(57)【要約】【課題】  負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにおけるヒートアップから粉砕に移行する際のライン内部の酸素濃度を高精度に制御する。【解決手段】  排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０以下になると、当該偏差ｅが０に近づくように、当該偏差ｅを入力としてＰＩＤ制御を行い、窒素ガスの流量（Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度）を調整する。一方、当該偏差ｅが０を超えると、窒素ガスの供給を停止する（Ｎ2ガス流量調整弁１１８を全閉する）。また、ヒートアップから粉砕に移行し、且つ、当該偏差ｅが０．５％を超えると、当該偏差ｅが０に近づくように、当該偏差ｅを入力としてＰＩＤ制御を行い、エアの流量（エア流量調整弁１２０の弁開度）を調整することを粉砕が完了するまで継続して行う。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風を排ガスとして発生する熱風発生装置と、
原料を粉砕し、粉砕後の原料を、前記排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機であって、内部の圧力が負圧に保たれている粉砕機と、
前記粉砕機から前記排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機であって、内部の圧力が負圧に保たれている捕集機と、
前記熱風発生装置、前記粉砕機、及び前記捕集機を前記排ガスが循環する経路と、
前記経路の内部の所定の位置における酸素濃度を測定する測定手段と、を有し、
前記粉砕機の内部に原料を投入しない状態で前記熱風発生装置から発生する排ガスによって前記粉砕機の内部を含む領域を予熱するヒートアップを行った後に、前記粉砕機の内部に原料を投入して原料を粉砕する負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにおける前記経路の内部の所定の位置における前記排ガスの酸素濃度を制御する粉砕プラント排ガス制御装置であって、
前記所定の位置における酸素濃度の目標値と、前記所定の位置における酸素濃度の測定値との差分を導出する差分導出手段と、
前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値よりも大きくなると、前記測定値が前記目標値に近づくように、前記目標値未満の酸素濃度を有する第１のガスを、前記経路の内部に供給する制御を開始し、前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値よりも小さくなると、前記第１のガスを、前記経路の内部に供給する前記制御を停止する第１の制御手段と、
前記ヒートアップが終了した後に、前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値未満の値である所定値よりも小さくなると、前記測定値が前記目標値に近づくように、前記目標値を超える酸素濃度を有する第２のガスを、前記経路の内部に供給する制御を開始し、その後、当該制御を継続して行う第２の制御手段と、を有することを特徴とする粉砕プラント排ガス制御装置。
【請求項２】
前記差分導出手段は、前記所定の位置における酸素濃度の目標値から、前記所定の位置における酸素濃度の測定値を減算して、前記目標値に対する前記測定値の偏差を導出し、
前記第１の制御手段は、前記偏差が０（ゼロ）よりも小さくなると、前記偏差が０（ゼロ）に近づく流量の前記第１のガスを前記経路の内部に供給する制御を開始し、前記偏差が０（ゼロ）よりも大きくなると、前記第１のガスを前記経路の内部に供給する前記制御を停止し、
前記第２の制御手段は、前記ヒートアップが終了した後に、前記偏差が、０（ゼロ）を超える所定値よりも大きくなると、前記偏差が０（ゼロ）に近づく流量の前記第２のガスを前記経路の内部に供給する制御を開始し、その後、当該制御を継続して行うことを特徴とする請求項１に記載の粉砕プラント排ガス制御装置。
【請求項３】
前記経路の内部の所定の位置は、前記捕集機の出側の位置であることを特徴とする請求項１又は２に記載の粉砕プラント排ガス制御装置。
【請求項４】
前記第１のガスは、窒素ガスであり、
前記第２のガスは、空気であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の粉砕プラント排ガス制御装置。
【請求項５】
前記制御は、ＰＩＤ制御であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の粉砕プラント排ガス制御装置。
【請求項６】
前記捕集機は、バグフィルターであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の粉砕プラント排ガス制御装置。
【請求項７】
熱風を排ガスとして発生する熱風発生装置と、
原料を粉砕し、粉砕後の原料を、前記排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機であって、内部の圧力が負圧に保たれている粉砕機と、
前記粉砕機から前記排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機であって、内部の圧力が負圧に保たれている捕集機と、
前記熱風発生装置、前記粉砕機、及び前記捕集機を前記排ガスが循環する経路と、
前記経路の内部の所定の位置における酸素濃度を測定する測定手段と、を有し、
前記粉砕機の内部に原料を投入しない状態で前記熱風発生装置から発生する排ガスによって前記粉砕機の内部を含む領域を予熱するヒートアップを行った後に、前記粉砕機の内部に原料を投入して原料を粉砕する負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにおける前記経路の内部の所定の位置における前記排ガスの酸素濃度を制御する粉砕プラント排ガス制御方法であって、
前記所定の位置における酸素濃度の目標値と、前記所定の位置における酸素濃度の測定値との差分を導出する差分導出工程と、
前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値よりも大きくなると、前記測定値が前記目標値に近づくように、前記目標値未満の酸素濃度を有する第１のガスを、前記経路の内部に供給する制御を開始し、前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値よりも小さくなると、前記第１のガスを、前記経路の内部に供給する前記制御を停止する第１の制御工程と、
前記ヒートアップが終了した後に、前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値未満の値である所定値よりも小さくなると、前記測定値が前記目標値に近づくように、前記目標値を超える酸素濃度を有する第２のガスを、前記経路の内部に供給する制御を開始し、その後、当該制御を継続して行う第２の制御工程と、を有することを特徴とする粉砕プラント排ガス制御方法。
【請求項８】
前記差分導出工程は、前記所定の位置における酸素濃度の目標値から、前記所定の位置における酸素濃度の測定値を減算して、前記目標値に対する前記測定値の偏差を導出し、
前記第１の制御工程は、前記偏差が０（ゼロ）よりも小さくなると、前記偏差が０（ゼロ）に近づく流量の前記第１のガスを前記経路の内部に供給する制御を開始し、前記偏差が０（ゼロ）よりも大きくなると、前記第１のガスを前記経路の内部に供給する前記制御を停止し、
