JP2001090901A - Ｃｄｑ設備における蒸気発生量制御方法 - Google Patents
Ｃｄｑ設備における蒸気発生量制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＣＤＱボイラーから発生する主蒸気発生量を
目標値に制御する方法を提供する。 【解決手段】 主蒸気発生量を、冷コークス切出量、循
環ガス流量、空気吹き込み量、装入コークス温度の関数
として計算により求め、計算により求めた主蒸気発生量
が、目標値となるように、冷コークス切出量、循環ガス
流量、空気吹き込み量のうち少なくとも一つを操作す
る。
目標値に制御する方法を提供する。 【解決手段】 主蒸気発生量を、冷コークス切出量、循
環ガス流量、空気吹き込み量、装入コークス温度の関数
として計算により求め、計算により求めた主蒸気発生量
が、目標値となるように、冷コークス切出量、循環ガス
流量、空気吹き込み量のうち少なくとも一つを操作す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＤＱ設備におい
て主蒸気発生量を目標値に制御する方法に関するもので
ある。
て主蒸気発生量を目標値に制御する方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】ＣＤＱ設備は、製鉄用コークス製造のた
め、赤熱コークスを乾式消火する装置である。図１にそ
の全体構成を示す模式図を示す。この図において、１は
ＣＤＱボイラー、２は蒸気ドラム、３は節炭器、４は蒸
発管、５は過熱器、６はボイラー給水ポンプ、７は脱気
器、８は脱気器給水ポンプ、９は純水タンク、１１はＣ
ＤＱチャンバー、１１ａはＣＤＱチャンバーの頂部蓋、
１１ｂは環状管、１１ｃはコークス払出口、１２はダス
トキャッチャー、１３は高炉への搬送ベルトコンベヤ
ー、１４はサイクロン、１５は循環ガスブロワー、１６
はコークス粉塵払出しのダストホッパーを示す。
め、赤熱コークスを乾式消火する装置である。図１にそ
の全体構成を示す模式図を示す。この図において、１は
ＣＤＱボイラー、２は蒸気ドラム、３は節炭器、４は蒸
発管、５は過熱器、６はボイラー給水ポンプ、７は脱気
器、８は脱気器給水ポンプ、９は純水タンク、１１はＣ
ＤＱチャンバー、１１ａはＣＤＱチャンバーの頂部蓋、
１１ｂは環状管、１１ｃはコークス払出口、１２はダス
トキャッチャー、１３は高炉への搬送ベルトコンベヤ
ー、１４はサイクロン、１５は循環ガスブロワー、１６
はコークス粉塵払出しのダストホッパーを示す。
【０００３】コークス乾式消火装置は上記のように構成
され、ＣＤＱボイラーチャンバー１１の頂部の蓋１１ａ
を開いて赤熱コークスが投入された後、蓋１１ａを閉鎖
し、次いでＣＤＱチャンバー１１の下部の環状管１１ｂ
より不活性ガスを噴出させて燃焼を消火させ冷却するも
のである。このようにして水を使用せずに乾燥状態で消
火されたコークスはそのままコークス払出口１１ｃより
ベルトコンベヤー１３に投下され高炉へ搬送される。こ
のとき、ＣＤＱ１１チャンバーの下部の環状管１１ｂよ
り噴出した不活性ガスは、赤熱コークスを消火冷却する
と共にコークス粉塵を含む高温ガスとなりダストキャッ
チャー１２を経てＣＤＱボイラー１内に吹き込まれる。
され、ＣＤＱボイラーチャンバー１１の頂部の蓋１１ａ
を開いて赤熱コークスが投入された後、蓋１１ａを閉鎖
し、次いでＣＤＱチャンバー１１の下部の環状管１１ｂ
より不活性ガスを噴出させて燃焼を消火させ冷却するも
のである。このようにして水を使用せずに乾燥状態で消
火されたコークスはそのままコークス払出口１１ｃより
ベルトコンベヤー１３に投下され高炉へ搬送される。こ
のとき、ＣＤＱ１１チャンバーの下部の環状管１１ｂよ
り噴出した不活性ガスは、赤熱コークスを消火冷却する
と共にコークス粉塵を含む高温ガスとなりダストキャッ
チャー１２を経てＣＤＱボイラー１内に吹き込まれる。
【０００４】この際、不活性ガス中には、赤熱コークス
から水素ガスが混入して爆発する恐れがあることから、
爆発防止のため、空気を吹込んで水素ガスを燃焼させて
いる。ＣＤＱチャンバー１１に吹き込まれた高温の不活
性ガスは過熱器５、蒸発管４及び節炭器３を通過し、各
機器内部の水と熱交換することにより不活性ガスの温度
を下げるようになっている。この時、ＣＤＱボイラー１
の廃熱回収時に熱交換の媒体となる水は、図に示すよう
に純水タンク９から脱気器給水ポンプ８により脱気器７
に入れられ、脱気器７からボイラー給水ポンプ６により
節炭器３に送り込まれ、蒸発管４、過熱器５を通る間に
熱交換され、高圧蒸気としてタ一ビンヘ送られて発電に
使用された後、復水器により水に戻されて循環使用され
る。
から水素ガスが混入して爆発する恐れがあることから、
爆発防止のため、空気を吹込んで水素ガスを燃焼させて
いる。ＣＤＱチャンバー１１に吹き込まれた高温の不活
性ガスは過熱器５、蒸発管４及び節炭器３を通過し、各
機器内部の水と熱交換することにより不活性ガスの温度
を下げるようになっている。この時、ＣＤＱボイラー１
の廃熱回収時に熱交換の媒体となる水は、図に示すよう
に純水タンク９から脱気器給水ポンプ８により脱気器７
に入れられ、脱気器７からボイラー給水ポンプ６により
節炭器３に送り込まれ、蒸発管４、過熱器５を通る間に
熱交換され、高圧蒸気としてタ一ビンヘ送られて発電に
使用された後、復水器により水に戻されて循環使用され
る。
【０００５】すなわち、ＣＤＱは赤熱コークスの持って
いる熱源を高温、高圧蒸気に替え最終的に電力に変換す
るプロセスであり、その使命は安定した電力量の発電を
することである。発電量を一定にするためには、発電設
備に直結しているＣＤＱボイラー１からの主蒸気発生量
