JPS60240789A - コ−クス炉ガスの経時変化を予測する方法 - Google Patents
コ−クス炉ガスの経時変化を予測する方法Info
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- JPS60240789A JPS60240789A JP9769484A JP9769484A JPS60240789A JP S60240789 A JPS60240789 A JP S60240789A JP 9769484 A JP9769484 A JP 9769484A JP 9769484 A JP9769484 A JP 9769484A JP S60240789 A JPS60240789 A JP S60240789A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は冶金用コークス製造の際に副生ずるコークス炉
ガスの発生量、成分ガス組成及び単位体積当たりの発熱
量を経時的に高精度で予測する方法に関する。
ガスの発生量、成分ガス組成及び単位体積当たりの発熱
量を経時的に高精度で予測する方法に関する。
コークス炉に装入された石炭は加熱壁からの伝熱によっ
て熱分解し、コークスを生成すると共にタールと多量の
コークス炉ガスを副生ずる。これらのタールとコークス
炉ガスは分離捕集され、タールは化学製品の原料として
使用される。一方、コークス炉ガスは約４３００〜５０
００ Ｋｃａｌ／Ｎｍ″の発熱量があり、石炭１トンか
ら約３００〜３６ＯＮｒｎ’発生するため、製鉄所場内
でエネルギー源として活用されている。昨今の省資源・
省エネルギー対策の結果、石油や電力のような購買エネ
ルギーがコークス炉ガスに転換され、製鉄所場内消費エ
ネルギーに占めるコークス炉ガスの割合は大幅に増加し
ており、今後さらに増加する傾向にある。
て熱分解し、コークスを生成すると共にタールと多量の
コークス炉ガスを副生ずる。これらのタールとコークス
炉ガスは分離捕集され、タールは化学製品の原料として
使用される。一方、コークス炉ガスは約４３００〜５０
００ Ｋｃａｌ／Ｎｍ″の発熱量があり、石炭１トンか
ら約３００〜３６ＯＮｒｎ’発生するため、製鉄所場内
でエネルギー源として活用されている。昨今の省資源・
省エネルギー対策の結果、石油や電力のような購買エネ
ルギーがコークス炉ガスに転換され、製鉄所場内消費エ
ネルギーに占めるコークス炉ガスの割合は大幅に増加し
ており、今後さらに増加する傾向にある。
製鉄所内の各種設備でエネルギー源としてコークス炉ガ
スを使用する場合、安定操業を確保するためには、コー
クス炉ガスの供給量及び単位体積当たりの発熱量（以下
単に「発熱量」と称する）が共に安定しなければならな
い、しかるに、エネルギーの発生源であるコークス炉は
生産計画の変更、計１画的あるいは突発的補修工事、不
慮の事故、装入炭品質の変更等により操業の安定化は期
待できない。このため、コークス炉ガスの発生量、発熱
量は不規則に変動し、この変動番常時適確に把握するこ
とは著しく困難であった。その結果、コークス炉ガスを
エネルギー源とする各設備等の消費側の安定操業を害す
ることになる。このような事態を避けるため、消費側へ
供給すべきコークス炉ガスの発生量あるいは発熱量が低
下すると、対策の一つとして、供給すべきガス中に天然
ガスを添加し、発熱量を確保する操作−が行なわれてい
る。この操作を行なう場合、コークス炉ガスの発生量あ
るいは発熱量の低下の程度及び低下している期間の予測
が立たないため、天然ガスの添加量・添加期間の合理的
な決定ができず、往々にして天然ガスを必要以上に添加
する場合がある。
スを使用する場合、安定操業を確保するためには、コー
クス炉ガスの供給量及び単位体積当たりの発熱量（以下
単に「発熱量」と称する）が共に安定しなければならな
い、しかるに、エネルギーの発生源であるコークス炉は
生産計画の変更、計１画的あるいは突発的補修工事、不
慮の事故、装入炭品質の変更等により操業の安定化は期
待できない。このため、コークス炉ガスの発生量、発熱
量は不規則に変動し、この変動番常時適確に把握するこ
とは著しく困難であった。その結果、コークス炉ガスを
エネルギー源とする各設備等の消費側の安定操業を害す
ることになる。このような事態を避けるため、消費側へ
供給すべきコークス炉ガスの発生量あるいは発熱量が低
下すると、対策の一つとして、供給すべきガス中に天然
ガスを添加し、発熱量を確保する操作−が行なわれてい
る。この操作を行なう場合、コークス炉ガスの発生量あ
るいは発熱量の低下の程度及び低下している期間の予測
が立たないため、天然ガスの添加量・添加期間の合理的
な決定ができず、往々にして天然ガスを必要以上に添加
する場合がある。
本発明はこのような事情に着目してなされたものであっ
て、コークス炉団から発生するコークス炉ガスの発生量
、成分ガス組成及び発熱量の経時変動を予測する方法を
提供することにより、コークス炉ガスをエネルギー源と
して利用する諸設備の安定的あるいは計画的操業を可能
にするものである。
て、コークス炉団から発生するコークス炉ガスの発生量
、成分ガス組成及び発熱量の経時変動を予測する方法を
提供することにより、コークス炉ガスをエネルギー源と
して利用する諸設備の安定的あるいは計画的操業を可能
にするものである。
従来、コークス炉団から発生するガス量のみを予測する
方法は、−１二提案されている（例えば、特開昭５７−
１２１０８８号）、これらの方法の骨子とするところは
