JP7409577B1 - Vertical carbonization furnace operating method, ferro coke production method, and vertical carbonization furnace equipment - Google Patents
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Abstract
炉内の通気バランスの崩れによる竪型乾留炉の操業異常を検出できる竪型乾留炉の操業方法、フェロコークスの製造方法及び竪型乾留炉の制御装置を提供する。フェロコークスを製造する竪型乾留炉の操業方法であって、竪型乾留炉10は、乾留炉本体12と、乾留炉本体内に高温気体を吹き込む一以上の高温羽口13と、高温羽口13から高さ方向に異なる位置に設けられ、乾留炉本体内の気体を排出する二以上の抽出羽口16と、を有し、二以上の抽出羽口16は同じ高さであって幅方向に異なる位置に設けられ、抽出羽口16のそれぞれから排出される気体の流量を取得する取得ステップと、取得ステップで取得された流量が予め定められた流量範囲外となった場合に操業異常と判定する判定ステップと、を有する。Provided are a method for operating a vertical carbonization furnace, a method for producing ferro coke, and a control device for the vertical carbonization furnace, which can detect operational abnormalities in the vertical carbonization furnace due to imbalance of ventilation inside the furnace. A method of operating a vertical carbonization furnace for producing ferrocoke, the vertical carbonization furnace 10 includes a carbonization furnace main body 12, one or more high-temperature tuyeres 13 for blowing high-temperature gas into the carbonization furnace main body, and high-temperature tuyeres. 13, two or more extraction tuyeres 16 are provided at different positions in the height direction from the carbonization furnace main body, and the two or more extraction tuyeres 16 are provided at the same height in the width direction. an acquisition step for acquiring the flow rate of gas discharged from each of the extraction tuyeres 16, and an operation abnormality detected when the flow rate acquired in the acquisition step falls outside a predetermined flow rate range. and a determination step of making a determination.
Description
本発明は、フェロコークスを製造する竪型乾留炉の操業方法、フェロコークスの製造方法及び竪型乾留炉設備に関する。 The present invention relates to a method for operating a vertical carbonization furnace for producing ferro coke, a method for producing ferro coke, and equipment for a vertical carbonization furnace.
フェロコークスとは、鉄鉱石等の鉄含有物質とともに石炭を乾留して製造されるものであり、その内部には、鉄含有物質が還元されて生成した微粒子状の金属鉄が含まれる。この金属鉄は、高炉内での反応の進行に伴って生成したCO2がコークス(C)と反応して還元ガスであるCOを再生する反応を促進する触媒の機能を有する。このため、フェロコークスを使用すると、高炉内の低温部からコークスのガス化反応が開始するので、熱保存帯の温度を低くすることができる。したがって、フェロコークスの使用により、還元材比が大きく低減し、これにより、省エネルギーおよびCO2排出量削減に寄与できると考えられる。このような有用性のため、フェロコークスの製造技術に関する研究が進められている。Ferro coke is produced by carbonizing coal together with an iron-containing substance such as iron ore, and contains fine particulate metallic iron produced by reducing the iron-containing substance. This metal iron has a catalytic function that promotes a reaction in which CO 2 generated as the reaction progresses in the blast furnace reacts with coke (C) to regenerate CO, which is a reducing gas. For this reason, when ferro coke is used, the gasification reaction of coke starts from the low temperature part in the blast furnace, so the temperature of the heat storage zone can be lowered. Therefore, it is thought that the use of ferro coke greatly reduces the reducing agent ratio, thereby contributing to energy saving and reduction of CO 2 emissions. Because of this usefulness, research on the production technology of ferro coke is underway.
通常の室炉式コークス炉は珪石煉瓦で構成されている。このため、鉄鉱石を装入して乾留を行うと、珪石煉瓦の主成分であるシリカが鉄鉱石と反応し、低融点のファイアライトが生成する。この反応による珪石煉瓦の損傷が問題になるので、従来の室炉式コークス炉を用いたフェロコークスの製造は、工業的には実施されていない。そこで、室炉式コークス炉を用いる製造方法に代わるフェロコークス製造方法として、竪型乾留炉を用いる製造方法が提案されている。 A typical indoor coke oven is constructed of silica bricks. For this reason, when iron ore is charged and carbonized, silica, which is the main component of silica bricks, reacts with the iron ore, producing low melting point fireite. Since damage to the silica bricks caused by this reaction is a problem, production of ferro coke using a conventional indoor coke oven has not been carried out industrially. Therefore, a production method using a vertical carbonization furnace has been proposed as a method for producing ferro coke in place of a production method using a chamber coke oven.
この製造方法では、珪石煉瓦ではなくシャモット煉瓦で構成される竪型乾留炉が使用される。また、原料である石炭と鉄鉱石は、バインダーとともに混合され、所定の大きさに成型して得られる成型物にされて、竪型乾留炉に装入される。そして、竪型炉内に熱媒気体を吹込んで加熱することにより成型物を乾留し、成型フェロコークスが製造される。この方法を用いることで、鉄鉱石による煉瓦の損傷を受けることなく成型炭を均等に乾留できる。 This manufacturing method uses a vertical carbonization furnace made of chamotte bricks rather than silica bricks. The raw materials, coal and iron ore, are mixed with a binder, molded into a predetermined size, and charged into a vertical carbonization furnace. Then, the molded product is carbonized by blowing a heat transfer gas into the vertical furnace and heating it, thereby producing molded ferro coke. By using this method, briquette coal can be evenly carbonized without damaging the bricks due to iron ore.
フェロコークスの製造に用いられる竪型乾留炉として、特許文献1には、乾留炉本体に気体排出口を設けることによって高温気体の流れを制御し、成型物を均一に加熱できる竪型乾留炉が開示されている。 As a vertical carbonization furnace used for producing ferro coke, Patent Document 1 describes a vertical carbonization furnace that can uniformly heat molded products by controlling the flow of high-temperature gas by providing a gas outlet in the carbonization furnace main body. Disclosed.
また、特許文献2には、成型物を最適な加熱条件で乾留するための加熱速度設計方法が開示されている。特許文献2によれば、成型物を最適なヒートパターンで乾留することで、乾留時に発生する成型物の亀裂や熱割れを防止し、フェロコークスの品質低下を抑制できるとしている。 Moreover, Patent Document 2 discloses a heating rate design method for carbonizing a molded product under optimal heating conditions. According to Patent Document 2, by carbonizing a molded product with an optimal heat pattern, it is possible to prevent cracks and thermal cracking of the molded product that occur during carbonization, and to suppress deterioration in the quality of ferro coke.
竪型乾留炉内に微粉が混入すると、炉内の通気バランスが崩れてしまうので、気体排出口を設けたとしても高温気体の流れを制御できなくなる。同様に、微粉の混入により炉内の通気バランスが崩れると、ヒートパターンも制御できなくなる。炉内の通気バランスの崩れにより水平方向における炉内の温度差が大きくなると、温度が低い領域で乾留された成型物が乾留不良になり、強度が低く高炉原料として使用できないフェロコークスが製造されてしまうという課題があった。 If fine powder gets mixed into the vertical carbonization furnace, the ventilation balance in the furnace will be disrupted, so even if a gas outlet is provided, the flow of high-temperature gas cannot be controlled. Similarly, if the ventilation balance in the furnace is disrupted due to the incorporation of fine powder, the heat pattern will also become uncontrollable. When the temperature difference in the furnace in the horizontal direction becomes large due to an imbalance in the ventilation inside the furnace, molded products that are carbonized in the low temperature area will have poor carbonization, resulting in the production of ferro coke that has low strength and cannot be used as a raw material for blast furnaces. There was the issue of putting it away.
