JPS6017623A - 粉体供給量制御装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、例えばボイラにおける各バーナに対し、微粉
炭量を均一に供給することができる粉体供給量制御装置
に関する。

〔発明の背景〕

従来の微粉炭ボイラにおける微粉炭燃焼システムの一例
を第１図によって説明する。

粉砕機（図示せず）で所定の粒径に粉砕された微粉炭は
、まずホッパＩＡ、ＩＩ３に貯えられる。

ボイラ２が起動されるとホッパＬＡ、ＩＢに貯えられた
微粉炭はボイラ２から排出される排ガスの一部とエゼク
タ４Ａ、４Ｂによって混合される。

この排ガスのエゼクタ４Ａ、４Ｂに入る前に熱交換器３
で玲却されファン５でエゼクタ４Ａ、、４Ｂ丑で送られ
る。ボイラ２の排ガスが用いられる理由は温度が比較的
高い搬送媒体を用いることにょ給熱容量が高めやすいこ
と、酸素が１・１とんどない不活性なガスによる搬送の
ため、配・管の途中で微粉炭が燃焼してしまうことや、
配管の中へ火が戻るという逆火を防止できるためでおる
。排ガスと混合された微粉炭は配管６Ａ、６Ｂ内を移送
され、エゼクタ７Ａ、７Ｂで燃焼用空気８Ａ、８Ｂと更
に混合される。このエゼクタ７Ａ、７Ｂで混合された微
粉炭は配管９Ａ、９Ｂを通ってバ〜すＩＯＡ。

１０Ｂからボイラ２に噴出され、燃焼火炎を形成する。

ところで、微粉炭燃焼システムでは、石炭が窒素分を多
く含んでいるので、燃焼時に発生する窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）が公害問題となる。従って低ＮＯｘ燃焼対策が必要
となる。そこで、次に述べるような低ＮＯｘ燃焼システ
ムが用いられることが多い。これは、ボイラ２全体で排
ガス中のＮＱｘを低減させるシステムでをンる。−まず
、バーナ１０Ａは空気比（・燃：尭に必要な理論起６と
実際の空気量との比）を１．０以上とし、ボイラ２の熱
容Ｒ１を上げるのに主に用いられるバーナであり、従っ
て完全に燃焼するためＮＯＸの発生量が多くなるバーナ
である。次に、発生するＮＯｘを減らすことが必要とな
る。そこで、セ＜）バーナＩＯＡの火炎後流側にあるバ
ーナＩＯＢでは空気比が１．０以下の燃焼をさせる。す
なわち、不完全燃・焼火炎を形成することになる。不完
全燃焼火炎では、水素（、）１２）、−酸化炭素（ＣＯ
）や炭化水素化合物の他に、特に燃料が微粉炭の場合に
は石炭中の窒素分からアンモニア（Ｎｌ−１３）やシア
ン（ＨＣＮ　）等が発生している。また、不完全燃焼の
ために、燃えきらない石炭、所謂チャー等も存在してい
る。

これらの化合物は、還元性物質と言われる物質であり、
バーナＩＯＡで生成したＮＯＸを景元するものであり、
従って、低ＮＯｘ燃焼が可能となる。

ところが、バーナＩＯＢで生成された未燃分のうち、Ｃ
ＯやチャーがそのままＵト出されれば、これらもまた公
害問題となる。そこで、これらを排出しないよう再びこ
れらを燃やし、未燃分としての排出を防止する必要があ
る。このために、バーナＩＯＢの後流のボート１１から
は、それら未燃分の燃焼用に空気を噴出さ亡る。このこ
とによって、ボイラ２の炉内は１５００１：ｌ’以上に
なっているので未燃分には空気が供給されたので燃焼し
、未燃分の排出は防止される。従って、ボイラ２全体の
システムとして、煙道１３には低ＮＯＸ、低未燃分の排
ガスとして排出されることになる。

