JPS60125306A - 粉粒体吹込みにおける吹込量制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明紘粉粒体処理装置に対する粉粒体の吹込みを適切
な状態に維持する方法に関し、詳細には粉粒体処理装置
側における負荷変動に敏速に対処して適切な吹込量への
変更を速やかに実行する為の制御方法に関するものであ
る。

本明細書に言う粉粒体処理装置としては、例えば高炉や
ボイラー等が挙げられ、これらの装置ではエネルギー事
情によシ石炭系の粉粒体燃料を使用することが多くなっ
てきた。その為粉粒体燃料の気流搬送並びに上記各装置
への吹込技術が各方面で検討され、装置面及び制御面に
おいて飛曜的な進展が見られる様になっているが、本発
明は特にその制御面の改良を主眼とするものである。

従来技術の問題点を例えば高炉の場合に即して説明する
と、高炉社巨大な化学反応装置と考えることができ、装
入原料の性状、原、料の降下状況、炉内面の性状等によ
って複雑な影響を受け炉内の化学反応状態も常に大きく
又は小さく変動している。一方との高炉には多数の羽口
が周方向に略定間隔を置いて形成され、前記粉粒体燃料
が熱風と共に導入されてレースウェイを形成しコークス
と接触して還元ガスを生成している。レースウェイの上
方には軟化融着しはじめた鉱石層がコークス層と共に降
下してきてお〕、前記還元ガスはコークス層の粒間をす
シ抜けて上昇していくが、上記の様な半密封状前である
為高炉内は常圧を越えるものとなっている。又近年に至
シ殊更高圧操業と称して高炉内を一層高圧に保持するこ
とが意図される様になっている。仁の様な高圧容器内に
粉粒体燃料を供給する手段としては、粉粒体燃料を気流
に乗せて搬送し該容器内に吹込む手段が採用されている
が、該容器の内部が高圧である為、上記吹込みに際して
は粉粒体燃料を高圧にして吹込む必要がある。又高圧吹
込みを行なうに当たっては、粉粒体燃料貯留容器自体も
高圧とし、該高圧貯留容器内に高圧のガスを吹込んで該
容器内の粉粒体燃料を加圧下に排出し、次いでこれを同
じく加圧下に搬送して高圧処理装置（今の場合は高炉）
の吹込ロヘ供給しなければならない。

即ち高炉等の高圧容器内へ粉粒体燃料を供給するに当た
っては、該粉粒体燃料の貯留部自体を高圧に保持してお
き、貯留部から高炉までを高圧配管で接続する必要があ
る。モして粉粒体燃料の供給量は高炉側の負荷変動に応
じて増減しなけれにならないが、粉粒体燃料の供給量は
、一義的に社貯留部の内圧と高炉の内圧との差によって
決定づけられる。従って粉粒体燃料における高炉操業に
あって杜、高炉側の負荷変動を検知すると共に上記差圧
の制御を行なうことになシ、従来はこの様な圧力制御法
が主流を占めていた。

ところが高炉の様な大型の粉粒体処理装置に粉粒体燃料
を供給する様な設備では、粉粒体燃料貯留部容器の容量
も極めて大きなものとなシ、該容器内の圧力制御を行な
うといってもこれを迅速に行なう仁とは必ずしも容易な
ことで線ない。又該容器内に圧入されるガスは粉塵爆発
を恐れて一般にイナートガスを用いているが、該容器内
の圧力制御に伴って大量のイナートガスを浪費すること
になシ、又相当量の動力を要し、生産コストを押上げる
要因ともなっている。

上記の様な状況は高炉操業の場合に限らず各種ボイラー
の操業においても遭遇することであシ、特に近年開発が
進められている多段式流動床ボイラーでは、各モジュー
ルボイラーへの粉粒体燃料供給量を制御することによっ
てボイラー側の負荷変動に対応する必要があシ、この制
御を迅速且つ経済的に遂行し得る技術の完成が待望され
ている。

本発明はこの様な状況を考慮して種々検討の結果完成さ
れたものであって、高炉やボイラー等の粉粒体処理装置
に粉粒体を吹込むに当たシ、粉粒体処理装置側の負荷変
動に対応する粉粒体供給量の増減を迅速に行なうことの
できる制御法の確立を目的とするものである。

即ち本発明における吹込量制御法と紘、粉粒体を加圧下
に保持する加圧容器から、該粉粒体を加圧排出ガス気流
に乗せて取出し、粉粒体吹込管内を流れる加圧搬送ガス
気流に合流させて粉粒体処理装置内へ吹込むことを要点
とする粉粒体吹込み方式の実施に当たシ、加圧搬送ガス
気流のガス流量を制御することによって粉粒体処理装置
への粉粒体吹込量を制御する点に要旨を有するものであ
る。

