JPH036198B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は多数の燃焼室と炭化室とが交互に配設
されたコークス炉の温度調節方法に関するもので
あり、詳しくは上記燃焼室の温度を、操業計画及
び操業条件の変動に応じた適正な温度に調節する
方法に関する。 コークス炉は、周知のように、多数の燃焼室と
炭化室とが交互に配設されてなり、各燃焼室には
燃料ガス本管から分岐された分配支管を通して燃
料ガスが供給されている。そして、品質の安定さ
れたコークスを得るために、更には省エネルギー
化を図るためにも、コークス炉の温度を適生な温
度に調整することが重要である。 コークス炉の温度調節方法としては、燃焼室の
温度が隣接する炭化室へ装入された原料炭の影響
を受け、いわゆるＷ字カーブを推移することか
ら、このＷ字カーブに基づき、分配支管へ供給さ
れる燃料ガスの供給量を調節することが好ましい
方法であるが、このＷ字カーブは、コークス炉の
生産計画、稼動率等の操業計画や装入炭の性状等
の操業条件の変動により変化するので、通常はこ
のＷ字カーブを包含するように上限及び下限を定
めた一定幅の温度管理ゾーンを設け、燃焼室の温
度がこの温度範囲内となるように燃料ガス供給量
を調節するいわゆるゾーン管理法により行われて
いる。 しかし、この方法では、コークス炉の温度を
適生な温度に保持することが極めて困難である。
温度管理ゾーンのＷ字カーブより上の領域では
燃料ガス量が供給過剰であり、また下の領域では
逆に供給不足となるので、個々の燃焼室温度にバ
ラツキが多くなり、そのため各炭化室に於ける石
炭の乾留速度に相違が起り、コークス品質面に悪
影響がある。燃料ガスの過剰供給により、燃料
ガスの無駄が生じる欠点がある。 そこで、本発明者等は燃焼室の温度の実績デー
タを詳細に検討した結果、Ｗ字カーブが２本の二
次曲線を組合した曲線として表せること、及び前
記した条件の中で炭化室への装入時刻が変動した
場合、その時刻に応じて二次曲線の一部を平行移
動させることにより、実情に合致する温度曲線が
得られることを知得し、この知見に基づき本発明
を完成した。 以下、本発明を添付図面に従つて詳細に説明す
る。 第１図は本発明の対象となるコークス炉の説明
図、第２図は標準とする時間−温度曲線の補正方
法を示す図、第３図はコークス炉の温度調節方法
を示すブロツク図である。 第１図に於いて、１，１′，１″、……は燃焼
室、２，２′，２″、……は炭化室である。炉番の
ｎ、ｎ＋１、ｎ＋２、ｎ−１、ｎ−２は任意の燃
焼室をｎ番とし、その前後の燃焼室に付した一連
の番号であり、また、Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２、Ｎ−
１、Ｎ−２はｎ番燃焼室に隣接する炭化室をＮ番
とし、その前後の炭化室に付した一連の番号であ
る。図中の装入順位は、５門間隔で装入する場合
の一例であり、順位の方向及び何門間隔にするか
は任意に選定できる。 第２図は第１図に示す方法で任意の炭化室（Ｎ
番炭化室）に石炭を装入する場合のｎ番燃焼室に
於いて標準とする時間−温度曲線（以下標準曲線
又は基準曲線と記す）を示すものであり、θX及
びTXはＮ番炭化室の装入時刻及びその時刻に於
けるｎ番燃焼室の基準温度、θY及びTYはＮ−１
番炭化室の予定装入時刻（又は装入時刻）及びそ
の時刻に於けるｎ番燃焼室の基準温度、θZ及び
TZはＮ番炭化室の予定窯出し時刻及びその時刻
に於けるｎ番燃焼室の基準温度である。図中に実
