JPS5874430A - 粉末材料の秤量された量を気流により容器に注入する方法およびそれの高炉への利用 - Google Patents

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】 本発明は、粉末材料の秤量した量を空気的手段によって
複数の異なる点において可変の圧力下にある容器中へ、
粉末材料と加圧された推進流体とが供給されている複藪
の空気力運搬路を通し７投いす、、、め。操作−６関連
すａｖ、、）−ｃあり、該材料や該流体は昇圧機を通し
て投入されるし、他方、各個のパイプは、パイプの各々
に粉末材料の秤量した量を導入するための可逆の配送秤
量手段が設けられているものである。

１Ｎ開！１ａ５Ｂ−７４４３０（２） 本発明はより特殊的には、しかしそれに制限されてはい
ないが、高炉中への粉砕石炭の投入に対する操作に関す
るものである。高炉中・＼の固体燃料投入の問題は欧州
特許出願で第２１２２２号として公刊されているものの
中に提案されている操作と施設によって解決された。例
えは粉砕石炭または褐炭の如き固体燃料の高炉中での使
用は石油製品の代替としての使用は、石油製品が漸次高
価となり漸次稀少となりつつあるという事実に鑑み、次
第に興味あるものとなりつつある。

しかしながら、高炉中への固体燃料の投入に対する空気
力手段の使用は、ある開始条件等を考慮しつつある数の
可変な相互関連したパラメーターを制御子”ることを必
要とする。開始条件等の一つは、高炉中へ単位時間当り
燃料の既定重量を投入するこ・、と、例えば毎時それだ
けのキログラムを投入し、他方燃料かそれを通り投入さ
れる羽目の数の上へこの量を規則的に分布するよう確実
ならしめることである。

（５） 肝要な問題の一つは、空気運搬路内での圧力損失の制御
である。空気力投入を行なうためには、実際空気運搬体
を有することが必要で、例えば加圧された空気で、これ
は欧州特許第２２５４９号に提案されている如くに混合
用衝風でもよく、また堆積を避はバツクファイヤを防ぐ
ために充分な速度で空気力運搬を行なうのみではなくて
、それに加えて運搬用パイプ中での圧力損失を克服する
に充分な圧力であり、炉中への燃料の投入を炉中に行渉
っている圧力の作用に抗して行ないうるものであること
が必要である。速度は実験または計算によって、これら
二つの条件に応する如く決めつるけれども、圧力につい
ては同様には行かない。一方において、炉中の圧力は一
定でなり、、変動を蒙りそれは絶対値で一バール以上に
も高＜在り得るし、また固体燃料の炉中への投入をその
圧力の作用とこれらの変動の作用に抗して行なうために
は、これらの変動を考慮することが欠くべからダること
となる。他方において空気力運搬パイプ内（６） 圧力損失は炉内の圧力およびその圧力の変動によって変
化しつるばかりでなく、これらのパイプの長さによって
もまた変りうるが、パイプは与えられたパイプへどの羽
目か連結されるかで明らかにその長さが変る。各個の羽
口に対して別々のパイプを設けることか好ましいことと
。

高炉では羽口数は約２０もあることを考慮するならば、
パイプにおける圧力損失の制御と炉中へ投入さるべき固
体燃料の正しい秤量に課せられた問題の程度を理解する
ことは容易いであろう。

本発明のねらいは、この複雑な問題への解答を供給する
ような、前文に規定された種類の投入操作を提供するこ
とにある。

このねらいを達成するために、本発明により提案される
操作は投入前に各個のパイプ内に圧力測定点を、その点
と粉末状材料の容器内への投入の点との間の圧力損失Δ
Ｐが総てのパイプに対し、かつ空気流内の材料の同じ装
荷に対して同じになるよう決めることと、決った量の粉
（７） 床材料と容器内の異なる圧力とに対してこれらの二点間
のこれらの圧力損失の値がどんなものであるべきかを理
論的または実鹸的方法で決めることと、これらの値を目
盛校正曲線の形で記憶することと、投入の間、前に決め
られた点の間の圧力損失が各々のパイプに対して連続的
にモニターされていることと、それから秤量手段のリズ
ムか目盛校正曲線を基として、容器内に圧力の変動が起
る時、これらの変動により既定点間に起される変動によ
る圧力損失が秤量手段により導入さｆ＋る材料の充填の
増減で補償され、最終的にこれらの測定点間のこれりの
圧力損失が投入を望む材料の全量により決猿るものに相
応する一定値に維持されるような具合に制御されること
などを特徴としている。

