JPS6144777B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粉粒体処理装置に対して粉粒体を加圧
下で連続的に制御供給する方法に関するものであ
る。

粉粒体の供給機構は種々知られているが、重力
や機械力を利用するものに比べて流体圧や流動化
によるものでは、搬送距離を長くとることができ
ると共に、連続性や定量性においても優れた特長
を有している。又粉粒体の供給を受ける側が高圧
操業を行なう様なものでは、流体圧を利用する高
圧吹込みは不可欠の手段であるが、搬送距離が長
い場合は吹込みライン中での圧損を考慮に入れる
必要がある為、供給側の吹込圧はかなり高くな
る。本発明はこの様な高圧吹込みにおける粉粒体
の連続供給制御法全般を対象とするが、以下にお
いては、便宜上高炉への微粉炭吹込みをとりあげ
て代表的に説明する。

高炉操業燃料は永らく重油に頼つていたが、石
油情勢悪化環境の中で微粉炭の吹込み技術を確立
することが火急の要務とされている。しかるに高
炉内では生産性向上の為に相当の高圧操業が行な
われ、且つ吹込みラインが長い為に圧損も大き
い。従つて微粉炭吹込みに当つては微粉炭を加圧
下に供給しなければならないが、他方高炉の操業
は長期間に亘つて連続的に行なわねばならず、供
給の安定化及び制御の確実性が強く望まれる。

粉粒体を加圧下に連続供給する手段としては、
第１図及び第２図に示す方法が知られている。第
１図の方式は、複数個の加圧供給容器１（図では
２個）を並設し、夫々に常圧下で粉粒体を投入し
た上で加圧して待機せしめ、これらを交互に切替
えて連続圧送するものであり、一方の粉粒体が空
になれば再び常圧に戻して粉粒体を投入し、更に
加圧して待機せしめるものであるから、長期間に
亘る連続吹込みにも対処できる。尚図中のＡは粉
粒体投入ライン、Ｂは粉粒体の吹込みラインを
夫々示す。他方第２図では加圧供給容器１の下方
にガスを圧入し、該ガスに伴なわせて粉粒体を供
給する一方で、加圧補給容器２内に常圧下で粉粒
体を投入した後、徐々に昇圧し、加圧供給容器１
内の粉粒体が減少してきた時点で容器１，２を均
圧させると共に容器２内の粉粒体を容器１に補給
する装置であつて、この間容器１からの粉粒体排
出が途絶えることはなく、補給の完了後は再び容
器２内を常圧に戻して粉粒体を容器２内へ補充す
るので、長期間に亘る連続吹込みを行なうことが
できる。尚容器２から容器１への補給開始時点で
は容器２側を容器１側よりも若干高めの圧力にし
て、連通時の粉体落下を滑らかに開始させること
が推奨される。

第１図の方式では、加圧供給容器１内の粉粒体
を測定してその減少割合をみるだけで粉粒体の使
用先に対する供給重量制御を行なうことができる
とうえ利点があるのに対し、大きな加圧供給容器
１を２基以上並設する必要があり、又各容器毎に
供給重量制御ループ、並びに排圧・加圧系統の設
備が要求される等の欠点がある。一方第２図の方
式では比較的小型の加圧供給容器１と加圧補給容
器２の１組を設けるだけでよく、又前者１に粉粒
体の供給重量制御ループを設けるだけでよく、又
後者２には排圧・加圧系統を設けるだけでよいと
いう利点があり、設備面及びプロセス面において
優れている。しかし計測及び制御面から見ると、
容器１，２が上下に連結されている為、加圧供給
容器１内の粉粒体重量を計測するに当つて、補給
中及び補給停止中の各サイクル毎の重量変化に対
応した正しい制御を行なうことが困難であるとい
う難点がある。

本発明者等はこれらの事情を憂慮し種々検討の
結果、設備面及びプロセス面において優れている
第２図の方式に着目し、供給重量制御の高精度化
について研究を行なつた。即ち本発明は第２図に
示す様な方式を採用する場合における粉粒体の供
給重量を高精度に制御することのできる方法を確
立することを目的とするものである。

