JPH0719453A - コークス炉でのガスカロリー一定燃焼制御方法 - Google Patents

コークス炉でのガスカロリー一定燃焼制御方法

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JPH0719453A
JPH0719453A JP15971693A JP15971693A JPH0719453A JP H0719453 A JPH0719453 A JP H0719453A JP 15971693 A JP15971693 A JP 15971693A JP 15971693 A JP15971693 A JP 15971693A JP H0719453 A JPH0719453 A JP H0719453A
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JP
Japan
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gas
flow rate
calorie
constant
control
Prior art date
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Withdrawn
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JP15971693A
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Inventor
Shuichi Taniyoshi
修一 谷吉
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JFE Steel Corp
Original Assignee
Kawasaki Steel Corp
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Publication date
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Publication of JPH0719453A publication Critical patent/JPH0719453A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】コークス炉燃焼室でいわゆる混合ガス(Bガス
とCガスの)を燃焼させるに際にし、精度よくガスカロ
リーを一定に制御する技術の提供を目的とする。 【構成】公知の混合ガスの流量一定制御系と、ガスカロ
リー一定制御系を併合して用い、ガス流量一定制御系で
変動後に安定する高炉ガス流量を所定の関係式で予測
し、その予測値からガスカロリー一定制御系に使用する
目標Cガス量を求め、運用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、コークス炉燃焼室にお
ける高炉ガス(以下、Bガスという)とコークス炉ガス
(以下、Cガスという)を用いての燃焼制御に関し、特
に両者の混合ガスの流量及カロリーの両方を一定にする
燃焼制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】コークス炉は炭化室、燃焼室及び蓄熱室
により構成されており、BガスとCガスの混合ガス、い
わゆるミックスガス(以下Mガス)を蓄熱室で予熱した
後に、燃焼室で燃焼することにより炭化室の石炭を乾留
してコークスにする仕組となっている。従来の一般的な
ガス制御フローを図2に示すが、それは、基本となるB
ガス流量を制御する系と、付加増熱するためのCガス流
量を制御する2つの系で構成されている。両制御系の目
標値には、Bガス系に目標Bガス流量が、Cガス系にC
ガス流量/Bガス流量比(以下、C/B比という)が与
えられている。
【0003】Cガス系は、実際のBガス流量の計測値に
先述のC/B比を掛け合せて、この演算結果をSV値と
して、またCガス流量の計測値をPV値としてフィード
バックし、調節弁開度をMV値で調整してCガス流量一
定の制御を実行する。一方、Mガス系は、先述の目標B
ガス流量をSV値とし、Bガス流量の計測値をPVとし
て、BガスとCガスとが合流した後、配管部に設けられ
た調節弁にMV値を与えて、その開度を調整して、Bガ
ス流量一定の制御を実行する。しかしながら、この制御
系ではCガス、Bガスの流量が一定すなわち、Mガスの
流量は一定であるが、Cガス、Bガスの各ガスカロリー
量は一定でない。つまり、Mガスの投入熱量が一定でな
いので、炭化室温度が変動し、石炭の乾留反応が不安定
となり、かつ乾留時間も不安定となる問題が指摘される
ようになった。
【0004】そこで、特開昭60−71685号公報に
開示されているように、近年はコークス炉内のガス燃焼
にカロリー一定制御を付加するようになったが、その制
御フローの1例を図3を用いて説明する。まず、Mガス
流量を一定に制御することに関しては、目標Mガス流量
をSV値とし、Bガス、Cガスの各々の計測値の合成値
をPV値として調節計(FIC/MXG)にて演算し、
演算結果(MV値)によりMガス流量の調節弁開度を調
整することにより行なわれる。一方、Mガスカロリーを
一定に制御することに関しては、従来Mガスカロリーは
Bガス及びCガスカロリーが一定であるという条件のも
とにC/B比に固定値を与えていたのを改め、それぞれ
の単味ガスカロリーが変動し、それに伴うMガスカロリ
ーの変動を抑えるようにする。つまり、単味ガスカロリ
ーの変動に対応して、C/B比をダイナミックに変える
ようになった。この制御で用いるC/B比の演算式は、
次の通りである。
