JP5786845B2 - 石炭調湿装置および石炭調湿方法 - Google Patents

Description

本発明は、石炭を調湿する石炭調湿装置および石炭調湿方法に関するものである。

従来から、コークスの原料となる石炭は、コークス炉内へ装入する前に加熱乾燥によって調湿される。例えば、石炭の調湿処理では、ドラム状の乾燥設備（以下、ドライヤという）の内部へ調湿前の石炭を順次投入し、水蒸気等の加熱気体を熱源として、このドライヤ内の石炭を加熱乾燥し、これにより、石炭中の水分を蒸発させて石炭の含水率を調整（低減）する。このように含水率が調整された石炭、すなわち、調湿後の石炭は、ドライヤから順次排出され、その後、コークス炉内へ装入される。

上述したように調湿後の石炭をコークス炉内へ装入することによって、コークス炉の操業上における利点が得られる。例えば、コークス炉によって石炭を乾留するために必要な熱量を低減することができる。また、コークス炉内における石炭の嵩密度が向上し、これによって、乾留による石炭粒子同士の接着が容易になり、この結果、コークス品質が向上する。これらの利点を得るためには、調湿処理によって石炭の含水率をより低くすることが有効である。一方、調湿前の石炭をドライヤによって過度に乾燥（以下、過乾燥という）してしまい、この結果、調湿後の石炭の含水率が過度に低くなった場合、コークス炉の操業上の問題が生じる。例えば、ドライヤから調湿後の石炭を排出する際、調湿後の石炭を搬送する際、あるいは、調湿後の石炭をコークス炉内へ装入する際、この調湿後の石炭が発塵して公害問題を招来する可能性がある。また、コークス炉内への石炭装入の際に石炭の押し詰まりが発生し、これに起因して、コークス炉の円滑な操業が阻害されるのみならず、コークス炉（炉壁等）が損傷する可能性が高まる。すなわち、調湿後の石炭の含水率は、より低いことが望ましいが、その低減には限度がある。

なお、上述した石炭の調湿に関する従来技術として、例えば、原料石炭を乾燥して微粒炭と粗粒炭とに分級し、得られた微粒炭にバインダーを添加して微粒炭を板状に成型し、成型後の微粒炭を、分級後の粗粒炭と混合してコークス炉に装入するものがある（特許文献１参照）。

特開２００７−２８４５５７号公報

一般に、石炭を調湿する際には、ドライヤ内への調湿前の石炭の投入工程から、加熱気体を熱源としたドライヤによる石炭の加熱乾燥工程を経て、ドライヤからの乾燥後（調湿後）の石炭の排出工程に至る連続的な一連の運転（以下、通常調湿運転という）が行われる。この通常調湿運転は、ドライヤ内へ調湿前の石炭を投入する都度、繰り返し行われ、これによって、含水率をその目標値に近づけるように調湿された石炭がドライヤから順次排出される。一方、調湿後の石炭を搬送する搬送設備にトラブルが発生した状態、または、コークス炉内が石炭で満杯である等、コークス炉内への石炭装入が不可能な状態においては、ドライヤ内への石炭投入を止めて通常調湿運転を停止する。その後、これらの状態が解消されれば、通常調湿運転を再開する。このような通常調湿運転の停止期間中、ドライヤ内に滞留する石炭の乾燥が進行し、通常調湿運転の再開後、このドライヤ内に滞留していた石炭が排出されることになる。石炭の調湿処理では、通常調湿運転時は勿論、上述したように通常調湿運転が停止後に再開した場合においても、石炭の過乾燥を抑制して、石炭の含水率を適切なものに調整する必要がある。

しかしながら、上述した従来技術では、通常調湿運転の停止期間中、ドライヤ内に滞留している石炭の過乾燥を抑制することは困難である。このため、ドライヤ内の石炭の含水率が過度に低くなり、通常調湿運転の再開後、この過度に低含水率の石炭がドライヤ内から排出されてしまう。この結果、石炭からの発塵やコークス炉への石炭の押し詰まり等、コークス炉の操業上の問題が生じるという問題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、石炭を調湿処理する通常調湿運転の継続時は勿論、通常調湿運転を停止後に再開した場合であっても、石炭の過乾燥を抑制でき、この結果、コークス炉の操業上の問題を回避することが可能な石炭調湿装置および石炭調湿方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる石炭調湿装置は、配管を通じて加熱気体を受け入れる伝熱管を介して前記加熱気体の熱を蓄え、この蓄えた熱を用いて石炭を加熱乾燥し、加熱乾燥後の石炭を排出する加熱乾燥機と、前記加熱乾燥機内に前記石炭を投入する投入機構と、前記伝熱管内に流入する前記加熱気体の圧力を調整する圧力調整弁と、前記石炭の加熱乾燥に伴って前記加熱乾燥機から抜熱する熱量であって前記投入機構による石炭投入の停止前における前記加熱乾燥機の抜熱量を算出し、前記加熱乾燥機の抜熱量に基づいて、前記加熱乾燥機による過乾燥が予測される前記石炭の過乾燥熱量を算出する演算処理部と、前記過乾燥熱量に基づき、前記投入機構による石炭投入の増量と前記圧力調整弁による前記加熱気体の圧力の減少とを制御して、前記過乾燥熱量に対応する前記石炭からの蒸発水分量を補償する制御部と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明にかかる石炭調湿装置は、上記の発明において、前記演算処理部は、前記石炭投入の増量によって補償される前記蒸発水分量の補償量と前記加熱気体の圧力の減少によって補償される前記蒸発水分量の補償量との合計値が前記過乾燥熱量に対応する前記蒸発水分量と等しくなるように、前記石炭の投入増量値と前記加熱気体の減圧力とを算出し、前記制御部は、前記投入増量値に応じて石炭投入を増量するように前記投入機構を制御し、前記減圧力に応じて前記加熱気体の圧力を減少するように前記圧力調整弁を制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる石炭調湿装置は、上記の発明において、前記演算処理部は、前記蒸発水分量の少なくとも一部の補償に要する前記石炭の投入増量値と、前記蒸発水分量から前記石炭の投入増量値による補償量を減じた残りの蒸気水分量の補償に要する前記加熱気体の減圧力とを算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる石炭調湿装置は、上記の発明において、前記演算処理部は、前記石炭投入の停止時を基点に前記加熱乾燥機内における前記石炭の滞留時間分遡った過去の時間から前記停止時までの所定期間における前記加熱乾燥機の抜熱量を算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる石炭調湿方法は、配管を通じて加熱気体を受け入れる伝熱管を介して前記加熱気体の熱を蓄え、この蓄えた熱を用いて石炭を加熱乾燥し、加熱乾燥後の石炭を排出する加熱乾燥機を用いた石炭調湿方法において、前記石炭の加熱乾燥に伴って前記加熱乾燥機から抜熱する熱量であって前記加熱乾燥機内への石炭投入の停止前における前記加熱乾燥機の抜熱量を算出し、前記加熱乾燥機の抜熱量に基づいて、前記加熱乾燥機による前記石炭の過乾燥熱量を予測し、前記予測の過乾燥熱量に基づき、前記加熱乾燥機内への石炭投入の増量と前記加熱気体の圧力の減少とを制御して、前記予測の過乾燥熱量に対応する前記石炭からの蒸発水分量を補償することを特徴とする。

また、本発明にかかる石炭調湿方法は、上記の発明において、前記石炭投入の増量によって補償される前記蒸発水分量の補償量と前記加熱気体の圧力の減少によって補償される前記蒸発水分量の補償量との合計値が前記過乾燥熱量に対応する前記蒸発水分量と等しくなるように、前記石炭の投入増量値と前記加熱気体の減圧力とを算出し、前記投入増量値に応じて前記加熱乾燥機内への石炭投入の増量を制御し、前記減圧力に応じて前記加熱気体の圧力の減少を制御することを特徴とする。

また、本発明にかかる石炭調湿方法は、上記の発明において、前記蒸発水分量の少なくとも一部の補償に要する前記石炭の投入増量値と、前記蒸発水分量から前記石炭の投入増量値による補償量を減じた残りの蒸気水分量の補償に要する前記加熱気体の減圧力とを算出することを特徴とする。

