(57)【要約】【課題】液体と固体とが混濁したスラリーを圧送するスラリー配管内の状態を監視すること。【解決手段】液体と固体とが混濁したスラリーを圧送するスラリー配管２６２の所定位置に、前記スラリー配管２６２内に超音波を送波すると共に当該超音波を受波する超音波送受波器１を設け、当該超音波送受波器１により送受波する超音波の伝搬状態に応じてスラリー配管２６２内の状態を検知する。このため、スラリーを圧送するスラリー配管２６２での、スラリー配管２６２内の状態を監視することで、スラリー配管２６２が閉塞したり、亀裂が生じたりする以前に、スラリー配管２６２の清掃や補修を行うことができる。【選択図】図３
2012108002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体と固体とが混濁したスラリーを圧送するスラリー配管の所定位置に、前記スラリー配管内に超音波を送波すると共に当該超音波を受波する超音波送受波器を設け、当該超音波送受波器により送受波する超音波の伝搬状態に応じて前記スラリー配管内の状態を検知することを特徴とするスラリー配管監視装置。
【請求項２】
前記超音波送受波器が、超音波送波部と超音波受波部とを一体に備え、前記超音波送波部により送波して前記スラリー配管内で反射した超音波を前記超音波受波部で受波することを特徴とする請求項１に記載のスラリー配管監視装置。
【請求項３】
前記超音波送受波器が、前記スラリー配管の同一断面内の高さの異なる位置において超音波を送受波する態様で複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のスラリー配管監視装置。
【請求項４】
前記スラリー配管の外周面に連続して設けられ、前記超音波送受波器が超音波を送受波する方向に直行して設けられて前記超音波送受波器が取り付けられる取付面を有する取付座を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のスラリー配管監視装置。
【請求項５】
前記スラリー配管の外周面に連続して設けられ、前記超音波送受波器が超音波を送受波する方向に挿入されて取り付けられる挿入穴と、前記挿入穴の内外に貫通する貫通部と、前記貫通部を閉塞する栓部材と、を有した取付部を備え、充填液を注入した前記挿入穴に前記超音波送受波器を挿入して前記貫通部より空気抜きし、前記栓部材により前記貫通部を閉塞することで、前記超音波送受波器を挿入した挿入穴内に前記充填液を充填させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のスラリー配管監視装置。
【請求項６】
液体と固体とが混濁したスラリーをスラリー配管に圧送するスラリー搬送設備において、
前記スラリー配管に、請求項１〜５のいずれか一つに記載のスラリー配管監視装置を適用することを特徴とするスラリー搬送設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体と固体とが混濁したスラリーを圧送するスラリー配管内の状態を監視するスラリー配管監視装置、および当該スラリー配管監視装置が適用されるスラリー搬送設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所や製鉄所などのプラントでは、排ガスまたは製品を精製する際に発生する固体状の排出物（スラグ）が高温であるため、水で冷却して系外へ排出するスラグ排出システムが設けられている。このスラグ排出システムでは、排出物と冷却水とが混濁されたスラリーは、配管（スラリー配管）内を介し、排出物と冷却水とを分離する分離部に圧送される。
【０００３】
しかし、スラリー配管にスラリーを圧送中、何らかの要因で圧力が低下すると、スラリー配管内で水と排出物とが分離して排出物が堆積し、この堆積した排出物によってスラリー配管が閉塞するおそれがある。スラリー配管に閉塞が生じると、これを除去するために設備を停止しなければならないことにもなる。
【０００４】
なお、スラリーを圧送するスラリー配管ではないが、特許文献１には、石炭ガス化炉において、スラグホッパ下部のスラグクラッシャー部を効果的に作動させて、スラグクラッシャー部の耐久性と消費電力の低減を図るため、スラグクラッシャー部に、超音波送受波器を水平に複数個並設し、超音波送受波器の受波信号の状態からスラグクラッシャー部の網棚上に堆積するスラグの堆積状況を検知するスラグ監視装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８６８１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、液体と固体とが混濁したスラリーを圧送するスラリー配管内の状態を監視することのできるスラリー配管監視装置およびスラリー搬送設備を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の目的を達成するために、本発明のスラリー配管監視装置は、液体と固体とが混濁したスラリーを圧送するスラリー配管の所定位置に、前記スラリー配管内に超音波を送波すると共に当該超音波を受波する超音波送受波器を設け、当該超音波送受波器により送受波する超音波の伝搬状態に応じて前記スラリー配管内の状態を検知することを特徴とする。
【０００８】
このスラリー配管監視装置によれば、スラリーを圧送するスラリー配管内の状態を監視することができる。このため、スラリー配管が閉塞したり、亀裂が生じたりする以前に、スラリー配管の清掃や補修を行うことが可能になる。
【０００９】
