(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に与える燃料ガスの燃焼室毎の流量バランスを、機側に設置されたガスコックの開度で調整するコークス炉燃焼室のガス量調整方法であって、
過去の燃焼室毎の開度調整実績および開度調整前後の燃焼室毎の燃焼温度平均に基づいて、
前記開度調整実績から開度調整前後の各燃焼室の燃焼室温度平均の変化量への影響係数を、
i番目（i＝１〜Ｎ＋１、Ｎ＋１は燃焼室の数）のガスコック開度変更量に対する、前記i番目の燃焼室の燃焼室温度平均の変化量への影響係数aと、前記i番目以外の燃焼室の燃焼室温度平均の変化量への影響係数bを、異なる変数として最小二乗法により逐次同定し、
その逐次同定結果より、前回のガスコック調整で得られた、各燃焼室毎の燃焼室温度平均を、炉団全ての燃焼室で平均した燃焼室温度炉団平均に一致させるための次回のガスコック開度の調整量を算出することを特徴とするコークス炉における燃焼ガスコック調整方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコークス炉燃焼室のガス量調整方法において、
端部の燃焼室の燃焼室温度平均の変化量への影響係数を、前記影響係数aおよびbとは異なる値に設定することを特徴とするコークス炉における燃焼ガスコック調整方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコークス炉における燃焼ガスコック調整方法を用いて燃焼室のガス量を調整する工程を含むことを特徴とするコークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼室に与える燃料ガスの燃焼室毎の流量バランスを、機側に設置されたガスコックの開度で調整するコークス炉燃焼室のガス量調整方法およびコークスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の燃焼ガスコック調整方法は、例えば、特許文献１に開示されたような方法が行われている。すなわち、目標火落時間と実績火落時間との偏差に応じた最適な燃料ガス流量や空気流量を各々の燃焼室に供給して、炭化室間で火落時間と置き時間をほぼ同一時間にするために、火落時間の標準偏差を用いて予め定めた目標火落時間と実績火落時間との偏差の大きさを制約して窯毎燃料ガス設定流量を計算し、窯毎燃料ガス設定流量より燃料ガスコック間流量のばらつきを最小にして乾留サイクル内の炉団に供給する燃料ガス流量を一定にするような燃料ガスコック設定流量を求め、炉団に供給する燃料ガス流量や、燃料ガスコックの開度を修正している。
【特許文献１】特開平１１−３５９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に開示された従来の燃焼ガスコック調整方法では、ガスコック開度とガス流量の関係が固定されており、ガス配管内の汚れ付着等による流量変化等の影響を直接受けてしまい、長期に渡り炭化室間の火落時間ばらつきを低減するための調整を持続することは困難であった。
【０００４】
本発明は、このような問題を鑑みなされたものであり、ガス配管の管路抵抗等の経年変化に依らず、次回のガスコック開度調整時の開度最適値を導出する、コークス炉燃焼室のガス量調整方法及びこの方法によって燃焼室のガス量を調整する工程を含むコークスの製造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】
【０００５】
本発明の請求項１に係る発明は、燃焼室に与える燃料ガスの燃焼室毎の流量バランスを、機側に設置されたガスコックの開度で調整するコークス炉燃焼室のガス量調整方法であって、過去の燃焼室毎の開度調整実績および開度調整後の燃焼室毎の燃焼温度平均に基づいて、次回の開度調整値を算出することを特徴とするコークス炉燃焼室のガス量調整方法である。
【０００６】
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燃焼室のガス量調整方法において、前記開度調整実績から開度調整前後の各燃焼室の燃焼室温度変化量への影響係数を逐次同定し、その逐次同定結果より、次回調整後の燃焼室間の燃焼温度のばらつきを所定範囲内とする各ガスコックの開度調整値を算出することを特徴とするコークス炉における燃焼ガスコック調整方法である。
【０００７】
さらに本発明の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のコークス炉における燃焼ガスコック調整方法を用いて燃焼室のガス量を調整する工程を含むことを特徴とするコークスの製造方法である。