本発明はこのような従来技術の課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、炉内の通気バランスの崩れによる竪型乾留炉の操業異常を検出できる竪型乾留炉の操業方法、フェロコークスの製造方法及び竪型乾留炉の制御装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the problems of the prior art, and its purpose is to improve the operation of a vertical carbonization furnace that can detect operational abnormalities in the vertical carbonization furnace due to imbalance of ventilation inside the furnace. The present invention provides a method for producing ferro coke, and a control device for a vertical carbonization furnace.
上記課題を解決できる本発明の要旨は以下の通りである。
[1]フェロコークスを製造する竪型乾留炉の操業方法であって、前記竪型乾留炉は、乾留炉本体と、前記乾留炉本体内に高温気体を吹き込む一以上の高温羽口と、前記高温羽口から高さ方向に異なる位置に設けられ、前記乾留炉本体内の気体を排出する二以上の抽出羽口と、を有し、前記二以上の抽出羽口は同じ高さであって幅方向に異なる位置に設けられ、前記抽出羽口のそれぞれから排出される気体の流量を取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得された前記流量が予め定められた流量範囲外となった場合に操業異常と判定する判定ステップと、を有する、竪型乾留炉の操業方法。
[2]前記取得ステップでは、前記抽出羽口のそれぞれの振動を計測することで、それぞれの抽出羽口から排出される気体の流量を取得する、[1]に記載の竪型乾留炉の操業方法。
[3]前記取得ステップでは、外乱となる振動の周波数成分を除去した前記振動からそれぞれの抽出羽口から排出される気体の流量を取得し、前記外乱となる振動の周波数成分は、予め、外乱となる振動の周波数成分を主成分分析し、前記主成分の負荷量を求めることで特定される、[2]に記載の竪型乾留炉の操業方法。
[4]前記外乱となる振動の周波数成分は、前記主成分分析により求められる主成分の負荷量が予め定められた値以上となる存在割合を周波数ごとに評価することで特定される、[3]に記載の竪型乾留炉の操業方法。
[5]前記取得ステップでは、高さ方向に同じ位置であって、幅方向に異なる二以上の位置の炉内温度をさらに取得し、前記炉内温度の差が予め定められた温度差以上である場合に操業異常と判定する、[1]から[4]のいずれかに記載の竪型乾留炉の操業方法。
[6]前記判定ステップにおいて操業異常と判定された場合に、前記流量が予め定められた流量範囲内になるように前記抽出羽口から排出される気体の流量を調整する調整ステップをさらに有する、[1]から[5]のいずれかに記載の竪型乾留炉の操業方法。
[7][6]に記載の竪型乾留炉の操業方法で竪型乾留炉を操業してフェロコークスを製造する、フェロコークスの製造方法。
[8]フェロコークスを製造する竪型乾留炉設備であって、竪型乾留炉と、気体の流量を測定する二以上の流量センサと、前記竪型乾留炉を制御する制御装置と、を有し、前記竪型乾留炉は、乾留炉本体と、フェロコークスの原料となる成型物が装入される装入口と、前記乾留炉本体内に高温気体を吹込む一以上の高温羽口と、前記前記高温羽口から高さ方向に異なる位置に設けられ、前記乾留炉本体内の気体を排出する二以上の抽出羽口と、乾留された成型物を排出する排出口と、を有し、前記二以上の抽出羽口は幅方向に異なる位置に設けられ、前記二以上の流量センサは、前記二以上の抽出羽口にそれぞれ設けられ、前記制御装置は、前記流量センサから抽出羽口から排出される気体の流量を示すデータを取得する取得部と、前記データからそれぞれの抽出羽口から排出される気体の流量を算出する演算部と、前記流量が予め定められた流量範囲外となった場合に操業異常と判定する判定部と、を有する、竪型乾留炉設備。
[9]前記流量センサは振動計である、[8]に記載の竪型乾留炉設備。
[10]外乱除去フィルターをさらに有し、前記外乱除去フィルターは、前記振動計で測定された振動のうち予め定められた周波数成分を除去する、[9]に記載の竪型乾留炉設備。
[11]前記周波数成分は、外乱となる振動の周波数成分を主成分分析し、前記主成分の負荷量が予め定められた値以上となる存在割合を周波数ごとに評価することで予め定められる、[10]に記載の竪型乾留炉設備。
[12]炉内温度を測定する二以上の温度センサをさらに有し、前記温度センサは、前記竪型乾留炉内の同じ高さであって、幅方向に異なる二以上の位置に設けられ、前記取得部は、それぞれの温度センサから炉内温度を取得し、前記判定部は、それぞれの温度センサから取得された炉内温度の差が予め定められた温度差以上である場合に操業異常と判定する、[8]から[11]のいずれかに記載の竪型乾留炉設備。
[13]前記判定部が操業異常と判定した場合に、前記判定部は、前記流量が予め定められた流量範囲内になるように前記抽出羽口から排出される気体の流量を調整する、[8]から[12]のいずれかに記載の竪型乾留炉設備。The gist of the present invention that can solve the above problems is as follows.
[1] A method for operating a vertical carbonization furnace for producing ferrocoke, the vertical carbonization furnace comprising: a carbonization furnace main body; one or more high-temperature tuyeres for blowing high-temperature gas into the carbonization furnace main body; two or more extraction tuyeres that are provided at different positions in the height direction from the high-temperature tuyeres and discharge gas from the carbonization furnace main body, and the two or more extraction tuyeres are at the same height. an acquisition step of acquiring the flow rate of gas discharged from each of the extraction tuyeres provided at different positions in the width direction; and a case where the flow rate acquired in the acquisition step is outside a predetermined flow rate range. A method for operating a vertical carbonization furnace, comprising: a determination step of determining that there is an operational abnormality.
[2] The operation of the vertical carbonization furnace according to [1], wherein in the acquisition step, the flow rate of gas discharged from each extraction tuyere is acquired by measuring the vibration of each of the extraction tuyeres. Method.
[3] In the acquisition step, the flow rate of gas discharged from each extraction tuyere is acquired from the vibration from which the frequency component of the vibration that causes disturbance has been removed, and the frequency component of the vibration that causes the disturbance is determined in advance from the vibration that causes the disturbance. The method for operating a vertical carbonization furnace according to [2], wherein the method is specified by principal component analysis of the frequency component of the vibration and determining the load amount of the principal component.
[4] The frequency component of the vibration that becomes the disturbance is identified by evaluating, for each frequency, the proportion at which the load amount of the principal component determined by the principal component analysis is equal to or greater than a predetermined value. A method of operating a vertical carbonization furnace described in ].
[5] In the acquisition step, the furnace temperatures at two or more positions that are the same in the height direction but different in the width direction are further acquired, and the difference in the furnace temperatures is equal to or greater than a predetermined temperature difference. The method for operating a vertical carbonization furnace according to any one of [1] to [4], wherein an abnormality in operation is determined in a certain case.
[6] Further comprising an adjusting step of adjusting the flow rate of the gas discharged from the extraction tuyere so that the flow rate falls within a predetermined flow rate range when an operational abnormality is determined in the determining step. A method for operating a vertical carbonization furnace according to any one of [1] to [5].
[7] A method for producing ferro coke, comprising operating a vertical carbonization furnace using the operating method for a vertical carbonization furnace described in [6] to produce ferro coke.