【0005】 Mc =(Bf ・Bc +Cf ・Cc )/(Bf +Cf ) …(1) Mc :目標Mガスカロリー(kcal/Nm3 ) Bf :Bガス流量(Nm3 /h) Bc :Bガスカロリー(kcal/Nm3 ) Cf :Cガス流量(Nm3 /h) Cc :Cガスカロリー(kcal/Nm3 ) C/B比=Cf /Bf とすると(1)式は
【0006】
【数1】
【0007】(2)式より
【0008】
【数2】
【0009】となる。ここで,Bc 、Cc は各B、Cガ
スの配管に設けたカロリー計の計測値による。さらに、
Mガスカロリー一定制御(図3)について補足すると、
以前の制御方法(図2)と違う点はC/B比を固定運用
でなく、実際の各ガスのカロリー計測値に基づいて
(3)式の演算を行い、C/B比を求め、Bガス流量に
対するCガス流量を制御している点のみであり、制御構
成そのものは、図2と同じである。この制御方法は、高
カロリーのCガス流量を制御することにより、Mガスカ
ロリー一定を達成するようにしたものである。
【0010】しかしながら、以上に述べたMガスカロリ
ー制御方法も、Mガス流量一定制御系とCガス流量をコ
ントロールしてのMガスカロリー一定制御系が互いに干
渉し合い、制御が不安定となる問題が指摘されていた。
例えばCガスカロリーが低下すると(3)式によりC/
B比は大きくなり、Mガスカロリー一定制御系は、現在
のBガス流量に対してC/B比演算を行い、Cガス流量
を増量するように働く。これを図4のCガス、Bガス、
Mガスの各流量チャートで示せば(m)の部分に該当す
る(以下図4と関連づけて番号で対応する)。しかし、
Cガス流量は増加したが、Mガス流量及びカロリー量も
増加して(n)のようになる。そこで、次にMガス流量
一定制御系が働き、Bガス流量が低下する((o)で示
す)。この動作によりMガス流量は一定となるが
((p)で示す)、Mガスカロリーは目標値とはならな
い。次にBガス流量が低下したことによりC/B比演算
結果は小さくなり、Cガス流量に小さくなる((q)に
示す)。以下、これを繰り返して、Cガス流量とBガス
流量は互いに干渉しながら収束していくことになる。
【0011】つまり、このガスカロリー一定制御方法
は、整理すると以下のような問題がある。 (1)制御を実行する上での計測値(Bガスカロリー、
Cガスカロリー)が変動したとき、2つの制御が互いに
干渉し合い、安定するまでに多くの時間を費やす。 (2)制御の目標値である目標Mガスカロリーを変更し
た時も同様の現象となる。 (3)制御の最終目標であるMガス流量とMガスカロリ
ーについても図4に示すように安定するまで大きくハン
チングし、また調節計(FIC/MXG)の調整しだい
によっては、発散してしまう危険性もある。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑み、従来のガスカロリー一定制御方法よりも、応答性
が優れ、Mガス流量一定制御系及びカロリー一定制御系
が互いに干渉し合わないコークス炉燃焼室でのガスカロ
リー一定燃焼制御方法の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】発明者は上記目的を達成
するため、種々の検討を行った結果、従来の制御フロー
に新しい制御機能を付加することを思いついた。すなわ
ち、本発明は、コークス炉燃焼室で、BガスとCガスか
らなるMガスの燃焼を、該Mガスの流量一定とカロリー
一定の2つの制御系を併合して行なうに際し、上記Mガ
ス流量一定制御系で変動後に安定するBガス流量
(B’)を演算、予測し、その予測値(B’)に変動後
のCガス/Bガス比(a’)を乗じ,その値を目標Cガ
ス量(C’又はSV値)として上記Mガスカロリー一定
制御系に使用することを特徴とするコークス炉でのガス
カロリー一定燃焼制御方法である。
【0014】
【作用】本発明では、Mガス流量一定制御系で、アクシ
ョンを取った後に将来到達するであろうBガス流量を予
測演算し、その予測値にC/B比を乗じてSV値として
Mガスカロリー一定制御系を作動するようにしたので、
新しいアクション後の安定性がよくなり、2つの制御系
を互いに干渉させずに円滑制御が可能になる。
【0015】以下、本発明のポイントであるBガス流量
の予測、演算を説明する。従来のカロリー制御の構成上
の欠点は、Cガス流量に、現在のBガス流量に変化した
新しいC/B比を乗じることにある。これを図4にて説
明すると、現在のBガス流量に変化する前のC/B比を
a、Bガス流量をB、Cガス流量をCとすると次の関係
式となる。
【0016】C=B・a …(4) 次に、変化した新しいC/B比をa’として制御が安定
した状態でのBガス流量をB’、Cガス流量をC’とす
ると次の関係式となる。 C’(又はSV)=B’・a’ …(5) ところが、従来のカロリー制御においては、新しいCガ
ス流量の制御目標値(C’)を最初はB・a’にて求
め、Bガス流量(B)が順次変化して新しくB’とな
り、(5)式の計算となるまで、不安定状態が継続する
ことになる。これが制御不安定の原因である。本発明の
手法は制御安定後の最終的Bガス流量(B’)を最初か
ら予想して(5)式の演算をして、適正なCガス流量
(C’)を求めて制御しようとするものである。
【0017】B’の値は、Mガス流量は一定であるか
ら、以下のようにして求まる。 B+B・a=B’+B’・a’ …(6) (6)式より B’=B(1+a)/(1+a’) …(7) 本発明では、C/B比が変化した場合、変化前のC/B
比であるaと、Bガス流量B及び変化後のC/B比
(a’)の3つの値を用いて(7)式により最終的なB
ガス流量(B’)を求めて、これによりある一定時間、
制御することを特徴とする。
【0018】
【実施例】図1は、本発明を実際にコークス工場に適用
した制御フローの1例である。コークス炉の操業中、目
標Mガスカロリー値とBガスカロリー計測値とCガスカ
ロリー計測値に基づいて、(3)式の演算によりC/B
