JP2014149185A - Wastage measuring apparatus and wastage measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、減肉測定装置及び減肉測定方法に関するものである。 The present invention relates to a thinning measuring apparatus and a thinning measuring method.
従来、火力ボイラにおいて燃焼ガスに曝される配管の減肉の内訳は、腐食および摩耗によるものであるが、摩耗の割合は少なく、モニタリングは腐食による減肉を測定することで問題を生じていなかった。
このような火力ボイラでは、火力ボイラの系外に取り出したガスでプローブを腐食させ、プローブの肉厚を測定することで実機のモニタリングが実施されている。このようなモニタリング方法の一例として、特許文献1には、炉壁管から反応器内に炉内のガスを導入するとともに、金属製試料の両端に定電流を流し、その電圧変化を測定することにより、炉壁管の腐食発生の有無及びその速度を測定するモニタリング方法が記載されている。
Conventionally, the breakdown of pipe thinning exposed to combustion gas in thermal boilers is due to corrosion and wear, but the rate of wear is small, and monitoring does not cause problems by measuring the thinning due to corrosion. It was.
In such a thermal boiler, the actual machine is monitored by corroding the probe with the gas taken out of the thermal boiler and measuring the thickness of the probe. As an example of such a monitoring method,
また、酸化剤を用いて炭素含有燃料をガス化させるガス化炉、及びガス化炉によって生成されたガスを燃焼させた燃焼ガスによって駆動するガスタービンを備えるガス化発電プラント(以下「IGCCプラント」という。)が知られている。このIGCCプラントにおけるガス化炉で生成されたガスが流通する生成ガス配管では、未燃分等の固形物(チャー)の量が従来の火力ボイラに比べ多い。このため、IGCCプラントの運転中、図11に示されるように下記の状態I及び状態IIを周期的に繰返しながら生成ガス配管の減肉が進行する。 Further, a gasification power plant (hereinafter referred to as “IGCC plant”) including a gasification furnace that gasifies a carbon-containing fuel using an oxidant, and a gas turbine that is driven by combustion gas obtained by burning gas generated by the gasification furnace. Is known). In the generated gas piping through which the gas generated in the gasification furnace in this IGCC plant flows, the amount of solid matter (char) such as unburned matter is larger than that in a conventional thermal boiler. For this reason, during the operation of the IGCC plant, as shown in FIG. 11, the thickness reduction of the product gas piping proceeds while periodically repeating the following state I and state II.
・状態I:配管表面にチャーが付着して配管表面がコーティングされるため、腐食性ガス(H2S)による腐食のみで減肉が進行
・状態II:配管表面に付着したチャーが剥離し、配管表面が露わになり灰分による摩耗と腐食性ガスによる腐食の重畳による減肉が進行
状態IIは、摩耗と腐食の重畳によって減肉するため、状態Iに比べ減肉速度が大きくなることが問題となる。
・ State I: Char adheres to the pipe surface and the pipe surface is coated, so thinning proceeds only by corrosion with corrosive gas (H 2 S). ・ State II: Char attached to the pipe surface peels off. The pipe surface is exposed and thinning is progressing due to superposition of wear due to ash and corrosion due to corrosive gas. In state II, the thickness is reduced due to superposition of wear and corrosion. It becomes a problem.
火力ボイラに適用されている特許文献1に記載のモニタリング手法では、フィルタで固形分を除去した後、プローブにガスを供給しているため、実機における減肉要素のうち磨耗成分が失われている。火力ボイラでは、固形分が少ないため、配管の磨耗に対する固形分の影響を無視できるため、特許文献1に記載されているモニタリング手法は、このような方法を用いている。
しかしながら、上述したようにIGCCプラントでは未燃分の固形物の量が従来の火力ボイラよりも多い。このため、特許文献1に記載のモニタリング手法をIGCCプラントに適用した場合、フィルタで固形分を除去することによって、生成ガス配管の減肉を過小評価することとなり、生成ガス配管に漏洩等の問題が生じる可能性がある。また、IGCCプラントにおける減肉の進行態様は、図11に示したように、火力ボイラとは異なる。
In the monitoring method described in
However, as described above, the amount of unburned solids in the IGCC plant is larger than that in a conventional thermal power boiler. For this reason, when the monitoring method described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ガス化炉で生成されたガスが流通する生成ガス配管の減肉を正確に把握できる、減肉測定装置及び減肉測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and a thinning measuring apparatus and a thinning measuring method capable of accurately grasping a thinning of a generated gas pipe through which a gas generated in a gasification furnace flows. The purpose is to provide.
