(57)【要約】【課題】よりリアルタイムに流動層ボイラ内の燃焼状態を確認する。【解決手段】流動層Ｂの底部に連通する略垂直状態の第１垂直管部１ａと該第１垂直管部１ａに連通する略水平状態の水平管部１ｂと該水平管部１ｂに連通する略垂直状態の第２垂直管部１ｃとから成るサンプリング管１と、第１垂直管部１ａ内に流動層ボイラＡ内のベッド材Ｘの流動への干渉を抑制した状態で冷却用ガスを供給する冷却手段５，５Ａと、サンプリング管の他端に接続されたサンプリング弁２と、該サンプリング弁に一端が接続された収容部３と、該収容部３の他端に接続された排出弁４と、水平管部内に滞留するベッド材Ｘを第１垂直管部１ａ側から第２垂直管部側に押し出すベッド材押圧手段６，６Ａと、冷却ガス供給手段５，５Ａとサンプリング弁２とベッド材押圧手段６，６Ａと排出弁４とを制御してベッド材Ｘを排出する制御装置７とを具備する。【選択図】　　　図１
2004028466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
運転状態の流動層ボイラ（Ａ）から流動層（Ｂ）のベッド材（Ｘ）を適宜サンプリングする装置であって、
前記流動層（Ｂ）の底部に連通する略垂直状態の第１垂直管部（１ａ）と該第１垂直管部（１ａ）に連通する略水平状態の水平管部（１ｂ）と該水平管部（１ｂ）に連通する略垂直状態の第２垂直管部（１ｃ）とから成るサンプリング管（１）と、
前記第１垂直管部（１ａ）内に流動層ボイラ（Ａ）内のベッド材（Ｘ）の流動への干渉を抑制した状態で冷却用ガスを供給する冷却手段（５，５Ａ，５Ｃ）と、
前記サンプリング管の他端に接続されたサンプリング弁（２）と、
該サンプリング弁に一端が接続された収容部（３）と、
該収容部（３）の他端に接続された排出弁（４）と、
前記水平管部内に滞留するベッド材（Ｘ）を第１垂直管部（１ａ）側から第２垂直管部（１ｃ）側に押し出すベッド材押圧手段（６，６Ａ）と、
冷却ガス供給手段（５，５Ａ，５Ｃ）を作動させてベッド材（Ｘ）を第１垂直管部（１ａ）内に案内すると共にサンプリング弁（２）を開状態とし、さらにベッド材押圧手段（６，６Ａ）を作動させて前記第１垂直管部（１ａ）内のベッド材（Ｘ）を第１垂直管部（１ａ）から収容部（３）内に案内し、収容部（３）内のベッド材（Ｘ）の温度が所定しきい値より低くなった時点で排出弁（４）を開状態としてベッド材（Ｘ）を排出する制御装置（７）と
を具備することを特徴とするベッド材サンプリング装置。
【請求項２】
ベッド材押圧手段（６，６Ａ）は、第１垂直管部側から第２垂直管部側にパルス状の圧縮ガスを吹き付けることによりベッド材（Ｘ）を押し出すことを特徴とする請求項１記載のベッド材サンプリング装置。
【請求項３】
前記収容部（３）内の圧力を調節する圧力調整手段（６，６Ｂ，８，９，１３）をさらに備え、制御装置（７）は、前記圧力調整手段（６，６Ｂ，８，９，１３）を制御することにより収容部（３）内の圧力を流動層ボイラ（Ａ）内の圧力と略一致させることを特徴とする請求項１または２記載のベッド材サンプリング装置。
【請求項４】
流動層ボイラ（Ａ）からサンプリングしたベッド材（Ｘ）の評価装置であって、
評価対象であるベッド材（Ｘ）の画像を撮影する撮像部（２０）と、
該撮像部（２０）から出力される画像信号に基づいて、前記画像の彩度情報を抽出する彩度情報抽出部（２１ａ）と、
ベッド材（Ｘ）の良否の基準となる彩度しきい値を記憶する彩度記憶部（２１ｄ）と、
該彩度記憶部（２１ｄ）から読み出した彩度しきい値と前記彩度情報とを比較することによりベッド材（Ｘ）の良否を判定する状態判定部（２１ｃ）と
を具備することを特徴とするベッド材評価装置。
【請求項５】
流動層ボイラ（Ａ）からサンプリングしたベッド材（Ｘ）の評価装置であって、
評価対象であるベッド材（Ｘ）の画像を撮影する撮像部（２０）と、
該撮像部（２０）から出力される画像信号に基づいて前記画像の明度情報を抽出する明度情報抽出部（２１ｂ）と、
ベッド材（Ｘ）の良否の基準となる明度しきい値を記憶する明度記憶部（２１ｅ）と、
該明度記憶部（２１ｅ）から読み出した明度しきい値と前記明度情報とを比較することによりベッド材（Ｘ）の良否を判定する状態判定部（２１ｃ）と
