JP5629887B2 - Coal gasifier system - Google Patents

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Description

本発明は、微粉炭を水素と一酸化炭素にガス化する石炭ガス化炉システムに関し、特に、微粉炭の供給量を高精度に制御する技術に関する。   The present invention relates to a coal gasification furnace system that gasifies pulverized coal into hydrogen and carbon monoxide, and particularly relates to a technique for controlling the supply amount of pulverized coal with high accuracy.

従来、燃料電池やガスタービン、蒸気タービン等を利用した複合発電に利用するために、石炭を水素と一酸化炭素にガス化する石炭ガス化炉システムが提案されている。石炭ガスを利用することで、従来の火力発電と比較して効率の向上が見込まれることから、この石炭ガス化炉システムは世界的に注目されている。   Conventionally, a coal gasification furnace system that gasifies coal into hydrogen and carbon monoxide has been proposed for use in combined power generation using a fuel cell, a gas turbine, a steam turbine, and the like. The use of coal gas is expected to improve efficiency as compared with conventional thermal power generation, and thus this coal gasifier system is attracting worldwide attention.

石炭ガス化炉システムでは、ホッパーに微粉炭を貯留しておき、この微粉炭を高圧気流を用いてガス化炉の上段・下段バーナにそれぞれ搬送する。ガス化炉内では、バーナから放出される微粉炭が旋回するようになっており、この旋回による滞留時間を利用して効率的に微粉炭をガス化する。   In the coal gasifier system, pulverized coal is stored in a hopper, and the pulverized coal is conveyed to the upper and lower burners of the gasifier using high-pressure airflow. In the gasification furnace, the pulverized coal discharged from the burner is swirled, and the pulverized coal is efficiently gasified using the residence time by the swirling.

石炭ガス化炉システムでは、搬送気体を高圧に維持して微粉炭を気流搬送しなければならないことから、ホッパーとガス化炉を結ぶ搬送管には、耐圧性能の高い金属製配管が採用されている。従って、搬送管内を通過する微粉炭の流量を測定するためには、この金属製の配管に穴を空けてマイクロ波流量計を挿入して、配管内のドップラー作用によって通過中の微粉炭の流量を測定する。   In the coal gasification furnace system, the carrier gas must be maintained at a high pressure and the pulverized coal must be conveyed by airflow. Therefore, a metal pipe with high pressure resistance is used for the conveyance pipe connecting the hopper and the gasification furnace. Yes. Therefore, in order to measure the flow rate of pulverized coal passing through the transfer pipe, a hole is inserted in this metal pipe and a microwave flow meter is inserted, and the flow rate of pulverized coal passing through the Doppler action in the pipe Measure.

特許第４０７０３２５号公報Japanese Patent No. 4070325

しかしながら、従来の石炭ガス化炉システムでは、マイクロ波流量計のマイクロ波発振ヘッドを、搬送管内に突出させる構造であるため、高圧搬送される微粉炭と接触することによって流量測定の精度にばらつきが生じやすい。特に微粉炭の濃度を高めたり、稼働中に微粉炭の濃度が大きく変化したりすると、精度のばらつきが大きくなるという問題があった。また、このマイクロ波流量計は、搬送管の管径が大きい場合に適しているが、小径にするとマイクロ波の発振領域が狭くなって測定が困難になるという問題があった。   However, in the conventional coal gasifier system, the microwave oscillation head of the microwave flowmeter is structured to protrude into the transfer pipe, so that the accuracy of flow rate measurement varies due to contact with the pulverized coal conveyed at high pressure. Prone to occur. In particular, when the concentration of pulverized coal is increased, or when the concentration of pulverized coal changes greatly during operation, there is a problem that variation in accuracy increases. This microwave flowmeter is suitable when the diameter of the carrier pipe is large. However, if the diameter is small, there is a problem that the microwave oscillation region becomes narrow and measurement becomes difficult.

また、このマイクロ波発振ヘッドが微粉炭によって損傷を受けやすい構造であるため、メンテナンス頻度が高い。更にメンテナンスの際は、搬送管を、部分的に取り外して修理しなければならないため、長時間に亘って石炭ガス化炉システムを停止しなければならないという問題があった。   Further, since this microwave oscillating head is easily damaged by pulverized coal, the maintenance frequency is high. Furthermore, there is a problem that the coal gasifier system has to be stopped for a long time because the carrier pipe must be partially removed and repaired during maintenance.

本発明は、斯かる実情に鑑み、高精度に微粉炭の供給量を制御できる石炭ガス化炉システムを提供しようとするものである。   In view of such circumstances, the present invention intends to provide a coal gasification furnace system capable of controlling the supply amount of pulverized coal with high accuracy.

上記目的を達成する本発明は、微粉炭を貯留するホッパーと、前記微粉炭を水素と一酸化炭素にガス化するガス化炉と、前記微粉炭を前記ホッパーから前記ガス化炉のバーナまで搬送する搬送管と、前記搬送管の途中に設けられて前記ホッパーからの前記微粉炭の供給量を調整する粉体流量調整装置と、前記搬送管の途中に設けられて前記ホッパーから供給された前記微粉炭の流量を計測する粉体流量測定装置と、を備え、前記粉体流量測定装置は、前記搬送管の少なくとも一部に挿入され、絶縁性材料から構成される絶縁管と、前記絶縁管の外周を覆うように配置される略筒状のケーシングと、固定部材を介して前記ケーシングの内側面に固定され、前記絶縁管の外周面との間に所定の隙間を設けると共に前記ケーシングの内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極と、を備え、前記粉体流量測定装置における前記一対の対向電極は、平行四辺形状の板を曲折して構成され、前記絶縁管の外側を円周方向に１６０乃至２００度の範囲で周回する螺旋角が２０乃至４０度の螺旋形状であり、前記絶縁管の軸心に垂直な断面における幅が前記絶縁管の円周方向に５０〜８０度の範囲に設定され、前記絶縁管の軸心に対して軸対称に配置されることを特徴とする、石炭ガス化炉システムである。 The present invention that achieves the above object includes a hopper for storing pulverized coal, a gasifier for gasifying the pulverized coal into hydrogen and carbon monoxide, and conveying the pulverized coal from the hopper to a burner of the gasifier. A conveying pipe that is provided, a powder flow rate adjusting device that is provided in the middle of the conveying pipe to adjust a supply amount of the pulverized coal from the hopper, and that is provided in the middle of the conveying pipe and that is supplied from the hopper A powder flow rate measuring device for measuring the flow rate of pulverized coal, and the powder flow rate measuring device is inserted into at least a part of the transport pipe and is made of an insulating material, and the insulating pipe A substantially cylindrical casing disposed so as to cover the outer periphery of the casing, and fixed to the inner surface of the casing via a fixing member, and a predetermined gap is provided between the outer periphery of the insulating tube and the inside of the casing. Between the side Comprising a pair of opposed electrodes which are disposed with a constant gap, a pair of opposed electrodes in the powder flow rate measuring apparatus is constructed by bending a parallelogram-shaped plate, the outside of the insulating tube The spiral angle is 20 to 40 degrees that circulates in the range of 160 to 200 degrees in the circumferential direction, and the width in the cross section perpendicular to the axis of the insulating pipe is 50 to 80 in the circumferential direction of the insulating pipe The coal gasification furnace system is characterized in that it is set in a range of degrees and is arranged axisymmetrically with respect to the axis of the insulating tube .

上記目的を達成する本発明はまた、微粉炭を貯留するホッパーと、前記微粉炭を水素と一酸化炭素にガス化するガス化炉と、前記微粉炭を前記ホッパーから前記ガス化炉のバーナまで搬送する搬送管と、前記搬送管の途中に設けられて前記ホッパーからの前記微粉炭の供給量を調整する粉体流量調整装置と、前記搬送管の途中に設けられて前記ホッパーから供給された前記微粉炭の流量を計測する粉体流量測定装置と、を備え、前記粉体流量測定装置は、前記搬送管の少なくとも一部に挿入され、絶縁性材料から構成される絶縁管と、前記絶縁管の外周を覆うように配置される略筒状のケーシングと、固定部材を介して前記ケーシングの内側面に固定され、前記絶縁管の外周面との間に所定の隙間を設けると共に前記ケーシングの内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極と、を備え、前記粉体流量測定装置における前記絶縁管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離は、前記絶縁管の外径の０．５乃至６％の距離に設定され、前記粉体流量測定装置における前記ケーシングの内側面と前記一対の対向電極の外側面との隙間の距離は、前記絶縁管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離以上に設定されることを特徴とする、石炭ガス化炉システムである。 The present invention that achieves the above object also includes a hopper for storing pulverized coal, a gasification furnace for gasifying the pulverized coal into hydrogen and carbon monoxide, and the pulverized coal from the hopper to a burner of the gasification furnace. A conveying pipe for conveying, a powder flow rate adjusting device for adjusting the supply amount of the pulverized coal from the hopper provided in the middle of the conveying pipe, and provided from the hopper provided in the middle of the conveying pipe A powder flow rate measuring device for measuring the flow rate of the pulverized coal, wherein the powder flow rate measuring device is inserted into at least a part of the transport pipe and is made of an insulating material; and the insulation A substantially cylindrical casing disposed so as to cover the outer periphery of the tube, and fixed to the inner surface of the casing via a fixing member, and a predetermined gap is provided between the outer periphery of the insulating tube and the casing. With the inside surface A pair of counter electrodes disposed with a predetermined gap therebetween, and the gap distance between the outer peripheral surface of the insulating tube and the inner side surfaces of the pair of counter electrodes in the powder flow rate measuring device The distance between the inner surface of the casing and the outer surfaces of the pair of counter electrodes in the powder flow rate measuring device is set to a distance of 0.5 to 6% of the outer diameter of the tube. It is a coal gasification furnace system characterized by being set more than the distance of the crevice between a field and the inner surface of a pair of above-mentioned counter electrodes.

上記目的を達成する上記発明の石炭ガス化炉システムの前記絶縁管は、繊維強化プラスチック材料で構成され、前記搬送管及び前記絶縁管の内圧は１ＭＰａから６ＭＰａの範囲内に設定されることを特徴とする。The insulating pipe of the coal gasification furnace system of the present invention that achieves the above object is made of a fiber reinforced plastic material, and the internal pressure of the conveying pipe and the insulating pipe is set within a range of 1 MPa to 6 MPa. And

上記目的を達成する上記発明の石炭ガス化炉システムは、前記ホッパーにおける前記微粉炭の質量変化を計測する質量計測装置と、前記粉体流量測定装置の出力を補正する補正手段と、を更に備え、前記補正手段は、前記質量計測装置の出力から得られる前記ホッパー内の前記微粉炭の所定時間における減少量と、前記粉体流量測定装置の出力から得られる前記ホッパーから供給された前記微粉炭の前記所定時間における流量を比較して、前記粉体流量測定装置の補正量を算出することを特徴とする。The coal gasification furnace system of the present invention that achieves the above object further comprises: a mass measuring device that measures a mass change of the pulverized coal in the hopper; and a correction means that corrects the output of the powder flow rate measuring device. The correction means includes a reduction amount of the pulverized coal in the hopper obtained from the output of the mass measuring device in a predetermined time, and the pulverized coal supplied from the hopper obtained from the output of the powder flow rate measuring device. The flow rate at the predetermined time is compared, and the correction amount of the powder flow rate measuring device is calculated.

