コークス乾式消火設備のコークスレベル制御方法および制御装置
【課題】コークス乾式消火設備においてチャンバー内に投入されるコークスレベルをチャンバー内の適正コークスレベルとなるように制御でき、しかもその制御の過程でコークスレベルの演算誤差を小さくするための較正を行うことができるコークス乾式消火設備のコークスレベル制御方法および制御装置を提供すること。
【解決手段】チャンバー１内への投入コークス量とチャンバー１外へのコークス切出し量から演算される演算コークスレベルが、チャンバー１内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器８の設置レベル近傍となるように、チャンバー１外へのコークス切出し量を制御する。また、レベル検出器８によって、チャンバー１内のコークスレベルが適正コークスレベルになったことが検出されたときに、演算コークスレベルを適正コークスレベルに置き換えて演算コークスレベルを較正する。
【解決手段】チャンバー１内への投入コークス量とチャンバー１外へのコークス切出し量から演算される演算コークスレベルが、チャンバー１内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器８の設置レベル近傍となるように、チャンバー１外へのコークス切出し量を制御する。また、レベル検出器８によって、チャンバー１内のコークスレベルが適正コークスレベルになったことが検出されたときに、演算コークスレベルを適正コークスレベルに置き換えて演算コークスレベルを較正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス乾式消火設備においてチャンバー内に投入されるコークスレベルを制御する制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス乾式消化設備においては、コークス炉より排出される赤熱コークスをチャンバーに投入して、赤熱コークスを冷却する循環ガスと接触させつつ下降させ、下方の切り出し装置から冷却されたコークスを排出する。
【０００３】
このコークス乾式消火設備のチャンバーは、上方がプレチャンバー、その下方が冷却チャンバーとなっており、赤熱コークスはチャンバーの頂部から投入され、プレチャンバーを通過するようになっている。プレチャンバーは、赤熱コークスを受け入れる貯留槽の役割を担い、また、冷却チャンバーに常に安定的に赤熱コークスを供給し、循環ガスとの均一な接触により安定した蒸気の発生を確保するものである。このため、コークス乾式消火設備のチャンバー内のコークスレベルを把握することは適正な操業を行う上で非常に重要であるが、プレチャンバー内は８００〜１０００℃に達する高温環境であり、かつ赤熱コークスが絶えず移動している状態であるため、コークスレベルを常時連続的に検出する接触式のレベル検出器を設置することは困難であり、放射線またはマイクロ波等を利用した非接触式あるいは電極式のレベル検知器が用いられている。
【０００４】
そして、これらのレベル検知器のうちマイクロ波方式に比べ比較的安価なγ線検出器を用いてコークス乾式消化設備のチャンバー内のコークスレベルを制御する方法が特許文献１に開示されている。
【０００５】
この特許文献１の制御方法では、チャンバー内のコークスレベルは演算によって把握され、演算誤差の累積を防止するために設置されるプリセットレベル検知用のγ線検出器と、プレチャンバーの頂部からのコークスのオーバーフローを防止するための上限警報用のγ線検出器の２組の検知装置が用いられている。
【０００６】
しかしながら、この特許文献１の制御方法では、プレチャンバー内のコークスレベルを演算し表示すること、およびコークスレベルが通常レベルを逸脱した場合に警報を発することは行われているものの、プレチャンバー内のコークスレベルそのものを所定のレベルに制御するものではなく、コークスレベルは前述の２組のγ線検出器の設置レベルの範囲で常時変動する形態となる。このため、操業の状況によってコークスレベルがプリセットレベルの上方に長時間に亘って推移した場合には、コークスレベルの演算誤差が大きくなるなどの問題を生じる。したがって、操作者がプリセット動作（較正動作）の実行間隔などに注意を払い、プリセット動作の実行が長時間に亘って行われていない場合には、通常の操業を中断しコークスレベルを下げてプリセット動作を行わせるなどの操業介入を行う必要があった。
【特許文献１】特開２００３−２７７７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、コークス乾式消火設備においてチャンバー内に投入されるコークスレベルをチャンバー内の適正コークスレベルとなるように制御でき、しかもその制御の過程でコークレベルの演算誤差を小さくするための較正を行うことができるコークス乾式消火設備のコークスレベル制御方法および制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のコークスレベル制御方法は、コークス乾式消火設備のチャンバー内のコークスレベルを制御するコークスレベル制御方法であって、チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量から演算される演算コークスレベルが、チャンバー内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のコークスレベル制御装置は、コークス乾式消火設備のチャンバー内のコークスレベルを制御するコークスレベル制御装置であって、チャンバー内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器と、チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量から演算コークスレベルを演算し、この演算コークスレベルが前記レベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御する制御部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
