JPS60231790A - コ−クス乾式消火設備の自動運転方法 - 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自動運転方法に係り
、特に、熱交換器入口温度と切出コークス温度どを常時
最適な温度範囲に維持することができるコークス乾式消
火設備の自動運転方法に関する。

［発明の技術的背絽及びその問題点］ 従来のコークス乾式消火設備の運転方法では、冷却塔か
らの切出コークス温度制御と、熱交換型入口温度制御と
はそれぞれ別個に行なわれていた。すなわち、所定量の
コークスを所定温度範囲で切り出すために循環風量を決
定するのであるが、切出コークス温度や循環ガス風化の
実測値は複雑な要因が絡むことから循環ガスＩｉＩｍの
みを制御しても、切出コークス温度を充分に制御できな
い場合も生じていた。また、循環ガス風聞を制御するに
際しても、一応超音波流量計等によって循環ガス風量を
測定してはいるが、それは単に監視のためのもので、そ
の実際値を見て循環ファンダンパの開度を人為的に調整
し、循環ガス風量を単に勘に頼って調整しなければなら
なかった。

一方、熱交換器入口温度の制御は、循環ガス風量の調整
や循環系への空気又は可燃性ガスの添加量をコントロー
ルすることにより行う。この場合、−化ガス温度センサ
等により入口温度を測定してはいるが、これは単に許容
範囲以外に入口温度がなったときに警報を発するのみで
、実際のガス添加量は循環ガス成分等に基づきもっばら
人間の勘に頼っていた。また、ガスを添加した場合には
、循環ガスｆｆ１ｆｆｉ及び温度も変動するため、これ
が前記切出コークス温度に影響を与えることとなり、切
出コークス温度と熱交換器人口温度とを同時に円滑に制
御することは非常に困難であった。

また、循環ガスＪｌｌｉの所定量以上の増加を抑制する
ため、循環ガス成分や上記ガス添加量に基づいて適宜ガ
ス回収やガス放散を行っているが、これとて前記同様に
勘に頼っているため煩雑であるばかりか、ガス回収量や
放散量が上記切出］−シス温度や熱交換器入口温度の制
御に微妙に影響するため、これらの円滑な温度制御を一
層困難にしていた。

［発明の目的］ 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、今まで別個に行なわれていた切出コー
クス温度制御と熱交換器入口温度制御とを操業者の勘に
頼ることなく自動的に同時に行うようにし、もって操業
の省力化を図ることができるコークス乾式消火設備の自
動運転方法を提供するにある。

［発明の概要］ 本発明は以下に記載する■〜Ｏの各工程を備えることに
より、切出コークス温麻と熱交換器入口温度とをそれぞ
れの許容範囲に維持するようにしたことを要旨とする。

Φ　切出コークス温度の実測値と目標値との偏差と、熱
交換器入口温度の実測値と目標値との偏差と、ブリチャ
ンバ温度よりめたトータル必要風量補正値と、循環ガス
成分値と、熱交換器人口＊痕補正値とから上記切出コー
クス温度と熱交換器入口温度との実測値が上記それぞれ
の目標値に追従するように最適コークス単位ｙｉｔｍを
める工程。

◎　上記最適コークス単位Ｊ！ｌｆｆ１とコークス切出
量から必要な循環ガス風船を算出し、該算出値に基づい
て循環ガス風量を制御すると共に、上記切出コークス温
度と熱交換器入口温度とのそれぞれの目標値をめる工程
。

■　上記熱交換器人口温度の実測値と、円環煙道ガス温
度と、循環ガス成分値とに基づいて循環系への可燃性ガ
ス又は不燃性ガスの添加量を制御すると共に上記熱交換
器入口温度補正値をめる工程。

