特開 2024-24908 コークス炉の異常検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024024908

(43)【公開日】2024-02-26

(54)【発明の名称】コークス炉の異常検知方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 41/02 20060101AFI20240216BHJP

   C10B 33/10 20060101ALI20240216BHJP

【ＦＩ】

C10B41/02

C10B33/10

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022127891

(22)【出願日】2022-08-10

(71)【出願人】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001553

【氏名又は名称】アセンド弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】飯盛 翔太

(72)【発明者】

【氏名】有村 祐紀

(57)【要約】      （修正有）

【課題】高精度にコークス炉内の異常を検知することのできる、コークス炉の異常検知方法を提供する。
【解決手段】コークス炉の異常検知方法は、押出工程と、測定工程と、判定工程と、を備える。押出工程では、ラムビーム１１を炉長方向に移動させ、ラムヘッド１２でコークス２０を炭化室８０から押し出す。測定工程では、押出工程中、炉長方向におけるラムヘッド１２の位置をｘとしたとき、位置ｘにおける機関の押出負荷Ｆ（ｘ）を測定する。判定工程では、測定工程で測定した押出負荷Ｆ（ｘ）が、ａ≦ｘ≦１００の範囲でＦ（ｘ）＜Ｆ（ａ）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。（ただし、ラムヘッドがコークスに接触を開始する直前のラムヘッドの位置をｘ＝０、スライドシューが炭化室内に進入する直前のラムヘッドの位置をｘ＝ａ、及び炭化室からのコークスの押し出しが完了した時点のラムヘッドの位置をｘ＝１００とする。）
【選択図】図１０

【特許請求の範囲】

【請求項1】

炉長方向に延びるラムビームと、前記ラムビームの先端に固定されたラムヘッドと、前記ラムビームの下方に配置され、前記ラムビームと一体化されたスライドシューと、前記ラムビームを前記炉長方向に移動させる力を与える機関と、を含む押出機を用いて、炭化室内のコークスを前記炭化室から押し出すときの異常を検知するコークス炉の異常検知方法であって、
前記ラムビームを前記炉長方向に移動させ、前記ラムヘッドで前記コークスを前記炭化室から押し出す、押出工程と、
前記押出工程中、前記炉長方向における前記ラムヘッドの位置をｘとしたとき、位置ｘにおける前記機関の押出負荷Ｆ（ｘ）を測定する、測定工程と、
前記測定工程で測定した前記押出負荷Ｆ（ｘ）が、ａ≦ｘ≦１００の範囲で下記の式（１）を満たす場合に、前記コークス炉に異常が発生していると判定する、判定工程と、を備える、異常検知方法。

【数1】

ただし、前記ラムヘッドが前記コークスに接触を開始する直前の前記ラムヘッドの位置をｘ＝０、前記スライドシューが前記炭化室内に進入する直前の前記ラムヘッドの位置をｘ＝ａ、及び前記炭化室からの前記コークスの押し出しが完了した時点の前記ラムヘッドの位置をｘ＝１００とする。

【請求項2】

請求項１に記載の異常検知方法であって、
前記判定工程では、さらに、ａ≦ｘ≦１００の範囲において前記炭化室を前記炉長方向における寸法が前記炭化室の全長の５％毎の区間に区分し、Ａ番目の前記区間内の前記押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した値を押出負荷平均Ｆ_Ａとしたとき、前記押出負荷平均Ｆ_Ａが下記の式（２）を満たす場合に、前記コークス炉に異常が発生していると判定する、異常検知方法。

【数2】

【請求項3】

請求項２に記載の異常検知方法であって、
前記判定工程では、さらに、（Ａ＋１）番目の前記区間内の前記押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した値を押出負荷平均Ｆ_Ａ＋１としたとき、前記押出負荷平均Ｆ_Ａ及びＦ_Ａ＋１が下記の式（３）を満たす場合に、前記コークス炉に異常が発生していると判定する、異常検知方法。

【数3】

【請求項4】

炉長方向に延びるラムビームと、前記ラムビームの先端に固定されたラムヘッドと、前記ラムビームの下方に配置され、前記ラムビームと一体化されたスライドシューと、前記ラムビームを前記炉長方向に移動させる力を与える機関と、を含む押出機を用いて、炭化室内のコークスを前記炭化室から押し出すときの異常を検知するコークス炉の異常検知方法であって、
前記ラムビームを前記炉長方向に移動させ、前記ラムヘッドで前記コークスを前記炭化室から押し出す、押出工程と、
前記押出工程中、前記炉長方向における前記ラムヘッドの位置をｘとしたとき、位置ｘにおける前記機関の押出負荷Ｆ（ｘ）を測定する、測定工程と、
前記測定工程で測定した前記押出負荷Ｆ（ｘ）が、ａ≦ｘ≦１００の範囲で下記の式（４）を満たす場合に、前記コークス炉に異常が発生していると判定する、判定工程と、を備える、異常検知方法。

【数4】

ただし、前記ラムヘッドが前記コークスに接触を開始する直前の前記ラムヘッドの位置をｘ＝０、前記スライドシューが前記炭化室内に進入する直前の前記ラムヘッドの位置をｘ＝ａ、及び前記炭化室からの前記コークスの押し出しが完了した時点の前記ラムヘッドの位置をｘ＝１００とし、前記炭化室で過去に行った前記コークスの押し出しにおいて、前記ラムヘッドの位置をｘ＝ａからｘ＝１００まで移動させたときに前記機関がした仕事Ｓの最小値をＳ_ｍｉｎとする。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、コークス炉の異常検知方法に関する。

【背景技術】

【0002】

製鉄に用いるコークスは、原料となる石炭をコークス炉に装入し、石炭を高温で乾留することにより製造される。コークス炉は、例えば室炉式コークス炉である。コークス炉は、石炭をコークス化する炭化室と、炭化室に熱を供給する燃焼室とが交互に並列した構造を有し、炭化室と燃焼室とは、煉瓦で構成された炉壁で区切られている。燃焼室の内部で燃料ガスが燃焼し、炉壁の熱伝導により、燃焼室の熱が炭化室に供給される。炭化室には、常温の石炭が装入される。炭化室内の石炭は、燃焼室からの熱により炭化が促進し、乾留されてコークスとなる。炭化室の両端には、それぞれ窯口が設けられている。炭化室内のコークスは、押出機により炭化室から押し出される。具体的には、炭化室内のコークスは、押出機により炭化室の一方の窯口から他方の窯口に向かって押されて、炉外に排出される。排出されたコークスは、ガイド車により消火車に案内され、消火車で搬送される。以下では、炭化室の一方の窯口を「押出機側窯口」、他方の窯口を「ガイド車側窯口」とも言う。