以下実施例を示す図面に基づいて本発明の構成と作用効
果を説明する。

第１図は本発明を粉粒体燃料の高炉吹込みに適用すると
きの実施例図で、高炉の場合性特に微粉炭の吹込みを行
カう。同じく微粉炭吹込みの系統図を示すもので本出願
人は既に特開昭５６−９９５２６号として開示したもの
を更に改良した実施例図である。微粉炭を加圧又は貯留
する加圧容器４の下部には、高炉５０羽口６数に対応す
る数（図では代表的に３個のみ例示）の微粉炭取出ロア
を形成する。尚現実の高炉では羽口数が３０〜５０にも
及び夫々に対応して数社口数を増加させることは設備管
理の面で類型な問題を生じるから、後述する吹込みツイ
ン長さ中油シ角度が近似して圧損が＃１＃丁同程度と思
われる羽口を１グループにまとめ、該グループ毎に１つ
の取出ロアを対応させるという手段で取出ロアの数を減
少させるとともできる。

加圧容器４内の圧力は、高炉５の内圧及び吹込みライン
で生じる圧損を考直してこれらに勝る圧力を設定すると
共に、取出ロアの内部にはバッフル８を同心的に配置す
る。そして矢印Ａからは容器４を加圧し且つ微粉炭を搬
出する為の排出ガスが供給され、バルブ９の後方で分岐
されて各取出ロアに圧入される。容器４内の微粉炭は圧
入された排出ガスの一部に伴なわれて排出され、矢印Ｃ
に沿ってミキシングティー１０に至る。他方矢印Ｂに沿
って搬送ガスが流れておシミキシングチイー１０におい
て排出ガス及び微粉炭と合流し羽口６に至る。

本装置における従来の微粉炭吹込量制御法を説明すると
、微粉炭吹込量は加圧容器４からの排出重量に等しいが
、該排出重量を左右する第１の因子は加圧容器４と高炉
５の内圧差であって、差圧が大きくなる＃１ど排出重量
も増大するという１次函数的な比例関係が存在する。従
って総吹込重量を設定された”範囲内において維持する
為には、まず上記差圧を一定に保つ様な制御ループを設
ける必要がある。例えば高炉５の検知内圧１１と加圧容
器４の検知内圧１２は差圧演算部１３にインプットされ
て差圧がめられ、更に差圧制御ループ１４に伝達される
。一方加圧容器４内の微粉炭重量がロードセル等の利用
によって刻々測定され、その減少割合実測値を減少割合
設定値と比較して修正する供給重量制御ループ１５に伝
達される。

そしてループ１５を上流側、ループ１４を下流側として
カスケード制御を行ないバルブ９の開度を調節して微粉
炭の総供給重量を制御する。

一方各羽口６に対する吹込みラインＬＩＩＬ！ＰＬ、に
は、ミキシングティー１０の手前にガス流量制御ループ
Ｃ，、Ｃ，、Ｃ，を設け、各ライン毎の圧損の大小を考
慮して各制御ループＣ８，・・・・・・毎に設定値を設
ける。これによル台羽口６に対して夫々適切に分配され
た微粉炭が供給される。尚２９は圧力検知計、３０は差
圧計を示し、ラインＬＩ、・・・・・・における硬管や
管詰シの有無を検出する為に設けられる。

前記公開公報で開示した技術では、ガス流量制御ループ
Ｃ１、・・・・・・におけるガス流量の設定を主として
作業員の手作業で行なえば良かったが、本発明では、新
たに３１で示す吹込量制御ループを付加し、高炉５側の
負荷変動への対応を、加圧容器４の圧力調節で行なうの
ではなく、各ラインＬ、。

・・・・・・の搬送ガス流量で行なおうとするものであ
る。

即ち前にも述べた様に、一般的な吹込量制御は加圧容器
４と高炉５の内圧差によって行なわれ、この方法性制御
可能範囲が広いという利点を有し、おだやかな吹込量変
更を行なう場合は極めて有効な手段であると言えるが、
圧力容器４の内圧を急激に且つ高精度に変動調節するこ
とができず、又逆に何らかの事情によって吹込圧力に変
動が生じた場合に前記差圧を一定に保持する方向への制
御応答性が悪いという欠点がある。

これに対し本発明では第２図に示す様な比例関係、即ち
前記差圧（ΔＰ）と微粉炭吹込量（Ｒ）との１次函数的
比例関係が、ラインＬ、ｌ・・・・・・内の搬送ガス流
量Ｆをパラメーターとして変化することを利用するもの
であシ、一般に搬送ガス流量がＦｒ　＞Ｆｔ　＞Ｆａで
あるとき、ΔＰ＝ｆ（Ｒ）で示される１次函数直線の勾
配が変化するという関係〔換言すれば同一差圧の下では
搬送ガス流量を増加（又は減少）させた時微粉炭吹込重
量が減少（又は増加）するという関係〕を利用すること
によって、各ラインＬ１　、・・・・・・毎に、或は全
ラインいっせいに、迅速で且つ高精度の吹込重量制御を
行なう。

