JP6957938B2 - 通常窯の稼働率演算装置、通常窯の稼働率演算方法、及び通常窯の稼働率演算プログラム - Google Patents

Description

本発明は、通常窯の稼働率演算装置、通常窯の稼働率演算方法、及び通常窯の稼働率演算プログラムに関する。

コークス炉の操業性を改善する種々の技術が知られる（例えば、特許文献１〜７を参照）。特許文献１には、コークス炉の蓋の石炭との接触面近傍に蓄熱媒体を配置し、乾留後半の端部温度が高いときに蓄熱媒体に蓄熱し且つ蓄熱した熱を乾留初期の端部熱が不足するときに、蓄熱媒体から放熱させて炉蓋接触部の加熱を行うことが記載されている。特許文献１に記載される技術は、初期の炭化水素類の多量発生時の炉蓋近傍をタール凝縮温度以上に保持してタール凝縮を防止することで、付着タールのカーボン化によってコークス炉の蓋の機能が低下することを防止できる。

また、特許文献２及び３には、原料炭を乾留するときに発生するガス量から乾留処理に必要な燃料ガス量を減じた手取りガス量を最大とすることで、コークス炉で発生したエネルギを有効利用する技術が記載されている。

また、特許文献４〜７には、コークスを押出すときの押詰りが発生する確率を推定し、推定した押詰りの発生確率を使用して、連続押し出しが可能な通常窯に装入された石炭を乾留する炭化時間及び操業スケジュール等を決定する等技術が記載されている。

特開平６−２１２１５７号公報 特開平９−３１６４５３号公報 特開平９−３１６４５４号公報 特開２０１２−４６６７９号公報 特開２０１２−５２３６３号公報 特開２０１２−１７１９６９号公報 特開２０１２−１７２１４３号公報

コークス炉に操業において、補修後であること、及び老朽化により燃焼性が悪化して炉温を上げられないこと等に起因して通常窯よりも低い炉温で操業され、通常窯よりも炭化時間を長くして操業される飛窯が存在することがある。

特許文献６に記載される技術は、通常窯の炭化時間の決定に押詰りの発生確率を使用するが、飛窯の数を考慮しないため、通常窯に装入された石炭を乾留する炭化時間を的確に推定することは容易ではない。

一実施形態では、操業可能時間及び飛窯の数に応じて最適化できるように、通常窯の炭化時間を演算する炭化時間演算方法を提供することを目的とする。

このような課題を解決する本発明は、以下に記載する炭化時間演算装置及びその方法を要旨とするものである。
（１）装入された石炭を乾留してコークスを生成する複数の窯が隣接して配置されるコークス炉において、石炭の装入処理及びコークスの押出処理を含む窯出処理を連続して実行可能な通常窯に装入された石炭を乾留する炭化時間を演算する方法であって、
コークス炉が操業可能な単位時間当たりの時間を示す操業可能時間を含む操業パラメータを取得し、
炭化時間が通常窯の炭化時間よりも長い飛窯の数を取得し、
操業可能時間及び飛窯の数と、通常窯の炭化時間との相関関係を使用して、通常窯の炭化時間に関連する炭化時間情報を演算し、
演算された炭化時間情報を出力する、
ことを含むことを特徴とすることを特徴とする炭化時間演算方法。
（２）演算された炭化時間情報、及び飛窯の数からコークス炉の単位時間当たりの窯出本数を演算し、
演算された窯出本数を出力することを更に含む（１）に記載の炭化時間演算方法。
（３）炭化時間情報は、単位時間当たりの通常窯の稼働率を示す情報である、（１）又は（２）に記載の炭化時間演算方法。
（４）相関関係は、操業可能時間を、窯出処理を実行可能な全ての窯の窯出処理を実行するために要する時間を示す窯出一巡時間で除した炭化時間演算式を含む（１）〜（３）の何れか一つに記載の炭化時間演算方法。
（５）操業可能時間は、コークス炉が操業されない時間を示す操業中断時間を単位時間から減じた時間である（１）〜（４）の何れか一つに記載の炭化時間演算方法。
（６）窯出一巡時間は、窯出処理の準備のための時間を示す段取時間と、窯出処理が実行可能な窯のそれぞれの窯出処理の実行時間の総和との合計の時間である（４）又は（５）の何れか一つに記載の炭化時間演算方法。
（７）装入された石炭を乾留してコークスを生成する複数の窯が隣接して配置されるコークス炉において、石炭の装入処理及びコークスの押出処理を含む窯出処理を連続して実行可能な通常窯に装入された石炭を乾留する炭化時間を演算する炭化時間演算であって、
コークス炉が操業可能な単位時間当たりの時間を示す操業可能時間を含む操業パラメータを取得する操業パラメータ取得部と、
炭化時間が通常窯の炭化時間よりも長い飛窯の数を取得する飛窯数取得部と、
操業可能時間及び飛窯の数と、通常窯の炭化時間との相関関係を使用して、通常窯の炭化時間に関連する炭化時間情報を演算する炭化時間情報演算部と、
演算された炭化時間情報を出力する炭化時間情報出力部と、
を有することを特徴とする炭化時間演算装置。
（８）装入された石炭を乾留してコークスを生成する複数の窯が隣接して配置されるコークス炉において、石炭の装入処理及びコークスの押出処理を含む窯出処理を連続して実行可能な通常窯に装入された石炭を乾留する炭化時間を演算する処理であって、
コークス炉が操業可能な単位時間当たりの時間を示す操業可能時間を含む操業パラメータを取得し、
炭化時間が通常窯の炭化時間よりも長い飛窯の数を取得し、
操業可能時間及び飛窯の数と、通常窯の炭化時間との相関関係を使用して、通常窯の炭化時間に関連する炭化時間情報を演算し、
演算された炭化時間情報を出力する、
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする炭化時間演算プログラム。