【0003】

押出機は、例えば、押出機側窯口からガイド車側窯口に沿って延びるラムビームと、ラムビームの先端に固定されたラムヘッドと、ラムビームの下方に配置され、ラムビームと一体化されたスライドシューと、を備える。コークスの押出中、ラムヘッドはコークスと接触し、スライドシューは炉底と摺動しながら、ラムビームを支持する。

【0004】

炭化室及び燃焼室は、それぞれ押出機側窯口からガイド車側窯口に向かう方向に沿って延在する。以下では、炭化室及び燃焼室の延在する方向を、「炉長方向」とも言う。炭化室及び燃焼室の炉長方向における寸法は、例えば十数メートルにおよぶ。ここで、コークスの押出中には、コークスと炉壁との間に摩擦力が生じ、コークスと炉底との間に摩擦力が生じる。以下では、炉壁及び炉底を総称して「炉面」とも言う。特に、コークスが十分に乾留されていない場合や、炉壁の煉瓦に凹凸がある場合には、コークスに対して過大な摩擦抵抗が発生する。このような場合には、コークスの押出性が悪化する。

【0005】

コークスの押出性が過度に悪化すると、炉壁が損傷したり、炉壁が大規模に崩壊したりするおそれがあり、場合によってはコークスの押詰が発生するおそれがある。コークスの押詰とは、炭化室内のコークスの押出中、押出機に作用する反力が急激に大きくなり、押出機がコークスを押し出すことができなくなって、コークスが炭化室内で停止してしまう事態を指す。コークスの押詰が発生した場合には、コークス炉を停止して、手作業で炭化室内のコークスを排出し、その後炉壁の補修を行う。そのため、コークスの押詰が発生すると、コークスの生産性が低下する上、補修のコストが増加する。

【0006】

コークス炉の老朽化が進行すれば、炉体の不具合は顕著に起こる。そのため、たとえ老朽化したコークス炉が使用される場合であっても、安定して操業を行える技術の確立が求められている。コークス炉の操業を安定化するためには、コークスの押出中に押出性の悪化を早期に検知する必要がある。

【0007】

押出性の悪化を検知する技術として、例えば特許文献１が知られている。特許文献１に記載された技術では、モータによって駆動される押出ラムでコークスを押し出す際、押出ラムの炭化室内での押出位置に対するモータの負荷電流を計測した負荷電流トレンドから、コークス炉の操業状態を考慮した理想負荷電流トレンドを予め求めておく。そして、測定対象となる炭化室におけるコークス押出完了後の実績負荷電流トレンドと上記理想負荷電流トレンドとの押出位置毎の負荷電流の偏差を求める。特許文献１には、このように求めた偏差から、当該炭化室の異常を判定する、と記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１７－１７１７９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

特許文献１の異常検知方法において、理想負荷電流トレンドは、５～１０回分の負荷電流トレンドの平均値に各種補正係数を掛け合わせて決定される。このため、炭化室内を補修した場合等のように計測条件が大幅に変化すると、異常検知の精度は低下する。

【0010】

本開示の目的は、高精度にコークス炉内の異常を検知することのできる、コークス炉の異常検知方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本開示に係る異常検知方法は、押出機を用いて、炭化室内のコークスを炭化室から押し出すときの異常を検知する、コークス炉の異常検知方法である。押出機は、ラムビームと、ラムヘッドと、スライドシューと、ラムビームを炉長方向に移動させる力を与える機関と、を含む。ラムビームは、炉長方向に延びる。ラムヘッドは、ラムビームの先端に固定される。スライドシューは、ラムビームの下方に配置され、ラムビームと一体化される。本開示に係る異常検知方法は、押出工程と、測定工程と、判定工程と、を備える。押出工程では、ラムビームを炉長方向に移動させ、ラムヘッドでコークスを炭化室から押し出す。測定工程では、押出工程中、炉長方向におけるラムヘッドの位置をｘとしたとき、位置ｘにおける機関の押出負荷Ｆ（ｘ）を測定する。判定工程では、測定工程で測定した押出負荷Ｆ（ｘ）が、ａ≦ｘ≦１００の範囲で下記の式（１）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。

【数1】

ただし、ラムヘッドがコークスに接触を開始する直前のラムヘッドの位置をｘ＝０、スライドシューが炭化室内に進入する直前のラムヘッドの位置をｘ＝ａ、及び炭化室からのコークスの押し出しが完了した時点のラムヘッドの位置をｘ＝１００とする。

【0012】

本開示に係る別の異常検知方法は、上記押出機を用いて、炭化室内のコークスを炭化室から押し出すときの異常を検知する、コークス炉の異常検知方法である。本開示に係る異常検知方法は、押出工程と、測定工程と、判定工程と、を備える。押出工程では、ラムビームを炉長方向に移動させ、ラムヘッドでコークスを炭化室から押し出す。測定工程では、押出工程中、炉長方向におけるラムヘッドの位置をｘとしたとき、位置ｘにおける機関の押出負荷Ｆ（ｘ）を測定する。判定工程では、測定工程で測定した押出負荷Ｆ（ｘ）が、ａ≦ｘ≦１００の範囲で下記の式（４）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。

【数2】

ただし、ラムヘッドがコークスに接触を開始する直前のラムヘッドの位置をｘ＝０、スライドシューが炭化室内に進入する直前のラムヘッドの位置をｘ＝ａ、及び炭化室からのコークスの押し出しが完了した時点のラムヘッドの位置をｘ＝１００とし、炭化室で過去に行ったコークスの押し出しにおいて、ラムヘッドの位置をｘ＝ａからｘ＝１００まで移動させたときに機関がした仕事Ｓの最小値をＳ_ｍｉｎとする。

【発明の効果】

【0013】

本開示に係るコークス炉の異常検知方法によれば、高精度にコークス炉内の異常を検知することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。

【図2】図２は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。

【図3】図３は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。

【図4】図４は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。

【図5】図５は、コークス炉の全体構成を示す模式図である。

【図6】図６は、図５の線ＶＩ－ＶＩにおける断面図である。

【図7】図７は、押出機の側面図である。

【図8】図８は、実施形態に係るコークス炉の異常検知方法を示すフロー図である。

【図9】図９は、押出工程の様子を示す模式図である。

【図10】図１０は、押出工程の様子を示す模式図である。

【図11】図１１は、押出工程の様子を示す模式図である。

【図12】図１２は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。

【図13】図１３は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。

【図14】図１４は、第１実施例に係る押出波形を示す図である。

【図15】図１５は、ラムヘッドの位置に応じたコークス塊の堆積高さの推移を示す図である。

【図16】図１６は、コークス塊の堆積高さと押出負荷の関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明者らは、コークス炉における押出性の悪化を早期に検知するという技術的課題を解決するため、コークスの押出中に押出機に作用する反力に着目した。押出機に作用する反力は、押出機を駆動するモータのトルクに相当し、以下、「押出負荷」とも言う。具体的には、本発明者らは、押出機のラムヘッドの移動量に応じて検出される押出負荷の推移（以下、「押出波形」とも言う。）から、コークスの押出中における炉内異常（押詰等）の兆候を認識できることを見出した。