また、本発明のスラリー配管監視装置は、前記超音波送受波器が、超音波送波部と超音波受波部とを一体に備え、前記超音波送波部により送波して前記スラリー配管内で反射した超音波を前記超音波受波部で受波することを特徴とする。
【００１０】
このスラリー配管監視装置によれば、超音波送受波器のスラリー配管への設置箇所が減少するため、超音波送受波器の取り付けが容易になり、かつ超音波送受波器の設置のスペース効率を向上することができる。
【００１１】
また、本発明のスラリー配管監視装置は、前記超音波送受波器が、前記スラリー配管の同一断面内の高さの異なる位置において超音波を送受波する態様で複数設けられていることを特徴とする。
【００１２】
このスラリー配管監視装置によれば、スラリー配管の同一断面内の異なる高さでスラリーの状態を監視することができる。この結果、スラリーから分離した水砕スラグの堆積状態を検知することが可能になる。
【００１３】
また、本発明のスラリー配管監視装置は、前記スラリー配管の外周面に連続して設けられ、前記超音波送受波器が超音波を送受波する方向に直行して設けられて前記超音波送受波器が取り付けられる取付面を有する取付座を備えることを特徴とする。
【００１４】
このスラリー配管監視装置によれば、超音波の受波感度がより良い位置に超音波送受波器を容易に取り付けることができる。
【００１５】
また、本発明のスラリー配管監視装置は、前記スラリー配管の外周面に連続して設けられ、前記超音波送受波器が超音波を送受波する方向に挿入されて取り付けられる挿入穴と、前記挿入穴の内外に貫通する貫通部と、前記貫通部を閉塞する栓部材と、を有した取付部を備え、充填液を注入した前記挿入穴に前記超音波送受波器を挿入して前記貫通部より空気抜きし、前記栓部材により前記貫通部を閉塞することで、前記超音波送受波器を挿入した挿入穴内に前記充填液を充填させることを特徴とする。
【００１６】
このスラリー配管監視装置によれば、スラリー配管側と超音波送受波器との間に充填された充填液によって、スラリー配管側と超音波送受波器との接触面積を十分に確保することで、超音波送受波器の送受波が良好となるので、超音波の送受波感度を向上することができる。
【００１７】
上述の目的を達成するために、本発明のスラリー搬送設備は、液体と固体とが混濁したスラリーをスラリー配管に圧送するスラリー搬送設備において、前記スラリー配管に、上記のいずれか一つに記載のスラリー配管監視装置を適用することを特徴とする。
【００１８】
このスラリー搬送設備によれば、スラリーを圧送するスラリー配管内の状態を監視することで、スラリー配管が閉塞したり、亀裂が生じたりする以前に、スラリー配管の清掃や補修を行うことができる。すなわち、スラリー配管が閉塞したり、亀裂が生じたりした場合には、スラリー搬送設備や、当該スラリー搬送設備が適用された設備を停止しなければならないことがあるが、そのような事態を回避し、当該設備での影響を低減することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、液体と固体とが混濁したスラリーを圧送するスラリー配管内の状態を監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るスラリー配管監視装置が適用される一例であるスラグ排出システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１に係るスラリー配管監視装置の概略図である。
【図３】図３は、図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４−１】図４−１は、超音波の伝搬状態を示す概略図である。
【図４−２】図４−２は、超音波の伝搬状態を示す概略図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１に係るスラリー配管監視装置の他の例を示す概略図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態２に係るスラリー配管監視装置の概略図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態２に係るスラリー配管監視装置の他の例を示す概略図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態３に係るスラリー配管監視装置の概略図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態４に係るスラリー配管監視装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２２】
図１は、本実施の形態に係るスラリー配管監視装置が適用される一例であるスラグ排出システムの概略図である。本実施の形態のスラグ排出システム２０は、石炭ガス化複合発電プラントに用いられ、ガス化炉３０の底部において燃焼物質をガス化した際に生成される溶融スラグ１０１を排出するものである。ガス化炉３０は、石炭などの燃焼物質をガス化し、生成したガスを燃焼炉などに供給する。そして、ガス化炉３０の底部では、燃焼物質がガス化される過程で溶融スラグ１０１が生成される。
【００２３】
スラグ排出システム２０は、ガス化炉３０の底部に、溶融スラグ１０１を落下させるスラグホール２１と、スラグホール２１から落下した溶融スラグ１０１を貯留するスラグホッパ２２とを有する。スラグホッパ２２は、鉛直方向下側に向かうに従って径が小さくなる漏斗形状に形成され、上側の大径開口部がガス化炉３０の底部に配置されると共に、ガス化炉３０の底部に貯留されたスラグ冷却水（冷却水）１０２に浸されている。また、スラグホッパ２２は、下側の小径開口部がガス化炉３０の外側に配置されている。スラグホッパ２２の小径開口部は、開閉弁２３により開閉可能に設けられている。
