JP2001240862A

JP2001240862A - コークス乾式消火設備の操業方法

Info

Publication number: JP2001240862A
Application number: JP2000055691A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Maruoka; 政章丸岡; Kazutoshi Matsumoto; 和俊松本; Masatoshi Shinagawa; 昌俊品川; Kiyoshi Kushida; 清串田
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2000-03-01
Filing date: 2000-03-01
Publication date: 2001-09-04

Abstract

(57)【要約】【課題】コークス炉から窯出しされた赤熱コークスを
冷却塔に装入し、冷却用不活性ガスで冷却し、その高温
顕熱をボイラーで回収し、蒸気発生量の高位安定と回収
ガス発熱量の安定化が可能なコークス乾式消火設備の操
業方法の開発。【解決手段】冷却予備室１２の管理及び目標温度を設
定し、管理の上限、下限、目標温度の少なくとも１つと
冷却予備室温度測定値との偏差に応じて冷却予備室の上
部空間１２ａ部に空気を吹込み、可燃成分を燃焼させ、
燃焼ガスと冷却予備室内コークス間でソリューションロ
ス及び水性ガス化反応を起こさせ、冷却塔フリュー出口
１６ａからボイラー２入口までの流路の複数箇所に空気
を吹き込み、前記反応で生成したＣＯ及びＨ₂を燃焼さ
せる。上記流路への空気は、冷却塔フリュー出口、上記
流路途中の除塵板上流側、下流側に適宜吹き込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷却室に装入さ
れた赤熱コークスの顕熱を不活性ガスで冷却し、これを
媒体としてボイラーで熱回収する、赤熱コークスの乾式
消火設備において、ボイラーによる蒸気の回収量及びコ
ークス消火設備の回収ガスの発熱量を安定させる技術に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉から窯出しされた赤熱コーク
スの冷却方法として、赤熱コークスを冷却塔に装入し、
その下部から赤熱コークスを冷却するために不活性ガス
を導入し、高温になった不活性ガスである冷却廃ガスを
ボイラーに導いて熱回収する省エネルギー技術が開発さ
れている。このコークス乾式消火設備で従来使用されて
いるものの例の概略構成図を、図４に示す。図４に示す
コークス乾式消火設備の主な構成装置は、冷却塔１、ボ
イラー２、タービン発電装置３、冷却塔とボイラーとの
間に循環ガスを循環させるための循環用ガスダクト４，
５、循環ファン６及び除塵装置７，８、並びにガス回収
装置９である。

【０００３】コークス炉（図示せず）から窯出しされた
赤熱コークス１０を、冷却塔１上部の装入口１１から冷
却予備室１２に装入する。冷却塔１内部は、上側に冷却
予備室１２、下側に冷却室１３が設けられており、冷却
予備室１２と冷却室１３との境界部分には、冷却塔１内
周壁部に設けられた冷却用の循環ガスの上昇気流を吸い
込む入口、即ち吸込み口１４が設けられている。一方、
冷却予備室１２周壁の内部構造は、上記吸込み口１４か
ら吸い込んだ冷却済み循環ガスＧ１を循環用ガスダクト
４へ排出するために、環状の流路が設けられた形態を呈
する。この冷却済み循環ガスＧ１の環状流路であるフリ
ュー１６の下端部は、上記吸込み口１４から連通してい
る。

【０００４】冷却予備室１２に装入された赤熱コークス
１０ａは、冷却予備室１２から冷却室１３へ降下し、更
に冷却室１３内部を降下するにつれて、冷却塔１下部か
ら導入された冷却用の循環ガスＧ２ａにより冷却されつ
つ、冷却塔１底部の排出口１５から排出される。一方、
冷却室１３を上昇しつつ赤熱コークス１０ａの顕熱を吸
収して高温になった冷却済み循環ガスは、吸込み口１４
から環状のフリュー１６に吸い込まれ、次いで循環用ガ
スダクト４側に設けられたフリュー１６の出口１６ａか
ら循環用ガスダクト４に流入し、高温の冷却済み循環ガ
スＧ１は除塵装置７を通り、ボイラー２に入る。ボイラ
ー２は、冷却済み循環ガスＧ１の顕熱を回収して蒸気を
発生させ、得られた蒸気でタービン１７を回し、発電機
１８で発電する。

【０００５】ボイラー２で熱回収され低温になってボイ
ラー２から排出された循環ガスＧ２は、これを循環用ガ
スダクト５に導き、除塵装置８に導入して浄化する。浄
化された循環ガスはこれを冷却塔１内の赤熱コークス１
０ａの冷却に使用するために、循環ファン６により冷却
塔１の下部から、冷却用の循環ガスＧ２ａとして導入す
る。

【０００６】上記コークス乾式消火設備の操業におい
て、循環ファン６によって冷却塔１へ圧送される冷却ガ
スＧ２ａの余剰分は、ガス回収装置９により回収して、
他の生産プロセスにおける燃料ガスに供する。

