(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス乾式消火設備内の冷却室に赤熱コークス冷却用の循環ガスを吹き込む配管に分岐接続された循環ガス抜き出し管に設けられ、前記循環ガス抜き出し管を介して前記配管から抜き出す前記循環ガスの量を制御する流量制御弁の開度を制御してプレチャンバー内の圧力変動を抑制するプレチャンバー圧力制御方法であって、
現時点から一定時間前までの流量制御弁の開度の平均値を保持する保持ステップと、
前記コークス乾式消火設備への赤熱コークス装入開始時点から、赤熱コークス装入終了後、所定時間が経過するまでの間、前記赤熱コークス装入開始時点における前記平均値に、一定の開度補正値を加算した値を、前記流量制御弁の開度として制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とするプレチャンバー圧力制御方法。
【請求項２】
前記一定の開度補正値は、赤熱コークスの堆積量に基づいた値であることを特徴とする請求項１に記載のプレチャンバー圧力制御方法。
【請求項３】
コークス乾式消火設備内の冷却室に赤熱コークス冷却用の循環ガスを吹き込む配管に分岐接続された循環ガス抜き出し管に設けられ、前記循環ガス抜き出し管を介して前記配管から抜き出す前記循環ガスの量を制御する流量制御弁の開度を制御してプレチャンバー内の圧力変動を抑制するプレチャンバー圧力制御装置であって、
現時点から一定時間前までの流量制御弁の開度の平均値を保持する保持手段と、
前記コークス乾式消火設備への赤熱コークス装入開始時点から、赤熱コークス装入終了後、所定時間が経過するまでの間、前記赤熱コークス装入開始時点における前記平均値に、一定の開度補正値を加算した値を、前記流量制御弁の開度として制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とするプレチャンバー圧力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス乾式消火設備のプレチャンバー内の圧力変動を抑制し、安定化するプレチャンバー圧力制御方法およびプレチャンバー圧力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コークス乾式消火設備では、コークス炉から窯出しされた赤熱コークスは、消火塔の塔頂の装入蓋を開けて消火塔内に装入される。消火塔に装入された赤熱コークスは、消火塔の上部のプレチャンバーを経由して消火塔の下部の冷却室に降下しながら、冷却室の下部から吹き込まれる循環ガスにより冷却された後、消火塔の塔底から排出される。一方、冷却室を上昇する間に赤熱コークスとの熱交換により昇温された循環ガスは、フリューから排出される。フリューから排出された高温の循環ガスは、煙道を経由して到達した廃熱ボイラで高温高圧の蒸気を発生させ、低温になった後、循環ブロワで吸引されダストが除去されて、配管を経由して再び冷却室の下部に吹き込まれて循環利用される。発生した蒸気は、回収されプロセス蒸気や発電などに利用される。
【０００３】
上記のような閉鎖系内で循環する循環ガスの量は、赤熱コークスから発生する可燃性ガスのガス量や、蒸気の発生量の増加を図って可燃性ガスの一部を燃焼させるために吹き込まれる空気量の増減等により、大きく変動する。循環ガス量の変動が大きいと、循環ガスを廃熱ボイラに供給して回収する蒸気量を安定させることができず、回収した蒸気を有効に利用できなくなる。そこで、循環ガス量の変動を小さくするために、例えば特許文献１には、プレチャンバー内（プレチャンバーの内壁と装入蓋と装入された赤熱コークスとで囲まれる空間）の圧力が一定となるように、配管の流量制御弁を制御して余剰となる循環ガスを抜き出す技術が記載されている。
【０００４】
しかし、赤熱コークスを装入する際に、主に以下の３つの要因で、プレチャンバー内の圧力が大きく変動する。第１に、装入蓋を開けるため、一時的にプレチャンバー内の空間が開放され、プレチャンバー内の圧力が低下する。第２に、またプレチャンバー内の赤熱コークスの堆積量が急激に増加してプレチャンバー内の空間が狭まるため、プレチャンバー内の圧力が上昇する。とくに、赤熱コークス装入前の赤熱コークスの堆積量が多くプレチャンバー内の空間が狭いほど、赤熱コークス装入によるプレチャンバー内の空間の体積の変動率が大きく、プレチャンバー内の圧力の変動が大きい。第３に、装入した赤熱コークスから可燃ガスが発生するため、プレチャンバー内の圧力が上昇する。このように、プレチャンバー内の圧力が大きく変動すると、一時的に流量制御弁の制御が不可能になる。しかも、赤熱コークスの装入は、定期的に（例えば、７〜８分に１回程度）行なわれるため、圧力変動の影響は無視できない。