線で示す標準曲線Ｘ、Ｐ、Ｙ、Ｑ、Ｚは、θX〜
θYに於いては回帰式Ｔ＝ａ（θ−ｂ）²＋ｃ〔但し、
Ｔはｎ番燃焼室の基準温度（℃）、θはＮ番炭化
室装入時刻からの経過時間（Hr）、ａ、ｂ、ｃ、
は係数である。〕を用い、θY〜θZに於いては、回
帰式Ｔ＝a′（θ−b′）²＋c′〔但し、Ｔ及びθは前記
と同じ意義であり、a′、b′、c′は係数である。〕を
用い計算で求めたものである。回帰式の各係数
は、燃焼室の過去の多数の実積データに基づき、
生産計画、稼動率等のコークス炉操業計画及び装
入炭の性状、炭化の平均温度等の操業条件に応
じ、予じめ求めておかなければならない。標準曲
線は、各窯出サイクル毎に作成しておくこともで
きるが、通常は、窯出サイクルが１時間又は２時
間異なる毎に、作成しておき、作業機械の補修や
作業者の休息等のための時間いわゆるクリーニン
グタイムを加味した各炭化室毎の窯出サイクルが
決まれば、その窯出サイクルに合致するように、
後述の方法に従い修正する。このようにして修正
された曲線を以下基準曲線という。 そして、Ｎ番炭化室への原料炭装入時刻からＮ
−１番炭化室への予定装入時刻迄の間に於いて、
前述のクリーニングタイムの設定あるいは作業予
定の変更等でＮ−１番炭化室への予定装入時刻
θYをθY₁に早める必要が生じた場合には、曲線
Ｐ、Ｙ、をθY₁に対応するY₁点迄平行移動させ、
曲線Ｐ、Ｙとの交点をP₁とし、かつ曲線Ｙ、Ｑ
をY₁点迄平行移動させ、点Q₁とＱとを直線で結
ぶ。得られた曲線Ｘ、P₁、Y₁、Q₁、Ｑ、Ｚを基
準曲線とする。また、θYをθY₂に遅れさせる必
要が生じた場合には、曲線Ｐ、ＹをθY₂に対応す
るY₂点迄平行移動させ、点ＰとP₂とを直線で結
び、かつ曲線Ｙ、ＱをY₂点迄平行移動させ、曲
線Ｑ、Ｚとの交点をQ₂とする。得られた曲線Ｘ、
Ｐ、P₂、Y₂、Q₂、Ｚを基準曲線とする。なお、
Ｎ−１番炭化室の実際の装入時刻は、通常、予定
装入時刻と多少ずれる場合が多いが、この場合
は、曲線Ｙ、Ｑをその時刻迄平行移動させ、前記
の方法と同様の方法で曲線Ｑ、Ｚと接続すればよ
い。 また、Ｎ−１番炭化室への原料炭装入時刻から
Ｎ番炭化室の予定窯出し時刻迄の間に於いて、作
業予定の変更等でＮ番炭化室の予定窯出し時刻
θZをθZ₁に早める必要が生じた場合には、曲線
Ｑ、ＺをθZ₁に対応するZ₁点迄平行移動させ、前
述の各曲線との交点をQmとし、得られた曲線
Qm、Z₁と前述の曲線と合せたものを基準曲線と
し、また、θZをθZ₂に遅れさせる場合には、曲線
Ｑ、ＺをθZ₂に対応するZ₂点迄平行移動させ、点
ＱとQ₃とを直線で結び、得られた曲線Ｑ、Q₃、
Z₂と前述の曲線と合せたものを基準曲線とする。
基準曲線の作成は予定が変更される毎に行う。 次にコークス炉の温度調節方法を第３図のブロ
ツク図に基づいて説明する。コークス炉の操業計
画及び操業条件が決定され、Ｎ番炭化室へ石炭の
装入が行われたら、先づ、操業平均温度、操業サ
イクル、装入時刻（Ｎ番炭化室の実積及びＮ−１
番炭化室の装入予定）、予定窯出し時刻等の操業
条件を電算機に入力し、前述の方法に従つて平均
操業サイクルに基づく標準曲線を作成し、次に各
燃焼室毎の操業サイクルに合致するよう基準曲線
を作成し、さらに予定装入時刻、予定窯出し時刻
が変更されれば、その都度基準曲線を、標準曲線
に基づいて修正する。 次に任意の時刻にｎ番燃焼室の温度を測定し、
測温結果を電算機に入力し、基準曲線に基づく測
温時刻に於ける基準温度との偏差を比較演算させ