【０００７】上述したコークス乾式消火設備の操業にお
いては、冷却塔に装入された赤熱コークスの冷却過程に
おいて、熱回収効率を向上させて、ボイラーにおける蒸
気発生効率の向上を図る技術の開発が要請されている。
これに対して、特公平６−７８５２５号公報には下記技
術が提案されている。即ち、赤熱コークス１０ａが冷却
室１３に入り、その内部を降下する過程で冷却用の循環
ガスＧ２ａによる強制冷却が進行する以前に、冷却予備
室１２において、赤熱コークス１０ａから揮発する可燃
性ガス成分、赤熱コークスに混入する微粉コークス、及
び赤熱コークス１０ａ自身を部分的に燃焼させ、これら
の燃焼により発生する高温ガスの顕熱を、冷却室１３か
ら上昇してくる高温の冷却済み循環ガスＧ１の顕熱と共
に、ボイラー２で蒸気により熱回収する。こうして、コ
ークス乾式消火設備において効率よく赤熱コークスから
熱回収する方法が提案されている。当該方法の特徴は、
冷却塔１の上部に設けられた冷却予備室１２の上部空間
１２ａに空気を吹き込む空気流量を、冷却済み循環ガス
Ｇ１の温度を測定しこれに応じて定め、冷却予備室１２
内の赤熱コークスの一部をも部分的に燃焼させる。こう
してボイラー２における蒸気発生量を増加させる。そし
て、ボイラー２への入熱量が減少したときには、冷却予
備室１２の上部空間１２ａに吹き込む空気の量を増やし
てやることにより、蒸気発生量を安定させるという技術
（以下、先行技術１という）を開示している。

【０００８】更に、特開平８−１９９１７０号公報に
は、ボイラー２入口温度が低下したときに、コークス工
場で発生する掃除炭（コークス製造工程で発生する石炭
粉）や半成コークス粉（揮発分の残留する戻りコークス
やコークス装入車集塵粉等）のような利用価値の低い石
炭粉やコークス粉を、冷却予備室１２の上部空間１２ａ
に空気と共に吹き込むことにより、赤熱コークス１０ａ
自身が部分的に燃焼ロスするのを回避しつつ、ボイラー
２入口温度を目標温度に制御し、蒸気発生量の高位安定
を図る技術（以下、先行技術２という）が提案されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、コー
クス乾式消火設備の操業において、ボイラーによる蒸気
の回収量を向上させて安定させると共に、コークス消火
設備における回収ガスの発熱量を安定させて、効率的な
安定操業を行なうことが要請される。先行技術１は、蒸
気発生量を増やし、且つ安定させることを目的とし、そ
の開示技術によれば、冷却予備室１２の上部空間１２ａ
に、冷却廃ガスＧ１の温度に応じて適切量の空気を吹き
込むことにより、ボイラー２への入熱量を一定範囲内に
制御できるので、効率的に熱回収でき、蒸気発生量を安
定させることができると報告している。

【００１０】ところが、これに対して本発明者等の実験
結果によれば、冷却予備室１２の上部空間１２ａに空気
を吹込んだ場合に、必ずしもボイラーにおける蒸気発生
量が増えるとは限らないという注目すべき結果が得られ
た。また、先行技術２の方法によれば、利用価値の低い
掃除炭や半成コークス粉等の有効活用が可能となる。し
かしながら、当該掃除炭や半成コークス粉等には、需給
工程上の安定性確保が必要となると共に、新たに粉粒体
吹込み装置を備えることが必要となる。

【００１１】そこで、本発明者等は、上述した本発明者
等が知見した実験結果に基づく先行技術１に対する疑問
点や冷却予備室内における赤熱コークスの一部燃焼によ
るコークス品質の不均質劣化懸念の問題や、先行技術２
における上記問題点を有利に解決すると共に、コークス
炉の定常操業時においても、あるいはまた、コークス炉
の操業変動等により赤熱コークスの処理量の変動、特に
マイナス変動が大きい時においても、ボイラーにおける
蒸気発生量の高位安定と同時に、コークス乾式消火設備
における回収ガスの発熱量を安定して確保することが可
能となる、コークス乾式消火設備の操業方法を開発する
ことにした。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述した
観点から鋭意研究を重ねた。図１に、本発明者等が課題
解決のために種々の試験を行なったコークス乾式消火設
備の概要全体図を示す。先ず、冷却予備室１２の上部空
間１２ａに空気を吹込んだ場合の冷却塔１内部における
空気の反応挙動を把握する試験を行なった。

【００１３】ベースとなる試験として、冷却塔１のフリ
ュー出口１６ａからボイラー２入口に至るまでの冷却廃
ガスＧ１の流路において４箇所、即ち、フリュー出口１
６ａに１箇所、除塵板７ａの上流側に１箇所、及び、除
塵板７ａの下流側に２箇所の計４箇所から、それぞれ流
量制御弁Ｆ２、Ｆ３並びにＦ４及びＦ５を通して空気を
吹込む試験を行なった。次いで、試験１として、ベース
における上記空気吹込みの総量は同一とし、空気吹込み
部位として、ベースと同一位置の４箇所に加えて、冷却
予備室１２の上部空間１２ａにも、流量制御弁Ｆ１を通
して吹き込む試験を行なった。なお、上部空間１２ａに
は流量制御弁Ｆ１の下流で空気吹込み配管２２を４本に
分岐させて４箇所から吹き込んだ。

【００１４】表１に、ベース及び試験１における各吹込
み位置からの空気吹込み流量を示す。各箇所への空気吹
込みは、送風機２１により空気吹込み配管２２を通し、
各吹込み箇所への流量調節弁Ｆ１並びにＦ２〜Ｆ５を介
して所定の流量を流した。

