(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉粒体を気流搬送する搬送管に、貯蔵容器内の粉粒体を切出し管を介して定量切り出しする粉粒体切出し装置において、
前記切出し管は、鉛直方向に延びる鉛直部と、該鉛直部に連続して設けられると共に該鉛直部に対して搬送方向に傾斜する傾斜部とを有し、該傾斜部に傾斜方向に沿って加速ガスを噴射する加速ガスノズルを備え、
該加速ガスノズルから噴射する加速ガスによって前記粉粒体を加速して、該粉粒体の前記搬送方向の分速度が搬送管内の気流速度以上になるようにしたことを特徴とする粉粒体切出し装置。
【請求項２】
前記傾斜部の傾斜角を４０〜６０度に設定したことを特徴とする請求項１記載の粉粒体切出し装置。
【請求項３】
前記切出し管の断面積が一定になるようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の粉粒体切出し装置。
【請求項４】
前記貯蔵容器内の圧力を検出する容器内圧力検知手段と、前記搬送管内の圧力を検出する搬送管圧力検知手段と、容器内圧力検知手段と搬送管圧力検知手段の検知結果に基づいて前記貯蔵容器内の圧力を前記搬送管内の圧力よりも高くなるように調整する圧力調整手段とを設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の粉粒体切出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、貯蔵ホッパー等に貯蔵された微粉炭、廃プラスチック等の粉粒体を、気流搬送する搬送配管に定量切り出しする粉粒体切出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
粉粒体切出し装置の例としては、高炉への微粉炭吹込みに適用したものである特公平０７−０３３５３０号公報に開示されたものがある。
図７は、同公報に示された方法を実現するための装置であり、粉体貯蔵ホッパー６１の下方に並列配置した２基の粉体吹込ホッパー６２、６２’を切替えて、高炉への微粉炭の吹込みを連続的かつ安定的に行うものである。
【０００３】
微粉炭Ｃの貯蔵ホッパー６１の下方に並列に配設した２基の粉体吹込ホッパー６２、６２’は、それぞれ充填弁６３Ａ、６３Ａ’、充填弁６３Ｂ、６３Ｂ’を備えた充填管６３、６３’によって粉体貯蔵ホッパー６１の下部に連結されている。粉体吹込ホッパー６２、６２’の下部に、攪拌翼を備えた回転式粉体供給装置６４、６４’が設けられている。この粉体供給装置６４、６４’の下部には切出ロがあり、この切出ロは切出弁６５Ａ、６５Ａ’、切出弁６５Ｂ、６５Ｂ’を備えた切出管６５、６５’によって高炉への粉体搬送管６６に連結されている。
【０００４】
また、粉体吹込ホッパー６２、６２’には、吹込ホッパー６２、６２’内の圧力を調整するための加圧ガス吹込管６７、６７’が取付けられており、圧力計Ｐ、Ｐ’による吹込ホッパー６２、６２’内の圧力値に応じて加圧ガス吹込調整弁６８、６８’を制御して加圧ガス吹込管６７、６７’からの加圧ガス吹込流量を制御し、粉体吹込ホッパー６２、６２’内の圧力を所定値に維持する。
【０００５】
そして、粉体供給装置６４、６４’内の攪拌翼上部には、粉体供給装置６４、６４’内の微粉炭を流動化するための複数のガス吹出ロを有する流動化ガス吹込管６９、６９’が取付けられており、これから粉体供給装置６４、６４’内に加圧ガスを吹込んで、ここで微粉炭を流動状態に維持する。７０、７０’は流動化ガス吹込調整弁である。
【０００６】
また、この粉体供給装置６４、６４’の切出口近傍に、搬送補助ガス吹込管７１、７１’が取付けられており、切出口から微粉炭を切り出す際に、加圧ガスを吹き込んで微粉炭の切出し・搬送を補助する。７２、７２’は搬送補助ガス開閉弁である。
【０００７】
各粉体吹込ホッパー６２、６２’の上部は排圧弁７３、７３’を備えた排圧管７４、７４’によって粉体貯蔵ホッパー６１上部と連結し、粉体吹込ホッパー６２、６２’内の圧力と粉体貯蔵ホッパー６１の圧力を調整できるようになっている。
【０００８】
