JP7110497B2

JP7110497B2 - コークス炉陽圧予熱システム及び温度制御方法

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Publication number: JP7110497B2
Application number: JP2021542255A
Authority: JP
Inventors: ワン，チャンハイ; リー，チャオ; ワン，シャオドン; ホー，オゥ; ジャン，イー; リー，シェンミン; マー，シンイ; ジャン，ウェンボウ; リウ，チャオ; ワン，フイル
Original assignee: エーカーオートメーションカンパニーリミテッド，エムシーシー
Priority date: 2019-05-22
Filing date: 2019-12-11
Publication date: 2022-08-01
Anticipated expiration: 2039-12-11
Also published as: BR112021007609A2; WO2020233106A1; JP2022502560A; RU2761604C1; CN110244803A

Description

本出願は、コークス炉予熱の技術分野に属し、殊にコークス炉陽圧予熱システム及び温度制御方法に関する。

関係出願の相互参照
本出願は、２０１９年５月２２日に中国専利局に提出された、出願番号が２０１９１０４２６５８１８であり、名称が「コークス炉陽圧予熱システム及び温度制御方法」である中国出願に基づいて優先権を主張し、その全ての内容が、参照により本出願に組み込まれる。

コークス炉予熱は、コークス炉で生産する前の重要、複雑なプロセスであり、十分に行われるか否かは、コークス炉の寿命に大きな影響を及ぼす。コークス炉大型化の発展に伴い、陽圧予熱方法の利点がますます明らかになっている。しかし、従来のコークス炉陽圧予熱システムは、予熱温度を正確に制御することが難しい。

本出願は、従来技術におけるコークス炉陽圧予熱システムの予熱温度の制御精度が低い問題を解決できるコークス炉陽圧予熱システム及び温度制御方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本出願は、以下の技術で実現される。

第１の局面では、本出願は、コークス炉陽圧予熱システムを提供する。コークス炉陽圧予熱システムは、１つの予熱燃料ガス主管と接続される複数の燃料ガス分岐管を含み、各燃料ガス分岐管のそれぞれが１つの陽圧予熱装置と接続され、予熱燃料ガス主管圧力発信器及び主管電気調整弁をさらに有し、前記予熱燃料ガス主管圧力発信器及び前記主管電気調整弁は、いずれも陽圧予熱制御システムと電気的接続されることを特徴とする。

選択可能な実施形態では、前記予熱燃料ガス主管電気調整弁は、すべての前記燃料ガス分岐管より上流側に取り付けられ、前記炉燃料ガス主管遮断弁は、前記予熱燃料ガス主管電気調整弁より上流側に設置される。

選択可能な実施形態では、前記予熱燃料ガス主管圧力発信器は、すべての前記燃料ガス分岐管より上流側に設置され、且つ前記予熱燃料ガス主管電気調整弁より下流側に位置する。

選択可能な実施形態では、前記陽圧予熱装置は、第１バーナー、第２バーナー、燃料ガス吸気管及びエア吸気管を備え、前記燃料ガス吸気管の一方の分岐路は、第１燃料ガス分岐管調節弁を介して第１バーナーの吸気口と接続され、燃料ガス吸気管の他方の分岐路は、第２燃料ガス分岐管調節弁を介して第２バーナーの吸気口と接続され、前記エア吸気管の一方の分岐路は、前記第１バーナーの風入口と接続され、他方の分岐路は、前記第２バーナーの風入口と接続される。

選択可能な実施形態では、前記燃料ガス吸気管に燃料ガス保護遮断弁が設置されている。

選択可能な実施形態では、前記エア吸気管にエアブロワが接続されている。

選択可能な実施形態では、前記陽圧予熱装置は、制御ボックスをさらに備え、前記第１燃料ガス分岐管調節弁、前記第２燃料ガス分岐管調節弁は、いずれも、前記制御ボックスと電気的接続され、前記制御ボックスは、前記陽圧予熱制御システムと電気的接続される。

選択可能な実施形態では、前記陽圧予熱装置は、さらに、前記第１バーナーの火炎温度を測定するための第１熱電対と、前記第２バーナーの火炎温度を測定するための第２熱電対と、前記第１バーナーを点火するための第１高エネルギー点火器と、前記第２バーナーを点火するための第２高エネルギー点火器とを備える。