また、本発明にかかる石炭調湿方法は、上記の発明において、前記石炭投入の停止時を基点に前記加熱乾燥機内における前記石炭の滞留時間分遡った過去の時間から前記停止時までの所定期間における前記加熱乾燥機の抜熱量を算出することを特徴とする。

本発明によれば、石炭を調湿処理する通常調湿運転の継続時は勿論、通常調湿運転を停止後に再開した場合であっても、石炭の過乾燥を抑制でき、この結果、コークス炉の操業上の問題を回避することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる石炭調湿装置の一構成例を示す図である。 図２は、本発明の実施の形態にかかる石炭調湿方法の一例を示すフローチャートである。 図３は、本実施の形態にかかる石炭調湿方法における石炭投入量の制御を説明する図である。 図４は、本実施の形態にかかる石炭調湿方法における蒸気圧力の制御を説明する図である。 図５は、本実施例におけるドライヤの抜熱量と過乾燥熱量との相関を示す図である。 図６は、本実施例におけるドライヤの抜熱量の算出処理を説明するための図である。 図７は、本実施例における出側石炭含水率の計測結果を示す図である。

以下に、添付図面を参照して、本発明にかかる石炭調湿装置および石炭調湿方法の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態により、本発明が限定されるものではない。

(実施の形態)
まず、本発明の実施の形態にかかる石炭調湿装置の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかる石炭調湿装置の一構成例を示す図である。図１に示すように、本実施の形態にかかる石炭調湿装置１は、石炭投入のための石炭ホッパ２および搬入コンベア３と、石炭投入量を計測する石炭流量計４と、調湿前の石炭含水率を計測する入側水分計５と、石炭の投入口６と、ドライヤ８内へ石炭を搬入する搬入部７とを備える。また、石炭調湿装置１は、石炭を加熱乾燥によって調湿するドライヤ８と、ドライヤ８を回転する回転駆動部９と、ドライヤ８に熱を伝える伝熱管１０と、伝熱管１０内へ蒸気元管１２からの蒸気を導く蒸気管１１と、蒸気圧力を調整するための圧力調整弁１３とを備える。さらに、石炭調湿装置１は、ドライヤ８に対するキャリアガス流通のためのガス送風管１４ａおよびガス送出管１４ｂと、ドライヤ８による調湿後の石炭を排出する排出部１５と、調湿後の石炭含水率を計測する出側水分計１６と、調湿後の石炭を外部へ搬送する搬出コンベア１７と、伝熱管１０からの水分を貯留するためのドレン管１８およびタンク１９とを備える。また、石炭調湿装置１は、各種情報を入力する入力部２０と、各種情報を記憶する記憶部２１と、石炭の調湿処理に必要な各種演算処理を行う演算処理部２２と、石炭の調湿処理に必要な各種制御を行う制御部２３とを備える。

石炭ホッパ２は、石炭ヤード等から搬入された調湿前の石炭を受け入れ、予め設定された石炭投入量に応じて、搬入コンベア３上に調湿前の石炭を送出する。搬入コンベア３は、石炭ホッパ２から送出された石炭２５をドライヤ８側に向けて搬送し、ドライヤ８の入口に通じる投入口６内へ石炭２５を投入する。このような石炭ホッパ２および搬入コンベア３は、ドライヤ８内に石炭２５を投入する投入機構として機能する。

石炭流量計４は、ドライヤ８の入側における石炭投入量を計測する。具体的には、石炭流量計４は、搬入コンベア３の搬送面近傍に配置される。石炭流量計４は、搬入コンベア３によって石炭ホッパ２から投入口６へ搬送される石炭２５の流量、すなわちドライヤ８に対する単位時間当たりの石炭投入量を時系列に沿って順次計測する。石炭流量計４は、このように計測した石炭投入量を順次、制御部２３に送信する。

入側水分計５は、ドライヤ８の入側における石炭含水率を計測する。具体的には、入側水分計５は、搬入コンベア３の搬送面近傍、例えば石炭流量計４の後段に配置される。入側水分計５は、搬入コンベア３によって石炭ホッパ２から投入口６へ搬送される石炭２５中の水分、すなわち含水率を時系列に沿って順次計測する。入側水分計５は、計測した石炭２５中の含水率を、ドライヤ８内に投入前の石炭含水率（以下、入側石炭含水率という）として制御部２３に順次送信する。

投入口６は、搬入コンベア３の搬出端近傍に配置され、搬入コンベア３によって搬送された石炭２５を受け入れる。投入口６は、このように受け入れた石炭２５をドライヤ８入側の搬入部７へ導く。搬入部７は、調湿前の石炭をドライヤ８内へ搬入するものである。具体的には、搬入部７は、石炭搬入のためのスクリューフィーダ７ａと、スクリューフィーダ７ａを回動する駆動部７ｂとによって構成される。スクリューフィーダ７ａは、螺子状の構造を有し、ドライヤ８の入口に配置される。スクリューフィーダ７ａは、駆動部７ｂの作用によって回動しつつ、投入口６からの石炭２５をドライヤ８内へ順次供給する。

ドライヤ８は、調湿前の石炭を加熱乾燥によって調湿する加熱乾燥機として機能する。具体的には、ドライヤ８は、ドラム状の構造を有し、入口側に比して出口側が下方となるよう傾斜した状態に設置される。また、ドライヤ８には、配管を通じて蒸気Ｇ１を受け入れる伝熱管１０が設けられる。ドライヤ８は、伝熱管１０を介して伝わる蒸気Ｇ１の熱を蓄え、搬入部７によって供給された石炭２５を、この蓄えた熱を用いて加熱乾燥する。これによって、ドライヤ８は、石炭２５の含水率を調整（調湿）する。ドライヤ８は、その出側に形成された排出口８ａから、加熱乾燥後（調湿後）の石炭２５を排出する。

回転駆動部９は、ドライヤ８をその長手方向の軸周り（図１に示す矢印参照）に回転する。ドライヤ８内の石炭２５は、この回転駆動部９の作用によるドライヤ８の回転とドライヤ８の傾斜とによって、入口側（搬送部７側）から出口側（排出口８ａ側）に向かって自然に移動する。

伝熱管１０は、図１に示すように、その管部分がドライヤ８の長手方向に沿って延伸するようにドライヤ８に設けられる。伝熱管１０には、蒸気元管１２から分岐した蒸気管１１が接続され、蒸気管１１を通じて蒸気元管１２から伝熱管１０内へ高温の蒸気Ｇ１が流通する。伝熱管１０は、この蒸気Ｇ１の熱をドライヤ８のドラム本体に伝える。一方、伝熱管１０には、排水口１０ａが設けられる。この排水口１０ａには、タンク１９に通じるドレン管１８が接続される。伝熱管１０内の蒸気Ｇ１は、ドライヤ８に対する凝集伝熱の結果、液体（例えば水）に変化する。このように蒸気Ｇ１から変化した液体は、排水口１０ａからドレン管１８を通じてタンク１９内に回収される。なお、蒸気Ｇ１は、水蒸気等の加熱気体であり、ドライヤ８による石炭２５の調湿処理の熱源として作用する。

圧力調整弁１３は、伝熱管１０内に流入する蒸気Ｇ１の圧力を調整するものである。図１に示すように、圧力調整弁１３は、蒸気管１１に設けられ、弁開閉駆動を行って、蒸気管１１の開度を調整する。これによって、圧力調整弁１３は、蒸気Ｇ１の圧力（以下、蒸気圧力と適宜いう）の増減を調整する。

ガス送風管１４ａおよびガス送出管１４ｂは、ドライヤ８内にキャリアガスＧ２を流通させるためのものである。具体的には、図１に示すように、ガス送風管１４ａは、ドライヤ８の入口側に接続され、ドライヤ８内にキャリアガスＧ２を送り込む。ガス送出管１４ｂは、ドライヤ８の出口側に設けられた排気口８ｂに接続され、キャリアガスＧ２をドライヤ８の外部に向けて送出する。キャリアガスＧ２は、ガス送風管１４ａを通じてドライヤ８内に流入し、その後、ドライヤ８内の石炭２５から蒸発した水分とともに、ドライヤ８の入口側から出口側へ流通する。これによって、キャリアガスＧ２は、石炭２５からの蒸発水分をドライヤ８の内部に行き亘らせ、その後、この蒸発水分とともに排気口８ｂからガス送出管１４ｂを通じてドライヤ８の外部に排出される。

