KR960013603B1 - 코크스로 가스발생 총량의 예측방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

코크스로 가스발생 총량의 예측방법
제1도 내지 제3도는 이 발명의 예측방법에 의해 계산예의 설명도.
제4도, 제5도는 종래 예측방법 설명도이다.
이 발명은 코크스로에서 발생하는 가스량을 예측하는 방법에 관한 것이다. 코크스를 제조하기 위한 코크스로는 일반적으로 복수의 코크스로로 되어 있다. 이 코크스로를 사용하여 코크스를 제조하는 경우 각 로실에 순차 일정시간 간격으로 원료의 석탄을 투입하고 제조후에 순차가마에서 인출한다.
이와 같은 코크스로에 있어서 각 로실에서 가스가 발생한다. 이 발생가스는 각 로실로부터 덕트에 의하여 로외로 배출한다. 코크스로에서 발생하는 가스는 벤젠톨루엔등의 경질유나 기타성분이 포함되고 있으며 이들은 탕활이나 경유포집등의 공정에 의하여 회수되어 이용되는 동시에 회수되지 않고 남은 코크스로가스(COG)는 연료로서 이용된다.
상기 각 성분의 회수공정에서는 코크스로에서 발생하는 COG량의 변화한 경우 그 변화에 따라 회수공정에서의 조건을 제어하므로서 회수효율의 증대를 도모할 수 있으며 또한 연료로서 사용하는 경우는 발생량에 따른 수급균형에 걸맞는 공급제어를 수행하는 경우가 있다. 그때문에 코크스로에서의 가스발생량의 예측이 중요하다.
종래의 코크스 가스발생량의 예측방법은 각 탄화실에 투입된 단위석탄량과 석탄을 탄화실로 투입한후 코크스의 배출까지 단위발생량의 경시적변화의 파라미터를 경험적으로(실험적으로, 실적치에 의하여) 구하고 이에 의하여 코크스로 가스의 총발생량을 예측하는 방법이 알려져 있다. 즉 제4도, 제5도에 표시한 바와 같이 실적치에 기준하여 투입시의 단위투입 석탄량에 대한 발생량 q0, 마찬가지로 t1, 시간후의 발생량 q1,…,가망에서 인출시인 추입에서 tn기간후의 발생량 qn을 파라미터로하고, 현시점에서 tn시간전의 석탄투입량을 w-n, tn-1 시간전의 투입략을 W-(n-1),…, 현시점에서의 투입량을 w0로 하였을때 발생총량 w는 다음식과 같다고 하여 구한다.
W=W0q0+W-1·Q1+…+W-m·qn
그러나 코크스로 가스의 발생량은 코크스로의 조업도변경, 투입탄의 품위의 변동등 각종조건의 변화에 의하여 단위투입량당의 가스발생량이 다르기 때문에 정확한 예측을 할 수 없다. 그때문에 코크스로 조업에서 각종조건의 변화에 따라 파라미터나 발생모델을 수정, 변경하여 계산예측하지 않으면 안되며 많은 데이터와 데이터에 의한 파라미터라든가 발생모델의 작성을 필요로하고 그때문에 많은 시간과 노력이 필요하게 된다. 그리고 종래예로서 일본특개소 60-240789호, 등록개소 57-121088호 등이 알려져 있지만 상기와 같이 모두 충분히 만족스러운 예측을 할 수 없는등의 결점이 있었다.
이 발명이 해결하려는 문제점은 특정의 모델식에 단순이 데이터를 입력하는 것만으로 코크스로의 조업조건의 변화등에 대한 발생량의 변동도 포함한 코크스로 가스의 발생량 예측이 가능하고 따라서 항상 정확한 발생량의 예측이 가능한 코크스로 가스발생총량의 예측방법을 제공하는 것이다.
이 발명의 코크스로 가스발생총량의 예측방법은 복수의 탄화실로된 코크스로에 있어서 상기 탄화실에 투입되는 단위석탄량과 그 투입에서 코크스 인출까지의 가스발생량의 경시변화에 따라 구한 코크스로에서의 가스발생총량을 나타내는 식과, 과거의 발생총량 실적치와 상기식으로 구한 과거의 발생통량 예측치에 기준하여 발생총량 예측오차를 추전하는 식을 기본으로 하여 발생총량을 예측할때마다 새로운 투입탄량과 발생총량실측치등을 부여하여 상기식중의 파라미터를 순차 수정하면서 발생총량을 예측하도록 한것으로 이에따라 코크스로의 조업조건등이 변동한 경우에도 새로 부여된 데이터에 의하여 순차파라미터등이 수정되게되며 항상 정확한 예측이 가능하게 됐다.