選択可能な実施形態では、前記第１燃料ガス分岐管調節弁と前記第１バーナーの吸気口との間の燃料ガス管及び前記第２燃料ガス分岐管調節弁と前記第２バーナーの吸気口との間の燃料ガス管は、金属ホースである。

選択可能な実施形態では、前記エア吸気管は、ＰＶＣホースである。

選択可能な実施形態では、各前記燃料ガス分岐に、予熱燃料ガス分岐管遮断弁が設置されている。

選択可能な実施形態では、前記陽圧予熱制御システムは、予熱プロセスにおける予熱燃料ガスの圧力安定性を保証するように、前記コークス炉の実際の圧力と目標圧力の差および差の変化率に応じて、前記予熱燃料ガス主管電気調整弁の開度を算出及び調整する。

第２の局面では、本出願の実施例は、コークス炉陽圧予熱制御システムの温度制御方法を提供する。前記制御方法は、（１）予熱燃料ガス主管の圧力を制御対象とし、予熱プロセス全体の予熱燃料ガスの圧力安定性を保証するように、実際の圧力と目標圧力の差及び差の変化率に応じて、予熱燃料ガス主管電気調整弁２の開度をリアルタイムに自動的に算出および調整することと、（２）陽圧予熱装置の制御において、燃料ガス分岐管調節弁の開度のフィードバック値を制御回路に出力し、カスケード調節制御を実現し、ここで、コークス炉予熱温度制御が、外側ループであり、燃料ガス分岐管調節弁開度制御が内側ループであることとを含み、さらに、燃料ガス分岐管調節弁開度制御において、調節弁の設定開度の制御を追加してヒステリシス差を除去することを含み、ヒステリシス差を除去することは、１）燃料ガス分岐管調節弁の実際のフィードバック開度が設定開度より大きい場合、前記調節弁の設定開度を一定のステップサイズと周波数で徐々に減少させ、前記弁の実際のフィードバック開度が減少する方向へ変化すると、速やかにその設定開度を減少前の元の設定値に調整することと、２）燃料ガス分岐管調節弁の実際のフィードバック開度が設定開度より小さい場合、前記調節弁の設定開度を一定のステップサイズと周波数で徐々に増加させ、前記弁の実際のフィードバック開度が増加方向へ変化すると、速やかにその設定開度を増加前の元の設定値に調整することと、３）燃料ガス分岐管調節弁の実際の開度が許容誤差範囲内に調整されるとき、弁の現在の開度を維持し、今回の調整を終了させることと、を含む。

選択可能な実施形態では、前記主管電気調整弁の開度の制御量の算出式は、次のとおりである。
ｕ_k＝ｕ_k-1＋（Ａｅ_k－Bｅ_k-1＋Cｅ_k-2）
ここで、Ａ＝Ｋ_p（１＋Ｔ/Ｔ_i＋Ｔ_d/Ｔ）、Ｂ＝Ｋ_p（１＋２Ｔ_d/Ｔ）、Ｃ＝Ｋ_pＴ_d/Ｔ

ここで、ｕ_kはｋ時刻の調節弁開度制御量、ｅ_kはｋ時刻の実際の圧力と目標圧力の差であり、実際の圧力は、システムによって測定され、目標圧力は手動で設定され、調節プロセス全体において、目標圧力を一定に保つ必要があり、Ｋ_pは比率係数、Ｔ、Ｔ_i、Ｔ_dはそれぞれ比率、積分および微分の時間定数である。

選択可能な実施形態では、前記陽圧予熱装置の制御において、燃料ガス分岐管調節弁の開度のフィードバック値を制御回路に入力し、カスケード調節制御を実現するステップは、具体的に、陽圧予熱プロセス最適化コンピュータが、ＯＰＣゲートウェイを介してコークス炉予熱温度測定コンピュータにおける予熱昇温設定温度および測定されたコークス炉の現在の温度及び圧力を読み取るステップと、陽圧予熱最適化制御方法によって、コークス炉陽圧予熱システムの各燃料ガス分岐管調節弁の適切な開度を算出するステップと、陽圧予熱プロセス最適化コンピュータが、算出された各燃料ガス分岐管調節弁の適切な開度を各調節弁に送信し、各燃料ガス分岐管調節弁の開度のフィードバックを読み取るステップと、不感帯を設置することにより、各燃料ガス分岐管調節弁の開度の許容誤差範囲を設定し、最大許容調整上限を設定するステップと、陽圧予熱プロセス最適化コンピュータが、各燃料ガス分岐管調節弁の設定開度と実際のフィードバック開度を比較することにより、各燃料ガス分岐管調節弁が適切な開度範囲内に調整されているか否かを判定するステップと、燃料ガス分岐管調節弁を適切な開度範囲に調整するステップとを含む。

