JP2006321963A - Method for operating coke oven in which in-oven gas combustion chamber is disposed on carbonization oven side of oven lid - Google Patents
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本発明は、石炭粒子を乾留するコークス炉の炭化室(炉)の出入口を開閉する炉蓋構造体の炭化炉側に、断熱ボックスを介して、炉内ガス燃焼室を設けたコークス炉の操業方法に関するものである。 The present invention relates to an operation of a coke oven in which an in-furnace gas combustion chamber is provided via a heat insulating box on the carbonization furnace side of a furnace lid structure that opens and closes the inlet / outlet of a coking chamber (furnace) of a coke oven for carbonizing coal particles. It is about the method.
コークス炉の炭化炉に装入された石炭粒子を乾留する該炭化炉の出入口を開閉する炉蓋は、頑丈な鉄骨フレームの炉蓋構造体にシールプレートを介して大型耐火煉瓦を内張りした耐熱密封構造の炉蓋が多用されているが、耐火煉瓦が高温度の熱を吸収するため、炭化炉の炉蓋付近に装入された石炭粒子を乾留温度に到達する事なく窯出しされる。従って、良質な乾留コークスの中に未乾留の不良コークスが混ざり込むため、コークスの品質を劣化しまたコークスの生産性を低下する問題があった。この問題を解決するために開発された炉蓋が、特公平3−40074号公報で開示される様に「炉蓋構造体に熱絶縁体を介して炭化炉から発生する熱い気体の炉内ガスが、石炭粒子と接触する熱伝導性金属隔壁体の垂直な通路を上昇し送気管へ流れる際に、該熱伝導性金属隔壁体を介して、炉蓋側に装入された石炭粒子を加熱する炉蓋」である。 The furnace lid that opens and closes the entrance and exit of the carbonization furnace for carbonizing coal particles charged in the carbonization furnace of the coke oven is heat-resistant sealed with a large refractory brick lined via a seal plate on the furnace lid structure of a sturdy steel frame Although the structure of the furnace lid is often used, since the refractory brick absorbs high-temperature heat, the coal particles charged in the vicinity of the furnace lid of the carbonization furnace are discharged without reaching the dry distillation temperature. Accordingly, undistilled defective coke is mixed into high-quality dry-distilled coke, which causes a problem of deteriorating coke quality and reducing coke productivity. As disclosed in Japanese Patent Publication No. 3-40074, a furnace lid developed to solve this problem is a "hot gas in-furnace gas generated from a carbonization furnace via a thermal insulator in the furnace lid structure. However, when rising up the vertical passage of the thermally conductive metal partition wall in contact with the coal particles and flowing into the air pipe, the coal particles charged on the furnace lid side are heated via the thermally conductive metal partition body. It is a furnace lid.
さらに炉蓋側に装入された石炭粒子の乾留速度を一層速めるため、例えば実用新案登録第2953319号公報や特開平8−283735号公報などで開示される様に「炉蓋構造体の炭化炉側にガス通路を垂直方向に形成した耐熱部材の隙間からガス通路に流入した炉内ガスを燃焼させるため、空気配管に開閉弁を介してガス通路に連通する吹込みノズルまたは空気吹込み分岐管の先端にイグニッションプラグなどの着火装置を設け、装入炭2時間後または乾留開始10時間後から火落時間(乾留終了時間)または20時間後まで空気を吹込み、ガス通路温度を800℃以上に保持するコークス炉の操業方法」がある。この様な操業方法は、コークスの生産性も品質も改善するが、開閉弁の開放度合によっては炉内ガス流入量以上に多量の空気をガス通路に供給するため、必要以上に炉蓋付近に装入された石炭粒子を、過熱しまた炉内発生ガス流少通路で小爆発を引き起こす危険性もあった。
本発明者らは、上記した特公平3−40074号公報の「熱伝導性金属隔壁体」または実用新案登録第2953319号公報は「ガス通路を垂直方向に形成した耐熱部材」さらには本発明者らが開発した特開2004−43753号公報や特開2004−99859号公報などの「炉蓋構造体の炉内側に断熱ボックスを介してガス流通間隙を縦横に設けた炉内ガス回遊離隔室」などに空気吹込みノズルを付設した炭化炉蓋によるコークス操業方法において、不必要な量の空気の供給による石炭粒子の過熱と小爆発現象を防止したコークス炉の操業方法を提供する事を目的に、石炭乾留時間(乾留温度)と炉内ガス発生挙動および炉内ガス組成の関係を調査した。その結果、乾留初期はCH4やCO2など多くのガス組成から成る炉内ガスが多量に発生し発熱量も高いが、乾留中期を過ぎるあたりから炉内ガスの発生量も徐々に低下してもCH4量の多くの含有で発熱量も高いが、乾留末期になるとH2の発生が増えてCH4と共に発熱量を急激に低下し火落時間に相当する事を知見した。炉内ガスに含有されるCH4の量に関係なく、前記した実用新案登録第2953319号公報や特開平8−283735号公報などの様に、ガス通路すなわち炉内ガス燃焼室に空気や酸素を闇雲に吹込む事は、炉内ガスを燃焼させるに至らず爆発を引き起こす環境に近付け、乾留されたコークスをいたずらに過熱し灰分化する事を知見した。さらに本発明者らは、石炭粒子の乾留末期の炉内ガス中のH2ガス成分が急激に増加しCH4ガスが急激に減少したときに空気の吹込みを停止する事によって、上記した問題点を解消し、前記した本発明が目的のコークス操業を行える事も知見した。