【発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決するための手段を講じた結果、本発明は、各燃焼ガス配管の管路抵抗等の個別の経年変化に容易に対応しながら、各ガスコック開度と各燃焼室の燃焼室温度の関係を同定することが出来るようになった。また、得られた関係式から、燃焼室間の燃焼温度のばらつきを所定範囲内とする各燃焼ガスコック開度の最適値を演算により導くことができるようになったので、結果として燃焼室毎のバラツキを抑制でき、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という効果もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施形態１．
図２は、コークス炉の燃焼室と炭化室、およびガスコックの関係を示す図である。本発明に関わる構成要素に限定して簡略化して表したものである。コークス炉では、原料炭をＮ個の炭化室（図２中のＤ１、Ｄ２、…、Ｄｉ、…、ＤＮ）の天井部から装炭し、炭化室両側に位置するＮ＋１個の燃焼室（図２中のＦ１、Ｆ２、…、Ｆｉ、…、ＦＮ＋１）の熱により乾留することにより、コークスを製造する。
【００１０】
乾留時間は、発生ガス温度が最高温度に到達した後に、揮発分が全て揮発するまでの火落時間と、その後の置時間に分けられる。置時間は、出来たコークスを安定して押し出すために必要な時間であり、通常数時間を必要とする。操業上は、乾留時間の大部分を占める火落時間を目標通りに制御することが重要である。このコークスの火落時間の調整は、コークス炉の操業を管理するためのプロセスコンピュータを用いて、炭化室や燃焼室の状態を監視し、５０前後ある（上述のＮ＋１個、Ｎ個）燃焼室・炭化室単位（炉団）での自動制御が行われる。
【００１１】
即ち、プロセスコンピュータを用いて、炉団全体の燃焼温度平均が管理され、これが目標燃焼温度になるように、炉団全体に供給するガス量が制御される。しかしながら、コークス炉操業を安定に維持し、乾留熱量を低減するためには、炉団平均の管理だけでなく、各燃焼室の燃焼温度のばらつきを極力低減することが必要である。
【００１２】
何故なら、未乾留のコークスを作らない操業を行うためには、燃焼温度が最も低く、結果的に火落時間の最も遅い炭化室を基準にして、他の炭化室の火落時間をそれに合わさなければならないからである。この結果、火落時間の早い炭化室には余計な熱量が費やされ、最終的に乾留熱量の増大、つまりエネルギーのロスを招くこととなる。
【００１３】
したがって、それを防ぐために、各燃焼室には、燃焼ガス流量を調整するガスコック（図２中のＣ１、Ｃ２、…、Ｃｉ、…、ＣＮ＋１）が設置されており、これにより各燃焼室の温度を調整し、間接的に炭化室毎の乾留時間差、つまり炭化室間のばらつきを調整している。
【００１４】
しかしながら、従来のコック調整は運転員の試行錯誤レベルで行われているか、前述した特許文献１に示された方法で調整されているため、上述した課題は残ったままである。
【００１５】
本発明では、この課題を解決するために、各ガスコックの開度調整時の開度変更量とその後の燃焼室温度変化を燃焼室毎に管理し，開度変更量から燃焼室温度変化への影響係数を逐次同定し、得られた各ガスコック開度と各燃焼室の燃焼温度平均偏差の関係から、次回調整後の各燃焼室の燃焼温度平均偏差を抑制（例えば、偏差を０）するような、つまり、次回調整後の燃焼室間の燃焼温度のばらつきを所定範囲内や最小化するような各ガスコック開度の調整推奨値を算出する。
【００１６】
以下に、本発明の処理の流れについて図を用いて説明する。図１は、その処理フローの一例を示したものである。
【００１７】
先ず、燃焼室温度の実績値データなどの過去の実績を記憶装置（例えば、図２に示す操業実績データ記憶装置）に保存しておく（ステップＳ１）。
【００１８】
そして、記憶装置に記憶された燃焼室温度の実績値データを読み込み、各燃焼室について、すなわち、i番目(i;燃焼室番号、i=1〜N+1)の燃焼室について、前回のガスコック開度を調整する前後での燃焼室温度の平均値の変化量を算出する(ステップＳ２)。
【００１９】
具体的には、燃焼室毎に、ガスコック開度を調整する前の燃焼温度を、時間で平均した調整前の燃焼温度平均ＦＴ[調整前]iと、ガスコック開度を調整した後の燃焼温度を、時間で平均した調整後の燃焼温度平均ＦＴ[調整後]iを算出する。
【００２０】
そして、ガスコック開度調整後の燃焼温度平均ＦＴ[調整後]iの、ガスコック開度調整前の燃焼温度平均ＦＴ[調整前]iに対する変化量ΔＦＴi(=ＦＴ[調整後]i −ＦＴ[調整前]i  )を求める。
【００２１】
次に、記憶装置や操業管理用計算機などから、過去に調整された各燃焼室のガスコック開度の変更量実績値Δｆi (=i番目の燃焼室の調整後開度−i番目の燃焼室の調整前開度、i:燃焼室番号、i=1〜N+1)を入力する(ステップＳ３)。
【００２２】
そして、前述したΔＦＴiとΔｆiとから、次の（１）式で示される関係により、影響係数(a,b)を逐次同定する(ステップＳ４)。
【００２３】
【数１】