一実施形態では、操業可能時間及び飛窯の数に応じて最適化できるように、通常窯の炭化時間を演算することができる。

コークス炉の概略平面図である。 図１に示すコークス炉の窯の分解斜視図である。 図１に示すコークス炉の窯の斜視図である。 図１に示すコークス炉の断面図である。 図３に示す窯におけるコークス生成操作のフローを示す図である。 （ａ）は操業スケジュールの１の順の窯出処理をコークス炉の炉配置上で示す図であり、（ｂ）は操業スケジュールの１の順及び４の順の窯出処理を時間軸で示す図であり、（ｃ）は複数のサイクルの亘る操業スケジュールを時間軸で示す図である。 （ａ）は窯番号「６」の窯が飛窯であるときの１の順及び４の順の窯出処理をコークス炉の炉配置上で示す図であり、（ｂ）は（ａ）に示す窯出処理を時間軸で示す図であり、（ｃ）は（ｂ）に示す操業スケジュールを複数のサイクルに亘って時間軸で示す図である。 式（４）を使用して演算された飛窯の数とコークス炉の１日当たりの窯出本数との相関関係を示す図である。 第１実施形態に係る炭化時間演算装置の構成ブロック図である。 図９に示す炭化時間演算装置による炭化時間演算処理のフローチャートである。 第２実施形態に係る炭化時間演算装置の構成ブロック図である。 図１１に示す炭化時間演算装置による炭化時間演算処理のフローチャートである。

以下図面を参照して、本発明に係るコークス炉の炭化時間演算装置、炭化時間演算プログラム及びその方法について説明する。但し、本発明の技術的範囲はそれらの実施の形態に限定されない。

（コークス炉の構成及び動作）
実施形態に係る通常窯の炭化時間演算方法について説明する前に、コークス炉の構成及び動作について説明する。
図１は、コークス炉の概略平面図である。

コークス炉１００は、Ａ炉団１０１と、Ｂ炉団１０２と、炭槽１０３と、装入車１０４と、押出機１０５と、ガイド車１０６と、消火電車１０７と、コークス乾式消火設備１０８とを有する。

Ａ炉団１０１及びＢ炉団１０２のそれぞれは、互いに隣接して配置される４５個の窯１１０を有する。Ａ炉団１０１に含まれる４５個の窯１１０は、「１」から「４５」までの窯番号が付される。Ａ炉団１０１のＢ炉団１０２から一番離れた窯１１０の窯番号は「１」であり、以降Ｂ炉団１０２に近づくに従って窯番号が増加し、Ｂ炉団１０２に一番近い窯１１０の窯番号は「４５」である。Ｂ炉団１０２に含まれる４５個の窯１１０は、「４６」から「９０」までの窯番号が付される。Ｂ炉団１０２のＡ炉団１０１に一番近い窯１１０の窯番号は「４６」であり、以降Ａ炉団１０１から離れるに従って窯番号が増加し、Ａ炉団１０２から一番離れた窯１１０の窯番号は「９０」である。

炭槽１０３は、コークスの原料である石炭が貯蔵される。装入車１０４は、Ａ炉団１０１及びＢ炉団１０２の窯１１０と炭槽１０３との間で移動可能であり、炭槽１０３から石炭を取得し、取得した石炭を、コークスが押出されて空になっている窯１１０に装入する。押出機１０５は、窯番号「１」の窯１１０から窯番号「９０」の窯の間で移動可能であり、一対の腕部１０５ａ及び１０５ｂを有する。一方の腕部１０５ａは窯１１０からコークスを押出し、他方の腕部１０５ｂは装入車１０４から他の窯１１０に装入された石炭を平坦化する。一方の腕部１０５ａと他方の腕部１０５ｂとの間の距離は、隣接して配置される５つの窯１１０の距離に相当する。図１に示す例では、一方の腕部１０５ａは窯番号「１１」の窯１１０からコークスを押出し、他方の腕部１０５ｂは窯番号「６」の窯に供給された石炭を平坦化する。ガイド車１０６は、番号「１」の窯１１０から窯番号「９０」の窯の間で移動可能であり、消火電車１０７は、Ａ炉団１０１及びＢ炉団１０２の窯１１０のそれぞれとコークス乾式消火設備１０８との間で移動可能である。押出機１０５によって窯１１０から押出されたコークスは、ガイド車１０６を介して消火電車１０７に排出され、消火電車１０７によってコークス乾式消火設備１０８に運搬される。

