(57)【要約】【課題】火落時間が降雨等に起因する水分変化に影響を受けないコークス炉の燃焼制御方法を提供することを目的とする。【解決手段】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の燃焼制御方法において、前記供給熱量の計算値に、現在の装炭量および水分率に基づく水分補償熱量を加えて設定値とする。【選択図】図１
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【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の燃焼制御方法において、
前記供給熱量の計算値に、現在の装炭量および水分率に基づく水分補償熱量を加えて設定値とすることを特徴とするコークス炉の燃焼制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコークス炉の燃焼制御方法において、
前記水分補償熱量を、以下の計算式にて求めることを特徴とするコークス炉の燃焼制御方法。
【数１】
2008001816.tif 000005
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装入炭の装入量、水分等の装入諸元、および目標火落時間から、燃焼室に与える燃料ガスの流量およびカロリーを計算設定するコークス炉の燃焼制御方法に関するものであり、特に装入炭の水分量変化に対する応答性の良いコークス炉の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、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では、目標燃焼室温度を操作した後で、下位の供給熱量制御系が働いて初めて、炉本体への操作量となる燃料ガスの流量およびカロリーが算出されるという２段構造となっており、降雨等に起因する水分変化の情報が間接的にしか燃焼制御に反映されないという問題があった。すなわち、下位の供給熱量制御系では、炉団平均としての燃焼室温度実績と目標燃焼室温度の偏差を見ながらフィードバックを行うが、炉団平均としての燃焼室温度は、数時間〜１日オーダーの応答遅れを伴っており、このフィードバック構造では、どうしても迅速に水分変化への対応アクションをとれないというものである。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、火落時間が降雨等に起因する水分変化に影響を受けないコークス炉の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の燃焼制御方法において、前記供給熱量の計算値に、現在の装炭量および水分率に基づく水分補償熱量を加えて設定値とすることを特徴とするコークス炉の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の燃焼制御方法において、前記水分補償熱量を、以下の計算式にて求めることを特徴とするコークス炉の燃焼制御方法である。
【００１０】
【数１】
2008001816.tif 000003
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、装入炭の装入量、水分から、燃焼室温度目標値を経由することなく直接に炉団への供給熱量を補正するようにしたので、下位の供給熱量制御系のパフォーマンス、特に燃焼室温度の炉団平均の持つ応答遅れの影響を受けることなく、炉団平均水分変動への対応を迅速に行うことが出来るようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。
【００１３】
装炭情報のうち、装炭量および水分率をもとに、直接燃料ガスの流量およびカロリーの補正分を算出する。水分率や装炭量が変化、つまり水分量が変化した場合は、少なくともその蒸発潜熱の変化分は陽にかつ直に算出可能である。
【００１４】
すなわち、100℃の水1kgを蒸発させるには539Kcal(=2256KJ)の熱量が必要なことが一般に知られている。従って、求まった蒸発潜熱変化分を元に直にガスカロリー変更すれば、迅速な対応が可能となる。
【００１５】
例えば、水分補償熱量の計算方法として、以下の式（１）を用いるようにすればよい。
【００１６】
【数１】
2008001816.tif 000004
【００１７】
上式、基準となる水分率を定め、計測された装入炭の水分率により、プラスのカロリー補正、マイナスのカロリー補正を直接施すものである。パラメータa1は、前記蒸発潜熱を代表する、調整可能なパラメータである539Kcal/Kg(=2256KJ/Kg)の値を用いれば、100%の補償となる。
【００１８】
すなわち、装炭量×水分率＝水分値の基準値からの変動分に、蒸発潜熱係数を乗じて、水分変動による必要熱量変化を直接計算する。また、パラメータa2は水分率の変化分、言い換えると水分変化速度に対して、上乗せして補償するかどうかを決める係数である。水分変化速度が正の場合、今後とも水分が増えることが想定されるので、前倒しのアクションをとることが可能となる。
【００１９】
これにより、下位の供給熱量計算部に頼ることなく、直接的に燃料ガスのカロリーを変化させられるので、炉団の昇温遅れ等の影響を受けることなく迅速に水分変化に対応することができる。
【００２０】
特許文献１で示した従来の燃焼制御方法における水分変動対応は、まず(1)目標温度補正を行い、その後(2)燃料ガスカロリー補正（実績を目標に近づけるフィードバック制御）を行うというように、２段階を踏んでおり、応答が数時間〜半日オーダーとなっていた。
【００２１】
上記２段階の内、特に、(2)のフィードバック制御部分がネックとなっている。何故なら、コークス炉は熱容量が非常に大きく、補正をしてから結果が出るのに、半日〜１日オーダーの時間が掛かるからである。本発明では、(1)温度目標を介することなく、最初からガスカロリー補正をするので、即対応ができる。
【００２２】
もちろん、本発明のブロック構造を保ったまま、他の水分補償熱量計算を用いても構わないが、燃焼室温度という間接指標を経由しないで、コークス炉に操作を加えられることが肝要である。
【００２３】
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。
【００２４】
図４は、本発明に係る燃焼制御方法を適用した場合と適用しなかった場合の比較例を示す図である。実コークス炉を対象にした長期オンライン試験の結果であり、図４（ａ）は本発明を適用しない場合、すなわちオペレータによるマニュアル運転の結果、（ｂ）は本発明を適用した場合の結果を示している。それぞれ、縦軸は火落ち温度偏差、横軸は目標火落ち時間からの乖離を正規化して示している。
【００２５】
図４（ｂ）の本発明を適用した場合では、目標火落ち時間(0.00)を中心にしたバラツキの小さい分布を示しているのに対して、（ａ）の本発明を適用しない場合では、目標火落ち時間を超え、かつバラツキの多い分布になっていることが分かる。本発明を適用した場合には、目標火落ち時間を確実に守れており、このことは目標とした生産量が達成できたコークス炉操業であることを示している。さらに、平均値としての乾留熱量が大幅に低減できてもいる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【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】本発明に係る燃焼制御方法を適用した場合と適用しなかった場合の比較例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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