JPH1135944A - コークス炉の炉壁温度テーパー制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 炭化室内炉長方向の温度分布を適正分布に保
持して、炉長方向での火落ち時間と置き時間をほぼ同一
にするコークス炉の炉壁温度テーパー制御方法を提供す
る。 【解決手段】 炉壁温度テーパーの標準偏差σを用い
て、予め定めた目標炉壁温度テーパーΔθ_,refと実績炉
壁温度テーパーΔθ_,iとの炉壁温度テーパー制御偏差Ｅ
_i の大きさを制約して炭化室毎排ガス排出設定流通面積
比DR_i,SVを計算し、炭化室毎排ガス排出設定流通面積比
DR_i,SVより水平煙道間排ガス排出流通面積比のばらつき
を最小にするような水平煙道の排ガス排出設定流通面積
比SR_i,SVを求め、排ガス排出設定流通面積比SR_i,SVに基
づいて各ダンパー６ａ、６ｂの開度を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は炭化室と燃焼室とが
複数列配列されたコークス炉の炉壁温度テーパー制御方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にコークス炉は、炉幅方向に交互に
複数列配列された炭化室と燃焼室との対で１つの炉を形
成し、通常は５０〜１００個の炉が集まって１つの炉団
を構成している。各燃焼室は炉壁（レンガ壁）を介して
炭化室と隣接し、炉長方向にさらに２０〜３０個の小燃
焼室に仕切られており、各小燃焼室の底部は蓄熱室に通
じている。

【０００３】各々の小燃焼室には、予熱用蓄熱室を通し
て予熱された燃料ガスと空気がそれぞれ供給され、これ
らの燃焼によって炉壁を通じて両側の炭化室が加熱さ
れ、石炭の乾留が行われる。各々の小燃焼室で生成した
排ガスは熱回収用蓄熱室に引き落とされて熱回収され
る。水平煙道に排出された排ガスは、水平煙道の両端部
に設けられたダンパー（ウエストダンパー）の開度によ
って決定される排ガス排出流通面積比により、炉の前方
側（以下、「炉前側」という。）と、炉の後方側（以
下、「炉後側」という。）に流量分配され、それぞれの
ダンパーを介して煙道に集合され、煙突から大気に排出
される。そして、予熱用蓄熱室と熱回収用蓄熱室とは、
３０分の制御周期で交互に切り替えられる。なお、以
降、予熱用蓄熱室を「立ち側」、熱回収用蓄熱室を「引
き側」という。

【０００４】炭化室は、幅４００〜５００ｍｍ、長さ２
０〜３０ｍ、高さ４〜６ｍのレンガに囲まれた室であ
り、室上面にある石炭装入口より石炭が装入される。炭
化室内で乾留されたコークスは炉後側から押し出し機で
押し出され、炉前側から取り出される。炭化室からのコ
ークスの押し出しが容易なように、通常、炭化室の炉幅
は、炉前側が炉後側に比して若干広くなっている。炭化
室では両側壁から熱の供給が行われるため、両側から炭
化が進行し、炉幅中心部まで炭化が完了する時点、すな
わち、全ての炭化が完了する時点を「火落ち」といい、
石炭装入からこの時点までの時間を「火落ち時間」とい
う。

【０００５】また、炭化が完了した後も、コークスは２
〜４時間程度、炭化室でそのまま保熱される。この時間
を「置き時間」という。この置き時間は、コークスの均
熱と収縮を図り、押し出しやすい状態にするため採られ
るもので、短すぎるとこの目的が達成できない。一方、
置き時間が長すぎると、炉蓋の変形など、炉体損傷の原
因となるため、置き時間は適正な時間長さに維持しなけ
ればならない。そのため、コークス炉の操業では、炭化
室内炉長方向のどの位置にある石炭についても火落ち時
間と置き時間とは、ほぼ同一時間になることが望まれ、
火落ち時間と置き時間とを同一にすべく、炭化室内炉長
方向の温度分布が調整されている。炭化室内炉長方向の
温度分布の調整は、炉長方向の各小燃焼室の燃料配分に
よって行われるが、その制御には、高度の経験と技能が
要求され、極めて困難である。