次のごとくである。コークス炉団を構成する一炭化室に
ついて、コークス炉ガス発生量と乾留開始後の経過時間
の間に一定の関係があるものと見なしく第１図に１例を
示す）、これを−炭化室のコークス炉ガス発生パターン
として炭化室への石炭装入時刻のズレを考慮してコーク
ス炉団を構成する炭化室の数だけ該パターンを重ね合せ
て和をめ、炉団単位のコークス炉ガスの発生量の経時変
動を予測しようとするものである。
方法は、−１二提案されている（例えば、特開昭５７−
１２１０８８号）、これらの方法の骨子とするところは
次のごとくである。コークス炉団を構成する一炭化室に
ついて、コークス炉ガス発生量と乾留開始後の経過時間
の間に一定の関係があるものと見なしく第１図に１例を
示す）、これを−炭化室のコークス炉ガス発生パターン
として炭化室への石炭装入時刻のズレを考慮してコーク
ス炉団を構成する炭化室の数だけ該パターンを重ね合せ
て和をめ、炉団単位のコークス炉ガスの発生量の経時変
動を予測しようとするものである。
この方法の問題点は次のごとくである。
（１）コークス炉ガスの組成及び発熱量の経時変動につ
いては何らの知見を得られない。既述のごとく、コーク
ス炉ガスをエネルギー源として使用する場合、発熱量の
経時変動の予測は極めて重要である。
いては何らの知見を得られない。既述のごとく、コーク
ス炉ガスをエネルギー源として使用する場合、発熱量の
経時変動の予測は極めて重要である。
（２）実際のコークス炉ガス発生量は装入炭重量、石炭
の揮発分量、コークス炉稼動率、炉温等の操業要因によ
って変化する。しかし、従来法ではこれらの要因の影響
が合理的に評価されていない。
の揮発分量、コークス炉稼動率、炉温等の操業要因によ
って変化する。しかし、従来法ではこれらの要因の影響
が合理的に評価されていない。
このため、コークス炉操業要因の大幅な変更に対して従
来法での予測精度は著しく劣る。
来法での予測精度は著しく劣る。
本発明者らは、第１図のごときコークス炉ガス発生量パ
ターンを仮定することなく、コークス炉ガス発生の根元
である炭化室内での石炭の熱分解現象をコークス炉ガス
を構成する個々の成分ガスに着目しつつ解明することに
よって、コークス炉操業要因の影響を加味したコークス
炉ガスの発生量、成分ガス組成及び発熱量の経時変動を
予測する方法を見出し、本発明を完成した。
ターンを仮定することなく、コークス炉ガス発生の根元
である炭化室内での石炭の熱分解現象をコークス炉ガス
を構成する個々の成分ガスに着目しつつ解明することに
よって、コークス炉操業要因の影響を加味したコークス
炉ガスの発生量、成分ガス組成及び発熱量の経時変動を
予測する方法を見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、
一炭化室あるいはコークス炉団から発生するコークス炉
ガスの発生量、成分ガス組成及び単位体積当たりの発熱
量のうち一つ以上を経時的に予測する方法において、 （１）石炭の種類ごとにコークス炉ガスを構成する個々
の成分ガスについてその発生量と石炭温度の関数関係を
事前に評価し、 （２）コークス炉炭化室内の各位置毎に石炭温度を乾留
開始後の経過時間の関数として評価し、（３）（１）の
評価に（２）の評価を組合せることによって、乾留開始
後の任意の二つの経過時間の間に炭化室内容位置から発
生するコークス炉ガスの発生量をコークス炉ガスを構成
する個々の成分ガス毎に評価し、 （４）（３）の操作な一炭化室全体について行なうこと
によって乾留開始後任意の二つの経過時間の間に一炭化
室から発生するコークス炉ガスの発生量をコークス炉ガ
スを構成する個々の成分ガス毎に評価し、これを基に一
炭化室またはコークス炉団から発生するコークス炉ガス
の発生量、成分ガス組成及び単位体積当たりの発熱量の
うち一つ以上を経時的に予測する ことを特徴とするコークス炉ガスの経時変化を予測する
方法を提供するものである。
ガスの発生量、成分ガス組成及び単位体積当たりの発熱
量のうち一つ以上を経時的に予測する方法において、 （１）石炭の種類ごとにコークス炉ガスを構成する個々
の成分ガスについてその発生量と石炭温度の関数関係を
事前に評価し、 （２）コークス炉炭化室内の各位置毎に石炭温度を乾留
開始後の経過時間の関数として評価し、（３）（１）の
評価に（２）の評価を組合せることによって、乾留開始
後の任意の二つの経過時間の間に炭化室内容位置から発
生するコークス炉ガスの発生量をコークス炉ガスを構成
する個々の成分ガス毎に評価し、 （４）（３）の操作な一炭化室全体について行なうこと
によって乾留開始後任意の二つの経過時間の間に一炭化
室から発生するコークス炉ガスの発生量をコークス炉ガ
スを構成する個々の成分ガス毎に評価し、これを基に一
炭化室またはコークス炉団から発生するコークス炉ガス
の発生量、成分ガス組成及び単位体積当たりの発熱量の
うち一つ以上を経時的に予測する ことを特徴とするコークス炉ガスの経時変化を予測する
方法を提供するものである。
以下、本発明の内容を更に詳細に説明する。
まず、本発明法の基本的手順を述べる。本発明法の第１
の特徴はコークス炉ガスを構成する個々の成分ガス（例
えば水素、メタン、−酸化炭素等）について個別に発生
量を予測することである。後述するごとく、この特徴の
由に本発明法ではコークス炉ガスの発生量のみならず、
成分ガス組成及び発熱量の経時変動も予測し得るわけで
ある。 本発明法の第２の特徴は石炭を加熱した際熱分
解によって発生するコークス炉ガスを構成する個々の成