第１図に示した低ＮＯＸ、低未燃分の微粉炭の燃焼シス
テムでは、バーナＩＯＡ、ＩＯＢがそれぞれ、空気比が
１．０以上、１．０以下となるように燃焼するよう制御
することが非常に大切な課題となる。そのうち、燃焼用
空気量の制御は、気体の制御でちり比較的制御しやすい
対象である。ところが、燃料でおる微粉炭は固体であり
、供給量の制御が比較的離しい対象となっている。

また、バーナＩＯＡは一本のバーナではなく、何本かの
バーナが機能を果たすべく横方向に並んだ形となってい
る。その様子を第２図に示した。

すなわちバーナＩＱＡは単体ではな（、ｌ０ＡＩ。

１０Ａ２．１０Ａ３に示すバーナが誠方向に一列に亜ん
だバーナ群となっている訳でおる。そして、例えば微粉
炭と燃焼用空気８Ａとがエゼクタ７Ａで混合されて、一
本のエゼクタ７Ａから空気と混合された微粉炭が配管９
Ａ１，９Ａ２，９Ａ３に分岐されて、それぞれバーナ１
０Ａ、１．ｔｏＡ２゜１０Ａ３へ導かれることになる。

ここで、前述した如くバーナｌ０ＡＩ、１０人２．１０
Ａ３は同一のバーナ群と眸て考えられ、従って、同じ機
能上等しく果たす必要がある。そのためには配管９Ａ１
，９Ａ２，９Ａ３から供給される微粉炭及び空気量は同
一である必要がちる。すなわち、一本のエゼクタ７Ａか
ら、分岐される際に、等量ずつ分岐されることが必要と
なろうこの等長ずつ分岐されることが達成されないと、
同一バーナ群として同じ機能を等しく果たすことは出来
ず、従って、システム全体としての機能の低下となり、
低ＮＯＸ、低未燃分量の微粉炭の燃焼システムは不備と
なってしまう。

ところが、実際には配管９Ａ１，９Ａ２，９Ａ３の圧力
損失が等しくなるように調整した配管とすることによっ
て、それぞれの配管中へ供給される微粉炭量や空気が一
定となっていることにしておシ、正確に等しく供給され
ているか、否かの検出及びそれにともなう制御は行なわ
れていない。また、行なわれている場合でも、配管９Ａ
１，９Ａ２゜９Ａ３中の圧力が一定になるよう、それぞ
れの配管にバルブを取付けて調整しているものであシ、
全システム゛としての機能を発揮するに最も大切となる
、各々の配管中の微粉炭の供給量を検出しているもので
はなく、正確かつ精度の高い検出及び制御方法でない。

そのため、全システムの機能を充分に発揮出来るものと
はな抄にくい欠点がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点を改善しようとしてなされたもので、
複数の配管を通過する粉体の流量を自動的に同一になる
ように制御することにある。

〔発明の概要〕

即ち、本発明の特徴は、粉体を供給する複数の配管に夫
々設けられた粉体の供給量を制御する開閉弁と、この間
閉弁数例位置より下流に設けられ、粉体供給時夫々の配
管中の光透過を検出する検出装置と、この検出装置から
の出力によって各配管の光透過率を計算する計算装置と
、この計算装置から出力された各光透過率を比較する比
較器と、この比較器から出力された信号により各配管の
光透過率を一定となるように上記開閉弁の開度を制御す
る制御装置とから構成した粉体供給量制御装置にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明の実施例ケ図面によって説明する。

まず、第３図にその概要を示す。２０は光透過検出装置
であり、この光透過検出装置２０は照光部と受光部から
構成されている。即ち、照光部は光源２１、配管９に取
付けられた照光用レンズ２２から構成され、また受光部
は照光用レンズ２２と対向して配管９に取付けられた受
光集光用レンズ２３と、この受光集光用レンズ２３の焦
点距離位置に配置された受光素子２４とよシ構成されて
いる。２５は受光素子２４からの出力を増幅する増幅器
、３０は増幅器２５からの出力を透過率（Ｔ）として計
算する計算装置である。

