JPH01282464A - 水分測定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、石炭焚ボイラの運転管理に適用する石炭類ま
たは製鉄プラントのコークス及びセメントプラントの石
灰、石炭等の水分をオンライン分析する水分測定装置に
関する。

〔従来の技術］ 石炭火力発電所の多くは、多品種の石炭を混炭して使用
しているが、石炭を効率よく燃焼し、かつ排煙処理を円
滑に行なうには、石炭性状に対応したきめ細い運転管理
が必要である。通常、石炭は銘柄別に貯炭し、銘柄毎の
分析結果をもとに混炭比率を決めて運転されているが、
石炭は固体であるため同一銘柄でも品質に大きなバラツ
キがあり、適切な混炭運用や燃焼管理には精度がよく、
しかも迅速に結果が得られるオンライン分析が望まれて
いる。中でも石炭中の水分は貯炭中の炭じん飛散防止の
ための散水や降雨などの影響で水分値は同一ロットでも
変動が大きく、オンライン分析項目として特に重要視さ
れている。

石炭の水分測定法はＪＩＳ　Ｍ８８１１に規定されてお
り、これによればロットを代表する石炭試料を一定紐採
取し、３５°Ｃ以下で予備乾燥したのち粉砕・縮分し３
　ｍｍ以下または９．５ｍ＋＋＋以下の粉砕試料を乾燥
機内で１０７°Ｃで恒量になるまで保持し、乾燥による
総滅景から全水分を求めることとなっている。

水分の測定法としては、上記ＪＩＳ法のほか赤外線吸収
を利用した赤外線水分計や含水率と誘電率の相関を利用
した静電容量式水分計、水分によるマイクロ波の吸収を
利用したマイクロ波水分計、中性子の水素原子による減
速散乱を利用した中性子水分計等があり、石炭のほか、
ＢＡＲ１祇類、木材等の乾燥度の測定等、オンライン分
析法として広く使用されている。

このほかマイクロ波を照射することにより品物を乾燥さ
せ、減量より水分を求めるマイクロ波加熱乾燥水分計が
が市販されている。

〔発明が解決しようとする課題］ 上記従来のＪＩＳ法による水分測定では分析精度はとも
かく、全水分の測定には通常半日を要し、ボイラ運転管
理上望ましいとされている０、５〜１時間にはほど遠く
時間がか＼り過ぎた。一方、従来のオンライン分析法は
ほぼリアルタイムで測定結果が得られる利点があるが、
赤外線水分計は表面水分しか測定できず、静電容量式水
分計及びマイクロ波水分計は嵩密度が測定値に及ぼす影
響が大きく、また中性子水分計は水分以外に石炭中の水
素原子による吸収があるなど、いずれも測定誤差が大き
く実用的でない。また、市販のマイクロ波加熱乾燥水分
計は、マイクロ波源と換気ファン、水ダミー循環部、自
動秤量部、ターンテーブル及び装置の制御、演算部で構
成されており、試料を１〜３分で乾燥させ、自動的に演
算して水分値が得られるものであるが、次のような問題
点があった。

（１）測定対象が牛乳、バター、チーズなどの食品類や
、粉状、顆粒状の薬品等比較的水分の分布が均一である
ため、試料量が１〜ｌＯｇと少ないものにしか適用出来
ず、本発明が目的とする大量試料（たとえば１ｋｇ以上
であっても適用可）の水分測定には適用できない。

（２）試料の加熱にはマイクロ波吸収による加熱のみに
依存しており、試料の粒度範囲が数１０ｔＭ〜数１０薗
と幅が広く、しかも形状寸法の異なる石炭類の試料では
均一加熱が難しく、水分測定の中途で局部的に過熱され
、石炭等の分解を生し正確な水分値が得られない。

（３）従って乾燥時間は予め設定したタイマによってコ
ントロールする方式となっており、試料によって事前に
乾燥時間を把握しておく必要がある。

本発明は上記問題点を解決する手段として、石炭等の加
熱源にマイクロ波照射と熱風送風を併用し、マイクロ波
の負荷を低減することにより石炭の分解温度以下で乾燥
させ、迅速かつ精度よく水分測定ができる装置を提案す
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題を解決するため次の手段を講する。