選択可能な実施形態では、前記陽圧予熱最適化制御方法は、予熱昇温プロセスモデリング、Ｓｍｉｔｈ推定補償制御、ＨＳＩＣ及び隣接する燃焼室の温度非干渉化制御を含み、予熱昇温プロセスモデリングは、燃焼室の温度、燃料ガス分岐管の圧力、隣接する燃焼室の温度及び分岐煙道の吸引の間の関係を分析し、炉内の温度変数と予熱装置制御量との間の関数関係を特定するためのものであり、Ｓｍｉｔｈ推定補償制御は、推定算出で温度制御システムのヒステリシス影響を解消または低減するためのものであり、ＨＳＩＣは、温度差の各特徴を識別して対応する対策を講じて、予熱装置制御量を算出するためのものであり、隣接する燃焼室の温度非干渉化制御は、隣接する燃焼室の温度変化に応じて、予熱装置制御量を動的に補正して、炉内の温度バランスを取るためのものである。

従来の技術と比べて、本出願は、以下の有益な効果を有する。

１、燃料ガス主管圧力の安定な制御の導入は、予熱プロセス全体の予熱燃料ガスの圧力安定性を保証することができ、予熱燃料ガス主管燃料ガス圧力による陽圧予熱の温度への影響を解消し、予熱燃料ガス圧力の変化による炉温度の変動を防止し、温度制御の精度を向上させる。

２、燃料ガス分岐管調節弁開度制御では、調節弁の設定開度の制御を追加してヒステリシス差を除去することで、コークス炉陽圧予熱装置の燃料ガス分岐管調節弁のヒステリシス差の予熱温度制御精度への影響を効果的に解消し、コークス炉予熱を十分行うことができる。

本出願の実施例におけるコークス炉陽圧予熱システムの模式図である。本出願の実施例におけるコークス炉陽圧予熱システムの構成ブロック図である。本出願の実施例における陽圧予熱装置の模式図である。本出願の実施例における陽圧予熱装置の構成ブロック図である。本出願の実施例における陽圧予熱制御システムの構成図である。本出願の実施例におけるコークス炉陽圧予熱装置における温度制御の制御流れ図である。

コークス炉予熱は、炉体の基材における天然水と結晶水を除去するためのものである。これによって、作業開始時の炉温の急激な上昇で水が大量に膨張することによる炉体の破裂、気泡、変形、ひいては炉壁の崩壊で、炉壁の強度と使用寿命を影響することを防ぐことができる。従来のコークス炉は、通常、生産に入る前に予熱プロセスを行い、コークス炉大型化に伴い、陽圧予熱方法には明らかな利点がある。７．６３ｍ及びそれ以上のコークス炉は、通常、陽圧予熱方法を使用して予熱する。予熱プロセスは、その自身がコークス炉の寿命に大きな影響を及ぼし、その温度を正確に制御する必要がある。しかし、従来のコークス炉陽圧予熱システムには、次の欠点がある。

１、陽圧予熱の温度は、予熱燃料ガスの主管圧力に大きく影響され、予熱燃料ガスのガス源圧力が変動すると、通常、速やかに調整できず、予熱温度が大幅に変化する。これは、直接に予熱に影響を及ぼすとともに、予熱の作業者の作業量を大きく増加させる。

２、現在の陽圧予熱システムにセットされた燃料ガス分岐管調節弁は、すべて一定のヒステリシス差を有するため、陽圧予熱制御システムから送信された制御量で正確に作動できない。これは、予熱温度の制御精度に大きく影響を及ぼし、特に、予熱初期のコークス炉の温度が比較的に低い場合、その影響はより深刻である。

本出願の実施例は、上記の少なとも１つの問題を解決するために、コークス炉陽圧予熱システム及び温度制御方法を提供する。以下、添付の図面を参照しながら本出願による実施形態を詳細に説明する。

図１は、本出願の実施例におけるコークス炉陽圧予熱システムの模式図であり、図２は、本出願の実施例におけるコークス炉陽圧予熱システムの構成ブロック図である。図１と図２に示すように、コークス炉陽圧予熱システムは、予熱燃料ガス主管遮断弁１、予熱燃料ガス主管電気調整弁２、予熱燃料ガス主管圧力発信器３、予熱燃料ガス分岐管遮断弁４、陽圧予熱装置５、陽圧予熱制御システム６を有する。