分ガスについて、その発生速度を石炭温度の関数として
表わすことである。
の特徴はコークス炉ガスを構成する個々の成分ガス（例
えば水素、メタン、−酸化炭素等）について個別に発生
量を予測することである。後述するごとく、この特徴の
由に本発明法ではコークス炉ガスの発生量のみならず、
成分ガス組成及び発熱量の経時変動も予測し得るわけで
ある。 本発明法の第２の特徴は石炭を加熱した際熱分
解によって発生するコークス炉ガスを構成する個々の成
分ガスについて、その発生速度を石炭温度の関数として
表わすことである。
単位重量の石炭から熱分解によって発生する成分ガスＩ
について、発生速度を石炭温度の関数として表わすこと
により、石炭温度がＴ１からＴ２に上昇する間に発生す
る成分ガスｉの量をめることができる。
について、発生速度を石炭温度の関数として表わすこと
により、石炭温度がＴ１からＴ２に上昇する間に発生す
る成分ガスｉの量をめることができる。
式で示せば次のごとくである。
ただし、ｇえ：単位重量の石炭から発生する成分ガスｉ
の発生量 Ｔ ：石炭温度 ψ。（Ｔ）二石炭単位重量当たりの成分ガスｉの発生速
度 ただし、訃：石炭温度がＴ１からＴ２に上昇する間に単
位重量の石炭から発生す る成分ガスｉの量 コークス炉ガスを構成する全ての成分ガスについて（２
）式の計算を行えば、石炭単位重量から石炭温度がＴ１
からＴ２に上昇する間に発生する全ガス量は、個々の成
分ガス量の和としてまる。
の発生量 Ｔ ：石炭温度 ψ。（Ｔ）二石炭単位重量当たりの成分ガスｉの発生速
度 ただし、訃：石炭温度がＴ１からＴ２に上昇する間に単
位重量の石炭から発生す る成分ガスｉの量 コークス炉ガスを構成する全ての成分ガスについて（２
）式の計算を行えば、石炭単位重量から石炭温度がＴ１
からＴ２に上昇する間に発生する全ガス量は、個々の成
分ガス量の和としてまる。
式で示せば（３）式のごとくである。
−” （３）
ｇ、（ＴＩ 、 Ｔｈ） −ｉｇ、（ｈ 、 Ｔｈ）た
だし、ｇｖ（Ｔｌ ＋ ７２ ） ：石炭温度がＴＩか
らｈに上昇する間に単位重量の石炭から 発生するガスの総量 ！：全ての成分ガスについての和 上述の石炭温度区間における成分ガス組成及び発熱量は
各々（４）、（５）式で与えられる。
だし、ｇｖ（Ｔｌ ＋ ７２ ） ：石炭温度がＴＩか
らｈに上昇する間に単位重量の石炭から 発生するガスの総量 ！：全ての成分ガスについての和 上述の石炭温度区間における成分ガス組成及び発熱量は
各々（４）、（５）式で与えられる。
ただし、マ、 （ＴＩ、 Ｔ２） ：石炭温度がＴＩか
らｈに上昇する間に発生した全ガス量に 占める成分ガスｉの体積百分率 ｑ、（ＴＩ 、 Ｔ２ ） ＝子ｑＸ−ΩＬユ）（５）
００ ただし、ｑ、 （ＴＩ 、 Ｔ２’ ） ：石炭温度が
Ｔ１からＴ２に上昇する間に発生したガスの単位 体積当たりの発熱量 ｑ ：成分ガスｉの単位体積当たりの発熱量 コークス炉ガスを構成する個々の成分ガスｉがガスクロ
マトグラフ分析等により同定されているならば、ｑ、は
既知であるから（５）式によって発熱量は確定する。
らｈに上昇する間に発生した全ガス量に 占める成分ガスｉの体積百分率 ｑ、（ＴＩ 、 Ｔ２ ） ＝子ｑＸ−ΩＬユ）（５）
００ ただし、ｑ、 （ＴＩ 、 Ｔ２’ ） ：石炭温度が
Ｔ１からＴ２に上昇する間に発生したガスの単位 体積当たりの発熱量 ｑ ：成分ガスｉの単位体積当たりの発熱量 コークス炉ガスを構成する個々の成分ガスｉがガスクロ
マトグラフ分析等により同定されているならば、ｑ、は
既知であるから（５）式によって発熱量は確定する。
上記の手法によって単位重量の石炭の温度がＴＩからＴ
２に上昇する間に、発生するガスの発生量、成分ガス組
成及び発熱量をいずれも知ることができる。しかるに、
コークス炉操業上必要なのは乾留開始後任意の時間が経
過した時点でのコークス炉ガスの発生量、成分ガス組成
及び発熱量である。これを知るためには、乾留開始後の
任意の時点における炭化室内の石炭温度がわかればよい
。
２に上昇する間に、発生するガスの発生量、成分ガス組
成及び発熱量をいずれも知ることができる。しかるに、
コークス炉操業上必要なのは乾留開始後任意の時間が経
過した時点でのコークス炉ガスの発生量、成分ガス組成
及び発熱量である。これを知るためには、乾留開始後の
任意の時点における炭化室内の石炭温度がわかればよい
。
そこで、コークス炉炭化室内の石炭温度について以下に
述べる。
述べる。
コークス炉炭化室は高さ及び長さに比べて巾の狭い矩形
の空間であり、ここに石炭が上方から装入され、ｌ］丈
方向両側面が加熱壁となっており、石炭は加熱壁からの
伝熱によって乾留されコークス化が進行する。石炭はよ
く知られているように熱伝導率が低いため炭化室内では
加熱壁近傍の石炭温度がまず上昇し、乾留時間の経過に
伴って、徐々に加熱壁から遠い位置にある石炭の温度が
上昇しはじめる。この結果、乾留開始後の任意の時点に
おける石炭温度は炭化室内の位置によって異なることは
よく知られた事実である。
の空間であり、ここに石炭が上方から装入され、ｌ］丈
方向両側面が加熱壁となっており、石炭は加熱壁からの
伝熱によって乾留されコークス化が進行する。石炭はよ
く知られているように熱伝導率が低いため炭化室内では
加熱壁近傍の石炭温度がまず上昇し、乾留時間の経過に
伴って、徐々に加熱壁から遠い位置にある石炭の温度が
上昇しはじめる。この結果、乾留開始後の任意の時点に
おける石炭温度は炭化室内の位置によって異なることは
