JP2909168B2 - クリンカ監視装置 - Google Patents

クリンカ監視装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明はボイラ等の燃焼炉において発生するクリン
カの燃焼炉への付着状態を監視するクリンカ監視装置に
関する。
[従来の技術] ボイラ炉のコーナー部に設けられたボイラ風箱には、
上方より順次多数のポート等が設けられている。このボ
イラ風箱の構造の一例を第5図に示す。第5図はボイラ
風箱を炉内から見た図であり、ボイラ風箱50には、上方
より順に、OFAポート52、主バーナー最上段二次空気ポ
ート53、一次空気ポート55、主バーナーポート56、消化
段バーナー54等が設けられている。
[発明が解決しようとする課題] ボイラ、特に石炭焚きボイラを運転すると、燃焼によ
り生成された灰が塊状となったクリンカが発生する。こ
のクリンカはボイラ風箱の内壁やポートに付着し、風箱
自体やポートを閉塞し、ボイラの運転に支障をきたす場
合がある。
一般に、クリンカによる風箱の閉塞は、炉壁に付着し
たクリンカのが降下することにより、特に、風箱上部の
OFAポート52、主バーナー最上段二次空気ポート53、及
び、消化段バーナー54に多く発生する傾向にある。
ボイラを安定に運転するためには、クリンカの炉壁、
ポート等への付着状態を監視し、必要に応じて付着した
クリンカを除去する必要がある。
従来、クリンカの監視は、運転員が現場ののぞき窓を
利用して肉眼でチェックする方法、ボイラの状態から推
測・判断する方法等により行われており、効率が悪かっ
た。また、クリンカの状態を中央操作室等で遠隔的かつ
自動的に監視することができなかった。
この発明は上記実状に鑑みてなされたもので、この発
明の目的は、中央操作室等の中央側で遠隔的にクリンカ
の状態を監視できるクリンカ監視装置を提供することで
ある。
[課題を解決するための手段] 上記課題を達成するため、この発明にかかるクリンカ
監視装置は、燃焼炉に設けられたポート内を画像として
とらえるセンサ部と、前記センサ部からポート内画像を
受けて画像処理し、ポート内に付着するクリンカ量を求
める検出部と、前記検出部からクリンカ量を受け、この
クリンカ量が所定の値となったときに前記燃焼炉へのク
リンカ付着を警戒するように警報を発する警報手段とを
備え、前記燃焼炉へのクリンカの付着量が増大した場合
に警報を発することを特徴とする。
[作用] 上記構成においては、センサ部は、例えば、光ファイ
バとCCDカメラから構成され、例えば、燃焼炉の風箱の
所定のポートに配置され、ポートに付着したクリンカを
画像としてとらえる。センサ部の出力信号は、検出部に
供給される。
検出部は、例えば、コンピュータ等から構成され、セ
ンサ部により得られた画像信号を処理し、クリンカの前
記燃焼炉への付着を特徴付けるパラメータとしてのクリ
ンカ量Nを求める。検出部による画像処理の具体的な方
法としては、例えば、センサ部により得られた画像を複
数の画素に分割し(センサ部が画素データを出力する場
合には、そのデータをそのまま使用してもよい)、規定
の輝度を越えている画素の全画素に対する割合を求める
等の方法がある。
警報手段は、例えば、前記クリンカ量Nと基準値を比
較し、クリンカ量Nが基準値より大きい時に、前記燃焼
炉へのクリンカの付着量が所定の値となったとして、警
報を発生する。
例えば、センサ部をボイラの複数の風箱の複数のポー
トに配置し、検出部による信号処理と警報手段による警
報の発生を中央操作室等で行うことにより、クリンカの
付着状態を中央操作室等で遠隔的に監視できる。
[実施例] 以下、第1図乃至第4図を参照してこの発明の一実施
例にかかるクリンカ防止装置を説明する。
この実施例は、この発明にかかるクリンカ防止装置を
発電用のボイラに応用した例である。
まず、第1図を参照してこの実施例にかかるクリンカ
防止装置の構成を説明する。
クリンカ付着の監視対象であるボイラの4つのコーナ
ー部には風箱11(第1図では、1つの風箱のみが例示さ
れている)が設けられている。各風箱11の主バーナ最上
段二次空気ポート12には、光ファイバ13の一端が配置さ
れている。各光ファイバ13の他端は、対応するCCDカメ
ラ14に接続されており、各光ファイバ13は一端側で取得
した主バーナ最上段二次ポート12の画像を対応するCCD
カメラ14に供給する。各CCDカメラ14は光ファイバ13か
ら供給された光画像を電気信号に変換し、画像処理装置
15に供給する。
画像処理装置15は、例えば、画像処理専用の1チップ
マイコン等から構成される。画像処理装置15は、4つの
CCDカメラ14から供給される信号を順次切り換えながら