【0016】

図１は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。図１には、炉内が健全な状態のときの押出波形が示される。炉内が健全な状態とは、コークスの押詰等のような異常が発生せず、コークスの押し出しが円滑に行われる状態を指す。図１に示す押出波形は、例えば、新設されたコークス炉を用いたときの押出波形である。

【0017】

図１において、横軸は押出機側窯口を基準としたラムヘッドの位置、すなわち、炭化室の押出機側窯口からのラムヘッドの移動量を示す。図１において、ラムヘッドの移動量は、押出機側窯口からの実測値で示されている。これは、後述する図２～図４においても同様である。

【0018】

図１において、縦軸は押出負荷を示す。押出負荷は、押出機の設備損傷防止や炉体保護の観点から定められている押出負荷の上限値を１．０としたときの相対値で示されている。つまり、押出負荷は、押出負荷の上限値に対する相対値で示されている。これは、後述する各図においても同様である。

【0019】

炭化室内のコークスは、乾留された後、押出機により炭化室の一方の窯口から他方の窯口に向かって押される。コークスは、押出機により押され始めると、押出機のラムヘッドによって押し潰され、全体が圧縮される。このとき、コークスと炉面との間には静止摩擦力がはたらき、コークスは静止している。その後、押出負荷が大きくなると、コークスと炉面との間の摩擦力が最大値（最大静止摩擦力）に達し、コークスが移動を開始する。コークスが移動を開始すると、コークスは最大静止摩擦力よりも小さい動摩擦力を受ける。そのため、押出負荷は最大値に達した後、急激に低下する。

【0020】

以下では、押出波形において、押出負荷が急激に上昇し始めてから、押出負荷が最大値に達した後の押出負荷の急激な低下が完了するまでの期間、すなわち、押出波形の山に相当する部分を、押出負荷の「ピーク」と言う。コークスの押し出しを開始して最初に発現するピークを、押出負荷の「初期ピーク」と言う。図１に示す押出波形の例では、ラムヘッドの移動量が０から０．９ｍまでの期間に初期ピークが発現している。また、ピークの中で押出負荷が最大値に達したときの押出負荷の値を「ピーク値」と言う。初期ピークにおけるピーク値は、コークスと炉面との間の最大静止摩擦力に相当する。図１に示す押出波形の例では、ラムヘッドの移動量が約０．６ｍのときに押出負荷が最大値に達しており、ピーク値は０．１５である。

【0021】

通常、コークスの押出時、押出機のスライドシューが炭化室内に進入するよりも前に、コークスは移動を開始している。スライドシューが炭化室内に進入するよりも前に、コークスの圧縮が完了しているとも言える。したがって、押出機のスライドシューが炭化室内に進入するときには、押出負荷の初期ピークは過ぎている。

【0022】

一方、コークスが移動を開始すると、ラムヘッドの移動量が大きくなるにつれてコークスは炭化室のガイド車側窯口から排出される。すると、炭化室内のコークスの量はしだいに減少し、ラムヘッドがコークスを押すのに必要な荷重は小さくなる。つまり、押出負荷がしだいに軽減される。そのため、健全な炉の場合、図１に示す押出波形からも明らかなように、初期ピーク以降の押出負荷は、ラムヘッドの移動量が大きくなるにつれて実質的に小さくなる。健全な炉の場合、スライドシューが炭化室内に進入した後の押出負荷は、ラムヘッドの移動量が大きくなるにつれて徐々に低下するとも言える。

【0023】

ここで、新設されたコークス炉では、初期ピークでのピーク値は非常に小さい。一方、老朽化したコークス炉では、初期ピークでのピーク値は大きくなる。これは、コークス炉の老朽化に伴い炭化室の炉面が損耗し、コークスと炉面との間にはたらく摩擦力が大きくなることや、燃焼不良や伝熱の悪化によるコークスの乾留不良が発生しやすくなるためと考えられる。

【0024】

図２は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。図２には、コークス炉の老朽化が進行し、炉壁が一部で膨らんでいたとき、又は炉壁の迫出しが発生したときの押出波形が示される。図２に示す押出波形では、初期ピークでのピーク値は、図１に示す押出波形の初期ピークでのピーク値と比較して大きい。さらに、初期ピーク以降の押出負荷は、ラムヘッドの移動量が約２．０～６．５ｍの範囲において、ラムヘッドの移動量が大きくなってもしばらく高い状態に維持されている。これは、老朽化が進行したコークス炉では、炉内が健全な状態のコークス炉と比較して、コークスと炉面との間にはたらく動摩擦力が大きいからと考えられる。

【0025】

ただし、一般に、炭化室には水平テーパが設けられている。要するに、炭化室の幅は、押出機側窯口からガイド車側窯口に向かうにつれて大きくなる。この炭化室の水平テーパにより、コークスの押出中にラムヘッドの移動量が大きくなるにつれて、コークスと炉壁とのクリアランスは大きくなる。そのため、コークス炉の老朽化が多少進行し、炉壁の膨らみ又は迫出しが発生したとしても、焼減りが十分で堅牢なコークスであれば、図２に示すように、初期ピーク以降にラムヘッドの移動がある程度進み、ラムヘッドの移動量が約６．５ｍ以降では、ラムヘッドの移動量が大きくなるにつれて押出負荷が徐々に低下する。

【0026】

以上、図１及び図２を参照して、コークス炉に異常が発生していないときの押出波形について説明した。本発明者らは、コークス炉に異常が発生しているときの押出波形に着目して鋭意検討した。その結果、本発明者らは、コークス炉の異常発生時、初期ピークでのピーク値（コークスと炉面との間の最大静止摩擦力）が非常に大きくなるだけでなく、後述する図３及び図４の押出波形に示すように、実押出期間における押出負荷のピークの発現又は初期ピーク以降の大幅な波形変化が起こることを突き止めた。実押出期間とは、コークス押出開始から押出完了までの期間のうち、押出負荷の初期ピーク以降の、炭化室内のコークスの排出が進行中の期間を意味する。

