JPH06158050A - コークス炉の炉温管理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コークス炉の炉温を正確に管理し得る方法を
提供することである。 【構成】 データ処理装置２１は、過去数日分にわたる
コークス炉への入熱量データと、装炭量データと、コー
クス炉へ装填される原料炭の含有水分量データと、コー
クス炉へ装填される原料炭の含有揮発成分量データとに
基づいて、翌日の炉温推定値とこの炉温推定値を基準温
度に是正するために必要な入熱量の調整値とを演算す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コークス炉の炉温管
理方法に関し、より特定的には、コークス炉の炉温が予
め定められた基準温度を維持するように、コークス炉の
炉温を管理するための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】周知のようにコークス炉は、石炭を乾
留、すなわち空気を遮断して分解温度以上に熱すること
により、石炭からコークス，石炭ガス等を得るための設
備である。このようなコークス炉においては、炉温が石
炭の分解温度以下に低下すると、石炭の乾留が行えなく
なる。また、炉温が必要以上に高くなると、供給される
熱量が無駄に消費され、経済的な操業が行えない。その
ため、コークス炉の操業においては、炉温をいかに管理
するかが極めて重要である。

【０００３】そこで、従来は、定期的（例えば、１日
毎）にコークス炉の炉温を測定して予め定められた基準
温度と測定された炉温との偏差を求め、その偏差が０に
なるように、コークス炉への供給熱量を調整するように
していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、コークス炉
は、通常、多数の装炭室および燃焼室を備えており、全
体としての熱容量が極めて大きい。そのため、コークス
炉では、供給熱量の変化に対する炉温の応答性が極めて
遅い。すなわち、コークス炉の炉温は、供給熱量の変化
に対して徐々に応答し、長時間かけて安定する。したが
って、或る時点でコークス炉への供給熱量を変えた場
合、コークス炉の炉温は、そのときの供給熱量の変化に
対してのみ応答するのではなく、過去の供給熱量の変動
（例えば、過去数日間の供給熱量の変動）による影響も
引きずりながら推移していく。このため、炉温を正確に
管理するためには、過去の供給熱量の変動による影響も
含めた状態で炉温の推移を予測し、その予測結果に基づ
いて供給熱量の調整を行う必要がある。

【０００５】しかしながら、従来の炉温管理方法は、上
記のような炉温の推移特性を何ら考慮することなく、現
在の炉温と基準温度との偏差にのみ基づいてコークス炉
への供給熱量を調整するようにしているため、コークス
炉への供給熱量を適切な値に調整することができず、基
準温度に対する炉温のばらつきが極めて大きくなる。そ
の結果、無駄な供給熱量が増大するとともに、コークス
の品質が低下するという問題点があった。

【０００６】なお、コークス炉の炉温は、供給熱量の変
動のみならず、その他種々の要因（例えば、装炭量の変
動）によっても影響を受ける。そのため、炉温の推移を
より正確に予測するためには、供給熱量の変動のみなら
ず、その他の要因による影響も考慮する必要がある。

【０００７】それゆえに、この発明の目的は、コークス
炉の炉温を正確に管理し得る方法を提供することであ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
コークス炉の炉温が予め定められた基準温度を維持する
ように、コークス炉の炉温を管理するための方法であっ
て、コークス炉の炉温の変化に対して影響を与える代表
的な因子を予め抽出して選択する第１のステップと、第
１のステップで選択された因子の変動に対するコークス
炉の炉温の挙動を、一定期間毎に時系列的に発生する１
次遅れ系のステップ応答にモデル化する第２のステップ
と、第２のステップで得られたステップ応答に基づい
て、所定期間前から現在に至る因子の変動が現在から所
定時間経過後の炉温に与える影響を求め、さらにこの求
められた炉温に与える影響に基づいて、所定時間経過後
の炉温が基準温度を維持するのに必要な入熱量の調整値
を演算する第３のステップとを備え、第３のステップで
演算された入熱量の調整値に基づいて、コークス炉への
入熱量を調整することを特徴とする。

【０００９】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明において、さらに以下のことを特徴としている。すな
わち、第１のステップで選択される因子は、複数の因子
を含み、第２のステップは、第１のステップで選択され
た各因子について、ステップ応答へのモデル化を実行
し、第３のステップは、第２のステップで得られた各因
子別のステップ応答に基づいて、所定期間前から現在に
至る各因子の変動が全体として所定時間経過後の炉温に
与える影響を求め、さらにこの求められた炉温に与える
影響に基づいて、所定時間経過後の炉温が基準温度を維
持するのに必要な入熱量の調整値を演算する。