このように、本発明では、演算コークスレベルがチャンバー内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器の設置レベル近傍となるように制御されるので、チャンバー内のコークスレベルが大幅に変動することはなく、コークスレベルを適正範囲内に維持できる。
【００１１】
さらに、レベル検出器が適正コークスレベルの位置に設置されているので、このレベル検出器によって、チャンバー内のコークスレベルが適正コークスレベルになったことが検出されたときに、演算コークスレベルを適正コークスレベルに置き換えて演算コークスレベルを較正することができる。前述のように、本発明では、チャンバー内のコークスレベルは、常に適正コークスレベルとなるように制御され、この制御の過程でチャンバー内のコークスレベルが適正コークスレベルになるので、その都度、演算コークスレベルの較正を行うことができる。すなわち、前述の特許文献１のように、通常の操業を中断しコークスレベルを下げてプリセット動作（較正動作）を行わせるなどの操業介入を行うことなく、通常のコークスレベルの制御の過程で演算コークスレベルの較正を行うことができ、これによってコークスレベルの演算誤差を小さくすることができる。
【００１２】
本発明において、チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量からのコークスレベルの演算、およびこの演算コークスレベルに基づくコークスレベルの制御は、任意に設定される時間間隔ごとに行うことができる。ただし、その制御を単純化しかつ精度を向上させるためには、コークス乾式消火設備へのコークス移送能力によって決まるチャンバー内へのコークス投入の最短投入時間間隔ごとに前述の制御を行うことが好ましい。
【００１３】
すなわち、本発明においては、コークス乾式消火設備へのコークス移送能力によって決まるチャンバー内へのコークス投入の最短投入時間間隔ごとに、チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量を把握して演算コークスレベルを求め、この演算コークスレベルがレベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御するようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コークス乾式消火設備においてチャンバー内に投入されるコークスレベルをチャンバー内の適正コークスレベルとなるように制御できる。さらに、その制御の過程で演算コークスレベルの較正を行うことができ、コークレベルの演算誤差を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明のコークスレベル制御方法を示すプロセスフロー図である。同図において、コークス炉より排出される赤熱コークスはコークス移送用バケット２ａによりコークス乾式消火設備の頂部へ運ばれ、頂部に配置したコークス投入ホッパー２ｂからコークス乾式消火設備のチャンバー１に投入される。投入された赤熱コークスはチャンバー１の下部から吹き込まれる冷却用循環ガスによって冷却され、切り出し装置３により炉外へ排出される。
【００１７】
チャンバー１は、上方のプレチャンバー１ａと下方の冷却チャンバー１ｂとから成り、赤熱コークの冷却は冷却チャンバー１ｂにて行われ、プレチャンバー１ａは上流工程であるコークス炉からの赤熱コークスを貯留する役割を果たす。
【００１８】
ここで、プレチャンバー１ａ内のコークスレベルが上昇しプレチャンバー１ａ頂部の上限レベル６以上となった場合には、高温の赤熱コークスのオーバーフローによる設備トラブルに至るおそれがあり、また、プレチャンバー１ａ内のコークスレベルが低下しプレチャンバー１ａと冷却チャンバー１ｂの境界部近くの下限レベル７以下となった場合には、冷却用循環ガスの吹き抜けにより操業の継続ができなくなることから、プレチャンバー内のコークスレベルの適正化が重要となる。
【００１９】
そこで、プレチャンバー１ａ内の適正コークスレベルについて検討すると、前述のとおり上限レベル６以上、下限レベル７以下のいずれでも操業の継続が困難となる重大なトラブルを招くことから、上限レベル６と下限レベル７の間に適正コークスレベルを設定し、頂部より投入されたコークス量と同量のコークスを、次回のコークスが投入されるまでに、切り出し装置３から切り出すことで、コークスレベルを適正コークスレベルに維持することが有効である。この適正コークスレベルは、通常は、プレチャンバー１ａの容積の１／２に相当する高さ位置に設定するが、上限レベル６と下限レベル７の間であれば、操業形態に応じて適宜設定することができる。
【００２０】
プレチャンバー１ａ内のコークスレベルを制御するにあたっては、チャンバー頂部より投入されるコークスの投入量とチャンバー底部より排出されるコークスの切り出し量の把握が重要となる。チャンバー頂部からのコークス投入は、図１（ａ）に示すとおり、上流のコークス炉からの窯出しスケジュールにしたがって前回の投入からＴ１時間後に重量Ｗ１、さらにＴ２時間後に重量Ｗ２のようにコークス移送用バケット２ａにて間欠的に行われる。本実施例では、このコークス投入量を図１（ｂ）に示すとおり、コークス乾式消化設備へのコークスの移送能力から決まるコークス投入の最短投入時間間隔Ｔｏごとにコークス投入量の演算を行うことで把握する。すなわち、最短投入時間間隔Ｔｏより短い時間間隔でのコークスの投入動作は起こりえないため、最短投入時間間隔Ｔｏごとにコークス投入量の演算を行うようにすれば、各Ｔｏ区間内のコークス投入回数は０回または１回の２通りに単純化される。コークス投入量（重量）は、コークス移送用バケット２ａに設けられているロードセルの信号を用いてチャンバー上部に赤熱コークスの入ったコークス移送用バケット２ａが到着した時点とコークス移送用バケット２ａ内の赤熱コークスをチャンバーに投入した後の空バケットが同位置に戻った時点での計測値の差などから求めることができる。
【００２１】
一方、チャンバー底部から排出されるコークスの切り出し量は切り出し装置３の下流に設けられている排出コンベア１１の秤量器１２による計測値にて把握することができる。
【００２２】
