JPH067322Y2

JPH067322Y2 - 粉粒体の流量測定装置

Info

Publication number: JPH067322Y2
Application number: JP8318885U
Authority: JP
Inventors: 正洋元重
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1985-05-31
Filing date: 1985-05-31
Publication date: 1994-02-23
Anticipated expiration: 2000-05-31
Also published as: JPS61199624U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、気送粉粒体、即ち加圧されたキャリアガスに
より搬送される粉粒体の流量測定装置に関する。

〔従来技術〕

たとえば、従来製鉄用高炉においては燃料として、炉頂
から挿入されるコークス及び羽口から吹き込まれる補助
燃料としての重油が使用されていた。しかし、近年では
重油に代えて微粉炭を加圧された窒素(N₂)ガス等のキャ
リアガスにより羽口から吹き込む技術が開発されてい
る。具体的には、タンク内の微粉炭を高圧のキャリアガ
スにて主配管内を気送し、分配器にて各支管に分配し、
各支管から各羽口に吹き込むものである。このように微
粉炭を補助燃料として高炉に吹込む場合には、その吹込
み量を正確に把握する必要が有るが、粉粒体の流量を正
確に測定することは、気体流量、液体流量等の測定とは
異なって、容易ではなく、このため粉粒体の流量測定に
関する技術が種々提案されるに至っている。

たとえば、特開昭56−61227号では、気送される粉粒体
が加圧されて排出されるタンクの重量を検出するための
ロードセルの検出信号を時間微分し、この時間微分値を
粉粒体の流量（厳密にはタンクから排出される流量）と
して測定する装置が提案されている。

またたとえば、特開昭59−108917号では、キャリアガス
流量と、粉粒体が気送される管の曲管部における気送粉
粒体の圧力損失値とにより粉粒体の流量を求める方法が
提案されている。更に、特開昭58−154622号では、マイ
クロ波により気送粉粒体の密度を検出し、これと管内の
気送粉粒体の流速とから、粉粒体の流量を測定する方法
が提案されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかし、上述のタンクの重量検出信号の時間微分値から
粉粒体流量を測定する、という特開昭56−61227号の発
明は、通常の状態においては測定精度は±１乃至３％と
比較的高精度を期待し得る。しかし、たとえばタンクが
複数装備されており、これらを適宜切換えつついずれか
のタンクから粉粒体を排出して連続的に粉粒体を供給す
るような装置構成の場合、タンクが切換えられるとそれ
まで使用されていたタンクからの粉粒体の排出が停止さ
れ、他のタンクから粉粒体の排出が開始される。このた
め、両タンク内の圧力がそれぞれ急変し、タンクが歪む
等してロードセルの検出値に大きな外乱が与えられる。
この結果、第３図に示す如く、ロードセルの検出値を微
分して得られる粉粒体流量の測定値にも大きな乱れが生
じる、という問題点がある。なお、このタンクの切換え
時におけるロードセルの測定値の乱れは、第３図に示す
如く本願発明者によれば、最大±３０％程度であり、ま
たその影響の持続時間は約５分程度に及ぶとの観察結果
が得られている。

また、前述の他の特開昭59−108917号、同じく58−1546
22号の発明では、上述の特開昭56−61227号の如き問題
は回避されるが、測定精度が±６乃至10％程度と、特開
昭56−61227号の発明に比してほぼ1/10程度の低精度と
なるため、実用上の難点が多い。

ところで、各支管それぞれにおける粉粒体流量は、主管
から各支管に粉粒体を分配する分配器の精度上の問題か
ら必ずしも主管を分配器まで気送された粉粒体流量が均
等に各支管に分配されるとは限らない。このため、実際
の高炉操業に際しては各支管それぞれの粉粒体流量を測
定する必要が生じるが、上述の各発明は主管への適用が
容易でないという問題点がある。即ち、特開昭56−6122
7号の発明は、厳密にはタンクから排出される粉粒体流
量を測定することになり、従って主配管、即ちタンクか
ら分配器までの間の配管における全体の粉粒体流量の測
定しか行えず、分配器にて各支管に分配された後の各支
管それぞれにおける粉粒体流量の測定は不可能である。

一方、特開昭59−108917号、同じく58−154622号の発明
を各支管の粉粒体流量の測定に適用する場合には、各支
管のそれぞれに装置を取付けねばならず、設備投資の面
で非常に負担が大となる。

