JPS5893781A - 粒塊の乾式冷却塔における切出制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は粒塊の乾式冷却塔において粒塊を均一に冷却で
きるようになした切出制御方法に関する。

製鉄や化学工業の分野では高温の粒塊の冷却が各種の方
法で実施されている。そのうち、粒塊の排熱の回収を目
的とした乾式冷却方法がある。これは、高温の粒塊を塔
体内に入れ、冷却ガスを循環して粒塊の顕熱を回収し、
ボイラーで蒸気エネルギーに変換する方法であり、赤熱
コークスの消火設備に使用されている。

従来のコークス乾式冷却塔の一例を挙げると、第１図に
示すごとく、１は塔体で、頂部に高温のコークスを投入
する投入口２が設けられ、底部に冷却後のコークスを排
出する排出口３が設けられている。この塔体１の上部は
連通管４を介してボイラ５の上部と接続され、ボイラ５
の底部と塔体１の下部とはファン６を介設した連結管７
で連結されており、冷却ガス（不活性ガスなど）をファ
ン６の駆動により循環できるようにしである。排出口、
３にはコークスを小量ずつバッチ式に切り出す切出弁８
が設置され、切出弁８の作動により塔体１内にコークス
の下方への移動層を形成できるようになっている。従っ
て、コークスの移動層は冷却ガスと向流することになり
、コークスは冷却されて消火すると共に、冷却ガスは加
熱されて高温となる。これによれば、コークスを消火で
きると共に、コークスの顕熱で冷却ガスを介してボイラ
５を加熱できるため、省エネルギー効果を上げることが
できる。なお、９は上部バンカであり、上部ゲート１０
が開閉可能に取り付けられ、また、１１は下部バンカで
あり、下部ゲート１２が開閉可能に取り付けられている
。

このような乾式冷却塔にはコークスの冷却が不均一にな
るという問題がある。不均一が顕著−になると、排出口
３から切出弁８によって切り出されるコークス中に高温
のものが混在することになるので危険であった。このた
め、従来は、塔体１の円周壁に複数の温度検出端を配置
し、コークスの不均一冷却を操業的に監視するようにし
、その円周壁土の温度分布に大きな差が生じたときに、
不均一冷却と近似的及び相関的に判断して切出弁８を閉
止し、コークスの排出を停止させていた。しかしながら
、コークスの排出を停止するのでは生産能力を制限する
ことになり好ましくない。コークスの、排出を停止せず
にコークスの不均一冷却に対処するには、冷却ガス及び
コークスの不均一な流れを予め想定し、それに見合う塔
体１の形状を設計することが考えられる。しかし、この
場合は冷却能力に余裕を取ることになり塔体１の形状が
大きくなってしまい、コークスの顕熱を回収する設備と
しては経済性を損うこととなΣ。一方、コークスの不均
一冷却に対して、冷却ガスの供給量を不均一に対応して
変える方法が考えられる。すなわち、冷却ガスの供給設
備を分割して設け、冷却不足部に供給量を増加し、冷却
過剰部に供給量を減少するようにして、コークスを均一
に冷却するのである。更に、冷却ガスの出口においても
、その出口を分割して各々のガス排出量を適宜制限し、
コークスの冷却をより均一化する方法もある。

また７、不均一冷却部へ冷却に必要な最小量に見合う冷
却ガスを供給すべく、冷却ガス供給量を全体的に増加さ
せる方法もある。これらの冷却ガスの供給量を変える方
法によれば、塔体１内のコークスの粒度分布の偏りに起
因して冷却ガスの上昇速度分布が、第２図に示すごとく
、両壁面１ａ。

１ｂに比べて中心１Ｃで速度が遅い場合であっても、そ
の中心１Ｃへのガス供給量を増すことでその速度分布を
均一化し、コークスの冷却を均一化できることになる。

しかし、塔体１内は゛コークスの移動層となっており、
コークスの降下速度が大きい場合には、冷却ガスの供給
量を変える方法に限界がある。つまり、第３図に示すご
とく、塔体１内のコークスの降下速度分布が、中心１Ｃ
で速度が一番遅く、中心１Ｃと両壁面ｉａ、１ｂの間で
一番速く、しかも最大値と最小値の差が大きいという場
合に、コークスを均一に冷却するだめに従来の方法を使
用すると、降下速度の速い部分へも十分な冷却ガスが配
分されるように多量の冷却ガスを送り込む必要があり、
そのためにはファン６を大形化し、塔体１の気密性を上
げるなどの設備の大規模化を招来し、経済性を損ってし
まう不都合があった。

本発明の目的は粒塊の排出を停止することなく、粒塊を
均一に冷却することができ、しかも設備の経済性を向上
できる粒塊の乾式冷却塔における切出制御方法を提供す
ることである。

