コークス炉の燃焼制御方法およびその装置
【課題】燃焼室のみかけの熱容量変化を考慮した燃焼制御を行って、省エネルギー化およびコークスの品質向上を図ることができるコークス炉の燃焼制御方法およびその装置を提供すること。
【解決手段】各炭化室３−１〜３−ｎに装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出し、前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行い、この補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御する制御装置４を備える。
【解決手段】各炭化室３−１〜３−ｎに装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出し、前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行い、この補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御する制御装置４を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の炭化室の両側に燃焼室を隣接して交互に設け、各炭化室に装入される装入炭の諸言をもとに算出される炭化室の熱容量に基づいた燃焼室の熱容量と、燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差とをもとに、該差がゼロとなるように、燃焼室全体に供給すべき燃焼ガス供給量を制御するコークス炉の燃焼制御方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉の操業において目標時刻に火落ちさせることは、過剰な乾留を防止することによる省エネルギー化と、乾留不足の防止によるコークス品質の向上とを図る観点から非常に重要である。この実績火落時間を目標火落時間に合わせる燃焼制御方法としては、コークス炉の実績フリュー（燃焼室）温度、装入炭諸言、目標火落時間、実績火落時間に基づいて目標燃焼室温度を決定し、この目標燃焼室温度となるように供給熱量を制御するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−６５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した特許文献１では、炭化室毎の装入炭諸言から燃焼室温度制御用に燃焼室の熱容量を計算し、この熱容量と、目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差との積をもとに燃焼室への供給熱量を決定している。ここで、特許文献１では、燃焼室の熱容量が乾留過程中であっても一定であるとして燃焼制御を行っている。
【０００５】
しかしながら、図５に示すように炭化室温度は石炭装入直後が最も低く、乾留の進行とともに燃焼室からの伝導熱量により上昇する。すなわち、乾留初期は、炭化室温度が低いため、燃焼室のみかけの熱容量は大きく、乾留の進行とともに、炭化室温度が上昇するため、燃焼室のみかけの熱容量は小さくなる。
【０００６】
ここで、特許文献１に記載された燃焼制御では、両側の炭化室の影響を受けることによる、燃焼室のみかけの熱容量変化を考慮していなかったため、図３の曲線Ｌ２のように、乾留経過時間の経過にともなって燃焼室温度が大きく変化し、過剰な乾留を防止することによる省エネルギー化と、乾留不足の防止によるコークス品質の向上とを確実に達成することができなかった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃焼室のみかけの熱容量変化を考慮した燃焼制御を行って、省エネルギー化およびコークスの品質向上を図ることができるコークス炉の燃焼制御方法およびその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるコークス炉の燃焼制御方法は、複数の炭化室の両側に燃焼室を隣接して交互に設け、各炭化室に装入される装入炭の諸言をもとに算出される炭化室の熱容量に基づいた燃焼室の熱容量と、燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差とをもとに、該差がゼロとなるように、燃焼室全体に供給すべき燃焼ガス供給量を制御するコークス炉の燃焼制御方法であって、各炭化室に装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出する燃焼室乾留進行率算出ステップと、前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