よく知られた事実である。
このように乾留開始後のある時点における炭化室内の石
炭温度は炭化室内の石炭の位置によって異なるので、こ
の時点で発生する個々の成分ガス［量も炭化室内の石炭
の位置に依存して異なることになる。そこで、コークス
炉炭化室内の石炭の装入されている空間を多数の微小空
間に分割して想足し、この微小空間毎に乾留開始後の任
意の時間ｔからｔ＋Δｔの間における成分ガス発生量を
め、これを全微小空間について和をめれば、その和がす
なわち、−炭化室から乾留開始後を時間から（ｔ＋Δｔ
）時間の間に発生した成分ガスである。
炭温度は炭化室内の石炭の位置によって異なるので、こ
の時点で発生する個々の成分ガス［量も炭化室内の石炭
の位置に依存して異なることになる。そこで、コークス
炉炭化室内の石炭の装入されている空間を多数の微小空
間に分割して想足し、この微小空間毎に乾留開始後の任
意の時間ｔからｔ＋Δｔの間における成分ガス発生量を
め、これを全微小空間について和をめれば、その和がす
なわち、−炭化室から乾留開始後を時間から（ｔ＋Δｔ
）時間の間に発生した成分ガスである。
炭化室内の全微小空間について上記式の和をめれば乾留
開始後を時間から（Ｈ＆）時間の間に一炭化室から発生
する成分ガスｉの全発生量となる。
開始後を時間から（Ｈ＆）時間の間に一炭化室から発生
する成分ガスｉの全発生量となる。
したがって、乾留開始後を時間から（１＋Δｔ）時間の
間に発生するコークス炉ガスの発生量、成分ガス組成１
発熱量も（３）〜（５）式と同様にまる。
間に発生するコークス炉ガスの発生量、成分ガス組成１
発熱量も（３）〜（５）式と同様にまる。
さて、コークス炉団は多数の炭化室と燃焼室とが交互に
配置されて構成されている。コークスの生産計画に基づ
いて、適当な時間間隔を置いて各炭化室から製造された
コークスが押出され、その後に石炭が装入される。任意
の時刻Ｕから時刻（Ｕ＋△ｔ）の間に炉団全体から発生
するコークス炉カスの発生量、成分ガス組成及び発熱量
は、求め方の一例を示せば次のごとくである。
配置されて構成されている。コークスの生産計画に基づ
いて、適当な時間間隔を置いて各炭化室から製造された
コークスが押出され、その後に石炭が装入される。任意
の時刻Ｕから時刻（Ｕ＋△ｔ）の間に炉団全体から発生
するコークス炉カスの発生量、成分ガス組成及び発熱量
は、求め方の一例を示せば次のごとくである。
炭化室ｋに石炭を装入した時刻をＵ とすれば、装入時
刻から任意の時刻Ｕまでの経過時間は（８）式で示され
る。
刻から任意の時刻Ｕまでの経過時間は（８）式で示され
る。
Δｕ Ｋ ＝ Ｕ ｕ （８）
ただし、Δｕ、：時刻Ｕ。から時刻Ｕまでの経過時間
したがって、時刻Ｕから時刻（Ｕ＋、ｈｔ）の間に炭化
室ｋから発生する成分ガスｉの発生量は（７）式のごと
くまる。
室ｋから発生する成分ガスｉの発生量は（７）式のごと
くまる。
Ｇ、（Δ騒 、△ｕＫ ＋Δ１）＝
ｋＧｉ 、ｋ （ΔｕＫ 、ΔｕＫ ＋△１）（？）た
だし、Ｇ、（ΔｕＫ、ΔｕＫ＋△ｔ）：時刻Ｕがら時刻
（Ｕ＋△ｔ）の間に炉団全体 発生する成分ガスｉの量 ただし、 Ｇｏ、Ｋ（Δｕ、、 ΔｕＫ＋ Δｊ） ：
時刻Ｕからげ 時刻（Ｕ＋△ｔ）の間に炭化室ｋ から発生する成分ガスｉの量 闘：炉団を構成する全炭化室について の和 （７）式を用いれば１時刻計から時刻（Ｕ＋△ｔ）間に
炉団全体から発生するコークス炉ガスの発生量、成分ガ
ス組成、発熱量は各々（８）〜（１０）式によって容易
にまる。
だし、Ｇ、（ΔｕＫ、ΔｕＫ＋△ｔ）：時刻Ｕがら時刻
（Ｕ＋△ｔ）の間に炉団全体 発生する成分ガスｉの量 ただし、 Ｇｏ、Ｋ（Δｕ、、 ΔｕＫ＋ Δｊ） ：
時刻Ｕからげ 時刻（Ｕ＋△ｔ）の間に炭化室ｋ から発生する成分ガスｉの量 闘：炉団を構成する全炭化室について の和 （７）式を用いれば１時刻計から時刻（Ｕ＋△ｔ）間に
炉団全体から発生するコークス炉ガスの発生量、成分ガ
ス組成、発熱量は各々（８）〜（１０）式によって容易
にまる。
Ｇ （ΔＵ 、ΔＵ ＋Δｔ）＝
ｗｋ ｋ
Σ Ｂ
１Ｇ１ （ΔｕＫ、ΔｕＫ ＋Δｔ） （８）ただし、
Ｇ （Δｕ Ｋ 、△咄＋Δｔ）：時刻Ｕから賢 時刻（Ｕ＋Δｔ）の間に炉団全体 発生ずコークス炉ガスの発生量 子：コークス炉ガスを構成する全ての 成分ガスについての和 ｖｉ （△ｕＫ 、ΔｕＫ＋Δｔ）＝ ただし、 Ｖ、（ΔＵイ、ΔｕＫ十Δｔ）：時刻Ｕがら
時刻（Ｕ十Δｔ）の間に炉団全体 発生すコークス炉ガス発生量に占 める成分ガスｉの体積百分率 ＱＢ （ΔｕＫ 、ΔｕＫ＋Δｔ）＝ ただし、 ＱＢ（Δｕｋ、Δ町＋Δｔ）：時刻Ｕから時
刻（Ｕ＋Δｔ）の間に炉団全体 から発生するコークス炉ガスの単 位体積当たりの発熱量 以上に述べた手法により、コークス炉ガスの発生量、成
分ガス組成及び発熱量の経時変動を炭化室単位及び炉団
単位のいずれかにおいても精度よく予測できるわけであ
る。
Ｇ （Δｕ Ｋ 、△咄＋Δｔ）：時刻Ｕから賢 時刻（Ｕ＋Δｔ）の間に炉団全体 発生ずコークス炉ガスの発生量 子：コークス炉ガスを構成する全ての 成分ガスについての和 ｖｉ （△ｕＫ 、ΔｕＫ＋Δｔ）＝ ただし、 Ｖ、（ΔＵイ、ΔｕＫ十Δｔ）：時刻Ｕがら
時刻（Ｕ十Δｔ）の間に炉団全体 発生すコークス炉ガス発生量に占 める成分ガスｉの体積百分率 ＱＢ （ΔｕＫ 、ΔｕＫ＋Δｔ）＝ ただし、 ＱＢ（Δｕｋ、Δ町＋Δｔ）：時刻Ｕから時
刻（Ｕ＋Δｔ）の間に炉団全体 から発生するコークス炉ガスの単 位体積当たりの発熱量 以上に述べた手法により、コークス炉ガスの発生量、成
