JP5838993B2 - コークス炉の火落判定方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉において、炭化室内の石炭の乾留完了（火落）を判定するための火落判定方法に関するものである。

コークス炉において、炭化室内の石炭の乾留が完了（火落）したことを判定する火落判定は、生産量やエネルギー消費量に関わる重要な事項である。

正確な火落判定が行われない場合、コークスの品質が落ちるばかりか、過乾留による押し詰まり（炭化室内にコークスが詰まって炭化室外に取出せないこと）が発生しやすくなって生産性が低下するとともに、エネルギー消費量が増加する。さらに、炭化室からの発塵量も増えるため、製造コストと環境面の両方で問題である。

これまで、正確な火落判定を行うために、様々な方法が提案されてきた。

例えば、特許文献１には、乾留中の発生ガスの最高温度Ｘと火落時のガス温度Ｙとの間に関係式Ｙ＝ｐＸ＋ｑが成り立つとして火落判定（火落時刻の算定）を行う方法が示されている。

また、特許文献２には、石炭装入時刻から火落時刻までの経過時間ｘと火落時刻の発生ガス温度ｙとの間に関係式ｙ＝ｒｘ＋ｓが成り立つとして火落判定（火落時刻の算定）を行う方法が開示されている。

特公昭４６−０６４９７号公報 特開昭４９−１０３９０２号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の方法は、判定に用いるデータや関係式が限定的であり、火落状態を十分に表しているとは言えず、例えば、長期間の使用により、炉壁へのカーボンの付着などによって炭化室の状態が変化したコークス炉に対しては、正確な火落判定を行うことは困難であった。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、炉壁へのカーボンの付着などによって炭化室の状態が変化したコークス炉に対してでも、正確な火落判定を行うことができる火落判定方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。

［１］コークス炉における炭化室内の石炭の火落時刻を判定する火落判定方法であって、
現時刻をｔ_０、現時刻ｔ_０よりΔｔ_１時間前の時刻をｔ_１、時刻ｔ_１よりΔｔ_２時間前の時刻をｔ_２、時刻ｔ_２よりΔｔ_３時間前の時刻をｔ_３とし、時刻ｔ_３から時刻ｔ_２までの発生ガスの平均温度をＴ_３２、時刻ｔ_２から時刻ｔ_１までの発生ガスの平均温度をＴ_２１、時刻ｔ_１から現時刻ｔ_０までの発生ガスの平均温度をＴ_１０として、温度差ΔＴ２＝Ｔ_３２−Ｔ_２１と温度差ΔＴ１＝Ｔ_２１−Ｔ_１０を順次算出していき、ΔＴ２とΔＴ１が下記の（１）式と（２）式を満足した時に、当該現時刻ｔ_０を火落時刻と判定することを特徴とするコークス炉の火落判定方法。
ΔＴ２＞ｋ ・・・（１）
ΔＴ１＞ΔＴ２ ・・・（２）
ここで、ｋは正の定数

本発明においては、炉壁へのカーボンの付着などによって炭化室の状態が変化したコークス炉に対してでも、正確な火落判定（火落時刻の算定）を行うことができる。その結果、品質の良いコークスを生産できるようになる。また、乾留時間を適正化することが可能になり、コークス生産量の増加とエネルギー消費量の削減を図ることができる。

コークス炉において石炭を乾留中の発生ガスの温度変化を示す図である。 本発明の一実施形態を示す図である。 本発明例と比較例の火落判定の精度を比較した図である。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、コークス炉の炭化室において石炭を乾留した際の乾留開始からの発生ガスの時間的な温度変化の一例を示す図である。なお、図１の横軸は時刻であるが、乾留開始からの経過時間としてもよい。

図１に示すように、発生ガスの温度は、乾留開始後急激に上昇し、７００℃程度に達すると比較的緩やかに変化した後、乾留完了（火落）が近づくにつれて、図１中に破線で囲んで示したように、加速度的に降下するようになる。

そこで、この実施形態においては、上記の発生ガス温度の加速度的な降下を検知して、火落時刻を判定するようにしている。

すなわち、この実施形態においては、図１中の破線で囲んだ部分に該当する個所を拡大して図２に示すように、以下のようにして火落時刻を判定する。

（Ｓ１）まず、現時刻をｔ_０、現時刻ｔ_０よりΔｔ_１時間前の時刻をｔ_１、時刻ｔ_１よりΔｔ_２時間前の時刻をｔ_２、時刻ｔ_２よりΔｔ_３時間前の時刻をｔ_３として設定する。そして、時刻ｔ_３から時刻ｔ_２までを第３区間、時刻ｔ_２から時刻ｔ_１までを第２区間、時刻ｔ_１から現時刻ｔ_０までを第１区間とする。

（Ｓ２）次に、第３区間（時刻ｔ_３から時刻ｔ_２まで）の発生ガスの平均温度をＴ_３２、第２区間（時刻ｔ_２から時刻ｔ_１まで）の発生ガスの平均温度をＴ_２１、第１区間（時刻ｔ_１から現時刻ｔ_０まで）の発生ガスの平均温度をＴ_１０として求める。

