JP6825609B2 - コークス炉閉塞箇所特定方法およびコークス炉 - Google Patents
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Description
前記コークス炉の燃焼室内の特性値を測定し、前記特性値の実際の分布を求める実測工程と、
前記コークス炉のモデルを用いた数値解析によって前記特性値の分布を算出する数値解析工程と、
前記数値解析工程での解析結果に基づいて前記コークス炉の閉塞箇所を特定する閉塞箇所特定工程とを有し、
前記数値解析工程では、圧力損失係数を変数として、前記実測工程で測定された特性値の分布と前記数値解析で求められた特性値の分布との差を最小化する最適化を行う、コークス炉閉塞箇所特定方法。
上記1〜3のいずれか一項に記載の数値解析工程を行う演算手段と、を備えるコークス炉。
前記データベースは、圧力損失係数と前記圧力損失係数における前記特性値の分布とのデータセットを1または2以上収録しており、
前記比較工程において、前記実測工程で測定された特性値の分布と一致する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在すると判断された場合、前記数値解析工程をスキップして前記閉塞箇所特定工程を実行し、前記閉塞箇所特定工程では、前記数値解析工程での解析結果に代えて、前記比較工程において一致すると判断されたデータセットの圧力損失係数に基づいて前記コークス炉の閉塞箇所を特定する、上記1〜3のいずれか一項に記載のコークス炉閉塞箇所特定方法。
前記データベースは、圧力損失係数と前記圧力損失係数における前記特性値の分布とのデータセットを1または2以上収録しており、
前記比較工程において、前記実測工程で測定された特性値の分布と近似する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在すると判断された場合、前記比較工程において近似すると判断されたデータセットにおける圧力損失係数を前記数値解析工程における初期条件として使用する、上記1〜3のいずれか一項に記載のコークス炉閉塞箇所特定方法。
前記データベースは、圧力損失係数と前記圧力損失係数における前記特性値の分布とのデータセットを1または2以上収録しており、
前記比較工程において、前記実測工程で測定された特性値の分布と一致する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在すると判断された場合、前記数値解析工程をスキップして前記閉塞箇所特定工程を実行し、前記閉塞箇所特定工程では、前記数値解析工程での解析結果に代えて、前記比較工程において一致すると判断されたデータセットの圧力損失係数に基づいて前記コークス炉の閉塞箇所を特定し、
前記比較工程において、前記実測工程で測定された特性値の分布と一致する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在すると判断されなかった場合で、かつ前記実測工程で測定された特性値の分布と近似する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在すると判断された場合、前記比較工程において近似すると判断されたデータセットにおける圧力損失係数を前記数値解析工程における初期条件として使用する、上記1〜3のいずれか一項に記載のコークス炉閉塞箇所特定方法。
(1)実測工程
(2)数値解析工程
(3)閉塞箇所特定工程
まず初めに、コークス炉の燃焼室内の特性値を実測して、実際の特性値の分布を求める(実測工程)。前記特性値としては、特に限定されることなく、実測することができ、かつ後述する数値解析工程で解析可能なパラメータであれば任意のものを用いることができる。前記特性値としては、例えば、温度、圧力、ガス(雰囲気)組成、特定ガスの濃度などが挙げられる。測定の容易さや装置コストの面からは、前記特性値として温度を用いることが好ましい。特性値として温度を用いる場合、実測工程ではコークス炉の燃焼室内の温度分布を求める。
次に、前記コークス炉のモデルを用いた数値解析によって前記特性値の分布を算出する(数値解析工程)。数値解析工程では、流路の閉塞箇所を特定しようとするコークス炉の各部(たとえば閉塞箇所を特定する範囲内のすべての燃焼室等)の圧力損失係数を変数として、前記実測工程で測定された特性値分布と前記数値解析で求められた特性値分布との差を最小化する最適化を行う。これにより、実際の特性値分布を最もよく再現することができる各部の圧力損失係数を得ることができる。ここで、圧力損失係数は、気体流路部分の気体の流れやすさを表す係数である。