プレチャンバー１ａ内のコークスレベルを前述の適正コークスレベルに維持するための制御は、図１（ｂ）に示す単純化されたコークス投入量と秤量器１２の計測信号から求まるコークス切り出し量を用いて、図１（ｃ）に示すとおり、最短投入時間間隔Ｔｏごとにコークスレベルの現在値を演算にて求め、この現在値と適正コークスレベルとの間の偏差を、最短投入時間間隔Ｔｏの区間でなくすように切り出し装置３の切り出し量を制御することで実施される。コークスレベルが適正コークスレベルを大きく上回る、すなわち正の偏差が著しく大きく、この偏差を最短投入時間間隔Ｔｏ内でなくすことができないような場合には、切り出し指令量は切り出し装置３の最大出力値となるが、切り出し装置３の能力はコークス投入装置の能力を若干、上回るように計画されていることから、最短投入時間間隔Ｔｏの数回の制御の中で適正コークスレベルに収束されることとなる。また逆に、コークスレベルが適正コークスレベルを大きく下回り、負の偏差が著しく大きい場合には、切り出し装置３の切り出し指令量を０とし、コークスレベルが適正コークスレベル以上となった後にコークスの切り出しを再開する。このとき、排出コンベア１１以降の排出装置は運転を継続し、切り出し装置３のみの運転／停止を行えば下流設備へ影響を与える懸念もない。
【００２３】
なお、前述した投入コークス量とコークス切出し量からのコークスレベルの演算、およびこの演算コークスレベルを適正コークスレベルにするためのコークス切出し量を制御は、制御部９によって実施される。
【００２４】
図２は図１に示した本発明のコークスレベル制御方法の応用例を示す。これは、間欠的に投入されるコークスの投入量を図２（ｂ）に示すとおり、設定されたコークス投入時間間隔Ｔａごとに演算を行うことで把握するようにしたものである。コークス投入時間間隔Ｔａは、あくまで操業状態から決定される平均的な投入時間であることから、コークス投入時間間隔Ｔａより短い時間間隔でのコークス投入とコークス投入時間間隔Ｔａより長い時間間隔での投入動作があり、このため、コークス投入時間間隔Ｔａごとにコークス投入量の演算を行うようにすれば、各コークス投入時間間隔Ｔａ内の投入回数は０〜３回の３通りを考慮しておけば良いこととなる。ここで、コークス投入時間間隔Ｔａ内の投入回数が０回の場合と３回の場合ではコークス投入量の偏差が大きくなるため、コークス投入量の算出にあたっては、図２（ｂ）に示すように、２回のコークス投入時間間隔Ｔａ区間の平均値にて扱うなどの平均値処理を講じても良い。
【００２５】
プレチャンバー１ａ内のコークスレベルを適正コークスレベルに維持するための制御は、図１と同様の要領で実施される。すなわち、図２（ｂ）に示す単純化されたコークス投入量と秤量器１２から求まるコークス切り出し量を用いて、図２（ｃ）に示すとおり、コークス投入時間間隔Ｔａごとにコークスレベルの現在値を演算にて求め、この現在値と適正コークスレベルとの間の偏差をコークス投入時間間隔Ｔａの区間でなくすように切り出し装置３の切り出し量を制御する。コークスレベルが適正コークスレベルを大きく上回る、すなわち正の偏差が著しく大きく、この偏差をコークス投入時間間隔Ｔａ内でなくすことができないような場合には、切り出し指令量は切り出し装置３の最大出力値となるが、切り出し装置３の能力はコークス投入装置の能力を若干、上回るように計画されていることから、コークス投入時間間隔Ｔａの数回の制御の中で適正コークスレベルに収束されることとなる。また逆に、コークスレベルが適正コークスレベルを大きく下回り、負の偏差が著しく大きい場合には、切り出し装置の切り出し指令量を０とし、コークスレベルが適正コークスレベル以上となった後にコークスの切り出しを再開することで、コークスレベルを適正コークスレベルに制御することができる。
【００２６】
プレチャンバー１ａ内のコークスレベルは、前述のとおり、コークス移送用バケット２ｂからチャンバー頂部より投入されるコークスの投入量と切り出し装置３から排出されるコークスの切り出し量を用いて演算により求められ、この演算コークスレベルに基づいてコークスレベルが適正コークスレベルとなるように制御される。このため、コークスレベルの演算にあたっては演算誤差、とくに累積誤差をなくすことが重要であり。本発明では、プレチャンバー１ａ内の適正コークスレベルの位置にレベル検出器８を設け、このレベル検出器８によって、プレチャンバー１ａ内のコークスレベルが適正コークスレベルになったことが検出されたときに、演算コークスレベルを適正コークスレベルに置き換えて演算コークスレベルを較正するようにしている。
【００２７】
レベル検出器８は、γ線源８ａと線量検出器８ｂと線量判定器８ｃとを備え、線量判定器８ｃ内には信号出力器８ｄを備えている。このレベル検出器８は、γ線源８ａから線量検出器８ｂに向かってプレチャンバー１ａ内を貫通するようにγ線を貫通させておき、プレチャンバー１ａ内のコークスがこれを遮ることによって生じる線量検出器８ｂに入射されるγ線の線量の増減を線量判定器８ｃで検知することによって、プレチャンバー１ａ内のコークスレベルが適正コークスレベル（レベル検出器８の設置レベル）にあるか否かを検出する。
【００２８】
例えば、図１に示すように、コークスレベルが適正コークスレベルよりも上方のレベル４から、適正コークスレベル５まで低下すると、線量検出器８ｂに入射するγ線の線量が増加方向に変化するため、この変化を線量検出器８ｂで検知することで、コークスレベルが適正コークスレベル５になったことを検知する。
【００２９】
較正動作は、レベル検出器８によって、コークスレベルが適正コークスレベルになったことを検知した時点で、コークスレベルの演算値、すなわち演算コークスレベルをレベル検出器８の設置レベルである適正コークスレベルに置き換えることで行われる。具体的には、レベル検出器８の線量判定器８ｃによってコークスレベルが適正コークスレベルになったことが検知されると、信号出力器８ｄが作動し、これによって較正開始スイッチ８ｅがＯＮになって較正動作指令が出ることによって較正動作が制御部９で実施される。
【００３０】
従来は、特許文献１のコークスレベル制御方法で説明したように、長期間に亘って較正動作が行われなかった場合には、操作者の判断によって通常の操業を中断しコークスレベルを下げてプリセット動作を行わせるなどの操業介入を行い較正動作を行うのが一般的であった。これに対して、本発明のコークスレベル制御方法によれば、プレチャンバー内のコークスレベルは適正コークスレベルに設置されたレベル検出器の設置レベル近傍に常に制御されるため、コークスレベルの演算値の較正動作が行われる機会を格段に多く持つことが可能となり、従来のように操業を中断しコークスレベルを下げてプリセット動作を行わせるなどの操業介入が不要となる。