行う燃焼室熱容量補正ステップと、前記熱容量補正ステップで補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかるコークス炉の燃焼制御方法は、上記の発明において、前記制御ステップは、前記熱容量補正ステップで補正された熱容量の平均、および燃焼室の平均目標燃焼室温度と平均実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な平均供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかるコークス炉の燃焼制御装置は、複数の炭化室の両側に燃焼室を隣接して交互に設け、各炭化室に装入される装入炭の諸言をもとに算出される炭化室の熱容量に基づいた燃焼室の熱容量と、燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差とをもとに、該差がゼロとなるように、燃焼室全体に供給すべき燃焼ガス供給量を制御するコークス炉の燃焼制御装置であって、各炭化室に装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出し、前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行い、この補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、各炭化室に装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出し、前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行い、この補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御するようにしているので、実績燃焼室温度の変動が低減されるとともに、コークス炉の消費熱量を低減することができる。また、目標燃焼室温度制御の精度が高くなるため、火落時間制度が向上する。その結果、省エネルギー化およびコークスの品質向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この発明の実施の形態にかかるコークス炉の燃焼制御装置を含むコークス炉の全体概要を示す模式図である。
【図２】図２は、この発明の実施の形態によるコークス炉の燃焼制御方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、この発明の実施の形態によるコークス炉の燃焼制御処理による燃焼室温度変化の一例を示す図である。
【図４】図４は、この発明の実施の形態の変形例によるコークス炉の燃焼制御方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、乾留の進行に伴う炭化室温度変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態にかかるコークス炉の燃焼制御装置を含むコークス炉全体の構成を示す模式図である。図１において、コークス炉１は、装入炭を乾留する複数の炭化室３−１〜３−ｎと、各炭化室３−１〜３−ｎを挟むように交互に隣接配置される複数の燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）とを有する。各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）には、燃焼ガスの全体供給量を調整するガスコックＶ１および各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）に対応したガスコックＶ２−１〜Ｖ２−（ｎ＋１）を介して燃焼ガスが供給される。ガスコックＶ２−１〜Ｖ２−（ｎ＋１）は、隣接する炭化室に装入される装入炭の諸元（装入炭量や装入炭水分量など）をもとに予め開度調整がされている。一方、ガスコックＶ１の開度調整は、制御装置４により、乾留経過時間の経過に伴って調整制御される。
【００１５】
各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）には、実績燃焼室温度を計測する温度センサーＳ１−１〜Ｓ１−（ｎ＋１）がそれぞれ設けられ、計測された実績燃焼室温度は、制御装置４に送出される。また、各炭化室３−１〜３−ｎの装入炭の装入時点は、炭化室への装入炭の装入実績が装炭車から伝送されるため、この装入実績の伝送をもって装入時点とし、この装入時点は、制御装置４に送出される。また、装入炭の装入蓋の開閉を検出して装入炭の装入時点を検出する装入センサーＳ２−１〜Ｓ２−ｎを設け、装入蓋の開閉を装入時点とし、この装入時点は、制御装置４に送出される。
