JPS5893782A - 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は上部バンカーであり、上部ゲート１０
４：開−閉可能に取り付けられ、また、１１は下部バン
カーであり、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′
々るという回頭がある。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
のだめ、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時に監視するよ
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５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まり塔体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る。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おる。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、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。これらの冷却ガスや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ｌａ。

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１．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１ａｐｉｂ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ために従来の方法を使
用すると一１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
、そのだめにはファン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、切出回数及び温【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３　ａ　＋　３
　ｂ　ｔ　３　ｃ　、３　ｄ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８ａ、８ｂの
作動により各排出口３　ａ　ｔ　３　’を開閉するよう
になっている。各切出弁８ａ、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が設けられ
ている。

塔体１内壁には各排出口３ａ、３ｂに対応して温度セン
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。

３　ＣＴ　３’　ｄを臨も位置に複数個の温度センサ１
５゜１６．１７，１８，１９，２０が配置されている。

これらの温度センサ１５，１６及び切出回数センサ１３
，１４は第４図に示すごとく演算器２１に電気的に接続
され、温度信号及び切出回数信号を演算器２１に入力す
る。演算器２１にはコークスの切出速度設定器２２が接
続され、演算器２１にコークスの切出速度設定値を入力
する。演算器２１の出力側は各切出弁８ａ、８ｂに接続
され、作動指令信号２３を出すことで各切出弁８ａ。

８ｂの動作を制御する。なお、９は上部バンカーで、上
部ゲート１０が開閉可能に取り付けられ、また、１１は
下部バンカーで、下部ゲート１２が開閉可能に取り付け
られている。

演算器２１の機能について説明すると、第一に、切出回
数信号から切出速度を算定する。すなわち、通常でのコ
ークスの切出速度Ｖについては次式で算出される。

ここで、ｔは経過時間〔時〕、ｘは経過時間内における
コークスの切出回数〔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切出速度Ｖ′ば次式で算
出される。

ｖ’−−（＋−ン／時〕　・・・・・・　（２）ｔ′ ここでｖ６はコークス切出速度設定値〔トン／時〕、１
（、及びｔ′については、ｔ６＝Ｑ’／Ｖ６Ｃ時／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ｖ６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。

第二に、演算器２１は温度信号から各温度センサ１５，
１６付近の冷却ガスと塔体１へ流入前の冷却ガスとの温
度差Δθを算出し、温度差Δθと切出速度ｖ　、　ｖ’
とから各切出弁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、通常での
コークス切出時間のインターバルＴについては次式で算
出される。

ここで、筋は、上記温度差Δθを全ての温度センサ１５
，１６について加算し、温度センサ１５１６の数で割っ
たいわゆる相加平均値である。

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、塔体１へ流入前の冷却ガスの温度は温度センサで
測定した値でも、または、設計上置に定まっている値の
どちらでもよい。また、第５図に示すごとく、温度セン
サ１５，１６，１７．１８１９．２０の数が排出口３ａ
、３ｂ、３ｃ、３ｄの数と異なる場合は、予め排出口３
ａ、３ｂ。

３ｃ、３ｄの各々に対応させて複数の温度センサ１５．
１９，１６，１７，２０．１８を決めておき、それらの
温度信号を演算器２１で選別演算し一番高い温度を選択
して上記（３）　、　（４）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２２に切出速度設定値
Ｖ６をセットし、演算器２１を介して各切出弁８ａ、９
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、コークスの吸出速度ｖ　、　ｖ’が
変化するので、塔体１内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、まず
、その不均一な箇所に近い温度センサ１５．１６示反応
する。全温度センサ１５．１６が演算器２１に接続され
ているので、温度差Δθを大きくする温度セ／す１５，
１６は演算器２１で容易に判別される。次に、この判別
された温度センサ１５，１６に対応する排出口３ａ、３
ｂの切出弁９ａ、９ｂは演算器２１で判別される。この
ように判別された温度センサ１５，１６及び切出弁８ａ
　、８ｂの温度信号及び切出回数信号は演算器２１にお
いてその切出弁ｇａ、９ｂの切出時間の最適インターバ
ルを算定するのに用いられる。

最適インターバルＴは上記（１）　、、”　（３）式に
より算定される。演算器２１はそのインターバルＴで作
動するように上記切出弁８ａ、８ｂを制御する。このイ
ンターバルＴで切出弁８ａ、８ｂが作動すると、コーク
スの切出速度が変化し、塔体１内のコークスの降下速度
が均一化され、従って、コークスの冷却が均一化される
。

過渡時にコークスの不均一冷却が起きる場合にも、前述
と同様に不均一な箇吉に近い温度センサ１５．１６が反
応する。演算器２１は、温度差Δθを大きくする温度セ
ン１５．１６と、そのセンサ１５　、１６に対応する排
出口３ａ、３ｂの切出弁８ａ、８ｂとを判別し、これら
のセンサ１５゜１６及び切出弁８ａ　、８ｂの温度信号
及び切出回数信号からいコークスを均一に冷却するに見
合うその切出弁８ａ、８ｂの切出時間のインターバルＴ
′を算定する。この最適インターバルＴ′は上記（２）
。

（４）式によシ算出される。演算器２１はそのインター
バルＴ′で上記切出弁８ａ、８ｂを作動させ、コークス
の切出速度を変える。温度差Δθの大きな箇所に相当す
る切出弁８ａ、８ｂの切出速度を変えることで、塔体１
内のコークス降下速度が均一化することになり、従って
、コークスの゛冷却が過渡時においても均一化される。

以上のごとき動作を適宜縁−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）　　コークスの排出を停止することなく、コーク
ス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、塔体内のコークスの降下速度を制御
することができ、コークスの冷却を均一化することがで
きる。

（３）　　コークス冷却の不均一箇所及びその程度を温
度センサで検出し、その時のその箇所に相当する切出弁
の切出回数を切出回数センサで検出し、これらの検出値
をもとに切出弁を制御してコークスの降下速度を変える
ことにより、コークスの不均一な冷却を改善することが
できる。また、設備の小形化及び経済性の向上を推進す
ることができる。

（４）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、より正確にコークスの均一冷
却を行なうことができ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、第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。 １３．１４は切出回数センサ、１５，１６，１７゜１８
．１９，２０は温度センサ、２１は演算器である。 第１図 −５８５

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塔
   において、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け、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温度センサを取り付
   け、これらの切出回数センサ及び温度センサを演算器に
   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切出速度を算定し、温度信
   号から温度センサ付近の冷却ガスと塔体へ流入前の冷却
   ガスとの温度差を算出し、温度・差と切出速度とから切
   出弁操作の最適インターバルを算定して各切出弁の作動
   を制御し、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。