JP6035851B2 - コークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法に関するものである。

コークス炉は、燃焼室を介して交互に配列される複数の炭化室に順次石炭を装入し、各炭化室において１１００℃前後の高温で石炭の乾留を行い、乾留によって生成されたコークスを押出機によって各炭化室から押し出すことにより、コークスを製造する設備である。炭化室は、例えば幅が約０．３〜０．６ｍ、高さが約４〜８ｍ、長さが約１０〜２０ｍの密閉された炉であり、この炭化室に石炭が装入される。燃焼室は、例えば幅が約０．５〜１ｍであり高さおよび長さが炭化室とほぼ同一の大きさの炉であり、内部にガスを燃焼させることができるバーナー構造などが設置されている。すなわち、コークス炉は、燃焼室の内部でガスを燃焼させることにより発生した熱により、炭化室に装入された石炭を乾留する構成である。

コークス炉の操業において一定の稼動率を維持するためには、乾留によって生成されたコークスを炭化室から押出す作業をいかにスムーズに実行するかが鍵となる。一部の炭化室でコークスの押し詰まりが発生し、補修のために燃焼室の温度を下げると、隣接する炭化室の温度が低下し、さらにその温度低下が周囲の炭化室に伝搬していくという悪循環が生じ、コークス炉全体の稼働率および生産性に多大な悪影響が及ぼされるからである。

そこで、コークス炉の操業における装炭、乾留、および押出などの作業のスケジュールは厳密に管理されている。コークスの押し詰まりを発生させないためには、炭化室内石炭の乾留が完全に終了している必要があるからである。炭化室内の石炭（およびコークス）の特性は、乾留末期において、それまでの膨張方向から固化収縮方向に変化し、その後の置時間と呼ばれる数時間の間も収縮を続ける。コークス炉の操業における押出作業は、この収縮が十分に行われてから行うことにより、コークスを炭化室から押出す際の抵抗が減少し、押出しの際に詰まることなく排出可能となるからである。

一方、コークス炉では、稼動年数が長くなるにつれて、炭化室の炉壁に凹凸形状が生じる。この凹凸形状は炭化室とコークスとの間の摩擦抵抗を増大し、スムーズな押出しを阻害する。従って、炭化室の炉壁の凹凸形状を経時検査し、適切なタイミングで炭化室の炉壁の補修を実施することは極めて重要である。

特許文献１には、計測された炉壁の凹凸形状によりコークスの押出方向に対する壁面の勾配から、コークスの押し出しの局所抵抗に係る指数を導出し、この指数により推定された押出負荷を元に補修判断を実施する補修時期判断方法が記載されている。

特開２００８−２４８０２５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の指数は、炉壁面におけるある局所エリアにおける勾配情報が基本となっている。これに対し、コークスの押出時に生じる押出負荷は、炉壁全面から受ける摩擦力を考慮すべきことから、炉壁全面から定まる特徴量に基づいて補修時期判断を行うことが望ましい。

また、炉壁の局所エリアにおける勾配情報を炉壁全面について管理することは、データ量が膨大であるので、炉壁の補修時期判断の指標としては扱いが困難である。例えば１０ｃｍ間隔で炭化室の炉壁の凹凸形状を計測した場合であっても、炭化室の１壁あたり１万点オーダーのデータ数となってしまい、このデータ数を炉壁の補修時期判断の指標として単純に利用することは、事実上不可能である。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、多数のデータ点数から成る炭化室の炉壁の凹凸形状を計測したデータから、コークスを押出す際の押詰りにかかる代表指標を算出し、この代表指標により効率的にコークス炉の炉壁の補修時期判断を行うコークス炉の補修時期判断方法、および、この代表指標により効率的にコークス炉の炉壁の経時検査を行う炉壁検査方法を提供することである。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるコークス炉の補修時期判断方法は、コークス炉における炭化室の炉壁を補修する時期を判断するコークス炉の補修時期判断方法であって、予め計測した前記炭化室の多数の炉壁凹凸計測データから統計的手法により算出された基準凹凸形状を参照する基準参照ステップと、実際に計測した前記炭化室の炉壁凹凸計測データと前記基準凹凸形状データとに基づいて前記炉壁凹凸計測データの代表指標を算出する指標算出ステップと、前記代表指標が所定の閾値を超えた場合に、前記炭化室の炉壁の補修を行うべきであると判定する判定ステップとを含むことを特徴とする。

