JP2005060661A - コークス炉の補修方法、コークス炉管理装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】押し詰まりの発生を防止できるとともに、コークス炉全体としてのコークス製造コストの増加を抑えることを可能とする、コークス炉の補修方法を提供すること。また、
コークス炉の補修時期や補修方法を決定するための管理装置およびプログラムを提供すること。
【解決手段】コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を測定して集計し、各炭化室毎に、押出し力の所定期間毎の平均である平均押出し力を算出し、平均押出し力の高い炭化室から順番に炭化室内の炉壁補修を行う。またコンピュータを、押出し力を収集して記憶装置に記憶させる押出し力記憶手段、記憶装置から所定期間内の炭化室毎の押出し力を読み出して各炭化室毎に平均化した平均押出し力を算出する押し出し力解析手段、平均押出し力を平均押出し力の高い炭化室から順番に出力装置に表示する表示手段、として機能させるためのコークス炉管理プログラムを用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、適切な時期に補修を行うことでコークス炉の押し詰まり等のトラブルを未然に防止する、コークス炉の補修方法と、コークス炉管理装置およびコークス炉管理プログラムに関する。

石炭を乾留してコークスを製造するコークス炉は、耐火煉瓦の隔壁である炉壁煉瓦で仕切られた燃焼室と炭化室とが交互に配置された構造をしている。コークスの原料である石炭は、送炭車のホッパに積載されて所定の炭化室まで運搬され、炭化室の上方から炭化室内に装入される。炭化室内に装入された石炭は炭化室の両側に配置された燃焼室の熱で乾留されてコークスとなる。乾留が終了した赤熱コークスは、押出機の押出ラムによって側方から押されて排出される。室炉式コークスでは、このように石炭の装入、コークス化、コークスの押出（窯出し）の一連の作業が繰り返される。

このようなコークス炉の押出作業を繰り返し行うと、次第に押出を円滑に行うことが困難となる。これは、乾留に伴って発生するカーボンの炭化室炉壁への付着、あるいは炉壁面に何らかの原因で発生する損傷あるいは肌荒れ、押出されるコークス塊であるコークスケーキの膨張等が原因となり、コークスを炭化室から排出するために必要な押出し力が大きくなるためである。この結果、コークスの押出作業に支障が生じ、押出しが著しく困難になると、コークスが炭化室内に詰まって押出しが不可能となる、いわゆる押し詰まり（窯詰まり）が発生することがある。押し詰まりが発生した場合に押出作業を続行すると、コークス炉の炭化室炉壁煉瓦に多大の負荷を加えることとなり、炉体の損傷、炉壁の倒壊につながる恐れがある。そこでコークス炉の寿命低下を防止するためには、押し詰まりが発生した場合は、押出作業を中断し、炭化室内に詰まったコークスを押出が可能な状態となるまで人力により掻き出す等の措置がとられなければならない。ところが押出作業を中断すると、コークス炉全体の窯出しスケジュールの変更を余儀なくされ、単独の炭化室のみでなく他の炭化室を含めた全体としてコークス生産性が低下するばかりでなく、掻き出し作業後に押出可能となるまで十分な静置時間を必要とするために、消費熱量も増大し、コークス製造コストの増加につながる。また、押し詰まりが発生してから補修を行うと、事後補修となるため炉壁の損傷進行が早くなるという欠点もある。従って、このような押し詰まりの発生は、未然に防止する必要がある。

押出し力を監視して管理することによって、押し詰まりを未然に防止する方法が知られている。例えば、ある炭化室の押出し力が増加する傾向にある場合は、その炭化室については乾留終了後から排出までの置時間を延長して十分に静置したり、大きな押出し力を要する炭化室については炉壁付着カーボンの除去や、炉壁、炉底の補修を行う等の対応がとられている。

また、カーボン付着あるいは炉壁面の損傷の度合いを早期に確認できるコークス炉の操業方法として、押出し機の押出しラムに負荷される押出し抵抗と、その時の押出しラム位置を連続検出して炉壁補修の要否を判定する技術（例えば、特許文献１参照。）や、押出し機の押出しラムに負荷される負荷波形から異常発生の有無と異常部位を検出し、燃焼排ガスのＣＯ濃度の分析に基づいて炉壁レンガの損傷による異常か、付着カーボンによる異常かを判定する技術（例えば、特許文献２参照。）が知られている。
特開平１１−６１１３７号公報 特開平１１−５００５８号公報

