JP2018070967A - 粉体の吹込み方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉体流量計による排出流量の測定において誤差を低減することにより、排出流量の測定方法の切替え時に測定値が変動するのを抑制できる粉体の吹込み方法を提供する。【解決手段】粉体３１を均圧タンク１に供給するステップと、均圧タンク１が大気圧である状態で質量測定装置１９による測定を行い、質量測定装置１９の測定値を用いて均圧タンク１に供給された粉体の供給質量を算出するステップと、均圧タンク１をフィードタンク２と均圧した状態で、均圧タンク１に貯蔵された粉体をフィードタンク２へ補給するステップと、粉体流量計４によって排出流量を測定しながら、供給質量の粉体をフィードタンク２から輸送配管８を介して炉４１内に吹込むステップと、粉体流量計４の測定値による排出流量が、供給質量を用いて算出される排出流量と一致するように、粉体流量計４の検量線を校正するステップと、を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、フィードタンクを備える吹込み装置によって炉内に粉体を吹込む方法に関する。

精錬炉（例えば高炉）および発電所の燃焼加熱炉等（以下、これらを総称して「対象炉」または単に「炉」ともいう）において、吹込み装置によって炉内に微粉炭をはじめとする各種の粉体を吹込む場合がある。吹込み装置は、通常、吹込むべき粉体を一旦収容するため、フィードタンクを備える。

図１は、従来の吹込み装置の構成例を示すブロック図である。同図に示す粉体の吹込み装置は、フィードタンク２と、輸送配管８と、キャリアガスを供給するガス供給配管１８を備える。輸送配管８は、フィードタンク２の下部に設けられた排出口と吹込み対象の炉４１とを接続する。その途中で、輸送配管８には、ガス供給配管１８が合流する。

フィードタンク２は、圧力容器であり、内部に粉体３１を収容する。そのフィードタンク２から排出された粉体は、輸送配管８を流通して炉内に吹込まれる。その過程で、粉体３１は、ガス供給配管１８を流通するキャリアガスと混合され、キャリアガスとともに炉内に吹込まれる。対象炉４１の操業条件を変動させない観点から、フィードタンク２からの粉体の排出流量（単位：ｔ／ｈ、以下、単に「排出流量」ともいう）を制御することが重要である。この排出流量は、対象炉４１への吹込み量とも呼ばれる。

一方、上述の対象炉４１では、所定の操業条件に基づき、相当の期間に亘って連続操業されることが一般的である。この場合、対象炉の操業継続時間は、１回あたりの粉体排出時間に比べ、極めて長い。ここで、「１回あたりの粉体排出時間」とは、フィードタンク２の容量の限度まで粉体を収容した状態から全部の粉体が排出されるまでに要する時間である。１回あたりの粉体排出時間は、フィードタンク２の容量と粉体の排出流量によって決まる。

対象炉４１の連続操業を継続するため、フィードタンク２の内部の粉体が残り少なくなった際に、フィードタンク２からの粉体の排出を停止することなく、フィードタンク２の内部へ粉体を補給することが必要である。これにより、対象炉が連続操業している間、フィードタンク２からも粉体を連続的に排出することが可能となる。したがって、粉体の排出流量制御では、時々刻々の制御と長期間に亘る制御が必要である。

しかしながら、外乱要因により、フィードタンク２からの粉体の排出流量が、不可避的に変動する。この外乱要因には、例えば、対象炉４１において操業条件を変更する場合が該当する。また、操業条件が一定である状態において、微粉炭などの粉体の性状が必ずしも一定でないことにより、フィードタンク２から排出される粉体の性状が変化した場合も外乱要因に該当する。また、操業条件が一定である状態において、フィードタンク２から粉体を排出しながら内部に粉体を補給する場合も外乱要因に該当する。

フィードタンク２に粉体を補給する方法として、例えば均圧タンク１を用いる方法がある。この方法では、図１に示すように、フィードタンク２の上方に均圧タンク１を配置するとともに、その均圧タンク１とフィードタンク２とを接続する補給配管１７に開閉弁２０を配置する。

均圧タンク１を用いる粉体の補給方法は、例えば、以下の手順によって行われる。
（１）開閉弁２０を閉じた状態で、搬送装置（図示なし）によって系外から所定質量の粉体３１が供給され、大気圧下の均圧タンク１の内部に一旦貯蔵される。
（２）均圧タンク１への粉体の供給後、均圧タンク１の圧力がフィードタンク２の圧力と同じになるように、加圧装置（図示なし）によって均圧タンク１が昇圧される。
（３）均圧タンク１の圧力がフィードタンク２の圧力に均圧された後、開閉弁２０を開けることにより、粉体が円滑に均圧タンク１からフィードタンク２へ補給される。
（４）フィードタンク２への粉体の補給が終了した後、開閉弁２０が閉じられ、その後、排圧装置（図示なし）によって均圧タンク１の圧力が大気圧に戻される。

