(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉設備から排出される溶滓流の斜め上方に配置され、かつ当該溶滓流の流れの方向に対して交差する方向に撮像方向がむけられて、少なくとも溶滓流の全幅を撮像範囲とし、当該撮像範囲内の高輝度領域を溶滓流として撮像信号を出力する単一の撮像装置と、
当該撮像装置からの撮像信号を入力して、撮像範囲内の溶滓流の流れの方向に交差する前記撮像信号の輝度識別により高輝度領域の面積変化を識別し、予め設定された高輝度領域面積変化パラメータのみに基づいて、溶滓流量を演算して出力する画像演算処理装置とを有する溶滓流量の測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶滓流量の測定装置において、
上記炉は高炉であって、上記撮像装置は上記高炉の溶滓樋の斜め上方から当該溶滓樋に交差する方向に配置されたことを特徴とする溶滓流量の測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の溶滓流量の測定装置において、
上記炉は旋回溶融炉であって、上記撮像装置は上記旋回溶融炉の溶融スラグ流に交差する方向に配置されたことを特徴とする溶滓流量の測定装置。
【請求項４】
高炉から排出された溶滓に、所定の圧力水を噴射して水砕スラグを生成する処理装置において、
炉設備から排出される溶滓流の斜め上方に配置され、かつ当該溶滓流の流れの方向に対して交差する方向に撮像方向がむけられて、少なくとも溶滓流の全幅を撮像範囲とし、当該撮像範囲内の高輝度領域を溶滓流として撮像信号を出力する単一の撮像装置と、
当該撮像装置からの撮像信号を入力して、撮像範囲内の溶滓流の流れの方向に交差する前記撮像信号の輝度識別により高輝度領域の面積変化を識別し、予め設定された高輝度領域面積変化パラメータのみに基づいて、溶滓流量を演算して出力する画像演算処理とを備え、
上記画像演算処理装置の算出した溶滓流量が所定値を超えた場合には、水砕水量を所定の水量まで増加させることを特徴とする水砕スラグ処理装置。
【請求項５】
予備燃焼炉と主燃焼炉とから構成された旋回溶融炉設備において、
主燃焼炉から排出される溶融スラグ流に対して、撮像方向が当該溶融スラグ流に交差する方向に配置されて、少なくとも溶滓流の全幅を撮像範囲とし、当該撮像領域の高輝度領域を撮像して撮像領域の高輝度領域を上記溶融スラグ流とする撮像信号を出力する単一の撮像装置と、
当該撮像装置からの上記撮像信号を入力して、当該撮像信号を輝度識別面積により溶融スラグ流量を演算して出力する画像演算処理装置と、
上記画像演算処理装置の算出する溶融スラグ流量が所定値となるように上記予備燃焼炉への原材料投入量を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする旋回溶融炉設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、炉設備より排出される溶滓等の流量を測定する溶滓流量の測定装置、及びこれを用いて溶滓に圧力水を噴射して生成した水砕スラグを脱水機に通して水砕スラグを製造する水砕スラグ処理設備において流入する溶滓量を測定し、及び当該溶滓流量測定値に対応する給水量を制御する水砕スラグ処理装置、さらには旋回溶融炉設備の溶融スラグ排出量を測定して溶融炉への粉砕ケーキ投入量の調整をおこなう旋回溶融炉設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の溶滓等の流入量に関する計測は、堰式（超音波式レベル計併用）等を用いて計測する。こうした方式の欠点としては、溶滓表面、堰部分等に溶滓が固化し、正確な溶滓の界面が把握できず正確な流量管理が不可能であった。さらに、この種の装置が設置される場所は、高温、粉塵等の設置雰囲気が悪く、装置の信頼性と耐久性の点で劣り、実用的ではなかった。こうしたことから、装置を一旦設置はしたものの、実際には測定することなく炉の運転をしていることが現状であった。
