JP2009046637A

JP2009046637A - コークス炉の燃焼状態監視方法

Info

Publication number: JP2009046637A
Application number: JP2007216213A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Tsunashima; 雄二郎綱島
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2007-08-22
Filing date: 2007-08-22
Publication date: 2009-03-05
Anticipated expiration: 2027-08-22
Also published as: JP5124844B2

Abstract

【課題】黒煙を引き起こす不完全燃焼の発生を簡単な構成で早期に特定し対処することが可能なコークス炉の燃焼状態監視方法を提供する。
【解決手段】コークス炉は、炭化室２と燃焼室１と蓄熱室３から構成される窯が複数並列に配置され、互いに合流して煙突につながる一対の煙道４、５を備えて成り、各煙道４、５には燃焼切替えに従って蓄熱室３から排ガスが交互に排出される。各煙道４、５の合流前の経路中にそれぞれ第１煤煙濃度計１１、第２煤煙濃度計１２を設けており、第１煤煙濃度計１１による測定値と第２煤煙濃度計１２による測定値に基づいて、燃焼室での不完全燃焼の有無を判定する。
【選択図】図６

Description

本発明は、コークス炉の燃焼室での不完全燃焼を早期に特定して対処を行うためのコークス炉の燃焼状態監視方法に関する。

コークス炉は、炭化室と燃焼室とを水平方向に交互に配置し、これらの下方に蓄熱室を配置して成り、炭化室と、その両隣の燃焼室と、これらの各燃焼室にそれぞれ連通した蓄熱室とを一組として一窯を構成し、窯を複数並列に配置した炉団を形成する。コークス炉の各窯においては、炭化室に装入された石炭を、炉団方向に沿う両隣の燃焼室から燃料ガスの燃焼で生じた熱が供給されることによって乾留し、コークスを製造する。その際、炭化室内では、装入された粉状の石炭が熱分解反応により軟化溶融し、ガスやタール等の副産物が発生して離脱し、一方残留分は熱縮合等により塊状になり、コークスが生成する。

炭化室内に生成されたコークスは、炉長方向の一端の窯口に設置された押出機により他端の窯口から押し出されて排出され、その他端の窯口に設置されたコークガイド車により消火車に導かれて積み込まれる。この操作を窯出しという。窯出しの際、押出機およびコークガイド車は、それぞれ、コークス炉において、押出機が設置される側（以下、「Ｐ／Ｓ」という）およびコークガイド車及び消火車が設置される側（以下、「Ｃ／Ｓ」という）に炉団方向に沿って敷設された軌条上を移動し、窯出しの対象となる炭化室の窯口に一致させられる。

空の炭化室内には、炭化室の上方に設置された石炭装入車から、炭化室の天井部に設けられた装入口を通じて、石炭が投下され装入される。この操作を装炭という。

ここで、コークスを窯出しした後に新たに石炭を装炭するにあたり、隣接する窯の炭化室に石炭を装入すると、装入前の石炭の温度は常温程度と低いことから、炭化室の温度が急激に低下し、炭化室と燃焼室とを仕切る炉壁煉瓦に亀裂が発生しさらに拡大する。

このような亀裂の発生や拡大を防止するために、実操業では、コークス炉の各窯に端から順に１、２、３、・・・と番号を付し、装炭の際は、例えば、窯番号１、６、１１、・・・、２、７、１２、・・・、３、８、１３、・・・の順に窯に石炭を装入するといったように、窯を４つずつあけて順に石炭の装炭を行う。そして、窯出しの際は、例えば、窯番号３、５、２、４、１、８、１０、７、９、６、１３、・・・の順に窯からコークスを排出するといったように、隣接する５つの窯を順に一群としてまとめ、一窯群ずつその中で窯を少なくとも１つあけて順にコークスの窯出しを行う。このように窯をあけて装炭および窯出しを行えば、コークス炉全体の温度を均一に保持することができるため、炭化室の急激な温度低下が抑えられ、亀裂の発生や拡大を防止することができる。