上記のような押出し機の押出しラムに負荷される押出し力（押出し抵抗、負荷波形等）の管理は、通常、各炭化室毎にオペレータにより行われている。そして、各炭化室毎に適宜補修が行われるため、オペレーターの経験に依存する部分が大きく、コークス炉全体としてコークス製造コストの増加を抑えるように、最適な補修時期や補修方法を選択することは困難であった。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、押し詰まりの発生を防止できるとともに、コークス炉全体としてのコークス製造コストの増加を抑えることを可能とする、コークス炉の補修方法を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、コークス炉の補修時期や補修方法を決定するための支援となるコークス炉管理装置およびプログラムを提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を測定して集計し、各炭化室毎に、前記押出し力の所定期間毎の平均である平均押出し力を算出し、該平均押出し力の高い炭化室から順番に炭化室内の炉壁補修を行うことを特徴とする、コークス炉の補修方法。
（２）コークス炉の各炭化室を識別する名称を設定し、該名称と、該名称に対応する炭化室の平均押出し力とを、該平均押出し力の高い順番に所定期間毎に表示することを特徴とする（１）に記載のコークス炉の補修方法。
（３）コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を測定して集計し、各炭化室毎に、前記押出し力の所定期間毎の平均である平均押出し力を算出し、各炭化室毎の該平均押出し力の時間に対する変化率を算出して、該変化率の大きい炭化室から順番に炭化室内の炉壁補修を行うことを特徴とする、コークス炉の補修方法。
（４）コークス炉の各炭化室を識別する名称を設定し、該名称と、該名称に対応する平均押出し力と、変化率とを、所定期間毎に表示することを特徴とする（３）に記載のコークス炉の補修方法。
（５）コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を測定して集計し、各炭化室毎に、前記押出し力の所定期間毎の平均である平均押出し力を算出し、各炭化室毎の該平均押出し力の時間に対する変化率を算出して、該平均押出し力の変化率から将来の押出し力を予測して、該予測された押出し力の高い炭化室から順番に炉壁補修を行うことを特徴とするコークス炉の補修方法。
（６）各炭化室毎に、さらに炭化室内の炉壁に施した炉壁補修の種類と補修した日付とを集計し、前記炉壁補修の種類と補修後の経過時間と平均押出し力の関係から将来の押出し力を予測して、炉壁の再補修を行うことを特徴とする（５）に記載のコークス炉の補修方法。
（７）複数種類の炉壁補修を行った炭化室について、次回の補修までの平均押出し力の変化率が最小であった補修方法を用いて炉壁補修を行うことを特徴とする（１）ないし（６）のいずれかに記載のコークス炉の補修方法。
（８）所定期間が１ヶ月であり、月単位に平均押出し力を算出することを特徴とする（１）ないし（７）のいずれかに記載のコークス炉の補修方法。
（９）コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を記憶装置に記憶させる押出し力記憶手段と、
前記記憶装置から読み出した所定期間内の炭化室毎の押出し力を前記所定期間で平均化した平均押出し力を算出する解析手段と、
前記平均押出し力を出力装置に表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする、コークス炉の管理装置。
（１０）さらに、コークス炉の操業データを記憶する操業データ記憶手段と、コークス炉の炭化室を補修した履歴を記憶する補修履歴記憶手段と、前記操業データ記憶手段および前記補修履歴記憶手段から解析手段で算出された結果に対応するデータを検索するデータ検索手段と、を備えて、
表示手段において、さらに前記操業データおよび前記補修した履歴を表示することを特徴とする（９）に記載のコークス炉の管理装置。
（１１）コークス炉の炭化室を補修する際にコンピュータを用いて、
コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を記憶装置に記憶させる押出し力記憶ステップと、
前記記憶装置から読み出した所定期間内の炭化室毎の押出し力を前記所定期間で平均化した平均押出し力を算出する押出し力解析ステップと、
前記平均押出し力の高い炭化室から順番に出力装置に表示する表示ステップと、を行うことを特徴とする、コークス炉の管理方法。
（１２）押出し力解析ステップにおいて、さらに各炭化室毎の平均押出し力の時間に対する変化率を算出し、表示ステップにおいてさらに前記変化率を出力装置に表示することを特徴とする、（１１）に記載のコークス炉の管理方法。
（１３）さらに、コークス炉の押し出し作業時のコークス炉の操業データを記憶する操業データ記憶ステップと、
コークス炉の炭化室を補修した履歴を記憶装置に記憶する補修履歴記憶ステップと、
押出し力解析ステップで算出された結果に対応する前記操業データおよび前記補修した履歴を前記記憶装置から検索するデータ検索ステップと、を有し、
表示ステップにおいてさらに前記操業データおよび前記補修履歴を出力装置に表示することを特徴とする（１１）または（１２）に記載のコークス炉の管理方法。
（１４）コークス炉の炭化室の補修時期を決定するためにコンピュータを、
コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を収集して記憶装置に記憶させる押出し力記憶手段、
前記記憶装置から所定期間内の炭化室毎の押出し力を読み出して、押し出し力のデータを各炭化室毎に平均化した平均押出し力を算出する押し出し力解析手段、
前記平均押出し力を該平均押出し力の高い炭化室から順番に出力装置に表示する表示手段、
として機能させることを特徴とするコークス炉管理プログラム。
（１５）押出し力解析手段において、さらに平均押出し力にもとづき、前記平均押し出し力の時間に対する変化率を算出し、表示手段において、さらに前記変化率を出力装置に表示することを特徴とする（１４）に記載のコークス炉管理プログラム。
（１６）コークス炉の炭化室の補修方法および補修時期を決定するために、コンピュータを、さらに、
コークス炉の押し出し作業時のコークス炉の操業データを記憶する操業データ記憶手段、
コークス炉の炭化室の補修履歴を記憶装置に記憶する補修履歴記憶手段、
前記操業データ記憶手段および前記補修実績記憶手段から前記押し出し力解析手段で算出された結果に対応するデータを検索するデータ検索手段、
として機能させて、
表示手段において、さらに前記操業データおよび前記補修履歴を表示することを特徴とする（１４）または（１５）に記載のコークス炉管理プログラム。

本発明によれば、コークス炉の補修を炉全体として最適化して行うことが可能となる。このため、押し詰まりの発生を防止できるとともに、コークス炉の炉壁煉瓦の破損も防止できるので、コークス炉全体としてのコークス製造コストの増加を抑えるとともに、コークス炉の寿命を延長することができる。また、コークス炉の各窯の補修時期の決定や補修方法の選択を容易に行うことができる。

まず、コークス炉について説明する。

コークス炉は、石炭を乾留する炭化室、燃料ガスを燃焼させる燃焼室、燃焼廃ガスの余熱を利用するための蓄熱室および蓄熱室下の水平煙道で構成されている。コークス炉は、複数の窯が集合して炉団を形成しており、各窯を構成する炭化室は、長さ１２〜１６ｍ、高さ４〜７ｍ、幅４００ｍｍ〜４５０ｍｍの大きさである。押出機はこの炭化室の片側（ＰＳ側）から押出機ラムを約１２〜１６ｍ押出すことで炭化室の反対側（ＣＳ側）に約１２〜３０ｔの赤熱コークスを排出する。尚、コークスの押出を容易にするために、炭化室はコークガイド車のあるＣＳ側が押出機のあるＰＳ側よりも幅が４０〜７５ｍｍ広くなっている。コークスを製造するために、コークス炉には装炭車、押出機、コークガイド車、コークバケット車等の付帯設備が設けられている。装炭車はコークス炉の炉頂に設けられ、貯炭槽から切り出された石炭を受け取ると、所定の炭化室まで走行して炭化室の上部から炭化室内に石炭を装入する。装入された石炭は密閉された炭化室内で燃焼室からの熱によって乾留される。乾留が終了し石炭がコークス化すると、押出機が当該炭化室前まで走行して赤熱コークスの排出を開始する。押出機には、炭化室の炉蓋を吊り上げて開閉する炉蓋取装置、赤熱コークスを押し出すための押出しラムが備えられている。窯出し作業時には、コークガイド車とコークバケット車が、炭化室をはさんで押出機と反対側に待機している。そしてコークガイド車は、押出機が炭化室内の赤熱コークスを押し出す際、炭化室の反対側の炉蓋を開け、炭化室の反対側の炉蓋を開け、押し出されてくる赤熱コークスがコークバケット車上に積載されるようにガイドする。コークバケット車は、コークガイド車の案内格子を通って押し出されてくる赤熱コークスを受け入れる。赤熱コークスを受け入れたコークバケット車は電車に牽引されてＣＤＱまで走行し、ＣＤＱ内で赤熱コークスが乾式消化される。コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力とは、押出し機の押出しラムによりコークスを押し出す際に押出しラムに加わる力であり、本発明では１回の押出し時の最大荷重を押出し力として用いている。