予熱燃料ガス主管は、燃料ガス分岐管に燃料ガスを提供するためのものであり、燃料ガス分岐管は、予熱プロセスを実施するために陽圧予熱装置５に燃料ガスを提供するためのものである。本実施例において、予熱燃料ガス主管は、複数の燃料ガス分岐管と接続され、予熱燃料ガス分岐管遮断弁４は、燃料ガス分岐管に設置される。各燃料ガス分岐管のそれぞれは、１つの陽圧予熱装置５の１つのまたは複数の燃料ガス分岐管調節弁と接続される（図３を参照）。予熱燃料ガス主管圧力発信器３、陽圧予熱装置５および予熱燃料ガス主管電気調整弁２は、いずれも陽圧予熱制御システムと電気的接続される。

本実施例において、予熱燃料ガス主管電気調整弁２は、すべての燃料ガス分岐管より上流側に取り付けられる。予熱燃料ガス主管圧力発信器３は、すべての燃料ガス分岐管より上流側に設置され、且つ予熱燃料ガス主管電気調整弁２より下流側に位置する。予熱燃料ガス主管遮断弁１は、予熱燃料ガス主管電気調整弁２より上流側に設置される。

前記陽圧予熱装置５は、従来技術の陽圧予熱装置を使用することができる。本実施例において、陽圧予熱装置５は、２組のバーナー、燃料ガス吸気管５１及びエア吸気管５７を備える。２組のバーナーは、２つの炭化室のそれぞれに対応する第１バーナー５４と第２バーナー５５である。前記燃料ガス吸気管５１に、燃料ガス保護遮断弁５１１が設置され、燃料ガス吸気管５１の一方の分岐路は、第１燃料ガス分岐管調節弁５２を介して第１バーナー５４の吸気口と接続され、燃料ガス吸気管１の他方の分岐路は、第２燃料ガス分岐管調節弁５３を介して第２バーナー５５の吸気口と接続される。第１燃料ガス分岐管調節弁５２と第１バーナー５４の吸気口との間の燃料ガス管及び第２燃料ガス分岐管調節弁５３と第２バーナー５５の吸気口との間の燃料ガス管は、金属ホースを用いて、その他の燃料ガス管は、亜鉛メッキ管を用いても良い。

前記エア吸気管５７の入り口に、エアブロワ５６が設置され、エア吸気管５７の一方の分岐路は、第１バーナー５４の風入口と接続され、エア吸気管５７の他方の分岐路は、第２バーナー５５の風入口と接続され、エアブロワ５６のブロワ入口に、手動ダンパが設置される（図示せず）。エア吸気管５７は、ＰＶＣホースを用いてもよい。第１バーナー５４には、第１熱電対５４１と第１高エネルギー点火器５４２が設置され、第２バーナー５５には、第２熱電対５５１と第２高エネルギー点火器５５２が設置される。

陽圧予熱装置５は、制御ボックス５８をさらに備え、前記燃料ガス保護遮断弁５１１、第１燃料ガス分岐管調節弁５２、第１熱電対５４１、第１高エネルギー点火器５４２、第２燃料ガス分岐管調節弁５３、第２熱電対５５１、第２高エネルギー点火器５５２及びエアブロワ５６は、いずれもケーブルを介して制御ボックス５８と接続される。制御ボックス５８は、前記陽圧予熱制御システム６と電気的接続される。

燃料ガス保護遮断弁５１１は、燃料ガスを遮断するためのものであり、第１燃料ガス調節弁５２、第２燃料ガス調節弁５３は、燃料ガスの流量を調節するためのものである。

第１熱電対５４１、第２熱電対５５１は、バーナー内の火炎温度を測定するためのものである。火炎温度によって火の燃焼状況を判断し、火が消えると、安全事故を避けるために、すぐに燃料ガスを遮断する。第１高エネルギー点火器５４２、第２高エネルギー点火器５５２は、点火するためのものである。

制御ボックス５８内のコントローラは、燃料ガス保護遮断弁５１１、エアブロワ５６、燃料ガス調節弁５２、５３、熱電対５４１、５５１、高エネルギー点火器５４２、５５２の監視信号を監視することで、機器の遠隔監視を実現する。各装置のそれぞれは、アラーム装置を備える（図示せず）。予熱現場の各装置によるアラームは、速やかに、正確に予熱作業者に通知され、これによって安全事故の発生を最大限に避けることができる。