この様な目的を達成することに成功した本発明
とは、加圧供給容器の粉粒体重量変化及び加圧補
給容器の粉粒体重量変化を測定しておき、 (1) 粉粒体を加圧補給容器から加圧供給容器へ補
給している時間中は両容器内の粉粒体重量を合
算して粉粒体残留重量の測定値として検出し、 (2) 上記補給中を除く時間帯は加圧供給容器の粉
粒体重量を粉粒体残留重量の測定値として検出
し、 他方加圧供給容器の粉粒体取出口からの粉粒体
供給速度及び上記補給開始時点における両容器内
の粉粒体重量の和に基づいて粉粒体残留重量の時
間変化を設定し、上記測定値を該設定値と比較す
ることによつて粉粒体供給重量の制御を行なう点
に要旨を有するものである。

以下代表的な制御例図を中心にして本発明の構
成及び作用効果を説明するが、便宜上「加圧供給
容器」は「供給容器」、「加圧補給容器」は「補給
容器」、「粉粒体」は「粉体」と夫々短縮して説明
する。第３図は代表例図を示し、供給容器１及び
補給容器２は伸縮自在継手３によつて接続される
と共に、各容器１，２はロードセル４の様な荷重
検知機構を介して支持されているので、予め各容
器１，２の自重並びにバルブ等の付属機器重量等
が分かつておれば、ロードセル４にかかる荷重か
らそれらの既知重量を差し引けば容器内の粉体重
量を知ることができる。しかし供給容器１内は常
に加圧されており、可撓性継手３の断面積に相当
する圧力反力が、容器２に対しては上向きに、容
器１に対しては下向きに作用する。従つて容器２
側のロードセル４は実際の荷重よりも上記圧力反
力に相当する分だけ軽い値を示すことになり、実
際の荷重を知る為にはロードセル４の指示値に圧
力反力を加算しなければならない。又逆に容器１
側のロードセル４は実際の荷重よりも上記圧力反
力に相当する分だけ重い値を示すことになり、実
際の荷重を知る為にはロードセル４の指示値から
圧力反力を減算しなければならない。尚これらの
圧力反力はひずみ計１０によつて測定され、重量
計算部５，６に対して夫々（＋）側及び（−）側
に補正する様な指示が発せられる。上記は可撓性
継手３による圧力反力の補正であつたが、容器１
内の圧力荷重そのものも容器１に対しては重め
に、又容器２（容器１と連通して容器２から容器
１へ粉体を落下させるときの容器２）に対しては
容器１から容器２へ向かう圧力によつて軽めの測
定値を与えるので圧力計７，８によつて容器１内
の圧力を測定し、重量計算部５，６に対して夫々
（＋）側及び（−）側に補正する様な指示が発せ
られる。

こうして測定される粉体重量の値は、一般に電
圧信号に基づくものであるので、これを制御部へ
伝達するに当つては、電流信号に変換しておく。
従つて制御部に対しては、容器２から容器１への
補給中を含めて常時（但し後述の如く若干の例外
を設けることは自由である）粉体重量の電流信号
が伝達されているが、例に挙げている高炉の操業
全過程中における粉体供給総量については補給容
器２から供給容器１への補給を行なう都度、補給
容器２内の補給前重量をバツチ的に加算していけ
ば大筋において正確な値を得ることができる。

他方瞬時的な粉体供給重量（即ち平均吹込み重
量）については、次の様に分けて考える。即ち (1) 補給容器２から供給容器１中への粉体落下中
は補給容器２中の粉体重量と供給容器１の現存
粉体重量を合算する。この値は、供給容器１か
ら高炉への粉体供給が中断されるならば補給完
了迄の間変動しないが、現実には高炉への粉体
吹込みは継続させているので、供給容器１内の
重量は（補給を受ける量）−（高炉へ放出する
量）の減算で与えられる値しか増加しない為上
記合算値も経時的に見れば高炉へ吹込んだ分だ
け漸時減少する。