【００１０】請求項３に係る発明は、請求項２に係る発
明において、さらに以下のことを特徴としている。すな
わち、第１のステップで選択される因子は、コークス炉
への入熱量と、コークス炉に装填される石炭の量と、コ
ークス炉に装填される石炭の含有水分量と、コークス炉
に装填される石炭の含有揮発成分量とを含む。

【００１１】

【作用】請求項１に係る発明では、選択された因子の変
動に対するコークス炉の炉温の挙動を、一定期間毎に時
系列的に発生する１次遅れ系のステップ応答にモデル化
し、このモデル化されたステップ応答に基づいて、所定
期間前から現在に至る因子の変動が現在から所定時間経
過後の炉温に与える影響を求め、さらにこの求められた
炉温に与える影響に基づいて、所定時間経過後の炉温が
基準温度を維持するのに必要な入熱量の調整値を演算す
るようにしている。このように、請求項１に係る発明で
は、コークス炉の熱容量が大であることを考慮して、因
子の過去の変動に基づいてコークス炉への入熱量の調整
値を演算するようにしているので、常に適正な入熱量の
調整値が得られる。したがって、そのような適正な入熱
量の調整値に基づいて、コークス炉への入熱量を調整す
れば、コークス炉の炉温を正確に管理でき、コークス炉
の炉温と基準温度とのばらつきを極めて小さくすること
ができる。

【００１２】請求項２に係る発明では、選択された複数
のそれぞれの因子について、ステップ応答へのモデル化
を実行し、これら各因子別のステップ応答に基づいて、
所定期間前から現在に至る各因子の変動が全体として所
定時間経過後の炉温に与える影響を求め、さらにこの求
められた炉温に与える影響に基づいて、所定時間経過後
の炉温が基準温度を維持するのに必要な入熱量の調整値
を演算するようにしている。このように、請求項３に係
る発明では、複数の因子が炉温に与える影響を考慮して
入熱量の調整値を演算するようにしているので、より正
確に炉温の管理が行える。

【００１３】請求項３に係る発明では、炉温に影響を与
える因子として、コークス炉への入熱量と、コークス炉
に装填される石炭の量と、コークス炉に装填される石炭
の含有水分量と、コークス炉に装填される石炭の含有揮
発成分量とを選択するようにしている。実験によれば、
これらの因子の変動が炉温に与える影響を考慮すれば、
その他の因子を無視しても実用上問題のない炉温管理が
行えることが判明した。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
について詳細に説明する。図１は、後に説明するこの発
明の実施例が適用される石炭乾留システムの概略的な構
成を示す模式図である。図１において、コークス炉１
は、複数の燃焼室１１と複数の装炭室１２とがサンドイ
ッチされた構造となっている。なお、燃焼室１１と装炭
室１２との間は、耐火煉瓦等によって仕切られている。
通常、コークス炉１は、軌道内に設置され、この軌道上
を装炭車が移動する。装炭車は、複数のホッパーを備え
ており、石炭を備蓄した石炭バンカーから所定量の石炭
を各ホッパー内に積み込む。石炭を積み込んだ装炭車
は、軌道上を移動し、所定の列の装炭室１２上で停止す
る。その後、装炭車はその列の装炭室１２の上に設けら
れた各装炭口１２ａの蓋を開け、各ホッパー内に積み込
まれた石炭を当該列の装炭室１２内に装填する。この作
業を繰り返すことにより、各装炭室１２に石炭が装填さ
れる。通常の装炭作業では、所定の列置きに石炭が装填
されていく。なお、コークス炉１に装填される石炭は、
ある特定の種類の石炭であってもよく、または複数種類
の石炭を所定比率で混合したものであってもよい。

【００１５】装炭室１２への石炭の装填が終了すると、
装炭口１２の蓋が閉められる。そのため、各装炭室１２
内の石炭は、空気を遮断した状態で、燃焼室１１からの
熱で加熱される。これによって、装炭室１２内の石炭が
乾留され、石炭ガスが発生する。この石炭ガスは、ダク
ト２によって集められ、精製装置３に送られる。精製装
置３は、石炭ガスを精製することにより、燃料ガスおよ
びその他種々の化学製品を抽出する。このとき抽出され
た燃料ガスは、ホルダ４に備蓄される。ホルダ４に備蓄
された燃料ガスは、種々プラントの加熱炉またはボイラ
等の燃料として使用されるとともに、コークス炉１の各
燃焼室１１に送られる。このとき、燃料ガスは、まず本
管６に導入され、さらに各支管６１を通じて各燃焼室１
１に送られる。本管６には自動開閉バルブ５が設けら
れ、各支管６１には手動開閉バルブ６１が設けられる。
自動開閉バルブ５は、後述する入熱量調整盤からの開閉
制御信号に応答して、その開度が制御される。

