(57)【要約】【課題】粉体種類の変更および静電容量式粉体流量計内に粉体の付着等が発生したときでも、正確な粉体流量の計測が可能な粉体流量計測システムを具備する粉体の吹き込み設備を提供する。【解決手段】静電容量式粉体流量計の測定値に下記の信号処理を行う粉体流量計測システムを具備する粉体の吹き込み設備である。流量計内の粉体付着等を検知して測定値を補正する為、粉体吹込み停止時に検出器出力信号を監視して、予め定めた値以上の場合は検出器出力信号に所定の補正を行う。粉体の種類変更による測定誤差を防ぐ為、静電容量式粉体流量計で得られた流量値とフィードタンク内の粉体の秤量値変化との比較による粉体流量の補正を行う。さらに、２１にて支管パージ中に気体成分および湿度変化等から誤って粉体流量が出力されることを避けるため、停止中および吹込み開始後の一定時間粉体流量のマスク処理を実施する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高炉や発電所などのプラントで、搬送ガスで粉体を配管を通して吹き込む粉体吹き込み設備において、
秤量器を具備した粉体を格納するためのフィードタンクと、搬送ガス供給手段と、粉体と搬送ガスとの粉体ガス混合ガスを格納するディストリビュータタンクと、該フィードタンクと該ディストリビュータタンクをつなぐ本管部と、該ディストリビュータタンク内の粉体ガス混合ガスを前記プラントに吹き込む単一または複数の支管部と、前記粉体ガス混合ガスを前記支管部からパージするための支管パージラインと、粉体吹き込み量を測定するための粉体流量計測システムとで構成される粉体吹き込み設備であって、  前記粉体流量計測システムは、前記支管部に取り付けられた静電容量式粉体流量計に加えて、該静電容量式粉体流量計の出力信号について、粉体流量の零点を補正する零点調整部、および粉体の種類や濃度変動による前記出力信号の変動を補正する粉体濃度補正部を具備するものであることを特徴とする粉体吹き込み設備。
【請求項２】
前記粉体流量計測システムは、静電容量式粉体流量計、零点調整部、および粉体濃度補正部に加えて、
前記粉体ガス混合ガスの流速を演算する流速演算部と、静電容量式粉体流量計の出力信号を粉体流量に変換する計数補正部と、前記流速演算部と前記粉体濃度補正部の各出力値から粉体流量を算出する粉体流量出力部、および該静電容量式粉体流量計の粉体流量測定値について支管パージ実施時の粉体流量測定値の変動を補正する粉体流量マスク処理部で構成されることを特徴とする請求項１に記載の粉体吹き込み設備。
【請求項３】
前記零点調整部は、前記静電容量式粉体流量計の出力信号値について、該静電容量式粉体流量計が正常動作しており、かつ前記粉体ガス混合ガスが支管内に無いときに前期出力信号値を予め測定しておいて初期値Ｃとし、その後の粉体吹き込みの停止時に前記出力信号値を測定してＡとし、ＡとＣの差の絶対値が所定の値を超えたときに（Ａ−Ｃ）を零点補正値として求めて、粉体吹き込み時の前記静電容量式粉体流量計の出力信号値Ａ’を（Ａ’−（Ａ−Ｃ））と補正することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の粉体吹き込み設備。
【請求項４】
前記粉体濃度補正部は、フィードタンクに設置した秤量器で測定した所定期間Ｔにおけるフィードタンク内の粉体の減少量と、前記各静電容量式粉体流量計で測定した粉体吹き込み量の前記所定期間Ｔでの積算値の総和とを比較して、前記静電容量式粉体流量計の出力信号値を補正するものであることを特徴とする、請求項１乃至請求項３の内の一項に記載の粉体吹き込み設備。
【請求項５】
前記粉体流量マスク処理部は、前記静電容量式粉体流量計の粉体流量測定値について、前記支管をガスのみ流すことで洗浄する際に、強制的に該粉体流量測定値をマスクし、またガス洗浄終了後あらかじめ定めた時にはガス洗浄開始の直前値に、またはあらかじめ定めた所定流量に設定することを特徴とする請求項２乃至請求項４の内の一項に記載の粉体吹込み設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄鋼業における高炉や発電所などの粉体吹き込み設備において、気体で搬送される粉体の流量を、連続的に安定計測する測定システムを備えた粉体の吹き込み設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、鉄鋼業における高炉の操業では、炉頂から鉄鉱石およびコークスを交互に投入すると共に、高炉の下部に配置した送風羽口から微粉炭を混合した熱風を吹込むことで鉄鉱石を還元し銑鉄を取り出す。微粉体の吹込みの主な目的は、高価なコークスの投入を抑制するものである。
さて、微粉炭の吹込みには、高炉内での反応を安定的に保つ為、各送風羽口毎の吹込み量（円周バランス）を均一に保ち、同量の粉体を炉内へ吹込みことが必要である。