粉体吹込ホッパー６２、６２’内の微粉炭の重量を測定するためのロードセル７５、７５’での重量測定値は、供給制御装置７６、７６’に送信され、供給制御装置７６、７６’により駆動装置Ｍ、Ｍ’の駆動を制御し、攪拌翼の回転を制御すると共に、粉体吹込ホッパー６２、６２’内の刻々変化する重量を測定し、切替制御装置７７に入力し演算処理してこの測定値が所定値になったら供給制御装置７７を介して各種弁の開閉を制御して粉体吹込ホッパー６２、６２’間の切替えが行われる。
【０００９】
以上のように構成された従来技術においては、並列に配置した複数の粉体吹込ホッパー６２、６２’を交互に切替えて、搬送管６６への微粉炭の切出量変動を抑制して安定的にして、高炉への微粉炭の吹込を長時間に亘って安定的に行うことにより、高炉操業の安定化を図るというものである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように構成された従来例においては、吹込ホッパー６２、６２’内の圧力の調整、及び粉体供給装置６４、６４’へ供給する搬送補助ガスの圧力（以下、「切り出し側圧力」という。）を粉体搬送管６６内の圧力変化を考慮することなく、粉体搬送管６６内の圧力とは無関係に設定している。一方、粉体搬送管６６内の圧力は、粉体の流れ状況、粉体流量、ガス流量及び粉体供給先圧力等の種々の要因によって常時変動する。このため、切り出し側圧力を粉体搬送管６６内の圧力と無関係に設定していると、両圧力間の関係によっては、吹込みホッパー６２、６２’から粉体を切り出すときに以下のような問題が生じる。
【００１１】
すなわち、切り出し側圧力が粉体搬送管圧力よりも低い場合には、圧力が低い方から高い方へ粉体を切り出すことになり、切り出しが不可能となる。
一方、切り出し側圧力が粉体搬送管圧力よりもかなり高い場合には、粉体が粉体搬送管６６へ押し出され、定量切り出しができない。
【００１２】
また、他の問題点として、粉粒体を吹込タンクから切出装置で切出す場合、切出直下の切出し管形状が閉塞原因の大き要因になるが、粉体搬送管６６に直角に接続された切出し管６５、６５’から粉粒体を落とし込む形式では、粉粒体が搬送方向の速度を十分得ることができず、接続部で滞留してしまい閉塞を生じさせてしまうという問題がある。
【００１３】
この点を解決するものとして、例えば図８に示す実願昭６３−７４５０９号のマイクロフィルムに記載された空気輸送装置の発明がある。
同号のマイクロフィルムに記載されたものは、輸送管８７から分枝して導入管８２が立設されると共に混入機８１が接続され、導入管８２の一方の側壁には、図８のＡ部を拡大して示した図９に拡大して示すように、ロート状の噴射ノズル８４の開口部にフィルタ９０および金網９１を備えた吹出板５が設けられ、その対壁には導入板８６が設けられている。
【００１４】
そして、粉粒体混入機８１より導入管８２に供給された粉粒体は、導入板８６を介して空気吹出板５へ供給される。このとき噴射ノズル８４より空気が噴射され、粉粒体は浮遊して輸送管８７へ供給されるので、輸送管内で粉粒体が詰まることなく安定した空気輸送を得ることができるとしている。
【００１５】
しかしながら、上記のように導入管８２に沿って設けられた吹出板８５から空気を噴射して粉粒体を浮遊させるだけでは、粉粒体が輸送管８７へ供給されるときに十分な速度を有することがでないので、輸送管８７の気流にスムーズに乗ることができず、閉塞を生ずる危険性がある。また、閉塞を避けるためには多量の輸送用空気を必要とするという問題がある。
【００１６】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたものであり、粉粒体搬送管の圧力変動にかかわらず、粉粒体の定量切り出しが確実に行える粉粒体切出し装置を得ることを目的としている。
また、搬送配管への切り出し時に切出し管及び搬送管に閉塞が生ずることなく、スムーズな切り出しができる粉粒体切出し装置を得ることを目的としている。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
【００１９】
粉粒体を気流搬送する搬送管に、貯蔵容器内の粉粒体を切出し管を介して定量切り出しする粉粒体切出し装置において、前記切出し管は、鉛直方向に延びる鉛直部と、該鉛直部に連続して設けられると共に該鉛直部に対して搬送方向に傾斜する傾斜部とを有し、該傾斜部に傾斜方向に沿って加速ガスを噴射する加速ガスノズルを備え、
該加速ガスノズルから噴射する加速ガスによって前記粉粒体を加速して、該粉粒体の前記搬送方向の分速度が搬送管内の気流速度以上になるようにしたものである。
