JP2017171463A - 原料の切出し輸送方法およびその設備 - Google Patents

Abstract

【課題】設備にかかるコストを最小限に抑えるが可能であり、一次側原料貯蔵槽から原料を正確に切出して二次側へと輸送する原料切出し輸送方法を提案する。
【解決手段】複数の原料貯蔵槽が備えられた一次側原料貯蔵槽群１の各原料貯蔵槽からそれぞれフィーダ２、３を介して原料を切出すとともにその切出された原料を単一経路を有する集合ベルトコンベア４を経由させて二次側原料貯蔵槽５へ輸送する原料の切出し輸送方法において、該集合ベルトコンベアの出側近傍域で各原料貯蔵槽毎に切出された原料の重量をそれぞれ計測するとともに、その計測された重量から各原料貯蔵槽における原料輸送速度（ｔ／ｈ）を求め、求められた各原料貯蔵槽の原料輸送速度（ｔ／ｈ）と予め設定された各原料貯蔵槽の目標輸送速度（ｔ／ｈ）との間に差がある場合には、その差がある原料貯蔵槽について輸送速度が予め設定された目標輸送速度に合致するように原料の切出し量を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の原料貯蔵槽を有する一次側原料貯蔵槽群の各貯蔵槽に貯蔵された原料（粉粒物等）をそれぞれ所定量切出して高炉、コークス炉、焼結工場等の二次側貯蔵槽へ輸送する原料の切出し輸送方法およびその設備に関するものである。

鋼の製造分野で使用される粉粒物等の原料は、一次側原料貯蔵槽からフィーダにより切出され、これをベルトコンベア等の手段により輸送することにより二次側原料貯蔵槽へと投入している。

かかる原料は、複数の銘柄のものが存在するため、一次側原料貯蔵槽は、それぞれの銘柄の原料が貯蔵できるように複数の原料貯蔵槽で構成されている。

一般に原料となる粉粒物は、粒度分布や水分の含有量が変動することが多く、これらが変動すると一次側原料貯蔵槽から原料を切出す際に切出し量が変動するという問題が発生する。

工場を連続的に安定して運転するためには、安定した輸送速度（ｔ／ｈ）で原料を切出して供給する必要があるが、とくに多数の銘柄の原料を処理する工場では、一定の速度で原料を切出しているにもかかわらず、原料の粒度分布や水分の違いにより輸送速度が変動することがあり、これが工場全体の運転スケジュールに影響を与えるおそれがあって、好ましくない。

また、操業方法によっては、二次側原料貯蔵槽へ原料を投入する前段階でベルトコンベア上で複数の銘柄の原料を一定比率で積層させ、これを二次側原料貯蔵槽内へ混合状態で投入することも行われており、そうした場合には、一定の輸送速度で原料を輸送する必要がある。

原料の切出し、輸送に係わる先行技術としては、例えば、特許文献１に開示されたものが知られている。

上記文献に開示された技術は、具体的には、貯槽から切出された原料を搬送するベルトコンベアの途中に輸送量計量器を設置し、この輸送量計量器で計測された原料の輸送速度を所定の設定速度となるように貯槽に配置された電動フィーダの切出し速度を調整しようとするものであって、これによれば、電動フィーダによる貯槽内からの原料の切出し量を槽内の原料の種類、粒度、状態の変化にかかわらず常に切出し量を一定に保つことができるとされていた。

特開平１‐１７３１１５号公報

しかしながら、上記文献に開示された技術にあっては、原料の切出し量を一定に保つための装置を貯槽毎に設ける必要があり、設備にかかるコスト（機器費、設置費、メンテナンス費）の上昇が避けられない状況にあった。

本発明の課題は、設備にかかるコストを最小限に抑えることが可能であり、かつ、原料の粒度分布や水分含有量の違いにかかわりなしに一次側原料貯蔵槽から原料を正確に切出して二次側原料貯蔵槽へと輸送することができる原料切出し輸送方法およびその設備を提案するところにある。

本発明は、複数の原料貯蔵槽が備えられた一次側原料貯蔵槽群の各原料貯蔵槽からそれぞれフィーダを介して原料を切出すとともに、その切出された原料を単一経路を有する集合ベルトコンベアを経由させて二次側原料貯蔵槽へ輸送する原料の切出し輸送方法において、該集合ベルトコンベアの出側近傍域で各原料貯蔵槽毎に切出された原料の重量をそれぞれ計測するとともに、その計測された重量から各原料貯蔵槽における輸送速度（ｔ／ｈ）を求め、その求められた各原料貯蔵槽の輸送速度（ｔ／ｈ）と予め設定された各原料貯蔵槽の目標輸送速度（ｔ／ｈ）との間に差がある場合には、その差がある原料貯蔵槽について輸送速度（ｔ／ｈ）が予め設定された目標輸送速度（ｔ／ｈ）に合致するように原料の切出し量を制御することを特徴とする原料の切出し輸送方法である。

