JP5919815B2 - ガスコック開度算出方法、コークス炉の操業方法及びコークスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、燃焼室と炭化室とが交互に連接されて炉団を構成するコークス炉において燃焼室に供給する燃料ガスの流量を調整するために燃焼室毎に設けられたガスコックのガスコック開度を算出するガスコック開度算出方法、このガスコック開度算出方法を用いたコークス炉の操業方法及びコークスの製造方法に関する。

燃焼室と炭化室とが複数交互に連接されて炉団を構成するコークス炉では、炭化室に装入した石炭を隣接する燃焼室からの熱で乾留することによってコークスを製造している。このコークス炉において、乾留熱量の無駄な消費を低減するためには、各炭化室の火落ち時間のばらつきを極力低減することが必要である。なぜならば、未乾留のコークスを生成しないようにコークス炉を操業するためには、火落ち時間の最も長い炭化室を基準にして操業ペースが決定されるので、火落ち時間の短い炭化室には余計な熱量が費やされてしまうからである。

この種の問題点を解決するための手法として、例えば、特許文献１の技術が知られている。この特許文献１は、各燃焼室に燃料ガスを供給する各ガスコックの開度調整時の開度変更量、及びこの開度調整前後の各炭化室の火落ち時間変化から各ガスコックのガスコック開度と各炭化室における火落ち時間偏差との関係を計算し、調整後の各炭化室における火落ち時間の標準偏差が小さくなるような各ガスコック開度の調整推奨値を算出するものである。

特開２００９−４０９３９号公報

ところで、コークス炉の長期間の使用による老朽化の度合い、例えば、炭化室内のカーボン堆積による炭化室容積の変化の度合いや、炭化室の炉壁レンガの破損による熱伝導性の変化の度合いは、炭化室毎に異なる。そして、各炭化室の火落ち時間特性は、その老朽化の度合いに影響される。しかしながら、特許文献１の手法では、炭化室毎の火落ち時間特性が考慮されておらず、老朽化の度合いに起因する炭化室毎の火落ち時間のばらつきを低減することができない場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、炭化室毎の火落ち時間のばらつきを低減することができるガスコック開度算出方法、このガスコック開度算出方法を用いたコークス炉の操業方法及びコークスの製造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、本発明にかかるガスコック開度算出方法は、燃焼室と炭化室とが交互に連接されて炉団を構成するコークス炉において前記燃焼室に供給する燃料ガスの流量を調整するために前記燃焼室毎に設けられたガスコックのガスコック開度を算出するガスコック開度算出方法であって、過去の前記各炭化室の炭化室温度及び前記各炭化室の火落ち時間をもとに前記炭化室温度と前記火落ち時間との関係を表す回帰式を前記炭化室毎に算出し、前記回帰式によって定まる目標火落ち時間に対応する前記炭化室毎の目標炭化室温度を用いて前記ガスコック毎のガスコック開度を算出することを特徴とする。

また、本発明にかかるガスコック開度算出方法は、上記の発明において、前記炭化室毎の前記目標炭化室温度を前記燃焼室毎の目標燃焼室温度に変換し、過去の前記各ガスコックの開度調整実績及び前記各燃焼室の燃焼室温度変化実績をもとに前記各ガスコックの開度調整が前記各燃焼室の温度に及ぼす影響係数を算出し、前記燃焼室毎の前記目標燃焼室温度をもとに、前記影響係数を用いて前記ガスコック毎のガスコック開度を算出することを特徴とする。

また、本発明にかかるガスコック開度算出方法は、上記の発明において、前記ガスコックの開度の調整周期に対応した燃焼室の実績温度の移動平均値と前記目標燃焼室温度との差分値を用いて前記ガスコック毎のガスコック開度を算出することを特徴とする。