を具備することを特徴とするベッド材評価装置。
【請求項６】
流動層ボイラ（Ａ）からサンプリングしたベッド材（Ｘ）の評価装置であって、
評価対象であるベッド材（Ｘ）の画像を撮影する撮像部（２０）と、
該撮像部（２０）から出力される画像信号に基づいて前記画像の彩度情報を抽出する彩度情報抽出部（２１ａ）と、
前記画像信号に基づいて画像の明度情報を抽出する明度情報抽出部（２０ｂ）と、
ベッド材（Ｘ）の良否の基準となる彩度しきい値を記憶する彩度記憶部（２１ｄ）と、
ベッド材（Ｘ）の良否の基準となる明度しきい値を記憶する明度記憶部（２１ｅ）と、
彩度記憶部（２１ｄ）から読み出した彩度しきい値と前記彩度情報とを比較すると共に、明度記憶部（２１ｅ）から読み出した明度しきい値と前記明度情報とを比較することによりベッド材（Ｘ）の良否を判定する状態判定部（２１ｃ）と
を具備することを特徴とするベッド材評価装置。
【請求項７】
評価対象であるベッド材（Ｘ）の炭種を指定する操作部（２１ｆ）をさらに備え、
彩度記憶部（２１ｄ）はベッド材（Ｘ）の炭種毎に彩度しきい値を記憶し、あるいは／及び明度記憶部（２１ｅ）はベッド材（Ｘ）の炭種毎に明度しきい値を記憶し、
状態判定部（２１ｃ）は、操作部（２１ｆ）によって指定された炭種の彩度しきい値を彩度記憶部（２１ｄ）から読み出して彩度情報と比較し、あるいは／及び操作部（２１ｆ）によって指定された炭種の明度しきい値を明度記憶部（２１ｅ）から読み出して明度情報と比較することを特徴とする請求項４〜６いずれかに記載のベッド材評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベッド材サンプリング装置及びベッド材評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
流動層ボイラでは、燃焼状態を確認する手段としてベッド材の性状を確認することが行われている。そして、このような確認のために運転状態の流動層ボイラからベッド材をサンプリングする方法には、流動層ボイラの底部に抜出管を連設し、該抜出管内でベッド材を徐々に常温近傍まで冷却して取得するものである。しかしながら、このような方法で得られるベッド材は、数日前に流動層ボイラ内を流動していたものでありリアルタイム性がない。すなわち、抜出管内に取り込んでから冷却して取得するまでに数日を要するので、現在の流動層ボイラの燃焼状態をリアルタイムで確認することができない。
【０００３】
一方、流動層ボイラからサンプリングしたベッド材を評価する方法は、専ら熟練した検査員によるものである。このような検査員は、流動層ボイラを長期に亘って管理してきた経験に基づいて、ベッド材の色から流動層ボイラの燃焼状態を判断することができる。しかしながら、熟練した検査員を容易に養成することは事実上不可能である。また、ベッド材の評価が熟練した検査員の経験に裏打ちされた主観に頼るために評価方法として客観性が乏しい。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、以下の点を目的とするものである。
（１）よりリアルタイムに流動層ボイラ内の燃焼状態を確認する。
（２）運転状態の流動層ボイラ内からよりリアルタイムにベッド材をサンプリングする。
（３）より客観性を確保したベッド材の評価つまり流動層ボイラ内の燃焼状態の評価を実現する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、ベッド材サンプリング装置に係わる第１の手段として、運転状態の流動層ボイラ（Ａ）から流動層（Ｂ）のベッド材（Ｘ）を適宜サンプリングする装置であって、流動層（Ｂ）の底部に連通する略垂直状態の第１垂直管部（１ａ）と該第１垂直管部（１ａ）に連通する略水平状態の水平管部（１ｂ）と該水平管部（１ｂ）に連通する略垂直状態の第２垂直管部（１ｃ）とから成るサンプリング管（１）と、第１垂直管部（１ａ）内に流動層ボイラ（Ａ）内のベッド材（Ｘ）の流動への干渉を抑制した状態で冷却用ガスを供給する冷却手段（５，５Ａ，５Ｃ）と、サンプリング管の他端に接続されたサンプリング弁（２）と、該サンプリング弁に一端が接続された収容部（３）と、該収容部（３）の他端に接続された排出弁（４）と