JP6702109B2 - 粉砕プラントにおけるプロセス制御方法、粉砕プラントにおけるプロセス制御装置、およびプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、粉砕プラントにおけるプロセス制御方法、粉砕プラントにおけるプロセス制御装置、およびプログラムに関し、特に、粉砕プラントを操業するために用いて好適なものである。
微粉炭やセメント等を製造するための粉砕プラントとの一例として、高炉への微粉炭の吹込み（ＰＣＩ；Pulverized Coal Injection）を行うために石炭を粉砕するＰＣＩプラントがある。
ＰＣＩプラントでは、まず、燃料ガスと燃焼エアとを熱ガス発生装置に供給し、熱ガス発生装置において、熱風を排ガスとして発生させる。排ガスは、原料の粉砕を行う粉砕機の内部に供給される。粉砕機で粉砕された原料（粉体）は、排ガスと共にバグフィルター（濾布（繊布や不織布））に供給され、バグフィルターで捕集される。
尚、ＰＣＩプラントには、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントと、１パス方式のＰＣＩプラントがある。負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントでは、熱風（排ガス）は、循環ファンで昇圧されて循環ガスとして再び熱ガス発生装置に供給される。一方、１パス方式のＰＣＩプラントでは、熱風（排ガス）は、循環されずにそのまま煙突から大気中に放散される。
ＰＣＩプラントでは、まず、燃料ガスと燃焼エアとを熱ガス発生装置に供給し、熱ガス発生装置において、熱風を排ガスとして発生させる。排ガスは、原料の粉砕を行う粉砕機の内部に供給される。粉砕機で粉砕された原料（粉体）は、排ガスと共にバグフィルター（濾布（繊布や不織布））に供給され、バグフィルターで捕集される。
尚、ＰＣＩプラントには、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントと、１パス方式のＰＣＩプラントがある。負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントでは、熱風（排ガス）は、循環ファンで昇圧されて循環ガスとして再び熱ガス発生装置に供給される。一方、１パス方式のＰＣＩプラントでは、熱風（排ガス）は、循環されずにそのまま煙突から大気中に放散される。
ＰＣＩプラントにおいては、原料（石炭）を粉砕してできる微粉炭内に含まれる水分を一定に保つために、ミル出口温度を一定に保つようにすることが望ましい。そこで、特許文献１に記載されているように、ミル出口温度を一定に保つためのミル出口温度制御が行われる。ミル出口温度制御とは、ミル出口温度を目標温度に追従させるために、例えば、熱ガス発生装置を構成するバーナーの負荷を操作する制御である。特許文献１では、ヒートアップが終了して給炭を開始するとミル出口温度が目標値に低下するまで、操業条件に応じた一定の流量のバーナー負荷を熱ガス発生装置に与え、ミル出口温度が目標値に低下した後にミル出口温度制御を行う。
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、バーナーに供給する燃料ガスのカロリーを半固定値としている。従って、燃料ガスのカロリーを考慮した制御を行うことができない。特に、カロリーが大きく変動する状態で燃料ガスがバーナーに供給される場合には、燃料ガスのカロリーを考慮しないと適切な制御を行うことができなくなる虞がある。
そこで、ガス分析計を用いて、燃料ガスのカロリーを測定することが考えられる。しかしながら、ガス分析計を用いると、コストがかかる。また、ガス分析計のための設置スペースを確保しなければならない。
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、粉砕プラントにおいてバーナーに供給される燃料ガスのカロリーを、専用の測定機器を用いることなく推定できるようにすることを目的とする。
本発明の粉砕プラントにおけるプロセス制御方法は、バーナーを用いて熱風を排ガスとして発生する熱ガス発生装置と、前記熱ガス発生装置に供給される燃料ガスの体積流量を測定する燃料ガス流量測定手段と、前記熱ガス発生装置に供給される燃焼エアの体積流量を測定する燃焼エア流量測定手段と、前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量を測定するガス流量測定手段と、原料を粉砕し、粉砕後の原料を、前記排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機と、前記粉砕後の原料を前記排ガスの流れに乗せるために前記粉砕機の内部にガスを供給する供給手段と、前記粉砕機の出側の所定の位置における粉砕後の前記原料の温度である粉砕機出側温度を測定する温度測定手段と、前記粉砕機から前記排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機と、前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの酸素濃度である捕集機出側酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの体積流量を測定する捕集機出側排ガス流量測定手段と、前記捕集機を通過した後の前記排ガスを外部に放出するための煙突と、前記煙突を介して外部に放出される前記排ガスである放散ガスの体積流量を測定する放散ガス流量測定手段と、前記排ガスの経路となる配管と、前記配管を流れる前記排ガスの圧力を昇圧させる昇圧手段と、を有する粉砕プラントにおけるプロセス制御方法であって、前記燃料ガスの体積流量の測定値と、前記燃焼エアの体積流量の測定値と、前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量の測定値と、前記放散ガスの体積流量の測定値と、前記捕集機出側酸素濃度の測定値とを用いて、前記粉砕プラントに注入されるガスおよび前記粉砕プラントで発生するガスのうち、測定できないガスである不可観測ガスの体積流量と、前記原料に由来して前記粉砕プラントで発生する水蒸気である原料由来水蒸気の体積流量とを導出する第１の導出工程と、前記第１の導出工程により導出された原料由来水蒸気の体積流量と、予め設定される前記原料の単位時間当たりの供給量と、予め設定される粉砕後の前記原料の水分量とを用いて、粉砕前の前記原料の水分量を導出する第２の導出工程と、前記第１の導出工程により導出された前記不可観測ガスの体積流量と、前記第２の導出工程で導出された前記粉砕前の原料の水分量と、前記燃料ガスの体積流量の測定値と、前記燃焼エアの体積流量の測定値と、前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量の測定値と、前記放散ガスの体積流量の測定値と、前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの体積流量の測定値と、前記粉砕機出側温度の測定値とを用いて、前記燃料ガスの単位体積流量あたりの熱量を導出する第３の導出工程と、を有し、前記バーナーは、前記第３の導出工程により導出された前記燃料ガスの単位体積流量あたりの熱量に基づいて動作することを特徴とする。
本発明の粉砕プラントにおけるプロセス制御装置は、バーナーを用いて熱風を排ガスとして発生する熱ガス発生装置と、前記熱ガス発生装置に供給される燃料ガスの体積流量を測定する燃料ガス流量測定手段と、前記熱ガス発生装置に供給される燃焼エアの体積流量を測定する燃焼エア流量測定手段と、前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量を測定するガス流量測定手段と、原料を粉砕し、粉砕後の原料を、前記排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機と、前記粉砕後の原料を前記排ガスの流れに乗せるために前記粉砕機の内部にガスを供給する供給手段と、前記粉砕機の出側の所定の位置における粉砕後の前記原料の温度である粉砕機出側温度を測定する温度測定手段と、前記粉砕機から前記排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機と、前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの酸素濃度である捕集機出側酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの体積流量を測定する捕集機出側排ガス流量測定手段と、前記捕集機を通過した後の前記排ガスを外部に放出するための煙突と、前記煙突を介して外部に放出される前記排ガスである放散ガスの体積流量を測定する放散ガス流量測定手段と、前記排ガスの経路となる配管と、前記配管を流れる前記排ガスの圧力を昇圧させる昇圧手段と、を有する粉砕プラントにおけるプロセス制御装置であって、前記燃料ガスの体積流量の測定値と、前記燃焼エアの体積流量の測定値と、前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量の測定値と、前記放散ガスの体積流量の測定値と、前記捕集機出側酸素濃度の測定値とを用いて、前記粉砕プラントに注入されるガスおよび前記粉砕プラントで発生するガスのうち、測定できないガスである不可観測ガスの体積流量と、前記原料に由来して前記粉砕プラントで発生する水蒸気である原料由来水蒸気の体積流量とを導出する第１の導出手段と、前記第１の導出手段により導出された原料由来水蒸気の体積流量と、予め設定される前記原料の単位時間当たりの供給量と、予め設定される粉砕後の前記原料の水分量とを用いて、粉砕前の前記原料の水分量を導出する第２の導出手段と、前記第１の導出手段により導出された前記不可観測ガスの体積流量と、前記第２の導出手段で導出された前記粉砕前の原料の水分量と、前記燃料ガスの体積流量の測定値と、前記燃焼エアの体積流量の測定値と、前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量の測定値と、前記放散ガスの体積流量の測定値と、前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの体積流量の測定値と、前記粉砕機出側温度の測定値とを用いて、前記燃料ガスのカロリーを導出する第３の導出手段と、を有し、前記バーナーは、前記第３の導出手段により導出された前記燃料ガスのカロリーに基づいて動作することを特徴とする。
本発明のプログラムは、前記粉砕プラントにおけるプロセス制御装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とする。
本発明によれば、粉砕プラントにおいてバーナーに供給される燃料ガスのカロリーを、専用の測定機器を用いることなく推定することができる。
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、粉砕プラントが、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントである場合を例に挙げて説明する。尚、後述するように、本実施形態の適用範囲は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに限定されない。
（負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成）
図１は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成の一例を示す図である。図１において、各構成要素を繋ぐ実線は配管を示し、破線は信号の伝達経路を示す。また、矢印線は、配管内のガスや石炭の進行方向を示す。尚、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成は、例えば、特許文献２に記載の技術等の公知の技術で実現できるので、ここでは、各構成について簡単に説明し、詳細な説明を省略する。