る。ところで、燃焼室の温度は燃料ガスの切換後
時間の経過と共に降下するので、例えば、切換時
間周期の1/2の時刻の温度を平均温度とし、これ
より早い時刻に測温した場合は、測温値より測温
時刻に応じた補正値を差引き、遅い時刻に測温し
た場合は補正値を加算することにより補正するの
が望ましい。測温方法は特に限定されないが、例
えば２色温度計、赤外線温度計等の温度計を塔載
した計測車を、コークス炉上を炉団方向に走行さ
せ、各燃焼室のフリユーノズル通して燃焼室底部
の温度を測定する方法（特願昭56−188391参照）
に従つて行えばよい。また、基準曲線及び測温結
果は、電算機に接続されたデイスプレイに表示す
るのが便利である。 次に、得られた偏差値に基づき、ｎ番燃焼室へ
供給される燃料ガスの供給量を演算により求め
る。供給量の調節は、通常、分配支管内の燃料ガ
スの圧力を制御するが、燃料ガスの流量を制御す
ることもできる。供給量の調節幅は、燃焼室の大
きさ、燃焼ノズルの構造、燃料ガスの保有熱量や
過去の調節幅等により異なるので、燃料ガス供給
量と燃焼室の温度との関係を予じめ求めておくこ
とが必要である。なお、調節幅の上限はコークス
の品質やコークス炉炉体を痛めない昇降温度速の
最大許容値を越えないようにしなければならない
ことは勿論である。 コークス炉の両端の燃焼室の時間−温度曲線
は、燃焼室の片側に炭化室がないため前述したＷ
字の曲線とは異なりＵ字の曲線となるが、隣接す
る炭化室の予定窯出し時刻の変更に応じ、前述し
た曲線の修正方法と同様の方法で修正することが
できる。 以上標準曲線として二次曲線を用いる場合につ
いて説明したが、本発明で用いる標準曲線として
は、精度は多少悪くなるが、指数函数曲線又は三
次曲線等の曲線をそれぞれ単独で組合せてＷ字と
したもの、あるいは二次曲線を含めたこれらの曲
線を相互に組合せてＷ字としたものを用いること
ができる。 以上詳述したように、本発明に於いては、コー
クス炉操業計画及び操業条件に応じた燃焼室温度
の実積データに基づいて温度の標準曲線を作成す
るが、この曲線を２本の二次曲線の組合せとして
表示した場合、補正が特に容易である。またこの
標準曲線を各燃焼室の操業サイクルに合致するよ
う修正し、更に炭化室への原料炭の装入時刻及び
窯出し時刻の変更に対応して修正し、得られた基
準曲線に追随するように燃焼室の温度を調節する
ので、従来のゾーン管理方法に比し、平均焼成温
度のバラツキが2/3〜1/3（2σ）となり、また燃
料ガスの消費量が１〜２％節減できる。更に、燃
焼室の温度を操業計画及び操業条件に応じたより
正確な温度に維持することができるので、コーク
スの品質の向上と安定、及び省エネルギー等顕著
な効果があり、コークス炉の温度調節方法として
極めて有用である。 実施例 60門の炭化室と燃焼室とが交互に配設されたコ
ークス炉に於いて、第３図に示す方法に従つて、
先づＷ字の標準とする時間−温度曲線（標準曲
線）を作成し、次に各燃焼室毎の基準曲線を作成
し、更に装入時刻又は窯出時刻の変更があればそ
の都度基準曲線を修正した。一方、前述した二色
温度計を塔載した計測車を、コークス炉々上を炉
団方行に走行させ、各燃焼室の炉長方向中央部の
フリユーノズルを通して燃焼室底部の温度を２時
間間隔で測定した。測定結果は無線で電算機に入
力し、前記基準温度又は補正基準温度との偏差及
び該偏差値に応じた分配支管内の燃料ガスの圧力
変更値を演算し、得られた演算値に基づき、当該
分配支管の圧力を調整した。 このようにして、３ケ月間操業を行つた場合の
