JPH061980A - コークス炉のガス発生量の予測方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コークス炉団のガス発生総量の経時的変動を
正確に予測する。 【構成】 多数の炭化室からなるコークス炉団の各炭化
室における石炭装入からコークス排出までの間のガス発
生量の経時的変動に基づいてコークス炉団からのガス発
生量を演算予測する方法において、各炭化室のガス発生
量の経時的変動を装炭量、石炭揮発分、置時間ならびに
乾留時間から演算推定し、この推定した各炭化室のガス
発生量の経時的変動を用いて窯出しブロック毎の平均ガ
ス発生量の経時的変動を演算し、コークス炉団のガス発
生量を予測する。 【効果】 窯出しブロック単位での窯出しインターバル
の変更に対するガス発生量の経時的変動を短時間でかつ
高精度で予測できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、多数の炭化室を有す
るコークス炉団の減産時のガス発生量を予測する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉は、蓄熱室の上部に炭
化室と燃焼室が交互に配置されており、炭化室に装入さ
れた装入炭は両側の燃焼室から炉壁を介して加熱乾留さ
れコークス化される。コークス炉は、数十ないし百余窯
程度で一炉団が形成され、炭化室からのコークスの排出
と、炭化室への装炭を行う窯出し作業はバッチである
が、通常はそのインターバルは稼働率に応じて大体一定
に定められており、燃焼用ガス量の総量は一定量となる
ような操業が実施されている。

【０００３】上記コークス炉の炭化室の１室において石
炭装入から乾留終了までのガス発生量の経時変化は、数
多くの測定例が発表されているが、図７に示すようなパ
ターンとなり、ガス発生量は時間の経過と共にかなり大
幅に変動する。すなわち、装炭直後は、炭化室壁側の石
炭の急速な急速な乾留により多量のガスが発生し、ま
た、乾留後半の発生ガス温度７００〜８００℃で水素が
放出されるためのピークが表れる。しかしながら、コー
クス炉の窯出しインターバルは、稼働率に応じて大体一
定に定められているため、コークス炉団からのガス発生
総量は計時的にほぼ一定とみなすことができる。

【０００４】一方、コークス炉の窯出し作業は、３直４
交替制で実施されているため、直の交替や、コークス炉
移動機械の故障修理、あるいはガス吸引系統の設備トラ
ブル等によって、前記窯出しインターバルが大幅に変更
されることがしばしば発生する。コークス炉の窯出しイ
ンターバルが大きく変更された場合は、コークス炉団か
らのガス発生総量が経時的に大幅に変動し、後工程のガ
ス精製工程に不均一な負荷を与えるばかりでなく、コー
クス炉ガスを燃料として使用している工場に多大の迷惑
をかけることとなる。しかしながら、このガス発生総量
の経時的変動は、正確に把握することは非常に困難であ
る。

【０００５】上記コークス炉からのガス発生量を予測・
推定する方法としては、演算装置内に各炭化室における
石炭装入開始からコークス排出にいたる間のガス単位発
生量の経時的変化に基づいて求められるコークス炉団か
らのガス発生総量の経時的変化を現出し得る一連の計算
式を入力しておき、前記各炭化室における石炭の装入時
刻、今後の装入予定時刻およびコークス炉団からのガス
発生総量を検出・予測したい時刻を、前記演算装置に入
力することにより検出・予測希望時刻におけるコークス
炉団からのガス発生総量を演算させて出力させる（特開
昭５７−１２１０８８号公報）、各炭化室に装入される
石炭量と、石炭装入からコークス排出に至る間のガス発
生量の経時的変化に基づいて求められるコークス炉団か
らのガス発生量を示す式と、過去のガス発生総量実績値
と過去のガス発生総量予測値に基づくガス発生総量予測
誤差を推定する式とによりガス発生総量を予測する都
度、新たな装入石炭量とガス発生総量測定値を前記各式
に加えて順次修正しながらガス発生総量を予測する（特
開平１−９８６９３号公報）、あるいはガス発生パター
ンの近似式を、装炭から火落２時間前の第１段階と、火
落２時間前から火落までの第２段階と、火落から窯出し
までの第３段階の３つの式に要約し、かつガス発生量の
推定計算においては、石炭に含有される酸素量に応じた
補正を行う（特開平２−１０２２９２号公報）等が提案
されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５７−１２
１０８８号公報に開示の方法は、各炭化室における石炭
装入からコークス排出までの間のガス発生量の経時的変
化に基づいてコークス炉団からのガス発生総量の経時的
変化を現出し得る一連の計算式に、各炭化室への石炭装
入時刻、今後の装入予定時刻およびコークス炉団からの
ガス発生総量を検出・予測したい時刻を入力して演算さ
せており、操業条件の変更や装入石炭性状などの各種ガ
ス発生量に変動を及ぼす因子が加味されておらず、満足
な予測ができない。