【０００３】
また、従来の水砕スラグ処理装置においては、例えば特開昭５９─５００５８号に記載されている水砕製造用圧力制御方法にあるように、脱水機の処理量から水砕スラグ処理装置に流入される溶滓量を制御している例がある。しかしながら、この方式は水砕処理を実際に行う吹製函のライン後段に配置された脱水機の処理量をパラメータとしてフィードバック制御を行っているため、時間遅れを有する系となっており、処理装置に流入する溶滓量が急激に増加した場合等では噴射する水量が足りずに水砕スラグの品質が低下し、また極端な場合には水蒸気爆発の危険もあった。
【０００４】
さらに、もう一つの先行技術としては特開平５─３１１２１３号に記載されているように、流入する溶滓の溶滓流幅方向の温度分布に基づいて、温度の高い部分により多くの水量を振り分けようとするものも提案されている。しかしながら、高品質の水砕スラグを製造する為には、溶滓にある程度の衝撃力を与え得る水圧と、溶滓量に対応した噴射給水量を確保する必要があり、こうした方法は高品質の水砕スラグの製造には必ずしも有効ではなかった。
【０００５】
また、旋回溶融炉設備の先行技術である特開平３─２８２１０９号においては、これまで溶融炉から流出する溶融スラグ量を計測する有効な手段が存在しなかったため、溶融炉への粉砕ケーキ投入量の制御は、定量供給機により供給しているが、粉砕ケーキの嵩比重等の性状変動があることから、溶融スラグ排出量を所定値となる様に調整することが難しかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
発明が解決しようとする問題点は、炉設備から排出される溶滓量を直接測定する方法では信頼性と耐久性に劣り、また時間遅れを伴う点であり、こうした溶滓から水砕スラグを製造する水砕スラグ処理装置においては水砕処理に必要な適切な噴射給水量を確保できない点である。また、旋回溶融炉においても溶融スラグの流出量の制御が難しい点である。
【０００７】
【問題点を解決するための手段】
本発明は、炉設備から排出される溶滓流に対して、撮像方向が当該溶滓流に交差する方向から溶滓流を撮像して、この撮像信号を輝度値識別により溶滓流量を演算する点に特徴があり、こうして演算された溶滓流量にもとづいて水砕スラグ処理装置の給水量を制御し、また旋回溶融炉における溶融スラグの排出量の制御をおこなうものである。
【０００８】
【実施例】
以下、図示する本発明の実施例により説明する。図１は、溶滓流量の測定装置Ｅの構成を示す全体図である。ここでは、この溶滓流量の測定装置Ｅを高炉に適用した場合について説明をすすめる。高炉の溶滓１８が流出する溶滓樋８の斜め上方には、防熱／防塵用カメラケースに格納されたビデオカメラ１が配置されており、このビデオカメラ１の撮像方向は、溶滓樋８の溶滓１８の流れる方向に交差する様に配置されている。このビデオカメラ１で撮像された溶滓１８の映像信号は変換器収納箱に送られる。
【０００９】
変換器収納箱には、入力される映像信号を画像処理する画像処理装置２，入力された生の映像信号又は後述する処理された映像信号を表示するディスプレー３、及び画像処理装置２の処理及びディスプレー３の表示設定を行う入力操作器４が設けられている。これらのビデオカメラ１と変換器収納箱は、一例として高炉設備の現場に配置される。
【００１０】
さらに、この現場から離れた操作室側には、画像処理装置２からの出力信号を入力して、処理された信号を他の装置・設備に伝えたり操作させたりする為の操作手順や操作出力を生成するシーケンサ５、およびこのシーケンサ５の操作プログラミング用のプログラムローダ６が設けられている。これらの変換器収納箱及びシーケンサ５には適切な電源が供給される。
