(57)【要約】【課題】低品位炭でも安定して経済的に燃焼させるため、簡単な構成で効率よく混炭を評価できる粉砕設備の粉砕状態判定プログラムを提供する。【解決手段】混炭演算手段５５Ｂにより、混炭条件入力データ取得手段５５Ａで取得した石炭供給量データ、原料含水量データおよび混炭率データに基づき、粉砕設備内に残留する乾燥状態の混炭率を演算し、この混炭率における混炭ＨＧＩを演算する。消費電力量演算手段５５Ｄにより、粉砕特性判定用データベース４２に記憶されＨＧＩに対応した粉砕設備の消費電力量に関する関数式に基づき、混炭演算手段５５Ｂで演算した混炭ＨＧＩに対応する消費電力量を演算する。品位が大いに異なる混炭でも、粉砕設備内の混炭ＨＧＩおよび消費エネルギーを精度よく演算でき、粉砕設備の運転状況、燃焼設備の燃焼状態も容易に精度よく判定でき、混炭判定が容易にできる。【選択図】図５
2014159902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
演算装置にインストールされることで、燃焼設備で燃焼する品位の異なる石炭原料を粉砕して前記燃焼設備へ供給するためのローラミルを備えた粉砕設備における前記石炭原料の粉砕状況を、前記演算装置により判定させる粉砕設備の粉砕特性判定プログラムであって、
前記演算装置は、
前記粉砕設備に供給する各種類毎の石炭原料のハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ：Hardgrove Grindability Index）（ＪＩＳ  Ｍ８８０１）に関する入力されたＨＧＩデータと、前記各品位毎の石炭原料を前記粉砕設備へ供給する石炭供給量に関する入力された石炭供給量データと、前記各品位毎の石炭原料の含水量に関する入力された原料含水量データと、前記粉砕設備へ投入する各品位の石炭原料の混炭率に関する混炭率データと、前記粉砕設備２における各品位毎の石炭原料の粉砕速度定数に関する粉砕速度定数データと、を取得する入力データ取得機能と、
前記石炭供給量データ、前記原料含水量データおよび前記混炭率データに基づいて、前記各品位毎の乾燥状態の石炭原料が前記粉砕設備に投入されて前記粉砕設備内に残留する乾燥状態の石炭原料の混炭率を演算し、この演算した混炭率における混炭ＨＧＩを演算する混炭演算機能と、
前記混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩを報知する混炭報知機能とを実施する
ことを特徴とする粉砕設備の粉砕特性判定プログラム。
【請求項２】
請求項１に記載の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムであって、
前記混炭演算機能は、前記各品位毎の石炭供給量データの石炭供給量から前記原料含水量データの含水量を減算して得られる乾燥状態での石炭供給量をＦ、ローラミルの回転速度をＲ、前記混炭率データの混炭率をｘ、粉砕速度定数をＫ、前記粉砕設備内に残存する全量をＭとした時、以下の演算式（１）に基づいて、粉砕設備内に残存する乾燥状態の石炭原料の全量Ｍを演算し、
【数１】
2014159902.tif 000015
前記演算した石炭原料の全量Ｍを用いて、以下の演算式（２）に基づいて、粉砕設備内の乾燥状態の混炭率Ｘを演算し、
【数２】
2014159902.tif 000016
前記演算した混炭率Ｘと、前記入力データ取得機能で取得する各品位の石炭原料のＨＧＩデータとを用いて、以下の演算式（３）に基づいて、混炭ＨＧＩを演算する
【数３】
2014159902.tif 000017
ことを特徴とする粉砕設備の粉砕特性判定プログラム。
【請求項３】
請求項２に記載の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムであって、
粉砕速度定数Ｋは、前記入力データ取得機能で取得する各品位の石炭原料のＨＧＩデータを用いて、以下の演算式（４）に基づいて演算される
Ｋ＝１／６０×１／５０×（ＨＧＩｉ−１３）／６．９３  …（４）
ことを特徴とする粉砕設備の粉砕特性判定プログラム。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムであって、
記憶手段に記憶されＨＧＩに対応した粉砕された粒度分布に関する関係式に基づいて、前記混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩに対応する粒度分布を演算する微粉度演算機能を備え、
前記混炭報知機能は、前記微粉度演算機能で演算した粒度分布を前記複数品位の石炭原料を供給する際の粉砕された混炭の粒度分布として報知する
ことを特徴とする粉砕設備の粉砕特性判定プログラム。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムであって、
記憶手段に記憶されＨＧＩに対応した前記粉砕設備の消費電力量に関する関係式に基づいて、前記混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩに対応する消費電力量を演算する消費電力量演算機能を備え、
前記混炭報知機能は、前記消費電力量演算機能で検出した消費電力量を前記複数品位の石炭原料を供給する際の消費電力量として報知する混炭報知機能とを実施する
ことを特徴とする粉砕設備の粉砕特性判定プログラム。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムであって、
記憶手段に記憶されＨＧＩに対応した前記粉砕設備の振動量に関する関係式に基づいて、前記混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩに対応する振動量を演算する振動量演算機能を備え、
前記混炭報知機能は、前記振動量演算機能で検出した振動量を前記複数品位の石炭原料を供給する際の振動量として報知する混炭報知機能とを実施する
ことを特徴とする粉砕設備の粉砕特性判定プログラム。
【請求項７】
演算装置にインストールされることで、燃焼設備で燃焼する石炭の燃焼状況を前記演算装置により判定させる石炭の燃焼効率判定プログラムであって、
前記演算装置は、
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムで演算した混炭ＨＧＩに関する混炭ＨＧＩデータと、前記燃焼設備に供給される石炭の残存水分量に関する残存水分量データと、前記燃焼設備に供給される石炭の性状に関する入力された性状データと、前記燃焼設備の温度に関する入力された温度データとを取得する入力データ取得機能と、
記憶手段に記憶された石炭の性状値に応じた活性化エネルギー定数および反応速度定数を用いて、前記石炭の残存水分量データと前記混炭ＨＧＩデータと前記温度データとから、温度に対する石炭の燃焼速度を演算する燃焼速度演算機能と、
前記石炭の性状データと供給量データとから燃焼ガスの流量を演算し、この燃焼ガスの流量と記憶手段に記憶された燃焼設備内の体積とに基づいて、前記燃焼ガスの前記燃焼設備内に滞留する滞留時間を演算し、この滞留時間と燃焼速度とに基づいて、前記石炭の未燃焼分を演算し、前記石炭の燃焼効率を判定する燃焼効率判定機能と、
前記燃焼効率判定機能で判定された燃焼効率を報知する燃焼効率報知機能と、を実施する
ことを特徴とする石炭の燃焼効率判定プログラム。
【請求項８】
請求項７に記載の石炭の燃焼効率判定プログラムであって、
前記演算装置は、前記燃焼効率判定機能で演算した燃焼効率に基づいて、前記燃焼設備に投入する石炭の性状が適正か否か判定する石炭原料判定機能を実施する
ことを特徴とする石炭の燃焼効率判定プログラム。
【請求項９】
請求項７または請求項８に記載の石炭の燃焼効率判定プログラムであって、
前記演算装置は、前記燃焼効率判定機能で演算した前記石炭の未燃焼分に基づいて、前記石炭が燃焼されて燃焼施設から排出される灰分が建材として利用可能か否かを判定する灰分状態判定機能を実施する
ことを特徴とする石炭の燃焼効率判定プログラム。
【請求項１０】
燃焼設備で燃焼する品位の異なる石炭原料を粉砕して前記燃焼設備へ供給するためのローラミルを備えた粉砕設備における前記石炭原料の粉砕状況を判定する粉砕設備の粉砕特性判定装置であって、
前記粉砕設備に供給する各種類毎の石炭原料のハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ：Hardgrove Grindability Index）（ＪＩＳ  Ｍ８８０１）に関する入力されたＨＧＩデータと、前記各品位毎の石炭原料を前記粉砕設備へ供給する石炭供給量に関する入力された石炭供給量データと、前記各品位毎の石炭原料の含水量に関する入力された原料含水量データと、前記粉砕設備へ投入する各品位の石炭原料の混炭率に関する混炭率データと、前記粉砕設備２における各品位毎の石炭原料の粉砕速度定数に関する粉砕速度定数データと、を取得する入力データ取得手段と、
前記石炭供給量データ、前記原料含水量データおよび前記混炭率データに基づいて、前記各品位毎の乾燥状態の石炭原料が前記粉砕設備に投入されて前記粉砕設備内に残留する乾燥状態の石炭原料の混炭率を演算し、この演算した混炭率における混炭ＨＧＩを演算する混炭演算手段と、
前記混炭演算手段で演算した混炭ＨＧＩを報知する混炭報知手段と、
を具備したことを特徴とする粉砕設備の粉砕特性判定装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムが演算装置にインストールされた
ことを特徴とする粉砕設備の粉砕特性判定装置。
【請求項１２】
請求項７から請求項９までのいずれか一項に記載の石炭の燃焼効率判定プログラムが演算装置にインストールされた
ことを特徴とする石炭の燃焼効率判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石炭を粉砕する粉砕設備の粉砕特性判定プログラム、石炭の燃焼効率判定プログラム、粉砕設備の粉砕特性判定装置、および、石炭の燃焼効率判定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電設備として、石炭を燃料とした火力発電設備が広く利用されている。この火力発電設備の原料である石炭は、石油製品のように厳密な規格がなく、産炭地や炭層などにより性状が異なり、性状のばらつきが大きい。そのため、石炭火力発電設備によって、使用できる石炭や使用できない石炭がある。
このように、火力発電設備を安定して運用するために、購入した石炭がトラブルを起こす可能性があるか、またトラブルが発生する可能性のある場所を的確に把握し、事前に対策を講じる必要があるとともに、各設備の動力、ボイラー効率や発生する灰の処理などの火力発電設備の運用費まで考慮した検討が必要である。したがって、購入した石炭が火力発電設備で使用できるか、また使用できない場合にはどのような条件で使用できるかを事前に予測し、検討することは、火力発電設備の運用において非常に重要である。このような火力発電設備での運用を検討するシステムが知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のものは、石炭の性状評価を行い、石炭が利用可能であるか判定するプログラムである。石炭の性状評価は、入力された石炭炭種に基づいて、性状項目値を検索し、石炭炭種毎の性状項目値に基づいて、入力された混炭する配合割合に応じて、混炭後の性状項目値を算出し、基準値に基づいて、混炭を判断する構成が採られている。
特許文献２に記載のものは、発電用石炭購入経費だけでなく、発電用石炭を燃焼により発生する廃棄物の処理経費まで含めた総コストを評価するため、コスト順に混炭条件を表示するプログラムである。