上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるコークス炉の炉壁検査方法は、コークス炉における炭化室の炉壁の凹凸形状を経時検査するコークス炉の炉壁検査方法であって、予め計測した前記炭化室の多数の炉壁凹凸計測データから統計的手法により算出された基準凹凸形状データを参照する基準参照ステップと、実際に計測した前記炭化室の炉壁凹凸計測データと前記基準凹凸形状データとに基づいて前記炉壁凹凸計測データの代表指標を算出する指標算出ステップと、前記代表指標の経時変化を記録する記録ステップとを含むことを特徴とする。

本発明にかかるコークス炉の補修時期判断方法によれば、多数のデータ点数から成る炭化室の炉壁の凹凸形状を計測したデータから、コークスを押出す際の押詰りにかかる代表指標を算出し、この代表指標により効率的にコークス炉の炉壁の補修時期判断を行うことができる。また、本発明にかかるコークス炉の炉壁検査方法によれば、多数のデータ点数から成る炭化室の炉壁の凹凸形状を計測したデータから、コークスを押出す際の押詰りにかかる代表指標を算出し、この代表指標により効率的にコークス炉の炉壁の経時検査を行うことができる。

図１は、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法の対象となるコークス炉の構成を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法の対象となるコークス炉の炭化室の構成を示す鉛直断面図である。 図３は、本発明の実施形態の説明に用いる炉壁凹凸計測データの例、およびその炉壁凹凸形状計測エリアを示す図である。 図４は、主成分分析に用いた５００サンプルの炉壁凹凸計測データのうち８個のサンプルを抜粋して示した図である。 図５は、５００サンプルの炉壁凹凸計測データに主成分分析を施し、第１主成分〜第５主成分の凹凸形状を示した図である。 図６は、第１主成分〜第５主成分の凹凸形状基底を用いて、図４に示されたサンプル６を再現する方法の概要を示す図である。 図７は、本発明の実施形態にかかるコークス炉の炉壁検査装置の概略構成を示す機能ブロック図である。 図８は、本発明の実施形態にかかるコークス炉の炉壁検査装置と共に用いられる炉壁形状計測装置が炭化室内で炉壁の凹凸形状を計測する様子を示す概略図である。 図９は、第１主成分〜第４主成分の各主成分の係数の経時変化の例を示すグラフである。 図１０は、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法の手順を示すフローチャートである。 図１１は、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアを従来の説明因子に加えて押出力の推定を行った場合と、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアを説明因子に加えない場合との、押出力の実測値と推定値とをプロットしたグラフである。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法について説明する。

〔コークス炉の構成〕
始めに、図１および図２を参照して、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法の対象となるコークス炉の構成について説明する。ただし、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法となるコークス炉は、図１および図２に示す構成に限定されることはない。

図１は、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法の対象となるコークス炉１の構成を示す斜視図である。図１に示すように、コークス炉１は、複数の炭化室２および燃焼室３を有する。炭化室２と燃焼室３とは、交互に配置され、燃焼室３の内部で燃焼ガスを燃焼させて発生した熱により、炭化室２に装入された石炭が乾留される構成となっている。

各炭化室２の天井部には、上昇管４および装炭口５が形成されている。複数の装炭口５は、コークス炉１の上部を走行する装炭車６によって運ばれた石炭を炭化室２内に装入するためのものである。上昇管４は、炭化室２内で乾留中の石炭から発生する副生ガスを回収する回収ラインである。なお、上昇管４により回収された副生ガスは、不純物を除去された後、燃焼室３で用いられる燃焼ガスまたは製鉄所内の他の加熱炉で用いられる燃焼ガスとして用いられる。

押出機７は、乾留後のコークスを炭化室２から押し出す装置である。押出機７には、押出ラム８が備えられ、この押出ラム８を炭化室２の入側窯口９に装入することにより、炭化室２内の赤熱コークスが出側窯口より押し出される。なお、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法では、コークスの押詰まりの発生にかかる指標として、押出機７の押出ラム８の駆動モータに流れる電流値を用いる。押出機７の押出ラム８の駆動モータに流れる電流値は、押出ラム８の駆動モータの発生トルクに比例し、押出ラム８の駆動モータの発生トルクは、コークスが炭化室２から押出される際のコークスと炉壁との摩擦力によって発生する押出反力に直接的に対応するからである。また、コークスの押出反力（または単に押出力）は、押出作業中に一定ではないが、押出力の最大値が直接的にコークスの押詰まりに関係する。よって、以下では、単にコークスの押出力と記載されていても、それは押出作業中におけるコークスの押出力の最大値を意味するものとする。