【００１５】

【表１】

【００１６】上記試験において、下記項目の温度、ガス
組成及び蒸気発生量の測定を行ない、その経時変化を図
２に示す。（１）冷却予備室１２内の上部空間１２ａにおける温度
（℃）（２）フリュー出口１６ａにおける温度（℃）（３）ボイラーから排出され冷却塔に循環する廃ガスダ
クト５における冷却ガスＧ２ａ中のＣＯ、ＣＯ₂及びＨ₂
ガスの濃度分析（ｖｏｌ％）（４）ボイラー２の入口における温度（℃）（５）蒸気発生量（ｔ／ｈ）図２に示した測定結果とその考察は下記の通りである。

【００１７】冷却予備室１２の上部空間１２ａの温
度について、この部分に空気を吹込んだ試験１では、ベ
ースに比較して著しく上昇している。これは、装入され
た赤熱コークス中の残留揮発分中の可燃性ガス成分やコ
ークス微粉等の吹込み空気による燃焼によるものであ
り、この燃焼によりＣＯ₂及びＨ₂Ｏが生成する。しか
し、ベースでは、この上部空間１２ａへの空気吹き込み
を行なっていないので、そのような可燃性ガス成分やコ
ークス微粉等の燃焼は起こらず、ＣＯ₂及びＨ₂Ｏのいず
れのガスも生成せず、また赤熱コークスの装入による持
ち込みのＣＯ₂及びＨ₂Ｏも存在しない。

【００１８】ところが、フリュー出口１６ａの温度
をみると、若干ではあるが試験１における温度の方が、
ベースにおける温度よりも逆に低くなっている。このよ
うに、からフリュー出口１６ａまでに至る温度変化につ
いてのベースと試験1との相違の原因は、試験１におい
ては、前記燃焼生成ガスであるＨ₂ＯやＣＯ₂が、フリュ
ー１６への吸込み口１４に向かって冷却予備室１２内を
流動している間に、赤熱コークスとの間で下記（１）及
び（２）式：Ｃ＋Ｈ₂Ｏ＝ＣＯ＋Ｈ₂−Ｑ₁……………（１）Ｃ＋ＣＯ₂＝２ＣＯ−Ｑ₂……………（２）で表わされるソリューションロス反応及び水性ガス化反
応が起き、これらの反応に伴う吸熱が行なわれると考え
られる。これに対して、ベースにおいては、冷却予備室
１２の上部空間１２ａにおいてＨ₂ＯやＣＯ₂の燃焼ガス
は生成しなかったので、冷却予備室１２内での上記ソリ
ューションロス反応及び水性ガス化反応は起こらなかっ
たと考えることができる。よって、ベースと試験1との
間にこのような温度挙動差が顕われたものであると推察
される。

【００１９】廃ガスダクト５における冷却ガスＧ２
ａの濃度分析結果によれば、ベースにおいては、ＣＯ及
びＨ₂濃度は共にほぼ０である。これに対して、試験１
においては、ＣＯ及びＨ₂共に数％程度含まれており、
これに応じてＣＯ₂濃度はベースにおけるよりも低くな
っている。空気吹込み総量（ΣＷ）は、ベースと試験１
とでは同じであるにもかかわらず、このようにＣＯ及び
Ｈ₂濃度が試験１において増加しているということは、
冷却予備室１２の上部空間１２ａへの空気吹込みによ
り、冷却予備室１２内の赤熱コークス１０ａが一部ソリ
ューションロス反応及び水性ガス化反応をおこしたこと
を裏付けるものである。そして、試験１においては、こ
のソリューションロス反応及び水性ガス化反応で生成し
た可燃性ガス成分が、フリュー出口１６ａから除塵板７
下流側までの間の廃ガスダクト４で吹き込まれた空気に
より、少なくとも一部は燃焼したが、なおも一部未燃の
ＣＯ及びＨ₂が残留したものと考えられる。

【００２０】一方、ボイラー２入口温度及び蒸気発
生量についてみると、ベースよりも試験１における方
が、ボイラー２入口温度は低くなっており、蒸気発生量
も少ない。しかしながら、上述したように、試験１にお
いては、廃ガスである冷却用の循環ガスＧ２ａ中には未
だ、ＣＯ及びＨ₂ガスがかなり残留しているので、フリ
ュー出口１６ａから除塵板７下流側までの間で、表１に
示した今回試験の流量より多量の空気を吹込むことによ
り、残留ＣＯ及びＨ₂ガスを燃焼させることによりボイ
ラー２入口温度を、今回得られた試験１における温度よ
り高めることが可能であり、従って、蒸気発生量も高め
ることが可能である。更に、そうすることにより、ベー
スにおけるボイラー２入口温度よりも高められる可能性
も残されていることがわかった。

【００２１】従って、フリュー出口１６ａから除塵板７
下流側までの間における空気吹込み量を適切に調節する
ことにより、ボイラー２での蒸気発生量を目標量まで安
定的に高めると共に、この蒸気発生量とこのコークス乾
式消火設備における回収ガスの発熱量原単位（ｋｃａｌ
／ｔ−Ｃｏａｌ）とを適切な比率にバランスさせること
も可能となる。即ち、蒸気発生量及び回収ガスの発熱量
原単位を共に高位に安定させることが可能となる。

