JPS60202186A - コ−クス乾式消火設備の操業方法 - 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】 ［発明の技術分野］ 本発明は、コークス乾式消火設備の操業方法に係り、特
に、赤熱コークス投入、切出量の変動にともなう循環ガ
ス温度の変動や循環ガス成分の変動が生じても、熱交換
器からの回収蒸発量を自動的に常時一定量に維持するこ
とができるコークス乾式消火設備の操業方法に関づる。

［発明の技術的背頚とその問題点］ 一般に、製鉄用コークスを製造するために、コークス炉
から切出された１０００°Ｃ前後の赤熱コークスを循環
不活性ガスにより　１５０〜２００℃前後まで冷却する
装置としてコークス乾式消火設備が知られている。

ところで、赤熱コークスを冷却することにより自ら昇温
した循環ガスはエネルギー有効利用の見地より熱交換器
内へ導入され、蒸気として熱回収がなされることになる
が、蒸気利用系にとって安定した運転を行うためには発
生する蒸気量すなわち蒸発量を常時所望の一定量に維持
することが要請される。

熱交換器への入熱はガスの入口温度と循環ガス聞とによ
り決定されるが、冷却塔においては上流のコークス炉に
より赤熱コークスの投入量、温度、成分変動が生じ又冷
却コークスの切り出し量は下流の高炉によって変更が生
じることから入口温度、循環ガス量が変動する。

このため、従来にあってはボイラーヒートバランスより
必要循環ガス量を４算でめ、それに応じて循環ファンダ
ンパ開度を手動で調整して蒸気量を一定とする一連の操
作がなされていた。

しかしながら、この種の手動装置にあっては作業が煩雑
であるばかりか、操作を行うまでに時刹・がかかり、制
御に時間遅れを生ずる不都合があった。

また、循環ガス温度が熱交換器の設定許容温度以上に上
昇しても単に警報を発するだけで、その後人為的な操作
が行なわれるまで何らの制御もなされることはなかった
。

［発明の目的コ 本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に
解決すべく創案されたものである。

本発明の目的は、赤熱コークスの投入、切出量の変動に
ともなう循環ガス温度の変動や循環ガス成分の変動が生
じても、熱交換器からの回収蒸発量を自動的に常時一定
量に維持することができるコークス乾式消火設輻゛の操
業方法を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明は、循環ガス系に介設された熱交換器の入口温度
をパラメータとして循環ガス風量と、蒸発量との関係を
示す特性曲線データをめて記憶、し、所望の蒸発量に対
応する理論循環ガス風けを上記特性曲線データよりめ、
実際の循環ガス風量が上記理論循環ガス風量に一致する
ように循環ガス風量を制御するようにし、もって上記目
的を達成するものである。

［発明の実施例］ 以下に、本発明方法を添付図面に基づいて具体的に詳述
する。

第１図は、本発明方法を実ｍｉるためのコークス乾式消
火設備の一例を示すシステム系統図である。

図示する如くこの］−クス乾式消火設備は１０００℃前
後の赤熱コークスを１５０〜２００℃前後まで冷却する
冷却塔１を有しており、この冷却塔１には冷却ガスをこ
の塔内に循環させるための循環系２が接続されている。

この循環系２には、そのガス流れ方向に沿って除塵器３
．熱父換器４．循環フ１ンダンパ５及び循環ファン６が
それぞれ順次介設されている。

熱交換器４の人口ダクト４８には、熱交換器４内に流入
する循環ガス温度を連続的に検出する温度計７が設けら
れており、出口ダクト４ｂには循環ガス風量を検出する
だめの例えば超音波或はピトー管を利用した流量割８が
設（）られ、それぞれの検出値は電気信号となって自動
制御器９へ入力される。

また、循環系２の冷却塔入口には循環ガスの一部を大気
放散させるガス放散系１１が接続されると共に、循環ガ
スの成分分析を行うガス分析１１１２が設けられており
、分析値は電気信号となって上記自動制御器９へ入力さ
れる。