なお、実操業では、粉体が均圧タンク１の内部に収容され、かつ、均圧タンク１が均圧された状態、すなわち、上記（２）の手順を終えた状態で、均圧タンク１が待機する。これにより、フィードタンク２の内部の粉体が残り少なくなった際に上記（３）の手順を行えば、粉体をフィードタンク２に即座に補給できる。補給後は、上記（４）、（１）および（２）の手順をその順に行うことにより、均圧タンク１を元の状態に戻して待機する。

フィードタンク２からの粉体の排出流量を制御するためには、その排出流量の測定が必要である。排出流量の測定方法としては、下記（Ａ）および（Ｂ）の方法がある。
（Ａ）フィードタンク２に質量測定装置５（ロードセル）を取り付け、その質量測定装置５がフィードタンク２の質量（内部の粉体質量）に応じた信号を出力する。その信号と経過時間の関係を時間微分することによって排出流量を算出する。
（Ｂ）フィードタンク２から排出された粉体が流通する輸送配管８に粉体流量計４を配置し、その粉体流量計４から出力される信号に基づいて排出流量を算出する。

また、上記（Ａ）および（Ｂ）の測定方法を組み合わせて排出流量を測定する方法が、例えば、特許文献１に記載される。特許文献１に記載される方法では、均圧タンク１からフィードタンク２へ粉体を補給していない時は、上記（Ａ）の測定方法を使用し、具体的には、フィードタンク２のロードセル５を用いて排出流量を測定する。一方、フィードタンク２へ粉体を補給している時は、上記（Ａ）の測定方法によって排出流量が測定できないことから、上記（Ｂ）の測定方法を使用し、具体的には、粉体流量計４によって排出流量を測定する。

なお、図１に示す吹込み装置は、図面の理解を容易にするため、単一のフィードタンク２から分岐していない輸送配管８を介して炉４１に粉体を吹込む構成とする。実際には、複数箇所から炉内に粉体が吹込まれることが通常である。吹込み箇所は、炉の形状に応じて、円周方向または上下方向に沿って並べて配置される場合がある。あるいは、円周方向および上下方向に沿ってそれぞれ並べて配置される場合もある。詳細な説明は省略するが、上述の複数箇所への粉体の吹込みは、例えば、フィードタンク２を複数設置すること、または、輸送配管８を分岐させること等によって実現できる。あるいは、フィードタンク２を複数設置するとともに、各輸送配管８を分岐させることによって実現できる。

ところで、前述の特許文献１には、フィードタンク２の圧力の変更によって排出流量を制御する方法が記載されている。この場合、吹込み装置が、フィードタンク内圧力指示計１０と、ガス配管圧力指示計１４と、粉体流量指示調節計６と、差圧指示調節計９とを備える。差圧指示調節計９は、フィードタンク内圧力指示計１０およびガス配管圧力指示計１４の測定値から、フィードタンク２とガス供給配管１８の差圧を算出し、フィードタンク２の圧力を調節する。

ロードセル５によりフィードタンク２の内部に収容された粉体の質量が測定されると、ロードセル５から粉体の質量に応じた信号が粉体流量指示調節計６に伝達される。粉体流量指示調節計６は、その信号を時間微分することによってフィードタンク２からの粉体の排出流量を算出し、その排出流量が所定の速度（目標速度）となるように差圧指示調節計９に信号を送る。

この信号に応じ、差圧指示調節計９が、フィードタンク２の圧力を変更することにより、フィードタンク２とガス供給配管１８の差圧を所定の差圧に調節する。この所定の差圧は、予め求められた差圧と排出流量との関係から算出される。フィードタンク２の圧力の変更は、内圧調節弁１２の操作によって加圧用ガスをフィードタンク２の内部に導入することによって、または、排気用調節弁１３の操作によってフィードタンク２からガスを排気することによって行われる。その結果、粉体の排出流量が制御される。

また、上記（Ａ）のロードセル５による排出流量の測定、または、上記（Ｂ）の粉体流量計４による排出流量の測定を使用する場合、粉体流量調節弁３の開度の変更によって排出流量を制御できる。その粉体流量調節弁３は、フィードタンク２の排出口の後段に設置される。

ロードセル５を用いて排出流量を測定する場合、フィードタンク２の内部に収容された粉体の質量がロードセル５によって測定され、粉体の質量に応じた信号が粉体流量指示調節計６に伝達される。粉体流量指示調節計６は、その信号を時間微分することによってフィードタンク２からの粉体の排出流量を算出し、その排出流量が所定の流量となるように粉体流量調節弁３の開度を変更する。その結果、粉体の排出流量が制御される。

粉体流量計４によって排出流量を測定する場合、フィードタンク２からの粉体の排出流量に応じた信号が粉体流量計４から粉体流量指示調節計６に伝達される。粉体流量指示調節計６は、測定された排出流量が所定の流量となるように粉体流量調節弁３の開度を変更する。その結果、粉体の排出流量が制御される。

