(57)【要約】      （修正有）【課題】火落ち程度が変動するとしても、冷却塔内の圧力を適正範囲に維持できる圧力制御方法を提供する。【解決手段】コークス装入蓋を閉じた状態では、装入口付近の圧力を一定に保持するように、冷却塔内の圧力制御バルブ５をＰＩＤ制御により作動させておく。コークス装入蓋を開ける直前にＰＩＤ制御を停止し、圧力制御バルブ５の動作を停止させ、コークス装入蓋が開き始めた時点で、火落ち程度と質量によって決定した補正開度分だけ圧力制御バルブ５の開度を調整する。コークスの火落ち程度は、コークス炉における発生ガスの成分変化（濃度変化）から算出する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス消火設備における冷却塔内の圧力を制御する冷却塔内圧力制御方法であって、
前記冷却塔内に装入されるコークスの火落ち程度を、前記コークスからの発生ガスの成分変化に基づいて取得すると共に、前記冷却塔内に装入されるコークスの質量を取得し、
前記冷却塔内における制御バルブの開度を、前記コークスにおける前記火落ち程度と前記質量とに応じて調整することを特徴とする冷却塔内圧力制御方法。
【請求項２】
前記冷却塔内のコークス装入蓋を閉鎖しているときには、前記冷却塔内の圧力と予め設定した目標値との偏差に応じて、前記制御バルブの開度を調整し、
前記コークス装入蓋を開放しているときには、前記コークスにおける前記火落ち程度と前記質量とに応じて、前記制御バルブの開度を調整することを特徴とする請求項１に記載の冷却塔内圧力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス乾式消火設備における冷却塔内圧力の制御方法に関し、コークスの火落ち程度の変動によって生じる冷却塔内の圧力変動を最適化するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス乾式消火設備（ＣＤＱ：Coke Dry Quenching）は、閉鎖系内で循環するガスによって赤熱コークスを冷却するシステムである。そのため、コークス粉塵の飛散がなく、また従来大気中に放散されていた赤熱コークスの熱エネルギーをボイラによって回収し、利用できることから、化石燃料の使用量を低減できるだけでなく、ＣＯ２排出量を削減して地球温暖化の防止にも貢献する。
かかるコークス乾式消火設備では、操業の安定化、及び排出コークスの品質確保の面から冷却塔内を一定の圧力（負圧）に保つことが重要であり、従来の圧力制御方法としては、火落ちコークス装入口付近の圧力を検出して、圧力調整用バルブの開度を調整する方法が一般的であった。
【０００３】
またその他にも、以下に述べるような技術が提案されている。
特許文献１に記載された技術では、圧力許容範囲を設け、この許容範囲から外れたときにバルブ開度を一旦変化させ、許容範囲から外れている時間が設定時間を超えたら、さらにバルブ開度を変化させている（サンプル値制御）。
特許文献２に記載された技術では、圧力が設定範囲を超えたときに、ガス回収流量を自動調整している（ガス回収よりも圧力の安定を優先する）。
【０００４】
特許文献３に記載された技術では、装入蓋を開く１分前から回収ガス量をサンプリングし、その平均値に応じたバルブ開度とし、この開度を所定の時間だけ維持している。
特許文献４に記載された技術では、冷却塔内コークスレベルと装入蓋との距離、及びその空間の温度、外気温度を測定し、それらから目標負圧を算出して、バルブの開度を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５７−１６５４８２号公報
【特許文献２】特開昭５９−１０８０８４号公報
【特許文献３】特開平１−３０６４９５号公報
【特許文献４】特開平７−２６８３３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記した従来技術はいずれも、以下に述べるような問題を残していた。
すなわち、特許文献１に記載された技術では、制御的外乱の大きさをある程度限定した上で、設定時間とそのときのバルブ開度変化量を決定する必要があるため、火落ち不良のようなその都度異なる外乱が生じた場合には、追従性に改善の余地がある。
