JP2006160967A - コークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 コークス炉上昇管から放散されるガスを強制的に燃焼させるためのコークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法を提供する。
【解決手段】
コークス炉の上部をコークス炉の炉長方向に走行する台車６上に搭載された点火装置２０を用いてコークス炉上昇管２内の放散ガスに着火する方法であって、その点火装置２０が台車６を走行させながら移動できるアーム２１を有するとともに、着火が必要なときはアーム２１の先端をコークス炉上昇管２の頂部に移動し、アーム２１の先端に取り付けられた点火プラグ２２によってコークス炉上昇管２の頂部で放散ガスに着火することを特徴とする、コークス炉上昇管内の放散ガスを着火する方法。
【選択図】図５

Description

本発明は、コークス製造工程においてコークス炉から発生するガスに関し、特に石炭の乾留後に発生するガスを燃焼してコークス炉上昇管から大気中に放散させる際にコークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法に関するものである。

一般にコークス炉では、コークス製造工程において石炭の乾留中にコークス炉から発生するガスをコークス炉ガスとして回収するための集気管が設けられており、このガス集気管はコークス炉の上部に設置されたコークス炉上昇管を介してコークス炉の炭化室と接続されている。コークス炉炭化室内で石炭を乾留している時に発生するガスは、通常、コークス炉上昇管を介して集気管へ流れていく。そして、石炭の乾留が終了して生成したコークスがコークス炉の炭化室から排出される直前には、コークス炉上昇管と集気管の間に設置された遮断弁が閉じられて、ガス回収が中止される。

このとき、乾留されたコークスからはまだ微量のガスが発生するので、このガスをコークス炉上昇管の頂部（上端開口部）にある天蓋を開いてガスを放散させる必要がある。しかしながら、この放散ガスをそのまま大気中に放散すると大気を汚染させる事となるために、この放散ガスに着火し、強制的に燃焼させることが行なわれている。

この燃焼方法として、特許文献１に、コークス炉上昇管の頂部に点火プラグを設けて放散ガスに着火し燃焼させる装置が開示されている。

また、特許文献２には、コークス炉の炉上をコークス炉の炉団方向に走行する装炭車の上に点火装置を搭載して、この点火装置によって放散ガスに点火して燃焼させる方法が提案されている。

さらに、特許文献３には、装炭車の上ではなく、コークス炉上昇管のデッキ上をコークス炉の炉団方向に走行する台車の上に点火装置を搭載して、この点火装置によって放散ガスに点火して燃焼させる方法が提案されている。

実開昭５７-３５３４６号公報 特開平５-３２９７５号公報 特開平８-５３６７７号公報

コークス炉はコークス炉１基当たり、４０〜５０門の数の炭化室（窯）を有しており、コークス炉上昇管も少なくとも同数が必要となることから、コークス炉を数基も設置しているとその数は膨大なものとなる。

したがって、特許文献１で開示されたコークス炉上昇管の頂部に設ける点火装置を採用すると、コークス炉上昇管と同数以上の点火装置を設置する必要があるため、設備費が高価となる。さらに、高温の環境下で使用される点火プラグの耐久性についても問題があり、そのためのメンテナンス費用も莫大なものとなる。

また、特許文献２で提案されたコークス炉の炉上を走行する装炭車上に点火装置を搭載する方法も、次に示す問題を抱える。通常、コークス炉の操業は、乾留されたコークスを排出する作業と、その後に未乾留の石炭を装入する作業とが、連続して行なわれる。その作業は５〜１０窯毎に行なわれる。このために、コークス炉上昇管からのガスの放散と着火作業は、必ずコークス排出作業の前に行なわなければならない。装炭車に搭載された点火装置を用いる場合には、装炭車は石炭を装入する窯の５〜１０門以上前に停止させる必要があるので、放散ガスへの着火は５〜１０窯以上分の距離、すなわち、７〜１４ｍ以上離れた場所に設置されたコークス炉上昇管に対して、その放散ガスに着火しなければならないことになる。したがって、着火装置を装炭車に搭載すると装炭車の長さが長くなり、その分重量が増加するので、設備費用が嵩む。また、装炭車を複数台設置しているコークス炉では装炭車同士が互いに進路を妨害するおそれがある。

さらに、特許文献３で提案された、装炭車とは別の台車に点火装置を搭載する方法も、次に示す問題を抱える。この方法は、装炭車の上ではなく、コークス炉上昇管のデッキ上を走行する台車の上に点火装置を搭載するので、装炭車の作業に干渉されることなく着火作業が行なえる。しかしながら、台車がコークス炉上昇管のデッキ上を走行するための走行レールを別途設置する必要があり、また作業員がコークス炉上昇管内部の点検及び掃除作業等を行なう場合には、接触事故などを防止する安全対策も考慮しなければならない。そのために、点火装置の構造が複雑となり、設備費が高価となる。