取り込み、後述するクリンカ量Nを求める。画像処理装
置15は求められたクリンカ量Nが一定値を越えている場
合、クリンカの炉壁11への付着量が増大したことを示す
警報信号を出力する。なお、画像処理装置15には、発電
機負荷信号19も供給される。
画像処理装置15にはCRT17を備えるパーソナルコンピ
ュータ16が接続される。パーソナルコンピュータ16は画
像処理装置15から信号を取り込み、CRT表示用の処理を
施して、CRT17に所定の表示を行う。
さらに、画像処理装置15には、警報装置18が接続され
る。警報装置18は、ブザー、ランプ等から構成され、画
像処理装置15からの警報信号に応答して、例えば、警報
音を出力する。
次に、第2図乃至第4図を参照して第1図に示される
クリンカ監視装置の動作を説明する。
各光ファイバ13は対応するポート12の開口部分の画像
を取得する。具体的に説明すると、第2図はポート12の
開口部分の画像20を示し、クリンカが付着していない部
分22は炉内の火炎が見え、明るく、クリンカが付着して
いる部分21はクリンカにより火炎が見えず、暗い。この
ため、第2図の画像を処理をして輝度分布を算出する
と、クリンカが付着していない部分22は高輝度となり、
クリンカが付着した部分21は低輝度となる。
光ファイバ13により取得された画像は対応するCCDカ
メラ14に常時供給される。各CCDカメラ14は供給された
画像を第3図に示されるM×Nケの画素から構成される
画像信号に変換し、画像処理装置15に伝送する。
画像処理装置15は、4台のCCDカメラ14の出力信号を
切り換えながら、取り込み、取り込んだ信号を処理し、
各最上段二次空気ポート12に付着したクリンカの量が所
定値(叉は所定面積、割合)を越えているか否かをチェ
ックする。画像処理装置15はポート12に付着したクリン
カの量が所定値を越えている場合には、警報装置18を駆
動して、監視員に警報を発する。
パーソナルコンピュータ16は画像処理装置15から画像
データを取り込み、CRT表示用の処理を施して、CRT17に
表示する。
CRT17の表示により、運転員はクリンカ付着に関する
各種データ及び光ファイバ13により得られた生の映像等
を、現場に行くことなく、オンラインで監視できる。な
お、コンピュータ16には、ボイラの運転制御に関する各
種の情報も供給されており、運転員はこれらの情報もCR
T17上で監視できる。
次に、クリンカの付着の程度を算出し、警報を発する
動作を第4図のフローチャートを参照して具体的に説明
する。
まず、画像処理部15は、CCDカメラ14から供給された
画像信号に基づいて、1画面を構成するm×n個の画素
の輝度を算出する。続いて、画像処理部15は予め定めら
れた基準輝度と算出された輝度を比較し、次式に定義さ
れるクリンカ量Nを求める(ステップS1)。
0≦i≦m,0≦j≦n αth:クリンカ付着検出用の輝度設定値 このクリンカ量Nは光ファイバ13により取得される1
枚の画像の面積に対する暗い部分(21)の面積の割合を
示している。ポートにクリンカが付着し、暗い部分(2
1)の面積が増加すれば、クリンカ量Nも増加する。
次に、ステップS2において、画像処理部15はクリンカ
量Nと基準値NT(例えば、30%)を比較する。ステップ
S2で、クリンカ量Nが基準値NTを越えていると判断され
た場合、フローはステップS3に進む。一方、クリンカ量
Nが基準値NT以下と判断された場合、フローは後述する
ステップS6に進む。
例えば、バーナーが点火していない状態では、炉内が
暗くなり、結果としてクリンカ量Nが100%近くなる。
しかし、これはクリンカの付着によるものではない。そ
こで、ステップS3では、プラント制御装置より供給され
る負荷信号19に基づいて炉の負荷MWが負荷基準値MWTを
越えているか否かが判別される。炉の負荷MWが基準値MW
Tを越えている場合、フローはステップS4に進む。一
方、炉の負荷MWが基準値MWT以下の場合、フローは後述
するステップS6に進む。
ステップS4において、画像処理部15はポートへのクリ
ンカの付着量が増加したとして警報器18に警報信号を出
力し、運転員等に警報を出力する。
その後、フローはステップS5に進み、画像処理装置15
はボイラの他のコーナーの風箱のポートに設置された光
ファイバにより取得された画像をCCDカメラ14を介して
取り込む。
その後、フローはステップS1にリターンし、前述の処
理を繰り返す。
ステップS2で、クリンカ量Nが基準値NT以下と判断さ
れた場合、及び、ステップS3で、炉の負荷MWが基準値MW
T以下であると判断された場合、フローはステップS6に
進む。
ステップS6では、画像処理部15は警報装置18が警報を
出力中の場合には、警報を中止させ、前述のステップS5