[8] Vertical carbonization furnace equipment for producing ferro coke, comprising a vertical carbonization furnace, two or more flow rate sensors that measure the flow rate of gas, and a control device that controls the vertical carbonization furnace. The vertical carbonization furnace includes a carbonization furnace main body, a charging port into which a molded product serving as a raw material for ferro coke is charged, and one or more high-temperature tuyeres for blowing high-temperature gas into the carbonization furnace main body. having two or more extraction tuyeres provided at different positions in the height direction from the high temperature tuyeres and discharging the gas in the carbonization furnace main body, and an exhaust port discharging the carbonized molded product, The two or more extraction tuyeres are provided at different positions in the width direction, the two or more flow rate sensors are provided in each of the two or more extraction tuyeres, and the control device is configured to control the flow rate from the flow rate sensor to the extraction tuyere. an acquisition unit that acquires data indicating the flow rate of the gas to be discharged; a calculation unit that calculates the flow rate of the gas discharged from each extraction tuyere from the data; Vertical carbonization furnace equipment, comprising: a determination unit that determines that there is an operational abnormality when the
[9] The vertical carbonization furnace equipment according to [8], wherein the flow rate sensor is a vibration meter.
[10] The vertical carbonization furnace equipment according to [9], further comprising a disturbance removal filter, wherein the disturbance removal filter removes a predetermined frequency component from the vibrations measured by the vibration meter.
[11] The frequency component is predetermined by performing a principal component analysis of the frequency component of the vibration that is a disturbance, and evaluating for each frequency the proportion at which the load amount of the principal component is equal to or greater than a predetermined value. The vertical carbonization furnace equipment according to [10].
[12] The furnace further includes two or more temperature sensors that measure the temperature inside the furnace, and the temperature sensors are provided at two or more different positions in the width direction at the same height in the vertical carbonization furnace, The acquisition unit acquires the furnace temperature from each temperature sensor, and the determination unit determines that the operation is abnormal when the difference in the furnace temperature acquired from each temperature sensor is greater than or equal to a predetermined temperature difference. The vertical carbonization furnace equipment according to any one of [8] to [11].
[13] When the determination unit determines that the operation is abnormal, the determination unit adjusts the flow rate of the gas discharged from the extraction tuyere so that the flow rate is within a predetermined flow rate range; The vertical carbonization furnace equipment according to any one of [8] to [12].
本発明に係る竪型乾留炉の操業方法の実施により、炉内通気バランスの崩れによる竪型乾留炉の操業異常を検出できる。このように、竪型乾留炉の操業異常を検出できれば、炉内通気バランスを回復させる対策がとれるので、これにより、乾留不良により強度の低いフェロコークスが製造されることを抑制できる。 By implementing the method for operating a vertical carbonization furnace according to the present invention, it is possible to detect an operational abnormality in the vertical carbonization furnace due to a collapse of the ventilation balance in the furnace. In this way, if an abnormality in the operation of the vertical carbonization furnace can be detected, measures can be taken to restore the ventilation balance in the furnace, thereby suppressing the production of ferro coke with low strength due to poor carbonization.
以下、本発明を本発明の実施形態を通じて説明する。図1は、本実施形態に係る竪型乾留炉の操業方法が実施できる竪型乾留炉設備100の斜視模式図である。また、図2は、竪型乾留炉10の断面模式図である。図2(a)は、図1のA-A断面図であり、図2(b)は図2(a)のB-B断面図である。
Hereinafter, the present invention will be explained through embodiments of the present invention. FIG. 1 is a schematic perspective view of vertical
竪型乾留炉設備100は、フェロコークスの原料となる成型物を乾留してフェロコークスを製造する設備である。フェロコークスの原料となる成型物は、鉄鉱石などの鉄含有原料、石炭などの炭素含有原料及びバインダーを含む原料がロール型成型機によって冷間で成型されて製造される。
The vertical
図1及び図2に示すように、竪型乾留炉設備100は、竪型乾留炉10と、加速度センサ20と、温度センサ30と、流量調節弁40と、制御装置50とを有する。また、竪型乾留炉10は、装入口11と、乾留炉本体12と、高温羽口13と、低温羽口14と、冷却羽口15と、抽出羽口16と、排出口17とを有する。装入口11は、乾留炉本体12の上方に設けられる。装入口11は、フェロコークスの原料となる成型物を乾留炉本体12内に装入するための開口である。竪型乾留炉10には、2つの装入口11が設けられている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the vertical
乾留炉本体12は、水平断面が長方形の筒状の炉であり、水平断面が長辺となる位置に設けられる2つの炉壁12aと、水平断面が短辺となる位置に設けられる2つの炉壁12bとで構成される。炉壁12a、12bの内側には耐火物が設けられ、外側には外部構造物としての鉄皮が設けられる。
The
排出口17は、乾留炉本体12の下端に設けられる。排出口17からは、炉内で乾留されて製造されたフェロコークスが排出される。排出口17から排出されたフェロコークスは、不図示の搬送コンベアによって製品ホッパ(不図示)に搬送され、高炉原料として使用される。
The
