JP3731101B2 - 粉体の吹込み制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉体の吹き込み制御方法に係り、特に、高炉へ微粉炭を吹き込む際に用いるのに好適な、設計ポイントからずれた点で操業を行ったり、各種外乱要素が加わった場合でも、供給先へ粉体を安定供給することが可能な、粉体の吹き込み制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、高炉への微粉炭吹き込み設備は、図４に示す如く、微粉炭を大気圧状態で一定量貯蔵する微粉炭ホッパ２０と、常に高圧状態で保たれた高炉１０への吹き込み用タンクであるＩＮＪタンク４０と、前記微粉炭ホッパ２０とＩＮＪタンク４０を連結して均排圧するための中間タンク３０の３段構成をとっている。
【０００３】
前記微粉炭ホッパ２０には、粉砕設備より集塵用バグフィルタ２２を介して微粉炭が供給される。吸引ブロワ２４が接続された前記集塵用バグフィルタ２２を通過した空気は、煙突２６から排出される。
【０００４】
前記中間タンク３０には、加圧調節弁３２を介して攪拌（エアレーション）用窒素（Ｎ2 ）が吹き込まれている。この中間タンク３０は、排圧弁３４を介して排圧ラインに接続されると共に、均圧弁３６が配設された均圧ライン３８を介してＩＮＪタンク４０と接続されている。
【０００５】
前記ＩＮＪタンク４０には、加圧調節弁４２を介して加圧用Ｎ2 が吹き込まれている。このＩＮＪタンク４０の下部には、高炉１０の各羽口１２に向けて微粉炭を輸送するための、輸送弁５２及び輸送元弁５４が途中に配設された輸送管５０が設けられている。
【０００６】
前記輸送管５０の途中には、ＩＮＪタンク４０から加圧して排出された微粉炭を高炉１０まで加速して送り込むための、搬送ガス調節弁６２及び遮断弁６４を含む搬送ガスライン６０が接続されている。
【０００７】
図において、４４は、ＩＮＪタンク４０内の圧力Ｐｉを検出するためのＩＮＪタンク圧力計、１４は、高炉１０の各羽口１２の圧力Ｐｆを検出するための羽口前圧力計である。
【０００８】
吹き込み制御方法としては、目標とする吹き込み量に見合ったＩＮＪタンク圧力Ｐｉを設定し、その際、搬送用ガス流量は、設計上上限の固気比（固体と気体の比）になった場合でも、輸送管５０を閉塞させないポイントで定値制御するのが一般的な方法である。
【０００９】
具体的には、供給側であるＩＮＪタンク４０の圧力Ｐｉの設定は、供給先である高炉１０の通常操業状態を一点仮定し、この状態における炉内圧力（実際には羽口前圧力Ｐｆ）、配管長、配管ベンド数等の条件を元に、配管内で微粉炭が詰まらないような管内最低流速、ノズル先端速度及び固気比になるように圧力損失を計算し、微粉炭吹き込み量とＩＮＪタンク圧力Ｐｉの関係を求める。求めた微粉炭吹き込み量とＩＮＪタンク圧力Ｐｉの関係から、吹き込み量に対するＩＮＪタンク圧力値（設定値）を決定し、これによりＩＮＪタンク圧力制御を行っている。又、この際の粉体を搬送するためのガス量は、吹き込み量に応じて、例えば毎に決定した値による定値制御で対応しているのが一般的な制御方法である（特開昭５８−７４４２６参照）。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＩＮＪタンクの圧力設定方法や搬送用ガス流量設定方法においては、ＩＮＪタンク圧力設定は、吹き込み量（設定値）の関数で与えられ、且つ、搬送用ガス流量は定値制御であるため、設計ポイントからずれた点で高炉操業を行った場合、又は、設計ポイントであっても、炉況の悪化に伴う供給先圧力変動、中間タンク３０からＩＮＪタンク４０への微粉炭投入時のＩＮＪタイク内圧力変動、吹き込み配管の摩耗等による特性変化等の各種外乱要素により、高炉に吹き込まれる微粉炭の量に変動が生じるという問題点を有していた。この微粉炭吹き込み量の変動は、高炉の炉熱調整に大きな影響を与える場合がある。
【００１１】
図５に、操業外乱の一例として、中間タンク３０からＩＮＪタンク４０への微粉炭投入時の搬送（用）ガス（流）量（実線Ａ）及び高炉への微粉炭吹き込み量（実線Ｂ）の動きを示す。従来の方法では、中間タンクからＩＮＪタンクへの微粉炭投入時にＩＮＪタンクの内圧が上昇し、この圧力変動により高炉へ吹き込まれる微粉炭の量が一時的に増えている。又、この際の搬送用ガス流量は、定値制御のため一定である。