平均焼成温度の日数のバラツキ及び平均焼成時間
のバラツキを下記の表に示す。なお、比較のため
に燃焼室の測温回数を１日３回とし、得られた測
温値が所定の温度範囲を外れる場合のみ分配支管
内の燃料ガスの圧力を変更するいわゆるゾーン管
理を行う（従来法）以外は実施例と同様の条件で
操業した場合の結果を併記する。

【表】 また平均焼成温度の日間のバラツキ及び平均焼
成時間の日間のバラツキの一例を第４図及び第５
図に示す。第４図Ａ及び第５図Ａは実施例、第４
図Ｂ及び第５図Ｂは比較例である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象となるコークス炉の説明
図、第２図は標準とする時間−温度曲線の修正方
法を示す図、第３図はコークス炉の温度調節方法
を示すブロツク図、第４図及び第５図は平均焼成
温度及び平均焼成時間の日間のバラツキを示すグ
ラフである。 １，１′，１″……：燃焼室、２，２′，２″…
…：炭化室、３：標準曲線、θX：Ｎ番炭化室装
入時刻、θY：Ｎ−１番炭化室予定装入時刻、
θZ：Ｎ番炭化室予定窯出し時刻。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多数の燃焼室（……、ｎ＋１、ｎ、ｎ−１、
   ……）と炭化室（……、Ｎ＋１、Ｎ、Ｎ−１、…
   …）とが交互に配設され、各燃焼室には分配支管
   を通して燃料ガスが供給されるようになされてい
   るコークス炉に於いて、 (イ) 任意の炭化室（Ｎ番炭化室）への原料炭の装
   入に先立ち、隣接するｎ番燃焼室について、過
   去の実績データを基にして、今回の操業計画及
   び操業条件に応じた、第２図に示すような点
   Ｘ、Ｐ、Ｙ、Ｑ、Ｚを通るＷ字の標準とする時
   間−温度曲線〔但し、ＸはＮ番炭化室の装入時
   刻θXに於ける温度、ＹはＮ−１番炭化室の予
   定装入時刻θYに於ける温度、ＺはＮ番炭化室
   の予定窯出し時刻θZに於ける温度〕を作図し
   ておくこと、 (ロ) θX〜θYに於いて、θYを変更する必要が生じ
   た場合、それに対応して、 θYをθY₁に早める場合には、曲線Ｐ、Ｙ
   をθY₁に対応するY₁点迄平行移動させ、曲線
   Ｘ、Ｐとの交点をP₁とし、かつ曲線Ｙ、Ｑ
   をY₁点迄平行移動させ、点Q₁とＱとを直線
   で結び、得られた曲線Ｘ、P₁、Y₁、Q₁、Ｑ、
   Ｚを基準曲線とし、 θYをθY₂に遅れさせる場合には、曲線Ｐ、
   ＹをθY₂に対応するY₂点迄平行移動させ、点
   ＰとP₂とを直線で結び、かつ曲線Ｙ、Ｑを
   Y₂点迄平行移動させ、曲線Ｑ、Ｚとの交点
   をQ₂とし、得られた曲線Ｘ、Ｐ、P₂、Y₂、
   Q₂、Ｚを基準曲線とすること、 (ハ) θY〜θZに於いて、θZを変更する必要が生じ
   た場合、それに対応して、 θZをθZ₁に早める場合には、曲線Ｑ、Ｚを
   θZ₁に対応するZ₁点迄平行移動させ、前述の
   各曲線との交点をQmとし、得られた曲線
   Qm、Z₁を基準曲線とし、 θZをθZ₂に遅れさせる場合には、曲線Ｑ、
   ＺをθZ₂に対応するZ₂点迄平行移動させ、点
   ＱとQ₃とを直線で結び、得られた曲線Ｑ、
   Q₃、Z₂を基準曲線とすること、 (ニ) ｎ番燃焼室の温度を任意の時間に測定し、該
   温度が前記のようにして得られる基準曲線を追
   随するように、ｎ番燃焼室へ供給される燃料ガ
   スの供給量を制御すること を特徴とするコークス炉の温度調節方法。