また、石炭を乾留するには多大な熱量が必要であり、その熱は、燃焼室内で燃料ガスと空気を混合して燃焼させたときの燃焼熱が用いられる。その際、燃料ガスおよび空気（以下、「燃焼用ガス」ともいう）は、蓄熱室を通じて予熱された後に燃焼室に導入され、燃焼することによって燃焼効率を向上させている。燃焼後の排ガスは、隣の列の蓄熱室を経て排出され、その蓄熱室で排熱が回収される。このようなガス（燃焼用ガスおよび排ガス）の流れは、１５〜３０分程度の一定期間が経過する度に切り替えられ、これにより、蓄熱室では、排ガスから排熱を回収する機能と、先に回収した排熱で燃焼用ガスを予熱する機能とが順次切り替わる。このガス流れの切替え（以下、「燃焼切替え」ともいう）は、蓄熱室での熱交換効率を向上させるために行われる。

図１は、燃焼切替えを説明するための従来一般のコークス炉の全体構成を模式的に示す斜視図であって、同図（ａ）と同図（ｂ）とは燃焼切替えによって互いにガス流れが相反する状態を示している。図２は、燃焼切替えを説明するための従来一般のコークス炉の構成を模式的に示す図である。

図１に示すように、コークス炉は、燃焼室１が炉団方向に複数並列に配置され、隣接する燃焼室１同士の間にそれぞれ炭化室２が配置されており、これらの下方に蓄熱室３が炉団方向に複数並列に配置されている。燃焼室１は、炭化室に沿って、一般に２０から４０個に区画別けされており、各区画はフリューと呼ばれている。フリューは上部が互いに連絡し燃焼側と排気側となる２フリューを一組として炉長方向に区画され、蓄熱室３は、燃焼室１の各フリューに対応するように区画されている。燃焼室１の各フリューは、それぞれ区画された蓄熱室３に連通している。こうして、コークス炉は、炭化室２と、その両隣の燃焼室１と、これらの各燃焼室１にそれぞれ連通した蓄熱室３とを一組とした窯が、炉団方向に複数並列に配置された状態になっている。

また、コークス炉は、その炉長方向の両端となるＰ／ＳおよびＣ／Ｓに、炉団方向に沿った一対の煙道４、５を備えている。Ｐ／Ｓの煙道４には、各燃焼室１の２フリューのうちの一方のフリューに連通した蓄熱室３から図示しない排気管が接続され、Ｃ／Ｓの煙道５には、他方のフリューに連通した蓄熱室３から図示しない排気管が接続されている。Ｐ／Ｓの煙道４とＣ／Ｓの煙道５には、燃焼切替えに従って、蓄熱室３から排ガスが交互に排出される。Ｐ／Ｓの煙道４とＣ／Ｓの煙道５は、互いに合流して煙突６につながっており、Ｐ／Ｓの煙道４とＣ／Ｓの煙道５それぞれに排出された排ガスは、煙突６から外部へ放出される。

図１（ａ）に示すガス流れの場合、図１（ａ）中の実線矢印で示す方向に、燃焼用ガスおよび排ガスが流れる。このときのガス流れは、図２中の実線矢印で示すようになり、燃焼用ガスが図示しない供給用配管を通じて蓄熱室３Ａに供給される。このとき、蓄熱室３Ａは、当該ガス流れに切り替わる前段階で排ガスの排熱（顕熱）を回収して蓄えており、この蓄熱室３Ａに供給された燃焼用ガスは、ここで予熱される。

予熱された燃焼用ガスは、燃焼室１の一方のフリューに導入され、燃焼して上昇する。この排ガスは、上部で連絡している隣のフリューを下降し、さらに隣の蓄熱室３Ｂに引き落とされた後、Ｐ／Ｓの煙道４に排出される。このとき、蓄熱室３Ｂは、排ガスの排熱を回収して蓄える。Ｐ／Ｓの煙道４に排出された排ガスは、煙突６を通じて外部へ放出される。