以上のような事情から高炉に微粉炭を吹き込む場合に
は、高炉休風時に各支管毎にバグフィルターにて微粉炭
を採取することによりそれぞれの支管の微粉炭の流量を
測定するという方法が採られている。しかし、この方法
は多くの支管それぞれについて個別に作業を行う必要が
あるので作業効率が低く、従って限られた休風時間内に
総ての支管についての作業を行うことは事実上困難であ
る。また、このような方法で採取されたデータは実際の
高炉操業時とは異なる条件下でのデータであるため、充
分な信頼性を有するとは言い難い。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は以上の如き事情に鑑みてなされたものであり、
管内を気送される粉粒体をバイパス管にて流量測定用の
タンクに導き、このタンク内の粉粒体量を測定すること
によりバイパス管よりも上流側に設けた流量計の測定値
の補正係数を求めるようにして気送基体粉粒体の流量が
高精度にて、また連続的に測定可能な粉粒体の流量測定
装置の提供を目的とする。

本考案は、管内を気送される粉粒体の流量測定装置にお
いて、前記管の適宜位置にその一端を接続されたバイパ
ス管と、前記管内を気送される粉粒体を前記バイパス管
に導くための切換え弁と、前記バイパス管の他端に接続
されたタンクと、該タンク内の粉粒体量を測定する粉粒
体量測定装置と、前記バイパス管よりも気送上流側に設
けた流量計と、該流量計による測定値と前記粉粒体量測
定装置の測定値の微分値とにより流量計の測定値の補正
係数を求め、該補正係数と前記流量計の測定値とにより
前記管内を気送される粉粒体の流量を算出する演算器と
を備えたことを特徴とする。

〔実施例〕

以下、本考案をその実施例を示す図面に基づいて詳述す
る。

第１図は本考案に係る気送粉粒体の流量測定装置（以
下、本案装置という）の構成を示すブロック図である。
なお、本実施例では高炉の各羽口に粉粒体としての微粉
炭を吹き込む際の各支管の微粉炭流量を測定する場合に
ついて説明する。

図中1A，1Bは粉粒体である微粉炭を貯留するためのホッ
パであり、貯留している微粉炭をそれぞれ切出しタンク
2A，2Bに供給する。

切出しタンク2A，2Bは、粉粒体である微粉炭をキャリア
ガスにより排出して気送するための加圧タンクである。
この切出しタンク2A，2Bには、キャリアガスとしてたと
えば加圧されたN₂ガスが供給されており、その内部は微
粉炭とキャリアガスとが混合された高圧状態となってい
る。また、切出しタンク2A，2Bそれぞれの下部には機械
的排出装置、たとえばロータリフィーダ3,3が備えられ
ている。（なお、ロータリフィーダに代えて他の流体力
学的な排出装置を使用してもよいことは勿論である）。
そして、加圧キャリアガスと混合状態でロータリフィー
ダ3,3から排出された微粉炭は、主管流量計４を介装し
た主管10に送られ、分配器50，51…からなる分配装置５
により支管20，20…にそれぞれ分配され、高炉６にその
羽口から吹込まれる。

主管流量計４は、差圧式、マイクロ波方式、静電容量式
等の公知の流量形を使用しており、この主管流量計４の
検出信号Ｑ₁は主管流量演算器11に与えられている。

なお、本実施例では加圧タンクである切出しタンク及び
それらに微粉炭を供給するためのホッパを1A，2A及び1
B，2Bの二組備え、一方の切出しタンク、たとえば2Aか
ら微粉炭を排出して主管10内を気送して高炉６に供給し
ている間に他方の切出しタンク2Bにホッパ1Bから微粉炭
を供給する、というように両者を交互に切換えて使用す
るように構成されている。これにより、微粉炭を連続的
に高炉６の羽口に供給可能としている。

切出しタンク2A，2Bにはそれぞれの重量を検出するため
のロードセル7A，7Bが設けられており、これらの検出信
号Ｑ₂、即ち各タンク2A，2Bとそれぞれに装入されてい
る微粉炭の重量との合計重量を表す信号は流量演算器11
に与えられている。換言すれば、ロードセル7A，7Bの出
力信号Ｑ₂の変化量はタンク2Aまたは2B内の微粉炭の重
量変化を表している。