燃料ガスは、石炭ガスであってもよく、天然ガスなどの他の可燃性ガスでもよい。燃料ガス吸気管５１は、燃料ガス分岐管と接続される。一部の実施例において、燃料ガス保護遮断弁５１１が省略されることができ、燃料ガス分岐管における予熱燃料ガス分岐管遮断弁４のみが設置し、予熱燃料ガス分岐管遮断弁４が制御ボックス５８と接続される。これによって、前記燃料ガス保護遮断弁５１１と同じの役割を果たすことができる。陽圧予熱装置５の構造と動作原理の詳細について、公開番号がＣＮ１０９４３９３４５Ａである特許出願に開示された陽圧予熱装置を参照することができる。

また、コークス炉陽圧予熱システムは、コークス炉の現在の温度と現在の圧力を測定するための、陽圧予熱制御システム６と電気的接続される温度センサーと圧力センサーをさらに備えてもよい。

このシステムは、予熱燃料ガス主管圧力を制御対象とし、予熱プロセス全体の予熱燃料ガスの圧力安定性を保証するように、実際の圧力と目標圧力の差および差の変化率に応じて、予熱燃料ガス主管電気調整弁２の開度をリアルタイムに自動的に算出及び調整する。

前記主管電気調整弁の開度の制御量の算出式は、次のとおりである。
ｕ_k＝ｕ_k-1＋（Ａｅ_k－Bｅ_k-1＋Cｅ_k-2）
ここで、Ａ＝Ｋ_p（１＋Ｔ/Ｔ_i＋Ｔ_d/Ｔ）、Ｂ＝Ｋ_p（１＋２Ｔ_d/Ｔ）、Ｃ＝Ｋ_pＴ_d/Ｔ

陽圧予熱装置５の燃料ガス分岐管調節弁５２、５３にヒステリシス差が存在するので、弁の実際の開度と設定開度には常に一定の差が存在し、予熱温度の制御精度に影響を及ぼす。この問題を解決するために、本出願は、前記コークス炉陽圧予熱システムに適用できるコークス炉陽圧予熱温度制御方法を提供する。図５は、本出願の実施例における陽圧予熱制御システムの構成図であり、図６は、本出願の実施例におけるコークス炉陽圧予熱装置の温度制御の制御流れ図である。図５、図６に示すように、この温度制御方法は、以下のとおりである。

（１）予熱燃料ガス主管の圧力を制御対象とし、予熱プロセス全体の予熱燃料ガスの圧力安定性を保証するように、実際の圧力と目標圧力の差及び差の変化率に応じて、予熱燃料ガス主管電気調整弁２の開度をリアルタイムに自動的に算出および調整する。

（２）燃料ガス分岐管調節弁の開度の制御において、燃料ガス分岐管調節弁の開度のフィードバック値を制御回路に出力し、カスケード調節制御を実現する。ここで、コークス炉予熱温度制御は、外側ループであり、燃料ガス分岐管調節弁の開度制御は、内側ループである。具体的に、以下のステップを含む。

ステップＳ１
陽圧予熱プロセス最適化コンピュータが、ＯＰＣゲートウェイを介してコークス炉予熱温度測定コンピュータにおける予熱昇温設定温度および測定されたコークス炉の現在の温度及び圧力を読み取る。

具体的に、温度センサーを利用してコークス炉の現在の温度を測定し、圧力センサーを利用してコークス炉の現在の圧力を測定することができる。

ステップＳ２
陽圧予熱最適化制御方法によって、コークス炉陽圧予熱システムの各燃料ガス分岐管調節弁の適切な開度を算出する。

具体的に、本実施例において、陽圧予熱最適化制御方法は、予熱昇温プロセスモデリング、Ｓｍｉｔｈ推定補償制御、ＨＳＩＣ（Ｈｕｍａｎ－ＳｉｍｕｌａｔｅｄＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｎｔｒｏｌ）及び隣接する燃焼室の温度非干渉化制御を含む。ここで、予熱昇温プロセスモデリングは、燃焼室の温度、燃料ガス分岐管の圧力、隣接する燃焼室の温度及び分岐煙道の吸引の間の関係を分析し、炉内の温度変数と予熱装置制御量との間の関数関係を特定するためのものである。Ｓｍｉｔｈ推定補償制御は、推定算出で温度制御システムのヒステリシス影響を解消または低減するためのものである。ＨＳＩＣは、温度差の各特徴を識別し対応する対策を講じて、予熱装置制御量を算出するためのものである。隣接する燃焼室の温度非干渉化制御は、隣接する燃焼室の温度変化に応じて、予熱装置制御量を動的に補正して、炉内の温度バランスを取るためのものである。具体的な方法について、従来技術である公開番号がＣＮ１０５７００３８３Ｂである特許出願に公開された陽圧予熱最適化制御方法を参照することができる。

