(57)【要約】【課題】  一軸方向の温度分布を計測するのに好適な温度計測装置を実現すること。【解決手段】  両端が開口された保護管３５と、保護管３５の内部に挿通されたワイヤ３７と、ワイヤ３７に取り付けられた熱電対３９と、熱電対３９に接続され、検出した温度を出力する温度計測器４１と、ワイヤ３７を出し入れするリール４３、４５と、ワイヤ３７の出し入れ量を検出する変位計４７と、ワイヤ３７の出し入れ量に基づいて保護管３５の炉高方向の熱電対３９の位置を検出する燃焼帯位置検出装置４９から構成され、ワイヤ３７の出し入れ量を調節することで測定位置を自由に調整できるので、一軸方向の温度分布を精度よく計測することができる。【選択図】  図１
2008196805.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端又は一端が開口された保護管と、該保護管の内部に挿通されたワイヤと、該ワイヤに取り付けられた温度センサと、前記ワイヤを出し入れするワイヤ駆動手段と、前記ワイヤの出し入れ量に基づいて前記保護管の長さ方向の前記温度センサの位置を検出する位置検出手段とを備えてなる温度計測装置。
【請求項２】
竪型円筒状の炉の上部から炉内にガス化対象物と不燃性のペレットを充填し、炉底部側で前記ガス化対象物を部分燃焼させて燃焼帯を形成し、その熱によって前記ガス化対象物を熱分解等によりガス化して生成ガスを炉の上部から排出し、炉の底部から燃焼残渣と前記ペレットを抜き出し手段により抜き出すように形成された移動床式ガス化炉において、
ガス化炉内の炉高方向に延在させて設けられた両端又は一端が炉外に開口された保護管と、前記保護管の内部に挿通されるワイヤと、該ワイヤに取り付けられる温度センサと、前記ワイヤを出し入れする前記ワイヤ駆動手段と、前記ワイヤの出し入れ量に基づいて前記温度センサの位置を検出する前記位置検出手段とを備えてなる前記温度計測装置を備えていることを特徴とする移動床式ガス化炉。
【請求項３】
請求項２に記載の移動床式ガス化炉において、
前記温度計測装置を、炉周方向に複数配置してなることを特徴とする移動床式ガス化炉。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の移動床式ガス化炉おいて、
前記温度センサの位置と温度の検出値を対応させて記録し、炉高方向の温度分布を求め、前記温度分布に基づいて最高温度位置を判定して前記燃焼帯の位置を検出する燃焼帯位置検出手段を備えてなることを特徴とする移動床式ガス化炉。
【請求項５】
請求項４に記載の移動床式ガス化炉おいて、
前記抜き出し手段を制御する燃焼帯位置制御手段を備え、前記燃焼帯位置制御手段は前記燃焼帯の位置が基準より高いとき前記抜き出し手段を一定時間駆動させることを特徴とする移動床式ガス化炉。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の移動床式ガス化炉において、
前記保護管内の炉高方向に等間隔に設定された複数の測定点から求めた前記温度分布により、前記最高温度位置を推定して、前記最高温度位置付近の前記測定点の間隔を密にして前記最高温度位置を検出することを特徴とする移動床式ガス化炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度計測装置に関し、特に一軸方向の温度分布を計測するのに好適な温度計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一軸方向の温度分布を計測する温度計測装置は、例えば、移動床式ガス化炉における燃焼帯の炉高方向の位置を計測するものに適用可能である。
【０００３】
移動床式ガス化炉（固定床式ガス化炉とも呼ばれる。）は、竪型円筒状の炉の上部から炉内にガス化対象物（木屑等のバイオマス、都市ごみ等の廃棄物）と不燃性のペレットを充填し、炉底部側でガス化対象物を部分燃焼させて燃焼帯を形成し、その熱によってガス化対象物を熱分解等によりガス化して生成ガスを炉の上部から排出し、炉の底部から燃焼残渣とペレットを抜き出し手段により抜き出すように形成されている。