主管流量演算器11はロードセル7A，7Bからの信号Ｑ₂の
時間微分値Ｄを求め、この結果、即ち切出しタンク2Aま
たは2Bから排出される微粉炭の流量に従って主管流量計
４の出力信号Ｑ₁、即ち主管流量計４による主管10の流
量の検出値を補正するものである。具体的には、主管流
量計４による微粉炭の流量の検出値Ｑ₁は、〔従来技
術〕の項において説明した如く、±６乃至10％程度と比
較的低精度ではあるが、微粉炭の排出を切出しタンクを
2Aから2Bに、あるいはその逆に切換えた場合等にも、そ
の影響を受けることはない。このため主管流量演算器11
は、切出しタンク2A，2Bの切換えによる影響が現れない
通常時における主管流量計４の検出信号Ｑ₁とロードセ
ル7A，7Bの検出信号Ｑ₂との間の関係を基に補正係数Ｃ
を時間移動的に求めつつ、この補正係数Ｃにより主管流
量計４の検出信号Ｑ₁を補正し、また切出しタンク2A，2
Bを切換えた場合にその影響が持続する時間中はその直
前に求めた補正係数Ｃにて主管流量計４の検出信号Ｑ₁
を補正することにより、切出しタンク2A，2Bの切換えに
際してもその影響を受けず、また通常時においても切出
しタンク2A，2Bの重量を時間微分して求めた場合にほぼ
準じた精度にて微粉炭の流量を求めんとするものであ
る。

次に各支管20の構成について説明する。

分配装置５にて分岐された各支管20はそれぞれ高炉６の
各羽口に接続されているが、それぞれには支管流量計14
が介装され、その下流側（高炉６の羽口側）にバイパス
管15の一端及び切換え弁12が介装されており、バイパス
管15の支管20に近い部分には切換え弁16が介装されてお
り、更にバイパス管15の他端には流量測定タンク９に接
続されている。従って、切換え弁12及び16を操作するこ
とにより支管20内を気送される微粉炭を高炉６の羽口ま
たは流量測定タンク９のいずれかへ選択的に気送するこ
とを可能としている。

従って、切換え弁12，16が微粉炭を流量測定タンク９に
気送するように操作されると、支管20内を気送される微
粉炭はバイパス管15に導かれ、切換え弁16から流量測定
タンク９に送られる。支管流量計14の検出信号Ｑ₁₁は支
管流量演算器21に与えられている。

各流量測定タンク９にはそれぞれ重量を測定するための
ロードセル17が備えられており、このロードセル17の検
出信号、即ち流量測定タンク９内の微粉炭の重量を表す
信号Ｑ₁₂は支管流量演算器21に与えられている。

支管流量演算器21は、流量測定タンク９のロードセル17
の検出信号Ｑ₁₂の時間微分値ｄを求める。即ち、流量測
定タンク９内の微粉炭の重量変化量、換言すればバイパ
ス管15により支管20から流量測定タンク９に導かれた微
粉炭の重量変化量の微分値ｄは、支管20内を気送される
微粉炭の流量を表すことになる。

また、支管流量演算器21は、前述の主管流量演算器11同
様に、ロードセル17の検出信号Ｑ₁₂を時間微分して求め
た支管20内の微粉炭流量にて支管流量計14の検出信号Ｑ
₁₁を補正して補正係数ｃを求め、この補正係数ｃにより
支管流量計14の検出信号Ｑ₁₁を補正するためのものであ
り、基本的には主管流量演算器11と支管流量演算器21，
21…とは同一の構成であり、演算処理内容も同一であ
る。

なお、各流量測定タンク９はそれぞれ弁18を介して戻り
配管13に接続されており、各流量測定タンク９内の微粉
炭は弁18の操作により適宜一方のホッパ1Bに還元され
る。

次に上述の如く構成された本案装置の動作について説明
するが、まず両切出しタンク2A，2Bから微粉炭が高炉６
に吹込まれる場合には、その全体量、即ち主管10内を気
送されて高炉６に供給される微粉炭量の測定が行われ
る。このため、最初に主管流量演算器11による主管10内
を気送される微粉炭流量を求めるための補正演算につい
て説明する。

第２図は主管流量計４の出力信号Ｑ₁及びロードセル7
A，7Bの出力信号Ｑ₂の時間微分値Ｄ等を示すグラフ、第
３図は主管流量演算器11の演算処理内容を示すフローチ
ャートである。

主管流量演算器11は、微粉炭が排出される切出しタンク
2Aから2Bに、あるいはその逆に切換えられた時点からの
所定時間（本実施例では５分間）以外の期間（以下、通
常期間という）においては、所定サンプリング周期にて
主管流量計4の検出信号Ｑ₁及びロードセル7A，7Bの出力
信号Ｑ₂を読込んでその微分値Ｄを求めており、またそ
のサンプリングタイミングｉにおける信号Ｑ₁と微分値
Ｄの比Xi＝（Ｑ₁／Ｄ）を求めて記憶する。