特許５０８７８７９号公報

前述の特許文献１に記載された方法によってフィードタンクからの粉体の排出流量を測定すれば、対象炉が連続操業している間、連続的に排出流量を測定できる。しかしながら、上記（Ａ）のロードセルを用いる排出流量の測定と、上記（Ｂ）の粉体流量計による排出流量の測定を切替える時に、実際の排出流量が変化していないにも拘わらず、測定された排出流量が変化しやすい。その測定結果に基づいて排出流量を制御すると、実際の排出流量が変動する。測定方法の切替え時に測定された排出流量が変動する原因は、２つの測定方法にそれぞれ内在する誤差等である。

切替え時に排出流量の測定値が変動するのを抑制するため、粉体流量計による排出流量の測定を常時使用することにより、測定方法の切替えをなくすことが考えられる。しかしながら、粉体流量計は、例えば、粉体の移送に伴って配管に生じる差圧に基づいて排出流量を測定する。あるいは、粉体流量計は、配管内の粉体の有無および密度に伴って変動する静電容量の変化に基づいて排出流量を測定する。このため、粉体流量計では、粉体の種類が変化した場合は言うまでもなく、粉体が微粉炭である場合に石炭の銘柄が変化しても、測定される排出流量が変動する。これらの場合、粉体流量計の検量線を変更する必要がある。

また、特許文献１にも記載されるように、長期間にわたって粉体流量計によって排出流量を測定すると、測定精度が低下する。したがって、粉体流量計による排出流量の測定を常時使用する方法は、不適である。

そこで、特許文献１では、上記（Ａ）のロードセルを用いる排出流量の測定と、上記（Ｂ）の粉体流量計による排出流量の測定を切替えて使用する。その際、フィードタンクの質量測定装置を用いた排出流量、および、粉体流量計による排出流量から検量線を得て、粉体流量計を校正する。しかしながら、本発明者らが、さらに検討を進めたところ、切替え時に測定された排出流量が変動する原因に関し、ロードセルによるフィードタンクの質量測定に誤差があることを見出した。

ロードセルによるフィードタンクの質量測定では、以下の理由によって誤差が発生する。
（１）図１に示すような吹込み装置では、内部の圧力変化に伴ってフィードタンク２が膨張または収縮する。同様に、均圧タンク１も、内部の圧力変化に伴って膨張または収縮する。これらの影響を受けてロードセルの出力が変化する。
（２）また、フィードタンク２の内部に収容されている粉体の質量が変化すれば、吹込み装置の構成部材に発生するたわみ等が変化する。同様に、均圧タンク１の内部に収容されている粉体の質量が変化すれば、吹込み装置の構成部材に発生するたわみ等が変化する。これらの影響によっても、ロードセル５の出力が変化する。
（３）均圧タンク１の状態がフィードタンク２のロードセル５の出力に与える影響を緩和するため、補給配管１７に伸縮管等を採用しているが、その影響を皆無にすることは困難である。
（４）特に上記（１）のフィードタンク２および均圧タンク１の圧力変化が、ロードセル５の出力に大きな影響を与える。

そこで、実操業では、ロードセル５の測定値を補正している。この補正後のフィードタンク２の質量を、上記（Ａ）のロードセルによる排出流量の測定、および、粉体流量計の校正に用いている。ロードセル５の測定値の補正は、例えば、下記（１）式によって行うことができる。
Ｗ_Ｆ／Ｔ＝Ｍ_Ｆ／Ｔ＋ｆ（Ｐ_Ｆ／Ｔ、Ｐ_Ｅ／Ｔ、Ｍ_Ｆ／Ｔ、Ｍ_Ｅ／Ｔ） ・・・（１）
ここで、Ｗ_Ｆ／Ｔは補正後のフィードタンクの質量（ｔ）、Ｍ_Ｆ／Ｔは補正前のフィードタンクの質量（測定値、単位：ｔ）、Ｐ_Ｆ／Ｔはフィードタンクの圧力（Ｐａ）、Ｐ_Ｅ／Ｔは均圧タンクの圧力（Ｐａ）、Ｍ_Ｅ／Ｔは均圧タンクの質量（ｔ）、ｆ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）はａ、ｂ、ｃおよびｄを入力値とする関数である。

なお、関数ｆ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）は、設備構成や構成部材の材質等に依存するので、吹込み装置ごとに事前に導出する。また、均圧タンクの質量Ｍ_Ｅ／Ｔには、内部に貯蔵された粉体の質量が含まれる。

しかしながら、上記（１）式によって補正を行った場合でも、補正後のフィードタンクの質量に、誤差が残存する。このため、補正後のフィードタンクの質量を用いて粉体流量計の検量線を校正すると、排出流量の測定方法の切替え時に排出流量の測定値が変動する。

本発明の目的は、粉体流量計による排出流量の測定において誤差を低減することにより、排出流量の測定方法の切替え時に測定値が変動するのを抑制できる粉体の吹込み方法を提供することである。