【0027】

図３は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。図３には、コークス炉に異常が発生しているときの押出波形が示される。コークス炉に異常が発生している場合、図３に示すように、実押出期間において、押出負荷が突発的に上昇することがある。具体的には、初期ピーク以降にラムヘッドの移動がある程度進み、押出負荷が低下している段階において、押出負荷は、一時的に上昇して、スライドシューが炭化室に進入する直前の押出負荷よりも遥かに高くなる。押出負荷が一時的に上昇する主な原因は、主に炉壁及び炉底煉瓦の局所的な摩耗及び欠損、コークスの乾留度である。これらの原因の他には次の３つの原因が考えられる。１つ目の原因として、実押出期間の末期において、ラムヘッド近隣のコークスが崩壊し、これにより、ラムヘッドがコークスに与える力が、炉長方向と、炉長方向に垂直な炭化室の幅方向に分散する。このため、コークスを押し出すためにより大きな荷重が必要となり、押出負荷が高まる。２つ目の原因として、崩壊したコークスが、コークスケーキと炉壁との間で摩擦抵抗になり、ラムヘッドにその摩擦抵抗が与えられる。３つ目の原因として、コークスケーキが脆弱であった場合、コークスケーキが炉底と摺動するときに、コークスケーキに上向きのせん断力が作用し、コークスケーキが迫上がる。コークスケーキが迫上がると、炭化室の天井や炉壁の狭小（湾曲）部などと接触し、コークスケーキと炭化室の接触部に摩擦力が発生する。これらの原因により、コークス炉に異常が発生した場合、異常な押出波形が発生する場合がある。

【0028】

図４は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。図４には、コークス炉に異常が発生しているときの押出波形が示される。コークス炉に異常が発生している場合、初期ピーク以降の押出負荷は、低下することなくすぐに再上昇することがある。図４に示す例では、ラムヘッドの移動量が約４．０～９．５ｍの範囲で押出負荷が上昇している。本発明者らは、このような押出波形の場合、高確率でコークスの押詰が発生することを突き止めた。さらに、本発明者らは、図４に示すような異常な押出波形を発生させる要因は、コークスの押出中に押出機のラムヘッドと炉壁の間からこぼれ落ち、炉内に残留したコークス塊であることを新たに見出した。

【0029】

コークス塊が炉内にこぼれ落ちると、コークス塊は押出機のスライドシュー前方の炉底に堆積する。つまり、コークス塊がラムヘッドとスライドシューとの間に堆積する。そのため、炉底と摺動するスライドシューとコークス塊との間に摩擦力が生じ、押出負荷が上昇する。また、スライドシューが炉底に堆積したコークス塊を乗り上げることにより、機械的な負荷が発生する。

【0030】

一般に、コークス塊が炉底に残留した状態で次の石炭をコークス炉に装入し、その石炭を乾留したとしても、炉内に残留したコークス塊は、石炭を乾留してできた新たなコークスと一体にはならないことが知られている。したがって、コークス塊が炉底に残留した状態でコークス炉の操業を継続すると、炉底部のコークスが脆弱化して崩れやすくなり、押詰等のリスクが高まる。コークス炉において安定して操業を行うためには、これらの要因で起こるコークスの押出性の悪化を早期に検知することが必要である。

【0031】

本開示の実施形態に係るコークス炉の異常検知方法は、上記の知見に基づいて完成されたものである。

【0032】

実施形態に係る異常検知方法は、押出機を用いて、炭化室内のコークスを炭化室から押し出すときの異常を検知する、コークス炉の異常検知方法である。押出機は、ラムビームと、ラムヘッドと、スライドシューと、ラムビームを炉長方向に移動させる力を与える機関と、を含む。ラムビームは、炉長方向に延びる。ラムヘッドは、ラムビームの先端に固定される。スライドシューは、ラムビームの下方に配置され、ラムビームと一体化される。本開示に係る異常検知方法は、押出工程と、測定工程と、判定工程と、を備える。押出工程では、ラムビームを炉長方向に移動させ、ラムヘッドでコークスを炭化室から押し出す。測定工程では、押出工程中、炉長方向におけるラムヘッドの位置をｘとしたとき、位置ｘにおける機関の押出負荷Ｆ（ｘ）を測定する。判定工程では、測定工程で測定した押出負荷Ｆ（ｘ）が、ａ≦ｘ≦１００の範囲で下記の式（１）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。

【数3】

ただし、ラムヘッドがコークスに接触を開始する直前のラムヘッドの位置をｘ＝０、スライドシューが炭化室内に進入する直前のラムヘッドの位置をｘ＝ａ、及び炭化室からのコークスの押し出しが完了した時点のラムヘッドの位置をｘ＝１００とする（第１の構成）。

【0033】

通常、押出機のスライドシューが炭化室内に進入するよりも前に、コークスは移動を開始しており、押出負荷の初期ピークは過ぎている。そのため、コークス炉に異常が発生していない場合、スライドシューが炭化室内に進入した後の押出負荷は、ラムヘッドの移動量が大きくなるにつれて徐々に低下する。

【0034】

第１の構成の異常検知方法では、押出負荷Ｆ（ｘ）が、ａ≦ｘ≦１００の範囲で式（１）を満たす場合、コークス炉に異常が発生していると判定する。つまり、第１の構成の異常検知方法では、スライドシューが炭化室内に進入した後の押出負荷Ｆ（ｘ）が、スライドシューが炭化室内に進入する直前での押出負荷Ｆ（ａ）よりも大きい場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。図３及び図４に示すように、コークス炉に異常が発生しているときの押出波形では、実押出期間における押出負荷のピークの発現又は初期ピーク以降の大幅な波形変化が起こる。第１の構成の異常検知方法では、コークスの押出中、このような押出波形が測定された場合に異常が発生していると判定することができる。したがって、第１の構成によれば、従来考慮していなかったコークス炉の異常（具体的には、コークスの押出中に押出機と炉壁との間からコークス塊がこぼれ落ち、そのコークス塊が炉内に残留することによって生じる異常）も検知することができる。そのため、第１の構成に係る異常検知方法によれば、高精度にコークス炉内の異常を検知することができる。

【0035】

第１の構成の異常検知方法において、判定工程では、さらに、ａ≦ｘ≦１００の範囲において炭化室を炉長方向における寸法が炭化室の全長の５％毎の区間に区分し、Ａ番目の区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した値を押出負荷平均Ｆ_Ａとしたとき、押出負荷平均Ｆ_Ａが下記の式（２）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定してもよい（第２の構成）。

【数4】

【0036】

第２の構成の異常検知方法では、式（１）に加えて式（２）を満たす場合に、コークス炉内が異常と判定する。式（２）を満たす場合、炭化室を炉長方向における寸法が５％毎の区間に区分して、Ａ番目の区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した押出負荷平均Ｆ_Ａの値が、スライドシューが炭化室内に進入する直前での押出負荷Ｆ（ａ）よりも大きくなる。要するに、第２の構成の異常検知方法では、押出負荷Ｆ（ｘ）が瞬間的にＦ（ａ）よりも大きくなるだけでなく、押出負荷Ｆ（ｘ）を区間内で平均した値がＦ（ａ）よりも大きい場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。したがって、第２の構成の異常検知方法によれば、誤検知のリスクを低減することができる。

【0037】

第２の構成の異常検知方法において、判定工程では、さらに、（Ａ＋１）番目の区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した値を押出負荷平均Ｆ_Ａ＋１としたとき、押出負荷平均Ｆ_Ａ及びＦ_Ａ＋１が下記の式（３）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定してもよい（第３の構成）。