排出部１５は、調湿後の石炭をドライヤ８の外部へ排出するものである。具体的には、排出部１５は、石炭排出のためのスクリューフィーダ１５ａと、スクリューフィーダ１５ａを回動する駆動部１５ｂとによって構成される。スクリューフィーダ１５ａは、螺子状の構造を有し、ドライヤ８の排出口８ａに配置される。スクリューフィーダ１５ａは、駆動部１５ｂの作用によって回動しつつ、排出口８ａからの石炭２５（調湿後の石炭）をドライヤ８の外部へ順次排出する。このように排出部１５によって排出された石炭２５は、搬出コンベア１７に受け入れられる。搬出コンベア１７は、排出部１５によって排出されたドライヤ８からの石炭２５をコークス炉等の所定の設備に向けて順次搬送する。

出側水分計１６は、ドライヤ８の出側における石炭含水率を計測する。具体的には、出側水分計１６は、排出部１５のスクリューフィーダ１５ａの近傍に配置される。出側水分計１６は、排出部１５によってドライヤ８内から排出された石炭２５中の水分（含水率）を時系列に沿って順次計測する。出側水分計１６は、計測した石炭２５中の含水率を、ドライヤ８による調湿後の石炭含水率（以下、出側石炭含水率という）として制御部２３に順次送信する。

入力部２０は、入力キーおよびマウス等の入力デバイスを用いて実現され、操作者の入力操作に対応して各種情報を制御部２３に入力する。なお、入力部２０による入力情報として、例えば、制御部２３に対して石炭調湿処理に関する各種制御の開始または停止を指示する指示情報、石炭２５の出側石炭含水率の目標値（以下、目標石炭含水率という）を設定するための情報、ドライヤ８に対する石炭投入量の設備上限（以下、最大石炭投入量という）を設定するための情報、石炭調湿処理の制御に必要な各種データ等が挙げられる。

記憶部２１は、ハードディスク等の更新可能に情報を蓄積可能な記憶デバイスを用いて実現される。記憶部２１は、制御部２３の制御に基づいて、石炭調湿処理の制御に必要な各種情報等を更新可能に記憶する。例えば、記憶部２１は、石炭量データ２１ａ、水分データ２１ｂ、および抜熱量データ２１ｃを更新可能に記憶する。石炭量データ２１ａは、石炭流量計４によって計測された石炭投入量の時系列データである。水分データ２１ｂは、入側水分計５によって計測された入側石炭含水率の時系列データと、出側水分計によって計測された出側石炭含水率の時系列データとを含むものである。抜熱量データ２１ｃは、ドライヤ８による石炭２５の加熱乾燥に伴ってドライヤ８から抜熱する熱量、すなわちドライヤ８の抜熱量を示すデータである。

演算処理部２２は、石炭調湿処理の制御に必要な各種演算処理を行う。具体的には、演算処理部２２は、ドライヤ８に対する石炭投入量、入側石炭含水率、および出側石炭含水率の各時系列データ等を用いて、上述した投入機構による石炭投入の停止前におけるドライヤ８の抜熱量を算出する。演算処理部２２は、抜熱量を算出する都度、算出した抜熱量を抜熱量データ２１ｃとして記憶部２１に保存する。記憶部２１は、抜熱量データ２１ｃを、最新の抜熱量の算出値を含むデータに更新する。また、演算処理部２２は、この算出した抜熱量に基づいて、石炭投入の停止中にドライヤ８によって過乾燥されると予測される石炭２５の過乾燥熱量を算出する。ここで、上述した過乾燥は、石炭２５の出側石炭含水率が目標石炭含水率未満になる程に石炭２５が加熱乾燥されることである。石炭２５の過乾燥熱量は、このような石炭２５の過乾燥に用いられた熱量である。

また、演算処理部２２は、石炭投入の再開後におけるドライヤ８内への石炭２５の投入増量値（以下、石炭投入増量という）と、伝熱管１０内へ流入する蒸気Ｇ１の減圧力（以下、蒸気減圧力という）とを算出する。この場合、ドライヤ８内への石炭投入の増量によって補償される石炭２５からの蒸発水分量の補償量と、蒸気Ｇ１の圧力の減少によって補償される石炭２５からの蒸発水分量の補償量との合計値が、この予測の過乾燥熱量に対応する石炭２５からの蒸発水分量と等しくなるように、演算処理部２２は、石炭投入増量と蒸気減圧力とを算出する。

制御部２３は、石炭調湿装置１の機能を実現するためのプログラム等を記憶するメモリおよびこのメモリ内のプログラムを実行するＣＰＵ等を用いて実現される。制御部２３は、石炭ホッパ２、ドライヤ８の回転駆動部９、圧力調整弁１３、記憶部２１、および演算処理部２２を制御し、且つ、石炭流量計４、入側水分計５、出側水分計１６、および入力部２０との間における電気信号の入出力を制御する。例えば、制御部２３は、演算処理部２２によって算出された過乾燥熱量に基づき、上述した投入機構（石炭ホッパ２および搬入コンベア３）による石炭投入の増量と圧力調整弁１３による蒸気圧力の減少とを制御する。この場合、制御部２３は、演算処理部２２によって算出された石炭投入増量に応じて石炭投入を増量するように投入機構の石炭ホッパ２を制御する。また、制御部２３は、演算処理部２２によって算出された蒸気減圧力に応じて蒸気Ｇ１の圧力を減少するように圧力調整弁１３を制御する。これによって、制御部２３は、演算処理部２２が算出した予測の過乾燥熱量に対応する石炭２５からの蒸発水分量、すなわち、石炭２５の過乾燥による過剰な蒸発水分量を補償する。

ここで、石炭調湿装置１の運転モードには、ドライヤ８によって石炭２５を連続的に加熱乾燥する通常調湿運転と、ドライヤ８への石炭投入が停止した際の保安運転と、この石炭投入が再開した際における石炭２５の過乾燥抑制のための対策運転とがある。通常調湿運転では、ドライヤ８への石炭投入工程からドライヤ８による石炭加熱乾燥工程を経てドライヤ８外への石炭排出工程に至る各工程が、ドライヤ８に対する石炭投入毎に連続的に繰り返される。この通常調湿運転において、石炭ホッパ２、搬入コンベア３、石炭流量計４、入側水分計５、搬入部７、ドライヤ８の回転駆動部９、圧力調整弁１３、排出部１５、出側水分計１６、および搬出コンベア１７は、プロセスコンピュータ（図示せず）等によって制御される。

保安運転は、コークス炉への石炭装入が不可能な状態である場合等に対応してドライヤ８への石炭投入が停止した期間、ドライヤ８を正常な状態に保つための運転である。具体的には、保安運転では、ドライヤ８内に石炭２５を滞留しつつ、回転駆動部９によるドライヤ８の回転数と圧力調整弁１３による蒸気Ｇ１の圧力とを設定可能な最小値に制御する。これによって、ドライヤ８を保温しつつ、ドライヤ８内部における石炭接触部分と空間部分との温度差に起因するドライヤの変形を防止する。一方、対策運転では、ドライヤ８内へ投入する石炭２５を通常調湿運転時に比して増量し、さらに、必要に応じて、蒸気Ｇ１の圧力を通常調湿運転時に比して低くする。これによって、石炭２５の過乾燥を抑制する。なお、上述した保安運転および対策運転において、石炭ホッパ２、ドライヤ８の回転駆動部９、および圧力調整弁１３は、制御部２３によって制御される。

つぎに、本発明にかかる石炭調湿処理の制御の基本原理について説明する。石炭調湿装置１の通常調湿運転において、石炭２５は、ドライヤ８内へ順次投入され、ドライヤ８の入口側から排出口８ａに向けて移動する。これに並行して、ドライヤ８は、伝熱管１０から伝わる蒸気Ｇ１の熱を蓄え、蓄えた熱を消費して、石炭２５を加熱乾燥する。ドライヤ８内の石炭２５は、ドライヤ８によって加熱乾燥されつつ、投入から所定時間が経過後にドライヤ８の排出口８ａに到達し、その後、排出口８ａから排出される。

