JP5515408B2 - コークス原料炭の水分調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉に装入される石炭（以下「コークス原料炭」という。）の水分を調整する方法に関する。

一般に、コークス炉にコークス原料炭を装入してコークスを得るときには、良質なコークスを得るために、ＣＭＣ設備（Ｃｏａｌ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と称される調湿炭設備でコークス原料炭の水分を調整した後、コークス原料炭をコークス炉に装入している。具体的には、特許文献１〜４に開示されているように、調湿炭設備の入側に設けた水分計と温度計でコークス原料炭の水分と温度を測定し、その測定値を基にコークス原料炭を調湿炭設備のドライヤで目標水分になるまで乾燥処理している。この場合、ドライヤから排出されたコークス原料炭はコークス炉乾式消化設備等からドライヤに供給された原料炭加熱用蒸気によって約５０℃〜８０℃程度に間接加熱されているため、ドライヤで乾燥処理されたコークス原料炭をコークス炉の炭槽に搬送する間にコークス原料炭から水分が蒸発する。このため、上述した技術では、目標水分値が一定であってもドライヤで乾燥処理されるコークス原料炭の乾燥水分量が水分計の測定値によって変化し、乾燥水分量が大きくなるほどドライヤから排出されるコークス原料炭の温度が高くなる。そして、これに伴ってコークス炉の炭槽に搬送されるコークス原料炭から蒸発する水分量も増加するため、ドライヤで乾燥処理されたコークス原料炭の水分がコークス炉の炭槽到達時に目標水分から大きく変動するという問題がある。

そこで、コークス原料炭の水分を調湿炭設備で調整するにあたり、ドライヤ出口原料炭温度とドライヤ出口からコークス炉までの輸送中水分蒸発量との関係に基づき、ドライヤ出口原料炭温度と水分目標値とを変更し、ドライヤ出口原料炭温度と目標水分値に一致するようにドライヤの投入熱量を微調整する技術が提案されている（特許文献５参照）。

特許第２９３６９１４号公報 特許第３２０５２１０号公報 特許第３５９８６５９号公報 特許第３５３６６９６号公報 特開平６−３３００５１号公報

しかしながら、ドライヤで乾燥処理されたコークス原料炭がコークス炉の炭槽に搬送される間にコークス原料炭から蒸発する水分蒸発量はコークス原料炭の炭槽搬送量が多い場合と少ない場合とで大きな差があるため、特許文献５に開示された技術では、調湿炭設備のドライヤで乾燥処理されたコークス原料炭の水分がコークス炉の炭槽到達時に目標水分から大きく変動することを有効に抑制することが難しいという問題があった。

本発明は上述した問題点に鑑みてなされたもので、調湿炭設備のドライヤで乾燥処理されたコークス原料炭の水分がコークス炉の炭槽到達時に目標水分から大きく変動することを有効に抑制することのできるコークス原料炭の水分調整方法を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１記載の発明に係るコークス原料炭の水分調整方法は、コークス原料炭を乾燥処理するドライヤを有する調湿炭設備で前記コークス原料炭の水分を調整する方法であって、前記コークス原料炭のドライヤ出口温度と前記コークス原料炭を前記ドライヤからコークス炉の炭槽まで搬送する間にコークス原料炭から蒸発する輸送中水分蒸発量との関係に基づき前記調湿炭設備で前記コークス原料炭の水分を前記コークス原料炭の炭槽到達時の水分についての目標水分に調整するに際し、前記ドライヤから前記コークス炉の炭槽に搬送されるコークス原料炭の複数の炭槽搬送量のケース毎に前記輸送中水分蒸発量とコークス原料炭のドライヤ出口温度との関係を表す補正係数を予め求めておき、前記調湿炭設備で計測された前記コークス原料炭の調湿前水分を基に算出された目標水分Ｗを基にコークス原料炭を乾燥処理する蒸気の圧力を制御する際、前記目標水分Ｗを、前記コークス原料炭の炭槽到達時の水分が前記コークス原料炭の炭槽到達時の水分についての目標水分となるように、前記ドライヤにより乾燥処理される前のコークス原料炭の温度をＴ _０ 、前記ドライヤにより乾燥処理された直後のコークス原料炭の温度をＴ、前記補正係数をａ、としたとき、下記（１）式で表される水分補正量を基に補正することを特徴とするものである。
水分補正量＝ａ×（Ｔ−Ｔ _０ ）×ｂ …（１）
ただし、ｂ：定数

