JPH0660329B2 - 微粉体吹込制御方法 - Google Patents
微粉体吹込制御方法Info
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- JPH0660329B2 JPH0660329B2 JP24311890A JP24311890A JPH0660329B2 JP H0660329 B2 JPH0660329 B2 JP H0660329B2 JP 24311890 A JP24311890 A JP 24311890A JP 24311890 A JP24311890 A JP 24311890A JP H0660329 B2 JPH0660329 B2 JP H0660329B2
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Description
本発明は、微粉体吹込制御方法に係り、特に、インジェ
クションタンクに微粉炭を貯留し、該タンク内に加圧ガ
スを吹込み、被供給設備へ前記貯留された微粉炭を搬送
・供給するに際して各供給配管に接続されたブースタガ
ス吹込配管を介して供給するブースタガス量の調整によ
り、前記供給配管内の圧損を制御して、該微粉炭の搬送
・供給量を制御する際に用いるのに好適な、微粉体吹込
制御方法に関する。
クションタンクに微粉炭を貯留し、該タンク内に加圧ガ
スを吹込み、被供給設備へ前記貯留された微粉炭を搬送
・供給するに際して各供給配管に接続されたブースタガ
ス吹込配管を介して供給するブースタガス量の調整によ
り、前記供給配管内の圧損を制御して、該微粉炭の搬送
・供給量を制御する際に用いるのに好適な、微粉体吹込
制御方法に関する。
高炉やセメントキルン等の、一定圧力を有すると共に、
複数の羽口等の受給口を有する被供給設備には、所要の
微粉体を安定して供給する必要がある。例えば、高炉へ
微粉炭を安定供給しようとする場合、高炉羽口の各々に
連通した供給配管内を通過する微粉炭・気体混合物の流
量をいかに均等に保つかが重要な課題となる。 しかしながら、インジェクションタンクから各羽口に至
る多数の供給配管は、羽口同士の距離差や管レイアウト
の都合から生じる曲げ数や曲げ角度の差等に伴う固有の
抵抗差を有しているため、配管の圧力損失（以下、圧損
と称する）が各配管で等しくならない結果、供給配管に
何等かの流量制御手段を設けなければ、各羽口に等量の
微粉炭を供給できないという恐れがあった。このため、
従来、各供給配管にブースタガス吹込配管をそれぞれ接
続して、該吹込配管からのブースタガス供給量の調整を
行い、各供給配管において目標とする微粉体・気体混合
物の流量を得ようとする技術が種々提案されている（特
開昭５７−１１２２３１、同５８−５５５０７、同５８
−６９６２５等）。 ここで、第７図に高炉羽口に微粉炭を供給する設備のイ
ンジェクションタンク１０から供給配管２０に至る構成
例を示す。同図に示すように、インジェクションタンク
１０には、加圧気体供給管１２を介して加圧ガスを流量
（加圧ガス量）Ｑ1吹込み、該タンク１０内の微粉炭を
エアレーションさせて、向先（羽口）に供給する。この
インジェクションタンク１０にはその内部圧力を検出す
るための圧力計１４が設けられており、検出圧力は前記
ガス供給管１２経路上の流量調整弁１６にフィードバッ
クされ、加圧ガス量Ｑ1が目標値となるようにされる。
又、インジェクションタンク１０には、該インジェクシ
ョンタンク１０内の微粉炭の重量を検出するためのロー
ドセル１８が設けられ、この検出重量ｗの変化dw／dtか
ら、羽口への微粉炭吹込量を知るようにしている。 一方、インジェクションタンク１０から高炉羽口へ向か
って複数本の供給配管２０が設けられており、この供給
配管２０の途中には、ブースタガス吹込配管２２が接続
されている。このブースタガス吹込配管２２を介してブ
ースタガスが流量（ブースタガス量）Ｑ4供給されると
共に、インジェクションタンク１０内から流量（吐出ガ
ス量）Ｑ3のガスが吐出され、結局、羽口へ向かう供給
配管２０内には、全体として流量（搬送ガス量）Ｑ5の
ガスが流れる。なお、第７図において、符号２４はブー
スタガス吹込配管２２のガス流量Ｑ4を調整するための
流量調節弁、２６は逆流を防止するための逆止弁、Ｑ2
はインジェクションタンク１０内から粉体が搬送され、
その代わりに残留したガス量（置換ガス量）である。 従来は前記インジェクションタンク１０において、各供
給配管２０の微粉炭輸送量は、ブースタガス量Ｑ4を変
化させて制御している。この場合、各供給配管２０へは
均等に微粉炭が流れているものとして、ロードセル１８
によりインジェクションタンク１０の重量変化dw／dtを
測定して、各供給配管２０の輸送量を把握し、ブースタ
ガス量Ｑ4の制御により供給配管２０内の圧損を調整し