分ガス組成及び発熱量の経時変動を炭化室単位及び炉団
単位のいずれかにおいても精度よく予測できるわけであ
る。
本発明を実施するにあたり、次の二点をさらに詳細に述
べる。
べる。
（１）成分ガスｉの発生速度を石炭温度の関数として表
わすこと、 （２）炭化室内の任意の位置における石炭温度を乾留開
始後の経過時間の関数として表わすことまず、第一点に
ついて述べる。成分ガスｉの発生速度を石炭温度の関数
としてめる方法は種々考えられ、いかなる方法を用いて
もよい。例えば第２図に示すコークス炉を模した装置を
用いてめることもできる。
わすこと、 （２）炭化室内の任意の位置における石炭温度を乾留開
始後の経過時間の関数として表わすことまず、第一点に
ついて述べる。成分ガスｉの発生速度を石炭温度の関数
としてめる方法は種々考えられ、いかなる方法を用いて
もよい。例えば第２図に示すコークス炉を模した装置を
用いてめることもできる。
第２図の装置で１は石炭熱分解炉である。ここに一定重
量の石炭を装入し、１００℃から一定の昇温速度（３℃
／ｒｓ ｉｎ）で加熱上昇する。この時、ｌに装入され
た石炭は温度分布が生じないように、１の構造を工夫し
、かつ装入する石炭重量を調整する。石炭温度の上昇に
伴ってｌの炉の中で石炭は熱分解（以下単に「−次分解
」と称する）し、ガスとタールを生成する。第２図の装
置系内は７の吸引ブロワ−によって系内がわずかに負圧
になるよう調整されており、ｌで生成したガスとタール
は生成後直ちに２の二次分解炉に導かれる。２は実際の
コークス炉炭化室の上部赤熱空間など石炭の一次分解で
生成したガスとタールが二次分解される機構を集約的に
模して工夫された加熱炉であり、実際のコークス炉炭化
室の上部赤熱空間の温度を考慮して一定の温度に設定さ
れている。ｌの石炭熱分解炉から２に導かれたガス及び
タールはここで二次分解を受け、タールの一部はガス化
する。２を通過したガス及びタールは３の水及びタール
トラップ４のアンモニアトラップ、５の硫化水素トラッ
プを通過させることにより、精製されたガスのみが６の
ガスメータで計測され、９の記録計で、ガス発生量が経
時的に記録される。ｌの炉の昇温速度が一定かつ既知で
あるから、９の記録はガスの発生速度を石炭温度の関数
として表わしているものである。一方、第２図の装置の
８から一定時間毎にガスを採取し、そのガス組成をガス
クロマトクラフによって分析する。
量の石炭を装入し、１００℃から一定の昇温速度（３℃
／ｒｓ ｉｎ）で加熱上昇する。この時、ｌに装入され
た石炭は温度分布が生じないように、１の構造を工夫し
、かつ装入する石炭重量を調整する。石炭温度の上昇に
伴ってｌの炉の中で石炭は熱分解（以下単に「−次分解
」と称する）し、ガスとタールを生成する。第２図の装
置系内は７の吸引ブロワ−によって系内がわずかに負圧
になるよう調整されており、ｌで生成したガスとタール
は生成後直ちに２の二次分解炉に導かれる。２は実際の
コークス炉炭化室の上部赤熱空間など石炭の一次分解で
生成したガスとタールが二次分解される機構を集約的に
模して工夫された加熱炉であり、実際のコークス炉炭化
室の上部赤熱空間の温度を考慮して一定の温度に設定さ
れている。ｌの石炭熱分解炉から２に導かれたガス及び
タールはここで二次分解を受け、タールの一部はガス化
する。２を通過したガス及びタールは３の水及びタール
トラップ４のアンモニアトラップ、５の硫化水素トラッ
プを通過させることにより、精製されたガスのみが６の
ガスメータで計測され、９の記録計で、ガス発生量が経
時的に記録される。ｌの炉の昇温速度が一定かつ既知で
あるから、９の記録はガスの発生速度を石炭温度の関数
として表わしているものである。一方、第２図の装置の
８から一定時間毎にガスを採取し、そのガス組成をガス
クロマトクラフによって分析する。
ガス組成の分析値と９で記録されたガスの発生速度から
、該ガス中の個々の成分ガスの発生速度を石炭温度の関
数としてめることができる。
、該ガス中の個々の成分ガスの発生速度を石炭温度の関
数としてめることができる。
本発明者らは上記装置を用いて詳細に実験検討し、石炭
単位重量から発生する成分ガスｉの発生速度は（１１）
式のごとく、石炭の揮発分量、石炭温度及び二次分解炉
温度の関数として表わされることを見出した。
単位重量から発生する成分ガスｉの発生速度は（１１）
式のごとく、石炭の揮発分量、石炭温度及び二次分解炉
温度の関数として表わされることを見出した。
！・ ＝ ψ・ （ＶＭ、Ｔｓ 、Ｔｃ） （１１）た
だし、！、二石炭単位重量当たりの成分ガスｉの発生速
度 ｖＭ：石炭の揮発分量 Ｔｓ：二次分解炉温度 ＴＣ：石炭温度 実際のコークス炉炭化室における上部赤熱空間温度を考
慮し、第２図の二次分解炉温度を数水準変え、かつ揮発
分量の異なる多数の石炭について第２図の装置を用いて
実験し、得られたデータを統計解析することによって％
Ｐｉ（ＶＭ、Ｔｓ。
だし、！、二石炭単位重量当たりの成分ガスｉの発生速
度 ｖＭ：石炭の揮発分量 Ｔｓ：二次分解炉温度 ＴＣ：石炭温度 実際のコークス炉炭化室における上部赤熱空間温度を考
慮し、第２図の二次分解炉温度を数水準変え、かつ揮発
分量の異なる多数の石炭について第２図の装置を用いて
実験し、得られたデータを統計解析することによって％
Ｐｉ（ＶＭ、Ｔｓ。
Ｔｃ）の関数形を具体的に決定することができる。実際
のコークス炉では、炭化室上部赤熱空間温度は、コーク
ス炉の構造及び燃焼室の温度によって決まる。したがっ