【０００４】
このような移動床式ガス化炉の燃焼帯の炉高方向の位置は、運転状態に応じて変動する。燃焼帯の位置はガス化効率に影響を及ぼすことから、燃焼帯の位置と温度を正確に計測して、燃焼帯の位置の変動を一定の範囲内に抑えるとともに、温度を目標値に制御することが求められている。
【０００５】
燃焼帯の位置を計測する方法として、例えば、特許文献１に示すように、ガス化炉の炉高方向に固定式の温度センサを複数配置することで、燃焼帯の最高温度位置を検出することが知られている。この場合、温度センサの間隔が広いと、最高温度位置が２つの温度センサの間に存在する場合があり、正確に最高温度位置を検出できない。そこで、特許文献１では、燃焼残渣の抜き出し手段を駆動して燃焼帯の位置を下方へ移動させて、燃焼帯の位置がいずれかの温度センサの位置を通るようにして、燃焼帯の最高温度位置を正確に検出する方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１３９３３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、燃焼帯の抜き出し操作をして燃焼帯が温度センサの位置に来るようにしなければならないから、燃焼帯の位置及び温度の検出が煩雑である。
【０００８】
そこで、本発明は、一軸方向の温度分布を計測するのに好適な温度計測装置を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の温度計測装置は、両端又は一端が開口された保護管と、保護管の内部に挿通されたワイヤと、ワイヤに取り付けられた温度センサと、ワイヤを出し入れするワイヤ駆動手段と、ワイヤの出し入れ量に基づいて保護管の長さ方向の温度センサの位置を検出する位置検出手段とを備えてなることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ワイヤの出し入れ量を調節することで測定位置を自由に調整できるので、一軸方向の温度分布を精度よく計測することができる。
【００１１】
また、本発明の温度計測装置を移動床式ガス化炉に適用する場合は、ガス化炉内の炉高方向に延在させて設けられた両端又は一端が炉外に開口された保護管と、保護管の内部に挿通されるワイヤと、ワイヤに取り付けられる温度センサと、ワイヤを出し入れするワイヤ駆動手段と、ワイヤの出し入れ量に基づいて温度センサの位置を検出する位置検出手段とを備えてなる温度計測装置を備えて構成することができる。これによれば、移動床式ガス化炉の燃焼帯の炉高方向の位置の検出精度を向上させることができる。
【００１２】
さらに、温度計測装置を、移動床式ガス化炉の炉周方向に複数配置し、それぞれの温度計測装置から求められる温度分布から燃焼帯の傾きを計測することができる。
【００１３】
ここで、温度センサの位置と温度の検出値を対応させて記録し、炉高方向の温度分布を求め、温度分布に基づいて最高温度位置を判定して燃焼帯の位置を検出する燃焼帯位置検出手段を備えることで、燃焼帯の位置を正確に検出することができる。また、従来のように計測の度に抜き出し手段を制御するなどして燃焼帯を移動させる必要が無いので、燃焼帯の現在位置を速やかに検出することができる。
【００１４】
また、抜き出し手段を制御する燃焼帯位置制御手段を備え、前記燃焼帯位置制御手段は前記燃焼帯の位置が基準より高いとき前記抜き出し手段を一定時間駆動させることで、燃焼帯の位置の変動を一定の範囲内に抑えるように制御することができる。
【００１５】
保護管内の炉高方向に等間隔に設定された複数の測定点から求めた温度分布により、最高温度位置を推定して、最高温度位置付近の測定点の間隔を密にして最高温度位置を検出するようにしたことで、燃焼帯の位置をより正確に測定することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、一軸方向の温度分布を計測するのに好適な温度計測装置を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を実施の形態に基づいて説明する。