【０００６】前述したように、炭化室は炉後側から炉前
側に向けて若干幅広がりとなっているため、石炭装入量
は、炉長方向に炉幅に応じて分布する。また、燃焼室で
生成した排ガスの排気系統は、図４に模式的に示すよう
に複雑であり、炭化室炉長方向の温度分布の制御はきわ
めて困難である。

【０００７】すなわち、図４において、燃焼の前半サイ
クル（蓄熱室（ｉ）が引き側のとき）では、燃焼室
（ｉ）と燃焼室（ｉ＋１）で生成した排ガスは、実線で
示す経路を経て蓄熱室（ｉ）に引き落とされ、水平煙道
（ｉ）に排出される。水平煙道（ｉ）に排出された排ガ
スは、その炉前側と炉後側に設けたダンパーの開度によ
って決定される排ガス排出流通面積比により、炉前側と
炉後側に流量分配され、ダンパーを介して煙道に排出さ
れる。

【０００８】燃焼の後半サイクル（蓄熱室（ｉ−１）と
蓄熱室（ｉ＋１）が引き側のとき）では、燃焼室（ｉ−
１）と燃焼室（ｉ）で生成した排ガスは、破線で示す経
路を経て蓄熱室（ｉ−１）に引き落とされ、水平煙道
（ｉ−１）に排出される。また、燃焼室（ｉ＋１）と燃
焼室（ｉ＋２）で生成した排ガスは、破線で示す経路を
経て蓄熱室（ｉ＋１）に引き落とされ、水平煙道（ｉ＋
１）に排出される。水平煙道（ｉ−１）と水平煙道（ｉ
＋１）に排出された排ガスは、それぞれ、水平煙道（ｉ
−１）と水平煙道（ｉ＋１）の炉前側と炉後側に設けた
ダンパーの開度によって決定される排ガス排出流通面積
比により、炉前側と炉後側に流量分配され、ダンパーを
介して煙道に排出される。

【０００９】従って、炭化室（ｉ）の両側の燃焼室
（ｉ）と燃焼室（ｉ＋１）で生成した排ガス（以後、
「炭化室毎排ガス」という。）は、燃焼前半サイクルで
は、水平煙道（ｉ）の排ガス排出流通面積比により、炉
前側と炉後側に流量分配され、燃焼後半サイクルでは、
水平煙道（ｉ−１）と水平煙道（ｉ＋１）の排ガス排出
流通面積比により、炉前側と炉後側に流量分配されるこ
とになる。

【００１０】このように、燃焼室で生成した排ガスの排
気系統は、隣りあう２つの燃焼室に連なり、水平煙道の
炉前側と炉後側を流れる排ガス流量の変化は、水平煙道
に接続された各々の小燃焼室の燃焼状態に影響を及ぼ
す。その結果、３つの炭化室（ｉ）、（ｉ−１）、（ｉ
＋１）の炉長方向の温度分布が変化し、炉長方向の火落
ち時間が変化することになる。従って、ダンパーの開度
操作による炭化室内炉長方向の温度分布の変化を定量的
に把握しない限り、その正確な制御は困難である。この
ため、石炭の乾留が目標通りに行われず、炭化室内炉長
方向の火落ち時間が異なり、これにより炭化室内炉長方
向のどの位置にある石炭についても所要の置き時間が経
過するまで燃焼を継続する必要があり、燃料を無駄に消
費すると共に、炉蓋の変形など、炉体損傷を招くことに
なる。

【００１１】そこで、炭化室内炉長方向の温度分布を適
正分布にするため、従来より、乾留されたコークスを押
し出す時に、押し出し機に設けた炉壁温度計で炭化室内
炉長方向の炉壁温度分布を計測し、計測結果に基づいて
炉長方向の炉壁温度分布を適正分布にするように、熟練
作業者が経験に基づいてダンパーの開度調整を繰り返
し、適正な温度分布を得るようにしている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の方法では、熟練作業者が必要であり、また、作業者
の経験と技能によってダンパーの開閉操作にばらつきが
生じ、その結果、炭化室内炉長方向の温度分布がその影
響を受け、炉長方向で火落ち時間が異なり、最適な炉操
業には縁遠いものであった。

