JPS63500209A - 微粉化固体制御装置 - 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】 微粉化固体制御装置 関連出願の相互参照 本願は正規に出願され正規に譲渡された以下の２つの特許出願に相互参照される 。ジェームス・エム・ニジオレクおよびゼームス・ピー・サラトンの名義で（） に出願された「現場粒径測定装置」と題する米国特許出願第　号（Ｃ８５０６１ ０）　；およびマーク・ビー・エラモおよびジョン・エム・ホーメスの名義で（ ）に出願された「現場粒径測定装置のための装着兼横移動アセンブリ」と題する 米国特許出願第　号（Ｃ８６００１０）。

発明の背景 本発明は制御装置に関し、特に、空気中を空気作用で搬送される石炭粒子のよう な多相多成分流体の純度および質量（または体積）流量を連続測定するためにボ ウルミルと協力的に関連するよう特に適合された制御装置であって、そのような 測定に基づいてボウルミルが一部を成しているプロセス装置の最適化を達成させ るためにボウルミル分級機設定値または他のボウルミル制御設定値を調節するよ う運転される制御装置に関する。

多くの工業プロセスの中で重要なパラメータのｌっは粒径である。それ自体は、 従来では、粒子の測定を行うために利用することができる装置を用意することが 古くから知られている。このため、従来には粒子の測定を得るために使用して来 た多くのタイプの装置例な差の存在はほとんどの部分についてそのような装置が 利用されるよう設計された特別な適用と関連される種々の機能要求に原因してい る。たとえば、特定の応用に利用されるべき装置の特別なタイプの選定において 、考慮しなければならない主要因の１つは測定しようとする粒子が成している物 質の性質である。考慮しなれけばならない他の要因は測定している時に粒子が存 在する物質の性質である。考慮しなれけばならない更に別の要因は測定すべき粒 子の相対サイズである。

粒子の測定を達成するために従来技術によって今まで利用して来た手法の中には 音響法、光学計数法、電気計数法、沈降法、分離法、および表面測定法がある。

更に、粒子の測定をするためにそのような手法を適用しようとしている粒子の種 類は血液粒子、食物粒子、化学粒子、無機物粒子などを含む。加えて、前に参照 した手法の種々のものは、各種タイプのガスおよび各種タイプの液体のような色 々異なったタイプの流体物質の中に存在している粒子の測定を遂行させるために 利用しようとしているものである。

しかしながら、あいにく、上に参照した手法を実施できるようにするため今まで 従来技術において利用できる装置は１ないしそれ以上の点において都合悪く特徴 付けられることがわかった。このため、工業プロセスへの調節を必要に応じて遂 行させるのに利用することができる粒径に関する情報を発生させるため、工業プ ロセスを含む応用と関連してこのような装置を利用しようとする場合、従来形の 装置の使用を通して十分に適時な方法にておよび／または所望の精度をもって必 要情報を発生させることは不可能である。すなわち、工業プロセスへの調節を適 時に行なうための利用に関する限り、有意値とすべき情報として粒径に関する所 望情報を発生させるにはあまりに長い時間がかかることおよび／またはあまりに 多くの労力を要することが判明している。大きな測定では、これは、粒径測定を 行なうために今まで用いて来た従来装置を使って現場で測定を行なうことが不可 能であることに基づいている。結果として、今まで使用して来た従来装置を使用 するためには、測定しようとする粒子が存在する媒体からサンプルを収集する必 要性、このサンプルを粒径測定に使用すべき装置へ送る必要性、その装置によっ て粒径測定を実際に行なう必要性が頻繁にあり、最終的には得られた粒径に基づ いて、測定された粒子の採取された特定の工業プロセスがうまく作動されるかど うかのサイズにその粒子があることを確実にするために、測定は工業プロセスに 対して調節を行わなければならないものは何でも含ませている。

粒径がプロセスの好結果の作動のための重要事項とすべきことがわかっている工 業プロセスの１つの形態は微粉炭の燃焼である。微粉炭の燃焼に関しては、燃料 として微粉炭を用いている蒸気発生装置の必須要素は石炭をこのような用途に適 したものにするために石炭を粉砕する装置であることが長らく知られている。

従来は石炭の粉砕を行うために各種タイプの装置を利用することが知られている が、特に、しばしばこの目的のために使用されている装置の１つの形態はこの産 業にて一般にボウルミルとして参照されているものである。ボウルミルは中で生 じる石炭の微粉化、すなわち粉砕がボウルの形にいくらか似た粉砕表面上にて発 生されることから主としてこの名を得ている。

例として、ボウルミルの従来の形を示すために、本発明と同じ譲受は人に譲渡さ れた米国特許第３，４６５゜９７１号明細書を参照する。この発明は、石炭焚き 蒸気発生器に燃料を供給するのに使用される石炭を粉砕させるに適したボウルミ ルの構成の種類および作動のモードを教示している。この発明によって教示され ているように、このようなボウルミルの必須要素は本体部、すなわち中で粉砕テ ーブルが回転するように設けられたハウジングと、粉砕テーブルの表面上に置か れた石炭が粉砕されることができるように粉砕テーブルと協同作用するやり方で 互いに等しく離間されて支持されている複数の粉砕ロールと、ボウルミルにて粉 砕しようとする石炭を粉砕テーブルの表面に供給する給炭手段と、ボウルミルの 運転に必要な空気を本体部の内部に与える空気供給手段と、中を通って流れる空 気流れに乗せられた石炭粒子を分級させるよう作動する分級機とである。　従来 構成の微粉炭焚き用の石炭焚き蒸気発生装置の要求を満足させるため、上述の特 許に示したタイプのさまざまなボウルミルを共通に利用することが要求されてい る。更に、これに関して、これらボウルミルの夫々の各容量は毎時１００トンの 微粉炭容量まで広げうろことが注目される。それらの最大容量にて運転する能力 を得ることに加えて、これらボウルミルはまた全容量よりも少ない容量で、すな わちその何パーセントかで、たとえば２５％、５０％、７５％などで運転する能 力を有していなければならない。したがって、これはボウルミルが運転している 時の出力の割合に無関係に所望の細かさまでボウルミルが石炭粒子をすりつぶす ことができるという更なる要求を促している。ここで、ボウルミルから与えられ る生産高の変更は通常、粉砕テーブルに供給される石炭の量を変えることによっ て行われ、一方、粉砕テーブルの回転速度は実質的に一定に保持するようにされ ているところが注目される。