図１は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成の一例を示す図である。図１において、各構成要素を繋ぐ実線は配管を示し、破線は信号の伝達経路を示す。また、矢印線は、配管内のガスや石炭の進行方向を示す。尚、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成は、例えば、特許文献２に記載の技術等の公知の技術で実現できるので、ここでは、各構成について簡単に説明し、詳細な説明を省略する。
図１において、熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１は、バーナーを有し、燃料ガスおよび燃焼エア（空気）をバーナーへの入力として、バーナーの負荷（空燃比）を制御し、排ガス（熱風）を発生させる。排ガスの酸素濃度は略０（ゼロ）％である。本実施形態では、燃料ガスとしてＢＦＧ（Blast Furnace Gas）を利用する。
燃料ガス流量調節弁１０２は、熱ガス発生装置１０１（バーナー）に供給される燃料ガスの流量を調整する。流量計１０３は、熱ガス発生装置１０１（バーナー）に供給される燃料ガスの流量を測定する。流量計１０３は、例えば、オリフィス流量計を用いることにより実現される。本実施形態では、燃料ガス（ＢＦＧ）は、そのカロリーがガスホルダー等により調節されない状態で高炉から熱ガス発生装置１０１に供給されるものとする。すなわち、熱ガス発生装置１０１と高炉との間の燃料ガス（ＢＦＧ）の経路には、燃料ガスのカロリーを調節するための装置がなく、燃料ガス（ＢＦＧ）は、高炉から熱ガス発生装置１０１に直送される。従って、熱ガス発生装置１０１（バーナー）に供給される燃料ガスのカロリーは、高炉操業による燃料ガスのカロリーの変動の影響を直接受けることになる。ここでいうカロリーとは、単位体積流量（単位ノルマル流量）あたりの熱量［ｋｃａｌ／（Ｎｍ3／ｈｒ）］である（後述する（６）式等を参照）。このことは、その他の説明においても同じである。
エア流量調節弁１０４は、熱ガス発生装置１０１（バーナー）に供給される燃焼エア（空気）の流量を調節する。流量計１０５は、熱ガス発生装置１０１（バーナー）に供給される燃焼エア（空気）の体積流量を測定する。流量計１０５は、例えば、オリフィス流量計を用いることにより実現される。燃焼エアファン１０６は、燃焼エア（空気）を昇圧して熱ガス発生装置１０１に送り込む。
バンカー１０７は、原料である石炭を貯蔵する。
給炭機１０８は、チェーンコンベアを有し、バンカー１０７内に貯蔵されている石炭をチェーンコンベアにより切り出してミル１０９に投入する。
ミル１０９は、給炭機１０８から投入された石炭を粉砕する粉砕機である。ミル１０９の入側の位置における圧力が大気圧に対して負圧に保たれるようにすることにより、ミル１０９の内部の圧力は負圧に保たれる。ミル１０９は、例えば、ロールミル１０９ａと粉砕テーブル１０９ｂとを有する。ミル１０９の上部から投入された石炭をロールミル１０９ａと粉砕テーブル１０９ｂとの間に供給する。回転している粉砕テーブル１０９ｂに対してロールミル１０９ａを押し付けながら回転させることにより、石炭は押し潰されて粉砕される。粉砕された石炭は、熱ガス発生装置１０１から供給された排ガスの流れにのって、ミル１０９の上部に供給され、分級機で分級された後、外部に放出される。
給炭機１０８は、チェーンコンベアを有し、バンカー１０７内に貯蔵されている石炭をチェーンコンベアにより切り出してミル１０９に投入する。
ミル１０９は、給炭機１０８から投入された石炭を粉砕する粉砕機である。ミル１０９の入側の位置における圧力が大気圧に対して負圧に保たれるようにすることにより、ミル１０９の内部の圧力は負圧に保たれる。ミル１０９は、例えば、ロールミル１０９ａと粉砕テーブル１０９ｂとを有する。ミル１０９の上部から投入された石炭をロールミル１０９ａと粉砕テーブル１０９ｂとの間に供給する。回転している粉砕テーブル１０９ｂに対してロールミル１０９ａを押し付けながら回転させることにより、石炭は押し潰されて粉砕される。粉砕された石炭は、熱ガス発生装置１０１から供給された排ガスの流れにのって、ミル１０９の上部に供給され、分級機で分級された後、外部に放出される。
この際、シールエアファン１１０からミル１０９の内部（粉砕テーブル１０９ｂの軸受部）の隙間にシールエアを供給することにより、その隙間から外部に放出されようとする微粉炭を、熱ガス発生装置１０１から供給された排ガスの流れに押し戻す。ミル１０９の内部の圧力がシールエアの圧力未満になるように、シールエアの流速が定められる。このように、シールエアは、粉砕テーブル１０９ｂの軸受部に微粉炭が進入し、その結果として、粉砕テーブル１０９ｂの軸受部の潤滑不良が起こることと、粉砕テーブル１０９ｂの軸受部から微粉炭が外部に放出されることとを防止するためのものである。
以下の説明では、「ミル１０９から外部に放出された粉砕後の石炭」を必要に応じて「微粉炭」と称する。尚、シールエアは、エア（空気）であることが好ましいが、エア以外のガス（例えば不活性ガス）であってもよい。
以下の説明では、「ミル１０９から外部に放出された粉砕後の石炭」を必要に応じて「微粉炭」と称する。尚、シールエアは、エア（空気）であることが好ましいが、エア以外のガス（例えば不活性ガス）であってもよい。
ミル出口温度計１１１は、ミル１０９の出側の所定の位置における（配管内の（微粉炭の））温度を測定する。以下の説明では、「ミル１０９の出口側の所定の位置における（配管内の（微粉炭の））温度」を必要に応じて「ミル出口温度」と称する。
バグフィルター１１２は、ミル１０９から放出された微粉炭を、濾布を用いて捕集する濾過式の捕集機である。ミル１０９と同様に、バグフィルター１１２の内部の圧力も負圧に保たれている。微粉炭以外の異物がバグフィルター１１２で捕集されることがある。異物除去装置１１３は、この異物を除去するためのものである。このように異物除去装置１１３で異物が除去された後、リザーバタンク１１４に微粉炭が貯蔵される。リザーバタンク１１４に貯蔵された微粉炭は、高炉の羽口から高炉の内部に吹き込まれる（微粉炭吹き込みが行われる）。
バグ出口Ｏ2濃度計１１５は、バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの酸素濃度を測定する。
流量計１１６は、バグフィルター１１２を通過した排ガスの体積流量を測定する。流量計１１６は、例えば、ベンチュリ管を用いることにより実現される。
ダンパー１１７は、バグフィルター１１２を通過した排ガスの流量を調整する。
循環ファン１１８は、ダンパー１１７を通過した排ガスを熱ガス発生装置１０１に循環させることができるように、排ガスを昇圧する。
循環ファン１１８により昇圧された排ガスの一部は、煙突１１９を介して大気中に放出される。放散系圧力調整弁１２０は、煙突１１９を介して大気中に放出される排ガスの圧力を調整する。流量計１２１は、煙突１１９を介して大気中に放出される排ガスの体積流量を測定する。流量計１２１は、例えば、オリフィス流量計を用いることにより実現される。尚、以下の説明では、煙突１１９を介して大気中に放出される排ガスを必要に応じて「放散ガス」と称する。
流量計１１６は、バグフィルター１１２を通過した排ガスの体積流量を測定する。流量計１１６は、例えば、ベンチュリ管を用いることにより実現される。
ダンパー１１７は、バグフィルター１１２を通過した排ガスの流量を調整する。
循環ファン１１８は、ダンパー１１７を通過した排ガスを熱ガス発生装置１０１に循環させることができるように、排ガスを昇圧する。
循環ファン１１８により昇圧された排ガスの一部は、煙突１１９を介して大気中に放出される。放散系圧力調整弁１２０は、煙突１１９を介して大気中に放出される排ガスの圧力を調整する。流量計１２１は、煙突１１９を介して大気中に放出される排ガスの体積流量を測定する。流量計１２１は、例えば、オリフィス流量計を用いることにより実現される。尚、以下の説明では、煙突１１９を介して大気中に放出される排ガスを必要に応じて「放散ガス」と称する。
循環系圧力調整弁１２２は、循環ファン１１８により昇圧された排ガスのうち、煙突１１９を介して大気中に放出されずに熱ガス発生装置１０１に循環させる排ガスの圧力を調整する。このようにして、熱ガス発生装置１０１で発生した排ガスは、循環ガスとして再び熱ガス発生装置１０１に供給され、熱ガス発生装置１０１、ミル１０９、バグフィルター１１２、流量計１１６、ダンパー１１７、循環ファン１１８、循環系圧力調整弁１２２、熱ガス発生装置１０１の経路を循環する。
エア流量調整弁１２３は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに供給される希釈エアの流量を調整する。流量計１２４は、希釈エアの体積流量を測定する。流量計１２４は、例えば、オリフィス流量計を用いることにより実現される。希釈エアファン１２５は、エア流量調整弁１２３で流量が調整された希釈エアを昇圧し、希釈エアを熱ガス発生装置１０１の入側の配管に押し込む。これにより、循環ガスの酸素濃度を調整することができる。前述したようにして排ガスが循環する経路（配管）内の酸素濃度が上昇しすぎると、粉塵爆発が発生する虞がある。一方、前述したようにして排ガスが循環する経路（配管）内の酸素濃度が低下しすぎると、経路内の水蒸気が液相化し、バグフィルター１１２の機能を損ねる虞がある。そこで、経路内の酸素濃度を一定にするために、希釈エアが経路内に供給される。尚、希釈エアは、エア（空気）であることが好ましいが、エア以外のガス（例えば不活性ガス）であってもよい。
粉砕プロセス制御装置２００は、ガス分析計のような専用の測定機器を用いることなく、以上のような負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに既設の測定機器における測定の結果を用いて、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーと、直接的に観測できない石炭の水分量および経路内に進入するエアの体積流量とを導出する。そして、粉砕プロセス制御装置２００は、これらの導出した値を用いて、ミル出口温度計１１１で測定されたミル出口温度の目標値に対する偏差が０（ゼロ）に近づくようなバーナーの負荷（空燃比）を導出する。熱ガス発生装置１０１は、このバーナーの負荷に応じて、燃料ガス流量調節弁１０２およびエア流量調節弁１０４の開度を調整する。以下に、粉砕プロセス制御装置２００の機能の一例を説明する。
（粉砕プロセス制御装置２００の機能構成）
図２は、粉砕プロセス制御装置２００の機能的な構成の一例を示す図である。粉砕プロセス制御装置２００は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）またはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、および各種のインターフェースを備える情報処理装置を用いることにより実現することができる。
図２は、粉砕プロセス制御装置２００の機能的な構成の一例を示す図である。粉砕プロセス制御装置２００は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）またはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ、および各種のインターフェースを備える情報処理装置を用いることにより実現することができる。
図２に示すように、粉砕プロセス制御装置２００は、ガスカロリー推定部２１０と、制御部２２０とを有する。