、水平管部内に滞留するベッド材（Ｘ）を第１垂直管部（１ａ）側から第２垂直管部（１ｃ）側に押し出すベッド材押圧手段（６，６Ａ）と、冷却ガス供給手段（５，５Ａ，５Ｃ）を作動させてベッド材（Ｘ）を第１垂直管部（１ａ）内に案内すると共にサンプリング弁（２）を開状態とし、さらにベッド材押圧手段（６，６Ａ）を作動させて前記第１垂直管部（１ａ）内のベッド材（Ｘ）を第１垂直管部（１ａ）から収容部（３）内に案内し、収容部（３）内のベッド材（Ｘ）の温度が所定しきい値より低くなった時点で排出弁（４）を開状態としてベッド材（Ｘ）を排出する制御装置（７）とを具備する構成を採用する。
【０００６】
ベッド材サンプリング装置に係わる第２の手段として、上記第１の手段において、ベッド材押圧手段（６，６Ａ）は、第１垂直管部側から第２垂直管部側にパルス状の圧縮ガスを吹き付けることによりベッド材（Ｘ）を押し出すという構成を採用する。
【０００７】
ベッド材サンプリング装置に係わる第３の手段として、上記第１または第２の手段において、前記収容部（３）内の圧力を調節する圧力調整手段（６，６Ｂ，８，９，１３）をさらに備え、制御装置（７）は、前記圧力調整手段（６，６Ｂ，８，９，１３）を制御することにより収容部（３）内の圧力を流動層ボイラ（Ａ）内の圧力と略一致させるという構成を採用する。
【０００８】
また、本発明では、ベッド材評価装置に係わる第１の手段として、流動層ボイラ（Ａ）からサンプリングしたベッド材（Ｘ）の評価装置であって、評価対象であるベッド材（Ｘ）の画像を撮影する撮像部（２０）と、該撮像部（２０）から出力される画像信号に基づいて、前記画像の彩度情報を抽出する彩度情報抽出部（２１ａ）と、ベッド材（Ｘ）の良否の基準となる彩度しきい値を記憶する彩度記憶部（２１ｄ）と、該彩度記憶部（２１ｄ）から読み出した彩度しきい値と前記彩度情報とを比較することによりベッド材（Ｘ）の良否を判定する状態判定部（２１ｃ）とを具備する構成を採用する。
【０００９】
ベッド材評価装置に係わる第２の手段として、流動層ボイラ（Ａ）からサンプリングしたベッド材（Ｘ）の評価装置であって、評価対象であるベッド材（Ｘ）の画像を撮影する撮像部（２０）と、該撮像部（２０）から出力される画像信号に基づいて前記画像の明度情報を抽出する明度情報抽出部（２１ｂ）と、ベッド材（Ｘ）の良否の基準となる明度しきい値を記憶する明度記憶部（２１ｅ）と、該明度記憶部（２１ｅ）から読み出した明度しきい値と前記明度情報とを比較することによりベッド材（Ｘ）の良否を判定する状態判定部（２１ｃ）とを具備する構成を採用する。
【００１０】
ベッド材評価装置に係わる第３の手段として、流動層ボイラ（Ａ）からサンプリングしたベッド材（Ｘ）の評価装置であって、評価対象であるベッド材（Ｘ）の画像を撮影する撮像部（２０）と、該撮像部（２０）から出力される画像信号に基づいて前記画像の彩度情報を抽出する彩度情報抽出部（２１ａ）と、画像信号に基づいて画像の明度情報を抽出する明度情報抽出部（２０ｂ）と、ベッド材（Ｘ）の良否の基準となる彩度しきい値を記憶する彩度記憶部（２１ｄ）と、ベッド材（Ｘ）の良否の基準となる明度しきい値を記憶する明度記憶部（２１ｅ）と、彩度記憶部（２１ｄ）から読み出した彩度しきい値と前記彩度情報とを比較すると共に、明度記憶部（２１ｅ）から読み出した明度しきい値と前記明度情報とを比較することによりベッド材（Ｘ）の良否を判定する状態判定部（２１ｃ）とを具備する構成を採用する。
【００１１】
ベッド材評価装置に係わる第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、評価対象であるベッド材（Ｘ）の炭種を指定する操作部（２１ｆ）をさらに備え、彩度記憶部（２１ｄ）はベッド材（Ｘ）の炭種毎に彩度しきい値を記憶し、あるいは／及び明度記憶部（２１ｅ）はベッド材（Ｘ）の炭種毎に明度しきい値を記憶し、状態判定部（２１ｃ）は、操作部（２１ｆ）によって指定された炭種の彩度しきい値を彩度記憶部（２１ｄ）から読み出して彩度情報と比較し、あるいは／及び操作部（２１ｆ）によって指定された炭種の明度しきい値を明度記憶部（２１ｅ）から読み出して明度情報と比較するという構成を採用する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わるベッド材サンプリング装置及びベッド材評価装置の一実施形態について説明する。なお、本実施形態は、加圧流動層ボイラに本発明を適用したものである。
