微粉炭濃度計測装置
１２，１００                          微粉炭管
１２ａ                              サンプリング部位
１４，１０２                          採取管
１６，１０４                          採取口
１８，１０６                          挿入孔（第１の挿入孔）
２０、６４                            環状ケーシング
２０ａ、６４ａ                      挿入孔（第２の挿入孔）
２０ｂ、２０ｃ、                    フランジ
６４ｂ                              小径部
６４ｃ                              大径部
２１、６６                            環状シール部材
２２                                  ジャケット
２４                                  アスピレートエア弁
２６、４６                            配管
２８、４２、５６                      ゴムホース
３０                                  サイクロン
３２                                  フレーム
３４                                  手押し台車
３６                                  支柱
３８                                  ポリ容器
４０                                  ゴムパッキン
４４                                  バグフィルタ
４８                                  圧力計
５０                                  温度計
５２                                  流量計
５４                                  大気開放弁
５８                                  ブロア
６０ａ、６０ｂ、６０ｃ                長孔
６２ａ、６２ｂ                        環状フランジ
１０８                                挿入座
ａ                                    アスピレートエア
【図１】
2014126558.tif 000003
【図２】
2014126558.tif 000004
【図３】
2014126558.tif 000005
【図４】
2014126558.tif 000006
【図５】
2014126558.tif 000007