【００１６】各燃焼室１１では、各支管６１から導入さ
れる燃料ガスを、エアーダクト７から導入される空気と
混合させて燃焼させる。燃料ガスの燃焼によって生じた
廃ガスは、ダクト８を通って外部へ導かれ、処理され
る。このとき、畜熱室９において、燃料ガスと廃ガスと
の間で熱交換が行われる。これによって、燃料ガスが予
熱され、熱効率が向上する。

【００１７】図２は、コークス炉１への入熱量（単位時
間当たりの燃料ガスの入力量）の変化に対するコークス
炉１の炉温の挙動を示すグラフである。図２に示すごと
く、炉温が安定している状態で、入熱量をΔＩ〔Ｋｃａ
ｌ／ｈｒ〕だけ変動させたとすると、ΔＩは、有効熱と
損失熱との和で表されると考え、

【数１】 となる。なお、上式（１）におけるΔＴ，ｔ，ｃ，ｋ
は、それぞれ ΔＴ：炉温変動量〔℃〕 ｔ：入熱量が変動してからの経過時間〔ｈｒ〕 ｃ：炉の熱容量〔ｋｃａｌ／℃〕 ｋ：定数〔（ｋｃａｌ／ｈｒ）／℃〕 を示している。

【００１８】上式（１）を解くと、ΔＴは、

【数２】 となる。上式（２）において、 比例感度Ｋ＝１／ｋ〔℃／（ｋｃａｌ／ｈｒ）〕 時定数τ＝ｃ／ｋ〔ｈｒ〕 とすると、ΔＴは、

【数３】 と表される。したがって、入熱量の変化に対するコーク
ス炉１の炉温の挙動は、１次遅れ系の式で表されること
がわかる。

【００１９】その変動がコークス炉の炉温に影響を与え
る因子は、入熱量以外にも種々考えられる。例えば、装
炭量（コークス炉に装填される石炭の量），装填された
石炭の含有水分量，装填された石炭の含有揮発成分量等
がその代表的なものとして挙げられる。これら他の因子
の変動に対する炉温の変動は、入熱量の変動に対する炉
温の変動であると等価と考えることができる。例えば、
装炭量が減少すると、装炭量の減少した分だけ乾留に要
する熱量が増加したと見ればよい。そこで、それぞれの
因子の変動によって、炉温が１次遅れの応答をすると考
えることができる。

【００２０】ここで、各因子が１日単位でステップ状の
変動をすると考えると、図３に示すように、ある１つの
因子ｆ_k の変動に起因する第ｎ日目の炉温変動量ΔＴｆ
_k は、因子ｆ_k の第ｎ−ｍ日（ｍ日前）から第ｎ−１日
（前日）までの変動量の影響を受けることになる。つま
り、ΔＴｆ_k （ｎ−ｍ）を、因子ｆ_k の第ｎ−ｍ日（ｍ
日前）の変動によって、第ｎ日目に現れる炉温変動量と
すると、因子ｆ_k の変動に起因する第ｎ日目の炉温変動
量ΔＴｆ_k は、

【数４】 となる。

【００２１】さらに、図３に示すように、第ｎ日目の炉
温変動量ΔＴは、複数の因子のそれぞれの変動に起因す
る第ｎ日目の炉温変動量の合計になると考えられる。し
たがって、ΔＴは、

【数５】 となる。

【００２２】本実施例では、コークス炉の炉温に影響を
与える代表的な因子として、入熱量と、装炭量と、装填
された石炭の含有水分量と、装填された石炭の含有揮発
成分量とを選択し、それぞれの因子の変動に対する炉温
の挙動を、１次遅れ系のステップ応答に予めモデル化し
ておく。そして、このモデル化されたステップ応答に基
づく炉温の変動を、選択された各因子について過去数日
分にわたって累積演算し、さらに各因子についての累積
演算値を合計することにより、所定時間経過後（例え
ば、翌日）の炉温の変動量を予測するようにしている。
また、各因子別のステップ応答に基づいて、過去数日分
の各因子の変動が所定時間経過後（例えば、翌日）の炉
温に与える影響を求め、その結果に基づいて、コークス
炉への入熱量の調整値を演算するようにしている。そし
て、演算された入熱量の調整値を基にコークス炉への入
熱量を調整することにより、炉温が常に基準温度を保つ
ように管理している。