上記目的を達成する上記発明の石炭ガス化炉システムの前記粉体流量測定装置における前記ケーシングは、径方向に分割される第１部材および第２部材からなる半割構造であり、前記一対の対向電極は、一方が前記第１部材に固定され、他方が前記第２部材に固定されることを特徴とする。   The casing in the powder flow rate measuring apparatus of the coal gasification furnace system of the invention that achieves the above object has a halved structure including a first member and a second member divided in a radial direction, and the pair of opposed members One of the electrodes is fixed to the first member, and the other is fixed to the second member.

本発明に係る石炭ガス化炉システムによれば、従来以上に高精度な微粉炭流量の制御を行うことが可能になる。   The coal gasifier system according to the present invention can control the flow rate of pulverized coal with higher accuracy than ever before.

本発明の実施形態に係る石炭ガス化炉システムの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram showing the whole coal gasification furnace system composition concerning the embodiment of the present invention. （ａ）同石炭ガス化炉システムの粉体流量測定装置を一方向から見た場合の断面図である。（ｂ）図２（ａ）と直交する方向から同粉体流量測定装置を見た場合の断面図である。(A) It is sectional drawing at the time of seeing the powder flow rate measuring apparatus of the coal gasifier system from one direction. (B) It is sectional drawing at the time of seeing the same powder flow rate measuring apparatus from the direction orthogonal to Fig.2 (a). （ａ）図２（ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。（ｂ）図２（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。(A) It is the sectional view on the AA line of FIG.2 (b). (B) It is a BB sectional view of Drawing 2 (b). 同粉体流量測定装置の回路構成を示した概略図である。It is the schematic which showed the circuit structure of the powder flow rate measuring apparatus. （ａ）ケーシングの第２部材および対向電極を示した図である。（ｂ）図５（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。(A) It is the figure which showed the 2nd member and counter electrode of the casing. (B) It is CC sectional view taken on the line of Fig.5 (a). 絶縁管へのケーシングおよび対向電極の取付け方法を示した図である。It is the figure which showed the attachment method of the casing and counter electrode to an insulation pipe | tube. 対向電極の形成方法を示した図である。It is the figure which showed the formation method of a counter electrode. 同石炭ガス化炉システムにおけるホッパーの質量変化を示す図である。It is a figure which shows the mass change of the hopper in the coal gasifier system.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の例について詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（全体構造）
図１は、本実施形態に係る石炭ガス化炉システム１００の全体構成を示すブロック図である。この石炭ガス化炉システム１００は、微粉炭を大量に貯蔵可能な微粉炭ビン１０２と、この微粉炭ビン１０２から微粉炭が供給されて一時的に貯留するホッパー１０４と、微粉炭を水素と一酸化炭素にガス化するガス化炉１５０と、微粉炭をホッパー１０４からガス化炉１５０のバーナまで搬送する搬送管１０８と、搬送管１０８の途中に設けられて微粉炭の供給量を調整する粉体流量調整装置１１０と、搬送管１０８の途中且つ粉体流量調整装置１１０の下流側に設けられて、自由落下する微粉炭の衝突振動によって流量を機械的に計測するインパクトライン流量計１１２と、搬送管１０８の途中且つインパクトライン流量計１１２の下流側に設けられて微粉炭の流量を高精度に計測する第１〜第５粉体流量測定装置１Ａ〜１Ｅと、第１粉体流量測定装置１Ａの下流側に設けられて微粉炭を４系統に分配する分配器１１６を備えている。 (Overall structure)
FIG. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a coal gasifier system 100 according to the present embodiment. The coal gasification furnace system 100 includes a pulverized coal bottle 102 that can store a large amount of pulverized coal, a hopper 104 that is supplied with the pulverized coal from the pulverized coal bottle 102 and temporarily stores the pulverized coal, and hydrogen. A gasification furnace 150 that gasifies to carbon oxide, a conveying pipe 108 that conveys pulverized coal from the hopper 104 to the burner of the gasifying furnace 150, and a powder that is provided in the middle of the conveying pipe 108 and adjusts the supply amount of pulverized coal. A body flow rate adjusting device 110, an impact line flow meter 112 that is provided in the middle of the conveying pipe 108 and downstream of the powder flow rate adjusting device 110, and mechanically measures the flow rate by collision vibration of free-falling pulverized coal; 1st-5th powder flow measuring device 1A-1E which is provided in the middle of conveyance pipe 108 and the downstream of impact line flow meter 112, and measures the flow of pulverized coal with high accuracy, and the 1st powder Provided downstream of the flow measuring device 1A includes a distributor 116 for distributing the pulverized coal to the four systems.

ホッパー１０４には、全体の重量変化を計測可能な質量計測装置（ここではロードセル）１０４Ａが設けられており、微粉炭ビン１０２からホッパー１０４に投入される微粉炭の量や、このホッパー１０４から排出される微粉炭の量を、この質量変化から計測するようになっている。粉体流量調整装置１１０はいわゆるロータリーフィーダであり、微粉炭が進入する円筒状のポケットが形成されるロータと、ロータが収まるケースを備えている。ロータの回転数によって微粉炭の排出量が制御される。なお、詳細は後述するが、この粉体流量調整装置１１０から供給される微粉炭は、１ＭＰａ〜６ＭＰａの極めて高圧の窒素気流によって高圧搬送されるため、この粉体流量調整装置１１０よりも下流側の搬送管１０８側は高圧状態となる。従って、この粉体流量調整装置１１０は、万が一の場合に、下流側の圧力がホッパー１０４側に逆流しないような圧力シール構造となっている。   The hopper 104 is provided with a mass measuring device (here, a load cell) 104A capable of measuring the entire weight change. The amount of pulverized coal charged into the hopper 104 from the pulverized coal bottle 102 and the hopper 104 are discharged. The amount of pulverized coal to be measured is measured from this mass change. The powder flow rate adjusting device 110 is a so-called rotary feeder, and includes a rotor in which a cylindrical pocket into which pulverized coal enters and a case in which the rotor is accommodated. The amount of pulverized coal discharged is controlled by the rotational speed of the rotor. Although the details will be described later, the pulverized coal supplied from the powder flow rate adjusting device 110 is conveyed at a high pressure by an extremely high pressure nitrogen gas flow of 1 MPa to 6 MPa, so that it is downstream of the powder flow rate adjusting device 110. The conveying pipe 108 side is in a high pressure state. Therefore, the powder flow rate adjusting device 110 has a pressure seal structure that prevents the downstream pressure from flowing back to the hopper 104 in the unlikely event.

インパクトライン流量計１１２は、粉体流量調整装置１１０から自然落下する微粉炭を検出板に衝突させることで、衝撃力の水平成分が微粉炭の瞬間重量流量と比例関係にある原理に基づいて、微粉炭の流量を測定する。   The impact line flow meter 112 is based on the principle that the horizontal component of the impact force is proportional to the instantaneous weight flow rate of the pulverized coal by causing the pulverized coal that naturally falls from the powder flow rate adjusting device 110 to collide with the detection plate. Measure the flow rate of pulverized coal.

搬送管１０８は、耐圧性の金属配管によって構成されているが、第１〜第５粉体流量測定装置１Ａ〜１Ｅが取り付けられる範囲に限って、絶縁材料となる絶縁管１０が挿入されている。即ち、これらの絶縁管１０は搬送管１０８の一部を担っている。絶縁管１０の絶縁材料として繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を採用しているが、特にここでは、ガラス繊維を多重に巻き付けた肉厚構造の配管となっており、内圧が６ＭＰａ以上になっても、十分な耐圧特性を備えるようになっている。更にこの搬送管１０８は、分配器１１６を介して４系統に分岐するようになっている。これはガス化炉１５０の４本のバーナに対して、微粉炭を独立して供給するためである。   Although the conveyance pipe 108 is comprised by pressure-resistant metal piping, the insulating pipe 10 used as an insulating material is inserted only in the range to which the 1st-5th powder flow rate measuring apparatus 1A-1E is attached. . That is, these insulating pipes 10 are part of the transport pipe 108. Although fiber reinforced plastic (FRP) is adopted as the insulating material of the insulating tube 10, in particular, here is a pipe having a thick structure in which glass fibers are wound in multiple layers, and even if the internal pressure becomes 6 MPa or more, It has sufficient withstand voltage characteristics. Further, the transport pipe 108 is branched into four systems via a distributor 116. This is because the pulverized coal is independently supplied to the four burners of the gasification furnace 150.

なお、この搬送管１０８に対しては、圧縮機１２０によって１ＭＰａ〜６ＭＰａ（ここでは２ＭＰａ）の高圧窒素が供給される。この高圧窒素を利用して微粉炭が搬送されるようになっている。   Note that high-pressure nitrogen of 1 MPa to 6 MPa (here, 2 MPa) is supplied to the transport pipe 108 by the compressor 120. Pulverized coal is conveyed using this high-pressure nitrogen.

第１粉体流量測定装置１Ａは、粉体流量調整装置１１０と分配器１１６の間に配置される絶縁管１０に取り付けられ、ホッパー１０４から供給される微粉炭の総流量を検出する。第２〜第５粉体流量測定装置１Ｂ〜１Ｅは、分配器１１６よりも下流側において４系統に分岐された各絶縁管１０に取り付けられ、各バーナに供給される微粉炭の流量を独立して検出する。この構造により、微粉炭の供給量を高精度に制御することが可能となる。   The first powder flow rate measuring device 1A is attached to the insulating tube 10 disposed between the powder flow rate adjusting device 110 and the distributor 116, and detects the total flow rate of pulverized coal supplied from the hopper 104. The second to fifth powder flow rate measuring devices 1B to 1E are attached to the respective insulating pipes 10 branched into four systems on the downstream side of the distributor 116, and independently control the flow rate of the pulverized coal supplied to each burner. To detect. With this structure, the supply amount of pulverized coal can be controlled with high accuracy.

ガス化炉１５０は、円筒形状となる圧力容器によって構成されており、２つの上段バーナ１５４Ａと、２つの下段バーナ１５４Ｂを備える。上段及び下段バーナ１５４Ａ、１５４Ｂは、圧力容器の半径方向に対して傾斜して配置されることによって、上段及び下段バーナ１５４Ａ、１５４Ｂから噴出される微粉炭を圧力容器内で旋回させる。この旋回によって微粉炭の滞留時間が長くなり、石炭がガス化するための反応時間が確保される。なお特に図示しないが、上段及び下段バーナ１５４Ａ、１５４Ｂには、それぞれ酸素が供給され、特に上段バーナ１５４Ａ側の酸素は少なめにして、反応性に富む活性チャーを生成させるようにし、下段バーナ１５４Ｂの酸素を多めにすることで高温ガスを生成させる。この上段と下段の相互作用によって全体として高いガス化効率を得るようにしている。なお、ガス化炉１５０で生成された一酸化炭素と窒素ガスは、上方の排出口１５６から排出されて、発電等の様々な目的で利用される。一方、ガス化にともなって生成されるスラグは、圧力容器の底側に流下し、特に図示しないロータリーフィーダを介して回収容器１５８に排出される。   The gasification furnace 150 includes a cylindrical pressure vessel, and includes two upper burners 154A and two lower burners 154B. The upper and lower burners 154A and 154B are arranged to be inclined with respect to the radial direction of the pressure vessel, thereby turning the pulverized coal ejected from the upper and lower burners 154A and 154B in the pressure vessel. This swirl increases the residence time of the pulverized coal and ensures the reaction time for gasification of the coal. Although not particularly illustrated, oxygen is supplied to the upper and lower burners 154A and 154B, respectively, and particularly the oxygen on the upper burner 154A side is reduced to generate an active char rich in reactivity, and the lower burner 154B High temperature gas is generated by increasing the amount of oxygen. High gasification efficiency is obtained as a whole by the interaction between the upper and lower stages. Note that the carbon monoxide and nitrogen gas generated in the gasification furnace 150 are discharged from the upper discharge port 156 and used for various purposes such as power generation. On the other hand, the slag generated as a result of gasification flows down to the bottom side of the pressure vessel, and is discharged to the recovery vessel 158 via a rotary feeder (not shown).