前記第２の制御工程は、前記ヒートアップが終了した後に、前記偏差が、０（ゼロ）を超える所定値よりも大きくなると、前記偏差が０（ゼロ）に近づく流量の前記第２のガスを前記経路の内部に供給する制御を開始し、その後、当該制御を継続して行うことを特徴とする請求項７に記載の粉砕プラント排ガス制御方法。
【請求項９】
前記経路の内部の所定の位置は、前記捕集機の出側の位置であることを特徴とする請求項７又は８に記載の粉砕プラント排ガス制御方法。
【請求項１０】
前記第１のガスは、窒素ガスであり、
前記第２のガスは、空気であることを特徴とする請求項７〜９の何れか１項に記載の粉砕プラント排ガス制御方法。
【請求項１１】
前記制御は、ＰＩＤ制御であることを特徴とする請求項７〜１０の何れか１項に記載の粉砕プラント排ガス制御方法。
【請求項１２】
前記捕集機は、バグフィルターであることを特徴とする請求項７〜１１の何れか１項に記載の粉砕プラント排ガス制御方法。
【請求項１３】
請求項７〜１２の何れか１項に記載の粉砕プラント排ガス制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とするコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、粉砕プラント排ガス制御装置、粉砕プラント排ガス制御方法、及びコンピュータプログラムに関し、特に、粉砕プラントにおける排ガスの酸素濃度を制御するために用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、微粉炭やセメント等を製造するための粉砕プラントとして、以下のようなプラントがある（特許文献１を参照）。
まず、燃焼ガスと燃焼エアとを熱ガス発生装置に供給し、熱ガス発生装置において、熱風を排ガスとして発生させる。排ガスは、原料の粉砕を行う粉砕機の内部に供給される。粉砕機で粉砕された原料（粉体）は、排ガスと共にバグフィルターに供給され、バグフィルターで捕集される。その後、排ガスは、循環ファンで昇圧されて循環ガスとして再び熱ガス発生装置に供給される。このように熱ガス発生装置で発生した熱風（排ガス）は、熱ガス発生装置から、粉砕機、バグフィルターを経由して熱ガス発生装置に循環される。ここで、粉砕機の入側の位置における圧力を負圧（大気圧を下回る圧力）にして、粉砕機の内部とバグフィルターの内部の圧力が負圧に保たれるようにする。以下の説明では、このような「粉砕プラント」を、必要に応じて「負圧式・排ガス循環系の粉砕プラント」と称する。また、「排ガスが循環する経路」を必要に応じて「ライン」と称する。
【０００３】
このような負圧式・排ガス循環系の粉砕プラント等の粉砕プラントでは、前述したようにして原料を粉砕するのに先立って、ヒートアップと呼ばれる運転が行われる。ヒートアップは、粉砕機に原料を投入しない状態で、粉砕時に比べて少ない量の排ガスを熱ガス発生装置から発生させることにより、粉砕機の内部を含むライン全体を予熱するものである。ここで、熱ガス発生装置から発生する排ガスの酸素濃度（Ｏ2濃度）は０（ゼロ）％に近い。また、ヒートアップ時には、粉砕機に原料が供給されないので、原料が排ガスに曝されることによる水蒸気の発生はない。このため、原料を貯蔵するバンカーから粉砕機の内部に進入する空気（進入エア）や、粉砕機の外部に粉体の放出を抑制するために粉砕機の内部に供給される空気（シールエア）によって、ラインの内部の酸素濃度が上昇する。
【０００４】
一方、粉砕時には、熱ガス発生装置からの排ガスの発生量が多くなるので、酸素濃度は低下する。また、粉砕時には、原料が排ガスに曝されることにより原料に含まれる水分が水蒸気になる。したがって、負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにおいては、循環ガス中の蒸気分圧が増大し、ライン内部の酸素濃度が低下する。
以上のように、負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにおいては、ライン内部の酸素濃度が変動するので、ライン内部の酸素濃度を高精度に制御することが必要になる。ライン内部の酸素濃度が高くなると、粉塵爆発が起こる虞があるため、ライン内部の酸素濃度を高くすることができない一方で、ライン内部の酸素濃度が低くなると、ライン内部において水蒸気が液相化し、バグフィルター（濾布（繊布や不織布））の機能を損ねる虞があるため、ライン内部の酸素濃度を低くすることもできないからである。
【０００５】
そこで、ライン内部の酸素濃度が高いときには窒素ガス（Ｎ2ガス）を供給してライン内部の酸素濃度を低くすると共に、ライン内部の酸素濃度が低いときには空気を供給してライン内部の酸素濃度を高める必要がある。このようにするための手法として、ライン内部の酸素濃度が或る閾値以上であるときには、それらの偏差に応じたＰＩＤ制御の結果に基づいて、ライン内部に供給する窒素ガス（Ｎ2ガス）の流量を調整する一方、ライン内部の酸素濃度が或る閾値未満であるときには、それらの偏差に応じたＰＩＤ制御の結果に基づいて、ライン内部に供給する空気の流量を調整することが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２１９５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前述したようにして窒素ガスや空気の流量を調整すると、窒素ガスの流量の調整と空気の流量の調整とを同時に行うため、ヒートアップから粉砕に移行する際に、ライン内部の酸素濃度を制御することができなくなる虞がある。具体的に、酸素濃度の上昇に伴って窒素ガスを供給した分、空気を余計に供給する必要があるので、窒素ガスの供給が止まると、ライン内部の酸素濃度が急激に上昇してしまう虞がある。前述したように、ライン内部の酸素濃度が急激に上昇すると粉塵爆発が起こる虞があるので、ライン内部の酸素濃度の急激な上昇を抑制することは極めて重要である。
【０００８】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにおけるヒートアップから粉砕に移行する際のライン内部の酸素濃度を高精度に制御することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の粉砕プラント排ガス制御装置は、熱風を排ガスとして発生する熱風発生装置と、原料を粉砕し、粉砕後の原料を、前記排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機であって、内部の圧力が負圧に保たれている粉砕機と、前記粉砕機から前記排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機であって、内部の圧力が負圧に保たれている捕集機と、前記熱風発生装置、前記粉砕機、及び前記捕集機を前記排ガスが循環する経路と、前記経路の内部の所定の位置における酸素濃度を測定する測定手段と、を有し、前記粉砕機の内部に原料を投入しない状態で前記熱風発生装置から発生する排ガスによって前記粉砕機の内部を含む領域を予熱するヒートアップを行った後に、前記粉砕機の内部に原料を投入して原料を粉砕する負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにおける前記経路の内部の所定の位置における前記排ガスの酸素濃度を制御する粉砕プラント排ガス制御装置であって、前記所定の位置における酸素濃度の目標値と、前記所定の位置における酸素濃度の測定値との差分を導出する差分導出手段と、前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値よりも大きくなると、前記測定値が前記