다음에 이 발명에 의한 코크스로 가스발생총량의 예측방법으로서 가스발생량을 나타내는 식과 오차량을 나타내는 식의 구체적 인식에 의하여 이 발명의 내용을 상세하게 설명한다.
제1도는 횡축에 시간, 종축에 코크스로로의 석탄투입량을 표시한다. 즉 현시점 tn에서의 투입량이 Xn, tn-1의 시점에서의 투입량이 Xn-1,…,t0의 시점에서의 투입량이 X0라고 한다.
제2도는 횡축에 시간, 종축에 석탄의 단위투입량당 코크스로 가스발생량의 표시도이며 투입시를 t0로하고, 이 t0에서 순차시간 t1, t2, tn만큼 시간경과한때의 단위투입당 가스발생량이 각각 a0, a1, a2,…, an로서 표시되어 있다. 즉 석탄을 투입한후에 시간경과에 따른 가스발생량의 변화를 표시하는 것이다.
제3도는 횡축에 시간, 종축에 가스발생총량을 표시한 것으로 그래프는 실적치이며 X표시는 예측치를 표시하고 있다.
이상 제1도, 제2도, 제3도를 참고로 하여 구체적인 예를 설명한다.
먼저 현시점 즉 시간 에서의 발생총량 Yn는 다음식으로 표시된다.
Yn=a0·Xn+a1·Xn-1+…+an·Xn-N+en(1)
즉 tn에서 투입된 투입량 Xn는 투입직후이기 때문에 단위투입량당 발생량은 a0·Xn, tn-1시점에서 투입한 투입량 Xn-1에 대하여는 투입후 t1만큼 경과하고 있어 발생량은 a1·Xn-1이다.
이와 같이하여 경과시간이 tN에서의 투입량 Xn-N의 투입탄에 의한 발생량은 an·Xn-N이며 이때까지의 총발생량 Yn가 상기 (1)식으로 표시되어 있다.
여기서 en는 잡음(오차)을 나타내고 있다. 즉 tn시점에서의 발생총량의 예측치를 … 하면 en=Yn-…. 마찬가지로 tn-1, tn-2,…각 시점에서의 총발생량 Yn-1, Yn-2,…는 아래(1')식과 같다.
Yn-1=a0·Xn-1+a1·Xn-2+…an·Xn-1-N+en-1
Yn-2=a0·Xn-2+a1·Xn-3+…+an·n-2+en-2(1')
Yn-3=…
(1')식중 en-1, en-2,…는 마찬가지로 오차를 나타내고 있다.
상기 (1)(1')식에서 투입량 Xn, Xn-1,…, 발생총량 Yn, Yn-1,…는 기지이며 이들 식에서 en 2이 최소가 되는 a0~aN를 최소자승법에 의하여 구한다.
다음에 잡음성분(오차) en, en-1,…를 자기회귀과정(AR 과정)에서 생성되는 성분으로 하면은 그들은 다음 (2)식으로 표시된다.
en=-b1·en-1-b2·en-2…+Wn
en-1=-b1·en-2-b2·en-3…+Wn-1 (2)
en-2-…
단, Wn, Wn-1,…는 정규성 백색 잡음계열이다.
여기서 (2)식에서 W1 2가 최소로 되는 b1-bn을 최소자승법에 의하여 구하면은 en를 구하게 된다.
이상의 발생량 Yn,…과 오차 en,…의 화에 의하여 발생촐량을 나타낼 수 잇으며 다음 (3)식과 같이 된다.
Figure kpo00001
이 (3)식을 기준하여 예측치
Figure kpo00002
은 다음 (4)식에 의하여 구하게 된다.
Figure kpo00003
상기 (4)식에서 Xk+1은 다음의 예정투입량으로 코크스로에 대한 조업계획은 일반적으로 수시간에서 10수시간앞까지 예정되고 있기 때문에 기지량이다. 그리고 이상 설명에서 t0~tn까지의 시간은 대략 코크스 소성 시간을 선택하는 것이 적당하다고 사료되며 예를 들면 19시간이다.
또, t0, t1…등 사이의 시간간격은 예측주기이며 예를 들면 30분, 1시간등이 고려된다. 또 잡음성분의 차수 m는 정보량기준(AIC) 또는 예측정도증에서 적절치를 선택하면 된다.
일반 코크스로에서는 m=5정도가 고려된다.