を一定に保つ必要がある。この主蒸気発生量は冷コーク
ス切出量値、水素ガス燃焼用の空気吹込量値、ＣＤＱ炉
内で熱交換をする手段として使用される不活性（循環）
ガス流量値に影響される。
いる熱源を高温、高圧蒸気に替え最終的に電力に変換す
るプロセスであり、その使命は安定した電力量の発電を
することである。発電量を一定にするためには、発電設
備に直結しているＣＤＱボイラー１からの主蒸気発生量
を一定に保つ必要がある。この主蒸気発生量は冷コーク
ス切出量値、水素ガス燃焼用の空気吹込量値、ＣＤＱ炉
内で熱交換をする手段として使用される不活性（循環）
ガス流量値に影響される。
【０００６】中でも冷コークス切出量の変動は、循環ガ
スと赤熱コークスの熱交換時間を変化させ、循環ガス１
ｍ3当たりの顕熱量を敏感に変化させる。このため、循
環ガスのボイラー入口温度に直接、最大に影響し、主蒸
気発生量を変化させる。こうした背景の中で従来は、冷
コークス切出量、循環ガス流量、空気吹き込み量は、オ
ペレ−タがそれぞれ個々に遠隔手動操作していた。
スと赤熱コークスの熱交換時間を変化させ、循環ガス１
ｍ3当たりの顕熱量を敏感に変化させる。このため、循
環ガスのボイラー入口温度に直接、最大に影響し、主蒸
気発生量を変化させる。こうした背景の中で従来は、冷
コークス切出量、循環ガス流量、空気吹き込み量は、オ
ペレ−タがそれぞれ個々に遠隔手動操作していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、冷コー
クス切出量、循環ガス流量、空気吹き込み量をそれぞれ
個々に制御すると、循環ガスのボイラー入口温度が変動
し、ＣＤＱボイラーの主蒸気発生量を変動させて発電量
の変動に直結する。
クス切出量、循環ガス流量、空気吹き込み量をそれぞれ
個々に制御すると、循環ガスのボイラー入口温度が変動
し、ＣＤＱボイラーの主蒸気発生量を変動させて発電量
の変動に直結する。
【０００８】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、ＣＤＱボイラーから発生する主蒸気発生量を目標値
に制御する方法を提供することにより、発電量の変動を
防ぐことを課題とする。
で、ＣＤＱボイラーから発生する主蒸気発生量を目標値
に制御する方法を提供することにより、発電量の変動を
防ぐことを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の第１の手段は、ＣＤＱ設備において主蒸気発生量を制
御する方法であって、主蒸気発生量を、冷コークス切出
量、循環ガス流量、空気吹き込み量、装入コークス温度
の関数として計算により求め、計算により求めた主蒸気
発生量が、目標値となるように、冷コークス切出量、循
環ガス流量、空気吹き込み量のうち少なくとも一つを操
作することを特徴とするＣＤＱ設備における蒸気発生量
制御方法（請求項１）である。
の第１の手段は、ＣＤＱ設備において主蒸気発生量を制
御する方法であって、主蒸気発生量を、冷コークス切出
量、循環ガス流量、空気吹き込み量、装入コークス温度
の関数として計算により求め、計算により求めた主蒸気
発生量が、目標値となるように、冷コークス切出量、循
環ガス流量、空気吹き込み量のうち少なくとも一つを操
作することを特徴とするＣＤＱ設備における蒸気発生量
制御方法（請求項１）である。
【００１０】発明者らは、ＣＤＱ設備における主蒸気発
生量が、冷コークス切出量、循環ガス流量、空気吹き込
み量、装入コークス温度の関数として表されるという知
見を得た。このうち、装入コークス温度は制御不能であ
るが、冷コークス切出量、循環ガス流量、空気吹き込み
量は与えられた制限条件の中では制御可能であるので、
主蒸気発生量を冷コークス切出量、循環ガス流量、空気
吹き込み量、装入コークス温度の関数として計算し、こ
の計算値が目標値に一致するように、冷コークス切出
量、循環ガス流量、空気吹き込み量の少なくとも一つを
操作するようにすれば、主蒸気発生量を目標値に制御す
ることができる。
生量が、冷コークス切出量、循環ガス流量、空気吹き込
み量、装入コークス温度の関数として表されるという知
見を得た。このうち、装入コークス温度は制御不能であ
るが、冷コークス切出量、循環ガス流量、空気吹き込み
量は与えられた制限条件の中では制御可能であるので、
主蒸気発生量を冷コークス切出量、循環ガス流量、空気
吹き込み量、装入コークス温度の関数として計算し、こ
の計算値が目標値に一致するように、冷コークス切出
量、循環ガス流量、空気吹き込み量の少なくとも一つを
操作するようにすれば、主蒸気発生量を目標値に制御す
ることができる。
【００１１】前記課題を解決するための第２の手段は、
ＣＤＱ設備において主蒸気発生量を制御する方法であっ
て、主蒸気発生量を、冷コークス切出量、循環ガス流
量、空気吹き込み量、装入コークス温度の関数として計
算により求め、測定された主蒸気流量が目標値となるよ
うに、冷コークス切出量、循環ガス流量、空気吹き込み
量のうち少なくとも一つを、前記計算式のうちこれらの
量の係数の逆数を制御ゲインとして操作することを特徴
とするＣＤＱ設備における蒸気発生量制御方法（請求項
２）である。
ＣＤＱ設備において主蒸気発生量を制御する方法であっ
て、主蒸気発生量を、冷コークス切出量、循環ガス流
量、空気吹き込み量、装入コークス温度の関数として計
算により求め、測定された主蒸気流量が目標値となるよ
うに、冷コークス切出量、循環ガス流量、空気吹き込み
量のうち少なくとも一つを、前記計算式のうちこれらの
量の係数の逆数を制御ゲインとして操作することを特徴
とするＣＤＱ設備における蒸気発生量制御方法（請求項
２）である。
【００１２】前記第１の手段においては、主蒸気流量の