また、本発明にかかるコークス炉の操業方法は、燃焼室と炭化室とが交互に連接されて炉団を構成するコークス炉の操業方法であって、前記各燃焼室には、供給する燃料ガスの流量を調整するためのガスコックが設けられ、本発明にかかるガスコック開度算出方法を用いて前記ガスコック毎のガスコック開度を調整する調整工程を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかるコークス炉の操業方法は、上記の発明において、火落ち時間、炭火室温度、燃焼室温度、及びガスコック開度の時系列情報を炭化室又は燃焼室毎に表示する表示工程を含み、前記調整工程は、前記表示工程により表示された時系列情報を参照して前記ガスコック毎のガスコック開度を調整する工程を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかるコークス炉の操業方法は、上記の発明において、前記調整工程は、燃焼室毎の火落ち時間のばらつきの低減に寄与するガスコックの優先順位に基づいて、前記ガスコック毎のガスコック開度を調整する工程を含むことを特徴とする。

また、本発明にかかるコークスの製造方法は、石炭を炭化室に装入し、該炭化室の両側に連接された燃焼室に燃料ガスを供給して前記炭化室を加熱することで、前記炭化室内の石炭を乾留してコークスを製造するコークスの製造方法であって、本発明にかかるガスコック開度算出方法を用いて前記燃焼室に供給する前記燃料ガスの流量を前記燃焼室毎に制御する工程を含むことを特徴とする。

本発明によれば、過去の各炭化室の炭化室温度及び各炭化室の火落ち時間を用いて炭化室毎に回帰計算を行い、目標火落ち時間に対応する目標炭化室温度を炭化室毎に算出することができる。そして、算出した目標炭化室温度を用いて各燃焼室に設けられたガスコック毎のガスコック開度を算出することができる。これによれば、老朽化の度合いに影響される炭化室毎の火落ち時間特性を考慮して各燃焼室に供給する燃料ガスの流量を調整することができるので、炭化室毎の火落ち時間のばらつきを低減することができる。

図１は、コークス炉の全体構成例を示す模式図である。 図２は、制御部の主要な機能構成例を示すブロック図である。 図３は、制御部が行う処理手順を示すフローチャートである。 図４は、目標炭化室温度算出処理を説明する説明図である。 図５は、目標燃焼室温度算出処理を説明する説明図である。 図６は、推奨ガスコック開度算出処理を説明する説明図である。 図７は、実施の形態を適用した場合及び適用しない場合における火落ち時間偏差のヒストグラムの一例を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明にかかるガスコック開度算出方法、コークス炉の操業方法及びコークスの製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

図１は、本発明を適用するコークス炉１の全体構成例を示す模式図である。図１に示すコークス炉１は、Ｎ個の燃焼室２（２−１〜２−Ｎ）及びＮ−１個の炭化室３（３−１〜３−（Ｎ−１））を備え、これらが交互に連接配置されて炉団を構成している。このコークス炉１は、原料である石炭を各炭化室３に装入するとともに各燃焼室２に燃料ガスＧを供給し、各炭化室３を両側の燃焼室２が発する熱によって加熱することで、各炭化室３内の石炭を乾留してコークスを製造する。

このコークス炉１において、各燃焼室２には、一端が不図示のガス供給源と連結されたガス本管４のＮ個に分岐した他端側が配管されており、各燃焼室２に燃料ガスＧを供給する。このガス本管４の一端側には、炉団全体に供給する燃料ガスＧの流量（各燃焼室２に供給される燃料ガスＧの総流量）を調整するためのガスコック５が設けられ、分岐した他端側のそれぞれには、この他端側の分岐によって分配されたガス流量を微調整して各燃焼室２に供給するためのガスコック６（６−１〜６−Ｎ）がそれぞれ設けられている。これらガスコック５，６は、制御部１０によってその開度（ガスコック開度）が制御される。

制御部１０は、各燃焼室２及び各炭化室３の状態を監視・制御し、コークス炉１の操業を管理するものであり、ガスコック５のガスコック開度を調整し、炉団全体の火落ち時間の平均値（炭化室３毎の実際の火落ち時間すなわち実績火落ち時間の平均値）が目標火落ち時間となるように炉団全体に供給する燃料ガスＧの流量を制御するとともに、各ガスコック６のガスコック開度を微調整して各燃焼室２に供給する燃料ガスＧの流量を制御することで、各炭化室３内の石炭が全てコークスとなったときの石炭装入からの経過時間、すなわち実績火落ち時間が炭化室３間でほぼ同一時間となるようにコークス炉１の操業を管理する。