【００１３】なお、特開平３−２４７６９３号公報に、
ソールフリュー（水平煙道部）を、炉前側と炉後側で、
端フリュー系と中フリュー系に分割し、各々に引き圧調
整用ダンパーを設置して、炉長方向の温度分布を制御す
るコークス炉の炉長温度分布制御方法が提示されてい
る。しかし、この制御方法は、端フリューの熱補償を考
慮して炉長方向の温度分布を制御しようとするものであ
り、コークス炉の特徴、即ち、蓄熱室、炭化室、及び燃
焼室が一つのプロセスとして相互に干渉し、相互干渉系
を形成している点については何ら考慮されておらず、そ
の制御性能には限界がある。

【００１４】また、特開昭６３−２３８１９１号公報
に、蓄熱室−燃焼室−炭化室からなる単位加熱系を５０
〜１００個集めて構成した炉団の代表燃焼室列に熱電対
等の温度センサを設置し、炉長方向の実績温度分布を目
標温度分布に保持するように炉前側と炉後側の引き圧調
整用ダンパーの開度を制御するコークス炉の炉長温度分
布制御法が提示されている。

【００１５】しかし、この制御方法を実施するために
は、炉団方向全ての燃焼室列の炉長方向に温度センサを
設置する必要があり、多大な設備コストを必要とする。
また、この制御方法においても、前記した特開平３−２
４７６９３号公報に提示されている制御方法と同様に、
コークス炉の特徴、即ち、蓄熱室、炭化室、及び燃焼室
が一つのプロセスとして相互に干渉し、相互干渉系を形
成している点については何ら考慮されておらず、その制
御性能には限界がある。

【００１６】本発明は、このような現状に鑑みなされた
ものであり、炭化室内炉長方向の温度分布を適正分布に
保持して、炉長方向での火落ち時間と置き時間とをほぼ
同一時間にし、省エネルギ化を図ることができるコーク
ス炉の炉壁温度テーパー制御方法を提供することを目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載のコークス炉の炉壁温度テーパー制御
方法は、石炭を装入して乾留する炭化室と、該炭化室を
両側から加熱するための燃焼室とを炉幅方向に交互に複
数列備え、各々の該燃焼室に燃料ガスと空気を供給する
流路と各々の該燃焼室から排出された排ガスを通す水平
煙道を含み、炉後側の水平煙道端部に設けた後方ダンパ
ーと、炉前側の水平煙道端部に設けた前方ダンパーを有
するコークス炉の炉壁温度テーパー制御方法において、
乾留されたコークスを押し出す時に押し出し機に設けた
炉壁温度計で計測した炭化室内炉長方向の炉壁温度分布
から炉壁温度テーパーを検出し、該炉壁温度テーパーの
標準偏差を用いて予め定めた目標炉壁温度テーパーと実
績炉壁温度テーパーとの炉壁温度テーパー制御偏差の大
きさを制約して炭化室毎排ガス排出設定流通面積比を計
算し、該炭化室毎排ガス排出設定流通面積比より水平煙
道間排ガス排出流通面積比のばらつきを最小にするよう
な水平煙道の排ガス排出設定流通面積比を求め、該排ガ
ス排出設定流通面積比に基づいて前記後方及び前方ダン
パーの開度を決定する。ここで、「炭化室毎排ガス排出
流通面積比」とは、１つの炭化室に３つの水平煙道が関
係する場合の、これらの水平煙道の開口面積比をいい、
「水平煙道間排ガス排出流通面積比」とは、炉後側の後
方ダンパーと炉前側の前方ダンパーの開口面積比をい
う。

【００１８】即ち、請求項１記載のコークス炉の炉壁温
度テーパー制御方法は、炉壁温度差と火落ち時間差は
線型な関係があり、炉前側と炉後側の火落ち時間差を
小さくするような適正な温度差があることに着目してな
されたものであり、図７に示すように、炉前側と炉後側
の炉壁温度テーパー（炉壁温度差）を適正に保持するこ
とにより、炭化室内炉長方向の火落ち時間と置き時間を
ほぼ同一時間にすることができるという知見に基づくも
のである。なお、図７において、横軸には炉前側と炉後
側の炉壁温度テーパー（炉壁温度差）を、縦軸には炉前
側と炉後側の火落ち時間（Ｔ_max ) 差をとっている。