【００１３】
図１は、本実施形態に係わるベッド材サンプリング装置の模式図である。この図において、符号Ａは加圧流動層ボイラ、Ｂは流動層、Ｘはベッド材、１はサンプリング管、２はサンプリング弁、３は収容部、４は排出弁、５は不活性ガス供給装置、５Ａは不活性ガス弁、５Ｂは逆止弁、５Ｃは不活性ガスバイパス流路、６は高圧ガス供給装置、６Ａは移送ガス弁、６Ｂは加圧弁、６Ｃは逆止弁、７は制御装置、８は均圧弁、９は減圧弁、１０は温度計、１１は圧力計、１２は温度計、１３は圧力計である。
【００１４】
上記各構成要件のうち、不活性ガス供給装置５、不活性ガス弁５Ａ及び不活性ガスバイパス流路５Ｃは、本実施形態における冷却手段を構成している。また、高圧ガス供給装置６及び移送ガス弁６Ａはベッド材押圧手段を構成している。さらに、高圧ガス供給装置６、加圧弁６Ｂ、均圧弁８、減圧弁９及び圧力計１３は、本実施形態における圧力調整手段を構成している。
【００１５】
加圧流動層ボイラＡは、周知のように内部を常圧以上に加圧した状態で燃焼運転させるタイプのボイラであり、その底部にはベッド材Ｘを敷き詰めた流動層Ｂが形成されている。流動層Ｂは、所定量のベッド材Ｘによって加圧流動層ボイラＡの底部に形成されており、散気管ａ１から噴射される空気によってベッド材Ｘが流動する状態となっている。ベッド材Ｘは、石灰を主成分とする略肌色の粒状材であり、散気管ａ１を埋没させるように流動層Ｂを形成している。
【００１６】
サンプリング管１は、一端が上記加圧流動層ボイラＡの底面つまり流動層Ｂの底部に連通する略垂直状態の第１垂直管部１ａと、この第１垂直管部１ａの他端に一端が連通する略水平状態の水平管部１ｂと、該水平管部１ｂの他端に一端が連通する略垂直状態の第２垂直管部１ｃとから構成されたクランク状の管路である。すなわち、サンプリング管１は、流動層Ｂの底部から下方に延在しており、当該底部から回収したベッド材Ｘが挿通される。
【００１７】
サンプリング弁２は、上記第２垂直管部１ｃの他端に設けられており、制御装置７によって開閉が制御される。収容部３は、上端が上記サンプリング弁２に連接されており、サンプリング管１を介して回収したベッド材Ｘを一時的に収容する。排出弁４は、収容部３の下端に設けられており、制御装置７によって開閉が制御される。この排出弁４が解放されることにより、収容部３内に回収されたベッド材Ｘは外部に排出される。
【００１８】
不活性ガス供給装置５は、低温の不活性ガス（冷却用ガス）を不活性ガス弁５Ａに供給する。不活性ガス弁５Ａは、上記不活性ガス供給装置５の出力端に設けられており、制御装置７によって開閉が制御される。逆止弁５Ｂは、上記不活性ガス弁５Ａに連接して設けられており、他端が第１垂直管部１ａの下端近傍部位に接続されている。この逆止弁５Ｂは、不活性ガスを不活性ガス弁５Ａから第１垂直管部１ａに向かう方向（順方向）のみに通過させ、逆方向に逆流させないために補助的に設けられている。
【００１９】
不活性ガスバイパス流路５Ｃは、不活性ガス弁５Ａに並列に設けられた配管であり、不活性ガス弁５Ａの開度に依らず一定量の不活性ガスを第１垂直管部１ａの下端近傍部位に常時供給するために設けられている。この不活性ガスバイパス流路５Ｃは、第１垂直管部１ａ内のベッド材Ｘが流動化しない流速となるように、定常的に通過する不活性ガスの流量が設定されるように形成されている。これら不活性ガス供給装置５、不活性ガス弁５Ａ及び不活性ガスバイパス流路５Ｃは本実施形態における冷却手段を構成している。
【００２０】
高圧ガス供給装置６は、高圧の窒素ガス（高圧ガス）を移送ガス弁６Ａの一端及び加圧弁６Ｂの一端に供給する。移送ガス弁６Ａは、他端が第１垂直管部１ａと水平管部１ｂとの接合部に連通しており、制御装置７によって開閉が制御される。加圧弁６Ｂは、他端が逆止弁６Ｃの一端に連接されており、制御装置７によって開閉が制御される。逆止弁６Ｃは、他端が収容部３に連通しており、窒素ガスを加圧弁６Ｂから収容部３に向かう方向（順方向）のみに通過させ、逆方向に逆流させないために補助的に設けられている。