ガスカロリー推定部２１０は、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーと、直接的に測定できない石炭の水分量および経路内に進入するエアの体積流量とを導出する。制御部２２０は、これらの導出した値を用いて、ミル出口温度の目標値に対する偏差が０（ゼロ）に近づくようなバーナーの負荷を導出する。
ガスカロリー推定部２１０は、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーと、直接的に測定できない石炭の水分量および経路内に進入するエアの体積流量とを導出する。制御部２２０は、これらの導出した値を用いて、ミル出口温度の目標値に対する偏差が０（ゼロ）に近づくようなバーナーの負荷を導出する。
尚、以下の説明において、本実施形態では、以下の条件の下で、物質・熱収支モデルを構築した。物質・熱収支モデルの詳細については後述する。
（ａ） 熱の収支のバランスとガスの収支のバランスとの双方について、非定常的なバランスを無視し、定常的なバランスのみを表現する。
（ｂ） 原料である石炭に含まれる水分の相変化に必要な熱量を、石炭から発生する水蒸気量を生成するのに必要な潜熱により計算する。
（ｃ） 燃料ガス（ＢＦＧ）の燃焼により発生する排ガスの体積流量を、簡単のため、燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量と燃焼エアの体積流量との和とする。
（ｄ） 循環ファン１１８による昇温効果は、循環ガスにのみ寄与すると単純化し、放散ガスの温度は、ミル出口温度と同じであると仮定する。
（ｅ） 負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの系内の温度は、ミル出口温度と同じになると仮定する。
（ｆ） 燃料ガス（ＢＦＧ）は完全燃焼するものとし、過剰な燃焼エアはそのまま残るものとする。
（ｇ） バグ出口酸素濃度（バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の酸素ガスの濃度）は、希釈エアの流量の制御により、一定値に維持されるものとする。
（ｈ） バグ出口排ガス流量（バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの体積流量）は、流量制御により、一定量に維持されるものとする。
（ａ） 熱の収支のバランスとガスの収支のバランスとの双方について、非定常的なバランスを無視し、定常的なバランスのみを表現する。
（ｂ） 原料である石炭に含まれる水分の相変化に必要な熱量を、石炭から発生する水蒸気量を生成するのに必要な潜熱により計算する。
（ｃ） 燃料ガス（ＢＦＧ）の燃焼により発生する排ガスの体積流量を、簡単のため、燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量と燃焼エアの体積流量との和とする。
（ｄ） 循環ファン１１８による昇温効果は、循環ガスにのみ寄与すると単純化し、放散ガスの温度は、ミル出口温度と同じであると仮定する。
（ｅ） 負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの系内の温度は、ミル出口温度と同じになると仮定する。
（ｆ） 燃料ガス（ＢＦＧ）は完全燃焼するものとし、過剰な燃焼エアはそのまま残るものとする。
（ｇ） バグ出口酸素濃度（バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の酸素ガスの濃度）は、希釈エアの流量の制御により、一定値に維持されるものとする。
（ｈ） バグ出口排ガス流量（バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの体積流量）は、流量制御により、一定量に維持されるものとする。
＜ガスカロリー推定部２１０＞
まず、ガスカロリー推定部２１０について説明する。
ガスカロリー推定部２１０は、水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１と、石炭水分量導出部２１２と、燃料ガスカロリー導出部２１３とを有する。
まず、ガスカロリー推定部２１０について説明する。
ガスカロリー推定部２１０は、水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１と、石炭水分量導出部２１２と、燃料ガスカロリー導出部２１３とを有する。
［水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１］
水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１は、放散ガス流量収支モデルと、酸素濃度収支モデルとを用いて、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcv［Ｎｍ3／ｈｒ］と、進入エアの体積流量Ｆbair［Ｎｍ3／ｈｒ］と、シールエアの体積流量Ｆsair［Ｎｍ3／ｈｒ］とを導出する。進入エアは、ミル１０９の内部とバグフィルター１１２の圧力が負圧に保たれていることによりバンカー１０７等からミル１０９に進入する空気である。また、シールエアは、ミル１０９の内部（粉砕テーブル１０９ｂの軸受部）の隙間から外部に放出されようとする微粉炭を、熱ガス発生装置１０１から供給された排ガスの流れに押し戻すために粉砕テーブル１０９ｂの下部から吹きこまれる空気である。
水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１は、放散ガス流量収支モデルと、酸素濃度収支モデルとを用いて、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcv［Ｎｍ3／ｈｒ］と、進入エアの体積流量Ｆbair［Ｎｍ3／ｈｒ］と、シールエアの体積流量Ｆsair［Ｎｍ3／ｈｒ］とを導出する。進入エアは、ミル１０９の内部とバグフィルター１１２の圧力が負圧に保たれていることによりバンカー１０７等からミル１０９に進入する空気である。また、シールエアは、ミル１０９の内部（粉砕テーブル１０９ｂの軸受部）の隙間から外部に放出されようとする微粉炭を、熱ガス発生装置１０１から供給された排ガスの流れに押し戻すために粉砕テーブル１０９ｂの下部から吹きこまれる空気である。
負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに注入されたガスと、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントで発生したガスは十分に混合し、これらのガスの注入量と発生量の和と同じ量のガスが煙突１１９を介して大気中に放出されるものとして物質収支モデルを構築する。従って、放散ガス流量収支モデルは、以下の（１）式で表され、酸素濃度収支モデルは以下の（２）式で表される。
Ｆexh＝Ｆbfg＋Ｆcair＋Ｆcv＋Ｆsair＋Ｆbair＋Ｆpair ・・・（１）
Ｏ2濃度＝｛（Ｆpair＋Ｆbair＋Ｆsair＋Ｆcair×０．１）／Ｆexh｝×２１ ・・・（２）
ここで、Ｆexhは、放散ガスの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１２１により測定される。Ｏ2濃度は、バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの酸素濃度［％］であり、バグ出口Ｏ2濃度計１１５により測定される。
Ｆbfgは、燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１０３により測定される。Ｆcairは、燃焼エアの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１０５により測定される。Ｆpairは、希釈エアの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１２４により測定される。前述したようにＦcv、Ｆsair、Ｆbairは、それぞれ、石炭に由来する水蒸気の体積流量、シールエアの体積流量、進入エアの体積流量であり、何れも直接的に測定することができない。尚、（２）式の右辺において、「Ｆcair×０．１」は、燃焼反応で余ったエアの体積流量である。また、前述した体積流量やＯ2濃度の測定値としては、例えば、所定時間における平均値を用いることができる。
Ｆexh＝Ｆbfg＋Ｆcair＋Ｆcv＋Ｆsair＋Ｆbair＋Ｆpair ・・・（１）
Ｏ2濃度＝｛（Ｆpair＋Ｆbair＋Ｆsair＋Ｆcair×０．１）／Ｆexh｝×２１ ・・・（２）
ここで、Ｆexhは、放散ガスの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１２１により測定される。Ｏ2濃度は、バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの酸素濃度［％］であり、バグ出口Ｏ2濃度計１１５により測定される。
Ｆbfgは、燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１０３により測定される。Ｆcairは、燃焼エアの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１０５により測定される。Ｆpairは、希釈エアの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１２４により測定される。前述したようにＦcv、Ｆsair、Ｆbairは、それぞれ、石炭に由来する水蒸気の体積流量、シールエアの体積流量、進入エアの体積流量であり、何れも直接的に測定することができない。尚、（２）式の右辺において、「Ｆcair×０．１」は、燃焼反応で余ったエアの体積流量である。また、前述した体積流量やＯ2濃度の測定値としては、例えば、所定時間における平均値を用いることができる。
ここでは、シールエアの体積流量Ｆsairと進入エアの体積流量Ｆbairとの和を不可観測エアの体積流量とし、シールエアの流量と進入エアの流量を一括りの流量として取り扱う。そうすると、（１）式と（２）式により、２つの未知量（石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvおよび不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbair）を計算することができる。水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１は、このようにして、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvと不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbairとを導出する。
［石炭水分量導出部２１２］
水蒸気として存在する水の単位時間当たりの重量ＷＶ［ｋｇ／ｈｒ］は、以下の（３）式および（４）式で表される。
ＷＶ＝Ｆcv×２２．４／１８ ・・・（３）
ＷＶ＝給炭量×１０００×｛石炭の水分量／（１００−石炭の水分量）−製品の水分量／（１００−製品の水分量）｝ ・・・（４）
水蒸気として存在する水の単位時間当たりの重量ＷＶ［ｋｇ／ｈｒ］は、以下の（３）式および（４）式で表される。
ＷＶ＝Ｆcv×２２．４／１８ ・・・（３）
ＷＶ＝給炭量×１０００×｛石炭の水分量／（１００−石炭の水分量）−製品の水分量／（１００−製品の水分量）｝ ・・・（４）