て前記輸送量が目標値になるようにする。 ここで、前記圧損を供給管路全長に亘って直接把握する
のは困難なため、従来、圧損ΔＰは次式（１）のような
推定式を用いて推定していた。 ΔＰ＝（１＋ｍα）（λ・Ｌｅ／Ｄ） ×（γｖB 2／２ｇ） ……（１） 但し、ｍは固気比（微粉体とガスとの比）、αは圧損係
数（微粉体によって決まる）、λは管摩擦係数、Ｌｅは
相当管長（供給配管において、その垂直部、ベンド部を
水平管長に換算した全長）、Ｄは管内径、γはガス比
重、ｖBは供給配管内流速（ブースタガス量Ｑ4、ブース
タ圧力、配管径から把握されたもの）、ｇは重力加速度
である。 従来、（１）式のように、供給配管内流速ｖとしてブー
スタガス量Ｑ4に依存としたガス流速ｖBを用いて圧損を
求めていた。
複数の羽口等の受給口を有する被供給設備には、所要の
微粉体を安定して供給する必要がある。例えば、高炉へ
微粉炭を安定供給しようとする場合、高炉羽口の各々に
連通した供給配管内を通過する微粉炭・気体混合物の流
量をいかに均等に保つかが重要な課題となる。 しかしながら、インジェクションタンクから各羽口に至
る多数の供給配管は、羽口同士の距離差や管レイアウト
の都合から生じる曲げ数や曲げ角度の差等に伴う固有の
抵抗差を有しているため、配管の圧力損失（以下、圧損
と称する）が各配管で等しくならない結果、供給配管に
何等かの流量制御手段を設けなければ、各羽口に等量の
微粉炭を供給できないという恐れがあった。このため、
従来、各供給配管にブースタガス吹込配管をそれぞれ接
続して、該吹込配管からのブースタガス供給量の調整を
行い、各供給配管において目標とする微粉体・気体混合
物の流量を得ようとする技術が種々提案されている（特
開昭５７−１１２２３１、同５８−５５５０７、同５８
−６９６２５等）。 ここで、第７図に高炉羽口に微粉炭を供給する設備のイ
ンジェクションタンク１０から供給配管２０に至る構成
例を示す。同図に示すように、インジェクションタンク
１０には、加圧気体供給管１２を介して加圧ガスを流量
（加圧ガス量）Ｑ1吹込み、該タンク１０内の微粉炭を
エアレーションさせて、向先（羽口）に供給する。この
インジェクションタンク１０にはその内部圧力を検出す
るための圧力計１４が設けられており、検出圧力は前記
ガス供給管１２経路上の流量調整弁１６にフィードバッ
クされ、加圧ガス量Ｑ1が目標値となるようにされる。
又、インジェクションタンク１０には、該インジェクシ
ョンタンク１０内の微粉炭の重量を検出するためのロー
ドセル１８が設けられ、この検出重量ｗの変化dw／dtか
ら、羽口への微粉炭吹込量を知るようにしている。 一方、インジェクションタンク１０から高炉羽口へ向か
って複数本の供給配管２０が設けられており、この供給
配管２０の途中には、ブースタガス吹込配管２２が接続
されている。このブースタガス吹込配管２２を介してブ
ースタガスが流量（ブースタガス量）Ｑ4供給されると
共に、インジェクションタンク１０内から流量（吐出ガ
ス量）Ｑ3のガスが吐出され、結局、羽口へ向かう供給
配管２０内には、全体として流量（搬送ガス量）Ｑ5の
ガスが流れる。なお、第７図において、符号２４はブー
スタガス吹込配管２２のガス流量Ｑ4を調整するための
流量調節弁、２６は逆流を防止するための逆止弁、Ｑ2
はインジェクションタンク１０内から粉体が搬送され、
その代わりに残留したガス量（置換ガス量）である。 従来は前記インジェクションタンク１０において、各供
給配管２０の微粉炭輸送量は、ブースタガス量Ｑ4を変
化させて制御している。この場合、各供給配管２０へは
均等に微粉炭が流れているものとして、ロードセル１８
によりインジェクションタンク１０の重量変化dw／dtを
測定して、各供給配管２０の輸送量を把握し、ブースタ
ガス量Ｑ4の制御により供給配管２０内の圧損を調整し
て前記輸送量が目標値になるようにする。 ここで、前記圧損を供給管路全長に亘って直接把握する
のは困難なため、従来、圧損ΔＰは次式（１）のような
推定式を用いて推定していた。 ΔＰ＝（１＋ｍα）（λ・Ｌｅ／Ｄ） ×（γｖB 2／２ｇ） ……（１） 但し、ｍは固気比（微粉体とガスとの比）、αは圧損係
数（微粉体によって決まる）、λは管摩擦係数、Ｌｅは
相当管長（供給配管において、その垂直部、ベンド部を
水平管長に換算した全長）、Ｄは管内径、γはガス比
重、ｖBは供給配管内流速（ブースタガス量Ｑ4、ブース
タ圧力、配管径から把握されたもの）、ｇは重力加速度
である。 従来、（１）式のように、供給配管内流速ｖとしてブー
スタガス量Ｑ4に依存としたガス流速ｖBを用いて圧損を
求めていた。
しかしながら、実際に供給配管２０内を流れる搬送ガス
量Ｑ5は、前記ブースタガス量Ｑ4だけではなく、インジ
ェクションタンク１０から流れ出るガス吐出量Ｑ3も含
まれていること等から、精度良く微粉体の搬送量の吹込
