JP6127684B2 - コークス炉炭化室の炉内圧調整装置及び炉内圧調整方法 - Google Patents

Description

コークス炉は、内部に石炭を装入し炭化、乾留する炭化室と石炭乾留に必要な熱を供給するために燃焼ガスを燃焼する燃焼室とが交互に連なった構造を有している。炭化室と燃焼室との間はケイ石れんがなどの耐火れんがが隔壁を形成し、この隔壁を燃焼室で発生した燃焼熱が伝熱することで炭化室内の石炭に熱を供給して乾留を行うものである。炭化室の上部には石炭装入孔が形成されており、また側壁には両サイドとも耐火れんがを内面に有する蓋が形成されており、石炭が乾留してコークスとなった段階で両サイドの蓋が開放され、押出し機により炭化室内のコークスを反対側のガイド車側へ押し出す構成となっている。

石炭の乾留時には石炭の有する揮発成分が乾留ガスとなって発生するが、乾留ガスは炭化室の上部にある上昇管を経由してドライメーンに集められ、乾留ガスの貯蔵設備へ送られる。このように、石炭の炭化、乾留に伴って発生するガスにより炭化室圧力が上昇すると、炭化室の石炭装入孔あるいは蓋の隙間から乾留ガスが炉外へ漏れる可能性がある。また、コークス炉の経年変化により耐火れんがの隔壁に目地切れなどが発生していると、炭化室側から燃焼室側に粉塵等が流れ、燃焼室の排ガス中へ黒煙が混入するといった問題が生じる。

そのため、特許文献１には、装入から押出までの全乾留期間に、コークス炉内圧を大気圧以下に設定し、測定圧力を同設定圧力と比較し、同差圧によって発せられる制御信号によって、上昇管に設けた制御ダンパーの開閉もしくは同上昇管内に圧力流体を吹き込み、もしくは２方法の組合せによって上昇管内の吸引圧を調整するコークス炉炭化室の圧力制御操業方法が提案されている。

特開平６−４１５３７号公報

しかしながら、上述の構成では、全乾留期間に渡って炉内圧変動を安定的に抑制できているとはいえない。そこで、本願発明は、全乾留期間に渡って炉内圧変動を安定的に抑制することを目的とする。

上記課題を解決するために、本願発明に係る炉内圧調整装置は、（１）コークス炉炭化室の炉内圧を制御する炉内圧調整装置において、前記コークス炉炭化室の上昇管及びドライメーンを接続する接続管の内部にノズル装置を介して圧力流体を供給する供給部と、前記接続管の内部に配置される炉内圧調整ダンパーと、前記供給部及び前記炉内圧調整ダンバーの駆動を制御することにより炉内圧変動を抑制する制御部と、を有し、前記制御部は、石炭から放出される乾留ガスのガス量が所定値よりも高い乾留初期において、前記供給部により高圧流体を供給する第１の制御モードを実施し、石炭から放出される乾留ガスのガス量が所定値以下の乾留初期以降において、前記供給部により低圧流体を供給しながら、前記炉内圧調整ダンパーの開度を調節する第２の制御モードを実施し、前記第１の制御モードにおいて、石炭装入車の動作状態に応じて前記高圧流体の圧力レベルを変更し、前記第２の制御モードにおいて、石炭装入車の動作状態に応じて圧力流体を前記高圧流体から前記低圧流体に切替えるとともに、前記炉内圧調整ダンパーの開度を段階的に下げることを特徴とする。（１）の構成によれば、第１の制御モードが実施されることにより、圧力センサーの目詰まりによる検出エラーなどを考慮する必要がなくなるため、炭化室内の炉内圧変動を長期間安定的に抑制することができる。また、第２の制御モードが実施されることにより、微小な炉内圧変動に対して容易に追従することができる。

（２）さらに、前記高圧流体の圧力レベルを、前記石炭装入車の動作状態に応じて出力される動作信号の種類に対応付けて記憶する記憶部を有し、前記制御部は、前記動作信号を受信した際に、この動作信号に対応した圧力レベルを前記記憶部から読み出すことにより、前記供給部から供給される前記高圧流体の圧力レベルを設定することを特徴とする（１）に記載の炉内圧調整装置。（２）の構成によれば、記憶部に記載された情報を用いて、より確実に炭化室内の炉内圧変動を長期間安定的に抑制することができる。

（３）前記動作信号は、前記石炭装入車の石炭切出装置が回転動作を開始したことを示す第１の動作信号と、前記石炭切出装置が回転動作を停止したことを示す第２の動作信号と、前記石炭装入車により前記コークス炉炭化室の装入蓋が閉じられたことを示す第３の動作信号と、前記石炭装入車により前記装入蓋周りのシール処理が完了したことを示す第４の動作信号と、を含み、前記制御部は、前記第１の動作信号を受信した際に、第１の圧力値の前記高圧流体が供給されるように前記供給部を制御し、前記第２の動作信号を受信した際に、前記第１の圧力値よりも低い第２の圧力値の前記高圧流体が供給されるように前記供給部を制御し、前記第３の動作信号を受信した際に、前記第２の圧力値よりも低い第３の圧力値の前記高圧流体が供給されるように前記供給部を制御し、前記第４の動作信号を受信した際に、前記第３の圧力値よりも低い第４の圧力値の前記低圧流体が供給されるように前記供給部を制御することを特徴とする（２）に記載の炉内圧調整装置。（３）の構成によれば、適切な圧力レベルの圧力流体を適切なタイミングで供給することができる。