前述したようにＦcvは、石炭に由来する水蒸気の体積流量であり、水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１により導出される。給炭量［ｔｏｎ／ｈｒ］は、石炭の単位時間当たりの供給量であり、操業条件（プラントを操業する際に定める条件）として予め与えられる。また、製品の水分量［質量％］は、環境条件（プラントに対する操業とは無関係に定まる条件）として予め与えられる。（３）式の「２２．４」は、標準体積（モル体積）［リットル／ｍｏｌ］であり、「１８」は、水の分子量［グラム／ｍｏｌ］である。従って、（３）式の「２２．４／１８」は、体積を重量に変換する係数となる。
以上のように（３）式と（４）式により、未知量である石炭の水分量［質量％］を計算することができる。石炭水分量導出部２１２は、このようにして、石炭の水分量を導出する。尚、ここで導出される石炭の水分量は、粉砕前の石炭の水分量である。
以上のように（３）式と（４）式により、未知量である石炭の水分量［質量％］を計算することができる。石炭水分量導出部２１２は、このようにして、石炭の水分量を導出する。尚、ここで導出される石炭の水分量は、粉砕前の石炭の水分量である。
［燃料ガスカロリー導出部２１３］
負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに与えられる熱量と消費される熱量とが等しくなると、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントにおける熱収支のバランスがとれるので、以下の（５）式が、熱収支モデルとして得られる。
ΔＱHGG＋ΔＱFAN＝ΣΔＱGAS（ｉ）＋ΔＱCOAL＋ΔＱ（顕熱）＋ΔＱ（潜熱） ・・・（５）
（５）式において、右辺は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントで消費する熱量の合計であり、左辺は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに与えられる熱量の合計である。
負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに与えられる熱量と消費される熱量とが等しくなると、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントにおける熱収支のバランスがとれるので、以下の（５）式が、熱収支モデルとして得られる。
ΔＱHGG＋ΔＱFAN＝ΣΔＱGAS（ｉ）＋ΔＱCOAL＋ΔＱ（顕熱）＋ΔＱ（潜熱） ・・・（５）
（５）式において、右辺は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントで消費する熱量の合計であり、左辺は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに与えられる熱量の合計である。
ΔＱHGGは、燃料ガス（ＢＦＧ）による燃焼により発生する熱量［ｋｃａｌ］であり、以下の（６）式で表される。
ΔＱHGG＝燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリー×Ｆbfg ・・・（６）
Ｆbfgは、前述したように、燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１０３により測定される。
ΔＱHGG＝燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリー×Ｆbfg ・・・（６）
Ｆbfgは、前述したように、燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１０３により測定される。
ΔＱFANは、循環ファン１１８における断熱圧縮に起因して発生する熱量［ｋｃａｌ］であり、以下の（７）式で表される。
ΔＱFAN＝循環ガスの体積流量×ΔＴ×ガスの比熱 ・・・（７）
ガスの比熱［ｋｃａｌ／ｋｇ・℃］は、環境条件として予め与えられる。ΔＴは、循環ファン１１８における断熱圧縮に起因する循環ガスの温度上昇分［℃］であり、環境条件として予め与えられる。循環ガスの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］は、以下の（８）式で表される。
ΔＱFAN＝循環ガスの体積流量×ΔＴ×ガスの比熱 ・・・（７）
ガスの比熱［ｋｃａｌ／ｋｇ・℃］は、環境条件として予め与えられる。ΔＴは、循環ファン１１８における断熱圧縮に起因する循環ガスの温度上昇分［℃］であり、環境条件として予め与えられる。循環ガスの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］は、以下の（８）式で表される。
循環ガスの体積流量＝バグ出口の排ガスの体積流量−Ｆexh ・・・（８）
バグ出口の排ガスの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］は、バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの体積流量であり、流量計１１６により測定される。Ｆexhは、前述したように、放散ガスの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１２１により測定される。
バグ出口の排ガスの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］は、バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの体積流量であり、流量計１１６により測定される。Ｆexhは、前述したように、放散ガスの体積流量［Ｎｍ3／ｈｒ］であり、流量計１２１により測定される。
ΣΔＱGAS（ｉ）は、以下の（９）式で表される。
ΣΔＱGAS（ｉ）＝Σ[ガス（ｉ）の比熱×ガス（ｉ）の体積流量×（ミル出口温度−ガス（ｉ）の注入温度）] ・・・（９）
ガス（ｉ）は、燃料ガス（ＢＦＧ）、燃焼エア、希釈エア、進入エア、およびシールエアである。前述したようにここでは、進入エアおよびシールエアの流量を不可観測エアの流量として一括りの流量として取り扱う。各ガスの比熱と注入温度は、環境条件として予め与えられる。また、ミル出口温度は、ミル出口温度計１１１により測定される。燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfg、燃焼エアの体積流量Ｆcair、希釈エアの体積流量Ｆpairは、それぞれ、流量計１０３、１０５、１２４により測定される。不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbairは、水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１により導出される。
ΣΔＱGAS（ｉ）＝Σ[ガス（ｉ）の比熱×ガス（ｉ）の体積流量×（ミル出口温度−ガス（ｉ）の注入温度）] ・・・（９）
ガス（ｉ）は、燃料ガス（ＢＦＧ）、燃焼エア、希釈エア、進入エア、およびシールエアである。前述したようにここでは、進入エアおよびシールエアの流量を不可観測エアの流量として一括りの流量として取り扱う。各ガスの比熱と注入温度は、環境条件として予め与えられる。また、ミル出口温度は、ミル出口温度計１１１により測定される。燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfg、燃焼エアの体積流量Ｆcair、希釈エアの体積流量Ｆpairは、それぞれ、流量計１０３、１０５、１２４により測定される。不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbairは、水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１により導出される。
ΔＱCOALは、石炭をミル出口温度（製品の温度）まで加熱するのに必要な熱量［ｋｃａｌ］であり、以下の（１０）式で表される。
ΔＱCOAL＝原料の比熱×給炭量×１０００×（ミル出口温度−外気温） ・・・（１０）
給炭量［ｔｏｎ／ｈｒ］は、操業条件として与えられる。また、原料の比熱［ｋｃａｌ／ｋｇ・℃］と原料の温度［℃］は、環境条件として予め与えられる。ミル出口温度は、ミル出口温度計１１１により測定される。また、外気温としては測定値が用いられる。
ΔＱCOAL＝原料の比熱×給炭量×１０００×（ミル出口温度−外気温） ・・・（１０）
給炭量［ｔｏｎ／ｈｒ］は、操業条件として与えられる。また、原料の比熱［ｋｃａｌ／ｋｇ・℃］と原料の温度［℃］は、環境条件として予め与えられる。ミル出口温度は、ミル出口温度計１１１により測定される。また、外気温としては測定値が用いられる。
ΔＱ（顕熱）は、石炭に含まれる水をミル出口温度（製品の温度）まで加熱するのに必要な熱量［ｋｃａｌ］であり、以下の（１１）式で表される。
ΔＱ（顕熱）＝水の比熱×ＷＭ×（ミル出口温度−外気温） ・・・（１１）
水の比熱［ｋｃａｌ／ｋｇ・℃］は、環境条件として予め与えられる。
また、ＷＭは、石炭に含まれる水の単位時間当たりの重量［ｋｇ／ｈｒ］であり、以下の（１２）式で表される。
ＷＭ＝給炭量×１０００×石炭の水分量／（１００−石炭の水分量） ・・・（１２）
給炭量［ｔｏｎ／ｈｒ］は、操業条件として予め与えられる。石炭の水分量［質量％］は、石炭水分量導出部２１２により導出される。
ΔＱ（顕熱）＝水の比熱×ＷＭ×（ミル出口温度−外気温） ・・・（１１）
水の比熱［ｋｃａｌ／ｋｇ・℃］は、環境条件として予め与えられる。
また、ＷＭは、石炭に含まれる水の単位時間当たりの重量［ｋｇ／ｈｒ］であり、以下の（１２）式で表される。
ＷＭ＝給炭量×１０００×石炭の水分量／（１００−石炭の水分量） ・・・（１２）
給炭量［ｔｏｎ／ｈｒ］は、操業条件として予め与えられる。石炭の水分量［質量％］は、石炭水分量導出部２１２により導出される。
ΔＱ（潜熱）は、石炭に含まれる水が蒸発するために必要な熱量［ｋｃａｌ］であり、以下の（１３）式で表される。
ΔＱ（潜熱）＝水の潜熱×ＷＶ ・・・（１３）
水の潜熱［ｋｃａｌ／ｋｇ］は、環境条件として予め与えられる。また、ＷＶは、前述した（３）式または（４）式で表される。
前述したように、（４）式において、給炭量［ｔｏｎ／ｈｒ］は、操業条件として与えられ、製品の水分量［質量％］は、環境条件として予め与えられる。また、石炭の水分量［質量％］は、石炭水分量導出部２１２により導出される。また、（３）式において、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvは、水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１により導出される。
ΔＱ（潜熱）＝水の潜熱×ＷＶ ・・・（１３）
水の潜熱［ｋｃａｌ／ｋｇ］は、環境条件として予め与えられる。また、ＷＶは、前述した（３）式または（４）式で表される。
前述したように、（４）式において、給炭量［ｔｏｎ／ｈｒ］は、操業条件として与えられ、製品の水分量［質量％］は、環境条件として予め与えられる。また、石炭の水分量［質量％］は、石炭水分量導出部２１２により導出される。また、（３）式において、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvは、水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１により導出される。
（５）式と（６）式より、以下の（１４）式が得られる。
燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリー＝（ΣΔＱGAS（ｉ）＋ΔＱCOAL＋ΔＱ（顕熱）＋ΔＱ（潜熱）−ΔＱFAN）／Ｆbfg ・・・（１４）
（７）式〜（１３）式を参照しながら説明したように、（１４）式の右辺の値を求めることができるので、（１４）式により、未知量である燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリー［ｋｃａｌ／Ｎｍ3］を計算することができる。燃料ガスカロリー導出部２１３は、このようにして、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーを導出する。
燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリー＝（ΣΔＱGAS（ｉ）＋ΔＱCOAL＋ΔＱ（顕熱）＋ΔＱ（潜熱）−ΔＱFAN）／Ｆbfg ・・・（１４）
（７）式〜（１３）式を参照しながら説明したように、（１４）式の右辺の値を求めることができるので、（１４）式により、未知量である燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリー［ｋｃａｌ／Ｎｍ3］を計算することができる。燃料ガスカロリー導出部２１３は、このようにして、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーを導出する。
＜制御部２２０＞
次に、制御部２２０について説明する。
制御部２２０は、ミル出口温度偏差導出部２２１と、ＦＢ制御部２２２と、ＦＦ制御部２２３と、バーナー負荷導出部２２４と、バーナー負荷出力部２２５とを有する。
［ミル出口温度偏差導出部２２１］
ミル出口温度偏差導出部２２１は、ミル出口温度計１１１で測定されたミル出口温度から、粉砕時のミル出口温度の目標値を減算して、ミル出口温度の測定値の目標値に対する偏差を導出する。
次に、制御部２２０について説明する。
制御部２２０は、ミル出口温度偏差導出部２２１と、ＦＢ制御部２２２と、ＦＦ制御部２２３と、バーナー負荷導出部２２４と、バーナー負荷出力部２２５とを有する。
［ミル出口温度偏差導出部２２１］
ミル出口温度偏差導出部２２１は、ミル出口温度計１１１で測定されたミル出口温度から、粉砕時のミル出口温度の目標値を減算して、ミル出口温度の測定値の目標値に対する偏差を導出する。
［ＦＢ制御部２２２］
ＦＢ制御部２２２は、ミル出口温度の測定値の目標値に対する偏差を入力として、比例動作、積分動作、および微分動作を行い、操作量としてバーナーの負荷［％］を導出してバーナー負荷導出部２２４に出力することを繰り返して、ミル出口温度の測定値を目標値に近づける制御（すなわちＰＩＤ制御）を行う。尚、ＦＢ制御部２２２における制御は、ＰＩＤ制御に限定されない。ＦＢ制御部２２２は、ＦＢ制御部２２２における制御として、例えば、ＰＩ制御を行うようにしてもよい。また、バーナーの負荷は、以下の（１５）式のように表される。
バーナーの負荷＝（燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量／バーナーに供給できる燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量の最大値）×１００ ・・・（１５）
ＦＢ制御部２２２は、ミル出口温度の測定値の目標値に対する偏差を入力として、比例動作、積分動作、および微分動作を行い、操作量としてバーナーの負荷［％］を導出してバーナー負荷導出部２２４に出力することを繰り返して、ミル出口温度の測定値を目標値に近づける制御（すなわちＰＩＤ制御）を行う。尚、ＦＢ制御部２２２における制御は、ＰＩＤ制御に限定されない。ＦＢ制御部２２２は、ＦＢ制御部２２２における制御として、例えば、ＰＩ制御を行うようにしてもよい。また、バーナーの負荷は、以下の（１５）式のように表される。
バーナーの負荷＝（燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量／バーナーに供給できる燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量の最大値）×１００ ・・・（１５）
［ＦＦ制御部２２３］
ＦＦ制御部２２３は、給炭量の目標値に応じたバーナーの負荷（の修正量）を操作量として導出する。燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfgは、（１４）式より、以下の（１６）式のように表される。
Ｆbfg＝（ΣΔＱGAS（ｉ）＋ΔＱCOAL＋ΔＱ（顕熱）＋ΔＱ（潜熱）−ΔＱFAN）／燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリー ・・・（１６）
ＦＦ制御部２２３は、給炭量の目標値に応じたバーナーの負荷（の修正量）を操作量として導出する。燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfgは、（１４）式より、以下の（１６）式のように表される。
Ｆbfg＝（ΣΔＱGAS（ｉ）＋ΔＱCOAL＋ΔＱ（顕熱）＋ΔＱ（潜熱）−ΔＱFAN）／燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリー ・・・（１６）
（１６）式により、燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfgを計算する際に、以下の（１７）式に示す酸素濃度条件と、（１８）式に示す放散ガス流量条件との２つの制約条件を満足させるようにする。
Ｏ2濃度＝｛（Ｆpair＋Ｆbair＋Ｆsair＋Ｆcair×０．１）／Ｆexh｝×２１＝Ｏ2濃度の目標値 ・・・（１７）
Ｆexh＝Ｆbfg＋Ｆcair＋Ｆcv＋Ｆsair＋Ｆbair＋Ｆpair ・・・（１８）
（１７）式は、（２）式に対応する式であり、（１７）式のＯ2濃度は、バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの酸素濃度［％］である。（１８）式は、（１）式に対応する式である。
Ｏ2濃度＝｛（Ｆpair＋Ｆbair＋Ｆsair＋Ｆcair×０．１）／Ｆexh｝×２１＝Ｏ2濃度の目標値 ・・・（１７）
Ｆexh＝Ｆbfg＋Ｆcair＋Ｆcv＋Ｆsair＋Ｆbair＋Ｆpair ・・・（１８）
（１７）式は、（２）式に対応する式であり、（１７）式のＯ2濃度は、バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの酸素濃度［％］である。（１８）式は、（１）式に対応する式である。
このとき、不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbair、石炭の水分量、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーは、それぞれ、水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１、石炭水分量導出部２１２、燃料ガスカロリー導出部２１３により導出されたものを用いる。
また、（１）式〜（１４）式の説明では、放散ガスの体積流量Ｆexh、燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfg、燃焼エアの体積流量Ｆcair、および希釈エアの体積流量Ｆpairとして、測定値を用いる。これに対し、ここでは、これらについての測定値を用いずに、（１７）式および（１８）式の制約条件を満足しつつ（１６）式が成り立つような決定変数（燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfgおよび希釈エアの体積流量Ｆpair）を、収束計算を行うことにより導出する。ただし、外気温については測定値を用いる。
ここで、燃焼エアの体積流量Ｆcairは、以下の（１９）式で表される。
Ｆcair＝Ｆbfg×理論空気量×過剰空気量 ・・・（１９）
理論空気量［−］と過剰空気量［−］は環境条件として予め与えられる。このように、燃焼エアの体積流量Ｆcairは、決定変数（燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfg）により定まる従属変数である。
また、バグ出口の排ガスの体積流量は、操業条件として予め与えられる。
Ｆcair＝Ｆbfg×理論空気量×過剰空気量 ・・・（１９）
理論空気量［−］と過剰空気量［−］は環境条件として予め与えられる。このように、燃焼エアの体積流量Ｆcairは、決定変数（燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfg）により定まる従属変数である。
また、バグ出口の排ガスの体積流量は、操業条件として予め与えられる。
ＦＦ制御部２２３は、以上の条件の下で前述した収束計算を行うことで、操業条件に従って給炭量を変化させたときの燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfgを導出する。ＦＦ制御部２２３は、その結果に基づいて、給炭量が単位時間変化したときの燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfgの変化量、すなわち、単位時間における給炭量の変化量（＝Δ給炭量）に対する、単位時間における燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfgの変化量（＝ΔＦbfg）の比（＝ΔＦbfg／Δ給炭量）を導出する。
前述したようにバーナーの負荷は（１５）式で表されるので、ＦＦ制御部２２３は、以下の（２０）式の計算を行うことにより、バーナーの負荷の修正量としてＦＦゲインを導出する。
ＦＦゲイン＝｛（Δ給炭量／ΔＦbfg）／バーナーに供給できる燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量の最大値｝×１００ ・・・（２０）
ＦＦゲイン＝｛（Δ給炭量／ΔＦbfg）／バーナーに供給できる燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量の最大値｝×１００ ・・・（２０）
［バーナー負荷導出部２２４］
バーナー負荷導出部２２４は、ＦＢ制御部２２２で導出されたバーナー負荷に、ＦＦ制御部２２３で導出されたバーナー負荷の修正量（ＦＦゲイン）を加算して最終的なバーナーの負荷を導出する。
バーナー負荷導出部２２４は、ＦＢ制御部２２２で導出されたバーナー負荷に、ＦＦ制御部２２３で導出されたバーナー負荷の修正量（ＦＦゲイン）を加算して最終的なバーナーの負荷を導出する。
［バーナー負荷出力部２２５］
バーナー負荷出力部２２５は、バーナー負荷導出部２２４で導出されたバーナーの負荷を熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１に出力する。
熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１は、バーナーに供給されている燃料ガスおよび燃焼エアの体積流量の測定値が、バーナー負荷出力部２２５により出力されたバーナーの負荷から得られる目標値に近づくように、燃料ガス流量調節弁１０２およびエア流量調節弁１０４の開度を調整するフィードバック制御を行い、その結果に基づいて、燃料ガス流量調節弁１０２およびエア流量調節弁１０４の開度の変更量を導出する。そして、熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１は、導出した変更量だけ開度が変更されるように、燃料ガス流量調節弁１０２およびエア流量調節弁１０４を動作させる。
バーナー負荷出力部２２５は、バーナー負荷導出部２２４で導出されたバーナーの負荷を熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１に出力する。
熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１は、バーナーに供給されている燃料ガスおよび燃焼エアの体積流量の測定値が、バーナー負荷出力部２２５により出力されたバーナーの負荷から得られる目標値に近づくように、燃料ガス流量調節弁１０２およびエア流量調節弁１０４の開度を調整するフィードバック制御を行い、その結果に基づいて、燃料ガス流量調節弁１０２およびエア流量調節弁１０４の開度の変更量を導出する。そして、熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１は、導出した変更量だけ開度が変更されるように、燃料ガス流量調節弁１０２およびエア流量調節弁１０４を動作させる。
（フローチャート）
次に、図３のフローチャートを参照しながら、粉砕プロセス制御装置２００の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ３０１において、水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１は、（１）式と（２）式により、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvおよび不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbairを導出する。
次に、図３のフローチャートを参照しながら、粉砕プロセス制御装置２００の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ３０１において、水蒸気流量・不可観測エア流量導出部２１１は、（１）式と（２）式により、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvおよび不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbairを導出する。
次に、ステップＳ３０２において、石炭水分量導出部２１２は、（３）式と（４）式により、石炭の水分量を導出する。
次に、ステップＳ３０３において、燃料ガスカロリー導出部２１３は、（１４）式により、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーを導出する。
次に、ステップＳ３０４において、ＦＦ制御部２２３は、（１６）式、（１７）式および（１８）式により、単位時間における給炭量の変化量（＝Δ給炭量）に対する、単位時間における燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfgの変化量（＝ΔＦbfg）の比（＝ΔＦbfg／Δ給炭量）を導出する。
次に、ステップＳ３０３において、燃料ガスカロリー導出部２１３は、（１４）式により、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーを導出する。
次に、ステップＳ３０４において、ＦＦ制御部２２３は、（１６）式、（１７）式および（１８）式により、単位時間における給炭量の変化量（＝Δ給炭量）に対する、単位時間における燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfgの変化量（＝ΔＦbfg）の比（＝ΔＦbfg／Δ給炭量）を導出する。
次に、ステップＳ３０５において、ＦＦ制御部２２３は、（２０）式により、バーナーの負荷の修正量としてＦＦゲインを導出する。
次に、ステップＳ３０６において、ミル出口温度偏差導出部２２１は、ミル出口温度計１１１で測定されたミル出口温度から、粉砕時のミル出口温度の目標値を減算して、ミル出口温度の測定値の目標値に対する偏差を導出する。
次に、ステップＳ３０６において、ミル出口温度偏差導出部２２１は、ミル出口温度計１１１で測定されたミル出口温度から、粉砕時のミル出口温度の目標値を減算して、ミル出口温度の測定値の目標値に対する偏差を導出する。
次に、ステップＳ３０７において、ＦＢ制御部２２２は、ミル出口温度の測定値の目標値に対する偏差を入力として、比例動作、積分動作、および微分動作を行い、操作量としてバーナーの負荷を導出する。
尚、ステップＳ３０６、Ｓ３０７を行うタイミングは、ステップＳ３０５の後に限定されず、ステップＳ３０５の前のタイミングであってよい。ステップＳ３０６、Ｓ３０７を行うタイミングを、例えば、ステップＳ３０１の前のタイミングまたはステップＳ３０３、Ｓ３０４の間のタイミングにすることができる。
尚、ステップＳ３０６、Ｓ３０７を行うタイミングは、ステップＳ３０５の後に限定されず、ステップＳ３０５の前のタイミングであってよい。ステップＳ３０６、Ｓ３０７を行うタイミングを、例えば、ステップＳ３０１の前のタイミングまたはステップＳ３０３、Ｓ３０４の間のタイミングにすることができる。
次に、ステップＳ３０８において、バーナー負荷導出部２２４は、ステップＳ３０７で導出されたバーナーの負荷に、ステップＳ３０５で導出されたバーナーの負荷の修正量（ＦＦゲイン）を加算して最終的なバーナーの負荷を導出する。
最後に、ステップＳ３０９において、バーナー負荷出力部２２５は、ステップＳ３０８で導出されたバーナーの負荷を熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１に出力する。熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１は、このバーナーの負荷を用いて、バーナーの空燃比制御を実行する。
最後に、ステップＳ３０９において、バーナー負荷出力部２２５は、ステップＳ３０８で導出されたバーナーの負荷を熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１に出力する。熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１は、このバーナーの負荷を用いて、バーナーの空燃比制御を実行する。
（まとめ）
以上のように本実施形態では、燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfg、燃焼エアの体積流量Ｆcair、希釈エアの体積流量Ｆpair、放散ガスの体積流量Ｆexh、バグフィルターの出側のＯ2濃度を用いて、放散ガス流量収支モデルおよび酸素濃度収支モデルにより、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvと不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbairとを導出する。石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvと、操業条件として予め与えられる給炭量と、環境条件として予め与えられる製品の水分量とに基づいて、石炭の水分量を導出する。そして、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvと不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbairと石炭の水分量とを用いて、熱収支モデルにより、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーを導出する。従って、ガス分析計のような専用の測定機器を用いなくても、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーをリアルタイムに推定することが可能になる。その結果、バーナーの負荷を適切に調節することができる。その一例として本実施形態では、ミル出口温度が目標値に近づくようにバーナーの負荷を調節する制御を行う際に、フィードバック制御により得られるバーナーの負荷に対する修正量として、給炭量の変化に応じたバーナーの負荷の修正量を高精度にフィードフォワードゲインとして導出することができる。これにより、ミル出口温度が目標値から大きく外れることを抑制することができ、粉塵爆発や経路内の水蒸気の液相化を抑制することができる。
以上のように本実施形態では、燃料ガス（ＢＦＧ）の体積流量Ｆbfg、燃焼エアの体積流量Ｆcair、希釈エアの体積流量Ｆpair、放散ガスの体積流量Ｆexh、バグフィルターの出側のＯ2濃度を用いて、放散ガス流量収支モデルおよび酸素濃度収支モデルにより、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvと不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbairとを導出する。石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvと、操業条件として予め与えられる給炭量と、環境条件として予め与えられる製品の水分量とに基づいて、石炭の水分量を導出する。そして、石炭に由来する水蒸気の体積流量Ｆcvと不可観測エアの体積流量Ｆsair＋Ｆbairと石炭の水分量とを用いて、熱収支モデルにより、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーを導出する。従って、ガス分析計のような専用の測定機器を用いなくても、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーをリアルタイムに推定することが可能になる。その結果、バーナーの負荷を適切に調節することができる。その一例として本実施形態では、ミル出口温度が目標値に近づくようにバーナーの負荷を調節する制御を行う際に、フィードバック制御により得られるバーナーの負荷に対する修正量として、給炭量の変化に応じたバーナーの負荷の修正量を高精度にフィードフォワードゲインとして導出することができる。これにより、ミル出口温度が目標値から大きく外れることを抑制することができ、粉塵爆発や経路内の水蒸気の液相化を抑制することができる。
また、本実施形態において燃料ガスとして用いるＢＦＧはカロリーが低く、且つ、高炉の操業によってカロリーが変動する。このような場合、ガスホルダーを用いてカロリーを調整（カロリーの変動を抑制）したうえでＢＦＧをＰＣＩプラントに送ることが考えられる。しかしながら、ガスホルダー、ガスホルダーを経由するための配管、およびブロアを用いる必要があり、コストがかかる。これに対し、本実施形態では、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーをリアルタイムに推定し、バーナーの負荷を調節するので、ガスホルダー等によりカロリーを調節しないで燃料ガス（ＢＦＧ）をＰＣＩプラントに送っても、前述したように、ミル出口温度が目標値から大きく外れることを抑制することができ、粉塵爆発や経路内の水蒸気の液相化を抑制することができる。
（変形例）
本実施形態では、給炭量の変化に応じてミル出口温度をフィードフォワード制御する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、バーナー負荷を調節する方法は、このような方法に限定されない。例えば、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーが低下してエアリッチになりバーナーにおいて失火すると、結果としてＰＣＩプラント全体の運転を停止することになる。そこで、本実施形態の手法で推定した燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーにより、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーの変動を監視し、この変動に基づいて、バーナーの負荷（空燃比）を調節すれば、バーナーの負荷を適切に維持することができ、バーナーの最適な燃焼制御を継続することができる。