上記目的を達成するために、本発明は粒塊の不均一冷却
が主として粒塊の降下速度の不均一に起因するとの知見
のもとに、塔体底部に複数の排出口を設け、各排出口に
切出弁を設置し、各切出弁に粒塊の一切出回数を検出す
る切出回数センサを設け、塔体内壁に各排出口に対応し
て複数の温度センサを取り付け、塔体内底部中央に位置
する冷却ガス吹込部の頂部にも温度センサを取り付け、
切出回数及び温度信号を入力した演算器によって各切出
弁の粒塊切出時間のインターバルを算定し、各切出弁の
作動を制御することにより、粒塊の降下速度を調整して
粒塊の冷却を均一化する切出制御方法を見出したもので
ある。

以２下に本発明の好適一実施例を添付図面によって詳述
する。

第４図に示すごとく、１は塔体であり、その底部には冷
却後の粒塊（以下、コークスと呼ぶ。）を排出する排出
口３が設けられる。排出口３は、第５図または第６図に
示すごとく、複数個設けられ、各排出口３ａ、３ｂ、３
ｃ、３ｄよりコークスを排出できるようになっている。

各排出口３には、再び第４図に示すごとく、切出弁８が
設置され、各切出弁９ａ　、８ｂの作動により各排出口
３ａ　、３ｂを開閉するようになっている。各切出弁８
ａ、８ｂには粒塊の切出回数を検出するための切出回数
センサ１３，１４が設け６−られている。

塔体１内壁には各排出口３ａ　、３ｂに対応して第１温
度センサ１５，１６が取り付けられ、再び第５図または
第６図に示すごとく、各排出口３ａ。

３ｂ、３ｃ、３ｄを臨む位置に複数個の第１温度センサ
１５，１６，１７，１８，１９，２０が配置されている
。塔体１内底部中央に位置する冷却ガス吹込部２１のそ
の頂部には第２温度センサ２２が取、り付けられている
。第１温度センサ１５゜１６、第２温度センサ２２及び
切出回数センサ１３．１４は第４図に示すごとく演算器
２３に電気的に接続され、第１温度信号、第２温度信号
及び切出回数信号を演算器２３に入力する。演算器２３
にはコークスの切出速度設定器２４が接続され、演算器
２３にコ゛−クスの切出速度設定値を入力する。演算器
２３の出力側は各切出弁８ａ。

８ｂに接続され、作動指令信号２５を出すことで各切出
弁３ａ、９ｂの動作を制御する。なお、９は上部バンカ
で、上部ゲート１０が開閉可能に取り付けられ、１１は
下部バシカで、下部ゲート１２が開閉可能に取り付けら
れている。

演算器２３の機能について説明すると、第一に、切出回
数信号から第１切出速度を算定する。すなわち、通常に
おけるコークスの第１切出速度ｖ１は次式で算出される
。

ここで、ｔは経過時間、２は経過時間内におけるコ２−
クスの切出回数〔回〕、Ｑは１回当りのコークス切出量
〔トン／回〕である。

他方、過渡時におけるコークスの第１切出速度Ｖ’ｌは
次式で算出される。

ここで、ｖｏはコークス切出速度設定値〔トン／時−〕
、ｔｏ及びｔ′については、ｔｏ＝Ｑ／ｖ。

〔時７回〕、ｔ’＝ｔ／ｃ［時７回〕、Ｃはコークス切
出回数の積算値〔回〕である。過渡時に該当する時期と
は、コークス切出の開始時やコークス切出速度設定値ｖ
６を変更した時等から所定の時間経過するまでの時期を
指し、コークス切出速度の変化が必要最小限度において
安定するまでの時期である。

第二、演算器２３は第１温度信号と第２温度信号とから
塔体１内中心部に対する壁付近のコークスの温度差Δθ
を算出する。温度差Δθの関係式は次の通りである。

Δθ＝１θ−θｏｌ［’ｃ）　　・・・・・・（３）こ
こで、θは各第１温度センサ１５，１６における温度検
出値、θ０は第２温度センサ２２における温度検出値で
ある。

第三に、演算器２３は温度差Δθと第１切出速度ｖｔ、
ｖ’ｔ　　との相関から温度差Δθに対するコークス切
出速度Ｍｌ、Ｖ’ｌの回帰直線を算定する。回帰直線の
式を次に記す。なお、Ｘは温度差ΔＱ１ｙはコークス切
出速度ｖ１．ｖ’１に対応する。

ｙ＝ａｘ−１−ｂ　　　　……（４） ここで、Ｎゆ第１温度センサ１５，１６の数、ｘｌはｉ
番目の第１温度センサ１５，１６と第２温度センサ２２
との温度差、ｙｌは１番目の温度センサ１５．１６に対
応する排出口３ａ　、３ｂの切出弁８　ａ　ｐ　８　ｂ
における第１切出速度である。