【００２４】
スラグ排出システム２０は、ガス化炉３０で生成された溶融スラグ１０１を、スラグホール２１からスラグ冷却水１０２中に落下させる。スラグ冷却水１０２中に落下した溶融スラグ１０１は、急冷されて数ミリから数十ミリ程度のガラス状の水砕スラグ（スラグ）１０３の粒子となる。そして、この水砕スラグ１０３を、スラグホッパ２２において、鉛直方向下側に移動させることで、当該スラグホッパ２２の下側の１箇所に収集させる。また、開閉弁２３は、開閉を切り換えることで、スラグホッパ２２に収集されている水砕スラグ１０３の排出の開始、停止を切り換える。なお、開閉弁２３から排出される水砕スラグ１０３は、スラグ冷却水１０２を含む流体である。
【００２５】
また、スラグ排出システム２０は、スラグロックホッパ２４と、スラグ溜２５と、スラリー搬送部２６と、スラグ貯蔵タンク２７とを有する。
【００２６】
スラグロックホッパ２４は、水砕スラグ１０３を一時的に貯留する貯留部であり、開閉弁２３の直下に配置されている。スラグロックホッパ２４は、開閉弁２３から排出された水砕スラグ１０３を一時的に貯留し、その後、開閉弁２４ａを介してスラグ溜２５に定期的に供給する。
【００２７】
スラグ溜２５は、スラグ溜タンク２５ａと、モータＭで駆動するスラグコンベア２５ｂとを有している。スラグ溜タンク２５ａは、スラグロックホッパ２４から排出された水砕スラグ１０３を水（スラグ冷却水１０２）と共に溜めるものである。スラグコンベア２５ｂは、その一部がスラグ溜タンク２５ａ内に配置されており、スラグ溜タンク２５ａ中に落下された水砕スラグ１０３を水（スラグ冷却水１０２）と共に所定量ずつ移動させて、スラリー搬送部２６に排出する。
【００２８】
スラリー搬送部２６は、スラグ溜２５から排出された水砕スラグ１０３をスラリー状としてスラグ貯蔵タンク２７に搬送するものであり、スラリータンク２６１と、スラリー配管２６２と、スラリーポンプ２６３とを有する。スラリータンク２６１は、スラグ溜２５から排出された水砕スラグ１０３と、スラリー水１０４とを貯留するタンクである。スラリータンク２６１は、スラリー水１０４に水砕スラグ１０３を分散させた状態で貯留している。スラリー配管２６２は、スラリータンク２６１と、スラグ貯蔵タンク２７とを接続する配管である。また、スラリーポンプ２６３は、スラリー配管２６２に配置され、スラリータンク２６１内の水砕スラグ１０３がスラリー水１０４で水分散されたスラリー１０５を、スラグ貯蔵タンク２７に向けてスラリー配管２６２に圧送させる。このように、スラリー搬送部２６は、スラリータンク２６１内のスラリー水１０４に分散された水砕スラグ１０３をスラリー１０５にし、スラリーポンプ２６３によりスラリー配管２６２を通じてスラグ貯蔵タンク２７まで圧送する。
【００２９】
また、スラリー搬送部２６は、液位調整手段２６４を有している。液位調整手段２６４は、貯水槽２６４ａと、供給配管２６４ｂと、給水ポンプ２６４ｃと、循環配管２６４ｄと、オーバーフロー管２６４ｅと、開閉弁２６４ｆと、レベル計２６４ｇと、液面制御部２６４ｈとを有する。
【００３０】
貯水槽２６４ａは、スラリー水１０４を貯留するタンクである。供給配管２６４ｂは、貯水槽２６４ａとスラリータンク２６１とを接続する配管である。給水ポンプ２６４ｃは、供給配管２６４ｂに配置され、貯水槽２６４ａに貯留されているスラリー水１０４を、スラリータンク２６１に向けて供給配管２６４ｂに圧送させる。循環配管２６４ｄは、供給配管２６４ｂの給水ポンプ２６４ｃよりもスラリータンク２６１側の部分と、貯水槽２６４ａとを接続する配管である。オーバーフロー管２６４ｅは、スラリータンク２６１の所定の液位の壁面と、貯水槽２６４ａとを接続する配管である。このオーバーフロー管２６４ｅは、スラリータンク２６１への接続位置に対してスラリータンク２６１の液位が越えたら、スラリータンク２６１内のスラリー水１０４が貯水槽２６４ａへ流れ込む態様で配置されている。開閉弁２６４ｆは、供給配管２６４ｂの循環配管２６４ｄが設けられている部分よりもスラリータンク２６１側に配置されており、供給配管２６４ｂの管路の開閉を切り換える。レベル計２６４ｇは、スラリータンク２６１のスラリー水１０４の液位を検出するセンサである。液面制御部２６４ｈは、レベル計２６４ｇで検出した液位に基づいて、開閉弁２６４ｆの開閉動作を制御することで、貯水槽２６４ａに貯留されているスラリー水１０４をスラリータンク２６１に供給するか否かを切り換える。
【００３１】
このスラリー搬送部２６の液位調整手段２６４は、レベル計２６４ｇで検出した液位が規定より低下した場合、開閉弁２６４ｆが開状態となることで、供給配管２６４ｂを流れるスラリー水１０４がスラリータンク２６１に供給される。一方、液位調整手段２６４は、レベル計２６４ｇで検出した液位が規定より上昇した場合、開閉弁２６４ｆが閉状態となることで、供給配管２６４ｂを流れるスラリー水１０４がスラリータンク２６１に供給されない。なお、開閉弁２６４ｆが閉状態のときは、給水ポンプ２６４ｃにより供給配管２６４ｂを流れているスラリー水１０４は、循環配管２６４ｄにより貯水槽２６４ａに戻される。これにより、給水ポンプ２６４ｃを常に駆動させた状態とすることができ、応答性が高い制御が可能となる。
【００３２】