【００１９】請求項２記載のコークス炉の炉壁温度テー
パー制御方法は、請求項１記載のコークス炉の炉壁温度
テーパー制御方法において、前記標準偏差を前記炉壁温
度テーパー制御偏差の不感帯として用いる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を、図１〜図６に基
づき具体的に説明する。なお、添付図中、図１はコーク
ス炉主要部の外観図、図２はコークス炉の流路主要部の
構成説明図、図３は炭化室と押し出し機の配置を示す断
面図、図４は燃焼室で生成した排ガスの排気系統の模式
図、図５は本発明の一実施の形態に係るコークス炉の炉
壁温度テーパー制御方法における炉壁温度テーパー制御
系の構造を示すブロック図、図６は乾留サイクルに対す
る炉壁温度テーパーのステップ応答を表した図である。

【００２１】図１に、コークス炉の内部構造が、その理
解を容易にするため、部分的に断面した状態で示されて
いる。

【００２２】図１に示すように、石炭が装入される炭化
室１と、この炭化室１を両側から加熱するための燃焼室
２とはＺ軸方向（炉幅方向）に互いに交互に配置されて
おり、各々、多数設けられている。各燃焼室２は、炉長
方向に連設される複数の小燃焼室から形成されている。
図１及び図２に示すように、炭化室１の下方には蓄熱室
３が設けられており、蓄熱室３は供給される燃料ガスと
空気を燃焼室２に導くと共に、燃焼によって発生した排
ガスを水平煙道７を介して煙道４に導く。したがって、
高温の排ガスが通過する蓄熱室３はそれによって加熱さ
れ熱を蓄積するので、燃焼室２に導かれる燃料ガスと空
気は、予め蓄熱室３内で温められ燃焼し易くなる。な
お、本実施の形態では、燃料ガスと空気が通る流路と排
ガスが通る水平煙道７は、３０分の制御周期で交互に切
り替えられる。また、図１において、５は炉蓋である。

【００２３】図１に示すように、石炭は、石炭装入口１
ａを通して各炭化室１に装入され、乾留が終了した石
炭、すなわち乾留されたコークスは、図３に示す押し出
し機２０によって炉後側から押し出され、炉前側から炉
外に取りだされる。押し出し機２０のラムには、炉長方
向の各小燃焼室に対応する位置の炭化室１内の炉壁温度
を計測するために、炉高方向に３本の光ファイバ２１が
設けられている。これらの光ファイバ２１は、ラム先端
２０ａにおける光を炉外に導出するために設けられたも
のであり、光ファイバ２１によって炉外に導出された光
は、押し出し機２０に設けた図示しない放射温度計に入
射される。なお、この放射温度計と光ファイバ２１によ
って炉壁温度計が形成される。また、押し出し機２０に
は、ラム先端２０ａが所定量移動する毎に信号を出力す
る図示しないラム移動量検出器が設けられている。

【００２４】従って、ラム移動量検出器が出力する信号
に基づいて温度計測位置を検出し、温度計測位置が炉長
方向の各小燃焼室に隣接する所定の位置になる毎に光フ
ァイバ２１を用いた放射温度計で温度を測定することに
よって、炭化室内炉長方向の炉壁温度分布を計測するこ
とができる。

【００２５】次に、コークス炉の流路主要部の構成を、
図２を参照して説明する。空気１１は空気コック１２に
よって流量調整され、切り替えコック１３、水平管８ａ
及びアンダージェットパイプ９ａを通って蓄熱室３及び
燃焼室２に供給される。また、互いにカロリーの異なる
コークスガスＣＯＧと高炉ガスＢＦＧを混合した燃料ガ
ス（ＭＧ）１４は、燃料ガスコック１５によって流量調
整され、切り替えコック１６、水平管８ｇ及びアンダー
ジェットパイプ９ｇを通って蓄熱室３から燃焼室２に供
給される。