【００２３】次に、本実施例で選択した上記４つの因子
の変動が、それぞれ炉温に対して与える影響を解析した
実験結果を以下に示す。なお、今回の解析実験は、一例
として装炭室数が４５のコークス炉に対して行った。

【００２４】（１）入熱量 入熱量をステップ状に変動させ、変動させてからの経過
時間と炉温変動との関係を調査したところ、図４に示す
ような結果が得られた。入熱量を変動させてからの経過
時間をｔ〔ｈｒ〕、入熱量を変動させてからの炉温変動
量をΔＴ〔℃〕として、最小２乗法を用いて式（３）に
適合させたところ、次式（６）が得られた。

【数６】

【００２５】最小２乗法で求めた曲線Ａと実際の測定値
とを比較すると、比較的よく一致していることから、炉
温の特性は、ほぼ１次遅れ系で表されると考えられる。
また、時定数は、２５〔ｈｒ〕とかなり大きな値になっ
ていることから、炉温をコントロールする場合、時定数
を考慮しなければならないことがわかる。

【００２６】（２）装炭量 入熱量を一定に維持したまま、装炭量をステップ状に変
動させ、変動させてからの経過時間と炉温変動量との関
係を調査したところ、図５に示すような結果が得られ
た。ここで、装炭量の減少を開始してから、装炭量を最
後に減少させた装炭室からコークスが排出されるまでの
時間の中間時間からの経過時間をｔ〔ｈｒ〕、ｔ＝０か
らの炉温変動量をΔＴ〔℃〕として、最小２乗法を用い
て式（３）に適合させたところ、次式（７）が得られ
た。

【数７】

【００２７】最小２乗法で求めた曲線Ｂと測定値とを比
較すると、多少のずれはあるが、炉温の特性は、１次遅
れ系で表してもよいと考えられる。時定数τに関して
も、入熱量変動テストの値とほぼ等しいので、各因子に
ついても時定数が等しいと考えられる。また、τ＝２６
〔ｈｒ〕と比較的大きな値となっていることから、装炭
量の変動を１日単位での平均値のステップ状の変動と考
えることの妥当性も示されたと考えることができる。

【００２８】（３）含有水分量、含有揮発成分量 含有水分量（１０５〜１１０℃で蒸発する成分量）、含
有揮発成分量（９２５℃で蒸発する成分量から水分量を
減じたものでガス、タール分になる）の１％あたりの乾
留所要熱量が炉温に及ぼす影響を入熱量変動テストで求
めた比例定数を用いて計算し、時定数τ＝２５〔ｈｒ〕
としたところ、次のような結果が得られた。

【数８】

【００２９】次に、上式（６）〜（９）を用いて、所定
時間経過後の炉温を予測する方法について説明する。

【００３０】入熱量については、入熱量調整直後（例え
ば、毎日９：００）から、炉温に影響が出始めると考え
る。一方、装炭量、含有水分量、含有揮発成分量につい
ては、１日単位のステップ状の変動とし、装炭ベースで
変動し始めてから、２７時間後（装炭量の変動を開始さ
せてから、装炭量を最後に減少させた装炭室からコーク
スが排出されるまでの時間の中間時間）に炉温に影響が
現れ始めると考える。つまり、９：００から装炭量が変
動し始めると、翌日の１２：００から炉温に影響が出始
める。

【００３１】ここで、第ｎ−１日（本日）に第ｎ日目
（翌日）の８：００の炉温を予測する場合を考えてみ
る。今、各因子の値を図６のようにとるとする。例え
ば、ＶＭ_n-2 は第ｎ−２日９：００〜第ｎ−１日９：０
０までの間の含有揮発成分量の平均値であり、第ｎ−２
日の９：００にステップ状に変動することを表してい
る。他の因子についても同様である。

【００３２】ところで、時定数τ＝２５〔ｈｒ〕である
から、各因子による炉温への影響は、影響が現れ始めて
から、１００時間で９８％程度現れる。そこで、入熱量
については１〜４日前、装炭量，含有水分量，含有揮発
成分量については２〜５日前の変動量の影響が炉温に現
れると考えてよい。

