JP2904411B1

JP2904411B1 - 覗窓破損検知装置

Info

Publication number: JP2904411B1
Application number: JP3396298A
Authority: JP
Inventors: 俊郎伊藤; 徹也梅木; 健一佐々木
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2018-01-30
Also published as: JPH11211071A

Abstract

【要約】【課題】高温高圧の機器に設けられる覗窓に適用して
覗窓の破損の危険または破損を検出し、機器内の流体が
噴出して生起する重大な災害を事前に対策しまた災害の
拡大を防止できる簡易な装置を提供する。【解決手段】覗窓３の透明窓体に温度検出端１１を貼
設し覗窓取り付けノズル２の途中に遮断弁５を備えて、
温度検出端の出力に基づき覗窓の温度異常もしくは検出
端異常を検出し遮断弁を作動させて機器内部のガスが流
出しないようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧力容器や燃焼炉
など機器内の状態を観察するための覗窓に設備し、覗窓
が破壊しそうになったり破損した場合にも直ちに覗窓を
遮蔽し機器内の流体が外部に拡散しないようにして安全
を確保する覗窓緊急遮断装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内部が高温高圧になるプロセス機器は、
内の状況を外部から観察する覗窓を設けてあるものが多
い。例えば、近年開発が進んでいる石炭直接燃焼ガスタ
ービン複合発電システムにおける加圧石炭部分燃焼炉で
も、生成させるスラグの性状が運転上の重要な指標とな
るため、炉内のスラグの状態を耐熱積層ガラス製の覗窓
を通して工業用テレビジョンカメラで撮影し中央制御室
で遠隔的に観測できるようにしている。石炭直接燃焼ガ
スタービン複合発電システムは、加圧石炭部分燃焼炉と
ガス精製装置と高効率ガスタービンと蒸気タービンを備
え、加圧石炭部分燃焼炉で加圧下の酸素不足雰囲気中で
石炭粉を部分燃焼し石炭の成分の大部分を溶融分離して
ガス化した後、生成ガスからダストとタールを分離して
予備燃焼室で高温にし高効率ガスタービンを回転させ、
さらに高効率ガスタービン排ガスから熱エネルギーを回
収して蒸気タービンを駆動し、複合的に発電するもので
ある。

【０００３】従って、加圧石炭部分燃焼炉内にはたとえ
ば２０気圧程度の高圧で摂氏１０００度を越える高温の
一酸化炭素ガスが充満しており、覗窓のガラスは極めて
過酷な条件に曝される。また、炉内雰囲気は高温高圧の
可燃性有毒ガスであるので、外部に漏れるとプラントや
従業者に重大な被害をもたらすことになる。そこで、覗
窓を取り付けたノズルには覗窓側からシールガスをパー
ジすることにより高温の炉内ガスが覗窓のガラスに触れ
ないようにして覗窓の破損事故を防止している。また、
覗窓用ノズルの元の方に遮断弁を設けて、事故が起きた
ときにも噴出ガスを遮断できるようにしてある。しか
し、何らかの原因でパージ圧力の低下やパージガスの遮
断や炉内条件の急変があると、覗窓の耐熱ガラスが熱応
力により破損することもある。このような異常で一旦覗
窓が破損して高温高圧の一酸化炭素ガスが炉外に噴出す
るようになると、作業者が故障部分に近づくことが困難
になるため噴出を止めるのが遅れて重大な事故になりか
ねない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明が解決
しようとする課題は、簡単な機構により覗窓の破損を検
出し重大な災害を生起する前に対策できる装置を提供す
ることであり、好ましくは、覗窓が破損する前にその状
態を検知し対策を施して覗窓の破損と内部ガスの噴出事
故を事前に防止する覗窓緊急遮断装置を提供することで
ある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の覗窓緊急遮断装置は、覗窓の透明窓体に温
度検出端を貼設し覗窓取り付けノズルの途中に遮断弁を
備えて、温度検出端の出力に基づき覗窓の温度異常もし
くは検出端異常が検出されたときに遮断弁を作動させる
ことを特徴とする。なお、温度検出端は、フィルム上に
温接点が形成された熱電対を透明窓体の表面に貼付して
構成しても良い。また、透明フィルム上に貼付された測
温抵抗体を透明窓体の表面に貼付してもよい。さらに、
透明窓体の透明板の間に挟持された測温抵抗体であって
もよい。また、遮断弁は外部からの駆動力が無くなると
閉止するボール弁であることが好ましい。