【００２６】炭化室１、燃焼室２及び蓄熱室３からなる
単位加熱系を５０〜１００個集めて構成した炉団に供給
される空気流量や燃料ガス流量は流量調節計１７、１８
によって流量調整される。これらの流量調節計１７、１
８は、図示しないプロセスコンピュータによってこれら
の設定流量（目標流量）が制御され、流量を調整する。
燃焼室２で生成した排ガスは、水平煙道（ソールフリュ
ー部）７を通り、その炉後側と炉前側に設けた前方ダン
パー及び後方ダンパーの一例であるダンパー（ウエスト
ダンパー）６ａ、６ｂの開度によって決定される排ガス
排出流通面積比に応じて炉前側と炉後側に流量分配さ
れ、ダンパー６ａ、６ｂを通して煙道４に排出される。
ダンパー６ａ、６ｂには、それぞれ、アクチュエータが
接続されており、これらのアクチュエータの作動によっ
て、ダンパー６ａ、６ｂの開度を調整可能に構成されて
いる。これらのアクチュエータは、図示しないプロセス
コンピュータによって、これらの設定開度（目標開度）
が制御され、各ダンパー開度を調整する。

【００２７】本発明による炉壁温度テーパー制御系の構
造を、図５を参照して説明する。前記プロセスコンピュ
ータには、図５に示す炉壁温度テーパー制御系が構築さ
れている。プロセスコンピュータは、各炭化室の石炭装
入完了後に、次に説明する処理手順によって、各ダンパ
ー６ａ、６ｂの開度を調整・制御する。なお、図５に示
す各ブロックの左上の○内の数字は、以下に説明する処
理ステップを示すものである。

【００２８】（ステップ１）乾留されたコークスを押し
出す時に計測した炭化室内炉長方向の炉壁温度分布から
炉壁温度テーパーを検出する。

【００２９】炉壁温度テーパーの検出方法は、 １）前記したように、ラム移動量検出器が出力する信号
に基づいて温度計測位置を検出し、温度計測位置が炉長
方向の各小燃焼室の位置に隣接する所定の位置になる毎
に、３本の光ファイバ２１を用いた放射温度計で、その
時の炉壁温度を計測し、炉高方向（上、中、下）の温度
分布とする。 ２）計測した炉壁温度分布データに１次直線をあてはめ
る。 ３）その１次直線の傾き、すなわち、炉前側温度をθ
_CS, 炉後側温度をθ_PSとして、炉壁温度テーパーΔθ
を、 Δθ＝θ_CS − θ_PS ・・・・・・・・・・・・・・（１） で求めて検出する。

【００３０】（ステップ２）ステップ１で検出した炉壁
温度テーパーΔθを用いて、炉団平均炉壁温度テーパー
に対する標準偏差σを計算し、この標準偏差σを、炉壁
温度テーパー制御偏差（（目標炉壁温度テーパー）−
（実績炉壁温度テーパー））の不感帯として設定する。

【００３１】（ステップ３）予め定めた目標炉壁温度テ
ーパーと実績炉壁温度テーパーとの偏差を求め、該偏差
の大きさをステップ２で設定した不感帯で制約して、炉
壁温度テーパー制御偏差を求める。目標炉壁温度テーパ
ーをΔθ_,ref、実績炉壁温度テーパーをΔθ_,i、炉壁温
度テーパーの標準偏差をσとすると、 Ｃ_i ＝Δθ_,ref−Δθ_,i ・・・・・・・・・（２） として、目標炉壁温度テーパーと実績炉壁温度テーパー
との偏差Ｃ_i を求め、 ｜Ｃ_i ｜≦σ のとき、Ｅ_i ＝０ Ｃ_i ＞σ のとき、Ｅ_i ＝Ｃ_i −σ Ｃ_i ＜−σのとき、Ｅ_i ＝Ｃ_i ＋σ ・・・・・・・・（３） で偏差Ｃ_i の大きさを制約して炉壁温度テーパー制御偏
差Ｅ_i を求める。ここで、添え字ｉは炭化室番号を表
す。