【００３３】今、Δｆ_n-m をｍ日前の因子ｆの変動量
（＝ｆ_n-m −ｆ_n-(m+1) ）とすると式（５）〜（８）よ
り、第ｎ−１日に第ｎ日の炉温変動量ΔＴ_n （＝Ｔ_n −
Ｔ_n-1）を推測する式は次のようになる。 ΔＴ_n ＝（０．５４ΔＩ_n-1 ＋０．２１ΔＩ_n-2 ＋０．
０９ΔＩ_n-3 ＋０．０３ΔＩ_n-4 ）−（１２．７ΔＣ
_n-2 ＋６．６ΔＣ_n-3 ＋ ２．４ΔＣ_n-4 ＋０．９ΔＣ
_n-5 ）−（５．５ΔＭ_n-2 ＋２．７ΔＭ_n-3 ＋１．１Δ
Ｍ_n-4 ＋０．４ΔＭ_n-5 ）＋（１．４ΔＶＭ_n-2 ＋０．
７ΔＶＭ_n-3 ＋０．３ΔＶＭ_n-4 ＋０．１ΔＶＭ_n-5 ）
…（１０） したがって、第ｎ日の炉温Ｔ_n は、 Ｔ_n ＝Ｔ_n-1 ＋ΔＴ_n …（１１） となる。

【００３４】なお、実際の操業データを用いて、炉温変
動量ΔＴ_n を従属変数として、重回帰分析を行ったとこ
ろ、ΔＩ_n-m ，ΔＣ_n-m ，ΔＭ_n-m ，ΔＶＭ_n-m の４因
子の変動から１日の炉温変動が精度よく予想できること
がわかった。

【００３５】次に、上式（１０）および（１１）による
炉温予測の考え方を基礎として、第ｎ日目の炉温Ｔ_n を
基準温度Ｔ_s にするために必要な入熱量の調整値の演算
方法について説明する。

【００３６】今、第ｎ日目に現れると推測される第ｎ−
２日までの入熱量，装炭量，含有水分量，含有揮発成分
量の変動による第ｎ日の炉温変動量をΔＴ_n ’〔℃〕と
する（ただし、ΔＴ_n ’＝ΔＴ_n −０．５４Δ
Ｉ_n-1 ）。ここで、基準温度をＴ_s 〔℃〕とすると、第
ｎ日に炉温を基準温度にするためには、第ｎ−１日にΔ
Ｔ_n ’（第ｎ日の炉温変動量）およびＴ_n-1 −Ｔ_s （第
ｎ−１日の炉温と基準温度との偏差）を打ち消す方向、
すなわちΔＴ_n ＋（Ｔ_n-1 −Ｔ_s ）＝０となるように入
熱量を調整しなければならない。そのための入熱量の調
整値ΔＩ_n-1 は、 ΔＩ_n-1 ＝−｛ΔＴ_n ’＋（Ｔ_n-1 −Ｔ_s ）｝／０．５４ …（１２） となる。ただし、上式（１２）において、 ΔＴ_n ’＝（０．２１ΔＩ_n-2 ＋０．０９ΔＩ_n-3 ＋
０．０３ΔＩ_n-4 ）−（１２．７ΔＣ_n-2 ＋６．６ΔＣ
_n-3 ＋ ２．４ΔＣ_n-4 ＋０．９ΔＣ_n-5 ）−（５．５
ΔＭ_n-2 ＋２．７ΔＭ_n-3 ＋１．１ΔＭ_n-4 ＋０．４Δ
Ｍ_n-5 ）＋（１．４ΔＶＭ_n-2 ＋０．７ΔＶＭ_n-3 ＋
０．３ΔＶＭ_n-4 ＋０．１ΔＶＭ_n-5 ） である。

【００３７】図７は、この発明に係る炉温管理方法を実
現するためのシステムの構成の一例を示すブロック図で
ある。図７において、パーソナルコンピュータ等により
構成されるデータ処理装置２１には、外部から炉温測定
データ，入熱量データ，装炭量データ，含有水分量デー
タおよび含有揮発成分量データが入力される。データ処
理装置２１は、入力されたこれらのデータに基づいて、
所定時間経過後の推定炉温を演算するとともに、この推
定炉温を基準温度に是正するのに必要なコークス炉１へ
の入熱量の調整値を演算する。演算された推定炉温およ
び入熱量の調整値のデータは、表示装置に表示され、あ
るいは印字装置によってプリントアウトされる。表示装
置に表示され、あるいは印字装置によってプリントアウ
トされた入熱量の調整値のデータを見て、オペレータは
入熱量調整盤２２を操作する。