この制御部１０は、マイクロコンピュータ等で構成され、各燃焼室２及び各炭化室３の状態を監視・制御するのに必要な各種プログラムやデータ等が記憶される記憶部２０と接続されている。記憶部２０には、例えば、過去の複数回の操業時における実績火落ち時間、各炭化室３の実績炭化室温度、各燃焼室２の実績燃焼室温度、各燃焼室２に燃料ガスＧを供給する各ガスコック６の実績ガスコック開度といった操業データや、目標火落ち時間等が蓄積・記憶される。この記憶部２０は、更新記憶可能なフラッシュメモリ等のＲＯＭやＲＡＭといった各種ＩＣメモリ、ハードディスク、各種記憶媒体等の記憶装置によって実現される。

図２は、制御部１０の主要な機能構成例を示すブロック図である。図２に示すように、制御部１０は、その主要な機能部として、目標炭化室温度算出部１１と、目標燃焼室温度算出部１３と、推奨ガスコック開度算出部１５とを含む。

目標炭化室温度算出部１１には、目標火落ち時間Ｄ１が入力されるとともに、コークス炉１の過去の操業データとして得られる各炭化室３の実績炭化室温度Ｄ２及び各炭化室３の実績火落ち時間Ｄ３が入力される。この目標炭化室温度算出部１１は、各炭化室３の実績炭化室温度Ｄ２及び各炭化室３の実績火落ち時間Ｄ３をもとに炭化室３毎に回帰式を算出し、この炭化室３毎の回帰式にそれぞれ目標火落ち時間Ｄ１を代入することで炭化室３毎の目標炭化室温度Ｄ４を算出する。この炭化室３毎の目標炭化室温度（Ｎ−１個の目標炭化室温度の値）Ｄ４は、目標燃焼室温度算出部１３に出力される。

目標燃焼室温度算出部１３は、入力される炭化室３毎の目標炭化室温度Ｄ４をもとに、燃焼室２毎の目標燃焼室温度Ｄ５を算出する。この燃焼室２毎の目標燃焼室温度（Ｎ個の目標燃焼室温度の値）Ｄ５は、推奨ガスコック開度算出部１５に出力される。

推奨ガスコック開度算出部１５には、目標燃焼室温度算出部１３から燃焼室２毎の目標燃焼室温度Ｄ５が入力されるとともに、コークス炉１の過去の操業データである各燃焼室２の実績燃焼室温度Ｄ６及び各燃焼室２に対応する各ガスコック６の実績ガスコック開度Ｄ７が入力される。この推奨ガスコック開度算出部１５は、各燃焼室２の実績燃焼室温度Ｄ６及び各ガスコック６の実績ガスコック開度Ｄ７をもとに影響係数行列を算出する。その後、推奨ガスコック開度算出部１５は、算出した影響係数行列の影響係数を用い、燃焼室２毎の目標燃焼室温度Ｄ５をもとにガスコック６毎の推奨ガスコック開度Ｄ８を算出する。

図３は、制御部１０が行う具体的な処理手順を示すフローチャートである。制御部１０は、図３のフローチャートが示す処理を行うことでガスコック開度算出方法、コークス炉の操業方法及びコークスの製造方法を実施する。

図３に示すように、先ず、目標炭化室温度算出部１１が、目標炭化室温度算出処理として先ず、過去の各炭化室３の実績炭化室温度及び各炭化室３の実績火落ち時間をもとに、炭化室温度と火落ち時間との関係を表す回帰式を炭化室３毎に算出する（ステップＳ１）。

図４は、注目するある１つの炭化室３に関する目標炭化室温度算出処理を説明する説明図であり、縦軸を炭化室温度（℃）、横軸を火落ち時間（時間）として過去の複数回の操業時に得られた注目対象の炭化室３における実績炭化室温度及び実績火落ち時間によって定まる各データ点Ｐ１１をプロットして示している。ここで、実績炭化室温度は、各燃焼室２に設けられた熱電対の測定値をもとに取得する。具体的には、実績炭化室温度は、注目対象の炭化室３の両側に位置する２つの燃焼室２の熱電対によって乾留中に測定された時間毎の温度の平均値を求め、乾留時間の時間平均として取得する。