特許文献３に記載のものは、ボイラーの安定した燃焼のため、原料炭の性状と、原料炭を粉砕するミルの運転状態に基づいて、ミル出口温度が少なくとも６０℃以上となるための供給量、温度、原料炭の水分割合から、ボイラーの完全燃焼に必要な１次空気温度や原料炭の許容水分割合を決定する構成が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１１５２０３号公報
【特許文献２】特開２００７−２０９０７６号公報
【特許文献３】特開平１０−３８２５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、石炭のうち、亜瀝青炭や褐炭などの低品位炭は、高水分、低発熱量、自然発火しやすいといった特徴を有し、使用しづらい石炭である。そのため、これまでの火力発電設備などでは、使い勝手の良い、高価な高品位炭（瀝青炭）が主に利用されてきている。一方、近年では、火力発電設備の運営の経済性向上のため、亜瀝青炭の利用が検討され始めている。また、石炭需要が伸びると予測される中国や東南アジア地域においても、褐炭などの安価な低品位炭を志向する傾向が強まっており、低品位炭の利用のためのシステムが望まれている。
このように、低品位炭を火力発電設備などで安定かつ経済的に運用するために、上記特許文献１〜３に記載のような従来のシステムを利用することが考えられるが、従来の高品位炭を対象にした混炭評価手法や評価モデルでは不十分である。すなわち、低品位炭と高品位炭とは堅さが大きく異なり、混炭して粉砕した場合、堅い亜瀝青炭は粉砕設備で所定の粒度に粉砕されるまでに時間を要し、柔らかい褐炭では、粉砕される時間が短い。このため、後段の燃焼設備に供給される粉砕後の石炭の組成が変動してしまい、安定した燃焼状態が得られなくなる。そのため、流体解析によるシミュレーションにより、各設備間の粉砕状況や燃焼状況を精度よく予測することも考えられるが、複数の設備ごとのシミュレーションを実施するためには、スーパーコンビューターによる演算でもかなりの時間を要し、使用する石炭の性状が変わる毎にシミュレーションを実施することは実用的ではない。このように、低品位炭でも安定で完全かつ経済的に燃焼させるために、簡単な構成で効率よく混炭を評価できるシステムが望まれている。
【０００６】
本発明は、このような点から、低品位炭でも安定して経済的に燃焼させるために、簡単な構成で効率よく混炭を評価できる粉砕設備の粉砕特性判定プログラム、石炭の燃焼効率判定プログラム、粉砕設備の粉砕特性判定装置、および、石炭の燃焼効率判定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムは、演算装置にインストールされることで、燃焼設備で燃焼する品位の異なる石炭原料を粉砕して前記燃焼設備へ供給するためのローラミルを備えた粉砕設備における前記石炭原料の粉砕状況を、前記演算装置により判定させる粉砕設備の粉砕特性判定プログラムであって、前記演算装置は、前記粉砕設備に供給する各種類毎の石炭原料のハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ：Hardgrove Grindability Index）（ＪＩＳ  Ｍ８８０１）に関する入力されたＨＧＩデータと、前記各品位毎の石炭原料を前記粉砕設備へ供給する石炭供給量に関する入力された石炭供給量データと、前記各品位毎の石炭原料の含水量に関する入力された原料含水量データと、前記粉砕設備へ投入する各品位の石炭原料の混炭率に関する混炭率データと、前記粉砕設備２における各品位毎の石炭原料の粉砕速度定数に関する粉砕速度定数データと、を取得する入力データ取得機能と、前記石炭供給量データ、前記原料含水量データおよび前記混炭率データに基づいて、前記各品位毎の乾燥状態の石炭原料が前記粉砕設備に投入されて前記粉砕設備内に残留する乾燥状態の石炭原料の混炭率を演算し、この演算した混炭率における混炭ＨＧＩを演算する混炭演算機能と、前記混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩを報知する混炭報知機能とを実施することを特徴とする。
【０００８】
この発明では、混炭演算機能により、入力データ取得機能で取得した石炭供給量データ、原料含水量データおよび混炭率データに基づいて、粉砕設備内に残留する乾燥状態の石炭原料の混炭率を演算し、この演算した混炭率における混炭ＨＧＩを演算し、報知する。
このことから、品位が大いに異なる石炭原料を混炭する場合でも、粉砕設備内での混炭ＨＧＩを精度よく演算できるので、例えば混炭による粉砕設備における運転状況の判定や粉砕した石炭を燃焼設備での燃焼状態も容易に精度よく判定でき、良好な粉砕状況や燃焼のための混炭の判定が容易にできる。
【０００９】
そして、本発明では、前記混炭演算機能は、前記各品位毎の石炭供給量データの石炭供給量から前記原料含水量データの含水量を減算して得られる乾燥状態での石炭供給量をＦ、ローラミルの回転速度をＲ、前記混炭率データの混炭率をｘ、粉砕速度定数をＫ、前記粉砕設備内に残存する全量をＭとした時、以下の演算式（１）に基づいて、粉砕設備内に残存する乾燥状態の石炭原料の全量Ｍを演算し、
【数１】
2014159902.tif 000003
前記演算した石炭原料の全量Ｍを用いて、以下の演算式（２）に基づいて、粉砕設備内の乾燥状態の混炭率Ｘを演算し、
【数２】
2014159902.tif 000004
前記演算した混炭率Ｘと、前記入力データ取得機能で取得する各品位の石炭原料のＨＧＩデータとを用いて、以下の演算式（３）に基づいて、混炭ＨＧＩを演算する構成とすることが好ましい。
【数３】
2014159902.tif 000005
この発明では、演算式（１）により粉砕設備内に残存する乾燥状態の石炭原料の全量Ｍを演算し、演算式（２）により粉砕設備内の乾燥状態の混炭率Ｘを演算し、演算式（３）により混炭ＨＧＩを演算することで、簡単な数式で効率よく混炭ＨＧＩを演算できる。
【００１０】
また、本発明では、粉砕速度定数Ｋは、前記入力データ取得機能で取得する各品位の石炭原料のＨＧＩデータを用いて、以下の演算式（４）に基づいて演算される構成とすることが好ましい。
Ｋ＝１／６０×１／５０×（ＨＧＩｉ−１３）／６．９３  …（４）
この発明では、混炭ＨＧＩを演算するための粉砕速度定数を上記演算式（４）で演算するので、簡単な数式で効率よく混炭ＨＧＩを演算できる。
【００１１】
さらに、本発明では、記憶手段に記憶されＨＧＩに対応した粉砕された粒度分布に関する関係式に基づいて、前記混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩに対応する粒度分布を演算する微粉度演算機能を備え、前記混炭報知機能は、前記微粉度演算機能で演算した粒度分布を前記複数品位の石炭原料を供給する際の粉砕された混炭の粒度分布として報知する構成とすることが好ましい。
この発明では、微粉度演算機能により、記憶手段に記憶されＨＧＩに対応した粉砕された粒度分布に関する関係式に基づいて、混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩに対応する粒度分布を演算し、報知するので、品位が大いに異なる石炭原料を混炭する場合でも、粉砕設備での粒度分布を精度よく演算できるので、例えば混炭による粉砕設備における運転状況の判定や粉砕した石炭を燃焼設備での燃焼状態も容易に精度よく判定でき、良好な粉砕状況や燃焼のための混炭の判定が容易にできる。
【００１２】
また、本発明では、記憶手段に記憶されＨＧＩに対応した前記粉砕設備の消費電力量に関する関係式に基づいて、前記混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩに対応する消費電力量を演算する消費電力量演算機能を備え、前記混炭報知機能は、前記消費電力量演算機能で検出した消費電力量を前記複数品位の石炭原料を供給する際の消費電力量として報知する混炭報知機能とを実施する構成とすることが好ましい。
この発明では、消費電力量演算機能により、記憶手段に記憶されＨＧＩに対応した粉砕設備の消費電力量に関する関係式に基づいて、混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩに対応する消費電力量を演算し、報知するので、品位が大いに異なる石炭原料を混炭する場合でも、粉砕設備の消費電力量を精度よく演算できるので、例えば混炭による粉砕設備における運転状況の判定や粉砕した石炭を燃焼設備での燃焼状態も容易に精度よく判定でき、良好な粉砕状況や燃焼のための混炭の判定が容易にできる。
【００１３】
そして、本発明では、記憶手段に記憶されＨＧＩに対応した前記粉砕設備の振動量に関する関係式に基づいて、前記混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩに対応する振動量を演算する振動量演算機能を備え、前記混炭報知機能は、前記振動量演算機能で検出した振動量を前記複数品位の石炭原料を供給する際の振動量として報知する混炭報知機能とを実施する構成とすることが好ましい。
この発明では、振動量演算機能により、記憶手段に記憶されＨＧＩに対応した粉砕設備の振動量に関する関係式に基づいて、混炭演算機能で演算した混炭ＨＧＩに対応する振動量を演算し、報知するので、品位が大いに異なる石炭原料を混炭する場合でも、粉砕設備の振動量を精度よく演算できるので、例えば混炭による粉砕設備における運転状況の判定や粉砕した石炭を燃焼設備での燃焼状態も容易に精度よく判定でき、良好な粉砕状況や燃焼のための混炭の判定が容易にできる。
【００１４】
本発明の石炭の燃焼効率判定ブログラムは、演算装置にインストールされることで、燃焼設備で燃焼する石炭の燃焼状況を前記演算装置により判定させる石炭の燃焼効率判定プログラムであって、前記演算装置は、本発明の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムで演算した混炭ＨＧＩに関する混炭ＨＧＩデータと、前記燃焼設備に供給される石炭の残存水分量に関する残存水分量データと、前記燃焼設備に供給される石炭の性状に関する入力された性状データと、前記燃焼設備の温度に関する入力された温度データとを取得する入力データ取得機能と、記憶手段に記憶された石炭の性状値に応じた活性化エネルギー定数および反応速度定数を用いて、前記石炭の残存水分量データと前記混炭ＨＧＩデータと前記温度データとから、温度に対する石炭の燃焼速度を演算する燃焼速度演算機能と、前記石炭の性状データと供給量データとから燃焼ガスの流量を演算し、この燃焼ガスの流量と記憶手段に記憶された燃焼設備内の体積とに基づいて、前記燃焼ガスの前記燃焼設備内に滞留する滞留時間を演算し、この滞留時間と燃焼速度とに基づいて、前記石炭の未燃焼分を演算し、前記石炭の燃焼効率を判定する燃焼効率判定機能と、前記燃焼効率判定機能で判定された燃焼効率を報知する燃焼効率報知機能と、を実施することを特徴とする。
【００１５】
この発明では、燃焼速度演算機能により、本発明の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムで演算した混炭ＨＧＩと、入力データ取得機能で取得した残存水分量データおよび温度データとから、記憶手段に記憶された石炭の性状値に応じた活性化エネルギー定数および反応速度定数を用いて、温度に対する石炭の燃焼速度を演算する。この後、燃焼効率判定機能により、入力データ取得機能で取得した石炭の性状データおよび供給量データから燃焼ガスの流量を演算し、この燃焼ガスの流量と記憶手段に記憶された燃焼設備内の体積とに基づいて、燃焼ガスの燃焼設備内に滞留する滞留時間を演算する。そして、燃焼効率判定機能により、演算した滞留時間と燃焼速度とに基づいて、石炭の未燃焼分を演算し、石炭の燃焼効率を判定する。このことにより、粉砕後の混炭を燃焼設備で燃焼させる燃焼効率も容易に精度よく判定でき、品位が大きく異なる石炭原料を混炭しても、良好に燃焼させるための石炭原料の判定が容易にできる。
