JPS62167130A - 粉粒体の貯蔵装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は穀物、木材チップ、燃焼灰、微粉炭なとの粉粒
体を貯蔵するホッパ、バンカ、ビン・サイロ等の貯蔵装
置に係り、特に貯蔵装置内の状態を計測して粉粒体を最
適状態に維持する粉粒体の貯蔵装置に関するものである
。

〔従来の技術〕

以下、粉粒体の貯蔵装置として、コールバンカを例に説
明する。

近年、我が国においては重油供給量のひっ迫から、石油
依存度の是正を計るために、従来の重油専焼から微粉炭
専焼へと燃料を変換しつつあり、特に事業用ボイラにお
いては微粉炭専焼の大容量火力発電所が建設されている
。

ところが、微粉炭燃料は石油燃料、ガス燃料に比べて燃
焼性が悪いので排ガス中に含まれるＮＯｘ及び未燃分が
発生しやすく、特にＮＯｘの低減対策のために火炎の分
割、排ガスの再循環、二段燃焼及び炉内脱硝などを採用
して緩慢な燃焼を行なわせてＮＯｘを低減することが行
なわれている。

そしてこの微粉炭専焼火力においては、ボイラ負荷が常
に全負荷で運転されるものは少なく、ボイラ負荷を７５
チ負荷、５０％負荷、２５チ負荷へと負荷を上げ、下げ
して運転したり、運転を停止するなど′、いわゆる毎日
起動停止（ＤａｉｌｙＳｔａｒｔ　　５ｔｏｐ以下単に
ＤＳＢという）運転や週末起動停止（Ｗｅｅｋｌｙ　　
５ｔａｒｔ　　５ｔｏｐ以下単にＷＳ８という）運転を
行なって中間負荷を担う火力発電プラントへと移行しつ
つある。

これは最近の電力需要の特徴として、原子力発電の伸び
と共に、原子力発電による電力の安定供給ができ、しか
も負荷の最大、最小差も増大したことから、原子力発電
をベースロード用に用い、Ｄ８８運転やＷＳＳ運転を行
なうことができる火力発電を中間負荷用に用いることが
できるからである。

一方、微粉炭専焼ボイラの石炭中には灰分と可燃分が含
まれており、可燃分は一般的に揮発分と固定炭素に分け
られ、この固定炭素と揮発分の比を燃料比と呼び、燃料
比が２以下の揮発分の多い低燃料化炭はど燃焼性がよく
、一方燃料比が２以上の揮発分の少ない高燃料比炭はど
燃焼性が悪いとされている。

他方、エネルギー源の枯渇等から燃料比が２以上の高燃
料比炭、例えば大同炭、リートスプールート炭、ウィツ
トバンク炭、プレアソール炭、バーゴ炭、スクンカ炭、
ジャーマンクリーク炭、南ヤクートＳＳ炭、スモーキリ
バー炭などの海外炭をボイラ用燃料として利用せざるを
得なくなつ１こ。

この様にＤＳＳ運転やＷＳＳ運転を行なうために、石灰
を微粉炭に粉砕して一時的に微粉炭をビンに貯蔵し、負
荷の上昇に伴ってビン内の微粉炭を燃焼させて急速起動
を行なうビンシステムが検討されつつある。

第６図はボイラの給炭系統図である。

貯炭場１よりベルトコンベア２で運ばれた石炭（粉粒体
）３ｃｔ、一旦コールバンカ（ホッパ）４に貯蔵され、
フィーダ５及び計量機６を通り、ミル７へ送られ微粉炭
に粉砕され、ミル７からボイラ８へは微粉炭搬送用主管
９より枝管１０へ分配されて、微粉炭バーナ１１へ供給
されて火炉１２内で燃焼する。

そして、ミル７へ送られる石炭３はフィーダ５及び計量
機６でその供給量１重量が計測され、ボイラ８の蒸気温
度およびガス温度によりボイラ８全体のおおまかな給炭
量が制御される。

この様なコールバンカ（ホッパ）４ｅ”！、ミル７一台
に対して一台配置され、微粉炭専焼ボイラｌには４台か
ら８台のミル７とコールバンカ（。ホッパ）４が配置さ
れている。

コールバンカ（ホッパ）４は第７図に示スヨウに傾斜角
度６５〜７５度のホッパ一部１３と、ホッパ一部１３の
下方に伸びた５００〜Ｌ０００ｍｍの直径をもつダウン
スパウ）１４およびホッパ一部１３の上方に伸びたスリ
ーブ１５から構成され、コンベア２からの石炭（粉粒体
）３はコールバンカ（ホッパ）４の上部から供給される
。