【０００７】また、特開平１−９８６９３号公報に開示
の方法は、各炭化室に装入された石炭量と、石炭装入か
らコークス排出までの間のガス発生量の経時的変化に基
づいて求められるコークス炉団からのガス発生総量を、
過去の実績値と予測値の誤差を推定する式により予測
し、その都度新たな装入石炭量とガス発生総量測定値を
加えて順次修正するもので、操業条件の変更が加味され
ておらず、十分満足なガス発生総量の予測は困難であ
る。

【０００８】さらに特開平２−１０２２９２号公報に開
示の方法は、ガス発生パターンの近似式を３つの式に要
約し、かつガス発生量の推定計算において石炭に含有さ
れる酸素量に応じた補正を行うもので、特開平１−９８
６９３号公報に開示の方法と同様に操業条件の変更が加
味されておらず、十分満足なガス発生総量の予測は困難
である。

【０００９】この発明の目的は、コークス炉の窯出し作
業におけるブロック単位のインターバル変更時のガス発
生量を、ほぼ正確に短時間で行うことができるコークス
炉団のガス発生量の予測方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を行った。その結果、各炭化
室からのガス発生量に影響を与える要因としては、装入
する石炭の揮発分、装炭量および乾留時間、置時間等の
乾留条件が考えられ、これら各要因の影響について種々
の条件下での実炉テストによって、石炭の揮発分、装炭
量の変動によるガス発生量の変動は、乾留経過時間に関
係なく揮発分、装炭量に比例し、置時間の変動によるガ
ス発生量の変動は、乾留経過時間におけるガス発生量の
タイミングを置時間に比例して水平移動すればよく、乾
留時間の変動によるガス発生量の変動は、乾留経過時間
におけるガス発生量のタイミングを火落時間に比例して
水平移動すると共に、ガス発生量を火落時間に比例させ
ればよいことを究明し、この発明に到達した。

【００１１】すなわちこの発明は、多数の炭化室からな
るコークス炉団の各炭化室における石炭装入からコーク
ス排出までの間のガス発生量の経時的変動に基づいてコ
ークス炉団からのガス発生量を演算予測する方法におい
て、各炭化室のガス発生量の経時的変動を装炭量、石炭
揮発分、置時間ならびに乾留時間から演算推定し、この
推定した各炭化室のガス発生量の経時的変動を用いて窯
出しブロック毎の平均ガス発生量の経時的変動を演算
し、コークス炉団のガス発生量を予測するのである。

【００１２】

【作用】コークス炉の窯出し作業は、通常５窯ピッチを
１つのブロックとするブロック単位で実施されており、
一般には各ブロック間のインターバルが大体一定になる
よう実施されている。このため、窯出し作業のインター
バルの変更は、各ブロック単位で行われることが多く、
ガス発生量の変動も大きい。この発明における各炭化室
のガス発生量の経時的変動を装炭量、石炭揮発分、置時
間ならびに乾留時間から演算するには、装炭量が例えば
基準値ＡからＢに増加すると、図１に示すとおり、乾留
経過時間（ｉ）におけるガス発生量は、ほぼ装炭量に比
例してａからｂに増加する。また、石炭揮発分が例えば
基準値Ｖ_AからＶ_Bに変動すると、図２に示すとおり、ほ
ぼ揮発分からのガス発生推定式（ｋ₁Ｖ_B＋ｋ₂／ｋ₁Ｖ_A
＋ｋ₂、ただしｋ₁：揮発分の係数、ｋ₂：定数）に比例
する。さらに、置時間が例えば基準値Ｈ_AからＨ_Bに延長
すると、図３に示すとおり、ガス発生量のタイミングを
火落時間に比例して水平移動すればよい。さらにまた、
乾留時間が例えば基準値Ｋ_AからＫ_Bに延長すると、図４
に示すとおり、ガス発生量のタイミングを火落時間に比
例して水平移動すると共に、ガス発生量を火落時間Ｋ_B
／Ｋ_Aに反比例させればよい。