目標値に近づくように、前記目標値未満の酸素濃度を有する第１のガスを、前記経路の内部に供給する制御を開始し、前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値よりも小さくなると、前記第１のガスを、前記経路の内部に供給する前記制御を停止する第１の制御手段と、前記ヒートアップが終了した後に、前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値未満の値である所定値よりも小さくなると、前記測定値が前記目標値に近づくように、前記目標値を超える酸素濃度を有する第２のガスを、前記経路の内部に供給する制御を開始し、その後、当該制御を継続して行う第２の制御手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の粉砕プラント排ガス制御方法は、熱風を排ガスとして発生する熱風発生装置と、原料を粉砕し、粉砕後の原料を、前記排ガスの流れに乗せて外部に放出する粉砕機であって、内部の圧力が負圧に保たれている粉砕機と、前記粉砕機から前記排ガスの流れに乗って放出された粉砕後の原料を捕集する捕集機であって、内部の圧力が負圧に保たれている捕集機と、前記熱風発生装置、前記粉砕機、及び前記捕集機を前記排ガスが循環する経路と、前記経路の内部の所定の位置における酸素濃度を測定する測定手段と、を有し、前記粉砕機の内部に原料を投入しない状態で前記熱風発生装置から発生する排ガスによって前記粉砕機の内部を含む領域を予熱するヒートアップを行った後に、前記粉砕機の内部に原料を投入して原料を粉砕する負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにおける前記経路の内部の所定の位置における前記排ガスの酸素濃度を制御する粉砕プラント排ガス制御方法であって、前記所定の位置における酸素濃度の目標値と、前記所定の位置における酸素濃度の測定値との差分を導出する差分導出工程と、前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値よりも大きくなると、前記測定値が前記目標値に近づくように、前記目標値未満の酸素濃度を有する第１のガスを、前記経路の内部に供給する制御を開始し、前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値よりも小さくなると、前記第１のガスを、前記経路の内部に供給する前記制御を停止する第１の制御工程と、前記ヒートアップが終了した後に、前記所定の位置における酸素濃度の測定値が、前記目標値未満の値である所定値よりも小さくなると、前記測定値が前記目標値に近づくように、前記目標値を超える酸素濃度を有する第２のガスを、前記経路の内部に供給する制御を開始し、その後、当該制御を継続して行う第２の制御工程と、を有することを特徴とする。
【００１１】
本発明のコンピュータプログラムは、前記粉砕プラント排ガス制御方法の各工程をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、酸素濃度の測定値が目標値よりも大きくなると、目標値未満の酸素濃度を有する第１のガスを供給する制御を開始し、酸素濃度の測定値が目標値よりも小さくなると、目標値未満の酸素濃度を有する第１のガスを供給する制御と停止を行う。また、ヒートアップが終了した後に、酸素濃度の測定値が目標値未満の値である所定値よりも小さくなると、目標値未満の酸素濃度を有する第２のガスを供給する制御を継続して行う。したがって、ヒートアップから粉砕に移行する際に、第１のガスが供給されているときに第２のガスの供給を開始しないようにすることができ、第１のガスが供給されていない酸素濃度が低い状態のときに第１のガスを供給することができる。これにより、第１のガスを供給する制御と第２のガスを供給する制御とが干渉することを防止することができ、ヒートアップから粉砕に移行する際の酸素濃度の急上昇を防止することができる。よって、負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにおけるヒートアップから粉砕に移行する際のライン内部の酸素濃度を高精度に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成を示す図である。
【図２】粉砕プラント排ガス制御装置の機能的な構成を示す図である。
【図３】粉砕プラント排ガス制御装置の動作を説明するフローチャートである。
【図４】図３のステップＳ３０２のＮ2制御処理を説明するフローチャートである。
【図５】図３のステップＳ３０４のエア制御処理を説明するフローチャートである。
【図６】ヒートアップ時のガス流量と時間との関係の一例を示す図である。
【図７】図６に示すようにしてエア及び窒素ガスの流量の制御を行ったときの、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差と時間との関係を示す図である。
【図８】ヒートアップから粉砕に移行する時のガス流量と時間との関係を示す図である。
【図９】図８に示すようにしてエア及び窒素ガスの流量の制御を行ったときの、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差と時間との関係を示す図である。
【図１０】ヒートアップを開始してから粉砕中までの長期間におけるガス流量と時間との関係を示す図である。
【図１１】図１０に示すようにしてエア及び窒素ガスの流量の制御を行ったときの、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差と時間との関係を示す図である。
【図１２】ヒートアップから粉砕に移行する時のガス流量と時間との関係の比較例を示す図である。
【図１３】図１２に示すようにしてエア及び窒素ガスの流量の制御を行ったときの、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差と時間との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態を説明する。本実施形態では、負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントが、高炉への微粉炭の吹込み（ＰＣＩ；Pulverized Coal Injection）を行うために石炭を粉砕する、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントである場合を例に挙げて説明する。
【００１５】
（負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成）
図１は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成の一例を示す図である。図１において、各構成要素を繋ぐ実線は配管を示し、破線は信号の伝達経路を示す。また、矢印線は、配管内のガスや石炭の進行方向を示す。尚、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントの構成は、例えば、特許文献１に記載の技術等の公知の技術で実現できるので、ここでは、各構成について簡単に説明し、詳細な説明を省略する。
【００１６】
図１において、熱ガス発生装置（ＨＧＧ）１０１は、バーナーを有し、燃焼ガス及び燃焼エア（空気）をバーナーへの入力として、バーナーの空燃比を制御し、排ガス（熱風）を発生させる。排ガスの酸素濃度は略０（ゼロ）％である。本実施形態では、燃焼ガスとしてＢＦＧ（Blast Furnace Gas）を利用する。尚、燃焼エアは、燃焼エアファン１０２により熱ガス発生装置１０１に送り込まれる。