第８図（ａ）　、　（ｂｌ　、　（ｃｌはコールバンカ
（ホッパ）４内の炭層の挙動を示す説明図である。

コールバンカ（ホッパ）４内へ第８１９１ａ）に示す様
に供給された石炭（粉粒体）３は、ミル７の負荷率と運
転時間によって第８図（ｂ）、第８図ｆｃ）に示す挙動
をしながらコールバンカ（ホッパ）４内の石炭（粉粒体
）３は消費される。

そして、従来のコールバンカ（ホッパ）４内の石炭（粉
粒体）保有量は、第７図に示す様にコールバンカ（ホッ
パ）４の一方はサポート部１６とサポート梁１７間をビ
ン１８により支持し、他方はサポート部１６とサポート
梁１７間に歪計１９を配置し、歪°計１９の原理を利用
してコールノ（ンカ（ホッパ）４内の石炭（粉粒体）保
有量を推定していた。

また、コールバンカ（ホッパ）４内のレベル計測や、重
量計測には第９図、第１０図のものが用いられていた。

第９図に示す様にホッパ４内に重錘式レベル計２０のお
もりをホッパ４の上部より吊り下げて粉粒体３におもり
が接して止った位置で計測し、見掛比重の少のものは粉
粒体３内におもりがもぐるためおもりを相当数取付けな
いと全体のレベルを計測することができずホッパ４内の
ブリッジ等は検出できない。

また、第１０図に示す静電容量式レベル計２１によるレ
ベル計測し粉粒体３の有、無によって静電容量に差がで
きてレベルを知る方法であるが、ホッパ４内へ挿入した
プローブに粉粒体３が付着することによって、粉粒体３
が無い状態でも有るが如き誤検出をする、又粉粒体３の
誘電率変化によっても誤検出をする。

一方、粉粒体３のｉｔ計測は第９図に示す様に。

ロードセル２２等を用い粉粒体３の貯蔵重量を計測し、
貯蔵重量を管理する方法であるが見掛比重が一定ならば
レベルも算出する事ができる。

しかしながら見掛比重の変化等に対応した重量管理はむ
ずかしい。

また、ホッパ４内のブリッジを破壊するためのブリッジ
破壊機は第９図、第１０図に示す様く攪拌機２３．バイ
ブレータ２４があるが、これらの攪拌機２３．バイブレ
ータ２４は常時著しくは間歇的に作動させており、粉粒
体３をホッパ４内で締めすぎる構成であった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この様に従来のホッパ、バンカ、サイロ等の粉粒体の貯
蔵装置においては、大略下記の問題点をかかえている。

（１１ホッパ４内で粉粒体３のブリッジが形成され（２
）　　上記ブリッジの形成を破壊するために破壊機２３
．２４を作動させすぎると粉粒体３による詰りか発生す
る。（俗にしまった状態、以下重装充填と称す） 上記の（１）、　（２）の問題点は粉粒体３の性状（粒
度分布、見掛比重、吸湿性、付着力等々）の変化又、ホ
ッパ４内における粉粒体３の経時的変化即ち、重装充填
及び粉粒体３の吸湿等又粉粒体３の粉体圧によってホッ
パ一部１３の下部での締りすぎ等の問題がある。

本発明は、前述した従来技術の欠点を解消し、ホッパ内
の粉粒体の状態を常時計測して排出し易い状態にし、且
つ充填密度を高く保持できる粉粒体の貯蔵装置を提供す
ることを目的とするにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は、貯蔵装置の高さ方向に短波長を発信する
送信器と受信器を複数段設け、各段の受信レベルの偏差
によって供給、排出の少くとも一方を制御する制御袋ｆ
ｌ！によって構成したものである。

〔作用〕

この様に各段の発信器と受信器の受信レベルの偏差によ
り粉粒体の貯蔵状態、充填密度、粉粒体の有、無を制御
装置で求め、供給、排出機、排出調節機、ブリッジ破壊
機等を操作する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る粉粒体の貯蔵装置を示す
概略構成図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３図
は他の実施例を示した断面図、第４図［ａｌ、　ｆｂ）
、　［ｃ）、　ｌｄＬ　（ｅｌｔｚ＊ツバ内の受信レベ
ルを、第４図げ）はホッパ内の貯蔵状態を、第４図１ｇ
）は制御をそれぞれ説明する図、第５図はホッパ内の充
填密度を、第５図［ｄｌはホッパ内の貯蔵状態を。