上記課題を解決するために、本発明の減肉測定装置及び減肉測定方法は以下の手段を採用する。 In order to solve the above problems, the thinning measuring apparatus and thinning measuring method of the present invention employ the following means.
本発明の第一態様に係る減肉測定装置は、炭素含有燃料をガス化するガス化炉によって生成されたガスが流通する生成ガス配管の減肉状態を測定する減肉測定装置であって、前記ガスの流れる方向と平行に前記生成ガス配管に配置された第1部材と、前記ガスの流れる方向と交差するように前記生成ガス配管に配置された第2部材と、前記第1部材及び前記第2部材の電気抵抗値の変化を測定する電気抵抗値測定手段と、前記電気抵抗値測定手段によって測定された電気抵抗値の時間変化に基づいて、前記生成ガス配管の減肉状態を判定する判定手段と、を備える。 The thinning measurement apparatus according to the first aspect of the present invention is a thinning measurement apparatus that measures a thinning state of a product gas pipe through which a gas generated by a gasification furnace that gasifies a carbon-containing fuel flows, A first member disposed in the product gas pipe in parallel with the gas flow direction; a second member disposed in the product gas pipe so as to intersect the gas flow direction; the first member; Based on the electrical resistance value measuring means for measuring the change in the electrical resistance value of the second member and the temporal change in the electrical resistance value measured by the electrical resistance value measuring means, the thinning state of the product gas pipe is determined. Determining means.
本構成に係る減肉測定装置は、ガス化炉によって生成されたガスが流通する生成ガス配管の減肉状態を測定する。 The thinning measuring apparatus according to this configuration measures the thinning state of the generated gas pipe through which the gas generated by the gasification furnace flows.
本構成は、ガスの流れる方向と平行に生成ガス配管に第1部材が配置される。第1部材は、生成ガス配管に配置されるため、生成ガス配管を流通するガスの影響を受け、ガス化炉から排出される灰分による磨耗や腐食性ガスによる腐食の影響を受けて生成ガス配管と同様に減肉される。より具体的には、第1部材は、ガスの流れる方向と平行に配置されるため、ガス化炉から排出されるチャーが付着し、表面をコーティングする。チャーが付着すると摩耗による減肉が行われず、腐食による減肉のみが生じる。一方、チャーが剥離すると摩耗と腐食による減肉が生じる。この現象は、生成ガス配管の表面で起きている現象と同様である。
また、第2部材は、ガスの流れる方向と交差するように生成ガス配管に配置される。第2部材は、ガスの流れる方向と交差するように配置されるため、流れに対する抵抗が大きく、チャーの付着は生じ難く、常に摩耗と腐食による減肉が生じる。すなわち、第2部材は、第1部材に比べて減肉が強く表れる。
In this configuration, the first member is disposed in the product gas pipe in parallel with the gas flow direction. Since the first member is arranged in the product gas pipe, the product gas pipe is affected by the gas flowing through the product gas pipe, and is affected by the abrasion caused by the ash discharged from the gasification furnace and the corrosion caused by the corrosive gas. It is thinned as well. More specifically, since the first member is arranged in parallel with the gas flow direction, the char discharged from the gasification furnace adheres and coats the surface. When char is attached, the metal is not reduced due to wear, but only due to corrosion. On the other hand, when the char peels off, thinning occurs due to wear and corrosion. This phenomenon is the same as that occurring on the surface of the product gas piping.
Further, the second member is arranged in the generated gas pipe so as to intersect the gas flow direction. Since the second member is arranged so as to intersect with the gas flow direction, the resistance to the flow is large, the char is hardly attached, and the wall thickness is always reduced due to wear and corrosion. That is, the thinning of the second member is stronger than that of the first member.
そして、第1部材及び第2部材の電気抵抗値の変化が、電気抵抗値測定手段によって測定される。第1部材及び第2部材の減肉が進み肉厚が薄くなるほど電気抵抗値は大きくなるので、電気抵抗値が測定されることによって第1部材及び第2部材の減肉状態が測定されることとなる。
さらに、判定手段によって、測定された電気抵抗値の時間変化に基づいて、生成ガス配管の減肉状態が判定される。すなわち、電気抵抗値の時間変化は減肉速度を示しており、判定手段によって生成ガス配管の減肉状態の時間変化が判定されることとなる。
And the change of the electrical resistance value of a 1st member and a 2nd member is measured by an electrical resistance value measurement means. Since the electrical resistance value increases as the thickness of the first member and the second member decreases and the thickness decreases, the thickness reduction state of the first member and the second member is measured by measuring the electrical resistance value. It becomes.