換言すると、前には問題の核心であった圧力損失か卒業
されるだけで（鼾なくて秤量手段を制御し、空気流体の
圧力を容器内圧力の変動に従って調節するのに有利に利
用されている。

空気力運搬流体の必要圧は、自動流れ調節器萌開口ａ５
８−７４４３０（３） に組合わさっている昇圧器によって与えられる。

後者は空気流体の流れをそれの圧力とは独立に調節する
。換言すると空気流体は粉末材料を容器中へそれの中に
行渉っている圧力の作用に抗して積載せしめるに必要な
圧力でこの調節器を通過する。

いいかえると、本発明によれは空気流体の圧力は空気パ
イプ中へ秤量手段によって配送される粉末材料の量に自
動的に適合されていて、関連するパイプ内の望む測定点
と容器内への投入の点との間の圧力損失は目盛校正曲線
により供給されている設定値に維持される。

好ましい応用として、本発明はまたこの方法の利用を高
炉中への粉砕石炭ないし褐炭の投入用にも用意するもの
である。

本発明の他の特徴と特性とを、実施態様の一例と高炉へ
の一、応１用を、例として制限を構成することなしに、
かつ付図を参照して詳細に述べよう。

本発明を説明のために、上記二つの欧州特許（９） 出願に提案されている如き施設におけるそれの応用を参
照して記そう。この応用では推進流体は熱い衝風の温度
の安定化用に通常使用されているような冷たい空気であ
り、他方粉末材料は粉砕石炭である。圧力下の容器は高
炉である。

しかしなから、本発明は他の推進流体にも、他の粉末材
料にも他の圧力下の容器にも応用可能なことは明白であ
る。

第１図は、粉砕石炭を装填した推進流体の茜炉中への投
入のために、秤量手段の−１−流で必要な最小圧力を示
す一連の曲線を示している。炉中には「ＰＣ」で示され
、線図の横軸にプロットされている背圧が行渉っている
。これらの曲線は百メートルの長さの運搬用パイプに対
し、かつ３５０立方米／時の推進空気の量に対して計算
されている。

４５°の角度になっている直線は平衡に相等する静止条
件、すなわちその条件下では、推進流体の圧力Ｐが高炉
中の背圧ＰＯと等しいということに鑑み、空気運搬路内
では循環はない。種々（１０） の曲線のパラメーターは粉砕石炭の十ログラム数を毎時
の推進空気量のキログラム当りで表わしている密度μで
ある。底の曲線はμが零に等しく、純粋な空気の投入に
相当し、他方石炭密度が増加するにつれて、曲線は縦軸
上を１−昇する。μｍ１０に相応する曲線は毎時粉砕石
炭３５００千ログラムの投入を表わしている。

空気運搬路での圧力損失、すなわち胞状回転子型空気拘
束体であってもよい秤量手段と炉中への投入点との間の
圧力差は、曲線の一本上の決められた点と同じ横軸を有
する４５°角度の直線上の相応点との間の縦軸差に相等
する。第１図では、この圧力損失は炉内の圧力”Ｑｌに
対してと、μｍ１０の空気流の密度に対してΔＰで表さ
れた。この圧力損失ΔＰは、推進空気の圧力損失に相等
するΔＰａ１ｒで表される圧力損失と、粉砕石炭の圧力
損失に相等する圧力損失ΔＰ０ｈから合成されている。

これらの曲線か平行でないということに鑑み、これらの
圧力差ないし圧力損失ΔＰは一つの曲線ごとに変えるの
みでな（１１） く、炉内の圧力ＰＯの絶対瞬間値にもよって変る。