このような通常調湿運転における単位時間当りのドライヤ８の抜熱量Ｑｓ［Ｊ／ｈ］は、水の蒸発熱Ｑｗ［Ｊ／ｔｏｎ］と、ドライヤ８に対する単位時間当りの石炭投入量Ｓ［ｔｏｎ／ｈ］と、石炭２５の入側石炭含水率Ｒａ［％］および出側石炭含水率Ｒｂ［％］とを用い、次式（１）によって表される。

Ｑｓ＝Ｑｗ×Ｓ×（Ｒａ−Ｒｂ） ・・・（１）

一方、ドライヤ８に対する石炭投入が停止した場合、ドライヤ８内には、既に投入された石炭２５が滞留する。この石炭２５のドライヤ８による加熱乾燥は、ドライヤ８内での石炭２５の滞留期間、継続的に進行する。その後、この滞留状態の石炭２５は、ドライヤ８によって過乾燥される。このような石炭２５の加熱乾燥に用いられるドライヤ８の抜熱量Ｑａ［Ｊ］は、ドライヤ８内における石炭２５の滞留時間ｔａ［ｈ］分、上式（１）に基づく抜熱量Ｑｓを積分処理したもの（式（２）参照）に等しい。また、この石炭２５の過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］は、石炭２５の出側石炭含水率Ｒｂ［％］がその目標石炭含水率Ｒｔ［％］未満となる程に石炭２５を乾燥した熱量に相当する。すなわち、過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］は、蒸発熱Ｑｗ［Ｊ／ｔｏｎ］と、石炭投入量Ｓ［ｔｏｎ／ｈ］と、石炭２５の目標石炭含水率Ｒｔ［％］および出側石炭含水率Ｒｂ［％］とを用い、次式（３）によって表される。なお、式（３）の右辺では、滞留時間ｔａ［ｈ］分の積分処理が行われる。

Ｑａ＝Ｑｗ×∫{Ｓ×（Ｒａ−Ｒｂ）}ｄｔ ・・・（２）
Ｑｂ＝Ｑｗ×∫{Ｓ×（Ｒｔ−Ｒｂ）}ｄｔ ・・・（３）

本願発明者等は、石炭投入量Ｓ［ｔｏｎ／ｈ］、入側石炭含水率Ｒａ［％］、および出側石炭含水率Ｒｂ［％］等の石炭調湿処理の過去データを利用して、上述したドライヤ８の抜熱量Ｑａ［Ｊ］と過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］との相関を調査した。その結果、石炭投入の停止前における抜熱量Ｑａ［Ｊ］の減少に伴って過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］が増加するという相関が見出された。このような抜熱量Ｑａ［Ｊ］と過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］との相関を示すデータ群を回帰分析することによって、次式（４）に示すように、抜熱量Ｑａ［Ｊ］を用いて過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］を算出可能な回帰式が導出された。

Ｑｂ＝Ａ×Ｑａ＋Ｂ ・・・（４）

なお、式（４）において、係数Ａ，Ｂは、抜熱量Ｑａ［Ｊ］と過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］との相関を回帰分析することによって算出可能な値である。また、係数Ａは、負の値である。

ここで、ドライヤ８内における水分量を増加させるためには、ドライヤ８に対する調湿前の石炭２５の投入量を増加すること、および、ドライヤ８による石炭２５の加熱量を下げることが効果的である。また、ドライヤ８の加熱量を下げるためには、石炭２５の加熱乾燥の熱源である蒸気Ｇ１の蒸気圧力Ｐｖ［ｋｇｆ／ｃｍ²］を下げればよい。このような石炭２５の投入量の増加分（石炭投入増量ΔＳ［ｔｏｎ／ｈ］）および蒸気Ｇ１の圧力減少分（蒸気減圧力ΔＰｖ［ｋｇｆ／ｃｍ²］）は、上述した過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］によって石炭２５から蒸発する水分量を補償するように設定される。

すなわち、石炭投入増量ΔＳ［ｔｏｎ／ｈ］は、過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］と、蒸発熱Ｑｗ［Ｊ／ｔｏｎ］と、目標石炭含水率Ｒｔ［％］と、出側石炭含水率Ｒｂ［％］と、ドライヤ８内における石炭２５の滞留時間ｔａ［ｈ］とを用い、次式（５）によって表される。ここで、ドライヤ８に対する石炭投入量Ｓ［ｔｏｎ／ｈ］には、ドライヤ８の設備仕様としての上限（以下、最大石炭投入量Ｓｍａｘという）がある。式（５）は、石炭投入増量ΔＳ［ｔｏｎ／ｈ］が最大石炭投入量Ｓｍａｘ［ｔｏｎ／ｈ］から石炭投入量Ｓ［ｔｏｎ／ｈ］を減じた値以下である場合に成立する。一方、式（５）による石炭投入増量ΔＳ［ｔｏｎ／ｈ］が、この最大石炭投入量Ｓｍａｘ［ｔｏｎ／ｈ］と石炭投入量Ｓ［ｔｏｎ／ｈ］との減算値を超過する場合、次式（６）に基づいて石炭投入増量ΔＳが算出される。

ΔＳ＝Ｑｂ／｛Ｑｗ×（Ｒｔ−Ｒｂ）｝×１／ｔａ ・・・（５）
ΔＳ＝Ｓｍａｘ−Ｓ ・・・（６）

また、蒸気減圧力ΔＰｖ［ｋｇｆ／ｃｍ²］は、式（５）に基づく石炭投入増量ΔＳ［ｔｏｎ／ｈ］と、目標石炭含水率Ｒｔ［％］と、出側石炭含水率Ｒｂ［％］とをパラメータとして含む関数（式（７）参照）によって算出される。

ΔＰｖ＝ｆ（Ｒｔ，Ｒｂ，ΔＳ） ・・・（７）

石炭調湿装置１は、ドライヤ８に対する石炭投入が停止した場合、この石炭投入が再開した際にドライヤ８によって過乾燥されると予測される石炭２５の過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］を、式（２），（４）に基づいて予測する。ついで、石炭調湿装置１は、この予測の過乾燥熱量Ｑｂ［Ｊ］を用い、式（５）〜（７）に基づいて石炭投入増量ΔＳ［ｔｏｎ／ｈ］および蒸気減圧力ΔＰｖ［ｋｇｆ／ｃｍ²］を算出する。その後、石炭調湿装置１は、石炭投入増量ΔＳ［ｔｏｎ／ｈ］に対応して、石炭投入再開後の石炭投入量Ｓ［ｔｏｎ／ｈ］を制御し、蒸気減圧力ΔＰｖ［ｋｇｆ／ｃｍ²］に対応して、石炭投入再開後の蒸気圧力Ｐｖ［ｋｇｆ／ｃｍ²］を制御する。この結果、石炭調湿装置１は、石炭投入の再開後における石炭２５の過乾燥を抑制することができる。なお、上述した式（２），（４），（５），（６），（７）は、石炭調湿装置１の演算処理部２２に予めプログラミング設定される。

つぎに、本発明の実施の形態にかかる石炭調湿方法について説明する。図２は、本発明の実施の形態にかかる石炭調湿方法の一例を示すフローチャートである。図３は、本実施の形態にかかる石炭調湿方法における石炭投入量の制御を説明する図である。図４は、本実施の形態にかかる石炭調湿方法における蒸気圧力の制御を説明する図である。

図１に示した石炭調湿装置１は、通常調湿運転の期間、プロセスコンピュータ（図示せず）の制御に基づいて、連続的に石炭２５を調湿処理し、調湿後の石炭２５を順次排出する。このような石炭調湿装置１は、通常調湿運転が停止した後、すなわち、ドライヤ８に対する石炭投入が停止した後、図２に示すステップＳ１０１〜Ｓ１０９の各処理を適宜繰り返して、上述した保安運転および対策運転を行う。なお、以下では、単位の記載を適宜省略する。