次に、主管流量演算器11は、過去のｎ回のサンプリング
タイミング（ｉ-n+1から現在のｉまで）における信号Ｑ
₁と微分値Ｄの比Xiの移動平均を算出し、これをそのサ
ンプリングタイミングｉにおける補正係数Ciとする。そ
して、この補正係数Ciにより主管流量計４の検出信号Ｑ
₁を下記(1)式に従って補正し、微粉炭の流量Ｑ₀を算出
する。

Ｑ₀＝Ｑ₁／ci…(1) たとえば、第２図において矢符にて示したタンク切換え
時点以前の通常期間において、主管流量計４の検出信号
Ｑ₁と微分値Ｄとはほぼ相似の波形を示している。この
ため、Xiはほぼ一定値を維持し、補正係数Ｃはほぼ直線
である。従って、通常の期間においては主管流量計４の
検出信号Ｑ₁をこの補正係数Ｃにて補正した補正流量Ｑ₀
は、第２図最下段に示されている如く、主管流量計４の
検出信号Ｑ₁とほぼ比例した相似の波形となる。

一方、タンクが切換えられた時点以後の約５分間（以
下、切換え期間という）においては主管流量演算器11は
所定のサンプリング周期にて主管流量計４の検出信号Ｑ
₁のみを読込んでいる。そして、主管流量演算器11は、
タンクが切換えられた時点の直前に求めた補正係数Ciに
て主管流量計４の検出信号Ｑ₁の補正を行って補正流量
Ｑ₀を求める。このような演算処理により、たとえば第
２図に示す如く、タンクの切換え期間には主管流量計４
の検出信号Ｑ₁の増加量以上の増加量をロードセル7A，7
Bの出力信号Ｑ₂の微分値Ｄが示している（前述した如
く、タンク切換え時のロードセル7A，7Bに対する外乱の
影響が大きい）ため、Ｑ₁とＤの比Xiも大きく変動する
（実際には切換え期間にはＱ₂のサンプリングは行われ
ないため、Ｑ₁とＤの比Xiは算出されない）。しかし主
管流量演算器11はタンクの切換えが行われた後の５分間
の切換え期間中には、その切換え期間が開始される直前
の補正係数Ciを主管流量計４の検出信号Ｑ₁の補正に使
用するため、ロードセル7A，7Bの出力信号Ｑ₂の微分値
Ｄの増加量に比して補正後の流量Ｑ₀の増加量は比較的
小さい。

そして、タンク切換えから約５分経過して切換え期間が
終了した後の通常期間においては、前述同様に再び補正
係数Ｃの算出が行われ、この結果は前述同様にほぼ直線
であるから、補正流量Ｑ₀は主管流量計４の検出信号Ｑ₁
とほぼ相似の波形となる。

このようにして主管流量演算器11は微粉炭の補正流量Ｑ
₀を算出し、これを基に微粉炭の流量、換言すれば高炉
６への微粉炭の全体としての吹込み量を目標値に一致さ
せるべくロータリフィーダ３の開度を制御する。

さて、このようにして高炉６に吹込まれる微粉炭の全体
量は主管流量演算器11により算出され、また制御される
が、高炉６の各羽口から吹込まれる微粉炭の量それぞれ
は各主管流量演算器21により各支管流量計14及び各ロー
ドセル17の検出信号Ｑ₁₁，Ｑ₁₂を基に前述の主管流量演
算器11と全く同様の演算処理により行われる。

本考案の流量測定装置は支管の流量測定をするために設
けられている。その基本的な使用方法は、休風時又は対
応羽口からの微粉炭吹込みを行わないときを利用して各
支管流量計14の補正係数を求めておき、通常どおり支管
から羽口へ微粉炭を送る際には主管流量計14の測定値に
この補正係数による補正をして支管流量を求めるにあ
る。

以下まず補正係数の決定について説明する。

まず、微粉炭流量を測定すべき羽口に接続されている支
管20内を気送される微粉炭がバイパス管15に導かれるよ
うに切換え弁12，16を操作する。これにより支管20内を
気送される微粉炭はバイパス管15から流量測定タンク９
に送られ、流量測定タンク９内に貯留される。そして、
この間の流量測定タンク９の重量変化（増加）量はロー
ドセル17により検出され、その検出信号Ｑ₁₂は支管流量
演算器21に与えられる。