【００３１】
図３は、前述の較正動作を定期的あるいは操作者の判断によって随時行えるようにするための制御フロー図である。
【００３２】
図３において、制御部９の制御盤１０には、較正動作間隔設定器１０ａと較正開始スイッチ１０ｂが配置されている。そして、較正動作間隔設定器１０ａによって設定された時間間隔が経過したことがタイムアップ判定回路１０ｃで判定されるか、較正開始スイッチ１０ｂがＯＮにされると、プレチャンバー内のコークスレベルが適正コークスレベルを超えているか否かが判定され、超えていれば較正動作指令が出力され較正動作を開始する。較正動作は、チャンバー頂部のコークス移送用バケット２ａへの投入禁止インターロックの信号出力を行った後、コークスの切り出し量を増加させコークスレベルを適正コークスレベル以下まで下げることで実行される。そして、コークスレベルが適正コークスレベルになった時点で演算コークスレベルを適正コークスレベルに置き換える。なお、較正動作中には、操作盤１０の表示ランプ１０ｄが点灯するようにしている。
【００３３】
この較正動作は、レベル検出器８によりコークスレベルが適正コークスレベル以下まで低下したことが検知され、その後ｔ１時間が経過した時点で終了し、コークス移送用バケット２ａの投入禁止インターロックを解除すると共に表示ランプ１０ｄの点灯を解除する。なお、較正動作を開始しようとしたときに、プレチャンバー内のコークスレベルが適正コークスレベル以下であった場合には、既に較正動作が実行中あるいは実行済みであることから、前述の較正動作は実行不要であることは言うまでもない。
【００３４】
このように、較正動作を定期的あるいは操作者の判断によって随時行えるようにすることで、コークスレベルの演算誤差を常に所定値以下に抑えることが可能となり、コークスレベルの制御精度をさらに向上させ、より安定なコークスレベル制御を実現することができる。
【００３５】
また、較正動作間隔設定器１０ａの設定を通常あってしかるべき較正動作間隔のチェック用として許容最大間隔に設定するようにすれば、この設定間隔内に較正動作指令が１度も出力されなかった場合に、切り出し装置の異常警報を出力するようにし、コークスの投入禁止処理や設備の点検を操作者に知らしめるなどの処理を実現することも容易に可能である。
【００３６】
以上、本発明のコークスレベル制御方法によれば、プレチャンバー内のコークスレベルをレベル検出器が設置される適正コークスレベルを中心に１回のコークスの投入量１杯分程度の範囲に安定的にコークスレベルを制御することが可能である。このためコークスのオーバーフローを防止するための上限警報レベルは適正コークスレベルの上方１．５〜２杯分の高さ位置に、循環ガスの吹き抜け防止のための下限警報レベルは適正コークスレベルの下方０．５〜１杯分の高さ位置に設定しておけば良い。また、コークスレベルが常に適正コークスレベル近傍に維持されることから、上限警報レベルにまでコークスレベルが上昇する可能性がなくなり、上限警報に関しては従来別個に設置していた上限検出用のレベル検出器を無くすることができるとともに、下限警報に関しても循環ガスの吹き抜けを生じさせる懸念のある下限の充分手前で警報動作を実施させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のコークスレベル制御方法を示すプロセスフロー図である。
【図２】図１に示した本発明のコークスレベル制御方法の応用例を示すプロセスフロー図である。
【図３】演算コークスレベルの較正動作を定期的あるいは随時行えるようにするための制御フロー図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ チャンバー
１ａ プレチャンバー
１ｂ 冷却チャンバー
２ａ コークス移送用バケット
２ｂ コークス投入ホッパー
３ 切り出し装置
４ 適正コークスレベルよりも上方のレベル
５ 適正コークスレベル
６ 上限レベル
７ 下限レベル
８ レベル検出器
８ａ γ線源
８ｂ 線量検出器
８ｃ 線量判定器
８ｄ 信号出力器
９ 制御部
１０ 操作盤
１１ 排出コンベア
１２ 秤量器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス乾式消火設備においてチャンバー内に投入されるコークスレベルを制御する制御方法および制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス乾式消化設備においては、コークス炉より排出される赤熱コークスをチャンバーに投入して、赤熱コークスを冷却する循環ガスと接触させつつ下降させ、下方の切り出し装置から冷却されたコークスを排出する。
【０００３】
このコークス乾式消火設備のチャンバーは、上方がプレチャンバー、その下方が冷却チャンバーとなっており、赤熱コークスはチャンバーの頂部から投入され、プレチャンバーを通過するようになっている。プレチャンバーは、赤熱コークスを受け入れる貯留槽の役割を担い、また、冷却チャンバーに常に安定的に赤熱コークスを供給し、循環ガスとの均一な接触により安定した蒸気の発生を確保するものである。このため、コークス乾式消火設備のチャンバー内のコークスレベルを把握することは適正な操業を行う上で非常に重要であるが、プレチャンバー内は８００〜１０００℃に達する高温環境であり、かつ赤熱コークスが絶えず移動している状態であるため、コークスレベルを常時連続的に検出する接触式のレベル検出器を設置することは困難であり、放射線またはマイクロ波等を利用した非接触式あるいは電極式のレベル検知器が用いられている。
【０００４】
そして、これらのレベル検知器のうちマイクロ波方式に比べ比較的安価なγ線検出器を用いてコークス乾式消化設備のチャンバー内のコークスレベルを制御する方法が特許文献１に開示されている。
【０００５】
この特許文献１の制御方法では、チャンバー内のコークスレベルは演算によって把握され、演算誤差の累積を防止するために設置されるプリセットレベル検知用のγ線検出器と、プレチャンバーの頂部からのコークスのオーバーフローを防止するための上限警報用のγ線検出器の２組の検知装置が用いられている。