The inventors of the present invention described in the above Japanese Patent Publication No. 3-40074 “Thermal Conductive Metal Partition” or Utility Model Registration No. 2953319 is “a heat-resistant member in which a gas passage is formed in a vertical direction”. "In-furnace gas recirculation chamber in which gas flow gaps are provided vertically and horizontally through a heat insulation box inside the furnace of the furnace lid structure", such as Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-43753 and 2004-99859, In order to provide a coke oven operation method that prevents overheating and small explosions of coal particles due to the supply of an unnecessary amount of air. The relationship between coal carbonization time (carbonization temperature), furnace gas generation behavior and furnace gas composition was investigated. As a result, a large amount of furnace gas composed of many gas compositions such as CH 4 and CO 2 is generated at the initial stage of dry distillation and the calorific value is high, but the amount of generated gas in the furnace gradually decreases after the middle stage of dry distillation. is also high calorific value at a content of many CH 4 amount was finding that corresponding to between sharply reduced fire落時the heating value with CH 4 generation is increased in becomes the carbonization end H 2. Regardless of the amount of CH 4 contained in the furnace gas, air or oxygen is introduced into the gas passage, that is, the furnace gas combustion chamber, as described in Japanese Utility Model Registration No. 2953319 and Japanese Patent Laid-Open No. 8-283735. It was found that blowing into the dark clouds brought the atmosphere close to the environment that caused the explosion without burning the furnace gas, and overheated the coke that had undergone dry distillation, causing ash differentiation. Further, the present inventors stopped the air blowing when the H 2 gas component in the furnace gas at the end of the dry distillation period of coal particles suddenly increased and the CH 4 gas rapidly decreased, thereby causing the above-mentioned problem. The present inventors have also found that the above-described present invention can perform the intended coke operation.
本発明はこの知見に基づいて構成したもので、その要旨は、石炭粒子を乾留するコークス炉の炭化炉から炉蓋の該炭化炉側に設けた炉内ガス燃焼室に流入する炉内ガスを燃焼させるに必要な量の空気を供給する炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズルの空気供給バルブを、炭化炉または炉内ガス燃焼室の炉内ガス中のH2ガス成分が急激に増加しまたCH4ガス成分が急激に減少する乾留末期の始端時に閉締する、炉蓋の炭化炉側に炉内ガス燃焼室を設けたコークス炉の操業方法である。The present invention is configured on the basis of this knowledge, and the gist of the present invention is that the in-furnace gas flowing into the in-furnace gas combustion chamber provided on the side of the carbonization furnace of the furnace lid from the carbonization furnace of the coke oven for carbonizing coal particles. The H 2 gas component in the furnace gas of the carbonization furnace or furnace gas combustion chamber increases abruptly when the air supply valve of the air supply control nozzle for combustion gas combustion that supplies the amount of air required for combustion is used. This is a method for operating a coke oven in which an in-furnace gas combustion chamber is provided on the carbonization furnace side of the furnace lid, which is closed at the beginning of the end of the dry distillation period in which the CH 4 gas component rapidly decreases.
