JPH05222372A - コ−クス炉の燃焼制御方法 - Google Patents

コ−クス炉の燃焼制御方法

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JPH05222372A
JPH05222372A JP6815291A JP6815291A JPH05222372A JP H05222372 A JPH05222372 A JP H05222372A JP 6815291 A JP6815291 A JP 6815291A JP 6815291 A JP6815291 A JP 6815291A JP H05222372 A JPH05222372 A JP H05222372A
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JP
Japan
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flow rate
cock
fuel gas
combustion chamber
combustion
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Withdrawn
Application number
JP6815291A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasunori Yamamoto
本 保 典 山
Yasutaka Shihara
原 康 孝 紫
Keihachiro Tanaka
中 啓八郎 田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 各燃焼室に供給される燃料ガスと空気の流量
を、燃焼室毎に流量計を設けることなく計算によって求
める。各燃焼室へ供給する混合気の流量を調節するコッ
クの開度の制御目標値を求める。 【構成】 検出した各コック開度から流量比を計算し、
各流量比から計算によりコック1個あたりの最大流量を
求め、分配管の圧力と燃焼室の炉頂圧力から係数K1
求め、係数K1を平滑化した後、平滑化された最大流量
を求め、流量比と平滑化した最大流量から各コックの流
量を求める。また、分配管圧力の目標値と燃焼室炉頂圧
力の目標値からコック1個あたりの最大流量を求め、各
コックの目標流量と最大流量から各コックの流量比を求
め、流量比をコック開度に変換する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、燃焼室と炭化室とが交
互に複数配列されたコ−クス炉の燃焼制御に関する。
【0002】
【従来の技術】一般にコ−クス炉においては、交互に配
置される燃焼室と炭化室との対で構成した炉を多数配列
し、炉団を形成している。各々の燃焼室には、燃料ガス
と空気とが供給され、これらの燃焼によって燃焼室に隣
接する各々の炭化室が加熱され、石炭の乾留が行なわれ
る。またこの種のコ−クス炉では、炉団全体に供給する
燃料ガス及び空気の流量を制御するのが一般的であり、
個々の炉に供給する燃料ガス及び空気の流量調節はあま
り行なわれていない。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来のコ−クス炉の燃
焼制御においては炉団単位で制御を行なっているので、
コ−クス炉へ供給される燃料ガス及び空気の流量を計測
することにより、炉団単位で燃料ガス及び空気の流量を
制御することは可能であった。
【0004】また近年、炭化室単位での燃焼制御が行な
われようとしているが、個々の燃料ガス及び空気の供給
系統には流量計が装備されていないし、多数の燃焼室が
密集して配置されているため、空間上の制約により各々
の燃焼室に燃料ガスと空気を供給するパイプにそれぞれ
流量計を設置することはできないのが現状であり、炭化
室単位の高精度な燃焼制御は困難であった。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明においては、石炭を乾留してコ−クス化する炭
化室と該炭化室に隣接して配置された燃焼室とを複数列
備え、各々の燃焼室に供給される燃料ガス及び空気の流
量を調節するコックを燃焼室毎に設置したコ−クス炉の
燃焼制御方法において、代表的なコック開度対流量特性
の情報,各々のコックの開度,炉団全体に燃料ガス及び
空気を供給する分配管の圧力,各々の燃焼室の炉頂圧
力,及び炉団全体の燃料ガスと空気の流量、を得てこれ
らに基づいて各々の燃焼室に供給される燃料ガスと空気
の流量を推定する。また本発明においては、石炭を乾留
