JP5916111B2 - 粉砕仕事指数の推算式の生成システムおよびその生成方法、ならびに粉砕動力の推算システムおよびその推算方法 - Google Patents

Description

本発明は粉砕仕事指数の推算式の生成システムおよびその生成方法、ならびに粉砕動力の推算システムおよびその推算方法に関し、特にローラミルを用いて亜瀝青炭を粉砕した微粉炭や亜瀝青炭と瀝青炭とを含む混炭を粉砕して微粉炭を得る場合に適用して有用なものである。

近年、瀝青炭の需要が逼迫しているため、微粉炭火力の燃料供給を確保し、かつ燃料費の上昇を抑制することが重要である。そこで、水分含有率は高いが、瀝青炭に次いで埋蔵量が多く、廉価な亜瀝青炭の利用拡大を図っている。

ところで、微粉炭火力において、新たに石炭を導入する場合には、ローラミルの動力や微粉炭粒径等の粉砕性は、粉砕性指数ＨＧＩで評価している。ここで、粉砕性指数ＨＧＩ（Ｈａｒｄｇｒｏｖｅ Ｇｒｉｎｄａｂｉｌｉｔｙ Ｉｎｄｅｘ）とは、粉砕性を評価する指数であり、試料（石炭）を乾燥させてから分析する分析法で、ＪＩＳ Ｍ ８８０１に規定されている（以下同じ）。

一方、石炭を粉砕して微粉炭を製造するローラミルにおける粉砕性は、ボンド（Ｂｏｎｄ）の法則から算出される粉砕仕事指数を用いる評価法が汎用されている。ここで、ボンドの法則から算出される粉砕仕事指数とは、ローラミルで一般に使用されている、次式で定義されるボンドが提案した評価指数である。

粉砕仕事指数＝ローラミルの動力原単位×（微粉炭の平均粒径）^１／２
図１は、亜瀝青炭および瀝青炭のそれぞれにおいて、付着水分の有無で分けてＨＧＩと粉砕仕事指数との関係を調べた場合の特性図である。同図に示すように、亜瀝青炭では、含水比（＝水分重量〔ｋｇ〕／１０７℃で乾燥した石炭の重量〔ｋｇ〕（ＪＩＳ Ａ１２０３）；以下同じ）が低い場合、ＨＧＩは瀝青炭と同様に、粉砕仕事指数とほぼ直線の関係で示され、ローラミルの粉砕性を評価することができる。これに対し、含水比が高くなると、同じＨＧＩの石炭に較べて粉砕指数が大きくなり、粉砕性の評価にＨＧＩを使用することは適切でない。

ちなみに、含水比が高い亜瀝青炭を、従来と同様にＨＧＩを用いて評価した場合、ローラミルによる所定の粉砕を行うことができない場合が生起されている。

なお、ＨＧＩをパラメータとして石炭に負荷する粉砕力を調整する点を開示した公知文献として、例えば特許文献１が存在する。

特開２００２−１９４４０８号公報

本発明は、上記従来技術に鑑み、含水比が高い亜瀝青炭を粉砕する場合や、含水比が高い亜瀝青炭と瀝青炭とを混炭して粉砕する場合であっても精度良く粉砕仕事指数を推算し得る粉砕仕事指数の推算式の生成システムおよびその生成方法、ならびに粉砕動力の推算システムおよびその推算方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、次の知見を基礎とするものである。すなわち亜瀝青炭は、石炭中に含まれる水分に加えて石炭表面にも多くの付着水分が存在している。付着水分は、到着基準の石炭の含水比から、恒湿基準の石炭の含水比を差し引いた値として与えられる（以下、同じ）。

ここで、付着水分含水比に対する粉砕仕事指数の関係を調べたところ図２に示す特性が得られた。同図は、付着水分の含水比が高くなると、亜瀝青炭および瀝青炭に関係なく粉砕仕事指数が直線的に大きくなることを示している。この結果、石炭の付着水分の含水比が高くなるとローラミルにおけるローラとテーブル間の粉砕対象である石炭が水分の存在により滑るため、ローラの回転が遅くなる。このことから付着水分が多いと、効率よく石炭を粉砕することができなくなると考えられる。また、かかる付着水分の存在が、亜瀝青炭の粉砕性を、ＨＧＩで評価できない原因の一つであると推定される。

これまでの粉砕性指数ＨＧＩを用いて、ローラミルの粉砕仕事指数を評価できなかった点について、付着水分の含水比の観点から検討を行った。すなわち、ローラミルを用いた石炭の粉砕性について、付着水分に着目した検討を行った。この結果、図２に示す特性図において、粉砕仕事指数の増加量は、瀝青炭よりも亜瀝青炭の方が、付着水分の含水比に対する増加割合が大きいことが分る。この増加割合と石炭の粉砕性指数ＨＧＩを比較した結果を図３に示す。同図に示すように、この場合、粉砕仕事指数の増加割合はＨＧＩに対して直線的に減少することが分った。

本発明は、図３の特性に基づき、付着水分による粉砕性への影響が、粉砕性指数ＨＧＩによって異なる影響を加味した推算式を提案するものである。

かかる知見を基礎とする本願発明の第１の態様は、
石炭中の付着水分含水比Ｍａを表すＭａデータと、粉砕性指数ＨＧＩを表すＨＧＩデータと、前記石炭を粉砕するローラミルの動力Ｗ〔Ｗ〕、該ローラミルで粉砕して実測した石炭粉砕量Ｑ〔ｋｇ／ｈ〕およびローラミルから火炉に向けて搬送される微粉炭の平均粒径ｄｐのデータによりＢｏｎｄの法則から算出した粉砕仕事指数Ｃを表す粉砕仕事指数データとに基づき、
Ｃ＝ａ×ＨＧＩ＋Ｍａ×（ｂ×ＨＧＩ＋ｃ）＋ｄ・・・（１）
で表される式（１）の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定して前記式（１）で表される粉砕仕事指数Ｃの推算式を生成する推算式生成演算手段を有することを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成システムにある。

