本発明は塊状の石炭を微粉に粉砕し、石炭焚きボイラの微粉炭バーナに微粉炭を供給する為の微粉炭ミル及び微粉炭ミルの運転制御方法に関するものである。

微粉炭ミルは、回転する粉砕テーブルに粉砕ローラを押付け、粉砕テーブルに供給された塊状の石炭を粉砕テーブルと粉砕ローラとで微粉炭に粉砕し、微粉炭を搬送用空気と共に出炭するものである。

従来、石炭焚きボイラは一定負荷運転を基本としており、微粉炭バーナに微粉炭を供給する微粉炭ミルにも急激な、或は頻繁な負荷変動に対応する様にはなっていなかった。 ところが、近年の電力供給需要に対応し、石炭焚きボイラにも負荷変動に迅速に対応する能力が要求される様になっている。 この為、微粉炭ミルに対してもボイラ負荷に対応した出炭量の迅速な増減が要求される様になっている。

従来の微粉炭ミルで負荷を変動させる場合は、粉砕テーブルを定速回転させた状態で、微粉炭ミルに供給する石炭の量を増減させることで対応していた。 又、微粉炭ミルの特性として、供給した石炭が粉砕され出炭される迄には時間的な遅れがあり、更に従来の微粉炭ミルでは粉砕テーブルの回転速度が一定である為、石炭の増減量を調整したとしても、急激な負荷変動、頻繁な負荷変動に対応して応答性を追従させることはできなかった。

尚、特許文献１には、負荷量、炭種に応じて予め最適なテーブル回転数、最適なローラとテーブルの間隙が設定され、負荷指令信号に対応するテーブル回転数、ローラとテーブルの間隙が調整され、運転される可変速駆動型石炭ミルが開示されている。

本発明は斯かる実情に鑑み、負荷変化に迅速に対応できる微粉炭ミル及び微粉炭ミルの運転制御方法を提供するものである。

本発明は、最小給炭量の時に最小テーブル回転数とし、最大給炭量の時に最大テーブル回転数となる様にし、最小テーブル回転数から最大テーブル回転数迄、給炭量の増加に対応して漸次回転数を増加させるテーブル回転数制御関数Ｆに基づき粉砕テーブル回転数を制御する微粉炭ミルの運転制御方法に係るものである。

又本発明は、前記テーブル回転数制御関数Ｆの勾配が一定である微粉炭ミルの運転制御方法に係るものである。

又本発明は、前記テーブル回転数制御関数Ｆは、最小テーブル回転数の時に勾配が最大であり、最大テーブル回転数の時に最小となる様に勾配を漸次減少させた凸曲線である微粉炭ミルの運転制御方法に係るものである。

又本発明は、前記テーブル回転数制御関数Ｆは、所定給炭量以下で勾配が漸次減少する凸曲線であり、所定給炭量以上で勾配が一定の曲線である微粉炭ミルの運転制御方法に係るものである。

又本発明は、前記テーブル回転数制御関数Ｆは、最小給炭量時から所定給炭量迄、粉砕テーブル回転数を一定とし、所定給炭量以上で勾配が一定である微粉炭ミルの運転制御方法に係るものである。

又本発明は、前記テーブル回転数制御関数Ｆの近似曲線は、
Ｆ＝Ａｘ ³ ＋Ｂｘ ² ＋Ｃｘ＋Ｄ
Ａ： ８．７０×１０ ^-6 〜 ９．６０×１０ ^-6
Ｂ：−１．１１×１０ ^-3 〜−１．１８×１０ ^-3
Ｃ： ５．６０×１０ ^-2 〜 ５．９０×１０ ^-2
Ｄ：−２．９０×１０ ^-1 〜−１．７０×１０ ^-1
である微粉炭ミルの運転制御方法に係るものである。