上述のように、押出機７により炭化室２から押し出されたコークスは、その後、ガイド車１０を経て消火車１１に受け渡され、消火車１１によって搬出される。

図２は、本発明の実施形態であるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法の対象となるコークス炉１の炭化室の構成を示す鉛直断面図である。図２に示されるように、炭化室２は、鉛直方向に高い形状をしており、両側に設けられた燃焼室３から加熱される構造である。

炭化室２は、例えば幅が約０．３〜０．６ｍ、高さが約４〜８ｍ、長さが約１０〜２０ｍの密閉された炉であり、この炭化室２に石炭が装入される。燃焼室３は、例えば幅が約０．５〜１ｍであり高さおよび長さが炭化室２とほぼ同一の大きさの炉であり、内部にガスを燃焼させることができるバーナー構造などが設置されている。図２に示されるコークス炉は、燃焼室３の内部でガスを燃焼させることにより発生した熱により、炭化室２に装入された石炭が乾留される構成である。

図２に示されるように、炭化室２と燃焼室３とは、耐熱レンガ１２によって隔てられている。また、乾留後のコークスＣと耐熱レンガ１２との間には、コークスＣの収縮によって発生した間隙が存在している。炭化室２からコークスＣが押出される際に、コークスＣが耐熱レンガ１２と接触せずに押出すことができればよいのだが、実際にはコークスＣが耐熱レンガ１２と接触し、コークスＣの押出しに摩擦力が発生する。この際、耐熱レンガ１２の表面に凹凸形状がある場合、コークスＣの押出しの摩擦力がさらに増加する。これゆえに、コークスＣを押出す際の押詰りを回避し、効率的なコークス炉操業を行なうためには、炭化室２の炉壁の凹凸形状を監視することが極めて重要である。

一方、炭化室２の炉壁の凹凸形状を監視しても、その炉壁の凹凸形状を計測したデータは、あまりにもデータ数が多いので、炭化室２の炉壁の凹凸形状を計測したデータをコークスＣの押詰まりの発生にかかる代表指標として単純に利用することは事実上不可能である。

そこで、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法では、コークスの押詰まりの発生を推定する拠り所として重要であるが、データ数が１万点オーダーにもなってしまう炉壁凹凸計測データを、数点の代表指標として変換および抽出することを考える。すなわち、変換後の数点の代表指標が、元の１万点オーダーの炉壁凹凸計測データと同程度の情報価値を備えるように情報抽出を行う。以下では、この情報抽出について説明を行う。

〔炉壁凹凸計測データの代表指標〕
図３は、本発明の実施形態の説明に用いる炉壁凹凸計測データの例およびその炉壁凹凸形状計測エリアを示す図である。図３に示されるように、本発明の実施形態の説明に用いる炉壁凹凸計測データの例は、炭化室２の入側窯口付近における高さ４ｍ×奥行き４ｍの領域について、１０ｃｍ間隔で炉壁凹凸形状を計測したデータである。図３に示されるグラフは、測定された炉壁の凹凸量を適当な数値を定めて規格化し、３Ｄ等高線グラフとして表示したものであり、紙面横方向が炭化室２の奥行き方向（左側が出側窯口、右側が入側窯口方向）であり、紙面縦方向が炭化室２の高さ方向（上側が実際の上方向）を表す。

上記領域の炉壁凹凸計測データは、高さ４ｍ×奥行き４ｍの領域を１０ｃｍ間隔で計測したものであるので、４０×４０＝１６００点もの数値データを含むことになる。図３に示されるように、炉壁凹凸計測データの例は、入側窯口よりに縦方向の凸部分および上部に凸部分が存在しておりコークスの押詰まりに対する影響が大きいことが想定されるが、４０×４０＝１６００点もの数値データを用いるのはあまりにも冗長すぎる。

そこで本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法では、予め計測した多数の炭化室２の炉壁形状から統計的手法により算出した基準凹凸形状を用い、炭化室２からコークスを押出す際の押詰まりにかかる代表指標を算出する。特に、以下ではこの統計的手法として主成分分析を利用する実施形態について説明する。