本発明の第２の態様は、
第１の態様に記載する粉砕仕事指数の推算式の生成システムにおいて、
前記推算式生成演算手段は、付着水分がない石炭を対象として最小自乗法により粉砕性指数ＨＧＩと粉砕仕事指数Ｃとの関係式について係数ａ，ｄを算出するとともに、付着水分が存在する石炭を対象として最小自乗法により粉砕性指数ＨＧＩと粉砕仕事指数Ｃとの関係式について係数ｂ，ｃを算出することにより各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定するものであることを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成システムにある。

本発明の第３の態様は、
第１の態様に記載する粉砕仕事指数の推算式の生成システムにおいて、
前記推算式生成演算手段は、少なくとも４種類の付着水分含水比Ｍａ、粉砕性指数ＨＧＩおよび粉砕仕事指数Ｃを、
Ｃ＝ａ×ＨＧＩ＋Ｍａ×（ｂ×ＨＧＩ＋ｃ）＋ｄ・・・（１）
で表される式（１）に与えることにより係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを未知数とする方程式を作成するとともに、該方程式を解いて係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定するものであることを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成システムにある。

本発明の第４の態様は、
貯炭場の石炭に基づき付着水分含水比Ｍａと、粉砕性指数ＨＧＩとを実測する実測工程と、
前記石炭を粉砕するローラミルの動力Ｗ〔Ｗ〕、該ローラミルで粉砕して実測した石炭粉砕量Ｑ〔ｋｇ／ｈ〕およびローラミルから火炉に向けて搬送される微粉炭の実測した平均粒径ｄｐとに基づき、Ｂｏｎｄの法則から算出される粉砕仕事指数Ｃを演算する粉砕仕事指数演算工程と、
前記付着水分含水比Ｍａ、粉砕性指数ＨＧＩおよび粉砕仕事指数Ｃを、
Ｃ＝ａ×ＨＧＩ＋Ｍａ×（ｂ×ＨＧＩ＋ｃ）＋ｄ・・・（１）
で表される式（１）に与えることにより係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定して前記式（１）で表される粉砕仕事指数Ｃの推算式を生成する推算式生成工程とを有することを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成方法にある。

本発明の第５の態様は、
第４の態様に記載する粉砕仕事指数の推算式の生成方法において、
前記推算式生成工程では、付着水分がない石炭を対象として最小自乗法により粉砕性指数ＨＧＩと粉砕仕事指数Ｃとの関係式について係数ａ，ｄを算出するとともに、付着水分が存在する石炭を対象として最小自乗法により粉砕性指数ＨＧＩと粉砕仕事指数Ｃとの関係式について係数ｂ，ｃを算出することにより各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定することを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成方法にある。

本発明の第６の態様は、
第４の態様に記載する粉砕仕事指数の推算式の生成方法において、
前記推算式生成工程では、少なくとも４種類の付着水分含水比Ｍａ、粉砕性指数ＨＧＩおよび粉砕仕事指数Ｃを、
Ｃ＝ａ×ＨＧＩ＋Ｍａ×（ｂ×ＨＧＩ＋ｃ）＋ｄ・・・（１）
で表される式（１）に与えることにより係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを未知数とする方程式を作成するとともに、該方程式を解いて係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定することを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成方法にある。

本発明の第７の態様は、
ローラミルで粉砕する新規な石炭に関する付着水分含水比Ｍａを表すＭａデータと、粉砕性指数ＨＧＩを表すＨＧＩデータとを出力する入力データ生成手段と、
過去のデータに基づき第１〜第３の態様のいずれか一つに記載する生成システムにより生成された粉砕仕事指数の推算式に、前記新規な石炭に関する前記ＭａデータとＨＧＩデータとを代入することにより新規石炭の粉砕仕事指数の推算値Ｃ_Ｅを算出する粉砕仕事指数推算手段と、
微粉炭の目標とする粉砕量の設定値Ｑ_Ｓを表すデータと平均の粒径の設定値ｄｐ_Ｓを表すデータとが設定される粉砕条件設定手段と、
前記推算値Ｃ_Ｅを表すデータ、前記粉砕条件設定手段に設定した前記粉砕量の設定値Ｑ_Ｓを表すデータおよび前記粒径の設定値ｄｐ_Ｓを表すデータに基づき、Ｗ_Ｅ＝Ｃ_Ｅ×Ｑ_Ｓ／√ｄｐ_Ｓにより粉砕時に要する動力Ｗの推算値Ｗ_Ｅを算出する動力推算手段とを有することを特徴とする粉砕動力の推算システムにある。

本発明の第８の態様は、
第７の態様に記載する粉砕動力の推算システムにおいて、
前記入力データ生成手段は、複数種類の石炭に関する各ＭａデータおよびＨＧＩデータとともに、混炭率を表す混炭データを出力する一方、
前記粉砕仕事指数推算手段は、複数種類の石炭の過去のデータに基づき第１〜第３の態様のいずれか一つに記載する推算式の生成システムにより前記複数種類の石炭の前記過去のデータにおける前記複数種類の石炭の混炭率を表す混炭データを加味して各炭種の単独粉砕時の値を前記混炭率に応じて加重平均して生成された粉砕仕事指数の推算式に、前記新規な石炭に関するＭａデータとＨＧＩデータとを代入するとともに、前記新規石炭の各炭種の単独粉砕時の値を前記新規石炭の混炭率に応じて加重平均して新規石炭の粉砕仕事指数の推算値Ｃ_Ｅを演算するものであることを特徴とする粉砕動力の推算システムにある。

本発明の第９の態様は、
第７または第８の態様に記載する粉砕動力の推算システムにおいて、
石炭を粉砕するローラミルの受入限界となる、粉砕仕事指数の上限値Ｃ_Limitを算出する上限値演算手段と、
前記粉砕仕事指数算出手段が算出した推算値Ｃ_Ｅを表わすデータと、前記上限値演算手段が算出した上限値Ｃ_Limitを表すデータとを比較し、Ｃ_Ｅ＜Ｃ_Limitの場合のみに前記動力推算手段における推算動力の算出を行わせる判定手段とを有することを特徴とする粉砕動力の推算システムにある。