スラグ貯蔵タンク２７は、スラリー搬送部２６のスラリー配管２６２を通じて圧送されたスラリー１０５を貯蔵するタンクである。スラグ貯蔵タンク２７は、本体２７１と、フィルタ２７２とを有する。本体２７１は、中空の塔、本実施の形態では、水平断面が四角形となる角筒形状であり、鉛直方向下側に、径が徐々に小さくなる端部が設けられている。フィルタ２７２は、水砕スラグ１０３は通過させず、スラリー水１０４は通過させる部材であり、本体２７１の側面（壁面）に鉛直方向で複数配置され、かつ本体２７１の側面（壁面）の径が徐々に小さくなる部分に配置されている。スラグ貯蔵タンク２７は、以上のような構成であり、スラリー搬送部２６からスラリー１０５が供給されると、フィルタ２７２からスラリー水１０４のみを排出して排出水１０６とする一方、本体２７１の下側の端部に水砕スラグ１０３を貯蔵する。
【００３３】
また、スラグ貯蔵タンク２７は、本体２７１の側面（壁面）に複数配置されたフィルタ２７２の下側、および本体２７１の側面（壁面）の径が徐々に小さくなる部分に配置されたフィルタ２７２の下側に、水受部２７３ａ，２７３ｂを有する。この水受部２７３ａ，２７３ｂは、回収管２７４を介してスラリータンク２６１に接続されている。水受部２７３ａ，２７３ｂは、フィルタ２７２によって分離・排出される排出水１０６を回収する。そして、回収管２７４は、水受部２７３ａ，２７３ｂに回収された排出水１０６を、スラリータンク２６１に流す。
【００３４】
また、スラグ貯蔵タンク２７は、径が徐々に小さくなった下端に、排出口２７５を有している。排出口２７５は、スラグ貯蔵タンク２７に貯蔵されている水砕スラグ１０３の排出の実行、停止を制御する。排出口２７５から排出された水砕スラグ１０３は、直下に待機している搬送車両４０に排出される。なお、搬送車両４０は、スラグ排出システム２０から排出された水砕スラグ１０３を所定の位置まで運ぶ車両である。搬送車両４０としては、トラックを用いることができる。なお、本実施の形態では、水砕スラグ１０３を搬送車両４０に排出する構成としたが、これに限定されず、種々の対象に排出することができる。
【００３５】
スラグ排出システム２０は、以上のような構成であり、ガス化炉３０の底部で生成された溶融スラグ１０１をスラグ冷却水１０２で冷却することで水砕スラグ１０３としてスラグホッパ２２で回収する。そして、スラグ排出システム２０は、スラグホッパ２２の下端の開閉弁２３から排出された水砕スラグ１０３をスラグ冷却水１０２と共にスラグロックホッパ２４に一時的に貯留する。さらに、スラグ排出システム２０は、スラグロックホッパ２４に貯留した水砕スラグ１０３をスラグ溜２５のスラグ溜タンク２５ａに所定時間毎に所定量落下させ、スラグ溜タンク２５ａに設置したスラグコンベア２５ｂでスラリータンク２６１に搬送する。また、スラグ排出システム２０は、スラリータンク２６１に貯留された水砕スラグ１０３をスラリー水１０４によりスラリー１０５とし、スラリー配管２６２とスラリーポンプ２６３とによりスラグ貯蔵タンク２７に圧送する。また、スラグ排出システム２０は、スラグ貯蔵タンク２７に水砕スラグ１０３と共に圧送されたスラリー水１０４を、フィルタ２７２から排出し、水受部２７３ａ，２７３ｂで排出水１０６として回収する。水受部２７３ａ，２７３ｂで回収された排出水１０６は、回収管２７４を介してスラリータンク２６１に流され、再度スラリー水１０４として再利用される。また、液位調整手段２６４は、スラリータンク２６１の液位を一定範囲に維持する。
【００３６】
このようなスラグ排出システム２０において、スラリー配管２６２にスラリー１０５を圧送中、例えば、スラリーポンプ２６３でのシール部の破損や、インペラの一部破損などの機械的要因、またはスラリーポンプ２６３のモータに供給される電圧が低下してモータ回転数が低下するなどの電気的要因によって圧力が低下する場合がある。このような場合、スラリー配管２６２内でスラリー１０５がスラリー水１０４と水砕スラグ１０３とに分離して水砕スラグ１０３が堆積し、この堆積した水砕スラグ１０３によってスラリー配管２６２が閉塞するおそれがある。スラリー配管２６２に閉塞が生じると、これを除去するためにスラグ排出システム２０を停止することとなり、場合によってはスラグ排出システム２０が設けられたガス化炉３０（石炭ガス化複合発電設備）を停止しなければならないことにもなる。
【００３７】
このため、本実施の形態では、スラリー配管２６２の所定位置において、当該スラリー配管２６２内の状態を検知するスラリー配管監視装置を設置している。
【００３８】
［実施の形態１］
図２は、実施の形態１に係るスラリー配管監視装置の概略図であり、図３は、図２のＡ−Ａ断面図であり、図４−１および図４−２は、超音波の伝搬状態を示す概略図である。
【００３９】
図２に示すように、スラリー配管監視装置は、超音波送受波器１を有する。超音波送受波器１は、超音波送波部１１と超音波受波部１２とで構成される。超音波送波部１１は、超音波を発生し送波するものである。超音波受波部１２は、超音波を受波するものである。この超音波送受波器１は、スラリー配管２６２の所定位置において、スラリー配管２６２の外壁面に設けられ、スラリー配管２６２を通過してスラリー１０５の流れに交差する超音波を送受波するように、超音波送波部１１と超音波受波部１２とが対向して配置されている。
【００４０】
ここで、スラリー配管２６２の所定位置とは、スラリー１０５を圧送するスラリー配管２６２内の圧力が低下した場合に、スラリー水１０４から分離した水砕スラグ１０３が重力によりスラリー配管２６２内で堆積し易いと想定される部分を言い、例えば、図２に示すように、スラリー配管２６２が水平に配置された部分や、スラリー配管２６２が曲がっている部分（特に上方に曲がっている部分）などがある。
【００４１】