以上の問題点に加えて、特許文献２及び３に記載された方法では、ガスに着火するために、装炭車または台車をそのコークス炉上昇管の近傍に停止させなければならず、風向きによっては着火した放散ガスに点火装置が長時間さらされる事態となる。したがって、点火装置の機能を維持するための補修費用が嵩むこととなる。

本発明の目的は、これらの問題点を解決し、コークス炉上昇管から放散されるガスを強制的に燃焼させるためのコークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法を提供することにある。

本発明にかかるコークス炉上昇管における放散ガスの着火方法は、次の(1)〜(3)のいずれかを要旨とする。以下、それぞれ、本発明(1)〜(3)という。本発明(1)〜(3)を総称して、本発明ということがある。

(1)コークス炉の上部をコークス炉の炉団方向に走行する台車上に搭載された点火装置を用いてコークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法であって、その点火装置が台車を走行させながら移動できるアームを有するとともに、着火が必要なときはアームの先端をコークス炉上昇管の頂部に移動し、アーム先端に取り付けられた点火プラグによってコークス炉上昇管の頂部で放散ガスに着火することを特徴とする、コークス炉上昇管内の放散ガスを着火する方法。

(2)コークス炉上昇管の頂部で放散ガスに着火する前にコークス炉上昇管の天蓋を開放することを特徴とする、上記(1)のコークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法。

(3)点火装置を装炭車に搭載したことを特徴とする、上記(1)又は(2)のコークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法。

本発明によれば、コークス炉上昇管毎に点火装置を配設する必要がないし、点火装置が着火後の放散ガスにさらされることがない。したがって、点火装置の設備費用、補修費用、メンテナンス費用の削減が可能となるとともに、保守及び点検作業が安全に且つ容易になる。

また、装炭車に点火装置を搭載した場合には、着火の都度に装炭車を停止させる必要がないため、補修費用、メンテナンス費用の削減が可能となるとともに、装炭車の窯出し作業のサイクルタイムが長くなってコークス炉の生産効率が良くなる。

以下、本発明に係るコークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法について、図面を参照しながら説明する。

図１と図２に、コークス炉の概略を示す。図１は平面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線における断面図である。

コークス炉１は、その炉団方向に、炭化室８を４０〜５０門、横に並べた構造を有している。それぞれの炭化室８は、上部に装炭孔７を４〜５個有するとともに、コークス炉上昇管２がそれぞれの炭化室８の端部の上方に設置されている。そして、それぞれのコークス上昇管２には、それぞれの曲管３を介して、１本の集気管４が取り付けられており、ここに集められたコークス炉ガスは吸気管５を介して回収される。それぞれの曲管３と集気管４の間には、それぞれ遮断弁１１が設けられ、炭化室８からのコークス炉ガスの回収を中止するときには、遮断弁１１が閉止される。

また、コークス炉１の炉上には、装炭車６が設置されており、コークス炉１の窯出し作業時に用いられる。装炭車６は、コークス炉１の炉団方向（炭化室８の幅方向）に走行することができるが、窯出し作業をしないときは、コークス炉端１０に待機している。さらに、コークス炉１の反対側の炉端には、この装炭車６に石炭を供給するための石炭塔９が設置されている。

装炭車６は石炭を受炭するホッパー３０を通常４ないし５個有しており、石炭塔９にて石炭を受炭して装入する炭化室８まで走行し石炭を装入する。石炭の装入を終えた装炭車６は、新たに受炭するために石炭塔９に向けて受炭すべく走行する。

装炭車６の走行速度は、石炭を装入しようとする炭化室８と石炭塔６の間の距離によって異なるが、上記一連の作業を８分から１０分サイクルで行なえるように、通常１２０ｍ／分程度の最大速度を有する。

図３は、図２のうち、コークス炉上昇管２と曲管３と集気管４のみを拡大した断面図である。

炭化室の内壁の端部の上方には、それぞれ、炭化室コークス上昇管２が設置され、そして、それぞれの炭化室コークス上昇管２には、それぞれの曲管３を介して、１本の集気管４が取り付けられている。炭化室８からのコークス炉ガスの回収を中止するときには遮断弁１１が閉止されることは上述したとおりである。コークス炉上昇管２の最上部には天蓋１５が設けられ、そして、この天蓋１５を開閉するための天蓋開閉シリンダー１６が設けられている。

