JPS62182638A

JPS62182638A - 輸送管中の微粉体の粒径測定装置

Info

Publication number: JPS62182638A
Application number: JP61024734A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Masuko; 益子　庄一; Tsuneo Narita; 成田　恒雄; Masabumi Kitayama; 正文北山; Mamoru Moriya; 森谷　護; Masamichi Mishima; 三島　正道
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1987-08-11

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）本発明は管路中を通過している微粉粒体群に対する粒径
分布を測定する装置に係り、特に固体微粉粒を気体と混
合して管路で輸送する際の微粉粒の粒径を計測する装置
に関するものである。

（従来の技術）管路中を通過している微粉粒の粒径を計測するには、第
９図に示すように抽出器４６に連通ずる採取管１１を、
微粉粒が通過している管路７中に挿入して、必要な量の
微粉粒を抽出しサイクロンコレクタ４７を経て試料瓶４
８にサンプリングする。このようにして採取された微粉
粒試料を、第８図に示すような振とう筒器５２にかける
。振とう筒器５２は円筒形の室４１〜４５が上下方向に
積み重ねられており、４２〜４５の各室の底面には、所
定の大きさの網目を有する網５７が張られている。また
、篩網の目の大きさは下方の室のものほど順次小さくな
っている。微粉粒試料を最上部の室４５に供給して篩器
とう器を稼働させると、第８図に示すように小さい粒体
はと下方の室に落下していき、５つの粒度群にふるい分
けされる。

このようにふるい分けされた微粉粒群を取出し、その重
量を測定して粒度分布や平均粒径を求めるのである。

（発明が解決しようとする問題点）前記した従来技術においては、静振とう器に供給する微
粉粒の量は多すぎても少なすぎても正確な粒度分布のふ
るい分けができず、正確なふるい分けには長時間を要す
る（１行程に半日〜１日）とともに、同一測定を繰返す
ことにより、データ精度の確認を必要としていた。また
、微粉粒体は大気中の湿気を吸収して重量が変化しやす
く正確な粒度測定を行なうには多くの困難があった。

本発明の目的は、輸送管中の微粉粒体の粒径および濃度
を正確に計測しミル装置における微粉粒体の平均粒径や
粒度分布制御を可能にする、輸送管中の微粉粒体の粒径
測定装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、管路中を通過している微粉粒体を採取し、こ
れを測定台（ターンテーブル式）上に並べ、顕微鏡およ
びテレビカメラを使って各粉粒体の拡大映像を求め、各
微粉粒体の粒子寸法を計測するとともに、これら計測さ
れた値を集計することにより、微粉粒の粒径や粒度分布
を求めるようにして、前記した従来技術の問題点を解決
するものである。すなわち、本発明は輸送管中を気体に
より搬送される微粉粒体を採取しその粒径を測定する装
置において、上記輸送管中の微粉粒体を等速吸引採取す
る装置と、採取された微粉粒体を測定台上に供給する装
置と、測定台上の上記微粉粒体を拡大し結像する顕微鏡
装置と、上記拡大像を撮像し伝送するテレビカメラ装置
と、この伝送された撮像情報を入力して処理し微粉粒体
の粒径を算出する中央演算処理装置とを備えたことを特
徴とする。

（実施例）第２図は本発明が適用される微粉炭燃焼ボイラの微粉炭
供給系統を示す。ｌは原料石炭を貯蔵する石炭ホッパー
、２は石炭をホッパー１から取出して給炭管３を経てミ
ル４に供給する給炭機、５は空気予熱器（図示せず）で
加熱された空気６をミル４に供給する送風機、ミルに供
給された空気はミル内部の石炭を乾燥するとともに、粉
砕された所定粒度の微粉炭を微粉炭輸送管７を経てバー
ナ８に搬送しボイラ９内で燃焼する。空気によって搬送
されている管７内の微粉炭の粒径測定に本発明が通用さ
れるのである。微粉炭輸送管７内を通過している微粉炭
を採取して、管内における微粉炭の粒径分布、流量分布
を求めるとともに、管内全体の微粉炭流量とその平均粒
径を求めることになるが、管内の微粉炭採取点の一例を
第３図に示す。採取点は管断面内の直交する直径Ｘ−Ｘ
、Ｙ−Ｙに沿って、それぞれａ＃　（、３’　〜ｆ　’
の計１２点とする。微粉炭の採取は管７内の微粉炭の流
量分布状態のまま行なうことが必要であり、このために
は管内採取点の流速に合わせて微粉炭を等速吸引するの
である。強く吸引しすぎると採取点以外の周囲の微粉炭
まで吸引し、てしまうのである。

等速吸引の原理を第４図を使って説明する。第４図にお
いて、輸送管７内の流速Ｖｄおよび採取管ｌｌ内の流速
Ｖｓの関係は（１）式にて表わされる。

γｄ　　　　２ｇ　　　　γｓ　　　　２ｇここで、γ
ｄ　：輸送管内空気密度、γＳ　：採取管内空気密度、
Ｐｄ　：輸送管内空気静圧、Ｐｓ　：採取管内空気静圧
、ｈｓ　：採取管内の流体摩擦損失を含む入口部圧力損
失、ｇｉｆｔ力による加速度。