本発明の第１０の態様は、
ローラミルで粉砕する新規な石炭に関する付着水分含水比Ｍａと、粉砕性指数ＨＧＩとを実測する実測工程と、
前記新規な石炭に関する付着水分含水比Ｍａと粉砕性指数ＨＧＩとに基づき、過去のデータに基づき第４〜第６の態様のいずれか一つに記載する生成方法により生成した粉砕仕事指数の推算式に、前記新規な石炭に関する付着水分含水比Ｍａと粉砕性指数ＨＧＩとを代入することにより新規石炭の粉砕仕事指数の推算値Ｃ_Ｅを演算する粉砕仕事指数推算工程と、
前記ローラミルの受入限界となる粉砕仕事指数の上限値Ｃ_Limitを、前記ローラミルの
動力、該ローラミルで粉砕して実測した石炭粉砕量およびローラミルから火炉に向けて搬送される微粉炭の実測した平均の粒径とに基づき、Ｂｏｎｄの法則から算出する上限値演算工程と、
前記実測工程で実測したＨＧＩと、上限値演算工程で算出した上限値Ｃ_Limitに基づき前記ローラミルの受入限界となる石炭の付着水分含水比Ｍａ_Limitを逆算する逆算工程と、
前記推算値Ｃ_Ｅと上限値Ｃ_Limitとを比較する比較工程と、
比較工程における比較結果がＣ_Ｅ＜Ｃ_Limitでない場合に、付着水分含水比Ｍａが、粉砕可能となる付着水分含水比Ｍａ_Limit以下となるように乾燥するとともに、所定の乾燥後に前記実測工程に戻す乾燥工程と、
微粉炭の目標とする粉砕量と平均粒径とを設定する粉砕条件設定工程と、
前記比較工程における比較結果がＣ_Ｅ＜Ｃ_Limitの場合に、石炭粉砕に問題がないと推測して、前記粉砕条件設定工程で設定した前記粉砕量の設定値Ｑｓ、前記平均粒径の設定値ｄｐｓおよび前記推算値Ｃ_Ｅに基づき、Ｗ＝Ｃ×Ｑ／√ｄｐにより前記新規な石炭の粉砕時に要する動力Ｗを演算する粉砕動力推算工程とを有することを特徴とする粉砕動力の推算方法にある。

本発明によれば、付着水分が石炭の粉砕におよぼす影響は、粉砕性指数ＨＧＩが低く、粉砕し難い石炭において大きくなるという知見に基づき、この影響を考慮して粉砕仕事指数Ｃを推定するようにしたので、高精度に粉砕仕事指数Ｃを推定することができる。図４は横軸に粉砕仕事指数Ｃの実測値を採り、縦軸に本願発明による推算法で推算した粉砕仕事指数Ｃの推算値を採って両者の比較結果を示したものである。同図は、本発明により生成された粉砕仕事指数の推算式を利用すれば、亜瀝青炭に対しても、付着水分含水比に応じた増加分を加味することで、実際の粉砕仕事関数を評価することが可能となることを示している。

また、上述の如く推算した粉砕仕事指数の推算式を利用して新規に導入した石炭のローラミルにおける粉砕動力を高精度に推算し得る。この結果、例えば前記粉砕動力に伴う電力が発電設備内の所内電力の中に占める割合を的確に把握することができる。

さらに、粉砕仕事指数の推算値を粉砕仕事指数の上限値と比較する等の処理を行うことにより、ローラミルで粉砕可能か否かも簡単に判別することができる。

亜瀝青炭と瀝青炭とにおけるＨＧＩと粉砕仕事指数との関係を示す特性図である。 複数の炭種に関する付着水分含水比に対する粉砕仕事指数の関係を示す特性図である。 粉砕仕事指数の増加割合とＨＧＩの関係を示す特性図である。 粉砕仕事指数の実測値と、本願発明による推算法で推算した粉砕仕事指数の推算値との比較結果を示す特性図である。 本発明の第１の実施の形態に係る粉砕仕事指数の推算式の生成システムを示すブロック図である。 本発明の第２の実施の形態に係る粉砕動力の推算システムを示すブロック図である。 図６に示す粉砕動力の推算システムにおける推算手順を示すフローチャートである。 本発明の第３の実施の形態に係る粉砕動力の推算システムを示すブロック図である。 図８に示す粉砕動力の推算システムにおける推算手順を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施の形態に係る粉砕動力の推算システムを示すブロック図である。 本発明の第４の実施の形態の基礎となる知見に関連する特性図で、亜瀝青炭混炭時の粉砕仕事指数の特性を示す特性図である。 本発明の第４の実施の形態の基礎となる知見に関連する特性図で、亜瀝青炭混炭時の粉砕仕事指数の推算結果と実験結果の比較結果を示す特性図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。

＜第１の実施の形態＞
図５は本発明の第１の実施の形態に係る粉砕仕事指数の推算式の生成システムを示すブロック図である。同図に示すように、貯炭場１に貯留されている石炭は、ローラミル２で粉砕され、所定の平均粒径の微粉炭となってボイラの火炉３に搬送・供給される。

本形態においては、粉砕する石炭のデータとして、粉砕前の到着ベースの含水比Ｍａ．ｒと、恒湿（気乾）ベースの含水比Ｍａ．ｄと、粉砕性指数ＨＧＩが石炭データ実測部４で実測される。ここで、石炭中に含まれる水分は、粒子の表面上に存在している「付着水分」と、粒子内に存在する「細孔内水分」の２種類の形態で存在する。これらの含水比の関係については、次式（２）のように表される。
全水分含水比＝細孔内水分含水比＋付着水分含水比 ・・・（２）

本発明では、温度２０℃、湿度７５％で定義される恒湿ベースの石炭について、１０７℃で１時間乾燥した試料の水分を、細孔内水分の含水比と定義し、粉砕前の石炭原炭の含水比と恒湿ベースの含水比との差を、付着水分の含水比と定義する。

瀝青炭は、細孔内水分の含水比が小さく、付着水分の含水比の方が高いが、亜瀝青炭は、付着水分の含水比だけでなく、細孔内水分の含水比も高い値を示す。そこで、粉砕性を評価する指標であるＨＧＩを測定する際は、付着水分を含まない試料を用いている。