【００１６】
そして、本発明では、前記演算装置は、前記燃焼効率判定機能で演算した燃焼効率に基づいて、前記燃焼設備に投入する石炭の性状が適正か否か判定する石炭原料判定機能を実施する構成とすることが好ましい。
この発明では、石炭原料判定機能により、演算した燃焼効率に基づいて、燃焼設備に投入する石炭の性状が適正か否か判定するので、良好に燃焼させるための石炭原料の判定が容易にできる。
【００１７】
また、本発明では、前記演算装置は、前記燃焼効率判定機能で演算した前記石炭の未燃焼分に基づいて、前記石炭が燃焼されて燃焼施設から排出される灰分が建材として利用可能か否かを判定する灰分状態判定機能を実施する構成とすることが好ましい。
この発明では、灰分状態判定機能により、演算した石炭の未燃焼分に基づいて、灰分が建材として利用可能か否かを判定するので、灰分の有効利用も容易に判定できる。
【００１８】
本発明の粉砕設備の粉砕特性判定装置は、燃焼設備で燃焼する品位の異なる石炭原料を粉砕して前記燃焼設備へ供給するためのローラミルを備えた粉砕設備における前記石炭原料の粉砕状況を判定する粉砕設備の粉砕特性判定装置であって、前記粉砕設備に供給する各種類毎の石炭原料のハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ：Hardgrove Grindability Index）（ＪＩＳ  Ｍ８８０１）に関する入力されたＨＧＩデータと、前記各品位毎の石炭原料を前記粉砕設備へ供給する石炭供給量に関する入力された石炭供給量データと、前記各品位毎の石炭原料の含水量に関する入力された原料含水量データと、前記粉砕設備へ投入する各品位の石炭原料の混炭率に関する混炭率データと、前記粉砕設備２における各品位毎の石炭原料の粉砕速度定数に関する粉砕速度定数データと、を取得する入力データ取得手段と、前記石炭供給量データ、前記原料含水量データおよび前記混炭率データに基づいて、前記各品位毎の乾燥状態の石炭原料が前記粉砕設備に投入されて前記粉砕設備内に残留する乾燥状態の石炭原料の混炭率を演算し、この演算した混炭率における混炭ＨＧＩを演算する混炭演算手段と、前記混炭演算手段で演算した混炭ＨＧＩを報知する混炭報知手段と、を具備したことを特徴とする。
この発明は、本発明の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムを演算手段にインストールして構成される粉砕設備の粉砕特性判定装置として展開したもので、本発明の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムと同様の作用効果を奏する。
【００１９】
本発明の粉砕設備の粉砕特性判定装置は、本発明の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムが演算装置にインストールされたことを特徴とする。
この発明は、本発明の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムを演算手段にインストールして構成される粉砕設備の粉砕特性判定装置であり、本発明の粉砕設備の粉砕特性判定プログラムと同様の作用効果を奏する。
【００２０】
本発明の石炭の燃焼効率判定装置は、本発明の石炭の燃焼効率判定プログラムが演算装置にインストールされたことを特徴とする。
この発明では、本発明の石炭の燃焼効率判定プログラムを演算手段にインストールして構成される石炭の燃焼効率判定装置であり、本発明の石炭の燃焼効率判定プログラムと同様の作用効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る一実施形態の石炭燃焼プラントの運用管理システムの概略構成を示すブロック図。
【図２】前記石炭燃焼プラントの粉砕設備の概略構成を示す構成図。
【図３】前記運用管理システムの構成を示すブロック図。
【図４】前記運用管理システムの粉砕状態判定システム部の構成を示すブロック図。
【図５】前記運用管理システムの粉砕特性判定システム部の構成を示すブロック図。
【図６】前記運用管理システムの燃焼制御システム部の構成を示すブロック図。
【図７】前記石炭燃焼プラントの燃焼設備の概略構成を示す構成図。
【図８】前記運用管理システムの稼働評価システム部の構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の石炭燃焼プラントの運転状態を制御する制御システムに係る一実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、石炭燃焼プラントの運転状態を制御する構成を例示するが、例えば、運転制御は実施せず、単に石炭燃焼プラントを安定して運転するために原料の石炭を評価したり、石炭の処理状態を判断する演算装置として利用することもできる。
【００２３】
［石炭燃焼プラントの運用管理システムの概略構成］
図１に示すように、運用管理システム１０は、例えば火力発電設備や製鉄所など、石炭を燃焼させる設備を備えた石炭燃焼プラント１の運転状態を制御する他、石炭燃焼プラント１で燃焼させる石炭原料を選定したり、粉砕や燃焼などの石炭の処理状態を判断したりするシステムである。
ここで、運用管理システム１０で運転状態を制御する石炭燃焼プラント１は、石炭原料を粉砕する粉砕設備２と、粉砕設備２で粉砕された石炭を燃焼する燃焼設備３と、燃焼設備３で燃焼された排ガスと粉砕設備２に供給する空気との熱交換をする図示しない熱交換器と、などを備えている。
そして、粉砕設備２は、図２に示すように、上部に石炭原料が投入される入口２Ａと、下部に熱風が供給される熱風供給口２Ｂと、上部に熱風とともに粉砕された石炭が燃焼設備３へ供出される供出口２Ｃとを備え、例えばローラミルが用いられる。
【００２４】
運用管理システム１０は、例えば汎用のコンピューターなどが利用され、粉砕制御システム部１１と、燃焼制御システム部１２と、本発明の石炭の燃焼効率判定装置として機能する稼働評価システム部１３と、を備えている。
なお、粉砕制御システム部１１と、燃焼制御システム部１２と、稼働評価システム部１３とは、コンピューター自体でも、コンピューターに読み込まれてシステム全体の動作制御をするＯＳ（Operating System）上に展開されるプログラムとして構成されたものでもよい。
また、運用管理システム１０は、１台のコンピューターに限らず、複数のコンピューターがネットワークを介して接続されて構成されたものとしてもよい。
【００２５】
粉砕制御システム部１１は、インターフェース１４を介して粉砕設備２に接続され、粉砕設備２の運転状態を制御するとともに、粉砕設備２における石炭原料の状態を判断する演算を実施する。
さらに、粉砕制御システム部１１は、粉砕設備２における石炭原料の粉砕状態である乾燥特性を判断したり粉砕設備２の粉砕状態を制御したりする粉砕状態判定システム部１１Ａと、粉砕設備２における粉砕状態である粉砕特性を判断したり粉砕設備２の運転状態を制御したりする本発明の粉砕設備の粉砕特性判定装置として機能する粉砕特性判定システム部１１Ｂとを備えている。
【００２６】
燃焼制御システム部１２は、インターフェース１５を介して燃焼設備３に接続され、燃焼設備３の運転状態を制御するとともに、燃焼設備３における燃焼状態を判断する演算を実施する。
【００２７】
稼働評価システム部１３は、インターフェース１６を介して石炭燃焼プラント１に接続されるとともに、粉砕制御システム部１１および燃焼制御システム部１２に接続され、粉砕制御システム部１１で演算された粉砕された石炭原料の状態や粉砕設備２の運転状態と、燃焼制御システム部１２で演算された燃焼設備３の燃焼状態に基づいて、石炭燃焼プラント１の運転制御、例えば配設設備や発電設備などの各設備の制御や、石炭燃焼プラント１の稼働に関する評価、例えば石炭原料に関する評価、灰に関する評価、排煙に関する評価、発電に関する評価、製鉄に関する評価、全体のコスト評価、などを演算する。
【００２８】
［運用管理システムの具体的構成］
運用管理システム１０は、図３に示すように、入力手段２０と、表示手段３０と、記憶手段４０と、演算装置としての演算手段５０と、を備えている。
入力手段２０は、例えばキーボードやマウスなど、演算手段５０に接続され、各種設定事項の入力操作により対応する所定の信号を演算手段５０へ出力して演算手段５０で各種設定事項を設定入力させる。この設定入力は、キーボードや各種スイッチなどの入力操作の他、タッチパネルや音声入力などとしてもよい。
表示手段３０は、演算手段５０に接続され、演算手段５０から出力される画像データを適宜表示する。この表示手段３０は、例えば液晶パネルや有機ＥＬ（electoroluminescence）パネル、ＰＤＰ（Plasma Display Panel）、ＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）など、各種表示装置を用いることができる。
【００２９】
記憶手段４０は、演算手段５０が読出可能に、各種データを記憶する。この記憶手段４０は、例えばＨＤ（Hard Disk）などの磁気ディスク、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）などの光ディスク、メモリカードなど、各種記録媒体に読み出し可能に記憶するドライブやドライバなどを備えた構成、さらには複数のドライブやドライバにて構築された構成などが適用できる。
そして、記憶手段４０は、図３に示すように、粉砕状態判定システム部１１Ａを構成する粉砕状態判定用データベース４１と、粉砕特性判定システム部１１Ｂを構成する粉砕特性判定用データベース４２と、燃焼制御システム部１２を構成する燃焼用データベース４３と、稼働評価システム部１３を構成するプラント稼働評価データベース４４と、などを備えている。また、記憶手段４０は、全体構成を動作制御するＯＳ（Operating System）上に展開される各種プログラムなども記憶している。
【００３０】
粉砕状態判定システム部１１Ａを構成する粉砕状態判定用データベース４１は、図４に示すように、粉砕設備２における石炭原料が投入される入口２Ａにおける許容される基準入口温度と、粉砕設備２における粉砕された石炭原料の供出口２Ｃにおける基準出口温度である第一基準出口温度と、この第一基準温度より高い第二基準出口温度と、詳細は後述する演算式（５）と、出口温度が第二基準出口温度に対して低くなる温度差に関連付けられた燃焼設備３における燃焼効率と、を記憶するテーブル構造に構成されている。
Ｃ石炭×（Ｔ入口−Ｔ出口）×Ｆ石炭＋Ｃ水×（Ｔ入口−Ｔ出口）×Ｆ水＋Ｃ空気×（Ｔ熱風−Ｔ出口）×Ｆ熱風−Ｈ×Ｘ−Ｙ＝０  …（５）
ここで、基準入口温度は、その温度より高くなると、粉砕設備２内で粉砕している石炭が発火してしまう粉砕設備２毎で設定される温度である。なお、粉砕設備２に設定温度が指定されていない場合、石炭性状に基づいて石炭着火温度を参照とし、例えば石炭着火温度−５０℃以上−３０℃以下程度のように設定してもよい。
第一および第二基準出口温度は、供出口２Ｃにおける粉砕された石炭および熱風の温度で、その基準出口温度で下流側の燃焼設備３に所定の乾燥状態で供給される温度で、粉砕設備２毎に指定されている温度である。
燃焼効率は、基準出力温度で燃焼設備３に供給された石炭の燃焼により得られる熱量に対して発電される電力量の割合で、基準出力温度で供給された石炭の燃焼による燃焼効率が最もよい燃焼効率としたものである。
【００３１】