しかしながら、これらの曲線は高い背圧に対しては４５
°の角度の直線に指数関数的に近づくから、これらの変
化は炉内での背圧の通常変化の範囲では比較的僅かで、
この範囲はＰｃ−ｍ１ｎで表される最小圧力と第１図で
Ｐｏ−ｍａｘで表される最大圧力とにより制限されてい
る。注目すべきことは、第１図の曲線は最適圧力曲線、
すなわち最小圧力付きの曲線であるが、しかし、空気運
搬路内の循環の最小速度を保証するもの、すなわち閉塞
の形成の危険がないことと、空気流の循環に反対方向へ
燃焼が伝播することかないこととを確実ならしめるもの
である。明らカ月こ理解さるべきことは、μの値の各個
に対する図中に示された圧力よりも妬い圧力Ｐは投入に
対して必要な条件に従うものであろうが、しかしこの型
の操作は、昇圧機を充５分１な割合より高い割合で運転
することが必要であろうから、エネルギーの浪費を惹起
し、経済の見地からは有利ではない。

特開口Ｑ　５８−７４４３（Ｊ（４） 従って、粉砕石炭の投入が竪窯または高炉内最良条件下
に行われることを確実ならしめるためには、この投入は
第１図に示された線図に従って行われねばならす、これ
は粉砕石炭の決まった充填に対し、すなわちμ＝＝１０
につき、推進空気の圧力は、Ｐｃのばらつきが起るとき
、パラメーターμ＝１０により特徴づけられる曲線に従
って変化されねばならぬことを意味している。数学的に
は推進流体の圧力は上記の式°によって表しうる。

Ｐｉ＝Ｐｃ＋ΣΔＰ１ ここに１はパイプの数を表し、例えば２０の羽目があれ
ば、１から２０の間に変りうる。Ｐｉは空気パイプｉ中
の秤量手段の上流での圧力に等しく、またΣΔＰｉはパ
イプｉ中での圧力損失の総ての総和を表じている。

背圧Ｐｃは連続側、定から知られているということに鑑
み、もしも総体圧力損失が知られておれば圧力Ｐを確め
ることか出来よう。しかしながら問題にかかるのはまさ
にこれであって、何故（１３） ならば圧力損失ΔＰは背圧Ｐｃと、粉砕石炭の装荷ない
し密度μによっているからである。加つるに、圧力損失
ΔＰはパイプごとに変り得る。何故ならばこれら、のパ
イプは羽目の位置により異なる長さにされており、圧力
損失は論理的に長いパイプ程大きくなるからである。

第２図は、２０で示される竪炉中へ熱衝風を投入する円
形熱衝風パイプ１８により供給をうけている羽口１４と
１６とに役立っている二本のパイプ１０と１２のそれぞ
れを略本している。

参照数字２２は、空気流を形成するように圧縮空気の流
れ中に粉炭がそれを通って導入されるところのパイプ１
０と１２内に内蔵された秤量手段２４と２６へ連結され
ている分布用タンクを表している。圧縮空気の流れは自
動流れ副節器２８と３０とにより調節されている。それ
の数がパイプの数と羽目の数とに等しい秤量手段は、分
布用タンク２．２の排出パイプ中に内蔵されている胞状
回転子気量または全く単純に公知の秤量用弁であっても
よい。炉２０の周りに羽（１４） 口が分布しているせいで、総てのパイプが必然的に長さ
が異なっており、第２図の場合では、パイプ１０は明ら
かにパイプ１２より長いので、圧力損失はパイプ１２に
よりもそのパイプ１０でより高くなる。

本発明は、圧力損失を各パイプ１内で一定にすることで
制御することを提案している。しかしながらそれらを一
定に保ちつるためには、それらは監視されねばならない
。そしてそれらを監視するためには、これらの圧力損失
か測定されねばならない。その上更に、ΔＰの重要な測
定を行うためには、かつこれらの測定か異なるパイプ間
で比較可能であるためには、それらはパイプ内の明白に
決められた点で行われねばならない６ 圧力の差か測られるという事実に鑑み、各個のパイプに
対して、二つの異なった点で二つの測定が行われねばな
らない。それらの点の一つは、羽口内への投入点であろ
う。その点における圧力は高炉の背圧Ｐｏ、Ｊこ等しい
から、またこの（１５） 圧力は判っており、総てのパイプ１に対して等しいから
、この測定を行うことは必要ではない。