また、粉砕性指数ＨＧＩはＪＩＳ Ｍ ８８０１ に規定する方法により測定する。

ローラミルデータ部５には、ローラミル２の動力Ｗを表すデータが格納されるとともに、ローラミル２で粉砕した石炭粉砕量Ｑの実測値のデータが格納されている。微粉炭データ部６には、ローラミル２で粉砕し、実測した微粉炭の粒径ｄｐの平均値を表すデータが格納されている。

含水比演算部７は石炭データ実測部４で実測した粉砕前の到着ベースの含水比Ｍａ．ｒと、恒湿（気乾）ベースの含水比Ｍａ．ｄとに基づき付着水分の含水比Ｍａを次式（３）に基づき演算し、これを表すＭａデータＤ１を生成する。
Ｍａ＝Ｍａ．ｒ−Ｍａ．ｄ ・・・・・（３）

ＨＧＩデータ生成部８は石炭データ実測部４で実測したＨＧＩに基づきＨＧＩデータＤ２を生成する。

粉砕仕事指数演算部９では、ローラミルデータ部５に格納された動力Ｗを表すデータと、石炭粉砕量Ｑの実測値のデータと、前記ローラミル２で粉砕して実測した微粉炭の粒径ｄｐの平均値を表すデータとに基づきＢｏｎｄの法則を利用して次式（４）により粉砕仕事指数Ｃを演算する。
Ｃ＝（Ｗ／Ｑ）×√ｄｐ ・・・・（４）

この結果、粉砕仕事指数演算部９では粉砕仕事指数Ｃを表す粉砕仕事指数データＤ３が生成される。

推算式生成演算部１０は、石炭中の付着水分含水比Ｍａを表すＭａデータＤ１と、粉砕性指数ＨＧＩを表すＨＧＩデータＤ２と、粉砕仕事指数Ｃを表す粉砕仕事指数データＤ３とに基づき式（１）の未知の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定する。この結果、ＨＧＩとＭａとの関数となる粉砕仕事指数Ｃの推算式が生成される。

ここで、本形態における推算式生成演算部１０では、付着水分がない石炭を対象として最小自乗法により粉砕性指数ＨＧＩと粉砕仕事指数Ｃとの関係式について係数ａ，ｄを算出するとともに、付着水分が存在する石炭を対象として最小自乗法により粉砕性指数ＨＧＩと粉砕仕事指数Ｃとの関係式について係数ｂ，ｃを算出することにより各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定する。「付着水分がない石炭」とは、石炭の全水分量と細孔内水分量とがほぼ同じで、表面が濡れていない石炭、「付着水分が存在する石炭」とは、石炭の全水分量と細孔内水分量とが異なり、表面が濡れている石炭をいう。

かかる本形態により生成された粉砕仕事指数Ｃの推算式に、特定の石炭のＨＧＩとＭａとを実測してそれぞれの値を代入することにより、特定の石炭を粉砕する際に要する粉砕仕事指数Ｃの推算値を算出することができる。

＜第２の実施の形態＞
図６は本発明の第２の実施の形態に係る粉砕動力の推算システムを示すブロック図である。本形態は、第１の実施の形態により生成した粉砕仕事指数Ｃの推算式を用いて新たな石炭の粉砕動力を推算するシステムである。

本形態における粉砕仕事指数推算部２０には、例えば発電所において使用していた石炭の過去のデータから抽出したパラメータに基づき第１の実施の形態に係る推算式の生成システムにより生成した粉砕仕事指数Ｃの推算式が格納されている。かかる推算式は、石炭データ実測部４で実測した石炭の過去のデータに基づくＭａデータＤ１と、ＨＧＩデータＤ２と、粉砕仕事指数Ｃを表す粉砕仕事指数データＤ３とに基づき第１の実施の形態に記載する推算式の生成システムで係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定して生成される。ここで、粉砕仕事指数データＤ３は、ローラミル２の動力Ｗを表すデータ、実測した石炭粉砕量Ｑを表すデータおよびローラミル２で粉砕後に実測した微粉炭の平均粒径ｄｐを表すデータに基づき前式（４）に示す演算を行って生成する。

入力データ生成部１１では、これからローラミル２で粉砕しようとする新たな石炭の付着水分の含水比を表すＭａデータＤ１１と粉砕性指数ＨＧＩを表すＨＧＩデータＤ１２とを生成する。すなわち、含水比演算部１７が、石炭データ実測部１４で実測した粉砕前の到着ベースの含水比Ｍａ．ｒと、恒湿（気乾）ベースの含水比Ｍａ．ｄとに基づき付着水分の含水比Ｍａを新たな石炭に関して上式（３）に基づき演算し、これを表すＭａデータＤ１１を生成する。また、ＨＧＩデータ生成部１８が、石炭データ実測部１４で実測した新たな石炭の粉砕性指数ＨＧＩに基づきＨＧＩデータＤ１２を生成する。

粉砕仕事指数推算部２０は入力データ生成部１１から送出されるＭａデータＤ１１とＨＧＩデータとを、第１の実施の形態に係る推算式の生成システムにより生成した粉砕仕事指数Ｃの推算式に代入して粉砕しようとする新たな石炭の粉砕仕事指数Ｃの推算値Ｃ_Ｅを演算する。

一方、粉砕条件設定部１２は粉砕量設定部１５および粒径設定部１６を有している。粉砕量設定部１５には、ローラミル２で粉砕する微粉炭の粉砕量Ｑを表す粉砕量設定値Ｑ_Ｓに関するデータが設定してある。また、粒径設定部１６には、ローラミル２で粉砕する微粉炭の平均の粒径ｄｐを表す粒径設定値ｄｐ_Ｓに関するデータが設定してある。

動力推算部１３は、粉砕仕事指数推算部２０から供給される推算値Ｃ_Ｅを表すデータＤ１３、粉砕条件設定部１２に設定した粉砕量設定値Ｑ_Ｓを表すデータＤ１４および粒径設定値ｄｐ_Ｓを表すデータＤ１５に基づき、Ｗ_Ｅ＝Ｃ_Ｅ×Ｑ_Ｓ／√ｄｐ_Ｓの関係式を用いて新たな石炭を所定量、所定の粒径に粉砕する場合の推算動力Ｗ_Ｅを算出する。