してコ−クス化する炭化室と該炭化室に隣接して配置さ
れた燃焼室とを複数列備え、各々の燃焼室に供給される
燃料ガス及び空気の流量を調節するコックを燃焼室毎に
設置したコ−クス炉の燃焼制御方法において、コック毎
に設定された燃料ガスと空気の目標流量,代表的なコッ
ク開度対流量特性の情報,炉団全体に燃料ガス及び空気
を供給する分配管の圧力の目標値,燃焼室の炉頂圧力の
目標値,及び炉団全体の燃料ガスと空気の流量の検出
値、に基づいて各々のコックの必要な開度を求める。
【0006】
【作用】まず、各々の燃焼室に供給されるMG燃料ガス
の流量を推定する方法について説明する。
【0007】コックの開度φと流量との間には特定の相
関があり、例えば次のような4次式で近似してその特性
を表わすことができる。
【0008】
【数1】 f=αφ4+βφ3+γφ2+δφ+ε ・・・・(1) 但し、f:流量比(0〜1の範囲に正規化した流量) α,β,γ,δ,ε:定数 ここでN個の燃焼室で構成される炉団全体にN個のコッ
クを介して供給された燃料ガスの全流量をVとし、i番
目のコックにおける流量比をf(i)とし、各コックの補
正係数をC(i)とすると、コック1個あたりの最大流量
Vmaxは、次式で表わされる。
【0009】
【数2】 Vmax=V/(Σ(C(i)・f(i))) ・・・・(2) 一方、流路の入側と出側との差圧をΔPとし、K1,K2
を係数とすると、一般に次式が成立する。
【0010】
【数3】 Vmax=K1×(ΔPの平方根)+K2 ・・・・(3) ここでΔPは、多数のコックに燃料ガスを供給する分配
管の圧力Pと、燃焼室(上部)の圧力Ptopとの差に対
応付けられる。
【0011】係数K2を定数とすれば係数K1は第(3)式
を変形した次式から求められる。
【0012】
【数4】 K1=(Vmax−K2)/(ΔPの平方根) ・・・・(4) 計算誤差等に基づく制御系の急激な変化をなくするため
には、例えば次式の計算によって係数K1を平滑化した
Kmを利用すればよい。
【0013】
【数5】 Km=ω・K1+(1−ω)・(前回計算時のKm) ・・・・(5) 但し、ω:重み係数 コック1個あたりの最大流量Vmaxの平滑化された値V
mmaxは次式から求められる。
【0014】
【数6】 Vmmax=Km・(ΔPの平方根)+K2 ・・・・(6) 従ってi番目のコックの推定流量V(i)は次式から得ら
れる。
【0015】
【数7】 V(i)=C(i)・Vmmax・f(i) ・・・・(7) 次に、制御時に各々のコックの必要な開度を求める方法
について説明する。
【0016】炉団全体に燃料ガスを供給する分配管の圧
力の目標値Ps及び燃焼室の炉頂圧力の目標値Pstが
予め決定された場合、今回のコック1個あたりの最大流
量V2maxは、第(3)式の各要素を置き替えた次式によっ
て求められる。
【0017】
【数8】 V2max=Km×((Ps−Pst)の平方根)+K2 ・・・・(8) i番目のコックにおける目標流量Vs(i)が決定されて
いれば、i番目のコックにおける流量比の目標値fs
(i)は次式から求められる。
【0018】
【数9】 fs(i)=Vs(i)/(C(i)・V2max) ・・・・(9) ここで、コックの開度φと流量との間の相関を4次式で
近似して、予め係数a,b,c,d及びeを求めておけ
ば、次式によってi番目のコックに設定すべき開度φs
(i)を求めることができる。
【0019】
【数10】 φs(i)=a・fs(i)4+b・fs(i)3+c・fs(i)2+d・fs(i)+e ・・・(10) 同様に、空気の場合およびCOG燃焼の場合の各コック
の流量および設定開度も求まる。本発明の他の目的及び
特徴は、以下の、図面を参照した実施例説明により明ら
かになろう。
【0020】
【実施例】図1に、本発明を実施するコ−クス炉の主要
部の外観を示す。なお図1においては、コ−クス炉の内
部構造が分かるように部分的に断面が示されている。図
1を参照すると、石炭が入る炭化室1と該炭化室を加熱
する燃焼室2とはZ軸方向に互いに交互に配置されてお
り、各々多数設けられている。実際には、燃焼室2は1
つの炉団に56基(55+1)設けられており、この例
では2つの炉団で構成されているので全体で112基の
燃焼室が備わっている。燃焼室2の下方には、各々蓄熱
室3が設けられている。蓄熱室3は供給される燃料ガス
と空気を燃焼室2に導くとともに、燃焼によって発生し
た排ガスを煙道4に導く。従って高温の排ガスが通過す
る蓄熱室3はそれによって加熱され熱を蓄積するので、
燃焼室2に導かれる燃料ガスと空気は、予め蓄熱室3内
で温められ燃焼し易くなる。なおこの例では、燃料ガス
