JP2007070527A

JP2007070527A - コークス炉炭化室付着カーボンの燃焼除去方法

Info

Publication number: JP2007070527A
Application number: JP2005260718A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Fukazawa; 康裕深澤; Masahiko Koga; 正彦古賀; Koji Ito; 香二伊藤; Masaki Sasaki; 正樹佐々木; Takeshi Tsutsumi; 武司堤; Yoshihiko Enami; 嘉彦榎並
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2005-09-08
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2007-03-22
Anticipated expiration: 2025-09-08
Also published as: JP4676844B2

Abstract

【課題】コークス炭化室の付着カーボン燃焼除去方法において、レンガ地部のシール機能を損なうことなく、スポーリング等の損傷を生じさせず、悪環境下での作業や生産性の阻害を生じることなく、レンガ欠損等のある炉壁においても多大なデータを蓄積する必要なく、押出抵抗を低減させる程度の適度なカーボン焼却を可能とする方法を提供する。
【解決手段】コークス炉の炭化室内に付着したカーボンを該炭化室内に噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつ燃焼除去する方法において、燃焼排ガスのCO₂濃度と次押出時の押出抵抗値との相関、および押出抵抗値が極小となる時のCO₂濃度＝Ｘ（％）をあらかじめ把握しておき、該燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ（％）より低いときは次回以降カーボン焼却時の気体吹込み時間を短縮、Ｘ（％）より高いときは次回以降カーボン焼却時の気体吹込み時間を延長する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コークス炉炭化室内に付着するカーボンを燃焼除去する方法に関するものである。

コークス炉炭化室では、乾留生成ガスの熱分解によって生ずるカーボン、および石炭装入時に飛散する微粉炭が炉壁に固着、コークス化することにより付着カーボンが生ずる。この炉壁付着カーボンは、炉壁面上で成長するに従い、炉壁の熱伝導率を下げ、炭化室の有効容積を減少させるために、炉の生産性を低下させ、さらにはコークス押出しを不可能とならしめる、いわゆる押詰りの原因となるもので、定期的な除去作業が必要である。
この炭化室付着カーボンの除去方法としては、以下に述べる方法がよく知られている。（ａ）先端の尖った、長さ４〜５ｍのやり状の治具を用い、人力で突き落とす。
（ｂ）コークス押出し用の炉蓋のうち一方、もしくは両方およびガス上昇管を開放し、自然ドラフトにより炉蓋部から空気を炭化室に導入する。

しかしながら、（ａ）のような機械的作用による除去方法では、カーボン層が炉壁から完全に剥離してしまうので、カーボンによる目地部のシール機能が損なわれるという欠点に加えて、３〜４人の作業者が１５分以上の時間を掛けて行うものであることから、高熱・粉塵等、悪環境下での重労働を余儀なくされ、好ましくない。また、（ｂ）の方法では空気導入部近傍の炉壁が、初期にカーボンが焼却除去された後も冷空気が該部を通過することになり、局部的に過大な冷却を受け、炉体レンガのスポーリングによる損傷や、目地開き等の悪影響を生ずる上、燃焼に利用される酸素は炭化室に入るもののうち数分の１程度であって、大半の空気は燃焼に関与することなく炉外に排出されるため、カーボンの燃焼量を大きくすることができない。このため、カーボン除去作業に長大な時間を要し、生産の阻害を生じる。

尚、これらの課題を解決するために、噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつカーボンを燃焼除去する方法において、コークス押出機の押出電流値により付着カーボンの総量を把握し、該付着カーボン総量に基いて噴射条件を決定する発明が、特許文献１に開示されている。この方法は、あらかじめ付着カーボン量と押出電流値との関係を求めておき、押出毎の電流値により気体吹込み条件を決定する方法である。特許文献１の方法によれば、押出電流値が高いときはカーボン付着が大であると判断し、焼却を強化して対応する。