図７は本形態に係る粉砕動力の推算システムにおける推算手順を示すフローチャートである。同図に示すように、まず実測工程２１で、これからローラミル２で粉砕しようとする新たな石炭の付着水分の含水比と粉砕性指数ＨＧＩを実測する。次に、粉砕仕事指数推算工程２２で、過去の石炭のデータに基づき別途生成した粉砕指数の推算式に、実測した含水比とＨＧＩとのデータを代入することにより粉砕仕事指数Ｃの推算値Ｃ_Ｅを算出する。かかる推算値Ｃ_Ｅと、粉砕条件設定工程２３において設定した粉砕量Ｑの設定値Ｑ_Ｓおよび平均の粒径ｄｐの設定値ｄｐ_Ｓとに基づき、動力推算工程２４で新たな石炭の所定量を所定の粒径の微粉炭に粉砕するのに要するローラミル２の動力を推算する。

かかる本形態によれば、粉砕条件設定部１２に設定した粉砕条件で、ＭａデータＤ１１およびＨＧＩデータＤ１２で特定される新たな石炭を、粉砕条件設定部１２に設定した粉砕条件で粉砕する場合の推算動力Ｗ_Ｅを正確に算出することができる。かかる推算動力Ｗ_Ｅは、例えば推算動力Ｗ_Ｅに伴う電力が発電設備内の所内電力の中に占める割合を把握する際に適用して有用な指標となる。

＜第３の実施の形態＞
図８は本発明の第３の実施の形態に係る粉砕動力の推算システムを示すブロック図である。本形態は、図６に示す第２の実施の形態に係る粉砕動力の推算システムに、ローラミル２の粉砕能力を加味して粉砕可能な石炭か否かを判定する機能を追加したものである。そこで、図６に示す第２の実施の形態に係る粉砕動力の推算システムと同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

図８に示すように、本形態に係る粉砕動力の推算システムは、判定部３１、上限値演算部３２、３３を有している。ここで、判定部３１は、粉砕仕事指数推算部２０が推算した推算値Ｃ_Ｅと、上限値演算部３２に格納されているローラミル２の粉砕仕事指数の上限値Ｃ_Limitとを比較する。この結果、Ｃ_Ｅ＜Ｃ_Limitが成立していることを条件として、粉砕条件設定部１２に設定した粉砕条件で新たな石炭を粉砕する場合の推算動力を動力推算部１３で推算する。Ｃ_Ｅ＜Ｃ_Limitが成立している場合（Ｙｅｓの場合）には、ローラミル２の粉砕能力の範囲内にあると推測されるからである。ここで、上限値演算部３２は、ローラミルの過去の運転実績から粉砕仕事指数の上限値Ｃ_Limit（＝（Ｗ／Ｑ）×√ｄｐ）を算出してそのデータを格納している。

一方、Ｃ_Ｅ＜Ｃ_Limitが成立していない場合（Ｎｏの場合）には、ローラミル２の粉砕能力を超えており、さらに石炭を乾燥させる必要があると判断して乾燥ヤード３４に回す。

上限値演算部３３はＨＧＩデータ生成部１８に格納されているＨＧＩデータＤ１２と粉砕仕事指数Ｃの上限値Ｃ_Limitを表す上限値データＤ１６に基づき次式（５）により受入限界となる石炭の付着水分の含水比Ｍａの上限値Ｍａ_Limitを逆算する。

Ｍａ_Limit＝（Ｃ_Limit−ａＨＧＩ−ｄ）／（ｂＨＧＩ＋ｃ） ・・・（５）

上式（５）により演算した上限値Ｍａ_Limitが乾燥ヤード３４における石炭の含水比Ｍａの指標となる。そこで、Ｍａ＜Ｍａ_Limitとなるまで乾燥させた後、入力データ生成部１１で粉砕対象である新たな石炭の実測データを再度収集する。

図９は本形態に係る粉砕動力の推算システムにおける推算手順を示すフローチャートである。同図に示すように、図９では図７に示すフローチャートに、推算値Ｃ_Ｅと上限値Ｃ_Limitとを比較する比較工程を追加したことに伴ういくつかの工程が追加されている。そこで、図９中、図７と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

図９に示すように、上限値演算工程３５で演算される上限値Ｃ_Limitと推算値Ｃ_Ｅとを比較工程３６で比較し、Ｃ_Ｅ＜Ｃ_Limitが成立している場合（Ｙｅｓの場合）に、ローラミル２による石炭粉砕時に問題はないと推測工程３７で推測して動力推算工程２４で新たな石炭の所定量を所定の粒径の微粉炭に粉砕するのに要するローラミル２の動力を推算する。

一方、Ｃ_Ｅ＜Ｃ_Limitが成立していない場合（Ｎｏの場合）には石炭の含水比Ｍａがさらに小さくなるように乾燥させる必要があるので、乾燥工程３９に回す。乾燥工程３９は含水比Ｍａがその上限値Ｍａ_Limit以下となるまで、乾燥させる。その後、再度実測工程２１に回す。ここで、上限値Ｍａ_Limitは、ＨＧＩデータＤ１２と上限値データＤ１６とに基づき上限値演算工程３８で前記式（５）に基づき逆演算され、その結果として与えられる。

本形態によれば、ローラミル２の粉砕能力を考慮し、粉砕能力の範囲に収まっている石炭のみを粉砕条件設定部１２に設定した粉砕条件で、粉砕する場合の推算動力Ｗ_Ｅを正確に算出することができる。一方、粉砕能力を超えている場合は、含水比Ｍａが上限値Ｍａ_Limit以下となるまで乾燥させることで、粉砕能力の範囲内に収まるように処理することができる。

＜第４の実施の形態＞
図１０は本発明の第４の実施の形態に係る粉砕動力の推算システムを示すブロック図である。本形態は、例えば瀝青炭と亜瀝青炭との混炭のように異なる炭種の石炭を複数種類混ぜて粉砕する場合であるが基本的なシステム構成は、図６に示す第２の実施の形態と同様である。そこで、図６と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。