（Ｓ３）そして、第３区間と第２区間との温度差（第３区間から第２区間への温度降下量）ΔＴ２＝Ｔ_３２−Ｔ_２１と、第２区間と第１区間との温度差（第２区間から第１区間への温度降下量）ΔＴ１＝Ｔ_２１−Ｔ_１０を算出し、ΔＴ２とΔＴ１が下記の（１）式と（２）式の両方を満足するか否かを判断する。
ΔＴ２＞ｋ ・・・（１）
ΔＴ１＞ΔＴ２ ・・・（２）
ここで、ｋは正の定数

（Ｓ４）ΔＴ２とΔＴ１が上記の（１）式と（２）式の両方を満足しなかった場合は、現時刻ｔ_０を所定の時間ピッチΔｔだけ進ませて、上記（Ｓ１）〜（Ｓ３）を繰り返す。

（Ｓ５）そして、ΔＴ２とΔＴ１が上記の（１）式と（２）式の両方を満足した時に、当該現時刻ｔ_０を火落時刻と判定する。

このようにして、この実施形態では、発生ガス温度の加速度的な降下があった時、すなわち、第３区間から第２区間への温度降下量ΔＴ２がｋより大きく、かつ、第２区間から第１区間への温度降下量ΔＴ１がΔＴ２より大きくなった時が、火落時刻であると判定する。

なお、上記において、（２）式に代えて、下記の（３）式を用いてもよい。
ΔＴ１＞ａ×ΔＴ２＋ｂ ・・・（３）
ここで、ａ、ｂは、ａ≧１、ｂ≧０となる定数

そして、上記の時間ピッチΔｔ、時間間隔Δｔ_１、Δｔ_２、Δｔ_３、定数ｋ、ａ、ｂは、当該コークス炉（炭化室）の操業実績等に基づいて適切な値に設定し、必要に応じて更新すればよい。

例えば、Δｔ＝１０分
Δｔ_１＝３０〜９０分、Δｔ_２＝３０〜９０分、Δｔ_３＝１２０〜２４０分
ｋ＝２０〜３０℃、ａ＝１．０〜１．５、ｂ＝０〜２０℃
である。

ちなみに、上記の火落判定は、発生ガス温度が所定の温度以下（例えば、６００℃以下）に下がってから開始すればよい。

このようにして、この実施形態においては、乾留完了（火落）が近づくにつれて、発生ガス温度が加速度的に降下する（温度降下量ΔＴ２、ΔＴ１が加速度的に大きくなる）ことに基づいて、火落時刻を判定するようにしているので、炉壁へのカーボンの付着などによって炭化室の状態が変化したコークス炉に対してでも、正確に火落時刻の判定を行うことができる。その結果、品質の良いコークスを生産できるようになる。また、乾留時間を適正化することが可能になり、コークス生産量の増加とエネルギー消費量の削減を図ることができる。

本発明の実施例として、実操業中のコークス炉に対して火落判定を行い、その判定精度を調査した。

その際に、本発明例として、上記の本発明の一実施形態に基づいて火落時刻を判定した。

また、比較のために、比較例１として、前記特許文献１に記載の方法で火落時刻を判定し、比較例２として、前記特許文献２に記載の方法で火落時刻を判定した。

なお、実際の火落時刻は、別途オペレータが発生ガス温度の推移から判定した。

そして、本発明例、比較例１、２のそれぞれで判定された火落時刻の実際の火落時刻に対する判定精度を図３に示す。なお、図３では、火落時刻として、乾留開始からの経過時間を用いている。

図３に示すように、本発明例は、比較例１、２に比べて、判定精度が高いことが分かる。

これによって、本発明の有効性が確認された。

Claims (1)

1. コークス炉における炭化室内の石炭の火落時刻を判定する火落判定方法であって、
   現時刻をｔ_０、現時刻ｔ_０よりΔｔ_１時間前の時刻をｔ_１、時刻ｔ_１よりΔｔ_２時間前の時刻をｔ_２、時刻ｔ_２よりΔｔ_３時間前の時刻をｔ_３とし、時刻ｔ_３から時刻ｔ_２までの発生ガスの平均温度をＴ_３２、時刻ｔ_２から時刻ｔ_１までの発生ガスの平均温度をＴ_２１、時刻ｔ_１から現時刻ｔ_０までの発生ガスの平均温度をＴ_１０として、温度差ΔＴ２＝Ｔ_３２−Ｔ_２１と温度差ΔＴ１＝Ｔ_２１−Ｔ_１０を順次算出していき、ΔＴ２とΔＴ１が下記の（１）式と（２）式を満足した時に、当該現時刻ｔ_０を火落時刻と判定することを特徴とするコークス炉の火落判定方法。
   ΔＴ２＞ｋ ・・・（１）
   ΔＴ１＞ΔＴ２ ・・・（２）
   ここで、ｋは正の定数

Images