上記のようにして操業するコークス炉において、本発明では、コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を測定して集計し、各炭化室毎に、前記押出し力の所定期間毎の平均である平均押出し力を算出し、該平均押出し力の高い炭化室から順番に炭化室内の炉壁補修を行うことを特徴とする。その際に、コークス炉の各炭化室を識別する名称を設定し、該名称と、該名称に対応する炭化室の平均押出し力とを、該平均押出し力の高い順番に所定期間毎に表示することが望ましい。

すなわち、複数の炭化室を有するコークス炉の、各炭化室を識別する名称を、例えば並び順の番号で設定し、各炭化室（窯）毎の押出し力を継続的に測定し、その測定結果を集計して、所定の期間毎に各炭化室毎の平均押出し力を算出し、前記所定の期間毎に、前記平均押出し力の高い順番に前記各炭化室を識別する名称を並べて表示する。さらに、前記所定の期間毎に、前記平均押出し力の高い順番に前記平均押出し力自体も並べて表示する。

所定の期間毎に、各炭化室を識別する名称や各炭化室毎の平均押出し力を、平均押出し力の高い順番に並べて表示することにより、押出し力の高い炭化室および押出し力の上昇傾向のある炭化室等を明確に識別することができ、押出し力の監視を容易に行うことができる。表示方法は、例えば所定期間を１ヶ月として数ヶ月間押出し力を測定した場合、１ヶ月毎に平均押出し力を算出して、縦軸方向を押出し力の順位、横軸方向を各月の名称として、各炭化室の識別名称と押出し力とを一覧表として表示することができる。

以上の表示結果を用いて炭化室補修のスケジュールを決定する。押出し力の高い炭化室に優先的に補修を実施する。

また、本発明では、コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を測定して集計し、各炭化室毎に、前記押出し力の所定期間毎の平均である平均押出し力を算出し、各炭化室毎の該平均押出し力の時間に対する変化率を算出して、該変化率の大きい炭化室から順番に炭化室内の炉壁補修を行うことを特徴とする。その際に、コークス炉の各炭化室を識別する名称を設定し、該名称と、該名称に対応する平均押出し力と、変化率とを、所定期間毎に表示することが望ましい。

所定期間毎の平均押出し力の変化率を算出して、上昇傾向のある炭化室に対しては、押出し力がある程度以上に高くなる前に、あらかじめ補修を行うことが望ましい。このためには、例えば所定期間を１ヶ月として数ヶ月間押出し力を測定した場合、１ヶ月毎に平均押出し力を算出して、今月と先月の平均押出し力の差を計算して、１ヶ月間の変化率を算出し、縦軸方向を押出し力の順位、横軸方向を各月の名称として、各炭化室の識別名称と押出し力と変化率とを一覧表として表示することで、平均押出し力に上昇傾向のある炭化室を容易に判別することができる。

また、平均押出し力の変化率から将来の押出し力を予測して、該予測された押出し力の高い炭化室から順番に炉壁補修を行うことが好ましい。

さらに、押出し力の絶対値の高い炭化室から順に補修を行い、押出し力の絶対値が同じ程度の炭化室については、平均押出し力の変化率の高い炭化室を優先して炉壁補修を行うことが特に好ましい。

また、押出し力の情報に加えて、各炭化室毎に、さらに炭化室内の炉壁に対して実施した補修の種類と補修した日付とを集計し、前記炉壁補修の種類と補修後の経過時間と平均押出し力の関係から将来の押出し力を予測して、炉壁の再補修を行うことが望ましい。

各炭化室毎に、炭化室に行った補修方法の種類と、補修を行った時（年月日）との情報を、押出し力の測定情報と併せて集計し、上記したような各炭化室の識別名称と炭化室毎の平均押出し力とともに、各炭化室の補修状況とを、並べて表示することで、平均押出し力の推移と炭化室の炉壁補修とを容易に関連付けて考えることができる。

例えば補修後の日数を変数としてコークス炉を監視することで、各炭化室に固有の押出し力の推移変化を導き出し、押出し力が上昇する時期を予測して、次回の補修日を決定し、押出し力が上昇する以前にあらかじめ炭化室の補修を行うことで、炉壁面の損傷等が軽微な内に補修が可能となり、コークス炉の延命が可能となる。

また、複数種類の炉壁補修を行った炭化室について、次回の補修までの平均押出し力の変化率が最小であった補修方法を用いて炉壁補修を行うことで、最適な補修方法を選択することが可能となる。

すなわち、各炭化室の状況により、最適な炉壁の補修方法は異なるため、過去に複数種類の炉壁補修を行った経緯を有する炭化室について、上記のような方法を用いて、各補修方法による各炭化室の押出し力の変化率の違いを把握して、各炭化室の特性に合わせた最適な補修方法を選択して、補修を行うことが望ましい。

以上のコークス炉の補修方法において、平均押出し力を算出する所定期間は任意に設定することができるが、通常の操業条件では、所定期間は１ヶ月とすることが適当であり、月単位で平均押出し力を算出して、補修計画を立て、補修を実施することが好ましい。