制御できない場合が生じるという問題点がある。 即ち、前記ガス流速ｖBは、管内の圧損を求めるために
供給配管内を流れる搬送ガス量Ｑ5から算出すべきもの
（ガス流速ｖ）であるが、前記（１）式ではブースタガ
スの流速ｖBのみ利用しており、従って、推定される圧
損ΔＰが低めになり易い。以上のことから、従来の技術
では精度良く吹込性能を推定できず、低圧粉体輸送時に
は使用できても、例えば高炉羽口より微粉炭を吹込むよ
うな高圧（例えば６〜１０kg／cm2Ｇ）による粉体輸送
に際しては高精度な微粉体吹込制御ができない恐れがあ
る。 本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもの
で、精度良く供給配管内の圧力損失（圧損）を求めて、
微粉体の吹込量を精度良く目標値に制御できる微粉体吹
込制御方法を提供することを課題とする。
量Ｑ5は、前記ブースタガス量Ｑ4だけではなく、インジ
ェクションタンク１０から流れ出るガス吐出量Ｑ3も含
まれていること等から、精度良く微粉体の搬送量の吹込
制御できない場合が生じるという問題点がある。 即ち、前記ガス流速ｖBは、管内の圧損を求めるために
供給配管内を流れる搬送ガス量Ｑ5から算出すべきもの
（ガス流速ｖ）であるが、前記（１）式ではブースタガ
スの流速ｖBのみ利用しており、従って、推定される圧
損ΔＰが低めになり易い。以上のことから、従来の技術
では精度良く吹込性能を推定できず、低圧粉体輸送時に
は使用できても、例えば高炉羽口より微粉炭を吹込むよ
うな高圧（例えば６〜１０kg／cm2Ｇ）による粉体輸送
に際しては高精度な微粉体吹込制御ができない恐れがあ
る。 本発明は、前記従来の問題点を解消すべくなされたもの
で、精度良く供給配管内の圧力損失（圧損）を求めて、
微粉体の吹込量を精度良く目標値に制御できる微粉体吹
込制御方法を提供することを課題とする。
本発明は、インジェクションタンクに微粉体を貯留し、
該タンク内に加圧ガスを吹込み、前記インジェクション
タンクから各供給配管を介して被供給設備へ微粉体を搬
送・供給するに際して、各供給配管に接続された、ブー
スタガス吹込配管を介して供給するブースタガス量の調
整により、供給配管内の圧損を制御して、微粉体の搬送
・供給量を制御する微粉体吹込制御方法において、前記
加圧ガスの供給配管内通過量を、予め求めた前記タンク
の加圧ガス効率を元に求め、前記供給配管の圧損を、前
記求められた加圧ガスの供給配管内通過量とブースタガ
ス量とに基づき推定し、推定した圧損に基づき微粉体吹
込量が目標値となるブースタガス量を決定することによ
り、前記課題を解決するものである。
該タンク内に加圧ガスを吹込み、前記インジェクション
タンクから各供給配管を介して被供給設備へ微粉体を搬
送・供給するに際して、各供給配管に接続された、ブー
スタガス吹込配管を介して供給するブースタガス量の調
整により、供給配管内の圧損を制御して、微粉体の搬送
・供給量を制御する微粉体吹込制御方法において、前記
加圧ガスの供給配管内通過量を、予め求めた前記タンク
の加圧ガス効率を元に求め、前記供給配管の圧損を、前
記求められた加圧ガスの供給配管内通過量とブースタガ
ス量とに基づき推定し、推定した圧損に基づき微粉体吹
込量が目標値となるブースタガス量を決定することによ
り、前記課題を解決するものである。
【作用】 以下、本発明の原理を説明する。 例えば第１図に、微粉体吹込装置におけるガス量Ｑ1〜
Ｑ5を模式的に示す。 従来、配管内圧損ΔＰを求めるに際し、前出（１）式の
ようにブースタガス量Ｑ4のみの流速ｖBで算出してい
る。しかるに、圧損ΔＰは、次式（２）のように表わす
のがより正確である。即ち、（１）式は実際のガス量Ｑ
5（ブースタガス量Ｑ4とインジェクションタンク１０か
らの吐出ガス量Ｑ3との和）による流速ｖで算出してい
ない。 ΔＰ＝（１＋ｍα）（λ・Ｌｅ／Ｄ） ×（γｖ2／２ｇ） ……（２） インジェクションタンクに微粉炭を入れてガスを送っ
て、ブースタガス量Ｑ4に対する微粉炭吹込量dw／dt〔k
g／ｈ・羽口〕の関係を、インジェクションタンク内圧
力（以下、吹込圧という）Ｐ0を種々に変えて測定し
た。この結果を第２図中の破線に示す。同図には、同一
条件で前出（１）式から求めた前記関係を示す。同図か
ら理解されるように、（１）式を計算した計算値と実測
値は大幅に異なっており、圧損は実際の値より低いもの
である。 よって、従来、圧損ΔＰは真の値が推定されず低めにな
り易かった。 これに対して、前記吐出量Ｑ3を例えば連続式粉体流量
計により実測で把握することが考えられるが、一般にこ
のような測定に対して信頼性のある粉体流量計が存在せ
ず、何らかの手法により推定することが必要である。 そこで、発明者は供給管摩擦係数λ、圧損係数α、吐出
ガス量Ｑ3を推定するため、種々の調査・研究を行っ
た。 一般に、微粉体吹込量、即ち、インジェクションタンク