第四に、演算器２３は温度差Δθの平均値Ｍを算出する
。次式に従って演算される。

Ｍ＝、Σ１θｉ−θ。１〔℃〕　・曲・（５）ここで、
θ１はｉ番目の第１温度センサ１５，１６における温度
検出値である。

第五に、演算器２３は回帰直線により温度差の平均値Ｍ
に対する第２切出速度Ｖｔ、Ｖ’ｆｉを算出し、その第
２切出速度ｖ２．ｖ’２　と第１切出速度ｖｌ、ｖ’ｌ
の比から各切出弁８ａ、８ｂにおけるコークス切出時間
のインターバルＴ　、　Ｔ’を算定する。すなわち、通
常におけるコークス切出時間のインターバルＴは次式で
算出される。

他方、過渡時におけるコークス切出時間のインターバル
Ｔ′は次式で算出される。

なお、第５図に示すごとく、第１温度センサ１５．１９
，１６，１７，２０，１８の数が排出口３ａ、３ｂ、３
ｃ、３ｃｔの数と異なる場合は、予め排出口３　ａ、３
　ｂ＋　３　ｃ　ｔ　３　ｄの各々に対応させて複数の
第１温度センサ１５，１９．１６゜１？、２０．１８を
決めておき、それらの温度信号を演算器２３で選別演算
し、一番高い温度を選択して上記（４−１）　、　（，
４−２）式に用いる。

次に本発明の作用について述べる。

第４図において、切出速度設定器２４に切出速度設定値
Ｖｌｌをセットし、演算器２３を介して各切出弁８　ａ
　＃　８　ｂのコークス切出時間のインターバルＴ　、
　Ｔ’を調整する。このとき、各切出弁８ａ。

８ｂにおける切出速度ｖ　１．　ｖ／！が変化して、塔
体１内でのコークスの降下速度が変わることになる。

通常時にコークスの不均一冷却が起きる場合には、各第
１温度センサ１５，１６からの温度信号と第２温度セン
サ２２からの温度信号とを演算器２３により減算し、温
度差Δθを算出すると共に、各第１温度センサ１５，１
６に対応する排出口３ａ、３．ｂの切出弁８ａ　、−８
ｂにおける第１切出速度ｖｌを各切出回数センサ１３，
１４からの切出回数信号より演算器２３で算出する。温
度差Δθと第１切出速度ｖｌとの相関から、温度差に対
するコークス切出速度の回帰直線を演算器２３により算
定する。温度差Δθの平均値Ｍを演算器２３で算出して
おき、この値Ｍになるような各々の切出弁８ａ　、８ｂ
の切出速度（第２切出速度）ｖ！を回帰直線によって算
出し、更に、各々の切出弁ｇａ　、８ｂ毎に第２切出速
度ｖ２に対する第１切出速度ｖｌの比（ｖ、／ｖ、　’
）を算出し、その割合（ｖ、／ｖ、　）から上記（６）
式に示すととく各切出弁８ａ　、９ｂにおけるコークス
切出時間のインターバルＴを算定する。従って、コーク
スの温度が高いと第１温度センサ１５，１６で検知され
た箇所に対応する切出弁Ｆ３ａ　、８ｂは、そのインタ
ーバルＴが長くなるように演算器２３で制御され、切出
速度ｖ１が減少し、コークス降下速度を遅くする。その
結果、向流する冷却ガスによる冷却効果が上が９、コー
クス冷却を均一に行なえることになる。逆に、コークス
の温度が低いと第１温度センサ１５，１６で検知された
箇所に対応する切出弁８ａ、８ｂは、そのインターバル
Ｔが短くなるように演算器２３で制御され、切出速度Ｖ
ｌが増大し、コークス降下速度を速くする。その結果、
向流する冷却ガスによる冷却効果が下がり、コークスの
冷却が均一化に向かうことになる。

過渡時におけるコークスの不均一冷却発生の場合は、前
述と同様に温度差Δθ誤第１切出速度ｖ′１を演算器２
３で算出し、回帰直線を算定する。また、温度差Δθの
平均値Ｍを演算器２３で算出し、この値Ｍになるように
各切出弁ｇａ　、８ｂの切出速度（第２切出速度）ｖ′
２を回帰直線によって算出し、更に、各切出弁８ａ　、
８ｂ毎に第２切出速度ｖ′！に対する第１切出速度Ｖ′
重の比（Ｖ’ｌ／　Ｖ’宜）を算出し、その割合（ｖ／
、／　ｖｚ、　）から上記（１）式に示すごとく各切出
弁８ａ　、８ｂにおけるコークス切出時間のインターバ
ルＴ′を算定する。このように算定したインターバルＴ
′で各切出弁８ａ、８ｂを作動させることにより、過渡
時においてもコークス冷却の不均一を防止できることに
なる。