高温羽口13は、2つの炉壁12aのそれぞれに4本ずつ、合計8本設けられる。4本の高温羽口13は、同じ高さであって幅方向に異なる位置に等間隔で設けられる。炉外に設けられる加熱装置により、例えば、800~1100℃に加熱された高温気体が高温羽口13から炉内に吹込まれる。高温羽口13からは、900~1000℃に加熱された高温気体が炉内に吹込まれることが好ましい。なお、本実施形態において、幅方向とは、乾留炉本体12の水平断面が長辺となる方向を意味する。
A total of eight high-
低温羽口14は、2つの炉壁12aの幅方向に高温羽口13と同じ位置であって、高さ方向に高温羽口13よりも高い位置にそれぞれ4本ずつ、合計8本設けられる。炉外に設けられる加熱装置により例えば、400~700℃に加熱された低温気体が低温羽口14から炉内に吹込まれる。このように、竪型乾留炉10には高温羽口13及び低温羽口14が上下2段で設けられており、これら羽口から高温気体及び低温気体が吹込まれる。これにより、高温羽口を1段で高温空気を吹込む場合と比べて広い範囲で成型物を加熱でき、効率的に成型物を乾留できる竪型乾留炉になる。
The low-
冷却羽口15は、排出口17の近傍に2つの炉壁12aのそれぞれに4本ずつ、合計8本設けられる。25~80℃の冷却ガスが冷却羽口15から炉内に吹込まれる。このように、冷却羽口15から冷却気体を吹込むことで、排出口17から排出される乾留されたフェロコークスの温度を下げることができるので、成型物を連続して乾留することができる。また、このようにフェロコークスの温度を下げることができれば、フェロコークスを冷却する冷却設備を設けなくてよくなるので、冷却設備の設備費用及び冷却設備にフェロコークスを運搬する運搬費用を削減できる。
A total of eight cooling
抽出羽口16は、2つの炉壁12aの幅方向に高温羽口13と同じ位置であって、高さ方向に冷却羽口15と高温羽口13との間にそれぞれ4本ずつ、合計8本設けられる。抽出羽口16からは高温気体、低温気体及び冷却気体が合流した0~500℃のガスが炉外に排出される。このように、高温羽口13、低温羽口14及び抽出羽口16を2つの炉壁12aの幅方向に異なる位置に等間隔で向い合うように設けることで、乾留炉本体12内の水平断面における炉内温度の均一化を図っている。
The
図3は、抽出羽口16の断面模式図である。流量調節弁40は、それぞれの抽出羽口16の先端部に設けられる。流量調節弁40の開度が調整されることで、抽出羽口16から排出される気体の流量が調整される。また、抽出羽口16には、2つの分岐部19が設けられている。2つの分岐部19を設けることで、抽出羽口16から排出される気体に含まれる粉塵や異物を当該分岐部19に分離できる。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the
加速度センサ20は、それぞれの抽出羽口16の外壁面に設けられる。加速度センサ20は、抽出羽口16から排出される気体の流量を示すデータとして、抽出羽口16の外壁面の振動データを計測する。加速度センサ20は、計測した振動データを当該加速度センサの識別データとともに制御装置50に出力する。なお、本実施形態において、加速度センサ20は振動計の一例である。
The
再び、図2を参照する。温度センサ30は、同じ高さであって、幅方向に異なる位置に等間隔で2つの炉壁12aの内壁面に8個設けられる。図2に示した例では、幅方向に抽出羽口16と同じ位置であって、抽出羽口16の近傍にそれぞれ設けられる。温度センサ30は、それぞれの位置の炉内温度を計測し、取得した温度データを当該温度センサの識別データとともに制御装置50に出力する。なお、温度センサ30は、抽出羽口16の近傍に限らず、高さ方向に異なる乾留炉本体12内の各位置に設けてもよい。
Referring again to FIG. Eight
制御装置50は、加速度センサ20から気体の流量を示すデータを取得し、当該データから抽出羽口16から排出される気体の流量を算出する。制御装置50は、算出された気体の流量が予め定められた流量範囲外であるか否かを判定する。
The
竪型乾留炉10内の一部の領域の通気性が悪化して炉内の通気バランスが崩れると、通気性が悪化した領域と同じ幅方向の位置に設けられた抽出羽口16から排出される気体の流量が少なくなり、他の抽出羽口16から排出される気体の流量が多くなる。したがって、抽出羽口16から排出される気体の流量が予め定められた流量範囲外であるか否かを判定することで、炉内の通気バランスの崩れによる竪型乾留炉10の操業異常を検出できる。なお、予め定められた流量範囲は、正常な操業状態において抽出羽口16から排出される気体の流量と、実験的に通気バランスを崩して水平方向の炉内温度の差が50℃になる状態にしたときに抽出羽口16から排出される気体の流量とを用いて、水平方向の炉内温度の差が50℃未満に維持できる流量範囲に定められる。
When the air permeability in a part of the
制御装置50は、抽出羽口16から排出される気体の流量が予め定められた流量範囲外となった場合に竪型乾留炉10は操業異常であると判定する。一方、制御装置50は、抽出羽口16から排出される気体の流量が予め定められた流量範囲内であった場合には竪型乾留炉10は正常操業であると判定する。これにより、制御装置50は、炉内の通気バランスの崩れによる竪型乾留炉10の操業異常を検出できる。
The
竪型乾留炉10は操業異常であると判定した場合に、制御装置50は、抽出羽口16から排出される気体の流量が予め定められた流量範囲内になるように、流量調節弁40の開度を調整して抽出羽口16から排出される気体の流量を調整する。例えば、制御装置50は、特定の抽出羽口16から排出される気体の流量が予め定められた流量範囲を超えた場合には、当該抽出羽口16の流量調節弁40の開度を狭めて抽出羽口16から排出される気体の流量を少なくする。これにより、特定の抽出羽口16から排出される気体の流量が少なくなり、当該気体の流量を予め定められた流量範囲内にすることができる。
When it is determined that the
なお、予め定められた流量範囲は、気体の流量範囲に限らず、気体の流量の上限値であってもよく、気体の流量の下限値であってもよい。上限値を定めた場合においては、当該上限値を超えた場合に流量範囲外と判定する。また、下限値を定めた場合においては、当該下限値未満であった場合に流量範囲外と判定する。なお、予め定められた流量範囲としての上限値は、正常操業時に抽出羽口16から排出される気体の流量(基準流量)を100とすると、例えば、114である。すなわち、制御装置50は、気体の流量が基準流量に対して1.14倍より大きくなった場合に操業異常であると判定する。なお、この上限値は、8本の抽出羽口16のうちの1本の抽出羽口16が閉塞した場合における他の抽出羽口16の気体の流量上昇幅から定めた。
Note that the predetermined flow rate range is not limited to the gas flow rate range, and may be the upper limit value of the gas flow rate or the lower limit value of the gas flow rate. When an upper limit value is determined, if the upper limit value is exceeded, it is determined that the flow rate is outside the range. Furthermore, in the case where a lower limit value is determined, if the flow rate is less than the lower limit value, it is determined that the flow rate is outside the range. Note that the upper limit value of the predetermined flow rate range is, for example, 114, assuming that the flow rate (reference flow rate) of gas discharged from the
また、制御装置50は、抽出羽口16から排出される気体の流量が予め定められた流量範囲未満であった場合には、流量調節弁40の開度を広げて当該抽出羽口16から排出される気体の流量を多くする。これにより、特定の抽出羽口16から排出される気体の流量が増え、当該流量を予め定められた流量範囲内にすることができる。
Further, when the flow rate of gas discharged from the
また、制御装置50は、温度センサ30から炉内温度を取得してもよい。制御装置50は、同じ高さに設けられた温度センサ30から取得した炉内温度の差が予め定められた温度差以上である場合に操業異常と判定してもよい。すなわち、この場合において、制御装置50は、気体の流量が予め定められた流量範囲外であり、且つ、炉内温度の差が予め定められた温度差以上である場合に竪型乾留炉10が操業異常であると判定してもよい。なお、本実施形態において、予め定められた温度差は、例えば、50℃である。
Further, the
炉下部の水平方法における炉内温度の差が50℃以上になると、成型物の冷却ムラが発生し、高温のフェロコークスが排出口17から排出されて製品ホッパ内での発熱及び発火につながるおそれが生じる。したがって、水平断面の炉内温度差が50℃未満に確実に維持するために、所定の安全率を考慮して流量範囲が設定される。このため、抽出羽口16から排出される気体の流量が予め定められた流量範囲外であったとしても必ずしも水平断面の炉内温度差が予め定められた温度差以上であるとは限らない。これに対し、炉内温度の差に基づいて竪型乾留炉10の操業異常を検出することで、より確実に竪型乾留炉10の操業異常を検出できるようになる。
If the temperature difference in the furnace in the horizontal method at the lower part of the furnace is 50°C or more, uneven cooling of the molded product will occur, and high temperature ferro coke will be discharged from the
竪型乾留炉10において、気体の流通量が多くなると炉内温度は低下し、気体の流通量が少なくなると炉内温度は上昇する。また、抽出羽口16から排出される気体の流量を多くすると冷却気体の流通量が多くなるので、その抽出羽口16近傍の炉内温度は低くなる。一方、抽出羽口16から排出される気体の流量を少なくすると冷却気体の流通量が少なくなり、高温の成型物が通過することになるので、その抽出羽口16近傍の炉内温度は高くなる。
In the