主成分分析を用いて炭化室２の炉壁形状から基準凹凸形状を算出するには、炭化室２の炉壁形状の計測データが多数必要となる。以下の説明で用いる実施例では、５００サンプルの計測データを用いて主成分分析を行う。しかしながら、本発明の実施は、計測データのサンプル数（５００）または計測間隔（１０ｃｍ）によって限定されるものではない。図４は、主成分分析に用いた５００サンプルの炉壁凹凸計測データのうち８個のサンプルを抜粋して示した図である。

図５は、上述のように、５００サンプルの炉壁凹凸計測データに対して主成分分析を施し、第１主成分〜第５主成分の凹凸形状基底を示した図である。

図５において左上に配される第１主成分の凹凸形状基底は、５００サンプルの炉壁凹凸計測データに最も共通して現れる凹凸形状を現している。また、第２主成分の凹凸形状基底は、５００サンプルから第１主成分の面形状成分を差し引いた残りの凹凸形状において、最も共通して現れる凹凸形状を現している。同様に、第３主成分以降もそれぞれ共通して現れる凹凸形状を現している。また、統計解析上、各主成分の凹凸形状基底は「直交」、つまり４０×４０＝１６００点上の同じ位置の凹凸量の積をとり、その積の全１６００点の位置に関して和を取ると０となる。つまり、どの主成分の凹凸形状基底もそれ以外の他の主成分の凹凸形状基底の線形結合では再現され得ない。

次に、上述のように主成分分析を用いて算出された第１主成分〜第５主成分の凹凸形状を用いて、炉壁凹凸計測データの例を再現することを考える。図６は、第１主成分〜第５主成分の凹凸形状を用いて、図４に示されたサンプル６の炉壁凹凸計測データを再現する方法の概要を示す図である。

図６図中の最上段は、第１主成分の凹凸形状基底のみを用いてサンプル６の炉壁凹凸計測データを再現することを試みた場合の再現データＤ１を示している。再現データＤ１は、第１主成分の凹凸形状基底を０．３０３倍したものであり、再現データＤ１の各点の再現誤差の２乗和が最も小さくなるという意味でサンプル６の炉壁凹凸計測データに形状が近い。この数値（０．３０３）は、統計解析ではスコアと呼ばれる数値であり、サンプル６の炉壁凹凸計測データと第１主成分の凹凸形状基底との内積を計算することにより算出される。しかしながら、図からもわかるように、第１主成分の凹凸形状基底を用いるだけではサンプル６の炉壁凹凸計測データを上手く再現できていない。

図６図中の第２段は、第１主成分および第２主成分の凹凸形状基底を用いてサンプル６の炉壁凹凸計測データを再現することを試みた場合の再現データＤ２を示している。再現データＤ２は、第１主成分の凹凸形状基底を０．３０３倍したものと第２主成分の凹凸形状基底を−０．０５５倍したものとを足したものであり、再現データＤ２の各点の再現誤差の２乗和が最も小さくなるという意味でサンプル６の炉壁凹凸計測データに形状が近い。同様に、この数値（−０．０５５）は、サンプル６の炉壁凹凸計測データと第２主成分の凹凸形状基底との内積を計算することにより算出される。しかしながら、図からもわかるように、第１主成分および第２主成分の凹凸形状基底を用いるだけではサンプル６の炉壁凹凸計測データを上手く再現できていない。

図６図中の第３段および最下段は、同様に、第１主成分〜第３主成分の凹凸形状基底を用いてサンプル６の炉壁凹凸計測データを再現することを試みた場合の再現データＤ３と、第１主成分〜第４主成分の凹凸形状基底を用いてサンプル６の炉壁凹凸計測データを再現することを試みた場合の再現データＤ４とを示している。図からもわかるように、第１主成分〜第３主成分の凹凸形状基底を用いるだけではサンプル６の炉壁凹凸計測データを上手く再現できていないが、第１主成分〜第４主成分の凹凸形状基底を用いるとサンプル６の炉壁凹凸計測データをかなりの精度で再現できている。

図６の例をまとめると、第１主成分〜第４主成分の各主成分の係数（スコア）の組（０．３０３，−０．０５５，−０．２３６，−０．３０３）は、サンプル６の炉壁凹凸計測データを代表する数値となり得るということである。本来４０×４０＝１６００点の各位置での凹凸量のデータが、僅か４つの係数で表されているので、情報が大幅に集約されたと考えることが出来る。したがって、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法では、第１主成分〜第４主成分の各主成分の係数（スコア）を炉壁凹凸計測データの代表指標として用いる。