亜瀝青炭は、含水比が高く、難粉砕性であるため、実発電所で利用する際は、瀝青炭との混炭運用が好ましい。本形態は、瀝青炭に亜瀝青炭を混炭した際に適用するものである。

そこで、本形態では、先ず粉砕仕事指数の推算式を生成する際に異種石炭の混炭率を考慮した。具体的には、異なる炭種の石炭Ａ，Ｂに関する石炭データ実測部４Ａ，４Ｂをそれぞれ有しており、炭種毎にそれぞれで実測した過去のデータに基づき、第１の実施の形態と同様の態様で、石炭Ａ，Ｂに関するＭａデータＤ１_Ａ、Ｄ１_ＢとＨＧＩデータＤ２_Ａ、Ｄ２_Ｂを得ている。本形態では、各炭種の混炭率のデータを混炭率設定部４１に設定しておき、ＭａデータＤ１_Ａ、Ｄ１_Ｂ、ＨＧＩデータＤ２_Ａ、Ｄ２_Ｂおよび粉砕仕事指数Ｃを表す粉砕仕事指数データＤ３とに基づき式（１）の未知の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを、これまでに発電所で用いた石炭Ａ，Ｂの物性値、ローラミル２の粉砕条件および微粉炭の粒径を利用して決定する。この際、混炭率に応じてデータを加重平均することにより、異なる炭種の混炭率を加味した粉砕動力の推算式を生成する。かかる推算式に関するデータが粉砕仕事指数推算部４０に格納されている。

一方、本形態における入力データ生成部１１Ａ，１１Ｂは、炭種別の新規炭Ａ，Ｂごとに各石炭に関する各ＭａデータＤ１１_Ａ、Ｄ１１_ＢおよびＨＧＩデータＤ１２_Ａ、Ｄ１２_Ｂとともに、混炭率設定部４２に設定された混炭率Ｒｎを表す混炭データとともに粉砕仕事指数推算部４０に供給される。ここで、入力データ生成部１１Ａが、新規炭Ａに関する各ＭａデータＤ１１_Ａを生成する含水比演算部１７ＡおよびＨＧＩデータＤ１２_Ａを生成するＨＧＩデータ生成部１８Ａを有しており、入力データ生成部１１Ｂが、新規炭Ａに関する各ＭａデータＤ１１_Ｂを生成する含水比演算部１７ＢおよびＨＧＩデータＤ１２_Ｂを生成するＨＧＩデータ生成部１８Ｂを有している。含水比演算部１７Ａ，１７Ｂは、石炭データ実測部１４Ａ，１４Ｂで実測した粉砕前の到着ベースの含水比Ｍａ．ｒと、恒湿（気乾）ベースの含水比Ｍａ．ｄとに基づき付着水分の含水比Ｍａ_Ａ、Ｍａ_Ｂを新規石炭Ａ，Ｂに関して第２の実施の形態と同様に、式（３）に基づきそれぞれ演算し、これらを表すＭａデータＤ１１_Ａ、Ｄ１１_Ｂを生成する。また、ＨＧＩデータ生成部１８Ａ，１８Ｂが、石炭データ実測部１４Ａ，１４Ｂで実測した新たな新規炭Ａ，Ｂの粉砕性指数ＨＧＩに基づきＨＧＩデータＤ１２_Ａ、Ｄ１２_Ｂをそれぞれ生成する。

粉砕仕事指数推算部４０では、この場合の粉砕仕事指数Ｃ_Ｂｌｄの推算値Ｃ_ＢＥを混炭率Ｒｎを加味して、次式（６）を用いて加重平均により推算する。

粉砕仕事指数Ｃ_Ｂｌｄ＝Σ[Ｒｎ×（ａ×ＨＧＩ_ｎ＋ｄ）]＋
Σ[Ｒｎ×{Ｍａ_ｎ×（ｂ×ＨＧＩ_ｎ＋ｃ）}]・・・・（６）

一方、動力推算部１３は、粉砕仕事指数推算部４０から供給される推算値Ｃ_ＢＥを表すデータＤ２０、粉砕条件設定部１２に設定した粉砕量設定値Ｑ_Ｓを表すデータＤ１４および粒径設定値ｄｐ_Ｓを表すデータＤ１５に基づき、Ｗ_Ｅ＝Ｃ_Ｅ×Ｑ_Ｓ／√ｄｐ_Ｓの関係式を用いて混炭した新たな異種の石炭を所定量、所定の粒径に粉砕する場合の推算動力Ｗ_Ｅを算出する。

本形態によれば、混炭した異種石炭を粉砕する場合の推算動力Ｗ_Ｅを、混炭率を加味して正確に算出することができる。

ここで、本形態の基礎となった知見について説明しておく。

亜瀝青炭は、含水比が高く、難粉砕性であるため、実発電所で利用する際は、瀝青炭との混炭運用が実施される。本節では、瀝青炭に亜瀝青炭を混炭した際の粉砕特性について評価した。

ここでは、粉砕する前の瀝青炭は、付着水分を含まない乾燥した状態とした。一方、亜瀝青炭は、瀝青炭と同様に乾燥し、細孔内水分のみ存在する状態と、水分を添加し、付着水分の含水比が、到着時と同等となる０．１５になるように湿潤させて、細孔内水分だけでなく付着水分も含んだ状態の２つの形態で比較した。

亜瀝青炭混炭時の粉砕仕事指数を図１１に示す。同図に示すように、瀝青炭および亜瀝青炭ともに付着水分の有無に関係なく、粉砕仕事指数は、各炭種の単味粉砕時の値を亜瀝青炭の混炭率に応じて加重平均した値とほぼ同等の値を示すことが分かった。

本形態において、混炭時の推算法については、１）２種類の石炭を混合した燃料の見掛けの石炭性状から算出する方法、２）各炭種単味粉砕時の結果を混炭率に応じて加重平均して算出する方法の２種類が考えられる。これらの方法から算出した推算値と実験結果を比較した結果を図１２に示す。図１２を参照すれば、２炭種ともに付着水分を含まない場合は、共に推算値が同じ値となり、実験結果と比較してよく一致していることがわかる。