そのために、従来から行われている粉体吹込み量の計測は、以下の２通りがある。
第一の方法は、操業者による目視確認である。気体搬送中の搬送ラインの配管にガラス部等の透明部を設け、配管の外部から粉体の濃度により変化する濃淡度を目視で確認する方式である。
【０００３】
第二の方法は、下記の特許文献１に開示されているような静電容量式粉体流量計を用いる方式がある。粉体の搬送ライン上に一対のスパイラル状の電極を２箇所配置し、粉体の搬送量の変化によって生じる静電容量の変化を基にして粉体濃度を測定し、２箇所に設置した電極の静電容量の変化の時間差から流速を求め、測定した濃度および流速から粉体流量を求める方式である。
前記した従来の方法における問題点は次に示すものである。
目視による確認方法は、粉体流量の定量的な安定測定が不可能である。
従来の静電容量式粉体流量計は、一応粉体流量の連続測定は可能であるが、配管内の静電容量測定用電極の内側に粉体の付着が発生し連続的に流れる粉体の濃度を正確に測定できないことある。また、通過する粉体の成分が変わるときには電気的特性が変化するので静電容量が変化し、測定誤差が発生する。
【特許文献１】特願平１１−１９６９６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前記したように、高炉や発電所などの粉体の吹き込み設備においては、粉体流量を安定して精度良く測定することが、高炉等の安定操業のために重要である。
本発明は、これらの問題点を解決する為になされたものであって、粉体の種類によらずに、連続的に安定計測可能な粉体流量の計測システムを備えた粉体吹き込み設備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】
【０００５】
本願の第1の発明は、高炉や発電所などのプラントで、搬送ガスで粉体を配管を通して吹き込む粉体吹き込み設備において、
粉体を格納するための秤量器を具備したフィードタンクと、搬送ガス供給手段と、粉体と搬送ガスとの粉体ガス混合ガスを格納するディストリビュータタンクと、該フィードタンクと該ディストリビュータタンクをつなぐ本管部と、該ディストリビュータタンク内の粉体ガス混合ガスを前記プラントに吹き込む単一または複数の支管部と、前記粉体ガス混合ガスを前記支管部からパージするための支管パージラインと、粉体吹き込み量を測定するための粉体流量計測システムとで構成される粉体吹き込み設備であって、  前記粉体流量計測システムは、前記支管部に取り付けられた静電容量式粉体流量計に加えて、該静電容量式流量計の出力信号について、粉体流量の零点を補正する零点調整部と粉体の種類や濃度変動による前記出力信号の変動を補正する粉体濃度補正部を具備するものであることを特徴とする粉体吹き込み設備である。
【０００６】
静電容量式粉体流量計について、配管内の静電容量測定用電極の内側に粉体の付着が発生したりして、連続的に流れる粉体の濃度を正確に測定できないときに出力信号値の零点を補正し、また、通過する粉体の成分や濃度が変わるときの静電容量の変化を補正するようにして、粉体流量を連続的に正確に測定できるようにした。
本願の第２の発明は、上記第１の発明において、前記粉体流量計測システムは、静電容量式粉体流量計、零点調整部、および粉体濃度補正部に加えて、
前記粉体ガス混合ガスの流速を演算する流速演算部、静電容量式粉体流量計の出力信号を粉体流量に変換する計数補正部、前記流速演算部と前記粉体濃度補正部の各出力値から粉体流量を算出する粉体流量出力部、および該静電容量式粉体流量計の粉体流量測定値について支管パージ実施時の粉体流量測定値の変動を補正する粉体流量マスク処理部で構成されることを特徴とする粉体吹き込み設備である。
本願の第３の発明は、前記零点調整部は、前記静電容量式粉体流量計の出力信号値について、該静電容量式粉体流量計が正常動作しており、かつ前記粉体ガス混合ガスが支管内に無いときに前期出力信号値を予め測定しておいて初期値Ｃとし、その後の粉体吹き込みの停止時に前記出力信号値を測定してＡとし、ＡとＣの差の絶対値が所定の値を超えたときに（Ａ−Ｃ）を零点補正値として求めて、粉体吹き込み時の前記静電容量式粉体流量計の出力信号値Ａ’を（Ａ’−（Ａ−Ｃ））と補正することを特徴とする上記第１の発明または第２の発明に記載の粉体吹き込み設備である。
【０００７】
本願の第４の発明は、前記粉体濃度補正部は、フィードタンクに設置した秤量器で測定した所定期間Ｔにおけるフィードタンク内の粉体の減少量と、前記各静電容量式粉体流量計で測定した粉体吹き込み量の前記所定期間Ｔでの積算値の総和とを比較して、前記静電容量式粉体流量計の出力信号値を補正するものであることを特徴とする、上記第１乃至第３の発明の内の一つに記載の粉体吹き込み設備である。