しかしながら、押出電流値が必ずしもカーボン付着量を反映しない場合もあり、例えば、炭化時間不足による未乾留部が存在するために押出電流値が上昇する場合や、レンガ欠損等により大きな凹部のある炉壁では、カーボンが全くない状態であっても押出電流値が上昇することがあるため、「押出電流値が高いときはカーボン付着が大である」図式が成り立たない。また、カーボン付着量と押出電流値との関係は各炭化室の壁状態によってそれぞれ異なるため、特許文献１の方法を実行するためには各炭化室毎にこの関係を求める必要があり、非常に多大なデータ蓄積を必要とする。
特開昭６１−２３１０８５号公報

本発明は、上記した従来の問題点を解決し、レンガ目地部のシール機能を損なうことなく、スポーリング等の損傷を生じさせず、また悪環境下での作業や生産性の阻害を生じることなく、レンガ欠損等のある炉壁においても多大なデータを蓄積する必要なく、押出抵抗を低減させる程度の適度なカーボン焼却を可能とする方法を提供するためになされたものである。

上記の課題を解決するためになされた本発明は、[1] コークス炉の炭化室内に付着したカーボンを、該炭化室内にに噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつ燃焼除去する方法において、該燃焼排ガスのCO₂濃度と次押出時の押出抵抗値との相関、および押出抵抗値が極小となる時のCO₂濃度＝Ｘ（％）をあらかじめ把握しておき、該燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ（％）より低いときは次回以降カーボン焼却時の気体吹込み時間を短縮、Ｘ（％）より高いときは次回以降カーボン焼却時の気体吹込み時間を延長する、[2] コークス炉の炭化室内に付着したカーボンを、該炭化室内に噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつ燃焼除去する方法において、該燃焼排ガスのCO₂濃度と次押出時の押出抵抗値との相関、および押出抵抗値が極小となる時のCO₂濃度＝Ｘ（％）をあらかじめ把握しておき、該燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ（％）より低いときは次回以降カーボン焼却時の単位時間当り気体吹込み量を減少、Ｘ（％）より高いときは次回以降カーボン焼却時の単位時間当り気体吹込み量を増大させる、[3] コークス炉の炭化室内に付着したカーボンを、該炭化室内に噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつ燃焼除去する方法において、該燃焼排ガスのCO₂濃度と次押出時の押出抵抗値との相関、および押出抵抗値が極小となる時のCO₂濃度＝Ｘ（％）をあらかじめ把握しておき、該燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ±0.1 Ｘ（％）となるように次回以降カーボン焼却時の気体吹込み時間を調整する、[4] コークス炉の炭化室内に付着したカーボンを、該炭化室内に噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつ燃焼除去する方法において、該燃焼排ガスのCO₂濃度と次押出時の押出抵抗値との相関、および押出抵抗値が極小となる時のCO₂濃度＝Ｘ（％）をあらかじめ把握しておき、該燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ±0.1 Ｘ（％）となるように次回以降カーボン焼却時の単位時間当り気体吹込み量を調整することにより、炭化室内カーボンの付着量を制御し、壁面を平滑に維持するものである。

本発明によれば、コークス炉炭化室内に付着成長するカーボンの焼却を適正に制御することができ、凹部の存在する炭化室壁面においても平滑化が可能であり、押出抵抗の低減を可能ならしめるものである。この場合、レンガ目地部のシール性を損なうことがないので、発生ガスのリークや炭化室壁の脆弱化等を回避しつつ、押出抵抗を低減させることができる。

コークス炉炭化室内に付着成長するカーボンは、過大に成長していわゆるコブ状となれば押出抵抗を増大させるものであるし、逆に過度に焼却すればレンガ目地部のシール機能を損なうだけでなく、壁面の凹凸が露出することによって押出抵抗を増大させることになりかねない。従って、カーボン付着量を適正に制御しつつ、適度に燃焼除去することが重要である。

