(57)【要約】【課題】コークス炉に投入する熱量の制御を行なう際に、燃焼室に供給する燃料ガスの圧力変動を防止可能な、コークス炉の投入熱量制御方法を提供すること。【解決手段】燃焼室に所定の周期で燃料ガスを供給し、該燃料ガスの燃焼により炉温制御を行なう室炉式のコークス炉において、前記燃料ガスの供給周期ごとに、前記燃料ガスを前記燃焼室に供給する供給時間を制御することを特徴とするコークス炉の投入熱量制御方法を用いる。燃料ガスの供給周期ごとに、燃料ガスのウオッベ指数を制御することが好ましい。【選択図】図１
2007262277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼室に所定の周期で燃料ガスを供給し、該燃料ガスの燃焼により炉温制御を行なう室炉式のコークス炉において、前記燃料ガスの供給周期ごとに、前記燃料ガスを前記燃焼室に供給する供給時間を制御することを特徴とするコークス炉の投入熱量制御方法。
【請求項２】
燃料ガスの供給周期ごとに、燃料ガスのウオッベ指数を制御することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の投入熱量制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の炉温制御方法に関し、ガスの燃焼によるコークス炉の投入熱量制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
製鉄用のコークス製造に用いられる室炉式のコークス炉は、炉体の下部に蓄熱室があり、その上部に燃焼室と炭化室とが交互に配列されており、燃焼室でのガスの燃焼熱により、炭化室内に装入した石炭を乾留してコークスを製造するものである。
【０００３】
燃焼室は２分割式、ヘアピン式等の構造を有し、燃料ガスおよび空気は蓄熱室で予熱され、燃焼室の燃焼フリューで燃焼されて、引落としフリューから排出される。所定時間（約２０〜３０分）の経過の後に、前記引落としフリューを燃焼フリューへ、前記燃焼フリューを引落としフリューへと切り替えを行う。燃焼切り替えを行なうことで、燃焼室の一部が高温になりすぎることを防止している。引落としフリューから排出された燃焼廃ガスは、蓄熱室で熱回収された後に、共通煙道に排出される。
【０００４】
コークス炉における燃焼室の燃焼管理は、コークス品質の確保、熱量原単位の低減、炉操業の安定化、炉体の損傷防止の観点から非常に重要である。コークスの生産目標値が決まれば、炉の稼働率または総炭化時間が決まるので、それに対応して乾留温度（炉温＝フリュー温度）が設定される。炉温の制御は、燃料ガス流量を調整することで、供給熱量を調整して行なわれている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
一方で、コークス炉への入熱量が均一となり、高い燃焼効率が得られるように、燃料ガスの圧力制御が行なわれている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平１０−１５２６８５号公報  （第２頁、従来の技術）
【特許文献２】特開昭５８−５５６１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コークス炉の燃焼管理として燃料ガスの圧力制御を行なっている場合に、コークス炉投入熱量制御のために燃料ガスの流量調整を行なうと、燃料ガスの圧力変動が発生するという問題がある。燃料ガスは、燃料本管から分岐して各燃焼室に供給されるが、各燃焼室への供給量が変動すると、燃料本管のガス圧力が変動してしまう。すなわち、ある燃焼室において炭化時間から目標炉温を設定して、実測した炉温との差を基にして、目標とする供給熱量を計算し、この供給熱量に見合った熱量を投入する際に、各燃焼室への燃料ガスの流量を変更すると、供給元の燃料ガスの圧力が随時変動する。コークス炉の炉長方向の温度勾配は、例えば稼働率が１４０％程度であれば、ガイド車側と押し出し機側で約７０℃の勾配が必要であるが、燃料ガスの圧力が変動すると、コークス炉の炉長方向の温度勾配が目標値から乖離して、乾留熱量過多や、乾留不良によりコークス品質（強度）が劣化する場合がある。