（４）前記供給部は、前記ノズル装置に圧力流体を供給する主供給管と、前記主供給管の始端部に形成される合流部に接続されるとともに、前記高圧流体を供給する高圧流体供給管と、前記合流部に接続されるとともに、前記低圧流体を供給する低圧流体供給管と、前記合流部に設けられ、回動することにより前記高圧流体供給管と前記低圧流体供給管との間で供給路を変更する弁体を備える切替バルブと、を有し、前記弁体は、供給路を前記高圧流体供給管から前記低圧流体供給管に変更する方向に回動した際に、回動量に応じて高圧流体に与える抵抗を増大させることにより高圧流体の圧力レベルを下げる圧力調整部材を兼ねていることを特徴とする（１）乃至（３）のうちいずれか一つに記載の炉内圧調整装置。（４）の構成によれば、切替バルブを回動させるだけで、圧力流体の圧力レベルを多段に変えることができる。所望の圧力流体を得るために、多数の圧力流体供給部を独立して設ける必要がなくなるため、設備レイアウトが簡素化されるとともに、コストを削減することができる。

（５）上記課題を解決するために、本願発明に係る炉内圧調整方法は、上昇管及びドライメーンを接続する接続管の内部に炉内圧調整ダンパーを配置したコークス炉炭化室の炉内圧調整方法において、石炭から放出される乾留ガスのガス量が所定値よりも高い乾留初期において、前記接続管内に高圧流体を供給する第１のステップと、石炭から放出される乾留ガスのガス量が所定値以下の乾留初期以降において、前記接続管内に低圧流体を供給しながら、前記炉内圧調整ダンパーの開度を調節する第２のステップと、を有し、前記第１のステップにおいて、石炭装入車の動作状態に応じて前記高圧流体の圧力レベルを変更し、前記第２のステップにおいて、前記炉内圧調整ダンパーの開度を段階的に下げることを特徴とする。（５）の構成によれば、第１のステップが実施されることにより、圧力センサーの目詰まりによる検出エラーなどを考慮する必要がなくなるため、炭化室内の炉内圧変動を長期間安定的に抑制することができる。また、第２のステップが実施されることにより、微小な炉内圧変動に対して容易に追従させることができる。

本願発明によれば、全乾留期間に渡って炉内圧変動を安定的に抑制することをできる。

コークス製造設備の概略構成図である。 炉内圧調整装置を含むコークス製造設備の別の概略構成図である。 装入車の概略構成図である。 装入車の機能ブロック図である。 切替バルブの動作説明図である。 記憶部に記憶される各種情報を示すデータテーブルである。 圧力調整時にシステムコントローラが行う処理を示したフローチャートである。

図１は、コークス製造設備の概略構成図である。図２は、炉内圧調整装置を含むコークス製造設備の別の概略構成図である。これらの図を参照して、コークス製造設備は、装入車１０、押出機２０及びガイド車３０を含む。装入車１０は、コークス炉１の装入蓋に形成されたレール軌条上を移動して、コークス炉１の炭化室１Ａに石炭を装入する。押出機２０は、乾留された赤熱コークスをコークス炉１の炭化室１Ａから押し出す。ガイド車３０は、コークス炉１の炭化室から押し出された赤熱コークスをバケットに投入する。赤熱コークスを収容したバケットは、消化電車により消火設備４０に搬送される。

炉内圧調整装置は、コークス炉１の炭化室１Ａの炉内圧を制御する。炭化室１Ａの上壁部には、上下方向に延びる上昇管２が接続されている。石炭の乾留時に石炭から放出される乾留ガスは、上昇管２から炭化室１Ａの外部に排出される。上昇管２は、Ｌ字状に折れ曲がった接続管３を介してドライメーン４に接続されている。ドライメーン４は、炭化室１Ａの並設方向に延びており、各炭化室１Ａから排出された乾留ガスを図示しない乾留ガス貯蔵設備に移送する。

接続管３の内部には、ノズル装置５が延出している。ノズル装置５は、接続管３の内部に圧力流体（一般には、水に微量なアンモニアを含む安水を使用することができる）を噴出させてエジェクタ効果により炭化室１Ａの炉内圧を低下させる。主供給管２０１は、ノズル装置５に対して接続されている。主供給管２０１の始端部には、高圧流体供給管２０２と低圧流体供給管２０３とが合流する合流部２０１ａが設けられている。合流部２０１ａには、切替バルブ７が設けられている。切替バルブ７は、バルブ駆動モータ１０８によって開度が調節されることにより、主供給管２０１に供給される圧力流体の圧力レベルを変更する。切替バルブ７の詳細は、後述する。

高圧流体供給管２０２の始端部には、高圧流体を供給するための高圧流体供給部８が設けられており、低圧流体供給管２０３の始端部には、低圧流体を供給するための低圧流体供給部９が設けられている。接続管３の内部には、さらに、炉内圧調整ダンパー６が設けられている。炉内圧調整ダンパー６は、ダンパー駆動モータ１０７によって開度が調節されることにより、炭化室１Ａ内の微小な炉内圧変動を抑制する。