【００３２】（ステップ４）水平煙道の乾留サイクル
（石炭装入からコークス押し出しまで）平均排ガス排出
流通面積比より、乾留サイクル平均炭化室毎排ガス排出
流通面積比を計算する。コークス炉の加熱系統を模式的
に示した図４に基づいて、前記したように、炭化室
（ｉ）の両側燃焼室（ｉ）、（ｉ＋１）で生成した排ガ
スは、燃焼前半サイクルでは、水平煙道（ｉ）の排ガス
排出流通面積比によって、炉前側と炉後側に流量分配さ
れ、燃焼後半サイクルでは、水平煙道（ｉ−１）と水平
煙道（ｉ＋１）の排ガス排出流通面積比によって、炉前
側と炉後側に流量分配される。従って、水平煙道（ｉ−
１）、（ｉ）、（ｉ＋１）のそれぞれの乾留サイクル平
均排ガス排出流通面積比をSR_i-1 、SR_i 、SR_i+1 とし
て、乾留サイクル平均炭化室毎排ガス排出流通面積比DR
_i を DR_i ＝０．５×SR_i ＋０．２５×（SR_i-1 ＋SR_i+1 ） ・・・・（４） で求める。

【００３３】（ステップ５）ステップ３で求めた炉壁温
度テーパー制御偏差を用いて、実績炉壁温度テーパーを
目標炉壁温度テーパーに保持するような炭化室毎排ガス
排出設定流通面積比を計算する。

【００３４】図６は、横軸に示す乾留サイクル０で炭化
室毎排ガス排出流通面積比をステップ状に変更したとき
の炉壁温度テーパーのステップ応答を表した図である。
図６において、炉壁温度テーパーは行き過ぎのないＳ字
型ステップ応答である。したがって、実績炉壁温度テー
パーを目標炉壁温度テーパーに保持するような炭化室毎
排ガス排出設定流通面積比の計算に離散時間型ＰＩ制御
（比例積分制御）を適用する。炭化室毎排ガス排出設定
流通面積比の計算は、 １）ステップ３で求めた炉壁温度テーパー制御偏差を用
いて、炭化室毎排ガス排出流通面積比の調整流量ΔDR_i
を、 ΔDR_i ＝ＫＰ×〔Ｅ_i （ｋ）−Ｅ_i （ｋ−１）〕＋ＫＩ×Ｅ_i （ｋ） ・・・・（５） によって計算する。ここで、ＫＰは離散時間型比例制御
ゲイン、ＫＩは離散時間型積分制御ゲインであり、図６
に示した炉壁温度テーパーのステップ応答に基づいて一
応の目安を立てて、炉壁温度テーパー制御を行い、制御
ゲインの調整を行ってそれらを決定する。またｋは乾留
サイクルを表すものである。

【００３５】２）炭化室毎排ガス排出流通面積比の調整
流量の許容最大値ΔDR_max を用いて、１）で計算した調
整流量ΔDR_i の大きさを制約する。｜ΔDR_i ｜≦ΔDR
_max とし、満足しないものは｜ΔDR_i ｜＝ΔDR_max とす
る。 ３）ステップ４で求めた乾留サイクル平均炭化室毎排ガ
ス排出流通面積比DR_iを用いて、 DR_i,SV＝DR_i ＋ΔDR_i ・・・・・・・・・・・・・・・・（６） で実績炉壁温度テーパーを目標炉壁温度テーパーに保持
するような炭化室毎排ガス排出設定流通面積比DR_i,SVを
計算する。

【００３６】（ステップ６）現在までにステップ５で計
算した炉団の炭化室毎排ガス排出設定流通面積比DR_i,SV
より、水平煙道間排ガス排出流通面積比のばらつきを最
小にするような水平煙道の排ガス排出設定流通面積比を
求める。実績炉壁温度テーパーを目標炉壁温度テーパー
に保持するような炭化室毎排ガス排出設定流通面積比を
実現する排ガス排出設定流通面積比には、 排ガス排出設定流通面積比によって実現される炭化室
毎排ガス排出流通面積比が可能な限り（６）式で計算し
た炭化室毎排ガス排出設定流通面積比DR_i,SVに近いこ
と、 各蓄熱室の負荷が可能な限り均一なこと。すなわち、
水平煙道間排ガス排出設定流通面積比のばらつきが可能
な限り小さいこと、が要求される。この評価関数として
以下の数式（７）を用いることができる。