Ｏ循環ガス成分値と、循環系へのガス添加量とに基づい
て循環系からのガス回収／放散を制御する工程。

［発明の実施例］ 以下に、本発明方法の好適一実施例を添付図面に従って
詳述する。

第１図は、本発明方法を実施す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、コークス乾式消火設備は、赤熱コークス
を装入した冷却塔１に循環ガスを循環供給、させて赤熱
コークスの冷却を行い、且つ冷却により昇温された循環
ガスを熱交換器（ボイラ）２に導き熱回収を行うように
構成されている。３は除塵器、４及び５は循環ファン及
び循環ファン４へのガス吸込体を制御するための循環フ
ァンダンパで、これらは循環系６に設けられている。ま
た、冷却塔１の切出口には切出弁７が設けられている。

そして、循環系６内を循環供給される循環ガスｆｆ１ｌ
をめるために、熱交換器２の前後にガス温度センサ８，
９、循環系６にガス分析センサ１０をそれぞれ設けて、
熱交換器２の人出熱と循環ガスのガス成分とをめ、これ
らと給水流量センサ１１から得られる熱交換器２への給
水流ｍ等からヒートバランスを算出し、このヒートバラ
ンスから間接的に循環ガス風量をめている。一般に、こ
れらの演算処理は各センサから導入される入力に基づい
て制御器１２で行なわれる。また、この制御器１２は、
熱交換器２の後流に設けた循環ガスＪｉｌｔを直接検出
するガス流量センサ１３、例えば超音波流量計或はピト
ー管式流量計よりガス流量発信器１４を経由して信号が
入力され、この信号より循環系６を流れる循環ガスｍｍ
を直接算出する。更に、循環ファン４の前後に循環ガス
圧力を検知するための圧力センサ１５，１６を設け、こ
れらの信号から差圧をもとめる差、連発信器１７を介し
て差圧信号を制御器１２に入力するようにして、その差
圧信号から循環ファン４の前後における圧損ΔＰ及び循
環ガス風量をめることができるようになっている。尚、
圧損の大きさにより系内のトラブルをも感知することが
でき、この圧損は通常は７００ｍｍＡＱ程度に維持され
る。このように、循環ガス用量を直接的にも間接的にも
めるようにして、ガス流量センサ１３がらめた循環ガス
ｍｕをヒートバランスや圧損がら間接的にめた風量で補
正する機能を制御器１２に付与する。

一方、冷却塔１の切出口に切出］−シス温度を検知する
ための切出コークス温度センサ１８を設置ノ、その検知
信号を制御器１２に入力することで制御器１２で切出コ
ークスの実際の温度を知ることかできるようになってい
る。切出コークス温度センサ１８としては、赤外線温度
計や熱電対が適当である。

また、冷却塔１のブリチャンバにはプリチャンバ温度馴
２３が、円環煙道には円環煙道温度計２４がそれぞれ設
けられ、検出信号を制御器１２に入力するようになって
おり、循環ガス渇瓜の下降現象の時に燃性ガスとしての
空気添加又は生ガス添加を行い、逆に上昇現象の時にお
いて熱交換器の限界値に達しそうな場合υ報を出し、不
燃性ガス（Ｎ２）を系に導入する機能を付す。

このように、各種の入力信号が入る制御器１２にコーク
ス単位Ｊ！ｌｆｆ１と、コークス切出量と、熱交換器入
口温度許容範囲（Ｔ■ｔ〜Ｔ■２）と、切出］−シス温
麿許容範囲（Ｔｃｔ　〜−ｒｃ２）とを任意に設定する
ことができる入力設定器１９が設けである。

制御器１２の出力側には切出弁７を駆動するための切出
弁駆動装置２０が接続され、上記設定器１９により設定
されるコークス切出量に見合った信号が制御器１２から
切出弁駆動装置２０に付与され、切出弁７を制御する。

この切出弁７は２つ或はそれ以上の数の弁により構成さ
れ、切出総量を変更することなく各弁からの切出量を任
意に変更するようになっている。

また、循環ファンダンパ５を駆動するダンパ駆動装置２
１が制御器１２の出力側に接続され、制御器１２からの
指令信号に基づきダンパ駆動装置２１が循環フ７／ンダ
ンパ５・の開度調整を行って、循環系６内を循環する循
環ガス風量を制御できるようになっている。