(2) 上記補給を行なつていない間は、供給容器１
内における粉体重量は高炉への粉体吹込みによ
り漸時減少する。

上述の如く(1)，(2)の場合に分けて粉体重量を連
続的に測定し、その測定値の減少傾向によつて瞬
時における粉体供給重量を求めることができる。
第４図はこれらの経緯を示すグラフで、今Ａ，Ｂ
を一括して説明すると、補給容器には一定量の粉
体が、補充されており、供給容器内の粉体重量が
減少した頃合を見計つて両容器の連通を行ない、
補給容器内の粉体を供給容器内へ補給する。該補
給によつて供給容器内の粉体量は増加するが、こ
の間ずつと、又それ以後も引続いて高炉への粉体
吹込みを行なうので、供給容器内の粉体は減少
し、更に補給を行なう必要がある。従つて空にな
つた補給容器には新しい粉体の補充を常圧下で行
ない、更に徐々に加圧して次回の補給に備える。
尚以下の説明では「補給」及び「補充」の各用語
を上述の意味で使い分けるものとする。こうして
第４図Ａ，Ｂの実線で示す如く供給容器及び補給
容器内の粉体重量は夫々山及び谷を有する様に一
定の勾配で変化するが、補給時のみ両容器内の粉
体重量を合算するやり方を採用すると、第４図Ｃ
の実線に示す様な激しい変化として検知される。
即ち供給容器内の粉体重量が第４図Ｃの下り勾配
実線に沿つて限界値まで低下した段階で補給を開
始したとすると、実際の供給容器内粉粒体重量は
第４図Ａに示す如き一定の上り勾配線に沿つて上
昇するのであるが、計算上の粉粒体残留重量は補
給の開始と共に供給容器内粉粒体重量と補給容器
内粉粒体重量の和として検知する様に切換えられ
るので、該切換えと同時に一気に［即ち第４図Ｃ
では垂直な線に沿つて］立上り最大の量まで高め
られることとなる。そしてその後は上記和（最大
の量）を出発点として供給の継続に伴う一定の下
り勾配傾向に沿つて粉粒体残留重量が減少してい
くのである。本発明ではこれを粉粒体残留重量測
定値の変化と称し、これによつて粉体の供給重量
制御が、以下更に説明する如く極めて容易に行な
われる様になつた。尚第４図Ａの破線は、供給容
器内の粉体がなんらかの事情によつて不安定な供
給状態にあることを示しており、実線で表わした
定常増減直線からはずれた変動が観測される。従
つて補給については全く不都合なく安定的に行な
われたとしても粉体残留重量の測定値としては第
４図Ｃに示す如く不定常な値が出てくるので、高
炉に対する粉体供給に異常の生じていることが分
かる。他方高炉においては異常供給によつて正常
操業の続行に支障を来たすことが予測されるの
で、これをただちに正常供給状態へ復帰させる必
要があり、本発明では以下述べる様な制御基準を
確立した。但し第４図のＫで示す区間は、補給の
初期であり、容器１，２間の粉体の補給状態が安
定しないことから粉体重量測定値に誤差が現われ
てくることが多い。従つてこの区間では測定値を
採用しないことが望ましく、又制御の実施につい
ても一時停止することが望まれる。

まず供給容器側における粉体残留重量の時間変
化を設定することについて説明する。高炉の操業
に当つては目標出銑率に合わせて操業条件が設定
されるので、該設定条件に適合すべき微粉炭の吹
込量も自ずから定められる。吹込量が定まると、
それに対応する様に供給容器内の微粉炭（以下粉
体という）が排出され供給先（高炉）へ供給され
ていく。従つてこの供給速度は容器内の粉体減少
速度に等しく、該減少速度は供給容器内における
粉体残留重量の時間函数（一般に下り勾配の一次
直線）で表わされる。そこで図例においては粉体
の吹込量をまず設定部１３に対して手動設定す
る。そして演算部１４で前述の時間函数を計算
し、供給重量制御ループを構成する制御部１５に
設定値として与える。他方制御部１５には重量検
知部１２によつて粉体を補給容器２から供給容器
１へ補給中は補給容器２の粉体重量測定値（計算
部５の出力値）と供給容器１の粉体重量測定値
（計算部６の出力値）との和（すなわち計算部１
１の出力値）を、又前記補給を行なつていないと
きは供給容器１の粉体重量測定値（計算部６の出
力値）のみをそれぞれ粉粒体残留重量測定値とし
て与える。制御部１５では予め投入されていた設
定値とこの粉粒体残留重量測定値との比較が行な
われてカスケード制御における上流側として作動
し、その制御信号を下流側の差圧制御ループにお
ける制御部１６に差圧設定値として伝達される。
制御部１６には、高炉１７の内圧と圧力計９で検
知される供給容器１の内圧との差圧が差圧検知計
１８を介し測定値として投入されており、下流側
として差圧制御の機能を発揮してバルブ１９を調
節している。