図２は窯１１０の分解斜視図であり、図３は窯１１０を含むコークス炉１００の断面図である。

窯１１０は、炭化室１１１と、燃焼室１１２と、炭化室１１１及び燃焼室１１２の下方に位置する蓄熱室１１３とを有する。炭化室１１１は、両側を燃焼室１１２に挟まれており、炭化室１１１に装入された石炭は、空気を遮断した環境下で燃焼室１１２の室内の熱により加熱して乾留される。炭化室１１１に装入される石炭は、図２において矢印Ａで示される方向に装入され、炭化室１１１から押出されるコークスは、図３において矢印Ｂで示される方向に押出される。

図４は、窯１１０におけるコークス生成のフローを示す図である。

窯１１０におけるコークス生成処理は、窯１１０からの押出機１０５によるコークスの押出処理と、窯への装入車１０４による石炭の装入処理とを含む窯出処理を炭化時間毎に繰り返す処理である。一例では、双方向矢印Ｃで示される窯出処理の所要時間は８分程度であり、双方向矢印Ｄで示される炭化時間は２１時間から２４時間程度である。

図５は、コークス炉１００の操業スケジュールの一例を示す図である。

操業スケジュール１２０は、１の順１２１と、２の順１２２と、３の順１２３と、４の順１２４と、５の順１２５とを有する。１の順１２１は、窯番号「１」、「６」、「１１」、「１６」・・・「８１」と、窯番号の一の位が「１」又は「６」である窯１１０の窯出処理を含む。同様に、２の順１２２は窯番号の一の位が「２」又は「７」である窯１１０の窯出処理を含み、３の順１２３は窯番号の一の位が「３」又は「８」である窯１１０の窯出処理を含む。また、４の順１２４は窯番号の一の位が「４」又は「９」である窯１１０の窯出処理を含み、５の順１２５は窯番号の一の位が「５」又は「０」である窯１１０の窯出処理を含む。

操業スケジュール１２０では、１の順１２１、４の順１２４、２の順１２２、５の順１２５及び３の順１２３の順番で窯１１０の窯出処理を繰り返し実行する。１の順１２１、４の順１２４、２の順１２２、５の順１２５及び３の順１２３のそれぞれでは、窯出処理は、窯番号が小さい窯１１０から順次実行される。１の順１２１の窯出処理は、窯番号「１」の窯１１０から窯出処理から開始され、窯番号「８６」の窯１１０の窯出処理で終了する。次いで、４の順１２４の窯出処理が窯番号「４」の窯１１０から窯番号「８９」の窯まで順次実行される。次いで、２の順１２２の窯出処理が窯番号「２」の窯１１０から窯番号「８７」の窯まで順次実行される。次いで、５の順１２５の窯出処理が窯番号「５」の窯１１０から窯番号「９０」の窯まで順次実行される。次いで、３の順１２３の窯出処理が窯番号「３」の窯１１０から窯番号「８８」の窯まで順次実行される。そして、１の順１２４の最初の窯番号「１」の窯１１０の窯出処理が再び実行される。

操業スケジュール１２０では、１の順１２１、４の順１２４、２の順１２２、５の順１２５及び３の順１２３の順番で窯１１０の窯出処理を実行することにより、隣接する窯１１０の窯出処理の離隔時間が短くなることを防止する。１の順１２１に含まれる窯１１０に隣接する２の順１２２及び５の順１２５に含まれる窯１１０は、１の順１２１の窯出処理が実行された後、他の順に含まれる窯１１０の窯出処理を挟んで窯出処理が実行される。したがって、１の順１２１に含まれる窯１１０の窯出処理と、１の順１２１に含まれる窯１１０に隣接する２の順１２２及び５の順１２５に含まれる窯１１０の窯出処理との間に十分の離隔時間を保つことができる。操業スケジュール１２０では、２の順１２２、３の順１２３、４の順１２４及び５の順１２５も同様に、隣接する窯１１０の窯出処理との間に十分の離隔時間を保って窯出処理を実行することができる。

図６（ａ）は１の順１２１の窯出処理をコークス炉１００の炉配置上で示す図であり、図６（ｂ）は１の順１２１及び４の順１２４の窯出処理を時間軸で示す図であり、図６（ｃ）は複数のサイクルの亘る操業スケジュール１２０を時間軸で示す図である。

操業スケジュール１２０の１の順１２１では、装入車１０４、押出機１０５、ガイド車１０６及び消火電車１０７が窯番号「１」の窯１１０から窯番号「８６」の窯の間を順次移動することにより、窯出処理が実行される。双方向矢印Ｈで示される１の順１２１の窯出処理時間は、双方向矢印Ｅで示されるＡ炉団１０１の窯出処理時間と、双方向矢印Ｆで示されるＢ炉団１０２の窯出処理時間と、双方向矢印Ｇで示される押出機１０５の移動時間とを合計した時間になる。