【００２２】そこで、本発明者等は、上記可能性の成否
をみるために、次のようにして、ボイラー２に流入する
冷却済み循環ガスＧ１の温度を設備許容範囲内でできる
だけ高め、蒸気発生量をできるだけ高める技術の開発を
試みた。即ち、冷却予備室１２内の上部空間１２ａに、
設備保全条件が満たされる範囲内の温度以下において、
赤熱コークス１０ａから発生する可燃性ガス成分等の、
当該上部空間１２ａにおける燃焼量をできるだけ多く
し、次いで生成した燃焼ガスによる冷却予備室１２内の
赤熱コークス１０ａのソリューションロス反応量及び水
性ガス化反応量をできるだけ増加させる。そして、この
反応により生成するＣＯ及びＨ₂の可燃性ガス成分を、
フリュー１６の出口１６ａから除塵機７下流側までの循
環用ガスダクト４内に適切流量の空気を吹き込むことに
より、できるだけ多く燃焼させ、その燃焼熱により設備
保全条件内のできるだけ高温の燃焼ガスを発生させるこ
とを試みた。この技術を開発することにより、ボイラー
２での蒸気発生量を効率的に最大限まで高めることが可
能であり、更に、蒸気発生量及び回収ガスの発熱量原単
位を共に高位に安定させることも可能となるであろうこ
とに着眼した。

【００２３】上記観点から、図１に示したコークス乾式
消火設備を用い、更に下記試験２〜５の開発試験を行な
った。

【００２４】空気吹込み箇所は、試験２〜５のいずれに
ついても試験１と同じで、冷却予備室１２の上部空間１
２ａ、及びフリュー１６の出口１６ａから除塵機７の下
流側までの合計５箇所である。各箇所への空気吹込み
は、試験１と同じく、送風機２１により空気吹込み配管
２２を通し、各吹込み箇所への流量調節弁Ｆ１並びにＦ
２〜Ｆ５を介して所定の流量を流した。

【００２５】試験２及び３においては、冷却予備室１２
の上部空間１２ａと、フリュー１６の出口１６ａから除
塵機７の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１の流路とに
吹き込む空気流量の総和（ΣＷ）を、試験１と同じ２１
０００Ｎｍ³／ｈとし、この内の冷却予備室１２の上部
空間１２ａに吹き込む空気流量を２水準変化させて行な
い、当該試験２及び３の試験結果の考察により、更に、
下記試験４及び５を行なった。

【００２６】試験４及び５においては、冷却予備室１２
の上部空間１２ａへの空気吹込み量は試験２及び３のそ
れぞれと同じとし、フリュー１６の出口１６ａから除塵
機７の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１の流路に吹き
込む空気流量を試験２及び３よりも増やし、その結果、
試験２及び３よりも上記空気流量の総和（ΣＷ）を増や
した試験を行なった。

【００２７】なお、空気吹込み流量に関する条件以外の
コークス乾式消火設備の操業条件は同じとした。表２
に、試験２〜５における各吹込み位置からの空気吹込み
流量を示す。

【００２８】

【表２】

【００２９】試験２〜５において、下記（１）〜（３）
項の測定を行なった。

【００３０】（１）冷却用の循環ガスＧ２ａのガス分析
装置２３による測定、即ち、ボイラーから排出され冷却
塔に循環する廃ガスダクト５における冷却ガスＧ２ａ中
のＣＯ、ＣＯ₂及びＨ₂ガスの濃度分析（ｖｏｌ％）（２）ボイラー２における蒸気発生量原単位（ｋｇ／ｔ
−Ｃｏａｌ）、（３）ガス回収装置９で回収されたＣＤＱガスの発熱量
原単位（ｋｃａｌ／ｔ−Ｃｏａｌ）なお、ベースの試験においても、上記（２）及び（３）
を実施した。

【００３１】図３に、得られた測定値の経時変化を、全
箇所での空気吹込み流量の総和（ΣＷ）と共に示す。な
お、ベースの試験で得られた結果を併記した。

【００３２】図３に示した測定結果とその考察は下記の
通りである。

【００３３】冷却予備室１２の上部空間１２ａに空
気を吹込まないベースにおいては、廃ガスである冷却用
の循環ガスＧ２ａ中の可燃性ガスＣＯ及びＨ₂濃度はほ
ぼ０であるが、フリュー出口１６ａから除塵機７の下流
側までの冷却済み循環ガスＧ１の流路に吹き込む空気流
量を減らし、その分を上部空間１２ａへの空気吹込み流
量に切り替えて、その切替え量を増やしていくと（試験
２及び３）、冷却用の循環ガスＧ２ａ中ＣＯ及びＨ₂の
残存濃度は増加するが、ボイラー２での蒸気発生量原単
位は減少していく。

【００３４】そこで、次に、試験２及び３のそれぞ
れにおける冷却予備室１２の上部空間１２ａへの空気吹
込み流量（Ｆ１）、３０００Ｎｍ³／ｈ及び５０００Ｎ
ｍ³／ｈを変えずに、フリュー出口１６ａから除塵板７
の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１流路に吹き込む空
気流量（Ｆ２〜Ｆ５）の内、主にフリュー出口１６ａで
の空気吹込み流量（Ｆ２）を増やしていくと（試験４及
び５）、廃ガスである循環ガスＧ２ａ中ＣＯ及びＨ₂の
残存濃度が減少していくと共に、蒸気発生量原単位は増
加傾向を示し、蒸気発生量原単位の水準は、ベースにお
ける蒸気発生量原単位よりも多くなっている。これは、
冷却予備室１２の上部空間１２ａへ吹き込んだ空気流量
（Ｆ１）は、試験２及び３のそれぞれと同じであるか
ら、冷却予備室１２内におけるソリューションロス反応
及び水性ガス化反応で生成したＣＯ及びＨ₂ガス量も、
試験２及び３のそれぞれと同じであったはずであるが、
試験４及び５においては、フリュー出口１６ａから除塵
板７の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１流路に吹き込
まれた空気流量（Ｆ２〜Ｆ５の和）が多かったので、上
記場所でのソリューションロス反応及び水性ガス化反応
で生成したＣＯ及びＨ₂ガスがより多量に燃焼したこと
によるものである。