支管流量演算器21は主管流量演算器11と同様に、ロード
セル17から与えられる信号Ｑ₁₂の時間微分値ｄを求める
ことにより流量測定タンク９内の微粉炭の単位時間当た
りの増加量、換言すれば支管20内を気送される微粉炭の
流量を算出する。

一方、支管流量演算器21は支管流量計14の検出信号Ｑ₁₁
をも取り込み補正係数を算出する。これには第３図に示
す支管流量演算器と同様のロジックを用いる。

即ち第３図におけるＱ₁，Ｑ₂，Ｄに替えてＱ₁₁，Ｑ₁₂，
ｄを用いればよい。このようにして補正係数を求めた後
は切換え弁12，16を切り換えて粉粒体が羽口側へ送られ
るようにすればよく、支管流量計14の検出信号Ｑ₁₁を補
正係数を用いて補正することで実操業の際の主管流量を
求めることができる。なお流量測定タンク９内の粉粒体
量を求める方法としては上述の如きロードセル17を使用
する他に、流量測定タンク９内における粉粒体の容積の
増加量を検出する装置を用いることも可能である。この
ような構成を採る場合には、測定対象の粉粒体（上述の
例では微粉炭）の比重とその粒度に応じた占積率とを予
め求めておき、これらと流量測定タンク９内での容積増
加率の検出値とから粉粒体流量を求めることが可能であ
る。

〔効果〕

以上詳述した如く本考案に係る流量測定装置は、管20の
適宜位置にその一端を接続されたバイパス管15と、前記
管20内を気送される粉粒体を前記バイパス管15に導くた
めの切換え弁12,16と、前記バイパス管15の他端に接続
されたタンク９と、該タンク９内の粉粒体量を測定する
粉粒体量測定装置（ロードセル17）と、前記バイパス管
15よりも気送上流側に設けた流量計14と、該流量計14に
よる測定値と前記粉粒体量測定装置の測定値の微分値と
により流量計14の測定値の補正係数を求め、該補正係数
と前記流量計14の測定値とにより前記管20内を気送され
る粉粒体の流量を算出する演算器21とを備えたものであ
るので、予め前記補正係数を求めておき、これを実際の
測定時に流量計14の測定値に適用することで高精度の測
定が可能となる。

なお、前記実施例では、粉粒体として微粉炭を使用して
いるが、他の種々の粉体、粒体についても本発明が適用
可能であることは勿論である。

また、前記実施例では各支管それぞれに本案装置を備え
る構成、即ち各支管それぞれに切換え弁を介装し、それ
ぞれの流量測定タンクに粉粒体たる微粉炭を導いて流量
測定を行う構成としているが、支管数本に１本の割合で
本案装置を備える構成とすることも、また複数の支管か
らのバイパス管を１個の流量測定タンクに接続し、弁操
作にて各支管を切換えてそれぞれの流量測定を行う構成
も可能である。

【図面の簡単な説明】

図面は本考案の実施例を示すものであり、第１図は本案
装置の構成を示すブロック図、第２図は流量演算器によ
る補正計算の説明のための波形図、第３図は流量演算器
による補正計算の手順を示すフローチャート、第４図は
従来技術の説明図である。 2A，2B…切出しタンク（加圧タンク）、４…主管流量
計、６…高炉、7A，7B…ロードセル、９…流量測定タン
ク、10…主管、11…主管流量演算器、12,16…切換え
弁、14…支管流量計、15…バイパス管、17…ロードセ
ル、20…支管、21…支管流量演算器

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】管内を気送される粉粒体の流量測定装置に
おいて、前記管の適宜位置にその一端を接続されたバイパス管
と、前記管内を気送される粉粒体を前記バイパス管に導くた
めの切換え弁と、前記バイパス管の他端に接続されたタンクと、該タンク内の粉粒体量を測定する粉粒体量測定装置と、前記バイパス管よりも気送上流側に設けた流量計と、該流量計による測定値と前記粉粒体量測定装置の測定値
の微分値とにより流量計の測定値の補正係数を求め、該
補正係数と前記流量計の測定値とにより前記管内を気送
される粉粒体の流量を算出する演算器とを備えたことを特徴とする粉粒体の流量測定装置。
【請求項２】前記粉粒体量測定装置は、前記タンク内の
粉粒体重量を検出するための重量測定装置である実用新
案登録請求の範囲第１項記載の粉粒体の流量測定装置。
【請求項３】前記粉粒体量測定装置は、前記タンク内の
粉粒体容積を検出するための容積測定装置である実用新
案登録請求の範囲第１項記載の粉粒体の流量測定装置。