蒸気発生装置における燃料として微粉炭の使用に特に関係するような微粉炭の有 効燃焼は、石炭の粒径が指定の粒径分布付近に保持されていることを要する。

代表的には、２００メツシユで７０％が通過し５ｏメツシユでは１％が通過しな いような中間反応石炭である。代表的な５００ＭＹの石炭焚き蒸気発生器発電プ ラントでの経済的評価に基づき、指定した粒径分布を維持させることによって達 成される炭素変換率の上昇のために、上に参照した規模の発電プラントの運転コ ストが年間で何十万ドルもの意味深い節約を実現することができると判断されて いる。しかしながら、明らかに、指定した粒径分布に近い石炭粒径に保持させる ことによって微粉炭燃料の供給される特定の発電プラントに関する限り、実際に 実現される節約は、石炭の反応速度論を含む多くの要因、すなわち使用した特定 の石炭についての粒径に対して燃焼効率がどの程度左右されるか、石炭の粉砕性 、石炭の摩損性、石炭粒子の最適粒径分布を維持するようボウルミルをいかにう まく、いかなる頻度で制御するか、それにボウルミルをいかにうまく保守するか に依存している。しかし、すべての場合において、石炭粒子の粒径分布をその最 適値に維持することはいくらか燃料の節約にはなるのである。

他の利益は石炭粒子の粒径分布をうまく制御することからも発生する。これに関 し、石炭粒子の粒径分布の良好な分布により蒸気発生器での燃焼生成物の付着が 減るということが挙げられる。加えて、石炭粒子の粒径分布に片寄りが発生すれ ば、ボウルミルの分級装置に必要な調節を行わせることができるので石炭粒子の 適当な粒径分布が発生することになる。また、石炭粒径の測定を行なうことで貯 えられた情報を使用してボウルミルの運転を通して連続制御をすることができる 。更に別の可能性は給炭パイプ中の燃料対空気比の表示を得るために石炭粒径分 布測定を行なうことから得られた情報を使用することであり、これにより、すべ てに周知な方法にて、ボウルミルから微粉炭粒子の燃焼を行なう蒸気発生器に微 粉炭粒子が運ばれる。

このように、従来では、例示するだけで限定する訳ではないが、石炭、石灰、滑 石および塗料色素のように、分散させられた多相多成分を作るよう機能する６置 の必要性が明らかにされた。更に、装置にて中砕、粗砕または粉砕された材料の 粒径および分布について連続制御をすることができる上記タイプの装置と同時に 使用される時の新規かつ改良された制御装置の必要性が明らかにされた。更に、 摩耗が最小化されるような不可侵の測定法を使用する新規かつ改良された制御装 置の必要性が明らかになった。加えて、このような新規かつ改良された制御装置 は、好ましくは、装置運転と関連されるエネルギコストおよび保守コストのよう な要因の考慮に基づいて、更には生成物が利用される下流プロセスがその生成物 の特性に対してどの位敏感であるかの考慮に基づいて中砕、粗砕または粉砕され た生成物の最適化を制御論理が考慮することによって特徴付けられるべきである 。このために、このような新規かつ改良された制御装置は好ましくは、長期間連 続して運転される必要がなく、むしろ適当な形の治具および取付は具を使って、 同−設備で異なった装置により、または異なった設備で異なった装置により周期 的に利用される能力を有している。

したがって、本発明の目的は、各種タイプの中砕、粗砕または他の形の粉砕装置 と共に使用するのに適した新規かつ改良された制御装置を提供するにある。

本発明の他の目的は、例示するだけで限定する訳ではないが、石炭、石灰、滑石 および塗料色素のように、分散させられた多相多成分の流体を作るよう機能する タイプの装置と共に使用するのに適したそのような制御装置を提供するにある。

本発明の更に他の目的は装置にて中砕、粗砕または粉砕された材料の粒径および 分布について連続制御をすることができる中砕、粗砕または他の粉砕装置と同時 に使用される時のそのような制御装置を提供するにある。

本発明の更なる目的は摩耗が最小化されるような不可侵の測定法を使用させるそ のような制御装置を提供するにある。

本発明の一層更なる目的は装置運転と関連されるエネルギコストおよび保守コス トのような要因の考慮に基づいて、更には生成物を利用しようとする下流プロセ スがその生成物の特性に対してどの位敏感であるかの考慮に基づいて中砕、粗砕 または粉砕された生成物の最適化を制御論理が考慮することによって更に特徴付 けられたそのような制御装置を提供するにある。

本発明のなお一層更なる目的はボウルミル本体のライナの故障、分級羽根の故障 などの場合のように適時な方法で装置の故障を検出するよう作動するそのような 制御装置を提供するにある。

本発明の更に別の目的は制御装置が長期間連続して運転される必要がなく、むし ろ適当な形の治具および取付は具を使って、同−設備で異なった装置により、ま たは異なった設備で異なった装置により周期的に利用される能力を持つようにす ることによって付加的に特徴付けられるそのような制御装置を提供するにある。