そして、目標炭化室温度算出処理では、各データ点Ｐ１１の実績炭化室温度及び実績火落ち時間をもとに回帰計算を行い、回帰式、例えば図４中に実線で示す回帰直線Ｌ１を注目対象の炭化室３についての回帰式として算出する。このとき、回帰計算に用いるデータ点Ｐ１１の選別のため、炭化室温度に対して図４中に一点鎖線で示す上限値Ｌ１１を設定し、二点鎖線で示す下限値Ｌ１３を設定するとともに、火落ち時間に対して上限値Ｈ１１及び下限値Ｈ１３を設定するとよい。そして、これら炭化室温度の上限値Ｌ１１及び下限値Ｌ１３と、火落ち時間の上限値Ｈ１１及び下限値Ｈ１３によって各データ点Ｐ１１をフィルタリングするとよい。これによれば、実績炭化室温度及び実績火落ち時間の異常値が回帰式に反映されてしまう事態を防止できる。また、回帰計算に用いるデータ点数は、現時点から遡って所定数個とすることで、算出結果（回帰式）を現在までの所定期間の操業に伴う注目対象の炭化室３の火落ち時間特性の経時変化に追随させることができる。以上の目標炭化室温度算出処理を炭化室３毎に行い、その炭化室３毎の火落ち時間特性に応じた回帰式をそれぞれ得る。

続いて、図３に示すように、目標炭化室温度算出部１１は、ステップＳ１で算出した炭化室３毎の回帰式を用い、目標火落ち時間をもとに炭化室３毎の目標炭化室温度を算出する（ステップＳ３）。具体的には、目標炭化室温度算出部１１は、得られた炭化室３毎の回帰式にそれぞれ目標火落ち時間を代入する処理を炭化室３の数分（Ｎ−１回）繰り返し、炭化室３毎の目標炭化室温度を算出する。例えば、目標火落ち時間が図４に示す火落ち時間Ｈ１の値であったとする。この場合には、注目対象の炭化室３の目標炭化室温度は、この火落ち時間Ｈ１に対応する回帰直線Ｌ１上の点Ｐ１によって決まる炭化室温度Ｔ１の値として得られる。

続いて、目標燃焼室温度算出部１３が目標燃焼室温度算出処理を行い、ステップＳ３で算出した炭化室３毎の目標炭化室温度をもとに、燃焼室２毎の目標燃焼室温度を算出する（ステップＳ５）。図５は、目標燃焼室温度算出処理を説明する説明図であり、この目標燃焼室温度算出処理で算出するＮ個の各燃焼室２−１〜２−Ｎにおける目標燃焼室温度（１）〜（Ｎ）と、この目標燃焼室温度（１）〜（Ｎ）の算出に用いられるＮ−１個の各炭化室３−１〜３−（Ｎ−１）における目標炭化室温度（１）〜（Ｎ−１）を、コークス炉１における各燃焼室２及び各炭化室３の配置順に並べて示している。

目標燃焼室温度算出処理では、各燃焼室２を順次算出対象として全ての燃焼室２について目標燃焼室温度を算出する。具体的には、算出対象の燃焼室２の両側に位置する炭化室３の目標炭化室温度の平均値を求め、求めた平均値を算出対象の燃焼室２の目標燃焼室温度とする。例えば、図５に示すように、燃焼室２−２の目標燃焼室温度（２）は、炭化室３−１の目標炭化室温度（１）の値Ｄ４−１及び炭化室３−２の目標炭化室温度（２）の値Ｄ４−２の平均値として算出される。同様に、燃焼室２−３の目標燃焼室温度（３）は、炭化室３−２の目標炭化室温度（２）の値Ｄ４−２及び炭化室３−３の目標炭化室温度（３）の値Ｄ４−３の平均値として算出される。一方、炉団の端の燃焼室２については、連接する炭化室３が１つしかないため、その連接する１つの炭化室３における目標炭化室温度をそのまま目標燃焼室温度とする。例えば、燃焼室２−１の目標燃焼室温度（１）は、炭化室３−１の目標炭化室温度（１）の値Ｄ４−１とされ、燃焼室２−Ｎの目標燃焼室温度（Ｎ）は、炭化室３−（Ｎ−１）の目標炭化室温度（Ｎ−１）の値Ｄ４−（Ｎ−１）とされる。