また、スラリー配管監視装置は、図３に示すように、監視部２と表示部３とを有する。監視部２は、超音波送波部１１によって発生した超音波と、超音波受波部１２によって受波した超音波とから、超音波送波部１１と超音波受波部１２との間で送受波した超音波の受波振幅を検出する。また、監視部２は、スラリー配管２６２にスラリー１０５が圧送されている通常時（水砕スラグ１０３が堆積していない状態）での前記受波振幅のデータが予め記憶されている。そして、監視部２は、記憶している受波振幅と、超音波受波部１２で受波した超音波の受波振幅とを比較し、相互の受波振幅に差がある場合、この差に応じてスラリー配管２６２内の状態を判定する。また、監視部２は、スラリー配管２６２内の状態の判定結果を表示部３に表示する。
【００４２】
監視部２におけるスラリー配管２６２内の状態の判定について説明する。例えば、図４−１において、実線は、スラリー配管２６２にスラリー１０５が圧送されている通常時での超音波であって、監視部２に予め記憶されている超音波の波形を示す。また、破線は、通常時に対して受波振幅が大きい場合の超音波の波形を示す。また、二点鎖線は、通常時に対して受波振幅が小さい場合の超音波の波形を示す。すなわち、監視部２は、通常時の超音波の振幅ｙ０を基準とし、破線で示すように、基準の振幅ｙ０と比較して小さい振幅ｙ１であれば、通常時に対して超音波を減衰させる異物が存在する、すなわち水砕スラグ１０３が堆積していると判定する。一方、監視部２は、二点鎖線で示すように、基準の振幅ｙ０と比較して大きい振幅ｙ２であれば、通常時に対して超音波を減衰させる異物が存在せず超音波の伝搬に影響を与えるものが減少した、すなわち水砕スラグ１０３がスラリー配管２６２の内壁面に接触した摩擦によって当該内壁面が削れたと判定する。
【００４３】
なお、監視部２は、上記振幅ｙ１，ｙ２の増減の度合い、すなわち受波振幅の増減値が、スラリー配管２６２の状態（スラリー配管２６２の外径寸法および内径寸法）に合わせたデータとして予め記憶されていることにより、振幅ｙ１，ｙ２の増減の度合いに応じ、水砕スラグ１０３の堆積度合いや、スラリー配管２６２の壁厚の減少度合いを判定することが可能である。
【００４４】
表示部３は、判定結果を、文字、記号、色など、オペレータが見て識別できる情報として表示するものである。なお、図には明示しないが、表示部３に加え、アラームや音声により判定結果を知らせる報知部を設けてもよい。
【００４５】
このように、本実施の形態のスラリー配管監視装置は、スラリー水（液体）１０４と水砕スラグ（固体）１０３とが混濁したスラリー１０５を圧送するスラリー配管２６２の所定位置に、スラリー配管２６２内に超音波を送波すると共に当該超音波を受波する超音波送受波器１を設け、当該超音波送受波器１により送受波する超音波の受波振幅（伝搬状態）に応じてスラリー配管２６２内の状態を検知する。
【００４６】
このスラリー配管監視装置によれば、スラリー１０５を圧送するスラリー配管２６２内の状態を監視することが可能である。このため、スラリー配管２６２が閉塞したり、亀裂が生じたりする以前に、スラリー配管２６２の清掃や補修を行うことが可能になる。すなわち、スラリー配管２６２が閉塞したり、亀裂が生じたりした場合には、このスラリー配管監視装置が適用されたシステム（例えば、上述したスラグ排出システム）を停止しなければならないことがあるが、そのような事態を回避し、当該システムへの影響を低減することが可能になる。
【００４７】
図５は、実施の形態１に係るスラリー配管監視装置の他の例を示す概略図である。上述したスラリー配管監視装置は、超音波送受波器１として、スラリー配管２６２を通過してスラリー１０５の流れに交差する超音波を送受波するように、超音波送波部１１と超音波受波部１２とが対向して配置されている構成について説明した。その他の形態として、図５に示すように、超音波送受波器１は、超音波送波部１１と超音波受波部１２とを一体に備え、超音波送波部１１により送波してスラリー配管２６２内で反射した超音波を超音波受波部１２で受波する。
【００４８】
この場合、監視部２は、超音波送波部１１によって発生した超音波と、超音波受波部１２によって受波した超音波とから、超音波送波部１１と超音波受波部１２との間で送受波した超音波の伝搬時間（伝搬状態）を検出する。また、監視部２は、スラリー配管２６２にスラリー１０５が圧送されている通常時（水砕スラグ１０３が堆積していない状態）での前記伝搬時間のデータが予め記憶されている。そして、監視部２は、記憶している伝搬時間と、超音波受波部１２で受波した超音波の伝搬時間とを比較し、相互の伝搬時間に差がある場合、この差に応じてスラリー配管２６２内の状態を判定する。また、監視部２は、スラリー配管２６２内の状態の判定結果を表示部３に表示する。
【００４９】
監視部２におけるスラリー配管２６２内の状態の判定について説明する。例えば、図４−２に示すように、実線は、スラリー配管２６２にスラリー１０５が圧送されている通常時での超音波であって、監視部２に予め記憶されている超音波の波形を示す。また、破線は、通常時に対して伝搬時間が遅い場合の超音波の波形を示す。また、二点鎖線は、通常時に対して伝搬時間が早い場合の超音波の波形を示す。すなわち、監視部２は、二点鎖線で示すように、基準の伝搬時間ｔ０と比較して早い伝搬時間ｔ２であれば、超音波が伝搬する距離が短くなった、すなわち水砕スラグ１０３が堆積していると判定する。そして、監視部２は、基準の伝搬時間ｔ０を超える伝搬時間ｔ１の場合に、超音波の伝搬時間が遅くなっていることから、超音波が伝搬する距離が長くなった、すなわち水砕スラグ１０３がスラリー配管２６２の内壁面に接触した摩擦によって当該内壁面が削れたと判定する。
【００５０】