本発明のなお一層別の目的は利用が比較的簡単であって用意するのに比較的費用 のかからないそのような制御装置を提供するにある。

発明の要約 本発明によれば、微粉炭に使用するのに適したタイプのミルのようなミルにて粉 砕された粒子の細かさに関する制御を行なうために利用するべく設計された制御 装置が提供される。より詳しく言えば、空気中を空気作用にて搬送される石炭粒 子のような多相多成分流体の純度および質量（または体積）流量を連続測定し、 プロセス最適化戦略に基づいて分級機またはミル制御の設定値を調節する制御装 置が提供される。粒子の細かさおよび流体成分の作用の測定は流れの一部を通す 細かさの最適化を達成するために必要な給炭機速度、ガスダンパ、および分級機 およびミル制御のパラメータ、プロセスコスト（生成物の価値）基準に基づく質 量理モジュールと制御論理モジュールとを包含している。

作動最適化論理モジュールはミルで粉砕された後の粒子をそのミルから搬送する ようにした搬送手段と関係される回路に接続されて、固体の細かさおよび体積画 分に相当する信号が作動最適化論理モジュールへの入力の形で与えられる。作動 最適化論理モジュールはまた固体供給速度に相当する信号の形の更なる入力を備 えている。作動最適化論理モジュールによって発生された出力は次に制御論理モ ジュールへの入力の形で与えられる。他の入力は分級機の設定値およびミル制御 の設定値に相当する帰還位置信号の形で制御論理モジュールに供給される。制御 論理モジュールによって発生された出力は分級機制御設定値手段と石炭の細かさ に関する制御を行なうために使用されるミル制御との両方に信号の形で供給され る。

図面の簡単な説明 第１図は本発明に従って構成された微粉化固体制御装置を備えｆニミルのいくつ かの部品を切り取った部分断面側面図である。

第２図は本発明に従って構成されミルと協力的に関連されて示された微粉化固体 制御装置の概要図である。

第３図は互いに協力的に関連された粒子搬送手段と粒径測定装置との第１の配置 の概要図である。

第４図は互いに協力的に関連された粒子搬送手段と粒径測定装置との第２の配置 の概要図である。

第５図は互いに協力的に関連された粒子搬送手段と粒径測定装置との第３の配置 の概要図である。

第６図は互いに協力的に関連された粒子搬送手段と粒径測定装置との第４の配置 の概要図である。

好適な実施例の説明 次に図面、特にその第１図を参照すると、参照符号１０で一般的に示したボウル ミルが示されてし）る。ボウルミル自体の構成および作動に関しては当業者には よく知られているため、第１図に示すボウルミル１０についての詳細をここで述 べる必要はないと考える。むしろ、本発明に従って構成を具体化した制御装置と 協力的に関連することができ、それによってその制御装置が空気中を空気作用で 運ばれる石炭粒子のような多相多成分流体の純度および質量（または体積）流量 を連続測定するよう作用し、そのような測定に基づいて、ボウルミル１０が一部 を成しているプロセス系統の最適化を達成するようにボウルミル分級機設定値お よびボウルミル制御設定値を調節するよう作用するボウルミル１０の理解のため に、単に上述の制御装置が協力しているボウルミルの構成要素の構成およびその 作動のモードについての説明をここに与えるだけで充分であろう。ここでは詳述 しないボウルミル１０の要素の構成および作動のモードの詳細な説明に代えて、 従来技術、たとえばジエー・エフ・ダーレンバーグほかによる１９６６年９月９ 日発行の米国特許第３，４６５，９７１号明細書およびシー・ジェー・スカル力 による１９７７年１月１１日発行の米国特許第４，００２，２９９号を参照する 。

図面の第１図を更に参照すれば、ここに図示のようなボウルミルｌＯは、実質的 に閉じられたセパレータ本体１２を包含する。粉砕テーブル１４は、適当な駆動 機構（図示せず）に作用的に接続され、これによって回転駆動されうるシャフト １６に搭載されている。図面の第１図に示した方法でセパレータ本体１２内に配 置された上述の構成要素により、粉砕テーブル１４は時計回りに駆動されるよう 設計されている。

ボウルミル１０の説明を続けると、従来では好ましくは３個とした複数の粉砕ロ ール１８がセパレータ本体１２内にてこの本体の周りに相互に等間隔をおいて支 持されている。第１図では、記載を明確にするために、１個の粉砕ロールだけを 示しである。

ボウルミル１０の粉砕ロールに関し、各粉砕ロールは、図面の第１図に示した粉 砕ロール１８を参照して最もよく理解されるように、第１図に符号２０で見られ るような、相対的に回転する適当なシャフトに支持される。

さらに、粉砕ロールの夫々はまた、第１図の粉砕ロール１８を参照して最もよく 理解されるように、第１図を見ると、粉砕テーブル１４の上方表面と相対的に運 動するように適当に支持されている。このため、第１図に示したロール１８を包 含するボウルミル１０の各粉砕ロールは、これと協力的に関連され、参照符号２ ２によって第１図に一般的に示した液圧手段を有する。ボウルミルの分野で当業 者には周知のこの液圧手段２２は関連する粉砕ロール１８に液圧負荷を確立する よう作用し、これにより、粉砕ロール１８は、石炭の所望の微粉化を行なうため に粉砕テーブル１４上にのせられた石炭に必要程度の力をかける。

ボウルミル１０で微粉化される物質、たとえば石炭は、任意の適当な従来形の供 給手段によってボウルミルに供給される。たとえば、この目的に使用されるこの ような供給手段の１つは、ベルトフィーダ手段（図示せず）である。供給手段（ 図示せず）から放出されると、石炭は参照符号２４によって一般的に示され、セ パレータ本体１２に適当に設けられた供炭手段によってボウルミル１０に入る。