計算値が目標値となるように制御を行っていたが、本手
段においては、主蒸気流量を実測し、その値が目標値と
なるようにフィードバック制御を行う。その際の制御ゲ
イン（フィードバックゲイン）は、主蒸気発生量を、冷
コークス切出量、循環ガス流量、空気吹き込み量、装入
コークス温度の関数として計算により求めた場合の、各
操作量の係数の逆数とする。よって、主蒸気流量が目標
値から変化した場合に、迅速、かつオーバーシュート無
しに、目標値に追随させることができる。
計算値が目標値となるように制御を行っていたが、本手
段においては、主蒸気流量を実測し、その値が目標値と
なるようにフィードバック制御を行う。その際の制御ゲ
イン（フィードバックゲイン）は、主蒸気発生量を、冷
コークス切出量、循環ガス流量、空気吹き込み量、装入
コークス温度の関数として計算により求めた場合の、各
操作量の係数の逆数とする。よって、主蒸気流量が目標
値から変化した場合に、迅速、かつオーバーシュート無
しに、目標値に追随させることができる。
【００１３】前記課題を解決するための第３の手段は、
前記第１の手段又は第２の手段であって、計算により求
めた主蒸気発生量と、測定された主蒸気発生量が一致す
るように、主蒸気発生量計算式の各係数を回帰分析によ
り求めることを特徴とするもの（請求項３）である。
前記第１の手段又は第２の手段であって、計算により求
めた主蒸気発生量と、測定された主蒸気発生量が一致す
るように、主蒸気発生量計算式の各係数を回帰分析によ
り求めることを特徴とするもの（請求項３）である。
【００１４】本手段においては、計算により求めた主蒸
気発生量と、測定された主蒸気発生量が一致するよう
に、主蒸気発生量計算式の各係数を回帰分析により求め
ているので、主蒸気流量の実際の値と、計算により求め
られた主蒸気流量とを精度よく一致させることができ、
精度のよい主蒸気発生量制御が可能となる。
気発生量と、測定された主蒸気発生量が一致するよう
に、主蒸気発生量計算式の各係数を回帰分析により求め
ているので、主蒸気流量の実際の値と、計算により求め
られた主蒸気流量とを精度よく一致させることができ、
精度のよい主蒸気発生量制御が可能となる。
【００１５】前記課題を解決するための第４の手段は、
前記第３の手段であって、回帰分析が、実時間における
オンライン回帰分析であることを特徴とするもの（請求
項４）である。
前記第３の手段であって、回帰分析が、実時間における
オンライン回帰分析であることを特徴とするもの（請求
項４）である。
【００１６】本手段においては、実時間におけるオンラ
イン回帰分析を用いているので、常に操業条件を反映し
た状態で主蒸気流量の計算値を実際値に一致させること
ができ、精度のよい制御が可能となる。
イン回帰分析を用いているので、常に操業条件を反映し
た状態で主蒸気流量の計算値を実際値に一致させること
ができ、精度のよい制御が可能となる。
【００１７】前記課題を解決するための第５の手段は、
前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、冷
コークス切り出し量は、常に、所定時間後までのコーク
ス炉の窯出しスケジュールを考慮して、当該所定時間後
のＣＤＱチャンバーレベルを所定値とするような値に制
御されていることを特徴とするＣＤＱ設備における蒸気
発生量制御方法（請求項５）である。
前記第１の手段から第４の手段のいずれかであって、冷
コークス切り出し量は、常に、所定時間後までのコーク
ス炉の窯出しスケジュールを考慮して、当該所定時間後
のＣＤＱチャンバーレベルを所定値とするような値に制
御されていることを特徴とするＣＤＱ設備における蒸気
発生量制御方法（請求項５）である。
【００１８】従来は冷コークスの切り出し量は、オペレ
ーターが経験と勘により決定し、マニュアル操作してい
たが、最近ではＣＤＱチャンバー内の赤熱コークスのレ
ベル（ＣＤＱチャンバーレベル）が常に一定値になるよ
うに冷コークスの切り出し量を操作する自動制御が行わ
れている。しかし、ＣＤＱの本来の使命は、安定した蒸
気発生量を確保し、発電量を安定にすることであり、Ｃ
ＤＱチャンバーレベルを一定にすることは本来の目的で
はない。
ーターが経験と勘により決定し、マニュアル操作してい
たが、最近ではＣＤＱチャンバー内の赤熱コークスのレ
ベル（ＣＤＱチャンバーレベル）が常に一定値になるよ
うに冷コークスの切り出し量を操作する自動制御が行わ
れている。しかし、ＣＤＱの本来の使命は、安定した蒸
気発生量を確保し、発電量を安定にすることであり、Ｃ
ＤＱチャンバーレベルを一定にすることは本来の目的で
はない。
【００１９】本手段においては、将来の所定時間までの
コークス炉の窯出しスケジュールを考慮して、それまで
にコークス炉からＣＤＱに装入される量を計算し、その
上で、ＣＤＱチャンバーレベルが所定値に保たれるよう
な制御方式としている。すなわち、現在からｎ時間後に
ＣＤＱチャンバーレベルが目標値となるような制御を行
おうとする場合には、目標値におけるＣＤＱチャンバー
内のコークス量をａ、現在におけるＣＤＱチャンバー内
のコークス量をｂ、現在からｎ時間後までにコークス炉
よりＣＤＱに装入されるコークス量をｃとするとき、１
時間あたりの冷コークス切り出し量Ｗを Ｗ＝（ｂ＋ｃ−ａ）／ｎ として求める。このような計算を逐次行って、常にｎ時
間後にＣＤＱチャンバーレベルが目標値とするような制
御を行う。
コークス炉の窯出しスケジュールを考慮して、それまで
にコークス炉からＣＤＱに装入される量を計算し、その
上で、ＣＤＱチャンバーレベルが所定値に保たれるよう
な制御方式としている。すなわち、現在からｎ時間後に
ＣＤＱチャンバーレベルが目標値となるような制御を行
