JP2002220591A - コークス乾式消火設備及びその運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の設備を大幅に変更することなく、中低
温窯出しされたコークスを従来の高温窯出しコークスと
同等の品質になるまで確実に再加熱・焼成することが可
能な乾式消火設備を提供する。 【解決手段】 予備室２の上部空間に空気を吹き込む空
気吹き込みノズル４と、コークス冷却用の循環ガスの一
部を予備室の上部空間に吹き込む循環ガス吹き込みノズ
ル１９とを設ける。空気流量調節弁２０は空気吹き込み
ノズル４から吹き込む空気の流量を調節でき、循環ガス
流量調節弁１８は循環ガス吹き込みノズル１９から吹き
込む循環ガスの流量を調節できるようになっている。ガ
ス分析器２２は循環ガスのガス組成を分析する。調節器
２３は、ガス分析器２２の出力を基に空気吹き込みノズ
ル４から吹き込む空気流量と循環ガス吹き込みノズル１
９から吹き込む循環ガス流量を算出して空気流量調節弁
２０と循環ガス流量調節弁１８の開度を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコークス炉において
中低温で乾留された赤熱コークスを乾式消火設備に投入
し、再加熱乾留してコークス品質を改善する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、高炉用コークスを製造するための
コークス炉の寿命延長が大きな問題となっている。室炉
式コークス炉では中低温で乾留を行うことで炉命延長を
図り、その一方、乾式消火設備（CDQ）の予備室に空気
を吹き込んでコークスを再加熱・焼成することにより品
質（強度）を確保する高炉用コークスの製造法が提案さ
れている（特公平７−３３５１１号公報等参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術（特公平
７−３３５１１号公報参照）は、空気中の酸素により赤
熱コークスから発生するガスを燃焼させ、その反応熱で
赤熱コークスの温度を上昇させてコークス品質（磨耗強
度や圧潰強度）を改善する方法である。しかし、コーク
スからの発生ガスはコークス原料炭の性状や消火設備に
装入されるまでの操業履歴に依存し、発生量や発生する
ガスの組成を正確に予想し、かつ制御することは困難で
ある。したがって、操業条件によっては再加熱するのに
十分なガスが発生しない場合も考えられる。

【０００４】ガス発生量が十分でない場合は、コークス
（浮遊する粉状コークスあるいは塊コークス自体）が燃
焼することになるが、コークスの燃焼による発生熱量は
発生ガス（大部分がＨ₂である）のそれよりも小さいた
め、再加熱が不十分になる可能性がある。さらに、塊コ
ークスが燃焼した場合は塊コークスのガス化による品質
劣化現象も同時に起きるため、再加熱による品質向上効
果が減殺されてしまうという問題がある。

【０００５】本発明はこれら従来技術の問題点を解決す
るためになされたものであり、既存の設備を大幅に変更
することなく、中低温窯出しされたコークスを従来の高
温窯出しコークスと同等の品質になるまで確実に再加熱
・焼成することが可能な乾式消火設備と、その運転方法
を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】発明者らは、空気吹き込
み時における予備室内コークス層の再加熱・焼成の状況
を、シミュレーション計算や実設備データ調査などに基
づき定量的な検討を行った結果、以下の発明をなすに至
った。

【０００７】請求項１の発明は、予備室の上部空間に空
気を吹き込む空気吹き込みノズルと、前記空気吹き込み
ノズルから吹き込む空気の流量を調節できる空気流量調
節弁と、コークス冷却用の循環ガスの一部を予備室の上
部空間に吹き込む循環ガス吹き込みノズルと、前記循環
ガス吹き込みノズルから吹き込む循環ガスの流量を調節
できる循環ガス流量調節弁と、前記循環ガスのガス組成
を分析するガス分析器と、前記分析器の出力を基に、前
記空気吹き込みノズルから吹き込む空気流量と前記循環
ガス吹き込みノズルから吹き込む循環ガス流量を算出し
て前記空気流量調節弁と前記循環ガス流量調節弁の開度
を設定する調節器と、を備えることを特徴とするコーク
ス乾式消火設備をその要旨とする。

【０００８】また請求項２の発明は、請求項１に記載の
コークス乾式消火設備において、コークス冷却用の循環
ガス配管から分岐して予備室の上部空間に引き込まれる
配管を備え、前記循環ガス吹き込みノズルは、前記配管
先端に設置されることを特徴とする。

【０００９】さらに請求項３の発明は、請求項２に記載
のコークス乾式消火設備において、前記循環ガス分岐配
管を循環ポンプの下流側から引き出すことを特徴とす
る。

【００１０】さらに請求項４の発明は、請求項２に記載
のコークス乾式消火設備において、前記循環ガス分岐配
管がコークス乾式消火設備下流のボイラーの手前から引
き出されることを特徴とする。