【００２１】
制御装置７は、サンプリング弁２、排出弁４、不活性ガス弁５Ａ、移送ガス弁６Ａ、加圧弁６Ｂ、均圧弁８及び減圧弁９の開閉を適宜制御することにより、加圧流動層ボイラＡ内にある高温のベッド材Ｘを適当な温度まで冷却した状態で外部に回収させる。均圧弁８は、加圧流動層ボイラＡと収容部３とを接続する配管の途中に設けられており、制御装置７によって開閉が制御される。
【００２２】
減圧弁９は、収容部３と外部とを接続する配管の途中に設けられており、同じく制御装置７によって開閉が制御される。温度計１０は、第１垂直管部１ａの内部温度θ１を検出して制御装置７に出力する。圧力計１１は、収容部３の内圧Ｐ２を検出して制御装置７に出力する。温度計１２は、収容部３の内部温度θ２を検出して制御装置７に出力する。圧力計１３は、加圧流動層ボイラＡと収容部３との圧力差Ｐ１を検出して制御装置７に出力する。
【００２３】
次に、このように構成されたベッド材サンプリング装置の動作について詳しく説明する。
【００２４】
図２は、本ベッド材サンプリング装置の基本動作を示すフローチャートである。このフローチャートに示すように、加圧流動層ボイラＡ内のベッド材Ｘのサンプリングつまり外部への回収は、収納部の加圧工程（ステップＳ１）→収納部へのベッド材回収工程（ステップＳ２）→ベッド材の排出工程（ステップＳ３）の順で行われる。以下では、これら各工程の詳細にについて図３〜図５を参照して説明する。
【００２５】
図３は、収納部の加圧工程（ステップＳ１）のフローチャートである。この工程は収納部３内の圧力が運転状態の加圧流動層ボイラＡ内の圧力と同等となるように圧力調整する工程であり、最初のステップＳ１１において、制御装置７は、温度計１０によって計測される第１垂直管部１ａの内部温度θ１が３５０°Ｃより低いが否かを判断し、この判断が「Ｙｅｓ」の場合は減圧弁９を閉止状態とし（ステップＳ１２）、さらに加圧弁６Ｂを開弁する（ステップＳ１３）。そして、制御装置７は、圧力計１３は、加圧流動層ボイラＡと収容部３との圧力差Ｐ１が５０ｋＰａよりも小さくなると（ステップＳ１４）、加圧弁６Ｂを閉止し（ステップＳ１５）、さらに均圧弁８を開弁することにより（ステップＳ１６）、加圧流動層ボイラＡと収容部３とを連通状態として収納部３内の圧力Ｐ２を加圧流動層ボイラＡ内の圧力と同等に設定する。
【００２６】
このようにして収納部の加圧工程（ステップＳ１）が終了すると、制御装置７は、図４のフローチャートに示す収納部へのベッド材回収工程（ステップＳ２）を実施する。すなわち、制御装置７は、収納部３内の圧力Ｐ２が加圧流動層ボイラＡ内の圧力と同等になった状態で、サンプリング弁２を開弁し（ステップＳ２１）、さらに５秒間だけ不活性ガス弁５Ａを開弁すると共に移送ガス弁６Ａを閉止する（ステップＳ２２）。そして、上記５秒間が経過すると、制御装置７は、３秒間だけ不活性ガス弁５Ａを閉止すると共に移送ガス弁６Ａを開弁し（ステップＳ２３）、移送ガス弁６Ａの開弁回数が３回以上になるまで（ステップＳ２４）、上記ステップＳ２２，Ｓ２３の各処理を繰り返す。
【００２７】
ここで、ステップＳ２２の処理によって、つまり不活性ガスが不活性ガス弁５Ａを介して第１垂直管部１ａ内に噴射されることによって、流動層Ｂを形成するベッド材Ｘは第１垂直管部１ａ内に取り込まれると共に不活性ガスによって冷却される。また、これとは別に、第１垂直管部１ａ内に取り込まれたベッド材Ｘは、不活性ガスバイパス流路５Ｃを介して流入する不活性ガスによっても冷却される。なお、第１垂直管部１ａの他端（下端）は水平状態の水平管部１ｂに接続されているために、第１垂直管部１ａ内のベッド材Ｘは、第１垂直管部１ａの下端から水平管部１ｂ内には殆ど移動せず、第１垂直管部１ａはベッド材Ｘで充満した状態となる。
【００２８】
そして、このような状態にある第１垂直管部１ａ内のベッド材Ｘに対して、ステップＳ２３の処理によって移送ガス弁６Ａから高圧ガスを噴射すると、第１垂直管部１ａの下部に位置するベッド材Ｘは、強制的に水平管部１ｂ内に押し出されて第２垂直管部１ｃの一端（上端）まで移動し、解放状態にあるサンプリング弁２を通過して収納部３内に落下する。すなわち、ステップＳ２２とステップＳ２３とを交互に繰り返すことにより、加圧流動層ボイラＡ内のベッド材Ｘは収納部３内に順次回収される。このようにして収納部３内にベッド材Ｘが回収されると、
