JP4231459B2 - コークス炉の装炭レベル制御方法 - Google Patents
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Description
本発明は、装炭車によりコークス炉内に投入される石炭の装炭レベルを適切に制御するためのコークス炉の装炭レベル制御方法に関するものである。
製鉄工場等においてコークスを製造するコークス炉は、炉長方向に多数（ｍ個）の窯を重ねた構造の炉である。このコークス炉の上面には、炉幅方向にｎ個、炉長方向にｍ個の装炭口が設けられている。そして炉幅方向にｎ個の給炭ホッパーを備えた装炭車を炉長方向に移動させながら、各窯の各装炭口に石炭を順次投入している。なおコークス炉の中央部には石炭塔が設けられており、装炭車は石炭塔からｎ個の給炭ホッパーに石炭を受け入れたうえで、炉長方向に移動して目的とする窯のｎ個の装炭口に同時に石炭を装炭することを繰り返す。
このとき炉内の装炭レベルが一定にならないと、炉内のガス道が塞がれるおそれがあること、炉内に無駄なスペースが形成されてコークス製造効率が低下すること、カーボン付着を招くこと等の様々なトラブルの原因となる。しかし、単に各給炭ホッパーから切り出される石炭量を同一に設定しただけでは、炉幅方向の装炭レベルを一定とすることは困難である。
すなわち、長時間連続使用する装炭車の各給炭ホッパーは、装炭フィーダーのモーターの劣化状況やフィーダー内の付着物による摩擦抵抗などによって、装炭口ごとに切り出し速度に差が生じてしまい、たとえ各給炭ホッパーの切り出し開始タイミングを同一にすることはできても、全ての給炭ホッパーの切り出し速度を同一にすることは事実上困難である。また各給炭ホッパーの切り出し速度のバラツキは、フィーダー内の付着状況などによって刻々と変化する。
このため切り出し速度の速い装炭口からの装入炭が先に炉底に拡がり、切り出し速度の遅い装炭口からの装入炭がその上に乗ることとなって、図１に誇張して示すような装炭レベルの不均一を招く。従って各給炭ホッパーからの切り出し量を単に一定にするだけでは、コークス炉内の装炭レベルを一定にすることはできない。
そこで例えば特許文献１に示されるように、各給炭ホッパーから切り出される石炭量と炉内への石炭の流れ込み量との関係を予め縮尺モデルを用いた模型実験により求めておき、各給炭ホッパーから切り出される石炭量を秤量しながら、炉幅方向の装炭レベルが一定となるように、各給炭ホッパーの切り出し量を調整する方法が提案されている。しかし実装置と縮尺モデルとで石炭の流れ込み状況が同一になる保証はない。また石炭はその産地、ロット、配合率、水分、粒度分布などの性状差によって安息角や流動性が変化するため、このようなモデル実験による流れ込み状況に基づいて切り出し量を制御して装炭レベルを一定にすることは、容易ではない。
特開平９−２６８２９０号公報
本発明は上記した従来の問題点を解決して、石炭の性状や各給炭ホッパーの切り出し速度にバラツキがある場合にも、炉幅方向の装炭レベルをほぼ一定にすることができるコークス炉の装炭レベル制御方法を提供するためになされたものである。
上記の課題を解決するためになされた本発明は、多数の窯からなるコークス炉の一つの窯上に装炭車を停止させ、その窯の炉幅方向にｎ個配置された装炭口のそれぞれにつき装炭車の各給炭ホッパーから装炭を行ったうえ、装炭車の各給炭ホッパーの上部に設置されたマイクロ波式のレベル測定装置を用いて装炭レベルを測定して予め各装炭口について設定された装炭レベルとの差異から各装炭口の追加装炭量を演算・記憶し、装炭車を次の窯に移動させたときに次の窯の各装炭口ごとに追加装炭量相当分を補正した装炭を行うことを特徴とするものである。
なお、装炭レベルを測定した窯については追加装炭を行うことなく装炭車を次の窯に移動させる方法、あるいは装炭レベルを測定した窯について追加装炭を行ったうえ、装炭車を次の窯に移動させる方法の何れを採用することもできる。