【００１２】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、設計ポイントからずれた点で操業を行ったり、各種外乱要素が加わった場合でも、粉体を安定して供給することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、加圧用ガスが吹き込まれて供給先よりも高圧に保たれた吹き込みタンク内の粉体を、搬送用ガスラインから搬送用ガスが吹き込まれる輸送管を介して供給先に供給する際に、試運転時に計測された吹き込み量と搬送ガス量、吹き込みタンク圧力及び供給先の羽口前圧力の関係から求めた、吹き込みタンクから供給先に至る吹き込みラインの総圧力損失と固気比の関係を表わす回帰式を用いて、その時の吹き込みラインの総圧力損失から固気比を推定し、該推定された固気比で粉体吹き込み量を割り算することにより、搬送用ガス量を決定することによって、粉体の安定供給を可能として、前記課題を解決したものである。
【００１４】
本発明は、吹き込みタンクから供給先に至る吹き込みラインの総圧力損失が、固気比と相関があることに着目してなされたもので、吹き込みラインの総圧力損失を計測することによって、目標とする粉体吹き込み量に対する最適な搬送用ガス量を決定し、制御するようにしている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１６】
図１に、本発明を実施するための制御装置の要部構成を示す。
【００１７】
図において、１５は、羽口前圧力計１４で検出された羽口前圧力Ｐｆを表示／発信するための羽口前圧力変換器（ＰＩ）、４５は、ＩＮＪタンク圧力計４４で検出されたＩＮＪタンク圧力Ｐｉを表示／発信するためのタンク圧力変換器（ＰＩ）、４３は、該タンク圧力変換器４５の出力に応じて加圧調節弁４２の開度を調節するための圧力調節計（ＰＩＣ）、７２は、搬送ガスライン６０を流れる搬送ガス流量ＳＶｇを検出するための搬送ガス流量計、７３は、該搬送ガス流量計７２で検出された搬送ガス流量ＳＶｇを表示／発信するための流量変換器（ＦＩ）、６３は、該流量変換器７３の出力に応じて搬送ガス調節弁６２の開度を調節するための搬送ガス流量調節計（ＦＩＣ）、７０は、ＩＮＪタンク４０の重量を測定することによって、中の総粉体量ＳＶｔを検出するための重量計、７１は、該重量計７０で検出された総粉体量ＳＶｔを表示／発信するための重量変換器（ＷＩＣ）、８０は、該重量変換器７１から入力される総粉体ＳＶｔに応じて、ＩＮＪタンク圧力の設定値Ｐｉｓを求め、前記タンク圧力調節計４５に出力するタンク圧力設定器、９０は、羽口毎に本発明の制御を行うための制御装置である。
【００１８】
前記制御装置９０には、前記重量変換器７１出力の総粉体量ＳＶｔを吹き込み羽口数ｎで割って輸送管１本当りの吹き込み量目標値ＳＶｉ（＝ＳＶｔ／ｎ）を求める除算器９２と、前記タンク圧力変換器４５出力のＩＮＪタンク圧力Ｐｉから前記羽口前圧力変換器１５出力の羽口前圧力Ｐｆを引いて総圧力損失ΔＰ（＝Ｐｉ−Ｐｆ）を求める減算器９４と、該減算器９４出力の総圧力損失ΔＰに応じて求めた固気比ｒ（＝ｆ（ΔＰ））により、前記除算器９２出力の吹き込み量目標値ＳＶｉを割って、輸送管１本当りの搬送ガス量目標対ＳＶｇを求める演算器９６が含まれており、該演算器９６によって計算された搬送ガス量ＳＶｇは、前記搬送ガス流量調節計６３の指令値として与えられる。
【００１９】
該搬送ガス流量調節計６３は、搬送ガス流量計７２によって検出される実際の搬送ガス流量が、制御装置９０の演算器９６から与えられる目標値ＳＶｇと一致するように、搬送ガス調節弁６２の開度をフィードバック制御する。
【００２０】
以下、作用を具体的に説明する。
【００２１】
まず、ＩＮＪタンク４０の加圧設定値Ｐｉｓは、設定器８０で、従来と同様に、総粉体量ＳＶｔに対応する目標吹き込み量の関数として与える。
【００２２】
一方、搬送ガス量設定値ＳＶｇは、本発明により、図２に示すような手順で求める。
【００２３】
