JP2005206652A - コークス炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コークス炉から漏出する排ガスに含まれるベンゼン等の芳香族化合物が大気中に放散されるのを防止するとともに、その排ガスを再利用する操業方法を提供する。
【解決手段】 コークス炉に石炭を装入する際に炭化室の装入口から漏出する排ガスを集塵機１３に送給して排ガス中の粉塵を除去し、次いで排ガスをＣＤＱボイラー１５の循環ガス希釈用気体および／またはコークス炉燃焼室４の燃焼用気体として使用する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コークス炉から漏出する排ガスに含まれるベンゼン等の芳香族化合物が大気中に放散されるのを防止するとともに、その排ガスを燃料として再利用する操業方法に関するものである。

一般にコークス炉は、図１に示すような構成になっている。すなわち、装炭車３を用いて装入口２から炭化室１内に石炭を装入する。炭化室１の両隣には燃焼室４が設けられており、燃焼室４内で燃料ガスを燃焼させて発生した燃焼熱によって、炭化室１内に装入された石炭を乾留してコークスを製造する。

炭化室１内に装入された石炭の乾留が終了すると、各炭化室１の両側の窯口に配設された炉蓋10を開放する。次いで、片方の窯口側に配設された押出機６に搭載された押出ラム７を炭化室１内に押し込む。炭化室１内のコークスは、押出ラム７によって他方の窯口から排出され、ガイド車８を介して消火車９に回収される。

石炭を乾留するときの炭化室１内の温度は1000℃を超えるので、消火車９に回収された高温のコークスは大気に曝されて燃焼する。したがって、消火車９を消火装置へ移送して消火する必要がある。コークスの消火方法は、乾式消火方式と湿式消火方式に大別される。

乾式消火方式は、Coke Dry Quencher （いわゆるＣＤＱ）と呼ばれ、冷却室内で循環ガスである不活性ガスと熱交換してコークスを冷却（すなわち消火）する。不活性ガスは、冷却室内でコークスを冷却することによって加熱され、次いでボイラーで熱回収された後、冷却室へ循環する。そして、その循環ガス中には適宜希釈用空気が導入され、ガスの温度や成分が制御されている（たとえば特許文献１参照）。

湿式消火方式は、消火車９内のコークスに冷却水を噴射して消火するものである。そのとき発生する水蒸気は、消火塔内を上昇して排出される。

一方、コークス炉炉内で発生するコークス炉ガスは上昇管12を通って排ガス処理設備に送給され、粉塵を除去された後、脱硫処理を経て種々の用途に再利用される。このコークス炉ガス中には、芳香族成分が含まれており、この芳香族成分が大気中に放散されると、臭気発生の原因となるとともに、環境に対する影響もある。

このため、特許文献２には、芳香族成分である芳香族化合物（たとえばベンゼン等）を除去することができるコークス炉ガス処理における廃ガス浄化方法及び装置が開示されている。この技術では、コークス炉ガスの脱硫装置から排出する排ガスを触媒と反応させて、芳香族化合物を分解除去している。

コークス炉においては、この芳香族化合物が炉蓋10や装入口２から漏れないように対策が採られているが、特に石炭装入時に開放された装入口２からのコークス炉ガスの漏洩がある。すなわち、装炭車３を用いて装入口２から炭化室１内に石炭を装入する際に、装入口２から漏出する排ガスは上昇管12に導入されず、大気中に放散される。

そのため、特許文献３に示されているように、装入口の周りを囲むように集塵フードを設置し、漏洩ガスを集塵処理している。しかし、この漏洩ガスも集塵して浄化した後は大気中に放散されており、放散されるガス中にも芳香族化合物がわずかながら含まれる結果となっていた。
特開昭63-10690号公報 特開2003-10641号公報 特開平4-346810号公報

本発明は、石炭装入時に、コークス炉から漏出する排ガスに含まれるベンゼン等の芳香族化合物が大気中に放散されるのを防止するとともに、その排ガスを再利用する操業方法を提供することを目的とする。

本発明は、コークス炉に石炭を装入する際に炭化室の装入口から漏出する排ガスを集塵機に送給して排ガス中の粉塵を除去し、次いで排ガスをＣＤＱボイラーの循環ガス希釈用気体および／またはコークス炉の燃焼用気体として使用するコークス炉の操業方法である。

本発明によれば、コークス炉から漏出する排ガスに含まれるベンゼン等の芳香族化合物が大気中に放散されるのを完全に防止するとともに、その排ガスをコークス炉周辺の設備に再利用することができる。

図１に示すコークス炉に本発明を適用する場合の手順を図２に示す。装炭車３を用いて装入口２から炭化室１内に石炭を装入する際に、装入口２から漏出する排ガス16は、集塵機13に送給され、排ガス16中の粉塵が除去される。ここで使用する集塵機13は、従来から知られている湿式集塵機（たとえばベンチュリースクラバー等）あるいは乾式集塵機（たとえばバグフィルター，サイクロン集塵機等）が使用できる。ただし、湿式集塵機では、排ガス16中の芳香族化合物（たとえばベンゼン等）が粉塵に付着して残留する恐れがあるので、乾式集塵機を使用するのが好ましい。

集塵機13で粉塵を除去した後、排ガス16はＣＤＱ設備のボイラー15（以下、ＣＤＱボイラーという）および／またはコークス炉の燃焼室４に送給される。なお、図１に示すように、炭化室１と燃焼室４が交互に配設されているので、コークス炉を側面から見た場合は、炭化室１と燃焼室４が各々背後に位置することになる。したがって図２では燃焼室４を表示する。