と空気が通る通路と排ガスが通る通路とは30分の制御
周期で交互に交換される。石炭は、各炭化室1に装入さ
れ、乾留が終了した石炭、即ちコ−クスは炉蓋側から押
され、その反対側から外に押し出される。
【0021】図2に、図1に示したコ−クス炉の一方の
炉団の流路主要部の構成を示す。図2を参照すると、ミ
ックスガスMGは元コック10Mを介して分配管16M
に供給され、コ−クスガスCOGは元コック10Cを介
して分配管16Cに供給され、空気AIRは、元コック
10Aを介して分配管16Aに供給される。分配管16
Mにおける圧力は圧力センサ14Mによって検出され、
流量(炉団総流量)は流量センサ15Mによって検出さ
れ、分配管16Cの圧力及び流量はそれぞれ圧力センサ
14C及び流量センサ15Cによって検出され、分配管
16Aの圧力及び流量はそれぞれ圧力センサ14A及び
流量センサ15Aによって検出される。分配管16Mに
は各々多数のパイプ17が接続されており、該パイプ1
7の各々は、それぞれコック18(180,181,18
2,183・・・・)を介して蓄熱室3と接続されている。同
様に、分配管16Cに接続された多数のパイプは各々コ
ック19(191,192,193,・・・)を介して燃焼室
2と接続されており、また分配管16Aに接続された多
数のパイプは各々コック12(120,121,122
123,・・・)を介して蓄熱室3と接続されている。燃焼
室2での燃焼の結果生成される排ガスは、蓄熱室3を通
りパイプ20を通って煙道4に導びかれる。なお、コッ
ク10M,10C,10A,12,18及び19の各々
は、加減コックを含んでおり、電気的な制御によってそ
の開度が調節され、流量制御が可能になっている。また
各コックにはそれの開度を検出するセンサが設けられて
いる。また、代表的な燃焼室2の頂部には、炉頂圧力を
検出するための圧力センサ21が配置されている。なお
もう一方の炉団も図2と同一の構成になっている。
【0022】図2に示すコ−クス炉は、図示しないプロ
セスコンピュ−タによって制御される。これの燃焼制御
処理に含まれる内容について次に説明する。
【0023】図2のコ−クス炉においては、各々の燃焼
室2に燃料ガスと空気を供給するパイプ17に流量計を
設置できないため、代表的なコック開度対流量特性の情
報,各々のコックの開度,炉団全体に燃料ガス及び空気
を供給する分配管16の圧力,各々の燃焼室2の炉頂圧
力,及び炉団全体の燃料ガスと空気の流量に基づき、計
算によってコック18,19及び12の各々を通る燃料
ガス及び空気の流量を推定している。その方法の概略は
前述の通りであるが、実際には次のようにしている。
【0024】即ち、コックの開度と流量比との関係を計
算するため、前記第(1)式に示す定数α,β,γ,δ及
びεがプロセスコンピュ−タ内に予め記憶してある。従
って、検出した各コックの開度φを第(1)式にあてはめ
て流量比fを求める。なおこの場合の開度φは、30分
毎に行なう流路切換制御に合わせた30分毎の制御サイ
クルの前サイクルで検出されたものである。この流量比
の計算は、57個(N個)全てのコックについて実施
し、その結果に基づいて前記第(2)式の計算を実施す
る。なお第(2)式の定数C(i)は、予めプロセスコンピュ
−タに記憶されている。また、炉団全体に供給される燃
料ガスと空気の流量Vとしては、流量センサ15(15
M,15C,15A)によって検出された前回の制御サ
イクルの値を使用する。次に第(4)式に基づいて、係数
1を計算する。この場合、係数K2は定数を使用し、差
圧ΔPとしては、圧力センサ14(14M,14C,1
4A)の検出した分配管圧力Pと、圧力センサ21の検
出した燃焼室炉頂圧力Ptopとの差を用いる。この場合
も、圧力P及びPtopは前回制御サイクルの検出値であ
る。次に前記第(5)式に基づいて平滑化された係数Km
を計算する。なお第(5)式における「前回計算時のK
m」は、前回の制御サイクルで計算したKmである。続
いて前記第(6)式及び第(7)式の計算を実施し、各コック
18における推定流量V(i)を計算する。これによっ
て、各々の燃焼室に供給される燃料ガスと空気の流量を
知ることができる。
【0025】次に、炉団全体に燃料ガスと空気を供給す
る分配管16の圧力の目標値Ps,燃焼室2の炉頂圧力
の目標値Pst,及び各コック18における目標流量Vs
(i)を予め定め、前述のような計算によってi番目のコ
ックに設定すべき開度φs(i)を求め、その開度で各コ
ックを制御する。即ち、Ps及びPstが定まっている
のでこれらを第(8)式にあてはめて、コック1個あたり
の最大流量V2maxを求める。また、目標流量Vs(i)が