【００１７】
バンカー１０３は、原料である石炭を貯蔵する。
給炭機１０４は、チェーンコンベアを有し、バンカー１０３内に貯蔵されている石炭をチェーンコンベアにより切り出してミル１０５に投入する。
ミル１０５は、給炭機１０４から投入された石炭を粉砕する粉砕機である。ミル１０５の入側の位置における圧力が負圧に保たれるようにすることにより、ミル１０５の内部の圧力は負圧に保たれる。ミル１０５は、例えば、ロールミル１０５ａと粉砕テーブル１０５ｂとを有する。ミル１０５の上部から投入された石炭をロールミル１０５ａと粉砕テーブル１０５ｂとの間に供給する。回転している粉砕テーブル１０５ｂに対してロールミル１０５ａを押し付けながら回転させることにより、石炭は押し潰されて粉砕される。粉砕された石炭は、熱ガス発生装置１０１から供給された排ガスの流れにのって、ミル１０５の上部に供給され、分級機で分級された後、外部に放出される。
【００１８】
この際、シールエアファイン１０６からミル１０５の内部（粉砕テーブル１０５ｂの軸受部）の隙間にシールエアを供給することにより、その隙間から外部に放出されようとする微粉炭を、熱ガス発生装置１０１から供給された排ガスの流れに押し戻す。ミル１０５の内部の圧力がシールエアの圧力未満になるように、シールエアの流速が定められる。このように、シールエアは、粉砕テーブル１０５ｂの軸受部に微粉炭が進入し、その結果として、粉砕テーブル１０５ｂの軸受部の潤滑不良が起こることと、粉砕テーブル１０５ｂの軸受部から外部に放出されることとを防止するためのものである。
以下の説明では、「ミル１０５から外部に放出された粉砕後の石炭」を必要に応じて「微粉炭」と称する。
【００１９】
バグフィルター１０７は、ミル１０５から放出された微粉炭を、濾布を用いて捕集する濾過式の捕集機である。ミル１０５と同様に、バグフィルター１０７の内部の圧力も負圧に保たれている。微粉炭以外の異物がバグフィルター１０７で捕集されることがある。異物除去装置１０８は、この異物を除去するためのものである。このように異物除去装置１０８で異物が除去された後、リザーバタンク１０９に微粉炭が貯蔵される。リザーバタンク１０９に貯蔵された微粉炭は、高炉の羽口から高炉の内部に吹き込まれる（微粉炭吹き込みが行われる）。
【００２０】
バグ出口Ｏ2濃度計１１０は、バグフィルター１０７の出側の位置における配管内の排ガスの酸素濃度を測定する。
ベンチュリ管１１１は、バグフィルター１０７を通過した排ガスの流量を測定する。
ダンパー１１２は、バグフィルター１０７を通過した排ガスの流量を調整する。
循環ファン１１３は、ダンパー１１２を通過した排ガスを熱ガス発生装置１０１に循環させることができるように、排ガスを昇圧する。
循環ファン１１３により昇圧された排ガスの一部は、煙突１１４を介して大気中に放出される。放散系圧力調整弁１１５は、このようにして大気中に放出される排ガスの圧力を調整するためのものである。
【００２１】
循環系圧力調整弁１１６は、循環ファン１１３により昇圧された排ガスのうち、煙突１１４を介して大気中に放出されずに熱ガス発生装置１０１に循環させる排ガスの圧力を調整するためのものである。このようにして、熱ガス発生装置１０１で発生した排ガスは、循環ガスとして再び熱ガス発生装置１０１に供給され、熱ガス発生装置１０１、ミル１０５、バグフィルター１０７、ベンチュリ管１１１、ダンパー１１２、循環ファン１１３、循環系圧力調整弁１１６、熱ガス発生装置１０１の経路を循環する。
【００２２】
本実施形態では、以上の負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントにおける循環ガスの酸素濃度を調整する。まず、循環ガスの酸素濃度を調整するためのハードウェアの構成の一例について説明する。
本実施形態では、製鉄所の他のプラントで発生したＮ2ガスを、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに供給するようにしている。オリフィス流量計１１７は、このＮ2ガスの流量を測定する。
Ｎ2ガス流量調整弁１１８は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに供給されるＮ2ガスの流量を調整するためのものである。Ｎ2ガス流量調整弁１１８で流量が調整されたＮ2ガスは、熱ガス発生装置１０１の入側の配管に供給される。これにより、循環ガスの酸素濃度を低くすることができる。
【００２３】
また、本実施形態では、大気中の空気（エア）を、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに供給するようにしている。オリフィス流量計１１９は、このエアの流量を調整する。エア流量調整弁１２０は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに供給されるエアの流量を調整するためのものである。希釈エアファン１２１は、エア流量調整弁１２０で流量が調整されたエアを昇圧し、エアを熱ガス発生装置１０１の入側の配管に押し込む。これにより、循環ガスの酸素濃度を大きくすることができる。
粉砕プラント排ガス制御装置２００は、バグ出口Ｏ2濃度計１１０で測定された排ガスの酸素濃度を入力し、酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差を導出する。そして、粉砕プラント排ガス制御装置２００は、導出した偏差に基づいて、Ｎ2ガス流量調整弁１１８又はエア流量調整弁１２０の弁開度を設定し、循環ガスの酸素濃度を調整する。粉砕プラント排ガス制御装置２００のハードウェアは、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を用いることにより実現することができる。
【００２４】
（粉砕プラント排ガス制御装置２００の機能構成）
図２は、粉砕プラント排ガス制御装置２００の機能的な構成の一例を示す図である。前述したように、図２に示す各部は、例えば、プログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）を用いることにより実現することができる。
＜Ｏ2濃度目標値記憶部２０１＞
Ｏ2濃度目標値記憶部２０１は、バグ出口Ｏ2濃度計１１０で排ガスの酸素濃度が測定される位置での排ガスの酸素濃度の目標値を記憶する。この排ガスの酸素濃度の目標値は、オペレータにより設定されるものである。本実施形態の負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントでは、粉塵爆発を防止する観点から、バグ出口Ｏ2濃度計１１０で排ガスの酸素濃度を１２％未満にする必要がある。このため、本実施形態では、バグ出口Ｏ2濃度計１１０で排ガスの酸素濃度が測定される位置での排ガスの酸素濃度の目標値を１０％としている。このように、本実施形態では、排ガスの酸素濃度の単位は［％］であるとする。
【００２５】
＜Ｏ2濃度偏差導出部２０２＞
Ｏ2濃度偏差導出部２０２は、Ｏ2濃度目標値記憶部２０１に記憶されている排ガスの酸素濃度の目標値から、バグ出口Ｏ2濃度計１１０で測定された排ガスの酸素濃度の測定値を減算して、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅを導出する。
【００２６】
＜Ｎ2制御タイミング指示部２０３＞
Ｎ2制御タイミング指示部２０３は、窒素ガスの流量（Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度）の制御を行うタイミングをＰＩＤ制御部２０４に指示する。