なお、監視部２は、上記振幅ｙ１，ｙ２の増減の度合い、すなわち伝搬時間の増減値が、スラリー配管２６２内の状態に合わせたデータとして予め記憶されていることにより、振幅ｙ１，ｙ２の増減の度合いに応じ、水砕スラグ１０３の堆積度合いや、スラリー配管２６２の壁厚の減少度合いを判定することが可能である。
【００５１】
このように、図５に示すスラリー配管監視装置によれば、スラリー１０５を圧送するスラリー配管２６２内の状態を監視することが可能である。このため、スラリー配管２６２が閉塞したり、亀裂が生じたりする以前に、スラリー配管２６２の清掃や補修を行うことが可能になる。すなわち、スラリー配管２６２が閉塞したり、亀裂が生じたりした場合には、このスラリー配管監視装置が適用されたシステム（例えば、上述したスラグ排出システム）を停止しなければならないことがあるが、そのような事態を回避し、当該システムへの影響を低減することが可能になる。しかも、図５に示すスラリー配管監視装置によれば、超音波送受波器１が、超音波送波部１１と超音波受波部１２とを一体に備えていることから、超音波送受波器１のスラリー配管２６２への設置箇所が減少するため、超音波送受波器１の取り付けが容易になり、かつ超音波送受波器１の設置のスペース効率を向上することが可能になる。
【００５２】
［実施の形態２］
図６は、実施の形態２に係るスラリー配管監視装置の概略図であり、図７は、実施の形態２に係るスラリー配管監視装置の他の例を示す概略図である。なお、以下に説明する実施の形態２において、上述した実施の形態１と同等の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５３】
本実施の形態のスラリー配管監視装置は、複数（本実施の形態では３つ）の超音波送受波器１Ａ，１Ｂ，１Ｃが、スラリー配管２６２の同一断面内の高さの異なる位置において超音波を送受波する態様で設けられている。
【００５４】
図６に示すように、１つの超音波送受波器１Ａは、鉛直方向でスラリー配管２６２の管中心Ｓを超音波が通過する態様で、超音波送波部１１Ａと超音波受波部１２Ａとが対向して配置されている。もう１つの超音波送受波器１Ｂは、超音波送受波器１Ａと同一断面内で、斜め方向（例えば、４５度）でスラリー配管２６２の管中心Ｓを超音波が通過する態様で、超音波送波部１１Ｂと超音波受波部１２Ｂとが対向して配置されている。また、もう１つの超音波送受波器１Ｃは、超音波送受波器１Ａ，１Ｂと同一断面内で、水平方向でスラリー配管２６２の管中心Ｓを超音波が通過する態様で、超音波送波部１１Ｃと超音波受波部１２Ｃとが対向して配置されている。
【００５５】
各超音波送受波器１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、図には明示しないが、監視部２に接続されている。監視部２は、それぞれの超音波送受波器１Ａ，１Ｂ，１Ｃについて、上述したようにスラリー配管２６２内の状態を判定し、その判定結果を表示部３に表示する。
【００５６】
すなわち、超音波送受波器１Ａによりスラリー配管２６２の底部で堆積した水砕スラグ１０３ａの有無を検出する。また、超音波送受波器１Ａ，１Ｂによりスラリー配管２６２の底から３０％を超えて堆積した水砕スラグ１０３ｂを検出する。また、超音波送受波器１Ａ，１Ｂ，１Ｃによりスラリー配管２６２の底から５０％を超えて堆積した水砕スラグ１０３ｃを検出する。
【００５７】
また、図７に示すように、１つの超音波送受波器１Ａは、水平方向でスラリー配管２６２の底部近傍を超音波が通過する態様で、超音波送波部１１Ａと超音波受波部１２Ａとが対向して配置されている。もう１つの超音波送受波器１Ｂは、超音波送受波器１Ａと同一断面内で、水平方向でスラリー配管２６２の高さ方向の中央を超音波が通過する態様で、超音波送波部１１Ｂと超音波受波部１２Ｂとが対向して配置されている。また、もう１つの超音波送受波器１Ｃは、超音波送受波器１Ａ，１Ｂと同一断面内で、水平方向でスラリー配管２６２の上部近傍を超音波が通過する態様で、超音波送波部１１Ｃと超音波受波部１２Ｃとが対向して配置されている。
【００５８】
各超音波送受波器１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、図には明示しないが、監視部２に接続されている。監視部２は、それぞれの超音波送受波器１Ａ，１Ｂ，１Ｃについて、上述したようにスラリー配管２６２内の状態を判定し、その判定結果を表示部３に表示する。
【００５９】
すなわち、超音波送受波器１Ａによりスラリー配管２６２の底部で堆積した水砕スラグ１０３ａの有無を検出する。また、超音波送受波器１Ａ，１Ｂによりスラリー配管２６２の底から５０％を超えて堆積した水砕スラグ１０３ｂを検出する。また、超音波送受波器１Ａ，１Ｂ，１Ｃによりスラリー配管２６２の底から８０％を超えて堆積した水砕スラグ１０３ｃを検出する。
【００６０】
このように、本実施の形態のスラリー配管監視装置によれば、複数（本実施の形態では３つ）の超音波送受波器１Ａ，１Ｂ，１Ｃが、スラリー配管２６２の同一断面内の高さの異なる位置において超音波を送受波する態様で設けられていることにより、スラリー配管２６２の同一断面内の異なる高さでスラリー配管２６２内の状態を監視することが可能である。この結果、水砕スラグ１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃの堆積状態を検知することが可能になる。
【００６１】
なお、上述した実施の形態２において、各超音波送受波器１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、図５で示すように、超音波送波部１１と超音波受波部１２とが一体とされた構成であってもよい。