本発明の一実施形態による粉体の吹込み方法は、吹込み装置によって炉内に粉体を吹込む方法である。前記吹込み装置は、加圧下で前記粉体を収容するフィードタンクと、前記フィードタンクと前記炉とを接続し、前記フィードタンクから排出された前記粉体がキャリアガスとともに流通する輸送配管と、前記フィードタンクへ補給される前記粉体を、内部に一旦貯蔵する均圧タンクと、前記均圧タンクと前記フィードタンクとを接続する補給配管と、前記輸送配管において、前記フィードタンクからの前記粉体の排出流量を測定する粉体流量計と、前記均圧タンクの内部に貯蔵された前記粉体の質量を測定する質量測定装置と、を備える。

前記吹込み方法は、前記粉体を前記均圧タンクに供給して前記均圧タンクの内部に貯蔵するステップと、前記均圧タンクの内部が大気圧である状態で前記質量測定装置による測定を行い、前記質量測定装置の測定値を用いて前記均圧タンクに供給された前記粉体の供給質量を算出するステップと、前記均圧タンクの内部を前記フィードタンクの内部と均圧した状態で、前記均圧タンクの内部に貯蔵された前記粉体を前記フィードタンクへ補給するステップと、前記粉体流量計によって前記排出流量を測定しながら、前記供給質量の前記粉体を前記フィードタンクから前記輸送配管を介して前記炉内に吹込むステップと、前記粉体流量計の測定値による前記排出流量が、前記供給質量を用いて算出される前記排出流量と一致するように、前記粉体流量計の検量線を校正するステップと、を含む。

本発明の粉体の吹込み方法は、均圧タンクを大気圧にした状態で、均圧タンクへの粉体の供給質量を測定することから、その供給質量に含まれる誤差を低減できる。その供給流量を用いることにより、フィードタンクからの粉体の排出流量を精度よく算出できる。このような供給質量から算出した排出流量を用いて粉体流量計の検量線を校正するので、粉体流量計の測定誤差を低減できる。その結果、本発明の粉体の吹込み方法は、排出流量の測定方法の切替え時に測定値が変動するのを抑制できる。

図１は、従来の吹込み装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、本実施形態の吹込み方法に使用可能な吹込み装置の構成例を示すブロック図である。 図３は、本実施形態の吹込み方法を適用した処理フロー例での、均圧タンクおよびフィードタンクの質量の変化を示す模式図である。 図４は、実施例における弁開度と排出流量の推移を示す図である。

以下に、本実施形態の吹込み方法およびその好ましい態様について図面を参照しながら説明する。

［本実施形態の吹込み方法の概要］
図２は、本実施形態の吹込み方法に使用可能な吹込み装置の構成例を示すブロック図である。図２に示す粉体の吹込み装置の基本構成は、前記図１に示す吹込み装置と同じである。図２に示す吹込み装置は、前記図１に示す吹込み装置と比べ、さらに、均圧タンク１に取り付けられる質量測定装置（ロードセル）１９と、均圧タンク１の内部の圧力を測定する均圧タンク内圧力指示計１６と、粉体質量指示計１５とを備える。

本実施形態の吹込み方法では、均圧タンク１に、質量測定装置１９を付加する。詳細な手順は後述するが、その質量測定装置１９を用い、均圧タンク１を大気圧にした状態で均圧タンク１の質量を測定する。その測定結果から粉体質量指示計１５が均圧タンク１の内部に供給された粉体の質量（以下、単に「供給質量」ともいう）を算出する。

前述の通り、フィードタンク２に取り付けられたロードセル５の測定値には誤差が含まれる。同様の理由により、均圧タンク１に取り付けられたロードセル１９の測定値にも誤差が含まれるが、フィードタンク２に取り付けられたロードセル５と比べて、その誤差を低減できる。その理由は、以下の通りである。
（ａ）前述の通り、フィードタンク２および均圧タンク１の圧力変化は、質量測定装置（５、１９）の出力に大きな影響を与える。
（ｂ）そこで、本実施形態の吹込み方法は、測定時の均圧タンクの圧力を大気圧で一定とする。これにより、測定値から均圧タンク１の圧力変化による影響を取り除くことができる。

このように本実施形態の吹込み方法では、均圧タンク１を大気圧にした状態で、均圧タンク１への粉体の供給質量を測定する。その供給質量に含まれる誤差は、フィードタンク２に取り付けられたロードセル５を用いる場合と比べ、低減される。このため、フィードタンク２へ供給される粉体の質量を精度よく把握できる。

［処理フロー例］
図３は、本実施形態の吹込み方法を適用した処理フロー例での、均圧タンクおよびフィードタンクの質量の変化を示す模式図である。同図には、経過時間（ｈ）とロードセル１９によって測定される均圧タンク１の質量（ｔ）の関係、および、経過時間（ｈ）とロードセル５によって測定されるフィードタンク２の質量（ｔ）の関係を示す。