又本発明は、前記テーブル回転数制御関数Ｆの近似曲線は、
給炭量１５ｔ／ｈ〜４０ｔ／ｈで、
Ｆ＝Ａｘ ³ ＋Ｂｘ ² ＋Ｃｘ＋Ｄ
Ａ： ２．９０×１０ ^-5 〜 ３．１０×１０ ^-5
Ｂ：−３．００×１０ ^-3 〜−３．０５×１０ ^-3
Ｃ： １．０７×１０ ^-1 〜 １．０５×１０ ^-1
Ｄ：−５．５０×１０ ^-1 〜−６．５０×１０ ^-1
給炭量４０ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈで、
Ｆ＝０．０１４３ｘ＋０．１８６６（ｘ：給炭量）
である微粉炭ミルの運転制御方法に係るものである。

又本発明は、石炭が供給される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルに押圧される加圧ローラと、前記粉砕テーブルを回転する駆動モータと、該駆動モータを制御する制御装置とを具備し、該制御装置は給炭量と粉砕テーブル回転数とを関連付けるテーブル回転数制御関数Ｆを有し、給炭量が設定された場合に前記テーブル回転数制御関数Ｆに基づき前記駆動モータの回転数を制御する様構成した微粉炭ミルに係るものである。

又本発明は、前記制御装置は、複数の微粉炭ミルの運用状況に対応した複数のテーブル回転数制御関数Ｆを有し、運用状況に対応した１つのテーブル回転数制御関数Ｆを選択して前記駆動モータの回転数を制御する微粉炭ミルに係るものである。

本発明によれば、最小給炭量の時に最小テーブル回転数とし、最大給炭量の時に最大テーブル回転数となる様にし、最小テーブル回転数から最大テーブル回転数迄、給炭量の増加に対応して漸次回転数を増加させるテーブル回転数制御関数Ｆに基づき粉砕テーブル回転数を制御するので、負荷変化に迅速に対応でき、更に運用の範囲が拡大する。

又本発明によれば、石炭が供給される粉砕テーブルと、該粉砕テーブルに押圧される加圧ローラと、前記粉砕テーブルを回転する駆動モータと、該駆動モータを制御する制御装置とを具備し、該制御装置は給炭量と粉砕テーブル回転数とを関連付けるテーブル回転数制御関数Ｆを有し、給炭量が設定された場合に前記テーブル回転数制御関数Ｆに基づき前記駆動モータの回転数を制御する様構成したので、負荷変化に迅速に対応でき、更に運用の範囲が拡大し、又オープンループの制御方式となるので制御装置が簡単となる。

本発明が実施される微粉炭ミルの概略図である。

（Ａ）は本発明の第１の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆを示すグラフ、（Ｂ）は従来例に於けるテーブル回転数を示すグラフである。

微粉炭ミルに於ける無駄時間を説明する為の説明図である。

本発明の実施例と従来例との無駄時間の比較を示す図であり、（Ａ）（Ｂ）はボイラ負荷が６００ＭＷの時の無駄時間の比較図、（Ｃ）（Ｄ）はボイラ負荷が３００ＭＷの時の無駄時間の比較図である。

本発明の第２の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆを示すグラフである。

本発明の第３の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆを示すグラフである。

本発明の第４の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆを示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明が実施される微粉炭ミルの１例について概略を説明する。

図１は、竪型ローラミル１に対して本発明が実施された場合を示している。

図１中、２は密閉構造のハウジングであり、該ハウジング２はベースハウジング３に立設されている。 前記ケーシング２の内部は分級室４となっており、前記ベースハウジング３の内部に減速機５、駆動モータ６が収納される。

前記分級室４の下部には、所定の回転数で回転する粉砕テーブル７が設けられ、該粉砕テーブル７には加圧ローラ８が押圧される。

前記分級室４の上部には分級機９が設けられ、該分級機９の中心には下方に延出する給炭管１１が設けられ、前記分級室４は該給炭管１１を中心として回転する短冊状のブレード１２を有し、該ブレード１２は円周方向に所定ピッチで配設されている。

前記粉砕テーブル７の中央には前記給炭管１１から塊状の石炭１３が落下され、供給される。 供給された塊状の石炭１３は、前記粉砕テーブル７の回転による遠心力によって外周へと移動する。