〔コークス炉の炉壁検査装置〕
次に、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法を実施するために好適なコークス炉の炉壁検査装置について説明する。

図７は、本発明の実施形態にかかるコークス炉の炉壁検査装置の概略構成を示す機能ブロック図である。図８は、本発明の実施形態にかかるコークス炉の炉壁検査装置と共に用いられる炉壁形状計測装置が炭化室内で炉壁の凹凸形状を計測する様子を示す概略図である。

図７に示されるように、本発明の実施形態にかかるコークス炉の炉壁検査装置１３は、炉壁形状計測装置１４からの入力を受けてコークス炉の炉壁の検査をする装置である。また、本発明の実施形態にかかるコークス炉の炉壁検査装置１３は、スコア算出手段１５と、基準凹凸形状データ１６と、補修判定手段１７とを備えている。

炉壁形状計測装置１４は、押出ラム８に装着された状態で炭化室２に挿入され、炭化室２の炉壁の凹凸形状を炭化室２の内部から計測する装置である。図８に示されるように、炉壁形状計測装置１４は、自己（つまり炉壁形状計測装置１４）と右側の炉壁（具体的には右側炉壁の耐熱レンガ１２）との距離Ｒ、および、自己（つまり炉壁形状計測装置１４）と左側の炉壁（具体的には左側炉壁の耐熱レンガ１２）との距離Ｌを計測しながら、炭化室２内を進行することにより、炭化室２の炉壁の凹凸形状を計測する。

図７の説明に戻る。スコア算出手段１５は、炉壁形状計測装置１４からの炉壁凹凸計測データと基準凹凸形状データ１６とから第１主成分〜第４主成分の各主成分の係数（スコア）を算出する手段である。スコア算出手段１５が行うスコアの算出方法は、上述のとおりである。すなわち、炉壁形状計測装置１４からの炉壁凹凸計測データと第１主成分〜第４主成分の凹凸形状基底との内積を計算することにより行う。

基準凹凸形状データ１６は、上述のように予め計測した多数の炉壁凹凸計測データから主成分分析により算出した第１主成分〜第４主成分の凹凸形状基底に対応する基準凹凸形状である。したがって、基準凹凸形状データ１６は、事前に計測した多数の炉壁凹凸計測データを記憶しておくことでも、主成分分析により算出した第１主成分〜第４主成分の凹凸形状基底に対応する基準凹凸形状のみを記憶しておくことでも実現し得る。

補修判定手段１７は、スコア算出手段１５により算出された第１主成分〜第４主成分の各主成分の係数（スコア）に基づいて、炭化室２の炉壁の補修を行うべきか否かの判定を行う手段である。第１主成分〜第４主成分の各主成分の係数（スコア）は、例えば図９に示されるように前回の補修後の経過日数によって変化する。図９は、第１主成分〜第４主成分の各主成分の係数の経時変化の例を示すグラフである。そこで、補修判定手段１７の判定方法としては、図９に示されるように、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアに対する閾値を設定しておき、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアのうちいずれかがこの閾値を超えた場合、炭化室２の炉壁の補修を行うべきであると判定する方法が考えられる。

なお、補修判定手段１７の判定方法としては、上記例に限らず、様々な判定方法が考えられる。図９に示された閾値は、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアに対して共通であるが、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアに対して異なる閾値を設定することにより、より詳細な設定をする炉壁補修時期判定方法とすることもできる。また、図９に示された閾値は、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアの絶対値に対して設定されているが、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアの変化率に対して設定することで、炭化室２の炉壁の凹凸形状の急激な変化を検出することが可能になる。

補修判定手段１７により判定された結果は、表示装置１８に出力され、オペレータがコークスの押出作業を行うか否かの判断に活用される。なお、表示装置１８には、スコア算出手段１５により算出された第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアの値が表示され、オペレータがそのスコアの値からコークス炉の補修作業を行うか否かの判断をする構成も可能である。その場合、炉壁形状計測装置１４における補修判定手段１７は省略され得る。

〔コークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法〕
次に、図１０を参照しながら、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法を説明する。以下では、本発明の実施形態にかかるコークス炉の炉壁検査装置１３の機能ブロック図を引用しながら、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法を説明するが、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法の実施が、このコークス炉の炉壁検査装置１３の構成により限定されるものではない。

