(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
火落判定温度と火落時間との関係を表し、窯毎火落判定定数を設けた火落判定式を用いるコークス炉における火落時間判定方法であって、
前記火落判定式で求めた火落時間の所定時間前に、上昇管のトップカバーを開く、カバー開放ステップと、
トップカバーを開いた上昇管から立ち上るガスの色をカメラにより撮影する、ガス色撮影ステップと、
撮影された画像のガス色識別により正確な火落タイミングを判定する、火落判定ステップと、判定された正確な火落タイミングに基づき、前記火落判定式の窯毎火落判定定数を修正する、窯毎火落判定定数の修正ステップと、を有することを特徴とするコークス炉における火落時間判定方法。
【請求項２】
火落判定温度と火落時間との関係を表し、窯毎火落判定定数を設けた火落判定式を用いるコークス炉における火落時間判定装置であって、
前記火落判定式で求めた火落時間の所定時間前から、トップカバーを開いた上昇管から立ち上るガスの色を撮影するカメラと、
撮影された画像のガス色識別により正確な火落タイミングを判定する色計測システムと、
判定された正確な火落タイミングに基づき、前記火落判定式の窯毎火落判定定数を修正する、中央制御装置と、を具備することを特徴とするコークス炉における火落時間判定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉中の石炭の乾留終了タイミングを判定する、コークス炉における火落時間判定方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉では隣り合う多数の炭化室に石炭を順次装入し、１１００℃前後の高温で乾留を行い、石炭乾留が終了すると、生成されたコークスを押出機で窯出しするという操業を行っている。その際、品質の良い、例えば強度の高いコークスを製造するためには、窯出前に石炭乾留が完全に終了しているか否かを正確に判定する必要がある。一般的に、この石炭乾留の終了を火落といい、そのタイミングを判定することを火落判定という。
【０００３】
従来、火落判定は火見と呼ばれる熟練者がコークス炉の上昇管のトップカバーを開放して、そこから出るガスの色を見て判断していた。しかし、この方法では窯毎また火落タイミング毎頻繁に熟練者の判断が必要となるため、熟練者を必要としないまたは熟練者の作業をできるだけ軽減できる火落判定法の開発が望まれていた。
【０００４】
このため、熟練者を必要としない方法がこれまで種々提案されてきた。例えば、発生ガスの最高温度Ｘと火落時のガス温度Ｙとの間に関係式Ｙ＝ａＸ＋ｂが成立することを利用して火落判定する方法が特許文献１に開示されている。また、火落時刻の石炭装入後経過時間ｘとガス温度ｙとの間に関係式ｙ＝ｄｘ＋ｅが成立することを利用して火落判定する方法が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭４６−０６４９７号公報
【特許文献２】特開昭４９−１０３９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した特許文献１および２に開示された技術では、個々の炭化室の特性変化や、上昇管部や温度計に対するカーボン付着及び温度計の劣化などの影響を考慮することは困難であり、長期に亘り火落判定を正確に維持することは困難であった。
【０００７】
この結果、火落判定はやむを得ず、火見と呼ばれる熟練者がコークス炉の上昇管のトップカバーを開放して、そこから出るガスの色を見て行われるという上述した従来方法に頼ることが多く、自動判定の仕組みが活かされないままとなっていた。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、個々の炭化室の特性変化や、上昇管部や温度計に対するカーボン付着及び温度計の劣化などの経年変化に依らず、長期に亘り火落判定精度を正確に維持する、コークス炉における火落時間判定方法および装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は次の発明により解決される。
【００１０】
上記の課題は次の発明により解決される。
［１］火落判定温度と火落時間との関係を表し、窯毎火落判定定数を設けた火落判定式を用いるコークス炉における火落時間判定方法であって、前記火落判定式で求めた火落時間の所定時間前に、上昇管のトップカバーを開く、カバー開放ステップと、トップカバーを開いた上昇管から立ち上るガスの色をカメラにより撮影する、ガス色撮影ステップと、撮影された画像のガス色識別により正確な火落タイミングを判定する、火落判定ステップと、判定された正確な火落タイミングに基づき、前記火落判定式の窯毎火落判定定数を修正する、窯毎火落判定定数の修正ステップと、を有することを特徴とするコークス炉における火落時間判定方法。
【００１１】
［２］火落判定温度と火落時間との関係を表し、窯毎火落判定定数を設けた火落判定式を用いるコークス炉における火落時間判定装置であって、前記火落判定式で求めた火落時間の所定時間前から、トップカバーを開いた上昇管から立ち上るガスの色を撮影するカメラと、撮影された画像のガス色識別により正確な火落タイミングを判定する色計測システムと、判定された正確な火落タイミングに基づき、前記火落判定式の窯毎火落判定定数を修正する、中央制御装置と、を具備することを特徴とするコークス炉における火落時間判定装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、火落判定の時刻を自動的に火落判定式の窯毎火落判定定数に反映させるようにしたので、長期に亘り火落判定精度を正確に維持でき、燃焼制御の最適化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明における処理手順例を示す図である。