さて、照光用レンズ２２の焦点距離位置に配置された光
＃２１から発せられた光は、照光用レンズ２２によって
、レンズ径と等しい光の幅を持つ平行光線として、配管
９中を配管９に対して垂直に横切り、受光集光用レンズ
２３によシ受光され、受光集光用レンズ２３の焦点距離
位置に配置された受光素子２４上へ集光される。ここで
、光源としては、配管９中を搬送された微粉炭１４が、
相当量流入通過している場合でも充分に配管９中を横切
って、受光集光し／ズ２３上へ届く光の強度を持つ光源
である必要がある。タングステンランプ、ハロゲンラン
プ等でも可能ではあるが、レーザー光を用いるのが有効
である。また、受光素子２４は、受光素子２４上に集光
された光の強度に対応して出力電力が変化するものであ
れば、何でもかまわない。例えば、ＣｄＳセル、フォト
アレイのようなもので良い。またＱ弱光まで検出を望む
場合には、フォト・マルを用いるのが良い。受光素子２
４からの出力は、増幅器２５によって増幅され、光透過
率の計算装置３０へと出力される。

光透過率の計算は次の手順による。まず、微粉炭供給配
管途中のバルブ１５を閉じて、光源２１から光を発し、
その際に受光した光の強度に対応した受光素子２４の出
力を増幅器２５で増幅し、その直を工０として計算装置
３０へ記憶する。次にバルブ１５を任意開就に開けて、
微粉炭１４を適当量搬送する。微粉炭１４４が配管９中
を通過するため、光はさえぎられ、従ってバルブ１５を
閉じていた場合よりも光の通過する鼠は減少する。よっ
て、受光素子２４からの出力電力も減少して来る。その
際の出力を増幅器２５で増幅し、その値を工として計ｔ
−Ｚ　ａ＝装３０へ記憶させる。そして、次式によって
透過率Ｔ〔％〕を計算する。Ｔ−Ｉ／ＩｏＸ１００この
値Ｔを透過率として、計算装置３０では出力することに
なる。すなわち、バルブ１５を閉じた状態での受光素子
２４の出力を増幅器２４で増幅した値をＩＯとして、計
算装置３０へ記憶をし、次いで、ｆＥ；（ａ、にバルブ
１５の開度を変えた場合についで、対応して透過率Ｔが
得られる訳である。その結果を第４図乃至第６図に示す
。第４図には、バルブ１５を閉じた場合の透過率Ｔと時
間の関係を示している。すなわち、配管９中を微粉炭１
４は通過していないため透過率Ｔは時間によって変化を
示さない。その時の透過率を１００％として出力させた
ものがこの図面でおる。出５図では、バルブ１５を任意
の開度で開け、微粉炭１４を配管９中へ流通させた場合
の透過率Ｔと時間の関係でちる。透過率Ｔは約６０％前
後となり、微粉炭１４による光の散乱が６Ｊ、受光素子
２４からの出力もゆれたものとなっている。従って、第
４図と第５図を比較してみると、微粉炭１４が配管９中
を通過したために、約４０％減光したことが分る。

第６図には、バルブ１５の開度と透過率Ｔとの関係を示
す。バルブ１５の開度が増すにつれて、配管９中を流通
する微粉炭量は増加する訳でちり、負の比例関係がイ８
らハた。第６図が本発明の基本的な考え方を現わしてい
る１結果である。本結果から、透過率Ｔを測定、制御す
ることでバルブ１５の開波を調整制御出来ることが分り
、即ら微粉炭］４の供給量：を調整制御出来る。

第７図に、第３図に基づいた光利用微粉炭供給量制御装
置の訛要を示す。微粉炭の供給管となる配管９Ａ１，９
Ａ２及び９Ａ、３は全て同一機能を果たすバーナ群へ害
かＪ’している配管であり、従って配管９Ａ１，９Ａ２
及び９Ａ３を流通する微粉炭ｔｉｋは等しくする必要が
ある。とのことについては既に第３図を用いて説明した
。この１或粉炭供給量を等しく保つためには、１ず、配
へ′中を流通する供給微粉炭量を検知する必決があり、
ここで第３図に示した基本概念を＋「−１いる。すなわ
ち、光源と照光用レンズとから侮成される照）０部、受
光集光用レンズと受光素子とから＋１り成される受光部
を備えた）を透過検出装置２０Ａ１．２０Ａ２゜２０Ａ
３を配管９Ａ１，９Ａ２，９．Ａ３の途中に、第３図に
示した基本概念を満足する工うに配置する。そして、微
粉炭を供給していない時の受光素子からの出力を光強度
としてｉｏ　’Ｋａｉ’ＪＩ装置１ｔ３０に記憶する。