操業スケジュール１２０では、１の順１２１の最後の窯番号「８６」の窯１１０の窯出処理が終了すると、４の順１２４の最初の窯番号「４」の窯１１０に移動する。図６（ｂ）において、窯番号「８６」の窯１１０から窯番号「４」の窯１１０までの移動時間は、双方向矢印Ｉで示される。

以降、窯出処理と、現在の順の最後の窯の窯出処理の終了後、次の順の最初の窯まで移動を順次繰り返して、窯番号「１」の窯１１０に戻る。図６（ｃ）において、双方向矢印Ｊで示される現在の１の順１２１の窯番号「１」の窯１１０の窯出処理の開始時刻から、次の１の順１２１の窯番号「１」の窯１１０の窯出処理の開始時刻までの時間を１サイクルと称する。操業スケジュールの１サイクルは、１の順１２１〜５の順１２５の窯出処理時間と、それぞれの順の間の移動時間とを含む。図６（ｃ）には、４サイクルの操業スケジュールが示される。一例では、１サイクルは２１時間から２４時間程度である。

操業スケジュール１２０は、コークス炉１００の窯１１０の全ての炭化時間を等しくすることができる。すなわち、操業スケジュール１２０では、石炭が窯１１０に装入されてからコークスが窯１１０から押出されるまでの炭化時間は、一例では２１時間から２４時間程度である操業スケジュール１２０の１サイクルと同一の時間である通常時間とすることができる。１サイクルと同一の時間である通常時間とすることができる窯１１０は、通常窯と称される。なお、通常窯の炭化時間である通常時間は、一定の時間としてもよいが、許容される範囲で変動してもよい。

一方、補修後であること、及び老朽化により燃焼性が悪化して炉温を上げられないこと等に起因して通常窯よりも低い炉温で操業される窯１１０は、飛窯と称される。飛窯は、通常窯よりも炭化時間を長くして操業されるので、操業スケジュールにおいて、一定のピッチで配置される通常窯と異なるピッチで配置される。

図７（ａ）は窯番号「６」の窯１１０が飛窯であるときの１の順１２１及び４の順１２１の窯出処理をコークス炉１００の炉配置上で示す図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示す窯出処理を時間軸で示す図である。図７（ｃ）は、図７（ｂ）に示す操業スケジュールを複数のサイクルに亘って時間軸で示す図である。

操業スケジュール１３０では、窯番号「６」の窯１１０が飛窯であるので、窯番号「１」の窯１１０の窯出処理の次に、飛窯である窯番号「６」の窯１１０を飛ばして、窯番号「１１」の窯１１０の窯出処理を実行する。しかしながら、押出機１０５は、一方の腕部１０５ａでコークスを押出し、他方の腕部１０５ｂで５つ離れた窯１１０の石炭を平坦化する。押出機１０５は、窯番号「１」の窯１１０の石炭の平坦化及び窯番号「１１」の窯１１０のコークスの押出のために、図７（ｂ）において矢印Ｋで示すように、窯番号「６」の窯１１０に対応する位置に停止する。

操業スケジュール１４０では、飛窯である窯番号「６」の窯１１０の最初の窯出処理１５１は、１の順１４１と４の順１４４との間で実行される。また、飛窯である窯番号「６」の窯１１０の２回目の窯出処理１５２は、４の順１４４と２の順１４２との間で実行される。そして、飛窯である窯番号「６」の窯１１０の３回目の窯出処理１５３は、２の順１４２と５の順１５２との間で実行される。

操業スケジュール１４０に示されるように、通常窯の炭化時間は、１の順１４１、４の順１４４、２の順１４２、５の順１４５及び３の順１４３の５つの順の窯出処理時間に相当する。一方飛窯の炭化時間は、１の順１４１、４の順１４４、２の順１４２、５の順１４５及び３の順１４３にもう１つの順を加えた６つの順の窯出処理時間に相当する。通常窯の炭化時間は５つの順の窯出処理時間に相当し、飛窯の炭化時間は６つの順の窯出処理時間に相当するので、飛窯の炭化時間は、通常窯の炭化時間の（６／５）倍になる。

（実施形態に係る通常窯の炭化時間演算方法の概要）
実施形態に係る通常窯の炭化時間演算方法は、飛窯の数と通常窯の炭化時間との関係を示す炭化時間演算式を使用して、通常窯の炭化時間に関連する炭化時間情報を演算する。一例では、炭化時間情報は、単位時間当たりの通常窯の稼働率を示す情報であり、具体的には２４／ＧＣＴとも称される１日当たりの通常窯の稼働率である。ここで、ＧＣＴは炭化時間（Gross coking time）の略称である。以下、炭化時間は、ＧＣＴと称されることがある。実施形態に係る通常窯の炭化時間演算方法は、飛窯の数と通常窯の炭化時間との関係を示す炭化時間演算式を使用して炭化時間情報を演算することで、通常窯の炭化時間を窯の数に応じて最適化できる。

