JPS5920379A - コ−クス炉の加熱制御方法 - Google Patents

コ−クス炉の加熱制御方法

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JPS5920379A
JPS5920379A JP13016282A JP13016282A JPS5920379A JP S5920379 A JPS5920379 A JP S5920379A JP 13016282 A JP13016282 A JP 13016282A JP 13016282 A JP13016282 A JP 13016282A JP S5920379 A JPS5920379 A JP S5920379A
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JP
Japan
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combustion chamber
temperature
furnace temperature
oven temperature
furnace
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JP13016282A
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Yoichi Naganuma
永沼 洋一
Keihachiro Tanaka
田中 啓八郎
Ikuo Komaki
古牧 育男
Susumu Kamio
神尾 進
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Publication date
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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、コークス炉の加熱制御方法に関し、とくに乾
留過程での総消費熱量を最小にするコークス炉の加熱制
御方法に関するものである。
従来一般に行なわれているコークス炉の加熱方法は、燃
焼室の設定炉温を乾留過程の全時期を通じて一定とした
加熱方法であシ、この一定加熱法ではとくに乾留過程の
中期から末期において必要よび炉体放散の形で多くの熱
量が失われる。これに対して、乾留過程の各時期に応じ
て供給熱Mを変えて乾留過程における総消費熱量を低減
しようとするプログラム加熱法が提案されている。しか
し、このプログラム加熱法においても乾留過程の各時期
4Uの燃焼室の設定炉温すなわち加熱パターンを消費熱
mとの関係において最適に定める方法に関してl−J従
来具体的な提案はなされていない。
本発明t;Iニー、1:記プログラム加熱を行うにあた
り、炉体熱負荷変動と総消費熱量を最゛小にする燃焼室
の炉温パターンを求め、該炉温ツクターンにもとづいて
供給熱料の制御全行うコークス炉の加熱制御方法を提供
するものである。すなわち本発明は、燃焼室と炭化室が
煉瓦壁を介して互いに相隣れるように構成されたコーク
ス炉の加熱方法において、石炭装入時点から一定時間間
隔毎の石炭の目標焼」一温度および該温度をあられす指
標を設定し、前記目標・焼」二温度をもとに燃焼室基準
炉温として複数個の炉温’を選択し、一方伝熱モデルを
もとにして石炭装入時Aから一定時間間隔毎の燃焼室炉
温と炭化室内炭柱温度をあられす指標との間の関係式お
よび焼土終了時点における目標焼土湿度に対する実績誤
差の自乗和と焼土終了時点1での目標焼土湿度に対する
実績誤差の自乗和の滓稍と燃焼室基準炉温に対する実績
自乗偏差の累稍にそれぞれ対応する値をあられす関数式
ならびに前記一定′時間間隔毎の燃焼室炉流金燃焼室基
準炉福、と炭化室炭柱湯度を含む関数式としてそれぞれ
予め求めておき、前記複数個の燃焼室基準炉温’FCそ
れぞれ前記関数式に代入して各式からそれぞれの燃焼室
基準炉温1を用いたときの燃焼室炉温パターンをq−出
し該炉温パターンに従って加熱をしたときの総消費熱量
を算出して該総消費熱量″が最小と左る最適燃焼室基準
炉温を定め、該最適燃焼室シ、(準炉習1を前記関数式
に代入して各式から燃焼室炉温パターンを算出し、該炉
湛A?ターンを設定炉幅パターンとして供給熱昂の制御
を行うことを特徴とするコークス炉の加熱制御方法であ
る。
以下本発明の詳細な説明する。
周知のようにコークス炉は煉瓦壁を介して燃焼室と炭化
室が互いに隣接して構成されている。この燃焼室の炉i
島と炭化室の炭柱温度との関係は伝熱旧算によりつぎの
ようにして求めることができる。
コークス炉の高さ方法の温度分布は一様ではないが、炉
+l+方向の?IV度勾配に比して炉高方向の温度勾配
は十分に小さいので、コークス炉の熱伝導模型として第
1図に示すように、燃焼室から煉瓦壁を通じて炭化室に
いたる炉]1」方向の熱伝達を考えると、次のような一
次元熱伝導方程式が得られる。図中、矢印は熱の流れを
示す。
煉瓦壁+7171度りJ布 炭+]嘗M一度分布 境界条件 但し、C5* Cc:比熱(kcal/k17 )ρb
、ρe:嵩比重[lay / m ’ ]λb、λC:
熱伝導率[1ccal/1)He llr* ’C’:
]添字のbは煉瓦、Cは石炭をあられす θg:燃焼室の炉温     〔℃〕 θb:煉瓦搗度      〔℃〕 θ。:炭化室内炭柱温度   〔℃〕 ΔI■:石炭中の水分の蒸発潜熱   Ckc a 1
/kg :]M :石炭中の水分月−(kl?/J)h
e4: 燃焼室ガスと煉瓦の間の熱伝達係数(kca 
l/f+f’hr−℃)heq :煉瓦と石炭の間の熱
伝達係数 [kca l/Jbr・℃:]X :燃焼室
と煉瓦壁の境界からの距^ItCm :]t :時間 