【０００５】
そこで、赤熱コークス装入時にプレチャンバー内の圧力変動を抑制する技術が開示されている。たとえば、特許文献２には、赤熱コークス装入時に流量制御弁の開度を、赤熱コークスを装入する前の一定時間の循環ガス抜き出し量の平均値に応じた流量制御弁の開度に固定することが記載されている。また、特許文献３には、赤熱コークス装入時に発生する可燃ガスの発生量を推定し、推定値に応じてプレチャンバー内の圧力の設定値を補正することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−７３８６１号公報
【特許文献２】特開平１−３０６４９５号公報
【特許文献３】特公平７−６５０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載の技術によれば、赤熱コークスの装入中に赤熱コークスから発生する可燃ガスのプレチャンバー内の圧力への影響を考慮していないため、赤熱コークスの装入が終了して装入蓋が閉められ圧力センサの測定値に基づく流量制御弁の開度の制御に切り替えられた直後には、プレチャンバー内の圧力は大きく変動する。
【０００８】
一方、特許文献３では、赤熱コークス装入時に発生する可燃ガスの発生量を推定するようにしているが、この推定が困難であるとともに、赤熱コークスの堆積量の急増によるプレチャンバー内の圧力への影響を考慮していないため、赤熱コークスの装入が終了して装入蓋が閉められ、圧力センサの測定値に基づく流量制御弁の開度の制御に切り替えられた直後に、プレチャンバー内の圧力は大きく変動する。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、赤熱コークスの装入に伴うプレチャンバー内の圧力変動を抑制することができるプレチャンバー圧力制御方法およびプレチャンバー圧力制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプレチャンバー圧力制御方法は、コークス乾式消火設備内の循環ガス流量を制御する流量制御弁の開度を制御してプレチャンバー内の圧力変動を抑制するプレチャンバー圧力制御方法であって、現時点から一定時間前までの流量制御弁の開度の平均値を保持する保持ステップと、前記コークス乾式消火設備への赤熱コークス装入開始時点から、赤熱コークス装入終了後、所定時間が経過するまでの間、前記赤熱コークス装入開始時点における前記平均値に、一定の開度補正値を加算した値を、前記流量制御弁の開度として制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るプレチャンバー圧力制御方法は、上記発明において、前記一定の開度補正値は、赤熱コークスの堆積量に基づいた値であることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るプレチャンバー圧力制御装置は、コークス乾式消火設備内の循環ガス流量を制御する流量制御弁の開度を制御してプレチャンバー内の圧力変動を抑制するプレチャンバー圧力制御装置であって、現時点から一定時間前までの流量制御弁の開度の平均値を保持する保持手段と、前記コークス乾式消火設備への赤熱コークス装入開始時点から、赤熱コークス装入終了後、所定時間が経過するまでの間、前記赤熱コークス装入開始時点における前記平均値に、一定の開度補正値を加算した値を、前記流量制御弁の開度として制御する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、赤熱コークス装入時にプレチャンバー内の圧力変動を抑制できるので、循環ガスを廃熱ボイラに供給して回収する蒸気量を安定させ、有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態に係るコークス乾式消火設備の概略構成を示す模式図である。
【図２】図２は、本実施の形態の圧力制御処理手順の流れを示すフローチャートである。
【図３】図３は、本実施の形態による圧力制御処理の状態を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。
【００１６】
まず、図１を参照して、本実施の形態に係るコークス乾式消火設備１００の概略構成について説明する。図１に示すように、コークス乾式消火設備１００は、消火塔１と、廃熱ボイラ１０と、制御部１８とを備える。消火塔１は、装入蓋３に覆われるプレチャンバー４と、冷却室５とを形成し、フリュー８および煙道９を介して廃熱ボイラ１０に接続される。また、廃熱ボイラ１０は、循環ブロワ１１を備えた配管１２を介して消火塔１下部の冷却室５に接続される。循環ブロア１１と冷却室５との間の配管１２には循環ガス抜き出し管１３が分岐接続され、この循環ガス抜き出し管１３に設けられた流量制御弁１４は、配管１２を流れる循環ガスの抜き出し量を調整制御する。消火塔１上部のプレチャンバー４には、プレチャンバー４内の圧力を測定する圧力センサ１５と、プレチャンバー４に堆積した赤熱コークスの上面の鉛直方向の位置を測定するコークスレベルセンサ１６と、装入蓋開閉検知センサ１７とが取り付けられている。