以下に、本実施形態の吹込み方法による処理フロー例について、前記図２および図３を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、ｎは、２以上の正の整数であり、フィードタンクに粉体を補給する回数を示す。
（１）（ｎ−１）回目のフィードタンク２へ粉体を補給した後、ｎ回目の補給を行うため、開閉弁２０を閉じるとともに均圧タンク１を排圧して大気圧とする（図３のＴＡ（ｎ））。この時、均圧タンク１の質量をロードセル１９によって測定し、その測定値をＷＢ（ｎ）とする。

（２）系外から均圧タンク１に所定質量の粉体３１を供給した後、均圧タンク１の質量をロードセル１９によって測定し、その測定値をＷＣ（ｎ）とする（図３のＴＢ（ｎ））。これらの測定値を用い、均圧タンク１への粉体の供給質量ＷＡ（ｎ）を下記（２）式によって算出する。ここで、ＷＡ（ｎ）、ＷＢ（ｎ）およびＷＣ（ｎ）の単位は、いずれも、ｔである。
ＷＡ（ｎ）＝ＷＢ（ｎ）−ＷＣ（ｎ） ・・・（２）

（３）上記（２）で均圧タンク１の質量を測定した後、均圧タンク１をフィードタンク２と均圧する。

（４）ロードセル５によってフィードタンク２の粉体の残量を把握し、所定の残量となった時に、開閉弁２０を開けて均圧タンク１からフィードタンク２へ粉体を補給する（図３のＴＣ（ｎ））。その際、均圧タンク１に貯蔵された粉体の全量がフィードタンクへ補給されると考え、均圧タンク１への粉体の供給質量ＷＡ（ｎ）をフィードタンクへ補給された粉体の質量とみなす。

（５）上記（１）と同様に、開閉弁２０を閉じるとともに均圧タンク１を排圧して大気圧とする（図３のＴＡ（ｎ＋１））。

（６）下記（３）式により、フィードタンク２からの粉体の排出流量Ｖ１（ｔ／ｈ）を算出する。下記（３）式によって排出流量Ｖ１を算出できる理由は、後述する。以下では、その排出流量Ｖ１を、「供給質量から算出した粉体の排出流量」という。
Ｖ１＝ＷＡ（ｎ）／（ＴＡ（ｎ＋１）−ＴＡ（ｎ）） ・・・（３）

（７）一方で、ＴＡ（ｎ）からＴＡ（ｎ＋１）までの間、粉体流量計４によって粉体流量を所定の時間間隔で測定しながら、フィードタンク２から輸送配管８を介して炉４１内に粉体を吹込む。ＴＡ（ｎ）からＴＡ（ｎ＋１）までの粉体流量計４による粉体流量の測定値を平均することにより、フィードタンク２からの粉体の排出流量Ｖ２を得る。以下では、その排出流量Ｖ２を、「粉体流量計を用いた粉体の排出流量」という。

（８）上記手順（７）の粉体流量計４を用いた粉体の排出流量Ｖ２が、上記手順（６）の供給質量から算出した粉体の排出流量Ｖ１と一致するように、粉体流量計４の検量線を校正する。

前述の通り、均圧タンク１を大気圧にした状態で均圧タンク１への粉体の供給質量を測定することから、その供給質量に含まれる誤差を低減できる。この供給質量を用いることにより、粉体の排出流量Ｖ１を精度よく算出できる。このような供給質量から算出した粉体の排出流量を用いて粉体流量計４の検量線を校正するので、本実施形態の吹込み方法は、粉体流量計４の測定誤差を低減できる。その結果、排出流量の測定方法の切替え時に測定値が変動するのを抑制できる。

前述の処理フロー例の手順（６）において、前記（３）式によってフィードタンク２からの粉体の排出流量を算出できる理由は、以下の通りである。
（ａ）実際の連続操業では、処理フロー例の（１）〜（５）の手順が周期的に繰り返されるので、ＴＡ（ｎ）、ＴＢ（ｎ）およびＴＣ（ｎ）はいずれも同じ周期で出現すると仮定できる。
（ｂ）また、フィードタンクへの粉体の補給開始時（図３のＴＣ（ｎ））におけるフィードタンクの粉体の残量は同じであると仮定できる。
（ｃ）さらに、均圧タンクに供給される粉体の質量は、系外で一定の質量で切り出された後で搬入されることから、ほぼ一定である。
（ｄ）上記（ａ）〜（ｃ）の仮定によれば、ＴＡ（ｎ）〜ＴＡ（ｎ＋１）の間に、粉体の供給質量ＷＡの全量がフィードタンク２から排出されたと考えられる。

また、前述の処理フロー例の手順（６）では、前記（３）式により、１回分の粉体の供給質量ＷＡを用いて粉体の排出流量を算出しているが、複数回分（例えば３〜５回分程度）の粉体の供給質量ＷＡ（ｎ）を用いて粉体の排出流量を算出するのが好ましい。これにより、粉体の排出流量Ｖ１をより精度よく算出でき、その結果、排出流量の測定方法の切替え時に測定値が変動するのをさらに抑制できる。