一方、亜瀝青炭に付着水分が多く含まれる場合は、１）混合燃料の見掛けの石炭性状から推算した結果は、２）各炭種単味粉砕時の結果から推算した結果よりも、低い値を示し、実験結果との差異が大きくなることが分かる。これは混炭した石炭の見掛けのＨＧＩにおける、付着水分による粉砕仕事指数の増加量が減少するためである。これらの結果から、２）の各炭種単味粉砕時の結果を混炭率に応じて加重平均する推算法が、実際の粉砕を良く模擬できていることが分かった。

これより、新規の亜瀝青炭を導入し、瀝青炭との混炭条件で運用する際は、図１２に示す推算システムを構築しその各部における上述の如き所定の処理で混炭時の粉砕動力を良好に推算できると考えられる。

＜他の実施の形態＞
本発明は、上記実施の形態に限定するものではない。例えば上記実施の形態では、粉砕仕事指数Ｃの推算式を形成する際に最小自乗法を利用したが、これに限らず係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを未知数とする四元一次方程式を作成し、その解として係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定しても良い。すなわち、少なくとも４種類の付着水分含水比Ｍａ、粉砕性指数ＨＧＩおよび粉砕仕事指数Ｃを、前記式（１）に与えることにより係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを未知数とする方程式を作成するとともに、該方程式を解いて係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定することも原理的には可能である。

また、混炭時の粉砕動力の推算システムとして図１０に基づき第４の実施の形態を説明したが、第４の実施の形態に第３の実施の形態で説明した判定部３１、上限値演算部３２，３３を組み合わせたシステムとすることを妨げるものではない。組み合わせた場合には、第４の実施の形態における粉砕仕事指数推算部４０で推算した推定値Ｃ_ＢＥをローラミル２の粉砕仕事指数上限値Ｃ_Limitと比較することで、Ｃ_ＢＥ＜Ｃ_Limitの条件が成立した場合に粉砕可能と判断し、そうでない場合には、含水比の上限値Ｍａ_Limitと比較することにより石炭をどの程度乾燥させれば粉砕可能な状態となるのかを判断し得る。なお、この場合の上限値Ｃ_Limit、Ｍａ_Limitは混炭率Ｒｎを考慮した値として生成しておく。

本発明は微粉炭を燃料とする発電を行う電力業界等の産業分野において有効に利用することができる。

１ 貯炭場
２ ローラミル
３ 火炉
４ 石炭データ実測部
５ ローラミルデータ部
６ 微粉炭データ部
７ 含水比演算部
８ ＨＧＩデータ生成部
９ 粉砕仕事指数演算部
１０ 推算式生成演算部
１１ 入力データ生成部
１２ 粉砕条件設定部
１３ 動力推算部
１４ 石炭データ実測部
１５ 粉砕量設定部
１６ 粒径設定部
１７ 含水比演算部
１８ データ生成部
２０ 粉砕仕事指数推算部
２１ 実測工程
２２ 粉砕仕事指数推算工程
２３ 粉砕条件設定工程
２４ 動力推算工程

Claims (10)