【００３５】このように、フリュー出口１６ａから除塵
板７の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１流路に吹き込
む空気流量（Ｆ２〜Ｆ５の和）を調節することにより、
ボイラー２での蒸気発生量を調節することができる。

【００３６】上記結果より、蒸気発生量の増加を図
り、その水準をある程度高い値で安定させ、しかも、廃
ガスとしての冷却用の循環ガスＧ２ａ中のＣＯ及びＨ₂
ガスの濃度を確保して、回収ＣＤＱガスの発熱量原単位
もある程度高い値に安定させることが可能な操業の実現
性を検討した。

【００３７】そのためには、先ず、冷却予備室１２の上
部空間１２ａの雰囲気温度を、設備保全条件を満たす範
囲内で高温を目指して、当該上部空間１２ａに空気を多
量に吹き込んで赤熱コークスによる持込み可燃成分を燃
焼させる。更に、この結果生成した多量の燃焼ガスで、
コークスのソリューションロス反応量及び水性ガス化反
応量も多く起こさせる。こうして、フリュー１６から出
てくる冷却済みの循環ガスＧ１中のＣＯ及びＨ₂ガスの
濃度を高い値に確保した状態で、フリュー出口１６ａか
ら除塵板７の下流側までの冷却済みの循環ガスＧ１流路
に適切に多量の空気を吹き込んで、それを多量に燃焼さ
せてボイラー２入口での当該循環ガスＧ１の温度を高
め、蒸気発生量を確保すると共に、なおも燃焼後のボイ
ラーから出てくる循環ガスＧ２中のＣＯ及びＨ₂ガスの
濃度を適切に確保する。

【００３８】このようにして、上述した蒸気発生量を高
位に安定させ、しかも、回収ＣＤＱガスの発熱量原単位
もある程度高い値に安定させる操業を実現することがで
きるとの結論を得た。

【００３９】この発明は、上記知見に基づきなされたも
のでり、その要旨は次の通りである。請求項１記載の発
明に係る高炉の操業方法は、コークス炉から窯出しされ
た赤熱コークスを、上部に冷却予備室を有する冷却塔
に、当該冷却塔の上部に設けられた装入口から装入する
と共に、当該冷却塔の下部から不活性ガスを導入し、当
該不活性ガスを媒体として前記赤熱コークスの顕熱をボ
イラーにおいて回収し、蒸気を発生させると共に、当該
不活性ガスを前記冷却塔と前記ボイラーとの間を循環す
る循環ガスとして流すコークス消火設備の操業方法にお
いて、下記の通り行なう。

【００４０】即ち、前記冷却予備室の管理温度範囲及び
目標温度を設定し、設定された当該管理温度範囲の上限
値及び下限値、並びに当該目標温度の内少なくともいず
れか１つと、前記冷却予備室の温度測定値との温度偏差
に応じて、前記冷却予備室の上部空間部に空気を吹込
み、前記冷却予備室内の可燃成分を燃焼させ、生成した
燃焼ガスと前記冷却予備室内コークスとの間でソリュー
ションロス反応及び水性ガス化反応を起こさせる。

【００４１】次いで、前記冷却塔のフリュー出口から前
記ボイラー入口に至るまで間の前記循環ガスの流路の途
中に空気を吹き込み、前記ソリューションロス反応及び
水性ガス化反応で生成した、当該循環ガス中の可燃性ガ
ス成分を当該吹込み空気で燃焼させ、前記ボイラーによ
る蒸気の回収量とコークス消火設備における回収ガスの
発熱量とを共に安定させることに特徴を有するものであ
る。

【００４２】請求項２記載の発明に係る高炉の操業方法
は、請求項１記載の発明において、前記冷却塔のフリュ
ー出口から前記ボイラー入口に至るまでの間の、前記循
環ガスの流路の途中において空気を吹き込む位置とし
て、下記（イ）〜（ハ）の３部位とすることに特徴を有
するものである。

【００４３】（イ）前記冷却塔のフリュー出口（ロ）前記循環ガス流路の途中にある除塵板の上流側位
置にあって、少なくとも１箇所（ハ）前記循環ガス流路の途中にある除塵板の下流側位
置にあって、少なくとも１箇所。

【００４４】

【発明の実施の形態】次に、この発明を、図面を参照し
ながら説明する。図１に示したコークス乾式消火設備に
おいて、コークス炉から窯出しされた赤熱コークス１０
を、装入口１１から冷却塔１に装入する。一方、冷却塔
１の下部から冷却用の循環ガスＧ２ａを導入し、冷却室
１３において赤熱コークス１０ａを冷却する。冷却に用
いられた循環ガスは、冷却室１３と冷却予備室１２との
境界部分の冷却塔１の内部周壁であってフリュー１６下
端部に、その周方向に間隔を空けて設けられた、フリュ
ー１６への吸込み口１４から当該フリュー１６に吸い込
まれる。吸い込まれた冷却済み循環ガスは、環状のフリ
ュー１６内部を回ってボイラー２側に設けられた循環用
ガスダクト４に通じているフリュー出口１６ａから流出
して、冷却済み循環ガスＧ１となり、循環用ガスダクト
４の途中に設けられた除塵機７を通りボイラー２に入
る。