この状態からガス流れが切り替えられると、図１（ｂ）中の破線矢印で示す方向に、燃焼用ガスおよび排ガスが流れる。このときのガス流れは、図２中の破線矢印で示すようになり、蓄熱室３Ａ、３Ｂ、および燃焼室１では、上記とは逆方向に、燃焼用ガスおよび排ガスが流れる。このとき、上記とは逆に、蓄熱室３Ａは、排ガスから排熱を回収し、一方蓄熱室３Ｂは、先に回収した排熱で燃焼用ガスを予熱する。排ガスは、Ｃ／Ｓの煙道５に排出され、煙突６を通じて外部へ放出される。

このようなガス流れにおいて、燃焼室１への燃焼用ガスの導入、ならびにＰ／Ｓの煙道４およびＣ／Ｓの煙道５への排ガスの排出は、煙突６のドラフト力により行われる。

ところで、燃焼室で不完全燃焼が起こった場合、煤が発生し煙突より黒煙として外部に放出されることから、環境問題が生じる。また、不完全燃焼が起こると、石炭の乾留に要する熱量が低下するため、石炭の乾留が不十分となってコークスの品質が悪化し、乾留熱量原単位も悪化する。さらに、未処理のガスやタール等が窯出し時に系外へ排出され、環境が汚染される。そのため、燃焼室での燃焼状態は重要な管理項目の一つとされている。

特に、燃焼室下部に設けられている燃焼用ガスの取入口の弁は、開度が慎重に調整される。通常、煙突のドラフト等によるガス吸引力、および燃焼用ガスの取入口の弁開度は一定であり、燃焼室での燃焼状態は不完全燃焼とはならず、煙突から黒煙も発生しない。しかし、下記の図３、図４に示す状況のとき不完全燃焼が起こる。

図３は、炉壁煉瓦の損傷に起因して不完全燃焼が起こる状況を示す図である。同図に示すように、炭化室２と燃焼室１とを仕切る炉壁煉瓦２ａに、亀裂、目地切れ、貫通等の損傷が生じており、この場合、炭化室２内の未燃ガスや粉炭が燃焼室１側に漏れ込み、これにより、燃焼室１で不完全燃焼が起こる。

図４は、燃焼切替えに伴う設備障害に起因して不完全燃焼が起こる状況を示す図である。同図に示すように、ガス流れが切り替わる度に、燃焼用ガス取入口の弁は開閉するが、引掛り等の設備障害で適正な開度とならない場合に、燃焼室１で不完全燃焼が起こる。

不完全燃焼を抑え煙突からの黒煙の発生を抑制するために、炉壁煉瓦に亀裂、目地切れ、貫通等の損傷が生じた場合は、補修により損傷箇所に補修材を溶射し、場合によっては煉瓦を積み替え、一方、燃焼切替えに伴う設備障害が発生した場合は、その是正を行う必要がある。特に近年の高い環境意識から、早期の原因究明と対処が求められる。

そこで、前記図１および図２に示すように、Ｐ／Ｓの煙道４とＣ／Ｓの煙道５が合流した後の経路中、一般には煙突６の下部に、煤煙濃度計１０が設置されている。この煤煙濃度計１０は、ダスト濃度計または煤塵濃度計とも称され、投光器と受光器を用いて光の透過度を測定することにより、排ガス中の煤煙量を連続的に把握できるものであり、不完全燃焼による黒煙（煤や漏れ込み石炭）の発生を監視している。

また、特許文献１には、燃焼室毎に炉壁煉瓦を撮影しその画像から亀裂の大きさを検出する亀裂の測定方法が記載されている。しかし、一般的なコークス炉ではフリューが１０００箇所以上、燃料ガスおよび空気の取入口が数十箇所以上あるため、前記特許文献１に記載の方法は、不完全燃焼の発生原因および発生箇所が特定されていないときに、早期の対処が困難である。

また、特許文献２には、煙突の下部に設けた煤塵濃度計により排ガス中のＣＯ濃度を測定し、そのＣＯ濃度が所定値以上になったときの窯番号を記憶しておき、当該窯による乾留の開始に際し、燃焼室への燃料ガスの供給を一時停止させることにより黒煙の発生を防止する方法が記載されている。特許文献３には、不完全燃焼の起こる窯の燃焼室に空気を吹き込むことにより黒煙の発生を防止する方法が記載されている。しかし、前記特許文献２および３に記載の方法は、一時的に黒煙の発生を防止するに過ぎず、さらに、乾留に要する熱量が低下するため、コークスの品質悪化を招く。