【００１６】
制御装置４は、上述した実績燃焼室温度、装入炭の装入時点、データベース５内に格納された装入炭の諸元などをもとに、各炭化室３−１〜３−ｎの乾留進行状態による、みかけの熱容量変化を含めた各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）の熱容量を算出し、各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）の実績燃焼室温度が目標燃焼室温度となるように、ガスコックＶ１の開度を調整する燃焼制御を行う。
【００１７】
ここで、図２に示すフローチャートを参照して、制御装置４による燃焼制御処理手順について説明する。図２に示すように、まず、各炭化室３−１〜３−ｎの基準熱容量を決定する（ステップＳ１０１）。この炭化室の基準熱容量は、石炭装入時の炭化室温度を基準とし、装入炭諸元をもとに必要な基準熱容量を決定する。その後、制御周期である所定時間、たとえば３０分経過したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。所定時間経過した場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）には、各燃焼室３−１〜３−ｎの燃焼室乾留進行率ＦＡを算出する（ステップＳ１０３）。
【００１８】
この燃焼室乾留進行率ＦＡの算出は、まず、燃焼室３−１〜３−ｎの両側の炭化室での炭化室乾留進行率ＣＡを求める。炭化室乾留進行率ＣＡは、炭化室への装入炭装入時点からの乾留経過時間を、目標火落時間で除算した値であり、目標火落時間に対する、装入炭装入時点からの乾留経過時間の割合を示している。
炭化室乾留進行率ＣＡ＝装入炭装入時点からの乾留経過時間／目標火落時間
【００１９】
算出対象の燃焼室は、２つの炭化室に挟まれる構造となっているため、燃焼室両側の炭化室の炭化室乾留進行率ＣＡ、すなわち右隣炭化室乾留進行率ＣＡｒと左側炭化室乾留進行率ＣＡｌとの平均をとることによって、１つの燃焼室に対する燃焼室乾留進行率ＦＡを求める。
燃焼室乾留進行率ＦＡ
＝（右隣炭化室乾留進行率ＣＡｒ＋左側炭化室乾留進行率ＣＡｌ）／２
【００２０】
その後、上述した燃焼室乾留進行率ＦＡを用いて各燃焼室３−１〜３−ｎの補正熱容量ΔＫＧを求め、この補正熱容量ΔＫＧを用いて、各燃焼室毎に、燃焼室の基準熱容量を補正した補正後熱容量ＫＧを求める（ステップＳ１０４）。なお、燃焼室の基準熱容量は、両隣の炭化室の基準熱容量をもとに決定される。また、この補正後熱容量ＫＧは、各種関数などの補正式によって実現できる。たとえば次の一次補正式によって求めることができる。
ＫＧ＝ａ（ＦＡ）＋ｂ
ここで、ａは、負の比例定数であり、ｂは、両隣の炭化室固有の値である。この場合、燃焼室乾留進行率ＦＡが小さい乾留初期のとき、補正後熱容量ＫＧは乾留後期に比して大きな値となる。
【００２１】
その後、各燃焼室毎に、補正後熱容量ＫＧと、実績燃焼室温度と目標燃焼室温度との差とを用いて、各燃焼室に供給すべき供給熱量Ｑを算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、今回の供給熱量をＱi、前回の供給熱量をＱi-1、今回の補正後熱容量をＫＧi、前回の補正後熱容量をＫＧi-1、今回の（目標燃焼室温度−実績燃焼室温度）をｅi、前回の（目標燃焼室温度−実績燃焼室温度）をｅi-1とすると、今回の供給熱量Ｑiは、次式で求められる。
Ｑi＝Ｑi-1・（ＫＧi／ＫＧi-1）＋ＫＧi（ｃ１・ｅi−ｃ２・ｅi-1）
ここで、ｃ１，ｃ２は、制御の時定数に対応する補正係数である。この式では、各燃焼室のみかけ熱容量変化を考慮して、実績燃焼室温度が目標燃焼室温度となるように制御される。
【００２２】
その後、算出された各燃焼室毎の供給熱量Ｑを合算した加算供給熱量に対応する燃焼ガス供給量をコークス炉の全燃焼室に供給するため、ガスコックＶ１の開度調整を行う（ステップＳ１０６）。その後、ステップＳ１０２に移行して上述した所定時間ごとに、上述した処理を繰り返す。
【００２３】
このような各燃焼室のみかけの熱容量変動を加味した燃焼制御を行うことによって、図３の曲線Ｌ１に示すように、実績燃焼室温度の変動が低減され、ほぼ目標燃焼室温度Ｔａに安定する。なお、従来、燃焼室２−２の実績燃焼室温度は、図３の曲線Ｌ２に示すように、隣接する炭化室３−１，３−２のコークス押出・石炭装入時点ｔ１，ｔ３後は下がり、それぞれ、隣接する炭化室３−２，３−１のコークス押出・石炭装入時点ｔ３，ｔ５に近づくにしたがって上昇するＵ字型曲線となり、２０〜４５℃のばらつきがある。