Furthermore, the thinning state of the product gas pipe is determined by the determination means based on the time change of the measured electric resistance value. That is, the time change of the electrical resistance value indicates the thinning rate, and the change in time of the thinned state of the product gas pipe is determined by the determination means.
このように、本構成は、生成ガス配管に第1部材及び第2部材を直接配置し、第1部材及び第2部材の減肉状態を電気抵抗値の時間変化で判定するので、生成ガス配管の減肉を正確に把握できる。 Thus, this structure arrange | positions a 1st member and a 2nd member directly in product gas piping, and since the thickness reduction state of a 1st member and a 2nd member is determined by the time change of an electrical resistance value, product gas piping It is possible to accurately grasp the thinning.
上記第一態様では、前記判定手段が、前記第1部材の電気抵抗値に基づく減肉速度及び前記第2部材の電気抵抗値に基づく減肉速度に基づいて、前記生成ガス配管の減肉量を算出して前記生成ガス配管の減肉状態を判定することが好ましい。 In the first aspect, the determination unit is configured to reduce the thickness of the product gas pipe based on the thickness reduction rate based on the electrical resistance value of the first member and the thickness reduction rate based on the electrical resistance value of the second member. Is preferably calculated to determine the thickness reduction state of the product gas pipe.
上記第一態様では、 第1部材の電気抵抗値からは、腐食のみによる減肉に応じた減肉速度を求めることができる。一方、第2部材の電気抵抗値からは、磨耗と腐食による減肉に応じた減肉速度、すなわち最も減肉が進行する場合の減肉速度を求めることができる。
本構成によれば、この2つの減肉速度を用いて、生成ガス配管の減肉の進行を模して減肉量を算出するので、生成ガス配管の減肉をより正確に把握できる。
In said 1st aspect, the thickness reduction rate according to the thickness reduction only by corrosion can be calculated | required from the electrical resistance value of a 1st member. On the other hand, from the electric resistance value of the second member, it is possible to obtain the thinning rate according to the thinning due to wear and corrosion, that is, the thinning rate when the thinning is most advanced.
According to this configuration, the thinning amount is calculated using the two thinning speeds by simulating the progress of the thinning of the product gas pipe, so that the thinning of the product gas pipe can be grasped more accurately.
本発明の第二態様に係る減肉測定方法は、炭素含有燃料をガス化するガス化炉によって生成されたガスが流通する生成ガス配管に備えられ、該生成ガス配管の減肉状態を測定する減肉測定方法であって、前記ガスの流れる方向と平行に前記生成ガス配管に配置された第1部材、及び前記ガスの流れる方向と交差するように前記生成ガス配管に配置された第2部材の電気抵抗値の変化を測定する第1工程と、測定した電気抵抗値の時間変化に基づいて、前記生成ガス配管の減肉状態を判定する第2工程と、を含む。 The thinning measurement method according to the second aspect of the present invention is provided in a production gas pipe through which a gas produced by a gasification furnace for gasifying a carbon-containing fuel flows, and measures a thinning state of the production gas pipe. A thinning measurement method, comprising: a first member disposed in the product gas pipe parallel to the gas flow direction; and a second member disposed in the product gas pipe so as to intersect the gas flow direction. A first step of measuring a change in the electrical resistance value, and a second step of determining a thinning state of the product gas pipe based on a temporal change in the measured electrical resistance value.
本発明によれば、ガス化炉で生成されたガスが流通する生成ガス配管の減肉を正確に把握できる、という優れた効果を有する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it has the outstanding effect that the thinning of the production | generation gas piping through which the gas produced | generated by the gasifier distribute | circulates can be grasped | ascertained correctly.
以下に、本発明に係る減肉測定装置及び減肉測定方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a thinning measuring apparatus and a thinning measuring method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本実施形態では、本発明を、酸化剤を用いて炭素含有燃料をガス化させる石炭ガス化炉、石炭ガス化炉によって生成されたガスを燃焼させた燃焼ガスによって駆動するガスタービン、及び蒸気タービンを備える石炭ガス化複合発電プラント(以下、「IGCCプラント」という。)に適用した場合について説明する。なお、酸化剤を一例として空気及び酸素とし、炭素含有燃料を一例として石炭とする。 In the present embodiment, the present invention is a coal gasification furnace that gasifies a carbon-containing fuel using an oxidant, a gas turbine that is driven by a combustion gas obtained by burning a gas generated by the coal gasification furnace, and a steam turbine. The case where it applies to a coal gasification combined cycle power plant (henceforth "IGCC plant") provided with this will be described. Note that the oxidizer is air and oxygen as an example, and the carbon-containing fuel is coal as an example.