なお、この時、例えば配管９Ａ１についての１．ｏｅＩ
＋ｏとして計算装置面３０に記憶する。同様に配置９Ａ
２についてＩＯ２％配管９Ａ３についてＩｏｓｋそれぞ
れ計Ｓ装置疏３０内に記憶する。次に、それぞれの配管
９Ａ１，９Ａ２，９Ａ３に具備した、微粉炭供給側倒１
バルブ１５Ａ１゜１５Ａ２，１５Ａ３を送画な開既に開
く、従って、それぞれの配管９Ａ１．９Ａ２，９Ａ３中
を適当量、微粉炭が流通を開始する。その時点での、そ
れぞｒしの配管９Ａ１，９Ａ２，９Ａ３の途中に具備さ
れた照元部及び受光部とから飼冬成される光透過検出装
置２０Ａ１．２ＯＡ２．２０Ａ３炉らの出力をそれぞれ
Ｉｔ　ｒ　ｆｚ　ＨＩＢ　とする。この出力と、予め微
粉炭を供給しない時点で、耐ｎ装置配３０内に記１意さ
れているＩＯＩ　＋　ＩＯ２＊　Ｉｏａの値を用いて、 Ｉｏ＋＝　Ｉｔ／　Ｉｏｔ　Ｘ　１００式にて、それぞ
れ’ｒｏｘ　ｔ　Ｔｏ２＋　Ｔｏｓを計算装置３０にて
計算する。そして、それぞれの値を、対応した配線回路
３１Ａ１，３１Ａ２，３１Ａ３によって比較器３２へと
出力する。ここでの対応は配管９Ａ１には配置線回路３
１Ａ１が対応している。

同様に９４２には３１Ａ２，９Ａ、３には３１Ａ３が対
応する。比較器３２では、まず、ＴＯＩ　＋　Ｔｅ２　
＋Ｔｏ３の大小関係を判定する。すなわち、今迄述べて
きた概念にしたがえばＴ。１　＝　’］、’０２　＝　
Ｔｅ３　とすることが、同一機能を果たすバーナ群への
配管９Ａ１゜９Ａ２及び９Ａ３中を流通する供給微粉炭
量を一定に保つことができる訳であり、従ってバーナ群
は同一機能を果すことが出来、第１図にて示した燃焼シ
ステムの効果が発揮出来る。大小関係を判定した結果、
その出力は、各バルブ１５Ａ１゜１５Ａ２，１５Ａ３の
開度を制菌する信号を出力する制御装置３３へ導かれる
。制御装置３３では比較器３２からの出力命令によって
、それぞれ対応するバルブ１５Ａ１．］、５Ａ２，１５
Ａ３の開度を任意に個整するような出力信−号を、バル
ブ開度駆動装置の付いた、各バルブ１５Ａ１，１５Ａ２
及び１５Ａ３へと出力する。そして、再び、この時点で
のＴｏ！＋　Ｔｅ３　＋　Ｔｏｌ　を計算装置１３０に
て計算し、この結果は比較器３２へ出力され、比較器３
２では、Ｔｏｔ　ｌ　Ｔｅ３及びＴｏｌの大小関係を比
較し、この結果によシ制御装置３３から、任意の命令を
任意のパルプへと出力されて、バルブの開度が適当に調
整される。この動作操作を、Ｔｏｌ−Ｔｏ２”Ｔｏｌと
なるまで繰返し行欧われる。Ｔ＋）１＝Ｔｏ２＝Ｔｏｓ
になり、その時点では微粉炭供給配管９Ａ１゜９Ａ２，
９Ａ３中を流通する微粉炭量は一定となる。従って、同
＝機能を果たすべきバーナ群は、初めて向−機能を果た
す。