従来、通常窯の炭化時間（以下、ＧＣＴ（通常）とも称する）は、操業スケジュールを決定するときに作業者の経験に基づいて、飛窯の数にかかわらず一定値として設定されていた。コークス炉では、通常窯の炭化時間が短いほど稼働率は高くなり生産性が向上するため、作業者は、操業スケジュールを決定するときに通常窯の炭化時間を短めに設定する可能性がある。一方、通常窯の実際の炭化時間である実績炭化時間は、飛窯が多数存在すること、及び炉体・設備保全のため操業中断を確保しながらコークス炉を操業すること等の理由により、長くなる傾向がある。作業者が設定する通常窯の設定炭化時間が、通常窯の実際の炭化時間である実績炭化時間と乖離すると、種々の問題が生じるおそれがある。例えば通常窯の設定炭化時間と実績炭化時間との間の乖離は、生産計画と生産実績の乖離の原因になる。また、通常窯の実績炭化時間が通常窯の設定炭化時間よりも長くなると、通常窯に過剰な熱量を供給することになり、コークス炉のエネルギ効率が低下する。

本願発明の発明者らは、飛窯の数と通常窯の炭化時間との関係を示す炭化時間演算式を使用して通常窯の炭化時間、２４／ＧＣＴ（通常窯）及び１日当たりの窯出本数を設定可能であることを見出した。本願発明の発明者らは、１日の総時間である１４４０分から操業中断時間を減じた操業可能時間と、コークス炉の炉団全ての窯の窯出処理に要する窯出ピッチ及び段取時間を合算した窯出一巡時間が等しいとして式（１）を立式した。ここで、操業中断時間は、窯の修理工事及び作業者の休息等の理由により、コークス炉が操業されない時間である。

式（１）において、左辺は１４４０分である１日の時間から操業中断時間を減じた操業可能時間であり、右辺はコークス炉の炉団全ての窯の窯出処理に要する窯出ピッチ及び段取時間を合算した窯出一巡時間である。窯出ピッチは、窯１１０からの押出機１０５によるコークスの押出処理と、窯への装入車１０４による石炭の装入処理とを含む窯出処理のそれぞれの窯における実行時間を示す。段取時間は、消火電車１０７等への給水時間、押出機１０５の所定位置への移動時間等を含む窯出処理の準備のための時間を示す。窯出一巡時間は、窯出処理を実行可能な全ての窯の窯出処理を実行するために要する時間を示す。

式（１）の右辺は、炉団全ての窯（通常窯や飛窯）を窯出するのに要する窯出ピッチ及び段取時間を合算した窯出一巡時間を全体で示す。式（１）の１段目は、段取時間の総和を示し、消火電車１０７等への給水時間、押出機１０５の所定位置への移動時間等を含む。押出機１０５の所定位置への移動時間は、Ａ炉団１０１とＢ炉団１０２との間で相違するため、段取時間は、Ａ炉団１０１とＢ炉団との間で相違する。式（１）において、Ａ炉団１０１の段取時間は段取時間（Ａ炉）で示され、Ｂ炉団１０２の段取時間は段取時間（Ｂ炉）で示される。また、段取時間は、１の順から５の順のそれぞれの順の前に必要な時間であるので、式（１）の1段目では、段取時間（Ａ炉）と段取時間（Ｂ炉）とを加算した時間に２４／ＧＣＴ（通常窯）を乗じた数値は、更に５倍される。

式（１）の２段目は通常窯の窯出処理に必要な時間の総和である。通常窯の窯出処理に必要な時間の総和は、２４／ＧＣＴ（通常窯）、通常窯の窯出ピッチ及び設置門数を乗算したものである。ここで、通常窯の窯出ピッチは、通常窯の１窯当たりの窯出処理に必要な時間である。また、図１を参照して説明したように、装入車１０４は、一方の腕部でコークスを押出すときに、他方の腕部で石炭を装入し且つ平坦化するので、式（１）の２段目では、飛窯の数にかかわらず設置門数が乗算される。

式（１）の３段目は飛窯の窯出処理に要する時間の総和である。飛窯の窯出処理に必要な時間の総和は、２４／ＧＣＴ（飛窯）、飛窯の窯出ピッチ及び飛窯数を乗算したものである。ここで、２４／ＧＣＴ（飛窯）は１日当たりの飛窯の稼働率であり、飛窯の窯出ピッチは飛窯の１窯当たりの窯出処理に必要な時間である。

また、図６（ｃ）を参照して説明したように、飛窯の炭化時間は、通常窯の炭化時間の（６／５）倍になるので、２４／ＧＣＴ（通常窯）と２４／ＧＣＴ（飛窯）との間の関係は、