また、特許文献２に記載された技術では、コークス装入時における圧力変動に対応することが難しい。
【０００７】
また、特許文献３に記載された技術では、コークス装入中以外の時間は塔内圧を安定化させ得るが、コークス装入中は何の制御も行わないため、塔内圧の変動を来たす可能性がある。
また、特許文献４に記載された技術では、コークス装入中以外の時間は塔内圧を安定化させることができるが、コークス装入中は空気を過剰に吸い込む虞があり、やはり塔内圧を安定化させることが難しい。
【０００８】
上記のように、火落ち程度の低いコークス（火落ち不良コークス）を冷却塔内に装入したとき、塔内圧を大幅に変動させ、しかもその変動幅がその都度変化するような場合には、冷却塔内の圧力を最適化することが難しかった。
本発明の課題は、火落ち程度が変動するとしても、冷却塔内の圧力を適正範囲に維持することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、コークス消火設備における冷却塔内の圧力を制御する冷却塔内圧力制御方法であって、冷却塔内に装入されるコークスの火落ち程度を、コークスからの発生ガスの成分変化に基づいて取得すると共に、冷却塔内に装入されるコークスの質量を取得し、冷却塔内における制御バルブの開度を、コークスにおける火落ち程度と質量とに応じて調整することを特徴とする。
また、冷却塔内のコークス装入蓋を閉鎖しているときには、冷却塔内の圧力と予め設定した目標値との偏差に応じて、制御バルブの開度を調整し、コークス装入蓋を開放しているときには、コークスにおける火落ち程度と質量とに応じて、制御バルブの開度を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、冷却塔内に装入するコークスの火落ち程度、及び質量から係数を算出し、それにより制御バルブの開度を調整することで、コークスの状態変化にも追従し、冷却塔内の圧力を適正な範囲に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】コークス乾式消火設備の模式図である。
【図２】圧力制御バルブの開度調整要領を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、コークス乾式消火設備を模式図である。
図中、符号１は巻き上げ塔、２は冷却塔、３はボイラ、４はガス循環ファン、５は圧力制御バルブ、６はコークスの排出口、７はコークス炉、８はバケット台車である。
コークス炉７から押し出された赤熱コークス（火落ちコークス）は、バケット台車８に移されたのち、巻き上げ塔１にてワイヤーで引き上げられ、走行台車で冷却塔２の塔頂に運ばれて、冷却塔２の内部へ投入される。冷却塔２内に投入された赤熱コークスは、塔内を降下しながら塔底から吹き込まれる循環ガスと熱交換され、約２００℃程度まで冷却されたのち、排出口６から塔外に排出される。一方、高温に昇温された循環ガスは、ボイラ３で熱交換後、除塵器（図示省略）でダストを除去されたのち、再度、赤熱コークス冷却用の循環ガスとして塔底に送給される。
【００１３】
冷却塔内の圧力は、ＰＩＤ制御により一定圧に制御されているが、それでも塔内圧が上昇した場合には、圧力制御バルブ５の開度を調整して、ガス余剰分を系外に排出する。排出されたガスは、燃料ガスとして回収するか、そのまま放散される。
ＰＩＤ制御とは、比例制御（Proportional Control）、積分制御（Integral Control）及び微分制御（Derivation Control）を組み合わせて、設定値に収束させる制御のことである。
【００１４】
図２は、圧力制御バルブの開度調整要領を示した図である。
図中、符号９はコークス炉を管理しているコークス炉計算機であり、１０はＣＤＱを管理しているＣＤＱ計算機である。
コークス炉計算機９は、コークスの火落ち程度を算出し、それを火落ち程度信号１６としてＣＤＱ計算機１０へ入力している。
【００１５】
ここで、火落ち程度の算出方法について説明する。