本発明のコークス炉の装炭レベル制御方法によれば、装炭車の各給炭ホッパーから装炭を行ったうえで、各給炭ホッパーの上部に設置したレベル測定装置を用い、各装炭口の実際の装炭レベルを測定する。そして予め各装炭口について設定された装炭レベルとの差異から各装炭口の追加装炭量を演算・記憶し、次の窯の各装炭口ごとに追加装炭量相当分を補正した装炭を行う。このように装炭量と装炭レベルとの関係を学習することによって、石炭の性状や各給炭ホッパーの切り出し速度にバラツキがある場合にも、炉幅方向の装炭レベルをほぼ一定にすることができる。この方法によれば２番目以降の窯については最初から装炭レベルを一定とし易く、個々の窯ごとに独立してレベル測定と追加装炭を繰り返す方法よりもサイクルタイムを短縮することができる。
なおコークス炉内は高温で粉塵の多い悪環境であるために、正確に装炭レベルを測定することができず、従来は特許文献１に記載のように測定可能な切り出し量の制御に頼っていたのであるが、本発明は装炭車の各給炭ホッパーの上部に設置されたマイクロ波式のレベル測定装置を用いることにより、この問題を解決したものである。
以下に本発明の実施形態を示す。
図２は装炭車の炉幅方向の断面図であり、１はコークス炉の窯、２は各窯１の上部に形成されたｎ個の装炭口、３は発生したコークス炉ガスを吸引する上昇管である。この実施形態では各窯に５個の装炭口２が形成されている。装炭車４は装炭口２と同数の給炭ホッパー５を備えている。また各給炭ホッパー５は、採炭ホッパー６とテーブルフィーダー７とダンパー８とをそれぞれ備えており、採炭ホッパー６からテーブルフィーダー７により石炭を送り、各給炭ホッパー５から装炭口２に装炭することは従来と同様である。
図２は装炭車の炉幅方向の断面図であり、１はコークス炉の窯、２は各窯１の上部に形成されたｎ個の装炭口、３は発生したコークス炉ガスを吸引する上昇管である。この実施形態では各窯に５個の装炭口２が形成されている。装炭車４は装炭口２と同数の給炭ホッパー５を備えている。また各給炭ホッパー５は、採炭ホッパー６とテーブルフィーダー７とダンパー８とをそれぞれ備えており、採炭ホッパー６からテーブルフィーダー７により石炭を送り、各給炭ホッパー５から装炭口２に装炭することは従来と同様である。
しかし図３に示すように、本発明では装炭車４の各給炭ホッパー５の上部に、マイクロ波式のレベル測定装置２０が設置されている。このレベル測定装置２０は給炭ホッパー５の上部を保護板９で覆い、その上方にマイクロ波レベル計１０と反射用アンテナ１１を設けたものである。マイクロ波は反射用アンテナ１１により収束されたビームとなって給炭ホッパー５の内部を通過し、装炭口２から炉内に照射される。なお保護板９は、耐熱性とマイクロ波透過性とを有する材質であるガラス、陶磁器、耐熱性フッ素樹脂などからなるものとし、その下面にはシリンダー１３などにより駆動されるワイパー１２を設置しておくことが好ましい。マイクロ波レベル計１０の発信周波数を１０ＧＨｚ以上の高出力型とすれば、窯１内の装炭レベルを精度よく測定することが可能である。
図４のフローに示すように、本発明では先ず各窯の装炭レベルＬの設定を行う。本発明の目的から、５個の装炭口２それぞれの装炭レベルＬ１〜Ｌ５の設定は全て同一とするのが普通であるが、多少の高低を与えることも可能である。次にそのために必要な石炭の総装入量を装入実績などから学習で得た換算係数をもとにトン数として求めたうえ、５個の装炭口２それぞれの装入比率を設定して各装炭口２に対する装炭量Ｗ１〜Ｗ５を設定する。装入比率が２０％であれば、その窯への総装入トン数を５等分することとなる。