したがって、竪型乾留炉10が操業異常であると判定した場合に、制御装置50は、炉内温度の差が予め定められた温度未満になるように、流量調節弁40の開度を調整して抽出羽口16から排出される気体の流量を調整する。例えば、制御装置50は、高い炉内温度が出力された温度センサの位置の流量調節弁40の開度を広げて当該抽出羽口16から排出される気体の流量を多くする。これにより、高い炉内温度が出力された位置の炉内温度を下げることができるので、炉内温度の差を予め定められた温度未満にすることができる。
Therefore, when it is determined that the
図4は、抽出羽口16から排出された気体の流路を示す模式図である。図4に示すように、8本の抽出羽口16から排出された気体は1つの流路70に合流して排出される。流路70において、竪型乾留炉10の操業データとして、気体の圧力が圧力センサ72によって測定され、気体の流量が流量センサ74によって測定され、気体の温度が温度センサ76によって測定される。これら操業データは制御装置50に出力され、制御装置50に記憶される。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a flow path of gas discharged from the
図5は、制御装置50の構成を示すブロック図である。制御装置50は、例えば、ワークステーションやパソコン等の汎用コンピュータである。制御装置50は、制御部52と、入力部54と、出力部56と、記憶部58とを有する。制御部52は、例えば、CPU等であって、記憶部58から読み込んだプログラムを実行することにより、制御部52を取得部60、演算部62、判定部64として機能させる。
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the
入力部54は、例えば、キーボード、ディスプレイと一体的に設けられたタッチパネル等である。出力部56は、例えば、LCDまたはCRTディスプレイ等である。記憶部58は、例えば、更新記録可能なフラッシュメモリ、内蔵あるいはデータ通信端子で接続されたハードディスク、メモリーカード等の情報記録媒体およびその読み書き装置である。記憶部58には、制御部52が各機能を実行するためのプログラムや当該プログラムが使用するデータ等が記憶されている。
The
各抽出羽口16に設けられた加速度センサ20から出力された振動データは、アンプ22で増幅され、HPF(ハイパスフィルター)24で低周波成分が除去される。取得部60は、増幅され低周波成分が除去された振動データと加速度センサ20の識別データとを取得する。取得部60は取得した当該振動データと識別データとを演算部62に出力する。
The vibration data output from the
演算部62は、取得した振動データを加速度実効値に変換する。演算部62は気体の流量と加速度実効値との対応関係を示した回帰式を記憶部58から読み出し、加速度実効値と回帰式とを用いてそれぞれの抽出羽口16から排出された気体の流量を算出する。
The
ここで、気体の流量と振動データとの関係について説明する。JIS規格25Aの鋼管に加速度センサを取り付け、この鋼管に0~25L/minの空気を流したときの振動データを取得し、鋼管を流れる気体の流量と振動データとの関係を確認した。振動データとして、加速度実効値を用いた。f(t)で表される振動データにおける0~T区間の加速度実効値は、下記(1)式を用いて算出できる。 Here, the relationship between gas flow rate and vibration data will be explained. An acceleration sensor was attached to a JIS standard 25A steel pipe, vibration data was obtained when air was flowed through the steel pipe at a rate of 0 to 25 L/min, and the relationship between the flow rate of gas flowing through the steel pipe and the vibration data was confirmed. The effective value of acceleration was used as the vibration data. The effective value of acceleration in the 0 to T section in the vibration data represented by f(t) can be calculated using the following equation (1).
図6は、加速度実効値と気体の流量との関係を示すグラフである。図6において、横軸は流量(L/min)であり、縦軸は加速度実効値(m/s2)である。図6に示すように、気体の流量が多くなると加速度実効値も大きくなった。この結果から気体の流量と加速度実効値とには相関関係があることが確認された。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the effective acceleration value and the gas flow rate. In FIG. 6, the horizontal axis is the flow rate (L/min), and the vertical axis is the effective acceleration value (m/s 2 ). As shown in FIG. 6, as the gas flow rate increased, the effective value of acceleration also increased. From this result, it was confirmed that there is a correlation between the gas flow rate and the effective value of acceleration.
そこで、竪型乾留炉10を用いて抽出羽口16の外壁面に加速度センサ20を設置し、抽出羽口16から排出される気体の流量を変化させたときの振動データと流量との関係を確認した。なお、抽出羽口16から排出された直後の気体には、成型炭が粉塵化した粉や成型炭から揮発した揮発分が含まれ、且つ、当該気体の温度は500℃に近い高温であることから通常の流量計による測定が困難であったので、8本の抽出羽口16から排出された気体を合流させ、且つ、気体に含まれる粉塵等を除去した後の気体の流量をオリフィス式流量計で測定した。
Therefore, an
図7は、抽出羽口16における加速度実効値と合計流量との関係を示すグラフである。図7において、横軸は合計流量(L/min)であり、縦軸は加速度実効値(m/s2)である。この加速度実効値は、図4に示した8個の加速度センサ20で測定された振動の各実効値の合計値である。図7に示すように、合計流量に比例して加速度実効値が大きくなることが確認された。このように加速度実効値と合計流量とには対応関係があることから、気体の流量と加速度実効値との対応関係を示す回帰式を予め求めておけば、加速度実効値と当該回帰式とを用いることで抽出羽口16から排出される気体の流量が算出できる。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the effective value of acceleration at the
したがって、気体の流量と加速度実効値との対応関係を示す回帰式を予め求めておき、当該回帰式を記憶部58に記憶させておけば、演算部62は、加速度実効値と回帰式とを用いてそれぞれの抽出羽口16から排出された気体の流量を算出できる。演算部62は、このようにして算出した気体の流量を判定部64に出力する。
Therefore, if a regression equation indicating the correspondence between the gas flow rate and the effective acceleration value is obtained in advance and the regression equation is stored in the
なお、加速度センサ20から出力される振動データには、抽出羽口16から排出される気体による振動だけでなく乾留炉本体12の振動も含まれる。乾留炉本体12の振動の周波数は低周波数帯域に表れる場合が多いので、例えば、上述したHPF24で振動データの低周波数成分を除去することで、気体の流量の算出精度が向上する。なお、HPF24は外乱となる振動の周波数成分を除去する外乱除去フィルターの一例である。
Note that the vibration data output from the
次に、HPE24で除去する周波数成分について説明する。加速度センサ20から出力される振動データには、気体の振動だけでなく周辺設備などの外乱となる振動が含まれる。このため、当該振動データをそのまま用いると、気体の流量の算出精度が低くなる場合がある。そこで、フェロコークスの生産量を変え、抽出羽口16から排出される気体の流量及び外乱となる振動を変化させた振動と、気体を排出させずに周辺設備の振動などの外乱となる振動を変化させた振動とを計測し、これら振動データの周波数解析(FFT)結果を主成分分析し、第1主成分の負荷量が0.7以上となる高相関係数の存在割合を求めた。ここで、高相関係数の存在割合とは、周波数解析によって12.5kHzまでの範囲で1Hzごとに信号強度を解析し、得られた周波数解析データを主成分分析し、100Hzごとに第1主成分の負荷量が0.7以上となった数の割合を意味する。
Next, the frequency components removed by the
図8は、気体及び外乱となる振動の高相関係数の存在割合を示すグラフである。図9は、外乱となる振動の高相関係数の存在割合を示すグラフである。図8、図9において、横軸は周波数(Hz)であり、縦軸は高相関係数の存在割合(%)である。 FIG. 8 is a graph showing the proportion of high correlation coefficients between gas and disturbance vibration. FIG. 9 is a graph showing the proportion of high correlation coefficients of vibrations that are disturbances. In FIGS. 8 and 9, the horizontal axis represents frequency (Hz), and the vertical axis represents the proportion (%) of high correlation coefficients.