、サンプリング弁２が閉止されて（ステップＳ２５）、ステップＳ２の処理が終了する。
【００２９】
さらに、制御装置７は、図５のフローチャートに示すように、ベッド材の排出工程（ステップＳ３）においては、均圧弁８を閉止し（ステップＳ３１）、また減圧弁９を開弁する（ステップＳ３１）。これによって収納部３内は外部に解放されるので、徐々に圧力Ｐ２が低下する。制御装置７は、圧力Ｐ２が５ｋＰａを下回ると（ステップＳ３２）、収容部３の内部温度θ２が３００°Ｃを下回ったか否かを判断し（ステップＳ３３）、この判断が「Ｙｅｓ」になると排出弁４を開弁して収納部３内のベッド材Ｘを外部に排出し（ステップＳ３４）、さらにベッド材Ｘを完全に排出すると排出弁４を閉止する（ステップＳ３５）。
【００３０】
このように、制御装置７によってステップＳ１〜Ｓ３が順次実行されることにより、加圧流動層ボイラＡ内のベッド材Ｘは、順次冷却されつつ収容部３内に回収され、さらに収容部３の内部温度θ２が３００°Ｃを下回った時点で外部に回収されるので、運転状態の加圧流動層ボイラＡからよりリアルタイムにベッド材Ｘをサンプリングすることが可能である。また、このように適宜回収されるベッド材Ｘを評価することにより、よりリアルタイムに運転状態の加圧流動層ボイラＡ内の燃焼状態を確認することが可能となる。
【００３１】
なお、本実施形態では、クランク状のサンプリング管１を用いている。そして、移送ガス弁６Ａを介して高圧ガスを第１垂直管部１ａの下端に吹き付けることにより、第１垂直管部１ａ内に充満したベッド材Ｘを収容部３内に回収するようにしている。このようなサンプリング管１を採用した趣旨は、サンプリング弁２をベッド材Ｘの熱による損傷から保護するためである。仮にサンプリング管１をストレート管とした場合には、サンプリング管１を開弁するまでの間、ベッド材Ｘがサンプリング管１に接触しているので、サンプリング弁２がベッド材Ｘの熱によって損傷し易い。すなわち、サンプリング弁２の寿命が短縮されてメンテナンス間隔が短くなる。したがって、サンプリング弁２の寿命を考慮しない場合には、サンプリング管１をストレート管に代えても良い。
【００３２】
次に、このようにサンプリングされたベッド材Ｘの評価技術について追加説明する。
【００３３】
図５は、本実施形態に係わるベッド材評価装置のブロック図である。この図において、符号２０はＣＣＤカメラ（撮像部）、２１は画像処理装置である。画像処理装置２１は、図示するように彩度情報抽出部２１ａ、明度情報抽出部２１ｂ、状態判定部２１ｃ、彩度しきい値データベース２１ｄ（彩度記憶部）、明度しきい値データベース２１ｅ（明度記憶部）、操作部２１ｆ及び出力装置２１ｇから構成されている。
【００３４】
ＣＣＤカメラ２０は、サンプリングされたベッド材Ｘのカラー画像を撮影するカメラである。画像処理装置２１は、このＣＣＤカメラ２０から入力される上記カラー画像に関する画像信号に基づいてベッド材Ｘの状態を自動評価するものであり、例えばパーソナルコンピュータ等の汎用コンピュータに本実施形態特有のベッド材評価用プログラムを搭載したものである。
【００３５】
彩度情報抽出部２１ａは、上記画像信号に基づいてカラー画像の彩度情報を抽出して状態判定部２１ｃに出力する。明度情報抽出部２１ｂは、画像信号に基づいてカラー画像の明度情報を抽出して状態判定部２１ｃに出力する。状態判定部２１ｃは、操作部２１ｆから入力される炭種に応じた彩度しきい値を彩度しきい値データベース２１ｄから読み込んで上記彩度情報と比較すると共に、上記炭種に応じた明度しきい値を明度しきい値データベース２１ｅから読み込んで上記明度情報と比較することによりベッド材Ｘの流動性の良否を判定する。
【００３６】
ここで、上記炭種は、加圧流動層ボイラＡで燃料として燃焼される石炭の種別（採掘された炭坑の種別）である。ベッド材Ｘのカラー画像における彩度と明度は、後述するように、この燃料としての石炭の炭種毎に燃焼状態の良否つまりベッド材Ｘの流動状態の良否に応じて変化状態が異なる。
【００３７】