【００２４】
この実施の形態では、各燃焼室のみかけの熱容量変動を加味した燃焼制御を行っているため、各燃焼室に必要な熱量が過不足なく供給されるため、図３の曲線Ｌ１に示すように、実績燃焼室温度の変動が低減され、コークス炉１の消費熱量が低減されるとともに、燃焼室温度制御の精度も高まって火落時間制度が向上するため、結果的に、省エネルギーかつコークスの品質向上を達成することができる。
【００２５】
なお、上述した実施の形態では、各燃焼室に対する熱容量補正を行って燃焼ガス供給量を調整していたが、これに限らず、コークス炉１全体を１つの窯とみなし、各燃焼室乾留進行率ＦＡを用いてコークス炉１全体の平均補正後熱容量を求め、各燃焼室の目標燃焼室温度の平均値と各燃焼室の実績燃焼室温度の平均値との差を用いてコークス炉１全体の供給熱量を算出し、燃焼ガス供給量の調整制御を行うようにしてもよい。
【００２６】
すなわち、図４に示すように、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３までは、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様に、各燃焼室の燃焼室乾留進行率ＦＡを算出する。その後、ステップＳ２０４では、上述した燃焼室乾留進行率ＦＡを用いて各燃焼室３−１〜３−ｎの補正熱容量ΔＫＧを求め、この補正熱容量ΔＫＧを用いて、各燃焼室毎に、燃焼室の基準熱容量を補正した補正後熱容量ＫＧを求め、さらにこれらを燃焼室数で平均した平均補正後熱容量ＫＧaveを算出する（ステップＳ２０４）。その後、各燃焼室毎に、平均補正後熱容量ＫＧaveと、各燃焼室の平均実績燃焼室温度と各燃焼室の平均目標燃焼室温度との差とを用いて、各燃焼室に供給すべき平均供給熱量Ｑaveを算出する（ステップＳ２０５）。その後、算出された各燃焼室毎の平均供給熱量Ｑaveを合算した加算供給熱量に対応する燃焼ガス供給量をコークス炉の全燃焼室に供給するため、ガスコックＶ１の開度調整を行う（ステップＳ２０６）。その後、ステップＳ２０２に移行して上述した所定時間ごとに、上述した処理を繰り返す。
【００２７】
なお、上述した実施の形態および変形例では、ガスコックＶ１の開度調整のみを行うようにしていたが、ガスコックＶ２−１〜２−（ｎ＋１）の開度調整を合わせて行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１ コークス炉
２−１〜２−（ｎ＋１） 燃焼室
３−１〜３−ｎ 炭化室
４ 制御装置
５ データベース
Ｖ１，Ｖ２−１〜Ｖ２−（ｎ＋１） ガスコック
Ｓ１−１〜Ｓ１−（ｎ＋１） 温度センサ
Ｓ２−１〜Ｓ２−ｎ 装入センサ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数の炭化室の両側に燃焼室を隣接して交互に設け、各炭化室に装入される装入炭の諸言をもとに算出される炭化室の熱容量に基づいた燃焼室の熱容量と、燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差とをもとに、該差がゼロとなるように、燃焼室全体に供給すべき燃焼ガス供給量を制御するコークス炉の燃焼制御方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉の操業において目標時刻に火落ちさせることは、過剰な乾留を防止することによる省エネルギー化と、乾留不足の防止によるコークス品質の向上とを図る観点から非常に重要である。この実績火落時間を目標火落時間に合わせる燃焼制御方法としては、コークス炉の実績フリュー（燃焼室）温度、装入炭諸言、目標火落時間、実績火落時間に基づいて目標燃焼室温度を決定し、この目標燃焼室温度となるように供給熱量を制御するものがある（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平７−６５０４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述した特許文献１では、炭化室毎の装入炭諸言から燃焼室温度制御用に燃焼室の熱容量を計算し、この熱容量と、目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差との積をもとに燃焼室への供給熱量を決定している。ここで、特許文献１では、燃焼室の熱容量が乾留過程中であっても一定であるとして燃焼制御を行っている。
【０００５】
しかしながら、図５に示すように炭化室温度は石炭装入直後が最も低く、乾留の進行とともに燃焼室からの伝導熱量により上昇する。すなわち、乾留初期は、炭化室温度が低いため、燃焼室のみかけの熱容量は大きく、乾留の進行とともに、炭化室温度が上昇するため、燃焼室のみかけの熱容量は小さくなる。