記憶部６０は、炉内圧調整装置を制御するためのシーケンスプログラムと、このシーケンスプログラムを実行するために必要な各種情報を記憶する。各種情報は、ノズル装置５を含む炉内圧抑制部による圧力抑制レベルと装入車１０から出力される動作信号とを対応付けた対応情報を含んでいるが、詳細について後述する。記憶部６０は、一つの記憶装置、或いは複数の記憶装置で実現してもよい。

システムコントローラ５０は、炉内圧調整装置全体の制御を司り、装入車１０から出力される動作信号に対応する圧力抑制レベルを記憶部６０から読み出すとともに、この圧力抑制レベルに対応した開度に切替バルブ７が設定されるように、バルブ駆動モータ１０８を駆動する。また、システムコントローラ５０は、ダンパー駆動モータ１０７、高圧流体供給部８及び低圧流体供給部９の駆動を制御する。システムコントローラ５０は、一つのＣＰＵ、或いは複数のＣＰＵからなるマルチプロセッサであってもよい。例えば、ダンパー駆動モータ１０７を制御するＣＰＵと、バルブ駆動モータ１０８を制御するＣＰＵとが異なっていてもよい。システムコントローラ５０は、内部タイマー５１を実装している。

請求項１に記載された発明特定事項と、本実施形態のハード構成との対応関係について説明する。「供給部」は、ノズル装置５、切替バルブ７、高圧流体供給部８、低圧流体供給部９、主供給管２０１、高圧流体供給管２０２及び低圧流体供給管２０３が協働することによって実現される。「制御部」は、ダンパー駆動モータ１０７、バルブ駆動モータ１０８及びシステムコントローラ５０が協働することによって実現される。

図３は、装入車の概略構成図である。図４は、装入車の機能ブロック図である。次に、図３及び図４を参照しながら、装入車１０の構成について詳細に説明する。装入車１０は、装入車コントローラ１０１と、ポート１０２と、スクリュー駆動モータ１０３と、スリーブ駆動モータ１０４と、ゲート駆動モータ１０５と、蓋取装置駆動モータ１０６と、着磁電源１１０と、制御弁駆動モータ１１１と、受炭ホッパー１1と、スクリューフィーダ（石炭切出装置に相当する）１３と、スリーブ１４と、ゲート１５と、蓋取装置１７と、マグネット部１６と、モルタル制御弁１８とを含む。

図３に図示するように、受炭ホッパー１１は、下方に向かって内径が漸減するテーパ形状に形成されており、図示しない石炭塔に貯留されている石炭１２を受炭する。スクリュー駆動モータ１０３は、装入車コントローラ１０１から出力される動作信号に基づき、スクリューフィーダ１３を回転させる。スクリューフィーダ１３が回転動作することにより、受炭した石炭１２が所定量ずつ切り出される。

ここで、装入車コントローラ１０１は、スクリュー駆動モータ１０３に対して回転動作を指示する指示信号を出力する際に、ポート１０２を介して、スクリューフィーダ１３が回転動作を開始したことを報知する動作信号（第１の動作信号に相当する）をシステムコントローラ５０に出力する。また、装入車コントローラ１０１は、スクリュー駆動モータ１０３に対して回転動作を停止する停止信号を出力する際に、ポート１０２を介して、スクリューフィーダ１３が回転動作を停止したことを報知する動作信号（第２の動作信号に相当する）をシステムコントローラ５０に出力する。システムコントローラ５０は、これらの動作信号に基づき、ダンパー駆動モータ１０７及びバルブ駆動モータ１０８の駆動を制御するが、この点については後述するフローチャートで詳しく説明する。システムコントローラ５０は、一つのＣＰＵ、或いは複数のＣＰＵからなるマルチプロセッサであってもよい。

ゲート駆動モータ１０５は、装入車コントローラ１０１の出力信号に基づき、ゲート１５を開閉する。ゲート１５が開かれると、スリーブ１４への石炭１２の落下が許容され、ゲート１５が閉じると、スリーブ１４への石炭１２の落下が禁止される。なお、装入車コントローラ１０１は、ゲート１５の開閉情報をシステムコントローラ５０に対して報知してもよいし、報知しなくてもよい。

スリーブ駆動モータ１０４は、装入車コントローラ１０１の出力信号に基づき、スリーブ１４を待機位置（図３の実線で示す位置）と、石炭装入位置（図３の点線で示す位置）との間で動作させる。スリーブ１４は、筒状に形成されており、石炭装入位置において、炭化室１Ａの石炭装入孔に接続されるとともに、スクリューフィーダ１３によって切り出された石炭１２が炭化室１Ａに向かって重力落下することを許容する。なお、装入車コントローラ１０１は、スリーブ１４の動作情報をシステムコントローラ５０に対して報知してもよいし、報知しなくてもよい。