이상과 같이 이 실시예에서는 a0, a1, a2…를 파라미터로하고 오차가 최소가 되도록 최소자승법에 의하여 이들 파라미터를 구하고 마찬가지로 정규성 백색 잡은 계열 W1가 최소가 되도록 오차의 성분을 표시하는 식의 파라미터 b1, b2…를 구하므로서 극히 정확한 발생량을 예측할 수 있는 동시에 다음의 예측치는 다음의 투입량이나 새로운 실적치를 입력하여 구하게 되므로 코크스로의 조업조건의 변화등이 생겨도 극히 정확한 예측이 가능하다.
이상 실시예로서 구체적인 식을 제시하여 설명하였지만 이것을 간략화한 일반식으로 표시하면 다음 (5)식과 같이 된다.
Figure kpo00004
이 (5)식에서 기지의 x1, Y1를 근거로 하여 각각 파라미터 a1, b1를 구하므로서 각 시점에서의 예측치
Figure kpo00005
를구할 수가 있다.
또한 새로운 투입량 X1, 실측치 Y1등을 순차가산하므로서 예측치를 표시하는 식을 순차 수정하면서 구해 나가게 된다.
이상과 같이 각각 파라미터를 포함하는 발생량과 오차의 화에 의하여 표시되는 식에 의하여 각각 투입탄량, 가스발생량의 실측치등의 기지치를 입력하여 계산하므로서 코크스로에서 발생하는 가스총량을 컴퓨터에 의하여 예측할 수 있다. 더구나 새로운 기지데이터등을 순차 입력하여 각 파라미터를 수정한 다음 총발생량을 산출하므로서 코크스로의 조건변화에 의한 발생량의 변동도 가미한 값으로 구하기 때문에 극히 정확한 예측을 할 수 있다.
이상 설명에서는 탄생량 예측을 위한 입력치로서 투입된 석탄량을 사용하였다. 정확한 가스발생량의 예측을 하기 위한 입력치로서 석탄량이외에 석탄의 성상 예를 들면 회발분, 회분, 수분을 사용하는 것을 고려할 수 있으나 시험결과 입력치로서 석탄의 제성상을 부가한 경우와 부가하지 않은 경우에 정확도에 있어서 별 차가 없었다.
상술한 바와 같이 이 발명의 코크스로 가스 발생총량의 예측방법에 의하면 조업중의 데이터에 근거하며 더구나 오차성분까지도 고려한 계산에 의한 예측이므로 극히 정확한 예측이 가능하며 또한 시간경과와 더불어 새로운 데이터를 더하여 순차수정하면서 연산하기 때문에 조업조건이 변화하여도 항상 정확한 예측을 할 수가 있다.

Claims (4)

  1. 각 탄화실에 투입된 석탄량과 석탄투입에서 코크스 배출까지의 가스발생량의 경시변화에 기준하여 코크스로에서의 가스발생량 예측치를 구하는 단계와, 임의시점에서 그보다도 과거의 일정시간내에 상기 코크스로에서의 가스발생량의 실측치와 동일시간내의 예측치로부터 예측치의 오차를 구하는 단계와, 상기 오차에 의하여 예측치를 수정하는 단계를 포함하고 있으며, 일정시간 간격의 각 시점에서의 새로운 투입석탄량과 가스발생량의 실측치를 근거로 상기 각 단계에서의 조작에 의하여 순차 수정하면서 가스발생량을 예측하도록 코크스로 가스발생총량의 예측방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 예측치를 구하는 단계에 있어서 가스발생량의 예측치를 다음 (1)식에 의하여 구하는 코크스로 가스발생총량의 예측방법. Yn=a0·Xn+a1·Xn-1+…+an·Xn-N+en(1) 단 Xn는 tn시점에서의 석탄투입량, an는 tn시점에서의 가스발생량, en은 tn시점에서의 오차임.
  3. 제2항에 있어서, 상기 (1)식에서 오차 en이 최소가되는 a0, a1,…,an를 구하고 이에 의하여 예측치 Yn의 수정치를 구하도록 한 코크스로 가스발생총량의 예측방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 (1)식에서 오차 en을 정규성 백색잡음 Wn으로 하였을때 아래 (2)식으로 표시되며 W1 2이 최소가 되는 파라미터 b1, b2,…,b|n을 최소자승법에 의하여 구하므로서 en을 정하도록한 코크스로 가스발생총량의 예측방법.
    en=-b1*en-1-b2*en-2…+Wn
    en-1=-b1*en-2-b2*en-3…+Wn-1 (2)
    en-2-…
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