第５図１ｅ）は制御をそれぞれ説明する図である。

第１図から第５図において、２はベルトコンベア、３＋
ｘ粉粒体、４はホッパ、５はフィーダ、１３はホッパ一
部、１４はダウンスパウト、１５はスリーブで従来のも
のと同一のものを示す。

２５は発信器２５ａ、可変減衰器２５ｂ、送信アンテナ
２５ｃからなる送信器、２６は受信アンテナ２６ａ、検
波器２６ｂからなる受信器、２７はホッパ４の高さ方向
に設けた送信器２５．受信器２６の取付座、２８は供給
流量計、２９は排出流量計、３０は排出調節機、３１は
制御装置、３２は受信器２６からの受信信号３３をアナ
ログからデジタルに変換し、このデジタル信号を一時記
憶するメモリーで構成された入力装置、３４は測定デー
タメモリ、３５は条件設定器、３６は表示器、３７は警
報器、３８は演算器、３９は制御信号変換器、４０は仕
切板、４１は受信レベルである。

第１図の構造においてホッパ４の高さ方向には取付座２
７を複数段設は各々対向した同一平面上にも取付座２７
が設げられている。この取付座２７には発振器２５ａ、
可変減衰器２５ｂ、送信アンテナ２５Ｃからなる送信器
２５と、受信アンテナ２６ａ、検波器２６ｂからなる受
信器２６を取付け、ホッパ４内の粉粒体３の状態を送信
器２５、受信器２６によって検知するように取付座２７
は必要に応じて設ける。

そして、送信器２５．受信器２６によりセンサ部を構成
する。次にセンサ部からの受信信号３３をアナログから
デジタルに変換し、このデジタル信号を一時記憶するメ
モリーで構成された入力装置３３と、測定データ、比較
・判定・制ｇＩＪ量等の演算プログラム、比較書判定基
準値等を記憶しておく測定データメモリ３４と、プログ
ラム、基準値等を任意に変更する為の条件設定器３５と
、貯留物、操作機器状態を表示する表示器３６と、比較
・判定結果が異常状態時にアラームを出す警報器３７と
、演算された制御量を制御用信号に変換し、操作機器に
出力する制御用信号変換器３９により制御量［３１が構
成されている。第２図には送信器２５と受信器２６の平
面配置を示し、第３図はホッパ４内にブリッジ防止用の
仕切板４０を設けた場合の送信器２５と受信器２６の取
付は状態を示しマイクロ波（短波長）が金属に反射する
ことを応用した例である。

第４図［ａ）、　ｆｂＬ　（ｃ）、　（ｄＬ　ｆｅ）を
用いてホッパ４内の粉粒体３の貯蔵状態を説明するが、
第４図（ａｌのホッパ４内の斜線は粉粒体３の貯蔵量を
示し、説明の都合上その貯蔵量によって第４図の左から
右ヘホツパ４■からホッパ４■と呼ぶ。

そして、送信器２５と受信器２６がホッパ４の高さ方向
に４段設けられ、これを上から下へ０段。

■段、Ω段、（Ｉ３段と呼び、各段の受信レベル４１を
第４図ｆｂｌ　−（ｃｌ　＊　［ｄ）　１ｆｅ）に示す
。また第４図げ）はホッパ４内の貯蔵状態を示し、第４
図ｆｇ）は運転制御を示す。

第４図のホッパ４■の０段においては粉粒体３が貯蔵さ
れていないので受信レベル４１は第４図［ｂ）に示す様
に高（受信レベル４１は邪魔物がない為第４図［ｂ）に
示す様く減衰されない。

ホッパ４■の０段では粉粒体３が貯蔵されているがホッ
パ４の上部に近い為充填密度が吐くホッパ４■の０段に
比べ、減衰１１は第４図ｔｃ＞に示す様に少なく受信レ
ベル４１はやや高い。