（１）式において、輸送管と採取管内の空気温度は同じ
と考えてよく、またＰｄとＰｓＯ差はせいぜい水柱１０
ｍｍ程度であるので、 γｄ　＃　γＳ等速吸引の条件として、Ｖｄ＝Ｖｓ　とすると、（１）
式は下記（２）式のごとくなる。

いま、輸送管および採取管の壁に圧力検出口を設け、そ
れぞれ検出される静圧力をＰｄ２、Ｐ５′°とすると、
差圧センサにてｐ　、／　　ｐ　ｓ／が測定できる。

実用上は、Ｐｄ＝Ｐ、’、Ｐｓ＝Ｐ５’とすることがで
きるので、近似的に下記式が成り立つ。

ここに、ｈ５′：採取管内の流体摩擦損失を含む採取管
入口部圧力損失。よって、（３）式はとなり、差圧測定
装置５１による計測値はｈｓ′を示していることになる
。

通常のミル運転範囲においては、輸送管内の流速Ｖｄは
３０〜１７ｍ／Ｓの範囲にあり、輸送管内の平均的な流
速はミル負荷と対応させて求めることができる。採取管
による吸引速度範囲を、輸送管内の流速範囲にとり、採
取管内（吸引）速度と圧力損失ｈ５′の関係図をテスト
により予め求めておく。以上の準備をした上で、実際に
輸送管７において微粉炭の等速吸収による採取をするに
は、ミル負荷に対応する輸送管７の流速を求め、この流
速と等しい値を採取管内の流速として、その値に対応す
る圧力損失ｈｓ′を関係図より求めることができる。よ
って、輸送管と採取管の管壁における静圧差が上記圧力
損失ｈｓ′になるように吸引すれば、微粉炭の等速吸引
採取ができる。

第１図に微粉炭の採取装置および採取された微粉炭の粒
径測定装置を備えた実施例を示す。微粉炭輸送管７に挿
入した採取管１１には大径管１３と小径管１２が連通し
ており、管１３および１２には微粉炭採取用フィルタ付
きサイクロン１５と１４が連結されている。さらに１５
．１４は調整弁１６ａ、１６ｂ、１６ｃを経て真空タン
ク３４に連絡している。タンク３４は真空ポンプ３５に
より所定の真空度に保たれている。

輸送管７から微粉炭を採取するに当たっては、調整弁１
６ｃと１６ａを開け、採取管１１と輸送管７の間に差圧
測定装置５１の値が、ミル負荷に対応する所定値になる
ように前記弁１６ｃの開度を調整する。上記調整が終了
したら調整弁１６ａを閉止し、１６ｂを開は差圧測定装
置５１の値が所定値に保たれていることを確認しながら
、微粉炭をフィルタ付きサイクロン式採取タンク１４に
採取する。所定量の採取が行なわれたら弁１６ｂを閉止
して試料弁２０を開け、パルスモータ駆動式スクリュー
フィーダ１９によりガラス製ターンテーブル１８上に所
定量ずつ微粉炭を供給する。

ターンテーブル１８はパルスモータ１７により回転する
ようになっている。ターンテーブル上に供給された微粉
炭を第５図に示す。

ターンテーブル上の微粉炭は顕微鏡２１により４０〜１
００倍に拡大され、拡大された像はテレビカメラ２４に
より映像としてとらえられる。第７図に示すように顕微
鏡２１はパルスモータ２２に直結された送りネジ５０に
より上下に移動するようになっている。このパルスモー
タ２２は１回転の１／２００〜１／４００の微小回転角
制御が可能なモータであり、送りネジ機構５０を組合わ
せることにより数ミクロン単位の焦点調整を可能として
いる。

微粉粒子観察の際は、粒子の３次元寸法（縦、横、高さ
）に対し２０〜５０秒の間に撮像、信号変換、演算を行
ないデータの取りまとめを行なう。

テレビカメラの映像はアナログ信号とし、その画像を小
さく区画し、その区画された一つ一つの画素の値を、Ａ
／Ｄ変換器２５により、ディジタル信号、つまり数値と
して表わす。

微粉粒子の寸法計測方法を説明すると、第６図の（Ａ）
に示すごとく、微粉粒子１２５を上から写した画像より
縦ａ、横すの長さの値をそれらの長さ内に含まれる画素
の数により求める。一方、粒子の高さ寸法Ｃは第６図（
Ｂ）に示すごとく、顕微鏡から粒子の最短焦点距離りお
よび、ターンテーブル１８の表面の焦点距離βを、パル
スモータ２２によるしベル調整により求め、両方の値の
差Ｃ１−Ｌ＝ｃ）より粒子の高さＣが求まり、このよう
にして粒子の３次元寸法すべてが求まる。