【０００６】
しかしながら、この特許文献１の制御方法では、プレチャンバー内のコークスレベルを演算し表示すること、およびコークスレベルが通常レベルを逸脱した場合に警報を発することは行われているものの、プレチャンバー内のコークスレベルそのものを所定のレベルに制御するものではなく、コークスレベルは前述の２組のγ線検出器の設置レベルの範囲で常時変動する形態となる。このため、操業の状況によってコークスレベルがプリセットレベルの上方に長時間に亘って推移した場合には、コークスレベルの演算誤差が大きくなるなどの問題を生じる。したがって、操作者がプリセット動作（較正動作）の実行間隔などに注意を払い、プリセット動作の実行が長時間に亘って行われていない場合には、通常の操業を中断しコークスレベルを下げてプリセット動作を行わせるなどの操業介入を行う必要があった。
【特許文献１】特開２００３−２７７７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、コークス乾式消火設備においてチャンバー内に投入されるコークスレベルをチャンバー内の適正コークスレベルとなるように制御でき、しかもその制御の過程でコークレベルの演算誤差を小さくするための較正を行うことができるコークス乾式消火設備のコークスレベル制御方法および制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のコークスレベル制御方法は、コークス乾式消火設備のチャンバー内のコークスレベルを制御するコークスレベル制御方法であって、チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量から演算される演算コークスレベルが、チャンバー内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明のコークスレベル制御装置は、コークス乾式消火設備のチャンバー内のコークスレベルを制御するコークスレベル制御装置であって、チャンバー内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器と、チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量から演算コークスレベルを演算し、この演算コークスレベルが前記レベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御する制御部とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
このように、本発明では、演算コークスレベルがチャンバー内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器の設置レベル近傍となるように制御されるので、チャンバー内のコークスレベルが大幅に変動することはなく、コークスレベルを適正範囲内に維持できる。
【００１１】
さらに、レベル検出器が適正コークスレベルの位置に設置されているので、このレベル検出器によって、チャンバー内のコークスレベルが適正コークスレベルになったことが検出されたときに、演算コークスレベルを適正コークスレベルに置き換えて演算コークスレベルを較正することができる。前述のように、本発明では、チャンバー内のコークスレベルは、常に適正コークスレベルとなるように制御され、この制御の過程でチャンバー内のコークスレベルが適正コークスレベルになるので、その都度、演算コークスレベルの較正を行うことができる。すなわち、前述の特許文献１のように、通常の操業を中断しコークスレベルを下げてプリセット動作（較正動作）を行わせるなどの操業介入を行うことなく、通常のコークスレベルの制御の過程で演算コークスレベルの較正を行うことができ、これによってコークスレベルの演算誤差を小さくすることができる。
【００１２】
本発明において、チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量からのコークスレベルの演算、およびこの演算コークスレベルに基づくコークスレベルの制御は、任意に設定される時間間隔ごとに行うことができる。ただし、その制御を単純化しかつ精度を向上させるためには、コークス乾式消火設備へのコークス移送能力によって決まるチャンバー内へのコークス投入の最短投入時間間隔ごとに前述の制御を行うことが好ましい。
【００１３】
すなわち、本発明においては、コークス乾式消火設備へのコークス移送能力によって決まるチャンバー内へのコークス投入の最短投入時間間隔ごとに、チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量を把握して演算コークスレベルを求め、この演算コークスレベルがレベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御するようにすることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、コークス乾式消火設備においてチャンバー内に投入されるコークスレベルをチャンバー内の適正コークスレベルとなるように制御できる。さらに、その制御の過程で演算コークスレベルの較正を行うことができ、コークレベルの演算誤差を小さくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明のコークスレベル制御方法を示すプロセスフロー図である。同図において、コークス炉より排出される赤熱コークスはコークス移送用バケット２ａによりコークス乾式消火設備の頂部へ運ばれ、頂部に配置したコークス投入ホッパー２ｂからコークス乾式消火設備のチャンバー１に投入される。投入された赤熱コークスはチャンバー１の下部から吹き込まれる冷却用循環ガスによって冷却され、切り出し装置３により炉外へ排出される。
【００１７】
チャンバー１は、上方のプレチャンバー１ａと下方の冷却チャンバー１ｂとから成り、赤熱コークの冷却は冷却チャンバー１ｂにて行われ、プレチャンバー１ａは上流工程であるコークス炉からの赤熱コークスを貯留する役割を果たす。
【００１８】