【００１１】発明者らがシミュレーション解析等を行っ
て得た知見では、塊コークスが燃焼した場合、燃焼熱に
よる再加熱で達成される品質向上効果は、燃焼でコーク
スがガス化することによる品質劣化効果によってほとん
ど相殺されてしまうことが判明している。したがって、
塊コークスの品質向上に実質的に寄与するのは、コーク
スからの発生ガスまたは微粉コークスの燃焼による再加
熱分のみである。しかし、消火設備内での発生ガス量や
微粉コークス量を外部から制御することは困難であるた
め、装入時の赤熱コークスの性状や操業履歴によって
は、可燃分としての発生ガス量もしくは微粉コークス量
が不足する可能性がある。その場合は、酸素含有ガスと
して空気のみを吹き込む従来の方式では再加熱が不十分
になり、従来の高温窯出しコークスと同等の品質が得る
ことはできない。

【００１２】一方、請求項１から請求項４の発明によれ
ば、循環ガスの組成を監視しつつ循環ガスと空気の吹き
込み量を制御することにより、装入時の赤熱コークスの
性状や操業履歴によることなく常に必要十分な発生熱量
を確保することができる。

【００１３】また請求項５の発明は、コークス乾式消火
設備の予備室に空気を導入し、赤熱コークスからの発生
ガスおよびコークスを燃焼させ、コークスを加熱するコ
ークス乾式消火設備の運転方法において、予備室の上部
空間に空気を吹き込む空気吹き込みノズルと、前記空気
吹き込みノズルから吹き込む空気の流量を調節できる空
気流量調節弁と、コークス冷却用の循環ガスの一部を予
備室の上部空間に吹き込む循環ガス吹き込みノズルと、
前記循環ガス吹き込みノズルから吹き込む循環ガスの流
量を調節できる循環ガス流量調節弁と、前記循環ガスの
ガス組成を分析するガス分析器と、を備え、ガス分析器
で分析した循環ガスの組成を基に、装入したコークスを
過不足なく再加熱・焼成させるために必要な循環ガス量
および空気量とを算出し、その結果に基づいて循環ガス
流量調節弁および空気流量調節弁の開度を調節し、所定
量の空気及び循環ガスを予備室の上部空間に吹き込むこ
とを特徴とするコークス乾式消火設備の運転方法によ
り、上述した課題を解決した。

【００１４】さらに請求項６の発明は、請求項５に記載
のコークス乾式消火設備の運転方法において、前記所定
量の空気および循環ガスを予備室の上部空間において燃
焼させ、燃焼の結果生じた高温の燃焼排ガスによって予
備室に堆積したコークスを再加熱・焼成することを特徴
とする。

【００１５】

【発明の実施形態】

【００１６】

【第１の実施形態】図１は本発明の第１の実施形態にお
けるコークス乾式消火設備の概要を示す。コークス乾式
消火設備の消火塔１は予備室２と冷却室３とからなって
いる。コークス炉で乾留されたコークスは乾式消火設備
の予備室２に装入される。予備室２においてコークスが
再加熱・焼成され、冷却室３においてコークスが循環ガ
ス１０によって冷却され、その後切出し装置１６によっ
て切り出される。コークスの顕熱を回収した循環ガス及
び予備室に投入された空気は、消火塔１から排出され、
煙道６を通過してボイラー７に導入される。循環ガスは
ボイラー７で熱交換された後、循環ポンプ９によって再
び消火塔１の下部に循環ガスとして導入される。

【００１７】予備室２の上部空間には、空気を吹き込む
空気吹き込みノズル４と、コークス冷却用の循環ガスの
一部を吹き込む循環ガス吹き込みノズル１９が設けられ
ている。

【００１８】空気吹き込みノズル４は、空気配管の先端
に設けられ、図示しないファンによって予備室２の上部
空間に空気が吹き込めるようになっている。空気配管に
は、空気吹き込みノズル４から吹き込む空気の流量を調
節できる空気流量調節弁２０が設けられる。

【００１９】消火設備内に装入された赤熱コークスを冷
却する不活性ガスは循環ポンプ９によって昇圧されて消
火塔１に送り込まれるが、循環ポンプ９の下流側には分
岐配管１７が設置され、不活性ガスの一部は循環ガス流
量調節弁１８を経て予備室２の上部空間に設置された循
環ガス吹き込みノズル１９から予備室２内に吹き込まれ
るようになっている。一方、予備室の上部空間には空気
吹き込みノズル４が設置されており、上流に設けられた
流量調節弁２０で流量を調節した空気を吹き込むように
なっている。

【００２０】不活性ガス（循環ガス）を吹き込むと同時
に空気を吹き込むことにより、不活性ガス中の可燃分
（Ｈ₂，ＣＯ）が燃焼して高温排ガスが発生し、この排
ガスがコークス層を通過する際にコークスと熱交換する
ことによってコークスを加熱する。