粉砕特性判定システム部１１Ｂを構成する粉砕特性判定用データベース４２は、図５に示すように、ＨＧＩに対応した粒度分布に関する関係式、粉砕設備２で各種石炭原料を混炭して粉砕した際の消費電力量、具体的にはＨＧＩの大小と粉砕設備２の消費電力量の大小との関係を示す関係式と、粉砕設備２で各種石炭原料を混炭して粉砕した際の振動量、具体的にはＨＧＩの大小と粉砕設備２の振動量の大小との関係を示す関係式と、詳細は後述するが、粉砕設備２の粉砕速度定数、具体的には粉砕設備２で７５μｍ以下の粒径に粉砕するための粉砕速度の定数で適宜設定入力もしくは例えば以下に示す演算式（４）で演算される定数（演算式（４）を記憶し適宜演算して取得し粉砕速度定数を演算する構成としてもよい）と、石炭原料中に含まれる灰分に相当する無機物のＨＧＩを１５〜３０、好ましくは１５〜２０と設定する無機物ＨＧＩの設定値と、詳細は後述するが、粉砕設備２に残存する各石炭原料の残存量を演算する詳細は後述する演算式（１）と、演算式（１）に基づいて粉砕設備２に残存する石炭原料の混炭率を演算する詳細は後述する演算式（２）と、演算式（２）に基づいて粉砕設備２に残留する混炭のＨＧＩを演算する詳細は後述する演算式（３）と、などを記憶するテーブル構造に構成されている。
Ｋ＝１／６０×１／５０×（ＨＧＩｉ−１３）／６．９３  …（４）
【００３２】
【数４】
2014159902.tif 000006
【００３３】
【数５】
2014159902.tif 000007
【００３４】
【数６】
2014159902.tif 000008
【００３５】
ここで、ＨＧＩの大小と粉砕設備２の消費電力量の大小との関係を示す関係式としては、関数式に限らず、ＨＧＩ値と消費電力量の値とが紐付けられた複数のデータのテーブル構造としてもよい。ＨＧＩの大小と粉砕設備２の振動量の大小との関係を示す関係式についても同様である。
【００３６】
燃焼制御システム部１２を構成する燃焼用データベース４３は、図６に示すように、燃焼設備３の規格に関するデータ、例えば燃焼設備３の各寸法、燃焼設備３の壁面厚さ、バーナーの設置台数、バーナーの設置角度、燃焼空気の供給量、燃焼空気の温度、燃焼排ガスの量、燃焼設備で加熱される熱媒体の流量や温度）と、仮想分割される燃焼領域の位置に関するデータと、灰組成と融点（ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１）との関係式と、石炭組成と発熱量（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１４）との関係式と、燃焼ガスの比熱と、などを記憶するテーブル構造に構成されている。
ここで、灰組成と融点との関係式は、関数式に限らず、灰組成と融点との状態図など、各種テーブル構造のものが利用できる。同様に、石炭組成と発熱量との関係式についても、関数式に限らず、石炭組成と発熱量との状態図など、各種テーブル構造のものが利用できる。
また、仮想分割される燃焼領域は、例えば図７に示すように、複数のバーナーが設置された燃焼設備３内において、粉砕石炭が燃焼された燃焼ガスが流下する方向Ｘに対して交差する方向でバーナーの位置毎の領域に分割されたもので、複数の燃焼領域３Ａに分割される。なお、バーナーが位置しない最下流側の領域は、燃焼空気が供給されて燃焼が完了される完全燃焼領域３Ｂである。
【００３７】
プラント稼働評価データベース４４は、石炭の性状値に応じた活性化エネルギー定数の関係式と、石炭の性状値に応じた反応速度定数の関係式と、燃焼設備３の体積に関するデータと、などを記憶するテーブル構造に構成されている。
ここで、石炭の性状値とは、石炭の工業分析値（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１２）と、元素分析値（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１９、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１３）である。そして、関係式としては、関数式に限らず、石炭の性状値と紐付けられた活性化エネルギー定数や反応速度定数の複数のデータのテーブル構造としてもよい。
なお、燃焼設備３の体積に関するデータは、燃焼用データベース４３の燃焼設備３の規格に関するデータを利用して共通化してもよい。
【００３８】
演算手段５０は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、図３に示すように、運用管理システム１０全体を動作制御するＯＳ上に展開される各種プログラムにより構成された、粉砕状況測定データ取得手段５１と、燃焼状況測定データ取得手段５２と、プラント稼働状況測定データ取得手段５３と、粉砕状態判定演算部５４と、粉砕特性判定演算部５５と、燃焼状態判定演算部５６と、稼働評価演算部５７と、を備えている。
そして、粉砕状態判定用データベース４１と粉砕状態判定演算部５４とにより、粉砕状態判定プログラムが演算装置にインストールされた粉砕状態判定装置である粉砕状態判定システム部１１Ａが構成される。また、粉砕特性判定用データベース４２と粉砕特性判定演算部５５とにより、本発明の粉砕特性判定プログラムが演算装置にインストールされた粉砕特性判定装置である粉砕特性判定システム部１１Ｂが構成される。さらに、燃焼用データベース４３と燃焼状態判定演算部５６とにより、燃焼状態判定プログラムが演算装置にインストールされた燃焼状態判定装置である燃焼制御システム部１２が構成される。また、プラント稼働評価データベース４４と稼働評価演算部５７とにより、本発明の石炭の燃焼効率判定プログラムが演算装置にインストールされた燃焼効率判定装置である石炭燃焼プラント１の稼働評価システム部１３が構成される。
なお、演算手段５０は、１つのＣＰＵを備えた構成に限らず、例えば、サーバー装置や、複数のコンピューターがネットワークを介して接続して構成したものでもよい。
【００３９】
粉砕状況測定データ取得手段５１は、インターフェース１４を介して、粉砕設備２に配設された図示しない各種センサからの測定データを取得する。
測定するデータは、温度、粉砕設備２における粉砕時の消費電力量、粉砕時の振動量、など、粉砕設備２の運転状態に関するデータである。
なお、取得した測定データは、記憶手段４０に適宜記憶される。
【００４０】
燃焼状況測定データ取得手段５２は、インターフェース１５を介して、燃焼設備３に配設された図示しない各種センサからの測定データを取得する。
測定するデータは、各位置の温度、燃焼設備３における各位置の酸素濃度、排ガス量、など、燃焼設備３の運転状態に関するデータである。
なお、取得した測定データは、記憶手段４０に適宜記憶される。
【００４１】
プラント稼働状況測定データ取得手段５３は、インターフェース１６を介して、石炭燃焼プラント１を構成する各設備、例えば排煙設備、発電設備、熱交換器などに配設された図示しない各種センサからの測定データを取得する。
測定するデータは、各位置の温度、排煙設備の各種ガス濃度、発電設備の発電量など、各設備の運転状態に関するデータである。
なお、取得した測定データは、記憶手段４０に適宜記憶される。
【００４２】
そして、粉砕状態判定システム部１１Ａを構成する粉砕状態判定演算部５４は、図４に示すように、ＯＳ上に展開される各種プログラムにより構成された、入力データ取得手段である粉砕条件入力データ取得手段５４Ａと、温度演算手段５４Ｂと、比較手段である温度比較手段５４Ｃ、運転状況判定手段５４Ｄと、報知手段である温度報知手段５４Ｅと、を備えている。
【００４３】
粉砕条件入力データ取得手段５４Ａは、入力手段２０で入力された粉砕設備２における各種設定事項、具体的には、石炭原料を粉砕設備２へ供給する単位時間当たりの石炭供給量に関する入力された石炭供給量データと、石炭原料の含水量に関する入力された原料含水量データと、粉砕設備２に供給する熱風の温度に関する入力された熱風温度データと、熱風の供給量に関する入力された熱風供給量データと、粉砕設備２における粉砕された石炭原料の供出口２Ｃにおける出口温度に関する入力された出口温度データまたは粉砕設備２における石炭原料が投入される入口２Ａにおける入口温度に関する入力された入口温度データと、を取得する。
ここで、石炭供給量としては、単位時間当たりの質量として直接入力される場合に限らず、発電設備で発電させる所望の発電量や、所望の発電効率、所望の発熱量（ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１）に基づいて、燃焼させる石炭の工業分析値（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１２）から単位時間当たりの質量を算出して取得する構成としてもよい。
石炭原料の含水量は、全水分量（ＪＩＳ  Ｍ  ８８２０）に関するデータと、固有水分（工業分析値（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１２））に関するデータである。
なお、入力手段２０で入力された設定事項としては、粉砕状態判定システム部１１Ａに個別に設けられた入力装置で入力された設定事項としてもよい。
【００４４】
温度演算手段５４Ｂは、粉砕条件入力データ取得手段５４Ａで取得した石炭供給量データと、原料含水量データと、熱風供給量データと、出口温度データまたは入口温度データとから、粉砕特性判定用データベース４２に予め記憶された石炭原料の比熱、水の比熱、空気の比熱、蒸発潜熱、および蒸発水分量に基づいて、粉砕設備２における石炭原料が投入される入口２Ａにおける入口温度、または、粉砕設備２における粉砕された石炭原料の供出口２Ｃにおける出口温度を算出する。
具体的には、石炭供給量データの石炭供給量をＦ石炭、原料含水量データの含水量をＦ水、熱風供給量データの供給量をＦ熱風、石炭の比熱をＣ石炭、水の比熱をＣ水、空気の比熱をＣ空気、蒸発潜熱をＨ、蒸発水分量をＸ、入口温度データの温度をＴ入口、出口温度データの温度をＴ出口、熱風温度データの温度をＴ熱風、前記粉砕設備の放熱量をＹとしたとき、以下の演算式（５）に基づいて、出口温度および入口温度を算出する。この演算式（５）が記憶手段４０に記憶されている。
Ｃ石炭×（Ｔ入口−Ｔ出口）×Ｆ石炭＋Ｃ水×（Ｔ入口−Ｔ出口）×Ｆ水＋Ｃ空気×（Ｔ熱風−Ｔ出口）×Ｆ熱風−Ｈ×Ｘ−Ｙ＝０  …（５）
なお、蒸発水分量は、粉砕条件入力データ取得手段５４Ａで取得した石炭供給量データと、原料含水量データ（石炭の全水分（ＪＩＳ  Ｍ  ８８２０）と固有水分量（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１２））と、熱風温度データとに基づいて、蒸発される水分量として演算される。また、粉砕設備２によっては放熱量Ｙがあまり大きくなく放熱量Ｙを考慮しなくてもよい場合には、放熱量Ｙを含まない演算式（５）で演算してもよい。
【００４５】
温度比較手段５４Ｃは、温度演算手段５４Ｂで算出した入口温度を粉砕状態判定用データベース４１の基準入口温度と比較、または、温度演算手段５４Ｂで算出した出口温度を粉砕状態判定用データベース４１の基準出口温度と比較し、入口温度が基準入口温度より高いか否か、出口温度が基準出口温度より低いか否かを判断する。
そして、温度比較手段５４Ｃは、判断した結果を温度報知手段５４Ｅに出力する。
【００４６】
運転状況判定手段５４Ｄは、温度比較手段５４Ｃで比較した入口温度が基準入口温度より高い場合には、投入される石炭原料では粉砕設備２内で発火の可能性があり、粉砕設備２を安定して運転できないと判定する。
そして、運転状況判定手段５４Ｄは、基準入口温度を入口温度データとして粉砕条件入力データ取得手段５４Ａに取得させ、温度演算手段５４Ｂで出口温度を算出させ、温度比較手段５４Ｃで比較する再演算の処理を実施させる。
なお、この再演算は、例えば入力手段２０で再演算の実施要求の入力があった場合のみ実施するようにしてもよい。
【００４７】