装炭車４は石炭塔から各採炭ホッパー６に必要量を採炭したうえ、一つの窯の装炭口２の直上まで走行し、従来と同様に装炭を行う。そしてその窯１への装炭を完了し各給炭ホッパー５の内部を空にした状態で、各給炭ホッパー５に設けられたマイクロ波式のレベル測定装置２０による装炭レベルの測定を行い、各装炭口２に対する設定された装炭レベルＬ１〜Ｌ５と測定された装炭レベルとを比較し、各装炭口２についての追加装炭量を演算し、記憶する。
その後、装炭車４は次の窯１への装炭に向かうが、次の窯１では前の窯において演算・記憶させた追加装炭量相当分を補正し、各装炭口２に装炭を行う。コークス炉の各窯は同一の構造であるから、前の窯１への装炭実績により学習した装炭量と装炭レベルとの関係を次の窯１への装炭に利用することができ、次の窯１では最初から適切な装炭が可能である。もちろん次の窯１でも装炭終了後にマイクロ波式のレベル測定装置２０による装炭レベルの測定を行い、設定された装炭レベルＬ１〜Ｌ５との差があれば追加装炭量を演算して更に次の窯１における各装炭口２の装炭量を補正する。
以上に説明した本発明の方法によれば、炉内の装炭レベルをマイクロ波式のレベル測定装置２０によって実際に測定したうえで、設定された装炭レベルとなるように次の窯への装炭量を補正するため、石炭の性状が変化した場合にも、炉幅方向の装炭レベルをほぼ一定とすることができる。また各給炭ホッパー５の切り出し速度にバラツキがあり、最初の装炭の際に図１に示したような凹凸を生じても、次の窯以降の装炭時に補正することができるので、コークス炉の炉幅方向の装炭レベルをほぼ一定とすることができる。このため、装炭レベルの不均一に伴う炉内のガス道閉塞、コークス製造効率の低下、カーボン付着などのトラブルを防止することができる。
なお、以上に説明したように追加装炭を行うことなく装炭車を次の窯に移動させ、装炭量の補正を次の窯において行う方法は、個々の窯ごとに独立してレベル測定と追加装炭を繰り返す方法よりもサイクルタイムを短縮でき、窯ごとの設定装炭レベルに大差がなく、どの窯も同じように装炭すればよいようなコークス炉では特に有効である。しかし各窯においてレベル測定を行ってその窯への追加装炭を行ったうえ、追加装炭量を記憶し装炭車を次の窯に移動させて次の窯における装炭量を補正することも可能であり、この場合にも後の窯ほど追加装炭量をゼロに近付けることが期待できるため、全体的なサイクルタイムの短縮効果を得ることが可能となる。
１ コークス炉
２ 装炭口
３ 上昇管
４ 装炭車
５ 給炭ホッパー
６ 採炭ホッパー
７ テーブルフィーダー
８ ダンパー
９ 保護板
１０ マイクロ波レベル計
１１ 反射用アンテナ
１２ ワイパー
１３ シリンダー
２０ レベル測定装置
２ 装炭口
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１１ 反射用アンテナ
１２ ワイパー
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Claims (3)
- 多数の窯からなるコークス炉の一つの窯上に装炭車を停止させ、その窯の炉幅方向にｎ個配置された装炭口のそれぞれにつき装炭車の各給炭ホッパーから装炭を行ったうえ、装炭車の各給炭ホッパーの上部に設置されたマイクロ波式のレベル測定装置を用いて装炭レベルを測定して予め各装炭口について設定された装炭レベルとの差異から各装炭口の追加装炭量を演算・記憶し、装炭車を次の窯に移動させたときに次の窯の各装炭口ごとに追加装炭量相当分を補正した装炭を行うことを特徴とするコークス炉の装炭レベル制御方法。
- 装炭レベルを測定した窯については追加装炭を行うことなく装炭車を次の窯に移動させることを特徴とする請求項１記載のコークス炉の装炭レベル制御方法。
- 装炭レベルを測定した窯について追加装炭を行ったうえ、装炭車を次の窯に移動させることを特徴とする請求項１記載のコークス炉の装炭レベル制御方法。
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