蓋取装置駆動モータ１０６は、装入車コントローラ１０１の出力信号に基づき、装入車１０に設けられた蓋取装置１７（図３では省略）を蓋開位置（図３の点線で示す位置）と蓋閉位置（図３の実線で示す位置）との間で動作させる。蓋取装置１７の先端にはマグネット部１６が設けられており、このマグネット部１６は、着磁電源１１０から供給される電力によって着磁される。ここで、マグネット部１６は、蓋閉位置において炭化室１Ａの石炭装入孔を覆う装入蓋（不図示）の直上に位置する。また、装入蓋には磁性体（例えば、鉄板）が設けられている。したがって、マグネット部１６を着磁させた状態で、蓋取装置１７を蓋閉位置から蓋開位置に向かって移動させると、マグネット部１６とともに装入蓋がスライド移動して、石炭装入孔が開かれる。

また、蓋取装置１７は、炭化室１Ａに対する石炭の装入作業が完了すると、着磁されたマグネット部１６を図３に示す蓋開位置から蓋閉位置に移動させることにより、マグネット部１６に吸着された装入蓋を用いて石炭装入孔を閉塞する。ここで、装入車コントローラ１０１は、蓋取装置駆動モータ１０６を制御してマグネット部１６を図３に示す蓋閉位置に移動させる際に、ポート１０２を介して、装入蓋を閉じ位置に移動させたことを報知する動作信号（第３の動作信号に相当する）を、システムコントローラ５０に出力する。

装入蓋の装着後、装入蓋周囲に形成された隙間から炉内乾留ガスの噴き出しを抑えるために、装入蓋周囲をシールする必要がある。シールには、モルタルを用いることができる。制御弁駆動モータ１１１は、モルタル制御弁１８の開閉を制御することにより、装入蓋周囲に供給されるモルタルの供給量を制御する。なお、モルタル制御弁１８は、図示しないモルタル供給装置から延びる供給管の管内に設けられている。モルタル供給装置は、スリーブ１４から離隔した位置に設置されており、装入車１０とともに移動する。供給管は、装入蓋周囲から退避した待機位置と、装入蓋周囲にモルタルを供給する供給位置との間で伸縮させることができる。

ここで、装入車コントローラ１０１は、制御弁駆動モータ１１１に対してモルタル制御弁１８を閉じるための指示信号を出力する際に、ポート１０２を介して、モルタル制御弁１８が閉じたことを報知する信号（第４の動作信号に相当する）を、システムコントローラ５０に出力する。

次に、図５の動作説明図を参照しながら、切替バルブ７の構成について詳細に説明する。切替バルブ７は、弁体７１と、弁体回転軸７２とを含む。点線で示す丸印は、弁体７１の回転軌跡を表している。弁体７１は、弁体回転軸７２を回転軸として図５（ａ）に示す位置と図５（ｃ）に示す位置との間で回動する。

図５（ａ）を参照して、弁体７１は、低圧流体供給管２０３を閉塞するとともに、高圧流体供給管２０２に対する開度が最も大きくなっている。したがって、高圧流体供給管２０２を流れる高圧流体は、弁体７１から受ける抵抗が非常に小さくなるため、圧力損失が非常に少ない状態で主供給管２０１に流入する。図５（ｃ）を参照して、弁体７１は、高圧流体供給管２０２を閉塞するとともに、低圧流体供給管２０３に対する開度が最も大きくなっている。したがって、主供給管２０１には、低圧流体供給管２０３から供給される低圧流体のみが流入する。図５（ｂ）を参照して、弁体７１は、高圧流体供給管２０２を流れる高圧流体と、低圧流体供給管２０３を流れる低圧流体との双方に抵抗を与えている。

したがって、主供給管２０１に供給される圧力流体の圧力レベルは、図５（ａ）、図５（ｂ）及び図５（ｃ）の順序で低くなる。言い換えると、弁体７１は回転量に応じて主供給管２０１に流入する圧力流体の圧力レベルを降下させる圧力調整部材として機能する。

本実施形態の切替バルブ７によれば、弁体７１の回転量に応じて圧力流体の圧力レベルを多段に変えることができる。したがって、所望の圧力流体を得るために、多数の圧力流体供給部を独立して設ける必要がなくなるため、設備レイアウトが簡素化されるとともに、コストを削減することができる。

次に、図３及び図４を参照しながら、装入車１０が行う作業の作業順序について簡単に説明する。装入車１０は、受炭ホッパー１１が石炭を受炭すると、最初の炭化室１Ａ（以下、窯Ａと称する）に移動する。装入車１０は、窯Ａに到着すると、マグネット部１６を図３に示す蓋開位置から蓋閉位置に移動させるとともに、マグネット部１６を着磁させ、装入蓋をマグネット部１６に吸着させる。装入車１０は、装入蓋を吸着したマグネット部１６を図３に示す蓋閉位置から蓋開位置に移動させ、窯Ａの石炭装入孔を開く。窯Ａの石炭装入孔が開かれると、装入車１０は、スリーブ１４を図３に示す待機位置から石炭装入位置に動作させて、スリーブ１４及び石炭装入孔を接続するとともに、ゲート１５を閉じ位置から開き位置に駆動する。