第１図に示したボウルミル１０の実施例によれば、給炭手段２４は、適当な大き さのダクト２６を包含し、このダクト２６は供給手段（図示せず）を出てくる石 炭粒子の収集およびその後にこれら石炭粒子のダクト２６への案内を容易にする ように適当に成形され（図示せず）、セパレータ本体１２の外側へ延びた一端を 有している。給炭手段２４のダクト２６の他端２８は粉砕テーブル１４の表面に 石炭を投入させる作用をする。このため、図面の第１図に示したように、ダクト 端部２８は好適には、適当な形の従来の支持手段（図示せず）を使用して、ダク ト端部２８が粉砕テーブル１４を回転するよう支持しているシャフト１６と同軸 上に並べられ、かつ参照符号３２によって一般的に示した分級機の中に設けられ た適当な出口３０に関して離れて配置されるように、セパレータ本体１２の中に 適当に支持されるのがよく、これを介して供給中は石炭が粉砕テーブル１４の表 面に流れる。

第１図に示した形の構成を含むボウルミルの作動のモードによれば、粉砕テーブ ル１４からセパレータ本体１２の内部を通ってボウルミルｌＯから排出させるた めに、石炭を運ぶための空気の如きガスが使用される。これに関して使用される 空気はこの目的のために中に形成された適当な開口（図示せず）を通ってセパレ ータ本体１２内に入る。セパレータ本体１２のこの開口（図示せず）から、空気 は、粉砕テーブル１４の周辺とセパレータ本体１２の内壁面との間に存在するリ ング状空間をなし、第１図に参照符号３４によって示した環状路に流入し、ここ を流れる。環状路３４を通過した空気は、ティ・ブイ・マリスゼウスキほかに対 し１９８５年６月１８日に発行され本願と同じ譲受は人に譲渡された米国特許第 ４゜５２３、７２１号明細書の教示に従って構成された好ましくは羽根車アセン ブリによって粉砕テーブル１４の上方へと方向転換される。図面の記載を明確に するため、米国特許第４，５２３，７２１号の要旨をなすこの羽根車アセンブリ の、第１図に符号３６で示される、デフレクタ部だけを示しである。さらに、第 １図におけるデフレクタ部３６の記載は本願の指向している本願の要旨を完全に 理解できるようにするにはこれで充分であると考える。

しかしながら、第１図に示すボウルミル１０に具備された羽根車アセンブリの構 成および作動のモードに関してさらに情報が必要であれば、米国特許第４，５２ ３，７２１号がこの目的のために参照できる。

空気が上記経路を流動する間、粉砕テーブル１４の表面上に置かれた石炭は粉砕 ロール１８の作用によって微粉化される。石炭が微粉化されてくると、その粒子 は粉砕テーブル１４の中心から遠心力によって外方に飛散される。粉砕テーブル １４の周辺域に達すると、石炭粒子は環状路２６から入ってきた空気によって拾 い上げられ、−緒に搬送される。その後、空気および石炭粒子の混合流は、米国 特許第４，５２３，７２１号明細書の教示に従って構成された羽根車アセンブリ のデフレクタ部３６によって捕らえられる。このため、空気および石炭粒子の混 合流は粉砕テーブル１４上に曲げられる。これには空気および石炭粒子の混合流 の流路方向を変えることが必要である。この方向の変化の間に、最も重い石炭粒 子は、大きい慣性力のため、空気流から分離され、粉砕ロール１８の表面に落下 して、さらなる微粒化を受ける。これに対して、軽い石炭粒子は、慣性力が小さ いため、空気流によってなお運ばれ続ける。

米国特許第４，５２３，７２１号明細書の教示に従って構成された羽根車アセン ブリの上記デフレクタ部３６の影響下から離れた後では、空気およびなお残る石 炭粒子でなる混合流は上述した分級機３０へと流動する。従来の慣例に従って当 業者には周知の方法による分級機３０は、空気流中に残留する石炭粒子をさらに 分別するよう作用する。すなわち、所望の粒径の微粉炭粒子は分級機３０を通過 し、空気と共に分級機から、そして、排出用に設けられた出口３８を介してボウ ルミル１０から排出される。一方、所望のものよりも大きな粒径の石炭粒子は粉 砕テーブル１４の表面上に戻され、ここでさらに微粉化される。その後、これら の石炭粒子は、上述したプロセスの繰り返しを受ける。

微粉化、すなわち粉砕の事に関し、粉砕テーブル１４上に置かれた石炭に与えら れる力は粉砕ロール１８によって発生されるが、所望の度合で石炭の微粉化を行 うために粉砕ロール１８によって発生されるべき力の量は多数の要因に応じて変 化する。たとえば、これに関する重要な要因の１つは石炭自体の性質である。す なわち、石炭を微粉化するために必要な力の量は、微粉化されるべき石炭の粉砕 性、すなわち石炭の粉砕特性の関数である。所望の度合で石炭の微粉化を行うた めに粉砕ロール１８が発生すべき力の量を決める他の重要な要因は、粉砕テーブ ル１４の上に置かれる石炭の深さであり、これ自体、ボウルミルが運転されてい る時の生産率の関数である。

図面の特に第２図を参照すると、第１図のボウルミル１０のように構成されたボ ウルミルと協力的に関連するよう設計され参照符号４０によって一般的に表した 本発明による微粉化固体制御装置が記載されている。より詳しく言うと、本発明 による微粉化固体制御装置４０はフィーダ速度、ガスダンパ、生成物の細かさを 最適化する分級機および粉砕機の制御パラメータ、およびプロセスコスト（生成 物の価値）基準に基づく質量流量を調節するよう作用する。これは以下に詳述す るように、図面の第１図に示すような構成を実施して上述の作動モードを有する ボウルミルのようなボウルミルにおいて粉砕、すなわち微粉化された後、空気中 を空気作用によって搬送されている石炭粒子の細かさおよび質量（体積）流量を 測定して得た情報に基いて微粉化固体制御装置が分級機の設定値および／または ボウルミル制御の設定値を制御、すなわち調節することによって達成される。