て、（１１）式におけるＴｓはコークス炉団毎に燃焼室
温度の関数として表わされることが実用的である。実際
のコークス炉について炉団毎に燃焼室温度と炭化室上部
赤熱空間温度を実測し、両者の測定値を比較するどとに
よって（１１）式のＴｓを炉団毎に燃焼室温度の関数と
して具体的関数形を決定することができる。かようにし
て、石炭単位重量当りの成分ガスｉの発生速度は炉団毎
に、装入炭の揮発分量、燃焼室温度、及び石炭温度の関
数として、具体的関数形を決定できる。
のコークス炉では、炭化室上部赤熱空間温度は、コーク
ス炉の構造及び燃焼室の温度によって決まる。したがっ
て、（１１）式におけるＴｓはコークス炉団毎に燃焼室
温度の関数として表わされることが実用的である。実際
のコークス炉について炉団毎に燃焼室温度と炭化室上部
赤熱空間温度を実測し、両者の測定値を比較するどとに
よって（１１）式のＴｓを炉団毎に燃焼室温度の関数と
して具体的関数形を決定することができる。かようにし
て、石炭単位重量当りの成分ガスｉの発生速度は炉団毎
に、装入炭の揮発分量、燃焼室温度、及び石炭温度の関
数として、具体的関数形を決定できる。
次に第二点について述べる。乾留開始後任意の時間が経
過した時点での炭化室内の任意の位置における微小空間
内の石炭温度をめるには、種々の方法が考えられ、−例
として炭化室内の伝熱解析による方法もある。伝熱解析
の具体的手法は多数公表されており、炭化室内の石炭温
度を正確に算出できるものであれば、いかなる手法を用
いてもよい。
過した時点での炭化室内の任意の位置における微小空間
内の石炭温度をめるには、種々の方法が考えられ、−例
として炭化室内の伝熱解析による方法もある。伝熱解析
の具体的手法は多数公表されており、炭化室内の石炭温
度を正確に算出できるものであれば、いかなる手法を用
いてもよい。
また、伝熱解析によらず、炭化室内の各位置毎に石炭温
度を実測し、この実測曲線をそのまま、あるいは実測曲
線を近似した曲線を用いてもよい。
度を実測し、この実測曲線をそのまま、あるいは実測曲
線を近似した曲線を用いてもよい。
上述のごとく本発表法は石炭の揮発分量燃焼室温度、コ
ークス炉の構造等実際のコークス炉操業要因を含んでい
るので、操業要因の変動があっても十分高い精度でコー
クス炉ガスの発生量、成分ガス組成及び発熱量をいずれ
も予測できるわけである。
ークス炉の構造等実際のコークス炉操業要因を含んでい
るので、操業要因の変動があっても十分高い精度でコー
クス炉ガスの発生量、成分ガス組成及び発熱量をいずれ
も予測できるわけである。
本発明の方法を実用に供するには、既述の論理を計算機
内に組込むことが好ましい、かくすることにより、各炭
化室への石炭装入時刻、炭化室へ装入する石炭重量、装
入する石炭の揮発分、コークス炉団番号、燃焼室温度の
各々について実績値あるいは予定値を入力すれば即座に
任意の時刻のコークス炉ガスの発生量、成分ガス組成及
び発熱量の経時変動を炭化室単位及び炉団単位で即座に
めることができる。このようにすることによって、計画
的補修工事等、事前に炭化室への石炭装入時刻の変更が
判明している場合には、コークス炉ガス発生量、成分ガ
ス組成及び発熱量の経時変動への影響の大きさを予めシ
ュミレートすることができ、補修工事時間の決定、コー
クス炉ガスの天然ガスの添加時期・添加量の決定あるい
はコークス炉ガス消費側の操業計画の変更等に利用する
ことができる。また、突発的補修工事、不慮の事故等に
より炭化室への石炭の装入時刻が不規則な状態となって
も、石炭装入時刻を再入力することによってコークス炉
ガスの発生量、成分ガス組成及び発熱量の経時変動を即
座に再計算することができ、適切な対策を時間的余裕を
もって講することができる。
内に組込むことが好ましい、かくすることにより、各炭
化室への石炭装入時刻、炭化室へ装入する石炭重量、装
入する石炭の揮発分、コークス炉団番号、燃焼室温度の
各々について実績値あるいは予定値を入力すれば即座に
任意の時刻のコークス炉ガスの発生量、成分ガス組成及
び発熱量の経時変動を炭化室単位及び炉団単位で即座に
めることができる。このようにすることによって、計画
的補修工事等、事前に炭化室への石炭装入時刻の変更が
判明している場合には、コークス炉ガス発生量、成分ガ
ス組成及び発熱量の経時変動への影響の大きさを予めシ
ュミレートすることができ、補修工事時間の決定、コー
クス炉ガスの天然ガスの添加時期・添加量の決定あるい
はコークス炉ガス消費側の操業計画の変更等に利用する
ことができる。また、突発的補修工事、不慮の事故等に
より炭化室への石炭の装入時刻が不規則な状態となって
も、石炭装入時刻を再入力することによってコークス炉
ガスの発生量、成分ガス組成及び発熱量の経時変動を即
座に再計算することができ、適切な対策を時間的余裕を
もって講することができる。
本発明法は上述のごとくその工業的利用価値はすこぶる
大きいものである。
大きいものである。
次に本発明を実施例につき具体的に説明する。
〔実施例１〕
当社千葉工場第７コークス炉団において、燃焼室温度１
２１９℃、装入炭揮発分２８．４％、−炭化室当りの装
入石炭重量２７．８ ｔｏｎ のとき、側々の成分ガス
の発生速度！ｉは温度の関数としてめた。その−例を表
１に示す。また、第３図のごとく炭化室内の石炭の装入
されている空間を炉巾方向に４０等分した並行平板状の
微小空間を想定し、加熱壁面からの一次元伝熱による各
微小空間内の石炭温度をめた。その結果を第４図に示す
、第４図中の番号は第３図に示した各微小空間の位置を