図8に示すように、気体及び外乱となる振動では第1主成分の負荷量が0.7以上となる高相関係数が全周波数帯にわたって存在した。この結果から、広い周波数成分が気体の振動及び外乱となる振動に寄与していることが確認された。一方、図9に示すように、外乱となる振動では、第1主成分の負荷量が0.7以上となる高相関係数が5kHz以下の周波数帯に存在し、5kHzより高い周波数帯にはあまり存在しなかった。この結果から、5kHz以下の周波数成分が外乱の振動に寄与していることが確認された。なお、高相関を示す値である第1主成分の負荷量0.7は、予め定められた主成分負荷量の一例である。 As shown in FIG. 8, in the case of gas and vibration as a disturbance, a high correlation coefficient with a load amount of the first principal component of 0.7 or more existed over the entire frequency band. From this result, it was confirmed that a wide frequency component contributed to the vibration of the gas and the vibration that caused disturbance. On the other hand, as shown in Fig. 9, in the vibration that is a disturbance, a high correlation coefficient with a load amount of the first principal component of 0.7 or more exists in the frequency band below 5kHz, and a high correlation coefficient in the frequency band higher than 5kHz exists. It didn't really exist. From this result, it was confirmed that frequency components of 5 kHz or less contributed to the disturbance vibration. Note that the first principal component loading amount of 0.7, which is a value indicating a high correlation, is an example of a predetermined principal component loading amount.
上述したように、5kHz以下の周波数成分が外乱となる振動に寄与していることから、HPF24を用いて振動データのうちの5kHz以下の周波数成分を除去すれば、外乱となる振動の影響が小さくなるので気体の流量の算出精度は向上する。このように、本実施形態に係る竪型乾留炉の操業方法では、気体の流量と相関のない外乱となる振動を周波数解析して得られる周波数成分を予め主成分分析し、第1主成分の負荷量が予め定められた値以上となる存在割合を周波数ごとに評価する。これにより、外乱となる振動に寄与する周波数成分を予め特定でき、外乱除去フィルターを用いて当該周波数成分を振動データから除去することで気体の流量の算出精度を向上できる。
As mentioned above, frequency components of 5 kHz or less contribute to vibrations that cause disturbances, so if the
上記例では、HPE24を用いて外乱となる5kHz以下の周波数成分を除去する例を示したがこれに限らない。外乱となる振動の周波数成分は周辺設備の種類や設備の大きさによって変わり得る。したがって、外乱となる振動の周波数成分を除去する外乱除去フィルターはHPEに限定されず、所定の周波数成分を除去するバンドパスフィルターやローパスフィルターを用いてもよい。さらに、負荷量を評価する主成分は第1主成分に限らず、第2主成分以降の主成分を評価してもよい。外乱となる振動に相関のある主成分の負荷量を評価すればよい。
In the above example, an example is shown in which the
判定部64は、演算部62から取得した気体の流量が予め定められた流量範囲外となるか否かを判定する。予め定められた流量範囲は、上述したように、正常な操業状態において抽出羽口16から排出される気体の流量と、幅方向の炉内温度差が50℃になるように実験的に通気バランスを崩したときに抽出羽口16から排出される気体の流量とを用いて予め定められ、記憶部58に記憶されている。
The
判定部64は、記憶部58から予め定められた流量範囲を読み出し、演算部62から取得した気体の流量が、予め定められた流量範囲外となるか否かを判定する。演算部62から取得した気体の流量が予め定められた流量範囲外であった場合に、判定部64は炉内の通気バランスの崩れによる操業異常が発生していると判定する。一方、演算部62から取得した気体の流量が予め定められた範囲内であった場合に、演算部62は炉内の通気バランスの崩れによる操業異常が発生していないと判定する。演算部62は、炉内の通気バランスの崩れによる操業異常が発生していると判定した場合に、出力部56に操業異常が発生していることを示す画像を表示させてもよい。このようにして、本実施形態に係る竪型乾留炉設備100は、炉内の通気バランスの崩れによる竪型乾留炉10の操業異常を検出する。
The determining
炉内の通気バランスの崩れによる操業異常が発生していると判定した場合に、判定部64は、流量調節弁40の開度を調整して抽出羽口16から排出される気体の流量を調整することが好ましい。判定部64は、特定の抽出羽口16から排出される気体の流量が予め定められた流量範囲を超えた場合には、記憶部58に記憶されている識別データと設置位置との対応関係を示すテーブルを読み出し、当該テーブルを参照して、特定の抽出羽口16の設置位置を特定する。判定部64は、特定の抽出羽口16に設けられている流量調節弁40に当該流量調節弁40の開度を狭める信号を出力して開度を狭める。これにより、特定の抽出羽口16から排出される気体の流量を減少させることができるので、特定の抽出羽口16から排出される気体の流量が予め定められた流量範囲内になるように調整できる。
If it is determined that an operational abnormality has occurred due to the ventilation imbalance in the furnace, the
また、制御装置50は、温度センサ30から温度データを取得してもよい。この場合に、取得部60は、それぞれの温度センサ30から温度データを取得する。取得部60は、取得した温度データを演算部62に出力する。演算部62は、同じ炉壁12aであって同じ高さに設けられた4つの温度データのうち、最も高い温度データと、最も低い温度データとを特定する。演算部62は、これら2つの温度データの差をとることで炉内温度の差を算出する。演算部62は、算出した炉内温度の差を判定部64に出力する。
Further, the
判定部64は、演算部62から取得した炉内温度の差が予め定められた50℃以上であるか否かを判定する。演算部62から取得した炉内温度の差が50℃以上である場合に、判定部64は操業異常が発生していると判定する。一方、演算部62から取得した温度差が50℃未満であった場合に、演算部62は操業異常が発生していないと判定する。演算部62は、操業異常が発生していると判定した場合に、出力部56に操業異常が発生していることを示す画像を表示させてもよい。
The
操業異常が発生していると判定した場合に、判定部64は、流量調節弁40の開度を調整して抽出羽口16から排出される気体の流量を調整する。判定部64は、最も高い温度データを出力した温度センサと、最も低い温度データを出力した温度センサとを特定し、これらセンサの識別データを取得する。例えば、最も高い温度を下げる場合には、判定部64は、最も高い温度データを出力した温度センサと同じ幅方向の位置に設けられている抽出羽口16を特定する。判定部64は、特定した抽出羽口16に設けられている流量調節弁40に開度を広げる信号を出力して、流量調節弁40の開度を広げる。これにより、最も高い炉内温度が出力された位置に流通する低温気体の流通量が多くなるので、当該位置が冷却されて温度が低下し、この結果、炉内温度の差を50℃未満にすることができる。また、最も低い炉内温度を上げる場合には、逆に流量調節弁40の開度を狭める信号を出力すればよい。これにより、炉内温度の差を50℃未満にすることができる。
If it is determined that an operational abnormality has occurred, the
図10は、本実施形態に係る竪型乾留炉の操業方法の処理の一例を示すフロー図である。図10を用いて、気体の流量から竪型乾留炉10の操業異常を検出し、当該操業異常を解消させる処理を説明する。図10に示すフローは、入力部54が、オペレータからの制御装置50による制御開始の入力を受け付けたことを条件に開始する。
FIG. 10 is a flowchart showing an example of the processing of the method for operating the vertical carbonization furnace according to the present embodiment. A process for detecting an operational abnormality of the
まず、取得部60は加速度センサ20から振動データを取得する(ステップS101)。この処理が取得ステップとなる。取得部60は取得した振動データを演算部62に出力する。
First, the
演算部62は、取得した振動データを加速度実効値に変換するとともに、加速度実効値と気体の流量との対応関係を示す回帰式とを用いて、それぞれの抽出羽口16から排出される気体の流量を算出する(ステップS102)。演算部62は、算出した気体の流量を判定部64に出力する。
The
判定部64は、記憶部58から予め定められた流量範囲を記憶部58から読み出す。判定部64は、演算部62から取得した気体の流量が予め定められた流量範囲外か否かを判定する(ステップS103)。演算部62から取得した気体の流量が予め定められた流量範囲内であった場合に(ステップS103:No)、判定部64は、処理をステップS101に戻し、予め定められた流量範囲外となる気体の流量が取得されるまでステップS101、ステップS102の処理を繰り返し実行する。一方、気体の流量が予め定められた流量範囲外であった場合に(ステップS103:Yes)、判定部64は、竪型乾留炉10の操業が操業異常であると判定し、竪型乾留炉10の操業異常を検出する(ステップS104)。ステップS103、S104の処理が判定ステップとなる。
The
判定部64は、流量調節弁40の開度を調整して、気体の流量が予め定められた流量範囲外となった抽出羽口16から排出される気体の流量を調整する(ステップS105)。この処理が調整ステップとなる。
