特開 2024-155171 クリンカ落下検出装置及びクリンカ落下検出システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024155171

(43)【公開日】2024-10-31

(54)【発明の名称】クリンカ落下検出装置及びクリンカ落下検出システム

(51)【国際特許分類】

   F22B 37/38 20060101AFI20241024BHJP

   F23N 5/24 20060101ALI20241024BHJP

   F23M 11/04 20060101ALI20241024BHJP

   G01H 17/00 20060101ALI20241024BHJP

【ＦＩ】

F22B37/38 Z

F23N5/24 106Z

F23M11/04 103

F23M11/04 F

G01H17/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023069634

(22)【出願日】2023-04-20

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000785

【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】菅沼 直樹

(72)【発明者】

【氏名】中江 修二

(72)【発明者】

【氏名】沖本 貴寛

(72)【発明者】

【氏名】本田 雅幹

(72)【発明者】

【氏名】田中 学

(72)【発明者】

【氏名】堀岡 竜治

【テーマコード（参考）】

2G064

3K003

【Ｆターム（参考）】

2G064AB01

2G064AB02

2G064BA02

2G064CC13

2G064CC41

2G064DD08

2G064DD15

3K003SA01

3K003SB07

3K003SC00

(57)【要約】

【課題】火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することが可能なクリンカ落下検出装置を提供する。
【解決手段】クリンカ落下検出装置であって、ボイラの火炉の下部の振動に関する物理量を検知するセンサから下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成された振動データ取得部と、振動データ取得部によって取得した振動データに基づいて、火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、クリンカ落下検出部と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイラの火炉の下部の振動に関する物理量を検知するセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成された振動データ取得部と、
前記振動データ取得部によって取得した前記振動データに基づいて、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、クリンカ落下検出部と、
を備える、クリンカ落下検出装置。

【請求項2】

前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を前記クリンカ落下検出部が検出した場合に、前記火炉の炉底部の点検を促すための報知情報を出力するように構成された報知情報出力部を更に備える、請求項１に記載のクリンカ落下検出装置。

【請求項3】

前記クリンカ落下検出部は、前記振動データ取得部によって取得した前記振動データが示す物理量が閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、請求項１に記載のクリンカ落下検出装置。

【請求項4】

前記振動データ取得部は、前記火炉の下部の振動に関する物理量を検知する複数のセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成され、
前記クリンカ落下検出部は、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々が示す物理量が同時に閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、請求項１に記載のクリンカ落下検出装置。

【請求項5】

前記センサから取得した前記振動データについて周波数解析を行い、前記振動データにおける所定の周波数帯の振動加速度レベルを算出する周波数解析部を更に備え、
前記クリンカ落下検出部は、前記周波数解析部によって算出した前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、請求項１に記載のクリンカ落下検出装置。

【請求項6】

前記振動データ取得部は、前記火炉の下部の振動に関する物理量を検知する複数のセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成され、
前記クリンカ落下検出装置は、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々について周波数解析を行い、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々における所定の周波数帯の振動加速度レベルを算出する周波数解析部を更に備え、
前記クリンカ落下検出部は、前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、請求項１に記載のクリンカ落下検出装置。

【請求項7】

前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過する頻度を、前記ボイラの燃料の性状に関連付けて保存するクリンカ落下頻度保存部を更に備える、請求項６に記載のクリンカ落下検出装置。

【請求項8】

前記火炉の前記炉底部の動画を撮影する撮影装置から取得した動画のデータを一時的に保存する動画一時保存部と、
前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過したタイミングを第１タイミングと定義すると、前記動画一時保存部に一時的に保存された前記動画のデータから、前記第１タイミングの所定時間前から前記第１タイミングの所定時間後までの動画のデータを抽出して保存する抽出動画保存部と、
を更に備える、請求項６に記載のクリンカ落下検出装置。