【００３７】

【数１】

【００３８】ここで、maxfは炉団内燃焼室数（＝炉団内
炭化室数＋１）、DR_i,SVは炭化室（ｉ）の炭化室毎排ガ
ス排出設定流通面積比、SR_i,SVは炭化室（ｉ）に対応し
た水平煙道（ｉ）の排ガス排出設定流通面積比であり、
Jaは炭化室毎排ガス排出設定流通面積比に対する誤差
を、Jbは水平煙道間排ガス排出設定流通面積比のばらつ
きを評価したものであり、ωはJaとJbの評価値に重みを
付したものである。排ガス排出設定流通面積比は上記
（７）式に示すJa、Jbの評価値を最小にするように、下
記（８）式を連立して解くことによって求められる。

【００３９】

【数２】

【００４０】例えば５５個の炉が集まって１つの炉団を
構成する場合は、以下の（９）式で与えられる。

【００４１】

【数３】

【００４２】ここで、（９）式に示す係数行列Ｇは一般
行列であり、水平煙道の排ガス排出設定流通面積比を求
めるには一般行列の逆行列計算手法を用いて、 SR_SV＝（Ｇ^T ×Ｇ^-1）×Ｇ^T ×DR_SV ・・・・（１０） で計算する。ここで、右肩のＴは転置を意味し、−１は
逆行列を意味する。またSR_SVは水平煙道の排ガス排出設
定流通面積比ベクトル、DR_SVは炭化室毎排ガス排出設定
流通面積比ベクトルである。

【００４３】（ステップ７）水平煙道の排ガス排出設定
流通面積比と、現在の制御までに使用した水平煙道の炉
前側と炉後側の排ガス排出流通面積より所定の計算を行
って、各々の炉前側と炉後側に設けたダンパーの設定開
度を求めて決定する。

【００４４】（ステップ８）各々のダンパーの設定開度
をダンパーの開度を調整するアクチュエータに出力し、
ダンパーの開度を調整する。以上のような制御によって
目標炉壁温度テーパーと実績炉壁温度テーパーとの偏差
に応じて各々の水平煙道の炉前側と炉後側に設けたダン
パーの開度を調整することにより、炭化室内炉長方向の
温度分布を適正分布に保持して、炉長方向での火落ち時
間と置き時間をほぼ同一時間にすることができる。な
お、本発明の説明においては、各々の炉前側と炉後側に
設けたダンパーの開度を自動的な制御によって調整する
ように説明したが、例えば、それらの設定値を作業者に
操業ガイドし、作業者によってそれらの調整を行っても
よい。

【００４５】

【実施例】本発明の効果を検証するため、前記したコー
クス炉の温度場挙動を模擬するソフトシミュレータを構
築してソフト的な評価実験を行った。図８に炉壁温度テ
ーパー制御シミュレーションの結果を示す。図の横軸は
乾留サイクルであり、図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は炉
前側と炉後側の炉壁温度テーパーで、目標温度テーパー
を破線で示し、本発明による結果を実線で示した。一
方、図９（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は炉壁温度テーパー制
御を行った時の炉長方向の火落ち時間（ T_max ) 分布を
示すもので、炉後側の火落ち時間を破線で示し、炉前側
の火落ち時間を実線で示した。

