JPS5893783A - 粒塊の乾式冷却塔における切出制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒塊の乾式冷却塔において粒塊を均一に冷却で
きるようになした切出制御方法に関する。

製鉄や化学工業の分野では高温の粒塊の冷却が各種の方
法で実施されている。そのうち、粒塊の排熱の回収を目
的とした乾式冷却方法がある。これは、高温の粒塊を塔
体内に入れ、冷却ガスを循環して粒塊の顕熱を回収し、
ボイラーで蒸気エネルギーに変換する方法であり、赤熱
コークスの消火設備に使用されている。

従来のコークス乾式冷却塔の一例を挙げると、第１図に
示すごとく、１は塔体で、頂部に高温のコークスを投入
する投入口２が設けられ、底部に、　　冷却後のコーク
スを・排出する排出口３が設けられている。この塔体１
の上部は連通管４を介してボイラ５の上部と接続され、
ボイラ５の底部と塔体１の下部とはファン６を介設した
連結管７で連結されており、冷却ガス（不活性ガスなど
）をファン６の駆動により循環できるようにしである。

排出口３にはコークスを小量ずつバッチ式に切り出す切
出弁８が設置され、切出弁８の作動により塔体１内にコ
ークスの下方への移動層を形成できるようスなっている
。従って、コークスの移動層は冷却ガスと向流すること
になり、コークスは冷却されて遡火すると共に、冷却ガ
スは加熱されて高温となる。これによれば、コークスを
消火できるト共ニ、コークスの顕熱で冷却ガスを介して
ボイラ５を加熱できるため、省エネルギー効果を上げる
ことができる。なお、９は上部バンカであり、上部ゲー
ト１０が開閉可能に取り付けられ、また、１１は下部バ
ンカであり、下部ゲ戸ト１２が開閉可能に取り付けられ
ている。

このような乾式冷却塔にはコークスの冷却が不均一にな
るという問題がち名。不均一が顕著になると、排出口３
から切出弁８によって切り出されるコークス中に高温の
ものが混在することになるので危険であった。このため
、従来は、塔体１の円周壁に複数の温度検出端を配置し
、コークスの不均一冷却を操業時に監視するようにし、
その円周壁土の温度分布に大きな差が生じたときに、不
均一冷却と近似的及び相関的に判断して切出弁８を閉止
し、コークスの排出を停止させていた。しかしながら、
コークスの排出を停止するのでは生産能力を制限するこ
とになり好ましくない。コークスの排出を停止せずにコ
ークスの不均一冷却に対処するには、冷却ガス及びコー
クスの不均一な流れを予め想定し、それに見合う塔体１
の形状を設計することが考えられる。し）為し、この場
合は冷却能力に余裕を取ることになり塔体１の形状が大
きくなってしまい、コークスの顕熱を回収する設備とし
ては経済性を損うこととなる。一方、コークスの不均一
冷却に対して、冷却ガスの供給量を不均一に対応して変
える方法が考えられる。すなわち、冷却ガスの供給設備
を分割して設け、冷却不足部に供給量を増加し、冷却過
剰部に供給量を減少するようにして、コークスを均一に
冷却するのである。更に、冷却ガスの出口においても、
その出口を分割して各々のガス排出量を適宜制限し、コ
ークスの冷却をより均一化する方法もある。

また、不均一冷却部へ冷却に必要な最小量に見合う冷却
ガスを供給すべく、冷却ガス供給量を全体的に増加させ
る方法もある。これらの冷却ガスの供給、量を変える方
法によれば、塔体１内のコークスの粒度分布の偏りに起
因して冷却ガスの上昇速度分布が、第２図に示すごとく
、両壁面１ａ。

１ｂに比べて中心１ｃで速度が遅い場合であっても、そ
の中心１Ｃへのガス供給量を増すことでその速度分布を
均一化し、コークスの冷却を均一化できることになる。

しかし、塔体１内はコークスの移動層となっており、コ
ークスの降下速度が大きい場合には、冷却ガスの供給量
を変える方法に限界がある。つまり、第３図に示すごと
く、塔体１内のコークスの降下速度分布が、中心１Ｃで
速度が一番遅く、中心１ｃと両壁面ｌａ、ｌｂの間で一
番速く、シかも最矢値と最小値の差が大きいという場合
に、コークスを均一に冷却するために従来の方法を使用
すると、降下速度の速い部分へも十分な冷却ガスが配分
されるように多量の冷却ガスを送り込む必要があり、そ
のためにはファン６を大型化し、塔体１の門密性を上げ
るなどの設備の大規模化を招来し、経済性を損ってしま
う不都合があった。