図１は、本発明の補修方法を実施するための炭化室毎の押出し力を監視するシステムの構成の一実施形態を示す概略図である。本システムは、押出し力の監視を行う操業計算機１、押出機に関するデータを収集する収集計算機２および補修実績を入力する解析計算機（図示せず。）で構成されている。使用する計算機の数等はシステムの構成により適宜設定すれば良い。本システムへの入力データは、押出機に関するデータ、コークス炉のプロセスに関して収集されるデータ、補修データである。

押出機に関するデータは、押出機ラム７の押出し力と、押出機ラム７の押出位置である。押出機ラム７は押出し用電動機５によりコークス押出しのためにコークス炉炭化室内に挿入される。この時に発生する押出し力は押出し力検出器３で検出する。押出し力としては、例えば、押出し用電動機５（押出モータ）の電流値、押出モータの軸にかかるトルク、又はロードセルを用いて実測した値等を利用することができる。押出しラムの押出位置は押出位置検出器４で検出する。押出位置は、例えば、押出機ラム７の位置をバリカム等を用いて実測した値を利用することができる。

押出機に関するデータである押出し力を各押出時に収集して収集計算機２に保存し、操業計算機１で収集したデータの表示や編集作業を可能として、押出し力の監視を行う。

コークス炉のプロセスに関して収集されるデータとは、どの炭化室がコークス押出可能になっているか、窯出しの準備が出来ているかなどのコークス作業に関する各炭化室の状態の情報であり、これによってコークス炉のプロセスに関して収集されるデータと押出機に関するデータとを対応付けることができる。

補修データは、コークス炉の各炭化室に対して行われた補修作業に関するデータであり、行った補修の種類を入力するものである。補修の種類としては、例えば、煉瓦積み替えによる補修、反応性ガスの吹込みによる化学反応による亀裂等の補修（ＣＶＤ補修）、大型溶射装置による補修、人力溶射による補修、空窯による補修等であり、補修が行われた場合は、これらの種類および補修日時を解析計算機から手動で入力する。

図２は、操業計算機１に収集された各炭化室の押出し力データから、各炭化室の各月平均の押出し力を計算して、押出し力の高い順にディスプレー上の画面に表示した場合の表示状態の一例である。ここではコークス炉の各炭化室を、端から順番に付与した番号で識別している（Ｎｏ．１〜１０４）。図２中の表を用いれば、押出し力の高い炭化室を容易に確認することが出来るとともに、１ヶ月単位での炭化室毎の押出し力変化の推移を確認することができる。また、指定炭化室番号に対して色分けを行って表示する機能を付与することで、特定の炭化室に対する押出し力の推移を確認する場合に、容易に押出し力順位の変動を確認可能としている。このように押出し力の高い順に表示して各炭化室の押出し力月平均推移を管理することで、押出し力増加傾向のある炭化室の発見を容易にして、これに対する炭化室補修の要否の判断を行うことが可能となるので、コークス炉の押し詰まりを未然に防止することが可能であり、コークス炉の延命の効果がある。

図３は、各炭化室の各月平均の押出し力を計算して、最新月の押出し力と、１ヶ月前の押出し力との差である押出し力変化率と、最も最近行った補修後の日数とをディスプレー上の画面に表示した場合の例である。また、最も最近行った補修後の日数を表示する際に、入力された補修データの種類に対応した色で色分けして表示することで、どのような種類の補修を行ったかを容易に識別可能とすることができる。炭化室毎の押出し力の変化率および補修後日数を表示することで、炭化室毎の補修後の押出し力変化を容易に捉えることが可能となり、補修を行う時期であるかの判断基準とすることができる。また、補修方法の違いによる炭化室毎の押出し力増加傾向に至る補修期間の変化を把握することが容易となるので、蓄積されたデータから炭化室毎の特徴を捉えて、各炭化室の最適補修方法を判断することが可能となり、炭化室毎に最適な補修方法を用いて補修することが出来る。また、この押出し力の変化率、補修方法および補修後日数のデータに基づいて各炭化室の補修後の押出し力上昇の程度をあらかじめ予測して、最適な時期に炭化室補修を行うことも可能となる。

図４は、押出し力の高い炭化室上位２０窯分に対して、押出し力順位、前期間（先月）の押出し力順位、押出し力順位の前期間からの変動順位、炭化室番号（炭化室Ｎｏ．）、平均押出し力、押出し力変化率、補修種類毎の補修後経過日数、至近の傾向、押出し力悪化パターン、をディスプレー上の画面に表示した場合の例である。また、図４の下段に、併せて、押出し力変化率の高い炭化室上位２０窯分に対して、押出し力順位、炭化室番号（炭化室Ｎｏ．）、平均押出し力、押出し力変化、平均押出し力順位、押出し力順位の前期間（先月）からの変動順位、補修種類毎の補修後経過日数、至近の傾向、押出し力悪化パターン、を表示した。各炭化室の補修方法および補修後日数を表示することで、平均押出し力もしくは押出し力変化率の高い炭化室に対する補修に関する情報を容易に得ることが可能となる。また、至近の傾向は、前期間からの押出し力推移の傾向から押出し力変化を捉えるために、例えば「最近１０日間の押し出し力の平均値−当日押出し力」が５ｔ以上の場合を「悪化」、−５ｔ以上、５ｔ未満の場合を「変化小」、−１５ｔ以上、−５ｔ未満の場合を「やや改善」、−１５ｔ未満の場合を「改善」のように押出し力の変化を判定して表示する。また、押出し力悪化パターンは、補修後経過日数の目安を示すことにより、押出し力悪化パターンを判定するのに利用する。例えば、補修後経過日数が１５日以下の場合を「補修直後」、１６〜８０日の場合を「（空欄）」、８１〜１８０日の場合を「短期」、１８１〜５００日の場合を「中期」、５０１日以上の場合を「長期」と表示する。これにより押出し力の変化が、押出し力が増加しつつあるのか、もしくは改善されつつあるのかを確認できるとともに、この押出し力変化が補修後どの程度経過している時期に該当するのかも確認可能としている。このような表示を行うことで、補修直後であるために押出し力が増加している炭化室を容易に区別することができるので、実際に補修の必要な炭化室を選択して炉壁補修を行うことが容易である。