第２図を更に参照すれば、本発明の最良の実施態様による微粉化固体制御装置４ ０は第２図において参照符号４２によって一般的に示した作動最適化論理モジュ ールと、第２図において参照符号４４によって一般的に示した制御論理モジュー ルとを包含する。プロセスコスト（生成物価値）基準に基づいてボウルミル１０ にて粉砕された石炭粒子の細かさおよび質量流量の最適化を行うために使用され る時、本発明に従って構成された微粉化固体制御装置４０の最良の実施例によれ ば、作動最適化論理モジュール４２は２つの入力を受けるようにされている。よ り詳しく言えば、固体供給速度を表す信号が第２図において参照符号４６によっ て示した第１の入力の形で作動最適化論理モジュール４２に与えられる。

第２図において参照符号４８によって示され、作動最適化論理モジュール４２に 与えられる他の入力は固体の細かさおよび体積画分に相当する信号の形をしてお り、これらは後述するように、たとえば同時に出願した米国特許出願第　号（Ｃ ８５０６１０）明細書の教示に従って構成された「現場粒径測定装置」を使って 得られる。

作動最適化論理モジュール４２は第２図において参照符号５０によって示した出 力を発生し、次いでこの作動最適化論理モジュール４２から制御論理モジュール ４４への入力の形で供給されるように作用する。ここで、上記の出力５０を発生 させるために使用される論理を述べる。このため、上述のように、作動最適化論 理モジュール４２は次の入力信号、すなわち粒子の細かさ＝Ａ、体積画分−ＢＶ 、および固体供給速度−りを受ける。

これら入力信号は次いで、次の式を解くために利用される。すなわち（１）Ｍ　 ｓ＝　Ｋ　ｓ（Ｌ　）、ここでＭｓ＝固体の質量流量およびＫｓ＝固体質量流量 比例定数；および（２）Ｍｇ＝　ＭｓＢ　ｖρｇ／　ρＳ、ここでＭ　ｇ　＝ガ スの質量流量、ρｇ−ガスの密度およびρＳ＝固体密度。また、作動最適化論理 モジュール４２は好ましくは更に次の定数および関数によって与えられるのがよ い。すなわちＣｅ＝エネルギコスト、Ｐｐ＝粉砕パワーで関数Ｐｐ＝ｒ（Ａ）　 ｒ（Ｍｇ、　Ｍ　ｓ）によって定められる、Ｃｍ＝設備保守コスト、■＝価値関 数、およびへＴ一時間。式（ＣｅＰ　ｐΔＴ＋Ｃｍ−Ｖ）に上に挙げた入力定数 および関数を使って、得ようとする結果はＡおよびＢｍに関して（ＣｅＰｐΔＴ ＋Ｃｍ−Ｖ）を最小化するものである。

最終ステップはＡおよびＢｖについての目標値の計算である。このようにして推 算されたこれら目標値は出力５０を構成し、作動最適化論理モジュール４２から 制御論理モジュールへこれの入力の形で供給される。

次に制御論理モジュール４４に話を移す。作動最適化論理モジュール４２から出 力５０を受けるほかに制御論理モジュール４４はまた、入力帰還位置信号の形で 別の出力を受けており、これは第２図において参照符号５２で示され、これにつ いては更に後述される。本発明の微粉化固体制御装置４０の発明の最良の実施例 に従って構成された制御論理モジュール４２は１対の信号を発生するようにされ ている。これら出力の１つ、すなわち第２図において参照符号５４によって示さ れた出力は石炭流れ制御信号の出力であり、他方の、すなわち第２図において参 照符号５６によって示された出力は、必要に応じてボウルミル１０および／また は分級機３２の運転について制御を行うためにボウルミル１０およびその分級機 ３２に供給されるようにされた制御信号の出力である。

上述の出力５４および５６を発生させるために使われる論理をここに述べる。こ のため、制御論理モジュール４４によって受ける入力信号は上述のように出力さ れた作動最適化論理モジュール４２から受けた、ＡおよびＢＶの目標値およびＭ ｇおよび実際のＢｙの値を含む前述の出力５０に相当する。加えて、制御論理モ ジュール４４は説明のためにここでは文字Ｒで示すボウルミル制御位置設定値と 、説明のためにここでは文字りで示す分級機制御位置設定値とを表す帰還信号を 受ける。また、制御論理モジュール４４は次の入力定数および関数、すなわちＡ 、＝ｆ（ΔＲ）、Ａｚ＝ｒ（ΔＤ）、およびＭｇ＝ｆ（Δｓｖ、Ｍｇ）が更に与 えられる。上に挙げた入力定数および関数を使用して、ΔＲおよびΔＤ制御信号 の名で表現され、制御論理モジュール４４から出力５６として与えられる、細か さのための制御パラメータ序列化がめられる。更に、上に挙げた入力定数および 関数もまた式ΔＭｇ＝（Ｂｖの目標値−Ｂｖの実際値）の解をめるのに使用され 、ここでΔＭｇ制御信号は制御論理モジュール４４で発生されてこれから出力５ ４として与えられている。

図面の第２図に示した微粉化固体制御装置４ｏの構成およびその作動のモードに 関する説明を続けると、制御論理モジュール４４からの固有の出力５６は、ボウ ルミルの、第２図において参照符号５８で示した微粉化、すなわち粉砕部分およ び／またはボウルミル１ｏの、第２図において参照符号６０で示した分級部分に 適当に伝送されるようにされている。ボウルミル１ｏの微粉化部分５８にて制御 論理モジュール４４から出力５６として出力する信号を受けた時は制御設定値の 必要な変更を行うようにされており、たとえば限定する訳ではないが、ボウルミ ル１０から出る粒子が生成物の細かさ、プロセスコスト（生成物の価値）基準に 基づく質量流量、および燃料対空気比の最適化を実現するための固有の細かさを 具体化するために必要なリング対ロール間の隙間の変更を行う。同じようにして 、ボウルミル１ｏの分級部分６０にて制御論理モジュール４４から出力５６とし て出力する信号を受けた時は、第１図のボウルミル１ｏの分級機３２の制御設定 値、より詳しく言えば、第１図のボウルミル１０の分級機３２の羽根（図示せず ）の位置設定値の変更を行なうようにされており、変更自体はボウルミル１０か ら排出される生成物が適当な粒子の細かさになるようにするために必要なもので 、生成物がボウルミル１０にて粉砕、すなわち微分化している間使用される。