【請求項9】

請求項１に記載のクリンカ落下検出装置と、前記センサとを備える、クリンカ落下検出システム。

【請求項10】

前記センサは、前記火炉の外側に設けられた、請求項９に記載のクリンカ落下検出システム。

【請求項11】

請求項４に記載のクリンカ落下検出装置と、前記複数のセンサとを備える、クリンカ落下検出システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、クリンカ落下検出装置及びクリンカ落下検出システムに関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に記載されるように石炭炊きボイラの火炉では、石炭の燃焼によって生成される燃焼灰が燃焼空気のよどみ部に付着し、燃焼灰の大きな塊であるクリンカが生成されることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－２７１００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記クリンカは、ボイラ内においては自重や除灰装置（スートブロワ）の効果によって火炉の炉底部に落下する場合がある。この落下するクリンカの大きさを管理することは困難であるため、ごくまれに大型のクリンカが落下した際に炉底部の装置や火炉の水冷管等を損傷させてしまい、プラントの運転を停止させなければならない場合がある。

【0005】

このため、例えばクリンカの成長を阻害する添加剤を火炉に投入したり、クリンカが大きくなる前にスートブロワでクリンカを除去する等の対策が考えられるが、クリンカの成長及び落下を完全に防止することは困難であるため、クリンカが落下した際に必要な対策を行えるように、クリンカの落下を速やかに検出することが望ましい。

【0006】

上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも一実施形態は、火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することが可能なクリンカ落下検出装置及びこれを備えるクリンカ落下検出システムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るクリンカ落下検出装置は、
ボイラの火炉の下部の振動に関する物理量を検知するセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成された振動データ取得部と、
前記振動データ取得部によって取得した前記振動データに基づいて、前記ボイラの火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成された、クリンカ落下検出部と、
を備える。

【0008】

上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係るクリンカ落下検出システムは、
前記クリンカ落下検出装置と、前記センサとを備える。

【発明の効果】

【0009】

本開示の少なくとも一実施形態によれば、火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することが可能なクリンカ落下検出装置及びこれを備えるクリンカ落下検出システムが提供される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】一実施形態に係るボイラ２の概略構成を模式的に示す図である。

【図2】図１における火炉４の下部のＡ－Ａ断面の一例を模式的に示す図である。

【図3】火炉４の側壁５の振動加速度レベルを計測するセンサ２０の配置の一例を示す模式的な断面図である。

【図4】クリンカ落下検出装置２２のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図5】クリンカ落下検出装置２２の機能的な構成の一例を説明するための図である。

【図6】クリンカ落下検出装置２２によるクリンカ落下検出フローの一例を示す図である。

【図7】図６のＳ１３の判定をより具体的に説明するための図であり、４つのセンサ２０から取得した振動データの各々における所定の周波数帯の振動加速度レベルをそれぞれＬａ１、Ｌａ２、Ｌａ３及びＬａ４とした場合における、振動加速度レベルＬａ１、Ｌａ２、Ｌａ３及びＬａ４の各々の時系列データの一例を示している。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照して本開示の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

【0012】

図１は、一実施形態に係るボイラ２の概略構成を模式的に示す図である。
図１に示すように、ボイラ２は、火炉４と、火炉４の側壁５に設けられたバーナー１２と、火炉４の上部４ｕに設けられた熱交換器としての過熱器１４と、火炉４の上部４ｕに接続する煙道１６と、クリンカ落下検出システム１８とを備える。ボイラ２は、例えば石炭を燃料として用いる石炭炊きボイラであってもよい。

【0013】

火炉４は、鉛直方向に沿って延在する側壁５と、側壁５の下端に接続する炉底部６と、側壁５の上端に接続する天井壁８とを含む。炉底部６は、漏斗状に形成されており、炉底部６の下端には燃料の燃焼によって生成された燃焼灰を排出するための灰排出口９が形成されている。灰排出口９は、平面視において炉底部６の中央に形成されていてもよい。炉底部６は、側壁５の下端から下方に向かうにつれて灰排出口９に近づくように、鉛直方向及び水平方向の各々に対して傾斜した傾斜方向に沿って延在する。灰排出口９の下方には、灰排出口９から落下した灰が流入する灰処理装置１０が配置されている。

【0014】

バーナー１２は、火炉４内で燃料を燃焼させて燃焼ガスを生成する。
過熱器１４は、火炉４の上部に設けられた伝熱管１５を含み、伝熱管１５を流れる蒸気を火炉４内で生成した燃焼ガスによって加熱して過熱蒸気を生成する。
煙道１６は、火炉４から排出される排ガス（火炉４で生成された燃焼ガス）を不図示の煙突に導くように構成される。煙道１６には、不図示の節炭器等が設けられる。