続いて、推奨ガスコック開度算出部１５が、推奨ガスコック開度算出処理として先ず、各燃焼室２の実績燃焼室温度及び各燃焼室２の対応する各ガスコック６の実績ガスコック開度をもとに影響係数行列を算出し、影響係数を取得する（ステップＳ７）。

図６は、推奨ガスコック開度算出処理を説明する説明図である。本実施の形態では、各ガスコック６の開度調整実績であるガスコック調整実績Ｄ１１と、このガスコック開度の調整による各燃焼室２の燃焼室温度の変化実績（燃焼室温度変化実績）Ｄ１３との関係を、図６に示すモデル式で表す。図６に示すモデル式中の１〜Ｎの添字は、各燃焼室２（２−１〜２−Ｎ）の燃焼室番号を示している。このモデル式において、各ガスコック６のガスコック調整実績Ｄ１１の値Δｆ₁，Δｆ₂，Δｆ₃，・・・，Δｆ_Nは、各ガスコック６の調整前後における実績ガスコック開度の差分値であり、過去に該当するガスコック６を調整した際の調整前後の実績ガスコック開度の差分値を用いる。一方、各燃焼室２の燃焼室温度変化実績Ｄ１３の値ΔＦＴ₁，ΔＦＴ₂，ΔＦＴ₃，・・・，ΔＦＴ_Nは、各ガスコック６の調整前後における実績燃焼室温度の差分値であり、過去に該当するガスコック６を調整した際の調整前後の実績燃焼室温度の差分値を用いる。そして、これらガスコック調整実績Ｄ１１と燃焼室温度変化実績Ｄ１３との関係を表すのが、影響係数ａ，ｂからなる影響係数行列Ｄ１５である。例えば、図６に示すモデル式の３行目の燃焼室２−３に関する要素は、次式（１）によって表される。
−ｂΔｆ₁−ｂΔｆ₂＋ａΔｆ₃ ・・・ −ｂΔｆ_N＝ΔＦＴ₃ ・・・（１）

ここで、本実施の形態のコークス炉１では、図１に示したように他端側が分岐した共通のガス本管４によって各燃焼室２に燃料ガスを分配・供給するため、ある燃焼室２に対応するガスコック６のガスコック開度の変化が、その他の燃焼室２に対応するガスコック６を流れるガス流量に影響を及ぼす。上記した図６のモデル式は、この前提に基づくものである。すなわち、上記式（１）の燃焼室２−３に関する要素に着目すると、燃焼室２−３の温度は燃焼室２−３に対応するガスコック６−３のガスコック開度に主たる影響を受けるので、ガスコック６−３のガスコック調整実績（ガスコック６−３の調整前後における実績ガスコック開度の差分値）Δｆ₃の係数（影響係数）を「ａ」としている。図６のモデル式全体では、破線で囲って示す要素を「ａ」としている。一方で、燃焼室２−３の温度は、その他の燃焼室２−１，２，４〜Ｎに対応する各ガスコック６−１，２，４〜Ｎのガスコック開度に副次的な影響を受けるので、各ガスコック６−１，２，４〜Ｎのガスコック調整実績（各ガスコック６−１，２，４〜Ｎの調整前後における実績ガスコック開度の差分値）Δｆ₁，Δｆ₂，Δｆ₄〜Δｆ_Nの係数（影響係数）を「ｂ」としている。図６のモデル式全体では、破線で囲った要素以外の要素を「ｂ」としている。

このモデル式に対し、過去にガスコック６を調整した際のガスコック調整実績及び燃焼室温度変化実績を代入し、擬似逆行列計算を行えば、影響係数ａ，ｂがそれぞれ求まる。なお、この擬似逆行列計算を行って影響係数ａ，ｂを取得する処理は、ガスコック６のガスコック開度を調整する度に行う。これによれば、算出結果（影響係数ａ，ｂの値）をガス本管４の配管抵抗等の経年変化に追随させることができる。なお、ガスコック開度の調整は、後述するタイミングで適宜実施される。なお、ここでは、影響係数をａ，ｂの２種類としたが、影響の度合いをさらに細分化し、３種類以上の影響係数を算出して用いるようにしてもよい。この場合、例えば、ガスコック６の配置位置に基づき影響の度合いを３段階以上に分類し、３種類以上の影響係数を算出して用いるようにしてもよい。