排ガス16をＣＤＱボイラー15に送給する場合は、ＣＤＱ冷却室14からＣＤＱボイラー15へ送給される循環ガスである不活性ガス17を昇温するため、あるいは不活性ガス成分を希釈するために吹き込まれる希釈用空気の代替として排ガス16を使用する。つまり、ＣＤＱ冷却室14内で高温のコークスを冷却（すなわち消火）して加熱された循環ガスである不活性ガス17を、さらに昇温・希釈する循環ガス希釈用気体として使用する。この熱ネエルギーは、ＣＤＱボイラー15で回収されて有効に再利用される。

排ガス16をコークス炉に送給する場合は、燃焼室４の燃焼用空気の代替として排ガス16を燃焼用気体として使用する。その場合は、通常の燃焼用空気に混合して使用しても良いし、あるいは燃焼室４両端の低温領域を加熱するフリューバーナ（いわゆる端フリューバーナ）の燃焼用空気の代替として燃焼用気体として使用しても良い。

粉塵を除去した排ガス16は、ＣＤＱボイラー15のみで使用しても良いし、あるいは燃焼室４のみで使用しても良い。また、粉塵を除去した排ガス16は、ＣＤＱボイラー15および燃焼室４で問題なく使用することができ、また両設備で併用することも可能である。

ただし、排ガス16をＣＤＱボイラー15および燃焼室４で併用する場合は、主にＣＤＱボイラー15で排ガス16を使用し、余剰の排ガス16を燃焼室４で使用するのが最も好ましい。その理由を以下に説明する。

炭化室１に石炭を装入する作業は必要に応じて適宜行なわれる（いわゆるバッチ処理）ので、装入口２からの排ガス16の漏出も間欠的に発生する。通常の操業では、石炭の装入頻度は１時間あたり５〜６回であり、排ガス16の漏出量は平均1000ｍ³ ／回程度である。したがって排ガス16の１時間あたりの漏出量を計算すると5000〜6000ｍ³ ／hrとなる。一方、ＣＤＱボイラー15は連続的に稼動し、循環ガスである不活性ガス17の昇温・希釈に要する排ガス16の消費量は平均5000ｍ³ ／hr程度である。排ガス16の漏出量と消費量のバランスを考慮すると、排ガス16を主にＣＤＱボイラー15の循環ガス希釈用気体として使用するのが最も好ましい。さらに、排ガス16の余剰分は比較的少量であるから、燃焼室４（とりわけ端フリュー用として）で使用するのが好ましい。

以上に説明した通り、コークス炉の炭化室１に石炭を装入する際に、装入口２から漏出する排ガス16を循環ガス希釈用気体として再利用することによって、排ガス16中の芳香族化合物を燃焼させて完全に分解できる。しかも、ＣＤＱボイラー15はコークス炉の付帯設備として、コークス炉の近辺に設置される設備であるから、排ガス16を輸送するための配管を設置する工事は、小額な費用で対応できる。

仮に、排ガス16を循環ガス希釈用気体，燃焼用気体として再利用することのみを達成しようとするなら、燃焼室４やＣＤＱボイラー15に限らず、その他の設備で使用することは可能である。しかし、そのためには排ガス16を輸送する配管の敷設距離が延長されるばかりでなく、排ガス16を貯蔵するタンクも必要となる。したがって工事費も増大する。

本発明は、コークス炉から漏出する排ガスに含まれるベンゼン等の芳香族化合物が大気中に放散されるのを完全に防止するとともに、その排ガスを循環ガス希釈用気体，燃焼用気体として再利用するという目的を、最適の需給バランスで、しかも小額の費用で達成するものである。

図１に示すコークス炉を用いて、炭化室１に石炭を装入する際に、図２に示すように、装入口２から漏出する排ガス16を集塵機13に送給して粉塵を除去した。集塵機13は、バグフィルター方式の乾式集塵機を使用した。粉塵を除去した後、排ガス16をＣＤＱボイラー15に送給し、循環ガス希釈用気体として使用した。余剰の排ガス16が生じたときには、その余剰の排ガス16をコークス炉の燃焼室４に送給して端フリューの燃焼用気体として使用した。空気成分を含む排ガス16は、問題なく使用でき、排ガス中のコークス炉ガス成分も有効に利用でき、このようにしてコークス炉を支障なく操業できた。

なお、ベンゼン濃度はＪＩＳ規格K0088 に規定されるガスクロマトグラフ法で測定できるが、再利用される排ガス16を用いたＣＤＱ設備の排ガスおよびコークス炉ガスのいずれのガスからも芳香族化合物であるベンゼンは検出されなかった。

コークス炉の要部を示す斜視図である。 本発明の手順を示す説明図である。

符号の説明

１ 炭化室
２ 装入口
３ 装炭車
４ 燃焼室
５ 蓄熱室
６ 押出機
７ 押出ラム
８ ガイド車
９ 消火車
10 炉蓋
11 石炭塔
12 上昇管
13 集塵機
14 ＣＤＱ冷却室
15 ＣＤＱボイラー
16 排ガス
17 不活性ガス

Claims (1)

1. コークス炉に石炭を装入する際に炭化室の装入口から漏出する排ガスを集塵機に送給して前記排ガス中の粉塵を除去し、次いで前記排ガスをＣＤＱボイラーの循環ガス希釈用気体および／または前記コークス炉の燃焼用気体として使用することを特徴とするコークス炉の操業方法。

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