【0015】

クリンカ落下検出システム１８は、火炉４の下部４ｄの振動に関する物理量を検知する複数のセンサ２０と、火炉４の炉底部６の動画を撮影する撮影装置２１と、複数のセンサ２０によって検知した火炉４の下部４ｄの振動に関する物理量を示す振動データに基づいて、火炉４の炉底部６へのクリンカＣの落下を検出するように構成されたクリンカ落下検出装置２２とを含む。図示する例示的形態では、複数のセンサ２０は、火炉４の下部４ｄにおける火炉４の外側にて側壁５に固定されている。なお、火炉４の下部４ｄとは、火炉４の高さ方向における火炉４の中央よりも下側の部分を意味し、複数のセンサ２０は、火炉４の炉底部６へのクリンカＣの落下を精度良く検出する観点から、火炉４の下部４ｄにおいて、バーナー１２よりも下方に設けられていてもよい。

【0016】

図２は、図１における火炉４の下部４ｄのＡ－Ａ断面の一例を模式的に示す図である。
図２に示す例示的形態では、火炉４の断面は方形であり、火炉４の４つの側壁５は、前側壁５Ｆ、前側壁５Ｆに対向する後側壁５Ｂ、右側壁５Ｒ及び右側壁５Ｒに対向する左側壁５Ｌを含む。なお、ここでは、火炉４の上述の煙道１６（図１参照）が接続される側壁５を便宜的に後側壁５Ｂとして、前側壁５Ｆから後側壁５Ｂを視たときに右側に位置する側壁５を便宜的に右側壁５Ｒとしている。

【0017】

図２に示す例示的形態では、複数のセンサ２０は、火炉４の下部４ｄにおいて火炉４の側壁５に固定された４つのセンサ２０を含み、より詳細には、右側壁５Ｒに固定された２つのセンサ２０と、左側壁５Ｌに固定された２つのセンサ２０とを含む。ここで、灰排出口９の中心を通り右側壁５Ｒ及び左側壁５Ｌの各々と直交する鉛直面を鉛直面Ｖとすると、右側壁５Ｒに設けられた２つのセンサ２０は、鉛直面Ｖを挟むように配置される。すなわち、右側壁５Ｒに設けられた２つのセンサ２０の一方は、鉛直面Ｖに対して一方側（前側）に配置され、右側壁５Ｒに設けられた２つのセンサ２０の他方は、鉛直面Ｖに対して他方側（後側）に配置される。また、左側壁５Ｌに設けられた２つのセンサ２０は、鉛直面Ｖを挟むように配置される。すなわち、左側壁５Ｌに設けられた２つのセンサ２０の一方は、鉛直面Ｖに対して一方側（前側）に配置され、左側壁５Ｌに設けられた２つのセンサ２０の他方は、鉛直面Ｖに対して他方側（後側）に配置される。

【0018】

複数のセンサ２０は、それぞれ、火炉４の下部４ｄの振動に関する物理量（例えば、火炉４の下部４ｄの振動時の側壁５の変位、振動速度又は振動加速度等のように、振動の程度を定量的に特徴づけることのできる物理量）を検知する。この目的によれば、複数のセンサ２０の各々は、例えばＡＥセンサ、加速度センサ又はレーザ振動センサ等であってもよい。以下では、複数のセンサ２０の各々が、炉底部６の振動に関する物理量として火炉４の下部４ｄの振動加速度レベル（より詳細には下部４ｄにおける側壁５の振動加速度レベル）を計測する振動加速度センサである場合を例に説明する。

【0019】

図３は、火炉４の下部４ｄの振動加速度レベルを計測するセンサ２０の各々の配置の一例を示す模式的な断面図である。
図３に示す例示的な実施形態では、火炉４の側壁５は、交互に配置された炉壁管２４及びフィン２６と、炉壁管２４とフィン２６における火炉４の外側を向く面を覆う保温材２８と、保温材２８における火炉４の外側を向く面を覆う外装板３０とを含む。また、保温材２８と外装板３０とをそれらの厚さ方向に貫通する導波棒３２の一端がフィン２６に固定されており、側壁５の外側（火炉４の外側）に配置されたセンサ２０が導波棒３２の他端に固定されている。このように、センサ２０の各々を火炉４の外側に配置することにより、火炉４の内部の高温に起因してセンサ２０の各々が破損することを抑制することができる。