続いて、推奨ガスコック開度算出部１５は、図３に示すように、取得した影響係数ａ，ｂを用い、ステップＳ５で算出した燃焼室２毎の目標燃焼室温度をもとにガスコック６毎の推奨ガスコック開度を算出する（ステップＳ９）。このステップＳ９の処理は、各ガスコック６のガスコック開度を調整する度に行う。具体的には、先ず、燃焼室２毎にステップＳ５で算出した目標燃焼室温度と該当する燃焼室２の現在の温度との差分を算出し、図６に示す各燃焼室２の目標燃焼室温度差分Ｄ１７として得る。そして、得られた目標燃焼室温度差分Ｄ１７とステップＳ７で取得した影響係数ａ，ｂとを図６のモデル式に代入し、擬似逆行列計算を行うことで、各燃焼室２に対応するガスコック６毎に推奨ガスコック開度Ｄ８を算出する。ここで、各燃焼室２の現在の温度は、該当する燃焼室２に設けられた熱電対の現時点での測定値を用いてもよい。また、操業毎の燃焼室温度のばらつきを平滑化するため、過去の複数回の操業における該当する燃焼室２の実績燃焼室温度の平均値を用いてもよい。具体的には、ガスコック６の開度の調整周期（制御周期）に対応した燃焼室２の実績燃焼室温度の移動平均値を用いることによって、ガスコック６の開度調整によって調整し得る周期の燃焼室の温度変動を明確にすることができる。

以上のようにしてガスコック６毎の推奨ガスコック開度を算出したならば、図３に示すように、制御部１０は、各ガスコック６のガスコック開度を該当する推奨ガスコック開度に調整して各燃焼室２に供給するガス流量を制御する（ステップＳ１１）。なお、このステップＳ１１は、制御部１０によるガスコック６毎の推奨ガスコック開度の算出結果に基づき、オペレータが手動でガスコック開度を調整することにより行ってもよい。また、この場合、制御部１０は、火落ち時間、炭火室温度、燃焼室温度、及びガスコック開度といった実績データの時系列情報を炭化室又は燃焼室毎に表示するとよい。これにより、オペレータは、表示情報に基づいて実績データの相互関係を把握し、ガスコック開度調整の妥当性を判断しながら調整作業を行うことができる。

また、この場合、制御部１０は、炭化室毎火落ち時間のばらつきの低減に寄与するガスコック６の優先順位に基づき、調整対象のガスコック６を選定することが望ましい。優先順位の付与方法としては、炉団の平均火落ち時間に対する火落ち時間の乖離度が大きい順、火落ち時間の変化率が大きい順等を例示することができる。これにより、優先順位が低いガスコックの開度を調整することによって、乾留熱量の消費量の低減効果が限定的なものになることを抑制できる。

なお、ガスコック開度を調整した直後の操業で得られる操業データは、ガスコック開度を調整したことによる効果が完全に現れていない場合もあり得るため、図３の処理は、前回ガスコック開度を調整してから少なくとも数日が経過した後に行うのがよく、各処理工程で用いる操業データについても、前述の前回ガスコック開度を調整してから少なくとも数日が経過した後のものを用いるのがよい。また、ガスコック開度を調整してから数日が経過した後に炭化室３毎の実績火落ち時間のばらつきを確認するのがよい。そして、このばらつきが許容範囲外の場合に、再度図３の処理を行ってガスコック６毎の推奨ガスコック開度を算出し、ガスコック開度を再調整するのがよい。

