(57)【要約】【課題】現状の窯状態を統計的に正確に反映させ、かつ、乾留プロセスの重要な時間帯の窯に重点を置いたバイアス修正を施すコークス炉における燃焼制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】窯毎に過去の操業実績データをデータセットとして蓄えておき、対象とする窯の指標データと、前記データセット内の指標データとの、距離計算を行い、この計算した距離が短いデータセットを選び出し、この選び出したデータセットの実績燃焼室温度に基づいて、対象とする窯の目標燃焼室温度を決める。【選択図】図１
2008001815.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装入炭の装入量、水分率等の装入諸元、および目標火落時間から、燃焼室に与える供給熱量を計算し設定するコークス炉における燃焼制御方法において、
窯毎に過去の操業実績データをデータセットとして蓄えておき、
対象とする窯の指標データと、前記データセット内の指標データとの、指標データの座標空間における距離計算を行い、
この計算した距離が短いデータセットを選び出し、この選び出したデータセットの実績燃焼室温度に基づいて、対象とする窯の目標燃焼室温度を決めることを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコークス炉における燃焼制御方法において、
前記指標データは、少なくとも装入量、水分率等の装入諸元、および／または目標火落時間であることを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載のコークス炉における燃焼制御方法において、
前記データセットとして蓄えるにあたって、窯出しを実施するごとにその操業実績データを、新たなデータセットとして追加または更新することを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法。
【請求項４】
装入炭の装入量、水分率等の装入諸元、および目標火落時間から、燃焼室に与える供給熱量を計算し設定するコークス炉における燃焼制御方法において、
個々の窯の目標燃焼室温度から炉団としての目標燃焼室温度を算定するにあたって、コークス乾留過程の中程の時間帯にある窯のみを選択して、選択された窯の目標燃焼室温度を平均することによって炉団としての目標燃焼室温度を算定することを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法。
【請求項５】
請求項４に記載のコークス炉における燃焼制御方法において、
前記時間帯にある窯とは、
置き時間中の窯と装炭直後の窯とを外した、乾留に重要な時間帯にある乾留中の窯であることを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法。
【請求項６】
装入炭の装入量、水分率等の装入諸元、および目標火落時間から、燃焼室に与える供給熱量を計算し設定するコークス炉における燃焼制御方法において、
目標燃焼室温度の補正を、窯毎特性補正および／または火落時間制御補正により行うことを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装入炭の装入量、水分率等の装入諸元、および目標火落時間から、燃焼室に与える供給熱量を計算し設定するコークス炉における燃焼制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２は、コークス炉操業における火落時間と燃焼室温度の一般的な関係を示した図である。燃焼室温度と火落時間との関係は、右下がりの曲線で表され、燃焼室温度が高くなるに従って、火落時間は短くなる。コークス炉操業においては、一般的に、まず炉団全体の生産量が決まり、そこから１日当たり何回乾留のサイクルを回せばよいかという、いわゆる炉の稼働率が決まる。そして、そこから乾留後の置き時間を差し引いて、目標となる火落時間が決まる。
【０００３】
次に、図２に示す燃焼室温度と火落時間との関係より、目標とする燃焼室温度が決まることになる。しかしながら、実際の燃焼室温度は、装炭量変化、水分率変化、燃焼室温度制御系のパフォーマンス、さらには炉の経年変化等により、バラツキを持つ。この燃焼室温度のバラツキは、火落時間のバラツキを招き、最悪の場合は稼働率を達成できなくなってしまう。このため、コークス炉操業においては、極力燃焼室温度のバラツキを低減する必要がある。
【０００４】
燃焼室温度のバラツキを低減するため、これまで種々の技術が提案されてきており、例えば特許文献１に開示されているコークス炉における燃焼制御方法がある。図３は、特許文献１に開示された全体制御系を示した図である。
【０００５】
この方法は、装入炭の装入量、水分率、粒度、揮発分等の装入諸元、目標火落時間、および目標置時間から目標燃焼室温度を計算により決定し、実測燃焼室温度を検出して前記目標燃焼室温度との偏差を求め、前記偏差から燃料ガスの流量およびカロリーを計算設定し、最適燃焼となるようにドラフト量を計算設定すると共に、炉からの燃焼排ガス分析を行い、最適燃焼が行われていない場合、前記ドラフト量を調整せしめ、実績燃焼室温度、実績火落時間、置時間および対応する装入諸元によって前記燃焼室温度をバイアス修正することを特徴とするものである。