【数5】

【0038】

第３の構成の異常検知方法では、式（１）及び式（２）に加えて式（３）を満たす場合に、コークス炉内が異常と判定する。式（３）を満たす場合、炭化室を炉長方向における寸法が５％毎の区間に区分して、Ａ番目の区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した押出負荷平均Ｆ_Ａ、及び（Ａ＋１）番目の区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した押出負荷平均Ｆ_Ａ＋１が、いずれもスライドシューが炭化室内に進入する直前での押出負荷Ｆ（ａ）よりも大きくなる。さらに、（Ａ＋１）番目の区間内の押出負荷平均Ｆ_Ａ＋１は、Ａ番目の区間内の押出負荷平均Ｆ_Ａよりも大きい。要するに、第３の構成の異常検知方法では、相互に隣り合うＡ番目の区間から（Ａ＋１）番目の区間までコークスの押し出しが進行するにつれて、押出負荷Ｆ（ｘ）が上昇している場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。したがって、第３の構成の異常検知方法によれば、誤検知のリスクをさらに低減することができる。

【0039】

実施形態に係る別の異常検知方法は、上記押出機を用いて、炭化室内のコークスを炭化室から押し出すときの異常を検知する、コークス炉の異常検知方法である。本開示に係る異常検知方法は、押出工程と、測定工程と、判定工程と、を備える。押出工程では、ラムビームを炉長方向に移動させ、ラムヘッドでコークスを炭化室から押し出す。測定工程では、押出工程中、炉長方向におけるラムヘッドの位置をｘとしたとき、位置ｘにおける機関の押出負荷Ｆ（ｘ）を測定する。判定工程では、測定工程で測定した押出負荷Ｆ（ｘ）が、ａ≦ｘ≦１００の範囲で下記の式（４）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。

【数6】

ただし、ラムヘッドがコークスに接触を開始する直前のラムヘッドの位置をｘ＝０、スライドシューが炭化室内に進入する直前のラムヘッドの位置をｘ＝ａ、及び炭化室からのコークスの押し出しが完了した時点のラムヘッドの位置をｘ＝１００とし、炭化室で過去に行ったコークスの押し出しにおいて、ラムヘッドの位置をｘ＝ａからｘ＝１００まで移動させたときに機関がした仕事Ｓの最小値をＳ_ｍｉｎとする（第４の構成）。

【0040】

第４の構成の異常検知方法では、押出工程中、押出負荷Ｆ（ｘ）がａ≦ｘ≦１００の範囲で式（４）を満たす場合、コークス炉に異常が発生していると判定する。つまり、第４の構成の異常検知方法では、スライドシューが炭化室内に進入した後に押出機がした仕事が、Ｓ_ｍｉｎの１．２倍よりも大きい場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。図３及び図４に示すような、コークス炉に異常が発生しているときの押出波形では、実押出期間における押出負荷のピークの発現又は初期ピーク以降の波形変化が起こる。このような押出波形のときに押出機がした仕事は、コークス炉が健全な状態のときに押出機がした仕事と比較して非常に大きくなる。そのため、第４の構成の異常検知方法では、コークスの押出中、このような押出波形が測定された場合に異常が発生していると判定することができる。したがって、第４の構成によれば、第１の構成に係る異常検知方法と同様に、高精度にコークス炉内の異常を検知することができる。

【0041】

以下、本開示の実施形態に係るコークス炉の異常検知方法について、図面を参照しながら説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

【0042】

［第１実施形態］
［コークス炉］
図５及び図６を参照して、コークス炉の全体構成を説明する。図５は、コークス炉の全体構成を示す模式図である。図６は、図５の線ＶＩ－ＶＩにおける断面図である。つまり、図６は、炉長方向に垂直な断面図である。コークス炉は、炭化室８０と燃焼室９０とが交互に並列した構造を有する。炭化室８０には、石炭が投入される。燃焼室９０は、炭化室８０に熱を供給する。燃焼室９０から供給された熱により、炭化室８０内の石炭は乾留されてコークスとなる。コークスは、押出機１０によって炭化室８０の押出機側窯口８１からガイド車側窯口８２に向かって押されて、炭化室８０から排出される。排出されたコークスは、図示しないガイド車により消火車７０に案内される。その後、コークスは消火車７０で次工程に搬送される。

【0043】

炭化室８０及び燃焼室９０は、天井部８３と、炉底８４とにより構成される。隣接する炭化室８０と燃焼室９０とは、炉壁８５で区切られている。これらの炉壁８５は、それぞれ天井部８３と炉底８４とを接続する。炭化室８０の各々の天井部８３には、石炭を装入するための装炭口８６が設けられる。装炭口８６は天井部８３を貫通する。

【0044】

［押出機］
図７は、押出機１０の側面図である。図７を参照して、押出機１０は、ラムビーム１１と、ラムヘッド１２と、スライドシュー１３と、モータ１４と、を含む。ラムビーム１１は、炉長方向に延びる。ラムビーム１１の上部には、ラックギア１５が設けられている。ラックギア１５は、炉長方向に延在する。ラムヘッド１２は、ラムビーム１１の先端に固定される。

【0045】

スライドシュー１３は、ラムビーム１１の下方に配置され、ラムビーム１１と一体化されている。コークス炉が大型化すると、コークス炉内のコークスを押し出すための押出機１０の全長（ラムビーム１１の炉長方向の長さ）も大きくなる。スライドシュー１３は、ラムビーム１１が下方にたわむのを防止するために設けられる。典型的には、スライドシュー１３は、ラムビーム１１の先端付近に配置される。

【0046】

モータ１４には、ピニオンギア１６が接続されている。ピニオンギア１６は、モータ１４の駆動力で回転する。ピニオンギア１６は、減速機１７を介してモータ１４と接続されている。ピニオンギア１６は、ラックギア１５と噛み合いながら回転することにより、ラムビーム１１を炉長方向に移動させる。モータ１４は、ラムビーム１１に対し、炉長方向に移動させる力を与える機関である。

【0047】

［異常検知方法］
本実施形態に係る異常検知方法は、押出機１０を用いて炭化室８０内のコークスを炭化室８０から押し出すときの異常を検知する、コークス炉の異常検知方法である。図８は、本実施形態に係るコークス炉の異常検知方法を示すフロー図である。図８を参照して、本実施形態の異常検知方法は、押出工程（＃５）と、測定工程（＃１０）と、判定工程（＃１５）と、を備える。