制御部１５では粉粒体残留重量の設定値と測定
値を比較し、測定値が設定値よりも大きいときに
は制御部１６の設定値を上げて搬出ガス送給量を
高める様にバルブ１９を調節して実積供給重量の
増加を図る。又、逆に測定値が設定値よりも小さ
いときには実積供給重量を低下させる為に制御部
１６の設定値を低下させる。即ち高炉と供給容器
との差圧と、粉体供給重量との間には一次函数的
な比例関係があるので、上記差圧を制御すれば粉
体供給重量の制御が可能となる。従つて上流の重
量制御１５と下流の差圧制御１６から成るカスケ
ード制御を組めば高精度の制御を行なうことがで
きる。

尚上記の各制御は補給容器から供給容器への補
給制御中にも行なうことが望まれるので、補給開
始段階における容器１及び２内の総重量をプリセ
ツトしておく必要があり、補給開始時点での容器
１及び２内の各粉体重量総和を、重量検知部１
１，１２経由で制御部２０にプリセツトし、演算
部１４に投入して全操業時間帯に亘る粉体残留重
量設定値を求める。第４図のＤは該設定値を時間
の函数で示したものであるが、この直線を第４図
Ｃに示される実測値（破線）と比較しつつ前述の
制御操作を行なう。第４図Ｅは制御成果の一例を
示すグラフで、設定値（実線）と制御中の実測値
（破線）は極めて接近したものとなつている。尚
前述の差圧制御ループは、高炉と供給容器の各内
圧差を求めて制御するものであつたが、高炉操業
が安定して高炉内圧の変動が実質的に無視できる
場合には、供給容器の内圧を直線インプツトして
制御する方式に変更してもよい。

上記で本発明の基本的実施態様を説明したが、
その他の態様並びに本発明の適用分野等について
補足説明を加える。

第３図では供給容器の下部に１つの取出口２１
のみを示しているが、例えば高炉の様に吹込口の
多い装置へ粉体を均等に配分して供給する場合は
多数の取出口を形成し、夫々に搬出ガスを吹込む
ことが推奨される。そして各取出口２１から搬出
ガスの一部と共に放出された粉体は、第３図に示
すミキシングテイー２２の部分で高炉への吹込ガ
ス（一般に空気）と合流し、高炉の各吹込口へ独
立的に、又は一定グループ単位で供給される。尚
搬出ガスとしては粉体が微粉炭の様に粉塵爆発を
起こし易いものである場合、N₂ガスや希ガス等
の不活性ガスが望まれる。尚この搬出ガスは補給
容器２の加圧用にも利用することができる。

ところで供給容器１及び補給容器２の加圧に当
つては、加圧による粉体の凝結を防止する意味も
あつて各容器の底部から吹込み、更に第５図及び
第６図（第５図の―線断面図）に略示する如
く各取出口２１等に対してバツフル２３を同心的
に配置すると共に搬出ガス吹込穴２４を周方向に
形成し、搬出ガスを吹込んで粉体に流動性を与
え、粉体を滑らかに落下放出させる様な工夫を払
つているが、差圧制御ループ（又は供給容器内圧
制御ループ）として、第７図に示す如く、供給容
器１の上部から直接加圧するルード或は上部から
直接排圧するルートを設けることも可能であり、
本発明に含まれる。尚第５，６図において２５は
取付板、２６はボルト穴を示す。

本発明は上記の如く構成されるので、以下要約
する様な効果を得ることができる。

(1) 高炉以外に、ボイラや各種キルン等への粉体
供給を円滑に行なうことができ、又粉体につい
ては微粉炭に限定されず、粗粉炭やペレツト状
のもの等にも適用することができる。