定まっているので、第(9)式の計算を実施し、各コック
の流量比の目標値fs(i)を計算する。各コックの補正
係数C(i)は、定数として予めプロセスコンピュ−タに
記憶されている。またこの例では、各コックの開度と流
量比との相関を第(10)式に示す4次式で近似できるよう
に、係数a,b,c,d及びeが予め定数として登録さ
れている。従って、各コックについて求めた流量比の目
標値fs(i)から各コックに設定すべき開度φs(i)を求
めることができる。
【0026】なお上記実施例においては、コックの開度
と流量比との相関を近似した4次式に基づいてコックの
開度と流量比との変換を実施しているが、例えばこの相
関を示す定数テ−ブルを設け、このテ−ブルを参照する
ことによって変換をするように変更してもよい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、各
々の燃焼室に供給される燃料ガスと空気の流量を、各パ
イプに流量計を設けることなく、計算によって求めるこ
とができる。また本発明によれば、分配管(16M,1
6C,16A)の圧力の目標値Ps,燃焼室(2)の炉
頂圧力の目標値Pst,及び各コック(18,19,1
2)における目標流量Vs(i)を予め定め、それらに基
づいて計算により、各コックに設定すべき開度φs(i)
を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 実施例のコ−クス炉主要部の一部切欠斜視図
である。
【図2】 実施例のコ−クス炉の流路構成を示すブロッ
ク図である。
【図3】 コックの開度と流量比との相関を示すグラフ
である。
【符号の説明】
1:炭化室 2:燃焼室 3:蓄
熱室 4:煙道 5:炉蓋 10M,10C,10A,12,18,19:コック 14M,14C,14A:圧力センサ 15M,15C,15A:流量センサ 16M,16C,16A:分配管 17,
20:パイプ 21:圧力センサ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 石炭を乾留してコ−クス化する炭化室
    と該炭化室に隣接して配置された燃焼室とを複数列備
    え、各々の燃焼室に供給される燃料ガス及び空気の流量
    を調節するコックを燃焼室毎に設置したコ−クス炉の燃
    焼制御方法において、代表的なコック開度対流量特性の
    情報,各々のコックの開度,炉団全体に燃料ガス及び空
    気を供給する分配管の圧力,各々の燃焼室の炉頂圧力,
    及び炉団全体の燃料ガスと空気の流量、を得てこれらに
    基づいて各々の燃焼室に供給される燃料ガスと空気の流
    量を推定することを特徴とする、コ−クス炉の燃焼制御
    方法。
  2. 【請求項2】 石炭を乾留してコ−クス化する炭化室
    と該炭化室に隣接して配置された燃焼室とを複数列備
    え、各々の燃焼室に供給される燃料ガス及び空気の流量
    を調節するコックを燃焼室毎に設置したコ−クス炉の燃
    焼制御方法において、コック毎に設定された燃料ガスと
    空気の目標流量,代表的なコック開度対流量特性の情
    報,炉団全体に燃料ガス及び空気を供給する分配管の圧
    力の目標値,燃焼室の炉頂圧力の目標値,及び炉団全体
    の燃料ガスと空気の流量の検出値、に基づいて各々のコ
    ックの必要な開度を求めることを特徴とする、コ−クス
    炉の燃焼制御方法。
JP6815291A 1991-04-01 1991-04-01 コ−クス炉の燃焼制御方法 Withdrawn JPH05222372A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100925605B1 (ko) * 2002-12-05 2009-11-06 주식회사 포스코 코크스 오븐의 가스 공급판
KR101245317B1 (ko) * 2010-12-09 2013-03-19 주식회사 포스코 코크스 오븐의 로온 편차 제어장치

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100925605B1 (ko) * 2002-12-05 2009-11-06 주식회사 포스코 코크스 오븐의 가스 공급판
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Legal Events

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Effective date: 19980711