石炭１３が前記粉砕テーブル７の外周に移動する過程で、前記加圧ローラ８と前記粉砕テーブル７の間に噛込まれて粉砕されて微粉炭となる。 微粉炭は前記粉砕テーブル７周囲の１次空気吹出し口１４より、吹上がる１次空気１５によって上昇し、前記分級機９を通過して微粉炭送給管１６を経てバーナ（図示せず）に供給される。

前記分級機９を通過する過程で微粉炭の分級が行われ、粒径の大きな微粉炭は前記ブレード１２により弾き飛ばされ、所定の粒径以下の微粉炭１７のみが前記微粉炭送給管１６を経て出炭される。

前記ブレード１２で弾き飛ばされた粒径の大きい微粉炭は、前記粉砕テーブル７に落下して、再び前記加圧ローラ８によって粉砕される。

前記竪型ローラミル１は、制御装置２０によって運転が制御される。 該制御装置２０は、主にモータ駆動部２１、制御演算部２２、記憶部２３を具備している。

前記駆動モータ６には前記モータ駆動部２１が電気的に接続され、該モータ駆動部２１は前記制御演算部２２に電気的に接続されると共に該制御演算部２２には前記記憶部２３が電気的に接続されている。

前記制御演算部２２には給炭量指令２４が入力される様になっており、前記記憶部２３には前記駆動モータ６を制御する為の制御プログラム、及び微粉炭ミルの制御態様に応じたテーブル回転数制御関数が格納されている。 該テーブル回転数制御関数は、給炭量とテーブル回転数との関係を定義するものであり、給炭量が設定されると該給炭量に対応したテーブル回転数が求められる。 ここで、テーブル回転数制御関数は、微粉炭ミルを製作した設計上のデータより演算により求めても、或は運転される微粉炭ミルについて、給炭量の増減に対する適正なテーブル回転数は、実際に運転させて得られたデータを基に作成してもよい。 更に、演算で求めたテーブル回転数制御関数を、実際の運転で得られたデータにより補正してもよい。

前記制御演算部２２は、前記給炭量指令２４が入力されると該給炭量指令２４に基づき前記テーブル回転数制御関数からテーブル回転数を求め、求めたテーブル回転数を駆動制御信号として前記モータ駆動部２１に入力する。 該モータ駆動部２１は、前記駆動制御信号に基づき前記駆動モータ６を前記制御演算部２２が要求する回転数となる様にインバータ制御する。 前記駆動モータ６は、前記減速機５を介して前記粉砕テーブル７を回転する。

例えば竪型ローラミル１への給炭量が増加することは、出炭量の増大要求があることであり、この場合、前記粉砕テーブル７の回転数が増加される。 該粉砕テーブル７の回転数が増加することで、石炭の粉砕量が増加し、出炭量が増加する。 従って、増大の給炭量が入力されることで、先ず前記粉砕テーブル７の回転数が増加されるので、実際の給炭量増大に伴い粉砕量が増加することを待たないで、出炭量を増大させることができ、出炭要求に対して迅速な対応が可能となる。

同様に、給炭量が減少することは、出炭量の減少要求があることであり、この場合、前記粉砕テーブル７の回転数が減少される。 該粉砕テーブル７の回転数が減少することで、石炭の粉砕量が減少し、出炭量が減少する。 従って、出炭量の減少要求に対して迅速な対応が可能となる。

本実施例では、給炭量の増減指令に対応して、テーブル回転数を増減させる制御を実行し、微粉炭ミルの出炭の応答性を改善している。 更に、給炭量とテーブル回転数との関係をテーブル回転数制御関数により定義付けしており、給炭量指令が入力されると前記テーブル回転数制御関数からテーブル回転数が求められ、求められたテーブル回転数に基づきテーブル回転数の制御を行うオープンループ式の制御であるので、制御系が簡単な構成となる。