ｎ回目からｍ回分の粉体の供給質量ＷＡ（ｎ）を用いて粉体の排出流量を算出する場合、例えば、下記（４）式よって粉体の排出流量Ｖ１を算出できる。ただし、ｍは２以上の自然数とする。
Ｖ１＝（ＷＡ（ｎ）＋ＷＡ（ｎ＋１）＋ＷＡ（ｎ＋２）＋・・・ＷＡ（ｎ＋ｍ−１））／（ＴＡ（ｎ＋ｍ）−ＴＡ（ｎ）） ・・・（４）

ｎ回目からｍ回分の粉体の供給質量ＷＡ（ｎ）を用いて粉体の排出流量を算出する場合、前述の処理フロー例の手順（７）における粉体流量計を用いた粉体の排出流量Ｖ２は、ＴＡ（ｎ）からＴＡ（ｎ＋ｍ）までの測定値を平均することによって得ればよい。

均圧タンク１のロードセルの測定値は、補正することなく用いることもできるが、例えば、下記（５）式によって補正するのが好ましい。これにより、均圧タンク１のロードセル１９における測定誤差をさらに低減することができ、粉体流量計における測定誤差をさらに低減できる。
Ｗ_Ｅ／Ｔ＝Ｍ_Ｅ／Ｔ＋ｇ（Ｐ_Ｆ／Ｔ、Ｐ_Ｅ／Ｔ、Ｍ_Ｆ／Ｔ、Ｍ_Ｅ／Ｔ） ・・・（５）
ここで、Ｗ_Ｅ／Ｔは補正後の均圧タンクの質量（ｔ）、Ｍ_Ｅ／Ｔは補正前の均圧タンクの質量（測定値、単位：ｔ）、Ｐ_Ｆ／Ｔはフィードタンクの圧力（Ｐａ）、Ｐ_Ｅ／Ｔは均圧タンクの圧力（Ｐａ）、Ｍ_Ｆ／Ｔはフィードタンクの質量（ｔ）、ｇ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）はａ、ｂ、ｃおよびｄを入力値とする関数である。ただし、本実施形態の吹込み方法では、均圧タンクの圧力Ｐ_Ｅ／Ｔが大気圧であり、定数となる。

［関数ｇ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の導出］
関数ｇ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）は、前述の関数ｆ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）と同様に、設備構成や構成部材の材質等に依存するので、吹込み装置ごとに事前に導出する。この関数ｇ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）は、例えば、以下の手順によって導出できる。

（１）ｇ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を分解すれば、上記（５）式は下記（６）式に変形できる。 Ｗ_Ｅ／Ｔ＝Ｍ_Ｅ／Ｔ＋ｇ１（Ｐ_Ｆ／Ｔ）＋ｇ２（Ｐ_Ｅ／Ｔ）＋ｇ３（Ｍ_Ｆ／Ｔ）＋ｇ４（Ｍ_Ｅ／Ｔ） ・・・（６）
ここで、ｇ１（ａ）〜ｇ４（ａ）は、いずれも、ａを入力値とする関数である。

（２）誤差Ｅを（Ｗ_Ｅ／Ｔ−Ｍ_Ｅ／Ｔ）とし、Ｐ_Ｆ／Ｔ、Ｐ_Ｅ／Ｔ、Ｍ_Ｆ／ＴおよびＭ_Ｅ／Ｔのうちの３種を一定とすれば、下記（７）〜（１０）式が得られる。これは、Ｐ_Ｆ／Ｔ等を一定とすれば、ｇ１（ａ）等が定数となることによる。
Ｅ＝ｇ１（Ｐ_Ｆ／Ｔ）＋Ａ ・・・（７）
Ｅ＝ｇ２（Ｐ_Ｅ／Ｔ）＋Ｂ ・・・（８）
Ｅ＝ｇ３（Ｍ_Ｆ／Ｔ）＋Ｃ ・・・（９）
Ｅ＝ｇ４（Ｍ_Ｅ／Ｔ）＋Ｄ ・・・（１０）
ここで、Ａ〜Ｄはいずれも定数である。

（３）操業実績等から、誤差Ｅとフィードタンクの圧力Ｐ_Ｆ／Ｔの関係を得て、その関係を回帰分析することにより、関数ｇ１（ａ）および定数Ａを求める。また、誤差Ｅと均圧タンクの圧力Ｐ_Ｅ／Ｔの関係を得て、その関係を回帰分析することにより、関数ｇ２（ａ）および定数Ｂを求める。同様に、関数ｇ３（ａ）および定数Ｃ、並びに、関数ｇ４（ａ）および定数Ｄを求める。

（４）このようにして求めた関数ｇ１（ａ）〜ｇ４（ａ）からｇ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）を得る。

なお、補正後の均圧タンクの質量Ｗ_Ｅ／Ｔには、事前（均圧タンク１への供給前）に粉体の質量を測定し、その測定値を用いればよい。また、回帰分析では、例えば、最小二乗法を用いることができる。