0005223373.tif 000002
【００２４】
図２に示したように、i番目(i=1〜N+1)のガスコックCiを開方向に変更した場合には、i番目の燃焼室に流入するガスは増加するので、燃焼室温度が上昇する。その影響係数を、（１）式ではaとしている。
【００２５】
一方、炉団全体のガス流量は一定のため、i番目の燃焼室Fiに流入するガスが増加することにより、他の燃焼室へのガス流量は減少する。この結果、i番目以外の燃焼室の燃焼温度は若干低くなる方向にシフトする。（１）式ではその係数をbとしている。
【００２６】
さて、（１）式は未知パラメータが (a,b)の２ヶ、式数がN＋１ヶあることより、(a,b)を決定するためには通常の最小二乗法を適用する。数式的には（１）式を a,b について括り直した（２）式の係数行列の一般化逆行列を左から掛けることにより、解が得られる。
【００２７】
【数２】
0005223373.tif 000003
【００２８】
次に、ステップＳ４ で求めた影響係数a,bに基いて、次回のガスコック開度調整時に、炭化室間での燃焼温度のばらつきを抑制するための、ガスコック開度の調整量(変更量)を算出する(ステップＳ５)。
【００２９】
ここでは、前回のガスコック調整で得られた、各燃焼室毎の燃焼室温度平均ＦＴ[調整後]i (i=1〜N+1)を、炉団全ての燃焼室(i=1〜N+1)で平均した燃焼室温度炉団平均ＦＴ'(=(ＦＴ[調整後]1＋ＦＴ[調整後]2＋...＋ＦＴ[調整後]N+1)/(N+1))に一致させるための、次回のガスコック開度の調整量を算出する。
【００３０】
具体的には、各燃焼室の燃焼温度平均ＦＴ[調整後]i(i=1〜N+1)の、燃焼室温度炉団平均ＦＴ'に対する偏差ΔＦＴ'i(=ＦＴi−ＦＴ')、偏差0は炉団平均値を意味)をそれぞれ、[ΔＦＴ'1ΔＦＴ'2ΔＦＴ'3… ΔＦＴ'i… ΔＦＴ'N+1]とすると、次回のガスコック調整の結果による各燃焼室の燃焼温度平均の変化量ΔＦＴi(i=1〜N+1)がそれぞれ、[−ΔＦＴ'1−ΔＦＴ'2−ΔＦＴ'3… −ΔＦＴ'i… −ΔＦＴ'N+1]となるようにガスコックを調整する。これにより、各燃焼室毎の燃焼室温度平均ＦＴ[調整後]i(i=1〜N+1)の燃焼室温度炉団平均ＦＴ'との偏差が0となると予測される。
【００３１】
従って、前述の（２）式により求めた影響係数(a,b)を、次に示す（３）式に代入して、次回の最適開度変更量△ｇi(i=1〜N)について解くことにより、次回の操業で各燃焼室の燃焼温度のばらつきをなくすための最適調整開度(変更量)が得られる。なお、ここでは、偏差が0になるようにしたが、0以外の値や所定範囲内になるようにしても構わない。その場合は、−ΔＦＴ'iに所定の値をバイアスとして加えればよい。
【００３２】
【数３】
0005223373.tif 000004
【００３３】
上記（３）式は、未知数N+1ヶ、式数N+1ヶの連立方程式であり、解が一意に決まる。つまり（３）式の解［Δｇ１  Δｇ２  Δｇ３  ・・・Δｇｉ・・・  ΔｇＮ＋１  ］が次回調整時の最適調整値となる。
【００３４】
実施形態２．
端部の乾留室・燃焼室の特性を他の窯とは別に考えてもよい。この場合の（１）式相当の影響係数式は、次の（４）式のようになる。ここでは、Δｆ１、ΔｆＮ＋１からの影響係数を別の符号を用いて、端窯の影響を別扱いにしている。
【００３５】
【数４】
0005223373.tif 000005
【００３６】
また、この場合の上述の（２）式は、次の（５）式のようになる。
【００３７】
【数５】
0005223373.tif 000006
【００３８】
この（５）式の場合、式数はN+1、未知数の数は４であり、N+1が４以上なら影響係数を求められる可能性がある。その条件は、数学的には左辺行列のランク（階数）が未知数以上であれば良い。同様にして、階数の条件さえ満たせば、未知数、つまり異なる影響係数の数を増やすことができるので、燃焼室や炭化室の相互の位置関係を考慮した影響係数を扱うことが可能となる。なお、実施形態１．の（２）式においても同様に、左辺行列のランク（階数）が未知数以上という条件を満たせば、異なる影響係数の数を増やすことが可能である。
【００３９】
本発明では、特に、実施形態１．及び実施形態２．で説明した（１）、（４）式等の具体形に限定されるものではない。基本的な考え方が同じで、行列のランク条件さえ満たせば、どのようなモデル式の構造を仮定しても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の処理フローの一例を示す図である。
【図２】コークス炉の燃焼室と炭化室、およびガスコックの関係を示す図である
【符号の説明】
【００４１】
Ｃ１〜ＣＮ+１  ガスコック
Ｆ１〜ＦＮ+１  燃焼室
Ｄ１〜ＤＮ     炭化室
【図１】
0005223373.tif 000007
【図２】
0005223373.tif 000008