尚、循環ファンダンパ５に代えて循環ファンモータ２２
を制御してもよい。　。

また、制御器１２の出力側には、循環系６内へ可燃性ガ
スとしての空気又は生ガスを添加する添加器２５及び不
燃性ガス（Ｎ２等）を導入する不燃性ガ、ス導入器２６
が接続され、制御器１２からの指令信号に基づき空気添
加を行ったり或は弁２７を開閉してＮ２導入を行うこと
ができるようになされている。

更に、制御器１２の出力側には、ガス回収弁２８、ガス
放散弁２９等の開度調整を行うための弁駆動装置３０が
接続され、ガス回収と放散との切換及び流出ガス量の制
御を行うようになっている。

次に、以上の構成に基づいて行なわれる本発明に係る運
転方法を第２図も参照１ノつつ説明する。

第２図は本発明方法のフローチャートを示ず。

制御器１２に、コークス切出量、コークス単位風量、熱
交換器入口温度の許容範囲（Ｔ１□〜Ｔ１２）及び切出
コークス温度の許容Ｖ！囲（”Ｉ−、、、−Ｔｏ２）を
それぞれ入力設定することにより、これら許容範囲を目
積して循環ガス１１１Ｍコントロール、希釈空気投入（
Ｎ２投入も含む）コントロール、ガス回収／放敗切換コ
ントロールの総合的な自動制御が行なわれる。

尚、入口温度の許容範囲は例えば８００〜９２０℃、切
出コークス温度の許容範囲は例えば２００〜２５０℃の
範囲に通常設定される。

操業当初、〕−クシス式消火設備の標準条件下で、ヒー
トバランス、圧力センサ１５，１６の差圧から得た圧損
ΔＰ、ガス流量発信器１４のそれぞれに基づいて得られ
た循環系６を流れる循環ガス風ＩＱ、［Ｎｍ３／旧と上
記圧損ΔＰとのＱ／ΔＰ関係特性曲線データ（第３図に
示す）を制御器１２のメモリに記憶さておく。尚、許容
圧損を超えるとυ報が鳴るようにしておく。

また、第４図に示す如くコークス単位風ＩＵ［Ｎｎ＋３
／ＴＩをパラメータとしてコークス切出ｍＡ［Ｔ／旧に
対する循環ガス風量Ｑ［Ｎｌｌ１３／旧のＡ／Ｑ特性デ
ータ及び熱交換器入口温度Ｔｒ［’Ｃ］をパラメータと
して循環ガスＪｕｌ量Ｑ［１１ｎ＋３／Ｉｔ］に対する
熱交換器における蒸発１）−１［Ｔ／旧のＱ／Ｈ特性デ
ータも、それぞれ制御器１２のメモリに記憶させる。尚
、斜線の部分は熱交換器チューブにおける蒸発量の限界
域を示し、この領域に入ると警報が鳴るようになってい
る。

操業時、所望のコークス切出量Ａ、コークス単位風量Ｕ
、切出コークス温度Ｔｃ、熱交換器入口温度ＴＩ　とを
それぞれ入力設定器１９から入力設定すると第３図及び
第４図に示ず如くこれらの設定値に基づいて理論的に必
要とされる循環ガス風ｆｆ１Ｑ、蒸発量ト１が第１の演
算部３１で算出される（第２図参照）。この時算出され
る循環ガスＪ！ｌｌａの初期値Ｑｏ−Ａ−Ｕで与えられ
、以後、後述する如く操業条件にともなって変動する最
適コークス単位Ｎ１酊に基づき補正される。第２の演算
部３２′ｃは算出された循環ガス風ｆｆ１Ｑに対応する
圧損ΔＰをＱ／ΔＰ特性データよりめる。そして、この
めた圧損ΔＰと差圧発信器１７を介して得られる実際の
圧損との偏差をめ、この偏差が最、小となるようにダン
パ駆動装置２１や循環ファンモータ２２に作動指令信号
を出力し、循環ガス風ＩＱが制御される。また、制御器
１２にはガス流量発信器１４から時々刻々循環ガス風量
の実測値が入力されており、第３の演算部３３ではこの
実測値と上記第１の演算部３１でめた設定値との偏差が
められ、ローカルフィードバックを行うためにこの偏差
をフィードバック信号３４として上記第２の演算部３２
へ出力する。従って、第２の演算部３２においては、入
力された偏差をも加味しつつこの偏差が最小となるよう
にダンパ駆動装置２１等への作動指令信号を発して、循
環ガス風量の制御を行う。