本発明のコークス炉の操業方法は、炉蓋の炭化炉側に設けた炉内ガス燃焼室に流入した炉内ガスを燃焼するに必要な量の空気を吹込む空気供給バルブを付設する事によって該炉内ガス燃焼室の温度を上昇させて炉蓋側に装入された石炭粒子の乾留速度を速め、乾留コークスの製造歩留を高めると共に、炉蓋付近で生成しコークス炉口枠と炉蓋との密着性を阻害するタールを燃焼させ消失する効果を奏する。さらに本発明は、燃焼し難くなった炉内ガスの組成変化を検知して空気の吹込みを停止するため、乾留コークスの過熱と乾留末期の小爆発現象を未然に防止する事ができる。 The method of operating a coke oven according to the present invention includes an air supply valve that blows in an amount of air necessary to burn the in-furnace gas flowing into the in-furnace gas combustion chamber provided on the carbonization furnace side of the furnace lid. The temperature of the in-furnace gas combustion chamber is increased to increase the carbonization rate of the coal particles charged to the furnace lid side, thereby increasing the production yield of the dry distillation coke. The tar that inhibits the adhesion to the lid is burned and disappears. Furthermore, since the present invention detects the composition change of the in-furnace gas that has become difficult to burn and stops the blowing of air, it is possible to prevent the overheating of the dry distillation coke and the small explosion phenomenon at the end of the dry distillation.
以下、本発明法について図面を参照しながら、詳細に説明する。
図1は、炭化炉のコークス排出側(またはコークス押出側)の出入口を閉塞した炭化炉蓋とその近傍を示すコークス炉の断面図で、本発明法を判り易く説明するために提示した一実施例である。1は炭化炉で、石炭粒子2が装入されている。すなわち、炭化炉1は、両側に隣設した加熱炉(図示せず)で、石炭粒子2を加熱し乾留する炉体構造に設けられている。3は炭化炉蓋である。炭化炉蓋3は、炭化炉1の炉口枠4を押圧する締結機能構造に製作された頑丈な鋼鉄製炉蓋フレーム5の炭化炉側にスライドプレート6、ナイフエッジ断面形状のフランジ部材7を周設して炭化炉1の炉口枠4に当接する耐熱金属のシールプレート8や炉内プレート9などを介装して炭化炉内を気密保持する構造に設け、さらにアルミナシリケートやセラミックスファイバーなど一般に使用される断熱材10を充填した断熱ボックス11を介して、炭化炉1の出入口12を突出する炉内ガス燃焼室13を設けて構成されている。炉内ガス燃焼室13は、炭化炉1で石炭粒子2を乾留する際に発生する炉内ガスが流れ込み易い様に、前面または側面あるいはその両面にガス流通間隙またはガス流通孔を設けた耐熱金属製の中空構造物であって、例えば図示する様に、断熱ボックス11を炉高方向を複数段に分割する位置に固定した横支持枠14に、耐熱金属製の短冊板15を、左右または上下あるいはその両者にガス流通隙間16を設けかつ着脱自在な係合手段を用いて縦横に架設した構造体であってもよい。また炉内ガス燃焼室13は、環状または不連続環状に成形した多数の耐熱金属製フレームの上下側にガス流通間隙を設けて多段状に横設したり、炭化炉側を低く断熱ボックス側を高く傾設した短冊フレームの中空構造体であってもよい。すなわち、本発明において炉内ガス燃焼室13とは、炉内ガスが流れ込む枠体構造の炉内ガス流通構造に設けたもので、その形状と構造について特に限定するものでない。17は炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズルである。18は、ねじ込球形弁(メタルタッチボールバルブ)やちょう形弁(ダンパーバルブ)などの空気供給バルブである。すなわち、炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズル17は、炉内ガス燃焼室13に流れ込んだ炉内ガスを燃焼させるに必要な量の空気を吸い込み、空気供給バルブ18を連接し空気誘導パイプ19を介して該炉内ガス燃焼室13に送り込む装置で、炉内ガス燃焼室13に1基または炭化炉蓋3の高さ方向に任意な間隔を設けて2基以上が付設される。炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズル17の構造についても、本発明法において特に限定するものでなく、前記した特開平8−283735号公報の様に空気配管に開閉弁を介してガス通路に連通する従来の吹込みノズルであってもよい。20は閂である。閂20は、炭化炉蓋3を炉口枠4に当接する様に押圧し締結するもので、圧縮バネや螺子ボルトなどの締結部材を組合わせて製作されている。Hereinafter, the method of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a carbonization furnace lid in which the inlet / outlet on the coke discharge side (or coke extrusion side) of the carbonization furnace is closed and its vicinity, and is an embodiment presented for easy understanding of the method of the present invention. It is an example.