更に、この石炭ガス化炉システム１００は、第１〜第５粉体流量測定装置１Ａ〜１Ｅの出力値を補正する補正手段１７０と、この補正後の出力値を利用して、粉体流量調整装置１１０にフィードバック信号を生成する流量指示手段１８０を備える。なお、これらの補正手段１７０や流量指示手段１８０は、中央演算装置やメモリを備えた周知のコンピュータ等による電子演算装置を利用すれば良い。   Furthermore, the coal gasifier system 100 uses the correcting means 170 for correcting the output values of the first to fifth powder flow rate measuring devices 1A to 1E and the corrected output value to adjust the powder flow rate. The apparatus 110 includes a flow rate instruction unit 180 that generates a feedback signal. The correction unit 170 and the flow rate instruction unit 180 may use an electronic arithmetic unit such as a central processing unit or a known computer having a memory.

（粉体流量測定装置）
次に、この石炭ガス化炉システム１００で採用される第１〜第５粉体流量測定装置１Ａ〜１Ｅの詳細構造について説明する。なお、これらの第１〜第５粉体流量測定装置１Ａ〜１Ｅの構造は略同様であることから、ここでは第１粉体流量測定装置１Ａの構造を説明することで第２〜第５粉体流量測定装置１Ｂ〜１Ｅの説明を省略する。 (Powder flow rate measuring device)
Next, the detailed structure of the 1st-5th powder flow measuring device 1A-1E employ | adopted with this coal gasifier system 100 is demonstrated. Since the structures of the first to fifth powder flow measuring devices 1A to 1E are substantially the same, the structure of the first powder flow measuring device 1A will be described here to explain the second to fifth powders. The description of the body flow measuring devices 1B to 1E is omitted.

図２（ａ）は、第１粉体流量測定装置１Ａを一方向から見た場合の断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）と直交する方向から第１粉体流量測定装置１Ａを見た場合の断面図である。また、図３（ａ）は、図２（ｂ）のＡ−Ａ線断面図であり、図３（ｂ）は、図２（ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。   FIG. 2A is a cross-sectional view of the first powder flow rate measuring device 1A as viewed from one direction, and FIG. 2B shows the first powder flow rate measured from the direction orthogonal to FIG. It is sectional drawing at the time of seeing the measuring apparatus 1A. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2B, and FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 2B.

これらの図に示されるように、第１粉体流量測定装置１Ａは、微粉炭の流路となる絶縁管１０と、絶縁管１０の外周を覆うように配置されるケーシング２０と、ケーシング２０の内側面に固定される複数の固定部材３０と、固定部材３０を介してケーシング２０に固定される一対の対向電極４０ａ、４０ｂと、から構成される静電容量式の測定装置である。なお、図２（ａ）および（ｂ）は、ケーシング２０を断面にして表した図となっている。   As shown in these drawings, the first powder flow measuring device 1A includes an insulating tube 10 serving as a flow path for pulverized coal, a casing 20 disposed so as to cover an outer periphery of the insulating tube 10, and a casing 20 It is a capacitance-type measuring device including a plurality of fixing members 30 fixed to the inner surface and a pair of counter electrodes 40 a and 40 b fixed to the casing 20 via the fixing members 30. 2A and 2B are views showing the casing 20 in cross section.

絶縁管１０は、気体搬送（高圧窒素）によって微粉炭が内部を流動する管であり、第１粉体流量測定装置１Ａによって流量を測定する微粉炭の搬送管１０８の一部を構成するものである。絶縁管１０は、対向電極４０ａ、４０ｂ間の静電容量に影響を与えないように、例えば樹脂やセラミックス、石英ガラス等の比誘電率の低い絶縁性材料から構成されている。なお、絶縁管１０は、絶縁性材料からなる微粉炭の搬送管１０８の一部をそのまま使用したものであってもよいし、搬送管１０８の途中にフランジ継手等を介して追加された専用のものであってもよい。   The insulating tube 10 is a tube through which pulverized coal flows by gas conveyance (high-pressure nitrogen), and constitutes a part of the pulverized coal conveyance tube 108 that measures the flow rate by the first powder flow rate measuring device 1A. is there. The insulating tube 10 is made of an insulating material having a low relative dielectric constant such as resin, ceramics, or quartz glass so as not to affect the capacitance between the counter electrodes 40a and 40b. The insulating pipe 10 may be a part of the pulverized coal transport pipe 108 made of an insulating material as it is, or a dedicated pipe added through a flange joint or the like in the middle of the transport pipe 108. It may be a thing.

ケーシング２０は、対向電極４０ａ、４０ｂを内部に収容した状態で絶縁管１０の外周を覆う中空円筒状の部材である。ケーシング２０の両端部には挿通孔２２がそれぞれ設けられており、この挿通孔２２内に絶縁管１０が挿通されることにより、ケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂは、絶縁管１０に固定される。ここでは、ケーシング２０を導電性材料（例えばアルミ等の金属）から構成することにより、ケーシング２０が電磁シールドとして機能するようにしている。   The casing 20 is a hollow cylindrical member that covers the outer periphery of the insulating tube 10 in a state in which the counter electrodes 40a and 40b are accommodated therein. Insertion holes 22 are respectively provided at both ends of the casing 20, and the casing 20 and the counter electrodes 40 a and 40 b are fixed to the insulation tube 10 by inserting the insulation tube 10 into the insertion holes 22. . Here, the casing 20 is made of a conductive material (for example, a metal such as aluminum) so that the casing 20 functions as an electromagnetic shield.

なお、この第１粉体流量測定装置１Ａでは、ケーシング２０を円筒状に構成しているが、例えば多角形状やカプセル形状等、その他の形状に構成するようにしてもよい。また、必要に応じてケーシング２０の各部に開口や窓等を設けるようにしてもよい。   In the first powder flow measuring device 1A, the casing 20 is formed in a cylindrical shape, but may be formed in other shapes such as a polygonal shape and a capsule shape. Moreover, you may make it provide an opening, a window, etc. in each part of the casing 20 as needed.

また、本実施形態では、対向電極４０ａ、４０ｂと共にケーシング２０を絶縁管１０から容易に取り外せるように、ケーシング２０を第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂからなる半割構造としている。第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂには、合わせ面において半径方向に突出する突出部２４ａ、２４ｂがそれぞれ形成されており、この突出部２４ａ、２４ｂには、第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂを結合するためのボルト５０が挿通される複数のボルト孔２６ｂがそれぞれ形成されている。   In the present embodiment, the casing 20 has a halved structure including the first member 20a and the second member 20b so that the casing 20 can be easily detached from the insulating tube 10 together with the counter electrodes 40a and 40b. The first member 20a and the second member 20b are respectively formed with projecting portions 24a and 24b projecting in the radial direction on the mating surfaces, and the first member 20a and the second member 20b are formed on the projecting portions 24a and 24b, respectively. A plurality of bolt holes 26b through which bolts 50 for connecting the two are inserted are respectively formed.

固定部材３０は、対向電極４０ａ、４０ｂをケーシング２０の内側面との間に所定の隙間を空けて固定するための部材である。第１粉体流量測定装置１Ａでは、５つのブロック状の固定部材３０を介して対向電極４０ａをケーシング２０の第１部材２０ａに固定し、同様に、５つのブロック状の固定部材３０を介して対向電極４０ｂをケーシング２０の第２部材２０ｂに固定している。固定部材３０は、ネジや係合ピン、接着剤等の既知の手法によって基端部がケーシング２０の内側面に固定される。そして、固定部材３０の先端部には、ネジや係合ピン、接着剤等の既知の手法によって対向電極４０ａ、４０ｂが固定される。   The fixing member 30 is a member for fixing the counter electrodes 40 a and 40 b with a predetermined gap between them and the inner surface of the casing 20. In the first powder flow measuring device 1A, the counter electrode 40a is fixed to the first member 20a of the casing 20 via five block-shaped fixing members 30, and similarly, via the five block-shaped fixing members 30. The counter electrode 40 b is fixed to the second member 20 b of the casing 20. The fixing member 30 has a base end fixed to the inner surface of the casing 20 by a known method such as a screw, an engagement pin, or an adhesive. Then, the counter electrodes 40 a and 40 b are fixed to the distal end portion of the fixing member 30 by a known method such as a screw, an engagement pin, or an adhesive.

また、この第１粉体流量測定装置１Ａでは、ケーシング２０を導電性材料から構成しているため、固定部材３０を絶縁性材料（例えばテフロン（登録商標）樹脂やシリコン樹脂）から構成している。すなわち、固定部材３０は、対向電極４０ａ、４０ｂとケーシング２０との間の導通を遮断するように構成されている。さらに、固定部材３０を熱膨張係数の低い材料から構成しており、絶縁管１０内部を流れる気体および微粉炭が高温の場合であっても対向電極４０ａ、４０ｂと絶縁管１０およびケーシング２０との位置関係が大きく変化しないようにしている。なお、固定部材３０の形状は、対向電極４０ａを固定することが可能な形状であればその他の形状であってもよい。また、固定部材３０の個数は、必要に応じて増減可能であることはいうまでもない。   Further, in the first powder flow rate measuring apparatus 1A, the casing 20 is made of a conductive material, so the fixing member 30 is made of an insulating material (for example, Teflon (registered trademark) resin or silicon resin). . That is, the fixing member 30 is configured to block conduction between the counter electrodes 40 a and 40 b and the casing 20. Furthermore, the fixing member 30 is made of a material having a low coefficient of thermal expansion, and even if the gas and pulverized coal flowing inside the insulating tube 10 are at a high temperature, the opposing electrodes 40a and 40b, the insulating tube 10 and the casing 20 The positional relationship is not changed greatly. The shape of the fixing member 30 may be other shapes as long as the counter electrode 40a can be fixed. Needless to say, the number of the fixing members 30 can be increased or decreased as necessary.

一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、絶縁管１０の外周を１８０度の範囲で周回する螺旋形状をした帯状の電極であり、内側面と絶縁管１０の外周面との間に所定の隙間を設けて配置されている。また、対向電極４０ａ、４０ｂは、互いに同一形状に構成されており、絶縁管１０の軸心Ｏに対して互いに軸対称となるように配置されている。さらに、対向電極４０ａの両端面４０ａ１、４０ａ２、および対向電極４０ｂの両端面４０ｂ１、４０ｂ２は、軸心Ｏに垂直な断面に平行となるように形成され、対向電極４０ａの端面４０ａ１と対向電極４０ｂの端面４０ｂ１の軸心Ｏ方向の位置、および対向電極４０ａの端面４０ａ２と対向電極４０ｂの端面４０ｂ２の軸心Ｏ方向の位置は、略一致するようになっている。対向電極４０ａ、４０ｂを構成する材料は、電極として機能する導電性材料であればよく、例えば銅やアルミ、鉄等の金属を採用することができる。   The pair of counter electrodes 40 a and 40 b are strip-like electrodes that circulate around the outer periphery of the insulating tube 10 within a range of 180 degrees, and provide a predetermined gap between the inner surface and the outer peripheral surface of the insulating tube 10. Are arranged. Further, the counter electrodes 40 a and 40 b are configured in the same shape, and are arranged so as to be axially symmetric with respect to the axis O of the insulating tube 10. Furthermore, both end faces 40a1 and 40a2 of the counter electrode 40a and both end faces 40b1 and 40b2 of the counter electrode 40b are formed to be parallel to a cross section perpendicular to the axis O, and the end face 40a1 of the counter electrode 40a and the counter electrode 40b are formed. The position of the end face 40b1 in the direction of the axis O and the position of the end face 40a2 of the counter electrode 40a and the position of the end face 40b2 of the counter electrode 40b in the direction of the axis O are substantially the same. The material constituting the counter electrodes 40a and 40b may be any conductive material that functions as an electrode, and for example, metals such as copper, aluminum, and iron can be employed.