次に、上記のようなコークス炉の補修方法を実施するために用いるのに好適なコークス炉管理装置（補修計画支援装置）について説明する。

コークス炉管理装置として、コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を記憶装置（データベースサーバ）に記憶させる押出し力記憶手段（収集計算機）と、記憶装置（データベースサーバ）から読み出した所定期間内の炭化室毎の押出し力を所定期間で平均化した平均押出し力を算出する解析手段（操業計算機）と、平均押出し力を出力装置に表示する表示手段と、を備えることが望ましい。さらに、コークス炉の操業データを記憶する操業データ記憶手段（コークス炉プロセスコンピュータ）と、コークス炉の炭化室を補修した履歴を記憶する補修履歴記憶手段（解析計算機)と、を備えることが望ましく、操業データ記憶手段および補修履歴記憶手段から解析手段で算出された結果に対応するデータを検索するデータ検索手段と、を備えて、表示手段において、さらに操業データおよび補修した履歴を表示することが望ましい。また、記憶装置と、押出し力記憶手段と、解析手段とが通信回線で接続されていることが望ましい。さらに、操業データ記憶手段と、補修履歴記憶手段とが通信回線で接続されていることが望ましい。

また、コークス炉管理装置（補修計画支援装置）の一実施形態として、コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を収集してデータベースサーバに記憶させる収集計算機と、コークス炉の補修履歴を前記データベースサーバに記憶させる解析計算機と、前記データベースサーバに記憶させた情報を解析する操業計算機とを有し、前記収集計算機と前記解析計算機と前記操業計算機と前記データベースサーバとが通信回線で接続されているものを用いることができる。さらに、コークス炉の操業データを管理する計算機が通信回線で接続されていることが望ましい。このような構成の装置を用いてコークス炉の押出し力の推移を管理することで、適切な時期にコークス炉の補修を行うことが可能となる。

上記のようなコークス炉管理装置を用いた場合、コンピュータを用いた以下のような方法でコークス炉を管理して、コークス炉の補修を計画して、炉壁の補修を行うすることが望ましい。

コークス炉の炭化室を補修する際にコンピュータを用いて、コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を記憶装置に記憶させる押出し力記憶ステップと、前記記憶装置から読み出した所定期間内の炭化室毎の押出し力を前記所定期間で平均化した平均押出し力を算出する押出し力解析ステップと、前記平均押出し力の高い炭化室から順番に出力装置に表示する表示ステップと、を行うことでコークス炉を管理する。また、押出し力解析ステップにおいて、さらに各炭化室毎の平均押出し力の時間に対する変化率を算出し、表示ステップにおいてさらに前記変化率を出力装置に表示することが望ましい。また、さらに、コークス炉の押し出し作業時のコークス炉の操業データを記憶する操業データ記憶ステップと、コークス炉の炭化室を補修した履歴を記憶装置に記憶する補修履歴記憶ステップと、押出し力解析ステップで算出された結果に対応する操業データおよび補修した履歴を記憶装置からから検索するデータ検索ステップと、を有し、
表示ステップにおいてさらに前記操業データおよび前記補修履歴を出力装置に表示することが望ましい。

また、以下のようなプログラムを用いてコークス炉を管理し、適宜炉壁の補修を行うことが望ましい。

コークス炉の炭化室の補修時期を決定するためにコンピュータを、コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を収集して記憶装置に記憶させる押出し力記憶手段、
記憶装置から所定期間内の炭化室毎の押出し力を読み出して、押し出し力のデータを各炭化室毎に平均化した平均押出し力を算出する押し出し力解析手段、平均押出し力を平均押出し力の高い炭化室から順番に出力装置に表示する表示手段、として機能させるためのコークス炉管理プログラム。また、押出し力解析手段において、さらに平均押出し力にもとづき、平均押し出し力の時間に対する変化率を算出し、表示手段において、さらに変化率を出力装置に表示することが望ましい。さらに、コークス炉の炭化室の補修方法および補修時期を決定するために、コンピュータを、さらに、コークス炉の押し出し作業時のコークス炉の操業データを記憶する操業データ記憶手段、コークス炉の炭化室の補修履歴を記憶装置に記憶する補修履歴記憶手段、操業データ記憶手段および補修実績記憶手段から押し出し力解析手段で算出された結果に対応するデータを検索するデータ検索手段、として機能させて、表示手段において、さらに操業データおよび補修履歴を表示することが望ましい。

次に、上記のようなコークス炉の補修方法を実施するために用いるのに好適なシステム構成の一実施形態を、図５を用いて説明する。

コークス炉補修システムは、収集計算機１３、解析計算機１４、操業計算機１５、データベースサーバ１６、コークス炉プロセス・コンピュータ１７から構成される。これらは、たとえば、ＬＡＮ（Local Area Network）等の通信回線に接続されて、相互の間でデータ通信ができるようになっている。

収集計算機１３は、押出し機制御装置１２とはたとえば、ＲＳ２３２Ｃ等の通信方式で接続されて、押出し機１１が押出し作業を行ったときの、各炭化室において押出しラムの位置に対応した押出し力のデータを押出し機１１から入力した押出し機制御装置１２からデータを入力するようになっている。

解析計算機１４は、補修実績（補修日時、補修種類等）のデータを操作者によって、キーボード等の入力装置を介して入力できるようになっている。

操業計算機１５は、各炭化室の押出し力の推移等の操業に必要となるデータを演算、表示するためのものであり、演算条件や表示条件等は操作者がキーボード等の入力装置を介して、設定し、入力できるようになっている。

データベース・サーバ１６には、操業計算機１５が演算、表示するための、押出し機のデータ、補修実績のデータ、押出し作業時のコークス炉操業データが記憶されており、これらのデータは収集計算機１３、解析計算機１４、コークス炉プロセスコンピュータ１７から入力、記憶される。また、操業計算機１５は演算時に必要なデータをデータベース・サーバ１６から読み出せるようになっている。

また、コークス炉プロセス・コンピュータ１７は、押出し作業を行ったときの、コークス炉の温度や煤塵濃度等の操業データを管理しており、このデータは押出し作業が完了時にデータベース・サーバ１６の補修管理用データベースにＬＡＮや電話回線等の通信回線を介して、記憶するようになっている。