【0020】

図４は、クリンカ落下検出装置２２のハードウェア構成の一例を示す図である。図５は、クリンカ落下検出装置２２の機能的な構成の一例を説明するための図である。図６は、クリンカ落下検出装置２２によるクリンカ落下検出フローの一例を示す図である。

【0021】

図４に示すように、クリンカ落下検出装置２２は、例えばプロセッサ７２、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）７４、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）７６、ＨＤＤ （Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）７８、入力Ｉ／Ｆ８０、及び出力Ｉ／Ｆ８２を含み、これらがバス８４を介して互いに接続されたコンピュータを用いて構成される。なお、クリンカ落下検出装置２２のハードウェア構成は上記に限定されず、制御回路と記憶装置との組み合わせにより構成されてもよい。またクリンカ落下検出装置２２は、クリンカ落下検出装置２２の各機能を実現するプログラムをコンピュータが実行することにより構成される。以下で説明するクリンカ落下検出装置２２における各部の機能は、例えばＲＯＭ７６に保持されるプログラムをＲＡＭ７４にロードしてプロセッサ７２で実行するとともに、ＲＡＭ７４やＲＯＭ７６におけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。クリンカ落下検出装置２２を構成するハードウェアは、１つの場所に集約されていてもよいし、複数の場所に分散して設けられていてもよい。

【0022】

図５に示すように、クリンカ落下検出装置２２は、振動データ取得部３６、周波数解析部３８、クリンカ落下検出部４０、報知情報出力部４２、クリンカ落下頻度保存部４４、動画一時保存部４６及び抽出動画保存部４８を含む。以下、クリンカ落下検出装置２２の各部の機能について図６等を用いて説明する。

【0023】

図６に示すように、Ｓ１１において、振動データ取得部３６は、複数のセンサ２０（上記の例示的な実施形態では４つのセンサ２０）の各々から、火炉４の下部４ｄの振動に関する物理量を示す振動データとして、火炉４の下部４ｄの振動加速度レベルを示す振動データ（振動加速度レベルの時系列データ）を取得する。

【0024】

Ｓ１２において、周波数解析部３８は、上記複数のセンサ２０から取得した振動データの各々について周波数解析（ＦＦＴ解析）を行い、該振動データの各々における所定の周波数帯の振動加速度レベルを算出する。なお、ここでの「所定の周波数帯」とは、ボイラ２の運転に伴う火炉４の下部４ｄの定常振動の周波数（火炉４内の燃焼音やバーナーの噴霧音等の喧騒音（背景音）の周波数）よりもある程度高い周波数帯であってもよい。

【0025】

Ｓ１３において、クリンカ落下検出部４０は、周波数解析部３８によってセンサ２０毎に（振動データ毎に）に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベルが同時に閾値を超過しているか否かを判定し、周波数解析部３８によってセンサ２０毎に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベルが同時に閾値を超過していると判定した場合には、火炉４の炉底部６へのクリンカの落下を検出する（すなわち、火炉４の炉底部６にクリンカが落下したと判定する）。Ｓ１３において、クリンカ落下検出部４０は、周波数解析部３８によってセンサ２０毎に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベルが同時に閾値を超過していないと判定した場合には、火炉４の炉底部６にクリンカが落下していないと判定し、Ｓ１１に戻る。

【0026】

Ｓ１３において、炉底部６へのクリンカの落下をクリンカ落下検出部４０が検出した場合（周波数解析部３８によってセンサ２０毎に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合）には、Ｓ１４において、報知情報出力部４２は、ボイラ２の運転操作を行うオペレータ－に炉底部６の点検を促すための報知情報を報知装置５０に出力する。例えば報知装置５０がディスプレイ等の表示装置である場合には、報知情報出力部４２は、上記報知情報を報知装置５０に表示させるための信号を報知装置５０に出力し、報知装置５０（表示装置）は、炉底部６の点検を促すための報知情報を表示してもよい。また、例えば報知装置５０が警報器等である場合には、報知情報出力部４２は、上記報知情報を報知装置５０から音声等として出力させるための信号を報知装置５０に出力し、報知装置５０（警報器等）は、炉底部６の点検を促すための報知情報を音声等として出力してもよい。

