JP2009298844A - コークス乾式消火設備の昇温方法 - Google Patents

Abstract

【課題】１回の赤熱コークス投入による昇温幅を調整し、設定通りに昇温させることを可能にするコークス乾式消火装置の昇温方法を提供する。
【解決手段】コークス乾式消火装置５１内に赤熱コークス４を投入し、その熱でＣＤＱ５内を昇温させる方法である。コークス炉の１つの炭化室内の赤熱コークス４を、例えば押出機のラックビームの押出し距離の調整によって分割して押出し、この分割して押出した赤熱コークス４を、コークス乾式消火装置５１内に投入する。その際、ＣＤＱ５の耐火物の補修状況に応じて昇温パターンを設定し、この設定通りになるように、赤熱コークス４の投入量と投入ピッチを調整する。
【選択図】図２

Description

本発明は、コークス乾式消火設備（Coke Dry Quencher、以下「ＣＤＱ」とも称する。）の昇温方法に関するもので、特に赤熱コークスが保有する熱を利用したＣＤＱの昇温方法に関するものである。

コークス炉で石炭を乾留して製造されるコークスは、１０００℃程度の温度の赤熱状態である。以下、このような状態のコークスを赤熱コークスと称する。この赤熱コークスは使用に供するために冷却されるが、この赤熱コークスを冷却する方法は、湿式と乾式に大別される。

このうち、コークス湿式消火方法は、赤熱コークスを湿式消火車に搭載して消火塔と称される散水消火設備に移送し、この散水消火設備で水冷して消火、冷却する方法である。一方、コークス乾式消火方法は、赤熱コークスを乾式消火車に搭載してＣＤＱに移送し、このＣＤＱ内で赤熱コークスを不活性ガスにより消火、冷却する方法である。

以下、ＣＤＱとＣＤＱにおける赤熱コ−クスの冷却方法の概要を説明する。
図１に示すように、押出機１によりコークス炉２の炭化室２ａ内から乾式消火車バケット３に払い出された赤熱コークス４は、図２に示すように、ＣＤＱ５を構成するコークス乾式消火装置５１の上部に移送され、コークス乾式消火装置５１の内部に投入される。

乾式消火車バケット３は、例えば図３に示すように、バケット底面にリンク３ａの押し引きによって開閉するゲート３ｂを備えている。そして、コークス乾式消火装置５１への赤熱コークス４の投入は、コークス乾式消火装置５１の投入口の蓋を開放した後に前記ゲート３ｂを開放することで行われる。

その後は、コークス乾式消火装置５１の下部から導入される不活性ガス（以下、「循環ガス」とも称する。）によって、コークス乾式消火装置５１内を上部から下部に移動する過程で、赤熱状態から１００〜２００℃程度まで消火、冷却され、下部より切り出される。

一方、コークス乾式消火装置５１の内部を上昇する際に赤熱コークス４の熱により加熱された循環ガスは、煙道５３を経由して熱回収ボイラー５４で熱エネルギーを回収されて冷却された後、循環ファン５２により再びコークス乾式消火装置５１内に導入される。なお、コークス乾式消火装置５１から熱回収ボイラー５４に至る間の煙道５３には、除塵格子５５が設置されており、循環ガスに随伴するコークス粉等を除去するようになっている。

ところで、前記コークス乾式消火装置５１は、上部から貯留帯５１ａ、吸引帯５１ｂ、冷却帯５１ｃに大別される。
このうち、貯留帯５１ａは乾式消火車バケット３から投入された赤熱コークス４を貯留する帯域であり、間欠的に投入される赤熱コークス４に対して、ＣＤＱ５が連続的に運転できるための緩衝帯の役割を果たしている。

また、冷却帯５１ｃは、赤熱コークス４と循環ガスが向流で熱交換する帯域であり、下部には、冷却用の循環ガス導入部５１ｃａと冷却されたコークス４の排出部５１ｃｂを有する。さらに、吸引帯５１ｂは、冷却帯５１ｃを上昇して赤熱コークス４を冷却した循環ガスが、吸引されて煙道５３へ抜ける帯域である。

これらコークス乾式消火装置の貯留帯、吸引帯、冷却帯、及び煙道、除塵格子は、ＣＤＱの通常稼動時における、赤熱コークスやＣＤＱの内部を通る高温な循環ガスの熱に耐えられるよう、耐火物で構築されている。

これらの耐火物は、赤熱コークスとの接触による摩耗や様々の理由により温度変動をうけて耐火物の割れや欠損等の損傷が発生するので、該耐火物の点検・補修（ 以下、単に「補修」とも言う。） が必要となってくる。