ホッパ４■の０段ではホッパ４のホッパ一部１３（底部
）近傍の為ホッパ４■の［Ｆ］段に比べ。

第４図（ｄｉに示す様に減衰量が多く受信レベル４１は
ホッパ４ｅＤの中で一番低い。

ホッパ４■の［Ｆ］段では排出状態を監視し、第４図ｔ
ｅｌで示す様に設定排出量により適度な密度で排出され
ている状態の受信レベル４１を示す。

従って、第４図＋ａ＋におゆるホッパ４■を正常状態と
し第１図の制御装置３１内の測定データメモリー３４に
記憶させて置く。以下ホッパ４＠からホッパ４■につい
て説明する。第４図ｔａ＋におけるホッパ４＠では粉粒
体３の付着等がなくて流動状態が良く（サラサラ状態）
、粉粒体３粒度分布が小粒径のものが多い時に起り易い
現象（ホッパ４内から排水されすぎ）で、第１図の排出
調節機３０内の間隙をぬって流れ出すような状態を示す
即ちホッパ４＠の０段の受信レベル４１＆工第４図ｆｃ
Ｉ　Ｋ示す様にホッパ４■の０段よりも高くホッパ４＠
の［Ｆ］段の受信レベル４１は第４図ｔｅｌに示す様に
ホッパ４■の［Ｆ］段の受信レベル４１よりも低い（流
出量が多く排出部の密度が濃い）、従って第４図のホッ
パ４＠において１工第１図の制御装置３１で比較判定し
、排出調節機３０へ排出量を減少させる様に制御するか
、又粉粒体３の供給側（ベルトコンベア２）へ粉粒体３
を増加させる様に制御する。

第４図（ａ）に示すホッパ４のはホッパ４　＠　ト＋ｓ
　逆にホッパ４内での粉粒体３の付着が多く又充填密度
が高い場合で、ホッパ４のの排出口にブリッジ現象が発
生した状態を示す。

従って、ホッパ４Ｏの０段では第４図ｔｂ）に示す様に
、受信レベル４１は減衰し、ホッパ■、＠の０段よりも
低い。

一方、ホッパ４Ｌ８の０段の受信レベル４１は第４図ｔ
ｃ）に示す如く正常で、ホッパ４のの０段はブリッジに
より空洞が生じ充填密度が著しく低下し、受信レベル４
１は第４図＋ｄ）に示す様にホッパ４■。

＠の０段よりも高くなる、また、ホッパ４Ｏの０段の受
信レベル４１は空洞の太ぎさに比例して高くなる。従っ
て第４図（ａｌのホッパ４０において９工制御装置３１
で比較判定し第９．１０図に示す攪拌機２３．バイブレ
ータ２４などのブリッジ破壊（表を作動させ、設定時間
内に回復しなければ警報器３７から警報を発する。

第４図＋ａ＋のホッパ４＠においては排出は安定してい
るが、供給側（ベルトコンベア２）に問題があるような
ケースの場合で供給側（ベルトコンベア２）の機械的故
障はなく、供給量が減ってる場合である。

従って、ホッパ４■の■、■段の受信レベル４１は第４
図１ｂ）ｔ　Ｉｃ）Ｋ示す如く、ホッパ４■、■。

θよりも高くなる。

よって、制御装置３１より供給、排出量バランスを取る
指令を出力すると共に他の要因によるトラブルかどうか
運転員に調査を換起する為に粉粒体３の補充予告を表示
器３６に表示する。

第４図（ａｔのホッパ４■は何らかのトラブルで粉粒体
３の供給が激減したか、又ホッパ４■を空にする場合等
で空予告を制御装置３１内の表示器３６に表示すると共
に、排出物受取側へ排出完了作業準備の指令を出す。

第４図ｆａｔのホッパ４θはホッパ４θ内が空となった
状態で空若しくは排出完了を制御装置３１内の表示器３
６に出すと共に排出調節機３０に停止指令を出す。又排
出物受取側へ排出完了を出力する。

第４図ｆａ）のホッパ４■は供給過多による現象を示す
もので第４図＋ｂ）、　Ｉｃ）に示す様に■、■段の受
信レベル４１が低下する。従って、制御装置３１で比較
判定し、供給量の減少指令を出すか、又０段受信レベル
４１が極端に下って来た場合は排出量を増す指令を出し
て供給・排出バランスを散り回復しなければ警報器３７
から警報を出すと共に供給（ベルトコンベア２）・排出
調節機３０を停止する為他の制御装置へトリップ信号を
出す。

この様に粉粒体３の性状により運転員の判断により適当
ならば制御装置１３１内の条件設定器３５により正常と
して登録し、上記比較判定基準とすることが可能である
。また、自動的にレベル、供給量、排出量がバランスす
ればその状態を正常とし、状態維持基準とする学習機能
を持たせる様プログラムしておけばなお好都合である。

又、取扱い粉粒体３の性状及びホッパ４等の大きさによ
ってマイクロ波の透過距離等によって減衰量が変わるの
で各々の測定に最適な強さにする為第１因に示す様に可
変減衰器２５ｂを設けてもよい。

第５図［ａ）、　Ｉｂ）＃　＋Ｃ）を用いてホッパ４内
の粉粒体３の充填密度について説明するが、説明の都合
上第５図（ａｌの左から右へホッパ４■、４■、４■と
し、送信器２５．受信器２６をホッパ４の上から下へ■
段、Ｏ段とする。