請求項２記載の発明に係るコークス原料炭の水分調整方法は、請求項１記載のコークス原料炭の水分調整方法であって、前記コークス原料炭の複数の炭槽搬送量のケース毎に予め求められたコークス原料炭のドライヤ出口温度と前記コークス原料炭の輸送中水分蒸発量との関係として、少なくとも前記コークス原料炭の最大搬送量及び最小搬送量と前記輸送中水分蒸発量との関係を予め求めておくことを特徴とする。

本発明に係るコークス原料炭の水分調整方法によると、コークス炉の炭槽に搬送されるコークス原料炭の搬送量が多い場合や少ない場合でも炭槽到達時点でのコークス原料炭の水分が目標水分に近い値となる。したがって、調湿炭設備のドライヤで乾燥処理されたコークス原料炭の水分がコークス炉の炭槽到達時に目標水分から大きく変動することを有効に抑制することができる。

本発明に係るコークス原料炭の水分調整方法に用いられる調湿炭設備の一例を示す図である。 調湿炭設備のドライヤで乾燥処理されたコークス原料炭がコークス炉の炭槽に搬送される間にコークス原料炭から蒸発する水分蒸発量とコークス原料炭のドライヤ出口温度との関係を示す図である。

以下、図面を参照して本発明に係るコークス原料炭の水分調整方法について説明する。
図１は本発明に係るコークス原料炭の水分調整方法に用いられる調湿炭設備の一例を示す図であり、図１に示される調湿炭設備はコンベヤ１、ドライヤ２、蒸気供給配管３、コンベヤ４、水分計５、温度計６，７、ベルトウエヤ８，９、圧力計１０、圧力調整弁１１及び制御装置１２を備えている。

コンベヤ１は図示しない原料炭ホッパーから切り出されたコークス原料炭をドライヤ２に搬送するものであって、コンベヤ１からドライヤ２に装入されたコークス原料炭は蒸気供給配管３からドライヤ２に供給された原料炭加熱用蒸気によって目標水分になるまで加熱された後、コンベヤ４によりコークス炉の炭槽（図示せず）に搬送されるようになっている。

水分計５はドライヤ２により乾燥処理される前のコークス原料炭の水分を計測するものであって、この水分計５から出力された信号はコークス原料炭の調湿前水分Ｗ_１として制御装置１２に供給されるようになっている。
温度計６はドライヤ２により乾燥処理される前のコークス原料炭の温度を計測するものであって、この温度計６から出力された信号はコークス原料炭のドライヤ入口温度Ｔ_１として制御装置１２に供給されるようになっている。

温度計７はドライヤ２により乾燥処理されたコークス原料炭の温度を計測するものであって、この温度計７から出力された信号はコークス原料炭のドライヤ出口温度Ｔ_２として制御装置１２に供給されるようになっている。
ベルトウエヤ（輸送量積算計）８はドライヤ２で乾燥処理されるコークス原料炭の乾燥処理量を計測するものであって、このベルトウエヤ８から出力された信号はコークス原料炭の乾燥処理量Ｖ_１として制御装置１２に供給されるようになっている。

ベルトウエヤ（輸送量積算計）９はコンベヤ４によりコークス炉の炭槽に搬送されるコークス原料炭の搬送量を計測するものであって、このベルトウエヤ９から出力された信号はコークス原料炭の炭槽搬送量Ｖ_２として制御装置１２に供給されるようになっている。
圧力計１０は蒸気供給配管３からドライヤ２に供給される加熱用蒸気の圧力を検出するものであって、この圧力計１０から出力された信号はドライヤ２に供給される原料炭加熱用蒸気の圧力情報として制御装置１２に供給されるようになっている。

圧力調整弁１１は蒸気供給配管３からドライヤ２に供給される原料炭加熱用蒸気の圧力を調整するものであって、この圧力調整弁１１により原料炭加熱用蒸気の圧力が調整されることによってドライヤ２への投入熱量が増減するようになっている。
制御装置１２は圧力調整弁１１を制御してコークス原料炭の水分を目標水分に調整するためのものであって、演算部１３、補正部１４、蒸気圧力制御部１５及びデータベース１６を有している。