【０００６】正常な状態では、圧力容器や燃焼炉の内の
熱ガスはシールガスに押されて覗窓の耐熱ガラスまで侵
入してこない。しかし、シールガスが切れたりノズルに
漏れが生じたりすれば、熱ガスはノズルに侵入して覗窓
の温度を上昇させる。本発明の覗窓緊急遮断装置は、温
度検出端により覗窓の温度を検出して、覗窓が破損する
危険を察知すると遮断弁を自動的に閉止するので、有毒
ガスの噴出事故を事前に防止することが出来る。また、
検出端が断線したときは覗窓が破損したと判断して遮断
弁を閉止すれば、被害の拡大を防止することが出来る。
なお、検出端が温接点をフィルム上に形成した熱電対で
あるときは、検出部の面積が小さいので、覗窓のうち工
業テレビカメラの視野の外側に検出端を貼付して、遠隔
観察の邪魔にならないようにすることが出来る。また、
検出端自体も低廉であるが覗窓への取り付けも容易であ
るから、全体として極めて経済的に構成することが出来
る。

【０００７】また、透明フィルムに白金などの金属や半
導体などからなる感温抵抗体を貼付して構成した温度検
出端を使用する場合は、温度検出端を覗窓の中央部に貼
付しても工業用テレビカメラの視野を遮らない。また、
覗窓の広い部分を測定するので温度の異常を見落としな
く検出することが出来る。さらに、覗窓自体の破損時に
は一緒に抵抗体が切断されるので、容易かつ確実に破損
を検知することが出来る。さらに、覗窓は通常、石英ガ
ラスなどの耐熱ガラス板を複数積層して形成するが、こ
れら透明板の間に感温抵抗線を挟み込んで形成したもの
は現場機器への取り付け作業が容易になる。また、温度
検出端が外気の影響を受けにくく正確にガラス温度の変
化を検出することが出来る。

【０００８】また、遮蔽弁を外部からの駆動力がなくな
ると閉止するボール弁で構成する場合は、一般的な原因
により制御系が異常になっても、ノズルの遮蔽が着実に
実行されるので、安全性がより高まる。なお、ボール弁
が好ましいのは、解放時の弁開口面積が大きく工業用テ
レビカメラの視野が大きく取れ、対象が高圧であっても
弁の駆動力が比較的小さいなどの利点があるからであ
る。

【０００９】以上説明したように、本発明の覗窓緊急遮
断装置は、温度検出端という極めて簡単で安価な要素を
利用して速い応答性をもって確実に危険状態を検知し、
簡単な論理により遮蔽弁を駆動する。従って、圧力容器
等において比較的破損の危険がある覗窓部分に生じやす
い事故を未然に防ぐことが出来、またたとえ破損事故が
生じても被害の拡大を防止することが出来る。

【００１０】

【発明の実施の形態】

【実施例】以下、実施例に基づいて本発明に係る覗窓緊
急遮断装置を詳細に説明する。図１は、本発明の覗窓緊
急遮断装置の１実施例を加圧式の石炭部分燃焼炉に適用
した場合について説明するブロック図である。図１に示
すように、加圧石炭部分燃焼炉１の側壁に設けられたノ
ズル２の先端に透明の覗窓３が付いていて、工業用テレ
ビカメラ４により圧力容器内の状態を撮影し、その映像
が図外の中央管理室に伝送されてそこで監視作業者が常
時観察することが出来るようになっている。

【００１１】ノズル２の中間には遮断弁５が介設されて
いる。またノズル２の覗窓３に近い位置にシールガスを
導入する配管６が備えられている。遮断弁５は遠隔操作
が出来るようになっている。また、駆動する圧空の供給
が絶たれると自動的に閉止するようにして、安全を保持
している。さらに、覗窓３の外表面には温度検出端１１
が貼付されていて、温度検出信号は制御器１２に伝送さ
れる。制御器１２で評価して異常状態を検知すると操作
器１３を駆動して遮断弁５を閉止する。

【００１２】図２は覗窓３の部分を工業用テレビカメラ
４の方向から見た図である。覗窓３は耐熱性能の高い直
径５０ｍｍの石英ガラス板を複数張り合わせて３０ｍｍ
の厚さに形成したもので、フランジ２１に挟まれボルト
ナット２２で固定されている。温度検出端１１は絶縁シ
ート１５上に熱電対を形成したシート状熱電対で、覗窓
３の外周に近く覗窓３を通して観察する炉内視野２３の
邪魔にならない位置に張り付けられていて覗窓ガラス表
面の温度を測定する。温度検出信号はシースに保護され
た１対の導電線１６で制御器１２に伝送される。