【００１８】
（実施形態１）
図１は本発明の温度計測装置の一実施形態の断面構成図、図２は本発明の温度計測装置を移動床式ガス化炉に設置した一実施形態の概念斜視図、図３は本発明の一実施形態の温度計測装置の動作説明図である。
【００１９】
図２に示すように、ガス化炉１は、例えば、竪型円筒状の炉壁３の頂部に頂壁５、底部に底壁７を備え、上部に可燃性の廃棄物及び不燃性のペレットが投入される投入口１３と、生成ガスを排出する排出口１５が設けられている。炉壁３には、炉高方向の所定の位置に温度計測装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄが炉周方向の４箇所に９０°ピッチで設置される。炉底部１７には、燃焼用の酸化剤ガス（空気又は酸素等）及び水蒸気を供給するガス化助剤供給口１９が設けられる。ガス化助剤供給口１９は、例えば、ガス化炉１の底部を形成する回転式の抜き出し装置２１の中空の回転軸２３の先端に形成される。抜き出し装置２１の下部には燃焼残渣とペレットを排出する排出口２５、２７が設けられる。
【００２０】
抜き出し装置２１は、底壁７から突設した回転軸２３と、底壁７と設定間隔を隔てて水平方向に延在し、中央部を回転中心として回転軸２３に取り付けられた円盤状の回転テーブル２９と、回転軸２３に連結されたモータ３１を有し、その回転テーブル２９の上面には、回転軸２３付近からテーブルの外周縁に渡って放射状に突出する複数の羽根３３が形成されている。回転テーブル２９の外周下方には、周方向に渡って排出流路が形成され、排出口２５、２７と連通されている。モータ３１を駆動して回転軸２３が回転することにより、廃棄物の燃焼残渣等とペレットを半径方向に切り出して排出口２５、２７から排出させるようになっている。
【００２１】
本実施の形態の抜き出し装置２１はガス化炉の中央に１箇所配置しているが、例えば、抜き出し装置２１を小型化して、温度計測装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの炉周方向の位置に対応させて４箇所配置するようにしてもよい。すなわち、後述する燃焼帯６３の傾きを修正できるように配置する構成であれば、本実施の形態に限定されるものではない。
【００２２】
図１に示すように、本実施の形態の温度計測装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄは、両端が開口された保護管３５と、保護管３５の内部に挿通されたワイヤ３７と、ワイヤ３７に取り付けられた熱電対３９と、熱電対３９に接続され、検出した温度を出力する温度計測器４１と、ワイヤ３７を出し入れするリール４３、４５と、ワイヤ３７の出し入れ量を検出する変位計４７と、ワイヤ３７の出し入れ量に基づいて保護管３５の炉高方向の熱電対３９の位置を検出する燃焼帯位置検出装置４９から構成されている。
【００２３】
保護管３５は、炉高方向（Ｚ方向）に延在させてＵ字型に形成され、開口した両端部は炉壁３を貫通して炉外へ引き出されている。保護管３５の炉高方向に延在する長さは、必要に応じて適宜設定する（例えば、５００ｍｍ）。つまり、炉高方向に延在する長さは燃焼帯６３の位置を計測できる範囲に設定する。
【００２４】
保護管３５と炉壁との貫通部にはガスをシールするシール部材５１、５３が設けられている。また、ワイヤ３７を巻き取るリール４３、４５には、モータ５５、５７が連結されている。
【００２５】
プーリー５９は、ワイヤ３７に回動自在に当接されている。プーリー５９に連結されたロータリエンコーダ６１は、回転数に比例するパルス信号を変位計４７に出力し、回転数を算出する。得られた回転数とプーリー５９の径からワイヤの移動量ΔＺを算出する。
【００２６】
また、燃焼帯位置制御装置４９は、ワイヤの移動量ΔＺから熱電対３９の炉高方向の位置を計測し、温度計測器４１の検出値と対応させて記録・演算するとともに、モータ５５、５７を制御している。