上記数値解析工程による最適化の結果、実測された特性値分布を最もよく再現することができる圧力損失係数の分布が得られる。したがって、閉塞箇所特定工程では、得られた圧力損失係数に基づいて流路閉塞箇所を特定すればよい。例えば、得られた圧力損失係数の分布をモニターに表示するか、プリントアウトし、その結果に基づいて、閉塞している箇所を特定すればよい。
さらに、本発明のコークス炉閉塞箇所特定方法は、前記実測工程の後、前記実測工程で測定された特性値の分布と予め用意されたデータベースとを比較する比較工程をさらに有することができる。前記比較工程を設けることにより、数値解析工程を省略するか、数値解析工程における計算量を低減することができ、その結果、一層効率的に閉塞箇所を特定することが可能となる。
一実施形態においては、前記比較工程において、前記実測工程で測定された特性値の分布と一致する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在するか否かの判断(以下、「一致判定」という)を行うことができる。
また、他の実施形態においては、前記比較工程において、前記実測工程で測定された特性値の分布と近似する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在するか否かの判断(以下、「近似判定」という)を行うことができる。
図7は、本発明の第2の実施形態の処理の流れを示すフロー図である。本実施形態のコークス炉閉塞箇所特定方法は、第1の実施形態として説明した方法における実測工程の後に、さらに比較工程を有する。以下、前記比較工程とその後の工程における具体的な処理の流れについて説明する。なお、特に言及しない部分については、上記第1の実施形態と同様とすることができる。
本発明の一実施形態のコークス炉は、上記コークス炉閉塞箇所特定方法を実施するための手段を備えることができる。具体的には、次の(1)および(2)を備える。また、前記コークス炉は、さらに任意に次の(3)および(4)を備えることもできる。
(1)測定手段
(2)演算手段
(3)記録手段
(4)初期条件演算手段
本発明の一実施形態におけるコークス炉は、コークス炉内における特性値を測定し、実際の特性値の分布を求める測定手段を備える。前記測定手段としては、使用する特性値を測定できるものであれば任意のものを使用できる。例えば、前記特性値として温度を用いる場合には、前記測定手段として温度測定手段を使用する。温度測定手段としては、例えば、放射温度計、熱電対などが挙げられる。また、ガスの組成を測定する手段としては、各種のガス分析計が挙げられる。圧力測定手段としては、ピトー管などが挙げられる。
前記コークス炉は、さらに、上述した数値解析工程を行う演算手段を備える。前記演算手段としては、例えば、前記数値解析工程を行うためのソフトウェアを収録した記録媒体を備えるコンピュータなどを用いることができる。また、前記演算手段は、上述した比較工程を行うことができるものとすることが好ましい。
前記記録手段および初期条件演算手段としては、例えば、上述したデータベースを収録した記録媒体(記録手段)を備えるコンピュータ(初期条件演算手段)を用いることができる。前記初期条件演算手段は、上記数値解析工程のための演算手段が兼ねることもできる。
図3に示した流れで、燃焼室1つの内部の温度分布に基づいて、閉塞箇所の特定を行った。具体的な手順を以下に説明する。
ρj:密度 [kg/m3]
uj:ダクト速度[m/s]
A:ダクト断面積 [m2]
h:エンタルピー [j / m3]
L:ダクトの長さ [m]
K:圧力損失係数 [-]
p:気体の圧力 [Pa]
R:気体定数 [J / (K・mol)]
Rk:熱伝導における熱抵抗 [K/W]
Rc:熱伝達における熱抵抗 [K/W]
Rr:輻射における熱抵抗 [K/W]
Δz:計算点の高さの差 [m]
T1−T2:熱の移動を考慮する2点間の温度差 [K]
Kk:固体の熱伝導率 [W / (m・K)]
Ah:熱の授受に関する面の表面積 [m2]
hc:熱伝達率 [W/K]
hr:輻射相当の熱伝達率 [W/K]
図7に示した流れとした点以外は実施例1と同様の条件で、コークス炉の閉塞箇所の特定を行った。なお、コークス炉内各部の圧力損失係数と、該圧力損失係数を用いた数値解析によって得た温度分布とからなるデータセットを2000組備えるデータベースを予め作成し、比較工程で使用した。なお、圧力損失係数は、0.1からはじまる0.5きざみの離散値(0.1、0.6、1.1、1.6、・・・)として取り扱った。同様に、温度は、5℃きざみの整数である離散値(900、905、910、・・・)として取り扱った。
10 炭化室
11 石炭装入口
20 燃焼室
21 点検孔
22 仕切壁
23 垂直煙道
24 水平煙道
30 蓄熱室