ここで、プレチャンバー１ａ内のコークスレベルが上昇しプレチャンバー１ａ頂部の上限レベル６以上となった場合には、高温の赤熱コークスのオーバーフローによる設備トラブルに至るおそれがあり、また、プレチャンバー１ａ内のコークスレベルが低下しプレチャンバー１ａと冷却チャンバー１ｂの境界部近くの下限レベル７以下となった場合には、冷却用循環ガスの吹き抜けにより操業の継続ができなくなることから、プレチャンバー内のコークスレベルの適正化が重要となる。
【００１９】
そこで、プレチャンバー１ａ内の適正コークスレベルについて検討すると、前述のとおり上限レベル６以上、下限レベル７以下のいずれでも操業の継続が困難となる重大なトラブルを招くことから、上限レベル６と下限レベル７の間に適正コークスレベルを設定し、頂部より投入されたコークス量と同量のコークスを、次回のコークスが投入されるまでに、切り出し装置３から切り出すことで、コークスレベルを適正コークスレベルに維持することが有効である。この適正コークスレベルは、通常は、プレチャンバー１ａの容積の１／２に相当する高さ位置に設定するが、上限レベル６と下限レベル７の間であれば、操業形態に応じて適宜設定することができる。
【００２０】
プレチャンバー１ａ内のコークスレベルを制御するにあたっては、チャンバー頂部より投入されるコークスの投入量とチャンバー底部より排出されるコークスの切り出し量の把握が重要となる。チャンバー頂部からのコークス投入は、図１（ａ）に示すとおり、上流のコークス炉からの窯出しスケジュールにしたがって前回の投入からＴ１時間後に重量Ｗ１、さらにＴ２時間後に重量Ｗ２のようにコークス移送用バケット２ａにて間欠的に行われる。本実施例では、このコークス投入量を図１（ｂ）に示すとおり、コークス乾式消化設備へのコークスの移送能力から決まるコークス投入の最短投入時間間隔Ｔｏごとにコークス投入量の演算を行うことで把握する。すなわち、最短投入時間間隔Ｔｏより短い時間間隔でのコークスの投入動作は起こりえないため、最短投入時間間隔Ｔｏごとにコークス投入量の演算を行うようにすれば、各Ｔｏ区間内のコークス投入回数は０回または１回の２通りに単純化される。コークス投入量（重量）は、コークス移送用バケット２ａに設けられているロードセルの信号を用いてチャンバー上部に赤熱コークスの入ったコークス移送用バケット２ａが到着した時点とコークス移送用バケット２ａ内の赤熱コークスをチャンバーに投入した後の空バケットが同位置に戻った時点での計測値の差などから求めることができる。
【００２１】
一方、チャンバー底部から排出されるコークスの切り出し量は切り出し装置３の下流に設けられている排出コンベア１１の秤量器１２による計測値にて把握することができる。
【００２２】
プレチャンバー１ａ内のコークスレベルを前述の適正コークスレベルに維持するための制御は、図１（ｂ）に示す単純化されたコークス投入量と秤量器１２の計測信号から求まるコークス切り出し量を用いて、図１（ｃ）に示すとおり、最短投入時間間隔Ｔｏごとにコークスレベルの現在値を演算にて求め、この現在値と適正コークスレベルとの間の偏差を、最短投入時間間隔Ｔｏの区間でなくすように切り出し装置３の切り出し量を制御することで実施される。コークスレベルが適正コークスレベルを大きく上回る、すなわち正の偏差が著しく大きく、この偏差を最短投入時間間隔Ｔｏ内でなくすことができないような場合には、切り出し指令量は切り出し装置３の最大出力値となるが、切り出し装置３の能力はコークス投入装置の能力を若干、上回るように計画されていることから、最短投入時間間隔Ｔｏの数回の制御の中で適正コークスレベルに収束されることとなる。また逆に、コークスレベルが適正コークスレベルを大きく下回り、負の偏差が著しく大きい場合には、切り出し装置３の切り出し指令量を０とし、コークスレベルが適正コークスレベル以上となった後にコークスの切り出しを再開する。このとき、排出コンベア１１以降の排出装置は運転を継続し、切り出し装置３のみの運転／停止を行えば下流設備へ影響を与える懸念もない。
【００２３】
なお、前述した投入コークス量とコークス切出し量からのコークスレベルの演算、およびこの演算コークスレベルを適正コークスレベルにするためのコークス切出し量を制御は、制御部９によって実施される。
【００２４】
図２は図１に示した本発明のコークスレベル制御方法の応用例を示す。これは、間欠的に投入されるコークスの投入量を図２（ｂ）に示すとおり、設定されたコークス投入時間間隔Ｔａごとに演算を行うことで把握するようにしたものである。コークス投入時間間隔Ｔａは、あくまで操業状態から決定される平均的な投入時間であることから、コークス投入時間間隔Ｔａより短い時間間隔でのコークス投入とコークス投入時間間隔Ｔａより長い時間間隔での投入動作があり、このため、コークス投入時間間隔Ｔａごとにコークス投入量の演算を行うようにすれば、各コークス投入時間間隔Ｔａ内の投入回数は０〜３回の３通りを考慮しておけば良いこととなる。ここで、コークス投入時間間隔Ｔａ内の投入回数が０回の場合と３回の場合ではコークス投入量の偏差が大きくなるため、コークス投入量の算出にあたっては、図２（ｂ）に示すように、２回のコークス投入時間間隔Ｔａ区間の平均値にて扱うなどの平均値処理を講じても良い。
【００２５】
プレチャンバー１ａ内のコークスレベルを適正コークスレベルに維持するための制御は、図１と同様の要領で実施される。すなわち、図２（ｂ）に示す単純化されたコークス投入量と秤量器１２から求まるコークス切り出し量を用いて、図２（ｃ）に示すとおり、コークス投入時間間隔Ｔａごとにコークスレベルの現在値を演算にて求め、この現在値と適正コークスレベルとの間の偏差をコークス投入時間間隔Ｔａの区間でなくすように切り出し装置３の切り出し量を制御する。コークスレベルが適正コークスレベルを大きく上回る、すなわち正の偏差が著しく大きく、この偏差をコークス投入時間間隔Ｔａ内でなくすことができないような場合には、切り出し指令量は切り出し装置３の最大出力値となるが、切り出し装置３の能力はコークス投入装置の能力を若干、上回るように計画されていることから、コークス投入時間間隔Ｔａの数回の制御の中で適正コークスレベルに収束されることとなる。また逆に、コークスレベルが適正コークスレベルを大きく下回り、負の偏差が著しく大きい場合には、切り出し装置の切り出し指令量を０とし、コークスレベルが適正コークスレベル以上となった後にコークスの切り出しを再開することで、コークスレベルを適正コークスレベルに制御することができる。