【００４６】図８（ａ）、（ｂ）、（ｃ）より、本発明
の一実施の形態に係るコークス炉の炉壁温度テーパー制
御方法によれば、炉壁温度テーパーは、制御立ち上げ
（乾留サイクル１）後、約１０サイクルで目標値にほぼ
十分な精度で整定していることが判る。また、図９
（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）より、本発明の一実施の形態に
係るコークス炉の炉壁温度テーパー制御方法によれば、
炉前側と炉後側の火落ち時間（ T_max ) 差は、炉壁温度
テーパーの目標値に対する偏差と共に減少しており、約
１０サイクルで、炉前側と炉後側の火落ち時間は、ほぼ
同一時間となっていることが判る。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１及び２記
載のコークス炉の炉壁温度テーパー制御方法において
は、目標炉壁温度テーパーと実績炉壁温度テーパーとの
炉壁温度テーパー制御偏差に応じて、各炭化室の炉前側
と炉後側に設けた前、後方ダンパーの開度が調整される
ので、炭化室内炉長方向の温度分布が適正分布に保持さ
れ、炉長方向での火落ち時間と置き時間を、ほぼ同一時
間にすることができ、無駄な燃料消費を減らすことがで
きると共に、炉蓋の変形など、炉体の損傷の原因が回避
され、炉寿命が延長する。また、請求項２記載のコーク
ス炉の炉壁温度テーパー制御方法においては、標準偏差
を炉壁温度テーパー制御偏差の不感帯として用いるよう
にしているので、前、後方ダンパーの開度の調整量を可
及的に小さくすることができ、アクチュエータの小型化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コークス炉主要部の外観図である。

【図２】コークス炉の流路主要部の構成説明図である。

【図３】炭化室と押し出し機の配置を示す断面図であ
る。

【図４】燃焼室で生成した排ガスの排気系統の模式図で
ある。

【図５】本発明の一実施例に係るコークス炉の炉壁温度
テーパー制御方法における炉壁温度テーパー制御系の構
造を示すブロック図である。

【図６】乾留サイクルに対する炉壁温度テーパーのステ
ップ応答を表した図である。

【図７】コークス炉温度場シミュレータを用いて行った
炉前側と炉後側の炉壁温度テーパーと火落ち時間差の関
係を示すシミュレーション結果を示すグラフである。

【図８】コークス炉温度場シミュレータを用いた本発明
の実施例を示すグラフである。

【図９】コークス炉温度場シミュレータを用いた本発明
の実施例を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 炭化室 １ａ 石炭装入
口 ２ 燃焼室 ３ 蓄熱室 ４ 煙道 ５ 炉蓋 ６ａ ダンパー（後方ダンパー） ６ｂ ダンパー
（前方ダンパー） ７ 水平煙道 ８ａ 水平管 ８ｇ 水平管 ９ａ アンダー
ジェットパイプ ９ｇ アンダージェットパイプ １１ 空気 １２ 空気コック １３ 切り替え
コック １４ 燃料ガス １５ 燃料ガス
コック １６ 切り替えコック １７ 流量調節
計 １８ 流量調節計 ２０ 押し出し
機 ２０ａ ラム先端 ２１ 光ファイ
バ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 啓八郎 東京都中央区日本橋本町１丁目９番４号 株式会社日鉄エレックス内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石炭を装入して乾留する炭化室と、該炭
   化室を両側から加熱するための燃焼室とを炉幅方向に交
   互に複数列備え、各々の該燃焼室に燃料ガスと空気を供
   給する流路と各々の該燃焼室から排出された排ガスを通
   す水平煙道を含み、炉後側の水平煙道端部に設けた後方
   ダンパーと、炉前側の水平煙道端部に設けた前方ダンパ
   ーを有するコークス炉の炉壁温度テーパー制御方法にお
   いて、乾留されたコークスを押し出す時に押し出し機に
   設けた炉壁温度計で計測した炭化室内炉長方向の炉壁温
   度分布から炉壁温度テーパーを検出し、該炉壁温度テー
   パーの標準偏差を用いて予め定めた目標炉壁温度テーパ
   ーと実績炉壁温度テーパーとの炉壁温度テーパー制御偏
   差の大きさを制約して炭化室毎排ガス排出設定流通面積
   比を計算し、該炭化室毎排ガス排出設定流通面積比より
   水平煙道間排ガス排出流通面積比のばらつきを最小にす
   るような水平煙道の排ガス排出設定流通面積比を求め、
   該排ガス排出設定流通面積比に基づいて前記後方及び前
   方ダンパーの開度を決定することを特徴とするコークス
   炉の炉壁温度テーパー制御方法。
2. 【請求項２】 前記標準偏差を前記炉壁温度テーパー制
   御偏差の不感帯として用いることを特徴とする請求項１
   記載のコークス炉の炉壁温度テーパー制御方法。