ホッパ４内の充填密度を最適に維持する即ち、排出時の
流動性と充填密度を高くする（ホッパ４の容量が少くて
済む）事は予備しているが以下に述べる方法で可能とな
る。

第５図［ａｌに示すホッパ４■からホッパ４■において
夫々充填密度がホッパ４■ハ正常、ホッパ４■は高い（
重装充填）、ホッパ４■は低い（軽装充填）状態を示す
。

第４図（ｂｌに示す如く０段のマイクロ波の受信レベル
４１はホッパ４■、４■、４■のｊ順に高くなる、これ
は粉粒体３によって生ずる空隙の大、小によって生ずる
もので、即ち粉粒体３０個々の粒子によって除々にマイ
クロ波が減衰される程度の差である。従って粉粒体３の
性状によって充填密度は異るぺぎで、単に受信レベル４
１９重量の入で判定すべきものでない。従って粉粒体３
の性状に最適な充填密度を■、■段のマイクロ波の受信
レベル４１により設定しホッパ４■に示す重装充填ホッ
パ４■に示す軽装充填にならぬ様第１図に示す制御装置
１１Ｆ３１により、第５図［ｅｌに示す様に運転維持さ
せるものである。

しかしながら粉粒体３の性状は粉粒体３の製造プロセス
、原料によって変化を伴うものでホッパ４■、■の現象
がま〜生じる。それらの状態に対応して、第１図制御装
置３１内で比較判定し、供給量の増減、排出量の増減又
第９．１０図のバイブレータ２４等を作動させ安定化を
計ると共に実施例で前述した如く供給、排出、レベルの
バランスによる運転員の条件設定、学習機能による自動
条件設定により容易に行える。

更に第９．１０図のロードセル２２等からの入力信号に
より上述に併せ重量管理も可能となり、より安全性、信
頼性を高めろことが可能である。

〔発明の効果〕

ホッパ内の粉粒体の状態表示をすると共に粉粒体の性状
によって自動的に正常値を変更し、常に安定して貯蔵す
ることができ、ブリッジ現象、充填しすぎ等が防止でき
且つ、粉粒体の性状変化に対応して貯蔵状態を最適（流
動し易く、充填密度を高く）に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図９工本発明の実施例に係る粉粒体の貯蔵装置を示
す概略構成図、第２図は第１図の■−■線断面図、第３
因は他の実施例を示す断面図、第４図１ａ）＝　１ｂ）
ｅ　ｔｃ）−ｔｄ）　＊　Ｉｅ）−げ）、　ＩｇＨＸホ
ッパ内の貯蔵状態を示すもので、ｆｂｌ　＝　ｆｃ）　
ｔ　Ｉｄｌ　＊　ｉｅｌは受信レベル、第４図［ｆ＋は
運転状態、第４図（ｇｌは制御個所をそれぞれ説明する
図、第５図ｆａｔ、　［ｂｌ、　（ｃｌ、　Ｉｄｌ、　
ｔｅｌ＋ｚ＊ツバ内の充填密度を示すもので、第５図１
）））、　［ＣＤ！受信レベル、第５図ｆｄｌは運転状
態、第５図［ｅ）は制御個所をそれぞれ説明する図、第
７図は従来のホッパの監視装置を示す概略図、第８図［
ａ）　、　［ｂｌ　、　［ｃ）は粉粒体の変化を示す図
、第９図および第１Ｏ図は従来の粉粒体を貯蔵する貯蔵
装置の断面図である。 ３・・・・・・粉粒体、４・・・・・・ホッパ、２５・
・・・・・送信器、２６・・・・・・受信器、３１・・
・・・・制御装置、４１・・・・・・受信レベル。 ４二　　　　　　、 代　理　人　弁理士　武　顕欠部Ｘ１、　　′第１図 第４図 パ４１ ｃｄ”　　ル２．４；、、　Ｌｏｏ２０．２１＝＝　　
斗　１＝＝二　ｌＩｍ二　Ｌ＝段 会　　　　　　　　　釈 縦 具 ！ 第５図 第６図 第７図 第９図 手続補正書動劫 昭和６１年　４月２１日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 粉粒体を一時的に貯蔵する粉粒体の貯蔵装置において、
   前記貯蔵装置の高さ方向に短波長を発信する送信器と受
   信器を複数段設け、各段の受信レベルの偏差によつて供
   給、排出の少なくとも一方を制御する制御装置によつて
   構成したことを特徴とする粉粒体の貯蔵装置。