又、前記記憶部２３にボイラの運転状況に合わせて複数の異なるテーブル回転数制御関数を格納し、ボイラの運転状況に対応するテーブル回転数制御関数を用いて、微粉炭ミルの運転制御を行う様にすれば、効率のよい、又負荷変動にマッチングした微粉炭ミルの運転が可能となる。

尚、前記制御装置が、複数の微粉炭ミルの運用状況に対応した複数のテーブル回転数制御関数Ｆを有し、運用状況に対応した１つのテーブル回転数制御関数Ｆを選択して前記駆動モータの回転数を制御すれば、運用状況に適応した多様な運用が可能となる。

次に、図２を参照して本発明の第１の実施例について説明する。

図２は、給炭量と粉砕テーブルの回転数との関係を定義したテーブル回転数制御関数Ｆを示しており、図２の縦軸はテーブル回転数を無次元化し、回転により生じる遠心力Ｇ（以下回転数Ｇと称す）により回転数を表し、横軸は給炭量ｘ（ｔ／ｈ）を示している。 又、図２（Ａ）は第１の実施例のテーブル回転数制御関数Ｆ１を示している。

尚、図２（Ｂ）は参考として、従来のテーブル回転数と給炭量との関係を示しており、従来の運転方法ではテーブル回転数は給炭量に拘らず一定である。 図示の例では、給炭量が１８ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈの範囲で調整され、この時テーブル回転数は０．７０Ｇ（一定）である。

従来の運転方法では、１８ｔ／ｈよりも給炭量が少なくなるとミルが自励振動を誘発するので、給炭量を１８ｔ／ｈよりも少なくすることはできない。 又、回転数が一定であるので、ミル自体の粉砕能力は５０ｔ／ｈに止まる。 更に、負荷変動の対応については、給炭量の増減のみで対応しているので、動特性的な無駄時間が長くなる。

ここで、無駄時間とは図３に示される様に、給炭量を変化、例えば増加させた場合にボイラ出力（ＭＷ）に増加の変化が現れる迄の時間を言う。

第１の実施例に於ける前記テーブル回転数制御関数Ｆ１が図２（Ａ）に示される。

該テーブル回転数制御関数Ｆ１は、給炭量１５ｔ／ｈで、最低テーブル回転数を０．４０Ｇとし、給炭量５０ｔ／ｈで、最高テーブル回転数を０．９０Ｇとし、最低テーブル回転数から最高テーブル回転数迄リニアに変化させる様に設定したものである。

尚、最低テーブル回転数０．４０Ｇ及び最高テーブル回転数０．９０Ｇは、一例であり、最低テーブル回転数及び最高テーブル回転数は、それぞれ前記モータ駆動部２１が前記駆動モータ６を安定に駆動させ得る最低テーブル回転数、最高テーブル回転数としてもよく、或は微粉炭ミルの運転状態を考慮して適宜設定してもよい。

尚、第１の実施例に於ける、テーブル回転数制御関数Ｆ１の具体例を下記に示す。

給炭量１５ｔ／ｈ以下、 テーブル回転数＝０．４０
給炭量１５ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈ、テーブル回転数＝０．０１４３ｘ＋０．１８６６（ｘ：給炭量）
給炭量５０ｔ／ｈ以上、 テーブル回転数＝０．９０

テーブル回転数を引下げることで、低給炭量運転での振動が抑制され、１５ｔ／ｈ迄の運転が可能となった。

給炭量１５ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈの間は、給炭量の増減に合わせて、テーブル回転数も比例的に増減させ、給炭の増減による出炭量の増減にテーブル回転数の増減による出炭量の増減が加味されるので、ボイラの負荷変動に迅速に対応できる。

又、テーブルの最大回転数を引上げることで給炭量が５０ｔ／ｈ以上でも運転可能となり、微粉炭ミルの運転範囲が拡大した。

第１の実施例では、前記テーブル回転数制御関数Ｆの勾配が一定であるので、高負荷帯での負荷変化運用が多い場合に適した制御が可能であると共に微粉炭ミルの運用範囲が拡大する。