詳細には、図２に示すように、石炭調湿装置１は、通常調湿運転期間における石炭投入量Ｓと入側石炭含水率Ｒａと出側石炭含水率Ｒｂとを取得する（ステップＳ１０１）。ステップＳ１０１において、制御部２３は、連続的または所定時間毎に断続的に、石炭流量計４から石炭投入量Ｓを取得し、入側水分計５から入側石炭含水率Ｒａを取得し、出側水分計１６から出側石炭含水率Ｒｂを取得する。これによって、制御部２３は、石炭投入量Ｓ、入側石炭含水率Ｒａ、および出側石炭含水率Ｒｂの各時系列データを取得する。制御部２３は、石炭投入量Ｓの時系列データを石炭量データ２１ａとして記憶部２１に保存し、入側石炭含水率Ｒａおよび出側石炭含水率Ｒｂの各時系列データを水分データ２１ｂとして記憶部２１に保存する。

つぎに、石炭調湿装置１は、ドライヤ８内への石炭投入の停止前におけるドライヤ８の抜熱量Ｑａを算出し、算出した抜熱量Ｑａの更新処理を実行する（ステップＳ１０２）。ステップＳ１０２において、演算処理部２２は、現時間を基点にドライヤ８内における石炭２５の滞留時間ｔａの分、遡った過去の時間から現時間までの所定期間における石炭投入量Ｓ、入側石炭含水率Ｒａ、および出側石炭含水率Ｒｂの各時系列データを記憶部２１から読み込む。ついで、演算処理部２２は、この所定期間分の石炭投入量Ｓ、入側石炭含水率Ｒａ、および出側石炭含水率Ｒｂの各時系列データを用い、式（２）に基づいて、この所定期間におけるドライヤ８の抜熱量Ｑａを算出する。このように算出された抜熱量Ｑａは、石炭２５の加熱乾燥に伴ってドライヤ８から抜熱する熱量である。なお、後述するステップＳ１０３において石炭投入が停止したと判断された場合、このステップＳ１０２における現時間は、石炭投入の停止時間となる。制御部２３は、ステップＳ１０２において演算処理部２２が算出した抜熱量Ｑａを、最新の抜熱量データ２１ｃとして記憶部２１に保存する。これによって、記憶部２１内の抜熱量データ２１ｃは、最新の抜熱量Ｑａを含むデータに更新される。

続いて、石炭調湿装置１は、ドライヤ８に対する石炭投入が停止したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。ステップＳ１０３において、制御部２３は、上述したステップＳ１０１で石炭流量計４から取得した現時点の石炭投入量Ｓが零値であれば、石炭投入が停止したと判断し、この現時点の石炭投入量Ｓが零値でなければ、石炭投入が停止していないと判断する。

ステップＳ１０３において石炭投入が停止していない場合（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、石炭調湿装置１は、上述したステップＳ１０１に戻り、このステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。

一方、ステップＳ１０３において石炭投入が停止した場合（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、石炭調湿装置１は、通常調湿運転を停止して保安運転を開始する（ステップＳ１０４）。ステップＳ１０４において、制御部２３は、ドライヤ８の回転数が設定可能な最小値となるように回転駆動部９を制御する。これとともに、制御部２３は、伝熱管１０内へ流入する蒸気Ｇ１の圧力が設定可能な最小値となるように圧力調整弁１３を制御する。

つぎに、石炭調湿装置１は、ドライヤ８の抜熱量Ｑａに基づいて、ドライヤ８による石炭２５の過乾燥熱量Ｑｂを予測する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において、演算処理部２２は、上述したステップＳ１０２によって更新された最新の抜熱量Ｑａを記憶部２１から読み込み、この最新の抜熱量Ｑａを用い、式（４）に基づいて、過乾燥熱量Ｑｂを算出する。ここで、この最新の抜熱量Ｑａは、石炭投入の停止時間を基点にドライヤ８内における石炭２５の滞留時間ｔａの分、遡った過去の時間から石炭投入の停止時間までの所定期間におけるドライヤ８の抜熱量である。また、この過乾燥熱量Ｑｂは、ドライヤ８によって過乾燥されることが予測される石炭２５の予測過乾燥熱量である。

続いて、石炭調湿装置１は、ステップＳ１０５による予測の過乾燥熱量Ｑｂに応じた石炭２５からの蒸発水分量の補償に要する石炭投入増量ΔＳと蒸気減圧力ΔＰｖとを算出する（ステップＳ１０６）。ステップＳ１０６において、演算処理部２２は、ドライヤ８に対する石炭投入の増量によって補償される石炭２５からの蒸発水分の補償量と蒸気圧力の減少によって補償される石炭２５からの蒸発水分の補償量との合計値が過乾燥熱量Ｑｂに対応する蒸発水分量と等しくなるように、石炭投入増量ΔＳと蒸気減圧力ΔＰｖとを算出する。具体的には、演算処理部２２は、過乾燥熱量Ｑｂと、蒸発熱Ｑｗと、石炭２５の出側石炭含水率Ｒｂおよび目標石炭含水率Ｒｔと、ドライヤ８内における石炭２５の滞留時間ｔａとを用い、式（５）に基づいて、過乾燥熱量Ｑｂに対応する蒸発水分量の少なくとも一部の補償に要する石炭投入増量ΔＳを算出する。この算出した石炭投入増量ΔＳのみでは過乾燥熱量Ｑｂに対応する蒸発水分量を補償しきれない場合、演算処理部２２は、この石炭投入増量ΔＳと出側石炭含水率Ｒｂと目標石炭含水率Ｒｔと用い、式（７）に基づいて、この蒸発水分量の残分の補償に要する蒸気減圧力ΔＰｖを算出する。なお、この蒸発水分量の残分は、過乾燥熱量Ｑｂに対応する蒸発水分量から石炭投入増量ΔＳによる蒸発水分の補償量を減じた残りの蒸気水分量である。一方、石炭投入増量ΔＳのみによって過乾燥熱量Ｑｂに対応する蒸発水分量が補償される場合、演算処理部２２は、最大石炭投入量Ｓｍａｘと石炭投入量Ｓとを用い、式（６）に基づいて、過乾燥熱量Ｑｂに対応する蒸発水分量の補償に要する石炭投入増量ΔＳを算出する。

その後、石炭調湿装置１は、ドライヤ８に対する石炭投入が再開したか否かを判断する（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０７において、制御部２３は、石炭流量計４によって計測された現時点の石炭投入量Ｓを取得する。制御部２３は、この石炭流量計４から取得した現時点の石炭投入量Ｓが零値でなければ、石炭投入が再開したと判断し、この現時点の石炭投入量Ｓが零値であれば、石炭投入が再開していないと判断する。

ステップＳ１０７において石炭投入が再開していない場合（ステップＳ１０７，Ｎｏ）、石炭調湿装置１は、このステップＳ１０７の処理を繰り返す。すなわち、石炭調湿装置１は、石炭投入停止後の保安運転を継続する。この場合、制御部２３は、保安運転に応じた回転駆動部９の制御と圧力調整弁１３の制御とを継続する。

一方、ステップＳ１０７において石炭投入が再開した場合（ステップＳ１０７，Ｙｅｓ）、石炭調湿装置１は、保安運転を解除する（ステップＳ１０８）。続いて、石炭調湿装置１は、石炭投入増量ΔＳに応じて石炭投入量Ｓを制御し、且つ、蒸気減圧力ΔＰｖに応じて蒸気圧力Ｐｖを制御して（ステップＳ１０９）、上述した対策運転を開始する。

ステップＳ１０８，Ｓ１０９において、制御部２３は、ステップＳ１０５による予測の過乾燥熱量Ｑｂに基づき、ドライヤ８内への石炭投入の増量と蒸気Ｇ１の圧力の減少とを制御して、この予測の過乾燥熱量Ｑｂに対応する石炭２５からの蒸発水分量を補償する。