昇温時の温度変動について言えば、この耐火物は、常温からＣＤＱの通常稼動温度域である８００℃付近まで上昇する際に、体積が１％前後膨張する性質を持っている。その膨張速度はＣＤＱ内の昇温速度に比例するが、昇温速度が速い場合は急激な膨張に耐えられず、割れや欠損を起こす性質がある。また、隣り合った耐火物同士の競り合いにより、壁面から脱落する可能性もある。

従って、ＣＤＱの通常稼動温度域までの昇温は、数日間かけて実施しているが、それでも昇温時の膨張による割れや欠損が発生する場合がある。

耐火物の割れや欠損が発生した場合の補修は常温状態で実施されるが、補修後の常温から通常稼動温度域までの昇温が、再び割れや欠損の原因となるおそれがある。

また、特許文献１には、構造が複雑な吸引帯を容易に補修できるような吸引帯柱部の補修方法及び吸引帯開口部の上部構造が開示されている。
特開平７−３３１２４５号公報

このように、ＣＤＱは、建設立上げ時はもちろん、定期点検時および補修後においても、ほぼ常温から通常稼動温度域までの昇温が必要になる。

このＣＤＱの昇温方法は、建設立上げであれば、主として温風乾燥、バーナー乾燥等が採用される。一方、定期点検および補修後の昇温には、前記方法以外に、赤熱コークスを投入して赤熱コークスが保有する熱を利用して昇温する方法がある。

赤熱コークスの熱を利用したＣＤＱの昇温方法では、循環ガスは投入されたコークスの熱によって熱風となり、循環ファンによりＣＤＱ内を循環することによってＣＤＱ内部全体を昇温させており、ＣＤＱの内部温度は循環ガスの温度によって管理されている。

従って、ＣＤＱの昇温を、赤熱コークスを投入することによって実施する場合は、ＣＤＱ内部の耐火物の膨張と、１回に投入される赤熱コークスによる温度上昇を考慮して実施する必要があった。

この赤熱コークスの投入によるＣＤＱの昇温方法において、１回にＣＤＱへ投入されるコークスの量は、押出機によりコークス炉炭化室から１回の押出しで乾式消火車バケットに払い出される量、すなわち１つの炭化室分の量（２０トン前後）であった。

しかしながら、１回に１つの炭化室分の赤熱コークスを投入した場合、その熱量が大きく、ＣＤＱ内の耐火物が急速に膨張してしまい、欠損や割れを発生させたり、隣り合った耐火物同士が競り合い脱落を招いたりした。

また、ＣＤＱ内の耐火物を積み替えた場合、新たに積み替えられた耐火物は水分を含んでいる。従って、昇温の際は耐火物の急激な水分の蒸発による損傷を防ぐため、昇温工程の中に、数時間に亘って一定温度を保持して脱水時間を設けることが望ましい。しかしながら、１つの炭化室分のコークス量を全量投入したのでは、その熱量が大きく、温度調整が困難であった。

本発明が解決しようとする問題点は、１回に１つの炭化室分の赤熱コークスを投入するＣＤＱの昇温方法では、その熱量が大きく、耐火物が急速に膨張して、欠損や割れを発生させたり、隣り合った耐火物同士が競り合い脱落を招いたりしたという点である。

また、ＣＤＱ内の耐火物を積み替えた場合、昇温の際は耐火物の急激な水分の蒸発による損傷を防ぐため、昇温工程中に脱水時間を設けることが望ましいが、その熱量が大きく、温度調整が困難であったという点である。

本発明のコークス乾式消火設備の昇温方法は、
１回の赤熱コークス投入による昇温幅を調整し、設定通りに昇温させることを可能にするために、
コークス乾式消火装置内に赤熱コークスを投入し、その熱でコークス乾式消火設備内を昇温させる方法において、
コークス炉の１つの炭化室内の赤熱コークスを分割してコークス乾式消火装置内に投入することを最も主要な特徴としている。

本発明において、前記１つの炭化室分の赤熱コークスの分割はどのような方法で行なっても良いが、例えば押出機のラックビームの押出し距離の調整によって行えば、押出し量の調整を容易に行うことができる。

また、１つの炭化室の赤熱コークスが全量押出された乾式消火車バケットからＣＤＱ内に赤熱コークスを投入する際、バケット内の赤熱コークスが全量投入される前にゲートを閉め、一次的に投入を停止する操作を繰り返すことで、一度で全量投入せず、数回に分けて投入することができる。

本発明において、コークス乾式消火設備の耐火物の補修状況に応じて昇温パターンを設定し、この設定通りになるように、前記赤熱コークスの投入量と投入ピッチを調整すれば、設定通りの昇温パターンで昇温することが可能になる。