本発明の目的は粒塊の排出を停止することなく、粒塊を
均一に冷却することができ、しかも設備の経済性を向上
できる粒塊の乾式冷却塔における切出制御方法を提供、
することである。

上記目的を達成するために、本発明は粒塊の不均一冷却
が主として粒塊の降下速度の不均一に起因するとの知見
のもとに、塔体底部に複数の排出口を設け、各排出口に
切出弁を設置し、各切出弁に粒塊の切出回数を検出する
切出回数センサを設け、塔体内壁に各排出口に対応して
複数の温度センサを取り付け、切出回数及び温度信号を
入力した演算器によって各切出弁の粒塊切出時間の一イ
ンターバルを算定し、各切出弁の゛作動を制御すること
により、粒塊の降下速一度を調整して粒塊の冷却を均一
化する切出制御方法を見出したものである。

以下に本発明の好適一実施例を添付図面によって詳述す
る。

第４図に示すごとく、１は塔体であり、その底部には冷
却後の粒塊（以下、コークスと呼ぶ。）を排出する排出
口３が設けられる。排出口３は、第５図または第６図に
示すごとく、複数個設けられ、各排出口３ａ、３ｂ、３
ｃ、３ｄよりコークスを検出できるようになっている。

各排出口３には、再び第４図に示すごとく、切出弁８が
設置され、各切出弁ｓａ、ａｂの作動により各排出口３
ａ、３ｂを開閉するようになっている。各切出弁＠ａ　
、８ｂには粒塊の切出回数を検出するための切出回数セ
ンサ１３，１４が設けられている。

塔体１内壁には各排出口３ａ、３ｂに対応して温度セ／
す１５，１６が取り付けられ、再び第５図または第６図
に示すごとく、各排出θ７３　ａ　、　３　ｂ　。

３　ＣＴ　３　ａを臨む位置に複数個の温度センサ１５
゜−１６、１７、１Ｂ　、　１９　、２０が配置されて
いる。

す１３．１４は第４図に示すごとく演算器２１に電気的
に接続され、温度信号及び切出回数信号を演算器２１に
入力する。演算器２１にはコークスの切出速度設定器２
２が接続され、演算器２１にコークスの切出速度設定値
を入力する。演算器２１の出力側は各切出弁９ａ、９ｂ
に接続され、作動指令信号２３を出すことで各切出弁８
ａ。

８ｂの動作を制御する。なお、９は上部バンカで、上部
ゲート１０が開閉可能に取り付けられ、また、１１は下
部バンカで、下部ゲート１２が開閉可能に取り付けられ
ている。

演算器２１の機能について説明すると、第一に、切出回
数信号から切出速度（第１切出速度）を算定する。すな
わち、通常でのコークスの第１切出速度ｖ１については
次式で算出される。

ＺｘＱ、　　〔トン／時〕　　・・・・・・　（１）こ
こで、ｔは経過時間〔゛時〕、Ｚは経過時間内における
コークスの切出回数〔回〕、Ｑは１回当りのコークス切
出量〔トン／回〕である。

他方、過渡時における゛コークス第１切出速度ｖ′重は
次式で算出される。

ｖ′１＝　　ニリョ５υＬ　〔トン／時〕　・・・・・
・　（２）ここで、ｖｏはコークス切出速度設定値〔ト
ン／時）、ｔｏ及びｔ′については、ｌ　６　”　Ｑ／
Ｖ　Ｑ〔時７回〕、ｔ’＝　ｔ／ｃ　（時７回〕、Ｃは
コークス切出回数の積算値〔回〕である。過渡時に該当
する時期とは、コークス切出の開始時やコークス切出速
度設定値Ｖ。を変更した時等から所定の時間経過するま
での時期を指し、コークス切出速度の変化が必要最小限
度において安定するまでの時期である。

第二に、演算器２１は温度信号と第１切出速度Ｖｌ、Ｖ
’Ｓ　　との相関からコークス温度θに対するコークス
切出速度ｖｔ、ｖ’ｓの回帰直線を算定する。回帰直線
の式を次に記す。なお、Ｘは温度センサ１５．１６で検
出したコークス温度θ、ｙはコークス切出速度Ｖｌ、Ｖ
’Ｓに対応する。