また、顕微鏡の視界内に存在するすべての粒子の寸法を
集合することにより粒度分布を測定することができる。

計測された画像および寸法データは中央演算処理装置２
７に入力され、フロッピーディスク３１に記録されると
ともにプリンター２８で打ち出され、またカラーディス
プレイ３０に表示される。

粒径などを計測されたのちのターンテーブル上の微粉粒
子は、クリーナ３２により吸引されフィルタ付きサイク
ロン捕集器３３に回収される。

予め、中央演算処理装置２７に目標とする粒径、粒度分
布を記憶させ、測定により取り込んだ粒径、粒度分布の
値と比較、検討、判断させることによりミルの制御（給
炭量、粉砕用のボール圧下刃など）も可能である。微粉
炭の粒度の七示はキーボード２９で行なう。また、採取
管１１と輸送管７に設置された差圧測定装置により輸送
管を流れる空気量が求められ、フィルタ付きサイクロン
式微粉収納タンク１４．１５．３３に捕集された微粉炭
重量を計測することにより、輸送管内の微粉炭流速、微
粉炭濃度（微粉炭量ｋｇ／空気量ｋｇ）も算出可能であ
る。

微粉炭の粒子寸法の測定において、ターンテーブルを回
転し、その上に供給された微粉炭粒子を顕微鏡を使って
観測測定するのであるが、上下のブレが１　／　１００
　ｍｍ以下の精度のものが必要である。上下ブレが生じ
ることにより、顕微鏡の焦点調整時にテーブル面の零点
修正を必要とし、処理に長時間を要することになる。

なお、ターンテーブル１８、顕微鏡２１およびそれらの
周辺機器は、サイクロン式採取タンク１４よりの微粉粒
体の誘導をスムースにするために、サイクロンタンク１
４内部より低い圧力に維持された容器３７に収納されて
いる。参考までに第１図の系統内谷部の圧力状態の実施
例を示すと、微粉炭輸送管の微粉炭採取部７内で＋２０
０〜４０Ｑ　ａｓ水柱、サイクロンタンク１４および１
５の入口で＋７５〜３００ｍ水柱、サイクロンタンク１
４および１５の出口でＯ１１水柱（大気圧に等しい）、
負圧容器３７内で一２０＋ｎ水柱、真空タンク３４内で
一７６ｍｍ水柱である。

（発明の効果）本発明によれば、微粉粒体を輸送管内で輸送している状
態のままで等速吸引採取するとともに、採取した微粉粒
体の粒径測定には顕微鏡およびテレビカメラの組合わせ
による映像計測を行なようにしたことにより、微粉粒体
の粒径や濃度の計測を正確かつ迅速に行なうことが可能
となり、さらにその結果、上記測定値を微粉粒体を製造
するミル装置の制御に活用することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例を示す全体系統図、第２図は
、本発明が通用される微粉炭燃焼ボイラの微粉炭供給系
統図、第３図は、微粉炭輸送管内における微粉炭採取点
を示す実施例図、第４図は、微粉粒体をその輸送管内か
ら等速吸引採取する原理説明図、第５図は、粒径測定の
ためターンテーブル上に供給された微粉粒体を示す図面
、第６図は、ターンテーブル上の微粉粒体の粒径測定の
説明図、第７図は、ターンテーブル上の微粉粒体の粒径
測定用顕微鏡およびテレビカメラの概念図、第８図は、
従来から行なわれている振とう式筒器による粒径測定の
説明図、第９図は、輸送管内から微粉粒体を採取する従
来装置の説明図である。７・・・輸送管、１１・・・採取管、１４．１５・・・
フィルタ付きサイクロンタンク、１６ａ〜１６ｄ・・・
調整弁、１８・・・ターンテーブル、１９・・・スクリ
ューフィーダ、２１・・・顕微鏡、２４・・・テレビカ
メラ、２５・・・Ａ／Ｄ変換器、２７・・・中央演算処
理装置、２８・・・プリンター、２９・・・キーホード
、３０・・・カラーディスプレイ、３１・・・フロッピ
ーディスク、３２・・・クリーナ、３３・・・フィルタ
付きサイクロンタンク、３４・・・真空タンク、３５・
・・真空ポンプ、５１・・・差圧測定装置。代理人　弁理士　　川　北　武　長第１図第２図第３図第４図　　　　築５図１：顕微鏡が「）ターンテーブル表面までの焦点距離銅７図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）輸送管中を気体により搬送される微粉粒体を採取
しその粒径を測定する装置において、上記輸送管中の微
粉粒体を等速吸引採取する装置と、採取された微粉粒体
を測定台上に供給する装置と、測定台上の上記微粉粒体
を拡大し結像する顕微鏡装置と、上記拡大像を撮像し伝
送するテレビカメラ装置と、この伝送された撮像情報を
入力して処理し微粉粒体の粒径を算出する中央演算処理
装置とを備えたことを特徴とする輸送管中の微粉体の粒
径測定装置。