また、特許文献４には、装炭後に、煙突下部に設置の煤塵濃度計により排ガス中の煤煙濃度を測定し、その煤煙濃度に応じて決定された時間、燃料ガスの供給および排ガスの排出を一時停止させることにより黒煙の発生を防止する方法が記載されている。特許文献５には、煙突下部に設けた煤煙濃度計により排ガス中の煤煙濃度を測定し、その煤煙濃度を、装炭水分、排ガス量、および濃度測定位置から各窯までの距離に基づいて補正した指標を用いて、各窯の炉壁煉瓦の状態を評価する方法が記載されている。

しかし、不完全燃焼の起こっている窯からの排ガスは、正常に燃焼している他の窯からの排ガスおよび余剰酸素により希釈されて煙突に至ることから、前記特許文献２、４および５に記載の方法のような煙突での煤煙濃度の測定では、不完全燃焼の起こっていることを見逃すおそれがある。

さらに、前記特許文献１〜５に記載の方法では、下記の図５に示すような状況のときに、黒煙の発生を引き起こす不完全燃焼が、燃焼室の炉壁煉瓦の損傷によって発生したものか、それとも燃焼切替えに伴う設備障害によって発生したものかを判定することが困難である。

図５は、煙突下部に設置した煤煙濃度計による測定での指示値の一例を示すタイムチャートである。同図に示す煤煙濃度計の指示値は、煤煙濃度計による測定値であって、不完全燃焼の度合い表す。同図に示す１８：００から２０：３０の期間中、３０分毎に燃焼切替えを行っているが、煤煙濃度計の指示値は不定期で不規則となっており、これだけでは、不完全燃焼の発生が、炉壁煉瓦の損傷を要因とするものか、それとも燃焼切替えに伴う設備障害を要因とするものかを判定できない。

また、特許文献６には、各窯の蓄熱室から煙道への排ガス経路にそれぞれ煤煙濃度計を設置し、煤煙濃度が上昇したり、煤煙濃度の上昇が予測されるときに、別途集塵機を有する迂回経路に排ガスを導く方法が記載されている。しかし、前記特許文献６に記載の方法は、１００程度ある窯の蓄熱室からの排ガス経路すべてに、煤煙濃度計および迂回経路を設ける必要があり、莫大なコスト負担を強いられる。さらに、煙道をコークス炉の両端に備える場合、煤煙濃度計および迂回経路の設置が倍増することから、コスト負担が一層増大する。しかも、迂回経路を設置するスペースの問題もあり、正規の排ガス経路と迂回経路とに切り替える複雑な制御システムが必要となる問題もある。

特開昭６２−２８８５０３号公報特開平５−２３９４６４号公報特開平１０−１６８４５９号公報特開平６−２５６７６４号公報特開２００４−２０３９６６号公報特開平６−６３３３４号公報

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、黒煙を引き起こす不完全燃焼の発生を簡単な構成で早期に特定し対処することが可能なコークス炉の燃焼状態監視方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明によるコークス炉の燃焼状態監視方法は、炭化室と燃焼室と蓄熱室から構成される窯が複数並列に配置され、互いに合流して煙突につながる一対の煙道を備えて成り、各煙道には燃焼切替えに従って蓄熱室から排ガスが交互に排出されるコークス炉において、各煙道の合流前の経路中にそれぞれ第１煤煙濃度計、第２煤煙濃度計を設けており、第１煤煙濃度計による測定値と第２煤煙濃度計による測定値に基づいて、燃焼室での不完全燃焼の有無を判定する。

ここで、一定期間の経過に応じて燃焼切替えが行われる度に、その期間の第１煤煙濃度計による測定値の平均値と、第２煤煙濃度計による測定値の平均値とをそれぞれ算出し、隣り合う期間における第１煤煙濃度計の測定平均値と、第２煤煙濃度計の測定平均値とを比較して、両者の差が所定の閾値を超えた場合、燃焼切替えに伴う設備障害に起因して燃焼室で不完全燃焼が発生したと判定することが好ましい。