図1は、本実施形態に係るIGCCプラント1の全体の概略構成を示した図である。
図1に示されるように、本実施形態に係るIGCCプラント1は、主として、石炭ガス化炉3、ガスタービン設備5、蒸気タービン設備7、及び排熱回収ボイラ(以下、「HRSG」という。)30を備えている。
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall schematic configuration of an
As shown in FIG. 1, the
石炭ガス化炉3の上流側には、石炭ガス化炉3に微粉炭を供給する石炭供給設備10が設けられている。この石炭供給設備10は、原料炭を粉砕して数μm〜数百μmの微粉炭とする粉砕機(図示せず)を備えており、この粉砕機によって粉砕された微粉炭が複数のホッパ11に貯留されるようになっている。
各ホッパ11に貯留された微粉炭は、一定流量ずつ空気分離設備(以下、「ASU」という。)15から供給される窒素ガス(N2)と共に石炭ガス化炉3に搬送される。ASU15は、空気から窒素ガス及び酸素ガスを分離し、石炭ガス化炉3へ供給する装置である。
A
The pulverized coal stored in each
石炭ガス化炉3は、下方から上方へガスが流されるように形成された石炭ガス化部3aと、石炭ガス化部3aの下流側に接続されて、上方から下方へガスが流されるように形成された熱交換部3bとを備えている。
石炭ガス化部3aには、下方から、コンバスタ13及びリダクタ14が設けられている。コンバスタ13は、微粉炭及びチャーの一部分を燃焼させ、残りは熱分解により揮発分(CO、H2、低級炭化水素)として放出させる部分である。コンバスタ13は、噴流床が採用されているが、流動床式や固定床式であってもよい。
The
The
コンバスタ13及びリダクタ14には、各々コンバスタバーナ13a及びリダクタバーナ14aが設けられており、コンバスタバーナ13a及びリダクタバーナ14aに対して石炭供給設備10から微粉炭が供給される。
コンバスタバーナ13aには、空気昇圧機17からの空気と共にASU15によって分離された酸素ガスが酸化剤として供給される。このようにコンバスタバーナ13aには酸素濃度が調整された空気が供給される。
The
The
リダクタ14では、コンバスタ13からの高温燃焼ガスによって微粉炭がガス化される。これにより、石炭からCOやH2等の気体燃料となる石炭ガス化ガスが生成される。石炭ガス化反応は、微粉炭及びチャー中の炭素が高温ガス中のCO2及びH2Oと反応してCOやH2を生成する吸熱反応である。
In the
石炭ガス化炉3は、空気圧縮機5cから供給される供給空気と石炭とを反応させて石炭ガス化ガスを生成する。具体的には、石炭ガス化炉3の熱交換部3bには、複数の熱交換器(図示略)が設置されており、リダクタ14から導かれるガスから顕熱を得て蒸気を発生させるようになっている。熱交換器において発生した蒸気は、主として、蒸気タービン7bの駆動用蒸気として用いられる。熱交換部3bを通過したガスは、生成ガス配管23を流通して除塵設備20に導かれる。この除塵設備20は、ポーラスフィルタを備えており、ポーラスフィルタを通過させることによってガスに混在するチャーを捕捉して回収する。捕捉されたチャーは、ポーラスフィルタに堆積してチャー層を形成している。チャー層には、ガスに含まれるNa分及びK分が凝縮し、結果的に除塵設備20においてNa分及びK分も除去される。
The
このように回収されたチャーは、石炭ガス化炉3のチャーバーナ21に返送されてリサイクルされる。なお、チャーと共にチャーバーナ21に返送されたNa分及びK分は、最終的に溶融した微粉炭の灰と共に石炭ガス化部3aの下方から排出される。溶融排出された灰は水で急冷、破砕されガラス状のスラグとなる。
The char collected in this way is returned to the
除塵設備20を通過したガスは、ガス精製設備22によって精製されて、燃料ガスとしてガスタービン設備5の燃焼器5aに送られる。
The gas that has passed through the dust removal equipment 20 is purified by the