分析値はＮ２吹込の判断に用いられる他、循環ガスの比
熱をめるために使用され、これにより後述する如く循環
ガス風量と蒸発量との特性曲線データを適宜補正する。

このように、各種入力信号が入る自動制御器９には、コ
ークス切出量とコークス単位Ｍｆｆｌとを任意に設定す
ることができるパノｊ設定器（図示せず）が設けられて
いる。ここで、コークス単位用量とは単位当りのコーク
スを一定条件■で所定温度に冷却するに必要な単位時間
当りの風量をいう。この制御器９の出力側には、循環フ
ァンダンパ５の開度調整を行うダンパ制御器１３、循環
ガス温度が低下した際にガス中に空気添加を行いＨ２，
００分を燃焼させてガス温度を昇温する添加器１４及び
放散弁１５を駆動させる放散弁駆動装置１６がそれぞれ
接続されており、それぞれに向【プて制御信号を発する
ことにより循環ガス風聞、循環ガス温度または放散ガス
量を制御Ｊるようになっている。

また、上記自動制御器９は、温度計７より電気信号とし
て入力される熱交換器４の入口温度をパラメータとして
循環ガス風量と熱交換器４内における蒸発量との関係を
示づ特性曲線ｆ−タ（第２図参照）を記憶するメモリを
内装しており、このデータよりめられる理論循環ガスＩ
Ｆｆｄｍに実測値を一致させるようにダン、ぺ制御器１
３等に向けて制御信号が発せられる。

尚、上記特性曲線データは循環ガスの比熱に応じて操業
中随時補正される。

次に以上の構成よりなるも一りス消火設備に基づき第２
図も参照しつつ本発明方法を述べる。

第２図は熱交換器の入口温度をパラメータとして循環ガ
スｌ！Ｉｍと蒸発量との関係を示す特性曲線図である。

尚、第２図中破線ａはボイラチューブによる蒸発量の限
界線を示す。

まず、自動制御器９には、標準条件下で得られた第２図
に示す如き特性曲線図が操業当初記憶されており、コー
クス切出量とコークス単位風巾とを制御器９に入力すれ
ば、これらの積により操業当初における全体の循環ガス
ｆｆ１ｌが得られ、この時の入口温度により蒸発量が特
定される。尚、操業当初の過渡時にあっては、自動制御
が作動しないように構成されている。

そして、システムが安定状態になると自動制御操業へ切
替えられる。この時点で所定の蒸発量が回収されている
時、この回収蒸発量が一定となるように全体の循環ガス
ＩｉＩ量が制御されることになる。

すなわち、安定操業状態において、所望の蒸発量が回収
されているとき、これに対応する理論循環ガス風量が、
温度計７にて実測される入口温度を加味して第２図特性
曲線に基づき算出される。

そして、流量計８より入力される実際の循環ガス風量が
上記算出された理論循環ガス風量に一致するようにダン
パ５を制御する。

具体的には、−例として安定操業時において回収される
蒸発量すなわち所望する蒸発量が第２図に示す如＜　５
８　［Ｔ／Ｉｆ　］で、且つ入口温度が８１５℃の場合
には理論循環ガス風量は１４０　［ＫＮＩＩＩ３／Ｈ］
となる。

ここで、赤熱」−クスの投入量、コークスの切出量或は
循環ガス成分が変動すると（切出量は極端な変化はけず
例えば切出ｉ　１００［Ｔ／Ｉ＋　］に対して±１０［
Ｔ／）ｌ］程度である）、熱交換器４の入口温度が変化
する。例えば入口温度８７５℃から９００℃に上昇すれ
ばそれに伴って理論循環ガス凰ｍは１４０　［ＫＮｍ３
／１１　］から１３０［にＮｍ３／Ｉｆ］まで減少する
。