ゲート１５が開き位置に駆動されると、装入車１０は、スクリューフィーダ１３を回転させ、スクリューフィーダ１３によって切り出された石炭１２を窯Ａに装入する。装入車１０は、石炭の装入作業が完了すると、スクリューフィーダ１３を停止させ、ゲート１５を開き位置から閉じ位置に復帰させることにより石炭の落下を禁止する。ゲート１５が閉じ位置に復帰すると、装入車１０は、スリーブ１４を図３に示す石炭装入位置から待機位置に動作させるとともに、着磁されたマグネット部１６を図３に示す蓋開位置から蓋閉位置に移動させ、マグネット部１６に吸着された装入蓋を用いて石炭装入孔を閉塞する。

石炭装入孔が閉塞されると、装入車１０は、石炭塔に戻って新しい石炭を受炭し、次の炭化室１Ａ（以下、窯Ｂと称する）に向けて移動する。ここで、窯Ａと窯Ｂとの間には、複数（例えば、４個）の炭化室１Ａが設けられており、装入車１０が窯Ｂに到達したときに、モルタル供給装置が窯Ａに到達する。モルタル供給装置が窯Ａに到達すると、装入車１０は、モルタル制御弁１８を開いて、装入蓋周囲に形成された隙間をモルタルで閉塞してシールする。窯Ａのシール処理が完了すると、装入車１０は窯Ｂの装入蓋を開き、上述の作業を繰り返す。

次に、図６及び図７を参照しながら、炭化室１Ａ内の炉内圧調整方法について説明する。図６は、記憶部６０に記憶される各種情報を示すデータテーブルである。図７のフローチャートは、乾留中にシステムコントローラ５０が行う処理を示している。初期状態において、弁体７１は高圧流体供給管２０２を閉塞する位置（図５（ｃ）に図示する位置）に駆動されており、炉内圧調整ダンパー６は全閉位置に駆動されているものとする。

乾留初期、つまり、石炭装入中、装入直後は、石炭から激しく乾留ガスが噴出して、急激な炉内圧変動が起こるため、高圧流体を供給する（第１の制御モードを実施する）ことにより大きな炉内圧変動を抑制する。乾留初期以降は、石炭から噴出する乾留ガスが少なくなり、炉内圧変動が相対的に小さくなるため、低圧流体を供給しながら炉内圧調整ダンパー６の開度を調節する（第２の制御モードを実施する）ことにより微小な炉内圧変動を抑制する。本実施形態では、スクリューフィーダの回転動作開始後、装入蓋周りのシール処理完了前の期間が、「石炭から放出される乾留ガスのガス量（単位時間当たりのガス発生量）が所定値よりも高い場合」に相当する。所定値は、炭化室１Ａ内の炉内圧を実験、或いはシミュレーションによって予測することができる。

図７を参照して、ステップＳ１０１において、システムコントローラ５０は、装入車１０から出力される動作信号の受信を開始するとともに、内部タイマー５１をスタートさせる。ステップＳ１０２において、システムコントローラ５０は、スクリューフィーダ１３が回転動作を開始したことを示す動作信号を受信したか否かを判別する。ここで、本発明者等の知見によると、スクリューフィーダ１３が回転動作を開始した直後に、炭化室１Ａ内の炉内圧が急激に増大することがわかっている。そのため、システムコントローラ５０は、スクリューフィーダ１３が回転動作を開始した場合には（ステップＳ１０２、ＹＥＳ）、ステップＳ１０３においてノズル装置５による圧力抑制レベルを高圧レベル１に設定するとともに、炉内圧調整ダンパー６を全開に設定する。

これにより、接続管３の内部に高圧レベル１の高圧流体（第１の圧力値の高圧流体に相当する）が供給され、エジェクタ効果により窯Ａの急激な炉内圧変動を抑制することができる。なお、高圧レベル１の圧力流体は、圧力レベルが最も高く、例えば、弁体７１を図５（ａ）に示す位置に動作させることにより生成することができる。

ステップＳ１０４において、システムコントローラ５０は、スクリューフィーダ１３が回転動作を停止したことを示す動作信号を受信したか否かを判別する。ここで、本発明者等の知見によると、スクリューフィーダ１３が回転動作を停止すると、炭化室１Ａ内の炉内圧変動は、スクリューフィーダ１３が回転動作を開始した直後よりも、緩和されることがわかっている。そのため、システムコントローラ５０は、スクリューフィーダ１３が回転動作を停止した場合には（ステップＳ１０４ ＹＥＳ）、ステップＳ１０５において、弁体７１を時計周り方向に所定量回転させることにより、ノズル装置５による圧力抑制レベルを高圧レベル１よりも低い高圧レベル２に設定する。

これにより、接続管３の内部に高圧レベル２の高圧流体（第２の圧力値の高圧流体に相当する）が供給され、エジェクタ効果により窯Ａの急激な炉内圧変動を抑制することができる。また、高圧流体の圧力レベルを下げることにより、外気が炭化室１Ａ内に吸引されて、炉体に悪影響を及ぼすなどの不具合を防止できる。さらに、高圧流体の圧力レベルの下げ幅を限定することにより、スリーブ１４の上昇時、装入蓋閉じ時のガス漏れを抑制することができる。なお、高圧レベル２に対応する弁体７１の開度は、切替バルブ７の仕様に応じて適宜設定することができる。