各個のパイプに、対する第二の測定点は、各々のパイプ
内に、上流の場所に置かれて、その点と石炭が高炉中へ
投入されるところの点との間の圧力損失ΔＰが、総ての
パイプおよび空気流中の材料の同じ装填に対して同一で
あるようにする。

パイプ１０と１２とに対しては、これらの二つの測定点
は点ＡとＢとで表されている。

これらの測定点ＡとＢとは、理論的に、および実験番こ
よって決められる。点ＡとＢとの位置はこの目的のため
に公知の数学式を使用し、かつパイプの形状を考慮に入
れて、はぼ計算される。例えば曲率のせいで、パイプ１
０内の圧力損失はパイプ１２におけるものよりも大きい
であろう。このような具合にこれらの測定点がほぼ計算
された後で、実験を採用し測定点をそれらのパイプに沿
ってすらし、高炉中への投入の点までの圧力損失かおの
おののパイプに対して等しくなるまで行う。従って描か
れた例におい特１期０３５８−７４４３０　（５） では、点Ａと羽口１４との間の圧力損失は、粉炭の同量
に対して、点Ｂと羽口１６との間の圧力損失と等しくな
ければならない。

各個のパイプ内で、圧力損失は空気流中に運ばれる粉炭
の密度μによっており、また逆でもあるという事実に鑑
み、本発明はこの関係を使用して、高炉中の背圧の変動
により伴われた圧力損失の変化に対して補償することを
、秤量手段のリズムの適当な調節によって行い、圧力損
失を一定値に維持するために配送される粉炭の量を増減
する傾向とするようにすることを提案している。

この制御は、その中に第１図の曲線を記憶させたマイク
ロプロセッサ−の助けで行いうる。

従って決められた背圧と決められた密度とに対する圧力
損失の値は知られている。例えばＰａｎの背圧とμｍ　
ｉ　’１．・、の密度とに対して、粉炭の圧力損失は第
１図に示されている如く、ΔＰｃｈに等しい、従っても
しも投入かこれらのパラメーターで行われると、推進空
気の圧力は秤量手段の（１７） 丁度上流の値Ｐ１を自動的にとらねばならない。

さて、もしも高炉内の背圧が増加し、例えはＰＣＩから
Ｐｃ−ｍａｘになり、秤量手段での圧縮空気は同じ圧力
Ｐ、であるとすると、第１図に示された曲線でＰ’ｍａ
ｘにより表された点に到達しよう。

ＰｌからＰ’ｍａｘに通過すると、粉炭の圧力損失は第
１図に示されている如くにΔＰｏｈからΔＰ’ｏｈに落
ち、他方密度はμｍ１０からμｍ５へなる。

もしも、点Ｐ’　ｍ　ａ　ｘから出発して、密度μか増
加されると、圧力損失ΔＰ’ｃｈもまた増加する。

従ってもしも密度μが、圧力損失が再びΔＰｃｈに等し
くなるまで増加されると、流れは曲線μ；１０が再び到
達されるまで増加されねばならない。秤量手段のリズム
を連続的自動的に調節することによって、圧力損失が一
定にとどまり、ΔＰ’ｃｈに等しいようにすると、点Ｐ
’ｍａｘは、ＰｌからＰ’　ｍ　ａ　ｘに通るために通
過されないことは明かであるか、しかしこの通過はμｍ
１０に相等する曲線を直接に追随することによって行わ
れる。

（１８） もしも稼働が上の理由付けで仮定された如く、第１図に
示された曲線の実用上直線範囲に限られているならば、
各個のパイプに対してΔＰｃｈの値を記憶すれば充分で
ある。何故ならば第１図に見られる如くに、この値はＰ
ｃ　−ｍｉｎとＰｃ−ｍａｘの間で実用上一定であるか
らである。！Ｊ１図に示された曲線等の収斂のせいによ
るΔＰｃｈの僅かな理論的変化は現実には曲線により示
されているものよりも僅かに高いか、または低い密度μ
に実際には翻訳される。しかしなから、高い背圧に対し
てはこの偏倚は炉の操作に対して重要ではない。それに
も拘らず、この事実を考慮に入れて特に本当に非直線的
範囲内で操作することが必要な低背圧に対しては、各個
のパイプに対するΔＰｃｈの複数の値を記憶させ、これ
らの値の数を望む正確度に明らかに従うようにすること
も可能である。