また、各煙道の経路中、互いに隣接する複数の窯を一群とした窯群同士の間に、それぞれ第１煤煙濃度計、第２煤煙濃度計を設けており、一定期間の経過に応じて燃焼切替えが行われる度に、その期間の各第１煤煙濃度計による測定値の平均値と、各第２煤煙濃度計による測定値の平均値とをそれぞれ算出し、互いに上下流で隣接する第１煤煙濃度計同士の測定平均値の差、または互いに上下流で隣接する第２煤煙濃度計同士の測定平均値の差が、所定の閾値を超えた場合、その下流側の窯群のうちの燃焼室で不完全燃焼が発生したと判定することが好ましい。

本発明のコークス炉の燃焼状態監視方法によれば、各煙道にそれぞれ第１煤煙濃度計、第２煤煙濃度計を設置するという簡単な構成によって、両煤煙濃度計の測定値より、黒煙を引き起こす不完全燃焼の発生を早期に特定することができ、早期に対処することが可能になる。

以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。

図６は、本発明のコークス炉の燃焼状態監視方法を説明するためのコークス炉の全体構成の一例を模式的に示す斜視図である。同図では、実線矢印で示すように、燃焼切替えによって排ガスがＰ／Ｓの煙道４に排出される場合のガス流れの状態を示している。同図において、前記図１での構成と同じ構成には同一の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

図６に示すように、本発明におけるコークス炉は、Ｐ／Ｓの煙道４とＣ／Ｓの煙道５の合流前の経路中に、それぞれ第１煤煙濃度計１１と第２煤煙濃度計１２を設置している。その第１煤煙濃度計１１と第２煤煙濃度計１２は、各煙道４、５の最下流に配置された窯と合流地点との間に、Ｐ／ＳとＣ／Ｓで対になるように設置されている。

第１煤煙濃度計１１、第２煤煙濃度計１２としては、投光器と受光器を用いて光の透過度を測定する光透過式のものを採用することができる。第１煤煙濃度計１１と第２煤煙濃度計１２は、それぞれＰ／Ｓの煙道４とＣ／Ｓの煙道５を流れる排ガス中の煤煙量を連続的に把握できるものであり、燃焼室１で起こった不完全燃焼による黒煙（煤や漏れ込み石炭）の発生を監視する。もっとも、第１煤煙濃度計１１、第２煤煙濃度計１２としては、燃焼室１で起こった不完全燃焼を排ガス中の酸素濃度から検知できる酸素濃度計を採用することも可能である。

また、本発明におけるコークス炉は、従来のコークス炉と同様に、Ｐ／Ｓの煙道４とＣ／Ｓの煙道５が合流した後の経路中である煙突６の下部に、煤煙濃度計１０を設置している。この煙突下部の煤煙濃度計１０は、特に設置しなくてもよいが、第１煤煙濃度計１１による測定値、および第２煤煙濃度計１２による測定値の検証に用いることができる。

このような構成のコークス炉においては、燃焼切替えに従って、燃焼室１から蓄熱室３を経てＰ／Ｓの煙道４とＣ／Ｓの煙道５に交互に排ガスが排出され、Ｐ／Ｓの煙道４とＣ／Ｓの煙道５に交互に排ガスが流れるため、第１煤煙濃度計１１と第２煤煙濃度計１２では、交互に煤煙が検出される。

このとき、燃焼切替えに伴う設備障害、例えば、燃焼用ガス取入口の弁の引掛りや蓄熱室３から煙道４、５への排気弁の詰まり等を要因として、燃焼室１で不完全燃焼が起こった場合、燃焼切替えに従って、不完全燃焼の発生と正常燃焼への復元とが繰り返されるため、発生した煤煙は、第１煤煙濃度計１１および第２煤煙濃度計１２の一方のみで検出される。

また、炉壁煉瓦の損傷、例えば、亀裂や目地切れや貫通等を要因として、炭化室２から燃焼室１に未燃ガスや粉炭が漏れ込み、燃焼室１で不完全燃焼が起こった場合、排ガス中の煤煙はガス流れの方向に関係なく発生するため、発生した煤煙は、第１煤煙濃度計１１と第２煤煙濃度計１２の両方で検出され、仮に煤煙発生中に燃焼切替えが行われても、第１煤煙濃度計１１と第２煤煙濃度計１２で継続して検出される。