表わすものである。これらの計算値を本発明の手法によ
って組合せ、−炭化室から発生するコークス炉ガスの発
生量、成分ガス組成及び発熱量の経時変動をめた。結果
を各々第５図〜第７図に実線で示す。なお、この結果は
１時間単位（Δｔ＝１）で計算したものである。これら
の図中の破線は第７コークス炉団における実測値である
。また、発熱量算出の際、その他の炭化水素（炭素数３
以上）はプロピレンとみなし、プロピレンの発熱量を用
いた。本発明法による予測値は実測値と極めてよい一致
を示した。
２１９℃、装入炭揮発分２８．４％、−炭化室当りの装
入石炭重量２７．８ ｔｏｎ のとき、側々の成分ガス
の発生速度！ｉは温度の関数としてめた。その−例を表
１に示す。また、第３図のごとく炭化室内の石炭の装入
されている空間を炉巾方向に４０等分した並行平板状の
微小空間を想定し、加熱壁面からの一次元伝熱による各
微小空間内の石炭温度をめた。その結果を第４図に示す
、第４図中の番号は第３図に示した各微小空間の位置を
表わすものである。これらの計算値を本発明の手法によ
って組合せ、−炭化室から発生するコークス炉ガスの発
生量、成分ガス組成及び発熱量の経時変動をめた。結果
を各々第５図〜第７図に実線で示す。なお、この結果は
１時間単位（Δｔ＝１）で計算したものである。これら
の図中の破線は第７コークス炉団における実測値である
。また、発熱量算出の際、その他の炭化水素（炭素数３
以上）はプロピレンとみなし、プロピレンの発熱量を用
いた。本発明法による予測値は実測値と極めてよい一致
を示した。
〔実施例２〕
実施例１の計算結果を基に、実施例１と同一時期に第７
コークス炉団全体から発生するコークス炉ガスの発生量
と発熱量の経時変化を本発明の手法によってめた。結果
を各々第８図および第９図に示す、これらの図中の破線
は第７コークス炉団で実測した値である０本発明法によ
る予測値は実測値とよい一致を示した。なお、第８図の
発熱量の実測はガスクロマトグラフ法によって行ない、
炭素数３以上の炭化水素類は除外して発熱量をめている
。そこで、予測値の計算の場合にも炭素数３以上の炭化
水素類は除外して計算した。
コークス炉団全体から発生するコークス炉ガスの発生量
と発熱量の経時変化を本発明の手法によってめた。結果
を各々第８図および第９図に示す、これらの図中の破線
は第７コークス炉団で実測した値である０本発明法によ
る予測値は実測値とよい一致を示した。なお、第８図の
発熱量の実測はガスクロマトグラフ法によって行ない、
炭素数３以上の炭化水素類は除外して発熱量をめている
。そこで、予測値の計算の場合にも炭素数３以上の炭化
水素類は除外して計算した。
第１図は、従来法で用いられるコークス炉ガス発生量と
乾留経過時間の関係図、 第２図は、個々の成分ガス発生速度を石炭温度の関数と
してめるのに用いる装置の線図。 第３図は、コークス炉炭化室内を炉巾方向の断面で見た
線図的断面図、 第４図は、伝熱解析によってめた、炭化室内の各微小空
間の石炭温度と乾留経過時間の関係を示すグラフ、 第５図は、−炭化室から発生するコークス炉ガス発生量
の経時変化を示すグラフ、 第６図は、−炭化室から発生するコークス炉ガスの成分
ガス組成の経時変化で、水素とメタンのみを代表として
示したグラフ。 第７図は、−炭化室−から発生するコークス炉ガスの発
熱量の経時変化を示すグラフ、 第８図は、コークス炉団から発生するコークス炉ガスの
発生量の経時変化を示すグラフ、第９図は、コークス炉
団から発生するコークス炉ガスの発熱量の経時変化を示
すグラフである。 符号の説明 １、石炭熱分解炉 ２．二次分解炉 ３、水及びタール捕集器 ４．アンモニア捕集器５、硫
化水素捕集器 ６．ガスメータ ７、吸引ブロワ−８，ガス採取口 ９、ガス発生量の経時変化を描く記録計１０、燃焼室
１１．加熱壁 １２、装入口フタ 第１図 □ →り已 嘔ｒａ 過 日４Ｌ 間 （ｈ「）第２図 第３図 ３ 第４図 乾留経過特開（ｈ「） 第５図 乾留経過晴間（ｈｒ） 第６図 屹Ｖ縣４Ａ騎間（ｈ「） 第７図 乾４１計迷時間（ｈｒ） 麓８図
乾留経過時間の関係図、 第２図は、個々の成分ガス発生速度を石炭温度の関数と
してめるのに用いる装置の線図。 第３図は、コークス炉炭化室内を炉巾方向の断面で見た
線図的断面図、 第４図は、伝熱解析によってめた、炭化室内の各微小空
間の石炭温度と乾留経過時間の関係を示すグラフ、 第５図は、−炭化室から発生するコークス炉ガス発生量
の経時変化を示すグラフ、 第６図は、−炭化室から発生するコークス炉ガスの成分
ガス組成の経時変化で、水素とメタンのみを代表として
示したグラフ。 第７図は、−炭化室−から発生するコークス炉ガスの発
熱量の経時変化を示すグラフ、 第８図は、コークス炉団から発生するコークス炉ガスの
発生量の経時変化を示すグラフ、第９図は、コークス炉
団から発生するコークス炉ガスの発熱量の経時変化を示
すグラフである。 符号の説明 １、石炭熱分解炉 ２．二次分解炉 ３、水及びタール捕集器 ４．アンモニア捕集器５、硫
化水素捕集器 ６．ガスメータ ７、吸引ブロワ−８，ガス採取口 ９、ガス発生量の経時変化を描く記録計１０、燃焼室
１１．加熱壁 １２、装入口フタ 第１図 □ →り已 嘔ｒａ 過 日４Ｌ 間 （ｈ「）第２図 第３図 ３ 第４図 乾留経過特開（ｈ「） 第５図 乾留経過晴間（ｈｒ） 第６図 屹Ｖ縣４Ａ騎間（ｈ「） 第７図 乾４１計迷時間（ｈｒ） 麓８図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一炭化室あるいはコークス炉団から発生するコークス炉