【００２７】
ここで、本実施の形態では位置検出手段としてロータリエンコーダ６１を用いたが、超音波又はレーザーの反射を利用した変位計や、ワイヤの移動に追従して位置を計測するリニアスケールなど、ワイヤの移動量ΔＺを計測できるものであれば本実施の形態に限定されるものではない。
【００２８】
次に、このように構成されるガス化炉１の動作について説明する。まず、立ち上げ時において、ペレットが炉内に供給される。このペレットは、炉内に供給される酸化剤等の通流性を向上させるためのものである。ペレットが所定量供給されると、適宜乾燥及び粉砕された廃棄物及びペレットが炉内に投入される。
【００２９】
次に、廃棄物及びペレットが充填されたガス化炉１内に、ガス化助剤供給口１９から酸化剤を供給し、図示していない着火用熱風発生器から高温空気（例えば、４００℃以上。）を吹き込むことで着火させる。そして、酸化剤の供給量を調整し、廃棄物を部分燃焼させて、充填層に燃焼帯６３を形成する。この燃焼帯の燃焼熱により、廃棄物が熱分解されると、熱分解ガスが発生し、この熱分解ガスは廃棄物の隙間を通って炉内を上昇し、ガス排出口１５から排出される。
【００３０】
廃棄物の部分燃焼及び熱分解等が安定する定常状態になると、炉底部近傍に安定した燃焼帯６３が形成され、その上部には熱分解帯６５が形成され、さらに上部に乾燥帯６７が形成される。廃棄物は、例えば約３００℃以上に達すると熱分解されることから、その温度域を超えた充填層の領域が熱分解帯６５となる。
【００３１】
熱分解帯６５では、廃棄物が熱分解されて可燃性の熱分解ガス及び炭素（チャ−）が生成される。ここで生成されたチャ−は、燃焼帯６３に流下して燃焼され、燃焼帯６３の温度は１０００℃以上になる。また、熱分解帯６５で生成されたチャ−の一部は、燃焼帯６３に供給される水蒸気と水性ガス化反応し、ＣＯ、Ｈ２が生成される。炉内に供給される酸化剤と水蒸気は、生成されたチャ−の殆どが燃焼ガスと水性ガスとなるように、流量調整される。
【００３２】
このようにして生成された熱分解ガスと水性ガスからなる生成ガスは、上層の廃棄物の隙間を通流する過程で、乾燥帯６７において廃棄物を乾燥させる。生成ガスは、廃棄物を乾燥させることにより減温（例えば、約２００℃）される。
【００３３】
このように、乾燥帯６７で乾燥された廃棄物は、熱分解帯６５に移動して熱分解処理され、続いて燃焼帯６３に移動して熱分解及び燃焼されて灰（燃焼残渣）になる。これらは燃焼帯６３の下層に形成される冷却帯６９を流下し、抜き出し装置２１の回転によってペレットとともに排出口２５、２７に切り出されて炉外に排出される。
【００３４】
抜き出し装置２１により廃棄物の燃焼残渣とペレットを底部から抜き出すと、充填層は下方に移動するので、抜き出し量を制御することにより燃焼帯６３や熱分解帯６５が形成される炉高位置を調節することができる。
【００３５】
図１及び図３を用いて本実施の形態の温度計測装置の動作説明をする。図示のように、熱電対３９は、モータ５５を駆動すると上方に移動し、モータ５７を駆動すると下方に移動する。これを利用して燃焼帯位置制御装置４９はモータ５５、５７を制御して熱電対３９を炉高方向（Ｚ方向）の所定の位置に移動されるようにしている。
【００３６】
保護管３５の炉高方向には、複数（例えば、１０箇所）の測定点が設定間隔（例えば、５０ｍｍ）で設定されている。まず、上端又は下端の測定点から測定が開始され、一定時間温度が測定される。次に、それぞれの位置と温度を対応させて燃焼帯位置制御装置４９に記録し、温度分布が求められ、温度分布から最高温度位置が推定される。さらに、精度を上げるため、測定点の間隔を小さくして、推定された最高温度位置の近傍について複数点の測定を行い、燃焼帯位置制御装置４９に記録する。そして、得られた温度の最も高い位置を最高温度位置として検出する。
【００３７】
検出された最高温度位置が、あらかじめ設定された燃焼帯６３の基準位置と比較して、基準位置より高い場合、抜き出し装置を一定時間駆動して燃焼帯６３の位置を下げる。抜き出し装置の駆動時間は抜き出し時間と燃焼帯６３の移動量を相関させて記憶しておくことができる。