【００４５】上記、赤熱コークス１０ａの冷却塔１への
装入から、冷却済み循環ガスＧ１のボイラー２への流入
に至る過程において、空気を次の２区分に分けて、即
ち、（イ）冷却予備室１２の上部空間１２ａと、（ロ）
冷却塔１のフリュー出口１６ａからボイラー２入口に至
るまでの冷却済み循環ガスＧ１の流路との両方に吹き込
む。空気を冷却予備室１２の上部空間１２ａに吹き込む
のは、赤熱コークス１０ａから発生する残留揮発分中の
可燃性ガスや、微粉コークス等の可燃物質を空気で一旦
燃焼させて、燃焼熱を発生させると共に、燃焼ガス成分
であるＣＯ₂やＨ₂Ｏを生成させ、冷却塔１内コークス層
において、高温コークスとこのＣＯ₂及びＨ₂Ｏとでソリ
ューションロス反応及び水性ガス化反応を起こさせるた
めである。ここで、ソリューションロス反応及び水性ガ
ス化反応は吸熱反応であり、上記燃焼熱が消費される。
更に、この反応で生成したＣＯ及びＨ₂ガスを含んだ冷
却済み循環ガスＧ１に対して空気を吹込み、このＣＯ及
びＨ₂ガスを燃焼させて燃焼熱を燃焼ガス及び冷却済み
循環ガスＧ１に吸収させ、次いでボイラー２で蒸気を発
生させて熱回収するためである。従って、空気は上述し
た通り、（イ）と（ロ）との両方に吹き込む必要があ
る。

【００４６】上述したように、この発明においては、赤
熱コークスが持ち込んだその残留揮発分中の可燃性ガス
成分等を一旦燃焼させ、次いで、吸熱反応であるソリュ
ーションロス反応及び水性ガス化反応を起こさせ、ここ
で生成したＣＯ及びＨ₂ガスを再度燃焼させて燃焼熱を
発生させるというプロセスをとる。このようなプロセス
をとり、且つ上記（イ）と（ロ）とに吹き込む空気流量
をそれぞれ適切化することにより得られる燃焼熱の方
が、（ロ）においてのみ空気を吹き込んで得られる燃焼
熱よりも多くなるからである。また、この理由は、それ
ぞれの化学反応に関する熱力学的検討によっても説明す
ることができる。なお、（イ）にのみ空気を吹き込んだ
場合は、冷却予備室１２の上部空間１２ａで燃焼熱を得
ることができるが、次いで、吸熱反応であるソリューシ
ョンロス反応及び水性ガス化反応でその燃焼熱を消費さ
れたままになり、同反応で生成したＣＯ及びＨ₂を燃焼
させることがない。従って、当然、（イ）と（ロ）との
両方に空気を吹き込んだ場合よりも得られる熱量は少な
くなる。

【００４７】冷却予備室１２内でのソリューションロス
反応及び水性ガス化反応で生成した可燃性ガス成分であ
るＣＯ及びＨ₂ガスは（ロ）の冷却塔１のフリュー出口
１６ａからボイラー２入口に至るまでの冷却済み循環ガ
スＧ１の流路に空気を吹き込んで燃焼させ、この燃焼に
より発生した顕熱を燃焼ガス及び冷却済み循環ガスＧ１
に吸収させ、当該燃焼ガス及び当該冷却済み循環ガスＧ
１の顕熱をボイラー２において回収し、ボイラー２で蒸
気を発生させ、その発生量を制御する。ここで、蒸気発
生量は次のようにして制御する。

【００４８】ボイラー２における蒸気発生量を支配する
要因は、通常の設備操業においては、（ａ）冷却塔への
コークス装入量又は冷却塔からのコークス切出し量、
（ｂ）装入コークスの温度、（ｃ）冷却予備室１２への
空気吹込み流量及び（ｄ）フリュー出口１６ａからボイ
ラー２入口までの間への空気吹込み流量、（ｅ）冷却塔
１とボイラー２との間を循環させる冷却用の循環ガスＧ
２ａの流量、並びに、（ｆ）当該設備に固有なファクタ
ーよりなる。これら蒸気発生量支配要因の内、（ａ）項
については、コークス炉から窯出しされて供給される赤
熱コークス１０の装入量は、必ずしも乾式消火設備側の
運転条件として決定することができない。

【００４９】また、赤熱コークス１０の温度について
は、通常はコークスの品質管理上、所要目標温度を設定
してコークス炉操業が行なわれるので、定常操業時には
それはほぼ一定とみなしてもよいが、コークス炉側の操
業条件の変動による窯出しコークスの温度変動や、石炭
銘柄の差異による赤熱コークス１０中の残留揮発成分含
有率の変動が発生する。