更に第１粉体流量測定装置１Ａは、絶縁管１０と対向電極４０ａ、４０ｂとの間に隙間、すなわち空気の層を設けることにより、絶縁管１０を構成する材料によって対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の乱れ（電気力線の均一性の乱れ）を低減し、測定精度を高めるようにしている。   Further, the first powder flow measuring device 1A provides a gap, that is, a layer of air between the insulating tube 10 and the counter electrodes 40a and 40b, so that the material constituting the insulating tube 10 can be used between the counter electrodes 40a and 40b. The disturbance of electric field lines (disturbance of uniformity of electric field lines) is reduced, and the measurement accuracy is increased.

具体的には、絶縁管１０を構成する樹脂やセラミックス等は、比誘電率が凡そ３〜１０程度の誘電体であり、真空と略同等の比誘電率（１．０００５８６）の空気よりもはるかに大きい誘電性を有している。このため、対向電極４０ａ、４０ｂと絶縁管１０を接触または近接させた場合、絶縁管１０の誘電性による影響が大きくなり、対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線が不均一に乱れたものとなってしまう。このような電気力線の乱れは、絶縁管１０の断面方向における測定感度の不均一さの直接の要因となるため、測定感度の均一性を向上させるためには、できるだけ乱れのない均一な電気力線を発生させる必要がある。   Specifically, the resin, ceramics, and the like constituting the insulating tube 10 are dielectrics having a relative dielectric constant of about 3 to 10, which is much higher than air having a relative dielectric constant (1.000586) substantially equal to that of vacuum. It has a large dielectric property. For this reason, when the counter electrodes 40a and 40b and the insulating tube 10 are brought into contact or close to each other, the influence of the dielectric property of the insulating tube 10 increases, and the lines of electric force between the counter electrodes 40a and 40b are unevenly disturbed. turn into. Such disturbance of the lines of electric force directly causes non-uniformity in the measurement sensitivity in the cross-sectional direction of the insulating tube 10. Therefore, in order to improve the uniformity of the measurement sensitivity, a uniform electric power with no disturbance as much as possible is possible. It is necessary to generate a field line.

そこで、第１粉体流量測定装置１Ａでは、絶縁管１０と対向電極４０ａ、４０ｂとの間に所定の隙間を設けて真空と略同等の比誘電率となる空気の層を生成することにより、絶縁管１０の誘電性による影響を低減させて対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の均一性を高め、測定感度の均一性を向上させるようにしている。   Therefore, in the first powder flow measuring device 1A, a predetermined gap is provided between the insulating tube 10 and the counter electrodes 40a and 40b to generate an air layer having a relative dielectric constant substantially equal to that of a vacuum, The influence of the dielectric property of the insulating tube 10 is reduced to increase the uniformity of lines of electric force between the counter electrodes 40a and 40b, thereby improving the uniformity of measurement sensitivity.

さらに、この第１粉体流量測定装置１Ａでは、対向電極４０ａ、４０ｂを、同一の寸法形状に構成すると共に、絶縁管１０の軸心Ｏに対して互いに軸対称となるように配置することにより、図３（ａ）および（ｂ）に示されるように、絶縁管１０の各断面において対向電極４０ａ、４０ｂが互いに等しい幅で対向すると共に、軸心Ｏを中心として対称に対向するようにしている。このようにすることで、同図（ａ）および（ｂ）において線Ｅで示すように、対向電極４０ａ、４０ｂ間に略平行な直線状の電気力線を断面（絶縁管１０の軸心Ｏに垂直な断面）ごとに発生させて対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の均一性を高め、測定感度の均一性をさらに向上させることができる。   Further, in the first powder flow rate measuring apparatus 1A, the counter electrodes 40a and 40b are configured to have the same size and shape, and are arranged so as to be symmetrical with respect to the axis O of the insulating tube 10. 3 (a) and 3 (b), the opposing electrodes 40a and 40b are opposed to each other with the same width in each cross section of the insulating tube 10, and are symmetrically opposed about the axis O. Yes. By doing in this way, as shown by line E in the same figure (a) and (b), the line of a straight line of electric force substantially parallel between counter electrodes 40a and 40b is made into a section (axis O of insulating tube 10). For each of the cross sections perpendicular to each other), the uniformity of the lines of electric force between the counter electrodes 40a, 40b can be increased, and the uniformity of the measurement sensitivity can be further improved.

なお、対向電極４０ａ、４０ｂは螺旋形状に構成されているため、この略平行な直線状の電気力線は、絶縁管１０の軸心Ｏ方向に沿って漸次方向が変化するようになっている。この第１粉体流量測定装置１Ａでは、対向電極４０ａ、４０ｂの螺旋角、すなわち絶縁管１０の軸心Ｏ（螺旋軸）に対する傾き角を従来よりも比較的小さく設定することで、電気力線の方向の変化率が少なくなるようにしている。このようにすることで、対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の均一性をより高めることができる。   Since the counter electrodes 40a and 40b are formed in a spiral shape, the direction of the substantially parallel linear electric lines of force gradually changes along the direction of the axis O of the insulating tube 10. . In the first powder flow measuring device 1A, the helical angle of the counter electrodes 40a and 40b, that is, the inclination angle with respect to the axis O (helical axis) of the insulating tube 10 is set to be relatively smaller than that of the related art. The rate of change in the direction is reduced. By doing in this way, the uniformity of the line of electric force between counter electrode 40a, 40b can be improved more.

また、対向電極４０ａ、４０ｂの螺旋角を比較的小さく設定することにより、対向電極４０ａ、４０ｂを絶縁管１０の軸心Ｏに対して軸対称に配置した場合の軸心Ｏ方向の間隔Ｇ（図２（ｂ）参照）を大きくすることが可能となる。これにより、絶縁管１０の断面方向以外の方向に生じる電気力線の密度を少なくすることができるため、対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の均一性をより高めることができる。なお、間隔Ｇの距離は、対向電極４０ａ、４０ｂの絶縁管１０の軸心Ｏ方向の幅Ｘの１．５倍以上の距離であることが好ましい。   Further, by setting the spiral angles of the counter electrodes 40a and 40b to be relatively small, the distance G in the direction of the axis O when the counter electrodes 40a and 40b are arranged symmetrically with respect to the axis O of the insulating tube 10 ( 2 (see FIG. 2B) can be enlarged. Thereby, since the density of the electric lines of force generated in directions other than the cross-sectional direction of the insulating tube 10 can be reduced, the uniformity of the electric lines of force between the counter electrodes 40a and 40b can be further increased. In addition, it is preferable that the distance G is 1.5 times or more the width X in the axis O direction of the insulating tube 10 of the counter electrodes 40a and 40b.

ケーシング２０には、コネクタ６０ａ、６０ｂが設けられており、対向電極４０ａ、４０ｂは、これらのコネクタ６０ａ、６０ｂを介して外部の機器と電気的に接続される。具体的には、ケーシング２０の第１部材２０ａには対向電極４０ａと導通するコネクタ６０ａが設けられ、第２部材２０ｂには対向電極４０ｂと導通するコネクタ６０ｂが設けられている。これらのコネクタ６０ａ、６０ｂとしては、ＢＮＣ型コネクタやＭ型コネクタ、Ｎ型コネクタ等、絶縁特性や高周波特性に優れた既知のコネクタを採用することができる。   The casing 20 is provided with connectors 60a and 60b, and the counter electrodes 40a and 40b are electrically connected to external devices via the connectors 60a and 60b. Specifically, the first member 20a of the casing 20 is provided with a connector 60a that conducts with the counter electrode 40a, and the second member 20b is provided with a connector 60b that conducts with the counter electrode 40b. As these connectors 60a and 60b, known connectors having excellent insulation characteristics and high-frequency characteristics such as BNC connectors, M connectors, and N connectors can be used.

図４は、第１粉体流量測定装置１Ａの回路構成を示した概略図である。同図に示されるように、対向電極４０ｂは、対向電極４０ａ、４０ｂに交流電圧を印加する交流電源７０に接続され、対向電極４０ｂは、静電容量の変化を検出する検出回路８０、および検出回路８０の信号を増幅して補正手段１７０に出力する出力回路９０に接続される。また、ケーシング２０は、電磁シールドとして機能するために接地される。なお、対向電極４０ａおよび４０ｂのいずれを交流電源７０に接続してもよいことはいうまでもない。   FIG. 4 is a schematic view showing a circuit configuration of the first powder flow rate measuring apparatus 1A. As shown in the figure, the counter electrode 40b is connected to an AC power source 70 that applies an AC voltage to the counter electrodes 40a and 40b, and the counter electrode 40b includes a detection circuit 80 that detects a change in capacitance, and a detection circuit. It is connected to an output circuit 90 that amplifies the signal of the circuit 80 and outputs it to the correction means 170. The casing 20 is grounded in order to function as an electromagnetic shield. Needless to say, either of the counter electrodes 40 a and 40 b may be connected to the AC power source 70.

交流電源７０によって対向電極４０ａ、４０ｂに交流電圧を印加すると、絶縁管１０内を流動する微粉炭の流量に応じて対向電極４０ａ、４０ｂ間の静電容量が変化する。検出回路８０はこの静電容量の変化を電流値の変化として検出し、出力回路９０は検出回路からの信号を増幅して補正手段１７０に出力する。この補正手段１７０は、出力回路９０からの信号に所定の演算処理を施すことにより、出力の校正と微粉炭の単位時間当りの流量を同時に行う。   When an AC voltage is applied to the counter electrodes 40a and 40b by the AC power source 70, the capacitance between the counter electrodes 40a and 40b changes according to the flow rate of pulverized coal flowing in the insulating tube 10. The detection circuit 80 detects this change in capacitance as a change in current value, and the output circuit 90 amplifies the signal from the detection circuit and outputs it to the correction means 170. The correction means 170 performs a predetermined calculation process on the signal from the output circuit 90 to simultaneously perform output calibration and pulverized coal flow rate per unit time.

なお、微粉炭の流量を測定する際には、事前に気体のみを流した状態で基準となる静電容量を測定すると共に、測定結果の補正用のパラメータとして気体の圧力や温度、湿度等を測定する場合もある。この第１粉体流量測定装置１Ａでは、従来の測定装置に比して測定感度が大幅に向上しているため、絶縁管１０内の気体の圧力変化（気体分子の密度の変化）に伴う静電容量の変化を検出することが可能となっている。すなわち、この第１粉体流量測定装置１Ａによれば、微粉炭の流量だけではなく絶縁管１０内の気体の圧力を測定することができる。   When measuring the flow rate of pulverized coal, measure the reference capacitance in the state of flowing only gas in advance, and adjust the pressure, temperature, humidity, etc. of the gas as correction parameters for the measurement results. Sometimes measured. In the first powder flow measuring device 1A, the measurement sensitivity is greatly improved as compared with the conventional measuring device, so that the static pressure associated with the change in the pressure of the gas in the insulating tube 10 (change in the density of the gas molecules). It is possible to detect a change in electric capacity. That is, according to the first powder flow rate measuring apparatus 1A, not only the flow rate of pulverized coal but also the pressure of the gas in the insulating tube 10 can be measured.