に進む。
上記動作により、クリンカ量Nが一定値以上となり、
かつ、炉の負荷が基準値以上の場合にのみ警報が発生さ
れる。従って、クリンカの炉への付着の状態を正確に且
つ自動的に監視でき、ポートにクリンカが付着し、ポー
トが塞がれる等の事態を未然に防止できる。
上記実施例では、二次空気ポート12をクリンカが付着
しやすい場所として選択し、クリンカ付着のチェックの
対象としたが、これに限定されず、他のポートをチェッ
ク対象としてもよい。また、前記実施例では、4つの風
箱のそれぞれ1つのポートにセンサ部を配置したが、セ
ンサ部を配置する位置、センサ部を配置する場所の数等
は任意である。例えば、一部の風箱のみにセンサ部を配
置してもよい。同様に、第1図は、最上段二次空気ポー
ト12に光ファイバ13が挿入されている様子を示すが、所
望の画像が得られるならば、光ファイバ13はどの様に配
置されてもよい。なお、光ファイバ13は単一の光ファイ
バから構成されても、光ファイバの束から構成されても
よい。
前記実施例では、センサ部は光ファイバとCCDカメラ
で構成されたが、これに限定されない。例えば、工業用
カメラや、光学系とCCDの組み合せ等を用いてポート等
の画像を取得し、この画像を処理することにより、クリ
ンカ量Nを求めてももよい。
前記実施例においては、基準値NTは一定値であった
が、負荷信号MWDにより示される炉の負荷に連動して基
準値NTを変更してもよい。この場合、炉の負荷が大きく
なるに従って基準値NTを大きくされ、炉の負荷が小さく
なるに従って基準値NTが小さくされる。
第4図に示される画像処理の方法は一例である。例え
ば、第2図に示される画像の平均輝度をクリンカ量N'と
したり、第2図に示される画像の明るい部分22と暗い部
分21の面積(画素数)の比をクリンカ量N"とすることも
可能である。
前記実施例においては、光ファイバ13により得られた
画像をCCD14により電気信号に変換する際に画像を複数
の画素に分割し、画像処理装置15はその画素を用いてデ
ータ処理を行っている。しかし、CCDカメラ14から得ら
れる電気信号により得られる画像を改めて、複数の画素
に分割してもよい。この点については、従来の画像処理
技術を応用できる。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、運転員が現
場に行くことなく、風箱へのクリンカの付着状態を監視
できる。また、クリンカの付着が大きくなると、警報を
発することができる。これにより、早期にクリンカの除
去のための手段を講ずることができ、ボイラの安定運転
が可能となる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例にかかるクリンカ監視装置
の構成を示すブロック図、第2図は第1図に示されるポ
ートの画像の一例を示す図、第3図は第2図に示される
画像を複数の画素に分割する処理を説明するための図、
第4図は第1図に示される画像処理装置の動作のフロー
チャートを示す図、第5図はボイラ風箱の模式図であ
る。 12、52、53、54、55、56……ポート、13……光ファイ
バ、14……CCDカメラ、15……画像処理装置、16……パ
ーソナルコンピュータ、17……CRT、18……警報装置、2
0……開口部分の画像、51……クリンカ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 政己 長崎県長崎市飽の浦町1番1号 三菱重 工業株式会社長崎研究所内 (72)発明者 藤野 政則 長崎県長崎市飽の浦町5番7号 長菱エ ンジニアリング株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−52118(JP,A) 特開 昭59−219620(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23N 5/08 F22B 37/42

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】燃焼炉に設けられたポート内を画像として
    とらえるセンサ部と、 前記センサ部からポート内画像を受けて画像処理し、ポ
    ート内に付着するクリンカ量を求める検出部と、 前記検出部からクリンカ量を受け、このクリンカ量が所
    定の値となったときに前記燃焼炉へのクリンカ付着を警
    戒するように警報を発する警報手段とを備え、 前記燃焼炉へのクリンカの付着量が増大した場合に警報
    を発することを特徴とするクリンカ監視装置。
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