【００１１】
次に、図２Ａ、２Ｂに基づいてビデオカメラ１で撮像された溶滓１８の映像信号の処理原理を説明する。ここで、図２Ａはビデオカメラ１で捉えた溶滓樋１８と溶滓８の画像であり、図２Ｂは溶滓樋１８に対するビデオカメラ１の配置関係を示している。この図２Ｂからも明確な様に、この実施例ではビデオカメラ１は溶滓８の流出する溶滓樋１８に対して斜め上方から溶滓８の幅方向の全体と、少なくとも溶滓樋１８の一部が撮像範囲に収まるように俯瞰する位置に配置されている。
【００１２】
ここで、ビデオカメラ１で撮像された映像信号の中で温度が高く輝度の高い溶滓１８の部分は明るく、またこれに比べて温度が低く輝度の低い溶滓樋８は暗く写る。溶滓樋８に流れ込む溶滓１８の量が変化すると、溶滓樋８内の溶滓１８の液高が変化し、これに伴い溶滓１８で覆われえる溶滓樋８の側壁の面積も変化する。この側壁面積の変化は、図２Ａ、２Ｂに実線及び破線で例示した様に、映像信号中の輝度の異なる明暗部分の相対変化として表れる。
【００１３】
そこで、画像処理装置２に予め実験的に求められた溶滓１８と溶滓樋８の輝度識別域値を設定し、これに基づく画像処理をすれば溶滓樋８を通過する溶滓１８の流量変化は、輝度の高い部分の面積変化として表れる。従って、実測した溶滓樋８の断面と、実験的に得られる溶滓１８の流量変化に対する輝度の高い明部の面積変化パラメータを予め画像処理装置２に設定すれば、ビデオカメラ１で撮像された映像信号の輝度処理で溶滓１８の流量が算出できる。
【００１４】
したがって、定常の量（輝度の高い明部の面積）から設定量を算出して輝度の高い部分（溶滓１８の流量）が所定の設定割合を超えた時点で、信号を出力するプログラムを画像処理装置２に設定することもできる。これらの画像処理装置２で生成される溶滓１８の流量を示す信号、又は溶滓１８の流量が所定の設定割合を超えたことを示す信号はシーケンサ５に送られて他の装置・設備の操作出力に変換される。
【００１５】
この溶滓流量の測定装置の使用に際しては、操業現場の溶滓樋８の斜め上方にビデオカメラ１を配置し、ディスプレー３で画像を確認しながら、図２Ａに示した様に溶滓樋８と溶滓１８の映像信号が得られる様に、ビデオカメラ位置、ズーム量等を調整し、入力操作器４で判別輝度の設定、明暗輝度面積比による流量算出式、パラーメータ等を画像処理装置２に設定する。また、プログラムローダを用いて画像処理装置２の出力に基づく制御出力、又は操作信号のフォーマットをシーケンサ５に設定する。こうした、初期設定は以下に説明する測定対象、及び制御目的に応じて適宜おこなわれる。
【００１６】
つぎに、図３に示す水砕スラグ処理装置に溶滓流量の測定装置を適用した実施例を説明する。この図３において、高炉７から流出する溶滓１８は溶滓樋８を通って吹製函９に移送され、この吹製函９内で一定圧力の噴射水が掛けられ、脱水機８で脱水された後、排出コンベア１１で水砕スラグとして排出される。脱水機機８で分離された水は脱水液槽１３で集約され、循環ポンプ１４で加圧されて、クーリングタワー１５での冷却の後、ポンプ制御器１７に制御された給水ポンプ１６により、再び吹製函９での噴射水として利用される。この水砕スラグ処理装置においては、溶滓流量の測定装置は溶滓１８の流出量が所定の値を超えて急増すると、水砕水量を超えたことを示す信号＊Ｄを出力するように設定される。
【００１７】
この水砕スラグ処理装置の溶滓樋８には図１、図２Ａ、図２Ｂにしめした溶滓流量の測定装置が配置されている。こうした構成において、通常の運転は既設の水砕スラグ処理の設備を用いておこなう。すなわち、流入する溶滓の増加にともなう脱水物量、水温、負荷量の変化を示す、水砕スラグ生成量（ＷＩＱ）の信号＊Ａや、脱水液槽温度（ＴＩ）信号＊Ｂ、また水砕処理脱水機動力負荷量＊Ｃに従い給水ポンプの運転台数を制御して水砕水量の最適制御を行っている。