上記のようなシステムで行う処理について、プログラムの詳細をステップ１００〜３０８を用いて説明する。

収集計算機１３で行う処理について、図６と図１０を用いて説明する。

図６は収集計算機１３のシステム構成の一実施形態であり、図１０はその処理フローの一実施形態である。収集計算機１３には、外部とのデータの入出力を行う入出力インターフェース１８、収集計算機のデータ処理を行うためのＣＰＵ（中央処理装置）１９、データを記憶するための磁気ディスクや光磁気ディスク等の記憶装置２０を有している。入出力インターフェース１８は、押出し機制御装置１２からのデータを入力するための通信回線とデータベース・サーバ１６へのデータ出力を行うための通信回線が接続されている。たとえば、押出し機制御装置１２とはＲＳ２３２Ｃ方式の通信回線を使用し、データベース・サーバ１６とはＬＡＮを使用する。なお、これらの通信回線は、同じ種類のものであっても、異なる種類のものであっても問題ない。

ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央制御装置）１９では、計算機プログラムが実行される（STEP100）と、押出し機制御装置１２からのデータ入力を待つ状態（STEP101）となる。

押出し機制御装置からデータの入力があれば（STEP101・yes）、データの入力処理を行う（STEP102）。ここで、押出し機制御装置１２からのデータ入力とは、押出し作業時の押出し機ラムの位置と、その位置に対応した押出し力のデータをいう。ここで、押出し機操作者により、押出し作業が開始すると、押出し機制御装置１２は、たとえば、押出し機のバリカムの信号を入力し、これを押出し機ラムの位置に変換し、そのときの押出し機のロードセルの荷重値から、押出し力に変換して、収集計算機１３に通信回線を通して、押出しラム位置と押出し力のデータを出力するようになっている。なお、出力数は特に限定しないが、押出し制御装置１２の処理が可能なサイクル時間、たとえば数１００msec程度の周期でデータが取り込まれ、位置間隔にして数１０ｍｍ程度の間隔で、押出し作業完了まで取り込まれるようになっている。なお、押出し機制御装置１２から収集計算機１３への送信は、押出し機制御装置１２が１箇所のデータを取り込むたびに実行されてもよいし、作業完了までのデータを、押出し機制御装置１２に一時記憶させ、押出し作業完了後にまとめて送信するようにしてもよい。

収集計算機１３は、データは入力されると、そのデータに、炭化室の番号と押出し作業の日時のデータを付加して、一旦、収集計算機１３の記憶装置に記憶する（STEP103）。

押出し制御装置１２からのデータ入力が完了した後で、記憶装置に記憶されたデータを、データベース・サーバ１６にＬＡＮを介して、出力し、記憶する(STEP104)。

次に、解析計算機１４で行う処理について、図７と図１１を用いて説明する。

図７は解析計算機１４のシステム構成の一実施形態であり、図１１はその処理フローの一実施形態である。

解析計算機１４には、外部とのデータの入出力を行う入出力インターフェース２１、解析計算機のデータ処理を行うためのＣＰＵ（中央処理装置）２２、データを記憶するための磁気ディスクや光磁気ディスク等の記憶装置２３、人の操作によりデータ入力のためのデータ入力端末装置（キーボードやマウス等）２４を有している。

入出力インターフェース２１は、操業計算機１５や収集計算機１３等の他の計算機と、ＬＡＮや電話回線等の通信回線により、データの受信および送信ができるようになっており、ＣＰＵ２２からの制御によって、各種データの入出力を行うようになっている。さらに、データ入力端末装置２４が接続され、処理指令や各炭化室の補修種類、補修日時の履歴データの入力を行うようになっている。

ＣＰＵ２２は、外部記憶装置２３に予め記憶されている処理プログラムを、解析計算機１４の電源が投入されたのち、キーボードやマウス等にて処理プログラムを実行する操作がされることによって、記憶装置２３内のプログラムを読み込み、処理を実行する（STEP200）。

補修作業が行われると、操作者はデータ入力端末装置２４から入力処理指令を入力し（STEP201）、補修がされた炭化室番号と補修日時と補修種類の補修実績データが、データ入力端末装置２４から入力される（STEP202）。

このデータは、記憶装置２３に一旦、記憶された（STEP203）のち、ＬＡＮ等の通信回線等を介して、データベース・サーバ１６に記憶される（STEP204）。

次に、操業計算機１５で行う処理について、図８と図１２を用いて説明する。

図８は操業計算機１５のシステム構成の一実施形態であり、図１２はその処理フローの一実施形態である。

操業計算機１５は、外部とのデータの入出力を行う入出力インターフェース２５、操業計算機１５のデータ処理を行うためのＣＰＵ（中央処理装置）２６、データを記憶するための磁気ディスクや光磁気ディスク等の記憶装置２７、人の操作によりデータ入力のためのデータ入力端末装置（キーボードやマウス等）２８を有している。

入出力インターフェース２５は、解析計算機１４や収集計算機１３等の他の計算機と、ＬＡＮや電話回線等の通信回線により、データの受信および送信ができるようになっており、ＣＰＵ２６からの制御によって、各種データの入出力を行うようになっている。また、データ入力端末装置２８からの処理指令や処理条件、表示条件等の入力を行うようになっている。さらに、処理した結果については、ＣＲＴ等のディスプレイ画面や帳票等に出力するためのプリンター等の出力装置２９に、データを出力するようになっている。

データベース・サーバ１６内のデータベースのデータ構造の一実施形態を図９に示す。押し出し力データ、補修データ、コークス炉データ毎に、データ・ファイル３０が分類されている。さらに、各データ・ファイル３０は、炭化室番号と日時に対応付けされて個々のデータが記憶されている。

押し出し力データ、補修データ、コークス炉データファイル３０への新規データの記憶は、すでに記憶されたデータファイルに、追加されて記憶されるようになっており、所定の期間（例えば、現在から過去１年間や２年間等）のデータを保存し、所定期間以前のデータは削除されるようになっている。

ＣＰＵ２６は、外部記憶装置２７に予め記憶されている処理プログラムを、操業計算機の電源が投入されたのち、キーボードやマウス等にて処理プログラムを実行する操作がされることによって、記憶装置２７内のプログラムを読み込み、処理が開始されて（STEP300）、入力画面が起動して、操作者からの入力を待つ状態（STEP301）となる。