となる。式（２）を式（１）の２４／ＧＣＴ（飛窯）に代入すると、２４／ＧＣＴ（通常窯）は、式（３）に示すように、操業中断時間及び飛窯数の関数となる。

さらに、コークス炉の１日当たりの窯出本数は、式（４）で示される。

式（４）において、通常窯数は、

で示される。ここで、非稼働窯数は、押詰窯及び補修窯等の一時的に窯出しない非稼働窯の数を示す。

本願発明の発明者らは、式（３）を使用して通常窯の１日当たり稼働率を示す２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算すると共に、式（４）を使用してコークス炉の１日当たりの窯出本数を演算することを見出した。すなわち、本願発明の発明者らは、２４／ＧＣＴ（通常窯）を操業可能時間と窯出一巡時間とが一致するときの操業可能時間及び飛窯の数の関数として演算することを見出した。式（３）を使用することで、２４／ＧＣＴ（通常窯）を操業可能時間と窯出一巡時間とが一致するように演算されるので、通常窯の炭化時間は、投入した熱量に応じた熱量をコークスに与えられ、コークスを過加熱するおそれはない。式（３）を使用して演算した２４／ＧＣＴ（通常窯）は、投入した熱量に応じた熱量をコークスに与える時間に対応する稼働率であるので、式（３）を使用することで、投入した熱量に応じて最適化された２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算できる。

図８は、式（４）を使用して演算された飛窯の数とコークス炉の１日当たりの窯出本数との相関関係を示す図である。図８において、横軸は１日当たりの飛窯の数を示し、縦撃軸はコークス炉全体での窯出本数を示す。図８において、コークス炉の窯数は９０窯であり、非稼働窯の数は６窯であり、操業中断時間は１時間であり、操業可能時間は２４時間である。曲線８００は、式（４）を使用して演算された飛窯の数と窯出本数との相関関係を示す。直線８０１〜８０４のそれぞれは、式（３）及び（４）を使用せずに、通常窯のＧＣＴを示すＧＣＴ（通常窯）を一定値としたときの窯出本数を示す。直線８０１はＧＣＴ（通常窯）が２１時間であるときを示し、直線８０２はＧＣＴ（通常窯）が２２時間であるときを示し、直線８０３はＧＣＴ（通常窯）が２３時間であるときを示し、直線８０４はＧＣＴ（通常窯）が２４時間であるときを示す。また、曲線８００より上の領域は、飛窯増加による操業遅れ領域８１０を示す。飛窯増加による操業遅れ領域８１０は飛窯が増加することにより実績炭化時間が増加した領域であり、設定炭化時間が飛窯増加による操業遅れ領域８１０に位置すると、窯出処理に必要以上の熱量が投入されて、コークスが過加熱されることになる。

例えば、矢印Ａで示すように、飛窯の数が１５窯であるときに、窯出本数を７６窯に設定すると、ＧＣＴ（通常窯）が一定値であるとき、設定炭化時間が飛窯増加による操業遅れ領域８１０に位置することは認知されずにコークスが過加熱されることになる。すなわち、飛窯の数が１５窯であるときに設定炭化時間を２１時間に設定すると、設定炭化時間が２１時間であるのに対し、実績炭化時間は２３時間になり、コークスが２時間に亘って過加熱されると共に、実績窯出本数は６９窯になる。ＧＣＴ（通常窯）が一定値であるとき、設定炭化時間と実績炭化時間との間に乖離が発生することにより、計画生産量と実績生産量との間に乖離が発生する。

一方、式（３）及び（４）を使用すると、矢印Ｂで示すように、ＧＣＴ（通常窯）は２３時間と演算され、窯出本数は６９窯と演算される。式（３）及び（４）を使用して設定炭化時間を２３時間に決定することは、コークスの減産を意味するのではなく、飛窯の数に応じたコークス炉の窯出可能な窯の数を意味するものであり、実績窯出本数は、設定窯出本数と同一の６９窯になる。飛窯の数の増減に応じて、式（３）及び（４）を使用して演算された炭化時間に設定炭化時間を変更することで、生産量が最大化される。例えば、式（３）及び（４）を使用すると、飛窯の数が９窯又は１０窯であるときに、ＧＣＴ（通常窯）が２３時間になる。

（第１実施形態に係る炭化時間演算装置の構成及び機能）
図９は、第１実施形態に係る炭化時間演算装置の構成ブロック図である。

炭化時間演算装置１は、通信部１１と、記憶部１２と、入力部１３と、出力部１４と、処理部２０とを有する。炭化時間演算装置１は、単位時間当たりにコークス炉が操業可能な時間を示す操業可能時間、及び飛窯の数と、通常窯の炭化時間との相関関係を使用して、通常窯の炭化時間に関連する炭化時間情報を演算する。具体的には、炭化時間演算装置１は、１日当たりにコークス炉が操業可能な時間を示す操業可能時間、及び飛窯の数と、通常窯の炭化時間との相関関係を示す炭化時間演算式を使用して、２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算する。一例では、炭化時間演算装置１は、パーソナルコンピュータ等の電子計算機である。