おうとする場合には、目標値におけるＣＤＱチャンバー
内のコークス量をａ、現在におけるＣＤＱチャンバー内
のコークス量をｂ、現在からｎ時間後までにコークス炉
よりＣＤＱに装入されるコークス量をｃとするとき、１
時間あたりの冷コークス切り出し量Ｗを Ｗ＝（ｂ＋ｃ−ａ）／ｎ として求める。このような計算を逐次行って、常にｎ時
間後にＣＤＱチャンバーレベルが目標値とするような制
御を行う。
【００２０】このようにすることにより、ｎ時間後まで
見越した操作ができるので、冷コークス切り出し量の変
動が小さくなり、従って、ＣＤＱチャンバーレベル制御
が主蒸気発生量の外乱となることが防止される。なお、
発明者らの経験によれば、目標値におけるＣＤＱチャン
バー内のコークス量ａは、ＣＤＱチャンバーが許容でき
る最小値にすることが特に好ましい。
見越した操作ができるので、冷コークス切り出し量の変
動が小さくなり、従って、ＣＤＱチャンバーレベル制御
が主蒸気発生量の外乱となることが防止される。なお、
発明者らの経験によれば、目標値におけるＣＤＱチャン
バー内のコークス量ａは、ＣＤＱチャンバーが許容でき
る最小値にすることが特に好ましい。
【００２１】前記課題を解決するための第６の手段は、
前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、循
環ガス流量は、装入コークス温度、冷コークス切り出し
量、空気吹き込み量、循環ガス平均分子量の関数とし
て、計算により求めることを特徴とするもの（請求項
６）である。
前記第１の手段から第５の手段のいずれかであって、循
環ガス流量は、装入コークス温度、冷コークス切り出し
量、空気吹き込み量、循環ガス平均分子量の関数とし
て、計算により求めることを特徴とするもの（請求項
６）である。
【００２２】循環ガス流量を測定する装置が設置されて
いない場合には、何らかの方法で循環ガス流量を計算す
る必要がある。発明者らの知見によれば、通常操業にお
いては、循環ガス流量は赤熱コークス１ｔあたりの保有
熱量の回収に必要な循環ガス流量値（比通風量）と冷コ
ークス切り出し量の積で決定され、比通風量は、装入コ
ークス温度、冷コークス切り出し量、空気吹き込み量、
循環ガス平均分子量の関数として決定される。よって、
これらの量が測定できれば、循環ガス流量を計算により
求めることができ、これにより精度のよい主蒸気発生量
制御が可能となる。なお、循環ガス平均分子量は、ガス
組成から求めることができる。
いない場合には、何らかの方法で循環ガス流量を計算す
る必要がある。発明者らの知見によれば、通常操業にお
いては、循環ガス流量は赤熱コークス１ｔあたりの保有
熱量の回収に必要な循環ガス流量値（比通風量）と冷コ
ークス切り出し量の積で決定され、比通風量は、装入コ
ークス温度、冷コークス切り出し量、空気吹き込み量、
循環ガス平均分子量の関数として決定される。よって、
これらの量が測定できれば、循環ガス流量を計算により
求めることができ、これにより精度のよい主蒸気発生量
制御が可能となる。なお、循環ガス平均分子量は、ガス
組成から求めることができる。
【００２３】前記課題を解決する第７の手段は、前記第
６の手段であって、循環ガス平均分子量を求めるにあた
り、分析計で測定不能な水蒸気量を、空気吹き込み量の
関数として、回帰式により求めることを特徴とするもの
（請求項７）である。
６の手段であって、循環ガス平均分子量を求めるにあた
り、分析計で測定不能な水蒸気量を、空気吹き込み量の
関数として、回帰式により求めることを特徴とするもの
（請求項７）である。
【００２４】循環ガスは、Ｈ2、ＣＯ、ＣＯ2、Ｎ2、Ｈ2
Ｏ（水蒸気）により構成されている。このうち、Ｈ2、
ＣＯ、ＣＯ2は分析計により測定可能であるが、Ｎ2、Ｈ
2Ｏは特別の分析計を使用しなければ測定できない。こ
のうちＨ2Ｏは、前述のように、赤熱コークスから発生
するＯ2を燃焼させるために吹空気吹き込み量の関数と
して、回帰式により求めることき込まれた空気により発
生するものであり、空気吹き込み量と関係があるので、
空気吹き込み量の関数として求めることができる。よっ
て、本手段においては、空気吹き込み量の関数として、
回帰式により求めるようにしている。Ｎ2については、1
00％から残りの成分を引くことにより求めることができ
る。
Ｏ（水蒸気）により構成されている。このうち、Ｈ2、
ＣＯ、ＣＯ2は分析計により測定可能であるが、Ｎ2、Ｈ
2Ｏは特別の分析計を使用しなければ測定できない。こ
のうちＨ2Ｏは、前述のように、赤熱コークスから発生
するＯ2を燃焼させるために吹空気吹き込み量の関数と
して、回帰式により求めることき込まれた空気により発
生するものであり、空気吹き込み量と関係があるので、
空気吹き込み量の関数として求めることができる。よっ
て、本手段においては、空気吹き込み量の関数として、
回帰式により求めるようにしている。Ｎ2については、1
00％から残りの成分を引くことにより求めることができ
る。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例に
ついて説明する。本発明が前提とする設備は、図１に示
した従来のＣＤＱ設備と同じであるので、説明において
は図１を引用する。
ついて説明する。本発明が前提とする設備は、図１に示
した従来のＣＤＱ設備と同じであるので、説明において
は図１を引用する。
【００２６】本実施の形態においては、ＣＤＱボイラー
１からの主蒸気の発生量を、以下の式により推定する。 主蒸気発生量(T/H)=A*切出量(T/H)+B*循環ガス流量(Nm3/H)+C*空気吹込量(Nm3/H )+D*装入コ-クス温度(℃)+E …(1) ここに、Ａ〜Ｅは定数である。切出量（冷コークス切出