コークス炉の炭化室内に付着したカーボンを、該炭化室内に噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつ燃焼除去する方法において、燃焼排ガス中のCO₂濃度は、単にカーボンの付着量の指標ではなく、炭化室壁面に付着したカーボンの平滑度を表す指標であると考えられる。炉壁凹みの著しい炭化室においては、凹み部のカーボンが優先して成長していく。これは、凹み部の炉壁は熱伝導度が高いため温度が最も高く、また押出し作業時にカーボンを剥離する可能性が低いためである。これら凹み部に成長したカーボンは噴射された気体によって燃焼される効率が低いため、多量に付着していてもCO₂濃度上昇にはあまり寄与しない。ところが、炉壁の平滑な部位に成長するいわゆるコブ状のカーボンは、少量であっても燃焼効率が高いためCO₂濃度を著しく上昇させる。燃焼排ガス中のCO₂濃度を測定することによって、これら炭化室壁の平滑度を推定することが可能であることから、本発明を着想するに至った。

燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ（％）より高ければカーボン付着量が過大であると判断でき、気体噴射時間を延長するまたは単位時間当り気体噴射量を増大させることによってカーボン焼却量を増大させれば良いし、燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ（％）より低ければカーボン付着量が過少であると判断でき、気体噴射時間を短縮するまたは単位時間当り気体噴射量を減少させることによってカーボン焼却量を低減させれば良い。このような方法によって常に最適なカーボン付着量を維持することによって、レンガ目地部のシール性を損なわない程度の最適なカーボン焼却を可能とならしめるものである。

本発明の方法によれば、各炭化室毎にＸ（％）を求める必要はなく、同一の気体噴射装置、同一の気体を用いてカーボン焼却を行う以上、常に一定の目標CO₂濃度をもって調整を行えばよい。

燃焼排ガスのCO₂濃度を測定した後、焼却量を調整するためのアクション手段としては、上述のように気体噴射時間を変更する方法と、単位時間当り気体噴射量を変更する方法の２つが考えられる。カーボン付着量の制御手段としてはどちらを用いても問題はないが、単位時間当り気体噴射量を変更させた場合、必然的に排ガスのCO₂濃度が変わってしまうため、該カーボン焼却時のCO₂濃度測定データが無効となってしまう恐れがある。このため、アクション手段としては、気体噴射時間の変更する方法を採用することが、より望ましい。

また、本発明を実施するに当り、排ガスのCO₂濃度目標をＸ±0.1 Ｘ（％）とした理由は以下である。即ち、排ガスCO₂濃度は非常に繊細な指標であり、目標値Ｘ（％）ちょうどに調整することは非常に困難である。そこである程度の幅をもって目標値とすることとなるが、目標CO₂濃度をＸ±0.1 Ｘ（％）超としたのでは幅が大きすぎ、押出抵抗の極小値に近づけることができないばかりか、次押出までに燃焼制御異常等の操業トラブルが発生した場合、付着成長したカーボンが剥離するなどして炭化室壁面の状況に変化を来たし、最悪の場合では押詰りを発生させる危険もある。従って、排ガスCO₂目標の最大許容値を、Ｘ±0.1 Ｘ（％）とした。

図１において、１はカーボン焼却エア吹込みブロア、２はカーボン焼却用エア噴射ノズル、３はコークス炉炭化室である。石炭装入・乾留・炭化により、炭化室内にはカーボンが付着成長する。これらカーボンを焼却除去するため、押出完了毎にエア噴射ノズルを挿入し、ブロアによってエア噴射を行っている。噴射されたエアは炭化室内でカーボンを焼却せしめ、上昇管４から排ガスとして排出される。

以上の構造は従来と同様であるが、本発明では上昇管４にCO₂濃度測定用のサンプリング管を挿入し、カーボン焼却を実施毎にCO₂濃度を測定する。カーボン焼却した炭化室には石炭を装入するが、この石炭が乾留し押出しを行う際の電流値を記録し、両者の関係を求める。