通信部１１は、イーサネット（登録商標）などの有線の通信インターフェース回路を有する。通信部１１は、ＬＡＮを介して不図示の上位制御装置等と通信を行う。

記憶部１２は、例えば、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部１２は、処理部２０での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部１２は、アプリケーションプログラムとして、１日当たりの操業可能時間及び飛窯の数と常窯の炭化時間との相関関係を示す炭化時間演算式を使用して２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算するための炭化時間演算プログラム等を記憶する。炭化時間演算プログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部１２にインストールされてもよい。

また、記憶部１２は、炭化時間演算処理で使用される種々のデータを記憶する。さらに、記憶部１２は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶してもよい。

入力部１３は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボタン等である。操作者は、入力部１３を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部１３は、操作者により操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、操作者の指示として、処理部２０に供給される。

出力部１４は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（Electro−Luminescence）ディスプレイ等である。出力部１４は、処理部２０から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部１４は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。

処理部２０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部２０は、炭化時間演算装置１の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部２０は、記憶部１２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部２０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。

処理部２０は、操業パラメータ取得部２１と、飛窯数取得部２２と、炭化時間情報演算部２３と、炭化時間情報出力部２４とを有する。これらの各部は、処理部２０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして炭化時間演算装置１に実装されてもよい。

図１０は、炭化時間演算装置１による炭化時間演算処理のフローチャートである。炭化時間演算処理は、予め記憶部１２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部２０により、炭化時間演算装置１の各要素と協働して実行される。

まず、操業パラメータ取得部２１は、２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算するときに使用される操業パラメータを取得する（Ｓ１０１）。操業パラメータは、式（３）に含まれる操業中断時間、段取時間（Ａ炉）、段取時間（Ｂ炉）、窯出ピッチ（通常窯）及び設置門数を含む。一例では、操業中断時間は、作業者の入力作業に応じて入力部１３を介して取得される。また、段取時間（Ａ炉）、段取時間（Ｂ炉）、窯出ピッチ（通常窯）及び設置門数は記憶部１２に記憶され、操業パラメータ取得部２１は、記憶部１２から段取時間（Ａ炉）、段取時間（Ｂ炉）、窯出ピッチ（通常窯）及び設置門数を取得する。次いで、飛窯数取得部２２は、飛窯の数を取得する（Ｓ１０２）。一例では、飛窯数は、作業者の入力作業に応じて入力部１３を介して取得される。

次いで、炭化時間情報演算部２３は、Ｓ１０１で取得された操業可能時間等の操業パラメータ及びＳ１０２の処理で取得された飛窯の数と、式（３）を使用して、２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算する（Ｓ１０３）。式（３）は、通常窯の炭化時間との相関関係を示す炭化時間演算式である。そして、炭化時間情報出力部２４は、Ｓ１０３の処理で演算された２４／ＧＣＴ（通常窯）を出力する（Ｓ１０４）。一例では、出力された２４／ＧＣＴ（通常窯）は、コークス炉の操業スケジュールを決定する操業スケジュール決定処理及び通常窯に投入する熱量を決定する投入熱量決定処理に使用される。

（第２実施形態に係る炭化時間演算装置の構成及び機能）
図１１は、第２実施形態に係る炭化時間演算装置の構成ブロック図である。

炭化時間演算装置２は、処理部３０を処理部２０の代わりに有することが炭化時間演算装置１と相違する。処理部３０は、操業パラメータ取得部３１と、飛窯数取得部３２と、炭化時間情報演算部３３と、炭化時間情報出力部３４と、窯出本数演算部３５、窯出本数出力部３６とを有する。これらの各部は、処理部３０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして炭化時間演算装置２に実装されてもよい。

図１２は、炭化時間演算装置２による炭化時間演算処理のフローチャートである。炭化時間演算処理は、予め記憶部１２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部２０により、炭化時間演算装置１の各要素と協働して実行される。

Ｓ２０１〜Ｓ２０４の処理は、Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理と同様なので、ここでは詳細な説明は省略する。窯出本数演算部３５は、Ｓ２０３の処理で演算された２４／ＧＣＴ（通常窯）、及びＳ２０２の処理で取得さえた飛窯の数から、式（４）を使用してコークス炉の１日当たりの窯出本数を演算する（Ｓ２０５）。そして、窯出本数出力部３６は、Ｓ２０４の処理で演算された窯出本数を出力する（Ｓ２０６）。

（実施形態に係る炭化時間演算装置の作用効果）
炭化時間演算装置１は、式（３）を使用して２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算することで、投入した熱量に応じて最適化された２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算できる。炭化時間演算装置１によって演算された２４／ＧＣＴ（通常窯）を使用して操業スケジュール計画を決定することで、操業スケジュール計画とコークス炉の実際の操業スケジュールとの間に乖離が発生することを防止することができる。また、炭化時間演算装置１によって演算された２４／ＧＣＴ（通常窯）を使用して通常窯に投入する熱量を決定することで、コークスが過加熱されることを防止することができる。