本願の第５の発明は、前記粉体流量マスク処理部は、前記静電容量式粉体流量計の粉体流量について、前記粉体吹込み設備の支管をガスのみ流すことで洗浄する際に、強制的にマスクし、またガス洗浄終了後あらかじめ定めた時間はガス洗浄開始の直前値またはあらかじめ定めた所定流量と補正することを特徴とする上記第２の発明乃至第４の発明の内の一つに記載の粉体吹込み設備である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によって、粉体吹き込み設備の支管に静電容量式粉体流量計を設置して粉体流量を測定するとき、支管内の静電容量測定用電極の内側に粉体の付着が発生したりして、連続的に流れる粉体の濃度を正確に測定できないときに出力信号値の零点を補正すると共に、通過する粉体の成分や濃度が変わるときの静電容量の変化を補正するようにし、更に支管パージ実施時における粉体流量の変動を補正する粉体流量計測システムを具えた、粉体流量を連続的に精度良くに測定できる粉体吹き込み設備が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本願の発明を実施するための最良の形態を図面にて説明する。
図１（ａ）は、本発明の粉体吹き込み設備の一例の概略であって、特に高炉の粉体吹き込み設備を例にして説明する。高炉の粉体吹き込み設備では、粉体を秤量器２を備えたホッパータンク（以下フィードタンク）１に蓄積させその後、気体搬送ガス３により分配器（以下ではディストリビュータタンクと記す）４を経由して複数の支管へ送り高炉へ注入する。粉体吹き込み装置の各支管毎に静電容量式粉体流量計９を取り付けた。尚、本例では、図１（ｂ）で示す通りディストリビュータタンク４の出側に、送風羽口と同数の１０の支管を接続している。
図２に本発明のシステム構成を示す。１１は静電容量式粉体流量計本体（支管１本についてのみ図示している）で１２ａ，１２ｂに静電容量式検出器（電極を含む）を装備している。１３は、１２ａの検出器で得られた検出器出力信号であり、零点調整部１４にて出力信号の補正および監視をしている。
１４の零点調整部の機能について図３で説明する。
【００１０】
図３は粉体吹込み設備停止中の検出器出力信号を示す。検出器出力信号は、流量計の内側に粉体の付着や粉体通過の摩擦による材質磨耗の発生により検出器出力信号値の零点が初期値から変化し、流量指示値の誤差の要因になる。尚、検出器出力信号値は、静電容量式粉体流量計の電極構造上、流量計の内側に粉体が付着した場合は、＋側（Ａ）に変動し、流量計の配管が磨耗した場合等は−側（Ｂ）に変動する。
図４は、零点調整部の信号処理のフローチャートである。予め静電容量式検出器が正常動作しており、かつ粉体吹き込みが停止している時に初期値Ｃを測定しておく。粉体吹込みが停止しているときの出力値があらかじめ定めた絶対値Ｄを超えた場合は（例えば図３のAの場合）、警報を発すると共に、Ａの値から初期値Ｃ（図３参照）との差分を計算して零点補正値（Ａ−Ｃ）を求める。粉体吹き込み時には、検出器出力信号値（Ａ’）からこの零点補正値を減じて零点補正出力値を求める。（零点補正出力値＝Ａ’−（Ａ−Ｃ））。
【００１１】
図２の計数補正部１５では、零点調整部１４で得られた零点補正出力値を粉体濃度に換算する為の計数補正を行っている。静電容量式粉体流量計では、図５に示したように、検出器出力信号と粉体の実濃度との関係が線形である為、計数補正部１５では一次式による計数補正を行っている。
図２の流速演算部１８は、１２ａ，１２ｂの各検出器に現れる出力信号の時間差を求めることで流速を演算している。仮に図２において１２ａを配管の上流側、１２ｂを下流側に設置して粉体吹込みを行うと、粉体が１２ａを通過する際に発生した出力信号は一定時間経過後に１２ｂに現れる。この１２ａと１２ｂとの出力信号の時間遅れから流速を演算する。
【００１２】
図２の粉体濃度補正部１６では粉体濃度の補正演算を行う。すなわち、高炉の粉体吹き込み設備では、粉体の価格および高炉内での反応等を考慮して、粉体の種類や複数の成分が混合した粉体を使用する。その際、粉体の電気的特性の違いにより、検出器から得られる出力信号値が変化し、計数補正部１５で実施した計数補正で測定誤差を発生することがある。その測定誤差を補正する為に、一定期間における検出器（１２ａおよび１２ｂ）で得られた流量値と図１（ａ）に示したフィードタンク用秤量器２の測定値である粉体流量信号１７との比較を行い、粉体濃度の補正演算を行う。