本実施形態では、給炭量の変化に応じてミル出口温度をフィードフォワード制御する場合を例に挙げて説明した。しかしながら、バーナー負荷を調節する方法は、このような方法に限定されない。例えば、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーが低下してエアリッチになりバーナーにおいて失火すると、結果としてＰＣＩプラント全体の運転を停止することになる。そこで、本実施形態の手法で推定した燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーにより、燃料ガス（ＢＦＧ）のカロリーの変動を監視し、この変動に基づいて、バーナーの負荷（空燃比）を調節すれば、バーナーの負荷を適切に維持することができ、バーナーの最適な燃焼制御を継続することができる。
また、本実施形態では、粉砕プラントが負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントである場合を例に挙げて説明した。しかしながら、粉砕プラントは１パス方式の粉砕プラントであってもよい。
図４は、１パス方式のＰＣＩプラントの構成の一例を示す図である。図４において、図１に示した負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成と同じ部分については、図１に付した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図４でも、図１と同様に、各構成要素を繋ぐ実線は配管を示し、破線は信号の伝達経路を示す。また、矢印線は、配管内のガスや石炭の進行方向を示す。
図４は、１パス方式のＰＣＩプラントの構成の一例を示す図である。図４において、図１に示した負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成と同じ部分については、図１に付した符号と同一の符号を付して詳細な説明を省略する。また、図４でも、図１と同様に、各構成要素を繋ぐ実線は配管を示し、破線は信号の伝達経路を示す。また、矢印線は、配管内のガスや石炭の進行方向を示す。
熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１３１は、バーナーを有し、燃料ガスおよび燃焼エア（空気）をバーナーへの入力として、バーナーの負荷（空燃比）を制御し、排ガス（熱風）を発生させる。循環ガスを内部に取り込まない他は、熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１、１３１は、同じ構成を有する。尚、１パス方式のＰＣＩプラントにおいては、燃料ガスとして、例えば、ＣＯＧ（コークス炉ガス）や、ＣＯＧとＢＦＧとの混合ガスが用いられる。
エア流量調整弁１３３は、ＰＣＩプラントに供給されるエアである調整エアの流量を調整する。流量計１３２は、調整エアの体積流量を測定する。流量計１３２は、例えば、オリフィス流量計を用いることにより実現される。調整エアファン１３４は、エア流量調整弁１３３で流量が調整された調整エアを昇圧し、熱ガス発生装置１３１の出側の配管に押し込む。負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントでは、循環ガスにより、熱ガス発生装置１０１から排出される排ガスの嵩（容積）が不足したり、熱ガス発生装置１０１から排出される排ガスの温度が過度に高温になったりすることを抑制することができる。これに対し、１パス方式のＰＣＩプラントでは、熱ガス発生装置１３１で発生した排ガスが循環する経路がなく、循環ガスが存在しない。従って、１パス方式のＰＣＩプラントでは、熱ガス発生装置１３１から排出される排ガスの嵩（容積）を増すことと、熱ガス発生装置１０１からの排ガスの温度を適温化することを目的として、熱ガス発生装置１３１の出側に調整エアを供給する。一方、１パス方式のＰＣＩプラントでは、熱ガス発生装置１３１で発生した排ガスが循環する経路がないので、経路内の酸素濃度を一定にするための希釈エアは不要になる。また、循環ファン１１８も存在しない。
ダンパー１３５は、調整エアファン１３４から供給された調整エアが混合された状態の排ガスの流量を調整する。
供給ファン１３６は、ダンパー１３５を通過した排ガスをミル１０９に供給させるために排ガスを昇圧するファンである。
負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントでは、ミル１０９とバグフィルター１１２の内部の圧力は負圧に保たれているが、１パス方式のＰＣＩプラントでは、ミル１０９とバグフィルター１１２の内部の圧力は大気圧である。
バグフィルター１１２を通過した排ガスは、そのまま煙突１３７を介して大気中に放出される。流量計１３８は、煙突１３７を介して大気中に放出される排ガスの体積流量を測定する。流量計１３８は、例えば、オリフィス流量計を用いることにより実現される。
供給ファン１３６は、ダンパー１３５を通過した排ガスをミル１０９に供給させるために排ガスを昇圧するファンである。
負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントでは、ミル１０９とバグフィルター１１２の内部の圧力は負圧に保たれているが、１パス方式のＰＣＩプラントでは、ミル１０９とバグフィルター１１２の内部の圧力は大気圧である。
バグフィルター１１２を通過した排ガスは、そのまま煙突１３７を介して大気中に放出される。流量計１３８は、煙突１３７を介して大気中に放出される排ガスの体積流量を測定する。流量計１３８は、例えば、オリフィス流量計を用いることにより実現される。
１パス方式のＰＣＩプラントでは、希釈エアは用いられないので、粉砕プロセス制御装置２００´における処理に際し、希釈エアの体積流量Ｆpairを０（ゼロ）とする。また、放散ガスの体積流量Ｆexhは、煙突１３７を介して大気中に放出される排ガスの体積流量になる。また、循環ファン１１８における断熱圧縮に起因して発生する熱量ΔＱFANの代わりに、供給ファン１３６における断熱圧縮に起因して発生する熱量を用いる。この熱量の計算に際し、循環ガスの体積流量の代わりにバグ出口の排ガスの体積流量を用いる。また、バグ出口の排ガスの体積流量は放散ガスの体積流量と同じになる。尚、このようにせずに、供給ファン１３６の出側の所定の位置に流量計を設け、この流量計により測定された体積流量を、循環ガスの体積流量としてもよい。また、ＣＯＧとＢＦＧとの混合ガスを燃料ガスとして用いる場合、各々のガスのカロリーではなく、混合ガスとしてのカロリーを推定する。
以上のようにすれば、１パス方式のＰＣＩプラントにおいても、本実施形態と同様にして燃料ガスのカロリーを導出することができ、前述した効果を得ることができる。
以上のようにすれば、１パス方式のＰＣＩプラントにおいても、本実施形態と同様にして燃料ガスのカロリーを導出することができ、前述した効果を得ることができる。
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
（請求項との関係）
熱ガス発生装置は、例えば、熱ガス発生装置１０１または１３１を用いることにより実現される。
燃料ガス流量測定手段は、例えば、流量計１０３を用いることにより実現される。
燃焼エア流量測定手段は、例えば、流量計１０５を用いることにより実現される。
ガス流量測定手段は、例えば、流量計１２４または１３２を用いることにより実現される。
熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスは、例えば、希釈エアまたは調整エアにより実現される。
粉砕機は、例えば、ミル１０９を用いることにより実現される。
供給手段は、例えば、シールエアファン１１０を用いることにより実現される。
粉砕機出側温度は、例えば、ミル出口温度により実現される。
温度測定手段は、例えば、ミル出口温度計１１１を用いることにより実現される。
捕集機は、例えば、バグフィルター１１２を用いることにより実現される。
酸素濃度測定手段は、例えば、バグ出口Ｏ2濃度計１１５を用いることにより実現される。
捕集機出側酸素濃度は、例えば、バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの酸素濃度により実現される。
捕集機出側排ガス流量測定手段は、例えば、流量計１１６または１３８を用いることにより実現される。
煙突は、例えば、煙突１１９または１３７を用いることにより実現される。
放散ガス流量測定手段は、例えば、流量計１２１または１３８を用いることにより実現される。
昇圧手段は、例えば、循環ファン１１８または供給ファン１３６を用いることにより実現される。
第１の導出工程は、例えば、ステップＳ３０１の処理により実現される。
不可観測ガスは、例えば、不可観測エアにより実現される。
原料由来水蒸気は、例えば、石炭に由来する水蒸気により実現される。
第２の導出工程は、例えば、ステップＳ３０２の処理により実現される。
粉砕前の原料の水分量は、例えば、（４）式における石炭の水分量により実現される。
粉砕後の原料の水分量は、例えば、（４）式における製品の水分量により実現される。
第３の導出工程は、例えば、ステップＳ３０３の処理により実現される。
第４の導出工程は、例えば、ステップＳ３０４〜Ｓ３０８により実現される。
動作工程は、例えば、ステップＳ３０９で出力されたバーナー負荷に基づいて熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１が、バーナーの空燃比制御を実行することにより実現される。
放散ガスの体積流量が、粉砕プラントに注入されるガスの体積流量の合計値および粉砕プラントで発生するガスの体積流量の合計値との和で表されることを示す計算式は、例えば、（１）式により実現される。
捕集機の出側の所定の位置における排ガスの酸素濃度が、粉砕プラントに注入されるガスの配管内を流れる体積流量の合計値を、粉砕プラントに注入されるガスの体積流量および粉砕プラントで発生するガスの体積流量の合計値で割った値に、空気中の酸素の割合を掛けた値で表されることを示す計算式は、例えば、（２）式により実現される。
燃料ガスのカロリーが、粉砕プラントで消費される熱量の合計値から、昇圧手段で排ガスの圧力を昇圧させる際に発生する熱量を減算した値を、燃料ガスの体積流量で割った値で表される計算式は、例えば、（１４）式により実現される。
熱ガス発生装置は、例えば、熱ガス発生装置１０１または１３１を用いることにより実現される。
燃料ガス流量測定手段は、例えば、流量計１０３を用いることにより実現される。
燃焼エア流量測定手段は、例えば、流量計１０５を用いることにより実現される。
ガス流量測定手段は、例えば、流量計１２４または１３２を用いることにより実現される。
熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスは、例えば、希釈エアまたは調整エアにより実現される。
粉砕機は、例えば、ミル１０９を用いることにより実現される。
供給手段は、例えば、シールエアファン１１０を用いることにより実現される。
粉砕機出側温度は、例えば、ミル出口温度により実現される。
温度測定手段は、例えば、ミル出口温度計１１１を用いることにより実現される。
捕集機は、例えば、バグフィルター１１２を用いることにより実現される。
酸素濃度測定手段は、例えば、バグ出口Ｏ2濃度計１１５を用いることにより実現される。
捕集機出側酸素濃度は、例えば、バグフィルター１１２の出側の所定の位置における配管内の排ガスの酸素濃度により実現される。
捕集機出側排ガス流量測定手段は、例えば、流量計１１６または１３８を用いることにより実現される。
煙突は、例えば、煙突１１９または１３７を用いることにより実現される。
放散ガス流量測定手段は、例えば、流量計１２１または１３８を用いることにより実現される。
昇圧手段は、例えば、循環ファン１１８または供給ファン１３６を用いることにより実現される。
第１の導出工程は、例えば、ステップＳ３０１の処理により実現される。
不可観測ガスは、例えば、不可観測エアにより実現される。
原料由来水蒸気は、例えば、石炭に由来する水蒸気により実現される。
第２の導出工程は、例えば、ステップＳ３０２の処理により実現される。