     [hr] 上記(1)〜(5)式をX=OからX=m(炭化室中心
)寸での間を炉r1j方向に複数区分に等分して差分近
伊、し、更に時間に対して離散化すると、次式に示す区
分的に線形なM散型状態方程式かに’Jられる。
x(k−t−1)=Φ(+<) x(k)+φ(k) 
u(k)  −(6)u(10:t:ビ(焼室の炉温 本発明においては、まず前記(6)式から燃焼窒炉rM
、と炭化室内戻柱温度との関係を求める。す在わち、(
6)式の右辺のX(10に対応してΦ(k)、φ(10
’を定め(6)式を解きXrk−1−1)を求める。世
し2、炭化室への石炭装入時の煉瓦13.’Q ff=
度分部分布び装入石炭温度を初期値X ((+ )とし
て与える。
つぎに、所定のコーコス品質を維持して装入時点からの
指定時刻に目標焼土温度に焼土ることを前提に、炉体の
熱負荷変動と総消費熱量を最小にする燃焼♀炉温パター
ンをつぎのようにして求める。本発明では燃焼室炉温パ
ターンを求めるのに次式に示す2次形式の1iv1i′
11i関数式の値を最小とする制御時間が有限の最適レ
ギュレータ問題を応用する。
J = (X(N) −X(N) )TR(X(N) 
−X(N))R,Q:重み行列 Uo:燃焼室の基準炉温度 N:乾留過程における総制御段数 上記(7)式の右辺第1項は焼土終了時点における目標
焼土温度に対する実績誤差の自乗向の程度に対応し、第
2g4(積分項)の前の項は焼土終了時点までの目標焼
土温度に対する実績誤差の自乗向の累積値の程度に対応
し、後の項は燃焼室基準炉温値に対する実績自乗偏差の
累積値すなわち炉体熱負荷変動の程度に対応する。
この問題の解は、下記(8)式の解を用いて、最適制御
則(9)式として得られる。制御時間が有限であるので
、最適制御則を実現する加熱制御系は時変係数フィード
バック系となるが、(8)式のフィードバック係数ベク
トルgT(k)ならびにα(k)、β(k)を予め算出
し1、そのfi&、 を用いて(9)式から(7)式の
Jの値を最小にするu (k)に対応する値u’ (k
)を求める。
イ旦 し、  ($1 = 1 千φT(k)H(k−
ト1)φ(10β(k) =Uo +S”(kl4 )
φ(It)gT(It) =α−’(Ic)φT(1(
l H(kl1 )Φ(k)JT(N) = I’t ST(N) = XT(N) R uo(k)= (1−’(k)β(kl −gT(lO
X(kl    −−(9)燃焼室の炉温パターンの求
め方は、k=(N−1)→に=0について×(k)に応
じてΦ(10、d (k)を定め、(8)式を解いてα
(k)、β(k)およびg”(k)を算出し、その値を
用いでに==0→に=(N−1)について(9)式かり
(k)に対応した燃焼室炉温値(u(k))を算出して
前出の(6)式によりx(kl1)を推定し、この計算
を何度か繰り返えしてu’(k)の値の収束値をもって
u(k)の決定値とする。
u(k)すなわち燃焼室の炉温・臂ターンは、これを示
す(s) 、 (9)式かられかるように燃焼室の基準
炉温値U、を含み、かつこのU、値が総消費熱量に大き
く影9する。そこで、この基準炉温値U、の定め方が重
要となる。
第2図は実際のコークス炉を対象として基準炉温値U、
を種々変えたときのUoと総消費熱量の関係の1例を示
す図表である。この図で、総消費熱量が最小となる点が
当該炉における最適な基準炉温値である。
第・2図に例示した調査結果から、最適な基準炉温値は
、従来の一定加熱法による操業で経験的に定めていた設
定炉温値に近いところにあることがわかった。そこで本
発明を実施するにあたって、基準炉温値はつぎのように
して定める。第2図を参照して説明すると、従来の一定
加熱時の設定炉温を含む温度範囲の数個の温度について
、各温度毎にその温度を基準炉温値U0としたときの各
U。
毎の燃焼室の炉温パターンおよび該炉温パターンを与え
た時の総消費熱量(第2図のφ印で示す)を算出し、総
消費熱量が最小となる点を、第2図に示した数点から内
挿して最適U。を定める。そして、こうして定めたIα
α光基準炉温値対する燃焼室の炉温ノ9ターンを前述の
方法で算出し、これをもって最適炉温・9ターンとして
設定するのである。
第3図は以上に述べた燃焼室の最適炉温・9ターンの設
定手順を図示化したものである。まず(1)〜(5)式
に示した物性値を温度の関数として求め、予め入力し、
記憶させる。目標乾留時間と所要コークス品質とから乾
留過程における制御段数および石炭装入時点からの一定
時間間隔毎の石炭の目標焼土温度を設定する。装入条件
と目標焼土温度とから操業経験則により一定加熱操業時
の燃焼室の設定炉温値を選択し、この炉温値を含む復数
個の基準炉温値U。を選択する。石炭装入時の煉瓦壁温
度分布および装入石炭温度を初期値として、前記各IJ
o毎に昇温過程計算ブロック((6)式)と炉温パター
ン側ηニブロック((7)〜(9)式)を用いた収束計
算によυ燃焼室炉温/4’ターンを算出し、そしてこの
炉温パターンを用いたときの総消費熱量を算出し、これ
らの算出値を用いた内挿法によシ総消費熱針が最小とな
る基準炉温値を最適基準炉温値と決定する。つぎにこの
最適基準炉温値を用いて燃焼室の最適炉温パターンを算
出し、これを操業上の炉温パターンとして設定する。こ
の設定炉温パターンに従って、各時刻における目標炉温
と実測炉温との偏差にもとづいて供給熱量を制御してコ
ークス炉の加熱制御を行なうものである。
以上のごとき本発明の方法によって設定した燃焼室の炉
温ツヤターンにもとづいてコークス炉の加熱制御を行な
った結果、生産能率およびコークス品質は従来の水準を
維持しつつ総消費熱量を約10−低減することができた
【図面の簡単な説明】 第1図はコークス炉の熱伝導模型を示す図、第2図は基
準炉温値と総消費熱量の関係を示す図表、第3図は燃焼
室炉温パターンの設定手順を示すフローチャートである