実際に、上記した実施の形態を適用し、図３の処理によって算出したガスコック６毎の推奨ガスコック開度を用いて各ガスコック６のガスコック開度を調整しながらコークス炉１の操業を行った。また、比較例として、上記した実施の形態を適用せずに例えば従来の手法を適用して各ガスコック６のガスコック開度を調整しながらコークス炉１の操業を行った。図７は、火落ち時間偏差（Ｈｒ）のヒストグラムの一例を示す図であり、図７（ａ）は、上記した実施の形態を適用しない場合の炭化室３毎の実際の火落ち時間の偏差のヒストグラムを示し、図７（ｂ）は、上記した実施の形態を適用した場合の炭化室３毎の実際の火落ち時間（実績火落ち時間）の偏差のヒストグラムを示している。図７に示すように、上記した実施の形態を適用しない場合の標準偏差（σ）は０．４７（Ｈｒ）であったのに対し、適用した場合の標準偏差（σ）は０．３７（Ｈｒ）であった。このように、上記した実施の形態を適用することで、炭化室３毎の実績火落ち時間のばらつきが低減されたことが確かめられた。

以上説明したように、本実施の形態では、過去の操業で得られた各炭化室３の実績炭化室温度及び各炭化室３の実績火落ち時間をもとに炭化室温度と火落ち時間との関係を表す回帰式を炭化室３毎に算出することとした。そして、この炭化室３毎の回帰式を用い、目標火落ち時間に対応する目標炭化室温度を炭化室３毎に算出することとしたので、各炭化室３の実績炭化室温度及び各炭化室３の実績火落ち時間を統計的に処理し、炭化室３毎の火落ち時間特性を考慮した炭化室３毎の目標炭化室温度を算出することができる。また、この炭化室３毎の目標炭化室温度を燃焼室２毎の目標燃焼室温度に変換することとした。その後、過去の操業で得られた各燃焼室２に対応するガスコック６毎のガスコック調整実績及び各燃焼室２の燃焼室温度変化実績をもとに各ガスコック６の開度調整が各燃焼室２の温度に及ぼす影響係数ａ，ｂを算出し、燃焼室２毎の目標燃焼室温度をもとに、影響係数ａ，ｂを用いてガスコック６毎の推奨ガスコック開度を算出することとした。

ここで、上記したように、長期間の使用による老朽化の度合い、例えば、上記した炭化室３内のカーボン堆積による炭化室容積の変化の度合いや、炭化室３の炉壁レンガの破損による熱伝導性の変化の度合いは、炭化室３毎に異なる。そして、各炭化室３の火落ち時間特性は、その老朽化の度合いに影響される。本実施の形態によれば、炭化室３毎の火落ち時間特性を考慮して各燃焼室２に対応するガスコック６毎の推奨ガスコック開度を算出することができ、この推奨ガスコック開度をもとに各ガスコック６のガスコック開度を調整することができるので、老朽化の度合いに起因する炭化室３毎の火落ち時間のばらつきを低減することができる。また、この結果、乾留熱量の無駄な消費を低減できる。

従来技術では、複数回の操業実績の平均値を算出することによって、炭化室の火落ち時間や乾留中の平均燃焼室温度が操業毎に変動する現象を考慮してガスコックの開度を調整していた。しかしながら、このような手法によれば、平均値の算出に用いる最適な操業実績の数がわからないために、火落ち時間や平均燃焼室温度の変動を精度よく考慮することが困難である。これに対して、本実施の形態では、ガスコック６の開度の調整周期に対応した燃焼室２の実績温度の移動平均値を用いるので、火落ち時間や平均燃焼室温度の変動を精度よく考慮することができる。

従来技術では、オペレータは、火落ち時間、炭火室温度、燃焼室温度、及びガスコック開度といった実績データの経時的な変化を確認することができないために、ガスコック開度調整の妥当性を判断することが困難であった。これに対して、本実施の形態では、制御部１０が、火落ち時間、炭火室温度、燃焼室温度、及びガスコック開度といった実績データの時系列情報を炭化室又は燃焼室毎に表示するので、オペレータは、表示情報に基づいて実績データの相互関係を把握し、ガスコック開度調整の妥当性を判断しながら調整作業を行うことができる。

従来技術では、火落ち時間のばらつきの低減に寄与するガスコックの優先順位を決めることができなかった。このため、従来技術によれば、優先順位が低いガスコックの開度を調整することによって、乾留熱量の消費量の低減効果が限定的なものになっていた。これに対して、本実施の形態では、制御部１０が、炭化室毎火落ち時間のばらつきの低減に寄与するガスコック６の優先順位に基づき、調整対象のガスコック６を選定するので、優先順位が低いガスコックの開度を調整することによって、乾留熱量の消費量の低減効果が限定的なものになることを抑制できる。