【０００６】
ここで、特許文献１に記載された燃焼制御では、両側の炭化室の影響を受けることによる、燃焼室のみかけの熱容量変化を考慮していなかったため、図３の曲線Ｌ２のように、乾留経過時間の経過にともなって燃焼室温度が大きく変化し、過剰な乾留を防止することによる省エネルギー化と、乾留不足の防止によるコークス品質の向上とを確実に達成することができなかった。
【０００７】
この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、燃焼室のみかけの熱容量変化を考慮した燃焼制御を行って、省エネルギー化およびコークスの品質向上を図ることができるコークス炉の燃焼制御方法およびその装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかるコークス炉の燃焼制御方法は、複数の炭化室の両側に燃焼室を隣接して交互に設け、各炭化室に装入される装入炭の諸言をもとに算出される炭化室の熱容量に基づいた燃焼室の熱容量と、燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差とをもとに、該差がゼロとなるように、燃焼室全体に供給すべき燃焼ガス供給量を制御するコークス炉の燃焼制御方法であって、各炭化室に装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出する燃焼室乾留進行率算出ステップと、前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行う燃焼室熱容量補正ステップと、前記熱容量補正ステップで補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００９】
また、この発明にかかるコークス炉の燃焼制御方法は、上記の発明において、前記制御ステップは、前記熱容量補正ステップで補正された熱容量の平均、および燃焼室の平均目標燃焼室温度と平均実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な平均供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御することを特徴とする。
【００１０】
また、この発明にかかるコークス炉の燃焼制御装置は、複数の炭化室の両側に燃焼室を隣接して交互に設け、各炭化室に装入される装入炭の諸言をもとに算出される炭化室の熱容量に基づいた燃焼室の熱容量と、燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差とをもとに、該差がゼロとなるように、燃焼室全体に供給すべき燃焼ガス供給量を制御するコークス炉の燃焼制御装置であって、各炭化室に装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出し、前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行い、この補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、各炭化室に装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出し、前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行い、この補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御するようにしているので、実績燃焼室温度の変動が低減されるとともに、コークス炉の消費熱量を低減することができる。また、目標燃焼室温度制御の精度が高くなるため、火落時間制度が向上する。その結果、省エネルギー化およびコークスの品質向上が達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、この発明の実施の形態にかかるコークス炉の燃焼制御装置を含むコークス炉の全体概要を示す模式図である。
【図２】図２は、この発明の実施の形態によるコークス炉の燃焼制御方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、この発明の実施の形態によるコークス炉の燃焼制御処理による燃焼室温度変化の一例を示す図である。
【図４】図４は、この発明の実施の形態の変形例によるコークス炉の燃焼制御方法を示すフローチャートである。
【図５】図５は、乾留の進行に伴う炭化室温度変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。