【0048】

押出工程（＃５）では、モータ１４の駆動により、押出機１０のラムビーム１１を炉長方向に移動させ、ラムヘッド１２でコークスを炭化室８０から押し出す。押し出されたコークスは、炉外に排出される。以下、図９～図１１を用いて、押出工程（＃５）を説明する。説明の便宜上、図９～図１１では、押出機１０の一部の構成の図示を省略する。また、図９～図１１には、押出工程（＃５）時における、押出機側窯口８１を基準としたラムヘッド１２の位置、すなわち、炭化室８０の押出機側窯口８１からのラムヘッド１２の移動量ｘが示される。この移動量ｘは、押出機側窯口８１からガイド車側窯口８２までの距離、すなわち炭化室８０の炉長方向の全長を１００としたときの相対値で示されている。つまり、ラムヘッド１２の移動量ｘは、炭化室８０の炉長方向の全長に対する相対値で示されている。

【0049】

図９は、押出工程（＃５）の様子を示す模式図である。図９には、押出工程（＃５）の開始時、すなわち、ラムヘッド１２が炭化室８０内のコークス２０に接触を開始する直前の様子が示される。図９を参照して、押出工程（＃５）の開始時には、ラムヘッド１２の先端の位置は、押出機側窯口８１の位置と一致する。このとき、押出機側窯口８１からのラムヘッド１２の移動量ｘは０である。

【0050】

図１０は、押出工程（＃５）の様子を示す模式図である。図１０には、スライドシュー１３が炭化室８０内に進入する直前の様子が示される。図１０を参照して、スライドシュー１３が炭化室８０内に進入する直前での押出機側窯口８１からのラムヘッド１２の移動量ｘはａである。このときのラムヘッド１２の移動量ａは、ラムヘッド１２の先端からスライドシュー１３の先端までの長さに相当する。

【0051】

スライドシュー１３が炭化室８０内に進入する直前でのラムヘッド１２の移動量ａの大きさ、すなわち、ラムヘッド１２の先端からスライドシュー１３の先端までの長さは特に限定されるものではない。ラムヘッド１２の先端からスライドシュー１３の先端までの長さは、例えば３．６ｍである。

【0052】

通常、コークス２０の押出時、スライドシュー１３が炭化室８０内に進入するよりも前に、コークス２０は移動を開始している。スライドシュー１３が炭化室８０内に進入するよりも前に、コークス２０の圧縮が完了しているとも言える。コークス２０の圧縮は、例えば１～２ｍで完了する。したがって、ラムヘッド１２の移動量ｘがａの時点では、押出負荷の初期ピークは過ぎている。

【0053】

図１１は、押出工程（＃５）の様子を示す模式図である。図１１には、押出工程（＃５）の終了時、すなわち、炭化室８０からのコークス２０の押し出しが完了した時点の様子が示される。図１１を参照して、押出工程（＃５）の終了時には、ラムヘッド１２の先端の位置は、ガイド車側窯口８２の位置と一致する。このとき、押出機側窯口８１からのラムヘッド１２の移動量ｘは１００である。

【0054】

押出工程（＃５）中、押出機１０には反力が作用する。この反力は、押出機１０のモータ１４の押出負荷に相当する。測定工程（＃１０）では、押出工程（＃５）中、炉長方向におけるラムヘッド１２の移動量ｘにおけるモータ１４の押出負荷Ｆ（ｘ）を測定する。要するに、測定工程（＃１０）では、コークス２０の押出中に押出波形を測定する。押出負荷Ｆ（ｘ）の測定は、モータ１４のトルクを検出することによって行える。

【0055】

測定工程（＃１０）で測定された押出波形を表示する方法は、特に限定されない。例えば、図１～図４に示すように押出波形をそのまま表示してもよい。或いは、ラムヘッド１２の移動量ｘ毎の押出負荷Ｆ（ｘ）を色分けして表現したコンター図を作成してもよい。コンター図を作成する場合、押出波形における横軸、すなわちラムヘッド１２の移動量を所定の区間に区分し、その区分内での押出負荷Ｆ（ｘ）の平均値を算出する。そして、算出した押出負荷Ｆ（ｘ）の平均値の大きさに応じて色分けを行い、時系列順に並べて表示する。

【0056】

判定工程（＃１５）では、押出工程（＃５）の最中に、所定の条件を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。具体的には、判定工程（＃１５）では、押出負荷Ｆ（ｘ）がａ≦ｘ≦１００の範囲で上記の式（１）を満たし、かつ、後述する押出負荷平均Ｆ_Ａが上記の式（２）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。以下、式（１）及び式（２）について説明する。

【0057】

式（１）は、スライドシュー１３が炭化室８０内に進入した後（ａ≦ｘ≦１００）の押出負荷Ｆ（ｘ）が、スライドシュー１３が炭化室８０内に進入する直前（ｘ＝ａ）での押出負荷Ｆ（ａ）よりも大きいことを意味する。要するに、式（１）を用いた判定では、図１０に示す状態から図１１に示す状態まで押出機１０を押す間に、モータ１４の押出負荷Ｆ（ｘ）がＦ（ａ）よりも大きくなるか否かを判定する。式（１）において、押出負荷Ｆ（ｘ）は、瞬時値、すなわちラムヘッド１２の移動量がｘの瞬間での押出負荷を意味する。つまり、押出負荷Ｆ（ｘ）が瞬間的にＦ（ａ）よりも大きくなれば式（１）を満たす。

【0058】

図１２は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。図１２に示す押出波形では、図４に示す押出波形と同様に、実押出期間において押出負荷のピークが発現している。そのため、図１２では、実押出期間における押出負荷Ｆ（ｘ）は、ラムヘッド１２の移動量がａのときの押出負荷Ｆ（ａ）よりも大きくなっている。したがって、図１２に示す例では、押出負荷Ｆ（ｘ）は式（１）を満たす。

【0059】

図１３は、コークス炉の押出波形の一例を示す図である。図１３に示す押出波形は、図１２に示す押出波形と同じである。図１３では、横軸、すなわち炭化室８０の炉長方向の全長を１００としたときのラムヘッド１２の移動量（ａ≦ｘ≦１００）を所定の区間に区分している。図１３に示す例では、区分された１つの区間の幅は５である。これは、ａ≦ｘ≦１００の範囲において、炭化室８０を炉頂方向における寸法が炭化室８０の全長の５％毎の区間に区分することに相当する。

【0060】

式（２）は、区分された区間のうち、Ａ番目の区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した値を押出負荷平均Ｆ_Ａとして、この押出負荷平均Ｆ_Ａが、スライドシュー１３が炭化室８０内に進入する直前（ｘ＝ａ）での押出負荷Ｆ（ａ）よりも大きいことを意味する。押出負荷平均Ｆ_Ａは、瞬時値である押出負荷Ｆ（ｘ）とは異なり、Ａ番目の区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）の平均値である。式（２）を用いた判定では、図１０に示す状態から図１１に示す状態まで押出機１０を押す間に、いずれかの区間内の押出負荷平均がＦ（ａ）よりも大きくなるか否かを判定する。図１３に示す例では、Ａ番目の区間の押出負荷平均Ｆ_Ａは式（２）を満たす。