【００１７】
制御部１８は、処理プログラム等を記憶したメモリおよび処理プログラムを実行するＣＰＵ等を用いて実現され、圧力センサ１５とコークスレベルセンサ１６と装入蓋開閉検知センサ１７から入力される測定値に基づいて、流量制御弁１４の開度制御を行って、少なくとも装入蓋３の開閉に伴う循環ガスの変動を抑える圧力制御処理を実行する。
【００１８】
ここで、コークス炉から窯出しされた赤熱コークスは、バケット２によってコークス乾式消化設備１００まで運ばれる。コークス乾式消化設備１００では、消火塔１の塔頂の装入蓋３を開け、バケット２によって運ばれた赤熱コークスを消火塔１内に装入する。装入蓋３は、赤熱コークス装入後に閉められる。消火塔１に装入された赤熱コークスは、消火塔１の上部のプレチャンバー４を経由して消火塔１の下部の冷却室５側に降下しながら、冷却室５の下部から吹き込まれる循環ガスにより冷却された後、消火塔１の塔底から排出される。
【００１９】
一方、冷却室５を上昇する間に赤熱コークスとの熱交換により昇温された循環ガスは、フリュー８から排出される。フリュー８から排出された高温の循環ガスは、煙道９を経由して到達した廃熱ボイラ１０で高温高圧の蒸気を発生させ、低温になった後、循環ブロワ１１で吸引されダストが除去されて、配管１２を経由して再び冷却室５の下部に吹き込まれて循環利用される。廃熱ボイラ１０で発生した蒸気は、回収されプロセス蒸気や発電などに利用される。
【００２０】
ここで、制御部１８は、循環ガス量の変動を小さくして回収する蒸気量を安定させるために、循環ガス抜き出し管１３に取り付けられた流量制御弁１４の開度を制御して余剰となる循環ガスを抜き出して、圧力センサ１５で測定したプレチャンバー４内の圧力を制御する。
【００２１】
本実施の形態のコークス乾式消火設備１００では、制御部１８が、赤熱コークス装入時に、赤熱コークスを装入する前の一定時間のプレチャンバー４内の圧力の平均値を保持し、赤熱コークス装入時から赤熱コークスの装入完了後、所定時間を経過するまで、流量制御弁１４の開度を、この平均値に応じた開度に、赤熱コークスの堆積量に応じた開度補正量を加えた開度として、プレチャンバー４内の圧力の変動を抑制する。なお、制御部１８は、赤熱コークス装入時から赤熱コークスの装入完了後所定時間を経過するまでの期間以外は、圧力センサ１５が測定したプレチャンバー４内の圧力が一定となるように流量制御弁１４の開度を制御する。
【００２２】
ここで、図２に示したフローチャートを参照して、制御部１８による圧力制御処理手順について説明する。図２に示すように、制御部１８は、圧力センサ１５が測定したプレチャンバー４内の圧力が一定となる開度制御を行う（ステップＳ１）。なお、ステップＳ１では、一定時間前までの流量制御弁１４の開度の平均値を保持しておく。また、この流量制御弁１４の開度制御は、過去の実績値をもとに開度を求めるようにしている。
【００２３】
ステップＳ２の処理では、制御部１８は、装入蓋３の開閉を検知する装入蓋開閉検知センサ１７の検知信号をもとに装入蓋３が開になったか否かを判断する。制御部１８が、装入蓋３が開になったと判断しない場合（ステップＳ２，Ｎｏ）には、ステップＳ１に移行し、上述した開度制御を続行する。一方、制御部１８が、装入蓋３が開になったと判断した場合（ステップＳ１，Ｙｅｓ）には、ステップＳ３の処理に進む。
【００２４】
ステップＳ３の処理では、制御部１８は、直前の一定時間の流量制御弁１４の開度の設定値を読み込んで、この一定時間の開度の平均値ｄを算出する。そして、制御部１８は、コークスレベルセンサ１６の測定値を読み込んで、コークスレベル（すなわち、赤熱コークスの堆積量）に応じた流量制御弁１４の開度補正値Δｄを算出する。さらに、流量制御弁１４の開度Ｄを、平均値ｄに開度補正値Δｄを加えた値にする開度制御を行う。
【００２５】
ここで、開度補正値Δｄとコークスレベルｘとの関係について説明する。この開度補正値Δｄは、コークスレベルｘの一次関数として次式（１）で算出される。
開度補正値Δｄ＝ａ＋ｂｘ                                            …（１）