ステップＳ３
陽圧予熱プロセス最適化コンピュータは、算出された各燃料ガス分岐管調節弁の適切な開度を各調節弁に送信し、各燃料ガス分岐管調節弁の開度のフィードバックを読み取る。

ステップＳ４
不感帯を設置することにより、各燃料ガス分岐管調節弁の開度の許容誤差範囲を設定し、最大許容調整上限を設定する。

ステップＳ５
陽圧予熱プロセス最適化コンピュータは、各燃料ガス分岐管調節弁の設定開度と実際のフィードバック開度を比較することにより、各燃料ガス分岐管調節弁の開度が適切な開度範囲内に調整されているか否かを判定する。

ステップＳ６
燃料ガス分岐管調節弁の開度を適切な開度範囲に調整する。

さらに、燃料ガス分岐管調節弁の開度の制御において、調節弁の設定開度の制御を追加してヒステリシス差を除去することを含む。具体的に、以下のステップを含む。

ステップＳ６１
燃料ガス分岐管調節弁の実際のフィードバック開度が設定開度より大きい場合、前記調節弁の設定開度を一定のステップサイズと周波数で徐々に減少させ、前記弁の実際のフィードバック開度が減少する方向へ変化すると、速やかにその設定開度を減少前の元の設定値に調整する。

ステップＳ６２
燃料ガス分岐管調節弁の実際のフィードバック開度が設定開度より小さい場合、前記調節弁の設定開度を一定のステップサイズと周波数で徐々に増加させ、前記弁の実際のフィードバック開度が増加する方向へ変化すると、速やかにその設定開度を増加前の元の設定値に調整する。

ステップＳ６３
燃料ガス分岐管調節弁の実際の開度が許容誤差範囲内に調整されるとき、弁の現在の開度を維持し、今回の調整を終了させる。

本出願によるコークス炉陽圧予熱技術を利用して、予熱燃料ガス主管の圧力の自動的なリアルタイムの調節を実現することができ、予熱プロセス全体の燃料ガスの圧力安定性を保証することができる。また、コークス炉陽圧予熱装置の燃料ガス分岐管調節弁のヒステリシス差による影響を解消することができ、予熱温度を正確に制御し、陽圧予熱システムの自動的な温度制御の精度を向上させることができる。したがって、予熱を十分行うことができる。

以上の実施例は、本出願の技術案に基づくものであり、詳細な実施形態及び具体的な操作プロセスを開示したが、本出願の請求範囲は、上記の実施例に限定されない。上記の実施例で使用される方法は、特に説明されない限り、従来の方法である。

本出願のコークス炉陽圧予熱システム及び温度制御方法は、予熱燃料ガス主管の圧力の自動的なリアルタイムの調節を実現することができ、予熱プロセス全体の燃料ガスの圧力安定性を保証することができる。また、コークス炉陽圧予熱装置の燃料ガス分岐管調節弁のヒステリシス差による影響を解消することができ、予熱温度を正確に制御し、陽圧予熱システムの自動的な温度制御の精度を向上させることができる。

１予熱燃料ガス主管遮断弁
２予熱燃料ガス主管電気調整弁
３予熱燃料ガス主管圧力発信器
４予熱燃料ガス分岐管遮断弁
５陽圧予熱装置
５１燃料ガス吸気管
５１１燃料ガス保護遮断弁
５２第１燃料ガス分岐管調節弁
５３第２燃料ガス分岐管調節弁
５４第１バーナー
５４１第１熱電対
５４２第１高エネルギー点火器
５５第２バーナー
５５１第２熱電対
５５２第２高エネルギー点火器
５６エアブロワ
５７エア吸気管
５８制御ボックス