【００３８】入熱量調整盤２２は、オペレータの操作に
応答して、開閉制御信号を出力する。この開閉制御信号
は、自動開閉バルブ５（図１参照）に与えられる。自動
開閉バルブ５は、与えられた開閉制御信号に応答して、
コークス炉１に導入される燃料ガスの量を調整する。

【００３９】次に、上記データ処理装置２１に入力され
る各種データの採取方法について説明する。まず、炉温
測定データは、係員がコークス炉１の上部に登り、各燃
焼室２１上部の測温口１１ａの蓋を開けて、放射温度計
等により燃焼室２１底部の煉瓦の温度を測定することに
より採取される。この温度測定作業は、定期的に（例え
ば、１日１回）行われる。放射温度計により測定された
温度データは、測定順次にポータブルメモリ（あるいは
その他の可搬型記憶装置または可搬型記憶媒体）に格納
される。各燃焼室の温度測定データが格納されたポータ
ブルメモリは、中央制御室まで運ばれ、中央制御室内に
設置されたデータ処理装置２１に接続される。これによ
って、ポータブルメモリに格納された温度測定データが
データ処理装置２１に入力される。このとき、ポータブ
ルメモリは、格納された各燃焼室別の測定温度平均値を
演算することにより、コークス炉１全体の平均炉温を求
め、その演算結果をデータ処理装置２１に入力する。な
お、この平均炉温の演算は、データ処理装置２１側で行
ってもよい。

【００４０】なお、各燃焼室２１の底部に熱電対等の温
度センサを設け、これら温度センサの検出データをデー
タ処理装置２１がデータ伝送によって収集するようにし
てもよい。この場合、設備費は高くなるが、高温度下で
の人手による測温作業をなくすことができ、労働環境の
改善が図れる。

【００４１】次に、入熱量データは、入熱量調整盤２２
の指示値を見て、オペレータによってキーボード等から
データ処理装置２１に手入力される。なお、入熱量調整
盤２２とデータ処理装置２１とをデータ伝送可能に結合
し、入熱量調整盤２２からデータ処理装置２１に入熱量
調整データが自動的に取り込まれるようにしてもよい。

【００４２】次に、装炭量データは、装炭車の各ホッパ
ーの下部に例えば４個ずつ設けられたロードセルによっ
て採取される。すなわち、各ロードセルは、石炭バンカ
ーから石炭が積み込まれた直後の各ホッパーの荷重（第
１荷重）と、装炭車から装炭室１２に石炭を装填後の各
ホッパーの荷重（第２荷重）とを検出する。そして、第
１荷重と第２荷重との差、すなわちコークス炉１への実
際の装炭量が演算され、装炭車内において、その演算結
果がメモリカード（あるいはその他の可搬型記憶装置ま
たは可搬型記憶媒体）に格納される。装炭量データが格
納されたメモリカードは、中央制御室まで運ばれ、デー
タ処理装置２１に接続されたカードリーダに挿入され
る。これによって、データ処理装置２１に装炭量データ
が入力される。

【００４３】次に、含有水分量データは、装炭車に積み
込まれた石炭を所定量だけサンプリングし、赤外線水分
計等により含有水分量を検出することにより採取され
る。検出された含有水分量のデータは、オペレータによ
ってキーボード等からデータ処理装置２１に手入力され
る。なお、検出された含有水分量のデータを一旦可搬型
の記憶装置または記憶媒体に格納し、それら記憶装置ま
たは記憶媒体からデータ処理装置２１に当該データを入
力するようにしてもよい。

【００４４】次に、含有揮発成分量データは、コークス
炉１の各装炭室１２に装填されるべき石炭の含有揮発成
分量を予め分析することにより採取される。分析によっ
て得られた含有揮発成分量データは、フロッピーディス
ク等の記憶媒体または可搬型記憶装置に格納される。含
有揮発成分量データが格納されたフロッピーディスク
は、中央制御室まで運ばれ、データ処理装置２１のディ
スク読取装置に挿入される。これによって、データ処理
装置２１に含有揮発成分量データが入力される。

【００４５】上記のようにしてデータ処理装置２１に入
力された炉温測定データ，入熱量データ，装炭量デー
タ，含有水分量データおよび含有揮発成分量データは、
一旦データ処理装置２１内のメモリに格納される。そし
て、データ処理装置２１内のＣＰＵは、オペレータのキ
ー操作によって推定炉温および入熱量の調整値の演算が
指示されると、上記メモリから必要なデータを読み出し
て所定の演算動作を実行する。