吹込み装置は、均圧タンク１の内部の圧力を測定する均圧タンク内圧力指示計１６を備えるのが好ましい。この場合、均圧タンク１のロードセル１９によって質量を測定する時に、均圧タンク１が大気圧であることを確認するのが好ましい。これにより、均圧タンク１のロードセル１９の測定値から、均圧タンク１の圧力変化による誤差をさらに取り除くことができる。

前述の処理フロー例では、均圧タンク１が大気圧である状態で、均圧タンク１に粉体を供給した。本実施形態での吹込み方法では、均圧タンク１のロードセル１９によって質量を測定する時に、均圧タンク１が大気圧であればよい。このため、気流（空気）輸送によって粉体を均圧タンク１の内部に供給してもよい。この場合、輸送の前後に、均圧タンク１を大気圧とし、その状態でロードセル１９によって質量を測定すればよい。

本実施形態の吹込み方法では、前述の特許文献１と同様に、前記（Ａ）のフィードタンク２のロードセル５を用いる排出流量の測定と、前記（Ｂ）の粉体流量計４による排出流量の測定を切替えて使用するのが好ましい。より具体的には、均圧タンク１からフィードタンク２へ粉体を補給する間は、前記（Ｂ）の粉体流量計４による排出流量の測定を使用し、補給をしていない間は、前記（Ａ）のフィードタンク２のロードセル５を用いる排出流量の測定を使用するのが好ましい。

フィードタンク２のロードセル５の測定値は、補正することなく用いることもできるが、例えば、前記（１）式によって補正するのが好ましい。これにより、フィードタンク２のロードセル５で測定誤差を低減することができ、その結果、排出流量の測定方法の切替え時に測定値が変動するのをさらに抑制できる。前記（１）式の関数ｆ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）は、例えば、［関数ｇ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の導出］と同様の手順によって導出できる。

本実施形態の吹込み方法では、粉体の排出流量の制御について特に制限はなく、従来と同様に行えばよい。例えば、前述したように、排出流量の測定値に応じて粉体流量調節弁３の開度を変更することにより、排出流量を目標値に制御してもよい。また、排出流量の測定値に応じてフィードタンク２の圧力を変更することにより、排出流量を目標値に制御してもよい。

本発明の効果を確認するため、高炉に設置された微粉炭の吹込み装置を用い、微粉炭を高炉に吹込む試験を行った。本試験では、前記図２に示す吹込み装置を用いた。

本発明例１では、前記（Ａ）のフィードタンク２のロードセル５を用いる排出流量の測定と、前記（Ｂ）の粉体流量計４による排出流量の測定を切替えて使用した。より具体的には、均圧タンク１からフィードタンク２へ粉体を補給する間は、前記（Ｂ）の粉体流量計４による排出流量の測定を使用し、補給をしていない間は、前記（Ａ）のフィードタンク２のロードセル５を用いる排出流量の測定を使用した。

また、本発明例１では、［処理フロー例］に記載の手順によって粉体流量計４の検量線を校正しながら、微粉炭の吹込みを行った。処理フロー例の手順（６）では、前記（３）式に代えて前記（４）式を用い、供給質量から算出した粉体の排出流量Ｖ１を算出した。その際、３回分の粉体の供給質量を用いた。また、粉体流量計を用いた粉体の排出流量Ｖ２は、ＴＡ（ｎ）からＴＡ（ｎ＋３）までの測定値を平均することによって得た。

比較例１では、常に、前記（Ａ）のフィードタンク２のロードセル５を用いる排出流量の測定を使用した。均圧タンク１からフィードタンク２へ粉体を補給している間は、排出流量を測定できないことから、弁開度および排出流量（測定値）を一定とした。

比較例２では、本発明例１と同様に、前記（Ａ）のフィードタンク２のロードセル５を用いる排出流量の測定と、前記（Ｂ）の粉体流量計４による排出流量の測定を切替えて使用した。粉体流量計４の検量線の校正では、本発明例１と異なり、フィードタンク２のロードセル５の測定値から算出した粉体の排出質量を用いた。すなわち、特許文献１の校正方法を使用した。

本発明例および比較例では、粉体の排出流量の測定値に応じて粉体流量調節弁３の開度を変更することにより、排出流量を目標値に制御した。排出流量の目標値は、４５ｔ／ｈとした。

本発明例および比較例ともに、フィードタンク２のロードセル５の測定値を前記（１）式によって補正した。また、均圧タンク１のロードセル１９の測定値を前記（６）式によって補正した。関数ｆ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）およびｇ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）は、［関数ｇ（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）の導出］に記載の手順に準じて導出した。

試験は、比較例１、１回目の本発明例１、比較例２、２回目の本発明例１の順に実施した（後述の図４参照）。

表１に、各試験における弁開度の平均値、弁開度のばらつき、微粉炭の排出流量の平均値および微粉炭の排出流量のばらつきを示す。本発明例１については、１回目および２回目を纏めて評価した。