ガスの発生量、成分ガス組成及び単位体積当たりの発熱
量のうち一つ以上を経時的に予測する方法において、 （１）石炭の種類ごとにコークス炉ガスを構成する個々
の成分ガスについてその発生量と石炭温度の関数関係を
事前に評価し、 （２）コークス炉炭化室内の各位置毎に石炭温度を乾留
開始後の経過時間の関数として評価し、（３）（１）の
評価に（２）の評価を組合せることによって、乾留開始
後の任意の二つの経過時間の間に炭化室内容位置から発
生するコークス炉ガスの発生量をコークス炉ガスを構成
する個々の成分ガス毎に評価し、 （４）’（３）の操作を一炭化室全体について行なうこ
とによって乾留開始後任意の二つの経過時間の間に一炭
化室から発生するコークス炉ガスの発生量をコークス炉
ガスを構成する個々の成分ガス毎に評価し、これを基に
一炭化室またはコークス炉団から発生するコークス炉ガ
スの発生量、成分ガス組成及び単位体積当たりの発熱量
のうち一つ以上を経時的に予測する ことを特徴とするコークス炉ガスの経時変化を予測する
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9769484A JPS60240789A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | コ−クス炉ガスの経時変化を予測する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9769484A JPS60240789A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | コ−クス炉ガスの経時変化を予測する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60240789A true JPS60240789A (ja) | 1985-11-29 |
Family
ID=14199048
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9769484A Pending JPS60240789A (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | コ−クス炉ガスの経時変化を予測する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60240789A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0198693A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | Mitsubishi Kasei Corp | コークス炉ガス発生総量の予測方法 |
| KR20000041662A (ko) * | 1998-12-23 | 2000-07-15 | 이구택 | 코크스로 탄화실의 석탄가스 발생량 예측방법 |
| KR20000041661A (ko) * | 1998-12-23 | 2000-07-15 | 이구택 | 코크스로 정기수리시 석탄가스 발생량 예측방법 |
| JP2016098282A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | Ｊｆｅスチール株式会社 | コークス炉ガスの回収方法及び回収装置 |
| JP2021165345A (ja) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | 日本製鉄株式会社 | コークス炉ガスのガスカロリー予測方法 |
-
1984
- 1984-05-16 JP JP9769484A patent/JPS60240789A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0198693A (ja) * | 1987-10-12 | 1989-04-17 | Mitsubishi Kasei Corp | コークス炉ガス発生総量の予測方法 |
| US5443693A (en) * | 1987-10-12 | 1995-08-22 | Mitsubishi Kasei Corporation | Method of recovering components from coke oven gases using predictive techniques |
| KR20000041662A (ko) * | 1998-12-23 | 2000-07-15 | 이구택 | 코크스로 탄화실의 석탄가스 발생량 예측방법 |
| KR20000041661A (ko) * | 1998-12-23 | 2000-07-15 | 이구택 | 코크스로 정기수리시 석탄가스 발생량 예측방법 |
| JP2016098282A (ja) * | 2014-11-20 | 2016-05-30 | Ｊｆｅスチール株式会社 | コークス炉ガスの回収方法及び回収装置 |
| JP2021165345A (ja) * | 2020-04-07 | 2021-10-14 | 日本製鉄株式会社 | コークス炉ガスのガスカロリー予測方法 |
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