の重量変化dw／dtは、次式（３）〜（８）で推定でき
る。 dw／dt＝ｍ・Ｑ5・γ ……（３） この場合、供給配管内を流れる搬送ガス量Ｑ5は次式
（４）のようにブースタガス量Ｑ4と、インジェクショ
ンタンクから微粉体と共に流れるガス吐出量Ｑ3との和
で表わされる。 Ｑ5＝Ｑ4＋Ｑ3 ……（４） 又、前記吐出ガス量Ｑ3は、インジェクションタンクへ
の加圧ガス量Ｑ1と微粉体の置換ガス量Ｑ2との差から、
次式（５）のように表わされる。 Ｑ3＝Ｑ1−Ｑ2 ……（５） 又、加圧ガス効率（即ち、加圧ガス量Ｑ1のうちタンク
加圧に使われる比率）ηは、次式（６）のように表わさ
れる。 Ｑ2＝η・Ｑ1 ……（６） 配管内平均ガス流速は次式（７）のように表わされる
と共に、固気比ｍは次式（８）のように表わされる。 ＝Ｑ5／πＤ2×60／４）×１．０３３ ／（１．０３３＋） ……（７） ｍ＝（ΔＰ／ΔＰgas−１）α…（８） ここでΔＰgas＝・（Ｌｅ・Ｄ）（2／２ｇ）であ
り、は配管内平均ガス密度、は配管内平均ガス圧力
〔kg／cm2Ｇ〕である。 しかしながら、この（２）〜（８）式中で実測可能なも
のは、ガス比重γ、ブースタガス量Ｑ4、タンク加圧ガ
ス量Ｑ1、差圧ΔＰ、配管相当管長Ｌｅ、配管内径Ｄで
あり、管内摩擦係数λ、加圧ガス効率η、圧損係数αは
不明である。 そこで、発明者はこれら加圧ガス効率η等を推定するべ
く、供給管の相当管長を同等にした微粉体輸送装置を運
転し、これについてデータ解析を種々行った。 まず、ガス単体を送ってレイノズル数Ｒｅに対する管摩
擦係数λを測定した。測定結果を第３図に示す。同図に
おいて符号ｉの曲線は試験初期のデータであり、iiの曲
線は試験末期（試験回数は２５回程度行った）のデータ
である。これにより試験回数を増して行くと管内壁の粗
度の変化のためが管摩擦係数λの値が低下し、当該係数
はλ＝０．０２に近づいてきた。しかし、該係数λ＝
０．０２に一定ではなく、レイノルズ数Ｒｅとの相関が
あることがわかった。本試験初期の解析を行うため管摩
擦係数λには曲線ｉ（λ＝７．６５／Ｒｅ1/2）を用い
ることとした。 なお、レイノルズ数Ｒｅは、管内平均速度に対して次
式（９）のように表わされる。 Ｒｅ＝・Ｄ／ν ……（９） 但し、νは動粘性係数〔m2／Ｓ〕である。 又、吹込圧Ｐ0に対する加圧ガス効率ηは例えばガス比
重γ＝０．９６４の条件下で第４図に示すような関係で
あった。同図により、加圧ガス効率ηと吹込圧Ｐ0には
高い相関があり、図の場合のように加圧ガス効率ηは、
例えば吹込圧Ｐ0に比例してη＝４．０３１３Ｐ0＋０．
０１０８３で説明できることが判った。 又圧損係数αは、微粉炭吹込量dw／dtの増加に伴い増加
する傾向にあるため、この吹込量dw／dtとの関係のある
微粉体置換ガス量Ｑ2を説明変数と考え、例えば前記第
４図に示す関係の加圧ガス効率ηを用いて、ガス比重γ
＝０．８６の条件下で、圧損係数αとこの置換ガス量Ｑ
2の関係を求めた。その結果例を第５図に示す。 第５図から、前記圧損係数αと置換ガス量Ｑ2の間には
比較的高い相関があり、同図の場合α＝０．２１７＋
０．１８１Ｑ2で推定可能なことが判る。 以上のことから、加圧ガス効率ηを予め求めておき、そ
れを元に加圧ガス量Ｑ1から（６）式で置換ガス量Ｑ2を
求め、該ガス量Ｑ2と加圧ガス量とから（５）式で吐出
ガス量Ｑ3を求め得る。なお、圧損係数αについては置
換ガス量Ｑ2から例えば第５図中の関係を用いて、管摩
擦係数λについては搬送ガス量Ｑ5から例えば（７）、
（９）式レイノルズ数Ｒｅを求め、それにより第３図の
関係を用いて求め得る。 ここで前記のように推定可能な管内摩擦係数λ、加圧ガ
ス効率η、圧損係数αを用いて前出（２）〜（８）式か
ら微粉炭吹込量dw／dt〔kg・ｈ／羽口〕を算出し搬送ガ
ス量Ｑ5〔Ｎm3／ｈ〕に対する関係を調べた。この算出
した値と実測値との関係例を第６図に示す。 第６図から判るように、実測値と計算値はほぼ一致して
いる。同図において、吹込量dw／dtが例えば４５ｈ／ｈ
の場合、約１２５m3／minの搬送ガス量Ｑ5が必要である
から、同図からほぼ圧損ΔＰ＝２．９ｇ／cm2で操業で
きると思料される。即ち、羽口圧が４．８ｇ／cm2Ｇと
すると、タンク圧は４．８＋２．９＝７．７ｇ／cm2Ｇ
が操業目標となる。 本発明は前記知見に基づきなされたものである。 本発明によれば、ブースタガスのみならず、インジェク
ションタンクから吐き出されるガスに基づき圧損を推定
するため、従来の如くブースタガスのみから圧損を算出
していた場合に比べて、精度良く微粉体吹込量を制御す
ることができる。特に、高炉羽口に対して高圧下で微粉
体を吹込むようなブースタガス量の制御のみでは、低目
になり易い微粉体供給設備において、高精度な吹込制御
が可能になる。又、各供給配管での吹込量の正確な把握
が可能になる。