次に、対向電極４０ａ、４０ｂの寸法形状および配置の詳細について説明する。   Next, details of the dimensional shape and arrangement of the counter electrodes 40a and 40b will be described.

図５（ａ）は、ケーシング２０の第２部材２０ｂおよび対向電極４０ｂを示した図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。なお、ケーシング２０の第１部材２０ａおよび第２部材は同一形状であり、第１部材２０ａに固定される対向電極４０ａ、および第２部材２０ｂに固定される対向電極４０ｂも同一部材であるため、ここでは、第２部材２０ｂに固定された対向電極４０ｂを表した図に基づいて説明する。   Fig.5 (a) is the figure which showed the 2nd member 20b and the counter electrode 40b of the casing 20, The same figure (b) is CC sectional view taken on the line of the figure (a). The first member 20a and the second member of the casing 20 have the same shape, and the counter electrode 40a fixed to the first member 20a and the counter electrode 40b fixed to the second member 20b are also the same member. Here, description will be made based on a diagram showing the counter electrode 40b fixed to the second member 20b.

本発明の発明者は、対向電極４０ａ、４０ｂの寸法形状および配置について種々の実験を重ね、高精度な測定を行うための最適な寸法形状および配置を見いだした。まず、対向電極４０ａ、４０ｂの絶縁管１０の円周方向の幅は、同図（ｂ）に示すように絶縁管１０の軸心Ｏを中心とする角度θで表した場合に、θが５０〜８０度の範囲内であることが好ましく、θが５５〜７５度の範囲内であればより好ましく、θが６０〜７０度の範囲内であることが最も好ましい。対向電極４０ａ、４０ｂの絶縁管１０の円周方向の幅をこのように設定することで、対向電極４０ａ、４０ｂ間に平行且つ均一な直線状の電気力線を、絶縁管１０の誘電性に影響されない範囲で可能な限り広範囲に発生させることが可能となる。   The inventor of the present invention has conducted various experiments on the dimensional shape and arrangement of the counter electrodes 40a and 40b, and has found the optimum dimensional shape and arrangement for performing highly accurate measurement. First, the width of the counter electrode 40a, 40b in the circumferential direction of the insulating tube 10 is expressed as an angle θ about the axis O of the insulating tube 10 as shown in FIG. It is preferably in the range of ˜80 degrees, more preferably in the range of θ to 55 to 75 degrees, and most preferably in the range of 60 to 70 degrees. By setting the circumferential width of the insulating tube 10 of the counter electrodes 40a and 40b in this way, parallel and uniform linear electric lines of force between the counter electrodes 40a and 40b are made in the dielectric of the insulating tube 10. It is possible to generate as wide a range as possible without being affected.

次に、対向電極４０ａ、４０ｂの螺旋角α（同図（ａ）参照）は、２０〜４０度の範囲内であることが好ましく、２５〜３５度の範囲内であればより好ましく、２７〜３３度の範囲内であることが最も好ましい。螺旋角αをこのように設定することで、電気力線の方向の軸心Ｏ方向における変化率を少なくし、対向電極４０ａ、４０ｂ間の電気力線の均一性をより高めることができる。また、対向電極４０ａ、４０ｂの絶縁管１０の円周方向の幅を上記のように設定した場合であっても、対向電極４０ａ、４０ｂの軸心Ｏ方向の間隔Ｇ（図２（ｂ）参照）を冗長にならない範囲で大きくすることができる。   Next, the spiral angle α of the counter electrodes 40a and 40b (see FIG. 5A) is preferably within a range of 20 to 40 degrees, more preferably within a range of 25 to 35 degrees, Most preferably within the range of 33 degrees. By setting the spiral angle α in this way, the rate of change in the direction of the axis O in the direction of the electric force lines can be reduced, and the uniformity of the electric force lines between the counter electrodes 40a and 40b can be further increased. Even when the circumferential width of the insulating tube 10 of the counter electrodes 40a and 40b is set as described above, the gap G in the direction of the axis O of the counter electrodes 40a and 40b (see FIG. 2B). ) Can be increased as long as it is not redundant.

次に、対向電極４０ａ、４０ｂの内側面と絶縁管１０の外周面との隙間の距離ａ（図５（ｂ）参照）は、絶縁管１０の外径Ｄの０．５〜６％の範囲内の距離であることが好ましく、外径Ｄの１〜５％の範囲内の距離であればより好ましく、外径Ｄの２〜４％の範囲内の距離であることが最も好ましい。隙間の距離ａをこのように設定することで、絶縁管１０の誘電性の影響を排除し、対向電極４０ａ、４０ｂ間に均一な電気力線を発生させることが可能となる。   Next, the distance a (see FIG. 5B) between the inner side surfaces of the counter electrodes 40a and 40b and the outer peripheral surface of the insulating tube 10 is in the range of 0.5 to 6% of the outer diameter D of the insulating tube 10. The distance is preferably within the range of 1 to 5% of the outer diameter D, and more preferably within the range of 2 to 4% of the outer diameter D. By setting the gap distance a in this way, it is possible to eliminate the influence of the dielectric properties of the insulating tube 10 and to generate uniform lines of electric force between the counter electrodes 40a and 40b.

なお、第１粉体流量測定装置１Ａの製作の容易性を重要視する場合には、例えば一般的なサイズ（外径Ｄが１０〜３００ｍｍ程度）の絶縁管１０に対して隙間の距離ａを１〜８ｍｍ程度に設定するように、容易に製作可能な距離に隙間の距離ａを設定するようにしてもよい。   When importance is attached to the ease of manufacturing the first powder flow rate measuring device 1A, for example, the gap distance a is set to the insulating tube 10 having a general size (the outer diameter D is about 10 to 300 mm). You may make it set the distance a of a clearance to the distance which can be manufactured easily so that it may set to about 1-8 mm.

次に、対向電極４０ａ、４０ｂの外側面とケーシング２０の内側面との隙間の距離ｂ（図５（ｂ）参照）は、特に限定されるものではないが、ケーシング２０の影響を排除して均一な電気力線を発生させるためにはある程度離れていることが好ましく、少なくとも距離ａ以上の距離であることが好ましい。   Next, the distance b (see FIG. 5B) between the outer surfaces of the counter electrodes 40a and 40b and the inner surface of the casing 20 is not particularly limited, but the influence of the casing 20 is excluded. In order to generate uniform lines of electric force, it is preferable that the distance is some distance, and it is preferable that the distance is at least the distance a.

また、対向電極４０ａ、４０ｂの絶縁管１０周りの周回角β（図５（ｂ）参照）は、１８０度前後の角度であることが好ましい。より具体的には、周回角βは、１６０〜２００度の範囲内であることが好ましく、１７０〜１９０度の範囲内であればより好ましく、１８０度であることが最も好ましい。軸心Ｏ方向における電気力線の方向の変化を考慮すると、周回角β＝１８０度とすることで、絶縁管１０内の断面上の各位置において均等に電気力線を発生させることができる。従って、本実施形態では、β＝１８０度としている。   Moreover, it is preferable that the turning angle β (see FIG. 5B) around the insulating tube 10 of the counter electrodes 40a and 40b is an angle of about 180 degrees. More specifically, the lap angle β is preferably in the range of 160 to 200 degrees, more preferably in the range of 170 to 190 degrees, and most preferably 180 degrees. Considering the change in the direction of the electric lines of force in the direction of the axis O, the electric lines of force can be evenly generated at each position on the cross section in the insulating tube 10 by setting the turning angle β = 180 degrees. Therefore, in this embodiment, β = 180 degrees.

なお、静電容量タイプとなる従来の粉体流量測定装置では、周回角βを３６０度以上に設定することが常識であり、３６０度以上にしなければ十分な測定精度を出すことが不可能であった。これに対し、本実施形態の構成によれば、周回角βを１８０度前後の角度に設定しても従来以上に高精度な測定を行うことが可能となっている。従って、この第１粉体流量測定装置１Ａでは、従来よりも軸心Ｏ方向の長さをコンパクトにすることが可能となっている。また、周回角βをこのように設定することで、ケーシング２０を半割構造とすることが可能となる。   In the conventional powder flow measuring device of the electrostatic capacity type, it is common sense to set the lap angle β to 360 degrees or more, and sufficient measurement accuracy cannot be obtained unless it is set to 360 degrees or more. there were. On the other hand, according to the configuration of the present embodiment, it is possible to perform measurement with higher accuracy than before even when the circulatory angle β is set to an angle of about 180 degrees. Therefore, in the first powder flow measuring device 1A, the length in the direction of the axis O can be made more compact than before. Moreover, it becomes possible to make the casing 20 into a half structure by setting the turning angle β in this way.

なお、図５（ｂ）に示されるように、対向電極４０ｂの一方の端面４０ｂ１の幅方向中心４０ｂ１ａと、他方の端面４０ｂ２の幅方向中心４０ｂ２ａとの間で周回角βを設定し、β＝１８０度としている（対向電極４０ａについても同様）。測定精度の向上のためには、対向電極４０ａ、４０ｂのそれぞれにおいて周回角βをなるべく正確に設定することが好ましく、同図（ｂ）に示されるように、対向電極４０ｂの一方の端面４０ｂ１の幅方向中心４０ｂ１ａと、他方の端面４０ｂ２の幅方向中心４０ｂ２ａとが、軸心Ｏと共に略一直線上に並ぶことが好ましい。   As shown in FIG. 5B, a turning angle β is set between the width direction center 40b1a of one end surface 40b1 of the counter electrode 40b and the width direction center 40b2a of the other end surface 40b2, and β = The angle is 180 degrees (the same applies to the counter electrode 40a). In order to improve the measurement accuracy, it is preferable to set the rotation angle β as accurately as possible in each of the counter electrodes 40a and 40b. As shown in FIG. 5B, the one end face 40b1 of the counter electrode 40b is formed. It is preferable that the center 40b1a in the width direction and the center 40b2a in the width direction of the other end face 40b2 are aligned with the axis O in a substantially straight line.

具体的には、対向電極４０ｂの一方の端面４０ｂ１の幅方向中心４０ｂ１ａの位置に対する他方の端面４０ｂ２の幅方向中心４０ｂ２ａの位置の誤差範囲は、−５〜＋５度の範囲内であることが好ましく、−３〜＋３度の範囲内であればより好ましく、−１〜＋１度の範囲内であることが最も好ましい。対向電極４０ａについても同様である。   Specifically, the error range of the position of the width direction center 40b2a of the other end face 40b2 with respect to the position of the width direction center 40b1a of the one end face 40b1 of the counter electrode 40b is preferably within a range of −5 to +5 degrees. , More preferably within a range of −3 to +3 degrees, and most preferably within a range of −1 to +1 degrees. The same applies to the counter electrode 40a.

図６は、絶縁管１０へのケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂの取付け方法を示した図である。同図に示されるように、第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂを、絶縁管１０の両側から挟み込むようにしてボルト５０およびナット５２を締結することにより、容易にケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂを絶縁管１０に取付けることができる。また、ボルト５０およびナット５２を取外してケーシング２０を第１部材２０ａと第２部材２０ｂに分割することにより、容易にケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂを絶縁管１０から取り外すことができる。すなわち、この第１粉体流量測定装置１Ａは、従来に比して飛躍的にメンテナンス性が向上したものとなっている。   FIG. 6 is a view showing a method of attaching the casing 20 and the counter electrodes 40a and 40b to the insulating tube 10. As shown in FIG. As shown in the figure, the casing 20 and the counter electrodes 40a, 40b can be easily obtained by fastening the bolt 50 and the nut 52 so as to sandwich the first member 20a and the second member 20b from both sides of the insulating tube 10. Can be attached to the insulating tube 10. Further, by removing the bolt 50 and the nut 52 and dividing the casing 20 into the first member 20a and the second member 20b, the casing 20 and the counter electrodes 40a and 40b can be easily detached from the insulating tube 10. That is, the first powder flow rate measuring device 1A has a drastically improved maintainability as compared with the prior art.