また、炭化時間演算装置２は、式（３）及び（４）を使用して窯出本数を演算することで、投入した熱量に応じて最適化された窯出本数を演算できる。炭化時間演算装置２によって演算された窯出本数を使用して計画生産量を決定することで、計画生産量と実績生産量との間に乖離が発生することを防止することができる。

（実施形態に係る炭化時間演算装置の変形例）
炭化時間演算装置１及び２は、式（３）を使用して２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算するが、実施形態に係る炭化時間演算装置は、ＧＣＴ（通常窯）等の通常窯の炭化時間に関連する他の炭化時間情報を演算してもよい。

また、炭化時間演算装置１及び２は、式（３）を使用して１日当たり稼働率を示す２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算するが、実施形態に係る炭化時間演算装置は、１週間当たりの炭化時間情報等の他の単位時間当たりの炭化時間情報を演算してもよい。

また、炭化時間演算装置１及び２は、式（３）及び（４）を使用して２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算する。しかしながら、実施形態に係る炭化時間演算装置は、式（３）及び（４）に対応するテーブルを記憶部に記憶して、記憶部に記憶されたテーブルを使用して、２４／ＧＣＴ（通常窯）を演算してもよい。

１、２ 炭化時間演算装置
２１、３１ 操業パラメータ取得部
２２、３２ 飛窯数取得部
２３、３３ 炭化時間情報演算部
２４、３４ 炭化時間情報出力部
３５ 窯出本数演算部
３６ 窯出本数出力部
１００ コークス炉
１１０ 窯

Claims (6)

1. 装入された石炭を乾留してコークスを生成する複数の窯が隣接して配置されるコークス炉において、石炭の装入処理及びコークスの押出処理を含む窯出処理を連続するときの単位時間当たりの通常窯の窯出し数である通常窯の稼働率を演算する方法であって、
   コークス炉が操業可能な単位時間当たりの時間を示す操業可能時間を含む操業パラメータを取得し、
   前記炭化時間が前記通常窯の炭化時間よりも長い飛窯の数を取得し、
   前記通常窯の稼働率を前記操業可能時間及び前記飛窯の数の関数として示す演算式を使用して、前記通常窯の稼働率を演算し、
   前記演算された通常窯の稼働率を出力する、ことを含み、
   前記演算式は、前記操業可能時間を、前記窯出処理を実行可能な全ての窯の前記窯出処理を実行するために要する時間を示す窯出一巡時間で除した式である、ことを特徴とする通常窯の稼働率演算方法。
2. 前記演算された前記通常窯の稼働率、及び前記飛窯の数から前記コークス炉の単位時間当たりの窯出本数を演算し、
   前記演算された窯出本数を出力する、ことを更に含む、請求項１に記載の通常窯の稼働率演算方法。
3. 前記操業可能時間は、前記コークス炉が操業されない時間を示す操業中断時間を前記単位時間から減じた時間である、請求項１又は２に記載の通常窯の稼働率演算方法。
4. 前記窯出一巡時間は、前記窯出処理の準備のための時間を示す段取時間と、前記窯出処理が実行可能な窯のそれぞれの前記窯出処理の実行時間の総和との合計の時間である、請求項３に記載の通常窯の稼働率演算方法。
5. 装入された石炭を乾留してコークスを生成する複数の窯が隣接して配置されるコークス炉において、石炭の装入処理及びコークスの押出処理を含む窯出処理を連続するときの単位時間当たりの通常窯の窯出し数である通常窯の稼働率を演算する通常窯の稼働率演算装置であって、
   コークス炉が操業可能な単位時間当たりの時間を示す操業可能時間を含む操業パラメータを取得し、
   前記炭化時間が前記通常窯の炭化時間よりも長い飛窯の数を取得し、
   前記通常窯の稼働率を前記操業可能時間及び前記飛窯の数の関数として示す演算式を使用して、通常窯の稼働率を演算し、
   前記演算された通常窯の稼働率を出力し、
   前記演算式は、前記操業可能時間を、前記窯出処理を実行可能な全ての窯の前記窯出処理を実行するために要する時間を示す窯出一巡時間で除した式である、ことを特徴とする通常窯の稼働率演算装置。
6. 装入された石炭を乾留してコークスを生成する複数の窯が隣接して配置されるコークス炉において、石炭の装入処理及びコークスの押出処理を含む窯出処理を連続するときの単位時間当たりの通常窯の窯出し数である通常窯の稼働率を演算する処理であって、
   コークス炉が操業可能な単位時間当たりの時間を示す操業可能時間を含む操業パラメータを取得し、
   前記炭化時間が前記通常窯の炭化時間よりも長い飛窯の数を取得し、
   前記通常窯の稼働率を前記操業可能時間及び前記飛窯の数の関数として示す演算式を使用して、前記通常窯の稼働率を演算し、
   前記演算された通常窯の稼働率を出力する、処理をコンピュータに実行させ、
   前記演算式は、前記操業可能時間を、前記窯出処理を実行可能な全ての窯の前記窯出処理を実行するために要する時間を示す窯出一巡時間で除した式である、ことを特徴とする通常窯の稼働率演算プログラム。

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