【０００７】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、コークス炉に投入する熱量の制御を行なう際に、燃焼室に供給する燃料ガスの圧力変動を防止可能な、コークス炉の投入熱量制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、コークス炉の燃焼室に燃料ガスを供給する燃料本管の圧力を安定的に制御しながら、炉温を制御する方法について検討を重ねた。そして、燃焼室において燃焼切り替えが行なわれていることに着目した。例えば、あるコークス炉においては、燃焼室に燃料ガスの供給が行なわれているのは１７分程度であり、２分程度の休止時間の後に、１分程度の設定で燃焼切り替えを行なっていた。従って、コークス炉の実操業において燃料ガスの供給時間の調整が可能であり、燃料ガスの供給時間を制御することで燃料ガスの供給量を調整して、供給熱量を調整できるので、燃料本管の圧力を変動させることなく炉温の制御を行なうことが可能であることを見出した。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づきなされたもので、その特徴は以下の通りである。
（１）燃焼室に所定の周期で燃料ガスを供給し、該燃料ガスの燃焼により炉温制御を行なう室炉式のコークス炉において、前記燃料ガスの供給周期ごとに、前記燃料ガスを前記燃焼室に供給する供給時間を制御することを特徴とするコークス炉の投入熱量制御方法。
（２）燃料ガスの供給周期ごとに、燃料ガスのウオッベ指数を制御することを特徴とする（１）に記載のコークス炉の投入熱量制御方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コークス炉の燃焼室に燃料ガスを供給する燃料本管の圧力を変動させることなく、コークス炉に投入する熱量を制御して、炉温を制御することができ、炉長方向の温度勾配が安定するため、コークス品質も安定する。このためコークス炉の稼働率を高くしても、安定操業が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
燃焼室に所定の周期で燃料ガスを供給し、燃料ガスの燃焼により炉温制御を行なう室炉式のコークス炉において、通常は燃料ガスの供給時間を一定として操業を行なうが、本発明では、燃料ガスの供給周期ごとに、燃料ガスを燃焼室に供給する供給時間を制御する。これにより、燃料ガスの圧力の変動を防止しながら、コークス炉の投入熱量制御を行なうことができる。また、燃料ガスの供給時間の制御だけでは対応できないような範囲での投入熱量制御を行なうためには、燃料ガスの供給周期ごとに、燃料ガスの供給時間の制御に加えて、燃料ガスのウオッベ指数を制御することで対応することができる。
【００１２】
本発明の第一の実施形態を説明する。
【００１３】
まず、所定の燃焼室において、投入する熱量を計算する。投入する熱量は、コークスの生産目標値から決定された炭化時間から目標炉温を設定して、実測した炉温との差を基にして、目標とする供給熱量を計算する。計算には、従来のコークス炉操業で使用している、コークス炉制御システム等を用いればよい。
【００１４】
次に、燃料ガス供給時間を決定する。燃焼室に供給するガス流量は一定として、必要な供給熱量となる供給時間を計算する。
【００１５】
所定時間燃料ガスを供給した後、供給を停止し、所定の周期で燃焼切り替えを行なう。
【００１６】
上記の操作を繰り返して、炉温を制御する。
【００１７】