ガスタービン設備5は、ガス化された燃料が燃焼させられる燃焼器5aと、燃焼ガスによって駆動されるガスタービン5bと、燃焼器5aに高圧空気を送り出す空気圧縮機5cとを備えている。ガスタービン5bと空気圧縮機5cとは同一の回転軸5dによって接続されている。空気圧縮機5cにおいて圧縮された空気は、抽気されて燃焼器5aとは別に、空気昇圧機17へも導かれるようになっている。
The
ガスタービン5bを通過した燃焼排ガスは、HRSG30に導かれる。
蒸気タービン設備7の蒸気タービン7bは、ガスタービン設備5と同じ回転軸5dに接続されており、いわゆる一軸式のコンバインドシステムとなっている。蒸気タービン7bには、石炭ガス化炉3及びHRSG30から高圧蒸気が供給される。なお、一軸式のコンバインドシステムに限らず、二軸式のコンバインドシステムであってもよい。
ガスタービン5b及び蒸気タービン7bによって駆動される回転軸5dから電気を出力する発電機9が、蒸気タービン設備7を挟んでガスタービン設備5の反対側に設けられている。なお、発電機9の配置位置については、この位置に限られず、回転軸5dから電気出力が得られるようであればどの位置であってもよい。
HRSG30は、ガスタービン5bからの燃焼排ガスによって蒸気を発生すると共に、燃焼排ガスを煙突31から大気に放出する。
The combustion exhaust gas that has passed through the
The
A generator 9 that outputs electricity from a
The
次に、上記構成の石炭ガス化炉3を適用したIGCCプラント1の動作について説明する。
原料炭は粉砕機(図示せず)で粉砕された後、ホッパ11に導かれて貯留される。ホッパ11に貯留された微粉炭は、ASU15において分離された窒素ガスと共に、リダクタバーナ14a及びコンバスタバーナ13aに供給される。さらに、チャーバーナ21には、除塵設備20において回収されたチャーが供給される。
Next, operation | movement of the
The raw coal is pulverized by a pulverizer (not shown) and then guided to the
コンバスタバーナ13aの燃焼用気体としては、ガスタービン設備5の空気圧縮機5cから抽気され、空気昇圧機17によってさらに昇圧された圧縮空気に、空気分離機15において分離された酸素ガスが添加されて使用される。コンバスタ13では、微粉炭及びチャーが燃焼用空気によって部分燃焼させられ、残部は揮発分(CO,H2,低級炭化水素)に熱分解させられる。
リダクタ14では、リダクタバーナ14aから供給された微粉炭及びコンバスタ13内で揮発分を放出したチャーが、コンバスタ13から上昇してきた高温ガスによりガス化され、COやH2等の可燃性ガスが生成される。
As the combustion gas of the
In the
リダクタ14を通過したガスは、石炭ガス化炉3の熱交換部3bを通過しつつ各熱交換器にその顕熱を与え、蒸気を発生させる。熱交換部3bで発生させた蒸気は、主として、蒸気タービン7bの駆動のために用いられる。
熱交換部3bを通過したガスは、生成ガス配管23を流通して除塵設備20に導かれ、チャーが回収される。ガス中のNa分及びK分は、ここで凝縮してチャーに取り込まれる。回収されたNa分及びK分を含むチャーは、石炭ガス化炉3に返送される。
The gas that has passed through the
The gas that has passed through the
除塵設備20を通過したガスは、ガスタービン設備5の燃焼器5aに導かれ、空気圧縮機5cから供給される圧縮空気と共に燃焼させられる。この燃焼ガスによってガスタービン5bが回転させられ、回転軸5dが駆動させられる。
The gas that has passed through the dust removal equipment 20 is guided to the
ガスタービン5bを通過した燃焼排ガスは、HRSG30に導かれ、この燃焼排ガスの顕熱を利用することによって蒸気が発生させられる。HRSG30において発生した蒸気は、主として、蒸気タービン7bの駆動のために用いられる。