【００６２】
［実施の形態３］
図８は、実施の形態３に係るスラリー配管監視装置の概略図である。なお、以下に説明する実施の形態３において、上述した実施の形態１および実施の形態２と同等の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６３】
図８に示すように、本実施の形態のスラリー配管監視装置は、超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）が取り付けられる取付座４を備えている。
【００６４】
取付座４は、スラリー配管２６２の外周面２６２ａに連続して設けられている。スラリー配管２６２の外周面２６２ａに連続して設けられているとは、取付座４が、スラリー配管２６２の外周面２６２ａに一致する形状の固定面４ａを有し、当該固定面４ａがスラリー配管２６２の外周面２６２ａに接触して固定されていることを示す。また、スラリー配管２６２の外周面２６２ａに連続して設けられているとは、取付座４が、スラリー配管２６２の外周面２６２ａの一部をなして突出形成されていることも示す。
【００６５】
また、取付座４は、取付面４ｂを有している。取付面４ｂは、超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）が超音波を送受波する方向（図８に一点鎖線で示す）に直交して設けられ、超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）が取り付けられる。
【００６６】
このように、本実施の形態のスラリー配管監視装置によれば、スラリー配管２６２の外周面２６２ａに連続して設けられ、超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）が超音波を送受波する方向に直交して設けられて超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）が取り付けられる取付面４ｂを有する取付座４を備えることにより、超音波の受波感度がより良い位置に超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を容易に取り付けることが可能になる。
【００６７】
［実施の形態４］
図９は、実施の形態４に係るスラリー配管監視装置の概略図である。なお、以下に説明する実施の形態４において、上述した実施の形態１および実施の形態２と同等の構成には、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６８】
図９に示すように、本実施の形態のスラリー配管監視装置は、超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）が取り付けられる取付部５を備えている。
【００６９】
取付部５は、スラリー配管２６２の外周面２６２ａに連続して設けられている。スラリー配管２６２の外周面２６２ａに連続して設けられているとは、取付部５が、スラリー配管２６２の外周面２６２ａに接触して溶接などにより固定されていることを示す。また、スラリー配管２６２の外周面２６２ａに連続して設けられているとは、取付部５が、スラリー配管２６２の外周面２６２ａの一部をなして突出形成されていることも示す。
【００７０】
また、取付部５は、挿入穴５ａと、貫通部５ｂ、栓部材５ｃとを有している。挿入穴５ａは、超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）が超音波を送受波する方向（図９に一点鎖線で示す）に挿入されて取り付けられるものである。この挿入穴５ａは、取付部５がスラリー配管２６２の外周面２６２ａに接触して溶接などで固定されている場合、取付部５を貫通して設けられている。なお、取付部５がスラリー配管２６２の外周面２６２ａに接触して溶接などで固定されている場合、挿入穴５ａのスラリー配管２６２側の開口は、溶接などにより密閉される。また、挿入穴５ａは、取付部５がスラリー配管２６２の外周面２６２ａの一部をなして突出形成されている場合、スラリー配管２６２を貫通しないように有底に形成されている。
【００７１】
超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）は、挿入穴５ａにパッキン（図示せず）を介して挿入され、これにより挿入穴５ａに取り付けられると共に、挿入穴５ａを閉塞する。挿入穴５ａに超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を取り付ける構成は、本実施の形態では、図９（ａ）に示すように、挿入穴５ａに雌ネジ部５ｄを設け、当該雌ネジ部５ｄに螺合する雄ネジ部５ｅを超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）に設けている。なお、図には明示しないが、雌ネジ部５ｄおよび雄ネジ部５ｅの構成以外に、嵌め込みにより挿入穴５ａに超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を取り付けてもよい。
【００７２】
貫通部５ｂは、取付部５の側部において、挿入穴５ａの内外に貫通して設けられている。栓部材５ｃは、貫通部５ｂを閉塞するものである。栓部材５ｃは、貫通部５ｂにパッキン（図示せず）を介して挿入され、これにより貫通部５ｂを閉塞する。貫通部５ｂに栓部材５ｃを挿入する構成は、嵌め込み、またはねじ込みなどがある。
【００７３】