すなわち、試料を入れる試料容器と、同試料容器を載せ
回転するターンテーブルを有する秤量器と、同秤量器か
ら信号を受けるＡ／Ｄ変喚器と、同Ａ／Ｄ変換器の信号
を受け試料の水分を算出する演ｌγ器と、同演算器の信
号を受ける表示器と、上記試ネ４を加熱するマイクロ波
発生、照射装置とを有する水分測定装置において、試料
を低温加熱する熱風発生手段と、試料の水分を除去する
除湿乾燥空気循環手段とを設ける。

〔作　用〕

上記手段により、石炭類等の試料はマイクロウェーブ及
び熱風発生手段の熱風により所定の温度で加熱されると
ともに、試料より発生する水分は除湿乾燥空気循環手段
により除湿される。一方試料は秤量器で常に計量され演
算器で水分が算出され表示器に計測結果が送られる。

以上のようにして試料は分解しないよう加熱されるとと
もに発生する水分が急速に除去され計測される。

このようにして、ボイラ等へ移送中の石炭類等の水分が
サンプリングされ短時間で計測されるのでオンライン処
理が可能となる。

〔実施例〕 本発明の一実施例を第１図ないし第３図により説明する
。

第１図は同実施例の縦断面図、第２図は同じく平面図、
第３図は測定例の乾燥時間と水分関係の説明図である。

第１図および第２図にて、断熱材で覆われたケーシング
２０内に、水平面を持つターンテーブル６があり、同タ
ーンテーブル６は同ケーシング２０を貫通する軸で下部
の秤量器７に結合している。秤量器７の出力は順次Ａ／
Ｄ変換器１４、演算器１５を経てデジタル表示器１６お
よびボイラ運転室の表示・記録器に接続されている。ま
た上記ケーシング２０は一側壁にシャッタ１２を有し、
他の対向する２側壁内側には側壁に沿い複数のヒータ４
ａ、４ｂとその上部隅にファン３ａ、３ｂが設けられ熱
風がダクトにより導かれ一方はターンテーブル６の下部
から上へ向け、他方はターンテーブル６の斜め上からテ
ーブル６上へ向けて吹き出されるようになっている。ま
たターンテーブル６周辺部、第１熱交ｌＡ器８例の熱風
の出口部及び試料中には温度計１３ａ、　１３ｂおよび
１３ｃがそれぞれシーケンスコントローラ（図示省略）
に接続されている。

さらに一方のファン３ｂ側の側壁外に断熱材の壁で被わ
れた第１熱交換器８、および第２熱交換器９が設けられ
、第１熱交換器８は上方に位置し、試料のまわりの熱風
は第１熱交換器８のセル側（又はチューブ内）を通り第
２熱交換器９を経た冷風がチューブ内（又はセル側）を
通るいわゆるガスガス熱交換を行う構造となっている。

また第２熱交換器９は第１熱交換器８の下方にあり、予
冷された熱風がセル側を通り外部のチラー１０による循
環冷媒がチューブ内を通る熱交換器から成り、第１熱交
換器８で予冷された熱風をさらに冷却除湿するようにな
っている。また第２熱交喚器９の冷風出口側と第１熱交
換器８のチューブ側（又はセル側）とはダクトによって
連結されファン３ｂのダクトに連通している。

また第２熱交換器９の下部は漏斗状になっており最下端
の穴はケーシング２０を貫通してケーシング２０の外に
あるドレーントラップ１１に接続されている。

さらにケーシング２０の上部にはマグネトロン１が設け
られ、放射口がケーシング２０を貫通してターンテーブ
ル６上へ向けられている。また同放射口付近にはスター
５２が設けられている。なお秤量器７は石炭試料を最大
的５ｋｇとした場合、精度１ｇ程度とする。またケーシ
ング２０内を１４０〜１５０°Ｃに保持するためヒータ
４ａ、４ｂ及びマグネトロン１はそれぞれ１〜３に−と
する。