【００２６】
プレチャンバー１ａ内のコークスレベルは、前述のとおり、コークス移送用バケット２ｂからチャンバー頂部より投入されるコークスの投入量と切り出し装置３から排出されるコークスの切り出し量を用いて演算により求められ、この演算コークスレベルに基づいてコークスレベルが適正コークスレベルとなるように制御される。このため、コークスレベルの演算にあたっては演算誤差、とくに累積誤差をなくすことが重要であり。本発明では、プレチャンバー１ａ内の適正コークスレベルの位置にレベル検出器８を設け、このレベル検出器８によって、プレチャンバー１ａ内のコークスレベルが適正コークスレベルになったことが検出されたときに、演算コークスレベルを適正コークスレベルに置き換えて演算コークスレベルを較正するようにしている。
【００２７】
レベル検出器８は、γ線源８ａと線量検出器８ｂと線量判定器８ｃとを備え、線量判定器８ｃ内には信号出力器８ｄを備えている。このレベル検出器８は、γ線源８ａから線量検出器８ｂに向かってプレチャンバー１ａ内を貫通するようにγ線を貫通させておき、プレチャンバー１ａ内のコークスがこれを遮ることによって生じる線量検出器８ｂに入射されるγ線の線量の増減を線量判定器８ｃで検知することによって、プレチャンバー１ａ内のコークスレベルが適正コークスレベル（レベル検出器８の設置レベル）にあるか否かを検出する。
【００２８】
例えば、図１に示すように、コークスレベルが適正コークスレベルよりも上方のレベル４から、適正コークスレベル５まで低下すると、線量検出器８ｂに入射するγ線の線量が増加方向に変化するため、この変化を線量検出器８ｂで検知することで、コークスレベルが適正コークスレベル５になったことを検知する。
【００２９】
較正動作は、レベル検出器８によって、コークスレベルが適正コークスレベルになったことを検知した時点で、コークスレベルの演算値、すなわち演算コークスレベルをレベル検出器８の設置レベルである適正コークスレベルに置き換えることで行われる。具体的には、レベル検出器８の線量判定器８ｃによってコークスレベルが適正コークスレベルになったことが検知されると、信号出力器８ｄが作動し、これによって較正開始スイッチ８ｅがＯＮになって較正動作指令が出ることによって較正動作が制御部９で実施される。
【００３０】
従来は、特許文献１のコークスレベル制御方法で説明したように、長期間に亘って較正動作が行われなかった場合には、操作者の判断によって通常の操業を中断しコークスレベルを下げてプリセット動作を行わせるなどの操業介入を行い較正動作を行うのが一般的であった。これに対して、本発明のコークスレベル制御方法によれば、プレチャンバー内のコークスレベルは適正コークスレベルに設置されたレベル検出器の設置レベル近傍に常に制御されるため、コークスレベルの演算値の較正動作が行われる機会を格段に多く持つことが可能となり、従来のように操業を中断しコークスレベルを下げてプリセット動作を行わせるなどの操業介入が不要となる。
【００３１】
図３は、前述の較正動作を定期的あるいは操作者の判断によって随時行えるようにするための制御フロー図である。
【００３２】
図３において、制御部９の制御盤１０には、較正動作間隔設定器１０ａと較正開始スイッチ１０ｂが配置されている。そして、較正動作間隔設定器１０ａによって設定された時間間隔が経過したことがタイムアップ判定回路１０ｃで判定されるか、較正開始スイッチ１０ｂがＯＮにされると、プレチャンバー内のコークスレベルが適正コークスレベルを超えているか否かが判定され、超えていれば較正動作指令が出力され較正動作を開始する。較正動作は、チャンバー頂部のコークス移送用バケット２ａへの投入禁止インターロックの信号出力を行った後、コークスの切り出し量を増加させコークスレベルを適正コークスレベル以下まで下げることで実行される。そして、コークスレベルが適正コークスレベルになった時点で演算コークスレベルを適正コークスレベルに置き換える。なお、較正動作中には、操作盤１０の表示ランプ１０ｄが点灯するようにしている。
【００３３】
この較正動作は、レベル検出器８によりコークスレベルが適正コークスレベル以下まで低下したことが検知され、その後ｔ１時間が経過した時点で終了し、コークス移送用バケット２ａの投入禁止インターロックを解除すると共に表示ランプ１０ｄの点灯を解除する。なお、較正動作を開始しようとしたときに、プレチャンバー内のコークスレベルが適正コークスレベル以下であった場合には、既に較正動作が実行中あるいは実行済みであることから、前述の較正動作は実行不要であることは言うまでもない。
【００３４】
このように、較正動作を定期的あるいは操作者の判断によって随時行えるようにすることで、コークスレベルの演算誤差を常に所定値以下に抑えることが可能となり、コークスレベルの制御精度をさらに向上させ、より安定なコークスレベル制御を実現することができる。
【００３５】
また、較正動作間隔設定器１０ａの設定を通常あってしかるべき較正動作間隔のチェック用として許容最大間隔に設定するようにすれば、この設定間隔内に較正動作指令が１度も出力されなかった場合に、切り出し装置の異常警報を出力するようにし、コークスの投入禁止処理や設備の点検を操作者に知らしめるなどの処理を実現することも容易に可能である。
【００３６】
以上、本発明のコークスレベル制御方法によれば、プレチャンバー内のコークスレベルをレベル検出器が設置される適正コークスレベルを中心に１回のコークスの投入量１杯分程度の範囲に安定的にコークスレベルを制御することが可能である。このためコークスのオーバーフローを防止するための上限警報レベルは適正コークスレベルの上方１．５〜２杯分の高さ位置に、循環ガスの吹き抜け防止のための下限警報レベルは適正コークスレベルの下方０．５〜１杯分の高さ位置に設定しておけば良い。また、コークスレベルが常に適正コークスレベル近傍に維持されることから、上限警報レベルにまでコークスレベルが上昇する可能性がなくなり、上限警報に関しては従来別個に設置していた上限検出用のレベル検出器を無くすることができるとともに、下限警報に関しても循環ガスの吹き抜けを生じさせる懸念のある下限の充分手前で警報動作を実施させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のコークスレベル制御方法を示すプロセスフロー図である。