コークス炉の燃焼状態の監視は、以下のように行う。

図７は、煤煙濃度計による測定での指示値の一例を示すタイムチャートであって、同図（ａ）は煙突下部に設置した煤煙濃度計による指示値を、同図（ｂ）はＣ／Ｓの煙道に設置した第２煤煙濃度計による指示値を、同図（ｃ）はＰ／Ｓの煙道に設置した第１煤煙濃度計による指示値をそれぞれ示している。同図に示す各煤煙濃度計の指示値は、煤煙濃度計による測定値であって、不完全燃焼の度合い表す。同図中、装炭タイミングと燃焼切替えタイミングをそれぞれ矢印で示している。

図７に示すように、燃焼切替えは一定期間＃１、＃２、＃３、＃４、＃５が経過する度に行われ、図７（ａ）のみでは、前記図５に示す状況と同じく、煤煙濃度計１０の指示値は不定期で不規則となっている。

ただし、期間＃１、＃３、＃５の間は、Ｐ／Ｓの煙道４に排ガスが流れて第１煤煙濃度計１１で煤煙が検出され（図７（ｃ）参照）、一方Ｃ／Ｓの煙道５には排ガスが流れず第２煤煙濃度計１２で煤煙は検出されない（図７（ｂ））。期間＃２、＃４の間は、Ｃ／Ｓの煙道５に排ガスが流れて第２煤煙濃度計１２で煤煙が検出され（図７（ｂ）参照）、一方Ｐ／Ｓの煙道４には排ガスが流れず第１煤煙濃度計１１で煤煙は検出されない（図７（ｃ））。

各期間＃１〜＃５の第１煤煙濃度計１１および第２煤煙濃度計１２による測定の指示値から、各期間＃１〜＃５での指示値の平均値Ｃ１＃１、Ｃ２＃２、Ｃ１＃３、Ｃ２＃４、Ｃ１＃５をそれぞれ算出する。図７中に破線で示すように、期間＃１では第１煤煙濃度計１１により測定平均値Ｃ１＃１が「１１」、期間＃２では第２煤煙濃度計１２により測定平均値Ｃ２＃２が「９」、期間＃３では第１煤煙濃度計１１により測定平均値Ｃ１＃３が「２１」、期間＃４では第２煤煙濃度計１２により測定平均値Ｃ２＃４が「１」、期間＃５では第１煤煙濃度計１１により測定平均値Ｃ１＃５が「７」となっている。

次に、隣り合う期間同士の測定平均値、すなわち、期間＃１での測定平均値Ｃ１＃１と期間＃２での測定平均値Ｃ２＃２、期間＃２での測定平均値Ｃ２＃２と期間＃３での測定平均値Ｃ１＃３、・・・、期間＃４での測定平均値Ｃ２＃４と期間＃５での測定平均値Ｃ１＃５をそれぞれ順次比較し、それぞれの期間同士の測定平均値の差を算出する。このとき、予め閾値を設定しておき、各期間同士の測定平均値の差がその閾値を超えているか否かを判定する。その閾値については、煙道４、５に設置した煤煙濃度計の種類、燃焼用ガスの性質等によって異なるため、コークス炉毎に適正に設定する必要がある。

ここでは、閾値を「１０」と設定する。期間＃２と＃３同士の測定平均値Ｃ２＃２とＣ１＃３の差、および期間＃３と＃４同士の測定平均値Ｃ１＃３とＣ２＃４の差は、閾値を超えており、この場合、燃焼切替えに従って煤煙の発生量に大きな差が生じているため、燃焼切替えに伴う設備障害に起因して燃焼室で不完全燃焼が発生したと判定することができる。したがって、この場合は、黒煙を引き起こす不完全燃焼の要因を早期に特定することができ、さらに燃焼用ガス取入口の弁や蓄熱室から煙道への排気弁の点検を行い、早期に対処することが可能になる。