【図２】本発明における火落判定式の更新方法を詳細に示す図である。
【図３】本発明における装置構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下本発明の実施形態を図面ならびに数式を用いて説明する。先ず、本発明で用いる火落判定式を、以下の（１）式に示す。
【００１５】
【数１】
0005633161.tif 000002
【００１６】
上記の窯毎火落判定定数ｄ窯毎desirableを過去の実績に基づき修正するものであり、オペレータが修正入力した火落時刻を正とする。
【００１７】
図２は、本発明における火落判定式の更新方法を詳細に示す図である。縦軸は温度、横軸は装入からの経過時間を表しており、発生ガス温度は破線（曲線）のような時間推移を辿る。この発生ガス温度曲線と当初の火落判定式との交点の横軸位置（装入からの経過時間）を火落時間とするのが基本的な火落時間判定の考えである。
【００１８】
実際には、プロセスコンピュータで離散時間的に火落判定を行うので、図に示すように適当なサンプリング時刻毎に、発生ガス温度のモニタリングが行われる。
【００１９】
実際の火落判定時刻(1)（ガス色計測で決定）および該当時刻における温度降下直線(2)より、今回の望ましい火落判定式の窯毎火落判定定数ｄ窯毎desirableを決定する。
【００２０】
すなわち、（１）式の窯毎火落判定定数ｄ窯毎desirableを修正するものであるが、温度計測をする熱電対の不良等を原因とする必要以上の修正を回避するために、修正範囲には上下限を設けるようにするとよい。
【００２１】
なお、上述の上下限の修正範囲内であっても火落判定式が毎回大きく変化してしまう場合には、以下の（２）式に示す指数移動平均処理にてｄ窯毎newを求め、火落判定式が緩やかに現実に追従するようにするとよい。すなわち、修正前の火落判定式の窯毎火落判定定数ｄ窯毎oldと修正後の窯毎火落判定定数ｄ窯毎desirableに基づき、（２）式からｄ窯毎newを求め、（１）式中のｄ窯毎desirableを求めたｄ窯毎newで置き換え新しい火落判定式とするという処理を行う。
【００２２】
【数２】
0005633161.tif 000003
【００２３】
図１は、本発明における処理手順例を示す図である。先ず、カバー開放ステップ(Step01)にて、修正前の火落判定式で求めた火落時間の所定時間(例えば、数十分など)前に、上昇管のトップカバーを開く。
【００２４】
次に、ガス色撮影ステップ(Step02)にて、トップカバーを開いた上昇管から立ち上るガスの色を装炭車の車上に設置したカメラにより撮影する。
【００２５】
そして、火落判定ステップ(Step03)にて、撮影された画像のガス色識別により正確な火落タイミングを判定する火落判定を行う。ここでの判定には、石炭乾留の終了時には、それまでのガスとは異なるガス色を呈するという現象を用いる。
【００２６】
さらに、窯毎火落判定定数の修正ステップ(Step04)にて、火落判定結果(正確な火落時刻) から、前述したように火落判定式の窯毎火落判定定数を修正する。
【実施例】
【００２７】
図３は、本発明における装置構成例を示す図である。修正前の火落判定式で求めた火落時間の数十分前に中央制御装置からの指令にて上昇管のトップカバーを自動で開き、装炭車の車上に設置したカメラによりにガスの色を撮影する。撮影された画像は色計測システムに送られ、ここでガス色識別により正確な火落タイミングを判定する火落判定を行う。
【００２８】
石炭からコークスへの乾留過程では、炭化水素類、メタンガス、水素といった気体が石炭から発生する。乾留開始時においては、炭化水素類、およびメタンガスの発生量が多いが、乾留完了に近づくにつれて炭化水素類、メタンガスの発生は徐々に低下し、水素の発生量が上昇する。従って、乾留完了時では炭化室から発生するガスには、水素の割合が多くなるため、乾留完了時におけるガスの炎色はそれまでのガスの炎色と比較して青色が強くなる。
【００２９】
上記した乾留現象を利用して、以下のようにガスの炎色変化による火落ちの判定を行う。
まず、カラーカメラでトップカバーを開いた上昇管から出るガスの炎を撮影した画像を微小なセルに分割する。そして、分割したセルごとにRGB方式で３原色である赤、青、緑の何れかに割り付ける。
【００３０】
次に、青と割り付けられたセルの数が、画像全体のセル総数の内、設定値以上であれば火落ちと判定する。但し、撮影した画像はガス炎のみを捉えていることを前提とする。ガス炎以外の範囲を撮影している可能性がある場合は、画像全体の内、確実にガス炎を捉えているセルのみを指定し炎色判定に用いるようにするとよい。
【００３１】
この火落判定結果(正確な火落時刻)は、装炭車車上の制御装置から石炭塔電気室の制御装置を経由して計算機室にある中央制御装置に伝送される。なお、装炭車車上の制御装置から直接に中央制御装置に伝送するようにしてもよい。
【００３２】
中央制御装置では正確な火落時刻から、前述したように火落判定式の窯毎火落判定定数を自動的に調整する。
【００３３】
以上説明したように本発明は、火落判定の時刻を自動的に火落判定式の窯毎火落判定定数に反映させることにより、火落判定精度の向上を通して燃焼制御の最適化を図れるようになる。
【００３４】
炭化室間の火落時間偏差(ばらつき)のうち、火落判定式のずれ起因によるものを取り除くことにより、燃焼室温度偏差起因のばらつきをなくす調整、すなわち本来の燃焼制御系の調整を行いやすくし、結果として炭化室毎、燃焼室毎のバラツキを抑制できる。これにより、コークス炉でコークスを製造するにあたり、平均値としての乾留熱量を大幅に低減できるようになる。
【図１】
0005633161.tif 000004
【図２】
0005633161.tif 000005
【図３】
0005633161.tif 000006