以上の構成において、例えば石炭の試料約１　ｋｇを試
料容器５に採取し、シャッタ１２を開けてターンテーブ
ル６上に置きシャッタ１２を閉める。秤量器７で秤量を
開始し、次いでターンテーブル６を毎分５〜６回の速度
で回転させる。ヒータ４ａ、　４ｂと、ファン３ａ、３
ｂ　、熱交換器８、ラジェータ９およびチラー１０を稼
動状態とし、次にマグネトロンｌに入力しマイクロ波を
均一に試料に放射するためのスター５２を回転させなが
らマイクロ波の照射を開始する。一方、温度計１３ａ、
　１３ｂ、　１３ｃで温度を測定し、ケーシング内の温
度が１４０〜１５０″Ｃになるよう調節する。さらに試
料の温度が約２００°Ｃ以上にならないようマグネトロ
ン１の出力をｉｐ１節する。この間の動作は全て図示し
ないシーケンスコントローラで制御され、試料の乾燥に
伴う重量変化の信号はＡ／Ｄ変換器１４を通して演算器
１５に送り、刻々変化する水分値をディジタル表示器１
６で表示すると共に結果をボイラ運転室の表示・記録器
１７に伝送する。

上記のように試料はマイクロ波で分解温度２００°Ｃ以
上にならないように加熱するとともに、ヒータ４ａ、　
４ｂ及びファン３ａ、３ｂによる熱風で加熱する。

一方、試料のまわりの熱風は第１熱交換器８に導かれて
第１熱交換器８のセル側（又はチューブ内）を通り、第
２熱交換器９を経て第１熱交換器８のチューブ内（又は
セル側）を通ってファン３ｂヒータ４ｂを経て再び試料
のまわりに至る。このように試料のまわりの熱風は連続
的に循環除湿されるため試料の乾燥を早める。

第３図は測定結果の一例を示したもので、測定開始と共
に第１次の減量が始まり約１５分で一定減量島なり、ま
たしばらくしてさらに第２次のｉｌｌを示した。一定ｉ
ｌｌまでは水分の蒸発によるものでこの時点での水分値
はＪＩＳ法による値とよく一致した。なお第２次のｘｉ
は石炭の分解によるものであるが、乾燥による減量とは
識別が容易であ次に試料の第１次の減量が終了し、重量
が一定となった時点でマイクロ波の照射、熱風循環、除
湿手段及びターンテーブルを停止し、シャッタを開けて
試料を取り出す。これら一連の動作はシーケンスコント
ローラで自動制御Ｉ　Ｌ、水分値は試料重量と減量から
演算器で自動的に計算し、デジタル表示すると水分値は
信号によってボイラ運転室に伝送する。この間の測定時
間は約１５分でオンライン分析に必要とされる３０分以
内を十分に満足するものである。

このようにして、本実施例の装置によれば石炭の分解の
影響をうけずに精度よくかつ迅速に水分の４（す定が可
能であることが実証された。

〔発明の効果］ 以上説明したように本発明のマイクロ波に熱風を併用す
る手段によれば、例えば石炭中の全水分をＪＩＳ法並み
の精度でしかも１５〜２０分で測定可能とし、移送中の
石炭採取から水分の測定までの一蓮の操作を自動化する
ことで水分をオンラインで分析し、刻々変化する水分値
をボイラ運転室等に伝送することができる。したがって
例えば給炭量及び混炭化率の調整等きめ細かい運転管理
を従来と比べて飛躍的に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は同じく正
面図、第３図は、同実施例による石炭中の水分の測定結
果の乾燥時間−水分曲線何回である。 図中 １：マグネトロン、　　　２ニスクーラ。 ３ａ、３ｂ：ファン、　　　　　　４ａ、４ｂ：ヒータ
。 ５：試料容器、　　　　　６；ターンテーブル。 ７：秤量器、　　　　　８；第１熱交換器。 ９、第２熱交換器、１０：チラー。 １１ニドレーントランプ、１２：シャ・ン夕５１３ａ、
　１３ｂ、　１３ｃ：ｉ’品度計重　　１４：’Ａ／Ｄ
変換器。 １５；演算部、１６：デジタル表示。 １７・ボイラ運転室の表示・記録器。 ２０；ケーシング 代理人　弁理士　坂　間　　　暁　　外２名第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 試料を入れる試料容器と、同試料容器を載せ回転するタ
   ーンテーブルを有する秤量器と同秤量器から信号を受け
   るＡ／Ｄ変換器と、同Ａ／Ｄ変換器の信号を受け試料の
   水分を算出する演算器と、同演算器の信号を受ける表示
   器と、上記試料を加熱するマイクロ波発生、照射装置と
   を有する水分測定装置において、試料を低温加熱する熱
   風発生手段と、試料の水分を除去する除湿乾燥空気循環
   手段とを備えてなることを特徴とする水分測定装置。