図４（Ａ）〜図４（Ｄ）は本発明の具体例を実施した場合の無駄時間を示しており、第１の実施例に於ける無駄時間は、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）中、（３）に示す。 又、比較例として示した、従来の運転方法での無駄時間は、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）中、（１）に示す。

更に、図４（Ａ）、図４（Ｂ）はボイラ出力６００ＭＷで、給炭量を１．５ｔ／ｈ下げ、或は給炭量を１．５ｔ／ｈ上げた場合を示しており、図４（Ｃ）、図４（Ｄ）はボイラ出力３００ＭＷで、給炭量を１ｔ／ｈ上げ、或は給炭量を１ｔ／ｈ下げた場合を示している。

図示される様に、ボイラ出力３００ＭＷで給炭量を１ｔ／ｈ下げた場合を除き、従来の運転方法に比べ無駄時間が大幅に短縮したことが分る。 第１の実施例ではボイラ出力６００ＭＷ、即ち高負荷運転での運用に適していることが分る。 従って、第１の実施例の運用方法としては、比較的高負荷帯での負荷変化運用が多いが、最低負荷での一定負荷運用も実施する場合である。

図５は、本発明の第２の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆ２を示している。

第２の実施例では、第１の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆ１を基本として、該テーブル回転数制御関数Ｆ１に対して回転数が増大する側に回転偏差を有する凸曲線となっており、テーブル最小回転数の時に曲線の勾配が最大で、テーブル最大回転数の時に曲線の勾配が最小となる様に、勾配が漸次減少する曲線となっている。

尚、回転偏差の変化、勾配の変化については、実際に運用してデータを取得し、取得したデータに基づき設定する。 図示の場合では、回転偏差の最大は給炭量２５ｔ／ｈ〜３０ｔ／ｈの間に存在し、０．１０Ｇ程度となっている。

尚、第２の実施例に於ける、テーブル回転数制御関数Ｆ２の具体例を下記に示す。

給炭量１５ｔ／ｈ以下、 テーブル回転数＝０．４０
給炭量１５ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈ、テーブル回転数＝テーブル回転数制御関数Ｆ２
給炭量５０ｔ／ｈ以上、 テーブル回転数＝０．９０

ここで、テーブル回転数制御関数Ｆ２は下記の式で近似される。
Ｆ２＝Ａｘ ³ ＋Ｂｘ ² ＋Ｃｘ＋Ｄ（ｘ：給炭量）
Ａ： ８．７０×１０ ^-6 〜 ９．６０×１０ ^-6
Ｂ：−１．１１×１０ ^-3 〜−１．１８×１０ ^-3
Ｃ： ５．６０×１０ ^-2 〜 ５．９０×１０ ^-2
Ｄ：−２．９０×１０ ^-1 〜−１．７０×１０ ^-1

第２の実施例に於ける無駄時間は、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）中、（４）に示す。 図示される様に、ボイラ出力６００ＭＷで、給炭量を１．５ｔ／ｈ上げた場合に無駄時間の改善が少ないがその他は大きく改善されている。

第２の実施例に於いては、テーブル回転数を引下げることで、低給炭量運転での振動が抑制され、１５ｔ／ｈ迄の運転が可能となり、給炭量１５ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈの間は、給炭量に対し、基準テーブル回転数制御関数Ｆ１に対して回転数を増大方向に凸の形で変化されることにより、粉砕性の悪い石炭でも出炭特性を改善することができる。

従って、第２の実施例は、粉砕性が悪い石炭を使用して負荷変化する場合の対応性が向上し、粉砕性の悪い石炭を使用して負荷変化させる場合の運用に適している。

図６は、本発明の第３の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆ３を示している。

第３の実施例では、第１の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆ１を基本として、該テーブル回転数制御関数Ｆ１に対して回転数が中速回転以下で増大する側に回転偏差を有する凸曲線、中速回転以上で前記テーブル回転数制御関数Ｆ１と、一致或は略一致する曲線となっており、テーブル最小回転数の時に曲線の勾配が最大で、テーブル中速回転の時に曲線の勾配が最小となる様に、勾配が漸次減少する曲線となっている。