投入熱量の制御方法を図１を用いて説明する。図１は燃料ガス供給時間と投入熱量の関係を示すグラフであり、燃焼切り替えを２０分周期で行ない、標準の場合の燃焼室への燃料ガスの供給は１７分であり、投入熱量はｄである場合を示している。燃焼切り替えの所要時間は約１分である。従って、標準の場合の燃焼休止時間は約２分である。次回の燃料ガス供給時の目標とする供給熱量がｅに増加した場合は、燃料ガスの供給時間をｂまで延長する。この場合は、切り替えのためにｂは１９分以下とする必要がある。次回の燃料ガス供給時の目標とする供給熱量がｃに減少した場合は、燃料ガスの供給時間をａまで短縮する。この場合は、ａは１５分以上とすることが好ましい。このように、必要な投入熱量に合わせて燃料ガスの供給時間を変更する。ガスの流量は一定であるので、燃料本管の圧力の変動は生じない。
【００１８】
上記の制御方法を用いる場合、投入熱量の変動が燃焼切り替え時間の範囲内のガス供給量の変動で制御できる場合は問題ないが（図１においては、１９分以下の範囲内）、より多くの投入熱量を必要とする場合は、燃料ガスの組成を変更して、ウオッベ指数を変更することが効果的である。ウオッベ指数の変更は図１におけるθの変更に相当する。ウオッベ指数を大きくする（θを大きくする）ことで、時間内の燃料ガスの供給で、投入熱量を増加させることが可能となる。また、燃料ガスの供給時間が短すぎる場合には、ウオッベ指数を小さくする（θを小さくする）ことで、燃料ガスの供給を従来と同じ程度の時間で行なうことが可能となる。通常のコークス炉操業において、燃料ガスには製鉄所内で発生したガスが混合して用いられているため、比較的容易に燃料ガス組成を変更することができる。ウオッベ指数（ＷＩ）は、ＷＩ＝ガスの総発熱量／（密度）1/2で定義される。
【００１９】
次に、ウオッベ指数の変更を含む、本発明の第二の実施形態を説明する。
【００２０】
まず、燃料ガス供給時間の上限と下限とを設定する。上限値をＴmax、下限値をＴminとする。上限値は燃焼切り替え可能な燃料ガス供給時間の最大値、下限値は上限値よりも３〜５分程度短い時間に設定することが好ましい。
【００２１】
ｎ回目の燃焼室への目標供給熱量をＱn、ウオッベ指数をＷＩn、平均燃料ガス熱量ＭＱn、燃料ガス供給時間をｔn、設定した燃料ガス圧力をＰ、平均燃料ガス流量をＭＲ、Ｋを炉によって変動する初期設定値とすると、ｎ回目に投入された熱量はＱnは、
Ｑn＝Ｋ×ＷＩn×Ｐ×ｔn＝ＭＲ×ＭＱn×ｔn
となり、ｎ＋１回目の燃焼室への目標供給熱量をＱn+1とすると、ｎ＋１回目の燃料ガス供給時間ｔn+1は、
ｔn+1＝Ｑn+1／（Ｋ×ＷＩn×Ｐ）
となる。
【００２２】
ｔn+1がＴmin≦ｔn+1≦Ｔmaxの場合には、燃料ガスの供給時間が上下限値以内であるので、燃料ガスの供給時間をｔn+1として燃焼室に供給する。
【００２３】
ｔn+1＜Ｔminまたはｔn+1＞Ｔmaxの場合には、燃料ガスの供給時間が上下限値を超えているので、ＷＩnを変更する。ｎ＋１回目のＷＩをＷＩn+1、可変の係数をαとして、
ＷＩn+1＝α×ＷＩn
に変更して燃料ガスを供給する。供給時間は上記と同様にして計算し、ｔn+1がＴmin≦ｔn+1≦Ｔmaxの範囲内となるようにαを設定する。ウオッベ指数（ＷＩ）の現実的な上下限値は２８３０〜５０３０程度であり、αは、例えば燃焼切り替えを周期が２０分、標準燃料ガス供給時間１７分、Ｔmax＝１８．５分、Ｔmin＝１５．５分であれば、ｔn+1＞Ｔmaxの場合には初期設定を１．０５とし、１．０〜１．１の範囲で可変、ｔn+1＜Ｔminの場合には初期設定を０．９５とし、０．９〜１．０の範囲で可変とすることが適当である。
【００２４】
以後、上記ｎ＝ｎ＋１として次回の燃料ガス供給時間を計算し、燃料ガス供給時間が上下限値の範囲内であるか、範囲外であるかを判断して、それに応じて上記の操作を繰り返して操業を行なう。
【００２５】
上記の制御方法を用いることで、投入熱量を増加させる操業であっても燃料ガスの圧力変動が発生せず、操業を安定的に行なうことが可能となり、コークス炉の稼働率を１４０％（各炭化室の一日の窯出し回数が１．４回）程度まで高めた操業にも対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】燃焼室への燃料ガス供給時間と投入熱量の関係を示すグラフ。
【図１】
2007262277.tif 000003