ｙ＝ａｘ＋ｂ　　　　　・・・・・・（３）ｂ＝−（Σ
ｙｉ−ａΣｘ、）−・−（３−２）ここで、Ｎは温度セ
ンサー５．１６（７）数、Ｘ。

はｉ番目の温度センサー５．１６における温度検出値、
ｙｉは１番目の温度センサーｓ、１６に対応する排出口
３ａ、３ｂの切出弁８ａ、８ｂにおける第１切出速度で
ある。

第三に、演算器２１はコークス温度θの平均値Ｍを算出
する。次式に従って演算される。

Ｍ＝−Σθ、〔℃〕　　　・・・・・・（４）　　　　
１ ここで、θｉはｉ番目の温度センサー５．１６における
温度検出値である。

第四に、演算器２１は回帰直線により平均コークス温度
Ｍに対する切出速度（第２切出速度）Ｖｌ、Ｖ’ｌを算
出し、その第２切出速度Ｖｌ、Ｖ’１と第１切出速度Ｖ
ｆｆ　、Ｖ’ｓの比（Ｖ、／Ｖ、　）、（Ｖ’ｌ／　Ｖ
；　）から各切出弁＄ａ　、８ｂにおけるコークス切出
時間のインターノ（ルＴ、Ｔ’を算定する。

すなわち、通常におけるコークス切出時間のインターバ
ルＴは次式で算出される。

他方、過渡時におけるコークス切出時間のインターイく
ルＴ′は次式で算出される。

なお、第５図に示すごとく、温度センサ１５゜１９．１
６，１７，２０，１Ｂの数が排出口３ａ。

３　ｂ　＝　３　ｃ　ｔ　３　ｄの数と異なる場合は、
予め排出口３　ａ　、３　ｂ　ｖ　３　ｃ　−３’の各
々に対応させて複数の温度センサ１５，１９，１６，１
７，２０゜１８を決めておき、それらの温度信号を演算
器２１で選別演算し、一番高い温度を選択して上記（３
−ｔ　）　、　（３−２）式に用いる。

次に本発明の作用に？いて述べる。

第４図において、切出速度設定器２２に切出速度設定値
Ｖ６をセットし、演算器２１を介して各切出弁８ａ、８
ｂのコークス切出時間のインターバルＴ、Ｔ’を調整す
る。このとき、各切出弁８ａ８ｂにおける切出速度ＶＩ
　、Ｖ’＋　　が変化して、塔体１内でのコークスの降
下速度が変わることになる。

通常時にコークスの不均一冷却が起きる場合には、各温
度センサ１５，１６からの温度信号とそのセンサ１５，
１６に対応する排出口３ａ　、３ｂにおける切出弁ｓａ
、ｓｂの第１切出速度Ｍｌ　との相関より、コークス温
度θに対するコークス切出速度ｖｌの回帰直線を演算器
２１で算出すると共に、各々の温度信号より演算器２１
で平均コークス温度Ｍを算出する。この平均コークス温
度Ｍになるような各々の切出弁ｓａ、ａｂのコークス切
出速度（第２切出速度）ｖｌを回帰直線により算出し、
更に、各々の切出弁８ａ、８ｂ毎に第２切出速度Ｖ、に
対する第１切出速度ｖＩＱ比’（ｖ、／ｖ、　）を算出
し、その割合（ｖｔ／ｖｔ）から上記（５）式に示すご
とく各切出弁８ａ　、８ｂにおけるコークス切出時間の
インクーノ（ルＴを算定する。

従って、平均コークス温度Ｍよりもコークス温度θが高
いと温度センサ１５，１６で検知された箇所に対応する
切出弁８ａ、８ｂは、コークス切出時間のインターバル
Ｔが長くなるように演算器２１で制御され、切出速度ｖ
１が減少し、コークス降下速度を遅くす名。その結果、
向流する冷却ガス、による冷却効果が上がり、コークス
の冷却が均一化されることになる。逆に、コークス温度
θ−が平均コークス温度Ｍよりも低いと温度′センサ１
５．１６で検知された箇所に対応する切出弁９ａ　、９
ｂは、そのインターバルＴが短くなるように演算器２１
で制御され、切出速度ｖ１が増大し、コークス降下速度
を速くする。その結果、向流する冷却ガスによる冷却効
果が下がり、コークスの冷却が均一化に向かうことにな
る。