粉砕前の原料の水分量は、例えば、（４）式における石炭の水分量により実現される。
粉砕後の原料の水分量は、例えば、（４）式における製品の水分量により実現される。
第３の導出工程は、例えば、ステップＳ３０３の処理により実現される。
第４の導出工程は、例えば、ステップＳ３０４〜Ｓ３０８により実現される。
動作工程は、例えば、ステップＳ３０９で出力されたバーナー負荷に基づいて熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１が、バーナーの空燃比制御を実行することにより実現される。
放散ガスの体積流量が、粉砕プラントに注入されるガスの体積流量の合計値および粉砕プラントで発生するガスの体積流量の合計値との和で表されることを示す計算式は、例えば、（１）式により実現される。
捕集機の出側の所定の位置における排ガスの酸素濃度が、粉砕プラントに注入されるガスの配管内を流れる体積流量の合計値を、粉砕プラントに注入されるガスの体積流量および粉砕プラントで発生するガスの体積流量の合計値で割った値に、空気中の酸素の割合を掛けた値で表されることを示す計算式は、例えば、（２）式により実現される。
燃料ガスのカロリーが、粉砕プラントで消費される熱量の合計値から、昇圧手段で排ガスの圧力を昇圧させる際に発生する熱量を減算した値を、燃料ガスの体積流量で割った値で表される計算式は、例えば、（１４）式により実現される。
１０１・１３１：熱ガス発生装置、１０２：燃料ガス流量調節弁、１０３・１０５・１１６・１２１・１２４・１３２・１３８：流量計、１０４・１２３・１３３：エア流量調節弁、１０７：バンカー、１０８：給炭機、１０９：ミル、１１０：シールエアファン、１１１：ミル出口温度計、１１２：バグフィルター、１１３：異物除去装置、１１４：リザーバタンク、１１５：バグ出口Ｏ2濃度計、１１７・１３５：ダンパー、１１８：循環ファン、１１９・１３７：煙突、１２０：放散系圧力調整弁、１２２：循環系圧力調整弁、１２５：希釈エアファン、１３４：調整エアファン、１３６：供給ファン、２００・２００´：粉砕プロセス制御装置、２１０：ガスカロリー推定部、２２０：制御部、２１１：水蒸気流量・不可観測エア流量導出部、２１２：石炭水分量導出部、２１３：燃料ガスカロリー導出部、２２１：ミル出口温度偏差導出部、２２２：ＦＢ制御部、２２３：ＦＦ制御部、２２４：バーナー負荷導出部、２２５：バーナー負荷出力部
Claims (7)
- バーナーを用いて熱風を排ガスとして発生する熱ガス発生装置と、
前記熱ガス発生装置に供給される燃料ガスの体積流量を測定する燃料ガス流量測定手段と、
前記熱ガス発生装置に供給される燃焼エアの体積流量を測定する燃焼エア流量測定手段と、
前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量を測定するガス流量測定手段と、
原料を粉砕し、粉砕後の原料を、前記排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機と、
前記粉砕後の原料を前記排ガスの流れに乗せるために前記粉砕機の内部にガスを供給する供給手段と、
前記粉砕機の出側の所定の位置における粉砕後の前記原料の温度である粉砕機出側温度を測定する温度測定手段と、
前記粉砕機から前記排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機と、
前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの酸素濃度である捕集機出側酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、
前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの体積流量を測定する捕集機出側排ガス流量測定手段と、
前記捕集機を通過した後の前記排ガスを外部に放出するための煙突と、
前記煙突を介して外部に放出される前記排ガスである放散ガスの体積流量を測定する放散ガス流量測定手段と、
前記排ガスの経路となる配管と、
前記配管を流れる前記排ガスの圧力を昇圧させる昇圧手段と、を有する粉砕プラントにおけるプロセス制御方法であって、
前記燃料ガスの体積流量の測定値と、前記燃焼エアの体積流量の測定値と、前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量の測定値と、前記放散ガスの体積流量の測定値と、前記捕集機出側酸素濃度の測定値とを用いて、前記粉砕プラントに注入されるガスおよび前記粉砕プラントで発生するガスのうち、測定できないガスである不可観測ガスの体積流量と、前記原料に由来して前記粉砕プラントで発生する水蒸気である原料由来水蒸気の体積流量とを導出する第１の導出工程と、
前記第１の導出工程により導出された原料由来水蒸気の体積流量と、予め設定される前記原料の単位時間当たりの供給量と、予め設定される粉砕後の前記原料の水分量とを用いて、粉砕前の前記原料の水分量を導出する第２の導出工程と、
前記第１の導出工程により導出された前記不可観測ガスの体積流量と、前記第２の導出工程で導出された前記粉砕前の原料の水分量と、前記燃料ガスの体積流量の測定値と、前記燃焼エアの体積流量の測定値と、前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量の測定値と、前記放散ガスの体積流量の測定値と、前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの体積流量の測定値と、前記粉砕機出側温度の測定値とを用いて、前記燃料ガスの単位体積流量あたりの熱量を導出する第３の導出工程と、を有し、
前記バーナーは、前記第３の導出工程により導出された前記燃料ガスの単位体積流量あたりの熱量に基づいて動作することを特徴とする粉砕プラントにおけるプロセス制御方法。 - 前記第３の導出工程により導出された前記燃料ガスの単位体積流量あたりの熱量を用いて、前記バーナーの負荷を導出する第４の導出工程と、
前記第４の導出工程により導出された前記バーナーの負荷に基づいて前記バーナーを動作させる動作工程と、を有することを特徴とする請求項１に記載の粉砕プラントにおけるプロセス制御方法。 - 前記第１の導出工程は、
前記放散ガスの体積流量が、前記粉砕プラントに注入されるガスの体積流量の合計値および前記粉砕プラントで発生するガスの体積流量の合計値の和で表されることを示す計算式と、
前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの酸素濃度が、前記粉砕プラントに注入されるガスの前記配管内を流れる体積流量の合計値を、前記粉砕プラントに注入されるガスの体積流量および前記粉砕プラントで発生するガスの体積流量の合計値で割った値に、空気中の酸素の割合を掛けた値で表されることを示す計算式と、
による計算を行うことにより、前記不可観測ガスの体積流量と、前記原料由来水蒸気の体積流量とを導出することを特徴とする請求項１または２に記載の粉砕プラントにおけるプロセス制御方法。 - 前記第３の導出工程は、
前記燃料ガスの単位体積流量あたりの熱量が、前記粉砕プラントで消費される熱量の合計値から、前記昇圧手段で前記排ガスの圧力を昇圧させる際に発生する熱量を減算した値を、前記燃料ガスの体積流量で割った値で表されることを示す計算式による計算を行うことにより、前記燃料ガスの単位体積流量あたりの熱量を導出することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の粉砕プラントにおけるプロセス制御方法。 - 前記配管は、前記熱ガス発生装置、前記粉砕機、前記捕集機、および前記煙突を経由して前記熱ガス発生装置に戻る経路に配置され、
前記粉砕機と前記捕集機の内部は、大気圧に対して負圧に保たれ、
前記昇圧手段は、前記捕集機と前記煙突との間の位置において前記配管を流れる前記排ガスの圧力を昇圧し、
前記ガス流量測定手段は、前記熱ガス発生装置の内部に供給されるエアである希釈エアの体積流量を測定し、
前記粉砕プラントは、負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントとして構成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の粉砕プラントにおけるプロセス制御方法。 - バーナーを用いて熱風を排ガスとして発生する熱ガス発生装置と、
前記熱ガス発生装置に供給される燃料ガスの体積流量を測定する燃料ガス流量測定手段と、
前記熱ガス発生装置に供給される燃焼エアの体積流量を測定する燃焼エア流量測定手段と、
前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量を測定するガス流量測定手段と、
原料を粉砕し、粉砕後の原料を、前記排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機と、
前記粉砕後の原料を前記排ガスの流れに乗せるために前記粉砕機の内部にガスを供給する供給手段と、
前記粉砕機の出側の所定の位置における粉砕後の前記原料の温度である粉砕機出側温度を測定する温度測定手段と、
前記粉砕機から前記排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機と、
前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの酸素濃度である捕集機出側酸素濃度を測定する酸素濃度測定手段と、
前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの体積流量を測定する捕集機出側排ガス流量測定手段と、
前記捕集機を通過した後の前記排ガスを外部に放出するための煙突と、
前記煙突を介して外部に放出される前記排ガスである放散ガスの体積流量を測定する放散ガス流量測定手段と、
前記排ガスの経路となる配管と、
前記配管を流れる前記排ガスの圧力を昇圧させる昇圧手段と、を有する粉砕プラントにおけるプロセス制御装置であって、
前記燃料ガスの体積流量の測定値と、前記燃焼エアの体積流量の測定値と、前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量の測定値と、前記放散ガスの体積流量の測定値と、前記捕集機出側酸素濃度の測定値とを用いて、前記粉砕プラントに注入されるガスおよび前記粉砕プラントで発生するガスのうち、測定できないガスである不可観測ガスの体積流量と、前記原料に由来して前記粉砕プラントで発生する水蒸気である原料由来水蒸気の体積流量とを導出する第１の導出手段と、
前記第１の導出手段により導出された原料由来水蒸気の体積流量と、予め設定される前記原料の単位時間当たりの供給量と、予め設定される粉砕後の前記原料の水分量とを用いて、粉砕前の前記原料の水分量を導出する第２の導出手段と、
前記第１の導出手段により導出された前記不可観測ガスの体積流量と、前記第２の導出手段で導出された前記粉砕前の原料の水分量と、前記燃料ガスの体積流量の測定値と、前記燃焼エアの体積流量の測定値と、前記熱ガス発生装置の内部または出側の所定の位置に供給されるガスの体積流量の測定値と、前記放散ガスの体積流量の測定値と、前記捕集機の出側の所定の位置における前記排ガスの体積流量の測定値と、前記粉砕機出側温度の測定値とを用いて、前記燃料ガスの単位体積流量あたりの熱量を導出する第３の導出手段と、を有し、
前記バーナーは、前記第３の導出手段により導出された前記燃料ガスの単位体積流量あたりの熱量に基づいて動作することを特徴とする粉砕プラントにおけるプロセス制御装置。 - 請求項６に記載の粉砕プラントにおけるプロセス制御装置の各手段としてコンピュータを機能させることを特徴とするプログラム。
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