例えば、押出抵抗値が極小となるときのCO₂濃度＝Ｘ＝7.0 ％である実施例を示す。本実施例における、CO₂濃度と押出電流値との関係は図２である。今回、7.0 ± 0.7＝ 6.3％〜 7.7％を目標として、焼却条件を調節していくこととした。具体的には、目標値上限である7.7 ％を１％以上上回った炭化室においては、カーボン焼却時間を10秒延長し、目標値下限である6.3 ％を１％以上下回った炭化室においては、カーボン焼却時間を１０秒短縮することによって、カーボン焼却量の適正化を図った。

本法を１ヶ月継続させたときの押出電流値推移を図３に示す。カーボン焼却毎に燃焼排ガス中のCO₂濃度を測定し、それを次回カーボン焼却時のカーボン焼却時間に反映することにより、押出電流値は低下を始め、１ヶ月程度で、本法適用前に比べ押出電流値を15％低減させることが可能となった。尚、本法適用前の炭化室内状況は、適用前にはカーボンの付着がまったくなく、炭化室壁の凹みが露わになっていたのに対し、本法を１ヶ月適用した後の状態では壁一面に平滑なカーボンが付着しており、炭化室壁の凹みを覆い隠した状態であった。即ち、図３において押出電流値を低減せしめた理由は、カーボン焼却を強化したことではなく、炭化室壁面の凹み部にはカーボンを成長させつつ、平滑部位のコブ状カーボンを焼却することによって炭化室壁を平滑化したことによるものである。

本発明の実施形態を示す断面図である。 CO₂濃度と押出電流値との相関を示すグラフである。押出電流値の推移を示すグラフである。

符号の説明

１カーボン焼却エア吹込みブロア
２カーボン焼却用エア噴射ノズル
３コークス炉炭化室
４コークス炉上昇管
５ CO₂濃度分析装置

Claims

コークス炉の炭化室内に付着したカーボンを、該炭化室内に噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつ燃焼除去する方法において、該燃焼排ガスのCO₂濃度と次押出時の押出抵抗値との相関、および押出抵抗値が極小となる時のCO₂濃度＝Ｘ（％）をあらかじめ把握しておき、該燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ（％）より低いときは次回以降カーボン焼却時の気体吹込み時間を短縮、Ｘ（％）より高いときは次回以降カーボン焼却時の気体吹込み時間を延長することを特徴とした、コークス炭化室の付着カーボン燃焼除去方法。
コークス炉の炭化室内に付着したカーボンを、該炭化室内に噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつ燃焼除去する方法において、該燃焼排ガスのCO₂濃度と次押出時の押出抵抗値との相関、および押出抵抗値が極小となる時のCO₂濃度＝Ｘ（％）をあらかじめ把握しておき、該燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ（％）より低いときは次回以降カーボン焼却時の単位時間当り気体吹込み量を減少、Ｘ（％）より高いときは次回以降カーボン焼却時の単位時間当り気体吹込み量を増大させることを特徴とした、コークス炭化室の付着カーボン燃焼除去方法。
コークス炉の炭化室内に付着したカーボンを、該炭化室内に噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつ燃焼除去する方法において、該燃焼排ガスのCO₂濃度と次押出時の押出抵抗値との相関、および押出抵抗値が極小となる時のCO₂濃度＝Ｘ（％）をあらかじめ把握しておき、該燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ±0.1 Ｘ（％）となるように次回以降カーボン焼却時の気体吹込み時間を調整することにより、炭化室内カーボンの付着量を制御し、壁面を平滑に維持することを特徴とした、コークス炭化室の付着カーボン燃焼除去方法。
コークス炉の炭化室内に付着したカーボンを、該炭化室内に噴射ノズルを挿入して酸素を含む気体を噴射しつつ燃焼除去する方法において、該燃焼排ガスのCO₂濃度と次押出時の押出抵抗値との相関、および押出抵抗値が極小となる時のCO₂濃度= Ｘ（％）をあらかじめ把握しておき、該燃焼排ガスのCO₂濃度がＸ±0.1 Ｘ（％）となるように次回以降カーボン焼却時の単位時間当り気体吹込み量を調整することにより、炭化室内カーボンの付着量を制御し、壁面を平滑に維持することを特徴とした、コークス炭化室の付着カーボン燃焼除去方法。