操作者は、どのような補修に関するどのようなデータを計算し、表示するかを、データ入力端末装置２８で指定して、処理指令を入力する（STEP301）。そして、操作者が設定した処理の条件を、入力する（STEP302）。例えば、所定の日時以降、対応炭化室番号等をキーとして、それらの各月の押出し力の推移を表示する等の条件を入力する。

操業計算機１５では、入力された条件にしたがって、データベース・サーバ１６にアクセスして、データベース・サーバ１６から該当するデータを検索し、読み込む（STEP303）。

データベースサーバ１６は、図９に示したように、押し出し力データファイル３０ａ、補修データファイル３０ｂ、コークス炉データファイル３０ｃと分かれているので、該当するデータを、例えば、日時をキーにして対応付けを行い、後の処理が容易に出来るようにする（STEP304）。例えば、各データに記憶された日時は、同じ作業であっても、記憶するタイミングが異なっているため、日時データも異なっていることがあるが、そのような場合には、最も近い時刻を用いたり、所定時間範囲を設けて、その時間範囲内のデータで対応付けするようにすればよい。

対応付けされたデータを用いて、各炭化室、各月の平均押し出し力や押し出し力の変化率を算出する（STEP305）。そして、算出されたデータに基づいて、押し出し力の大きい順や変化率の大きい順に炭化室番号を並び替える（STEP306）。その結果を、ディスプレイ等の出力装置２９に表示（STEP307）して、コークス炉の損傷状況や補修時期を操作者が検討する。

なお、データ表示内容や対象データ等を変更する場合は、再度STEP301に戻る（STEP308・No）。

図１３は、上記のSTEP301におけるステップでの操作時に、出力装置２９の画面に表示される入力画面の一例である。選択機能として、「押出力データ集計表」「炭化室毎平均押出力集計表」「炭化室毎押出力順位表」「アクションガイダンス」の４つがあり、マウスやキーボード等で選択入力を行うものである。

「押出力データ集計表」を選択すると、炭化室毎の月単位の押出力の集計表が表示されるように設定されている。「押出力データ集計表」は、押出力の測定したままのデータを確認するために使用される。

「炭化室毎平均押出力集計表」を選択すると、炭化室毎の１回の押出作業における押出力最大値を、月単位で平均化したデータが集計され、図２に示すような表として画面に表示される。また、平均押出力の前月との変化率を計算して、さらに補修管理用データベースから、押出力データに対応する補修実績情報を検索して、図３に示すような表として画面に表示させることもできる。

「炭化室毎押出力順位表」を選択すると、炭化室毎の月平均押出力が押出力の高いものから順に並び替えられて、図４に示すような表として、画面に表示される。「炭化室毎押出力順位表」でも、同様に、補修管理用データベースから、押出力データに対応する補修実績情報を検索して、押出力のデータと並べて画面に表示させることもできる。

「アクションガイダンス」を選択すると、設定された炭化室番号について、押出力データに対応する補修実績と押出作業を行ったときの操業データを表示させて、補修を行う際のガイダンスが表示される。図１４は、「アクションガイダンス」の表示結果の一例であり、炭化室番号を入力して、実行ボタンをマウスやキーボードを使用して選択すると、該当する炭化室番号の押出作業日時に対応する押出機のデータ（例えば、押出力、押出力最大となったラム位置、押出電流等）や押出作業を行ったときのコークス炉の操業データ（例えば、コークス炉の窯に石炭を装入してから、コークスとして押出作業を開始するまでの時間であるＧＣＴ、コークス炉の窯に石炭を装入してから、火落ちしてコークスになるまでの時間であるＮＣＴ、フリュー温度等）が表示されるようになっている（押出力最大となったラム位置は、図１４では「ピークラム位置」と表示されている。）。このように、押し出し機のデータに合わせて、操業データを表示することによって、押し出し機のデータが異常になっているデータ（あらかじめ設定されている閾値に対して、正常範囲から外れているもので、図１４では、表中で太枠で囲ったセルのデータ）を抽出、表示し、それにあわせて、そのときの操業データの異常値も同様に抽出し、表示させることで、押し出し機の異常値が何に起因したものかを判断できるようになっている。もし、押し出し機に異常値があるものの、操業データに異常値がなかった場合には、炉壁自体が損傷している可能性が高く、その場合には、炉壁を補修するような対策をとる判断がされる。なお、「アクションガイダンス」では、押出力の測定データの推移もグラフ表示し、押出力がどのような履歴で推移しているかを容易に確認することができる。

図１と同様のシステムを用いてコークス炉の炭化室毎の押出し力の推移を管理し、コークス炉の操業を行った。本発明方法を用いて押出し力の管理を行う以前はコークス炉押し詰り発生は３００本／月程度発生していたが、本発明方法を用いて半年ほど操業を続けた結果、押し詰まり発生前に適宜炭化室の補修を行うことが可能となり、押し詰まりの発生が減少し、押し詰まりの発生は５０本／月に削減することができた。コークス炉の炉壁煉瓦の破孔等も事前に回避することができ、炉壁補修の際の手間が軽減された。結果としてコークスの生産性が向上した。

本発明の一実施形態を示す概略図。 押出し力データの表示例。 押出し力データの表示例。 押出し力データの表示例。 コークス炉管理システム構成の一実施形態の概略図。 収集計算機のシステム構成の一実施形態の概略図。 解析計算機のシステム構成の一実施形態の概略図。 操業計算機のシステム構成の一実施形態の概略図。 データベース・サーバ内のデータベースのデータ構造の一実施形態の概略図。 収集計算機の処理フローの一実施形態。 解析計算機の処理フローの一実施形態。 操業計算機の処理フローの一実施形態。 本発明のプログラムを用いた場合の入力画面の一実施形態。 「アクションガイダンス」の表示結果の一実施形態。