量）は、切出量の設定値を用いるか又はベルトコンベヤ
ー１６に設けられたコンベヤスケールによる実測値を用
いる。循環ガス流量は、循環ガス流量測定器が設けられ
ている場合はその実測値を用い、設けられていない場合
は、後に示すように計算により求める。空気吹込量は、
空気吹込配管系に設けられた空気流量測定器による実測
値を用いる。装入コークス温度は、赤熱コークスがＣＤ
Ｑチャンバーに装入される前に、放射温度計等により測
定し、その実測値を用いる。
１からの主蒸気の発生量を、以下の式により推定する。 主蒸気発生量(T/H)=A*切出量(T/H)+B*循環ガス流量(Nm3/H)+C*空気吹込量(Nm3/H )+D*装入コ-クス温度(℃)+E …(1) ここに、Ａ〜Ｅは定数である。切出量（冷コークス切出
量）は、切出量の設定値を用いるか又はベルトコンベヤ
ー１６に設けられたコンベヤスケールによる実測値を用
いる。循環ガス流量は、循環ガス流量測定器が設けられ
ている場合はその実測値を用い、設けられていない場合
は、後に示すように計算により求める。空気吹込量は、
空気吹込配管系に設けられた空気流量測定器による実測
値を用いる。装入コークス温度は、赤熱コークスがＣＤ
Ｑチャンバーに装入される前に、放射温度計等により測
定し、その実測値を用いる。
【００２７】(1)式を確定するには、係数Ａ〜Ｅを決定
しなければならないが、主蒸気発生量は、ＣＤＱボイラ
ーに付属された主蒸気流量測定器により実測されている
ので、(1)式による計算値とこの実測値との誤差の２乗
和が最小になるように回帰分析を行い、それによりＡ〜
Ｅの係数を求める。なお、ＣＤＱの操業条件により、こ
れらの係数が変化することも考えられるので、この回帰
分析は、実時間におけるオンライン回帰分析とすること
が好ましい。回帰分析、オンライン回帰分析の手法につ
いては、周知のものであるので説明を省略する。
しなければならないが、主蒸気発生量は、ＣＤＱボイラ
ーに付属された主蒸気流量測定器により実測されている
ので、(1)式による計算値とこの実測値との誤差の２乗
和が最小になるように回帰分析を行い、それによりＡ〜
Ｅの係数を求める。なお、ＣＤＱの操業条件により、こ
れらの係数が変化することも考えられるので、この回帰
分析は、実時間におけるオンライン回帰分析とすること
が好ましい。回帰分析、オンライン回帰分析の手法につ
いては、周知のものであるので説明を省略する。
【００２８】本発明の第１の実施の形態においては、前
記(1)式で計算された主蒸気発生量が目標値となるよう
に、空気吹き込み量を操作している。(1)式で計算され
た主蒸気発生量を目標値とするためには、冷コークス切
出量、循環ガス流量、空気吹き込み量のうち少なくとも
一つを操作すればよいが、冷コークス切出し量は、ＣＤ
Ｑチャンバー１１のレベル変動と関連するので、その操
作には限界がある。
記(1)式で計算された主蒸気発生量が目標値となるよう
に、空気吹き込み量を操作している。(1)式で計算され
た主蒸気発生量を目標値とするためには、冷コークス切
出量、循環ガス流量、空気吹き込み量のうち少なくとも
一つを操作すればよいが、冷コークス切出し量は、ＣＤ
Ｑチャンバー１１のレベル変動と関連するので、その操
作には限界がある。
【００２９】よって、後に示すような方法によりできる
だけ一定値に保ち、急減に変動させないようにすること
が好ましい。また、後に示すように、循環ガス流量は、
冷コークス切出し量に関連を持たせて制御することが好
ましい。よって、比較的自由に操作できる空気吹き込み
流量のみを操作量としている。しかし、空気吹き込量
は、前述のように赤熱コークスから発生するＨ2を燃焼
させるためのものであるので、これに必要な量以上は、
必ず吹き込むようにする必要がある。なお、通常主蒸気
発生量の目標値は、蒸気回収量を最大にすることを目的
として、設備能力の上限値が入力される。
だけ一定値に保ち、急減に変動させないようにすること
が好ましい。また、後に示すように、循環ガス流量は、
冷コークス切出し量に関連を持たせて制御することが好
ましい。よって、比較的自由に操作できる空気吹き込み
流量のみを操作量としている。しかし、空気吹き込量
は、前述のように赤熱コークスから発生するＨ2を燃焼
させるためのものであるので、これに必要な量以上は、
必ず吹き込むようにする必要がある。なお、通常主蒸気
発生量の目標値は、蒸気回収量を最大にすることを目的
として、設備能力の上限値が入力される。
【００３０】本実施の形態においては、冷コークスの切
出し量を以下のようにして決定している。すなわち、所
定時間（たとえば３時間）後までの、コークス炉の窯出
しスケジュールを予測し、それによりコークス炉よりＣ
ＤＱチャンバー１１に装入されるコークス量をｃ[t]と
する。そして、現在のＣＤＱチャンバー１１内のコーク
ス量をｂ[t]とし、前記所定時間であるｎ時間後におけ
るＣＤＱチャンバー１１内のコークス量の目標値をａ
[t]とする。
出し量を以下のようにして決定している。すなわち、所
定時間（たとえば３時間）後までの、コークス炉の窯出
しスケジュールを予測し、それによりコークス炉よりＣ
ＤＱチャンバー１１に装入されるコークス量をｃ[t]と
する。そして、現在のＣＤＱチャンバー１１内のコーク
ス量をｂ[t]とし、前記所定時間であるｎ時間後におけ
るＣＤＱチャンバー１１内のコークス量の目標値をａ
[t]とする。
【００３１】すなわち、この実施の形態においては、Ｃ
ＤＱチャンバー１１内のコークス量を、現時点において
目標値に保つのでなく、前記所定時間後に目標値になる
ように制御が行われる。このような前提のもとで、時間
あたりの冷コークス切出量Ｗ[t/h]を Ｗ＝（ｂ＋ｃ−ａ）／ｎ …(2) として計算する。このようにすると、現在のＣＤＱチャ