本実施形態では、Ｎ2制御タイミング指示部２０３は、Ｏ2濃度偏差導出部２０２により導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」が０（ゼロ）以下（ｅ≦０）になると、窒素ガスの流量（Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度）の制御の開始をＰＩＤ制御部２０４に指示する。一方、Ｎ2制御タイミング指示部２０３は、Ｏ2濃度偏差導出部２０２により導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」が０（ゼロ）を超えると（ｅ＞０）、窒素ガスの流量（Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度）の制御の停止をＰＩＤ制御部２０４に指示する。
【００２７】
＜ＰＩＤ制御部２０４＞
ＰＩＤ制御部２０４は、Ｎ2制御タイミング指示部２０３により窒素ガスの流量（Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度）の制御の開始が指示されると、Ｏ2濃度偏差導出部２０２により導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」を入力として、比例動作、積分動作、及び微分動作を行い、操作量として排ガスの酸素濃度を導出することを繰り返して、排ガスの酸素濃度の測定値を目標値に近づける制御（ＰＩＤ制御）を行う。ＰＩＤ制御部２０４は、操作量として導出した排ガスの酸素濃度になるような窒素ガスの流量を導出し、導出した窒素ガスの流量に対応するＮ2ガス流量調整弁１１８の弁開度を導出する。そして、ＰＩＤ制御部２０４は、導出した弁開度にすることを指示する制御信号を、Ｎ2ガス流量調整弁１１８又はＮ2ガス流量調整弁１１８の動作を制御する制御装置に送信する。
【００２８】
一方、Ｎ2制御タイミング指示部２０３により、窒素ガスの流量（Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度）の制御の停止が指示されると、ＰＩＤ制御部２０４は、Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度を０（ゼロ（全閉））にすることを指示する制御信号を、Ｎ2ガス流量調整弁１１８又はＮ2ガス流量調整弁１１８の動作を制御する制御装置に送信する。また、熱ガス発生装置１０１の動作が停止したときも、ＰＩＤ制御部２０４は、Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度を０（ゼロ（全閉））にすることを指示する制御信号を、Ｎ2ガス流量調整弁１１８又はＮ2ガス流量調整弁１１８の動作を制御する制御装置に送信する。
【００２９】
＜エア制御タイミング指示部２０５＞
エア制御タイミング指示部２０５は、エアの流量（エア流量調整弁１２０の弁開度）の制御を行うタイミングをＰＩＤ制御部２０６に指示する。
本実施形態では、エア制御タイミング指示部２０５は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントにおいて石炭の粉砕を行っている最中であり（ヒートアップを行っていないときであり）、且つ、Ｏ2濃度偏差導出部２０２により導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」が０．５％を超える（ｅ＞０．５）と、エアの流量（エア流量調整弁１２０の弁開度）の制御の開始をＰＩＤ制御部２０６に指示する。以降、ＰＩＤ制御部２０６は、熱ガス発生装置１０１の動作が停止するまで、このような動作を継続して行う。
【００３０】
＜ＰＩＤ制御部２０６＞
ＰＩＤ制御部２０６は、Ｏ2濃度偏差導出部２０２により導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」を入力として、比例動作、積分動作、及び微分動作を行い、操作量として排ガスの酸素濃度を導出することを繰り返して、排ガスの酸素濃度を目標値に近づける制御（ＰＩＤ制御）を行う。ＰＩＤ制御部２０６は、操作量として導出した排ガスの酸素濃度になるようなエアの流量を導出し、導出したエアの流量に対応するエア流量調整弁１２０の弁開度を導出する。そして、ＰＩＤ制御部２０６は、導出した弁開度にすることを指示する制御信号を、エア流量調整弁１２０又はエア流量調整弁１２０の動作を制御する制御装置に送信する。
その後、熱ガス発生装置１０１の動作が停止すると、ＰＩＤ制御部２０６は、エア流量調整弁１２０の弁開度を０（ゼロ（全閉））にすることを指示する制御信号を、エア流量調整弁１２０又はエア流量調整弁１２０の動作を制御する制御装置に送信する。
【００３１】
尚、粉砕プラント排ガス制御装置２００は、負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントの操業状態（ヒートアップ（熱ガス発生装置１０１の動作）の開始、ヒートアップの終了（石炭の粉砕の開始）、熱ガス発生装置１０１の動作の停止）を、例えば、負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントの操業を監視する上位のコンピュータから送信される情報に基づいて判断することができる。
【００３２】
（動作フローチャート）
次に、図３のフローチャートを参照しながら、粉砕プラント排ガス制御装置２００の動作の一例を説明する。
まず、ステップＳ３０１において、粉砕プラント排ガス制御装置２００は、ヒートアップ（熱ガス発生装置１０１の動作）が開始するまで待機する。ヒートアップが開始すると、ステップＳ３０２に進む。
ステップＳ３０２に進むと、粉砕プラント排ガス制御装置２００は、窒素ガスの流量（Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度）の制御を行うＮ2制御処理を実行する。Ｎ2制御処理の詳細については図４を参照しながら後述する。
【００３３】
次に、ステップＳ３０３において、粉砕プラント排ガス制御装置２００は、ヒートアップが終了して石炭の粉砕が開始するか否かを判定する。この判定の結果、ヒートアップが終了していない場合には、ステップＳ３０２に戻る。
一方、ヒートアップが終了すると、ステップＳ３０４に進む。ステップＳ３０４に進むと、粉砕プラント排ガス制御装置２００は、エアの流量（エア流量調整弁１２０の弁開度）の制御を行うエア制御処理を実行する。エア制御処理の詳細については図５を参照しながら後述する。
【００３４】
次に、ステップＳ３０５において、粉砕プラント排ガス制御装置２００は、熱ガス発生装置１０１の動作が停止したか否かを判定する。この判定の結果、熱ガス発生装置１０１の動作が停止していない場合には、ステップＳ３０２に戻る。
一方、熱ガス発生装置１０１の動作が停止すると、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６に進むと、ＰＩＤ制御部２０４は、Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度を０（ゼロ）にすることを指示する制御信号を、Ｎ2ガス流量調整弁１１８又はＮ2ガス流量調整弁１１８の動作を制御する制御装置に送信する。また、ＰＩＤ制御部２０６は、エア流量調整弁１２０の弁開度を０（ゼロ）にすることを指示する制御信号を、エア流量調整弁１２０又はエア流量調整弁１２０の動作を制御する制御装置に送信する。そして、図３のフローチャートを終了する。
【００３５】