コークス炉の窯出し作業は、石炭を乾留して生成したコークスを炭化室８より炉外に排出することから始まる。そのためには、事前に炭化室８と集気管４を結ぶ、コークス炉ガスの回収ラインを遮断する必要がある。まず、その炭化室８からのコークス炉ガス回収ラインの遮断弁１１を閉止し、続いて炭化室８の残留ガスを放散するために、コークス炉上昇管２の頂部の天蓋１５を開放する。その後、コークスを炉外に排出する作業に移る。

このコークスを炉外に排出する作業が終了すると、今度は装炭車６によって石炭を炭化室８に装入する作業に移る。この装入作業の終了後に、その炭化室８からのコークス炉ガス回収ライン遮断弁１１が開放され、かつ天蓋１５が閉止される。天蓋１５の操作はエアー等で作動する天蓋開閉用シリンダー１６で自動的に行なわれる。遮断弁１１の開閉も同様にして同時に行われる。

通常、コークス炉１には炭化室８が４０〜５０門設置されているが、ここでは、窯出し作業は５窯毎に行なわれるものとする。したがって、石炭を装入する炭化室８の５門先のコークス炉上昇管２からガスの放散を行なうこととなるが、炭化室８及びコークス炉上昇管２の内壁には付着したカーボンが残っている。したがって、石炭を装入する前にこのカーボンを焼却する必要があり、コークス炉上昇管２からのガス放散は５窯毎にコークス炉上昇管を数本先行して行なわれることになる。通常、先行して放散するコークス炉上昇管の数は８〜１０本程度である。

窯出し開始前の装炭車６は、図１に示すコークス炉端１０に待機しているのが通常である。窯出し作業では、装炭車６はまず石炭を受炭するために石炭塔９に向かって走行を開始する。この時に、コークスを押出して窯出し作業をする炭化室が、図１のＡ−Ａ線で示す場所にあるとすると、次の窯出し作業をする炭化室は、その５窯隣となるので、ガス放散を行うコークス炉上昇管はその５窯隣となる。

従来は、たとえば、特許文献２に記載された方法を用いた場合は、装炭車６に点火装置を搭載し、当該コークス炉上昇管２の放散ガスを着火するために装炭車６を停止した後、着火することになる。しかし、この方法では、装入作業する前に先行してコークス炉上昇管２からの放散ガスに着火させなければならないので、その着火時間分だけ、窯出し作業が遅れる。このように、窯出しのサイクルタイムが大幅に遅れることとなる。

図４と図５に、本発明に用いる点火装置を装炭車に搭載する場合の一例を示す。図４は点火装置近傍の平面図、図５は図４のＢ−Ｂ線における断面図である。

ここでは、装炭車６の上部のコークス炉上昇管２側の端部に、点火装置２０が搭載されている。点火装置２０は、アーム２１と、アームの先端に設けられた点火プラグ２２を有している。アーム２１によって、点火プラグをコークス炉上昇管２の天蓋１５の上部に移動させることができる。アーム２１は、油圧またはエアーで駆動するアーム作動用シリンダー２３を作動させることによって移動し、使用しない時には装炭車６の上部に戻されている。点火プラグ２２のスパーク回数は通常１秒間に５回程度であるが、任意の回数に変更可能である。なお、点火装置のアーム２１はコークス炉上昇管２の天蓋１５と走行中に接触しないように、コの字型の構造を有するものが好ましい。

装炭車６が走行を開始した後に、点火装置２０の点火アーム２１を作動させて、点火プラグ２２をコークス炉上昇管２の天蓋１５の上部に移動させる。そして、コークス炉上昇管２の天蓋１５を解放した後、ガスを放散するコークス炉上昇管２の頂部で点火プラグ２２をスパークさせて着火させる。

無人運転下での装炭車６は、その位置情報は絶対番地検出器（図示せず）で常時把握されており、コークス炉上昇管２の位置も同じように記憶されているので、放散しているコークス炉上昇管２と装炭車６の間の距離が一定の距離に到達した時に、点火プラグ２２をスパークさせることができる。当該コークス炉上昇管の着火を終了した後に点火装置２０はシリンダー２３を作動させて元の位置に収納される。

そして、着火後に点火装置２０のアーム２１は装炭車６の上部に戻されるので、着火した放散ガスの火炎などによる損傷を受けることはない。

次に放散ガスに着火する方法を説明する。コークス炉上昇管２から放散されたガスへの着火については、装炭車６の走行速度が最大速度となる１２０ｍ／分でも着火が可能であることが確認されている。その理由を以下に述べる。