The
判定部64は、入力部54がオペレータからの制御装置50による制御終了の入力を受け付けた否かを判断する(ステップS106)。オペレータからの制御装置50による制御終了の入力を受け付けた場合に(ステップS106:Yes)、判定部64は、竪型乾留炉10の操業異常を検出し、当該操業異常を解消させる処理を終了する。一方、オペレータからの制御装置50による制御終了の入力を受け付けていない場合に(ステップS106:No)、判定部64は、処理をステップS101に戻し、ステップS101からの処理を繰り返し実行する。これらの処理が繰り返し実行されることで、仮に一度の気体の流量の調整では操業異常を解消できなくても、2~3回繰り返し実行することで、竪型乾留炉10の操業異常は解消される。
The determining
このような処理を実行することで、制御装置50は、竪型乾留炉10の炉内通気バランスの崩れによる操業異常を検出できる。さらに、制御装置50は、当該操業異常を解消させるように抽出羽口16から排出される気体の気体の流量を調整できる。
By executing such processing, the
図11は、本実施形態に係る竪型乾留炉の操業方法の処理の別の一例を示すフロー図である。図11を用いて、気体の流量及び炉内温度から竪型乾留炉10の操業異常を検出し、当該操業異常を解消させる処理を説明する。図11に示すフローも、入力部54が、オペレータからの制御装置50による制御開始の入力を受け付けたことを条件に開始する。
FIG. 11 is a flowchart showing another example of the processing of the method for operating the vertical carbonization furnace according to the present embodiment. A process for detecting an operational abnormality in the
まず、取得部60は加速度センサ20から振動データを取得し、温度センサ30から温度データを取得する(ステップS201)。この処理が取得ステップとなる。取得部60は取得した振動データ及び温度データを演算部62に出力する。
First, the
演算部62は、取得した振動データを加速度実効値に変換するとともに、加速度実効値と加速度実効値と気体の流量との対応関係を示す回帰式とを用いて、それぞれの抽出羽口16から排出される気体の流量を算出する。さらに、演算部62は、取得した温度データを用いて温度差を算出する(ステップS202)。演算部62は気体の流量及び温度差を判定部64に出力する。
The
判定部64は、記憶部58から予め定められた流量範囲を記憶部58から読み出す。判定部64は、演算部62から取得した気体の流量が予め定められた流量範囲外か否かを判定する(ステップS203)。気体の流量が予め定められた流量範囲内であった場合に(ステップS203:No)、判定部64は、処理をステップS201に戻し、予め定められた流量範囲外となる気体の流量が取得されるまでステップS201、ステップS202の処理を繰り返し実行する。一方、気体の流量が予め定められた流量範囲外であった場合に(ステップS203:Yes)、判定部64は、処理をステップS204に進める。
The
判定部64は、演算部62から取得した温度差が50℃以上であるか否かを判定する(ステップS204)。判定部64は、演算部62から取得した温度差が50℃未満であった場合(ステップS204:No)、判定部64は、処理をステップS201に戻す。一方、温度差が50℃以上であった場合(ステップS204:Yes)、判定部64は、竪型乾留炉10の操業が操業異常であると判定し、竪型乾留炉10の操業異常を検出する(ステップS205)。図11に示した例においては、ステップS203~S205の処理が判定ステップとなる。
The
判定部64は、流量調節弁40の開度を調整して、例えば、最も高い温度データを出力した温度センサ30の幅方向の位置と同じ位置に設けられた抽出羽口16から排出される気体の流量を調整する(ステップS206)。この処理が調整ステップとなる。
The
判定部64は、入力部54がオペレータからの制御装置50による制御終了の入力を受け付けた否かを判断する(ステップS207)。オペレータからの制御装置50による制御終了の入力を受け付けた場合に(ステップS207:Yes)、判定部64は、竪型乾留炉10の操業異常を検出し、当該操業異常を解消させる処理を終了する。一方、判定部64は、オペレータからの制御装置50による制御終了の入力を受け付けていない場合に(ステップS207:No)、判定部64は、処理をステップS201に戻し、ステップS102からの処理を繰り返し実行する。
The
このような処理を実行することで、制御装置50は、水平断面内の炉内温度差が50℃以上であるという乾留不良が発生し得る操業異常の基準に基づいて竪型乾留炉10の操業異常を検出できる。また、制御装置50は、当該操業異常を解消させるように抽出羽口16から排出される気体の流量を調整できる。
By performing such processing, the
以上、説明したように、本実施形態に係る竪型乾留炉設備100を用いることで、炉内の通気バランスの崩れによる竪型乾留炉10の操業異常を検出できる。このように、竪型乾留炉10の操業異常を検出できれば、流量調節弁40を調整する等の炉内通気バランスを回復させる対策がとれるので、これにより、乾留不良により強度の低いフェロコークスが製造されることを抑制でき、また、製品ホッパ内での発熱及び発火も抑制できる。さらに、高温羽口13及び低温羽口14から投入される熱量を変えることなく炉内通気バランスを回復できるので、適切な製造温度が維持され、成型物の変形や割れの発生も抑制できる。
As described above, by using the vertical
なお、本実施形態に係る竪型乾留炉設備100では、8本の高温羽口13、8本の低温羽口14、8本の抽出羽口16及び8本の冷却羽口15を有する竪型乾留炉10を用いて説明したが、これに限らない。竪型乾留炉10は、低温羽口14及び冷却羽口15を有さなくてもよく、高温羽口13を1本以上有していればよく、抽出羽口16を2本以上有していればよい。
Note that the vertical
また、抽出羽口16は、同じ高さであって炉壁12aに等間隔に設けた例を示したが、これに限らない。抽出羽口16は、同じ高さでなくてもよく、また、等間隔でなくてもよい。このように、高さや間隔が同じでない場合には、操業異常を判定する流量範囲がそれぞれの抽出羽口で異なるので、正常操業時の気体の流量及び異常操業時の気体の流量をそれぞれの抽出羽口16で求め、それぞれの抽出羽口16ごとに操業異常か否かを判定できる流量範囲を予め定めておけばよい。
Although the
また、本実施形態では流量センサとして加速度センサ20を用いた例を示したが、これに限らない。流量センサとしては抽出羽口16から排出される気体の流量を測定できるものであれば、どのような流量センサを用いてもよい。なお、流量センサから出力されるデータが流量データの場合、演算部62は取得部60から取得した流量データをそのまま判定部64に出力する。
Further, in this embodiment, an example is shown in which the
本実施例では、図1、2に示した竪型乾留炉10と同様に、8個の熱電対型の温度センサ30を抽出羽口16の近傍に水平方向に同じ位置に設置した。また、流量推定するものとして8本の抽出羽口16に加速度センサ20を設置し、流量調節機器として流量調節弁を設置した。
In this example, like the
図12は、ユニットAとユニットBの炉内温度変化を示すグラフである。図12において、横軸は時間(hr)であり、縦軸は炉内温度(℃)である。ユニットAは同じ炉壁12aに設けられた4本の抽出羽口の1つであり、ユニットBは当該4本の抽出羽口の他の1つである。図10に示すように、竪型乾留炉10の操業中、ユニットAから排出される気体の流量が少なくなって炉内温度が上昇していき、9:00過ぎにユニットAとユニットBとの気体の流量差が予め定められた範囲外となり、且つ、炉内温度差が50℃になった。このため、ユニットAに設けられている流量調節弁の開度を広げ、ユニットAから排出される気体の流量を増加させた。これにより、ユニットAの炉内温度が低下し、ユニットAとユニットBとの炉内温度差は小さくなった。この結果、ユニットAとユニットBとの気体の流量差は予め定められた範囲内となり、且つ、炉内温度差も50℃未満となって竪型乾留炉10の操業不良を解消させることができた。
FIG. 12 is a graph showing changes in the furnace temperatures of unit A and unit B. In FIG. 12, the horizontal axis is time (hr), and the vertical axis is furnace temperature (° C.). Unit A is one of the four extraction tuyeres provided on the
10 竪型乾留炉
11 装入口
12 乾留炉本体
13 高温羽口
14 低温羽口
15 冷却羽口
16 抽出羽口
17 排出口
19 分岐部
20 加速度センサ
22 アンプ
24 HPF
30 温度センサ
40 流量調節弁
50 制御装置
52 制御部
54 入力部
56 出力部
58 記憶部
60 取得部
62 演算部
64 判定部
70 流路
72 圧力センサ
74 流量センサ
76 温度センサ
100 竪型乾留炉設備10
30
Claims (16)
前記竪型乾留炉は、
乾留炉本体と、
前記乾留炉本体内に高温気体を吹き込む一以上の高温羽口と、
前記高温羽口から高さ方向に異なる位置に設けられ、前記乾留炉本体内の気体を排出する二以上の抽出羽口と、を有し、
前記二以上の抽出羽口は同じ高さであって幅方向に異なる位置に設けられ、
前記抽出羽口のそれぞれから排出される気体の流量を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記流量が予め定められた流量範囲外となった場合に操業異常と判定する判定ステップと、
を有する、竪型乾留炉の操業方法。 A method of operating a vertical carbonization furnace for producing ferrocoke, the method comprising:
The vertical carbonization furnace is
Carbonization furnace main body,
one or more high-temperature tuyeres for blowing high-temperature gas into the carbonization furnace body;
two or more extraction tuyeres provided at different positions in the height direction from the high temperature tuyeres and discharging gas within the carbonization furnace main body,