(2) 補給容器から供給容器への補給中であつて
も、供給容器からの粉体供給を高精度に制御す
ることができる。

(3) カスケード制御ループを用いる場合には、供
給容器内或は粉体供給先の圧力変化に起因する
粉体供給重量の変化を、粉体供給重量制御ルー
プの動作前に差圧制御ループ等によつて素早く
補償することができ、安定した制御が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は粉体供給を連続的に行なう装置の
概念図、第３図は本発明の制御例図、第４図は制
御のタイムスケジユールを示す図面、第５図は粉
体取出口の断面概略図、第６図は第５図の―
線断面図、第７図は供給容器の圧力調整を行なう
他の実施例図。 １……供給容器、２……補給容器、２５……補
充容器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 粉粒体を粉粒体処理装置へ連続的に供給し、
   該供給量を制御する方法であつて、粉粒体を加圧
   下に保持しつつ供給する加圧供給容器の下部に、
   粉粒体処理装置の吹込口へ粉粒体を供給する粉粒
   体取出口を設けると共に、粉粒体を加圧下に加圧
   供給容器へ補給する加圧補給容器を上記加圧供給
   容器の上部に接続し、加圧供給容器の各取出口に
   圧入される排出ガス体の一部に伴なわせて粉粒体
   を連続的に排出しつつ適時両容器を連通させて粉
   粒体を加圧補給容器から加圧供給容器へ補給する
   に当り、両容器内の各粉粒体重量変化を測定して
   おき、粉粒体の上記補給時間中は各容器内粉粒体
   重量の和をもつて、また該補給時間外は加圧供給
   容器内の粉粒体重量をもつて、夫々粉粒体残留重
   量の測定値として検出し、上記取出口からの粉粒
   体供給速度及び上記補給開始時点における両容器
   内の粉粒体重量測定値の和に基づいて粉粒体残留
   重量の時間変化を設定し、上記測定値を該設定値
   と比較することによつて粉粒体供給量を制御する
   ことを特徴とする粉粒体の連続供給制御法。 ２ 特許請求の範囲第１項において、粉粒体が微
   粉炭であると共に粉粒体処理装置が複数の羽口を
   有する高炉であり、加圧供給容器に設ける粉粒体
   取出口を上記羽口の個々又は特定グループ毎に対
   応する数とした粉粒体の連続供給制御法。 ３ 特許請求の範囲第１又は２項において、加圧
   供給容器及び加圧補給容器は伸縮自在継手によつ
   て接続すると共に夫々荷重検知機構を介して支持
   させ、各容器毎に測定される粉粒体重量は、加圧
   供給容器の圧力及び伸縮自在継手の変位によつて
   補正する粉粒体の連続供給制御法。 ４ 特許請求の範囲第１，２又は３項において、
   加圧供給容器の粉粒体取出口にガス体を供給する
   ラインに、搬出ガス制御ループを設けて該取出口
   からの粉粒体供給総重量を制御する粉粒体の連続
   供給制御法。 ５ 特許請求の範囲第４項において、搬出ガス制
   御ループは、測定された粉粒体重量に基づく上流
   側の重量制御ループと、加圧容器内を測定して制
   御する下流側の内圧制御ループとのカスケード制
   御ループとする粉粒体の連続供給制御法。 ６ 特許請求の範囲第４項において、搬出ガス制
   御ループは、測定された粉粒体重量に基づく上流
   側の重量制御ループと、粉粒体処理装置内圧と加
   圧供給容器内圧の差圧を測定して制御する下流側
   の差圧制御ループとのカスケード制御ループとす
   る粉粒体の連続供給制御法。 ７ 特許請求の範囲第４，５又は６項において、
   加圧補給容器から加圧供給容器への補給開始直後
   は、加圧供給容器内の重量測定値が落ちつく迄の
   間、上流側の重量制御ループによる制御動作を停
   止させる粉粒体の連続供給制御法。 ８ 特許請求の範囲第１〜７項のいずれかにおい
   て、加圧供給容器内の圧力制御を、容器上部への
   搬出ガス体の導入及び該上部からの搬出ガス体の
   排出によつて補助する粉粒体の連続供給制御法。 ９ 特許請求の範囲第１〜８項のいずれかにおい
   て、加圧供給容器の粉粒体取出口にバツフルを同
   心的に内蔵して粉粒体の排出を滑らかに行なわせ
   る粉粒体の連続供給制御法。 １０ 特許請求の範囲第１〜９項いずれかにおい
   て、加圧補給容器の上に常圧補充容器を配慮して
   加圧補給容器への粉粒体の補充を常圧下に行なう
   粉粒体の連続供給制御法。