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 燃焼室と炭化室が煉瓦壁を介して互いに相隣れるように
    構成されたコークス炉の加熱方法において、 石炭装入時点から一定時間間隔毎の石炭の目標焼土温度
    および該温度をあられす指標を設定し、前記目標焼土温
    度をもとに燃焼室基準炉温として複数個の炉温を選択し
    、 一方伝熱モデルをもとにして石炭装入時点から一定時間
    間隔毎の燃焼室炉温と炭化室内炭柱温度をあられす指標
    との間の関係式および焼土終了時点における目標焼土温
    度に対する実績誤差の自乗和と焼土終了時点までの目標
    焼土湿度に対する実績誤差の自乗和の累積と燃焼室基準
    炉温に対する実績自乗偏差の累積にそれぞれ対応する値
    をあられず関数式ならびに前記一定時間間隔毎の燃焼室
    炉温を燃焼室基準炉温と炭化室炭柱温度を含む間前記複
    数個の燃焼室基準炉温をそれぞれ前記関数式に代入して
    各式からそれぞれの燃焼室基準炉温を用いたときの燃焼
    室炉温ノ臂ターンを算出し該炉温パターンに従って加熱
    をしたときの総消費熱量゛を算出して該総消費熱量が最
    小となる最適燃焼室基準炉温を定め、 該最適燃焼室基準炉温を前記関数式に代入して各式から
    燃焼室炉温ノ4ターンを算出し、該炉温パターンを設定
    炉温/?ターンとして供給熱量の制御を行りことを特徴
    とするコークス炉の加熱制御方法0
JP13016282A 1982-07-26 1982-07-26 コ−クス炉の加熱制御方法 Granted JPS5920379A (ja)

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JPS5920379A true JPS5920379A (ja) 1984-02-02
JPH0147687B2 JPH0147687B2 (ja) 1989-10-16

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62105791U (ja) * 1985-12-20 1987-07-06
US5184199A (en) * 1989-06-07 1993-02-02 Sharp Kabushiki Kaisha Silicon carbide semiconductor device
JPH08132298A (ja) * 1991-03-01 1996-05-28 Inter Metallics Kk 焼結用圧粉体の製造方法、製造装置、ゴムモールドならびに焼結体の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62105791U (ja) * 1985-12-20 1987-07-06
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JPH08132298A (ja) * 1991-03-01 1996-05-28 Inter Metallics Kk 焼結用圧粉体の製造方法、製造装置、ゴムモールドならびに焼結体の製造方法

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