【００５０】従って、冷却塔へのコークス装入量又は冷
却塔からのコークス切出し量や、赤熱コークス１０中の
残留揮発成分含有率の変動に対して、簡単で且つ迅速に
対処できる方法で、ボイラーにおける蒸気発生量の高位
安定と同時に、コークス乾式消火設備における回収ガス
の発熱量を安定して確保する方法として、下記の空気吹
込み流量の制御を行なう。図４及び図５に、空気吹込み
流量制御の手順フロー例を示す。下記の１．項と２．項
との工程のそれぞれを、所定のタイミングで次のように
して行なう。

【００５１】１．冷却予備室１２の上部空間１２ａへの
空気吹込み予め、冷却予備室１２の上部空間１２ａの管
理温度範囲（Ｔ_L〜Ｔ_M）及び目標温度Ｔ_Aを設定し、こ
れら温度に応じて冷却予備室１２の上部空間１２ａに空
気を吹き込む。温度設定基準は、例えば、管理温度範囲
の上限については設備保全条件に基づき決め、下限につ
いては蒸気発生量の著しい低下をきたさないための蒸気
発生量確保条件に基づき決めておく。冷却予備室１２の
上部空間１２ａの雰囲気温度を測定する。測定温度Ｔ₁
と管理上限温度Ｔ_Mとを比較する（工程Ａ）。Ｔ₁≧Ｔ_M
のときには、温度偏差Ｔ₁−Ｔ_Mに応じて上部空間１２ａ
への吹込み空気流量（Ｆ１）を減らして所定時間保持し
（工程Ｂ）た後、工程Ａに戻る。Ｔ₁＜Ｔ_Mのときには、
温度偏差Ｔ_M−Ｔ₁に応じて上部空間１２ａへの吹込み空
気流量（Ｆ１）を増やして所定時間保持し（工程Ｃ）た
後、工程Ａに戻る。

【００５２】なお、測定温度Ｔ₁が、管理温度範囲（Ｔ_L
〜Ｔ_M）内にあって所定の中央値に近い場合には、上記
工程Ａ、Ｂ及びＣにおける管理上限温度Ｔ_Mの代わり
に、目標温度Ｔ_Aを採用して、上記工程Ａ〜Ｃに準じて
上部空間１２ａへの空気吹込み流量を制御する。

【００５３】上記に対して、測定温度Ｔ₁が管理下限温
度Ｔ_L以下（Ｔ₁≦Ｔ_L）のときには、温度偏差Ｔ_L−Ｔ₁
に応じて上部空間１２ａへの吹込み空気流量（Ｆ１）を
増やして所定時間保持し、工程Ａに戻る。

【００５４】２．フリュー出口１６ａからボイラー２入
口までの間への空気吹込み予め、ボイラー２での蒸気発生量の管理範囲及び目標値
を設定し、当該管理範囲及び目標値を得た場合の発電
量、又は当該管理範囲及び目標値を得るのに必要なボイ
ラー２入口の温度のいずれかを制御因子とし、これら２
種の制御因子のそれぞれについての管理範囲値及び目標
値を算定する。こうして定められたそれぞれの制御因子
算定値に応じて、フリュー出口１６ａからボイラー２入
口までの間への空気吹込み流量の和（Ｆ２〜Ｆ５の和）
を決める。例えば、制御因子として、発電量を採用した
場合には、次のように行なう。

【００５５】２−１．発電量を最大に制御したい場合発電量を測定する。測定発電量Ｅ₁と管理上限発電量Ｅ_M
とを比較する（工程Ｇ）。Ｅ₁≧Ｅ_Mのときには、発電量
偏差Ｅ₁−Ｅ_Mに応じてフリュー出口１６ａからボイラー
２入口までの間への空気吹込み流量の和（Ｆ２〜Ｆ５の
和）を減らして所定時間保持する（工程Ｈ）。更にその
後の所定時間の経過時間に対する平均発電量が下がり勾
配の場合には、時間経過に対する発電量の勾配が安定す
るまで空気流量Ｆ２〜Ｆ５の和を保持し（工程Ｊ）た
後、工程Ｇに戻るが、平均発電量の勾配がフラット又は
上がり勾配の場合には、直ちに工程Ｈに戻る。一方、Ｅ
₁＜Ｅ_Mのときには、ガス分析装置２３で測定した廃ガス
である冷却用の循環ガスＧ２ａ中のＣＯ濃度が、管理上
限濃度以上の場合には、ＣＯ濃度偏差Ｃ₁−Ｃ_M（但し、
Ｃ_MはＣＯの上限設定濃度）に応じて空気流量Ｆ２〜Ｆ
５の和を増やして所定時間保持し（工程Ｋ）た後、工程
Ｇに戻るが、冷却用の循環ガスＧ２ａ中のＣＯ濃度が、
管理上限濃度未満の場合には、空気流量Ｆ２〜Ｆ５の和
を所定時間そのまま保持した後、工程Ｇに戻る（工程
Ｌ）。

【００５６】上記に対して、測定発電量Ｅ₁が管理下限
発電量Ｅ_L以下（Ｅ₁≦Ｅ_L）のときには、発電量偏差Ｅ_L
−Ｅ₁に応じて、フリュー出口１６ａからボイラー２入
口までの間への空気吹込み流量の和（Ｆ２〜Ｆ５の和）
を増やして所定時間保持した後、工程Ｇに戻る（工程図
は省略）。