最後に、制御論理モジュール４４から出力５４として出力された信号は、本発明 に従って構成された微粉化固体うために、出力５６と同じような方法で利用しよ うとしているものである。このため、出力５４は第２図において参考符号６２で 示した矢印により略示した如く作用関係をもって従来の石炭流動装置（図示せず ）に適当に接続されている。したがって、要するに、制御論理モジュール４４か らの出力５４および５６に基づいている判定論理はボウルミルを横切る八Ｐまた は制御論理モジュール４４によって入力５２の形で受けられた実際の制御パラメ ータ設定値を表す帰還信号に基づかされていると理解されよう。

再び図面の第２図を参照すると、そこに見えるものによれば、ボウルミル１０か ら排出される石炭粒子は、第２図において略示し、ここでは参照符号６４によっ て示した普通の石炭パイプ手段を介して周知方法にてそこから運ばれる。より詳 述すれば、当業者には周知のこの石炭パイプ手段６４は図面の第１図に示して前 に述べた出口３８を介してボウルミル１０から排出された石炭粒子を受け、その 後、これら石炭粒子を他の形式の装置、たとえば石炭粒子を燃料として利用しよ うとしている蒸気発生器（図示せず）に運ぶよう作用する。

本発明の最良の実施態様によれば、作動最適化論理モジュール４２へ入力４８と して供給するようにした信号を発生させるための粒径測定は好ましくは、石炭パ イプ手段６４を通過している石炭粒子のまま行なわれるのがよい。このため、石 炭パイプ手段６４を通過させながら石炭粒子の前述の粒径測定を行なうのに適当 であると理解している装置の１つは同時出願の米国特許出願第　号（Ｃ８５０６ １０）の要旨を成す装置である。本願が指向している微粉化固体制御装置４０の 理解を得るために、米国特許出願第　号（Ｃ８５０６１０）の要旨を成す現場粒 径測定装置の詳細な説明をすることは必要ないと思われる。むしろ、本発明に従 って構成された微粉化固体制御装置４０の理解を得るためには、米国特許出願第 　号（Ｃ８５０６１０）が指向している現場粒径測定装置は光源および検出器を 使用しているということを認識することで十分と思われる。

第３図、第４図、第５図および第６図を参照すると最もよく理解されるように、 第３図、第４図第５図および第６図において参照符号６６によって一般的に示し た光源および第３図、第４図、第５図および第６図において参照符号６８によっ て一般的に示した検出器が互いに関して位置決めされるやり方は基本的に、測定 すべき粒子を見つけようとする流体の性質の関数になっている。このため、上述 のように、米国特許出願第号（Ｃ８５０６１０）の要旨をなす現場粒径測定装置 のような装置は石炭パイプ手段６４を介して空気中を空気作用で搬送された石炭 粒子の細かさおよび流体成分体積画分の測定値を得、次いでこの測定値は入力４ ８として作動最適化論理モジュール４２によって受けられる信号に変換するのに 利用することができる。更に、粒子の細かさおよび流体成分画分の測定は、光ｌ ビームが測定しようとする粒子を含んでいる流れの一部を通して差し向けられ、 これを通った後は検出器６８によって受光されるので、光源６６によって発せら れる光ｌビームの伝達効率及び回折を測定することによって得られる。

高密度（比較的不透明な）成分および／又は径の大きな粒子（または液滴）の濃 度を希釈した流体については、好ましくは光源６６からの光ビームを図面の第３ 図に示したように流路の全幅を横切って検出器６８へ指し向けるか、または光源 ６６からの光ビームを図面の第４図に示したように流路の大部分を横切って検出 器６８へ指し向けるようにするとよい。他方、高濃度の高密度物質および／また は小粒径の流体については、好ましくは狭さく導管を使用して図面の第５図に示 されて見られるように流体の資料を取るようにするか、または図面の第６図に示 したような狭さく導管を使用してもよく、これらの場合は、中に含まれた粒子の 測定を行なうために流れを分けることが望ましいとわかった。

適当なやり方にて達成することができる狭さく導管意外の配置は主流路から後流 を分離することである。

ここで、本発明の要旨を成す微粉化固体制御装置４０の作動のモードの特徴を述 べる。このため、図面の第２図を特に参照する。本発明の微粉化固体制御装置４ ０の作動のモードによれば、米国特許出願第　号（Ｃ８５０６ＬＯ）の要旨を成 す現場粒径測定装置のような装置を使用して発生された固体の細かさおよび体積 画分に相当する信号は入力４８として作動最適化論理モジュール４２に供給され る。加えて、作動最適化論理モジュール４２は入力４６として固体供給速度に相 当する信号を受ける。さらにこれに与えられた入力４６および４８および予め選 択された前掲の入力定数および関数に基づいて、作動最適化論理モジュール４２ は出力、すなわち出力５０を発生させるよう作用する。この出力５０は制御論理 モジュール４４へ入力として供給される。制御論理モジニール４４はまた人力５ ２として、微粉化部分５８の制御要素の位置設定値およびボウルミル１０の分級 部分６０の制御要素の位置設定値に相当する帰還位置信号を受ける。