符号の説明

１ 操業計算機
２ 収集計算機
３ 押出し力検出器
４ 押出し位置検出器
５ 押出し用電動機
６ コークス炉
７ 押出し機ラム
１１ 押出し機
１２ 押出し機制御装置
１３ 収集計算機
１４ 解析計算機
１５ 操業計算機
１６ データベースサーバ
１７ コークス炉プロセスコンピュータ
１８ 入出力インターフェース
１９ ＣＰＵ（中央処理装置）
２０ 記憶装置
２１ 入出力インターフェース
２２ ＣＰＵ（中央処理装置）
２３ 記憶装置
２４ データ入力端末装置
２５ 入出力インターフェース
２６ ＣＰＵ（中央処理装置）
２７ 記憶装置
２８ データ入力端末装置
２９ 出力装置
３０ データファイル
３０ａ押し出し力データファイル
３０ｂ補修データファイル
３０ｃコークス炉データファイル

Claims (16)

1. コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を測定して集計し、各炭化室毎に、前記押出し力の所定期間毎の平均である平均押出し力を算出し、該平均押出し力の高い炭化室から順番に炭化室内の炉壁補修を行うことを特徴とする、コークス炉の補修方法。
2. コークス炉の各炭化室を識別する名称を設定し、該名称と、該名称に対応する炭化室の平均押出し力とを、該平均押出し力の高い順番に所定期間毎に表示することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の補修方法。
3. コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を測定して集計し、各炭化室毎に、前記押出し力の所定期間毎の平均である平均押出し力を算出し、各炭化室毎の該平均押出し力の時間に対する変化率を算出して、該変化率の大きい炭化室から順番に炭化室内の炉壁補修を行うことを特徴とする、コークス炉の補修方法。
4. コークス炉の各炭化室を識別する名称を設定し、該名称と、該名称に対応する平均押出し力と、変化率とを、所定期間毎に表示することを特徴とする請求項３に記載のコークス炉の補修方法。
5. コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を測定して集計し、各炭化室毎に、前記押出し力の所定期間毎の平均である平均押出し力を算出し、各炭化室毎の該平均押出し力の時間に対する変化率を算出して、該平均押出し力の変化率から将来の押出し力を予測して、該予測された押出し力の高い炭化室から順番に炉壁補修を行うことを特徴とするコークス炉の補修方法。
6. 各炭化室毎に、さらに炭化室内の炉壁に施した炉壁補修の種類と補修した日付とを集計し、前記炉壁補修の種類と補修後の経過時間と平均押出し力の関係から将来の押出し力を予測して、炉壁の再補修を行うことを特徴とする請求項５に記載のコークス炉の補修方法。
7. 複数種類の炉壁補修を行った炭化室について、次回の補修までの平均押出し力の変化率が最小であった補修方法を用いて炉壁補修を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のコークス炉の補修方法。
8. 所定期間が１ヶ月であり、月単位に平均押出し力を算出することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のコークス炉の補修方法。
9. コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を記憶装置に記憶させる押出し力記憶手段と、
   前記記憶装置から読み出した所定期間内の炭化室毎の押出し力を前記所定期間で平均化した平均押出し力を算出する解析手段と、
   前記平均押出し力を出力装置に表示する表示手段と、を備えたことを特徴とする、コークス炉の管理装置。
10. さらに、コークス炉の操業データを記憶する操業データ記憶手段と、コークス炉の炭化室を補修した履歴を記憶する補修履歴記憶手段と、前記操業データ記憶手段および前記補修履歴記憶手段から解析手段で算出された結果に対応するデータを検索するデータ検索手段と、を備えて、
    表示手段において、さらに前記操業データおよび前記補修した履歴を表示することを特徴とする請求項９に記載のコークス炉の管理装置。
11. コークス炉の炭化室を補修する際にコンピュータを用いて、
    コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を記憶装置に記憶させる押出し力記憶ステップと、
    前記記憶装置から読み出した所定期間内の炭化室毎の押出し力を前記所定期間で平均化した平均押出し力を算出する押出し力解析ステップと、
    前記平均押出し力の高い炭化室から順番に出力装置に表示する表示ステップと、を行うことを特徴とする、コークス炉の管理方法。
12. 押出し力解析ステップにおいて、さらに各炭化室毎の平均押出し力の時間に対する変化率を算出し、表示ステップにおいてさらに前記変化率を出力装置に表示することを特徴とする、請求項１１に記載のコークス炉の管理方法。
13. さらに、コークス炉の押し出し作業時のコークス炉の操業データを記憶する操業データ記憶ステップと、
    コークス炉の炭化室を補修した履歴を記憶装置に記憶する補修履歴記憶ステップと、
    押出し力解析ステップで算出された結果に対応する前記操業データおよび前記補修した履歴を前記記憶装置から検索するデータ検索ステップと、を有し、
    表示ステップにおいてさらに前記操業データおよび前記補修履歴を出力装置に表示することを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のコークス炉の管理方法。
14. コークス炉の炭化室の補修時期を決定するためにコンピュータを、
    コークス炉の炭化室からコークスを排出する際の押出し力を収集して記憶装置に記憶させる押出し力記憶手段、
    前記記憶装置から所定期間内の炭化室毎の押出し力を読み出して、押し出し力のデータを各炭化室毎に平均化した平均押出し力を算出する押し出し力解析手段、
    前記平均押出し力を該平均押出し力の高い炭化室から順番に出力装置に表示する表示手段、
    として機能させることを特徴とするコークス炉管理プログラム。
15. 押出し力解析手段において、さらに平均押出し力にもとづき、前記平均押し出し力の時間に対する変化率を算出し、表示手段において、さらに前記変化率を出力装置に表示することを特徴とする請求項１４に記載のコークス炉管理プログラム。
16. コークス炉の炭化室の補修方法および補修時期を決定するために、コンピュータを、さらに、
    コークス炉の押し出し作業時のコークス炉の操業データを記憶する操業データ記憶手段、
    コークス炉の炭化室の補修履歴を記憶装置に記憶する補修履歴記憶手段、
    前記操業データ記憶手段および前記補修実績記憶手段から前記押し出し力解析手段で算出された結果に対応するデータを検索するデータ検索手段、
    として機能させて、
    表示手段において、さらに前記操業データおよび前記補修履歴を表示することを特徴とする請求項１４または請求項１５に記載のコークス炉管理プログラム。

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