また、運転状況判定手段５４Ｄは、温度比較手段５４Ｃで比較した出口温度が第一基準出口温度より低い場合、石炭原料の水分が十分に蒸発されておらず、石炭がいわゆるべたべたとなった粘りを生じた状態であり、粉砕設備２を安定して運転できないと判定する。そして、運転状況判定手段５４Ｄは、第一基準出口温度を出口温度データとして粉砕条件入力データ取得手段５４Ａに取得させ、温度演算手段５４Ｂで入口温度を算出させ、温度比較手段５４Ｃで比較する再演算の処理を実施させる。なお、この再演算は、例えば入力手段２０で再演算の実施要求の入力があった場合のみ実施するようにしてもよい。
さらに、運転状況判定手段５４Ｄは、温度比較手段５４Ｃで比較した出口温度が第一基準出口温度より高いが第二基準出口温度より低い場合、出口温度と第二基準出口温度との温度差を演算し、粉砕状態判定用データベース４１から温度差に関連付けられた燃焼効率を検索する演算をする。
なお、燃焼効率の検索は、例えば温度差と燃焼効率との関数から算出したり、各温度差の値と燃焼効率の値とが紐付けられた複数のデータからなるテーブル構造から読み出したり前後の値の加重平均などにより算出したり、公知の各種演算方法を適用できる。
【００４８】
さらに、運転状況判定手段５４Ｄは、温度比較手段５４Ｃで比較した出口温度が第二基準出口温度より高い場合には、粉砕設備２内で発火の可能性があり、粉砕設備２を安定して運転できないと判定する。そして、運転状況判定手段５４Ｄは、第二基準出口温度を出口温度データとして粉砕条件入力データ取得手段５４Ａに取得させ、温度演算手段５４Ｂで出口温度を算出させ、温度比較手段５４Ｃで比較する再演算の処理を実施させる。
なお、この再演算は、例えば入力手段２０で再演算の実施要求の入力があった場合のみ実施するようにしてもよい。
【００４９】
温度報知手段５４Ｅは、運転状況判定手段５４Ｄで判定した判定結果や検索した燃焼効率を、例えば表示手段３０に表示したり、粉砕状態判定システム部１１Ａに個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
なお、温度報知手段５４Ｅは、詳細は後述するが、出口温度を燃焼状態判定演算部５６に取得させて燃焼度合を演算させ、燃焼度合を燃焼効率として報知したり、出口温度を稼働評価演算部５７に取得させて燃焼効率を演算させ、得られた燃焼効率を報知したりしてもよい。
【００５０】
また、温度報知手段５４Ｅは、粉砕条件入力データ取得手段５４Ａで取得した入力温度データが基準入力温度より高い入口温度であった場合、もしくは、粉砕条件入力データ取得手段５４Ａで取得した出口温度データが第二基準入力温度より高い出口温度であった場合、基準入口温度以下の低い温度、もしくは、第二基準出口温度を粉砕条件入力データ取得手段５４Ａで入力することを促す報知をする。このことにより、粉砕設備２内での発火のおそれがある条件での演算を実施する負荷をなくし、効率的な演算を提供することが可能となるので好ましい。
【００５１】
一方、粉砕特性判定システム部１１Ｂを構成する粉砕特性判定演算部５５は、図５に示すように、ＯＳ上に展開される各種プログラムにより構成された、入力データ取得手段である混炭条件入力データ取得手段５５Ａと、混炭演算手段５５Ｂと、微粉度演算手段５５Ｃと、消費電力量演算手段５５Ｄと、振動量演算手段５５Ｅと、混炭報知手段５５Ｆと、を備えている。
【００５２】
混炭条件入力データ取得手段５５Ａは、入力手段２０で入力された粉砕設備２における各種設定事項、具体的には、粉砕設備２に投入される異なる品位毎の石炭原料のハードグローブ粉砕性指数（ＨＧＩ：Hardgrove Grindability Index）（ＪＩＳ  Ｍ８８０１）に関する入力されたＨＧＩｉデータと、投入する石炭原料の混炭率に関する入力された混炭率データと、石炭原料を粉砕設備２へ供給する単位時間当たりの石炭供給量に関する入力された石炭供給量データと、石炭原料の含水量に関する入力された原料含水量データと、を取得する。
なお、混炭率データの混炭率は、入力されたデータに限らず、例えば各品位の石炭原料の石炭供給量データから算出、具体的にはロードセルなどの秤量装置によりホッパーから払い出される石炭原料のそれぞれの供給量から、後述する混炭演算手段５５Ｂで演算して取得する構成としてもよい。ただ、原料石炭が既に混炭されて供給される場合には、混炭率が入力される必要がある。
また、入力手段２０で入力された設定事項としては、粉砕特性判定システム部１１Ｂに個別に設けられた入力装置で入力された設定事項としてもよい。
【００５３】
混炭演算手段５５Ｂは、混炭条件入力データ取得手段５５Ａで取得した石炭供給量データ、原料含水量データおよび混炭率データに基づいて、各品位毎の乾燥状態の石炭原料が粉砕設備２に投入されて粉砕設備２内に残留する乾燥状態の石炭原料の混炭率を演算し、この演算した混炭率における混炭ＨＧＩを演算する。
具体的には、各品位の石炭原料のＨＧＩｉデータから、以下の演算式（４）に基づいて、石炭原料を７５μｍ以下に粉砕する粉砕速度定数Ｋを各品位毎に算出する。これら粉砕速度定数Ｋは、経験値としてあらかじめ粉砕特性判定用データベース４２に記憶しておいたものとしてもよい。なお、以下の演算式（４）に基づいて、粉砕処理が進行して粉砕設備２内の石炭量が少なくなった場合も考慮して、一般的に知られた反応速度定数と同様に、粉砕速度定数を演算すると、より好ましい。
Ｋ＝１／６０×１／５０×（ＨＧＩｉ−１３）／６．９３  …（４）
そして、この粉砕速度定数Ｋを用い、各品位毎の石炭供給量データの石炭供給量から、その品位毎の原料含水量データの含水量をそれぞれ減算して得られる乾燥状態での石炭供給量をＦ、ローラミルの回転速度をＲ、混炭率データの混炭率をｘとした時、以下の演算式（１）に基づいて、粉砕設備２内に残存する乾燥状態の石炭原料の全量Ｍが演算される。
【００５４】
【数７】
2014159902.tif 000009
【００５５】
さらに、石炭原料の全量Ｍを用いて、粉砕設備２内の乾燥状態の混炭率Ｘを、以下の演算式（２）から演算する。
【００５６】
【数８】
2014159902.tif 000010
【００５７】
そして、演算式（２）と、各品位の石炭原料のＨＧＩｉとから、以下の演算式（３）を用いて、混炭ＨＧＩを演算する。
【００５８】
【数９】
2014159902.tif 000011
【００５９】
微粉度演算手段５５Ｃは、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された、混炭ＨＧＩに対応した微粉度すなわち粒度分布に関する関係式、例えばＨＧＩの値に対応して粉砕設備２における経験則から求められた粒度分布のデータを用いて、混炭演算手段５５Ｂで演算した混炭ＨＧＩに対応する粒度分布を検索する演算をする。
なお、粒度分布の演算は、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された関係式が関数であれば演算により算出し、ＨＧＩの値に粒度分布の値が紐付けられたテーブル構造の場合には同一のＨＧＩの値に対応する粒度分布の値を読み出す、もしくは同一のＨＧＩの値がない場合には、前後のＨＧＩに対応する粒度分布の値の加重平均を算出するなど、公知の各種演算方法が適用できる。
【００６０】
消費電力量演算手段５５Ｄは、粉砕特性判定用データベース４２に記憶され混炭ＨＧＩに対応した粉砕設備２の消費電力量に関する関係式、例えば混炭ＨＧＩの大小と粉砕設備２の消費電力量の大小との関係を示す関係式を読み出し、混炭演算手段５５Ｂで演算した混炭ＨＧＩに対応する消費電力量を検出する。
この消費電力量の検出方法としては、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された関係式が関数であれば演算により算出し、ＨＧＩの値に消費電力量の値が紐付けられたテーブル構造の場合には同一のＨＧＩの値に対応する消費電力量の値を読み出す、もしくは同一のＨＧＩの値がない場合には、前後のＨＧＩに対応する消費電力量の値の加重平均を算出するなど、公知の各種演算方法が適用できる。
【００６１】
振動量演算手段５５Ｅは、粉砕特性判定用データベース４２に記憶され混炭ＨＧＩに対応した粉砕設備２の振動量に関する関係式、例えば混炭ＨＧＩの大小と粉砕設備２の振動量の大小との関係を示す関係式を読み出し、混炭演算手段５５Ｂで演算した混炭ＨＧＩに対応する振動量を検出する。
この振動量の検出方法としては、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された関係式が関数であれば演算により算出し、ＨＧＩの値に振動量の値が紐付けられたテーブル構造の場合には同一のＨＧＩの値に対応する振動量の値を読み出す、もしくは同一のＨＧＩの値がない場合には、前後のＨＧＩに対応する振動量の値の加重平均を算出するなど、公知の各種演算方法が適用できる。
【００６２】
混炭報知手段５５Ｆは、微粉度演算手段５５Ｃで演算した粒度分布や消費電力量演算手段５５Ｄで検出した消費電力量、振動量演算手段５５Ｅで検出した振動量を、複数品位の混炭された石炭原料を供給する際の粒度分布や消費電力量、振動量として、例えば表示手段３０に表示したり、粉砕特性判定システム部１１Ｂに個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
また、混炭報知手段５５Ｆは、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された基準となる粒度分布と微粉度演算手段５５Ｃで演算した粒度分布とを対比して表示したり、基準となる粒度分布との乖離率を演算して、後段での燃焼設備３での燃焼には適さない粒度分布で、混炭させる原料石炭としては好ましくない旨などの評価を報知したり、さらには原料石炭の混炭の見直しを促す報知をしたりしてもよい。
さらに、混炭報知手段５５Ｆは、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された基準となる消費電力量や振動量と対比して表示させたり、基準となる消費電力量や振動量との乖離率を演算して、例えば消費電力量や振動量が大きすぎて、混炭させる原料石炭としては好ましくない旨などの評価を報知したり、さらには原料石炭の混炭の見直しを促す報知をしたりしてもよい。
これらのような評価の報知は、入力手段２０による要求に基づいて報知するようにしてもよい。
【００６３】
そして、燃焼制御システム部１２を構成する燃焼状態判定演算部５６は、図６に示すように、ＯＳ上に展開される各種プログラムにより構成された、入力データ取得手段である燃焼条件入力データ取得手段５６Ａと、熱収支演算手段５６Ｂと、ゾーン出口温度演算手段５６Ｃと、スラッキング性判定手段５６Ｄと、温度分布報知手段５６Ｅと、を備えている。
熱収支演算手段５６Ｂは、燃焼熱量演算手段５６Ｂ１と、昇温熱量演算手段５６Ｂ２と、伝熱量演算手段５６Ｂ３と、持込熱量演算手段５６Ｂ４と、を備えている。
【００６４】
燃焼条件入力データ取得手段５６Ａは、入力手段２０で入力された燃焼設備３における各種設定事項、具体的には、粉砕石炭の物性値に関する入力された物性値データ、粉砕石炭の供給量に関する入力された供給量データ、および、粉砕石炭の供給時の温度（もしくは粉砕設備２における出口温度）に関する入力された温度データを取得する。
粉砕石炭の物性値は、粉砕設備２から供給される粉砕石炭の物性値で、例えば比重、粒径、灰分、元素分析値（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１９、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１３）、水分量、熱量などである。これらのデータは、入力手段２０で燃焼設備３における設定事項として取得したデータに限らず、粉砕条件入力データ取得手段５４Ａで取得した粉砕設備２における設定事項として入力されたデータから取得してもよい。
粉砕石炭の供給量についても、入力手段２０で燃焼設備３における設定事項として取得したデータに限らず、粉砕条件入力データ取得手段５４Ａで取得した粉砕設備２における設定事項として入力されたデータである石炭供給量データから取得してもよい。