【００３８】
このように、ワイヤ３７の出し入れ量を調節して測定間隔を狭くできるので、炉高方向の温度分布を精度よく計測することができる。なお、測定点の間隔は燃焼帯６３の最高温度位置を測定できるようにすればよく、本実施の形態に限定されるものではない。
【００３９】
本実施の形態の温度計測方法は、保護管３５内の炉高方向に等間隔に設定された複数の測定点から求めた温度分布により最高温度位置を推定するようにしている。また、最高温度位置付近の測定点の間隔を密にして最高温度位置を検出するようにしたことで、燃焼帯６３の位置をより正確に測定することができる。
【００４０】
また、燃焼帯６３の位置を一定の範囲内に抑えるように制御することができるので、ガス化炉１の運転を容易とすることができる。さらに、燃焼帯６３が基準位置を下回らないように制御できるので、燃焼帯６３が異常に炉底部へ移動することがなく安全である。
【００４１】
温度計測装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄを、移動床式ガス化炉の炉周方向に複数配置したことで、それぞれの最高温度位置から燃焼帯６３の傾きを計測することができる。さらに、温度計測装置１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄの位置に対応させて抜き出し装置を４箇所に配置すれば、燃焼帯６３の傾きを修正することができる。
【００４２】
また、燃焼帯６３の最高温度を正確に測定することができるので、燃焼帯６３の温度が設定した範囲からはずれた場合、酸化剤の供給量を調整して燃焼温度が目標値となるよう制御することでガス化炉を安定に運転することができる。
【００４３】
（実施形態２）
図４に本発明の他の一実施形態である温度計測装置の断面構成図である。図４に示すように、本実施の形態が実施形態１と異なる点は、保護管３５の一方の端部を閉塞し、他方の開口端部を炉外へ引き出したことにあり、ワイヤ駆動装置７１によりワイヤ３７を出し入れするようにする。温度計測は図１と同じであるから、図示を省略する。
【００４４】
本実施の形態の保護管３５は炉高方向に延在させて設けられ、Ｌ字型に形成されている。また、片側の開口端部は炉壁３を貫通させて炉外へ引き出され、他方の閉塞端部は貫通部から炉高方向に下向きにとなるよう配置される。保護管３５の内部に挿通されるワイヤ３７は、保護管３５内で移動しても折れ曲がらないような径と強度とする。このように、保護管３５をＬ字型とすることで、装置を簡素化できる。
【００４５】
本発明は、ガス化炉以外にも適用することが可能であり、一軸方向の温度分布を計測するものであれば、本実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の温度計測装置の一実施形態の断面構成図である。
【図２】本発明の温度計測装置を移動床式ガス化炉に設置した一実施形態の全体斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態の温度計測装置の動作説明図である
【図４】本発明の他の一実施形態である温度計測装置の断面構成図である。
【符号の説明】
【００４７】
１    ガス化炉
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ  温度計測装置
２１  抜き出し装置
３５  保護管
３７  ワイヤ
３９  熱電対
４１  温度計測器
４３、４５  リール
４７  変位計
４９  燃焼帯位置検出装置
５９  プーリー
６３  燃焼帯
【図１】
2008196805.tif 000003
【図２】
2008196805.tif 000004
【図３】
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【図４】
2008196805.tif 000006