【００４６】図８は、データ処理装置２１内のＣＰＵが
実行するプログラムの内、推定炉温および入熱量の調整
値の演算に関わる部分を抜き出して示したフローチャー
トである。以下、この図８を参照して、この発明に興味
あるデータ処理装置２１の動作を説明する。

【００４７】まず、ステップＳ１〜Ｓ５において、デー
タ処理装置２１内のＣＰＵ（以下、単にＣＰＵと略称す
る）は、データ処理装置２１内のメモリから推定炉温の
演算および入熱量の調整値の演算に必要なデータを読み
出す。すなわち、ステップＳ１では本日の炉温測定デー
タが読み出され、ステップＳ２では１〜３日前の設定入
熱量データが読み出され、ステップＳ３では１〜４日前
の装炭量データが読み出され、ステップＳ４では１〜４
日前の含有水分量データが読み出され、ステップＳ５で
は１〜４日前の含有揮発成分量データが読み出される。

【００４８】次に、ステップＳ６において、ＣＰＵは前
述の（１０），（１１）式に上記ステップＳ１〜Ｓ５で
読み出されたデータを代入し、明日の推定炉温を演算す
る。このとき演算される推定炉温は、入熱量を変化させ
ないと仮定した場合の明日の炉温である。次に、ステッ
プＳ７において、ＣＰＵ前述の（１２）式に上記ステッ
プＳ１〜Ｓ５で読み出されたデータを代入し、本日の入
熱量の調整値を演算する。このとき演算される入熱量の
調整値は、明日の推定炉温を基準温度に是正するのに必
要な入熱量の調整値である。

【００４９】次に、ステップＳ８において、ＣＰＵはス
テップＳ６，Ｓ７で演算された推定炉温，入熱量の調整
値をＣＲＴ等の表示装置に表示し、または印字装置にプ
リントアウトする。したがって、オペレータはＣＰＵの
演算結果を認識し、入熱量調整盤２２を操作する。これ
によって、コークス炉１への入熱量が適正な値に調整さ
れ、コークス炉１の炉温は基準温度に管理される。

【００５０】図９は、実際のコークス炉の炉温を、本実
施例の炉温管理方法により管理した場合の平均炉温の推
移と、従来の炉温管理方法により管理した場合の平均炉
温の推移とを対比して示すグラフである。図９におい
て、実線Ｃは本実施例による平均炉温の推移を示し、点
線Ｄは従来の炉温管理方法による平均炉温の推移を示し
ている。この図９から明らかなように、本実施例の炉温
管理方法によれば、炉温のばらつき２．７〔℃〕を達成
することができた。これに対し、従来の炉温管理方法に
よれば、炉温のばらつきが５．５〔℃〕と大きくなって
いる。

【００５１】上記のように、本実施例の炉温管理方法に
よれば、炉温のばらつきを小さくできるため、図１０に
示すように、基準温度の設定を従来の場合に比べて下げ
ることができる。本来、基準温度は平均炉温の最低点が
石炭の乾留温度以下に下がらないように選ばれている。
そのため、炉温のばらつきが大きい従来法では、平均炉
温の最低点が低いため、基準温度を高めに設定しなけれ
ばならなかった。これに対し、本実施例の炉温管理方法
によれば、炉温のばらつきを小さくできるため、平均炉
温の最低点が高く、基準温度を従来法よりも下げて設定
できる。その結果、本実施例の炉温管理方法によれば、
図１０に示す斜線部分に相当する燃料を削減できる。

【００５２】なお、以上説明した実施例では、炉温に影
響を与える因子として、入熱量と、装炭量と、含有水分
量と、含有揮発成分量とを選択するようにしたが、この
発明では、これら４つの因子の中から１つまたは他の複
数の因子を選択してもよく、またさらに他の因子を追加
してもよい。

【００５３】また、１つのコークス炉が有する装炭室お
よび燃焼室の数は、事業規模に応じて任意の数に選べば
よい。

【００５４】

【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、コークス
炉の熱容量が大であることを考慮して、選択された因子
の過去の変動が今後の炉温に与える影響を求め、その求
めた結果に基づいてコークス炉への入熱量の調整値を演
算するようにしているので、常に適正な入熱量の調整値
が得られる。したがって、そのような適正な入熱量の調
整値に基づいて、コークス炉への入熱量を調整すれば、
コークス炉の炉温を正確に管理でき、コークス炉の炉温
と基準温度とのばらつきを極めて小さくすることができ
る。