過渡時におけるコークスの不均一冷却発生の場合は、前
述の場合と同様に、コークス温度θと第１切出速度ｖ１
とから回帰直線を演算器２１で算出すると共に、コーク
ス温度θの平均値Ｍも算出する。平均コークス温度Ｍに
なるような各切出弁８ａ、８ｂのコークス切出速度（第
２切出速度）ｖ′！を回帰直線によって算出し、更に、
各切出弁１３ａ　、８ｂ毎に第２切出速度ｖ１２に対す
る第１切出速度ｖ′重の比（Ｖ’ｌ／　Ｖ’！　）を算
出し、その割合（、、、′１／　ｖ４　）から上記（６
）式に示すととく各切出弁ａ　ａ　、　８　ｂ＝におけ
るコークス切出時間のインターバルＴ′を算定する。こ
のように算定したインターバルＴ′で各切出弁８ａ、８
ｂを作動させることにより、過渡時においてもコークス
冷却の不均一を防止できることになる。

以上のごとき動作を適宜繰り返すことで、通常時、過渡
時のいずれにおいてもコークスの冷却を均一に行なうこ
とができるものである。

〜τ ５　以上の説明で明らかなごとく本発明によれば次のご
とき効果を発揮する０ （１）粒塊の排出を停止することなく、粒塊を均一に冷
却することができるので、乾式冷却塔の稼働率が向上す
る。

（２）複数の切出弁を用民各切出弁の開閉動作を制御す
ることにより、塔体内の粒塊の降下速度を制御すること
ができ、粒塊の冷却を確実に均一化することができる。

（３）演算器により、粒塊温度に対する粒塊切出速度の
回帰直線を求めると共に、平均粒塊温度になるような切
出速度を回帰直線で求め、との切出速度に基づいて各切
出弁の作動を制御することから、粒塊の不均一な冷却を
改善できる。

（４）温度差によらず温度として扱っているので、演算
器における演算が簡単となる。

（５）演算器において回帰直線を求めてから各切出弁の
作動を調整するようにしているため、切出弁の制御が安
定的かつ確実なものとなる。

（６）各切出弁の制御によって粒塊の不均一な冷却を防
止できるので、設備の小型化及び経済性向上を推進する
ことができる。

（７）演算器を用い、通常時と過渡時における切出弁の
制御が行なえることから、粒塊の均一冷却が精度の高い
ものとなる等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は粒塊の乾式冷却塔の一例を示す縦断面図、第２
図は第１図の冷却塔内における冷却ガスの上昇速度比分
布を示すグラフ、第３図は第１図の冷却塔内における粒
塊の降下速度比分布を示すグラフ、第４図は本発明に係
る粒塊の乾式冷却塔における切出制御方法に用いる装置
の一実施例を示す接続図、第５図は本発明に係る切出制
御方法に用いる乾式冷却塔の一実施例を示す要部横断面
図、第・６図は本明に係る切出制御方法に用いる乾式冷
却塔の他の実施例を示す要部横断面図である。 図中、１は塔体、３は排出口、８は切出弁、１３．１４
は切出回数センサ、１５，１６，１７゜１８．１９，２
０は温度センサ、２１は演算器である。 特許　出　願人　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理
士　絹　谷　信　雄 第１図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 塔体の頂部より高温の粒塊を投入し、かつ、底部より徐
   々に切り出すことで塔体内に粒塊の下方への移動層を形
   成すると共に、塔体底部から冷却ガスを吹き込んでその
   移動層と向流させ、粒塊を冷却して排出する乾式冷却塔
   において、上記塔体底部に冷却後の粒塊を排出する排出
   口を複数個設け、各排出口に切出弁を設置し、各切出弁
   に粒塊の切出回数を検出する切出回数センサを設け、塔
   体内壁に各排出口に対応して複数個の温度センサを取り
   付け、これらの切出回数センサ及び温度センサを演算器
   に電気的に接続し、切出回数の信号から一定時間内にお
   ける粒塊切出量を算出してその第１切出速度を算定し、
   温度信号と第１切出速度との相関から粒塊温度に対する
   粒塊切出速度の回帰直線を算定し温度信号から平均粒塊
   源【を算出し、上記回帰直線より平均粒塊温度に対する
   第２切出速度を算出し、第１切出速度と第２切出速度の
   比に応じて各切出弁操作のインターバルを変え、粒塊を
   均一温度に冷却するようになしたことを特徴とする粒塊
   の乾式冷却塔における切出制御方法。