具体的には、図３に示すように、制御部２３は、石炭投入が停止した時間ｔ０から保安運転の制御を開始し、この時間ｔ０から石炭の投入再開までに経過した時間ｔ１において、保安運転の制御を停止する。ついで、制御部２３は、この時間ｔ１以後、上述したステップＳ１０６による石炭投入増量ΔＳに応じて、ドライヤ８内への石炭投入の増量を制御する。すなわち、制御部２３は、この石炭投入が再開した時間ｔ１以後、ドライヤ８に対する石炭投入量Ｓを、石炭投入の停止前（時間ｔ０以前）の石炭投入量Ｓ１から石炭投入増量ΔＳ分、増加した石炭投入量Ｓ２に変更するよう、投入機構の石炭ホッパ２を制御する。制御部２３は、この時間ｔ１から所定時間（例えばドライヤ８内における石炭２５の滞留時間ｔａ）が経過後の時間ｔ２まで、すなわち、対策運転の期間、ドライヤ８に対して石炭投入量Ｓ２の石炭２５を投入するように石炭ホッパ２を継続的に制御する。これによって、制御部２３は、上述した過乾燥熱量Ｑｂに対応する石炭２５からの蒸発水分量の少なくとも一部を補償する。制御部２３は、この時間ｔ２以後、対策運転を解除して、ドライヤ８に対する石炭投入量Ｓを通常調湿運転時の石炭投入量Ｓ１に戻すように石炭ホッパ２を制御する。

また、図４に示すように、制御部２３は、石炭投入が再開した時間ｔ１以後、上述したステップＳ１０６による蒸気減圧力ΔＰｖに応じて、蒸気圧力Ｐｖの減少を制御する。すなわち、制御部２３は、この時間ｔ１以後、伝熱管１０内へ流入される蒸気Ｇ１の蒸気圧力Ｐｖを、石炭投入の停止前（時間ｔ０以前）の蒸気圧力Ｐｖ１から蒸気減圧力ΔＰｖ分、減少した蒸気圧力Ｐｖ２に変更するよう、圧力調整弁１３を制御する。制御部２３は、この時間ｔ１から時間ｔ２まで、すなわち、対策運転の期間、伝熱管１０内へ蒸気圧力Ｐｖ２の蒸気Ｇ１を流入するように圧力調整弁１３を段階的且つ継続的に制御する。これによって、制御部２３は、上述した過乾燥熱量Ｑｂに対応する蒸発水分量のうちの石炭投入増量ΔＳでは補償しきれない残りの蒸発水分量を補償する。制御部２３は、この時間ｔ２以後、対策運転を解除して、蒸気Ｇ１の蒸気圧力Ｐｖを通常調湿運転時の蒸気圧力Ｐｖ１に戻すように圧力調整弁１３を制御する。

上述したステップＳ１０９を実行後、石炭調湿装置１は、上述したステップＳ１０１に戻り、このステップＳ１０１以降の処理を繰り返す。石炭調湿装置１は、ステップＳ１０１〜Ｓ１０９の各処理を繰り返して保安運転および対策運転を実行することにより、ドライヤ８による石炭２５の過乾燥を抑制しつつ、石炭２５を適切に調湿することができる。

つぎに、本発明の実施の形態にかかる石炭調湿装置１および石炭調湿方法の具体的な実施例について説明する。図５は、本実施例におけるドライヤの抜熱量と過乾燥熱量との相関を示す図である。図６は、本実施例におけるドライヤの抜熱量の算出処理を説明するための図である。図７は、本実施例における出側石炭含水率の計測結果を示す図である。

本実施例では、図１に示した石炭調湿装置１のドライヤ８が許容する最大石炭投入量Ｓｍａｘを７５０［ｔｏｎ／ｈ］とし、ドライヤ８内における石炭２５の滞留時間ｔａを１／３［ｈ］（＝２０分）とした。また、石炭調湿装置１の通常調湿運転時における石炭投入量Ｓを５００［ｔｏｎ／ｈ］に設定し、調湿後の石炭２５の目標石炭含水率Ｒｔを９．２［％］に設定した。一方、石炭調湿装置１について、石炭投入の停止前におけるドライヤ８の抜熱量Ｑａと、ドライヤ８によって石炭２５が過乾燥された際の過乾燥熱量Ｑｂとの相関を調査した。その結果、図５に示す抜熱量Ｑａと過乾燥熱量Ｑｂとの相関結果が得られた。この相関結果を回帰分析することにより、抜熱量Ｑａと過乾燥熱量Ｑｂとの相関を示す式（４）は、抜熱量Ｑａが４００［Ｊ］未満である場合に成立し、この場合の係数Ａは「−１．５」であり、係数Ｂは「６００」であった。一方、抜熱量Ｑａが４００［Ｊ］以上である場合、過乾燥熱量Ｑｂは０［Ｊ］であった。

このような石炭調湿装置１に石炭２５の通常調湿運転を行わせ、この通常調湿運転の期間中、ドライヤ８に対する石炭投入量Ｓ、入側石炭含水率Ｒａ、および出側石炭含水率Ｒｂの各時系列データを石炭調湿装置１によって計測した。得られた各時系列データは、石炭調湿装置１の記憶部２１に蓄積した。また、記憶部２１内の蓄積データのうち、過去２０分間（＝滞留時間ｔａ）の石炭投入量Ｓ、入側石炭含水率Ｒａ、および出側石炭含水率Ｒｂの各時系列データを用い、式（２）に基づいて抜熱量Ｑａを順次算出した。この抜熱量Ｑａの算出処理は、石炭調湿装置１の演算処理部２２に実行させた。演算処理部２２が抜熱量Ｑａを算出する都度、記憶部２１内の抜熱量データ２１ｃを最新の抜熱量Ｑａを含むデータに更新した。

つぎに、石炭調湿装置１の石炭ホッパ２による石炭２５の供給を停止して、ドライヤ８に対する石炭投入を停止した。この石炭投入の停止以後、石炭調湿装置１にはドライヤ８の保安運転を行わせた。この保安運転の期間、演算処理部２２は、記憶部２１内に蓄積した過去２０分間の石炭投入量Ｓ、入側石炭含水率Ｒａ、および出側石炭含水率Ｒｂの各時系列データを用い、式（２）に基づいて、石炭投入の停止前における抜熱量Ｑａを算出した。この場合、演算処理部２２は、図６に示すように、石炭投入の停止時を基点に石炭２５の滞留時間ｔａ＝１／３［ｈ］分遡った過去の時間から石炭投入の停止時までの所定期間（＝２０分間）について、式（２）の積分処理を行った。この結果、演算処理部２２は、滞留時間ｔａ分のドライヤ８の抜熱量Ｑａとして、３００［Ｊ］を算出した。

続いて、演算処理部２２は、この算出した抜熱量Ｑａ＝３００［Ｊ］を用い、式（４）に基づいて、過乾燥熱量Ｑｂを算出した。この結果、演算処理部２２は、過乾燥熱量Ｑｂとして、１５０［Ｊ］を得た。なお、この過乾燥熱量Ｑｂ＝１５０［Ｊ］は、上述した石炭の投入停止に伴ってドライヤ８内に滞留する石炭２５に発生することが予測される過乾燥の熱量である。すなわち、現在ドライヤ８内に滞留している石炭２５の過乾燥熱量Ｑｂは、１５０［Ｊ］であると予測した。

ついで、演算処理部２２は、予測の過乾燥熱量Ｑｂ＝１５０［Ｊ］と、水の蒸発熱Ｑｗ［Ｊ／ｔｏｎ］と、予め設定された目標石炭含水率Ｒｔ＝９．２［％］と、出側石炭含水率Ｒｂ［％］と、滞留時間ｔａ＝１／３［ｈ］とを用い、式（５）に基づいて、石炭投入増量ΔＳを算出した。この結果、石炭投入増量ΔＳの算出値は、ドライヤ８に許容される最大石炭投入量Ｓｍａｘ＝７５０［ｔｏｎ／ｈ］から現在の石炭投入量Ｓ＝５００［ｔｏｎ／ｈ］を減じた値（＝２５０［ｔｏｎ／ｈ］）を超過した。このため、演算処理部２２は、式（６）に基づき、石炭投入増量ΔＳとして２５０［ｔｏｎ／ｈ］を算出した。また、演算処理部２２は、式（５）に基づき、この石炭投入増量ΔＳ＝２５０［ｔｏｎ／ｈ］に対応する過乾燥熱量Ｑｂとして８３［Ｊ］を算出した。すなわち、この石炭投入増量ΔＳ＝２５０［ｔｏｎ／ｈ］によって補償される石炭２５からの蒸発水分量は、予測の過乾燥熱量Ｑｂ＝１５０［Ｊ］のうちの８３［Ｊ］分の蒸発水分量である。