石炭を乾留して揮発分が分離してゆく過程においては、最初に種々の炭化水素類、メタンガス、水素などが発生し、乾留が進行して乾留完了に近づくにつれて炭化水素類、メタンガスの発生は徐々に低下し、水素分の発生量が上昇する。それに伴い、カロリーガスが低下し、最終的にはガス発生量そのものも低下して乾留完了、すなわち火落ちに至る。
したがって、このガス成分の変化、つまり濃度の勾配を用いることで、火落ち程度を定量化する。例えば、火落ちが完了したときの火落ち程度を１.０とし、火落ちが未完了であるほど火落ち程度が１.０よりも小さくする。
【００１６】
上記が火落ち程度の算出方法である。
ＣＤＱ計算機１０は、ＰＩＤ制御部１４と、補正開度算出器１１と、を備える。
このＣＤＱ計算機１０には、冷却塔内圧力センサからの塔内圧力信号１２と、コークス炉計算機９からの火落ち程度信号１６と、巻き上げ塔上部で検出したバケット内のコークス質量信号１７と、装入蓋の開閉状態を検出するセンサからの開閉状態信号１８と、が入力されている。
先ず、ＰＩＤ制御部１４は、冷却塔内の圧力信号１２と目標圧力信号１３との偏差に基づいてバルブ開度を算出する。
また、補正開度算出器１１は、コークスの火落ち程度信号１６とコークス質量１７の信号とを掛け合わせた重み係数を算出し、この重み係数に応じてバルブ開度の補正量を算出する。
【００１７】
次に、ＣＤＱ計算機１０で実行するバルブ開度制御について説明する。
１．コークス装入蓋を閉じた状態では、装入口付近の圧力を一定に保持するように、冷却塔内の圧力制御バルブをＰＩＤ制御により作動させておく。すなわち、ＰＩＤ制御部１４で算出したバルブ開度をバルブ開度指令１５とし、このバルブ開度指令１５に基づいて制御バルブ５の開度を制御する。
２．コークスの装入に先立って、コークスの火落ち程度と質量を読込む。
３．コークス装入蓋を開ける直前にＰＩＤ制御を停止し、制御バルブ５の動作を停止させる（開度維持）。
【００１８】
４．コークス装入蓋が開き始めた時点で、火落ち程度と質量によって決定した補正開度分だけ制御バルブ５の開度を調整する。すなわち、ＰＩＤ制御部１４で算出したバルブ開度と補正開度算出器１１で算出した補正量との加算値をバルブ開度指令１５とし、このバルブ開度指令１５に基づいて制御バルブ５の開度を制御する。
５．コークス装入蓋が閉じ終った時点で、装入口付近の圧力を一定に保持するＰＩＤ制御に復帰させる。
【００１９】
《作用》
コークス炉は、複数の炭化室で石炭を乾留しているが、老朽化等により全ての炭化室で安定して乾留できない場合がある。このような場合には、火落ち不良コークスがコークス乾式消火設備に装入されることになるが、火落ち不良コークスの装入に対して、従来の冷却塔内圧制御法では安定した塔内圧制御が望めなかった。
そこで、本実施形態では、装入蓋を開ける前までは、ＰＩＤ制御を実行することで、装入口付近の圧力を一定に保持し、装入蓋を開けたら、コークスの火落ち程度とコークスの質量とに応じて、制御バルブ５の開度を調整する。
【００２０】
このように、コークスを装入するために装入蓋が開いた段階で、通常のＰＩＤ制御１４を切り替え、コークスの火落ち程度とコークス質量を基にして算出された補正開度算出器１１からの補正量信号に基づいてバルブ開度を調整することにより、火落ち程度が変動するとしても、冷却塔内の圧力を適正範囲に維持することができる。
また、コークスの発生ガスの成分変化、つまり濃度変化からコークスの火落ち程度を判断しているので、コークスの火落ち程度を容易に、且つ精度よく判断することができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  巻き上げ塔
２  冷却塔
３  ボイラ
４  ガス循環ファン
５  圧力制御バルブ
６  排出口
７  コークス炉
８  バケット台車
９  コークス炉計算機
１０  ＣＤＱ計算機
１１  補正開度算出器
１２  冷却塔内圧力信号
１３  目標圧力信号
１４  ＰＩＤ制御部
１５  バルブ開度指令
１６  火落ち程度信号
１７  質量信号
１８  開閉状態信号
【図１】
2013082777.tif 000003
【図２】
2013082777.tif 000004