例えば、樹脂から構成された絶縁管１０が微粉炭の接触により摩耗した場合、ケーシング２０を分割して即座に取り外すことができるため、絶縁管１０を容易且つ迅速に交換することができる。また、搬送管１０８の全体を、が最初から比誘電率の低い絶縁性材料で構成する場合は、搬送管１０８を切断することなく第１粉体流量測定装置１Ａをそのまま取付けて測定を行うことができる。   For example, when the insulating tube 10 made of resin is worn by contact with pulverized coal, the casing 20 can be divided and removed immediately, so that the insulating tube 10 can be easily and quickly replaced. Further, when the entire transfer tube 108 is made of an insulating material having a low relative dielectric constant from the beginning, the first powder flow rate measuring device 1A is attached as it is without cutting the transfer tube 108 and measurement is performed. Can do.

図７は、対向電極４０ａ、４０ｂの形成方法を示した図である。同図に示されるように、傾き角がαの平行四辺形状の板４１を曲折することにより、対向電極４０ａ、４０ｂを形成している。ここで板４１の幅Ｗは、対向電極４０ａ、４０ｂの絶縁管１０の円周方向の幅に対応しており、Ｗ＝π（Ｄ＋２ａ）（θ／３６０）となっている。また、Ｈは、対向電極４０ａ、４０ｂの絶縁管１０の軸心Ｏ方向の長さに対応しており、Ｈ＝Ｌ／ｔａｎαとなっている。ここで、Ｌ＝π（Ｄ＋２ａ）（β／３６０）である。   FIG. 7 is a diagram showing a method of forming the counter electrodes 40a and 40b. As shown in the figure, the counter electrodes 40a and 40b are formed by bending a parallelogram-shaped plate 41 having an inclination angle α. Here, the width W of the plate 41 corresponds to the circumferential width of the insulating tube 10 of the counter electrodes 40a, 40b, and is W = π (D + 2a) (θ / 360). Further, H corresponds to the length of the counter electrode 40a, 40b in the direction of the axis O of the insulating tube 10, and H = L / tan α. Here, L = π (D + 2a) (β / 360).

板４１の両端面４１ａ、４１ｂの幅方向中心４１ａ１、４１ｂ１は、対向電極４０ａの両端面４０ａ１、４０ａ２の幅方向中心４０ａ１ａ、４０ａ２ａ、および対向電極４０ｂの両端面４０ｂ１、４０ｂ２の幅方向中心４０ｂ１ａ、４０ｂ２ａにそれぞれ対応している。従って、板４１は、幅方向中心４１ａ１、４１ｂ１の間が周回角βとなるように曲折される。   The width direction centers 41a1 and 41b1 of both end surfaces 41a and 41b of the plate 41 are the width direction centers 40a1 and 40a2a of both end surfaces 40a1 and 40a2 of the counter electrode 40a and the width direction centers 40b1a of both end surfaces 40b1 and 40b2 of the counter electrode 40b. 40b2a, respectively. Accordingly, the plate 41 is bent so that the space between the centers 41a1 and 41b1 in the width direction has a turning angle β.

対向電極４０ａ、４０ｂ間の静電容量は、対向電極４０ａ、４０ｂの面積Ｓ＝Ｗ・Ｈに比例する値となる。従って、絶縁管１０の外径Ｄに基づき、各パラメータａ、θ、α、βの値を適宜に調整して対向電極４０ａ、４０ｂの面積Ｓを設定することにより、対向電極４０ａ、４０ｂ間の静電容量を、測定条件に応じた最適な値にすることができる。   The electrostatic capacitance between the counter electrodes 40a and 40b is a value proportional to the area S = W · H of the counter electrodes 40a and 40b. Accordingly, by adjusting the values of the parameters a, θ, α, and β as appropriate based on the outer diameter D of the insulating tube 10 to set the area S of the counter electrodes 40a and 40b, the distance between the counter electrodes 40a and 40b is set. The capacitance can be set to an optimum value according to the measurement conditions.

なお、対向電極４０ａ、４０ｂは、上記以外の方法によって形成されるものであってもよく、例えば鋳造や鍛造等によって形成されるものであってもよいし、円筒状の素材を螺旋形状に切断することによって形成されるものであってもよい。また、対向電極４０ａ、４０ｂの厚さは特に限定されるものではないが、一般的なサイズの絶縁管１０に対しては数ｍｍの厚さとすることが好ましい。   The counter electrodes 40a and 40b may be formed by a method other than the above, for example, may be formed by casting or forging, or a cylindrical material is cut into a spiral shape. It may be formed by doing. Further, the thickness of the counter electrodes 40a and 40b is not particularly limited, but it is preferable that the thickness is several mm for the insulating tube 10 having a general size.

（微粉炭の流量制御）
次に、石炭ガス化炉システム１００における微粉炭の流量制御について説明する。システム稼働中、ホッパー１０４の貯留されている微粉炭は、粉体流量調整装置１１０を介してガス化炉１５０に常に供給されている。ホッパー１０４内の微粉炭の貯留量が少なくなると、微粉炭ビン１０２から新たな微粉炭がホッパー１０４に投入される。ホッパー１０４に供給される微粉炭の質は、できる限り均一であることが望ましい。しかし現実は、石炭の産出地や、粉砕方法、粉砕条件、湿度などによって微粉炭の品質は常に変化している。 (Pulverized coal flow control)
Next, the flow control of pulverized coal in the coal gasifier system 100 will be described. During operation of the system, the pulverized coal stored in the hopper 104 is always supplied to the gasifier 150 via the powder flow rate adjusting device 110. When the amount of pulverized coal stored in the hopper 104 decreases, new pulverized coal is supplied from the pulverized coal bin 102 to the hopper 104. The quality of the pulverized coal supplied to the hopper 104 is desirably as uniform as possible. However, in reality, the quality of pulverized coal is constantly changing depending on the origin of the coal, the grinding method, the grinding conditions, the humidity, and the like.

図８には、時間Ｔが経過している最中における質量計測装置１０４Ａの出力Ｗの変化を模式的に示している。通常は、時間領域Ｑに示されるように、ホッパー１０４内の微粉炭は減少を続けるので、質量計測装置１０４Ａの出力Ｗは一定の速度で減少する。一方、微粉炭ビン１０２から新たな微粉炭がホッパー１０４に投入される際は、時間領域Ｐに示されるように、質量計測装置１０４Ａの出力Ｗは急激に増加する。なお、時間領域Ｐにおいても、ホッパー１０４からガス化炉１５０に対する微粉炭の供給は継続していることになる。   FIG. 8 schematically shows a change in the output W of the mass measuring device 104A during the time T. Normally, as shown in the time region Q, the pulverized coal in the hopper 104 continues to decrease, so the output W of the mass measuring device 104A decreases at a constant speed. On the other hand, when new pulverized coal is introduced into the hopper 104 from the pulverized coal bin 102, as indicated by the time region P, the output W of the mass measuring device 104A increases rapidly. Even in the time region P, the supply of pulverized coal from the hopper 104 to the gasification furnace 150 is continued.

本実施形態において、補正手段１７０は、時間領域Ｑにおいて、質量計測装置１０４Ａの所定時間Ｔ１の微粉炭の減少量Ｗ１から流量Ｗ１／Ｔ１（ｇ／ｓ）を算出し、同時に、第１粉体流量測定装置１Ａの出力に基づく流量を算出する。更に、補正手段１７０は、質量計測装置１０４Ａに基づく流量Ｗ１／Ｔ１（ｇ／ｓ）と、第１粉体流量測定装置１Ａの出力に基づく同時間Ｔ１の流量を比較する。時間領域Ｑでは、質量計測装置１０４Ａから得られる流量Ｗ１／Ｔ１が、ガス化炉１５０に供給されている正確な値であると考えられるので、この流量Ｗ１／Ｔ１を利用して、第１粉体流量測定装置１Ａの流量が、Ｗ１／Ｔ１となるように補正量（校正値）を算出する。この結果、微粉炭の品質（例えば、粒径や、湿度、組成成分など）が変化して、第１粉体流量測定装置１Ａの静電容量値に誤差が生じる場合であっても、質量計測装置１０４Ａの出力を利用して、第１粉体流量測定装置１Ａの出力を定常的に補正することが可能となり、常に正しい出力が得られるようになっている。   In the present embodiment, the correction unit 170 calculates the flow rate W1 / T1 (g / s) from the decrease amount W1 of the pulverized coal at the predetermined time T1 of the mass measuring device 104A in the time region Q, and at the same time, the first powder. A flow rate based on the output of the flow rate measuring device 1A is calculated. Further, the correction unit 170 compares the flow rate W1 / T1 (g / s) based on the mass measuring device 104A with the flow rate at the same time T1 based on the output of the first powder flow rate measuring device 1A. In the time domain Q, the flow rate W1 / T1 obtained from the mass measuring device 104A is considered to be an accurate value supplied to the gasification furnace 150. Therefore, the first powder is obtained using this flow rate W1 / T1. The correction amount (calibration value) is calculated so that the flow rate of the body flow measuring device 1A is W1 / T1. As a result, even if the quality of the pulverized coal (for example, particle size, humidity, composition component, etc.) changes and an error occurs in the capacitance value of the first powder flow measuring device 1A, mass measurement is performed. Using the output of the device 104A, the output of the first powder flow rate measuring device 1A can be steadily corrected, so that a correct output can always be obtained.

一方、時間領域Ｐにおいては、ホッパー１０４では、微粉炭の排出と投入が同時に行われているので、質量計測装置１０４Ａの出力Ｗでは流量を算出できない。従って、少なくともこの時間領域Ｐは、第１粉体流量測定装置１Ａを利用してガス化炉１５０に対する微粉炭の供給量を検出するようにしている。なお、第１粉体流量測定装置１Ａは、直前の時間領域Ｑにおいて補正手段１７０によって校正が完了しているので、十分に正しい出力が得られることになる。   On the other hand, in the time region P, the hopper 104 discharges and inputs pulverized coal at the same time, so the flow rate cannot be calculated by the output W of the mass measuring device 104A. Therefore, at least in this time region P, the supply amount of pulverized coal to the gasification furnace 150 is detected using the first powder flow measuring device 1A. In the first powder flow rate measuring apparatus 1A, since the calibration is completed by the correction means 170 in the immediately preceding time region Q, a sufficiently correct output can be obtained.

この結果、単一のホッパー１０４を利用する場合であっても、微粉炭の流量を常に正確に検出できる。なお、この第１粉体流量測定装置１Ａにおける校正値は、第２〜第４粉体流量測定装置１Ｂ〜１Ｅにも適用することが好ましい。   As a result, even if a single hopper 104 is used, the flow rate of pulverized coal can always be detected accurately. The calibration value in the first powder flow rate measuring device 1A is preferably applied to the second to fourth powder flow rate measuring devices 1B to 1E.