【００２０】
また、前記加速ガスノズルから噴射する加速ガスによって前記粉粒体を加速して、該粉粒体の前記搬送方向の分速度が搬送管内の気流速度以上になるようにしたものである。
【００２１】
また、前記傾斜部の傾斜角を４０〜６０度に設定したものである。
【００２２】
また、前記切出し管の断面積が一定になるようにしたものである。
【００２３】
また、前記貯蔵容器内の圧力を検出する容器内圧力検知手段と、前記搬送管内の圧力を検出する搬送管圧力検知手段と、容器内圧力検知手段と搬送管圧力検知手段の検知結果に基づいて前記貯蔵容器内の圧力を前記搬送管内の圧力よりも高くなるように調整する圧力調整手段とを設けたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
参考例．
図１は本発明が参考にした参考例の説明図であり、１は粉粒体を貯蔵する貯蔵ホッパー、３ａ，３ｂは貯蔵ホッパー１の下方に導入管５ａ，５ｂを介して並列設置された粉粒体吹込みホッパ、７ａ，７ｂは導入管５ａ，５ｂの途中に設けられた導入弁である。
９ａ，９ｂは粉粒体吹込みホッパ３ａ，３ｂの排出口と搬送管１０とを連結する切出し管、１１ａ，１１ｂは切出し管９ａ，９ｂに設置されて粉粒体を定量切出しする供給装置、１３ａ，１３ｂは切出し管９ａ，９ｂに設置した切出弁である。
【００２５】
１５ａ，１５ｂは粉粒体吹込みホッパー３ａ，３ｂに加圧空気などの加圧ガスを導入する加圧ガス配管、１７ａ，１７ｂは加圧空気配管１５ａ，１５ｂに設けられた加圧ガス調整弁、１９ａ，１９ｂは粉粒体吹込みホッパー３ａ，３ｂ内の圧力ガスを排出する排出管、２１ａ，２１ｂは排出管１９ａ，１９ｂに設けられた排出弁である。
【００２６】
２３ａ，２３ｂは粉粒体吹込みホッパー３ａ，３ｂ内の圧力を検知するホッパー圧力検知装置、２５ａ，２５ｂは搬送管１０の圧力を検知する搬送管圧力検知装置、２７ａ，２７ｂはホッパー圧力検知装置２３ａ，２３ｂ及び搬送管圧力検知装置２５ａ，２５ｂの検知信号を入力して、該検知信号に基づいて加圧ガス調整弁１７ａ，１７ｂの開閉及び開度を調整することによって粉粒体吹込みホッパー３ａ，３ｂ内の圧力を制御する圧力制御装置。
なお、粉粒体吹込みホッパー３ａ，３ｂ内の圧力は、搬送管１０内の圧力よりも若干だけ（０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ２程度）高くなるように制御する。
【００２７】
次に、上記のように構成された参考例の動作を説明する。本実施の形態においては、貯蔵ホッパー１内に投入した粉粒体を吹込みホッパー３ａ，３ｂに導入して、それぞれの吹込みホッパー３ａ，３ｂを切り替えて使用することによって、粉粒体を搬送管１０に連続的に切り出すものである。
【００２８】
まず、貯蔵ホッパー１に粉粒体を投入し、これを吹込みホッパー３ａに導入するには、全ての弁を閉にした状態から、排出弁２１ａを開にし、次いで導入弁７ａを開にする。これによって、貯蔵ホッパー１内の粉粒体が吹込みホッパー３ａに導入される。吹込みホッパー３ａの重量を図示しないロードセルで計量して、重量が上限値に達すると、導入弁７ａを閉にし、さらに排出弁２１ａを閉にする。
【００２９】
次に、加圧ガス調整弁１７ａを開にして、加圧ガスを吹込みホッパー３ａ内に供給する。このとき、圧力制御装置２７ａは、搬送管圧力検知装置２５ａ及びホッパー圧力検知装置２３ａの圧力信号を入力して、前述の通り、粉粒体吹込みホッパー３ａ，３ｂ内の圧力が搬送管１０内の圧力よりも若干だけ（０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ２程度）高くなるように、加圧ガス調整弁１７ａの開閉及び開度を調整する。
【００３０】
上記のようにして、吹込みホッパー３ａ内の圧力が所定値になったら、供給装置１１ａを稼働させると共に切出し弁１３ａを開放して切出し管９ａから搬送管１０に粉粒体を定量切出しする。
なお、粉粒体の切出し中においては、圧力制御装置２７ａは前述の方法により、常に搬送管１０内及び吹込みホッパー３ａ内の圧力を監視して、両者の圧力の関係を前述した通り、粉粒体吹込みホッパー３ａ内の圧力が搬送管１０内の圧力よりも若干だけ（０．１〜０．５ｋｇ／ｃｍ２程度）高くなるように調整する。
【００３１】