Claims

１つの予熱燃料ガス主管と接続される複数の燃料ガス分岐管を含み、各燃料ガス分岐管のそれぞれが１つの陽圧予熱装置と接続されるコークス炉陽圧予熱システムであって、
予熱燃料ガス主管圧力発信器及び主管電気調整弁をさらに有し、前記予熱燃料ガス主管圧力発信器及び前記主管電気調整弁は、いずれも陽圧予熱制御システムと電気的接続され、
前記陽圧予熱制御システムは、予熱プロセスにおける予熱燃料ガスの圧力安定性を保証するように、コークス炉の実際の圧力と目標圧力の差および差の変化率に応じて、前記予熱燃料ガス主管電気調整弁の開度を算出及び調整する
ことを特徴とするコークス炉陽圧予熱システム。
前記予熱燃料ガス主管電気調整弁は、すべての前記燃料ガス分岐管より上流側に取り付けられ、予熱燃料ガス主管遮断弁は、前記予熱燃料ガス主管電気調整弁より上流側に設置されることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉陽圧予熱システム。
前記予熱燃料ガス主管圧力発信器は、すべての前記燃料ガス分岐管より上流側に設置され、且つ前記予熱燃料ガス主管電気調整弁より下流側に位置することを特徴とする請求項２に記載のコークス炉陽圧予熱システム。
前記陽圧予熱装置は、第１バーナー、第２バーナー、燃料ガス吸気管及びエア吸気管を備え、
前記燃料ガス吸気管の一方の分岐路は、第１燃料ガス分岐管調節弁を介して第１バーナーの吸気口と接続され、前記燃料ガス吸気管の他方の分岐路は、第２燃料ガス分岐管調節弁を介して第２バーナーの吸気口と接続され、
前記エア吸気管の一方の分岐路は、前記第１バーナーの風入口と接続され、他方の分岐路は、前記第２バーナーの風入口と接続される
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のコークス炉陽圧予熱システム。
前記燃料ガス吸気管に燃料ガス保護遮断弁が設置されていることを特徴とする請求項４に記載のコークス炉陽圧予熱システム。
前記エア吸気管にエアブロワが接続されていることを特徴とする請求項４に記載のコークス炉陽圧予熱システム。
前記陽圧予熱装置は、制御ボックスをさらに備え、前記第１燃料ガス分岐管調節弁、前記第２燃料ガス分岐管調節弁は、いずれも、前記制御ボックスと電気的接続され、前記制御ボックスは、前記陽圧予熱制御システムと電気的接続される
ことを特徴とする請求項４に記載のコークス炉陽圧予熱システム。
前記陽圧予熱装置は、さらに、
前記第１バーナーの火炎温度を測定するための第１熱電対と、
前記第２バーナーの火炎温度を測定するための第２熱電対と、
前記第１バーナーを点火するための第１高エネルギー点火器と、
前記第２バーナーを点火するための第２高エネルギー点火器と、を備える
ことを特徴とする請求項４に記載のコークス炉陽圧予熱システム。
前記第１燃料ガス分岐管調節弁と前記第１バーナーの吸気口との間の燃料ガス管及び前記第２燃料ガス分岐管調節弁と前記第２バーナーの吸気口との間の燃料ガス管は、金属ホースであることを特徴とする請求項４に記載のコークス炉陽圧予熱システム。
前記エア吸気管は、ＰＶＣホースであることを特徴とする請求項４に記載のコークス炉陽圧予熱システム。
各前記燃料ガス分岐管に、予熱燃料ガス分岐管遮断弁が設置されていることを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のコークス炉陽圧予熱システム。
（１）予熱燃料ガス主管の圧力を制御対象とし、予熱プロセス全体の予熱燃料ガスの圧力安定性を保証するように、予熱燃料ガス主管の実際の圧力と目標圧力の差及び差の変化率に応じて、前記予熱燃料ガス主管電気調整弁の開度をリアルタイムに自動的に算出および調整することと、
（２）陽圧予熱装置の制御において、燃料ガス分岐管調節弁の開度のフィードバック値を制御回路に出力し、カスケード調節制御を実現し、ここで、コークス炉予熱温度制御が、外側ループであり、燃料ガス分岐管調節弁開度制御が内側ループであることとを含み、