【００１３】通常、遮断弁５は開状態になっており、工
業用テレビカメラ４により燃焼炉内の状態を遠隔の中央
管理室で監視している。このとき、ノズル２には配管６
を通して高圧窒素などのシールガスが供給されているた
め、炉内の高熱ガスは耐熱ガラスの方向に侵入してこな
い。しかし、何らかの原因でシールガスの供給が途絶え
たり、耐熱ガラスやノズル２にひびが入って漏れが生じ
たりすると、炉内の高熱ガスはノズル２内に侵入してき
て覗窓３の耐熱ガラスの温度を上昇させる。覗窓３の耐
熱ガラスは急激な温度変化を受けたり耐熱限界を超える
温度になると破損する場合があり、これが破損すると燃
焼炉内部の有毒ガスが高温高圧のまま噴出して周囲に重
大な被害を与えおそれがある。

【００１４】このような耐熱ガラス表面の温度上昇は温
度検出端１１により検出される。したがって、覗窓３の
耐熱ガラス表面温度が上昇して所定の限界を超えたり、
急激な温度上昇をしたときには、所定の論理に基づいて
判断して操作器１３を駆動し遮断弁５を閉状態にすれ
ば、炉内ガスの噴出を予防して災害を防ぐことが出来
る。なお、事前の検出が間に合わなくて覗窓３が破損し
た場合には、温度検出端１１が破断して温度検出信号が
途切れるので、このような場合にも遮断弁５を閉状態に
来るようにすれば、被害の拡大を防止することが出来
る。

【００１５】図５は、制御器１２の内部に準備される遮
断弁５緊急遮断論理のブロック図である。覗窓の付いて
いる覗き孔ノズルの根元に設けた覗窓元弁と呼ぶ遮断弁
５を開状態にする指示があると、その指示信号が論理和
（ＯＲ）素子を用いた局所的な帰還回路により保持され
る。元弁を開くための指示信号は電磁弁に伝達され電磁
弁を作動し操作圧空を元弁操作器１３に供給して元弁５
を開状態にする。また遮蔽弁５を閉状態にする指示信号
が発せられると、上記の帰還回路の前向き信号路中に挿
入された論理積（ＡＮＤ）素子を介して負（ＮＯＴ）信
号を割り込ませて帰還信号を逆転させることにより信号
保持状態を解除し、電磁弁に逆動作を行わせ、元弁操作
器１３を逆転させて元弁５を閉状態に変化させる。元弁
の開閉状態は中央管理室の表示ランプに表示されて操作
員が簡単に把握することができる。

【００１６】一方、温度検出端１１が断線したときは覗
窓３が破損した可能性があるので、災害の拡大を防ぐた
め直ちに元弁５を閉止する。また、覗窓３が所定の温度
より高い状態で温度上昇が所定の変化率より速い場合
は、覗窓３が炉内の熱ガスに曝されて熱ストレスを受け
ている可能性があり、耐熱ガラスの破損に至るおそれが
あるので直ちに元弁５を閉止する。さらに、覗窓３の温
度が耐熱ガラスの保証温度より高くなる場合にも覗窓が
破損するおそれがあるので、元弁５を閉止して炉内の熱
ガスの流れを止める。

【００１７】これらの論理を実現するため、上記の異常
状態を論理和素子で検出した後、遮蔽弁閉止指示信号と
論理和をとって上記の論理積素子を介して帰還回路に挿
入している。また、これらの状態は覗窓３の異常を示す
ものであるので、検出信号を警報装置に伝送して中央管
理室に表示するようにしている。なお、元弁５を閉じる
指示信号が出ているにもかかわらず元弁５が開いている
場合は元弁の駆動系に何らかの故障が発生している可能
性があるので、やはり警報信号を発して操作員の注意を
喚起するようにしてある。