即ち、まずステップ１００で、目標吹き込み量に対応する総粉体量ＳＶｔに対して、有効羽口数（吹き込み羽口数）ｎを割り戻すことにより、輸送管５０一本当りの吹き込み量（粉体量）目標値ＳＶｉを求める（除算器９２）。
【００２４】
次いで、ステップ１１０で、ＩＮＪタンク圧力計４４で検出されるＩＮＪタンク圧力Ｐｉと、羽口前圧力計１４で検出される羽口前圧力Ｐｆとの差から、吹き込みラインの総圧力損失ΔＰを求める（減算器９４）。
【００２５】
次いでステップ１２０に進み、ステップ１１０で求めた総圧力損失ΔＰから、固気比ｒを推定する（演算器９６）。
【００２６】
次いでステップ１３０に進み、ステップ１００で計算した輸送管一本当りの吹き込み量目標値ＳＶｉを、ステップ１２０で推定した固気比ｒで割って、必要な搬送ガス量ＳＶｇを計算し（演算器９６）、計算された値を、搬送ガス流量調節計６３の設定値として、フィードバック制御を行う。
【００２７】
総圧力損失ΔＰから固気比ｒを推定するに際しては、試運転時に受入先（羽口側）に計量タンクを設けて、実際の吹き込み量を計測し、この吹き込み量と搬送ガス量ＳＶｇ、ＩＮＪタンク圧力Ｐｉ及び羽口前圧力Ｐｆの関係式から、総圧力損失ΔＰと固気比ｒの関係を回帰式で与えることができる。
【００２８】
このようにして、搬送ガス量ＳＶｇが、総圧力損失ΔＰの関数として与えられるため、高炉の炉況変化やＩＮＪタンクの圧力変動に対しても、微粉炭の吹き込み量変動を抑制できる。
【００２９】
本発明の実施例における中間タンクからＩＮＪタンクへの微粉炭投入時の搬送ガス量（実線Ａ）及び高炉への微粉炭吹き込み量（実線Ｂ）の動きを、図５と対比させて図３に示す。図３から明らかなように、図５と同様な状況下においても、供給元であるＩＮＪタンクの圧力上昇分を、搬送用ガス量で押え込むように動くため、結果として高炉へ吹き込まれる微粉炭の量は安定している。
【００３０】
なお、前記実施形態においては、本発明が、高炉の微粉炭吹き込みに適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、高炉以外への粉体一般の吹き込みにも同様に適用できることは明らかである。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、操業変化による圧力損失の変化によって、微粉炭等の粉体の吹き込み特性が設計条件からずれた場合でも、搬送用ガス量が細かく調整されるので、常に安定して高炉等の供給先に粉体を吹き込むことが可能となる。これにより、高炉の炉熱調整等を容易に行うことが可能となり、高炉等の安定操業に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するための制御装置の要部構成を示す、一部ブロック線図を含む管路図
【図２】本発明による搬送用ガス量設定値の計算手順を示す流れ図
【図３】本発明の実施例におけるＩＮＪタンクへの微粉炭投入時の搬送ガス量及び高炉への微粉炭吹き込み量の変化を示すタイムチャート
【図４】高炉の微粉炭吹き込み設備の一般的な構成を示す管路図
【図５】従来例におけるＩＮＪタンクへの微粉炭投入時の搬送ガス量及び高炉への微粉炭吹き込み量の変化を示すタイムチャート
【符号の説明】
１０…高炉
１２…羽口
１４…羽口前圧力計
２０…微粉炭ホッパ
３０…中間タンク
４０…ＩＮＪタンク
５０…輸送管
６０…搬送ガスライン
６２…搬送ガス調節弁
６３…搬送ガス流量調節計（ＦＩＣ）
９０…制御装置
９２…除算器
９４…減算器
９６…演算器

Claims (1)

1. 加圧用ガスが吹き込まれて供給先よりも高圧に保たれた吹き込みタンク内の粉体を、搬送用ガスラインから搬送用ガスが吹き込まれる輸送管を介して供給先に供給する際に、
   試運転時に計測された吹き込み量と搬送ガス量、吹き込みタンク圧力及び供給先の羽口前圧力の関係から求めた、吹き込みタンクから供給先に至る吹き込みラインの総圧力損失と固気比の関係を表わす回帰式を用いて、その時の吹き込みラインの総圧力損失から固気比を推定し、
   該推定された固気比で粉体吹き込み量を割り算することにより、搬送用ガス量を決定することによって、
   粉体の安定供給を可能にすることを特徴とする粉体の吹き込み制御方法。

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