【0027】

図７は、図６のＳ１３の判定をより具体的に説明するための図であり、４つのセンサ２０から取得した振動データの各々における上記所定の周波数帯の振動加速度レベルをそれぞれＬａ１、Ｌａ２、Ｌａ３及びＬａ４とした場合における、振動加速度レベルＬａ１、Ｌａ２、Ｌａ３及びＬａ４の各々の時系列データの一例を示している。

【0028】

図７に示す例では、時刻ｔ１において、４つのセンサ２０から取得した振動データの各々における上記所定の周波数帯の振動加速度レベルＬａ１、Ｌａ２、Ｌａ３及びＬａ４が同時に閾値Ｌａ_ｔｈを超過するため、クリンカが時刻ｔ１に炉底部６へ落下したことをクリンカ落下検出部４０が検出し、オペレータ－に炉底部６の点検を促すための報知情報を報知情報出力部４２が報知装置５０に出力する。

【0029】

なお、図７に示す例では、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間においても、上記振動加速度レベルＬａ１、Ｌａ２、Ｌａ３及びＬａ４が同時に閾値Ｌａ_ｔｈを超過しているが、これは、ボイラ２内の煤を除去するための不図示のスートブロワを時刻ｔ２から時刻ｔ３まで動作させていることに起因するものである。このため、クリンカ落下検出部４０は、スートブロワを制御するための制御信号に基づいて、スートブロワの動作中にはクリンカの落下を検出しないように構成されていてもよい。

【0030】

以下、上述したクリンカ落下検出装置２２が奏する効果について説明する。
図１に示すように、火炉４の内部（図１に示す例では火炉４の上部の過熱器１４や火炉４の側壁５等）に付着したクリンカＣが火炉の炉底部６に落下した場合、火炉４の下部４ｄに設けられた複数のセンサ２０が火炉４の下部４ｄの振動の振動加速度レベルを検知し、振動データ取得部３６が複数のセンサ２０から火炉４の下部４ｄの振動の振動加速度レベルを示す振動データを取得する。このため、クリンカ落下検出部４０は、その振動データに基づいて、火炉４の炉底部６へのクリンカの落下を速やかに検出することができる。これにより、報知情報出力部４２が火炉４の炉底部６の点検を促す報知情報を報知装置５０に出力するため、ボイラ２を運転するオペレータは、報知装置５０の報知情報を確認して必要な対策を速やかにとることが可能となる。

【0031】

また、上述した実施形態では、クリンカ落下検出部４０は、複数のセンサ２０から取得した振動データの各々における上記所定の周波数帯の振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合に炉底部６へのクリンカの落下を検出するため、炉底部６へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。また、炉底部６へのクリンカの衝突によって生じる火炉４の下部４ｄの振動の振動加速度レベルは、ボイラ２の運転に伴う定常振動と比較して、比較的高い周波数において大きな値をとるような周波数特性を有している。このため、その周波数特性を考慮して上記所定の周波数帯をボイラ２の運転に伴う定常振動よりも比較的高い周波数帯（火炉４の下部４ｄの振動の振動加速度レベルの周波数分布において比較的振動加速度レベルが大きな周波数帯）に設定することにより、炉底部６へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。

【0032】

幾つかの実施形態では、図５に示すように、クリンカ落下検出装置２２は、クリンカ落下頻度保存部４４を備えていてもよい。クリンカ落下頻度保存部４４は、周波数解析部３８によってセンサ２０毎に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベル（すなわち複数のセンサ２０から取得した振動データの各々における上記所定の周波数帯の振動加速度レベル）が同時に閾値を超過する頻度を、ボイラ２の燃料の性状（例えば石炭の炭種等）に関連付けて保存する。すなわち、クリンカ落下頻度保存部４４は、炉底部６へのクリンカの落下の頻度をボイラの燃料の性状に関連付けて保存する。これにより、クリンカ落下頻度保存部４４に保存された上記頻度と燃料の性状とに基づいて、炉底部６へのクリンカの落下の頻度と燃料の性状との関係を把握することができる。これにより、炉底部６へのクリンカの落下の頻度と燃料の性状との関係を考慮して、燃料の性状毎のボイラ２の運転パターンの構築に貢献することができる。