Ｑ5を模式的に示す。 従来、配管内圧損ΔＰを求めるに際し、前出（１）式の
ようにブースタガス量Ｑ4のみの流速ｖBで算出してい
る。しかるに、圧損ΔＰは、次式（２）のように表わす
のがより正確である。即ち、（１）式は実際のガス量Ｑ
5（ブースタガス量Ｑ4とインジェクションタンク１０か
らの吐出ガス量Ｑ3との和）による流速ｖで算出してい
ない。 ΔＰ＝（１＋ｍα）（λ・Ｌｅ／Ｄ） ×（γｖ2／２ｇ） ……（２） インジェクションタンクに微粉炭を入れてガスを送っ
て、ブースタガス量Ｑ4に対する微粉炭吹込量dw／dt〔k
g／ｈ・羽口〕の関係を、インジェクションタンク内圧
力（以下、吹込圧という）Ｐ0を種々に変えて測定し
た。この結果を第２図中の破線に示す。同図には、同一
条件で前出（１）式から求めた前記関係を示す。同図か
ら理解されるように、（１）式を計算した計算値と実測
値は大幅に異なっており、圧損は実際の値より低いもの
である。 よって、従来、圧損ΔＰは真の値が推定されず低めにな
り易かった。 これに対して、前記吐出量Ｑ3を例えば連続式粉体流量
計により実測で把握することが考えられるが、一般にこ
のような測定に対して信頼性のある粉体流量計が存在せ
ず、何らかの手法により推定することが必要である。 そこで、発明者は供給管摩擦係数λ、圧損係数α、吐出
ガス量Ｑ3を推定するため、種々の調査・研究を行っ
た。 一般に、微粉体吹込量、即ち、インジェクションタンク
の重量変化dw／dtは、次式（３）〜（８）で推定でき
る。 dw／dt＝ｍ・Ｑ5・γ ……（３） この場合、供給配管内を流れる搬送ガス量Ｑ5は次式
（４）のようにブースタガス量Ｑ4と、インジェクショ
ンタンクから微粉体と共に流れるガス吐出量Ｑ3との和
で表わされる。 Ｑ5＝Ｑ4＋Ｑ3 ……（４） 又、前記吐出ガス量Ｑ3は、インジェクションタンクへ
の加圧ガス量Ｑ1と微粉体の置換ガス量Ｑ2との差から、
次式（５）のように表わされる。 Ｑ3＝Ｑ1−Ｑ2 ……（５） 又、加圧ガス効率（即ち、加圧ガス量Ｑ1のうちタンク
加圧に使われる比率）ηは、次式（６）のように表わさ
れる。 Ｑ2＝η・Ｑ1 ……（６） 配管内平均ガス流速は次式（７）のように表わされる
と共に、固気比ｍは次式（８）のように表わされる。 ＝Ｑ5／πＤ2×60／４）×１．０３３ ／（１．０３３＋） ……（７） ｍ＝（ΔＰ／ΔＰgas−１）α…（８） ここでΔＰgas＝・（Ｌｅ・Ｄ）（2／２ｇ）であ
り、は配管内平均ガス密度、は配管内平均ガス圧力
〔kg／cm2Ｇ〕である。 しかしながら、この（２）〜（８）式中で実測可能なも
のは、ガス比重γ、ブースタガス量Ｑ4、タンク加圧ガ
ス量Ｑ1、差圧ΔＰ、配管相当管長Ｌｅ、配管内径Ｄで
あり、管内摩擦係数λ、加圧ガス効率η、圧損係数αは
不明である。 そこで、発明者はこれら加圧ガス効率η等を推定するべ
く、供給管の相当管長を同等にした微粉体輸送装置を運
転し、これについてデータ解析を種々行った。 まず、ガス単体を送ってレイノズル数Ｒｅに対する管摩
擦係数λを測定した。測定結果を第３図に示す。同図に
おいて符号ｉの曲線は試験初期のデータであり、iiの曲
線は試験末期（試験回数は２５回程度行った）のデータ
である。これにより試験回数を増して行くと管内壁の粗
度の変化のためが管摩擦係数λの値が低下し、当該係数
はλ＝０．０２に近づいてきた。しかし、該係数λ＝
０．０２に一定ではなく、レイノルズ数Ｒｅとの相関が
あることがわかった。本試験初期の解析を行うため管摩
擦係数λには曲線ｉ（λ＝７．６５／Ｒｅ1/2）を用い
ることとした。 なお、レイノルズ数Ｒｅは、管内平均速度に対して次
式（９）のように表わされる。 Ｒｅ＝・Ｄ／ν ……（９） 但し、νは動粘性係数〔m2／Ｓ〕である。 又、吹込圧Ｐ0に対する加圧ガス効率ηは例えばガス比
重γ＝０．９６４の条件下で第４図に示すような関係で
あった。同図により、加圧ガス効率ηと吹込圧Ｐ0には
高い相関があり、図の場合のように加圧ガス効率ηは、
例えば吹込圧Ｐ0に比例してη＝４．０３１３Ｐ0＋０．
０１０８３で説明できることが判った。 又圧損係数αは、微粉炭吹込量dw／dtの増加に伴い増加
する傾向にあるため、この吹込量dw／dtとの関係のある
微粉体置換ガス量Ｑ2を説明変数と考え、例えば前記第
４図に示す関係の加圧ガス効率ηを用いて、ガス比重γ
＝０．８６の条件下で、圧損係数αとこの置換ガス量Ｑ
2の関係を求めた。その結果例を第５図に示す。 第５図から、前記圧損係数αと置換ガス量Ｑ2の間には
比較的高い相関があり、同図の場合α＝０．２１７＋
０．１８１Ｑ2で推定可能なことが判る。 以上のことから、加圧ガス効率ηを予め求めておき、そ
れを元に加圧ガス量Ｑ1から（６）式で置換ガス量Ｑ2を
求め、該ガス量Ｑ2と加圧ガス量とから（５）式で吐出
ガス量Ｑ3を求め得る。なお、圧損係数αについては置
換ガス量Ｑ2から例えば第５図中の関係を用いて、管摩