まず、点火プラグ２２がコークス炉上昇管２の天蓋１５上部の中心近傍に設置可能であり、風向きによる放散ガスの流れの影響を受け難い。

次に、コークス炉上昇管頂部２の開口部は通常６００ｍｍ程度の直径であり、走行速度が１分間に１２０ｍで点火プラグが通過した場合において該６００ｍｍの開口部の通過時間は０．３秒であるから、点火プラグのスパーク回数も１秒間に５回程度、すなわち、０．２秒に１回程度作動させてやれば、放散ガスに着火可能である。

さらに、着火させるコークス炉上昇管２の近傍の装炭車６は、装炭が終了した炭化室８から５〜１０窯程度離れた距離、すなわち、通常７ｍから１４ｍ程度、の間を断続的に走行しているので、その走行速度はそれ程大きくはない。したがって、より安定に着火できる程度の走行速度である。また、強風等の悪条件に遭遇しても、点火プラグのスパーク回数を適宜変更可能にしておけば問題はない。

なお、装炭車６は無人化されているケースが多い。このとき、装炭車６の走行時の位置情報は絶対番地検出装置等で把握できており、窯出しスケジュールにそって自動的に運転されコークス炉上昇管２からのガス放散も先述の通り自動的に行なわれる。

したがって、装炭車６が、着火すべきコークス炉上昇管２に対して、一定の距離に近接した時に、コークス炉上昇管２の天蓋１５を開放しガスを放散させ、そして、装炭車６に搭載している点火装置２０のアーム２１をコークス炉上昇管２の頂部に作動させ、点火プラグ２２をスパークさせると、放散ガスに着火されることになる。

このような方法で着火作業を行うと、コークス炉上昇管２からの放散ガスは放散から着火されるまでの未燃ガスの放出時間が短縮されるために大気汚染の抑制に寄与できる。

なお、以上は、点火装置２０を装炭車６に搭載する場合について、説明した。装炭車６に搭載すると別途の走行台車を設置する必要がないため、コークス炉の上部のスペースに制約がある場合には、点火装置２０を装炭車６に搭載させるのが望ましい。装炭車に搭載した場合においても、走行時に着火させるため、５ないし１０窯先のコークス炉上昇管の放散ガスに設置するために装炭車の全長を長くする必要がなく、点火装置を設置するスペースがあれば良い。

そして、点火装置２０は、装炭車６に搭載する代わりに、専用の走行台車を設けて同様の作業をおこなうことも可能である。

この発明によれば、コークス炉上昇管毎に点火装置を配設する必要がないし、点火装置が着火後の放散ガスにさらされることがない。したがって、点火装置の設備費用、補修費用、メンテナンス費用の削減が可能となるとともに、保守及び点検作業が安全に且つ容易になる。

また、装炭車に点火装置を搭載した場合には、着火の都度に装炭車を停止させる必要がないため、補修費用、メンテナンス費用の削減が可能となるとともに、装炭車の窯出し作業のサイクルタイムが長くなってコークス炉の生産効率が良くなる。

コークス炉の概略を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 図２のうち、コークス炉上昇管２と曲管３と集気管４のみを拡大した断面図である。 本発明に用いる点火装置を装炭車に搭載する場合の一例を示す平面図である。 図４のＢ−Ｂ線における断面図である。

符号の説明

１ コークス炉
２ コークス炉上昇管
３ 曲管
４ 集気管
５ 吸気管
６ 装炭車
７ 装炭孔
８ 炭化室
９ 石炭塔
１０ コークス炉端
１１ 遮断弁
１５ 天蓋
１６ 天蓋開閉用シリンダー
２０ 点火装置
２１ アーム
２２ 点火プラグ
２３ アーム作動用シリンダー
３０ 装炭車ホッパー

Claims (3)

1. コークス炉の上部をコークス炉の炉団方向に走行する台車上に搭載された点火装置を用いてコークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法であって、その点火装置が台車を走行させながら移動できるアームを有するとともに、着火が必要なときはアームの先端をコークス炉上昇管の頂部に移動し、アーム先端に取り付けられた点火プラグによってコークス炉上昇管の頂部で放散ガスに着火することを特徴とする、コークス炉上昇管内の放散ガスを着火する方法。
2. コークス炉上昇管の頂部で放散ガスに着火する前にコークス炉上昇管の天蓋を開放することを特徴とする、請求項１に記載のコークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法。
3. 点火装置を装炭車に搭載したことを特徴とする、請求項１又は２に記載のコークス炉上昇管内の放散ガスに着火する方法。
   

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