次に、光透過検出装置２０Ａ１の照光部及び受光部の配
管９Ａ１への接続部について第８図に示す。照光用レン
ズ３４及び受光集光用レンズ（図示せず）配管内面には
、微粉炭のまもうを防ぐだめの保護用ガラス３５が配置
されている。また、保護用ガラス３５の面に微粉炭の付
着を防止するためのパージ気体を供給出来るような、パ
ージ気体投入口３６及び噴出口３７を具備したアタッチ
メント３８を、照光用レンズ３４及び保護用ガラス３５
を具備したアタッチメント３９が配置されている。なお
、流通気体は、配管中を流れている気体よりも高温の気
体とし、保護用レンズ３５上へ水分の露結を防止するっ
気体としては排ガスや空気等が良い。また、各アタッチ
メント３８゜３９は第８図に示す如く、配管９Ａ１から
の着脱が可能でアレ、保守点検が容易な構造である。

本実施例によれば、バーナから噴出する微粉炭の量が均
一になるので低ＮＯＸ、低未燃分量の微粉炭燃焼が行え
る。

〔発明の効果〕

本発明によれば、複数の配管を流れる粉体の流預：全自
動的に均一に調整することができ、しかも光を利用した
非接触の検知器なので、検知器自体の寿命が長く、長時
間に亙って安定した制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は微粉炭燃焼システムの一実施例を示す説明図、
第２図は第１図の同一機能を有するバーナ群へ微粉炭を
供給する説明図、第３図は本発明粉体供給量制御装置の
、配管中の光透過を検出する検出部分の骨子図、第４図
は第３図におけるパルプを閉じた場合の、微粉炭の透過
率と時間の関係を示す線図、第５図は第３図におけるバ
ルブを所定の開度間いた場合の、微粉炭の透過率と時間
の関係を示す線図、第６図はバルブの開度と透過率の関
係を示す線図、第７図は本発明の一実施例を示す微粉体
供給量制御装置の説明図、第８図は第７図の光透過を検
出するレンズ取付部分の拡大断面図である ９Ａ１〜９Ａ３・・・配管、１５Ａ１〜１５Ａ３・・・
パルプ、２０Ａ１〜２０Ａ３・・・光透過検出装置、２
１・・・光源、２２・・・照光用レンズ、２３・・・受
光集光用レンズ、２４・・・受光素子、３０・・・計算
装置、３２・・・比較器、３３・・・制御装置、３５・
・・保護用ガ′＄４図　′＄５図 第　４　４Ｄク バルブ°胴戻〔φ〕 第　８　図 第１頁の続き ■発　明　者　犬塚馨象 日立市幸町３丁目１番１号株式 ％式％ 日立市幸町３丁目１番１号株式 会社日立製作所日立研究所内 １

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、粉体を供給する複数の配管に夫々設けられた粉体の
   供給量を制御する開閉弁と、この開閉弁取付位置よシ下
   流に設けられ、粉体供給時夫々の配管中の光透過を検出
   する検出装置と、この検出装置からの出力によって各配
   管の光透過率を計算する計算装置と、この計算装置から
   出力された各光透過率を比較する比較器と、この比較器
   から出力された信号によシ各配管の光透過率を一定とな
   るように上記開閉弁の開度を制御する制御装置とから構
   成したことを特徴とする粉体供給量制御装置。 ２、粉体として微粉炭を用いたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の粉体供給量制御装置。 ３、光透過の検出装置は、光源と照光用レンズとからな
   る照光部と、受光集光用レンズと受光素子とからなる受
   光部と、前記受光素子からの出力を増幅して計算装置へ
   出力する増幅器とから構成したことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の粉体供給量制御装置。 ４、レンズが位置する部分の配管に取付けられて配管の
   一部を構成するガラスと、このガラスの近傍に設けられ
   、粉体と接するガラス面にガラスの洗浄流体を噴出する
   噴出口とより構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第３項記載の粉体供給量制銅１装責。