彩度しきい値データベース２１ｄはベッド材Ｘの良否の基準となる彩度しきい値を記憶し、一方、明度しきい値データベース２１ｅは、ベッド材Ｘの良否の基準となる明度しきい値を記憶する。操作部２１ｆは、ベッド材Ｘの評価に必要な各種情報、例えば状態判定部２１ｃが彩度しきい値及び明度しきい値を読み込む際に必要になるベッド材Ｘの炭種を指定するためのものである。出力装置２１ｇは、炭種やベッド材Ｘの評価結果あるいは彩度情報や明度情報を出力するものであり、例えばディスプレイ、プリンタあるいは／及び外部記憶装置である。
【００３８】
さて、このように構成されたベッド材評価装置では、ベッド材ＸをＣＣＤカメラ２０の撮影範囲内に載置すると、後は自動的にベッド材Ｘの評価結果が出力装置２１ｇに出力されるが、ベッド材Ｘの自動評価原理は以下のような知見に基づくものである。
【００３９】
図６は、ベッド材Ｘのカラー画像における彩度と明度とを示すヒストグラムであり、（ａ）は燃焼状態が良好なベッド材Ｘの各ヒストグラムを示し、一方、（ｂ）は燃焼状態が良好でないベッド材Ｘの彩度と明度の各ヒストグラムを示している。ベッド材Ｘは石灰を主成分とする球状材であり、燃焼状態が良好な状態では略肌色である。しかし、加圧流動層ボイラＡ内において正常に流動しないと、比較的小径のベッド材Ｘが複数凝集することにより凝集体が生成される。この凝集体の生成には燃料である石炭の成分に起因するバインダ（接着性を有するもの）が関与している。このバインダは灰色をしており、凝集体つまりバインダが増える程ベッド材Ｘの全体としての彩度及び明度はバインダの色（灰色）によって低下する。
【００４０】
上記（ａ）及び（ｂ）は、このようなバインダの含有量の差異によるベッド材Ｘの彩度及び明度の変化を示すものである。このようなベッド材Ｘに対する凝集体の割合に基づく彩度及び明度の変化は、バインダが石炭の成分等に起因するものであるために当然に石炭の炭種に依存したものとなる。上記彩度しきい値データベース２１ｄに登録された複数の彩度しきい値は、各炭種毎にベッド材Ｘの良否、すなわち加圧流動層ボイラＡ内における燃焼状態の良否の基準となる彩度値であり、明度しきい値データベース２１ｅに登録された複数の明度しきい値は、同様に各炭種毎にベッド材Ｘの流動性の良否の基準となる明度値である。
【００４１】
状態判定部２１ｃは、操作部２１ｆから特定の炭種が指定されると、当該炭種に該当する彩度しきい値を彩度しきい値データベース２１ｄから読み込むと共に、当該炭種に該当する明度しきい値を明度しきい値データベース２１ｅから読み込み、彩度しきい値を彩度情報抽出部２１ａから入力された彩度情報と比較すると共に、明度しきい値を明度情報抽出部２１ｂから入力された明度情報と比較する。
【００４２】
ここで、上記彩度情報及び明度情報は、図６に示すような彩度及び明度に関するヒストグラムであり、状態判定部２１ｃは、各ヒストグラムの最大値（最大彩度及び最大明度）を検出し、この最大彩度が彩度しきい値以下であり、かつ最大明度が明度しきい値以下であった場合に、評価対象であるベッド材Ｘの加圧流動層ボイラＡ内における流動性が良くないと判断する。また、状態判定部２１ｃは、最大彩度が彩度しきい値よりもおおきいか、あるいは／及び最大明度が明度しきい値よりもおおきい場合には、流動性はほぼ良好と判断する。そして、状態判定部２１ｃは、上記判定結果を彩度情報、明度情報、彩度しきい値、明度しきいい値及び炭種と共に出力装置２１ｇに出力する。
【００４３】
本ベッド材評価装置によれば、ベッド材Ｘのカラー画像の彩度及び明度に基づいて、ベッド材Ｘの評価つまり加圧流動層ボイラＡ内におけるベッド材Ｘの流動性評価（すなわち燃焼状態の評価）をより客観的に行うことが可能となる。したがって、燃焼状態の評価に信頼性が向上する。
【００４４】