1. 石炭中の付着水分含水比Ｍａを表すＭａデータと、粉砕性指数ＨＧＩを表すＨＧＩデータと、前記石炭を粉砕するローラミルの動力Ｗ〔Ｗ〕、該ローラミルで粉砕して実測した石炭粉砕量Ｑ〔ｋｇ／ｈ〕およびローラミルから火炉に向けて搬送される微粉炭の平均の粒径ｄｐのデータによりＢｏｎｄの法則から算出した粉砕仕事指数Ｃを表す粉砕仕事指数データとに基づき、
   Ｃ＝ａ×ＨＧＩ＋Ｍａ×（ｂ×ＨＧＩ＋ｃ）＋ｄ・・・（１）
   で表される式（１）の係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定して前記式（１）で表される粉砕仕事指数Ｃの推算式を生成する推算式生成演算手段を有することを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成システム。
2. 請求項１に記載する粉砕仕事指数の推算式の生成システムにおいて、
   前記推算式生成演算手段は、付着水分がない石炭を対象として最小自乗法により粉砕性指数ＨＧＩと粉砕仕事指数Ｃとの関係式について係数ａ，ｄを算出するとともに、付着水分が存在する石炭を対象として最小自乗法により粉砕性指数ＨＧＩと粉砕仕事指数Ｃとの関係式について係数ｂ，ｃを算出することにより各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定するものであることを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成システム。
3. 請求項１に記載する粉砕仕事指数の推算式の生成システムにおいて、
   前記推算式生成演算手段は、少なくとも４種類の付着水分含水比Ｍａ、粉砕性指数ＨＧＩおよび粉砕仕事指数Ｃを、
   Ｃ＝ａ×ＨＧＩ＋Ｍａ×（ｂ×ＨＧＩ＋ｃ）＋ｄ・・・（１）
   で表される式（１）に与えることにより係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを未知数とする方程式を作成するとともに、該方程式を解いて係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定するものであることを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成システム。
4. 貯炭場の石炭に基づき付着水分含水比Ｍａと、粉砕性指数ＨＧＩとを実測する実測工程と、
   前記石炭を粉砕するローラミルの動力Ｗ〔Ｗ〕、該ローラミルで粉砕して実測した石炭粉砕量Ｑ〔ｋｇ／ｈ〕およびローラミルから火炉に向けて搬送される微粉炭の実測した平均粒径ｄｐとに基づき、Ｂｏｎｄの法則から算出される粉砕仕事指数Ｃを演算する粉砕仕事指数演算工程と、
   前記付着水分含水比Ｍａ、粉砕性指数ＨＧＩおよび粉砕仕事指数Ｃを、
   Ｃ＝ａ×ＨＧＩ＋Ｍａ×（ｂ×ＨＧＩ＋ｃ）＋ｄ・・・（１）
   で表される式（１）に与えることにより係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定して前記式（１）で表される粉砕仕事指数Ｃの推算式を生成する推算式生成工程とを有することを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成方法。
5. 請求項４に記載する粉砕仕事指数の推算式の生成方法において、
   前記推算式生成工程では、付着水分がない石炭を対象として最小自乗法により粉砕性指数ＨＧＩと粉砕仕事指数Ｃとの関係式について係数ａ，ｄを算出するとともに、付着水分
   が存在する石炭を対象として最小自乗法により粉砕性指数ＨＧＩと粉砕仕事指数Ｃとの関係式について係数ｂ，ｃを算出することにより各係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定することを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成方法。
6. 請求項４に記載する粉砕仕事指数の推算式の生成方法において、
   前記推算式生成工程では、少なくとも４種類の付着水分含水比Ｍａ、粉砕性指数ＨＧＩおよび粉砕仕事指数Ｃを、
   Ｃ＝ａ×ＨＧＩ＋Ｍａ×（ｂ×ＨＧＩ＋ｃ）＋ｄ・・・（１）
   で表される式（１）に与えることにより係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを未知数とする方程式を作成するとともに、該方程式を解いて係数ａ，ｂ，ｃ，ｄを決定することを特徴とする粉砕仕事指数の推算式の生成方法。
7. ローラミルで粉砕する新規な石炭に関する付着水分含水比Ｍａを表すＭａデータと、粉砕性指数ＨＧＩを表すＨＧＩデータとを出力する入力データ生成手段と、
   過去のデータに基づき請求項１〜３のいずれか一つに記載する生成システムにより生成された粉砕仕事指数の推算式に、前記新規な石炭に関する前記ＭａデータとＨＧＩデータとを代入することにより新規石炭の粉砕仕事指数の推算値Ｃ_Ｅを算出する粉砕仕事指数推算手段と、
   微粉炭の目標とする粉砕量の設定値Ｑ_Ｓを表すデータと平均の粒径の設定値ｄｐ_Ｓを表すデータとが設定される粉砕条件設定手段と、
   前記推算値Ｃ_Ｅを表すデータ、前記粉砕条件設定手段に設定した前記粉砕量の設定値Ｑ_Ｓを表すデータおよび前記粒径の設定値ｄｐ_Ｓを表すデータに基づき、Ｗ_Ｅ＝Ｃ_Ｅ×Ｑ_Ｓ
   ／√ｄｐ_Ｓにより粉砕時に要する動力Ｗの推算値Ｗ_Ｅを算出する動力推算手段とを有することを特徴とする粉砕動力の推算システム。
8. 請求項７に記載する粉砕動力の推算システムにおいて、
   前記入力データ生成手段は、複数種類の石炭に関する各ＭａデータおよびＨＧＩデータとともに、混炭率を表す混炭データを出力する一方、
   前記粉砕仕事指数推算手段は、複数種類の石炭の過去のデータに基づき請求項１〜３の何れか一つに記載する推算式の生成システムにより前記複数種類の石炭の前記過去のデータにおける前記複数種類の石炭の混炭率を表す混炭データを加味して各炭種の単独粉砕時の値を前記混炭率に応じて加重平均して生成された粉砕仕事指数の推算式に、前記新規な石炭に関するＭａデータとＨＧＩデータとを代入するとともに、前記新規石炭の各炭種の単独粉砕時の値を前記新規石炭の混炭率に応じて加重平均して新規石炭の粉砕仕事指数の推算値Ｃ_Ｅを演算するものであることを特徴とする粉砕動力の推算システム。
9. 請求項７または請求項８に記載する粉砕動力の推算システムにおいて、
   石炭を粉砕するローラミルの受入限界となる、粉砕仕事指数の上限値Ｃ_Limitを算出する上限値演算手段と、
   前記粉砕仕事指数算出手段が算出した推算値Ｃ_Ｅを表わすデータと、前記上限値演算手段が算出した上限値Ｃ_Limitを表すデータとを比較し、Ｃ_Ｅ＜Ｃ_Limitの場合のみに前記動力推算手段における推算動力の算出を行わせる判定手段とを有することを特徴とする粉砕動力の推算システム。
10. ローラミルで粉砕する新規な石炭に関する付着水分含水比Ｍａと、粉砕性指数ＨＧＩとを実測する実測工程と、
    前記新規な石炭に関する付着水分含水比Ｍａと粉砕性指数ＨＧＩとに基づき、過去のデータに基づき請求項４〜６のいずれか一つに記載する生成方法により生成した粉砕仕事指数の推算式に、前記新規な石炭に関する付着水分含水比Ｍａと粉砕性指数ＨＧＩとを代入することにより新規石炭の粉砕仕事指数の推算値Ｃ_Ｅを演算する粉砕仕事指数推算工程と、
    前記ローラミルの受入限界となる粉砕仕事指数の上限値Ｃ_Limitを、前記ローラミルの
    動力、該ローラミルで粉砕して実測した石炭粉砕量およびローラミルから火炉に向けて搬
    送される微粉炭の実測した平均の粒径とに基づき、Ｂｏｎｄの法則から算出する上限値演
    算工程と、
    前記実測工程で実測したＨＧＩと、上限値演算工程で算出した上限値Ｃ_Limitに基づき前記ローラミルの受入限界となる石炭の付着水分含水比Ｍａ_Limitを逆算する逆算工程と、
    前記推算値Ｃ_Ｅと上限値Ｃ_Limitとを比較する比較工程と、
    比較工程における比較結果がＣ_Ｅ＜Ｃ_Limitでない場合に、付着水分含水比Ｍａが、粉砕可能となる付着水分含水比Ｍａ_Limit以下となるように乾燥するとともに、所定の乾燥後に前記実測工程に戻す乾燥工程と、
    微粉炭の目標とする粉砕量と平均粒径とを設定する粉砕条件設定工程と、
    前記比較工程における比較結果がＣ_Ｅ＜Ｃ_Limitの場合に、石炭粉砕に問題がないと推測して、前記粉砕条件設定工程で設定した前記粉砕量の設定値Ｑｓ、前記平均粒径の設定値ｄｐｓおよび前記推算値Ｃ_Ｅに基づき、Ｗ＝Ｃ×Ｑ／√ｄｐにより前記新規な石炭の粉砕時に要する動力Ｗを演算する粉砕動力推算工程とを有することを特徴とする粉砕動力の推算方法。