更に本実施形態では、上述の質量計測装置１０４Ａと第１粉体流量測定装置１Ａの計測結果を利用して、流量指示手段１８０が粉体流量調整装置１１０にフィードバック信号を送信する。この結果、粉体流量調整装置１１０は、微粉炭の供給量をリアルタイムで高精度に調整することが可能となる。具体的に、少なくともホッパー１０４に新たな微粉炭が投入されている時間領域Ｐでは、（補正済みの）第１粉体流量測定装置１Ａから算出される流量を利用して流量指示手段１８０がフィードバック信号を生成し、粉体流量調整装置１１０で供給量を調整する。また、時間領域Ｑについては、質量計測装置１０４Ａ側から算出される流量を利用して粉体流量調整装置１１０が供給量を調整する。この結果、メンテナンス頻度が極めて高いインパクトライン流量計１１２を搬送管１０８に設置しなくても、微粉炭の流量制御を実現できる。   Further, in the present embodiment, the flow rate instruction unit 180 transmits a feedback signal to the powder flow rate adjusting device 110 using the measurement results of the mass measuring device 104A and the first powder flow rate measuring device 1A. As a result, the powder flow rate adjusting device 110 can adjust the supply amount of pulverized coal with high accuracy in real time. Specifically, at least in the time domain P in which new pulverized coal is introduced into the hopper 104, the flow rate instruction means 180 feeds back using the flow rate calculated from the (corrected) first powder flow rate measuring device 1A. A signal is generated, and the supply amount is adjusted by the powder flow rate adjusting device 110. For the time region Q, the powder flow rate adjusting device 110 adjusts the supply amount using the flow rate calculated from the mass measuring device 104A side. As a result, the flow control of pulverized coal can be realized without installing the impact line flow meter 112 having a very high maintenance frequency in the transport pipe 108.

以上説明したように、本実施形態の石炭ガス化炉システム１００では、搬送管１０８の一部に絶縁管１０を採用し、そこに第１粉体流量測定装置１Ａを設置するようにしている。この第１粉体流量測定装置１Ａは、絶縁管１０の外周を覆うように配置される略筒状のケーシング２０と、固定部材３０を間に挟んでケーシング２０の内側面に固定され、絶縁管１０の外周面との間に所定の隙間を設けると共にケーシング２０の内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極４０ａ、４０ｂと、を備えている。   As described above, in the coal gasification furnace system 100 of the present embodiment, the insulating pipe 10 is adopted as a part of the transfer pipe 108, and the first powder flow rate measuring device 1A is installed there. The first powder flow measuring device 1A is fixed to the inner surface of the casing 20 with a substantially cylindrical casing 20 disposed so as to cover the outer periphery of the insulating tube 10 and a fixing member 30 therebetween. And a pair of counter electrodes 40 a and 40 b disposed with a predetermined gap between the outer peripheral surface and the inner surface of the casing 20.

このような構成とすることで、絶縁管１０の誘電性の影響を排除して均一な電気力線を発生させることが可能となり、絶縁管１０内を流れる微粉炭の流量を従来以上の高い精度で測定できる。なお、本発明の発明者の実験結果では、絶縁管１０の断面方向における（管の断面上の位置における）測定感度のばらつきを５％以内にすることも可能となっており、従来よりもはるかに高精度な測定を行うことができる。また、微粉炭の流量だけではなく、絶縁管１０内の気体の圧力も測定することができるので、微粉炭を流す前の搬送気体の状況を検出することもできる。   By adopting such a configuration, it becomes possible to eliminate the influence of dielectric properties of the insulating tube 10 and generate uniform lines of electric force, and the flow rate of pulverized coal flowing in the insulating tube 10 can be improved with higher accuracy than before. Can be measured. In addition, according to the experiment result of the inventor of the present invention, the variation in measurement sensitivity in the cross-sectional direction of the insulating tube 10 (at the position on the cross-section of the tube) can be made within 5%, which is much more than conventional. Highly accurate measurement can be performed. Moreover, since not only the flow rate of pulverized coal but also the pressure of the gas in the insulating tube 10 can be measured, the state of the carrier gas before flowing the pulverized coal can also be detected.

なお、本実施形態では、第１粉体流量測定装置１Ａのケーシング２０を半割構造とした場合の例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ケーシング２０は一体的に構成されるものであってもよい。   In the present embodiment, an example in which the casing 20 of the first powder flow rate measuring apparatus 1A has a half structure is shown, but the present invention is not limited to this, and the casing 20 is integrally formed. It may be configured.

特に本実施形態では、絶縁管１０として、ガラス繊維を多重に巻き付けた繊維強化プラスチック材料を採用しているので、内圧を高めることも可能となり、具体的には１ＭＰａから６ＭＰａの内圧で搬送できるようになっている。この結果、微粉炭の高圧・高速搬送と、微粉炭の高精度な流量測定を合理的に両立させることが可能となっている。   In particular, in this embodiment, since the fiber reinforced plastic material in which glass fibers are wound in multiple layers is adopted as the insulating tube 10, it is possible to increase the internal pressure, and specifically, it can be conveyed at an internal pressure of 1 MPa to 6 MPa. It has become. As a result, it is possible to rationally achieve both high-pressure and high-speed conveyance of pulverized coal and high-accuracy flow rate measurement of pulverized coal.

更に本実施形態では、補正手段１７０が、ホッパー１０４に設けられる質量計測装置１０４Ａを利用して、第１粉体流量測定装置１Ａの出力を定期的に補正するようにしているので、測定感度のばらつきを更に小さくすることができる。従って、この測定結果を粉体流量調整装置１１０にフィードバックさせることで、微粉炭の流量制御を飛躍的に高精度化できる。とりわけ本実施形態では、ホッパー１０４に微粉炭が投入されていない時間領域Ｑを活用して第１粉体流量測定装置１Ａの出力を定期的に補正し、ホッパー１０４に微粉炭が投入される時間領域Ｐでは、第１粉体流量測定装置１Ａの測定結果を有効活用する構造になっているので、単一のホッパー１０４であっても、安定した流量制御が可能になる。なお、従来は２つ以上のホッパーを並列配置し、一方のホッパーに微粉炭を投入している間は、他方のホッパーから微粉炭を排出するようにして、微粉炭の投入と排出を区別する必要がある。   Furthermore, in the present embodiment, the correction means 170 periodically corrects the output of the first powder flow rate measuring device 1A using the mass measuring device 104A provided in the hopper 104. The variation can be further reduced. Therefore, by feeding back the measurement result to the powder flow rate adjusting device 110, the flow control of the pulverized coal can be remarkably improved. In particular, in the present embodiment, the time region Q in which the pulverized coal is not charged into the hopper 104 is utilized to periodically correct the output of the first powder flow rate measuring device 1A, and the time during which the pulverized coal is charged into the hopper 104. In the region P, since the measurement result of the first powder flow rate measuring device 1A is effectively used, even with the single hopper 104, stable flow rate control is possible. Conventionally, two or more hoppers are arranged in parallel, and while the pulverized coal is put into one hopper, the pulverized coal is discharged from the other hopper to distinguish the input and discharge of the pulverized coal. There is a need.

また、本実施形態における第１粉体流量測定装置１Ａでは、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、絶縁管１０の外側を周回する螺旋形状であり、絶縁管１０の軸心Ｏに対して軸対称に配置されている。このようにすることで、絶縁管１０の断面方向における測定感度の均一性を高めることが可能となり、測定精度をさらに向上させることができる。   In the first powder flow measuring device 1 </ b> A in the present embodiment, the pair of counter electrodes 40 a and 40 b have a spiral shape that goes around the outside of the insulating tube 10 and is axially symmetric with respect to the axis O of the insulating tube 10. Is arranged. By doing in this way, it becomes possible to improve the uniformity of the measurement sensitivity in the cross-sectional direction of the insulating tube 10, and the measurement accuracy can be further improved.

また、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、絶縁管１０の軸心Ｏに垂直な断面における幅が絶縁管１０の円周方向に５０〜８０度の範囲に設定されている。このようにすることで、絶縁管１０の誘電性の影響を排除しつつ、より均一な直線状の電気力線を発生させることが可能となり、測定精度をさらに向上させることができる。   The pair of counter electrodes 40 a and 40 b has a width in a cross section perpendicular to the axis O of the insulating tube 10 in a range of 50 to 80 degrees in the circumferential direction of the insulating tube 10. By doing in this way, it becomes possible to generate a more uniform straight line of electric force while eliminating the influence of the dielectric property of the insulating tube 10, and the measurement accuracy can be further improved.

また、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、螺旋角αが２０乃至４０度の螺旋形状となっている。このようにすることで、電気力線の均一性をさらに高めることが可能となり、測定精度をさらに高めることができる。   The pair of counter electrodes 40a and 40b has a spiral shape with a spiral angle α of 20 to 40 degrees. By doing in this way, it becomes possible to further improve the uniformity of the lines of electric force, and to further improve the measurement accuracy.

また、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、絶縁管１０の円周方向に１６０乃至２００度の範囲で周回する螺旋形状となっている。このようにすることで、測定精度を高めながらも、装置の軸方向寸法をコンパクトにすることができる。また、ケーシング２０を半割構造とし、ケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂを絶縁管１０の径方向に分割可能な構造にすることができるため、装置の取付け取外しをきわめて容易にし、絶縁管１０の交換等のメンテナンスを行いやすくすることができる。   Further, the pair of counter electrodes 40 a and 40 b have a spiral shape that circulates in the range of 160 to 200 degrees in the circumferential direction of the insulating tube 10. By doing in this way, the axial direction dimension of an apparatus can be made compact, improving a measurement precision. In addition, since the casing 20 has a half structure and the casing 20 and the counter electrodes 40a and 40b can be divided in the radial direction of the insulating tube 10, it is very easy to attach and remove the device. Maintenance such as replacement can be facilitated.

また、絶縁管１０の外周面と一対の対向電極４０ａ、４０ｂの内側面との隙間の距離ａは、絶縁管１０の外径Ｄの０．５乃至６％の距離に設定されている。このようにすることで、絶縁管１０の誘電性の影響の低減と、測定感度の向上を高レベルでバランスさせることができる。   Further, the distance a between the outer peripheral surface of the insulating tube 10 and the inner surfaces of the pair of counter electrodes 40 a and 40 b is set to a distance of 0.5 to 6% of the outer diameter D of the insulating tube 10. By doing in this way, the reduction of the influence of the dielectric of the insulating tube 10 and the improvement of the measurement sensitivity can be balanced at a high level.

また、ケーシング２０の内側面と一対の対向電極４０ａ、４０ｂの外側面との隙間の距離ｂは、絶縁管１０の外周面と一対の対向電極４０ａ、４０ｂの内側面との隙間の距離ａ以上に設定されている。このようにすることで、ケーシング２０の影響を排除し、測定精度をさらに向上させることができる。   The distance b between the inner surface of the casing 20 and the outer surfaces of the pair of counter electrodes 40a and 40b is equal to or greater than the distance a between the outer peripheral surface of the insulating tube 10 and the inner surfaces of the pair of counter electrodes 40a and 40b. Is set to By doing in this way, the influence of the casing 20 can be eliminated and the measurement accuracy can be further improved.

また、ケーシング２０は、径方向に分割される第１部材２０ａおよび第２部材２０ｂからなる半割構造であり、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、一方が第１部材２０ａに固定され、他方が第２部材２０ｂに固定されている。このようにすることで、ケーシング２０および対向電極４０ａ、４０ｂの絶縁管１０に対する取付け取外しをきわめて容易にし、メンテナンス性を向上させることができる。   The casing 20 has a halved structure including a first member 20a and a second member 20b that are divided in the radial direction. One of the pair of counter electrodes 40a and 40b is fixed to the first member 20a, and the other is It is fixed to the second member 20b. By doing in this way, attachment and detachment with respect to the insulating tube 10 of the casing 20 and the counter electrodes 40a and 40b can be made very easy, and maintainability can be improved.