さらに、燃料ガス分岐管調節弁開度制御において、燃料ガス分岐管調節弁の設定開度の制御を追加してヒステリシス差を除去することを含み、ヒステリシス差を除去することには、
１）燃料ガス分岐管調節弁の実際のフィードバック開度が設定開度より大きい場合、前記燃料ガス分岐管調節弁の設定開度を一定のステップサイズと周波数で徐々に減少させ、前記燃料ガス分岐管調節弁の実際のフィードバック開度が減少する方向へ変化すると、速やかにその設定開度を減少前の元の設定値に調整することと、
２）燃料ガス分岐管調節弁の実際のフィードバック開度が設定開度より小さい場合、前記燃料ガス分岐管調節弁の設定開度を一定のステップサイズと周波数で徐々に増加させ、前記燃料ガス分岐管調節弁の実際のフィードバック開度が増加方向へ変化すると、速やかにその設定開度を増加前の元の設定値に調整することと、
３）燃料ガス分岐管調節弁の実際の開度が許容誤差範囲内に調整されるとき、前記燃料ガス分岐管調節弁の現在の開度を維持し、今回の調整を終了させることと、を含む
ことを特徴とする請求項１に記載のコークス炉陽圧予熱システムの温度制御方法。
前記主管電気調整弁の開度の制御量の算出式は、次のとおりであり、
ｕ_k＝ｕ_k-1＋（Ａｅ_k－Bｅ_k-1＋Cｅ_k-2）
ここで、Ａ＝Ｋ_p（１＋Ｔ/Ｔ_i＋Ｔ_d/Ｔ）、Ｂ＝Ｋ_p（１＋２Ｔ_d/Ｔ）、Ｃ＝Ｋ_pＴ_d/Ｔであり、
ここで、ｕ_kはｋ時刻の調節弁開度制御量、
ｅ_kはｋ時刻の実際の圧力と目標圧力の差であり、実際の圧力は、システムによって測定され、目標圧力は手動で設定され、調節プロセス全体において、目標圧力を一定に保つ必要があり、
Ｋ_pは比率係数、
Ｔ、Ｔ_i、Ｔ_dはそれぞれ比率、積分および微分の時間定数である
ことを特徴とする請求項１２に記載のコークス炉陽圧予熱システムの温度制御方法。
前記陽圧予熱装置の制御において、燃料ガス分岐管調節弁の開度のフィードバック値を制御回路に入力し、カスケード調節制御を実現するステップは、
陽圧予熱プロセス最適化コンピュータが、ＯＰＣゲートウェイを介してコークス炉予熱温度測定コンピュータにおける予熱昇温設定温度および測定されたコークス炉の現在の温度及び圧力を読み取るステップと、
陽圧予熱最適化制御方法によって、コークス炉陽圧予熱システムの各燃料ガス分岐管調節弁の適切な開度を算出するステップと、
陽圧予熱プロセス最適化コンピュータが、算出された各燃料ガス分岐管調節弁の適切な開度を各燃料ガス分岐管調節弁に送信し、各燃料ガス分岐管調節弁の開度のフィードバックを読み取るステップと、
不感帯を設置することにより、各燃料ガス分岐管調節弁の開度の許容誤差範囲を設定し、最大許容調整上限を設定するステップと、
陽圧予熱プロセス最適化コンピュータが、各燃料ガス分岐管調節弁の設定開度と実際のフィードバック開度を比較することにより、各燃料ガス分岐管調節弁が適切な開度範囲内に調整されているか否かを判定するステップと、
燃料ガス分岐管調節弁を適切な開度範囲に調整するステップとを含む
ことを特徴とする請求項１２に記載のコークス炉陽圧予熱システムの温度制御方法。
前記陽圧予熱最適化制御方法は、予熱昇温プロセスモデリング、Ｓｍｉｔｈ推定補償制御、ＨＳＩＣ及び隣接する燃焼室の温度非干渉化制御を含み、
予熱昇温プロセスモデリングは、燃焼室の温度、燃料ガス分岐管の圧力、隣接する燃焼室の温度及び分岐煙道の吸引の間の関係を分析し、炉内の温度変数と予熱装置制御量との間の関数関係を特定するためのものであり、
Ｓｍｉｔｈ推定補償制御は、推定算出で温度制御システムのヒステリシス影響を解消または低減するためのものであり、
ＨＳＩＣは、温度差の各特徴を識別して対応する対策を講じて、予熱装置制御量を算出するためのものであり、
隣接する燃焼室の温度非干渉化制御は、隣接する燃焼室の温度変化に応じて、予熱装置制御量を動的に補正して、炉内の温度バランスを取るためのものである
ことを特徴とする請求項１４に記載のコークス炉陽圧予熱システムの温度制御方法。