【特許文献１】特開昭５２−１２２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した特許文献１が提案された当時では、プロセスコンピュータ等計算機の演算速度やメモリー容量等に制約があったため、実用的には燃焼室温度の至近の実績データのみに基づきバイアス修正することしか出来ず、バイアス修正値の信頼性が低いという問題があった。また、全窯の一様な平均を炉団平均としていたため、乾留プロセスにおける重要な時間帯の窯が、結果として、軽視される状況となっていた。さらに、比較する窯がたとえ同じ燃焼室温度に曝されていたとしても、実際は窯毎の特性により火落時間は異なる点に関して考慮されていないという問題もあった。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、現状の窯状態を統計的に正確に反映させ、かつ、乾留プロセスの重要な時間帯の窯に重点を置いたバイアス修正を施すコークス炉における燃焼制御方法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】
【０００８】
本発明の請求項１に係る発明は、装入炭の装入量、水分率等の装入諸元、および目標火落時間から、燃焼室に与える供給熱量を計算し設定するコークス炉における燃焼制御方法において、窯毎に過去の操業実績データをデータセットとして蓄えておき、対象とする窯の指標データと、前記データセット内の指標データとの、指標データの座標空間における距離計算を行い、この計算した距離が短いデータセットを選び出し、この選び出したデータセットの実績燃焼室温度に基づいて、対象とする窯の目標燃焼室温度を決めることを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法である。
【０００９】
また本発明の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のコークス炉における燃焼制御方法において、前記指標データは、少なくとも装入量、水分率等の装入諸元、および／または目標火落時間であることを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法である。
【００１０】
また本発明の請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載のコークス炉における燃焼制御方法において、前記データセットとして蓄えるにあたって、窯出しを実施するごとにその操業実績データを、新たなデータセットとして追加または更新することを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法である。
【００１１】
また本発明の請求項４に係る発明は、装入炭の装入量、水分率等の装入諸元、および目標火落時間から、燃焼室に与える供給熱量を計算し設定するコークス炉における燃焼制御方法において、個々の窯の目標燃焼室温度から炉団としての目標燃焼室温度を算定するにあたって、コークス乾留過程の中程の時間帯にある窯のみを選択して、選択された窯の目標燃焼室温度を平均することによって炉団としての目標燃焼室温度を算定することを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法である。
【００１２】
また本発明の請求項５に係る発明は、請求項４に記載のコークス炉における燃焼制御方法において、前記時間帯にある窯とは、置き時間中の窯と装炭直後の窯とを外した、乾留に重要な時間帯にある乾留中の窯であることを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法である。
【００１３】
さらに本発明の請求項６に係る発明は、装入炭の装入量、水分率等の装入諸元、および目標火落時間から、燃焼室に与える供給熱量を計算し設定するコークス炉における燃焼制御方法において、目標燃焼室温度の補正を、窯毎特性補正および／または火落時間制御補正により行うことを特徴とするコークス炉における燃焼制御方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、窯毎の個別の経年変化に容易に対応することが出来るようになった。また、乾留プロセス中の重要な時間帯の窯を選択的に扱えるようになり、結果として窯毎のバラツキを抑制でき、平均値としての乾留熱量を大幅に低減できるという効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に本発明を実施するための最良の形態について、図面および数式を参照して以下に説明を行う。図１は、本発明に係る制御系全体例を示す図である。
【００１６】
図１中、本発明に特に係る部分は、統計比較部および目標燃焼室温度補正部であり、その他の部分は、従来燃焼制御方法による部分であり、例えば、特許文献１に開示されている内容を用いるようにする。
【００１７】
本発明による目標燃焼室温度は、以下に示す（１）式より求める。
【００１８】
【数１】
2008001815.tif 000003
【００１９】
更に（１）式中の目標燃焼室温度補正は、次の（２）式のように展開する。
【００２０】
【数２】
2008001815.tif 000004
【００２１】
上式の窯毎特性補正項および火落時間制御補正項に関して、以下説明する
（Ａ）窯毎特性補正項
窯毎特性の補正を行うものであり、例えば、窯出しを近々に控えている窯が、燃焼室温度炉団平均よりも低い（又は高い）燃焼室温度に曝されてるならば、短期的には燃焼室温度の炉団目標値を上げたほうが（又は下げたほうが）得策である。
【００２２】
そこで、燃焼室温度炉団平均実績と窯毎の燃焼室温度実績との偏差を窯毎にストックしておき、この偏差を用いて、窯出しを控えている窯に対して、次の計算を行う。
【００２３】
【数３】
2008001815.tif 000005
【００２４】
ここで、k、ｍはパラメータであり、即窯出しを迎える窯(窯出し１番目)から始まる「置き時間」中の窯(窯出しk番目まで)と、装炭直後の窯(窯出しｍ番目)も上記計算対象から外す。すなわち、コークス乾留過程の中程の時間帯にある、まさに乾留に重要な時間帯にある「乾留中」の窯を対象とするためのk、ｍ設定である。