【００１８】図３は、温度検出端の別の態様を示す図面
である。この温度検出端は透明のフィルム１７上に適当
な長さの細い測温抵抗体１８を貼付したもので、覗窓３
の全面に貼り付けて用いることが出来る。温度検出端が
貼付された覗窓３は、細い測温抵抗体の部分以外は透明
のままなので、工業用テレビカメラの視野を妨げない。
このように感温体が覗窓の中止位置に存在するため温度
変化に対する感度が高く、また感温体は覗窓全体に分布
することから局部的に温度異常が生じても見逃すことが
ない。さらに、覗窓にひびが入るときも検出体が全面に
分布するので断線が起きやすく。より確実に異常を検知
することが出来る。なお、測温抵抗体１８として白金等
の金属線を使用することが出来るが、蒸着などの手段に
よって所定のパターン状に形成した金属膜であっても良
い。また、目的とする温度範囲に適当な感度があれば半
導体や導電性樹脂であっても良い。さらに透明な抵抗体
を利用すれば、テレビカメラの視野を妨げず見やすい映
像を得ることが出来る。

【００１９】図４は、さらに別の温度検出端の態様を示
す図面である。この温度検出端は積層された耐熱ガラス
の間に細い測温抵抗体を挟み込んで形成したものであ
る。覗窓３はノズル２の先端にパッキン２４を介してフ
ランジ２１により挟持されボルトナット２２で固定され
ている。覗窓３は耐熱性の高い石英ガラス板を多層に積
層して形成したもので、その貼り合わせ部分に極細い測
温抵抗体３２が挟み込まれている。測温抵抗体３２の周
囲には接着剤３１が充填されていて石英ガラス板が剥離
しないようになっている。測温抵抗体３２の端部は覗窓
３の耐熱ガラスの側部に引き出されて接続端子を介して
リード線３３に接続されている。この態様では、覗窓内
部の温度状態を測定することが出来るため、外気の影響
を受けにくく、より確実に異常を検知することが可能と
なる。また、覗窓の透明体を製作する工程において温度
検出端を形成して製品とすれば、品質の管理が容易にな
りかつ現場における設置工事が簡単になる効果がある。
この態様においても、耐熱ガラス表面に蒸着等の手段で
抵抗体を形成することが出来る。

【００２０】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の覗窓緊急遮
断装置は、覗窓の温度を安価な温度検出端で測定して確
実に覗窓破損の危険を検知し、簡単な論理により遮蔽弁
を駆動して、圧力容器等において破損すると大きな危険
が生じやすい覗窓の破損を未然に防ぐことが出来、また
たとえ破損事故が生じても被害の拡大を防止することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の覗窓緊急遮断装置の１実施例を説明す
るブロック図である。

【図２】本実施例における覗窓の部分を外側から見た図
である。

【図３】本実施例における温度検出端の別の態様を示す
平面図である。

【図４】本実施例における温度検出端のさらに別の温度
検出端の態様を示す断面図である。

【図５】本実施例における遮断弁緊急遮断論理のブロッ
ク図である。

【符号の説明】

１燃焼炉２ノズル３覗窓４工業用テレビカメラ５遮断弁６シールガス配管１１温度検出端１２制御器１３操作器１７透明フィルム１８測温抵抗体２１フランジ２２ボルトナット２３炉内視野３２測温抵抗体３１接着剤３３リード線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献実開昭56−13650（ＪＰ，Ｕ) 実公平７−40841（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F23M 11/04 101 F23N 5/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】覗窓の透明窓体に温度検出端を貼設し覗
窓取り付けノズルの途中に遮断弁を備えた覗窓緊急遮断
装置であって、前記温度検出端が前記透明窓体の破損と
共に破損するものであり、該温度検出端の出力に基づき
覗窓の温度異常もしくは検出端異常が検出されたときに
遮断弁を作動させることを特徴とする覗窓緊急遮断装
置。
【請求項２】前記温度検出端がフィルム上に温接点が
形成された熱電対であって、前記透明窓体の表面に貼付
されたものであることを特徴とする請求項１記載の覗窓
緊急遮断装置。
【請求項３】前記温度検出端が透明フィルム上に貼付
された測温抵抗体であって、前記透明窓体の表面に貼付
されたものであることを特徴とする請求項１記載の覗窓
緊急遮断装置。
【請求項４】前記透明窓体が透明板を複数重畳して形
成したものであって前記温度検出端が該透明窓体の透明
板に挟持された感温抵抗体であることを特徴とする請求
項１記載の覗窓緊急遮断装置。
【請求項５】前記遮断弁が外部からの駆動力が無くな
ると閉止するボール弁であることを特徴とする請求項１
から４のいずれかに記載の覗窓緊急遮断装置。