【００１３】上記同一ブロックの各炭化室（ｎ₁、ｎ₂、
・・ｎ_n）の装炭量、石炭揮発分、置時間ならびに乾留
時間から演算推定した図５（ａ）図に示すガス発生量の
経時的変動を、図５（ｂ）図示すとおり合成して、装炭
量、石炭揮発分、置時間ならびに乾留時間の基準条件を
決定すれば、種々の条件下での任意の乾留経過時間にお
けるブロック単位の平均ガス発生量の正確な予測が可能
となる。したがって、予測した各ブロック単位の平均ガ
ス発生量に基づいてコークス炉団のガス発生量を予測演
算すれば、窯出しブロック単位での窯出しインターバル
の変更に対するガス発生量の経時的変動を、迅速かつ正
確に予測することができ、コークス炉団のガス発生量を
高精度に予測することができる。

【００１４】

【実施例】炉高７１２５ｍｍ、炉幅４６０ｍｍ、炉長１
６５００ｍｍの炭化室を７２室有するコークス炉団にお
いて、火落時間２０．９時間、置時間２．０時間での操
業におけるコークス減産時、各炭化室毎のガス発生量の
経時的変動を演算推定し、これに基づいて各窯出しブロ
ック単位での平均ガス発生量の経時的変動を推定してコ
ークス炉団のガス発生量の経時的変動を予測すると共
に、実績値を測定した。その結果を図６に示す。図６に
示すとおり、この発明方法により予測した破線で示すガ
ス発生量は、実線で示す実績値とよく一致しており、減
産等の窯出しブロック単位での窯出しインターバルの変
更にも十分に対応している。

【００１５】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、各炭化室から発生するガス発生量の経時的変動を、
装炭量、装入する石炭揮発分、置時間ならびに乾留時間
に基づいて正確に演算推定して窯出しブロック毎の平均
ガス発生量の経時的変動を推定することによって、窯出
しブロック単位での窯出しインターバルの変更に対する
ガス発生量の経時的変動の予測を、迅速かつ高精度で実
施することができ、後工程のガス精製工程に不均一な負
荷を与えることが防止でき、コークス炉ガスを燃料とし
て使用している工場に多大の迷惑をかけることもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】装炭量が増加した場合のガス発生量の経時的変
動を基準と比較して示すグラフである。

【図２】装入石炭の揮発分が増加した場合のガス発生量
の経時的変動を基準と比較して示すグラフである。

【図３】置時間が延長した場合のガス発生量の経時的変
動を基準と比較して示すグラフである。

【図４】乾留時間が延長した場合のガス発生量の経時的
変動を基準と比較して示すグラフである。

【図５】窯出しブロックの各炭化室の演算推定したガス
発生量の経時的変動と、窯出しブロックの平均ガス発生
量の経時的変動を示すもので、（ａ）図は各炭化室の装
炭量、装入する石炭揮発分、置時間ならびに乾留時間に
基づいて演算推定したガス発生量の経時的変動を示すグ
ラフ、（ｂ）図は窯出しブロックの平均ガス発生量の経
時的変動を示すグラフである。

【図６】実施例におけるコークス炉団のガス発生量の経
時的変動の実績と予測を示すグラフである。

【図７】通常の炭化室におけるガス発生量の経時的変動
のパターンを示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の炭化室からなるコークス炉団の各
   炭化室における石炭装入からコークス排出までの間のガ
   ス発生量の経時的変動に基づいてコークス炉団からのガ
   ス発生量を演算予測する方法において、各炭化室のガス
   発生量の経時的変動を装炭量、石炭揮発分、置時間なら
   びに乾留時間から演算推定し、この推定した各炭化室の
   ガス発生量の経時的変動を用いて窯出しブロック毎の平
   均ガス発生量の経時的変動を演算し、コークス炉団のガ
   ス発生量を予測することを特徴とするコークス炉のガス
   発生量の予測方法。