また、第２の演算部３２においては、循環ガス風量や前
記フィードバック信号の差圧等に基づいて切出コークス
温度の目標値３５と、熱交換器入口湿度の目標値３６と
がそれぞれ算出され、これらの値は切出コークス温度セ
ンサ１８から伝達される切出コークス温度の実測値と、
熱交換器の入ロ側ガス温痕センサ８から伝達される熱交
換器入口温度の実測値とともに最適条件演算部３７へ入
力される。尚、上記第２の演算部３２で算出されたそれ
ぞれの目標値３５．３６は、多くの場合切出コークス温
度許容範囲（Ｔｅｌ”−Ｔｃｚ　＞及び熱交換器入口温
度許容範囲（Ｔｒｔ〜ＴＩ２　）内に収まるが、これら
許容範囲を超えＩζ場合には、その上限又は下限の値を
最適条件演算部３７に向けて出力するようにリミッタ機
構を付与する。

一方、熱交換器入口温度の実測値、円環！！！３ｆｕ渇
度計２４から伝達される円環煙道ガス温度及びガス分析
センサ１０から伝達される循環ガス成分値はそれぞれ第
４の演算部３８に人力される。そして、この演算部にお
いては、これらの入力値に基づいて可燃性ガス（空気或
は生ガス）又は不燃性ガス（Ｎ２など）の添加量を算出
し、この算出値に基づいて添加器２５又は不燃性ガス導
入器２６に向けて作動指令信号を出力する。熱交換器２
の入口温度が下降現象のときには空気又は生ガス添加を
行って可燃性ガスを燃焼し、循環ガス淘瓜を上昇させる
。逆に、循環ガス温度が上昇現象のとき、特に熱交換器
２の限界値（チューブの許容温度値）に達しそうな場合
には、不燃性ガスを導入してガス温度を下降させると共
に警報を発する。

これにより、熱交換器入口温度を許容範囲（ＴＩＩ〜Ｔ
Ｉ２　）内に収める。また、ガスの添加量乃至導入ｍは
必要とされるコークス中位ＪＪｉ１ｍに影響を与えるこ
とから上記第４の演算部３８においては熱交換器入口温
度補正値３９も同時に算出し、この値を前記最適条件演
算部３７に向けて出力する。

また、ガス分析センサ１０から伝達される循環ガス成分
値は最適条件演算部３７及び第５の演算部４０にも入力
される。この第５の演算部４０においては、更に前記第
４の演算部３８にて算出された添加量或は導入量を入力
し、これと前記循環ガス成分値とに基づいてガス回収か
放散かが判断され、同時にガス回収量或はガス放散量が
算出される。そして、この算出値に基づいて作動指令信
号を弁駆動装置３０に向けて出力してガス放散またはガ
ス回収がなされる。例えば、循環ガス中のＧＯ，８２等
の可燃性ガスが所定濃度以上の場合にはガス回収がなさ
れ、逆に１１敗が低い場合であって大気汚染の虞れがな
い場合にはガス放散に切換えられ、それぞれの流量制御
が行なわれる。

一方、ブリチャンバ温度計２３で計測されたブリチャン
バ温度は第６の演算部４１に入力され、この温度とチャ
ンバ内の赤熱コークス量とにより、これより冷却チャン
バ内に入る熱量を算出する。

この算出値は更に第７の演算部４２に入力されて、この
値に所定の演算処理を施してトータル必要風量補正値４
３を算出する。そして、この算出値を前記最適条件演算
部３７に入力する。

このように、各種信号が入力された最適条件演算部３７
においては、切出コークス温度の実測値と目標値３５と
の偏差と、熱交換器入口温度の実測値と目標値３６の偏
差と、前記循環ガス成分値と、前記熱交換器入口温度補
正値３９と、ブリチャンバ温度よりめられた上記トータ
ル必要風量補正値４３とに基づいて上記切出コークス温
度と熱交換器入口温度との実測値が上記それぞれの目標
値に追従するような最適」−シス単位風量を算出する。