上述したように、石炭投入増量ΔＳのみでは、予測の過乾燥熱量Ｑｂに対応する蒸発水分量を補償しきれない。このため、演算処理部２２は、上述した石炭投入増量ΔＳ＝２５０［ｔｏｎ／ｈ］と、目標石炭含水率Ｒｔ＝９．２［％］と、出側石炭含水率Ｒｂ［％］とを用い、式（７）に基づいて、蒸気減圧力ΔＰｖ［ｋｇｆ／ｃｍ²］を算出する。ここで、予測の過乾燥熱量Ｑｂ＝１５０［Ｊ］に対応する蒸発水分量のうち、過乾燥熱量Ｑｂ＝８３［Ｊ］に対応する蒸発水分量は、石炭投入増量ΔＳ＝２５０［ｔｏｎ／ｈ］によって補償される。したがって、蒸気減圧力ΔＰｖ［ｋｇｆ／ｃｍ²］によって補償すべき石炭２５の蒸発水分量は、予測の過乾燥熱量Ｑｂ＝１５０［Ｊ］から石炭投入増量ΔＳ分の過乾燥熱量Ｑｂ＝８３［Ｊ］を減じた残りの過乾燥熱量Ｑｂ＝６７［Ｊ］に対応する蒸発水分量と同値である。この過乾燥熱量Ｑｂ＝６７［Ｊ］に対応する石炭投入増量ΔＳは、式（５）に基づいて演算処理した結果、２００［ｔｏｎ／ｈ］である。演算処理部２２は、式（７）に基づいて、石炭投入増量ΔＳ＝２００［ｔｏｎ／ｈ］に相当する蒸気減圧力ΔＰｖ［ｋｇｆ／ｃｍ²］を算出した。

その後、石炭調湿装置１に石炭２５の過乾燥を抑制するための対策運転を行わせた。この対策運転の期間、制御部２３は、滞留時間ｔａと同じ時間（＝２０分間）、ドライヤ８に対する石炭投入量Ｓを石炭投入増量ΔＳ分、増加するように石炭ホッパ２を制御した。この結果、対策運転時の石炭投入量Ｓは、図３に示したように、通常調湿運転時の石炭投入量Ｓ１＝５００［ｔｏｎ／ｈ］よりも石炭投入増量ΔＳ＝１５０［ｔｏｎ／ｈ］だけ大きい石炭投入量Ｓ２＝７５０［ｔｏｎ／ｈ］に制御された。これと同時に、制御部２３は、滞留時間ｔａと同じ時間、伝熱管１０内への蒸気Ｇ１の蒸気圧力Ｐｖを蒸気減圧力ΔＰｖ分、減少させるように圧力調整弁１３を制御した。この結果、対策運転時の蒸気圧力Ｐｖは、図４に示したように、通常調湿運転時の蒸気圧力Ｐｖ１［ｋｇｆ／ｃｍ²］よりも、上述した石炭投入増量ΔＳ＝２００［ｔｏｎ／ｈ］相当の蒸気減圧力ΔＰｖ［ｋｇｆ／ｃｍ²］だけ低い蒸気圧力Ｐｖ２［ｋｇｆ／ｃｍ²］に制御された。

上述したように石炭投入の再開後に対策運転を行った結果、石炭調湿装置１による出側石炭含水率Ｒｂ［％］は、図７に示すように、目標石炭含水率Ｒｔ＝９．２［％］に近い値となるように経時変化した。なお、図７において、期間Ｙ１は、ドライヤ８に対する石炭投入が停止していた期間であり、且つ、石炭調湿装置１が保安運転を行っていた期間である。期間Ｙ２は、ドライヤ８に対する石炭投入の再開以後の期間であり、石炭調湿装置１が対策運転を行っていた期間を含む。本実施例では、この期間Ｙ２を約１時間にした。

ここで、石炭投入の停止期間中、ドライヤ８内に滞留している石炭２５は、ドライヤ８によって過乾燥される場合が多く、この場合、滞留状態の石炭２５の含水率は、目標石炭含水率Ｒｔに比して過度に低くなる。仮に、石炭調湿装置１が、石炭投入の再開後、対策運転を行わずに通常調湿運転を再開した場合、ドライヤ８内への新たな調湿前石炭の投入量は、滞留状態の石炭２５の低含水率を補償することを考慮した投入量になっていない。これに加え、ドライヤ８の蓄熱は、伝熱管１０内の蒸気Ｇ１の圧力増加に伴って促進される。このような状態では、ドライヤ８による滞留状態の石炭２５の過乾燥の進行を抑制できないのみならず、この滞留状態の石炭２５に対し、新たな調湿前石炭からの蒸発水分を十分に補給することもできない。このため、石炭投入の再開以後の期間Ｙ２では、過乾燥状態の石炭２５がドライヤ８から排出されてしまう。これに起因して、期間Ｙ２では、出側石炭含水率Ｒｂが目標石炭含水率Ｒｔに比して極めて低くなり、且つ、目標石炭含水率Ｒｔに対する出側石炭含水率Ｒｂの変動幅が大きくなる（図７の破線参照）。この結果、適切な石炭調湿処理を安定して行うことが困難となる。

これに対し、石炭調湿装置１が石炭投入の再開後に対策運転を経て通常調湿運転を行った場合、ドライヤ８内への新たな調湿前石炭の投入量は、滞留状態の石炭２５の低含水率を補償するに十分な投入量に制御される。これに加え、ドライヤ８の蓄熱は、蒸気減圧力ΔＰｖ分の蒸気Ｇ１の圧力減少によって抑制される。このような対策運転では、新たな調湿前石炭からの蒸発水分が滞留状態の石炭２５に補給され、これによって、滞留状態の石炭２５からの過度な蒸発水分量が補償される。さらには、ドライヤ８の蓄熱抑制によって、この滞留状態の石炭２５に対する水分補給が促進される。以上のことから、この滞留状態の石炭２５の過乾燥が抑制され、適切な含水率に再調整された石炭２５がドライヤ８から排出される。この結果、図７に示すように、期間Ｙ２における出側石炭含水率Ｒｂの目標石炭含水率Ｒｔに対する減少変動幅を、上述した対策運転なしの場合に比して、０．７［％］縮めることができた。すなわち、通常調湿運転時は勿論、石炭投入が停止後に再開した場合においても、石炭２５の過乾燥を抑制して、目標石炭含水率Ｒｔに近い含水率に調湿された石炭２５を安定的に排出できるようになった。

また、図７の実線によって示されるように、目標石炭含水率Ｒｔに対する出側石炭含水率Ｒｂの変動幅を例えば０．７［％］縮めることができる。このため、目標石炭含水率Ｒｔを一層低い値（例えば８．５［％］）に設定しても、出側石炭含水率Ｒｂを８．０［％］以下に低下させることなく、この低く設定した目標石炭含水率Ｒｔに近づくように出側石炭含水率Ｒｂを安定的に制御できる。この結果、石炭からの発塵やコークス炉内への石炭の押し詰まり等のコークス炉の操業上の問題を発生させることなく、コークス炉による石炭の乾留に要する熱量を低減でき、さらに、コークス炉内の石炭の嵩密度を向上してコークス品質を高めることができる。なお、出側石炭含水率Ｒｂが８．０［％］以下となる含水率範囲（図７の斜線部分参照）では、コークス炉内への石炭の押し詰まり等、上述したコークス炉の操業上の問題が発生し易い。このため、石炭調湿処理において、出側石炭含水率Ｒｂは、常に、８．０［％］を超過する範囲内に制御する必要がある。

以上、説明したように、本発明の実施の形態では、ドライヤ内への石炭投入の停止前におけるドライヤの抜熱量を算出し、算出した抜熱量に基づいて、ドライヤによる石炭の過乾燥熱量を予測し、この予測の過乾燥熱量に基づき、ドライヤ内への石炭投入の増量と、石炭を加熱乾燥するドライヤの熱源になる蒸気の圧力減少とを制御して、この予測の過乾燥熱量に対応する石炭からの蒸発水分量を補償している。