次に、図４のフローチャートを参照しながら、図３のステップＳ３０２のＮ2制御処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ４０１において、Ｏ2濃度偏差導出部２０２は、Ｏ2濃度目標値記憶部２０１に記憶されている排ガスの酸素濃度の目標値から、バグ出口Ｏ2濃度計１１０で測定された排ガスの酸素濃度の測定値を減算して、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅを導出する。
【００３６】
次に、ステップＳ４０２において、Ｎ2制御タイミング指示部２０３は、ステップＳ４０１で導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」が０（ゼロ）以下（ｅ≦０）であるか否かを判定する。この判定の結果、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０（ゼロ）以下でない場合には、後述するステップＳ４０５に進む。
【００３７】
一方、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０（ゼロ）以下である場合には、ステップＳ４０３に進む。
ステップＳ４０３に進むと、ＰＩＤ制御部２０４は、窒素ガスの流量を導出する。具体的に説明すると前述したように、ＰＩＤ制御部２０４は、ステップＳ４０１で導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」を入力として、比例動作、積分動作、及び微分動作を行い、操作量として排ガスの酸素濃度を導出し、導出した排ガスの酸素濃度になるような窒素ガスの流量を導出する。
次に、ステップＳ４０４において、ＰＩＤ制御部２０４は、ステップＳ４０２で導出した窒素ガスの流量に対応するＮ2ガス流量調整弁１１８の弁開度を導出し、導出した弁開度にすることを指示する制御信号を、Ｎ2ガス流量調整弁１１８又はＮ2ガス流量調整弁１１８の動作を制御する制御装置に送信する。これにより、Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度が調整される。そして、図３のフローチャートに戻る。
【００３８】
前述したように、ステップＳ４０２において、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０（ゼロ）以下でない場合には、ステップＳ４０５に進む。ステップＳ４０５に進むと、ＰＩＤ制御部２０４は、Ｎ2ガス流量調整弁１１８が開いているか否か（弁開度が０（ゼロ）でないか否か）を判定する。
この判定の結果、Ｎ2ガス流量調整弁１１８が開いている場合（弁開度が０（ゼロ）でない場合）には、ステップＳ４０６に進む。ステップＳ４０６に進むと、ＰＩＤ制御部２０４は、Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度を０（ゼロ）にすることを指示する制御信号を、Ｎ2ガス流量調整弁１１８又はＮ2ガス流量調整弁１１８の動作を制御する制御装置に送信する。これにより、Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度が０（ゼロ）、すなわち全閉となる。そして、図３のフローチャートに戻る。
一方、Ｎ2ガス流量調整弁１１８が開いていない場合には、ステップＳ４０６を省略して図３のフローチャートに戻る。
【００３９】
次に、図５のフローチャートを参照しながら、図３のステップＳ３０４のエア制御処理の一例を説明する。
まず、ステップＳ５０１において、Ｏ2濃度偏差導出部２０２は、Ｏ2濃度目標値記憶部２０１に記憶されている排ガスの酸素濃度の目標値から、バグ出口Ｏ2濃度計１１０で測定された排ガスの酸素濃度の測定値を減算して、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅを導出する。
【００４０】
次に、ステップＳ５０２において、エア制御タイミング指示部２０５は、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントにおいて石炭の粉砕を行っている最中であり、且つ、ステップＳ５０１で導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」が０．５％を超える（ｅ＞０．５％）か否かを判定する。この判定の結果、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントにおいて石炭の粉砕を行っている最中でない場合、又は、ステップＳ５０１で導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」が０．５％を超えない（ｅ≦０．５）場合には、エア流量調整弁１２０を開かない（循環ガスへのエアの注入を開始しない）。よって、ステップＳ５０３、Ｓ５０４の処理を省略して図３のフローチャートに戻る。
【００４１】
一方、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントにおいて石炭の粉砕を行っている最中であり、且つ、ステップＳ５０１で導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」が０．５％を超える場合には、ステップＳ５０３に進む。
ステップＳ５０３に進むと、ＰＩＤ制御部２０６は、エアの流量を導出する。具体的に説明すると前述したように、ＰＩＤ制御部２０６は、ステップＳ５０１で導出された「排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅ」を入力として、比例動作、積分動作、及び微分動作を行い、操作量として排ガスの酸素濃度を導出し、導出した排ガスの酸素濃度になるようなエアの流量を導出する。
次に、ステップＳ５０４において、ＰＩＤ制御部２０６は、ステップＳ５０３で導出したエアの流量に対応するエア流量調整弁１２０の弁開度を導出し、導出した弁開度にすることを指示する制御信号を、エア流量調整弁１２０又はエア流量調整弁１２０の動作を制御する制御装置に送信する。これにより、エア流量調整弁１２０の弁開度が調整される。そして、図３のフローチャートに戻る。
【００４２】
（制御例）
次に、図６〜図１３を参照しながら、粉砕プラント排ガス制御装置２００による制御の一例を説明する。図６〜図１３の横軸に示す時間は、ヒートアップ（熱ガス発生装置１０１の動作）が開始してからの時間を表す。また、図６、図８、図１０、図１２の縦軸に示すガス流量は、所定の流量で規格化した値を百分率で表したものである。また、図７、図９、図１１、図３の縦軸に示す偏差は、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅである。
図６は、ヒートアップ時のガス流量と時間との関係の一例を示す図である。
前述したように、ヒートアップ時には、エア流量調整弁１２０を開かず、循環ガスにエアを注入させない。したがって、図６に示すように、循環ガスに注入されるエアの流量６０１は０（ゼロ）となる。
一方、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０以下になると、Ｎ2ガス流量調整弁１１８を開き、ＰＩＤ制御により、排ガスの酸素濃度の測定値が目標値に近づくように、エアの流量（エア流量調整弁１２０の弁開度）を制御する。一方、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０を超えると、Ｎ2ガス流量調整弁１１８を閉じる。したがって、図６に示すように、循環ガスへの窒素ガスの注入と遮断に対応して窒素ガスの流量６０２の増減が周期的に繰り返される。
【００４３】