上記の様な構造に構成されたコークス炭化炉は、前記した従来のコークス炭化炉と同様に炭化炉1の出入口12をシールプレート8などの介装部材を介して炭化炉蓋3を閉塞しつつ炭化炉1を気密保持した後、石炭粒子2を該炭化炉1に装入する。炭化炉1に装入された石炭粒子2は、隣接する加熱炉から供給される高温度の熱で乾留されながらH2、CH4、C2H6、CO、CO2などのガスを多く発生し、その一部が炉内ガス燃焼室13に流れ込む。本発明法は、炉内ガス燃焼室13に流れ込んだ炉内ガスの可燃性ガスを燃焼するに必要な量の空気を供給しながら燃焼させるコークス操業方法であって、炉内ガス燃焼室13のガス挙動を逐次ガス圧計とガス分析計で検知しながら、その燃焼熱で炉蓋付近の石炭粒子を昇温し乾留を促す。乾留時間の経過にガスの発生量は徐々に減少し、炉内ガス燃焼室13に流も込むガス量も減少する。乾留末期の始端部になると、炉内ガス燃焼室13に流も込んだ炉内ガス中のH2ガス成分が急激に増加し、その反対にCH4ガスが急激に減少する。この様なガス組成の変化を捉えて乾留末期と判断し、空気供給バルブ18を直ちに閉締するかあるいはガス組成の変化が完全に終わった事を見届けて閉締し、炉内ガス燃焼室13への空気の供給を停止する。この様に炉内ガスの組成変化を検知しながら空気の供給を停止するため、石炭粒子の過熱と乾留末期の小爆発現象を未然に防止する事ができる。In the coke carbonization furnace configured as described above, the
次に、本発明法の実施例について説明する。
図1で示す様なコークス炉の炭化炉1(炉高6.7m、炉幅430mm、炉長15.8m)の出入口12を炭化炉蓋3で閉塞した後、石炭粒子2を装入し、直ちに乾留作業を開始した。乾留開始後の4時間後に乾留初期の高圧から10mmH2O程度の負圧域から10時間後に2mmH2O程度の負圧域に減圧し、さらに14時間後に5mmH2O前後の負圧域を境にして正負両域を跨がる圧力変化を繰り返す状況の中で、負圧に対応した量の空気を炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズル17から空気供給バルブ18を介して供給しながら炉内ガス燃焼室13に流れ込んだ炉内ガスを燃焼させ、炉蓋近傍に装入された石炭粒子2を炉内ガス燃焼室13を介して加熱促進せしめ、炉内ガス燃焼室13に流れ込んだ燃焼前の炉内ガスのガス組成を分析しながらコークス操業を行った。乾留作業を開始して17時間後炉内ガス中のH2ガス成分が急激に増加しCH4ガス成分が急激に減少し、その変化が安定した状態になった1時間後に空気供給バルブ18を閉締し空気の供給を停止し、直ちにコークスの窯出し作業を行った。Next, examples of the method of the present invention will be described.
After closing the inlet / outlet 12 of the carbonization furnace 1 (furnace height 6.7 m, furnace width 430 mm, furnace length 15.8 m) of the coke oven as shown in FIG. 1 with the
その結果、本発明によるコークス操業方法は、炉蓋側に装入された石炭粒子の加熱速度を速めて乾留コークスの製造歩留を高め、コークス炉口枠と炉蓋との密着性を阻害するタールを燃焼させ消失する効果を奏すると共に、乾留コークスの過熱と乾留末期に起こる小爆発現象を未然に防止する事が認められた。 As a result, the coke operation method according to the present invention increases the heating rate of the coal particles charged on the furnace lid side to increase the production yield of dry distillation coke and inhibits the adhesion between the coke oven mouth frame and the furnace lid. In addition to the effect of burning and disappearing tar, it was recognized that overheating of the dry distillation coke and the small explosion phenomenon occurring at the end of dry distillation were prevented.
世界的にコークス供給量の不足が叫ばれまたコークス炉の老朽化が加速される中で、良好なコークスの歩留を向上する共に、小爆発現象による炉体の損傷を防止し炉体寿命の延長を図る有効なコークスの操業法として大いに実用化される可能性がある。 With the worldwide shortage of coke supply and the aging of coke ovens accelerating, the coke yield is improved and the damage to the furnace body due to the small explosion phenomenon is prevented. There is a possibility that it will be put to practical use as an effective coke operation method.
1 炭化炉
2 石炭粒子
3 炉蓋
4 炉口枠
13 炉内ガス燃焼室
17 炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズル
18 空気供給バルブDESCRIPTION OF
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- 2005-05-19 JP JP2005175672A patent/JP2006321963A/en active Pending
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