このため、石炭投入の停止期間中、ドライヤ内に滞留して乾燥され続けた石炭に対し、石炭投入の再開後に、ドライヤ内へ新たに投入された調湿前石炭からの蒸発水分を補給することができる。これとともに、ドライヤの蓄熱量増加を抑制して、ドライヤによる石炭の加熱乾燥の進行を抑制することができる。これによって、滞留状態の石炭からの過度な蒸発水分量を補償できるとともに、ドライヤの蓄熱抑制によって、この滞留状態の石炭に対する水分補給を促進できる。この結果、滞留状態の石炭の過乾燥を抑制して、適切な含水率に再調整した石炭をドライヤから排出できる。以上のことから、石炭を調湿処理する通常調湿運転の継続時は勿論、通常調湿運転を停止後に再開した場合であっても、石炭の過乾燥を抑制でき、この結果、コークス炉の操業上の問題を回避できるとともに、石炭乾留に要するコークス炉の熱量の低減およびコークス品質の向上を促進して、コークス炉の操業の安定化を図ることができる。

また、目標石炭含水率に対する出側石炭含水率の変動幅を低減することができる。このため、現状に比して目標石炭含水率を一層低い値に設定しても、コークス炉の操業上の問題を招来するレベルに出側石炭含水率を低下させることなく、目標石炭含水率に近づくように出側石炭含水率を安定的に制御できる。この結果、石炭からの発塵やコークス炉内への石炭の押し詰まり等のコークス炉の操業上の問題を発生させることなく、石炭乾留に要するコークス炉の熱量の低減およびコークス品質の向上を一層促進することができる。

なお、上述した実施の形態では、入側水分計５によって直接、調湿前の石炭２５の入側石炭含水率を計測していたが、これに限らず、入側水分計５によって調湿前の石炭２５の水分量を計測し、この水分量の計測値と石炭流量計４による石炭投入量とをもとに、調湿前の石炭２５の含水率（入側石炭含水率）を算出してもよい。これと同様に、出側水分計１６によって調湿後の石炭２５の水分量を計測し、この水分量の計測値と調湿後の石炭２５の排出量とをもとに、調湿後の石炭２５の含水率（出側石炭含水率）を算出してもよい。この場合、ドライヤ８の出側に、調湿後の石炭２５の流量を計測する石炭流量計を配置してもよい。

また、上述した実施の形態では、石炭ホッパ２を制御することによってドライヤ８に対する石炭投入の増量を制御していたが、これに限らず、制御部２３は、搬入コンベア３の搬送速度等の搬送動作を制御することによって、石炭投入の増量を制御してもよいし、石炭ホッパ２および搬入コンベア３の双方を制御することによって、石炭投入の増量を制御してもよい。

また、上述した実施の形態により本発明が限定されるものではなく、上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。その他、上述した実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術等は全て本発明に含まれる。

１ 石炭調湿装置
２ 石炭ホッパ
３ 搬入コンベア
４ 石炭流量計
５ 入側水分計
６ 投入口
７ 搬入部
７ａ，１５ａ スクリューフィーダ
７ｂ，１５ｂ 駆動部
８ ドライヤ
８ａ 排出口
８ｂ 排気口
９ 回転駆動部
１０ 伝熱管
１０ａ 排水口
１１ 蒸気管
１２ 蒸気元管
１３ 圧力調整弁
１４ａ ガス送風管
１４ｂ ガス送出管
１５ 排出部
１６ 出側水分計
１７ 搬出コンベア
１８ ドレン管
１９ タンク
２０ 入力部
２１ 記憶部
２１ａ 石炭量データ
２１ｂ 水分データ
２１ｃ 抜熱量データ
２２ 演算処理部
２３ 制御部
２５ 石炭
Ｇ１ 蒸気
Ｇ２ キャリアガス

Claims (6)

1. 配管を通じて加熱気体を受け入れる伝熱管を介して前記加熱気体の熱を蓄え、この蓄えた熱を用いて石炭を加熱乾燥し、加熱乾燥後の石炭を排出する加熱乾燥機と、
   前記加熱乾燥機内に前記石炭を投入する投入機構と、
   前記伝熱管内に流入する前記加熱気体の圧力を調整する圧力調整弁と、
   前記石炭の加熱乾燥に伴って前記加熱乾燥機から抜熱する熱量であって前記投入機構による石炭投入の停止前における前記加熱乾燥機の抜熱量を算出し、前記石炭投入の停止中において、前記石炭の含水率をその目標値未満にする程に前記石炭が前記加熱乾燥機によって過度に加熱乾燥されるという前記石炭の過乾燥に用いられる前記加熱乾燥機の熱量である過乾燥熱量を、前記加熱乾燥機の抜熱量と前記過乾燥熱量との相関を示す回帰式に基づいて算出する演算処理部と、
   前記石炭投入の停止後の再開から所定期間、前記算出された過乾燥熱量に基づき、前記投入機構による前記石炭の投入量の、前記石炭投入の停止前からの増加分である石炭投入増量と、前記圧力調整弁による前記加熱気体の圧力の、前記石炭投入の停止前からの減少分である加熱気体減圧力とを制御して、前記算出された過乾燥熱量によって前記石炭から蒸発する蒸発水分量を補償する制御部と、
   を備えたことを特徴とする石炭調湿装置。
2. 前記演算処理部は、前記石炭投入増量によって前記石炭に補う水分量と前記加熱気体減圧力によって前記石炭に補う水分量との合計値が前記算出された過乾燥熱量によって前記石炭から蒸発する前記蒸発水分量と等しくなるように、前記石炭投入増量と前記加熱気体減圧力とを算出し、
   前記制御部は、前記石炭投入の停止後の再開から所定期間、算出された前記石炭投入増量に応じて、前記石炭投入の停止前よりも前記石炭の投入量を増量するように前記投入機構を制御し、算出された前記加熱気体減圧力に応じて、前記石炭投入の停止前よりも前記加熱気体の圧力を減少するように前記圧力調整弁を制御することを特徴とする請求項１に記載の石炭調湿装置。
3. 前記演算処理部は、前記石炭投入の停止時を基点に前記加熱乾燥機内における前記石炭の滞留時間分遡った過去の時間から前記停止時までの所定期間における前記加熱乾燥機の抜熱量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の石炭調湿装置。
4. 配管を通じて加熱気体を受け入れる伝熱管を介して前記加熱気体の熱を蓄え、この蓄えた熱を用いて石炭を加熱乾燥し、加熱乾燥後の石炭を排出する加熱乾燥機を用いた石炭調湿方法において、
   前記石炭の加熱乾燥に伴って前記加熱乾燥機から抜熱する熱量であって前記加熱乾燥機内への石炭投入の停止前における前記加熱乾燥機の抜熱量を算出し、
   前記石炭投入の停止中において、前記石炭の含水率をその目標値未満にする程に前記石炭が前記加熱乾燥機によって過度に加熱乾燥されるという前記石炭の過乾燥に用いられる前記加熱乾燥機の熱量である過乾燥熱量を、前記加熱乾燥機の抜熱量と前記過乾燥熱量との相関を示す回帰式に基づいて算出し、
   前記石炭投入の停止後の再開から所定期間、前記算出された過乾燥熱量に基づき、前記加熱乾燥機内への石炭の投入量の、前記石炭投入の停止前からの増加分である石炭投入増量と、前記加熱気体の圧力の、前記石炭投入の停止前からの減少分である加熱気体減圧力とを制御して、前記算出された過乾燥熱量によって前記石炭から蒸発する蒸発水分量を補償することを特徴とする石炭調湿方法。
5. 前記石炭投入増量によって前記石炭に補う水分量と前記加熱気体減圧力によって前記石炭に補う水分量との合計値が前記算出された過乾燥熱量によって前記石炭から蒸発する前記蒸発水分量と等しくなるように、前記石炭投入増量と前記加熱気体減圧力とを算出し、
   前記石炭投入の停止後の再開から所定期間、算出された前記石炭投入増量に応じて、前記石炭投入の停止前よりも前記加熱乾燥機内への石炭の投入量を増量するよう制御し、算出された前記加熱気体減圧力に応じて、前記石炭投入の停止前よりも前記加熱気体の圧力を減少するよう制御することを特徴とする請求項４に記載の石炭調湿方法。
6. 前記石炭投入の停止時を基点に前記加熱乾燥機内における前記石炭の滞留時間分遡った過去の時間から前記停止時までの所定期間における前記加熱乾燥機の抜熱量を算出することを特徴とする請求項４または５に記載の石炭調湿方法。

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