また、本発明は、複数の原料貯蔵槽が備えられた一次側原料貯蔵槽群と、該一次側貯蔵槽群の各原料貯蔵槽からフィーダを介して切出された原料を単一経路を通して二次側原料貯蔵槽へ輸送する集合ベルトコンベアとを備えた原料切出し輸送設備であって、該原料切出し輸送設備は、該集合ベルトコンベアの出側近傍域に設けられ各原料貯蔵槽毎に切出された原料の重量をそれぞれ計測するコンベアスケールと、該コンベアスケールにて計測された原料の重量に基づいて一次側原料貯蔵群の各原料貯蔵槽における原料の切出し量を制御する制御手段とを有することを特徴とする原料の切出し輸送設備である。

上記原料の切出し輸送設備において、前記制御手段は、コンベアスケールで計測された重量から各原料貯蔵槽における輸送速度（ｔ／ｈ）を求めるとともにその求められた各原料貯蔵槽の輸送速度（ｔ／ｈ）と予め設定された各原料貯蔵槽の目標輸送速度（ｔ／ｈ）との間に差がある場合に、その差がある原料貯蔵槽について輸送速度（ｔ／ｈ）が予め設定された目標輸送速度（ｔ／ｈ）に合致するように原料の切出し量を制御するものを適用するのが望ましい。

本発明によれば、集合ベルトコンベアの出側近傍域で一次側原料貯蔵槽群の貯槽槽毎に切出された原料の重量をそれぞれ計測し、その計測された重量から各原料貯蔵槽における輸送速度（ｔ／ｈ）を求め、その求められた各原料貯蔵槽の輸送速度（ｔ／ｈ）と予め設定された各原料貯蔵槽の目標輸送速度（ｔ／ｈ）との間に差がある場合には、その差がある原料貯蔵槽について輸送速度（ｔ／ｈ）が予め設定された目標輸送速度（ｔ／ｈ）に合致するように原料の切出し量を制御するようにしたため、各原料貯蔵槽毎に切出し量の定量化を図るための装置は不要であり、設備にかかるコストを最小限に留めることができる。

本発明にしたがう原料の切出し輸送方法に用いて好適な設備を模式的に示した図である。 本発明にしたがう原料の切出し輸送方法に用いて好適な他の設備を模式的に示した図である。 本発明にしたがう原料の切出し輸送方法に用いて好適なさらに他の設備を模式的に示した図である。

以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明にしたがう原料の切出し輸送方法の実施に用いることができる設備を模式的に示した図である。

図における符号１は、２つの原料貯蔵槽（Ａ槽、Ｂ槽）が横並び状態で配列された一次側原料貯蔵槽群、２は、Ａ槽の下部に配置され、Ａ槽内に貯蔵された原料を切出すためのフィーダ、３は、Ｂ槽の下部に配置され、Ｂ槽内に貯蔵された原料を切出すためのフィーダである。

フィーダ２、３は、ここでは、可変速モータＭによりベルトの速度（切出し速度）を変更して原料の切出し量の調整を可能とするベルトフィーダを例として示してある。

また、４は、単一経路を有しフィーダ２、３の下方に配置された集合ベルトコンベアである。この集合ベルトコンベア４は、フィーダ２、３により切出された所定量の原料をその上面で受け止めるとともに、二次側原料貯蔵槽５へと輸送するものであって、集合ベルトコンベア４上の原料がその出側端に達したところで二次側原料貯蔵槽５へと投入される。

また、６は、集合ベルトコンベア４の出側近傍域に設けられ各原料貯蔵槽（Ａ槽、Ｂ槽）毎に切出された原料の重量を計測するコンベアスケールである。このコンベアスケール６で原料の重量を計測することにより単位時間当たりの当該原料の輸送速度（ｔ／ｈ）を求めるとともに、二次側原料貯蔵槽５への輸送量（ｔ）を求める。なお、集合ベルトコンベア４の出側近傍域というのは、本発明により切出し量が制御される全ての一次側原料貯蔵槽群１の原料が当該集合ベルトコンベア４へ送られた地点以降の領域であればよい。