蒸気タービン7bは、石炭ガス化炉3からの蒸気及びHRSG30からの蒸気によって回転させられ、ガスタービン設備5と同一の回転軸5dを駆動させる。回転軸5dの回転力は、発電機9によって電気出力に変換される。
The combustion exhaust gas that has passed through the
The
ここで、生成ガス配管23は、上述したように石炭ガス化炉3で生成されたガス(石炭ガス化ガス)と共に、チャーや腐食性ガスが流通するため、チャーによる摩耗や腐食性ガスによる腐食のために減肉する。
このため、本実施形態に係るIGCCプラント1は、生成ガス配管23の減肉状態を測定する減肉測定装置50(図9も参照)を備える。
Here, since the char and the corrosive gas circulate in the generated
For this reason, the
減肉測定装置50は、図2及び図7に示されるように平行プローブ52A及び傾斜プローブ52Bを備える。
As shown in FIGS. 2 and 7, the thinning measuring
図2に示される平行プローブ52Aは、ガスの流れる方向と平行に生成ガス配管23に配置される。なお、平行プローブ52Aは、一例として図3に示されるように平板であり、生成ガス配管23のフランジ53に、例えばボルトとナットによって取り付けられる。平行プローブ52Aは、電気抵抗値を測定可能とするために、端子54が取り付けられる。
The
平行プローブ52Aは、生成ガス配管23に配置されるため、生成ガス配管23を流通するガスの影響を受け、石炭ガス化炉3から排出される灰分による磨耗や腐食性ガスによる腐食の影響を受けて生成ガス配管23と同様に減肉される。より具体的には、平行プローブ52Aは、ガスの流れる方向と平行に配置されるため、石炭ガス化炉3から排出されるチャーが付着し、表面をコーティングする。チャーが付着すると摩耗による減肉が行われず、腐食による減肉のみが生じる。一方、チャーが剥離すると摩耗と腐食による減肉が生じる。この現象は、生成ガス配管23の表面で起きている現象と同様である。
Since the
磨耗や腐食により平行プローブ52Aの肉厚が薄くなるほど、すなわち平行プローブ52Aの減肉が進むほど、(1)式に示されるように電気抵抗値は大きくなる。(1)式において、Rは電気抵抗値、ρは平行プローブ52Aの電気抵抗率、Lは平行プローブ52Aの長さ、dは平行プローブ52Aの肉厚、wは平行プローブ52Aの幅である。
なお、平行プローブ52Aの電気抵抗率は既知であるので、図4のように電気抵抗値と肉厚の関係が求められる。
As the thickness of the
Since the electrical resistivity of the
また、平行プローブ52Aの材質は、生成ガス配管23に比べて腐食に対する感受性が高いこと、すなわち腐食速度が速い材質(例えば亜鉛)であることが好ましい。このため、図5に示されるように平行プローブ52Aの減肉速度と生成ガス配管23の減肉速度の関係は、予め実験等により求められている。
Further, the material of the
また、平行プローブ52Aは、図6(a)に示されるような全面の均一な減肉や図6(b)に示されるような軽微な表面の荒れを伴う全面の減肉において適用が可能である。しかし、平行プローブ52Aは、図6(c)に示されるような局部的に減肉する不均一な減肉に対しては適していない。測定される平行プローブ52Aの電気抵抗値は、肉厚の平均として現れるため、局部的な減肉と全面の減肉との区別を明確にすることが困難なためである。
このため、模擬の対象となる生成ガス配管23は、図6(c)に示されるような局部的な減肉が生じ難い必要がある。
Further, the
For this reason, the product gas piping 23 to be simulated needs to be resistant to local thinning as shown in FIG.