図６に粉体濃度補正部のフロー図を示す。人間による手動操作または事前に定めた時間間隔で自動的に粉体濃度補正処理開始２８すると、フィードタンク用秤量器２および静電容量式粉体流量計ともにあらかじめ定められた時間（Ｔ）、流量値の積算を行う（２９および３０）。尚、静電容量式粉体流量計の流量値の積算は全支管の総和を用いることで秤量器での測定値と一致させる。あらかじめ定められた時間経過後、両者の積算値の比較を行い（３１）、ある所定値以上の誤差が発生していた場合には、警報表示（３２）すると共に計数補正計算を行う。計数補正計算では、前記２９および３０で得られた各々の積算値からＴ時間内の平均吹込み速度を算出する（３３および３４）。その後３５にて、両者の比率から粉体濃度補正計数αを求める。ここで、粉体濃度補正計数αを両者の比率で求めるのは、前記とおり検出器出力信号と実際の濃度との間には、図５の通り線形の関係があり、粉体の成分つまり静電容量が違う粉体を使用した場合は、一次式の傾きだけが変化するが判明しているからである。
【００１３】
その後、図２に示すように、粉体濃度補正部１６の出力結果と流速演算部１８の流速の測定結果を乗算器１９で掛け合わせ、粉体流量出力部２０で粉体流量を算出する。
粉体流量マスク処理部２１は粉体流量のマスク処理を行う。すなわち、高炉の粉体吹き込み設備においては、各支管の粉体による配管の詰まり防止を目的として自動操作（定期的）または手動操作にて支管パージを実施する。まず、図１の三方弁５および支管パージライン６を用いて配管の切替えを行い、気体のみを流して支管の洗浄を実施する。その際、図７の３９の通り、気体成分および湿度の違いおよび一部配管内に堆積した粉体により、粉体流量が零とならずに誤った粉体流量を表示することが発生する。また、４０の様にパージが終了し粉体吹込みが通常の状態に復旧した後でも、粉体の流れが通常に復帰する間は、計測値が乱れることが発生する。よって、図２の２２において、外部からパージタイミングの信号を取り込み、パージ中は流量信号を強制的に零とする機能を、粉体流量マスク処理部２１は有する。
【００１４】
詳細な粉体流量マスク処理部の信号処理のフローチャートを図８に示す。４１でパージが発生すると、４２通りパージ期間中（Ｔｄ時間）は粉体流量を強制的に“０”とする。この時の外部信号はパージ中でなく、流量計設置位置での粉体流量が遮断されるタイミングであれば、同様の措置が可能である。パージ終了（４３）後、４４にてあらかじめ定めた期間はあらかじめ定めた粉体流量（Ｆ）またはパージ開始直前の粉体流量を設定する機能を有する。その後一定時間経過後（４５）、４６にて粉体流量を実測した粉体流量に切り替える処理を実施している。
また、前記図６の流量補正を実施している期間に支管パージを実施する場合においても、前記通りパージ中の流量を零にかつ、パージ終了後一定時間の流量をパージ直前値若しくはあらかじめ定められた流量値とすることでパージ中においても正確な流量補正を実現している。以上のシステムを用いることで高炉の粉体吹き込み設備において正確な粉体流量の測定を実施している。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１（ａ）】本発明を適用した高炉の粉体吹込み設備の概略図である。
【図１（ｂ）】図はディストリビュータの上面図である。
【図２】本発明の粉体流量測定システムの構成の概略である。
【図３】粉体付着等による出力値変動の模式図である。
【図４】零点調整部の信号処理のフローチャートである。
【図５】検出器出力信号と粉体の実密度との関係図である。
【図６】粉体濃度補正部の信号処理のフローチャートである。
【図７】パージ期間中の粉体流量変動の模式図である。
【図８】粉体流量マスク処理部の信号処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００１６】
１：フィードタンク（ホッパータンク）
２：フィードタンク用秤量器
３：粉体搬送用ガスライン
４：ディストリビュータタンク（分配器）
５：三方弁
６：支管パージライン
７；送風羽口
８：高炉本体
９：静電容量式粉体流量計
１０：各支管
１１：静電容量式粉体流量計本体
１２ａ：検出器
１２ｂ：検出器
１３：検出器出力信号
１４：零点調整部
１５：係数補正部
１６：粉体流量補正部
１７：フィードタンクの秤量値信号
１８：:流速演算部
１９：乗算器
２０：粉体流量出力部
２１：粉体流量マスク処理部
２２：粉体吹込み停止信号
２３：粉体吹込み停止チェック
２４：検出器出力信号の確認
２５：検出器出力信号とあらかじめ定めた絶対値Ｄとの比較
２６：出力補正演算
２７：警報表示
２８：粉体流量補正開始
【図１（ａ）】
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【図１（ｂ）】
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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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