擦係数λについては搬送ガス量Ｑ5から例えば（７）、
（９）式レイノルズ数Ｒｅを求め、それにより第３図の
関係を用いて求め得る。 ここで前記のように推定可能な管内摩擦係数λ、加圧ガ
ス効率η、圧損係数αを用いて前出（２）〜（８）式か
ら微粉炭吹込量dw／dt〔kg・ｈ／羽口〕を算出し搬送ガ
ス量Ｑ5〔Ｎm3／ｈ〕に対する関係を調べた。この算出
した値と実測値との関係例を第６図に示す。 第６図から判るように、実測値と計算値はほぼ一致して
いる。同図において、吹込量dw／dtが例えば４５ｈ／ｈ
の場合、約１２５m3／minの搬送ガス量Ｑ5が必要である
から、同図からほぼ圧損ΔＰ＝２．９ｇ／cm2で操業で
きると思料される。即ち、羽口圧が４．８ｇ／cm2Ｇと
すると、タンク圧は４．８＋２．９＝７．７ｇ／cm2Ｇ
が操業目標となる。 本発明は前記知見に基づきなされたものである。 本発明によれば、ブースタガスのみならず、インジェク
ションタンクから吐き出されるガスに基づき圧損を推定
するため、従来の如くブースタガスのみから圧損を算出
していた場合に比べて、精度良く微粉体吹込量を制御す
ることができる。特に、高炉羽口に対して高圧下で微粉
体を吹込むようなブースタガス量の制御のみでは、低目
になり易い微粉体供給設備において、高精度な吹込制御
が可能になる。又、各供給配管での吹込量の正確な把握
が可能になる。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明す
る。 この実施例は、第１図に示すような構成の、高炉２８内
へ羽口３０から所望の微粉体、例えば微粉炭を搬送ガス
（例えば空気）により吹込む微粉体（微粉炭）吹込装置
である。 この場合、インジェクションタンク１０へは、その上部
方向に設けられたインジェクションホッパ（図示省略）
から遮断弁３２を介して微粉体が供給されるようになっ
ている。又加圧ガス（量Ｑ1）とブースタガス（量Ｑ4）
は、１つの管系が枝わかれした配管４２、２２を介して
供給されるようになっており、ブースタガス吹込配管２
２には流量調整弁２４、逆止弁２６の他、遮断弁３４と
仕切弁３６が設けられている。更に供給配管２０のイン
ジェクションタンク１０からの入側には遮断弁３７が設
けられている。なお、その他の構成は前出第７図に示し
た微粉炭吹込装置と同様であるため、同様の部分に同一
番号を付してその説明は略する。又、微粉炭吹込装置
は、第１図（Ｂ）の如き制御系を有しており、圧損ΔＰ
等の演算のための各係数ｍ、Ｌｅ等や目標吹込量（dw／
dt）0を設定するための各データ設定部３８と、差圧Δ
Ｐの算出及び吹込量の制御を行うための演算制御指令部
４０とを有している。 この実施例に係る微粉炭吹込装置においては、演算・制
御指令部４０において、次の手順により、既に求めた各
データ（例えば前出第２図〜第５図のデータ）から圧損
ΔＰひいては微粉体吹込量dw／dtを把握し、これを目標
吹込量とすべく、ブースタガス量Ｑ4及び加圧ガス量Ｑ1
を、それぞれの流量調整弁２４、１６等の操作により制
御する。 まず、加圧ガス効率η＝Ｑ2／Ｑ1を圧力計１４で検出さ
れた吹込圧力Ｐ0から例えば前出第４図で求めた近似式
（η＝０．０３１３Ｐ0＋０．１０８３）により求め
る。 次いで、微粉炭に置換されるガス量Ｑ2を、この加圧ガ
ス効率ηから前出（６）式により求める。次いで圧損係
数αをこの置換ガス量Ｑ2から例えば前出第５図に示し
たα＝０．２１７＋０．１８１Ｑ2で求める。 吐出ガス量Ｑ3を加圧ガス量Ｑ1と前記のように求めた置
換ガス量Ｑ2との差から前出（５）式により求め、次い
で、搬送ガス量Ｑ5を、この吐出ガス量Ｑ3にブースタガ
ス量Ｑ4を前出（４）式のように加算することにより求
める。 次いで求められた搬送ガス量Ｑ5から前出（７）、
（９）式、第３図の関係（λ＝７．６５／Ｒｅ1/2）を
用いて管内摩擦係数λを求めると共に、前出（７）式か
ら平均ガス流速度を求めて（２）式から圧損ΔＰを推
定する。 次いで、算出された圧損ΔＰ等から前出（８）式より固
気比ｍを求め、前出（３）から微粉炭吹込量dw／dtを求
める。 このようにして求めた微粉炭吹込量dw／dtを現在の微粉
炭吹込量と考え、この微粉炭吹込量dw／dtが目標値（dw
／dt）0となるように、前記第６図の如き関係を用いて
前記ブースタガス量Ｑ4の調整により圧損ΔＰを制御す
る。これにより、高炉羽口から目標となる吹込量（dw／
dt）0の微粉炭を吹込む。 なお、前記実施例においては微粉体として、高炉へ吹込
む微粉炭を例示したが、本発明が実施される微粉体はこ
のような微粉炭に限定されるものではなく、他の、例え
ばセメントキルンに吹込む粉粒体にも実施することがで
きる。
る。 この実施例は、第１図に示すような構成の、高炉２８内
へ羽口３０から所望の微粉体、例えば微粉炭を搬送ガス