作動最適化論理モジュール４２と同様に、制御論理モジュール４４は受けた入力 ５０および５２と制御論理モジュール４４が適当に備えている予め選択された入 力定数および関数とに基づいて出力、即ち出力５４および５６を与えるよう作用 する。出力５４は石炭流動制御を成すのに必要な変更を行うようにされた信号の 形をしている。同様に、出力５６は分級機６０の制御要素、すなわち第１図のボ ウルミル１０の分級機３２の羽根（図示せず）および微粉化部分５８の制御パラ メータに必要な変更をなすようにされた信号の形をしている。したがって、微粉 化固体制御装置４０は、空気中を空気作用にて運ばれる石炭粒子のような多相多 成分流体の純度および質量（または体積）流量が連続測定されるようにされ、か つこのような測定に従って分級機および／またはボウルミル制御器の設定値がプ ロセス最適化戦略の達成を可能にさせるために必要に応じて調節されるような作 動のモードを与えるものであることが理解できよう。

要約として、前述し本願の図面に記載のような微粉化固体制御装置４０は第１図 に示したボウルミルｌＯのようなボウルミルの作動に関して制御を行うために利 用することが特に適しており、特にボウルミル１０が蒸気発生器（図示せず）を 燃焼させるための燃料として利用するよう石炭を粒子に粉砕するべく作動させら れる時に適していることがわかったが、本発明の微粉化固体制御装置４０はまた 、工業プロセスの作動に関して制御を行うために粒径測定を使用したい、すなわ ち粒径に関する測定の使用に基づいてプロセス最適化戦略を実現したいとするよ うな他の形の工業プロセスへの本発明の本質から逸脱しない範囲での応用に適し ていると理解されよう。しかし第１図のボウルミル１０のようなボウルミルに関 して制御を行うためにここに例示したように使用される時は、そのような制御を 行うことができる多くの制御パラメータがある。これに関し、例えば限定する訳 ではないが、これら制御パラメータには、ガス流、ガス温度、分級羽根設定値、 リング対ロール間の隙間、およびジャーナル負荷がある。粒径測定から得られた 情報に基づいて最も頻繁に調整を受けるのは特にこれら制御パラメータの中の３ つである。

これらは（１）分級羽根設定値、（２）ガス流、および（３）ガス温度に対する 調整である。

このように、本発明によれば、各種タイプの中砕、粗砕および他の形式の粉砕装 置と共に使用するのに適した新規かつ改良された装置が提供される。更に、本発 明の制御装置はたとえば限定する訳ではないが、石炭、石灰、滑石および塗料色 素のような分散された多相多成分流体を作る機能を持ったタイプの装置と共に使 用するのに適している。加えて、本発明によれば、制御装置は中砕、粗砕、また は他の粉砕装置と同時に使用される時、その装置にて中砕、粗砕、または粉砕さ れた物質のサイズおよび分布に関して連続制御できるようにされている。更に、 本発明の制御装置は摩耗が最小化されるような不可侵の測定法を使用しているこ とを特徴としている。更に、本発明によれば、制御装置は装置の作動と関連され たエネルギコストおよび保守コストのような要因の考慮に基づいて、更には生成 物を利用しようとする下流プロセスがその生成物の特性に対してどれ位敏感であ るかの考慮に基づいて中砕、粗砕または粉砕された生成物の最適化を、その制御 装置が考慮することを特徴としている。また、本発明の制御装置は更に、制御装 置が長期間連続して作動される必要がなく、むしろ適当な形の治具および取付は 具を使って、同−設備で異なった装置により、または異なった設備で異なった装 置により周期的に利用される能力を持つようにしたことを特徴としている。更に 、本発明によれば、制御装置は利用するのに比較的簡単であり、用意するのに比 較的費用がかからないで提供される。