【0033】

幾つかの実施形態では、図５に示すように、クリンカ落下検出装置２２は、動画一時保存部４６および抽出動画保存部４８を備えていてもよい。

【0034】

動画一時保存部４６は、火炉４の炉底部６の動画を撮影する撮影装置２１から取得した動画のデータを一時的に保存する。

【0035】

ここで、周波数解析部３８によってセンサ２０毎に上記所定の周波数帯について算出した上記振動加速度レベル（すなわち複数のセンサ２０から取得した振動データの各々における上記所定の周波数帯の振動加速度レベル）が同時に閾値を超過したタイミング（図７に示す例では時刻ｔ１）を第１タイミングと定義すると、抽出動画保存部４８は、動画一時保存部４６に一時的に保存された動画のデータから、第１タイミングの所定時間前（例えば１０秒前等）から第１タイミングの所定時間後（例えば２分後等）までの動画のデータを抽出して保存する。

【0036】

かかる構成によれば、抽出動画保存部４８に保存された動画のデータを確認することにより、上記第１タイミングに火炉４の炉底部６に実際にクリンカが落下したかどうかを確認することができる。このため、火炉４の炉底部６へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。また、抽出動画保存部４８への動画のデータの保存が完了した後に動画一時保存部４６から動画のデータを削除することにより、保存すべき動画のデータの容量の増大を抑制することができる。

【0037】

本開示は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。

【0038】

例えば、上述の複数のセンサ２０には、ボイラ２の内部における蒸気の漏洩を検出するためにボイラ２の下部４ｄに設けられたセンサ（チューブリークディテクタ）を流用してもよい。すなわち、クリンカ落下検出装置２２は、複数のセンサ２０の各々から取得した上記振動データに基づいて、炉底部６へのクリンカの落下の検出だけでなく、ボイラ２の内部における蒸気の漏洩を検出してもよい。

【0039】

例えば、上述した実施形態では、クリンカ落下検出装置２２は、クリンカの落下の検出精度を高めるために、周波数解析部３８で上記所定の周波数帯について算出した振動加速度レベルを閾値と比較したが、周波数解析部３８は必須ではなく、複数のセンサ２０から取得した振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合に、火炉４の炉底部６へのクリンカの落下を検出してもよい。

【0040】

また、上述した実施形態では、クリンカの落下の検出精度を高めるために、複数のセンサ２０は４つのセンサ２０を含んでいたが、クリンカ落下検出システム１８が備えるセンサ２０の数は例えば１つであってもよく、１つ以上であればよい。

【0041】

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

【0042】

（１）本開示の少なくとも一実施形態に係るクリンカ落下検出装置（例えば上述のクリンカ落下検出装置２２）は、
ボイラ（例えば上述のボイラ２）の火炉（例えば上述の火炉４）の下部（例えば上述の下部４ｄ）の振動に関する物理量を検知するセンサ（例えば上述のセンサ２０）から前記下部の振動に関する物理量（例えば上述の振動加速度レベル）を示す振動データを取得するように構成された振動データ取得部（例えば上述の振動データ取得部３６）と、
前記振動データ取得部によって取得した前記振動データに基づいて、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成されたクリンカ落下検出部（例えば上述のクリンカ落下検出部４０）と、
を備える。

【0043】

上記（１）に記載のクリンカ落下検出装置によれば、火炉の内部に付着したクリンカが火炉の炉底部に落下した場合、火炉の下部が振動して、その振動に関する物理量を示す振動データを振動データ取得部が取得するため、その振動データに基づいて、クリンカ落下検出部が火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することができる。これにより、例えばボイラの火炉の炉底部の点検を促して、必要な対策を速やかにとることが可能となる。