そして、流量計８にて実測される循環ガス風量：１ｉｏ
　［ＫＮＩ３／Ｉｆ　］と比較演算処理して、偏差をめ
、この偏差が零になるように自動制御器９からダンパ制
御器１３に作動指令信号を出ツノする。これにより、ダ
ンパ５の開度は小さくなり過剰気味の循環ガス風量を徐
々に減少させる。

この操作は、実測循環ガス風量が理論循環ガス　ｆｆｌ
量に一致するまですなわち１３０１に８＋１１３／Ｉ＋
］になるまで行なわれる。

逆に、入口温度が８７５℃から８５０℃に降下した場合
には、これに伴って理論循環ガス風量は１４０［ＫＮｍ
３／Ｉｆ　］から１４７　［ＫＮｍ３／Ｉｔ　］まで増
加ツる。そして、流量計８にて実測される循環ガス帽Ｌ
１４０　［ＫＮｍ３／Ｈ］と比較演棹処理して偏差をめ
、この偏差が零になるように自動制御器９からダンパ制
御器１３に：作動指令信号を出力する。これにより、ダ
ンパ５の開度は大きくなり不足気味の循環ガスＪ！１１
を徐々に増加させ、この操作を実測循環ガス風量が理論
循環ガス風量に一致するまですなわち１４７［にＮｍ３
／Ｉｔ］になるまで行なう。

このように、コーク゛スの渇麿、成分、量の変動や切出
量の変更が生じても或は循環ガス成分が変化して比熱に
変動が生じても循環ガスＪＬｔが自動的に増減されて、
熱交換器４の入熱が一定に維持されるので、第３図に示
す如くこの熱交換器４内で発生する蒸発量すなわち回収
蒸発量をほぼ一定量に維持することができる。

また、循環ガス成分が変化するとこの比熱が変わること
から、ガス分析計１２を介して自動制御器９へ入力され
るガス成分に基づいてその比熱が算出され、この新たな
比熱に基づいて、メモリに記憶されている第２の特性曲
線が随時更新されて補正される。例えば、ガス成分の変
化により比熱が上昇した場合には曲線全体が上方にシフ
トし、同−蒸発量を得るための理論循環ガスＭｌｆｆｉ
がその分生なくなる。また、比熱が小さくなった場合に
は、曲線全体が下方にシフトするのは勿論である。

従って、実際の制御にあっτは、特性曲線の補正を行い
つつ前述したダンパ５の聞良調整が行なわれることにな
る。勿論ダンパ５のみで不足の場合には添加器１４によ
り入熱を補足することも行える。

尚、回収する蒸発量は所望する任意の値に選定できるよ
うになっているのは勿論である。

一方、温度計７を介して自動制御器９へ入力される入口
温度が所定値以下になり、温度が不足気味になった場合
には添加器１４へ作動信号を出力し、循環系２に空気を
添加混入することによりガス中のＧｏ、Ｉ−ｈ等の可燃
分を燃焼させ、循環ガス温度を昇温させる。また、これ
と同時に放散弁駆動装置１６へも作動信号を出力して放
散弁１５を適宜開放し、添加空気恒に見合うだけのガス
量を放出する。

逆に、入口温度が設定値（通常は熱交換器４の耐熱温度
）よりも上昇した場合には、警報を発すると同時に風聞
変更を行うか或は循環系２にＮ２吹込を行うなどして循
環ガス温度の上昇を抑制する。

このように、赤熱コークスの温度、成分、量の変動や切
出量の変更或はガス成分の変動などに伴い循環ガス温度
が変動しても、自動制御器９に記憶されている特性曲線
データに基づき理論循環ガスｌｉｔ量を算出して、この
値に実際の循環ガス風量を一致させるようにダンパ５．
の開度調整を行うようにしたので、熱交換器４の人出熱
を常時一定にできる。従って、熱交換器４がら回収され
る蒸発」を第３図に示す如くほぼ一定値に自動的に維持
することができ、蒸気利用系の安定運転が可能となる。