図７は、図６に示すようにして循環ガスへの窒素ガスの注入及び遮断を行ったときの、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅと時間との関係の一例を示す図である。
図７に示すように、ヒートアップ時には、前述したようにして循環ガスへの窒素ガスの注入と遮断を繰り返すことにより、ヒートアップ時における排ガスの酸素濃度を目標値近傍に制御することができる（図７の偏差７０１を参照）。
【００４４】
図８は、ヒートアップから粉砕に移行する時のガス流量と時間との関係の一例を示す図である。図９は、図８に示すようにして循環ガスへのエアの注入と、循環ガスへの窒素ガスの注入及び遮断とを行ったときの、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅと時間との関係の一例を示す図である。
前述したように、ヒートアップ時においても粉砕時においても、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０以下になるとＮ2ガス流量調整弁１１８を開き、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０を超えるとＮ2ガス流量調整弁１１８を閉じる。また、ヒートアップから粉砕に移行し、且つ、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０．５％を超える（ｅ＞０．５）と、エア流量調整弁１２０を開き、ＰＩＤ制御により、排ガスの酸素濃度の測定値が目標値に近づくように、エアの流量（エア流量調整弁１２０の弁開度）を制御することを、熱ガス発生装置１０１の動作が停止するまで継続する。
【００４５】
したがって、窒素ガスの注入がなく、排ガスの酸素濃度が低い状態のときにエアの注入を開始することができる。図８に示すように、ヒートアップが終了する２１０分付近までは、エアの流量８０１は、０（ゼロ）である。その後、エアの流量８０１は、排ガスの酸素濃度の測定値が目標値に近づくように制御される。また、ヒートアップが終了する２１０分付近までは、循環ガスへの窒素ガスの注入と遮断に対応して窒素ガスの流量８０２は、増減を周期的に繰り返す。その後、窒素ガスの流量８０２は、エアの注入により、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０以上になるときにだけ増減する。
このようにすることによって、図９に示すように、ヒートアップから粉砕に移行する時においても、窒素ガスの流量８０２の制御とエアの流量８０１の制御とが互いに干渉することなく、排ガスの酸素濃度を目標値近傍に制御することができる（図９の偏差９０１を参照）。
【００４６】
図１０は、ヒートアップを開始してから粉砕中までの長期間におけるガス流量と時間との関係の一例を示す図である。図１１は、図１０に示すようにして循環ガスへのエアの注入と、循環ガスへの窒素ガスの注入及び遮断とを行ったときの、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅと時間との関係の一例を示す図である。
前述したように窒素ガスの流量１００１は、ヒートアップ時であるか粉砕時であるかに関わらず、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０以下になったか否かに応じて増減する。一方、エアの流量１００２は、ヒートアップから粉砕に移行し、且つ、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０．５％を超えた（ｅ＞０．５）後に、目標値に近づくように連続的に制御される。
このようにすることによって、図１１に示すように、ヒートアップを開始してから粉砕が終了するまでの長期間に亘って、排ガスの酸素濃度１１０１を目標値近傍に維持することができる。
【００４７】
図１２及び図１３は、比較例を示す。かかる比較例では、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅを入力としてＰＩＤ制御によりエアの流量を制御することを、ヒートアップを開始してから粉砕が終了するまで継続して行うと共に、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅを入力としてＰＩＤ制御により窒素ガスの流量を制御することを、ヒートアップを開始してから粉砕が終了するまで継続して行った。
図１２は、ヒートアップから粉砕に移行する時のガス流量と時間との関係の比較例を示す図であり、図１３は、図１２に示すようにしてエア及び窒素ガスを循環ガスに注入したときの、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅと時間との関係を示す図である。
【００４８】
前述したように、比較例では、ヒートアップから粉砕に移行する時に、窒素ガスの流量１２０１の制御と、エアの流量１２０２の制御とを同時に行う。したがって、窒素ガスの流量１２０２の制御とエアの流量１２０１の制御とが互いに干渉する。このため、窒素ガスを注入した分だけエアが余計に注入される。よって、窒素ガスの注入が停止すると、エアが過剰に注入されている状態になるため、図１３に示すように、排ガスの酸素濃度１３０１は、１０５分付近で急上昇し、目標値から大きく外れてしまう。
【００４９】
（まとめ）
以上のように本実施形態では、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０以下になると、当該偏差ｅが０に近づくように、当該偏差ｅを入力としてＰＩＤ制御を行い、窒素ガスの流量（Ｎ2ガス流量調整弁１１８の弁開度）を調整する。一方、当該偏差ｅが０を超えると、窒素ガスの供給を停止する（Ｎ2ガス流量調整弁１１８を全閉する）。また、ヒートアップから粉砕に移行し、且つ、当該偏差ｅが０．５％を超えると、当該偏差ｅが０に近づくように、当該偏差ｅを入力としてＰＩＤ制御を行い、エアの流量（エア流量調整弁１２０の弁開度）を調整することを粉砕が完了するまで継続して行う。
【００５０】
前述したように、ヒートアップ時には、ミル１０５に石炭が供給されないので、バンカー１０３からミル１０５の内部に進入するエア（進入エア）や、シールエアファイン１０６からミル１０５の内部に進入するシールエアにより、排ガスの酸素濃度は上昇する。したがって、ヒートアップ時には、窒素ガスの注入と遮断とを繰り返し行うことにより、排ガスの酸素濃度の測定値を目標値に近づける。
そして、ヒートアップから粉砕に移行するときにも、窒素ガスの注入と遮断とを繰り返し行うことを継続することにより、排ガスの酸素濃度の測定値が高いときには窒素ガスの注入を停止させることができ、エアの注入と窒素ガスの注入とが同時に行われることを可及的に抑制することができる。
【００５１】
さらに、ヒートアップが完了して粉砕を開始しても、排ガスの酸素濃度の測定値が、その目標値を下回る所定値未満（本実施形態では９．５％未満）になるまで待ってから、エアの注入を開始する。このようにすることによって、窒素ガスの注入が行われていない状態であって、排ガスの酸素濃度が低い状態のときにエアの注入を開始することができる。
以上のことから、ヒートアップ中及び粉砕中のみならず、ヒートアップから粉砕に移行する時にも、窒素ガスの流量の制御とエアの流量の制御とが互いに干渉することなく、排ガスの酸素濃度の制御の破綻を回避することができ、排ガスの酸素濃度を目標値近傍に制御することができる。したがって、排ガスの酸素濃度が高くなることによる粉塵爆発の防止と、排ガスの酸素濃度が低くなることによるライン内部の蒸気分圧の上昇の防止との双方を確実に実現することができる。特に、ヒートアップから粉砕に移行するときの酸素濃度の急上昇を抑えることができ、酸素濃度が上昇することによる粉塵爆発の危険を回避することができる。