【００２５】
図４は、本発明における窯選択の方法を説明する図である。縦軸に燃焼室温度実績および目標値、横軸に時間をとり、窯出し順に窯を並べたものであり、左に示す現在より左側は、窯出しが完了したもの、現在より右側は、これから窯出しを迎える窯を窯出しの早い順(1、2〜16)に示している。なお、窯１、窯６などの窯番号を付したものは、実際の窯番号であり、この例では５飛び窯出しすることを表している。
【００２６】
図４の例では、ｋ=4、ｍ=13であり、乾留に重要な時間帯にある「乾留中」の窯とは、窯出しｋ+1番目からｍ-1番目まで、すなわち、窯出し５番目から１２番目までの窯を指している。そして、図４における窯毎特性補正項は、窯出し５番目から１２番目までの各窯の燃焼温度実績と炉団平均実績との偏差を積算した値となる。
【００２７】
（Ｂ）火落時間制御補正項
最終的に制御したい（ばらつきを抑えたい）操業指標は、「火落時間」である。例えば、比較している窯の燃焼室温度が同じだったとしても、炭化室の壁厚差等の要因により、火落時間が窯毎に異なってくる。これに対応するため、過去の窯出し実績により燃焼室温度の炉団目標値をさらに微調整するための補正項である。
【００２８】
まず小規模データベースを作成する。これは窯出しタイミングにて、その操業実績データをデータセットとして、窯毎に蓄えるものである。図５は、窯毎に実績データを採取する様子を模式的に示す図である。操業実績データとして、当該窯の装炭量、水分率、乾留時の燃焼室温度（フリュー温度またはＦＴとも記載）、および火落時間を用いた例であるが、これら４種類のいずれかまたはそれらの組合わせは最低限必要である。図中、破線で示した部分が、小規模データベースを表している。
【００２９】
データベースの作成にあたっては、窯出しを実施するごとにその操業実績データを、新たなデータセットとして追加してもよいが、例えば、過去Ｍ点分（例えば100点：１００押出分の実績）を蓄え、ＦＩＦＯ（先入先出し）で常に最新Ｍ点分を各窯毎保持するようにしても良い。
【００３０】
次に、上記ＤＢを用い、下記で考慮する窯に対して、目標火落時間、当該窯の装炭量、水分率より、乾留時の燃焼室温度（実績）を逆さ引きして、それを燃焼室温度の目標値とする。図６は、目標火落時間、当該窯の装炭量、水分率から、燃焼室温度の実績データを逆さ引きし、窯ごとの燃焼室温度を求め、それを炉団で平均して目標燃焼室温度を導く様子を模式的に示す図である。
【００３１】
ＤＢからの逆さ引き処理では、対象とする窯の指標データに基づき、これに近いＤＢ内のデータセットを探索する処理を行う。図６の例では、指標データとして、目標火落時間、当該窯の装炭量、水分率の３つの指標を考慮している。
【００３２】
探索処理では、例えば、現在の操業とＤＢ内の過去実績との偏差を表わす値として、指標データの座標空間において、次式（４）で定義する距離Ｌを計算して、この距離が短いデータセットをn点分(例えば５点分)選ぶ。さらに、それらの燃焼室温度を平均して求め、窯ごとの目標燃焼室温度とする。なお、距離Ｌの定義または指標となるデータとしては、（４）式は例示であり、これに限るものではない。
【００３３】
【数４】
2008001815.tif 000006
【００３４】
ここで、パラメータa3〜a5は、距離算出時の影響係数であり、差がなければ全て１とする。
【００３５】
上記処理により、過去の実績データのうち、現在の操業状態に近いものが平均的に取り出され、至近の結果のみに依存しないで、安定に炉の経年変化に追従するシステムとすることができる。
【００３６】
火落時間制御補正項としては、窯出しを控えている窯に対して、次の（５）式の計算を行い求める。
【００３７】
【数５】
2008001815.tif 000007
【００３８】
ここで、k、ｍはパラメータであり、即窯出しを迎える窯(窯出し１番目)から始まる「置き時間」中の窯(窯出しk番目まで)と、装炭直後の窯(窯出しｍ番目)も上記計算対象から外す。
【００３９】
図７は、火落時間制御補正項の算出法を説明する図である。図７の例は、図４の例と同様に、k＝４およびｍ＝１３であり、乾留に重要な時間帯にある「乾留中」の窯とは、窯出しk+1番目からｍ-1番目まで、すなわち、窯出し５番目から１２番目までの窯を指している。そして、図７における火落時間制御補正項は、窯出し５番目から１２番目までの各窯の燃焼温度実績と目標燃焼室温度との偏差を積算した値となる。
【００４０】
なお、本発明で提案した方法は、プロセスコンピュータ等の計算機によって、自動的に炉に働きかけることはもちろん、ガイダンスシステム等によりオペレータを介して燃料ガスカロリーを変えるようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る制御系全体例を示す図である。
【図２】コークス炉操業における燃焼室温度と火落時間の一般的な関係を示す図である。
【図３】特許文献１に開示された全体制御系を示した図である。
【図４】本発明における窯選択の方法を説明する図である。
【図５】窯毎に実績データを採取する様子を模式的に示す図である。
【図６】実績データを逆さ引きし、個々の目標燃焼室温度を導く様子を模式的に示す図である。
【図７】火落時間制御補正項の算出法を説明する図である。
【図１】
2008001815.tif 000008
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008001815.tif 000011
【図５】
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【図６】
2008001815.tif 000013
【図７】
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