比(a)を求める。ここでC/B比(a)に変化がない
時はスイッチ(SW)は(イ)側になっており、従来と
まったく同一の制御を実行する。
【0019】ところが、C/B比(a)が予め定めた設
定値以上に変化した場合はこれをC/B比変化検知によ
り検知し、スイッチ(SW)を(ロ)側に倒す処置が行
われ、以下(ロ)側が作動する。C/B演算器1の出力
は、既に前進のa’となっているが1次遅れ演算器3を
通すことにより、しばらくは変化前のC/B比(a)を
得ることができ、これと、1次遅れ演算器3を通さない
a’と合わせて次段のBガス予想流量演算器5に入力す
る。一方、1次遅れ演算器4では、スイッチ(SW)の
(イ)側の情報が入力されていて、この値は、Mガス流
量一定制御の進行に従って前述のBからB’に変化する
が、1次遅れ演算器4を通すことにより、しばらくは変
化前のBガス流量(B)を得ることができる。Bガス予
想流量演算器5では、以上の3つの入力であるa、
a’、Bを取り込んで(7)式の演算を行い最終的なB
ガス流量(B’)を求めるスイッチ(SW)で(ロ)を
経由して従来と同様のMガスカロリー一定制御を実行す
ることになる。
【0020】ただし、従来と異なる点は、現在のBガス
流量(B)とC/B比(a’)の演算を行うのでなく、
制御安定後の最終的Bガス流量(B’)とC/B比
(a’)の乗算によりCガス流量の目標値(SV)を求
める点である。従って、Mガス流量一定制御の進行によ
るBガス流量のBからB’への変化によるCガス流量の
目標値(SV)の変動は生じない。
【0021】また、Mガス流量一定制御の実行によりB
ガス流量がB’になったことを見計らって、C/B比変
化検知器2はタイマーによりスイッチ(SW)を(イ)
に戻す操作を行い、通常の制御動作になるようにしてい
る。主制御によりC/B比(a)が変化してもMガス流
量一定制御系とMガスカロリー一定制御系とが互いに干
渉せずにスムーズに制御推移することができる。
【0022】制御精度について述べると、従来法による
通常操業では、定常的に約5分の間に約3%のMガス流
量ひいてはカロリーの変動を示していたが、本発明で
は、変動ピッチが約2分間でMガス流量ひいてはカロリ
ーの変動を最大でも1.5%に収束できた。なお、本発
明では変化前のC/B比(a)と変化前のBガス流量
(B)を簡易的に1次遅れ演算を利用して行ったが、記
憶回路を利用するなど、さまざまな手法によっても得ら
れることは自明である。
【0023】
【発明の効果】本発明によりMガス流量一定制御系とM
ガスカロリー一定制御系とが互いに干渉せずスムーズに
制御推移することができ、 (1)コークス炉におけるカロリー一定の燃焼制御にお
いて、制御を実行する上での計測値(Bガスカロリー、
Cガスカロリー)が変動してC/B比(a)が変化した
場合においても、2つの制御が互いに干渉し合うことな
く、短時間にて目標値のカロリーに収束させることがで
きる。 (2)制御の目標値である、目標Mガスカロリーを変更
した時も同様の安定収束現象を示す。 (3)制御の最終目標であるMガス流量とMガスカロリ
ーについても極めてスムーズな収束を示し、発散するよ
うな危険性はない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の制御構成を示す制御フロー図である。
【図2】従来の制御構成を示す制御フロー図である。
【図3】カロリー制御を付加した従来の制御構成を示す
制御フロー図である。
【図4】従来のカロリー制御の場合のCガス、Bガス、
Mガスの各流量変化図である。
【符号の説明】
1 C/B演算器 2 C/B変化検知器 3 1次遅れ演算器 4 1次遅れ演算器 5 Bガス流量の予測演算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コークス炉燃焼室で、高炉ガスとコーク
    ス炉ガスからなる混合ガスの燃焼を、該混合ガスの流量
    一定とカロリー一定の2つの制御系を併合して行なうに
    際し、上記混合ガス流量一定制御系で変動後に安定する
    高炉ガス流量(B’)を演算、予測し、その予測値
    (B’)に変動後のコークス炉ガス/高炉ガス比
    (a’)を乗じ,その値を目標コークス炉ガス量(C’
    又はSV値)として上記混合ガスカロリー一定制御系に
    使用することを特徴とするコークス炉でのガスカロリー
    一定燃焼制御方法。
JP15971693A 1993-06-29 1993-06-29 コークス炉でのガスカロリー一定燃焼制御方法 Withdrawn JPH0719453A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006233920A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料ガスカロリー制御装置及びガスタービンシステム
JP2006299869A (ja) * 2005-04-19 2006-11-02 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料ガスカロリ制御方法及び装置
JP2007315705A (ja) * 2006-05-26 2007-12-06 Tokyo Electric Power Co Inc:The 発電プラントの燃料制御装置

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JP2006233920A (ja) * 2005-02-28 2006-09-07 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 燃料ガスカロリー制御装置及びガスタービンシステム
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