【００１４】
図１は、この発明の実施の形態にかかるコークス炉の燃焼制御装置を含むコークス炉全体の構成を示す模式図である。図１において、コークス炉１は、装入炭を乾留する複数の炭化室３−１〜３−ｎと、各炭化室３−１〜３−ｎを挟むように交互に隣接配置される複数の燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）とを有する。各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）には、燃焼ガスの全体供給量を調整するガスコックＶ１および各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）に対応したガスコックＶ２−１〜Ｖ２−（ｎ＋１）を介して燃焼ガスが供給される。ガスコックＶ２−１〜Ｖ２−（ｎ＋１）は、隣接する炭化室に装入される装入炭の諸元（装入炭量や装入炭水分量など）をもとに予め開度調整がされている。一方、ガスコックＶ１の開度調整は、制御装置４により、乾留経過時間の経過に伴って調整制御される。
【００１５】
各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）には、実績燃焼室温度を計測する温度センサーＳ１−１〜Ｓ１−（ｎ＋１）がそれぞれ設けられ、計測された実績燃焼室温度は、制御装置４に送出される。また、各炭化室３−１〜３−ｎの装入炭の装入時点は、炭化室への装入炭の装入実績が装炭車から伝送されるため、この装入実績の伝送をもって装入時点とし、この装入時点は、制御装置４に送出される。また、装入炭の装入蓋の開閉を検出して装入炭の装入時点を検出する装入センサーＳ２−１〜Ｓ２−ｎを設け、装入蓋の開閉を装入時点とし、この装入時点は、制御装置４に送出される。
【００１６】
制御装置４は、上述した実績燃焼室温度、装入炭の装入時点、データベース５内に格納された装入炭の諸元などをもとに、各炭化室３−１〜３−ｎの乾留進行状態による、みかけの熱容量変化を含めた各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）の熱容量を算出し、各燃焼室２−１〜２−（ｎ＋１）の実績燃焼室温度が目標燃焼室温度となるように、ガスコックＶ１の開度を調整する燃焼制御を行う。
【００１７】
ここで、図２に示すフローチャートを参照して、制御装置４による燃焼制御処理手順について説明する。図２に示すように、まず、各炭化室３−１〜３−ｎの基準熱容量を決定する（ステップＳ１０１）。この炭化室の基準熱容量は、石炭装入時の炭化室温度を基準とし、装入炭諸元をもとに必要な基準熱容量を決定する。その後、制御周期である所定時間、たとえば３０分経過したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。所定時間経過した場合（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）には、各燃焼室３−１〜３−ｎの燃焼室乾留進行率ＦＡを算出する（ステップＳ１０３）。
【００１８】
この燃焼室乾留進行率ＦＡの算出は、まず、燃焼室３−１〜３−ｎの両側の炭化室での炭化室乾留進行率ＣＡを求める。炭化室乾留進行率ＣＡは、炭化室への装入炭装入時点からの乾留経過時間を、目標火落時間で除算した値であり、目標火落時間に対する、装入炭装入時点からの乾留経過時間の割合を示している。
炭化室乾留進行率ＣＡ＝装入炭装入時点からの乾留経過時間／目標火落時間
【００１９】
算出対象の燃焼室は、２つの炭化室に挟まれる構造となっているため、燃焼室両側の炭化室の炭化室乾留進行率ＣＡ、すなわち右隣炭化室乾留進行率ＣＡｒと左側炭化室乾留進行率ＣＡｌとの平均をとることによって、１つの燃焼室に対する燃焼室乾留進行率ＦＡを求める。
燃焼室乾留進行率ＦＡ
＝（右隣炭化室乾留進行率ＣＡｒ＋左側炭化室乾留進行率ＣＡｌ）／２
【００２０】
その後、上述した燃焼室乾留進行率ＦＡを用いて各燃焼室３−１〜３−ｎの補正熱容量ΔＫＧを求め、この補正熱容量ΔＫＧを用いて、各燃焼室毎に、燃焼室の基準熱容量を補正した補正後熱容量ＫＧを求める（ステップＳ１０４）。なお、燃焼室の基準熱容量は、両隣の炭化室の基準熱容量をもとに決定される。また、この補正後熱容量ＫＧは、各種関数などの補正式によって実現できる。たとえば次の一次補正式によって求めることができる。
ＫＧ＝ａ（ＦＡ）＋ｂ
ここで、ａは、負の比例定数であり、ｂは、両隣の炭化室固有の値である。この場合、燃焼室乾留進行率ＦＡが小さい乾留初期のとき、補正後熱容量ＫＧは乾留後期に比して大きな値となる。
【００２１】