ンバー１１内のコークス量を目標値に保とうとして制御
を行う場合に比して、冷コークス切出量の変動が少なく
なり、従って、主蒸気発生量が安定する。
ＤＱチャンバー１１内のコークス量を、現時点において
目標値に保つのでなく、前記所定時間後に目標値になる
ように制御が行われる。このような前提のもとで、時間
あたりの冷コークス切出量Ｗ[t/h]を Ｗ＝（ｂ＋ｃ−ａ）／ｎ …(2) として計算する。このようにすると、現在のＣＤＱチャ
ンバー１１内のコークス量を目標値に保とうとして制御
を行う場合に比して、冷コークス切出量の変動が少なく
なり、従って、主蒸気発生量が安定する。
【００３２】空気吹き込み量の制御で主蒸気発生量の制
御ができなくなった場合には、冷コークス切出量を(2)
式で計算された値から変化させて、主蒸気発生量を変え
るようにしてもよい。
御ができなくなった場合には、冷コークス切出量を(2)
式で計算された値から変化させて、主蒸気発生量を変え
るようにしてもよい。
【００３３】また、本実施の形態においては、循環ガス
流量を冷コークス切出量の関数としている。まず、赤熱
コークス１[t]当たりの保有熱量の回収に必要な循環ガ
スの流量値、すなわち比通風量[Nm3/t]を求める。これ
は、以下の回帰式により求められる。 比通風量=F*装入コークス温度[℃]-G*冷コ−クス切出量[T/H]+H*空気吹き込み量 [Nm3/H]-I*循環ガス平均分子量+J …(3) ここに、Ｆ〜Ｊは回帰計算によって求まった係数であ
る。
流量を冷コークス切出量の関数としている。まず、赤熱
コークス１[t]当たりの保有熱量の回収に必要な循環ガ
スの流量値、すなわち比通風量[Nm3/t]を求める。これ
は、以下の回帰式により求められる。 比通風量=F*装入コークス温度[℃]-G*冷コ−クス切出量[T/H]+H*空気吹き込み量 [Nm3/H]-I*循環ガス平均分子量+J …(3) ここに、Ｆ〜Ｊは回帰計算によって求まった係数であ
る。
【００３４】装入コークス温度、冷コ−クス切出量、空
気吹き込み量は、前述のような方法で求める。循環ガス
平均分子量は、循環ガスの組成より、以下の式により計
算される。 循環ガス中の平均分子量=(2*H2+28*CO+44*CO2+18*H2O+28*N2)/100=〔2*H2+28*CO +44*CO2+18*H2O+28*｛100-(H2+CO+CO2+H2O)｝〕/100 …(4) (4)式のうちＨ2、ＣＯ、ＣＯ2は普通の分析計により測
定できるが、Ｈ2Ｏを測定するには特別の分析計が必要
である。もちろん、このような目的で分析系を設けても
よいが、本実施の形態においては、Ｈ2Ｏを以下の回帰
式により求めている。 H2O(体積%)=K*現在空気吹き込み量(Nm3/H)+L …(5) ここに、Ｋ，Ｌは回帰により求まる定数である。
気吹き込み量は、前述のような方法で求める。循環ガス
平均分子量は、循環ガスの組成より、以下の式により計
算される。 循環ガス中の平均分子量=(2*H2+28*CO+44*CO2+18*H2O+28*N2)/100=〔2*H2+28*CO +44*CO2+18*H2O+28*｛100-(H2+CO+CO2+H2O)｝〕/100 …(4) (4)式のうちＨ2、ＣＯ、ＣＯ2は普通の分析計により測
定できるが、Ｈ2Ｏを測定するには特別の分析計が必要
である。もちろん、このような目的で分析系を設けても
よいが、本実施の形態においては、Ｈ2Ｏを以下の回帰
式により求めている。 H2O(体積%)=K*現在空気吹き込み量(Nm3/H)+L …(5) ここに、Ｋ，Ｌは回帰により求まる定数である。
【００３５】以上のようにして求まった比通風量に、冷
コークス切出し量をかけて、以下のように循環ガス流量
を求める。 循環ガス流量(Nm3/H)=冷コークス切出量(t/H)*比通風量(Nm3/t) …(6) このようにすることにより、例コークス切出量に関わら
ず、赤熱コークスを切出しまでに冷却することができ
る。
コークス切出し量をかけて、以下のように循環ガス流量
を求める。 循環ガス流量(Nm3/H)=冷コークス切出量(t/H)*比通風量(Nm3/t) …(6) このようにすることにより、例コークス切出量に関わら
ず、赤熱コークスを切出しまでに冷却することができ
る。
【００３６】本実施の形態においては、空気吹き込み量
を操作して主蒸気発生量の制御を行っているが、空気吹
き込み量は、(3)式、(5)式に使用されているので、空気
吹き込み量を変えると、循環ガス流量も変わり、(1)式
に影響が及ぶ。よって、制御にあたっては、繰り返し演
算により空気吹き込み量を決定してやる必要がある。ま
た、空気吹込み量を増やしていくと、赤熱コークスから
発生するＨ2がすべて消費され、(5)式が成り立たない領
域に入る。よって、なるべくＨ2Ｏは、分析により求め
るようにする方が好ましい。
を操作して主蒸気発生量の制御を行っているが、空気吹
き込み量は、(3)式、(5)式に使用されているので、空気
吹き込み量を変えると、循環ガス流量も変わり、(1)式
に影響が及ぶ。よって、制御にあたっては、繰り返し演
算により空気吹き込み量を決定してやる必要がある。ま
た、空気吹込み量を増やしていくと、赤熱コークスから
発生するＨ2がすべて消費され、(5)式が成り立たない領
域に入る。よって、なるべくＨ2Ｏは、分析により求め
るようにする方が好ましい。
【００３７】以上の第１の実施の形態においては、主蒸
気発生量の計算値を目標値に一致させるような制御を行
っていたが、第２の実施の形態においては、主蒸気発生
量の実測値を目標値に一致させるようなフィードバック
制御を行う。その際、前記第１の実施の形態におけると
同じように、主蒸気発生量を、冷コークス切出量、循環