【0044】

（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載のクリンカ落下検出装置において、
前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を前記クリンカ落下検出部が検出した場合に、前記火炉の炉底部の点検を促すための報知情報を出力するように構成された報知情報出力部（例えば上述の報知情報出力部４２）を更に備える。

【0045】

上記（２）に記載のクリンカ落下検出装置によれば、火炉の炉底部の点検を促すための報知情報を出力することにより、火炉の炉底部へクリンカが落下した場合にオペレータが報知情報に基づいて火炉の炉底部の点検を実行することができ、必要な対策を速やかにとることが可能となる。

【0046】

（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載のクリンカ落下検出装置において、
前記クリンカ落下検出部は、前記振動データ取得部によって取得した前記振動データが示す物理量が閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成される。

【0047】

上記（３）に記載のクリンカ落下検出装置によれば、閾値を適切に設定することにより、ボイラの火炉の炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。例えば火炉の炉底部の損傷を招く可能性があるような大きさのクリンカが落下した場合に発生する振動を想定して閾値を設定することにより、火炉の炉底部の損傷が生じる可能性がある場合にのみクリンカの落下を検出することができる。

【0048】

（４）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかに記載のクリンカ落下検出装置において、
前記振動データ取得部は、前記火炉の下部の振動に関する物理量を検知する複数のセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成され、
前記クリンカ落下検出部は、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々が示す物理量が同時に閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成される。

【0049】

上記（４）に記載のクリンカ落下検出装置によれば、複数のセンサから取得した振動データの各々が示す物理量が同時に閾値を超過した場合にボイラの火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するため、火炉の炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。また、例えば火炉の炉底部の損傷を招く可能性があるような大きさのクリンカが落下した場合に発生する振動を想定して閾値を設定することにより、火炉の炉底部の損傷が生じる可能性がある場合にのみクリンカの落下を検出することができる。

【0050】

（５）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（３）の何れかに記載のクリンカ落下検出装置において、
前記センサから取得した前記振動データについて周波数解析を行い、前記振動データにおける所定の周波数帯の振動加速度レベルを算出する周波数解析部（例えば上述の周波数解析部３８）を更に備え、
前記クリンカ落下検出部は、前記周波数解析部によって算出した前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成される。

【0051】

上記（５）に記載のクリンカ落下検出装置によれば、火炉の炉底部へのクリンカの衝突によって生じる火炉の炉底部の振動の振動加速度レベルは、ボイラの運転に伴う定常振動と比較して、比較的高い周波数において大きな値をとるような周波数特性を有している。このため、その周波数特性を考慮して上記所定の周波数帯をボイラの運転に伴う定常振動よりも比較的高い周波数帯（火炉の炉底部の振動の振動加速度レベルの周波数分布において比較的振動加速度レベルが大きな周波数帯）に設定することにより、火炉の炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。

【0052】

（６）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（５）の何れかに記載のクリンカ落下検出装置において、
前記振動データ取得部は、前記火炉の下部の振動に関する物理量を検知する複数のセンサから前記下部の振動に関する物理量を示す振動データを取得するように構成され、
前記クリンカ落下検出装置は、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々について周波数解析を行い、前記複数のセンサから取得した前記振動データの各々における所定の周波数帯の振動加速度レベルを算出する周波数解析部（例えば上述の周波数解析部３８）を備え、
前記クリンカ落下検出部は、前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合に、前記火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するように構成される。

【0053】

上記（６）に記載のクリンカ落下検出装置によれば、複数のセンサから取得した振動データの各々における所定の周波数帯の振動加速度レベルが同時に閾値を超過した場合にボイラの火炉の炉底部へのクリンカの落下を検出するため、火炉の炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。また、火炉の炉底部へのクリンカの衝突によって生じる炉底部の振動の振動加速度レベルは、ボイラの運転に伴う定常振動と比較して、比較的高い周波数において大きな値をとるような周波数特性を有している。このため、その周波数特性を考慮して上記所定の周波数帯をボイラの運転に伴う定常振動よりも比較的高い周波数帯（火炉の下部の振動の振動加速度レベルの周波数分布において比較的振動加速度レベルが大きな周波数帯）に設定することにより、火炉の炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。