The two or more extraction tuyeres are provided at the same height and at different positions in the width direction,
an obtaining step of obtaining a flow rate of gas discharged from each of the extraction tuyere;
a determination step of determining an operational abnormality when the flow rate acquired in the acquisition step is outside a predetermined flow rate range;
A method of operating a vertical carbonization furnace having:
前記外乱となる振動の周波数成分は、予め、外乱となる振動の周波数成分を主成分分析し、主成分の負荷量を求めることで特定される、請求項2に記載の竪型乾留炉の操業方法。 In the acquisition step, the flow rate of gas discharged from each extraction tuyere is acquired from the vibration from which the frequency component of the vibration that causes disturbance has been removed;
3. The operation of the vertical carbonization furnace according to claim 2, wherein the frequency component of the vibration causing the disturbance is specified in advance by principal component analysis of the frequency component of the vibration causing the disturbance and determining the load amount of the principal component. Method.
前記流量が予め定められた流量範囲内になるように前記抽出羽口から排出される気体の流量を調整する調整ステップをさらに有する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の竪型乾留炉の操業方法。 If it is determined that there is an operational abnormality in the determination step,
The vertical shaft according to any one of claims 1 to 4, further comprising an adjusting step of adjusting the flow rate of the gas discharged from the extraction tuyere so that the flow rate is within a predetermined flow rate range. How to operate a carbonization furnace.
前記炉内温度の差が予め定められた温度未満になるように前記抽出羽口から排出される気体の流量を調整する調整ステップをさらに有する、請求項5に記載の竪型乾留炉の操業方法。 If it is determined that there is an operational abnormality in the determination step,
The method for operating a vertical carbonization furnace according to claim 5, further comprising the step of adjusting the flow rate of gas discharged from the extraction tuyere so that the difference in temperature within the furnace is less than a predetermined temperature. .
竪型乾留炉と、
気体の流量を測定する二以上の流量センサと、
前記竪型乾留炉を制御する制御装置と、を有し、
前記竪型乾留炉は、
乾留炉本体と、
フェロコークスの原料となる成型物が装入される装入口と、
前記乾留炉本体内に高温気体を吹込む一以上の高温羽口と、
前記高温羽口から高さ方向に異なる位置に設けられ、前記乾留炉本体内の気体を排出する二以上の抽出羽口と、
乾留された成型物を排出する排出口と、を有し、
前記二以上の抽出羽口は幅方向に異なる位置に設けられ、
前記二以上の流量センサは、前記二以上の抽出羽口にそれぞれ設けられ、
前記制御装置は、前記流量センサから抽出羽口から排出される気体の流量を示すデータを取得する取得部と、前記データからそれぞれの抽出羽口から排出される気体の流量を算出する演算部と、前記流量が予め定められた流量範囲外となった場合に操業異常と判定する判定部と、を有する、竪型乾留炉設備。 Vertical carbonization furnace equipment for producing ferro coke,
Vertical carbonization furnace,
two or more flow rate sensors that measure the flow rate of gas;
a control device for controlling the vertical carbonization furnace,
The vertical carbonization furnace is
Carbonization furnace main body,
A charging port into which a molded product that is a raw material for ferro coke is charged;
one or more high-temperature tuyeres for blowing high-temperature gas into the carbonization furnace body;
two or more extraction tuyeres that are provided at different positions in the height direction from the high temperature tuyere and discharge gas within the carbonization furnace main body;
It has an outlet for discharging the carbonized molded product,
The two or more extraction tuyeres are provided at different positions in the width direction,
The two or more flow rate sensors are respectively provided at the two or more extraction tuyeres,
The control device includes an acquisition unit that acquires data indicating the flow rate of gas discharged from the extraction tuyere from the flow rate sensor, and a calculation unit that calculates the flow rate of gas discharged from each extraction tuyere from the data. , a determination unit that determines that there is an operational abnormality when the flow rate is outside a predetermined flow rate range.
前記外乱除去フィルターは、前記振動計で測定された振動のうち予め定められた周波数成分を除去する、請求項11に記載の竪型乾留炉設備。 further comprising a disturbance removal filter;
The vertical carbonization furnace equipment according to claim 11, wherein the disturbance removal filter removes a predetermined frequency component from the vibrations measured by the vibration meter.
前記温度センサは、前記竪型乾留炉内の同じ高さであって、幅方向に異なる二以上の位置に設けられ、
前記取得部は、それぞれの温度センサから炉内温度を取得し、前記判定部は、それぞれの温度センサから取得された炉内温度の差が予め定められた温度差以上である場合に操業異常と判定する、請求項10から請求項13のいずれか一項に記載の竪型乾留炉設備。 It further includes two or more temperature sensors that measure the temperature inside the furnace,
The temperature sensor is provided at two or more different positions in the width direction at the same height in the vertical carbonization furnace,
The acquisition unit acquires the furnace temperature from each temperature sensor, and the determination unit determines that the operation is abnormal when the difference in the furnace temperature acquired from each temperature sensor is greater than or equal to a predetermined temperature difference. The vertical carbonization furnace equipment according to any one of claims 10 to 13, which is determined.
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