【００５７】２−２．発電量を所定の目標値に制御した
い場合この場合には、上記２−１．項の工程Ｇ及びＫにおける
管理上限発電量Ｅ_Mの代わりに、目標発電量Ｅ_Aを当ては
めて、上記工程Ｇ〜Ｌに準じて、フリュー出口１６ａか
らボイラー２入口までの間への空気吹込み流量の和（Ｆ
２〜Ｆ５の和）を制御する。

【００５８】上述した冷却塔１のフリュー出口１６ａか
らボイラー２入口に至るまでの間の、冷却済みの循環ガ
スＧ１の流路の途中において空気を吹き込む位置として
は、下記（イ）〜（ハ）：（イ）前記冷却塔のフリュー出口（ロ）前記冷却済み循環ガス流路の途中にある除塵板の
上流側位置にあって、少なくとも１箇所（ハ）前記冷却済み循環ガス流路の途中にある除塵板の
下流側位置にあって、少なくとも１箇所の３部位とすれば、冷却済み循環ガスＧ１中のＣＯ及び
Ｈ₂を高効率で燃焼させることができるので望ましい。

【００５９】上記全ての部位における空気吹込みの全操
作は、手動操作で可能な場合もあるが、作業効率向上の
ため、オンライン自動システムを構築しておくべきであ
る。

【００６０】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
コークス炉から窯出しされた赤熱コークスの顕熱をボイ
ラーにおいて回収し、蒸気を発生させるコークス消火設
備の操業において、簡単な空気吹込み配管系を設けるこ
とにより、ボイラーでの蒸気発生量の高位安定化を図る
と同時に、コークス乾式消火設備における回収ガスの発
熱量を安定して確保することが可能となる。このような
コークス乾式消火設備の操業方法を提供することがで
き、工業上極めて有益な効果がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】試験に用いたコークス乾式消火設備の概要全体
図である。

【図２】空気吹込みを、フリュー出口からボイラー入口
までの冷却済み循環ガス流路へのみ行なったの場合（ベ
ース）に対して、更にこれに加えて冷却予備室の上部空
間にも空気を吹き込んだ場合（試験１）の各種比較試験
結果を示すグラフである。

【図３】フリュー出口からボイラー入口までの冷却済み
循環ガス流路への空気吹込み量、及び冷却予備室の上部
空間への空気吹込み量を増加させた場合の各種比較試験
結果を示すグラフである。

【図４】本発明の方法における冷却予備室の上部空間へ
の空気吹込み流量制御の手順フロー図の一例である。

【図５】本発明の方法におけるフリュー出口からボイラ
ー入口までの間への空気吹込み流量制御の手順フロー図
の一例である。

【図６】コークス乾式消火設備の従来例の概略構成図で
ある。

【符号の説明】

１冷却塔２ボイラー３タービン発電装置４、５循環用ガスダクト６循環ファン７、８除塵装置９ガス回収装置１０赤熱コークス１０ａ赤熱コークス（冷却塔へ装入後）１１装入口１２冷却予備室１２ａ冷却予備室の上部空間１３冷却室１４吸込み口１５排出口１６フリュー１６ａフリュー出口１７タービン１８発電機１９集塵機２０、２１送風機２２空気吹込み配管２３ガス分析装置２４コークス切出し装置Ｇ１冷却済み循環ガスＧ２ボイラーから出てくる循環ガスＧ２ａ冷却用の循環ガス

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者品川昌俊東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者串田清東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内Ｆターム(参考） 4H012 DA02 DA09 DA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コークス炉から窯出しされた赤熱コーク
スを、上部に冷却予備室を有する冷却塔に、当該冷却塔
の上部に設けられた装入口から装入すると共に、当該冷
却塔の下部から不活性ガスを導入し、当該不活性ガスを
媒体として前記赤熱コークスの顕熱をボイラーにおいて
回収し、蒸気を発生させると共に、当該不活性ガスを前
記冷却塔と前記ボイラーとの間を循環する循環ガスとし
て流すコークス消火設備の操業方法において、前記冷却予備室の管理温度範囲及び目標温度を設定し、
設定された当該管理温度範囲の上限値及び下限値、並び
に当該目標温度の内少なくともいずれか１つと、前記冷
却予備室の温度測定値との温度偏差に応じて、前記冷却
予備室の上部空間部に空気を吹込み、前記冷却予備室内
の可燃成分を燃焼させ、生成した燃焼ガスと前記冷却予
備室内コークスとの間でソリューションロス反応及び水
性ガス化反応を起こさせ、次いで、前記冷却塔のフリュー出口から前記ボイラー入
口に至るまで間の前記循環ガスの流路の途中に空気を吹
き込み、前記ソリューションロス反応及び水性ガス化反
応で生成した、当該循環ガス中の可燃性ガス成分を当該
吹込み空気で燃焼させ、前記ボイラーによる蒸気の回収
量とコークス消火設備における回収ガスの発熱量とを共
に安定させることを特徴とする、コークス乾式消火設備
の操業方法。
【請求項２】前記冷却塔のフリュー出口から前記ボイ
ラー入口に至るまでの間の、前記循環ガスの流路の途中
において空気を吹き込む位置として、下記（イ）〜
（ハ）の３部位とすることを特徴とする、請求項１記載
のコークス乾式消火設備の操業方法。（イ）前記冷却塔のフリュー出口（ロ）前記循環ガス流路の途中にある除塵板の上流側位
置にあって、少なくとも１箇所（ハ）前記循環ガス流路の途中にある除塵板の下流側位
置にあって、少なくとも１箇所。