ステップＳ１０６において、システムコントローラ５０は、装入蓋が閉じたことを示す動作信号を受信したか否かを判別する。ここで、本発明者等の知見によると、装入蓋が閉じられると、ガス漏れの度合いが小さくなり、炭化室１Ａ内の炉内圧変動が、スクリューフィーダ１３が回転動作を停止した直後よりも、緩和されることがわかっている。そのため、システムコントローラ５０は、装入蓋が閉じられた場合には（ステップＳ１０６ ＹＥＳ）、ステップＳ１０７において、弁体７１を時計周り方向にさらに回転させることにより、ノズル装置５による圧力抑制レベルを高圧レベル２よりも低い高圧レベル３に設定する。

これにより、接続管３の内部に高圧レベル３の高圧流体（第３の圧力値の高圧流体に相当する）が供給され、エジェクタ効果により窯Ａの急激な炉内圧変動を抑制することができる。なお、高圧レベル３に対応する弁体７１の開度は、切替バルブ７の仕様に応じて適宜設定することができる。

ステップＳ１０８において、システムコントローラ５０は、装入蓋周囲のシール作業が完了したことを示す動作信号を受信したか否かを判別する。ここで、本発明者等の知見によると、装入蓋周囲のシール作業が完了すると、炭化室１Ａ内の炉内圧変動が、装入蓋を閉じた直後よりも、緩和されることがわかっている。そのため、システムコントローラ５０は、シール作業が完了した場合には（ステップＳ１０８ ＹＥＳ）、ステップＳ１０９において、弁体７１を時計周り方向にさらに回転させることにより、ノズル装置５による圧力抑制レベルを高圧レベル３よりも低い低圧レベルに変更する。なお、低圧レベルの圧力流体は、圧力レベルが最も低く、例えば、弁体７１を図５（ｃ）に示す位置に動作させることにより生成される。これにより、接続管３の内部に低圧レベルの圧力流体（第４の圧力値の低圧流体に相当する）が供給され、エジェクタ効果により窯Ａの微小な炉内圧変動を抑制することができる。

ステップＳ１１０において、システムコントローラ５０は、内部タイマー５１によるカウント時間がＴ１に達したか否かを判別する。カウント時間がＴ１に達した場合（ステップＳ１１０ ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１１に進む。カウント時間がＴ１に達していない場合（ステップＳ１１０ ＮＯ）、処理はステップＳ１０９に戻り、低圧レベル１及び炉内圧調整ダンパー６の全開状態を維持する。

ステップＳ１１１において、システムコントローラ５０は、炉内圧調整ダンパー６の開度を全開から８０％に下げる。ここで、石炭（通常、複数銘柄の石炭を配合した配合炭が用いられる）は、約４００℃で膨張を開始し、約５００℃で再固化して、約１０００まで収縮する。乾留期間中に石炭から放出される乾留ガスは徐々に減少するため、カウント時間がＴ１に達したタイミングで、炉内圧調整ダンパー６の開度を全開から８０％に下げる処理を実施する。

ステップＳ１１２において、システムコントローラ５０は、内部タイマー５１によるカウント時間がＴ２に達したか否かを判別する。カウント時間がＴ２に達した場合（ステップＳ１１２ ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１３に進む。カウント時間がＴ２に達していない場合（ステップＳ１１２ ＮＯ）、処理はステップＳ１１１に戻り、低圧レベル１及びこれまでの弁開度（つまり、炉内圧調整ダンパー６の開度が８０％）を維持する。

ステップＳ１１３において、システムコントローラ５０は、炉内圧調整ダンパー６の開度を８０％から６０％に下げる。すなわち、カウント時間がＴ２に達した場合には、石炭から放出される乾留ガスのガス量がさらに減少しているため、炉内圧調整ダンパー６の開度を８０％から６０％に下げる。

ステップＳ１１４において、システムコントローラ５０は、内部タイマー５１によるカウント時間がＴ３に達したか否かを判別する。カウント時間がＴ３に達した場合（ステップＳ１１４ ＹＥＳ）、処理はステップＳ１１５に進む。カウント時間がＴ３に達していない場合（ステップＳ１１４ ＮＯ）、処理はステップＳ１１３に戻り、低圧レベル１及びこれまでの弁開度（つまり、炉内圧調整ダンパー６の開度が６０％）を維持する。

ステップＳ１１５において、システムコントローラ５０は、炉内圧調整ダンパー６の開度を６０％から４０％に下げる。すなわち、カウント時間がＴ３に達した場合には、石炭から放出されるガスのガス量がさらに減少しているため、炉内圧調整ダンパー６の開度を４０％に下げる。

ステップＳ１１６において、システムコントローラ５０は、内部タイマー５１によるカウント時間がＴ４に達したか否かを判別する。カウント時間がＴ４に達した場合（ステップＳ１１６ ＹＥＳ）、石炭の乾留が完了したため処理を終了する。カウント
時間がＴ４に達していない場合（ステップＳ１１６ ＮＯ）、処理はステップ１１５に戻り、低圧レベル１及びこれまでの弁開度（つまり、炉内圧調整ダンパー６の開度が４０％）を維持する。