【００１８】
ここで、高炉７からの溶滓１８の流出量が急激に増加すると溶滓流量の測定装置が作動し、溶滓８の設定値が超えた信号＊Ｄをポンプ制御機１７に入力される既設の水砕水量調節信号に割り込ませる。ポンプ制御機１７は、この信号＊Ｄを受け取った時に、待機中のポンプの後追い起動をさせて、水砕水量を所定の水量分まで増やし、先行型制御を加えることで安全かつ、経済的な時間遅れのない制御を行うことができる。さらに、＊Ｄ信号が一定時間入力されなくなった時点、すなわち溶滓量が定常に戻った時点で再び従来の給水ポンプ運転制御に戻ることができる。
【００１９】
さらに、図４及び図５に基づいて、この発明の溶滓流量の測定装置Ｅを旋回溶融炉に適用した実施例を説明する。旋回溶融炉設備の投入機１９、バーナー２０、溶融炉２１、冷却器２２部分において、溶融炉２１の溶融スラグ出口の流下部分が見える位置にのぞき窓２４を設け、撮像箇所を位置決めした溶滓流量の測定装置Ｅのビデオカメラ１が配置されている。このビデオカメラ１の撮像画面としては図５に示した様に溶融炉２１出口から見た流れ落ちる溶融スラグ２３が輝度の高い明部として、また背景が輝度の低い暗部として撮像される。そこで、画像処理装置２は予め入力操作器２で設定された、図５中の横帯状に設定した判別区域Ｆの輝度部面積を計測して、溶融スラグ２３の流出量を算出する。こうして得られる溶融スラグ２３の流出量を投入機２６側へのフィードバック信号として原料の投入量を制御すれば、溶融スラグの流出量を適切に制御することができる。この判別区域Ｆの設定は、溶滓流量の測定装置Ｅの設置の際に、ディスプレイ３で確認しながら、入力操作器４で画像処理装置２に設定する。
【００２０】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明の溶滓流量の測定装置は、炉設備から排出される溶滓流等に対して、撮像方向が当該溶滓流に交差する方向から溶滓流を撮像して、この撮像信号を輝度値識別により溶滓流量を演算するので、信頼性と耐久性の高い溶滓流量の測定装置となる。またこの溶滓流量の測定装置を採用した水砕スラグ処理装置では、流入してくる溶滓流量にもとづいて給水量を制御できるので、時間遅れがなく、突発的な溶滓流量の変化にも速やかに対応して、製品の品質維持が達成できる。また、旋回溶融炉における溶融スラグの流出量の制御に際しても、本発明の溶滓流量の測定装置の採用で的確な流出量の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶滓流量の測定装置の構成図である。
【図２】Ａは溶滓流量の測定装置の撮像装置の撮像例である。Ｂは撮像装置と溶滓樋の配置関係を示す図である。
【図３】溶滓流量の測定装置を採用した水砕スラグ処理装置の構成図である。
【図４】溶滓流量の測定装置を採用した旋回溶融炉の構成図である。
【図５】旋回溶融炉における撮像処理画面の例である。
【符号の説明】
１  ビデオカメラ
２  画像処理装置
３  ディスプレイ
４  設定器
５  シーケンサー
６  プログラムローダ
７  高炉
８  溶滓樋
９  吹製函
１０  脱水機
１１  排出コンベア
１２  駆動モータ
１３  脱水液槽
１４  循環ポンプ
１５  クーリングタワー
１６  給水ポンプ
１７  ポンプ制御器
１８  溶滓
１９  投入機
２０  バーナー
２１  溶融炉
２２  冷却器
２３  溶融スラグ
２４  のぞき窓
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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