【００２１】また、分岐配管１７からは引き込み配管２
１を経てガスの一部がガス分析器２２に送られ、その測
定結果（可燃分ガス濃度）は調節器２３に送られるよう
になっている。調節器２３では目標加熱量を達成するた
めに必要な、すなわち装入したコークスを過不足なく再
加熱・焼成させるために必要な不活性ガス量及び空気量
が算出され、その結果が空気の流量調節弁２０と不活性
ガスの循環ガス流量調節弁１８に送られる。これによ
り、必要にして十分な吹き込み量で操業することが可能
になる。

【００２２】

【第２の実施形態】図２は本発明の第２の実施形態にお
けるコークス乾式消火設備の概要を示す。この実施形態
のコークス乾式消化設備も、予備室２の上部空間に空気
を吹き込む空気吹き込みノズル４と、コークス冷却用の
循環ガスの一部を吹き込む循環ガス吹き込みノズル１９
が設けられている。

【００２３】上記第１の実施形態において、不活性ガス
は循環ポンプ９の下流側から分岐されているが、これを
ボイラー（廃熱ボイラー）７の上流から分岐させること
も可能である。この場合、予備室２に吹き込むためには
昇圧ブロワ２４が必要になるが、分岐ガス量は少ないの
で小型のブロワで済み、またボイラー７で熱交換する前
なので、より大きな顕熱を有するという利点がある。

【００２４】それ以外の構成については上記第一の実施
形態と同様なので同一の符号を附してその説明を省略す
る。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればコ
ークス原料炭の性状や消火設備装入までの操業履歴に関
係なく、中低温窯出しコークスを十分再加熱できる熱量
を有する加熱ガスを、確実に生成することが可能であ
る。したがってコークス炉側で中低温窯出しすることに
よって熱負荷を軽減させつつ、コークス品質は従来の高
温窯出しによるものと同等に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における乾式消火設備
の断面図である。

【図２】本発明の第２の実施形態における乾式消火設備
の断面図である。

【符号の説明】

２…予備室 ４…空気吹き込みノズル ７…ボイラー ９…循環ポンプ １７…分岐配管 １８…循環ガス流量調節弁 １９…循環ガス吹き込みノズル ２０…空気流量調節弁 ２２…ガス分析器 ２３…調節器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長島 康雄 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 DA07 DA11

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予備室の上部空間に空気を吹き込む空気
   吹き込みノズルと、 前記空気吹き込みノズルから吹き込む空気の流量を調節
   できる空気流量調節弁と、 コークス冷却用の循環ガスの一部を予備室の上部空間に
   吹き込む循環ガス吹き込みノズルと、 前記循環ガス吹き込みノズルから吹き込む循環ガスの流
   量を調節できる循環ガス流量調節弁と、 前記循環ガスのガス組成を分析するガス分析器と、 前記分析器の出力を基に、前記空気吹き込みノズルから
   吹き込む空気流量と前記循環ガス吹き込みノズルから吹
   き込む循環ガス流量を算出して前記空気流量調節弁と前
   記循環ガス流量調節弁の開度を設定する調節器と、を備
   えることを特徴とするコークス乾式消火設備。
2. 【請求項２】 コークス冷却用の循環ガス配管から分岐
   して予備室の上部空間に引き込まれる配管を備え、 前記循環ガス吹き込みノズルは、前記配管先端に設置さ
   れることを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消
   火設備。
3. 【請求項３】 前記循環ガス分岐配管が、循環ポンプの
   下流側から引き出されることを特徴とする請求項２に記
   載のコークス乾式消火設備。
4. 【請求項４】 前記循環ガス分岐配管が、コークス乾式
   消火設備下流のボイラーの手前から引き出されることを
   特徴とする請求項２に記載の乾式消火設備。
5. 【請求項５】 コークス乾式消火設備の予備室に空気を
   導入し、赤熱コークスからの発生ガスおよびコークスを
   燃焼させ、コークスを加熱するコークス乾式消火設備の
   運転方法において、 予備室の上部空間に空気を吹き込む空気吹き込みノズル
   と、前記空気吹き込みノズルから吹き込む空気の流量を
   調節できる空気流量調節弁と、コークス冷却用の循環ガ
   スの一部を予備室の上部空間に吹き込む循環ガス吹き込
   みノズルと、前記循環ガス吹き込みノズルから吹き込む
   循環ガスの流量を調節できる循環ガス流量調節弁と、前
   記循環ガスのガス組成を分析するガス分析器と、を備
   え、 ガス分析器で分析した循環ガスの組成を基に、装入した
   コークスを過不足なく再加熱・焼成させるために必要な
   循環ガス量および空気量とを算出し、 その結果に基づいて循環ガス流量調節弁および空気流量
   調節弁の開度を調節し、 所定量の空気及び循環ガスを予備室の上部空間に吹き込
   むことを特徴とするコークス乾式消火設備の運転方法。
6. 【請求項６】 前記所定量の空気および循環ガスを予備
   室の上部空間において燃焼させ、 燃焼の結果生じた高温の燃焼排ガスによって予備室に堆
   積したコークスを再加熱・焼成することを特徴とする請
   求項５に記載のコークス乾式消火設備の運転方法。