【0061】

本実施形態の例では、判定工程（＃１５）において、押出負荷Ｆ（ｘ）が式（１）を満たし、かつ、押出負荷平均Ｆ_Ａが式（２）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。しかしながら、式（１）及び式（２）の両方を必ずしも満たす必要はない。例えば、コークス炉の異常の判定に式（１）のみを用いてもよい。要するに押出負荷Ｆ（ｘ）が式（１）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定してもよい。

【0062】

押出工程（＃５）中、判定工程（＃１５）でコークス炉に異常が発生していると判定した場合、コークス２０の押出中に押出機１０のラムヘッド１２と炉壁８５との間からこぼれ落ちたコークス塊が炉底８４に堆積していると推察される。この場合、必ずしもただちに押出機１０を停止する必要はない。判定工程（＃１５）でコークス炉に異常が発生していると判定した場合、現在行っているコークス２０の押し出しを完了させた後、コークス炉内のコークス塊を排出してもよい。或いは、現在行っているコークス２０の押し出しを完了させた後、補修又は交換により、押出機１０のラムヘッド１２の幅を大きくしてもよい。ラムヘッド１２の幅が大きくなると、押出工程（＃５）中においてラムヘッド１２と炉壁８５との間のクリアランスが小さくなるため、コークス塊がこぼれ落ちにくくなるからである。

【0063】

［効果］
本実施形態に係る異常検知方法では、判定工程（＃１５）において、押出負荷Ｆ（ｘ）が、ａ≦ｘ≦１００の範囲で式（１）を満たす場合、コークス炉に異常が発生していると判定する。つまり、本実施形態に係る異常検知方法では、スライドシュー１３が炭化室８０内に進入した後（ａ≦ｘ≦１００）の押出負荷Ｆ（ｘ）が、スライドシュー１３が炭化室８０内に進入する直前（ｘ＝ａ）での押出負荷Ｆ（ａ）よりも大きい場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。図３及び図４に示すように、コークス炉に異常が発生しているときの押出波形では、実押出期間における押出負荷Ｆ（ｘ）のピークの発現又は初期ピーク以降の波形変化が起こる。本実施形態に係る異常検知方法では、コークス２０の押出中、このような押出波形が測定された場合に異常が発生していると判定することができる。したがって、本実施形態に係る異常検知方法によれば、従来考慮していなかったコークス炉の異常（具体的には、コークス２０の押出中に押出機１０と炉壁８５との間からコークス塊がこぼれ落ち、そのコークス塊が炉内に残留することによって生じる異常）も検知することができる。そのため、本実施形態に係る異常検知方法によれば、高精度にコークス炉内の異常を検知することができる。

【0064】

本実施形態に係る異常検知方法では、式（１）に加えて式（２）を満たす場合に、コークス炉内が異常と判定してもよい。式（２）を満たす場合、区分された区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した押出負荷平均Ｆ_Ａが、スライドシュー１３が炭化室８０内に進入する直前（ｘ＝ａ）での押出負荷Ｆ（ａ）よりも大きくなる。要するに、本実施形態の異常検知方法では、押出負荷Ｆ（ｘ）が瞬間的にＦ（ａ）よりも大きくなるだけでなく、押出負荷Ｆ（ｘ）を区間内で平均した値がＦ（ａ）よりも大きい場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。本実施形態に係る異常検知方法では、押出負荷Ｆ（ｘ）が瞬間的にＦ（ａ）よりも大きくなった状態のみでは、異常と判定しない。この状態は、押出負荷Ｆ（ｘ）が瞬間的に上昇しているだけであることから、正常な範囲内かもしれず、必ずしも異常が起こっているとは言えない。したがって、本実施形態の異常検知方法によれば、誤検知のリスクを低減することができる。

【0065】

［第２実施形態］
本実施形態に係る異常検知方法は、第１実施形態の異常検知方法と比較して、判定工程（＃１５）でのコークス炉に異常が発生していると判定する条件が異なる。具体的には、本実施形態の異常検知方法の判定工程（＃１５）では、押出負荷Ｆ（ｘ）がａ≦ｘ≦１００の範囲で式（１）及び式（２）に加えて式（３）を満たす場合に、コークス炉内が異常と判定する。

【0066】

式（３）は、区分された区間のうち、Ａ番目の区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した押出負荷平均Ｆ_Ａ及び（Ａ＋１）番目の区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）を平均した押出負荷平均Ｆ_Ａ＋１は、いずれもスライドシュー１３が炭化室８０内に進入する直前（ｘ＝ａ）での押出負荷Ｆ（ａ）よりも大きいことを意味する。押出負荷平均Ｆ_Ａ＋１は、瞬時値である押出負荷Ｆ（ｘ）とは異なり、（Ａ＋１）番目の区間内の押出負荷Ｆ（ｘ）の平均値である。式（３）は、さらに、（Ａ＋１）番目の区間内の押出負荷平均Ｆ_Ａ＋１は、Ａ番目の区間内の押出負荷平均Ｆ_Ａよりも大きいことを意味する。

【0067】

式（３）を用いた判定では、図１０に示す状態から図１１に示す状態まで押出機１０を押す間に、２つの区間で連続して押出負荷平均がＦ（ａ）よりも大きくなるか否かを判定する。さらに、式（３）を用いた判定では、その連続する区間をＡ番目の区間及び（Ａ＋１）番目の区間としたとき、（Ａ＋１）番目の区間内の押出負荷平均Ｆ_Ａ＋１が、Ａ番目の区間内の押出負荷平均Ｆ_Ａよりも大きいか否かを判定する。

【0068】

本実施形態に係る異常検知方法では、式（１）及び式（２）に加えて式（３）を満たす場合に、コークス炉内が異常と判定する。要するに、本実施形態に係る異常検知方法では、第１実施形態の異常検知方法と比較して、コークス炉内を異常と判定する条件がより厳しい。そのため、本実施形態に係る異常検知方法によれば、誤検知のリスクがさらに低減する。

【0069】

［第３実施形態］
本実施形態に係る異常検知方法は、第１実施形態の異常検知方法と比較して、判定工程（＃１５）でのコークス炉に異常が発生していると判定する条件が異なる。具体的には、本実施形態の異常検知方法の判定工程（＃１５）では、押出負荷Ｆ（ｘ）がａ≦ｘ≦１００の範囲で上記の式（４）を満たす場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。

【0070】

式（４）の左辺は、ラムヘッド１２の位置をａからｘまで移動させたとき、押出機１０のモータ１４がした仕事を意味する。また、式（４）の右辺において、Ｓ_ｍｉｎは、炭化室８０で過去に行ったコークス２０の押し出しにおいて、ラムヘッド１２の位置をａから１００まで移動させたときに押出機１０のモータ１４がした仕事Ｓの最小値を意味する。要するに、炭化室８０でのコークス２０の押し出しが完了するごとに、モータ１４がした仕事Ｓを記録しておき、これまでの記録されている仕事Ｓの最小の値をＳ_ｍｉｎとする。式（４）を用いた判定では、押出工程（＃５）中、押出機１０のモータ１４がした仕事が、Ｓ_ｍｉｎの１．２倍よりも大きくなるか否かを判定する。