40 富ガス配管(Cガス配管)
50 貧ガス配管(Mガス配管)
60 小煙道
61 大煙道
62 煙突
CS コークサイド
PS プッシャサイド(マシンサイド)
Claims (8)
- コークス炉内の気体流路の閉塞箇所を特定するコークス炉閉塞箇所特定方法であって、
前記コークス炉の燃焼室内の特性値を測定し、前記特性値の実際の分布を求める実測工程と、
前記コークス炉のモデルを用いた数値解析によって前記特性値の分布を算出する数値解析工程と、
前記数値解析工程での解析結果に基づいて前記コークス炉の閉塞箇所を特定する閉塞箇所特定工程とを有し、
前記数値解析工程では、圧力損失係数を変数として、前記実測工程で測定された特性値の分布と前記数値解析で求められた特性値の分布との差を最小化する最適化を行う、コークス炉閉塞箇所特定方法。 - 前記特性値が温度である、請求項1に記載のコークス炉閉塞箇所特定方法。
- 前記閉塞箇所が蓄熱室内である、請求項1または2に記載のコークス炉閉塞箇所特定方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項に記載のコークス炉閉塞箇所特定方法を実施することができるコークス炉であって、
前記実測工程を行ってコークス炉内の特性値の実際の分布を測定する測定手段と、
前記数値解析工程を行う演算手段と、を備えるコークス炉。 - 前記測定手段が、温度測定手段である、請求項4に記載のコークス炉。
- 前記実測工程の後、前記実測工程で測定された特性値の分布と予め用意されたデータベースとを比較する比較工程をさらに有し、
前記データベースは、圧力損失係数と前記圧力損失係数における前記特性値の分布とのデータセットを1または2以上収録しており、
前記比較工程において、前記実測工程で測定された特性値の分布と一致する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在すると判断された場合、前記数値解析工程をスキップして前記閉塞箇所特定工程を実行し、前記閉塞箇所特定工程では、前記数値解析工程での解析結果に代えて、前記比較工程において一致すると判断されたデータセットの圧力損失係数に基づいて前記コークス炉の閉塞箇所を特定する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコークス炉閉塞箇所特定方法。 - 前記実測工程の後、前記実測工程で測定された特性値の分布と予め用意されたデータベースとを比較する比較工程をさらに有し、
前記データベースは、圧力損失係数と前記圧力損失係数における前記特性値の分布とのデータセットを1または2以上収録しており、
前記比較工程において、前記実測工程で測定された特性値の分布と近似する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在すると判断された場合、前記比較工程において近似すると判断されたデータセットにおける圧力損失係数を前記数値解析工程における初期条件として使用する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコークス炉閉塞箇所特定方法。 - 前記実測工程の後、前記実測工程で測定された特性値の分布と予め用意されたデータベースとを比較する比較工程をさらに有し、
前記データベースは、圧力損失係数と前記圧力損失係数における前記特性値の分布とのデータセットを1または2以上収録しており、
前記比較工程において、前記実測工程で測定された特性値の分布と一致する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在すると判断された場合、前記数値解析工程をスキップして前記閉塞箇所特定工程を実行し、前記閉塞箇所特定工程では、前記数値解析工程での解析結果に代えて、前記比較工程において一致すると判断されたデータセットの圧力損失係数に基づいて前記コークス炉の閉塞箇所を特定し、
前記比較工程において、前記実測工程で測定された特性値の分布と一致する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在すると判断されなかった場合で、かつ前記実測工程で測定された特性値の分布と近似する特性値の分布を有するデータセットが前記データベースに存在すると判断された場合、前記比較工程において近似すると判断されたデータセットにおける圧力損失係数を前記数値解析工程における初期条件として使用する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のコークス炉閉塞箇所特定方法。
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