ガス流量、空気吹き込み量、装入コークス温度の関数と
して求めておき、冷コークス切出量、循環ガス流量、空
気吹き込み量のうち、操作量とするものについては、主
蒸気発生量計算式における操作量となる変数の係数の逆
数をフィードバックゲインとする。これにより、主蒸気
発生量に目標値との偏差があったとき、その偏差を打ち
消すだけの操作量の変更を行うことができる。第２の実
施の形態におけるその他の動作は前記第１の実施の形態
と同じである。
気発生量の計算値を目標値に一致させるような制御を行
っていたが、第２の実施の形態においては、主蒸気発生
量の実測値を目標値に一致させるようなフィードバック
制御を行う。その際、前記第１の実施の形態におけると
同じように、主蒸気発生量を、冷コークス切出量、循環
ガス流量、空気吹き込み量、装入コークス温度の関数と
して求めておき、冷コークス切出量、循環ガス流量、空
気吹き込み量のうち、操作量とするものについては、主
蒸気発生量計算式における操作量となる変数の係数の逆
数をフィードバックゲインとする。これにより、主蒸気
発生量に目標値との偏差があったとき、その偏差を打ち
消すだけの操作量の変更を行うことができる。第２の実
施の形態におけるその他の動作は前記第１の実施の形態
と同じである。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のうち請求
項１に係る発明においては、主蒸気発生量を目標値に制
御することができる。
項１に係る発明においては、主蒸気発生量を目標値に制
御することができる。
【００３９】請求項２に係る発明においては、主蒸気流
量が目標値から変化した場合に、迅速、かつオーバーシ
ュート無しに、目標値に追随させることができる。
量が目標値から変化した場合に、迅速、かつオーバーシ
ュート無しに、目標値に追随させることができる。
【００４０】請求項３に係る発明においては、主蒸気流
量の実際の値と、計算により求められた主蒸気流量とを
精度よく一致させることができ、精度のよい主蒸気発生
量制御が可能となる。
量の実際の値と、計算により求められた主蒸気流量とを
精度よく一致させることができ、精度のよい主蒸気発生
量制御が可能となる。
【００４１】請求項４に係る発明においては、常に操業
条件を反映した状態で主蒸気流量の計算値を実際値に一
致させることができ、精度のよい制御が可能となる。
条件を反映した状態で主蒸気流量の計算値を実際値に一
致させることができ、精度のよい制御が可能となる。
【００４２】請求項５に係る発明においては、冷コーク
ス切り出し量の変動が小さくなり、ＣＤＱチャンバーレ
ベル制御が主蒸気発生量の外乱となることが防止され
る。
ス切り出し量の変動が小さくなり、ＣＤＱチャンバーレ
ベル制御が主蒸気発生量の外乱となることが防止され
る。
【００４３】請求項６に係る発明においては、循環ガス
流量を計算により求めることができ、これにより精度の
よい主蒸気発生量制御が可能となる。
流量を計算により求めることができ、これにより精度の
よい主蒸気発生量制御が可能となる。
【００４４】請求項７に係る発明においては、Ｈ2Ｏ分
析計が無い場合でも、循環ガス平均分子量を求めること
ができ、これから、循環ガス流量を計算により求めるこ
とができる。
析計が無い場合でも、循環ガス平均分子量を求めること
ができ、これから、循環ガス流量を計算により求めるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＤＱ設備の全体構成を示す図である。
１…ＣＤＱボイラー、２…蒸気ドラム、３…節炭器、４
…蒸発管、５…過熱器、６…ボイラー給水ポンプ、７…
脱気器、８…脱気器給水ポンプ、９…純水タンク、１１
…ＣＤＱチャンバー、１１ａ…ＣＤＱチャンバーの頂部
蓋、１１ｂ…環状管、１１ｃ…コークス払出口、１２…
ダストキャッチャー、１３…高炉への搬送ベルトコンベ
ヤー、１４…サイクロン、１５…循環ガスブロワー、１
６…コークス粉塵払出しのダストホッパー
…蒸発管、５…過熱器、６…ボイラー給水ポンプ、７…
脱気器、８…脱気器給水ポンプ、９…純水タンク、１１
…ＣＤＱチャンバー、１１ａ…ＣＤＱチャンバーの頂部
蓋、１１ｂ…環状管、１１ｃ…コークス払出口、１２…
ダストキャッチャー、１３…高炉への搬送ベルトコンベ
ヤー、１４…サイクロン、１５…循環ガスブロワー、１
６…コークス粉塵払出しのダストホッパー
Claims (7)
- 【請求項１】 ＣＤＱ設備において主蒸気発生量を制御
する方法であって、主蒸気発生量を、冷コークス切出
量、循環ガス流量、空気吹き込み量、装入コークス温度
の関数として計算により求め、計算により求めた主蒸気
発生量が、目標値となるように、冷コークス切出量、循
環ガス流量、空気吹き込み量のうち少なくとも一つを操
作することを特徴とするＣＤＱ設備における蒸気発生量
制御方法。 - 【請求項２】 ＣＤＱ設備において主蒸気発生量を制御
する方法であって、主蒸気発生量を、冷コークス切出
量、循環ガス流量、空気吹き込み量、装入コークス温度
の関数として計算により求め、測定された主蒸気流量が
目標値となるように、冷コークス切出量、循環ガス流
量、空気吹き込み量のうち少なくとも一つを、前記計算
式のうちこれらの量の係数の逆数を制御ゲインとして操
作することを特徴とするＣＤＱ設備における蒸気発生量
制御方法。 - 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載のＣＤＱ設
備における蒸気発生量制御方法であって、前記計算によ
り求めた主蒸気発生量と、測定された主蒸気発生量が一
致するように、主蒸気発生量計算式の各係数を回帰分析
により求めることを特徴とするＣＤＱ設備における蒸気