【0071】

本実施形態の異常検知方法では、押出工程（＃５）中、ａ≦ｘ≦１００の範囲で押出機１０のモータ１４がした仕事が、Ｓ_ｍｉｎの１．２倍よりも大きい場合に、コークス炉に異常が発生していると判定する。図３及び図４に示すような、コークス炉に異常が発生しているときの押出波形では、実押出期間における押出負荷Ｆ（ｘ）のピークの発現又は初期ピーク以降の波形変化が起こる。このような押出波形のときに押出機１０がした仕事は、コークス炉が健全な状態のときに押出機１０がした仕事と比較して非常に大きくなる。そのため、本実施形態の異常検知方法では、コークス２０の押出中、このような押出波形が測定された場合に異常が発生していると判定することができる。したがって、本実施形態の異常検知方法によれば、第１実施形態に係る異常検知方法と同様に、高精度にコークス炉内の異常を検知することができる。

【実施例0072】

［第１実施例］
本実施形態に係る異常検知方法の効果を確認するため、実際に炭化室でのコークスの押し出しを行い、押出波形を測定した。コークスの押し出しを行った炭化室の寸法は、幅０．４６ｍ、炉長方向の全長１６ｍ、高さ７．１２５ｍである。また、コークスの押し出しに用いた押出機のラムヘッドの先端からスライドシューの先端までの長さａは、３．６ｍである。このａの値は、炭化室の炉長方向の全長を１００としたときの相対値で表すと、３．６÷１６×１００≒２２である。

【0073】

図１４は、本実施例に係る押出波形を示す図である。図１４では、同じ炭化室での４パターンの押出波形Ａ～Ｄを示す。図１４において、Ａの押出波形は、炉内が健全な状態のときの押出波形である。一方、Ｂ～Ｄの押出波形は、炉内に異常が発生しているときの押出波形である。Ｂ～Ｄの押出波形では、いずれも実押出期間において押出負荷のピークが発現している。Ｂ～Ｄの中でも、Ｄの押出波形が最も押出負荷が大きくなっている。Ｄの押出波形では、ラムヘッドの移動量が９０（炭化室の全長に対する相対値）のときにコークスの押詰が発生している。

【0074】

第１実施例では、図１４に示す押出波形Ａ～Ｄに対して、各実施形態に係る異常検知方法を用いた場合に、コークス炉の異常と判定されるか否かを検証した。

【0075】

表１は、第１実施例での検証結果をまとめたものである。表１には、押出波形Ａ～Ｄに対して第１実施形態に係る異常検知方法を用いた場合の結果が示される。ただし、本実施例での判定においては、式（１）のみを用いた。表１において、押出波形が異常と判断された場合には有と、そうでない場合には無と記載した。

【0076】

【表1】

【0077】

表１には、各押出波形Ａ～Ｄにおける押出負荷Ｆ（ａ）が示される。また、表１には、最初に押出波形が異常と判定したとき、すなわち、ａ≦ｘ≦１００の範囲で最初に式（１）を満たしたときのラムヘッドの移動量ｘが示される。表１の結果を参照して、第１実施形態に係る異常検知方法を用いた場合、押出波形Ａに対しては異常と判定していない。一方、押出波形Ｂ～Ｄに対しては、異常と判定している。したがって、表１の結果から、第１実施形態に係る異常検知方法を用いれば、押出波形Ｂ～Ｄのような異常な押出波形の発生を検知することができる。

【0078】

表２は、第１実施例での検証結果をまとめたものである。表２には、押出波形Ａ～Ｄに対して第３実施形態に係る異常検知方法を用いた場合の結果が示される。表２において、押出波形が異常と判断された場合には有と、そうでない場合には無と記載した。

【0079】

【表2】

【0080】

表２には、各押出波形Ａ～Ｄにおけるａ≦ｘ≦１００の範囲における押出機のモータの仕事量が示される。ただし、押出波形Ｄでは、ラムヘッドの移動量ｘ＝９０のときに押詰が発生しているため、押出波形Ｄについてはａ≦ｘ≦９０の範囲における押出機のモータの仕事量が示される。また、表２には、押出波形Ａにおける仕事量に対する各押出波形における仕事量が示される。表２の結果を参照して、押出波形Ｂ～Ｄにおける仕事量は、いずれも押出波形Ａにおける仕事量の１．２倍以上である。したがって、第３実施形態に係る異常検知方法を用いた場合、押出波形Ｂ～Ｄを異常と判定する。したがって、表２の結果から、第３実施形態に係る異常検知方法を用いれば、押出波形Ｂ～Ｄのような異常な押出波形の発生を検知することができる。なお、この検知方法を用いた場合は、押出工程が完了しなくても、押出波形の異常を逐次検知できる。

【0081】

［第２実施例］
本実施例では、コークスの押出中に押出機のラムヘッドと炉壁の間からこぼれ落ち、炉底に堆積したコークス塊が、コークスの押出中の押出負荷に与える影響について検証した。図１５は、ラムヘッドの位置に応じたコークス塊の堆積高さの推移を示す図である。図１５には、異なる測定日での同じ炭化室におけるコークス塊の堆積高さの推移が示される。図１５において、横軸は押出機側窯口を基準としたラムヘッドの位置（実測値）を示し、縦軸は炉底に堆積したコークス塊の高さを示す。

【0082】

図１６は、コークス塊の堆積高さと押出負荷の関係を示す図である。図１６には、コークスの押出中の押出波形において、実押出期間に押出負荷のピークが発現した場合の、コークス塊の堆積高さと押出負荷のピーク値を示す。図１６において、横軸は実押出期間での押出負荷のピーク値を示し、縦軸は炉底に堆積したコークス塊の高さを示す。

【0083】

図１６を参照して、実押出期間において押出負荷のピークが発現した場合、コークス塊は５００ｍｍ以上の高さまで堆積している。また、図１５及び図１６を参照して、コークスの押詰が発生した場合、コークス塊は１０００ｍｍ以上の高さまで堆積している。このとき、押出負荷のピーク値は０．８程度であり、非常に大きな押出負荷が発生していることが分かる。このことから、炉底に堆積したコークス塊の高さと実押出期間の押出負荷のピーク値には良好な相関があることが分かる。そのため、炉内のコークス塊の高さが大きくなった場合には、押出波形に特徴的な変化が生じる。この変化に着目することにより、コークスの押出性の悪化を早期に検知することができる。

【0084】

以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。

【符号の説明】

【0085】

１０：押出機
１１：ラムビーム
１２：ラムヘッド
１３：スライドシュー
１４：モータ（機関）
８０：炭化室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】