その後、各燃焼室毎に、補正後熱容量ＫＧと、実績燃焼室温度と目標燃焼室温度との差とを用いて、各燃焼室に供給すべき供給熱量Ｑを算出する（ステップＳ１０５）。具体的には、今回の供給熱量をＱi、前回の供給熱量をＱi-1、今回の補正後熱容量をＫＧi、前回の補正後熱容量をＫＧi-1、今回の（目標燃焼室温度−実績燃焼室温度）をｅi、前回の（目標燃焼室温度−実績燃焼室温度）をｅi-1とすると、今回の供給熱量Ｑiは、次式で求められる。
Ｑi＝Ｑi-1・（ＫＧi／ＫＧi-1）＋ＫＧi（ｃ１・ｅi−ｃ２・ｅi-1）
ここで、ｃ１，ｃ２は、制御の時定数に対応する補正係数である。この式では、各燃焼室のみかけ熱容量変化を考慮して、実績燃焼室温度が目標燃焼室温度となるように制御される。
【００２２】
その後、算出された各燃焼室毎の供給熱量Ｑを合算した加算供給熱量に対応する燃焼ガス供給量をコークス炉の全燃焼室に供給するため、ガスコックＶ１の開度調整を行う（ステップＳ１０６）。その後、ステップＳ１０２に移行して上述した所定時間ごとに、上述した処理を繰り返す。
【００２３】
このような各燃焼室のみかけの熱容量変動を加味した燃焼制御を行うことによって、図３の曲線Ｌ１に示すように、実績燃焼室温度の変動が低減され、ほぼ目標燃焼室温度Ｔａに安定する。なお、従来、燃焼室２−２の実績燃焼室温度は、図３の曲線Ｌ２に示すように、隣接する炭化室３−１，３−２のコークス押出・石炭装入時点ｔ１，ｔ３後は下がり、それぞれ、隣接する炭化室３−２，３−１のコークス押出・石炭装入時点ｔ３，ｔ５に近づくにしたがって上昇するＵ字型曲線となり、２０〜４５℃のばらつきがある。
【００２４】
この実施の形態では、各燃焼室のみかけの熱容量変動を加味した燃焼制御を行っているため、各燃焼室に必要な熱量が過不足なく供給されるため、図３の曲線Ｌ１に示すように、実績燃焼室温度の変動が低減され、コークス炉１の消費熱量が低減されるとともに、燃焼室温度制御の精度も高まって火落時間制度が向上するため、結果的に、省エネルギーかつコークスの品質向上を達成することができる。
【００２５】
なお、上述した実施の形態では、各燃焼室に対する熱容量補正を行って燃焼ガス供給量を調整していたが、これに限らず、コークス炉１全体を１つの窯とみなし、各燃焼室乾留進行率ＦＡを用いてコークス炉１全体の平均補正後熱容量を求め、各燃焼室の目標燃焼室温度の平均値と各燃焼室の実績燃焼室温度の平均値との差を用いてコークス炉１全体の供給熱量を算出し、燃焼ガス供給量の調整制御を行うようにしてもよい。
【００２６】
すなわち、図４に示すように、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３までは、ステップＳ１０１〜Ｓ１０３と同様に、各燃焼室の燃焼室乾留進行率ＦＡを算出する。その後、ステップＳ２０４では、上述した燃焼室乾留進行率ＦＡを用いて各燃焼室３−１〜３−ｎの補正熱容量ΔＫＧを求め、この補正熱容量ΔＫＧを用いて、各燃焼室毎に、燃焼室の基準熱容量を補正した補正後熱容量ＫＧを求め、さらにこれらを燃焼室数で平均した平均補正後熱容量ＫＧaveを算出する（ステップＳ２０４）。その後、各燃焼室毎に、平均補正後熱容量ＫＧaveと、各燃焼室の平均実績燃焼室温度と各燃焼室の平均目標燃焼室温度との差とを用いて、各燃焼室に供給すべき平均供給熱量Ｑaveを算出する（ステップＳ２０５）。その後、算出された各燃焼室毎の平均供給熱量Ｑaveを合算した加算供給熱量に対応する燃焼ガス供給量をコークス炉の全燃焼室に供給するため、ガスコックＶ１の開度調整を行う（ステップＳ２０６）。その後、ステップＳ２０２に移行して上述した所定時間ごとに、上述した処理を繰り返す。
【００２７】
なお、上述した実施の形態および変形例では、ガスコックＶ１の開度調整のみを行うようにしていたが、ガスコックＶ２−１〜２−（ｎ＋１）の開度調整を合わせて行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１ コークス炉
２−１〜２−（ｎ＋１） 燃焼室
３−１〜３−ｎ 炭化室
４ 制御装置
５ データベース
Ｖ１，Ｖ２−１〜Ｖ２−（ｎ＋１） ガスコック
Ｓ１−１〜Ｓ１−（ｎ＋１） 温度センサ
Ｓ２−１〜Ｓ２−ｎ 装入センサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の炭化室の両側に燃焼室を隣接して交互に設け、各炭化室に装入される装入炭の諸言をもとに算出される炭化室の熱容量に基づいた燃焼室の熱容量と、燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差とをもとに、該差がゼロとなるように、燃焼室全体に供給すべき燃焼ガス供給量を制御するコークス炉の燃焼制御方法であって、