発生量制御方法。 - 【請求項４】 請求項３に記載のＣＤＱ設備における蒸
気発生量制御方法であって、前記回帰分析が、実時間に
おけるオンライン回帰分析であることを特徴とするＣＤ
Ｑ設備における蒸気発生量制御方法。 - 【請求項５】 請求項１から請求項４のうちいずれか１
項に記載のＣＤＱ設備における蒸気発生量制御方法であ
って、冷コークス切り出し量は、常に、所定時間後まで
のコークス炉の窯出しスケジュールを考慮して、当該所
定時間後のＣＤＱチャンバーレベルを所定値とするよう
な値に制御されていることを特徴とするＣＤＱ設備にお
ける蒸気発生量制御方法。 - 【請求項６】 請求項１から請求項５のうちいずれか１
項に記載のＣＤＱ設備における蒸気発生量制御方法であ
って、循環ガス流量は、装入コークス温度、冷コークス
切り出し量、空気吹き込み量、循環ガス平均分子量の関
数として、計算により求めることを特徴とするＣＤＱ設
備における蒸気発生量制御方法。 - 【請求項７】 請求項６に記載のＣＤＱ設備における蒸
気発生量制御方法であって、循環ガス平均分子量を求め
るにあたり、分析計で測定不能な水蒸気量を、空気吹き
込み量の関数として、回帰式により求めることを特徴と
するＣＤＱ設備における蒸気発生量制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26291699A JP2001090901A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Ｃｄｑ設備における蒸気発生量制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26291699A JP2001090901A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Ｃｄｑ設備における蒸気発生量制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001090901A true JP2001090901A (ja) | 2001-04-03 |
Family
ID=17382396
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26291699A Pending JP2001090901A (ja) | 1999-09-17 | 1999-09-17 | Ｃｄｑ設備における蒸気発生量制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001090901A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004022672A1 (ja) * | 2002-08-29 | 2004-03-18 | Nippon Steel Corporation | コークス乾式消火方法及び装置 |
| KR100716682B1 (ko) * | 2005-02-25 | 2007-05-09 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 코크스 건식 소화 방법 및 장치 |
| CN102304370A (zh) * | 2002-08-29 | 2012-01-04 | 新日本制铁株式会社 | 干熄焦装置 |
| KR101421209B1 (ko) | 2012-09-12 | 2014-07-22 | 주식회사 포스코 | 코크스 건식 소화 설비 |
| JP2018179421A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | Ｊｆｅケミカル株式会社 | 無水フタル酸製造設備における回収蒸気利用方法 |
| CN116948663A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-27 | 上海电气集团国控环球工程有限公司 | 一种立式热回收焦炉 |
-
1999
- 1999-09-17 JP JP26291699A patent/JP2001090901A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004022672A1 (ja) * | 2002-08-29 | 2004-03-18 | Nippon Steel Corporation | コークス乾式消火方法及び装置 |
| CN102304370A (zh) * | 2002-08-29 | 2012-01-04 | 新日本制铁株式会社 | 干熄焦装置 |
| KR100716682B1 (ko) * | 2005-02-25 | 2007-05-09 | 신닛뽄세이테쯔 카부시키카이샤 | 코크스 건식 소화 방법 및 장치 |
| KR101421209B1 (ko) | 2012-09-12 | 2014-07-22 | 주식회사 포스코 | 코크스 건식 소화 설비 |
| JP2018179421A (ja) * | 2017-04-14 | 2018-11-15 | Ｊｆｅケミカル株式会社 | 無水フタル酸製造設備における回収蒸気利用方法 |
| CN116948663A (zh) * | 2023-09-19 | 2023-10-27 | 上海电气集团国控环球工程有限公司 | 一种立式热回收焦炉 |
| CN116948663B (zh) * | 2023-09-19 | 2023-11-24 | 上海电气集团国控环球工程有限公司 | 一种立式热回收焦炉 |
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