以上のように、本発明のガスコック開度算出方法、コークス炉の操業方法及びコークスの製造方法は、炭化室毎の火落ち時間のばらつきを低減するのに適している。

１ コークス炉
２（２−１〜２−Ｎ） 燃焼室
３（３−１〜３−（Ｎ−１）） 炭化室
４ ガス本管
５，６（６−１〜６−Ｎ） ガスコック
１０ 制御部
１１ 目標炭化室温度算出部
１３ 目標燃焼室温度算出部
１５ 推奨ガスコック開度算出部
２０ 記憶部

Claims (7)

1. 燃焼室と炭化室とが交互に連接されて炉団を構成するコークス炉において前記燃焼室に供給する燃料ガスの流量を調整するために前記燃焼室毎に設けられたガスコックのガスコック開度を算出するガスコック開度算出方法であって、
   各炭化室に隣接する燃焼室の温度の乾留時間における時間平均値を各炭化室の炭化室温度として、過去の各炭化室の炭化室温度及び火落ち時間のデータを記録し、記録されたデータの中から設定された上限値及び下限値の範囲内にある炭化室温度及び火落ち時間のデータを現時点から遡って所定数選別し、選別されたデータを用いて回帰計算を行うことによって、炭化室温度と火落ち時間との関係を表す回帰式を炭化室毎に算出し、算出された回帰式によって定まる目標火落ち時間に対応する前記炭化室毎の目標炭化室温度を用いて前記ガスコック毎のガスコック開度を算出することを特徴とするガスコック開度算出方法。
2. 算出対象の前記燃焼室に連接する前記炭化室の目標炭化室温度の平均値を求め、求められた平均値を算出対象の前記燃焼室の目標燃焼室温度とすることによって、前記炭化室毎の前記目標炭化室温度を前記燃焼室毎の目標燃焼室温度に変換し、
   過去の前記各ガスコックの開度調整実績及び前記各燃焼室の燃焼室温度変化実績をもとに前記各ガスコックの開度調整が前記各燃焼室の温度に及ぼす影響係数を算出し、前記燃焼室毎の前記目標燃焼室温度をもとに、前記影響係数を用いて前記ガスコック毎のガスコック開度を算出することを特徴とする請求項１に記載のガスコック開度算出方法。
3. 前記ガスコックの開度の調整周期に対応した燃焼室の実績温度の移動平均値と前記目標燃焼室温度との差分値を用いて前記ガスコック毎のガスコック開度を算出することを特徴とする請求項１または２に記載のガスコック開度算出方法。
4. 燃焼室と炭化室とが交互に連接されて炉団を構成するコークス炉の操業方法であって、
   前記各燃焼室には、供給する燃料ガスの流量を調整するためのガスコックが設けられ、
   請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載のガスコック開度算出方法を用いて前記ガスコック毎のガスコック開度を調整する調整工程を含むことを特徴とするコークス炉の操業方法。
5. 火落ち時間、炭火室温度、燃焼室温度、及びガスコック開度の時系列情報を炭化室又は燃焼室毎に表示する表示工程を含み、前記調整工程は、前記表示工程により表示された時系列情報を参照して前記ガスコック毎のガスコック開度を調整する工程を含むことを特徴とする請求項４に記載のコークス炉の操業方法。
6. 前記調整工程は、燃焼室毎の火落ち時間のばらつきの低減に寄与するガスコックの優先順位に基づいて、前記ガスコック毎のガスコック開度を調整する工程を含むことを特徴とする請求項４または５に記載のコークス炉の操業方法。
7. 石炭を炭化室に装入し、該炭化室の両側に連接された燃焼室に燃料ガスを供給して前記炭化室を加熱することで、前記炭化室内の石炭を乾留してコークスを製造するコークスの製造方法であって、
   請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載のガスコック開度算出方法を用いて前記燃焼室に供給する前記燃料ガスの流量を前記燃焼室毎に制御する工程を含むことを特徴とするコークスの製造方法。

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