なお、本ベッド材評価装置では、ベッド材Ｘのカラー画像の彩度と明度との何れをも評価するようにしたが、これはより確実な評価を意図するものである。したがって、多少評価の信頼性を犠牲にして良い場合には、彩度あるいは明度の何れか一方を評価するようにしても良い。必ずしも彩度と明度とを何れも評価する必要はない。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、運転状態の流動層ボイラから流動層のベッド材を適宜サンプリングする装置であって、流動層の底部に連通する略垂直状態の第１垂直管部と該第１垂直管部に連通する略水平状態の水平管部と該水平管部に連通する略垂直状態の第２垂直管部とから成るサンプリング管と、第１垂直管部内に流動層ボイラ内のベッド材の流動への干渉を抑制した状態で冷却用ガスを供給する冷却手段と、サンプリング管の他端に接続されたサンプリング弁と、該サンプリング弁に一端が接続された収容部と、該収容部の他端に接続された排出弁と、水平管部内に滞留するベッド材を第１垂直管部側から第２垂直管部側に押し出すベッド材押圧手段と、冷却ガス供給手段を作動させてベッド材を第１垂直管部内に案内すると共にサンプリング弁を開状態とし、さらにベッド材押圧手段を作動させて前記第１垂直管部内のベッド材を第１垂直管部から収容部内に案内し、収容部内のベッド材の温度が所定しきい値より低くなった時点で排出弁を開状態としてベッド材を排出する制御装置とを具備するので、流動層ボイラ内のベッド材は、順次冷却されつつ収容部を介して外部に回収される。すなわち、冷却しつつ収容部に回収することにより運転状態の流動層ボイラからリアルタイムにベッド材をサンプリングすることが可能であり、またこのように適宜回収されるベッド材を評価することにより、よりリアルタイムに流動層ボイラ内の燃焼状態を確認することが可能である。
【００４６】
また、本発明によれば、流動層ボイラからサンプリングしたベッド材の評価装置であって、評価対象であるベッド材の画像を撮影する撮像部と、該撮像部から出力される画像信号に基づいて、前記画像の彩度情報を抽出する彩度情報抽出部と、ベッド材の良否の基準となる彩度しきい値を記憶する彩度記憶部と、該彩度記憶部から読み出した彩度しきい値と彩度情報とを比較することによりベッド材の良否を判定する状態判定部とを具備するので、より客観性を確保したベッド材の評価つまり流動層ボイラ内の燃焼状態の評価を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わるベッド材サンプリング装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わるベッド材サンプリング装置の動作概要を示すフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係わるベッド材サンプリング装置における収納部の加圧工程の詳細を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施形態に係わるベッド材サンプリング装置における収納部へのベッド材回収工程の詳細を示すフローチャートである。
【図５】本発明の一実施形態に係わるベッド材サンプリング装置におけるベッド材の排出工程の詳細を示すフローチャートである。
【図６】本発明の一実施形態に係わるベッド材評価装置の機能構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の一実施形態に係わるベッド材の評価原理を説明するための特性図である。
【符号の説明】
１……サンプリング管
２……サンプリング弁
３……収容部
４……排出弁
５……不活性ガス供給装置
５Ａ……不活性ガス弁
５Ｂ……逆止弁
５Ｃ……不活性ガスバイパス流路
６……高圧ガス供給装置
６Ａ……移送ガス弁
６Ｂ……加圧弁
６Ｃ……逆止弁
７……制御装置
８……均圧弁
９……減圧弁
１０……温度計
１１……圧力計
１２……温度計
１３……圧力計
２０……ＣＣＤカメラ
２１……画像処理装置
２１ａ……彩度情報抽出部
２１ｂ……明度情報抽出部
２１ｃ……状態判定部
２１ｄ……彩度しきい値データベース
２１ｅ……明度しきい値データベース
２１ｆ……操作部
【図１】
2004028466.tif 000003
【図２】
2004028466.tif 000004
【図３】
2004028466.tif 000005
【図４】
2004028466.tif 000006
【図５】
2004028466.tif 000007
【図６】
2004028466.tif 000008
【図７】
2004028466.tif 000009