このような圧力制御をすることによって、粉粒体は吹込みホッパー３ａから搬送管１０への定量切出しを確実に行うことができる。
【００３２】
吹込みホッパー３ａからの切出しが開始されると、排出弁２１ｂを開にし、次いで導入弁７ｂを開にして貯蔵ホッパー１内の粉粒体を吹込みホッパー３ｂに導入し、導入が完了したら導入弁７ｂ及び排出弁２１ｂを閉にして待機させる。なお、吹込みホッパー３ｂへの粉粒体の導入は、吹込みホッパー３ａへの導入が完了した直後でもよいし、あるいは吹込みホッパー３ａからの切出しが開始して所定時間経過後でもよいが、吹込みホッパー３ａ内の粉粒体の切出しが終了するまでに、吹込みホッパー３ｂへの粉粒体の導入が完了するようにする。
【００３３】
吹込みホッパー３ａからの切出しにより、吹込みホッパー３ａの重量が下限値になると、供給装置１１ａの稼働を停止すると共に、切出し弁１３ａ及び加圧ガス調整弁１７ａを閉にし、さらに排出弁２１ａを開にして吹込みホッパー３ａ内の加圧ガスを排出する。
吹込みホッパー３ａからの切出し停止動作と共に、吹込みホッパー３ｂからの切出し動作を開始する。吹込みホッパー３ｂからの切出し動作は、前述した吹込みホッパー３ａからの切出し動作と同様である。
以上のようにして、２台の吹込みホッパー３ａ，３ｂを順次切り替えて、連続的な切出しを行う。
【００３４】
なお、吹込みホッパー３ａから吹込みホッパー３ｂへ切り替える際に、停止する側である吹込みホッパー３ａ内の粉粒体の残量が少なくなった時点で供給装置１１ａの切出し量を除々に少なくすると共に、切出し開始側である吹込みホッパー３ｂの供給装置１１ｂの切出し量を除々に増やすようにすれば、両者の切換を円滑に行うことができる。
【００３５】
以上のように、参考例においては、搬送管１０内の圧力と吹込みホッパー３ａ，３ｂ内の圧力を調整して、常に粉粒体吹込みホッパー３ａ，３ｂ内の圧力が搬送管１０内の圧力よりも若干だけ高くなるようにしたので、吹込みホッパー３ａ，３ｂから搬送管１０への切出しが円滑かつ定量的に行うことができる。
【００３６】
実施の形態．
本実施の形態は、粉粒体を搬送管へ切り出す際に切出し管及び切出し管と搬送管の連結部に閉塞現象が生ずることなく、スムーズな切り出しができる粉粒体切出し装置に関するものである。
【００３７】
図２は原燃料となる廃プラスチック等の粉粒体を高炉に吹込む装置に適用したものの全体構成の説明図、図３は図２の要部の説明図、図４は該要部を前方側から見た図である。図において、３は吹込みホッパー、１１は吹込みホッパー３から粉粒体を定量切出しする機械式供給装置、３１は機械式供給装置１１から切り出される粉粒体を搬送管１０に導入する切出し管、３３は切出し管３１に設置されて粉粒体の速度を加速する空気などの加速ガスを噴射する加速ガスノズル、５３は搬送管１０の先端に設けられて高炉５１に吹込みをするランスである。
【００３８】
切出し管３１は上端側が機械式供給装置１１側に接続されて略鉛直に延びる鉛直部３１ａと、該鉛直部３１ａに連続して設けられて鉛直部３１ａに対して約４５度の角度で前方（搬送方向）に屈曲して搬送管１０に接続される傾斜部３１ｂとから構成されている。
切出し管３１の形状は、上端側から下端に亘って徐々に変形しているが、断面積はほぼ一定になっている。断面積が小さくなると、そこで粉粒体が詰まりやすくなるし、一方、断面積が大きくなるとそこで粉粒体の流速が低下してしまうという弊害が生ずるので、これらを避けるために断面積を一定にしたのである。
なお、切出し管３１の側面形状は片側のみに勾配を設けるようにして、両側に勾配を設けた場合に生ずるいわゆる楔効果による棚つり現象を避ける構造にしている。
【００３９】
また、切出し管３１の鉛直部３１ａは、粉粒体の落下速度が最大となるように可能な限り長く取るようにする。さらに、傾斜部３１ｂは後述の加速に必要な長さを確保したうえで最短長さに設定する。
【００４０】
再び、図３に基づいて構成の説明をする。加速ガスノズル３３は傾斜部３１ｂの後部側に傾斜方向に沿って設けられ、図示しない加圧ガス源に配管を介して接続され、傾斜部３１ｂに沿った斜め下方に加圧ガスを噴射できるように構成されている。
【００４１】