ここで算出される開度補正値Δｄは、赤熱コークス装入前の開度ｄに対する百分率（％）で表される。また、ａは、装入した赤熱コークスから発生する可燃ガスの量に応じた開度補正値であり、装入する赤熱コークスの温度および量に応じた定数とみなすことができる。また、ｘは、上述したようにコークスレベルであり、赤熱コークス装入前に堆積している赤熱コークスの上面の高さを表している。したがって、ｘが大きいほどプレチャンバー４内の空間が狭い。そして、ｂｘは、赤熱コークスの装入によりプレチャンバー４内の空間が狭まることによる圧力の上昇を抑制するための開度補正値であり、ｘの１次式とみなすことができる。すなわち、ｂは定数とみなすことができる。なお、赤熱コークスの装入量が一定の場合、赤熱コークス装入前の赤熱コークス堆積量が多いほどプレチャンバー４内の圧力の変動が大きく、ｂｘは大きい。また、上記の定数ａ，ｂは過去の実績値から求めることができる。
【００２６】
さて、ステップＳ４の処理では、制御部１８は、装入蓋３が閉となってから所定時間が経過したか否かを判断する。この所定時間は、例えば、１〜５秒程度である。装入蓋３が閉となってから所定時間が経過していない場合（ステップＳ４，Ｎｏ）には、ステップＳ３の処理を続行し、装入蓋３が閉となってから所定時間が経過した場合（ステップＳ４，Ｙｅｓ）には、ステップＳ１に移行し、上述した処理を繰り返す。
【００２７】
図３は、本実施の形態による圧力制御処理の状態を示すタイムチャートである。図３中の実線で示すように、開度補正値Δｄで開度補正を行わない従来の制御では、装入蓋３が開けられる時間ｔｏ以前には、プレチャンバー内の圧力を一定にするように、流量制御弁１４の開度制御が行われる。時間ｔｏから装入蓋３が閉められた時間ｔｃまでの間には、ｔｏまでの一定期間（たとえば、ｔｏ直前の１分間）における開度の平均値ｄが流量制御弁１４の開度として設定され、装入蓋３が閉められた時間ｔｃ以降は、再びプレチャンバー４内の圧力を一定にするように、流量制御弁１４の開度制御が行われる。この場合、装入蓋３が開けられた時間ｔｏの直後には、プレチャンバー４内の圧力は急激に低下し、可燃ガスの発生にともなって圧力が上昇する。図中の時間ｔ１において圧力はピークを迎えたのち、可燃ガスの発生の収束にともなって圧力は低下する。そして、装入蓋３が閉められた時間ｔｃ直後には、赤熱コークスの堆積量の急増の影響により圧力が急激に上昇し、図中の時間ｔ２をピークにして、圧力は一定値に制御される。
【００２８】
一方、本実施の形態によれば、図３中に点線で示すように、時間ｔｏ以前と時間ｔｃ以降の開度は従来の制御と同様に、流量制御弁１４の開度はプレチャンバー４内の圧力を一定にするように制御される。そして、時間ｔｏから、装入蓋３が閉められる時間ｔｃ後、所定期間経過後の時間ｔｄまでの間、流量制御弁１４の開度Ｄは、ｔｏまでの一定期間（たとえば、ｔｏの直前の１分間）における開度の平均値ｄに、赤熱コークスの堆積量に基づいて算出された開度補正値Δｄが加算された値として制御される。これにより、時間ｔｏの直後の圧力の低下と、赤熱コークス装入中の時間ｔ１をピークとする圧力の上昇と、装入蓋３が閉められた時間ｔｃの直後の時間ｔ２をピークとする圧力の上昇とを抑制できる。
【００２９】
なお、上述した実施の形態では、開度補正値Δｄを、コークスレベルｘをもとに算出するようにしていたが、これに限らず、たとえば、装入する赤熱コークスの温度をもとに算出してもよいし、過去の実績値などから求めてもよい。これによっても、少なくとも挿入蓋３が開になっている間とその後の所定期間、開度補正値Δｄ分、増加した開度とすることによって、プレチャンバー４内の圧力変動を抑えることが可能である。
【００３０】
以上説明したように、本実施の形態によれば、赤熱コークス装入時にプレチャンバー４内の圧力変動を抑制できるので、循環ガスを廃熱ボイラ１０に供給して回収する蒸気量を安定させ、有効に利用することができる。
【００３１】
また、上記実施の形態は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、仕様等に応じて種々変形することは本発明の範囲内であり、更に本発明の範囲内において、他の様々な実施の形態が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００３２】
１  消火塔
２  バケット
３  装入蓋
４  プレチャンバー
５  冷却室
８  フリュー
９  煙道
１０  廃熱ボイラ
１１  循環ブロワ
１２  配管
１３  循環ガス抜き出し管
１４  流量制御弁
１５  圧力センサ
１６  コークスレベルセンサ
１７  装入蓋開閉検知センサ
１８  制御部
１００  コークス乾式消火設備
【図１】
0005831167.tif 000002
【図２】
0005831167.tif 000003
【図３】
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