（例えば空気）により吹込む微粉体（微粉炭）吹込装置
である。 この場合、インジェクションタンク１０へは、その上部
方向に設けられたインジェクションホッパ（図示省略）
から遮断弁３２を介して微粉体が供給されるようになっ
ている。又加圧ガス（量Ｑ1）とブースタガス（量Ｑ4）
は、１つの管系が枝わかれした配管４２、２２を介して
供給されるようになっており、ブースタガス吹込配管２
２には流量調整弁２４、逆止弁２６の他、遮断弁３４と
仕切弁３６が設けられている。更に供給配管２０のイン
ジェクションタンク１０からの入側には遮断弁３７が設
けられている。なお、その他の構成は前出第７図に示し
た微粉炭吹込装置と同様であるため、同様の部分に同一
番号を付してその説明は略する。又、微粉炭吹込装置
は、第１図（Ｂ）の如き制御系を有しており、圧損ΔＰ
等の演算のための各係数ｍ、Ｌｅ等や目標吹込量（dw／
dt）0を設定するための各データ設定部３８と、差圧Δ
Ｐの算出及び吹込量の制御を行うための演算制御指令部
４０とを有している。 この実施例に係る微粉炭吹込装置においては、演算・制
御指令部４０において、次の手順により、既に求めた各
データ（例えば前出第２図〜第５図のデータ）から圧損
ΔＰひいては微粉体吹込量dw／dtを把握し、これを目標
吹込量とすべく、ブースタガス量Ｑ4及び加圧ガス量Ｑ1
を、それぞれの流量調整弁２４、１６等の操作により制
御する。 まず、加圧ガス効率η＝Ｑ2／Ｑ1を圧力計１４で検出さ
れた吹込圧力Ｐ0から例えば前出第４図で求めた近似式
（η＝０．０３１３Ｐ0＋０．１０８３）により求め
る。 次いで、微粉炭に置換されるガス量Ｑ2を、この加圧ガ
ス効率ηから前出（６）式により求める。次いで圧損係
数αをこの置換ガス量Ｑ2から例えば前出第５図に示し
たα＝０．２１７＋０．１８１Ｑ2で求める。 吐出ガス量Ｑ3を加圧ガス量Ｑ1と前記のように求めた置
換ガス量Ｑ2との差から前出（５）式により求め、次い
で、搬送ガス量Ｑ5を、この吐出ガス量Ｑ3にブースタガ
ス量Ｑ4を前出（４）式のように加算することにより求
める。 次いで求められた搬送ガス量Ｑ5から前出（７）、
（９）式、第３図の関係（λ＝７．６５／Ｒｅ1/2）を
用いて管内摩擦係数λを求めると共に、前出（７）式か
ら平均ガス流速度を求めて（２）式から圧損ΔＰを推
定する。 次いで、算出された圧損ΔＰ等から前出（８）式より固
気比ｍを求め、前出（３）から微粉炭吹込量dw／dtを求
める。 このようにして求めた微粉炭吹込量dw／dtを現在の微粉
炭吹込量と考え、この微粉炭吹込量dw／dtが目標値（dw
／dt）0となるように、前記第６図の如き関係を用いて
前記ブースタガス量Ｑ4の調整により圧損ΔＰを制御す
る。これにより、高炉羽口から目標となる吹込量（dw／
dt）0の微粉炭を吹込む。 なお、前記実施例においては微粉体として、高炉へ吹込
む微粉炭を例示したが、本発明が実施される微粉体はこ
のような微粉炭に限定されるものではなく、他の、例え
ばセメントキルンに吹込む粉粒体にも実施することがで
きる。
以上説明した通り、本発明によれば、供給配管内の加圧
ガスの通過量を精度良く求めて、供給配管の圧損を精度
良く推定し、微粉体吹込量を目標値にできる最適なブー
スタガス量を決定することができる。従って、粉体供給
設備に目標量の粉体を精度良く供給し、等速の円滑な操
業を確保することができる。特に、高炉羽口の如く、高
圧下で微粉炭を吹込むようなブースタガス量の制御のみ
では、低目になり易い微粉体供給設備で高精度な微粉体
吹込制御が可能になる。又、各供給配管の吹込量の正確
な把握が可能になるため、例えば高炉において、各羽口
からの微粉炭吹込量制御ひいては高炉円周方向の正確な
吹込制御が可能になるため、高炉円周方向の熱バランス
がくずれた場合熱バランスを考えた任意の吹込制御がで
きる。このため、高炉の操業安定化、及び、操業変動に
対する柔軟性がもてる等の優れた効果が得られる。
ガスの通過量を精度良く求めて、供給配管の圧損を精度
良く推定し、微粉体吹込量を目標値にできる最適なブー
スタガス量を決定することができる。従って、粉体供給
設備に目標量の粉体を精度良く供給し、等速の円滑な操
業を確保することができる。特に、高炉羽口の如く、高
圧下で微粉炭を吹込むようなブースタガス量の制御のみ
では、低目になり易い微粉体供給設備で高精度な微粉体
吹込制御が可能になる。又、各供給配管の吹込量の正確
な把握が可能になるため、例えば高炉において、各羽口
からの微粉炭吹込量制御ひいては高炉円周方向の正確な
吹込制御が可能になるため、高炉円周方向の熱バランス
がくずれた場合熱バランスを考えた任意の吹込制御がで
きる。このため、高炉の操業安定化、及び、操業変動に
対する柔軟性がもてる等の優れた効果が得られる。
第１図（Ａ）および（Ｂ）は、本発明の実施例に係る微
粉炭吹込制御装置の全体的な構成及び制御系を示す、一