図7に示される傾斜プローブ52Bは、ガスの流れる方向と交差するように生成ガス配管23に配置される。なお、傾斜プローブ52Bは、一例として平板である。
なお、傾斜プローブ52Bは、平行プローブ52Aと同じ材質で形成されることが好ましい。また、傾斜プローブ52Bと平行プローブ52Aは、計測の条件が同じとなるように近接して生成ガス配管23に配置されることが好ましい。
The
The
傾斜プローブ52Bは、ガスの流れる方向と交差するように配置されるため、流れに対する抵抗が大きく、チャーの付着は生じ難いため、常に摩耗と腐食による減肉が生じる。すなわち、傾斜プローブ52Bは、第1部材に比べて減肉が強く表れる。
Since the
ここで、図8は、プローブとガスとの衝突角度θと減肉速度との関係を示したグラフである。図8における衝突角度θ=0°はガスの流れる方向と平行にプローブを配置した場合、すなわち平行プローブ52Aの配置角度と同じである。そして、衝突角度θが0°から所定値になるまで、減肉速度は衝突角度の増加と共に速くなり、衝突角度θが所定値を超えると減肉速度はそれまでに比べて遅くなる。
傾斜プローブ52Bの配置角度は、減肉速度が最も速くなる上記所定値であることが好ましい。また、平行プローブ52Aの減肉速度と傾斜プローブ52Bの減肉速度とは、k(k<1):1の関係がある。
Here, FIG. 8 is a graph showing the relationship between the collision angle θ between the probe and the gas and the thinning speed. The collision angle θ = 0 ° in FIG. 8 is the same as the arrangement angle of the
The arrangement angle of the
図9は、減肉測定装置50の電気的構成を示す機能ブロック図である。
減肉測定装置50は、電気抵抗値測定部56、減肉状態判定部58、及び報知部60を備える。減肉測定装置50は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等を含んで構成されている。そして、電気抵抗値測定部56及び減肉状態判定部58の各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをCPUがRAM等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。
FIG. 9 is a functional block diagram showing an electrical configuration of the thinning measuring
The thinning
電気抵抗値測定部56は、平行プローブ52A及び傾斜プローブ52Bの電気抵抗値を測定する。上述したように、平行プローブ52A及び傾斜プローブ52Bの肉厚が薄くなるほど、すなわち平行プローブ52A及び傾斜プローブ52Bの減肉が進むほど、電気抵抗値は大きくなる。
The electric resistance
減肉状態判定部58は、電気抵抗値測定部56によって測定された電気抵抗値の時間変化に基づいて、生成ガス配管23の減肉状態を判定する。
生成ガス配管23の減肉状態を判定するために減肉状態判定部58は、平行プローブ52A及び傾斜プローブ52Bの肉厚を求める。このために、減肉測定装置50は、平行プローブ52Aの電気抵抗値と肉厚の関係(図4参照)を示した電気抵抗値−肉厚データを予め記憶している。減肉状態判定部58は、電気抵抗値−肉厚データに基づいて平行プローブ52Aの電気抵抗値に応じた肉厚を求める。
The thinning
In order to determine the thinning state of the
さらに、減肉状態判定部58は、電気抵抗値に基づいて求めた肉厚の時間変化(時間微分値)から減肉速度を算出し、減肉速度から減肉量を算出する。なお、減肉状態判定部58は、プローブの減肉速度と生成ガス配管の減肉速度の関係(図5参照)に基づいて、減肉速度を算出する。
より具体的には、減肉状態判定部58は、平行プローブ52Aの電気抵抗値に基づく減肉速度及び傾斜プローブ52Bの電気抵抗値に基づく減肉速度に基づいて、生成ガス配管23の減肉量を算出する。
Further, the thinning
More specifically, the thinning
上述したように、平行プローブ52Aの電気抵抗値からは、腐食のみによる減肉に応じた減肉速度(図10における状態Iの減肉速度Ve)を求めることができる。しかし、最も減肉が進行する場合の減肉速度(図10における状態IIの最も速い減肉速度Vc)は、瞬間値であるため、平行プローブ52Aから求めることは困難である。
As described above, from the electrical resistance value of the
一方、図10に示されるように、傾斜プローブ52Bの減肉速度は一定である。傾斜プローブ52Bには、チャーの付着及び剥離が生じず、常に磨耗と腐食による減肉が生じるためである。このため、傾斜プローブ52Bの電気抵抗値から、平行プローブ52Aで正確に求めることができない、最も減肉が進行する場合の減肉速度を正確に求めることができる。
なお、平行プローブ52Aの減肉速度と傾斜プローブ52Bの減肉速度との関係は、k(k<1):1であるため、傾斜プローブ52Bの電気抵抗値から求められた減肉速度は、kで乗算されて減肉速度Vcとされる。
On the other hand, as shown in FIG. 10, the thinning speed of the
In addition, since the relationship between the thinning speed of the
減肉状態判定部58は、この2つの減肉速度Ve,Vcを用いて、生成ガス配管23の減肉の進行を模して減肉量を算出するので、生成ガス配管23の減肉をより正確に把握できる。
下記(2)式は、減肉量を算出するための算出式である。
The following formula (2) is a calculation formula for calculating the thinning amount.
減肉速度Veは時間変化を伴っているため、減肉速度Veの一例として状態Iにおける平均値が用いられる。
本実施形態に係る状態IIは、減肉速度が減肉速度Vcの半分の速度となったタイミングが状態IIの終了タイミング(状態Iの開始タイミング)とされる。しかし、これに限らず、減肉速度が減肉速度Vcの4分の1の速度となったタイミングが状態IIの終了タイミングとされる等、実機にあわせて、状態IIの終了タイミングが定められてもよい。
Since the thinning speed V e is accompanied by a time change, the average value in the state I is used as an example of the thinning speed V e .