【００５２】
（変形例）
本実施形態では、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラントに粉砕プラント排ガス制御装置２００を適用したが、負圧式・排ガス循環系のＰＣＩプラント以外の負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにも粉砕プラント排ガス制御装置２００を適用することができる。例えば、セメントを製造するための負圧式・排ガス循環系の粉砕プラントにも粉砕プラント排ガス制御装置２００を適用することができる。
また、本実施形態では、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０．５％を超えると、エアの流量（エア流量調整弁１２０の弁開度）の制御の開始をＰＩＤ制御部２０６に指示するようにした。しかしながら、０．５％以外の、０（ゼロ）を超える（上回る）値を、０．５％の替わりに設定することができる。
【００５３】
また、本実施形態では、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０（ゼロ）以下であるか否かを判定した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はなく、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０（ゼロ）未満になるか否かを判定してもよい。同様に、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０．５％を超えるか否かを判定する替わりに、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０．５％以上であるか否かを判定してもよい。
【００５４】
また、本実施形態では、排ガスの酸素濃度の測定値から目標値を減算して、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅを導出した。しかしながら、排ガスの酸素濃度の測定値と目標値との差分を導出していれば必ずしもこのようにする必要はなく、排ガスの酸素濃度の測定値から目標値を減算してもよい。このようにした場合、図４のステップＳ４０２では、排ガスの酸素濃度の測定値から目標値を減算した値が０以上（又は０を超える値）であるか否かを判定する。また、図５のステップＳ５０２では、排ガスの酸素濃度の測定値から目標値を減算した値が−０．５％未満（又は−０．５％以下）であるか否かを判定する。
【００５５】
また、本実施形態では、窒素ガスとエアを用いた。しかしながら、必ずしもこれらを用いる必要はない。具体的に説明すると、排ガスの酸素濃度の目標値未満の酸素濃度を有するガスであれば、必ずしも窒素ガスを用いる必要はなく、例えば、窒素ガス以外の不活性ガスを用いてもよい。また、排ガスの酸素濃度の目標値を超える酸素濃度を有するガスであれば、必ずしもエアを用いる必要はなく、例えば、酸素ガスを用いてもよい。
また、本実施形態では、ＰＩＤ制御を行うようにしたが、排ガスの酸素濃度の測定値を目標値に近づける制御であれば、どのような制御を行ってもよい。
【００５６】
また、粉塵爆発の防止の観点から、ガスの温度が高く、且つ、粉塵が存在する場所で酸素濃度を監視することが望ましい。バグ出口Ｏ2濃度計１１０で排ガスの酸素濃度が測定される位置は、ライン内部において酸素濃度とガスの温度が最も高い位置である。したがって、本実施形態のように、バグ出口Ｏ2濃度計１１０における排ガスの酸素濃度を監視すれば、粉塵爆発を確実に防止することができ、安全上の観点で最も好ましい。しかしながら、ライン内の排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差を用いていれば、必ずしもこのようにする必要はない。
【００５７】
また、本実施形態では、石炭の粉砕を行っている最中であり（ヒートアップを行っていないときであり）、且つ、排ガスの酸素濃度の測定値の目標値に対する偏差ｅが０．５％を超えたという条件を満たしたときに、エアの流量（エア流量調整弁１２０の弁開度）の制御を開始した。しかしながら、必ずしもこのようにする必要はない。石炭の粉砕を行っている最中であるか否かを判定する替わりに、ヒートアップが終了したか否かを判定してもよい。また、例えば、前記条件を満たす前にエアを注入してもよい。
【００５８】
尚、以上説明した本発明の実施形態は、コンピュータがプログラムを実行することによって実現することができる。また、前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体及び前記プログラム等のコンピュータプログラムプロダクトも本発明の実施形態として適用することができる。記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。
また、以上説明した本発明の実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその技術思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【００５９】
（請求項との対応）
熱風発生装置は、例えば、熱ガス発生装置１０１により実現される。
粉砕機は、例えば、ミル１０５により実現される。
捕集機は、例えば、バグフィルター１０７により実現される。
経路は、例えば、図１において、熱ガス発生装置１０１とミル１０５、ミル１０５とバグフィルター１０７、バグフィルター１０７とダンパー１１２、ダンパー１１２と循環ファン１１３、循環ファン１１３と循環系圧力調整弁１１６、をそれぞれ繋ぐ配管により実現される。
測定手段は、例えば、バグ出口Ｏ2濃度計により実現される。
差分導出手段は、例えば、Ｏ2濃度偏差導出部２０２が図４のステップＳ４０１、Ｓ５０１の処理を実行することにより実現される。
第１の制御手段は、例えば、Ｎ2制御タイミング指示部２０３が図４のステップＳ４０２の処理を実行し、ＰＩＤ制御部２０４が図４のステップＳ４０３〜Ｓ４０６の処理を実行することにより実現される。
第２の制御手段は、例えば、エア制御タイミング指示部２０５が図５のステップＳ５０２の処理を実行し、ＰＩＤ制御部２０６が図５のステップＳ５０３、Ｓ５０４の処理を実行することにより実現される。
【符号の説明】
【００６０】
１０１    熱ガス発生装置
１０５    ミル
１０７    バグフィルター
１１０    バグ出口Ｏ2濃度計
１１３    循環ファン
１１８    Ｎ2ガス流量調整弁
１２０    エア流量調整弁
１２１    希釈エアファン
２００    粉砕プラント排ガス制御装置
２０１    Ｏ2濃度目標値記憶部
２０２    Ｏ2濃度偏差導出部
２０３    Ｎ2制御タイミング指示部
２０４    ＰＩＤ制御部
２０５    エア制御タイミング指示部
２０６    ＰＩＤ制御部
【図１】
2014074570.tif 000003
【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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【図９】
2014074570.tif 000011
【図１０】
2014074570.tif 000012
【図１１】
2014074570.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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