また、ケーシング２０は、導電性材料から構成され、固定部材３０は、絶縁性材料から構成されている。このようにすることで、ケーシング２０を電磁シールドとして機能させることが可能となり、外乱の影響を排除し、測定精度をさらに向上させることができる。   The casing 20 is made of a conductive material, and the fixing member 30 is made of an insulating material. By doing in this way, it becomes possible to make the casing 20 function as an electromagnetic shield, the influence of disturbance can be excluded, and measurement accuracy can be further improved.

なお本実施形態では、搬送管１０８の一部に絶縁管１０を挿入する構造を示したが、本発明はこれに限定されず、搬送管１０８の全体を絶縁管で校正することも可能である。   In the present embodiment, the structure in which the insulating tube 10 is inserted into a part of the transfer tube 108 is shown. However, the present invention is not limited to this, and the entire transfer tube 108 can be calibrated with an insulating tube. .

また本実施形態では、第１粉体流量測定装置１Ａにおいて、ブロック状の固定部材３０を使用した例を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばケーシング２０の内側面に固定部材３０として絶縁性材料の層を形成し、この絶縁性材料の層の内側面に対向電極４０ａ、４０ｂを取付けるようにしてもよい。また、対向電極４０ａ、４０ｂを例えばフィルム基板上に形成し、このフィルム基板をケーシング２０の内側面に貼付けることで固定部材３０として機能するようにしてもよい。   In the present embodiment, an example in which the block-shaped fixing member 30 is used in the first powder flow measuring device 1A has been described. However, the present invention is not limited to this, and for example, on the inner surface of the casing 20 A layer of an insulating material may be formed as the fixing member 30, and the counter electrodes 40a and 40b may be attached to the inner surface of the layer of the insulating material. Further, the counter electrodes 40 a and 40 b may be formed on, for example, a film substrate, and the film substrate may be attached to the inner surface of the casing 20 to function as the fixing member 30.

また、一対の対向電極４０ａ、４０ｂは、平行四辺形状の板４１を曲折して構成されている。このようにすることで、対向電極４０ａ、４０ｂを低コストで高精度に形成することが可能となり、対向電極４０ａ、４０ｂを正確に対向させて測定精度をさらに向上させることができる。   The pair of counter electrodes 40a and 40b is formed by bending a parallelogram-shaped plate 41. By doing in this way, it becomes possible to form counter electrode 40a, 40b with high precision at low cost, and counter electrode 40a, 40b can be made to oppose correctly, and a measurement precision can further be improved.

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の石炭ガス化炉システムは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, the coal gasifier system of this invention is not limited to above-described embodiment, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various changes are added. Of course you get.

本発明の石炭ガス化炉システムは、ガス化された石炭を利用する各種プラント設備の分野において利用することができる。   The coal gasifier system of the present invention can be used in the field of various plant facilities that use gasified coal.

１Ａ〜１Ｅ 第１〜第５粉体流量測定装置
１０ 絶縁管
２０ ケーシング
２０ａ 第１部材
２０ｂ 第２部材
３０ 固定部材
４０ａ、４０ｂ 対向電極
４１ 平行四辺形状の板
ａ 絶縁管の外周面と対向電極の内側面との隙間の距離
ｂ ケーシングの内側面と対向電極の外側面との隙間の距離
Ｏ 絶縁管の軸心
α 対向電極の螺旋角
β 対向電極の周回角
θ 対向電極の絶縁管の円周方向の幅を表す角度
１００ 石炭ガス化炉システム
１０２ 微粉炭ビン
１０４ ホッパー
１０８ 搬送管
１１０ 粉体流量調整装置
１１２ インパクトライン流量計
１１６ 分配器
１５０ ガス化炉
１５４Ａ 上段バーナ
１５４Ｂ 下段バーナ
１７０ 補正手段
１８０ 流量指示手段 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A-1E 1st-5th powder flow measuring apparatus 10 Insulating tube 20 Casing 20a 1st member 20b 2nd member 30 Fixed member 40a, 40b Counter electrode 41 Parallelogram-shaped board a The outer peripheral surface of an insulating tube, and an opposing electrode B Distance between the inner surface of the casing b Distance between the inner surface of the casing and the outer surface of the counter electrode O Insulation tube axis α Counter electrode spiral angle β Counter electrode turn angle θ Circumference of the counter electrode insulation tube Angle representing the width of the direction 100 Coal gasifier system 102 Pulverized coal bottle 104 Hopper 108 Transport pipe 110 Powder flow rate adjustment device 112 Impact line flow meter 116 Distributor 150 Gasifier 154A Upper burner 154B Lower burner 170 Correction means 180 Flow rate Instruction means

Claims (5)

微粉炭を貯留するホッパーと、
前記微粉炭を水素と一酸化炭素にガス化するガス化炉と、
前記微粉炭を前記ホッパーから前記ガス化炉のバーナまで搬送する搬送管と、
前記搬送管の途中に設けられて前記ホッパーからの前記微粉炭の供給量を調整する粉体流量調整装置と、
前記搬送管の途中に設けられて前記ホッパーから供給された前記微粉炭の流量を計測する粉体流量測定装置と、を備え、
前記粉体流量測定装置は、
前記搬送管の少なくとも一部に挿入され、絶縁性材料から構成される絶縁管と、
前記絶縁管の外周を覆うように配置される略筒状のケーシングと、
固定部材を介して前記ケーシングの内側面に固定され、前記絶縁管の外周面との間に所定の隙間を設けると共に前記ケーシングの内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極と、を備え、
前記粉体流量測定装置における前記一対の対向電極は、
平行四辺形状の板を曲折して構成され、前記絶縁管の外側を円周方向に１６０乃至２００度の範囲で周回する螺旋角が２０乃至４０度の螺旋形状であり、
前記絶縁管の軸心に垂直な断面における幅が前記絶縁管の円周方向に５０〜８０度の範囲に設定され、
前記絶縁管の軸心に対して軸対称に配置されることを特徴とする、
石炭ガス化炉システム。 A hopper for storing pulverized coal;
A gasification furnace for gasifying the pulverized coal into hydrogen and carbon monoxide;
A transport pipe for transporting the pulverized coal from the hopper to the burner of the gasifier,
A powder flow rate adjusting device which is provided in the middle of the transport pipe and adjusts the supply amount of the pulverized coal from the hopper;
A powder flow rate measuring device for measuring the flow rate of the pulverized coal provided in the middle of the transport pipe and supplied from the hopper,
The powder flow rate measuring device is:
An insulating tube inserted into at least a part of the transfer tube and made of an insulating material;
A substantially cylindrical casing arranged to cover the outer periphery of the insulating tube;
A pair of affixed to the inner side surface of the casing via a fixing member, provided with a predetermined gap between the outer peripheral surface of the insulating tube and a predetermined gap between the inner side surface of the casing. A counter electrode ,
The pair of counter electrodes in the powder flow rate measuring device,
It is formed by bending a parallelogram-shaped plate, and has a helical shape with a helical angle of 20 to 40 degrees that circulates in the circumferential direction in the range of 160 to 200 degrees on the outside of the insulating tube,
The width in the cross section perpendicular to the axis of the insulating tube is set in the range of 50 to 80 degrees in the circumferential direction of the insulating tube;
It is arranged symmetrically with respect to the axis of the insulating tube ,
Coal gasifier system. 微粉炭を貯留するホッパーと、A hopper for storing pulverized coal;
前記微粉炭を水素と一酸化炭素にガス化するガス化炉と、A gasification furnace for gasifying the pulverized coal into hydrogen and carbon monoxide;
前記微粉炭を前記ホッパーから前記ガス化炉のバーナまで搬送する搬送管と、A transport pipe for transporting the pulverized coal from the hopper to the burner of the gasifier,
前記搬送管の途中に設けられて前記ホッパーからの前記微粉炭の供給量を調整する粉体流量調整装置と、A powder flow rate adjusting device which is provided in the middle of the transport pipe and adjusts the supply amount of the pulverized coal from the hopper;
前記搬送管の途中に設けられて前記ホッパーから供給された前記微粉炭の流量を計測する粉体流量測定装置と、を備え、A powder flow rate measuring device for measuring the flow rate of the pulverized coal provided in the middle of the transport pipe and supplied from the hopper,
前記粉体流量測定装置は、The powder flow rate measuring device is:
前記搬送管の少なくとも一部に挿入され、絶縁性材料から構成される絶縁管と、An insulating tube inserted into at least a part of the transfer tube and made of an insulating material;
前記絶縁管の外周を覆うように配置される略筒状のケーシングと、A substantially cylindrical casing arranged to cover the outer periphery of the insulating tube;
固定部材を介して前記ケーシングの内側面に固定され、前記絶縁管の外周面との間に所定の隙間を設けると共に前記ケーシングの内側面との間に所定の隙間を設けて配置される一対の対向電極と、を備え、A pair of affixed to the inner side surface of the casing via a fixing member, provided with a predetermined gap between the outer peripheral surface of the insulating tube and a predetermined gap between the inner side surface of the casing. A counter electrode,
前記粉体流量測定装置における前記絶縁管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離は、前記絶縁管の外径の０．５乃至６％の距離に設定され、The distance between the outer peripheral surface of the insulating tube and the inner surface of the pair of counter electrodes in the powder flow rate measuring device is set to a distance of 0.5 to 6% of the outer diameter of the insulating tube,
前記粉体流量測定装置における前記ケーシングの内側面と前記一対の対向電極の外側面との隙間の距離は、前記絶縁管の外周面と前記一対の対向電極の内側面との隙間の距離以上に設定されることを特徴とする、The distance between the inner surface of the casing and the outer surface of the pair of counter electrodes in the powder flow measuring device is greater than or equal to the distance of the gap between the outer peripheral surface of the insulating tube and the inner surfaces of the pair of counter electrodes. Characterized by being set,
石炭ガス化炉システム。Coal gasifier system. 前記絶縁管は、繊維強化プラスチック材料で構成され、
前記搬送管及び前記絶縁管の内圧は１ＭＰａから６ＭＰａの範囲内に設定されることを特徴とする、
請求項１または２に記載の石炭ガス化炉システム。 The insulating tube is made of a fiber reinforced plastic material,
The internal pressure of the transport pipe and the insulating pipe is set in a range of 1 MPa to 6 MPa,
The coal gasifier system according to claim 1 or 2 . 前記ホッパーにおける前記微粉炭の質量変化を計測する質量計測装置と、
前記粉体流量測定装置の出力を補正する補正手段と、を更に備え、
前記補正手段は、
前記質量計測装置の出力から得られる前記ホッパー内の前記微粉炭の所定時間における減少量と、前記粉体流量測定装置の出力から得られる前記ホッパーから供給された前記微粉炭の前記所定時間における流量を比較して、前記粉体流量測定装置の補正量を算出することを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれかに記載の石炭ガス化炉システム。 A mass measuring device for measuring a mass change of the pulverized coal in the hopper;
A correction means for correcting the output of the powder flow rate measuring device,
The correction means includes
A decrease amount of the pulverized coal in the hopper in the predetermined time obtained from the output of the mass measuring device, and a flow rate of the pulverized coal supplied from the hopper obtained from the output of the powder flow rate measuring device in the predetermined time. And calculating a correction amount of the powder flow rate measuring device,
The coal gasifier system according to any one of claims 1 to 3 . 前記粉体流量測定装置における前記ケーシングは、径方向に分割される第１部材および第２部材からなる半割構造であり、
前記一対の対向電極は、一方が前記第１部材に固定され、他方が前記第２部材に固定されることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれかに記載の石炭ガス化炉システム。 The casing in the powder flow rate measuring device has a halved structure including a first member and a second member divided in a radial direction,
One of the pair of counter electrodes is fixed to the first member, and the other is fixed to the second member.
The coal gasifier system according to any one of claims 1 to 4 .
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