本発明の吹込重量制御手段としては、第１図に示した様
に、台吹込ラインＬ１　、・・・・・・毎の流量制御ル
ープＣ８，・・・・・・に対して、夫々の設定値を上位
制御器に相当する吹込量制御ループ３１から与え、全ラ
インの設定値を全て一定の比率で変更する方法が一例と
して挙けられるが、第４図に示した様に各ラインの元圧
制御の設定値を上位制御器よシ与え、搬送ガスの元圧を
変更することによって流量の増減を行なっても良い。即
ち第４図は、第３図に示した多段式流動床ボイラーにお
ける単位流動床ボイラーへの吹込系統図であって、まず
第３図から説明すると、ＡＩ　”Ａ１０は粉粒体燃料加
圧保持容器（代表的にはＡｉ）、Ｂ、〜ＢＩＪは単位燃
焼ボイラー（代表的には燃焼ゾーンＢｉ）であシ、これ
らは１対１の関係で設備され、粉粒体燃料供給ラインＬ
、〜Ｌ１゜〔代表的にはＬｉ（一般に各Ｌｉとも複数本
の供給ラインよシ成る。）〕によって連結されている。

そして加圧保持容器Ｍは第１図の加圧容器４に相当し、
燃焼ゾーンＢｉ杜高炉５に相当するから、同−乃至同効
機能部には極力同一符号を付して表現している。この様
な多段式流動床ボイラーでは、Ｂ、　％Ｂ、。の全部稼
動で１００−運転、半分稼動で５０俤運転、半分稼動で
そのうち１つを５割燃焼にすれば４５チ運転になる等と
いった風に全体の燃焼制御が行なわれるが、個々の燃焼
ゾーンＢｌについての燃焼制御を行なおうとすれば、第
１図の高炉で述べた様な差圧制御が必要となシ、例えば
加圧容器Ａｉ内の圧力を圧力計１９で測定して同容器Ａ
ｉ内の圧力を調整したシ、差圧制御ルーズ２０の指示に
よってバルブ９の開度を調整するが、やはシ前述の如く
急激な変動を行なうことができないという欠点がある。

その為第４図に示す如くライン／、１・・・・・・の合
流前（本流し）にバルブ２１．圧力検出部２２を設けて
２３の圧力制御ループに連結し、更にその上位に吹込量
制御ループ２４を配置して本流りの搬送ガス圧を変更す
ることによシ搬送ガス流量の制御を行なうという構成を
採用し、迅速で且つ高精度の吹込重量制御を行なう様に
している。即ち例えば本流内の搬送ガス流量が多くなる
と各ラインｌＩ内の圧損が高まって差圧が小さい方向に
移行し、それによって吹込重量が減少し、又逆に本流内
の搬送ガス流量が少なくなると各２インｌＩ内の圧損が
少なくなって差圧が大きくなる方向に移行し、それによ
って吹込重量が増大する。尚図例のバルブ１．２．３は
、いずれも予め手動によって開度を設定しておくものと
し、ライン右　、・川・・には夫々流量計１６．１７．
１８を設けておく。

本発明の構成は以上の通シであシ、加圧搬送ガス流量を
調節することによって、吹込重量を迅速且つ高精度に制
御する様にしたので、制御範囲自体岐それｌ’ｔど大き
くとれないが、応答性の良いととを利用すれば安定運転
時の負荷側変動に対しては主体的に対応し、外乱の少な
い運転の確保に資するととができる。尚広い範囲に亘る
吹込重量の変動に″は加圧容器側０圧力調整に１′？対
　１；Ｉ。

応すれば良い。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を高炉操業に適用するときのシステム図
、第２図はガス流量をパラメーターとしたときの吹込重
量と差圧の関係を示すグラフ、第３図は多段流動床式ボ
イラーの概念図、第４図は単位燃焼ゾーンに本発明を適
用したときのシステム図を示す。 ４・・・加圧容器　５・・・高炉 １０・・・ミキシングティー 出願人　株式会社神戸製鋼所

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粉粒体を加圧下に保持する加圧容器から、該粉粒体を加
   圧排出ガス気流に乗せて取出し、粉粒体吹込管内を流れ
   る加圧搬送ガス気流に合流させて粉粒体処理装置内へ吹
   込む粉粒体吹込みにおいて、加圧搬送ガス気流のガス流
   量を制御することによって粉粒体処理装置への粉粒体吹
   込量を制御することを特徴とする粉粒体吹込みにおける
   吹込量制御方法。