演算部１３は調湿炭設備で水分調整されるコークス原料炭の目標水分Ｗを水分計５、温度計６及びベルトウエヤ８からの出力信号を基に演算するものであって、この演算部１３で算出された目標水分Ｗは補正部１４で補正された後、蒸気圧力制御部１５に供給されるようになっている。
補正部１４は演算部１３で算出された目標水分Ｗをデータベース１６に格納された補正係数を基に補正するものであって、データベース１６には、ドライヤ２で乾燥処理されたコークス原料炭がコンベヤ４によりコークス炉の炭槽に搬送されているときのコークス原料炭の水分蒸発量（以下「搬送中水分蒸発量」という。）ΔＷとコークス原料炭のドライヤ出口温度Ｔ_２との比例関係に基づく複数の水分補正係数ａがコークス原料炭の炭槽搬送量が多い場合（最大搬送量）と少ない場合合（最小搬送量）の少なくとも二つのケースについて格納されている。

蒸気圧力制御部１５は補正部１４で補正された目標水分を基にドライヤ２に供給される原料炭加熱用蒸気の圧力を制御するものであって、この蒸気圧力制御部１５から圧力調整弁１１に送出される圧力制御信号によってドライヤ２に供給される原料炭加熱用蒸気の熱量が変化するようになっている。
図１に示す調湿炭設備を用いてコークス炉原料の水分を調整する場合は、コークス原料炭の搬送中水分蒸発量ΔＷとドライヤ出口温度Ｔ_２との関係をコークス原料炭の炭槽搬送量が多い場合と少ない場合の少なくとも二つのケースについて予め求めておき、搬送中水分蒸発量ΔＷとドライヤ出口温度Ｔ_２との比例関係に基づく水分補正係数として制御装置１２のデータベース１６に格納しておく。

ここで、水分計５、温度計６及びベルトウエヤ８からの出力信号が制御装置１２の演算部１３に供給されると、演算部１３では、調湿炭設備のドライヤ２で乾燥処理されるコークス原料炭の目標水分Ｗを水分計５で計測されたコークス原料炭の調湿前水分Ｗ_１、温度計６で計測されたコークス原料炭のドライヤ入口温度Ｔ_１、ベルトウエヤ８で計測されたコークス原料炭の乾燥処理量Ｖ_１を基に算出する。このとき、制御装置１２の蒸気圧力制御部１５では、ドライヤ２に供給される原料炭加熱用蒸気の圧力を演算部１３で算出された目標水分Ｗを基に制御する。

ドライヤ２から排出されたコークス原料炭のドライヤ出口温度Ｔ_２が温度計７により計測され、温度計７の出力が制御装置１２の補正部１４に供給されると、補正部１４では、演算部１３で算出された目標水分Ｗをデータベース１６に格納された水分補正係数ａを基に補正する。具体的には、コークス原料炭の炭槽到達時の水分が目標水分となるように目標水分Ｗをコークス原料炭の搬送中水分蒸発量ΔＷとドライヤ出口温度Ｔ_２との関係に基づいて補正する。

ここで、目標水分Ｗの水分補正量は、ドライヤ２により乾燥処理される前のコークス原料炭の温度をＴ_Ｏ（＝Ｔ_１）、ドライヤ２により乾燥処理された直後のコークス原料炭の温度をＴ（＝Ｔ_２）、補正係数（搬送中水分蒸発量ΔＷとドライヤ出口温度Ｔ_２との関係を表わす比例係数）をａとすると、次式で表わすことができる。
水分補正量＝ａ×（Ｔ−Ｔ_Ｏ）×ｂ …（１）
ただし、ｂ：定数

コークス原料炭の搬送中水分蒸発量ΔＷとドライヤ出口温度Ｔ_２との関係をコークス原料炭の炭槽搬送量が多い場合と少ない場合とで調べた結果を図２に示す。
図２において、直線Ａはコークス原料炭の炭槽搬送量が多いとき（例えば最大搬送量のとき）の搬送中水分蒸発量ΔＷとドライヤ出口温度Ｔ_２との関係を示している。また、直線Ｂはコークス原料炭の炭槽搬送量が少ないとき（例えば最小搬送量のとき）の搬送中水分蒸発量ΔＷとドライヤ出口温度Ｔ_２との関係を示しており、搬送中水分蒸発量ΔＷはコークス原料炭の搬送量が多い場合より少ないほうが高くなる傾向にあることがわかる。