図１０は、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法の手順を示すフローチャートである。なお、本発明の実施形態にかかるコークス炉の炉壁検査方法は、図１０に示されるステップＳ３までの手順であり、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法は、図１０に示される最後のステップＳ４までの手順である。記載を容易ならしめるために、以下では、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法の手順を同一の図１０を参照しながら説明する。

本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法およびコークス炉の炉壁検査方法では、最初に、炉壁形状計測装置１４が炭化室２の炉壁の凹凸形状を計測する（ステップＳ１）。この炉壁形状計測装置１４が計測する炉壁凹凸計測データは、上述のように、例えば１万点オーダーの数値データを含み、そのままではコークスの押詰まりにかかる代表指標としては実用的ではないデータである。

次に、コークス炉の炉壁検査装置１３のスコア算出手段１５が、基準凹凸形状データ１６を参照する（ステップＳ２）。この基準凹凸形状データ１６には、上述のように予め計測した多数の炉壁凹凸計測データから主成分分析により算出した第１主成分〜第４主成分の凹凸形状基底に対応する基準凹凸形状が保存されている。

そして、コークス炉の炉壁検査装置１３のスコア算出手段１５は、炉壁形状計測装置１４からの炉壁凹凸計測データと基準凹凸形状データ１６とから第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアを算出する（ステップＳ３）。このスコアの算出方法は、炉壁形状計測装置１４からの炉壁凹凸計測データと第１主成分〜第４主成分の凹凸形状との内積を計算することにより行われる。本発明の実施形態にかかるコークス炉の炉壁検査方法では、コークス炉の炉壁検査装置１３がこのステップＳ３にて処理を終了し、スコア算出手段１５により算出された第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアの値が記録装置に記録され、さらに必要に応じて表示装置１８に表示される。

一方、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法では、オペレータまたは炉壁検査装置装置１３の補修判定手段１７が、スコア算出手段１５により算出された第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアに基づき、押出作業の可否を判定する（ステップＳ４）。すなわち、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアが所定の閾値を超えた場合に、炭化室２の炉壁の補修を行うべきであると判定がなされる。

〔コークス炉の補修時期判断方法の判断精度〕
最後に、図１１を参照しながら、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法の判断精度の検討を行う。図１１（ａ）は、上述の第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアを、従来より用いられていたコークスの押出力の説明因子に加えた押出力の推定を行った場合のコークスの押出力の実測値と推定値とをプロットしたグラフである。一方、図１１（ｂ）は、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアを説明因子に加えずに、従来より用いられていたコークスの押出力の説明因子によりコークスの押出力の推定を行った場合の押出力の実測値と推定値とをプロットしたグラフである。

図１１（ａ）および（ｂ）を比較すると解るように、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアを説明因子に加えた方が推定精度は向上している。なお、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアを説明因子に加えた場合の相関係数はｒ＾２＝０．８６であり、第１主成分〜第４主成分の各主成分のスコアを説明因子に加えない場合の相関係数はｒ＾２＝０．６１である。

この結果は、第１主成分〜第４主成分までに対応する４つのスコアが、コークスの押出力の推定に効果的であり、従来のコークスの押出力の推定精度を改善することができることを意味している。その結果、本発明の実施形態にかかるコークス炉の補修時期判断方法では、この第１主成分〜第４主成分までに対応する４つのスコアを用いてコークス炉の補修時期判断を行うので、従来のコークス炉の補修時期判断よりも判断精度が改善される。

以上より、本発明の実施形態は、コークス炉１における炭化室２の炉壁を補修する時期を判断するコークス炉の補修時期判断方法であって、予め計測した炭化室２の多数の炉壁凹凸計測データから統計的手法により算出された基準凹凸形状データを参照する基準参照ステップと、実際に計測した炭化室２の炉壁凹凸計測データと前記基準凹凸形状データとに基づいて炉壁凹凸計測データの代表指標を算出する指標算出ステップと、代表指標が所定の閾値を超えた場合に、炭化室２の炉壁の補修を行うべきであると判定する判定ステップとを含むので、多数のデータ点数から成る炭化室２の炉壁の凹凸形状を計測したデータから、コークスを押出す際の押詰りにかかる代表指標を算出し、この代表指標により効率的にコークス炉１の炉壁の補修時期判断を行うことができる。