粉砕石炭の温度は、入力手段２０で燃焼設備３における設定事項として取得したデータに限らず、粉砕状態判定システム部１１Ａで演算した出口温度を粉砕石炭の温度として取得してもよい。
【００６５】
熱収支演算手段５６Ｂは、燃焼条件入力データ取得手段５６Ａで取得した物性値データ、供給量データおよび温度データを用い、燃焼用データベース４３に記憶され、燃焼設備３固有のバーナーの燃焼条件に関する設定値である燃焼設備３の規格に関するデータに基づいて、燃焼設備３内の燃焼領域３Ａ毎の熱量収支を計算する。
すなわち、熱収支演算手段５６Ｂは、燃焼熱量演算手段５６Ｂ１、昇温熱量演算手段５６Ｂ２、伝熱量演算手段５６Ｂ３、および持込熱量演算手段５６Ｂ４による各熱量を演算して、燃焼領域３Ａ毎の熱量収支バランスがゼロとなるように燃焼領域３Ａ毎の仮の出口温度を演算する。
【００６６】
具体的には、燃焼熱量演算手段５６Ｂ１は、各燃焼領域３Ａにおけるバーナーで燃焼される石炭の燃焼により生じる燃焼熱量を、物性値データの石炭性状である低位発熱量のデータと供給量データとから、バーナーから供給される石炭の燃焼熱量を演算、具体的には、低位発熱量と供給量との積を演算する。
【００６７】
昇温熱量演算手段５６Ｂ２は、石炭の燃焼ガスを燃焼設備３の所定の出口温度まで昇温させる昇温熱量を、物性値データの供給量データと、石炭の性状データとに基づいて発生する燃焼ガス量を演算し、得られた燃焼ガス量と、燃焼用データベースに記憶された燃焼ガスの比熱とに基づいて、燃焼設備３の入口温度から出口温度まで昇温させる昇温熱量を演算する。
【００６８】
伝熱量演算手段５６Ｂ３は、燃焼ガスと燃焼設備との間の熱量の遣り取りである伝熱量を演算する。具体的には、燃焼ガスから燃焼設備３の壁面への輻射熱および燃焼設備３から燃焼ガスへの輻射熱による各移動熱量を、例えば物性値データの石炭性状の灰分のデータと、温度データと、粉砕石炭の密度、比重、平均粒径、粒度分布、放射係数などの粉砕石炭の性状と、灰分粒子の性状と、燃焼設備３の水冷壁の面積とから演算する。さらに、燃焼ガスの対流により熱媒体を加熱する熱量を、燃焼設備３の水冷壁の面積に基づいて、熱対流伝熱係数を用いて演算する。そして、これら熱量から、燃焼ガスと燃焼設備３との間の熱量の遣り取りである伝熱量を演算する。なお、本実施形態では、燃焼ガスから燃焼設備３の壁面への熱移動量を正とする。
【００６９】
持込熱量演算手段５６Ｂ４は、燃焼ガスの流下する方向Ｘの下流側に位置する燃焼領域３Ａへ持ち込む熱量である持込熱量を、燃焼ガスの比熱のデータと、供給量データと、温度データと、下流側に位置する燃焼領域３Ａの燃焼ガスへの輻射熱とから演算する。
【００７０】
そして、熱収支演算手段５６Ｂは、演算された燃焼熱量、昇温熱量、伝熱量、および持込熱量に基づいて、例えば燃焼熱量＋持込熱量−昇温熱量−伝熱量＝０となる条件の仮の出口温度を演算する。
【００７１】
ゾーン出口温度演算手段５６Ｃは、熱収支演算手段５６Ｂで演算した各燃焼領域３Ａの仮の出口温度を用い、各燃焼領域３Ａの入口温度を適宜変化させて燃焼ガスが下流側の燃焼領域３Ａへ流下する際の各燃焼領域３Ａにおける仮の出口温度を繰り返し計算し、各燃焼領域３Ａの出口温度を収束計算する。
なお、ゾーン出口温度演算手段５６Ｃは、熱収支演算手段５６Ｂで演算した仮に出口温度に基づいて各燃焼領域３Ａ毎の全体の温度分布を演算してもよい。
【００７２】
スラッキング性判定手段５６Ｄは、ゾーン出口温度演算手段５６Ｃで演算した燃焼領域３Ａ別の出口温度、もしくは温度分布に基づいて、燃焼条件入力データ取得手段５６Ａで取得した物性値データの灰分（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１２）のデータ、灰組成（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１５）のデータから、燃焼用データベース４３に記憶されている灰組成と融点（ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１）との関係式を用いて、石炭の燃焼により生じる灰分が溶融して燃焼設備３の壁面にクリンカーとして付着するクリンカーの生成状況を、燃焼領域３Ａ毎で判定する。
例えば、燃焼領域３Ａの出口温度や燃焼領域３Ａ毎の全体の温度分布に基づく燃焼設備３の壁面の温度が１５００℃で灰組成から融点が１３００℃であった場合、灰分は溶融して壁面に付着しクリンカーを生成するおそれがあると判定する。一方、灰分の融点が燃焼領域３Ａの温度より高い場合には、灰分は溶融せず、クリンカーを生成せずに安定して燃焼運転できると判定する。
【００７３】
温度分布報知手段５６Ｅは、ゾーン出口温度演算手段５６Ｃで演算した燃焼領域３Ａ別の出口温度や温度分布を、例えば数値の表示、温度が高くなるに従って青色から赤色となる色別表示、あるいは明暗表示など、表示手段３０に表示したり、燃焼制御システム部１２に個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
また、温度分布報知手段５６Ｅは、スラッキング性判定手段５６Ｄで判定した燃焼領域毎のクリンカーの生成状況を、例えば表示手段３０に表示したり、燃焼制御システム部１２に個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
【００７４】
そして、石炭燃焼プラント１の稼働評価システム部１３を構成する稼働評価演算部５７は、図８に示すように、ＯＳ上に展開される各種プログラムにより構成された、入力データ取得手段である石炭状態入力データ取得手段５７Ａと、残存水分量演算手段５７Ｂと、燃焼速度演算手段５７Ｃと、燃焼効率判定手段５７Ｄと、石炭原料判定手段５７Ｅ、灰分状態判定手段５７Ｆ、燃焼効率報知手段５７Ｇと、を備えている。
【００７５】
石炭状態入力データ取得手段５７Ａは、入力手段２０で入力された燃焼する石炭に関する各種設定事項、具体的には、燃焼設備３に供給される粉砕石炭の粒度に関する入力された粒度データと、燃焼設備３に供給される粉砕石炭の性状に関する入力された性状データと、燃焼設備３の温度に関する入力された温度データと、石炭原料の供給量データとを取得する。
ここで、性状データは、例えば元素分析値（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１９、ＪＩＳ  Ｍ  ８８１３）と、工業分析値（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１２）で、燃焼状態判定演算部５６の燃焼条件入力データ取得手段５６Ａで取得する物性値データを利用してもよい。また、粒度データの取得は、入力操作により入力されたものに限らず、例えば、粉砕特性判定演算部５５の混炭ＨＧＩから演算した粒度分布を取得したりしてもよい。さらに、温度データは、燃焼状態判定演算部５６で演算した燃焼領域３Ａ別の出口温度や、温度分布に基づく各燃焼領域３Ａ毎で演算した平均温度を取得してもよく、プラント稼働状況測定データ取得手段５３で取得した測定した温度を、入力されたデータとして取得してもよい。
さらに、石炭状態入力データ取得手段５７Ａは、粉砕状態判定演算部５４で演算した出口温度に関する出口温度データを取得する。
【００７６】
残存水分量演算手段５７Ｂは、石炭状態入力データ取得手段５７Ａで取得した出口温度データの出口温度に基づいて、燃焼設備３に供給される石炭の残存する水分量を演算する。
具体的には、粉砕設備２の粉砕石炭の出口温度は、燃焼設備３に供給される際の粉砕石炭の温度とほぼ同等であり、出口温度および物性値データの水分量、さらには熱風温度や熱風量、滞留時間を用いて粉砕石炭の残存水分量を演算する。
【００７７】
燃焼速度演算手段５７Ｃは、プラント稼働評価データベース４４に記憶された石炭の性状値に応じた活性化エネルギー定数および反応速度定数を用いて、残存水分量演算手段５７Ｂで演算した石炭の残存する水分量と、取得した粒度データおよび温度データ（例えば燃焼領域３Ａ毎の領域温度データ）とから、温度に対する石炭の燃焼速度を演算する。
具体的には、燃焼用データベース４３に記憶された燃焼設備３の体積に基づいて演算される燃焼領域３Ａ毎の滞留時間から、粒度データと、石炭の残存する水分量とを用いて、所定の温度における石炭が燃焼する燃焼時間を演算する。
【００７８】
燃焼効率判定手段５７Ｄは、石炭の性状データから、例えばプラント稼働評価データベース４４に記憶されたボイラー熱勘定方式（ＪＩＳ  Ｂ  ８２２２）を用いて、燃焼ガスの流量を演算する。
そして、燃焼効率判定手段５７Ｄは、演算した燃焼ガスの流量と、プラント稼働評価データベース４４に記憶された燃焼設備３内の体積とに基づいて、燃焼ガスの燃焼設備３内、例えば燃焼領域３Ａ毎に滞留する滞留時間を演算する。
さらに、燃焼効率判定手段５７Ｄは、演算した燃焼ガスの滞留時間と、燃焼速度演算手段５７Ｃで演算した燃焼時間とに基づいて、粉砕石炭の未燃焼分を演算する。例えば、燃焼時間に対する滞留時間の割合分が未燃焼分の割合として演算される。
そして、燃焼効率判定手段５７Ｄは、演算した粉砕石炭の未燃焼分に基づいて、供給する粉砕石炭の燃焼効率を演算する。例えば、全体に対する未燃焼分の割合が燃焼した割合として演算される。
【００７９】
石炭原料判定手段５７Ｅは、燃焼効率判定手段５７Ｄで演算した燃焼効率に基づいて、燃焼設備３に投入する粉砕石炭の性状が適正か否か判定する。
例えば、石炭原料判定手段５７Ｅは、プラント稼働評価データベース４４に記憶された燃焼効率の閾値と比較し、燃焼効率が閾値の９５％以上であれば、未燃焼部分が少なく、良好に燃焼する粉砕原料であると判定し、９５％未満であれば、未燃焼部分が多く、良好に燃焼できない粉砕原料であると判定する。
【００８０】
灰分状態判定手段５７Ｆは、燃焼効率判定手段５７Ｄで演算した燃焼効率に基づいて、燃焼設備３から排出される灰分中の未燃焼分を例えば性状データの灰分のデータに基づいて演算し、灰分が建材として利用可能か否かを判定する。
すなわち、灰分状態判定手段５７Ｆは、石炭状態入力データ取得手段５７Ａで取得した石炭の供給量データと性状データの灰分のデータとを用いて、燃焼設備３から排出される灰分中の未燃焼分を演算する。そして、灰分状態判定手段５７Ｆは、例えば、プラント稼働評価データベース４４に記憶された灰分中の未燃焼分の割合の閾値と比較し、未燃焼分が閾値の５％以下であれは、建材として利用できると判定し、未燃焼分が５％より多くなる灰分は、建材として利用できないとして判定する。
【００８１】
燃焼効率報知手段５７Ｇは、燃焼効率判定手段５７Ｄで演算した粉砕石炭の燃焼効率を、例えば表示手段３０に表示したり、稼働評価システム部１３に個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
また、燃焼効率報知手段５７Ｇは、石炭原料判定手段５７Ｅで判定した粉砕原料の性状の良否を、例えば表示手段３０に表示したり、稼働評価システム部１３に個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。なお、粉砕石炭の性状が適正でないとの表示に合わせ、入力する石炭原料の性状を変更して再入力させて再演算を促す表示をしてもよい。
さらに、燃焼効率報知手段５７Ｇは、灰分状態判定手段５７Ｆで判定した灰分の建材利用の適否を、例えば表示手段３０に表示したり、稼働評価システム部１３に個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
【００８２】
［運用管理システムの動作］
次に、上記運用管理システムの動作について説明する。
（粉砕乾燥モデル）
まず、粉砕状態判定システム部１１Ａによる粉砕設備２における粉砕された石炭原料の出口温度を演算する粉砕乾燥モデルの演算動作を説明する。