上述した取付部５は、栓部材５ｃを外した状態で、図９（ｂ）に示すように、挿入穴５ａに充填液５ｆ（例えば、粘性を有する油など）を注入し、この充填液５ｆが注入された挿入穴５ａに超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を挿入する。すると、貫通部５ｂを介して挿入穴５ａが空気抜きされる。この空気抜きされた状態で、栓部材５ｃにより貫通部５ｂを閉塞することで、超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を挿入した挿入穴５ａ内に充填液５ｆを充填させる。
【００７４】
このように、本実施の形態のスラリー配管監視装置は、スラリー配管２６２の外周面２６２ａに連続して設けられ、超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）が超音波を送受波する方向に挿入される挿入穴５ａと、挿入穴５ａの内外に貫通する貫通部５ｂと、貫通部５ｂを閉塞する栓部材５ｃと、を有した取付部５を備え、充填液５ｆを注入した挿入穴５ａに超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を挿入して貫通部５ｂより空気抜きし、栓部材５ｃにより貫通部５ｂを閉塞することで、超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）を挿入した挿入穴５ａ内に充填液５ｆを充填させる。
【００７５】
このスラリー配管監視装置によれば、スラリー配管２６２側と超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）との間に充填された充填液５ｆによって、スラリー配管２６２側と超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）との接触面積を十分に確保することで、超音波送受波器１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）の送受波が良好となるので、監視部２での超音波の送受波感度を向上することが可能になる。
【００７６】
ところで、上述した各実施の形態のスラリー配管監視装置においては、液体と固体とが混濁するスラリーをスラリー配管に圧送するスラリー搬送設備（例えば、図１に示すスラリー搬送部２６）に適用される。また、上述した各実施の形態のスラリー配管監視装置が適用されるスラリー搬送設備は、上述したスラリー搬送部２６に限らず、例えば、火力発電所においてボイラから排出される石炭灰、ボトムアッシュ、またはフライアッシュが液体に混濁したスラリーを搬送するスラリー搬送設備や、工事現場において土砂が液体に混濁したスラリーを搬送するスラリー搬送設備や、下水処理時において汚泥が液体に混濁したスラリーを搬送するスラリー搬送設備がある。
【００７７】
このように、液体と固体とが混濁したスラリーをスラリー配管２６２に圧送するスラリー搬送設備において、スラリー配管２６２に、各実施の形態のいずれか一つに記載のスラリー配管監視装置を適用する。
【００７８】
このスラリー搬送設備によれば、スラリー１０５を圧送するスラリー配管２６２内の状態を監視することで、スラリー配管２６２が閉塞したり、亀裂が生じたりする以前に、スラリー配管２６２の清掃や補修を行うことが可能になる。すなわち、スラリー配管２６２が閉塞したり、亀裂が生じたりした場合には、スラリー搬送設備や、当該スラリー搬送設備が適用された設備を停止しなければならないことがあるが、そのような事態を回避し、当該設備での影響を低減することが可能になる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
以上のように、本発明に係るスラリー配管監視装置およびスラリー搬送設備は、液体と固体とが混濁したスラリーを圧送するスラリー配管内の状態を監視することに適している。
【符号の説明】
【００８０】
１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）  超音波送受波器
１１（１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ）  超音波送波部
１２（１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ）  超音波受波部
２  監視部
３  表示部
４  取付座
４ａ  固定面
４ｂ  取付面
５  取付部
５ａ  挿入穴
５ｂ  貫通部
５ｃ  栓部材
５ｄ  雌ネジ部
５ｅ  雄ネジ部
５ｆ  充填液
２６  スラリー搬送部（スラリー搬送設備）
２６１  スラリータンク
２６２  スラリー配管
２６２ａ  外周面
２６３  スラリーポンプ
１０３（１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）  水砕スラグ
１０５  スラリー
Ｓ  管中心
ｙ０，ｙ１，ｙ２  超音波の振幅
【図１】
2012108002.tif 000003
【図２】
2012108002.tif 000004
【図３】
2012108002.tif 000005
【図４−１】
2012108002.tif 000006
【図４−２】
2012108002.tif 000007
【図５】
2012108002.tif 000008
【図６】
2012108002.tif 000009
【図７】
2012108002.tif 000010
【図８】
2012108002.tif 000011
【図９】
2012108002.tif 000012