また、７は、コンベアスケール６で計測された重量から各原料貯蔵槽における輸送速度（ｔ／ｈ）を求めるとともにその求められた各原料貯蔵槽の輸送速度（ｔ／ｈ）と予め設定された各原料貯蔵槽の目標輸送速度（ｔ／ｈ）との間に差があるかどうかを判断し、それらの速度に差がある場合には、該当する原料貯蔵槽について輸送速度（ｔ／ｈ）が予め設定された目標輸送速度（ｔ／ｈ）に合致するように原料の切出し量を制御する制御手段である。

ここで、例えば、Ａ槽から切出される原料の性状（水分や粒径分布等）が変化したとすると、フィーダ２の運転状態が一定であっても原料の切出し量が変化するため、コンベアスケール６の計測結果から求められる原料輸送速度（ｔ／ｈ）が変化する。

制御手段７は、この原料の輸送速度（ｔ／ｈ）と、予め設定されている目標輸送速度（ｔ／ｈ）の差を計算し、その偏差に応じて、Ａ槽のフィーダ２の可変モータＭの回転を制御して原料輸送速度（ｔ／ｈ）が目標輸送速度（ｔ／ｈ）に合致するようにＰＩＤ制御を行うものである。

ＰＩＤ制御の際に、Ａ槽のフィーダ２から切出される原料が、集合ベルトコンベア４にまで到達するまでには、タイムラグがあるため、ＰＩＤパラメータを設定する際には、このタイムラグを考慮して決定する。

また、Ａ槽からの原料の切出しを開始した時点から上記タイムラグの間は、切出された原料がコンベアスケール６に到達していないために下記の要領で初期制御を行う。

すなわち、一次側原料貯蔵槽群１の各原料貯蔵槽に配置されるフィーダ２の回転数（コンベアの回転数）は原料の性状に応じて決定される回転数と原料輸送量の関係から、必要輸送量に応じて初期回転数を出力し、コンベアスケール６に原料が到達したのちＰＩＤ制御を開始する。これにより原料切出し時の変動は抑制される。

また、Ａ槽からの原料輸送を実施している間に原料の輸送が途切れる場合には下記の如き制御を行って輸送量のハンチングを防止する。

すなわち、コンベアスケール６において切出された原料の計測が行えない場合（原料が途切れた場合）において、ＰＩＤ制御をそのまま継続するとフィーダ２の可変モータＭの回転数が不要に増加するために、原料がコンベアスケール６に再度到達した時にハンチングが発生する。これを防止するためにコンベアスケール６に原料がない（重量設定値以下の場合を含む）場合には、フィーダ２の可変モータＭの回転数を一定にする。

上記の制御は、Ａ槽について説明したものであるが、Ａ槽からの原料輸送が完了したのち、Ｂ槽についてもＡ槽と同様の要領で原料輸送を行えばよい。

なお、本発明では、一次側原料貯蔵槽群１としてＡ槽、Ｂ槽を備えたものを例示したが、原料貯蔵槽はＡ槽、Ｂ槽の２つを備えたものに限定されることはない。

また、一次側原料貯蔵槽群１の各原料貯蔵槽から原料を切出すフィーダ２、３は、所定量の原料を切り出すことができ、可変モータＭの回転数を制御することができる機能を有するものであれば、いずれの形式のフィーダを適用してもよい。

例えば、高炉・コークス・焼結機等で使用される石炭、コークス、塊成物、鉄鉱石、焼結鉱、ペレット、石灰石等の原料であればベルトフィーダ、電磁フィーダ、ディスクフィーダ等、原料貯蔵槽の下部に設置することが可能で、切出し量を変化させることができるフィーダが好適に使用できる。とくに、ベルトフィーダのように可変モータによりベルトの速度を変更して切出し量を変更できるフィーダは、切出し量を広い範囲で変更でき、より好適に使用できる。

コンベアスケール６も同様、上記の原料を輸送できるベルトコンベアに設置できるものであればいずれのものを使用することができる。

図２は、本発明にしたがう切出し輸送方法の他の実施の形態を示した図である。この例は、一次側原料貯蔵槽群１と集合ベルトコンベア４との間が離間していて原料を、直接集合ベルトコンベア４に送給できないＣ槽を使用する例を示したものである。

Ｃ槽では、フィーダ８と集合ベルトコンベア４との間に連結ベルトコンベア９が設置される。この場合も、集合ベルトコンベア４に配置されたコンベアスケール６で計測された計測結果に基づいて原料の輸送速度（ｔ／ｈ）を求め、その輸送速度（ｔ／ｈ）に応じてＣ槽に設置されたフィーダ８の切出し量を制御することでＡ槽、Ｂ槽と同様の制御が可能となる。