運用管理システムの電源投入により、入力手段２０で各種設定事項の入力待機状態となる。この状態で、粉砕乾燥モデルの演算を要求する旨が入力手段２０で入力されると、粉砕制御システム部１１の粉砕状態判定システム部１１Ａが、所定の設定事項の入力待機状態となる。
そして、粉砕状態判定システム部１１Ａは、入力手段２０により、石炭原料の石炭供給量に関する石炭供給量データと、石炭原料の含水量に関する原料含水量データと、粉砕設備２に供給する熱風の温度に関する熱風温度データと、熱風の供給量に関する入力された熱風供給量データと、粉砕設備２における出口温度に関する出口温度データまたは粉砕設備２における入口温度に関する入口温度データと、が入力され、粉砕条件入力データ取得手段５４Ａで取得したことを認識すると、粉砕状態判定演算部５４は、温度演算手段５４Ｂにより、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された以下の演算式（５）を用いて、粉砕設備２における入口温度、または、粉砕設備２における出口温度を算出する。すなわち、入力手段２０で出口温度が入力された場合には入口温度を演算し、入力手段２０で入口温度が入力された場合には出口温度を演算する。
Ｃ石炭×（Ｔ入口−Ｔ出口）×Ｆ石炭＋Ｃ水×（Ｔ入口−Ｔ出口）×Ｆ水＋Ｃ空気×（Ｔ熱風−Ｔ出口）×Ｆ熱風−Ｈ×Ｘ−Ｙ＝０  …（５）
【００８３】
そして、粉砕状態判定演算部５４は、温度比較手段５４Ｃにより、温度演算手段５４Ｂで算出した入口温度または出口温度を、粉砕状態判定用データベース４１の基準入口温度または基準出口温度と比較し、入口温度が基準入口温度より高いか否か、出口温度が基準出口温度より低いか否かを判断する。
この後、粉砕状態判定演算部５４は、運転状況判定手段５４Ｄにより、温度比較手段５４Ｃで入口温度が基準入口温度より高いと判断した場合、粉砕設備２内で発火の可能性があり、粉砕設備２を安定して運転できないと判定して、温度報知手段５４Ｅにより、判定結果を例えば表示手段３０に表示したり、粉砕状態判定システム部１１Ａに個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
さらに、粉砕状態判定演算部５４は、入力手段２０で再演算の実施要求の入力に従って、運転状況判定手段５４Ｄにより、基準入口温度を入口温度データとして粉砕条件入力データ取得手段５４Ａに取得させ、温度演算手段５４Ｂで出口温度を算出させ、温度比較手段５４Ｃで比較する再演算の処理を実施させる。
【００８４】
一方、粉砕状態判定演算部５４は、温度比較手段５４Ｃにより入口温度が基準入口温度より低いと判断した場合には、運転状況判定手段５４Ｄが原料石炭を粉砕設備２で粉砕しても粉砕設備２内で発火の可能性はなく、入力した出口温度となる運転条件で、投入する石炭原料による燃焼が実施できると判定する。そして、粉砕状態判定演算部５４は、入力した出口温度となる運転条件で、投入する石炭原料による燃焼が実施できる旨を、温度報知手段５４Ｅにより、例えば表示手段３０に表示したり、粉砕状態判定システム部１１Ａに個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知させる。
【００８５】
また、粉砕状態判定演算部５４は、温度比較手段５４Ｃで出口温度が第一基準出口温度より低いと判断した場合、運転状況判定手段５４Ｄにより、石炭原料の水分が十分に蒸発されておらず、石炭がいわゆるべたべたとなった粘りを生じた状態であり、粉砕設備２を安定して運転できないと判定して、温度報知手段５４Ｅにより、判定結果を例えば表示手段３０に表示したり、粉砕状態判定システム部１１Ａに個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
さらに、粉砕状態判定演算部５４は、入力手段２０で再演算の実施要求の入力に従って、運転状況判定手段５４Ｄにより、第一基準出口温度を出口温度データとして粉砕条件入力データ取得手段５４Ａに取得させ、温度演算手段５４Ｂで入口温度を算出させ、温度比較手段５４Ｃで比較する再演算の処理を実施させる。
【００８６】
また、粉砕状態判定演算部５４は、温度比較手段５４Ｃで出口温度が第一基準出口温度より高いが第二基準出口温度より低いと判断した場合、運転状況判定手段５４Ｄにより、第二基準出口温度に対して低くなる温度差を演算するとともに、この温度差に関連付けられた燃焼効率を粉砕状態判定用データベース４１から検索して取得し、取得した燃焼効率を、温度報知手段５４Ｅにより例えば表示手段３０に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
【００８７】
（粉砕特性モデル）
次に、粉砕状態判定システム部１１Ａによる粉砕設備２で異なる品位の石炭原料が粉砕された混炭状況を演算する粉砕特性モデルの演算動作を説明する。
運用管理システムの電源投入により、入力手段２０で各種設定事項の入力待機状態となる。この状態で、粉砕特性モデルの演算を要求する旨が入力手段２０で入力されると、粉砕制御システム部１１の粉砕特性判定システム部１１Ｂが、所定の設定事項の入力待機状態となる。
そして、粉砕特性判定システム部１１Ｂは、入力手段２０により、粉砕設備２に投入される異なる品位毎の石炭原料のＨＧＩｉに関するＨＧＩｉデータと、投入する石炭原料の混炭率に関する混炭率データと、石炭原料の石炭供給量に関する石炭供給量データと、石炭原料の含水量に関する原料含水量データと、が入力され、混炭条件入力データ取得手段５５Ａで取得したことを認識すると、粉砕特性判定演算部５５は、混炭演算手段５５Ｂにより、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された以下の演算式（４）を用いて、粉砕速度定数Ｋを演算する。
Ｋ＝１／６０×１／５０×（ＨＧＩｉ−１３）／６．９３  …（４）
そして、混炭演算手段５５Ｂは、演算した粉砕速度定数Ｋを用いて、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された以下の演算式（１）により、粉砕設備２内に残存する乾燥状態の石炭原料の全量Ｍを演算する。
【００８８】
【数１０】
2014159902.tif 000012
【００８９】
さらに、混炭演算手段５５Ｂは、演算した石炭原料の全量Ｍを用いて、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された以下の演算式（２）により、粉砕設備２内の乾燥状態の混炭率Ｘを演算する。
【００９０】
【数１１】
2014159902.tif 000013
【００９１】
そして、混炭演算手段５５Ｂは、演算した混炭率Ｘと、各品位の石炭原料のＨＧＩｉとから、以下の演算式（３）を用いて、混炭ＨＧＩを演算する。
【００９２】
【数１２】
2014159902.tif 000014
【００９３】
この後、粉砕特性判定演算部５５は、例えば入力手段２０による演算要求の入力に基づいて、微粉度演算手段５５Ｃにより、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された、混炭ＨＧＩに対応した微粉度すなわち粒度分布に関する関係式を用いて、混炭演算手段５５Ｂで演算した混炭ＨＧＩに対応する粒度分布を演算する。そして、粉砕特性判定演算部５５は、演算した粒度分布を、混炭報知手段５５Ｆにより、例えば表示手段３０に表示したり、粉砕特性判定システム部１１Ｂに個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
また、粉砕特性判定演算部５５は、例えば入力手段２０による演算要求の入力に基づいて、消費電力量演算手段５５Ｄにより、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された、混炭ＨＧＩに対する粉砕設備２の消費電力量の関数式を用い、混炭演算手段５５Ｂで演算した混炭ＨＧＩに対応する消費電力量を算出する。
さらに、粉砕特性判定演算部５５は、例えば入力手段２０による演算要求の入力に基づいて、振動量演算手段５５Ｅにより、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された、混炭ＨＧＩに対する粉砕設備２の振動量の関数式を用い、混炭演算手段５５Ｂで演算した混炭ＨＧＩに対応する振動量を算出する。
そして、粉砕特性判定演算部５５は、消費電力量演算手段５５Ｄで算出した消費電力量、および、振動量演算手段５５Ｅで演算した振動量を、混炭報知手段５５Ｆにより、例えば表示手段３０に表示したり、粉砕特性判定システム部１１Ｂに個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
さらに、粉砕特性判定演算部５５は、入力手段２０での実施要求の入力に従って、混炭報知手段５５Ｆにより、粉砕特性判定用データベース４２に記憶された基準となる粒度分布、消費電力量や振動量と対比して表示させたり、基準となる粒度分布、消費電力量や振動量との乖離率を演算して、例えば燃焼設備３での燃焼には適さない粒度分布で、混炭させる原料石炭としては好ましくない旨などの評価を報知したり、消費電力量や振動量が大きすぎて、混炭させる原料石炭としては好ましくない旨などの評価を報知したり、さらには原料石炭の混炭の見直しを促す報知をしたりする。
【００９４】
（燃焼モデル）
次に、燃焼制御システム部１２による粉砕設備２における粉砕石炭の燃焼状態を判定する演算をする燃焼モデルの演算動作を説明する。
運用管理システムの電源投入により、入力手段２０で各種設定事項の入力待機状態となる。この状態で、燃焼モデルの演算を要求する旨が入力手段２０で入力されると、燃焼制御システム部１２が、所定の設定事項の入力待機状態となる。
そして、燃焼制御システム部１２は、入力手段２０により、粉砕石炭の物性値に関する物性値データと、粉砕石炭の供給量に関する供給量データと、粉砕石炭の供給時の温度である粉砕設備２における出口温度に関する温度データと、が入力され、燃焼条件入力データ取得手段５６Ａが取得したことを認識すると、燃焼制御システム部１２の燃焼状態判定演算部５６は、熱収支演算手段５６Ｂにより、燃焼用データベース４３に記憶され燃焼設備３の規格に関するデータに基づいて、燃焼設備３内の燃焼領域３Ａ毎の熱量収支を計算する。
【００９５】
具体的には、熱収支演算手段５６Ｂは、燃焼熱量演算手段５６Ｂ１により、物性値データの石炭性状である低位発熱量のデータと供給量データとから、バーナーから供給される石炭の燃焼熱量を演算、具体的には、低位発熱量と供給量との積をさせる。
また、熱収支演算手段５６Ｂは、昇温熱量演算手段５６Ｂ２により、物性値データの供給量データと、石炭の性状データとに基づいて発生する燃焼ガス量を演算し、得られた燃焼ガス量と、燃焼用データベースに記憶された燃焼ガスの比熱とに基づいて、燃焼設備３の入口温度から出口温度まで昇温させる昇温熱量を演算させる。
さらに、熱収支演算手段５６Ｂは、伝熱量演算手段５６Ｂ３により、物性値データの石炭性状の灰分のデータと、粉砕石炭の密度、比重、平均粒径、粒度分布、放射係数などの粉砕石炭の性状と、灰分粒子の性状と燃焼設備３の水冷壁の面積とから、燃焼ガスから燃焼設備３の壁面への輻射熱および燃焼設備３から燃焼ガスへの輻射熱による各移動熱量を演算させる。また、伝熱量演算手段５６Ｂ３は、燃焼ガスの対流により熱媒体を加熱する熱量を、燃焼設備３の水冷壁の面積に基づいて、熱対流伝熱係数を用いてを演算する。そして、伝熱量演算手段５６Ｂ３は、これら熱量から、燃焼ガスと燃焼設備３との間の熱量の遣り取りである伝熱量を演算する。
また、熱収支演算手段５６Ｂは、持込熱量演算手段５６Ｂ４により、燃焼ガスの流下する方向Ｘの下流側に位置する燃焼領域３Ａへ持ち込む熱量である持込熱量を、燃焼ガスの比熱のデータと、供給量データと、温度データと、下流側に位置する燃焼領域３Ａの燃焼ガスへの輻射熱とから演算する。