【0054】

（７）幾つかの実施形態では、上記（６）の何れかに記載のクリンカ落下検出装置において、
前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過する頻度を、前記ボイラの燃料の性状に関連付けて保存するクリンカ落下頻度保存部（例えば上述のクリンカ落下頻度保存部４４）を更に備える。

【0055】

上記（７）に記載のクリンカ落下検出装置によれば、クリンカ落下頻度保存部に保存された上記頻度と燃料の性状とに基づいて、火炉の炉底部へのクリンカの落下の頻度と燃料の性状との関係を把握することができる。

【0056】

（８）幾つかの実施形態では、上記（６）又は（７）に記載のクリンカ落下検出装置において、
前記火炉の前記炉底部の動画を撮影する撮影装置から取得した動画のデータを一時的に保存する動画一時保存部（例えば上述の動画一時保存部４６）と、
前記周波数解析部によって算出した前記振動データの各々における前記所定の周波数帯の前記振動加速度レベルが同時に閾値を超過したタイミングを第１タイミングと定義すると、前記動画一時保存部に一時的に保存された前記動画のデータから、前記第１タイミングの所定時間前から前記第１タイミングの所定時間後までの動画のデータを抽出して保存する抽出動画保存部（例えば上述の抽出動画保存部４８）と、
を更に備える。

【0057】

上記（８）に記載のクリンカ落下検出装置によれば、抽出動画保存部４８に保存された動画のデータを確認することにより、火炉の炉底部に実際にクリンカが落下したかどうかを確認することができる。このため、炉底部へのクリンカの落下を精度良く検出することができる。また、抽出動画保存部への動画のデータの保存が完了した後に動画一時保存部から動画のデータを削除することにより、保存すべき動画のデータの容量の増大を抑制することができる。

【0058】

（９）本開示の少なくとも一実施形態に係るクリンカ落下検出システムは、
上記（１）、（２）、（３）又は（５）に記載のクリンカ落下検出装置と、前記センサとを備える。

【0059】

上記（９）に記載のクリンカ落下検出システムによれば、上記（１）、（２）、（３）又は（５）に記載のクリンカ落下検出装置を備えるため、クリンカ落下検出部が火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することができる。

【0060】

（１０）幾つかの実施形態では、上記（９）に記載のクリンカ落下検出システムにおいて、
前記センサは、前記火炉の外側に設けられる。

【0061】

上記（１０）に記載のクリンカ落下検出システムによれば、センサを火炉の外側に配置することにより、火炉の内部の高温に起因してセンサが破損することを抑制することができる。

【0062】

（１１）本開示の少なくとも一実施形態に係るクリンカ落下検出システムは、
上記（４）、（６）、（７）又は（８）に記載のクリンカ落下検出装置と、前記複数のセンサとを備える。

【0063】

上記（１１）に記載のクリンカ落下検出システムによれば、上記（４）、（６）、（７）又は（８）に記載のクリンカ落下検出装置を備えるため、クリンカ落下検出部が火炉の炉底部へのクリンカの落下を速やかに検出することができる。

【符号の説明】

【0064】

２ ボイラ
４ 火炉
４ｄ 下部
４ｕ 上部
５ 側壁
５Ｂ 後側壁
５Ｆ 前側壁
５Ｌ 左側壁
５Ｒ 右側壁
６ 炉底部
８ 天井壁
９ 灰排出口
１０ 灰処理装置
１２ バーナー
１４ 過熱器
１５ 伝熱管
１６ 煙道
１８ クリンカ落下検出システム
２０ センサ
２１ 撮影装置
２２ クリンカ落下検出装置
２４ 炉壁管
２６ フィン
２８ 保温材
３０ 外装板
３２ 導波棒
３６ 振動データ取得部
３８ 周波数解析部
４０ クリンカ落下検出部
４２ 報知情報出力部
４４ クリンカ落下頻度保存部
４６ 動画一時保存部
４８ 抽出動画保存部
５０ 報知装置
７２ プロセッサ
７４ ＲＡＭ
７６ ＲＯＭ
７８ ＨＤＤ
８０ 入力Ｉ／Ｆ
８２ 出力Ｉ／Ｆ
８４ バス

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】