各種入力に基づいて算出された最適コークス単位風量４
４はこの最適条件演算部３７がらフィードバック信号と
して出され、前記第１の演算部３１へ入力される。

この第１の演算部３１においては、新たに入力された最
適コークス単位風量４４と入力設定器１９により予め入
力設定されたコークス切出量とにより必要とされる新た
な循環ガス［）Ｑを算出する。コークス切出量は入力設
定器１９がらの入力値を変えない以上、常時一定値を維
持するが、コークス単位風聞は操業条件により前述の如
き演算処理、の結果時々刻々と変化して行く。すなわち
、前述の如く最適条件演算部３７にて算出した最新の最
適コークス単位風量をメインフィードバックさせて新た
な必要とされる循環ガス風量が算出される。そして、こ
れ双峰の各演算部における演幹処理は、この新たな循環
ガス風■を基準にしで算出された結果に基づいて順次行
なわれる。

そして、安定操業時において、各計測器から設定器１９
へ入力された各実測値は、前述した所定の処理がなされ
ｌｃ後、各種信号へ変換して最適条件演算部３７へ入力
され、ここで時々刻々新たな最適コークス単位用量を算
出している。

従って、切出コークス温度や熱交換器入口温度のそ４れ
ぞれの実測値が常にこれらの目標値に追従す′るように
設備全体が制御されることとなり、これらの実測値が当
初入力設定器１９にて入力された許容範囲を逸脱するこ
とがない。

［発明の効果］ 以上要するに、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。

（１）　切出コークス温敗及び熱交換器入口温度を予め
入力設定された許容範囲内に維持させることができる。

（２）　循環ガス風量制御、空気添加（Ｎ２導入も含む
）制御、ガス回収／放散切換制御の総合的な自動運転を
行なうことが、システムの安定化と省力化に寄与するこ
とができる。

【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図は本発明方法を示す
フローチャート、第３図はＱ／ΔＰ関係特性曲線データ
を示すグラフ、第４図はＡ／Ｑ特性データを示すグラフ
である。 尚、図中１は冷却塔、２は熱交換器、６は循環系、８．
９はガス温度センサ、１０はガス分析センサ、１２は制
御器、１３はガス流量センサ、１５．１６は圧力センサ
、１８は切出コークス温度センサ、１９は入力設定器、
２３はブリチャンバ温度計、２４は円環煙道温度側、２
５は添加器、２６は不燃性ガス導入器、２８はガス回収
弁、２９はガス放散弁である。 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３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 赤熱コークスを循環ガスにより冷却しつつ加熱された循
   環ガスから熱回収を図るようになした］−シス乾式消火
   設備を運転するに際し、次の■〜Ｏの各工程からなるこ
   とを特徴とするコークス乾式消火設備の自動運転方法。 ■　切出コークス温度の実測値と目標値との偏差と、熱
   交換器入口温度の実測値と目標値との偏差と、ブリチ１
   ７ンバ温度よりめたトータル必要／ｉｌ量補正値と、循
   環ガス成分値ど、熱交換器入口温度補正値とから上記切
   出コークス温度と熱交換器入口温度との実測値が上記そ
   れぞれの目標値に追従するように最適コークス単位１！
   １Ｍをめる工程。 ◎　上記最適コークス単位風聞とコークス切出量から必
   要な循環ガス風量を算出し、該紳出値に基づいて循環ガ
   ス用量を制御すると共に、上記切出コークス温度と、熱
   交換器入口温度とのそれぞれの目標値をめる工程。 ■　上記熱交換器入口温度の実測値と、円環煙道ガス温
   度と、循環ガス成分値とに基づいて循環系への可燃性ガ
   ス又は不燃性ガスの添加量を制御すると共に上記熱交換
   器入０淘麿補正値をめる工程。 ○　循環ガス成分値と、循環系へのガス添加量とに基づ
   いて循環系からのガス回収／放散を制御づる工程。