したがって、上述のように、コークス原料炭の水分を調湿炭設備で調整するに際して、ドライヤ２により乾燥処理されたコークス原料炭をコークス炉の炭槽に搬送する間にコークス原料炭から蒸発する水分蒸発量ΔＷとコークス原料炭のドライヤ出口温度Ｔ_２との関係をコークス原料炭の炭槽搬送量が多い場合と少ない場合の少なくとも二つのケースについて予め求めておき、水分蒸発量ΔＷとドライヤ出口温度Ｔ_２との関係に基づいて調湿炭設備での目標水分Ｗを炭槽到達時の水分が目標水分となるようにコークス原料炭の炭槽搬送量に応じて補正することで、コークス炉の炭槽に搬送されるコークス原料炭の搬送量が多い場合や少ない場合でも炭槽到達時点でのコークス原料炭の水分が目標水分に近い値となる。したがって、調湿炭設備のドライヤで乾燥処理されたコークス原料炭の水分がコークス炉の炭槽到達時に目標水分から大きく変動することを確実に抑制することができる。

なお、上述した本発明の一実施形態では、コークス原料炭の搬送中水分蒸発量ΔＷとコークス原料炭のドライヤ出口温度Ｔ_２との関係をコークス原料炭の炭槽搬送量が多い場合と少ない場合の二つのケースについて求めたが、三つ以上のケースについても搬送中水分蒸発量ΔＷとコークス原料炭のドライヤ出口温度Ｔ_２との関係を予め求めてもよい。

１…コンベヤ、２…ドライヤ、３…蒸気供給配管、４…コンベヤ、５…水分計、６，７…温度計、８，９…ベルトウエヤ、１０…圧力計、１１…圧力調整弁、１２…制御装置、１３…演算部１３、１４…補正部、１５…蒸気圧力制御部、１６…データベース。

Claims (2)

1. コークス原料炭を乾燥処理するドライヤを有する調湿炭設備で前記コークス原料炭の水分を調整する方法であって、
   前記コークス原料炭のドライヤ出口温度と前記コークス原料炭を前記ドライヤからコークス炉の炭槽まで搬送する間にコークス原料炭から蒸発する輸送中水分蒸発量との関係に基づき前記調湿炭設備で前記コークス原料炭の水分を前記コークス原料炭の炭槽到達時の水分についての目標水分に調整するに際し、
   前記ドライヤから前記コークス炉の炭槽に搬送されるコークス原料炭の複数の炭槽搬送量のケース毎に前記輸送中水分蒸発量とコークス原料炭のドライヤ出口温度との関係を表す補正係数を予め求めておき、
   前記調湿炭設備で計測された前記コークス原料炭の調湿前水分を基に算出された目標水分Ｗを基にコークス原料炭を乾燥処理する蒸気の圧力を制御する際、
   前記目標水分Ｗを、前記コークス原料炭の炭槽到達時の水分が前記コークス原料炭の炭槽到達時の水分についての目標水分となるように、前記ドライヤにより乾燥処理される前のコークス原料炭の温度をＴ _０ 、前記ドライヤにより乾燥処理された直後のコークス原料炭の温度をＴ、前記補正係数をａ、としたとき、下記（１）式で表される水分補正量を基に補正することを特徴とするコークス原料炭の水分調整方法。
   水分補正量＝ａ×（Ｔ−Ｔ _０ ）×ｂ …（１）
   ただし、ｂ：定数
2. 前記コークス原料炭の複数の炭槽搬送量のケース毎に予め求められたコークス原料炭のドライヤ出口温度と前記コークス原料炭の輸送中水分蒸発量との関係として、少なくとも前記コークス原料炭の最大搬送量及び最小搬送量と前記輸送中水分蒸発量との関係を予め求めておくことを特徴とする請求項１記載のコークス原料炭の水分調整方法。

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