【図２】図１に示した本発明のコークスレベル制御方法の応用例を示すプロセスフロー図である。
【図３】演算コークスレベルの較正動作を定期的あるいは随時行えるようにするための制御フロー図である。
【符号の説明】
【００３８】
１ チャンバー
１ａ プレチャンバー
１ｂ 冷却チャンバー
２ａ コークス移送用バケット
２ｂ コークス投入ホッパー
３ 切り出し装置
４ 適正コークスレベルよりも上方のレベル
５ 適正コークスレベル
６ 上限レベル
７ 下限レベル
８ レベル検出器
８ａ γ線源
８ｂ 線量検出器
８ｃ 線量判定器
８ｄ 信号出力器
９ 制御部
１０ 操作盤
１１ 排出コンベア
１２ 秤量器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス乾式消火設備のチャンバー内のコークスレベルを制御するコークスレベル制御方法であって、
チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量から演算される演算コークスレベルが、チャンバー内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御するコークス乾式消火設備のコークスレベル制御方法。
【請求項２】
コークス乾式消火設備へのコークス移送能力によって決まるチャンバー内へのコークス投入の最短投入時間間隔ごとに、チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量を把握して演算コークスレベルを求め、この演算コークスレベルが前記レベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御する請求項１に記載のコークス乾式消火設備のコークスレベル制御方法。
【請求項３】
前記レベル検出器によって、チャンバー内のコークスレベルが前記適正コークスレベルになったことが検出されたときに、前記演算コークスレベルを前記適正コークスレベルに置き換えて前記演算コークスレベルを較正する請求項１または請求項２に記載のコークス乾式消火設備のコークスレベル制御方法。
【請求項４】
コークス乾式消火設備のチャンバー内のコークスレベルを制御するコークスレベル制御装置であって、
チャンバー内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器と、
チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量から演算コークスレベルを演算し、この演算コークスレベルが前記レベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御する制御部とを備えたコークスレベル制御装置。
【請求項５】
前記レベル検出器によって、チャンバー内のコークスレベルが前記適正コークスレベルになったことが検出されたときに、前記制御部が前記演算コークスレベルを前記適正コークスレベルに置き換えて前記演算コークスレベルを較正する請求項４に記載のコークスレベル制御装置。
【請求項１】
コークス乾式消火設備のチャンバー内のコークスレベルを制御するコークスレベル制御方法であって、
チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量から演算される演算コークスレベルが、チャンバー内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御するコークス乾式消火設備のコークスレベル制御方法。
【請求項２】
コークス乾式消火設備へのコークス移送能力によって決まるチャンバー内へのコークス投入の最短投入時間間隔ごとに、チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量を把握して演算コークスレベルを求め、この演算コークスレベルが前記レベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御する請求項１に記載のコークス乾式消火設備のコークスレベル制御方法。
【請求項３】
前記レベル検出器によって、チャンバー内のコークスレベルが前記適正コークスレベルになったことが検出されたときに、前記演算コークスレベルを前記適正コークスレベルに置き換えて前記演算コークスレベルを較正する請求項１または請求項２に記載のコークス乾式消火設備のコークスレベル制御方法。
【請求項４】
コークス乾式消火設備のチャンバー内のコークスレベルを制御するコークスレベル制御装置であって、
チャンバー内の適正コークスレベルの位置に設置されたレベル検出器と、
チャンバー内への投入コークス量とチャンバー外へのコークス切出し量から演算コークスレベルを演算し、この演算コークスレベルが前記レベル検出器の設置レベル近傍となるように、チャンバー外へのコークス切出し量を制御する制御部とを備えたコークスレベル制御装置。
【請求項５】
前記レベル検出器によって、チャンバー内のコークスレベルが前記適正コークスレベルになったことが検出されたときに、前記制御部が前記演算コークスレベルを前記適正コークスレベルに置き換えて前記演算コークスレベルを較正する請求項４に記載のコークスレベル制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００８−２３１２０２（Ｐ２００８−２３１２０２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７０９２９（Ｐ２００７−７０９２９）
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（３９００２２８７３）日鐵プラント設計株式会社 (275)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（３０６０２２５１３）新日鉄エンジニアリング株式会社 (897)
【出願人】（３９００２２８７３）日鐵プラント設計株式会社 (275)
【Ｆターム（参考）】
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