第３図は運転用操作を描いている概観図である。昇圧機
４０は各個のパイプ１に圧縮空気を供給する。各個のパ
イプ１内には監視用および（１９） 制御装置が設けられている。この装置はバイブ４２にお
ける参照番号４４で全体として表されたものに類似にな
っている。この装置は実際によく公知の自動流れ調節器
であり、市販されている。この装ｆｌｉ４４は本質的に
圧縮空気の有効な流れを測り自動的に圧縮空気の必要口
のみの通過を許すように意図された弁４８を制御すると
ころの測定用隔膜４６を含んでいる。この装＠４４はま
た温度制御手段５０と圧力測定手段５２をも担っている
。

参照番号５４は、粉炭をバイブ４２中へ配送する秤量手
段を示している。自動流れ調節器４４の作用により、秤
量手段５４の丁度上流のバイブ４２内の圧力は自動的に
、秤量手段５４により配送される粉末を積載せしめるに
必要な値に適合される。

参照番号５６は、第２，１．ｑ　／ｐ関連して与えられ
た説明に合致して配置された測定点を示している。参照
番号５８は高炉内の背圧ＰＯの測定を指示している。点
５６と５８との測定はマイクロ１Ｎ開［１，４５８−７
４４３（Ｊ（６）プロセッサー６０へと送信され、それ
にはΔＰの設定値が記憶されており、また５６と５８と
で行われた測定に基づいてΔＰの実際値が算出される。

マイクロプロセッサ−６０は設定値をΔＰの実際値と比
較し、秤量手段５４を、圧力損失ΔＰが記憶された設定
値に常に等しく止まるような具合に制御する。

【図面の簡単な説明】

第１図は誦炉中への固体燃料の空気投入の特性曲線の群
を示している。 第２図は高炉−ヒの相反する点にある二つの羽目の役に
立っている二本の空気線を略図的に示している。 第３図は本発明により提案された操作を描いている概観
図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の異なる点において、種々の圧力下にある容器
   中へ、粉末材料と加圧された推進用流体とが供給されて
   いる複数め空気運搬路を通して粉末を投入するものであ
   って、該材料と該流体とは昇圧機を通って投入され、他
   方、各個のパイプにはおのおののパイプ中へ秤量された
   量の粉末材料を導入するための可変配送計測手段が設け
   られているもので、 投入前に、各個のパイプ内に圧力測定点か、その点と粉
   末材料を容器中に投入する点との間の圧力損失ΔＰが総
   てのパイプと空気流中の材料の同じ装荷に対して同じで
   あるような場所に決められることと、 粉末材料の決まった量と容器内部の異なった圧力とに対
   して、これら二つの点の間のこれら（２） の圧力差の値か、どんなものであるべきかを理論的乃至
   実験的方法により決められることと、これらの値が目盛
   校正データの形で□記憶されることと、 投入の間、前に測られた点の間の圧力差が各個のパイプ
   に対して連続的に監視されていることと、 かつ、計測手段のリズムが容器内で圧力の変動□が起る
   時に、既定点等の□間のこれらの変動により惹起きれる
   圧力損の変化か計測手段により導入される材料装荷の増
   加または減少により補償されるよう、かつ終局的にこれ
   らの測定点の間のこれらの圧力損失力せ、投入すること
   を希望する材料の全量により決められるものに相応する
   □一定値に維持されるような具合とに制御されることな
   どを特徴とするところの、空気により、粉末材料の秤量
   された量を投入するための操作。 ２、記憶された目盛校正データが、各パイプに対ザる圧
   力損失の平均値から合成されることを特徴と□するとこ
   ろの特許請求の範囲′＊１項記載（３） の操作。 ３、各パイプに対する圧力損値の複数を特徴とするとこ
   ろの特許請求の範囲第１項記載の操作。 ４、　データを記憶することと、計測手段の制御とがマ
   イクロプロセッサ−により実施されることを特徴とする
   ところの特許請求の範囲第１から３項までの何れか一つ
   に記載の操作。 ５、高炉中への固、体燃料の投入へ特許請求の範囲第１
   から４項までに記載の方法を利用すること。