また、本発明の実施形態は、コークス炉１における炭化室２の炉壁の凹凸形状を経時検査するコークス炉１の炉壁検査方法であって、予め計測した炭化室２の多数の炉壁凹凸計測データから統計的手法により算出された基準凹凸形状データを参照する基準参照ステップと、実際に計測した炭化室２の炉壁凹凸計測データと前記基準凹凸形状データとに基づいて炉壁凹凸計測データの代表指標を算出する指標算出ステップと、代表指標の経時変化を記録する記録ステップとを含むので、多数のデータ点数から成る炭化室２の炉壁の凹凸形状を計測したデータから、コークスを押出す際の押詰りにかかる代表指標を算出し、この代表指標により効率的にコークス炉１の炉壁の経時検査を行うことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。例えば、上記説明では、炉壁凹凸計測データの代表指標として主成分分析による主成分のスコアを用いたが、独立成分分析による独立成分のスコアを用いることによっても同様の効果が得られる。このように、本実施形態に基づいて当業者などによりなされる他の実施の形態、実施例および運用技術などは全て本発明の範疇に含まれる。

１ コークス炉
２ 炭化室
３ 燃焼室
４ 上昇管
５ 装炭口
６ 装炭車
７ 押出機
８ 押出ラム
９ 入側窯口
１０ ガイド車
１１ 消火車
１２ 耐熱レンガ
１３ 炉壁検査装置
１４ 炉壁形状計測装置
１５ スコア算出手段
１６ 基準凹凸形状データ
１７ 補修判定手段
１８ 表示装置

Claims (4)

1. コークス炉における炭化室の炉壁を補修する時期を判断するコークス炉の補修時期判断方法であって、
   前記炉壁内に前記炉壁の凹凸形状の評価対象とする２次元領域を予め定め、前記２次元領域について予め計測した前記炭化室の多数の炉壁凹凸計測データを主成分分析することにより算出した主成分の基底であって、前記２次元領域の前記炉壁凹凸計測データを再現する複数の主成分の基底を、基準凹凸形状データとして参照する基準参照ステップと、
   実際に計測した前記炭化室の炉壁凹凸計測データと前記基準凹凸形状データとに基づいて前記２次元領域の前記炉壁凹凸計測データの代表指標を算出する指標算出ステップと、
   前記代表指標が所定の閾値を超えた場合に、前記炭化室の炉壁の補修を行うべきであると判定する判定ステップと、
   を含むことを特徴とするコークス炉の補修時期判断方法。
2. 前記代表指標は、前記基準凹凸形状データと前記炉壁凹凸計測データとの内積により算出されることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の補修時期判断方法。
3. コークス炉における炭化室の炉壁を補修する時期を判断するコークス炉の補修時期判断方法であって、
   前記炉壁内に前記炉壁の凹凸形状の評価対象とする２次元領域を予め定め、前記２次元領域について予め計測した前記炭化室の多数の炉壁凹凸計測データを独立成分分析することにより算出した独立成分の基底であって、前記２次元領域の前記炉壁凹凸計測データを再現する複数の独立成分の基底を、基準凹凸形状データとして参照する基準参照ステップと、
   実際に計測した前記炭化室の炉壁凹凸計測データと前記基準凹凸形状データとに基づいて前記２次元領域の前記炉壁凹凸計測データの代表指標を算出する指標算出ステップと、
   前記代表指標が所定の閾値を超えた場合に、前記炭化室の炉壁の補修を行うべきであると判定する判定ステップと、
   を含むことを特徴とするコークス炉の補修時期判断方法。
4. コークス炉における炭化室の炉壁の凹凸形状を経時検査するコークス炉の炉壁検査方法であって、
   前記炉壁内に前記炉壁の凹凸形状の評価対象とする２次元領域を予め定め、前記２次元領域について予め計測した前記炭化室の多数の炉壁凹凸計測データを主成分分析することにより算出した主成分の基底であって、前記２次元領域の前記炉壁凹凸計測データを再現する複数の主成分の基底を、基準凹凸形状データとして参照する基準参照ステップと、
   実際に計測した前記炭化室の炉壁凹凸計測データと前記基準凹凸形状データとに基づいて前記２次元領域の前記炉壁凹凸計測データの代表指標を算出する指標算出ステップと、
   前記代表指標の経時変化を記録する記録ステップと、
   を含むことを特徴とするコークス炉の炉壁検査方法。