各炭化室に装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出する燃焼室乾留進行率算出ステップと、
前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行う燃焼室熱容量補正ステップと、
前記熱容量補正ステップで補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とするコークス炉の燃焼制御方法。
【請求項２】
前記制御ステップは、前記熱容量補正ステップで補正された熱容量の平均、および燃焼室の平均目標燃焼室温度と平均実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な平均供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の燃焼制御方法。
【請求項３】
複数の炭化室の両側に燃焼室を隣接して交互に設け、各炭化室に装入される装入炭の諸言をもとに算出される炭化室の熱容量に基づいた燃焼室の熱容量と、燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差とをもとに、該差がゼロとなるように、燃焼室全体に供給すべき燃焼ガス供給量を制御するコークス炉の燃焼制御装置であって、
各炭化室に装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出し、前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行い、この補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御する制御手段を備えたことを特徴とするコークス炉の燃焼制御装置。
【請求項１】
複数の炭化室の両側に燃焼室を隣接して交互に設け、各炭化室に装入される装入炭の諸言をもとに算出される炭化室の熱容量に基づいた燃焼室の熱容量と、燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差とをもとに、該差がゼロとなるように、燃焼室全体に供給すべき燃焼ガス供給量を制御するコークス炉の燃焼制御方法であって、
各炭化室に装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出する燃焼室乾留進行率算出ステップと、
前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行う燃焼室熱容量補正ステップと、
前記熱容量補正ステップで補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とするコークス炉の燃焼制御方法。
【請求項２】
前記制御ステップは、前記熱容量補正ステップで補正された熱容量の平均、および燃焼室の平均目標燃焼室温度と平均実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な平均供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の燃焼制御方法。
【請求項３】
複数の炭化室の両側に燃焼室を隣接して交互に設け、各炭化室に装入される装入炭の諸言をもとに算出される炭化室の熱容量に基づいた燃焼室の熱容量と、燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差とをもとに、該差がゼロとなるように、燃焼室全体に供給すべき燃焼ガス供給量を制御するコークス炉の燃焼制御装置であって、
各炭化室に装入された石炭の目標火落時間に対する該石炭の装入時点からの乾留経過時間の割合である各炭化室毎の乾留進行率を算出し、両端の炭化室の乾留進行率を平均した燃焼室乾留進行率を算出し、前記燃焼室乾留進行率を用いて隣接する炭化室の乾留状態に伴う各燃焼室の熱容量変動を含めた燃焼室の熱容量補正を行い、この補正された熱容量、および燃焼室の目標燃焼室温度と実績燃焼室温度との差をもとに各燃焼室に必要な供給熱量を算出し、全燃焼室に必要な燃焼ガス供給量を制御する制御手段を備えたことを特徴とするコークス炉の燃焼制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１０７９２９（Ｐ２０１３−１０７９２９Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５１７０６（Ｐ２０１１−２５１７０６）
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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