ここで、乾留中の炉内圧調整ダンパー６の開度は一例であり、炉内圧調整ダンパー６の仕様に応じて適宜変更することができる。また、カウント時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４は、時々刻々と変化する炭化室１Ａ内の圧力を、例えば圧力センサーを使ってモニタし、このモニタ結果に基づき設定することができる。また、配合炭の銘柄が変わることによって、ガス放出量の挙動が変化する場合には、配合炭の性状に応じてカウント時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を変化させることもできる。さらに、ＤＡＰＳ(Dry -cleaned and Agglomerated Precompaction System)による予熱炭を炭化室１Ａに装入した場合にも、予熱炭の性状に応じてカウント時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を変化させることができる。さらにまた、稼働率変更（コークス炉炉温や装入炭温度の変更）に伴うガス放出量の挙動変化に応じてカウント時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４を適宜に設定することもできる。

このように、石炭装入から乾留終了までの全期間をガスの発生レベルに応じて乾留初期と、乾留初期以降の期間とに分けて、各期間に対応した圧力調整方法を実施することにより、全期間において炉内変動を安定的に抑制することができる。

また、乾留初期における大きな圧力変動を、装入車１０から出力される動作信号に基づき、抑制することができる。これにより、圧力センサーの目詰まりなどによる検出エラーを考慮する必要がなくなるため、コークス炉を安定的に操業することができる。すなわち、石炭装入中、石炭装入直後に特有の急激な炉内圧変動に容易に追従できるため、炭化室１Ａの炉内圧をより安定的に維持することができる。さらに、乾留初期以降における微小な炉内圧変動を、炉内圧調整ダンパー６を駆動することにより、容易に調節することができる。

（変形例１）
上述の実施形態では、ノズル装置５、高圧流体供給部８、低圧流体供給部９、主供給管２０１、高圧流体供給管２０２及び低圧流体供給管２０３が協働することによって、「供給部」を構成したが、本発明はこれに限るものではなく、他の構成であってもよい。すなわち、「供給部」は、ノズル装置５と、それぞれがノズル装置５に対して圧力レベルの異なる圧力流体を供給可能な複数の圧力流体供給装置とから構成してもよい。この場合、「制御部」は、ダンパー駆動モータ１０７と、システムコントローラ５０と、所望の圧力に対応した圧力流体供給部を選択するための切替弁と、前記切替弁を動作させるモータとが協働することによって実現してもよい。また、「供給部」は、ノズル装置と、ノズル装置に圧力流体を供給する一つの供給装置とが協働することによって実現してもよい。この場合、「制御部」は、ダンパー駆動モータ１０７と、システムコントローラ５０と、ノズル装置５自体の圧力を調整する調整部とが協働することによって実現してもよい。

（変形例２）
上述の実施形態では、スクリューフィーダ１３の回転動作開始時、スクリューフィーダ１３の回転動作停止時、装入蓋による石炭装入孔の閉塞時、装入蓋周りのシール完了時に高圧流体の圧力レベルを変化させたが、本発明はこれに限るものではなく、石炭の装入中、装入直後の急激な炉内圧変動を抑制できれば、他のタイミングで圧力レベルを変更してもよい。例えば、スクリューフィーダ１３の回転動作停止信号に変えてゲート１５の閉信号を受信した際に、圧力流体を高圧レベル１から高圧レベル２に変更してもよい。例えば、石炭装入孔の閉塞時では無く、マグネット部１６の着磁を解除したことを示す励磁OFF信号を受信した際に、圧力流体を高圧レベル２から高圧レベル３に変更してもよい。

（変形例３）
上述の実施形態では、装入車１０が出力する動作信号に基づき、圧力レベルを変更したが、本発明はこれに限るものではなく、装入車１０の動作状態を特定できる他の情報を用いることもできる。例えば、スクリューフィーダ１３が回転動作を開始した直後に内部タイマー５１によるカウントを開始し、カウント時間がスクリューフィーダ１３を停止する時刻、装入蓋を閉じる時刻等に到達した時に、圧力流体の圧力レベルを変更してもよい。また、スクリューフィーダ１３を停止する時刻、装入蓋を閉じる時刻は、実験、或いはシミュレーションを実施することによって推定することが可能であり、この推定した時刻を記憶部６０に記憶させておくことにより、適切なタイミングで圧力レベルを変更することができる。

（変形例４）
上述の実施形態では、石炭切出装置としてスクリューフィーダを使用したが、本発明はこれに限るものではなく、例えば、ロータリバルブ、テーブルフィーダーなど他の石炭切出装置を用いることもできる。

１・・・コークス炉 １Ａ・・・コークス炉炭化室
２・・・上昇管 ３・・・接続管 ４・・・ドライメーン ５・・・ノズル装置 ６・・・炉内圧調整ダンパー
７・・・切替バルブ ８・・・高圧流体供給部
９・・・低圧流体供給部 １０・・・装入車
１１・・・受炭ホッパー １２・・・石炭
１３・・・スクリューフィーダ １４・・・スリーブ
１５・・・ゲート １６・・・マグネット部
１７・・・蓋取装置 １８・・・モルタル制御弁
２０・・・押出機 ３０・・・ガイド車
５０・・・システムコントローラ ６０・・・記憶部
７１・・・弁体 ７２・・・弁体回転軸
１０１・・・装入車コントローラ １０２・・・ポート
１０３・・・スクリュー駆動モータ １０４・・・スリーブ駆動モータ
１０５・・・ゲート駆動モータ １０６・・・蓋取装置駆動モータ
１０７・・・ダンパー駆動モータ １０８・・・バルブ駆動モータ
２０１・・・主供給管 ２０１ａ・・・合流部
２０２・・・高圧流体供給管 ２０３・・・低圧流体供給管