そして、熱収支演算手段５６Ｂは、演算された燃焼熱量、昇温熱量、伝熱量、および持込熱量に基づいて、例えば燃焼熱量＋持込熱量−昇温熱量−伝熱量＝０となる条件の仮の出口温度を演算する。
【００９６】
この後、燃焼状態判定演算部５６は、ゾーン出口温度演算手段５６Ｃにより、熱収支演算手段５６Ｂで演算した各燃焼領域３Ａの仮の出口温度を用い、各燃焼領域３Ａの入口温度を適宜変化させて燃焼ガスが下流側の燃焼領域３Ａへ流下する際の各燃焼領域３Ａにおける仮の出口温度を繰り返し計算し、各燃焼領域３Ａの出口温度を収束計算する。
【００９７】
また、燃焼状態判定演算部５６は、入力手段２０での実施要求の入力に基づいて、スラッキング性判定手段５６Ｄにより、演算した燃焼領域３Ａ別の出口温度や温度分布に基づいて、燃焼条件入力データ取得手段５６Ａで取得した物性値データの灰分（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１２）のデータ、灰組成（ＪＩＳ  Ｍ  ８８１５）のデータから、燃焼用データベース４３に記憶されている灰組成と融点（ＪＩＳ  Ｍ  ８８０１）との関係式を用いて、石炭の燃焼により生じる灰分が溶融して燃焼設備３の壁面にクリンカーとして付着するクリンカーの生成状況を、燃焼領域３Ａ毎で判定する。
そして、燃焼状態判定演算部５６は、温度分布報知手段５６Ｅにより、スラッキング性判定手段５６Ｄで判定した燃焼領域毎のクリンカーの生成状況を報知させる。
【００９８】
（稼働評価モデル）
次に、稼働評価システム部１３による石炭燃焼プラント１の稼働に関する評価の演算をする稼働評価モデルの演算動作を説明する。
運用管理システムの電源投入により、入力手段２０で各種設定事項の入力待機状態となる。この状態で、稼働評価モデルの演算を要求する旨が入力手段２０で入力されると、稼働評価システム部１３が、所定の設定事項の入力待機状態となる。
そして、稼働評価システム部１３は、入力手段２０により、燃焼設備３に供給される粉砕石炭の粒度に関する粒度データと、燃焼設備３に供給される粉砕石炭の性状に関する性状データと、燃焼設備３の温度に関する入力された温度データ、あるいは燃焼制御システム部１２で演算した燃焼領域３Ａ毎の温度データと、粉砕状態判定システム部１１Ａで演算した粉砕設備２における出口温度に関する出口温度データと、石炭原料の供給量データと、が入力され、石炭状態入力データ取得手段５７Ａが取得したことを認識すると、残存水分量演算手段５７Ｂにより、出口温度データおよび物性値データの水分量、さらには熱風温度や熱風量、滞留時間を用いて、粉砕石炭の残存水分量を演算させる。
【００９９】
そして、稼働評価システム部１３は、燃焼速度演算手段５７Ｃにより、プラント稼働評価データベース４４に記憶された石炭の性状値に応じた活性化エネルギー定数および反応速度定数を用いて、粒度データと、石炭の残存する水分量と、温度データとから、所定の温度における石炭が燃焼する燃焼時間を演算させる。
この後、稼働評価システム部１３は、燃焼効率判定手段５７Ｄにより、石炭の性状データから、例えばプラント稼働評価データベース４４に記憶されたボイラー熱勘定方式（ＪＩＳ  Ｂ  ８２２２）を用いて、燃焼ガスの流量を演算するとともに、演算した燃焼ガスの流量と、プラント稼働評価データベース４４に記憶された燃焼設備３内の体積とに基づいて、燃焼ガスの燃焼設備３内、例えば燃焼領域３Ａ毎に滞留する滞留時間を演算する。そして、燃焼効率判定手段５７Ｄは、演算した燃焼ガスの滞留時間と、燃焼速度演算手段５７Ｃで演算した燃焼時間とに基づいて、粉砕石炭の未燃焼分を演算し、この演算した粉砕石炭の未燃焼分に基づいて、供給する粉砕石炭の燃焼効率を演算する。
【０１００】
そして、稼働評価システム部１３は、燃焼効率報知手段５７Ｇにより、燃焼効率判定手段５７Ｄで演算した粉砕石炭の燃焼効率を、例えば表示手段３０に表示したり、稼働評価システム部１３に個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
【０１０１】
また、稼働評価システム部１３は、入力手段２０での実施要求の入力に基づいて、石炭原料判定手段５７Ｅにより、燃焼効率判定手段５７Ｄで演算した燃焼効率に基づいて、燃焼設備３に投入する粉砕石炭の性状が適正か否か判定させる。
そして、稼働評価システム部１３は、燃焼効率報知手段５７Ｇにより、石炭原料判定手段５７Ｅで判定した粉砕原料の性状の良否を、例えば表示手段３０に表示したり、稼働評価システム部１３に個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
【０１０２】
さらに、稼働評価システム部１３は、入力手段２０での実施要求の入力に基づいて、灰分状態判定手段５７Ｆにより、例えば石炭状態入力データ取得手段５７Ａで取得した石炭の供給量データと性状データの灰分のデータとに基づいて、燃焼設備３から排出される灰分中の未燃焼分を演算し、灰分を建材として利用できるか否かを判定させる。
そして、稼働評価システム部１３は、燃焼効率報知手段５７Ｇにより、灰分状態判定手段５７Ｆで判定した灰分の建材利用の適否を、例えば表示手段３０に表示したり、稼働評価システム部１３に個別に設けられた表示装置に表示したり、音声出力したり、印刷出力したりして報知する。
【０１０３】
［実施形態の作用効果］
上記実施形態では、混炭演算手段５５Ｂにより、混炭条件入力データ取得手段５５Ａで取得した石炭供給量データ、原料含水量データおよび混炭率データに基づいて、粉砕設備２内に残留する乾燥状態の石炭原料の混炭率を演算し、この演算した混炭率における混炭ＨＧＩを演算し、報知する。
このため、品位が大いに異なる石炭原料を混炭する場合でも、粉砕設備２内での混炭ＨＧＩを精度よく演算できるので、例えば混炭による粉砕設備２における運転状況の判定や粉砕した石炭の燃焼設備３での燃焼状態も容易に精度よく判定でき、良好な粉砕状況や燃焼のための混炭の判定が容易にできる。
【０１０４】
そして、上記実施形態では、上記演算式（１）により粉砕設備内に残存する乾燥状態の石炭原料の全量Ｍを演算し、上記演算式（２）により粉砕設備内の乾燥状態の混炭率Ｘを演算し、上記演算式（３）により混炭ＨＧＩを演算する。
このため、簡単な数式で効率よく混炭ＨＧＩを演算できる。
【０１０５】
また、上記実施形態では、混炭ＨＧＩを演算するための粉砕速度定数を下記演算式（４）で演算するので、簡単な数式で効率よく混炭ＨＧＩを演算できる。
Ｋ＝１／６０×１／５０×（ＨＧＩｉ−１３）／６．９３  …（４）
【０１０６】
さらに、上記実施形態では、微粉度演算手段５５Ｃにより、粉砕特性判定用データベース４２に記憶されＨＧＩに対応した粉砕された粒度分布に関する関係式に基づいて、混炭演算手段５５Ｂで演算した混炭ＨＧＩに対応する粒度分布を演算し、報知している。
このため、品位が大いに異なる石炭原料を混炭する場合でも、粉砕設備での粒度分布を精度よく演算できるので、例えば混炭による粉砕設備における運転状況の判定や粉砕した石炭を燃焼設備での燃焼状態も容易に精度よく判定でき、良好な粉砕状況や燃焼のための混炭の判定が容易にできる。
【０１０７】
また、上記実施形態では、消費電力量演算手段５５Ｄにより、粉砕特性判定用データベース４２に記憶されＨＧＩに対応した粉砕設備の消費電力量に関する関係式に基づいて、混炭演算手段５５Ｂで演算した混炭ＨＧＩに対応する消費電力量を演算し、報知する
このため、品位が大いに異なる石炭原料を混炭する場合でも、粉砕設備の消費電力量を精度よく演算できるので、例えば混炭による粉砕設備における運転状況の判定や粉砕した石炭を燃焼設備での燃焼状態も容易に精度よく判定でき、良好な粉砕状況や燃焼のための混炭の判定が容易にできる。
【０１０８】
さらに、上記実施形態では、振動量演算手段５５Ｅにより、粉砕特性判定用データベース４２に記憶されＨＧＩに対応した粉砕設備の振動量に関する関係式に基づいて、混炭演算手段５５Ｂで演算した混炭ＨＧＩに対応する振動量を演算し、報知する
このため、品位が大いに異なる石炭原料を混炭する場合でも、粉砕設備の振動量を精度よく演算できるので、例えば混炭による粉砕設備における運転状況の判定や粉砕した石炭を燃焼設備での燃焼状態も容易に精度よく判定でき、良好な粉砕状況や燃焼のための混炭の判定が容易にできる。
【０１０９】
また、上記実施形態では、燃焼速度演算手段５７Ｃにより、粉砕特性判定システム部１１Ｂで演算した混炭ＨＧＩと、石炭状態入力データ取得手段５７Ａで取得した残存水分量データおよび温度データとから、プラント稼働評価データベース４４に記憶された石炭の性状値に応じた活性化エネルギー定数および反応速度定数を用いて、温度に対する石炭の燃焼速度を演算する。この後、燃焼効率判定手段５７Ｄにより、石炭状態入力データ取得手段５７Ａで取得した石炭の性状データおよび供給量データから燃焼ガスの流量を演算し、この燃焼ガスの流量とプラント稼働評価データベース４４に記憶された燃焼設備３内の体積とに基づいて、燃焼ガスの燃焼設備３内に滞留する滞留時間を演算する。そして、燃焼効率判定手段５７Ｄにより、演算した滞留時間と燃焼速度とに基づいて、石炭の未燃焼分を演算し、石炭の燃焼効率を判定している。
このため、粉砕後の混炭を燃焼設備３で燃焼させる燃焼効率も容易に精度よく判定でき、品位が大きく異なる石炭原料を混炭しても、良好に燃焼させるための石炭原料の判定が容易にできる。
【０１１０】
そして、上記実施形態では、石炭原料判定手段５７Ｅにより、演算した燃焼効率に基づいて、燃焼設備３に投入する粉砕石炭の性状が適正か否か判定するので、良好に燃焼させるための石炭原料の判定が容易にできる。
【０１１１】
さらに、上記実施形態では、灰分状態判定手段５７Ｆにより、演算した石炭の未燃焼分に基づいて、灰分が建材として利用可能か否かを判定するので、灰分の有効利用も容易に判定できる。
【０１１２】
［変形例］
なお、本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した材質、層構成などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【０１１３】
例えば、石炭燃焼プラント１全体の運用管理システム１０の一部に粉砕状態判定システム部１１Ａ、稼働評価システム部１３を構成して説明したが、それぞれ独立の装置として利用してもよい。
【符号の説明】
【０１１４】
２    粉砕設備
３    燃焼設備
１１Ｂ  粉砕設備の粉砕特性判定装置として機能する粉砕特性判定システム部
１３    石炭の燃焼効率判定装置として機能する稼働評価システム部
４０    記憶手段
４２    記憶手段として機能する粉砕特性判定用データベース
４４    記憶手段として機能するプラント稼働評価データベース
５０    演算装置として機能する演算手段
５５    演算装置として機能する粉砕特性判定演算部
５５Ａ  入力データ取得手段である混炭条件入力データ取得手段
５５Ｂ  混炭演算手段
５５Ｃ  微粉度演算手段
５５Ｄ  消費電力量演算手段
５５Ｅ  振動量演算手段
５５Ｆ  混炭報知手段
５７    演算装置として機能する稼働評価演算部
５７Ａ  入力データ取得機能に相当する石炭状態入力データ取得手段
５７Ｂ  残存水分量演算機能に相当する残存水分量演算手段
５７Ｃ  燃焼速度演算機能に相当する燃焼速度演算手段
５７Ｄ  燃焼効率判定機能に相当する燃焼効率判定手段
５７Ｅ  石炭原料判定機能に相当する石炭原料判定手段
５７Ｆ  灰分状態判定機能に相当する灰分状態判定手段
５７Ｇ  燃焼効率報知機能に相当する燃焼効率報知手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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