ここには発明の１つの実施例のみを示し、詳述したが、その変更のいくつかを上 に示唆しているけれどもまだ当業者によって容易に変更できると認識されよう。

従って我々は奔袴寺瘤請求の範囲によってここに示唆した変更、更には本発明の 真の精神および範囲内の池の全ての変更をカバーしたつもりである。

・国際調査報告 １＾１−絆Ｏ＾１＾帥番１ｃｉ−＋唱り内Ｎ・ＰＣＴ／ＵＳ８７１００２９５？ ：１：Ｅ：＜：Ｏ：Ｈ，ＥＩ）ｉＴＥＰ３＋ＡＴＩＯＮＡＬＳＥ）ζＲＣ’：： Ｒ三？ＯＲτＯＮ三〇ｒ　ｍｏｒｅ　ｄｅ：ａユｉｓ　ａｉ：＋ｏａ＋＋　−、 ：＝二ｓ　ａｒ、＝ｅｘ　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　多相多成分流体の測定値に基づいて工業プロセスの制御を行う制御装置にお いて、 ａ）多相多成分流体の測定値を表す信号を供給する第１の信号手段と、 ｂ）この第１の信号手段に回路的に接続されて前記第１の信号手段からの信号を 入力として受け、工業プロセスの作動の最適化に関するデータを予め定めたバン クに格納して有し、前記第１の信号手段から信号を受けた時工業プロセスのプロ セスパラメータの中でなすべき修正の必要性を判断するよう作用し、更に、工業 プロセスのプロセスパラメータにおけるそのような修正の必要があると見なした 時必要なプロセスパラメータ修正を反映した出力を発生するよう作用する作動最 適化論理手段と、 ｃ）この作動最適化論理手段に回路的に接続されてこれからの出力を受け、工業 プロセスの作動の制御に関するデータを予め定めたバンクに格納して有し、前記 作動最適化論理手段からの前記出力を受けた時工業プロセスに対してなすことが 必要な制御修正の種類を判断するよう作用し、更に、必要な制御修正を反映した 出力を発生するよう作用する制御論理手段と を包含する制御装置。 ２　第１信号手段によって供給される信号は多相多成分流体中にある粒子から得 られた測定値とした請求の範囲第１項記載の制御装置。 ３　第１の信号手段によって供給される信号は多相多成分流体中にある粒子の細 かさを表している請求の範囲第２項記載の制御装置。 ４　第１の信号手段によって供給される信号は更に多相多成分流体中にある粒子 の質量または体積流量を表している請求の範囲第３項記載の制御装置。 ５　制御論理手段からの出力は修正信号を含んでいる請求の範囲第４項記載の制 御装置。 ６　制御論理手段によって与えられた修正信号は制御設定値の調節を含んでいる 請求の範囲第５項記載の制御装置。 ７　ボウルミルにて粉砕された粒子の細かさについての制御を行う制御装置にお いて、 ａ）ボウルミルから排出された粒子から得られた測定値を反映した信号を供給す る第１の信号手段と、ｂ）この第１の信号手段に回路的に接続されて前記第１の 信号手段からの信号を入力として受け、ボウルミルにおける粒子の粉砕化に関す るデータを予め定めたバンクに格納して有し、前記第１の信号手段から信号を受 けた時ボウルミル内で生じる粉砕作動においてなすべき調節の必要性を判断する よう作用し、さらにボウルミル内で生じる粉砕作動におけるそのような調節の必 要があると見なした時必要な調節を反映した出力を発生するよう作用する作動最 適化論理手段と、 ｃ）この作動最適化論理手段に回路的に接続されてこれからの出力を受け、ボウ ルミルの作動の制御に関するデータを予め定めたバンクに格納して有し、前記作 動最適化論理手段からの前記出力を受けた時ボウルミルに対してなすべき制御修 正の種類を判断するよう作用し、更に、ボウルミルに対してなすことが必要な制 御修正を反映した第１出力を発生するよう作用する制御論理手段と、 ｄ）前記制御論理手段およびボウルミル制御器に回路的に接続され、前記制御論 理手段からボウルミル制御器へ前記第１出力を伝送するよう作用する第１の出力 手段と を包含する制御装置。 ８　第１の信号手段によって供給された信号はボウルミルから排出された粒子の 細かさを表している請求の範囲第７項記載の制御装置。 ９　第１の信号手段によって供給された信号は更にボウルミルから排出された粒 子の質量または体積流量を表している請求の範囲第８項記載の制御装置。 １０　作動最適化論理手段に回路的に接続され、固体供給速度を表す信号を前記 作動最適化論理手段へそれへの入力として供給するよう作用する第２の信号手段 を更に包含する請求の範囲第９項記載の制御装置。 １１　作動最適化論理手段は作動最適化論理モジュールを包含する請求の範囲第 １０項記載の制御装置。 １２　作動最適化論理手段に格納された所定のバンクのデータはボウルミル内の 粒子の粉砕化に適用できる所定の定数および関数を包含する請求の範囲第１１項 記載の制御装置。 １３　制御論理手段は制御論理モジュールを包含する請求の範囲第１０項記載の 制御装置。 １４　制御論理手段に格納された所定のバンクのデータはボウルミルの作動の制 御に適用できる所定の定数および関数を包含する請求の範囲第１３項記載の制御 装置。 １５　制御論理手段に回路的に接続され、前記制御論理手段へボウルミルの制御 位置設定値を表す信号を前記制御論理手段への入力の形で供給するよう作用する 帰還位置信号手段を更に包含する請求の範囲第１４項記載の制御装置。 １６　作動最適化論理手段からの出力を受けた時の制御論理手段は更に石炭流れ に対してなすべき制御修正の種類を判断するよう作用し、また石炭流れ、空気流 れおよび空気温度に対してなすことが必要な制御修正を反映した第２出力を発生 するよう作用する請求の範囲第１０項記載の制御装置。 １７　制御論理手段および石炭流動制御器に回路的に接続され、前記制御論理手 段から石炭流動制御器へ第２出力を伝送するように作用する第２出力手段を更に 包含する請求の範囲第１６項記載の制御装置。 １８　多相多成分流体からの測定値に基づいて工業プロセスに関する制御を行う 方法において、ａ）工業プロセスの作動の最適化に関する予め定めたバンクのデ ータを与え、 ｂ）多相多成分流体からの測定値を表す信号を供給し、 ｃ）多相多成分流体からの測定値を表す信号と予め定めたバンクのデータとを比 較して工業プロセスのプロセスパラメータの中になすべき修正の必要性を判断し 、 ｄ）要求されたプロセスパラメータ修正に相当するプロセスパラメータ修正の必 要性があると判断された時出力を発生し、 ｅ）工業プロセスの作動の制御に関する予め定めたバンクのデータを与え、 ｆ）工業プロセスの作動の制御に関する予め定めたバンクのデータに基づいて、 ｄ）のプロセスパラメータ修正を行うのに必要な制御修正の種類を判断し、ｇ） ｄ）のプロセスパラメータ修正を行うのに必要な制御修正の種類に相当する出力 を発生することから成る工業プロセス制御方法。 １９　ボウルミルから排出された粒子の測定値に基づいてボウルミルの作動に関 する制御を行う方法において、ａ）ボウルミル内の粒子の粉砕化に関する予め定 めたバンクのデータを与え、 ｂ）ボウルミルから排出された粒子からの測定値を表す信号を供給し、 ｃ）粒子からの測定値を表す信号と予め定めたバンクのデータとを比較してボウ ルミル内で発生する粉砕作動の中になすべき調節の必要性を判断し、ｄ）要求さ れた調節に相当するボウルミル内で発生する粉砕作動の中になすべき調節の必要 性があると判断された時出力を発生し、 ｅ）ボウルミルの作動の制御に関する予め定めたバンクのデータを与え、 ｆ）ボウルミルの作動の制御に関する予め定めたバンクのデータに基づいて、ｄ ）の粉砕作動の調節を行うのに必要なボウルミルの制御に対する調節の種類を判 断し、 ｇ）ｄ）の粉砕作動の調節を行うのに必要なボウルミルの制御に対する調節の種 類に相当する出力を発生する ことから成るボウルミルの作動制御方法。