【００５５】請求項２に係る発明によれば、複数の因子
が炉温に与える影響を考慮して入熱量の調整値を演算す
るようにしているので、より正確に炉温の管理が行え
る。

【００５６】請求項３に係る発明によれば、炉温に与え
る影響が最も大きいコークス炉への入熱量と、コークス
炉に装填される石炭の量と、コークス炉に装填される石
炭の含有水分量と、コークス炉に装填される石炭の含有
揮発成分量とを因子として選択するようにしているの
で、正確な炉温管理が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の炉温管理方法が適用され得る石炭乾
留システムの概略的な構成を示す模式図である。

【図２】コークス炉への入熱量の変化に対するコークス
炉の炉温の挙動を示すグラフである。

【図３】各因子が炉温に与える影響をステップ応答の組
み合わせとして表したグラフである。

【図４】実際に操業中のコークス炉において、入熱量を
ステップ状に変動させ、変動させてからの経過時間と炉
温変動との関係を調査した結果を示すグラフである。

【図５】実際に操業中のコークス炉において、入熱量を
一定に維持したまま、装炭量をステップ状に変動させ、
変動させてからの経過時間と炉温変動量との関係を調査
した結果を示すグラフである。

【図６】各因子の値のとり方の一例を示す図である。

【図７】この発明に係る炉温管理方法を実現するための
システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図８】データ処理装置２１内のＣＰＵが実行するプロ
グラムの内、推定炉温および入熱量の調整値の演算に関
わる部分を抜き出して示したフローチャートである。

【図９】実際のコークス炉の炉温を、本実施例の炉温管
理方法により管理した場合の平均炉温の推移と、従来の
炉温管理方法により管理した場合の平均炉温の推移とを
対比して示すグラフである。

【図１０】本実施例の炉温管理方法における基準温度の
設定値および平均炉温の推移と、従来の炉温管理方法に
おける基準温度の設定値および平均炉温の推移とを対比
して示すグラフである。

【符号の説明】

１：コークス炉 １１：燃焼室 １１ａ：測温口 １２：装炭室 １２ａ：装炭口 ５：自動開閉バルブ ５１：手動開閉バルブ ２１：データ処理装置 ２２：入熱量調整盤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コークス炉の炉温が予め定められた基準
   温度を維持するように、当該コークス炉の炉温を管理す
   るための方法であって、 前記コークス炉の炉温の変化に対して影響を与える代表
   的な因子を予め抽出して選択する第１のステップと、 前記第１のステップで選択された因子の変動に対する前
   記コークス炉の炉温の挙動を、一定期間毎に時系列的に
   発生する１次遅れ系のステップ応答にモデル化する第２
   のステップと、 前記第２のステップで得られたステップ応答に基づい
   て、所定期間前から現在に至る前記因子の変動が現在か
   ら所定時間経過後の炉温に与える影響を求め、さらにこ
   の求められた炉温に与える影響に基づいて、所定時間経
   過後の炉温が前記基準温度を維持するのに必要な入熱量
   の調整値を演算する第３のステップとを備え、 前記第３のステップで演算された入熱量の調整値に基づ
   いて、前記コークス炉への入熱量を調整することを特徴
   とする、コークス炉の炉温管理方法。
2. 【請求項２】 前記第１のステップで選択される因子
   は、複数の因子を含み、 前記第２のステップは、前記第１のステップで選択され
   た各因子について、前記ステップ応答へのモデル化を実
   行し、 前記第３のステップは、前記第２のステップで得られた
   各因子別のステップ応答に基づいて、所定期間前から現
   在に至る各因子の変動が全体として所定時間経過後の炉
   温に与える影響を求め、さらにこの求められた炉温に与
   える影響に基づいて、所定時間経過後の炉温が前記基準
   温度を維持するのに必要な入熱量の調整値を演算する、
   請求項１に記載のコークス炉の炉温管理方法。
3. 【請求項３】 前記第１のステップで選択される因子
   は、前記コークス炉への入熱量と、前記コークス炉に装
   填される石炭の量と、前記コークス炉に装填される石炭
   の含有水分量と、前記コークス炉に装填される石炭の含
   有揮発成分量とを含む、請求項２に記載のコークス炉の
   炉温管理方法。