一方、炉壁煉瓦の損傷に起因して燃焼室で不完全燃焼が発生した場合、装炭直後に煤煙が発生するわけであるが、燃焼切替えに伴う設備障害の要因も重なったとき、この要因による影響を除外する必要がある。そこで、装炭タイミング毎に、炭化室へ石炭を装炭した直後において、第１煤煙濃度計１１、第２煤煙濃度計１２それぞれによる測定の指示値のピーク値を求め、この測定ピーク値から、これが属する燃焼切替え期間中の上記測定平均値を減算する。このとき、上記の各期間同士の測定平均値の差の判定に用いた閾値とは別に、予め閾値を設定しておき、装炭直後の測定ピーク値の減算値がその閾値を超えているか否かを判定する。

装炭直後の測定ピーク値の減算値が閾値を超えている場合、装炭直後に多量の煤煙が発生しているため、その装炭タイミングの窯の炉壁煉瓦の損傷に起因して燃焼室で不完全燃焼が発生したと判定することができる。したがって、この場合は、黒煙を引き起こす不完全燃焼の要因を早期に特定することができ、さらに損傷窯の補修を行い、早期に対処することが可能になる。

このように、本発明のコークス炉の燃焼状態監視方法は、炭化室と燃焼室と蓄熱室から構成される窯が複数並列に配置され、互いに合流して煙突につながる一対の煙道を備えて成り、各煙道には燃焼切替えに従って蓄熱室から排ガスが交互に排出されるコークス炉において、各煙道の合流前の経路中にそれぞれ第１煤煙濃度計、第２煤煙濃度計を設けており、第１煤煙濃度計による測定値と第２煤煙濃度計による測定値に基づいて、燃焼室での不完全燃焼の有無を判定するようになっている。これにより、各煙道にそれぞれ第１煤煙濃度計、第２煤煙濃度計を設置するという簡単な構成によって、黒煙を引き起こす不完全燃焼の発生を早期に特定することができ、早期に対処することが可能になる。

特に、一定期間の経過に応じて燃焼切替えが行われる度に、その期間の第１煤煙濃度計による測定値の平均値と、第２煤煙濃度計による測定値の平均値とをそれぞれ算出し、隣り合う期間における第１煤煙濃度計の測定平均値と、第２煤煙濃度計の測定平均値とを比較して、両者の差が所定の閾値を超えた場合、燃焼切替えに伴う設備障害に起因して燃焼室で不完全燃焼が発生したと判定するようにすれば、燃焼用ガス取入口の弁や蓄熱室から煙道への排気弁の点検を行って、燃焼室での燃焼状態を正常な燃焼状態に復帰させることが可能になる。

また、本発明のコークス炉の燃焼状態監視方法は、以下のように変形することも可能である。

図８は、本発明のコークス炉の燃焼状態監視方法を説明するためのコークス炉の全体構成の他の一例を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、Ｐ／Ｓの煙道４とＣ／Ｓの煙道５の合流前の経路中に、それぞれ設置する第１煤煙濃度計１１と第２煤煙濃度計１２を増設することも可能である。

具体的には、図８に示すコークス炉は、互いに隣接する５つの窯を端から順に一群としてまとめ、一窯群ずつ順に窯出しを行うものである。第１煤煙濃度計１１は、Ｐ／Ｓの煙道４の経路中、窯出しで区分される窯群同士の間に設置されている。同様に、第２煤煙濃度計１２は、Ｃ／Ｓの煙道５の経路中、第１煤煙濃度計１１と対になるように、窯群同士の間に設置されている。

このような構成のコークス炉においては、上記の燃焼状態監視方法に加え、以下に示す燃焼状態の監視を行うことができる。すなわち、一定期間の経過に応じて燃焼切替えが行われる度に、その期間の各第１煤煙濃度計１１による測定値の平均値と、各第２煤煙濃度計１２による測定値の平均値とをそれぞれ算出する。次に、互いに上下流で隣接する第１煤煙濃度計１１同士の測定平均値の差を求める。同様に、互いに上下流で隣接する第２煤煙濃度計１２同士の測定平均値の差を求める。