部断面図を含む管路図及びブロック図、 第２図は、前記実施例の作用を説明するための、ブース
タガス量と微粉炭吹込量の関係例を示す線図、 第３図は、同じく、レイノルズ数と摩擦係数との関係例
を示す線図、 第４図は、同じく、吹込圧と加圧ガス効率の関係例を示
す線図、 第５図は、同じく、置換ガス量と圧損係数との関係を示
す線図、 第６図は、本発明の実施効果を確認するための輸送ガス
量に対する微粉炭吹込量の関係例を示す線図、 第７図は、従来の微粉炭吹込装置の構成例を示す、一部
断面図を含む管路図である。 １０…インジェクションタンク、 １２…加圧ガス供給管、 １４…圧力計、 １６…加圧ガス用流量調整弁、 １８…ロードセル、 ２０…微粉体の供給配管、 ２２…ブースタガス吹込配管、 ２４…ブースタガス吹込流量調整弁、 ２６…逆止弁、 ２８…高炉、 ３０…羽口、 ３８…各データ設定部、 ４０…演算、制御指令部。
粉炭吹込制御装置の全体的な構成及び制御系を示す、一
部断面図を含む管路図及びブロック図、 第２図は、前記実施例の作用を説明するための、ブース
タガス量と微粉炭吹込量の関係例を示す線図、 第３図は、同じく、レイノルズ数と摩擦係数との関係例
を示す線図、 第４図は、同じく、吹込圧と加圧ガス効率の関係例を示
す線図、 第５図は、同じく、置換ガス量と圧損係数との関係を示
す線図、 第６図は、本発明の実施効果を確認するための輸送ガス
量に対する微粉炭吹込量の関係例を示す線図、 第７図は、従来の微粉炭吹込装置の構成例を示す、一部
断面図を含む管路図である。 １０…インジェクションタンク、 １２…加圧ガス供給管、 １４…圧力計、 １６…加圧ガス用流量調整弁、 １８…ロードセル、 ２０…微粉体の供給配管、 ２２…ブースタガス吹込配管、 ２４…ブースタガス吹込流量調整弁、 ２６…逆止弁、 ２８…高炉、 ３０…羽口、 ３８…各データ設定部、 ４０…演算、制御指令部。
Claims (1)
- 【請求項１】インジェクションタンクに微粉体を貯留
し、該タンク内に加圧ガスを吹込み、前記インジェクタ
から各供給配管を介して被供給設備へ前記微粉体を搬送
・供給するに際して、各供給配管に接続されたブースタ
ガス吹込配管を介して供給するブースタガス量の調整に
より前記供給配管内の圧損を制御して、微粉体の搬送・
供給量を制御する微粉体吹込制御方法において、 前記加圧ガスの供給配管内通過量を、予め求めた前記タ
ンクの加圧ガス効率を元に求め、 前記供給配管の圧損を、前記求められた加圧ガスの供給
配管内通過量とブースタガス量とに基づき推定し、 推定した圧損に基づき微粉体吹込量が目標値となるブー
スタガス量を決定することを特徴とする微粉体吹込制御
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24311890A JPH0660329B2 (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | 微粉体吹込制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24311890A JPH0660329B2 (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | 微粉体吹込制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04124206A JPH04124206A (ja) | 1992-04-24 |
| JPH0660329B2 true JPH0660329B2 (ja) | 1994-08-10 |
Family
ID=17099067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24311890A Expired - Lifetime JPH0660329B2 (ja) | 1990-09-13 | 1990-09-13 | 微粉体吹込制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0660329B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103820593B (zh) * | 2014-03-19 | 2016-02-03 | 中天钢铁集团有限公司 | 煤粉喷吹罐喷吹率调节系统 |
-
1990
- 1990-09-13 JP JP24311890A patent/JPH0660329B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04124206A (ja) | 1992-04-24 |
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