ここで、表１の「弁開度のばらつき」は、弁開度の最大値と弁開度の最小値であり、弁開度の平均値を基準とする相対値である。また、「微粉炭の排出流量のばらつき」は、排出流量の測定値における最大値と最小値であり、排出流量の平均値を基準とする相対値である。弁開度のばらつき、および、微粉炭の排出流量のばらつきは、いずれも、小さいほど、排出流量の変化が小さくなり、吹込みが安定する。

図４は、実施例における弁開度と排出流量の推移を示す図である。同図には、経過時間と弁開度との関係、および、経過時間と排出流量の測定値との関係を示す。図４では、１回目および２回目の本発明例１における排出流量の推移を楕円で囲んで示す。

比較例１では、常にフィードタンクのロードセルを用いて排出流量を測定し、図４および表１より、微粉炭の排出流量の平均値が目標値と同じになった。しかし、均圧タンクからフィードタンクへ粉体を補給している間、粉体流量調節弁の開度を一定とするので、補給終了後に微粉炭の排出流量が大きく変動した。このため、弁開度のばらつきが±１０％、微粉炭の排出流量のばらつきが±１５ｔ／ｈとなり、その結果、吹込みが安定しなかった。

比較例２では、２種類の排出流量の測定方法を切替えて使用した。また、粉体流量計４の検量線の校正では、フィードタンク２のロードセル５の測定値から算出した粉体の排出質量を用いた。その結果、微粉炭の排出流量の平均値が目標値と同じになった。しかし、測定方法の切替え時に、排出流量の測定値が変動したので、弁開度のばらつきが±８％、微粉炭の排出流量のばらつきが±１２ｔ／ｈとなった。このため、吹込みが安定しなかった。

本発明例１では、２種類の排出流量の測定方法を切替えて使用した。また、粉体流量計４の検量線の校正では、均圧タンク１のロードセル１９の測定値（供給質量）から算出した粉体の排出流量を用いた。その結果、１回目および２回目を含む全体で、微粉炭の排出流量の平均値が目標値と同じになった。また、測定方法の切替え時における測定値の変動が低減されたので、弁開度のばらつきが±４％、微粉炭の排出流量のばらつきが±８ｔ／ｈとなった。このため、吹込みが安定した。

これらから、均圧タンク１のロードセル１９の測定値（供給質量）から算出した粉体の排出流量を用いて粉体流量計４の検量線を校正することにより、切替え時における測定値の変動を低減できることが明らかになった。

本発明の粉体の吹込み方法は、排出流量の測定方法の切替え時に測定値が変動するのを抑制できる。このため、高炉への微粉炭の吹込みに適用すれば、排出流量（吹込み量）の変動を低減できるので、高炉操業の安定化に大きく寄与できる。

１：均圧タンク、 ２：フィードタンク、 ３：粉体流量調節弁、 ４：粉体流量計、
５：フィードタンクの質量測定装置（ロードセル）、 ６：粉体流量指示調節計、
７：輸送配管内圧力計、 ８：輸送配管、 ９：差圧指示調節計、
１０：フィードタンク内圧力指示計、 １１：差圧指示計、 １２：内圧調節弁、
１３：排気用調節弁、 １４：ガス配管圧力指示計、 １５：粉体質量指示計、
１６：均圧タンク内圧力指示計、 １７：補給配管、 １８：ガス供給配管、
１９：均圧タンクの質量測定装置（ロードセル）、 ２０：開閉弁、 ３１：粉体、
４１：粉体を吹き込む対象の炉

Claims (1)

1. 吹込み装置によって炉内に粉体を吹込む方法であって、
   前記吹込み装置は、
   加圧下で前記粉体を収容するフィードタンクと、
   前記フィードタンクと前記炉とを接続し、前記フィードタンクから排出された前記粉体がキャリアガスとともに流通する輸送配管と、
   前記フィードタンクへ補給される前記粉体を、内部に一旦貯蔵する均圧タンクと、
   前記均圧タンクと前記フィードタンクとを接続する補給配管と、
   前記輸送配管において、前記フィードタンクからの前記粉体の排出流量を測定する粉体流量計と、
   前記均圧タンクの内部に貯蔵された前記粉体の質量を測定する質量測定装置と、を備え、
   前記吹込み方法は、
   前記粉体を前記均圧タンクに供給して前記均圧タンクの内部に貯蔵するステップと、
   前記均圧タンクの内部が大気圧である状態で前記質量測定装置による測定を行い、前記質量測定装置の測定値を用いて前記均圧タンクに供給された前記粉体の供給質量を算出するステップと、
   前記均圧タンクの内部を前記フィードタンクの内部と均圧した状態で、前記均圧タンクの内部に貯蔵された前記粉体を前記フィードタンクへ補給するステップと、
   前記粉体流量計によって前記排出流量を測定しながら、前記供給質量の前記粉体を前記フィードタンクから前記輸送配管を介して前記炉内に吹込むステップと、
   前記粉体流量計の測定値による前記排出流量が、前記供給質量を用いて算出される前記排出流量と一致するように、前記粉体流量計の検量線を校正するステップと、を含む、粉体の吹込み方法。
   

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