このとき、上記の各期間同士の測定平均値の差の判定に用いた閾値、および装炭直後の測定ピーク値の減算値の判定に用いた閾値とは別に、予め閾値を設定しておき、各上下流の第１煤煙濃度計１１同士の測定平均値の差、または各上下流の第２煤煙濃度計１２同士の測定平均値の差がその閾値を超えているか否かを判定する。

各上下流の第１煤煙濃度計１１同士の測定平均値の差、または各上下流の第２煤煙濃度計１２同士の測定平均値の差が閾値を超えている場合、下流側の窯群で煤煙が発生している状況であるため、その下流側の窯群のうちの燃焼室で不完全燃焼が発生したと判定することができる。したがって、この場合は、黒煙を引き起こす不完全燃焼の要因とその発生箇所を早期に特定することができ、一層早期に対処することが可能なる。

本発明のコークス炉の燃焼状態監視方法によれば、各煙道にそれぞれ第１煤煙濃度計、第２煤煙濃度計を設置するという簡単な構成によって、黒煙を引き起こす不完全燃焼の発生を早期に特定し対処することが可能になる。

燃焼切替えを説明するための従来一般のコークス炉の全体構成を模式的に示す斜視図であって、同図（ａ）と同図（ｂ）とは燃焼切替えによって互いにガス流れが相反する状態を示している。燃焼切替えを説明するための従来一般のコークス炉の構成を模式的に示す図である。炉壁煉瓦の損傷に起因して不完全燃焼が起こる状況を示す図である。燃焼切替えに伴う設備障害に起因して不完全燃焼が起こる状況を示す図である。煙突下部に設置した煤煙濃度計による測定での指示値の一例を示すタイムチャートである。本発明のコークス炉の燃焼状態監視方法を説明するためのコークス炉の全体構成の一例を模式的に示す斜視図である。煤煙濃度計による測定での指示値の一例を示すタイムチャートであって、同図（ａ）は煙突下部に設置した煤煙濃度計による指示値を、同図（ｂ）は第２煤煙濃度計による指示値を、同図（ｃ）は第１煤煙濃度計による指示値をそれぞれ示している。本発明のコークス炉の燃焼状態監視方法を説明するためのコークス炉の全体構成の他の一例を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１燃焼室
２炭化室
３蓄熱室
４煙道
５煙道
６煙突
１０煙突に設置の煤煙濃度計
１１第１煤煙濃度計
１２第２煤煙濃度計

Claims

炭化室と燃焼室と蓄熱室から構成される窯が複数並列に配置され、互いに合流して煙突につながる一対の煙道を備えて成り、各煙道には燃焼切替えに従って蓄熱室から排ガスが交互に排出されるコークス炉において、
各煙道の合流前の経路中にそれぞれ第１煤煙濃度計、第２煤煙濃度計を設けており、第１煤煙濃度計による測定値と第２煤煙濃度計による測定値に基づいて、燃焼室での不完全燃焼の有無を判定することを特徴とするコークス炉の燃焼状態監視方法。
一定期間の経過に応じて燃焼切替えが行われる度に、その期間の第１煤煙濃度計による測定値の平均値と、第２煤煙濃度計による測定値の平均値とをそれぞれ算出し、隣り合う期間における第１煤煙濃度計の測定平均値と、第２煤煙濃度計の測定平均値とを比較して、両者の差が所定の閾値を超えた場合、燃焼切替えに伴う設備障害に起因して燃焼室で不完全燃焼が発生したと判定することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の燃焼状態監視方法。
各煙道の経路中、互いに隣接する複数の窯を一群とした窯群同士の間に、それぞれ第１煤煙濃度計、第２煤煙濃度計を設けており、
一定期間の経過に応じて燃焼切替えが行われる度に、その期間の各第１煤煙濃度計による測定値の平均値と、各第２煤煙濃度計による測定値の平均値とをそれぞれ算出し、互いに上下流で隣接する第１煤煙濃度計同士の測定平均値の差、または互いに上下流で隣接する第２煤煙濃度計同士の測定平均値の差が、所定の閾値を超えた場合、その下流側の窯群のうちの燃焼室で不完全燃焼が発生したと判定することを特徴とする請求項１または２に記載のコークス炉の燃焼状態監視方法。