Condition II of this embodiment, the timing at which the thinning rate becomes half the speed of the thinning rate V c is the end timing of the state II (start timing of the state I). However, the present invention is not limited to this, and the end timing of state II is determined in accordance with the actual machine, for example, the timing at which the thinning speed becomes a quarter of the thinning speed Vc is the end timing of state II. May be.
そして、減肉状態判定部58は、算出した減肉量が予め定められた所定値以上となった場合に、生成ガス配管23の減肉が点検又は交換を要するほど進行していると判定し、報知部60に報知させる。
本実施形態に係る報知部60は、生成ガス配管23の減肉状態を画像で表示するモニタであるが、これに限らず、音声で報知するスピーカーや紙等に印字することによって報知する印刷装置であってもよい。
Then, the thinning
The
以上説明したように、本実施形態に係る減肉測定装置50は、石炭ガス化炉3によって生成されたガスが流通する生成ガス配管23の減肉状態を測定する。そして、減肉測定装置50は、ガスの流れる方向と平行に生成ガス配管23に配置された平行プローブ52Aと、ガスの流れる方向と交差するように生成ガス配管23に配置された傾斜プローブ52Bと、平行プローブ52A及び傾斜プローブ52Bの電気抵抗値の変化を測定する電気抵抗値測定部56と、測定された電気抵抗値の時間変化に基づいて、生成ガス配管23の減肉状態を判定する減肉状態判定部58と、を備える。
従って、本実施形態に係る減肉測定装置50は、生成ガス配管23に平行プローブ52A及び傾斜プローブ52Bを直接配置し、平行プローブ52A及び傾斜プローブ52Bの減肉状態を電気抵抗値の時間変化で判定するので、生成ガス配管23の減肉を正確に把握できる。
As described above, the thinning measuring
Accordingly, the thinning measuring
以上、本発明を、上記実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。 As mentioned above, although this invention was demonstrated using the said embodiment, the technical scope of this invention is not limited to the range as described in the said embodiment. Various changes or improvements can be added to the above-described embodiment without departing from the gist of the invention, and embodiments to which the changes or improvements are added are also included in the technical scope of the present invention.
1 IGCCプラント
3 石炭ガス化炉
23 生成ガス配管
50 減肉測定装置
52A 平行プローブ
52B 傾斜プローブ
56 電気抵抗値測定部
58 減肉状態判定部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ガスの流れる方向と平行に前記生成ガス配管に配置された第1部材と、
前記ガスの流れる方向と交差するように前記生成ガス配管に配置された第2部材と、
前記第1部材及び前記第2部材の電気抵抗値の変化を測定する電気抵抗値測定手段と、
前記電気抵抗値測定手段によって測定された電気抵抗値の時間変化に基づいて、前記生成ガス配管の減肉状態を判定する判定手段と、
を備える減肉測定装置。 A thinning measuring device for measuring a thinning state of a product gas pipe through which a gas generated by a gasification furnace for gasifying a carbon-containing fuel flows,
A first member disposed in the product gas pipe in parallel with the gas flow direction;
A second member arranged in the product gas pipe so as to intersect the gas flow direction;
Electrical resistance value measuring means for measuring changes in electrical resistance values of the first member and the second member;
A determination unit that determines a thinning state of the generated gas pipe based on a temporal change in the electric resistance value measured by the electric resistance value measuring unit;
A thinning measuring device comprising:
前記ガスの流れる方向と平行に前記生成ガス配管に配置された第1部材、及び前記ガスの流れる方向と交差するように前記生成ガス配管に配置された第2部材の電気抵抗値の変化を測定する第1工程と、
測定した電気抵抗値の時間変化に基づいて、前記生成ガス配管の減肉状態を判定する第2工程と、
を含む減肉測定方法。
A thinning measurement method for measuring a thinning state of a product gas pipe provided in a product gas pipe through which a gas generated by a gasification furnace for gasifying a carbon-containing fuel flows,
Changes in electrical resistance values of the first member arranged in the product gas pipe parallel to the gas flow direction and the second member arranged in the product gas pipe so as to intersect the gas flow direction are measured. A first step of
A second step of determining a thinning state of the product gas pipe based on a time change of the measured electric resistance value;
A method for measuring thinning.
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|---|---|---|---|
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