図３は、集合ベルトコンベア４と二次側原料貯蔵槽５との間に投入ベルトコンベア１０を設置した本発明にしたがうさらに他の実施の形態を示した図である。

この例は、投入ベルトコンベア１０へ原料を送給する集合ベルトコンベア４を複数設置して原料をａ系統、ｂ系統から供給できるように構成したものである。

集合ベルトコンベア４をこのように設置すると投入ベルトコンベア１０上にａ系統、ｂ系統の原料を同時に一定の輸送速度で載置することができる。そのため、二次側原料貯蔵槽５中へａ系統、ｂ系統の原料を一定の比率で混合した状態で投入することが可能であり、高炉における原料の混合装入や、コークス炉へ装入する石炭の配合を所定の混合比率で貯蔵する場合に好適に使用できる。

上掲図１に示した構成からなる設備を使用して水分含有量が９〜１２％になる石炭粉を一次側原料貯蔵槽群から二次側原料貯蔵槽へと原料の切出し輸送を行うに当たり、どの程度の精度でもって原料の切出し輸送が行われるかについて調査をおこなった（輸送量設定値を初期値から約３倍に増加させてステップ応答を確認する調査）。その結果、石炭粉の輸送に関して、輸送量設定値を初期値からステップ状に約３倍増加させた場合において、約６秒程度で設定値±５％以内に追従可能であり、本発明の原料の切出し輸送方法では、原料の粒度分布や水分の違いにかかわりなく、ほぼ予定通りに原料を送給できることが確認された。

また、上掲図１に示した設備と一次側原料貯蔵槽群の各貯蔵槽に定量化切出しのための装置を配置したもの（従来設備）について設備にかかるコスト（機器費、設置費、メンテナンス費等）を比較したところ、従来設備に対して、本発明では、約３０％の経費節減が可能であった。

本発明によれば、設備にかかるコストを抑制することが可能であり、かつ、原料の粒度分布や水分含有量の違いにかかわりなしに一次側原料貯蔵槽から原料を正確に切出して二次側原料貯蔵槽へと輸送することができる。

１ 一次側原料貯蔵槽群
２、３ フィーダ
４ ベルトコンベア
５ 二次側原料貯蔵槽
６ コンベアスケール
７ 制御手段
８ フィーダ
９ 連結ベルトコンベア
１０ 投入ベルトコンベア

Claims (3)

1. 複数の原料貯蔵槽が備えられた一次側原料貯蔵槽群の各原料貯蔵槽からそれぞれフィーダを介して原料を切出すとともに、その切出された原料を単一経路を有する集合ベルトコンベアを経由させて二次側原料貯蔵槽へ輸送する原料の切出し輸送方法において、
   該集合ベルトコンベアの出側近傍域で各原料貯蔵槽毎に切出された原料の重量をそれぞれ計測するとともに、その計測された重量から各原料貯蔵槽における原料輸送速度（ｔ／ｈ）を求め、その求められた各原料貯蔵槽の原料輸送速度（ｔ／ｈ）と予め設定された各原料貯蔵槽の目標輸送速度（ｔ／ｈ）との間に差がある場合には、その差がある原料貯蔵槽について輸送速度（ｔ／ｈ）が予め設定された目標輸送速度（ｔ／ｈ）に合致するように原料の切出し量を制御することを特徴とする原料の切出し輸送方法。
2. 複数の原料貯蔵槽が備えられた一次側原料貯蔵槽群と、該一次側貯蔵槽群の各原料貯蔵槽からフィーダを介して切出された原料を単一経路を通して二次側原料貯蔵槽へ輸送する集合ベルトコンベアとを備えた原料切出し輸送設備であって、
   該原料切出し輸送設備は、該集合ベルトコンベアの出側近傍域に設けられ各原料貯蔵槽毎に切出された原料の重量をそれぞれ計測するコンベアスケールと、該コンベアスケールにて計測された原料の重量に基づいて一次側原料貯蔵群の各原料貯蔵槽における原料の切出し量を制御する制御手段とを有することを特徴とする原料の切出し輸送設備。
3. 前記制御手段は、コンベアスケールで計測された重量から各原料貯蔵槽における輸送速度（ｔ／ｈ）を求めるとともにその求められた各原料貯蔵槽の輸送速度（ｔ／ｈ）と予め設定された各原料貯蔵槽の目標輸送速度（ｔ／ｈ）との間に差がある場合に、その差がある原料貯蔵槽について輸送速度（ｔ／ｈ）が予め設定された目標輸送速度（ｔ／ｈ）に合致するように原料の切出し量を制御するものであることを特徴とする請求項２に記載した原料の切出し輸送設備。

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