次に、上記のように構成された本実施の形態の作用について説明する。図５は作用を説明するための図であり、図３と同一部分には同一符号が付してある。また、図中の円は粉粒体の粒子を示している。また、ｈ１は機械式供給装置１１の下面から切出し管３１の屈曲部までの垂直距離、ｈ２は切出し管３１の屈曲部から切出し管３１と搬送管１０の接合面までの垂直距離を示している。
【００４２】
機械式供給装置１１からｈ１の距離を自然落下した粉粒体は屈曲部でＶ１（垂直下方）の速度を有し、さらに加速ガスノズル３３からの加速ガスによって傾斜部３１ｂに沿う方向に方向転換すると共に増速して速度Ｖ２になる。そして、搬送管１０との連結部で搬送管１０内の吹込みエアによって吹込み方向に方向が転換されてＶ３になる。
このとき、吹込みエアの速度をＶ０とすると、加速ガスによって方向転換と増速したエアの速度Ｖ２の搬送方向（水平方向）の分速度が吹込みエアの速度Ｖ０と等しくなるようにする。このようにすることによって、粉粒体は前記連結地点で吹込みエアの流れに円滑に乗ることができ、吹込みエア量を最小限に抑えることができる。
【００４３】
以上のように、本実施の形態においては、切出し管３１の途中から傾斜部３１ｂを設け、該傾斜部３１ｂにおいて加速ガスを噴射して粉粒体の方向転換と増速を行い、水平方向の分速度を吹込みエアの速度Ｖ０と同じになるようにしたので、粉粒体の合流が円滑に行われ、閉塞現象の発生を防止できる。
【００４４】
なお、上記の例では傾斜角度を垂直下方に対して４５度に設定した例を示したが本発明はこれに限られるものではなく、例えば図６に示したように傾斜角度を鉛直に対して６０度に設定してもよい。ただ、この場合には、４５度の場合に比べると方向転換の量が多いので、加速ガスの量あるいは流速を大きくする必要があるが、一方吹込みエアとの合流時においては円滑な合流が可能となる。
また、傾斜角が４５度より極端に小さい場合は、合流部での円滑な合流が妨げられるため、最小傾斜角は４０度が望ましい。
以上から傾斜角としては４０〜６０度が望ましい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので、つぎのような効果を奏する。
【００４８】
切出し管は、鉛直方向に延びる鉛直部と、該鉛直部に連続して設けられると共に該鉛直部に対して搬送方向に傾斜する傾斜部とを有し、該傾斜部に傾斜方向に沿って加速ガスを噴射する加速ガスノズルを備える構成とし、加速ガスノズルから噴射する加速ガスによって加速される粉粒体の搬送方向の分速度が気流搬送管内の気流速度以上になるようにしたことにより、
粉粒体は加速ガスノズルから噴射させる加速ガスによって傾斜方向の速度を増し、気流搬送管との合流を円滑に行うことができ、切り出し時に切出し管及び搬送管に閉塞が生ずることなく、スムーズな切り出しができとともに、合流をより円滑に行うことが可能になり、気流搬送管に吹き込む吹込みガス量を最小限に抑えることができる。
【００５０】
また、切出し管の断面積が一定になるようにしたので、切出し管内での詰まりや速度変化を抑制でき円滑な切出しが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が参考にした参考例の説明図である。
【図２】本発明の実施の形態の装置の全体構成の説明図である。
【図３】本発明の実施の形態の要部の説明図である。
【図４】図３に示した要部を前方から見た図である。
【図５】本発明の実施の形態の作用の説明図である。
【図６】本発明の実施の形態の他の態様の説明図である。
【図７】従来例の説明図である。
【図８】他の従来例の説明図である。
【図９】図８の円で囲んだＡ部の拡大図である。
【符号の説明】
１  貯蔵ホッパー
３ａ，３ｂ  吹込みホッパー
９ａ，９ｂ  切出し管
１０  搬送管
１１ａ，１１ｂ  供給装置
１７ａ，１７ｂ  加圧ガス調整弁
２３ａ，２３ｂ  ホッパー圧力検知装置
２５ａ，２５ｂ  搬送管圧力検知装置
２７ａ，２７ｂ  圧力制御装置
３１  切出し管
３１ａ  鉛直部
３１ｂ  傾斜部
３３  加速ガスノズル
【図１】
0003557954.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0003557954.tif 000006
【図６】
0003557954.tif 000007
【図７】
0003557954.tif 000008
【図８】
0003557954.tif 000009
【図９】
0003557954.tif 000010