Claims (6)

1. コークス炉炭化室の炉内圧を制御する炉内圧調整装置において、
   前記コークス炉炭化室の上昇管及びドライメーンを接続する接続管の内部にノズル装置を介して圧力流体を供給する供給部と、
   前記接続管の内部に配置される炉内圧調整ダンパーと、
   前記供給部及び前記炉内圧調整ダンバーの駆動を制御することにより炉内圧変動を抑制する制御部と、
   を有し、
   前記制御部は、石炭から放出される乾留ガスのガス量が所定値よりも高い乾留初期において、前記供給部により高圧流体を供給する第１の制御モードを実施し、石炭から放出される乾留ガスのガス量が所定値以下の乾留初期以降において、前記供給部により低圧流体を供給しながら、前記炉内圧調整ダンパーの開度を調節する第２の制御モードを実施し、
   前記第１の制御モードにおいて、石炭装入車の動作状態に応じて前記高圧流体の圧力レベルを変更し、
   前記第２の制御モードにおいて、石炭装入車の動作状態に応じて圧力流体を前記高圧流体から前記低圧流体に切替えるとともに、前記炉内圧調整ダンパーの開度を段階的に下げることを特徴とする炉内圧調整装置。
2. さらに、前記高圧流体の圧力レベルを、前記石炭装入車の動作状態に応じて出力される動作信号の種類に対応付けて記憶する記憶部を有し、
   前記制御部は、前記動作信号を受信した際に、この動作信号に対応した圧力レベルを前記記憶部から読み出すことにより、前記供給部から供給される前記高圧流体の圧力レベルを設定することを特徴とする請求項１に記載の炉内圧調整装置。
3. 前記動作信号は、
   前記石炭装入車の石炭切出装置が回転動作を開始したことを示す第１の動作信号と、
   前記石炭切出装置が回転動作を停止したことを示す第２の動作信号と、
   前記石炭装入車により前記コークス炉炭化室の装入蓋が閉じられたことを示す第３の動作信号と、
   前記石炭装入車により前記装入蓋周りのシール処理が完了したことを示す第４の動作信号と、を含み、
   前記制御部は、
   前記第１の動作信号を受信した際に、第１の圧力値の前記高圧流体が供給されるように前記供給部を制御し、
   前記第２の動作信号を受信した際に、前記第１の圧力値よりも低い第２の圧力値の前記高圧流体が供給されるように前記供給部を制御し、
   前記第３の動作信号を受信した際に、前記第２の圧力値よりも低い第３の圧力値の前記高圧流体が供給されるように前記供給部を制御し、
   前記第４の動作信号を受信した際に、前記第３の圧力値よりも低い第４の圧力値の前記低圧流体が供給されるように前記供給部を制御することを特徴とする請求項２に記載の炉内圧調整装置。
4. 前記供給部は、
   前記ノズル装置に圧力流体を供給する主供給管と、
   前記主供給管の始端部に形成される合流部に接続されるとともに、前記高圧流体を供給する高圧流体供給管と、
   前記合流部に接続されるとともに、前記低圧流体を供給する低圧流体供給管と、
   前記合流部に設けられ、回動することにより前記高圧流体供給管と前記低圧流体供給管との間で供給路を変更する弁体を備える切替バルブと、を有し、
   前記弁体は、供給路を前記高圧流体供給管から前記低圧流体供給管に変更する方向に回動した際に、回動量に応じて高圧流体に与える抵抗を増大させることにより高圧流体の圧力レベルを下げる圧力調整部材を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の炉内圧調整装置。
5. 上昇管及びドライメーンを接続する接続管の内部に炉内圧調整ダンパーを配置したコークス炉炭化室の炉内圧調整方法において、
   石炭から放出される乾留ガスのガス量が所定値よりも高い乾留初期において、前記接続管内に高圧流体を供給する第１のステップと、
   石炭から放出される乾留ガスのガス量が所定値以下の乾留初期以降において、前記接続管内に低圧流体を供給しながら、前記炉内圧調整ダンパーの開度を調節する第２のステップと、
   を有し、
   前記第１のステップにおいて、石炭装入車の動作状態に応じて前記高圧流体の圧力レベルを変更し、
   前記第２のステップにおいて、前記炉内圧調整ダンパーの開度を段階的に下げることを特徴とする炉内圧調整方法。
6. 前記第１のステップにおいて、
   前記石炭装入車の石炭切出装置が回転動作を開始した際に、第１の圧力値の前記高圧流体を供給し、
   前記石炭切出装置が回転動作を停止した際に、前記第１の圧力値よりも低い第２の圧力値の前記高圧流体を供給し、
   前記石炭装入車により前記コークス炉炭化室の装入蓋が閉じられた際に、前記第２の圧力値よりも低い第３の圧力値の前記高圧流体を供給し、
   前記石炭装入車により前記装入蓋周りのシール処理が完了した際に、前記第３の圧力値よりも低い第４の圧力値の前記低圧流体を供給することを特徴とする請求項５に記載の炉内圧調整方法。
   

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