また、ガス成分が変化して比熱が変動した場合にあって
も、記憶されている特性曲線データが随時補正されて更
新されるので、熱交換器４０人出熱を一定に保持するこ
とができる。

上記実施例にあっては、実際の循環ガスＪ！ｌｉｔを制
御するためにダンパ５の開度を調整するようにしたが、
これに限定されるものではなく、例えば循環ファン６の
回転数を変化させることによりガスＪｉｍを制御するよ
うにし℃もよい。

尚、前記実施例にあっては、回収蒸発ｍが所望する一定
値を常時維持するように循環ガスｍｓを制御するように
した。が、これに限らず第４図に示す如く蒸発量の下限
値が一定となるように循環ガス７！１６１を制御するよ
うにしてもよい。

この場合には、実際の循環ガスｆｆ１Ｑｔが特性曲線デ
ータよりめた理論循環ガス風量を常時上回っているよう
に実際の循環ガスＪｉｌ量を制御ずればよを調節してガ
スＪ！［１を増大し、回収蒸発量が下限い。すなわち、
実測循環ガス風量が理論循環ガス風量よりも小さくなっ
たときのみ、ダンパ開度等□ を下回らないようにする。

［発明の効果］ 以上型するに、本発明方法によれば次のような　□優れ
た効果を発揮することができる。　、ゝ１ （１）　記憶された特性曲線データよりめた理論循　、
、□（□ 環ガス風量に基づいて、ダンパ開度を自動的に　１変化
させるようにしたので蒸発量が一定になる　・ように循
環ガスｌＮ１ｍを自動的に制御でき、しかも、制御に時
間遅れを生ずることがない。　゛（２）　実際の循環ガ
ス風ａを特性曲線データＪ：りめた理論循環ガスＩに一
致するように制御で　□ｔ きるので、熱交換器の入口温度やガスの比熱が変動して
も、熱交換器の人出熱をほぼ一定に維持することができ
る。

（３）　従って、熱交換器からの回収蒸発量を常時一定
値に維持することができ、蒸気利用系の安定運転が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するコークス乾式消火設備の
一例を示すシステム系統図、第２図は熱交換器の入口温
度をパラメータとして循環ガスｌｉｔ量と蒸発量との関
係を示す特性曲線図、第３図は蒸発量の変動を示すグラ
フ、第４図は回収蒸発量の下限を設定した場合の蒸発量
の変動を示すグラフである。 尚、図中１は冷却塔、４は熱交換器、５は循環ファンダ
ンパ、７は温度計、８は流量計、９は自動制御器、１２
はガス分析計である。 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

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　赤熱コークスを冷却づ°ることにより加熱され
   た循環ガスを熱交換器内へ導入させて蒸気を回収するよ
   うになしたコークス乾式消火設備において、上記熱交換
   器の入口温度をパラメータとして循環ガス風量と蒸発量
   との関係を示す特性曲線データをめて記憶し、所望の蒸
   発量に対応する理論循環ガス風量を上記特性曲線データ
   よりめ、実際の循環ガス風量が上記理論循環ガス風量に
   一致するように循環ガスＩｉＩ量を制御するようにした
   ことを特徴とするコークス乾式消火設備の操業方法。
2. （２）　赤熱コークスを冷却することにより加熱された
   循環ガスを熱交換器内へ導入させて蒸気を回収するよう
   になしたコークス乾式消火設備において、上記熱交換器
   の入口温良をパラメータとして循環ガス風量と蒸発量と
   の関係を示す特性曲線データをめると共に循環ガスの比
   熱に基づいてこれを補正し、所望の発熱量に対応する理
   論循環ガス風聞を上記補正された最新の特性曲線データ
   よりめ、実際の循環ガス量が上記理論循環ガス風量に一
   致するように循環ガス風量を制御するようにしたことを
   特徴とするコークス乾式消火設備の操業方法。