尚、曲線の変化点となる中速回転数は、前記回転偏差の変化、勾配の変化については、実際に運用してデータを取得し、取得したデータに基づき設定する。 又、図示の例では、回転偏差の最大は、給炭量２５ｔ／ｈの近傍で０．１０Ｇ程度となっている。

尚、第３の実施例に於ける、テーブル回転数制御関数Ｆ３の具体例を下記に示す。 以下の具体例では、中速回転数は給炭量が４０ｔ／ｈとなる点としている。

給炭量１５ｔ／ｈ以下、 テーブル回転数＝０．４０
給炭量１５ｔ／ｈ〜４０ｔ／ｈ、テーブル回転数＝テーブル回転数制御関数Ｆ３
給炭量５０ｔ／ｈ以上、 テーブル回転数＝０．９０

ここで、テーブル回転数制御関数Ｆ３は下記の式で近似される。
Ｆ３＝Ａｘ ³ ＋Ｂｘ ² ＋Ｃｘ＋Ｄ（ｘ：給炭量）
Ａ： ２．９０×１０ ^-5 〜 ３．１０×１０ ^-5
Ｂ：−３．００×１０ ^-3 〜−３．０５×１０ ^-3
Ｃ： １．０７×１０ ^-1 〜 １．０５×１０ ^-1
Ｄ：−５．５０×１０ ^-1 〜−６．５０×１０ ^-1
給炭量４０ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈでテーブル回転数＝テーブル回転数制御関数Ｆ３は下記式となる。
Ｆ３＝０．０１４３ｘ＋０．１８６６（ｘ：給炭量）

第３の実施例に於ける無駄時間は、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）中、（２）に示す。 図示される様に、ボイラ出力６００ＭＷ、ボイラ出力３００ＭＷのいずれの場合でも、従来例に比べ著しい改善が見られ、低負荷から高負荷の全域に亘り、良好な負荷追従性が得られている。

従って、第３の実施例に於いては、テーブル回転数を引下げることで、低給炭量運転での振動が抑制され、１５ｔ／ｈ迄の運転が可能となり、又５０ｔ／ｈ以上での運転も可能であり、微粉炭ミルの運転範囲が拡大すると共に油焚き並の負荷追従性が期待できる。

図７は、本発明の第４の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆ４を示している。

第４の実施例では、第１の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆ１を基本として、該テーブル回転数制御関数Ｆ１に対して回転数が中速回転以下で、即ち所定の給炭量で中速回転に固定される（回転数一定）。

従って、第４の実施例に於けるテーブル回転数制御関数Ｆ４の具体例は以下の式で表される。

給炭量１８ｔ／ｈ〜３５ｔ／ｈ、テーブル回転数＝０．７０
給炭量３５ｔ／ｈ〜５０ｔ／ｈ、テーブル回転数＝０．０１４３ｘ＋０．１８６６（ｘ：給炭量）
給炭量５０ｔ／ｈ以上、 テーブル回転数＝０．９０

第４の実施例に於ける無駄時間は、図４（Ａ）〜図４（Ｄ）中、（５）に示す。 図示される様に、ボイラ出力６００ＭＷで、給炭量を１．５ｔ／ｈ下げた場合、１．５ｔ／ｈ上げた場合に無駄時間の改善が見られる。

従って、第４の実施例は、高負荷帯の負荷変化特性を重視した運用に適しており、又負荷変化運用が多い場合に適した制御が可能である。

尚、上記説明では、テーブル回転数制御関数Ｆの近似曲線として、３次曲線を用いたが、４次曲線以上の曲線で近似させてもよい。

１ 竪型ローラミル ２ ハウジング ３ ベースハウジング ４ 分級室 ５ 減速機 ６ 駆動モータ ７ 粉砕テーブル ８ 加圧ローラ １１ 給炭管 １２ ブレード １３ 石炭 １４ １次空気吹出し口 １５ １次空気 １６ 微粉炭送給管 １７ 微粉炭 ２１ モータ駆動部 ２２ 制御演算部 ２３ 記憶部 ２４ 給炭量指令