以上のごとき動作を適宜繰り返すことで、通常時、過渡
時のいずれにおいてもコークスの冷却を均一に行なうこ
とができるものである。

以上の説明で明らかなごとく本、発明によれば次のごと
き効果を発揮する。

（１）粒塊の排出を停止することなく、粒塊を均一に冷
却することができるので、乾式冷却塔の稼働率が向上す
る。

（２）複数個の切出弁を用い、各切出弁の開閉動作を制
御することにより、塔体内の粒塊の降下速度を制御する
ことができ、粒塊の冷却を確実に均一化することができ
る。

（３）複数個の温度センサを塔体内壁に取り付け、塔体
中心部に取り付けた温度センサとの温度差を求めると共
に、各温度センサに対応する複数個の切出弁に切出回数
セ／すを取り付け、粒塊の切出速度を求めることにより
、温度差と切出速度の回帰直線を算定でき、これをもと
に、温度差の平均値となるような切出速度を知ることが
できる。この切出速度に対して実際の切出速度が大きけ
れば、その割合分切出弁の作動を調整し、切出速度を下
げることができる。これによシ、切出速度が速いために
起こる粒塊の冷却不足を解消できる。逆の場合も同様で
ある。従って、各切出弁の作動を制御することで、粒塊
の不均一な冷却を有効的に改善できる。

（４）温度差を求める基準として、塔体内底部中央に位
置する冷却ガス吹込一部のその頂部に取り付けた温度セ
ンサの温度検出値を用いることから、より正確な制御が
可能と麦る。

（５）温度を温度差として扱うことにより、演算器にお
ける演算処理が迅速かつ容易となる。

（６）演算器において一旦回帰直線を求めてから各切損
弁や作動を調整するようにしてい企ため、切出弁の制御
が安定的かつ確実なものとなる。

（７）各切出弁の制御によって粒塊の不均一な冷却を防
止できるので、設備の小形化及び経済性向上を推進する
ことができる。

（８）演算器を用い、通常時と過渡時における切出弁の
制御が行なえることから、粒塊の均一冷却がより精度の
高いものとなる等の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は粒塊の乾式冷却塔の一例を示す縦断面図、舘２
図は第１図の冷却塔内における冷却ガスの上昇速度比分
布を示すグラフ、第３図は第１図の冷却塔内における粒
塊の降下速度比分布を示すグラフ、第４図は本発明に係
る粒塊の乾式冷却塔における切出制御方法に用いる装置
の一実施例を示す接続図、第５図は本発明に係る切出制
御方法に用いる乾式冷却塔の一実施例を示す要部横断面
図、第６図は本発明に係る切出制御方法に用いる乾式冷
却塔の他の実施例を示す要部横断面図である。 図中、１は塔体、３は排出口、８は切出弁、１３．１４
は切出回数センサ、１５，１６．１７゜１８．１９．２
０は第１温度センサ、２１は冷却ガス吹込部、２２は第
２温度センサ、２３は演算器である。 特許　出願人　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士
　絹　谷　信　雄 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 塔体の頂部より高温の粒塊を投入し、かつ、底部より徐
   々に切り出すことで塔体内に粒塊の下方への移動層を形
   成すると共に、塔体底部から冷却ガスを吹き込んでその
   移動層と向流させ、粒塊を冷却して排出する乾式冷却方
   法おいて、上記塔体底部に冷却後の粒塊を排出する排出
   口を複数個設け、各排出口に切出弁を設置し、各切出弁
   に粒塊の切出回数を検出する切出回数センサを設け、塔
   体内壁に各排出口に対応して複数個の第、１温度センサ
   を取シ付け、塔体内底部中央に位置する冷却ガス吹込部
   の・その頂部に第２温度センサを取υ付け、これらの切
   出回数センサ及び温度セ／すを演算器に電気的に接続し
   、切出回数の信号から一定時間内における粒塊切出量を
   算出してその第１切出速度を算定し、第１温度信号と第
   ２温度信号とから塔内中心部に対する壁付近の粒塊の温
   度差を算出し、温度差と第１切出速度との相関から温度
   差に対する粒塊切出速度の回帰直線を算定し、回帰直線
   より温度差の平均値に対する第２切出速度を算出し、第
   １切出速度と第２切出速度の比に応じて各切出弁操作の
   インターバルを変え、粒塊を均一温度に冷却するように
   なしたことを特徴とする粒塊の乾式冷却塔における切出
   制御方法。