その際、コークス乾式消火設備内の耐火物補修の際に、耐火物の積み替えを実施した場合には、昇温パターン中に一定温度保持の時間を設けるように、前記赤熱コークスの投入量と投入ピッチを調整することが望ましい。

本発明では、ＣＤＱ内の急激な温度上昇を抑制し、任意の温度での一定保持が可能となるので、耐火物の急激な膨張や、短時間での水分蒸発による損傷が抑制される。従って、ＣＤＱ内の耐火物の寿命が延び、補修コストを軽減でき、ＣＤＱ内の耐火物の損傷による熱回収効率の悪化が抑制される。

また、ＣＤＱ内の耐火物の損傷が大きくなってＣＤＱ内の耐火物が落下する可能性が高まり、ＣＤＱ内の点検、補修の際に作業者が危険にさらされることも抑制できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図４〜図７を用いて説明する。
コークス乾式消火設備の耐火物の補修状況に応じた昇温パターンの例を、図４および図５に示す。

図４は、ＣＤＱ内の耐火物補修で、吸引帯、貯留帯、冷却帯、煙道、除塵格子の少なくとも一つ以上の耐火物の積み替えを実施した場合の昇温パターンの一例である。

新たに積み替えられた耐火物は水分を含んでいるので、図４の例では、ＣＤＱの通常稼動温度（約８００℃）までの約６０時間の昇温時間の中に、耐火物の脱水のために、約２００℃の温度保持時間を約１０時間設けている。

図５はＣＤＱ内の耐火物補修を行わない場合の昇温パターンの一例である。
ＣＤＱの通常稼動温度までの昇温時間を約２０時間とすると共に、一定温度保持の時間を設けずに昇温を行なっている。

ＣＤＱ内を昇温するには、乾式消火車バケットに積まれた赤熱コークスをコークス乾式消火装置内に投入して循環ファンを起動させ、赤熱コークスの熱を熱風としてＣＤＱと熱回収ボイラー間を循環させることにより行う。

従って、図４、または図５に示した昇温パターンを達成するためには、投入される赤熱コークスの量とその投入ピッチで、ＣＤＱ内の温度上昇を調整する。この際、ＣＤＱ内の温度は、例えば熱回収ボイラーの入口で測定した温度とする。

１回に投入する赤熱コークス量の調整は、例えばコークス炉２の炭化室２ａから赤熱コークス４を押出す押出機１のラックビーム１ａの押出し距離を調整すれば良い（図１参照）。

すなわち、ラックビームの押出し距離と投入するコークス量は比例し、押出し距離が長いほどコークス量は多く、短いほど少なくなる。従って、１つの炭化室の１／２の赤熱コークスが必要であれば、ラックビームは通常の押出しの１／２の距離を押出せば良いことになる。

従って、コークス乾式消火装置に投入する分の距離だけラックビームを押出したところでラックビームを止め、押出し工程を一旦中断して乾式消火車バケットに受け取ることで、コークス乾式消火装置に１回に投入する赤熱コークス量を任意に調整できる。

本発明の実施において、炭化室から赤熱コークスを押出した際に、例えば炭化室に残った赤熱コークスは、他の消火車バケットが受け取って他のコークス乾式消火装置に投入するか、または湿式消火によって処理する。

また、コークス乾式消火装置に１回に投入する赤熱コークス量を消火車バケットで調整する場合は、ゲート開閉の繰り返しにより分割して投入されるが、何らかの理由により消火車バケットに残った赤熱コークスは、前記炭化室に残った赤熱コークスと同様に処理することもできる。

本発明では、１回に投入される赤熱コークス量が減るため、そのときのＣＤＱ内の温度上昇幅も抑えることが可能となり、よりＣＤＱの昇温を細かく調整するこができ、図４、図５に示したような任意の昇温パターンでの昇温管理が行えるようになる。

本発明方法によりＣＤＱの昇温を実施した場合の例を、以下に説明する。
定期補修で内部の耐火物の積み替えを実施し、再稼動のため昇温を実施するＣＤＱに対し、図４のような２００℃の温度保持時間を１０時間保持させる一定温度保持域を持つ昇温パターンを設定した。

ＣＤＱ内の温度は熱回収ボイラーの入口にて測定された温度とした。ＣＤＱの昇温開始に際し、初回は、１つの炭化室の１／２の量の赤熱コークスを乾式消火車バケットに払出すことにし、押出機は、押出し開始後、全量を払出す距離の１／２のところでラックビームの進行を止めた。

１つの炭化室の１／２の赤熱コークスを受け取った乾式消火車バケットは、コークス乾式消火装置の上部まで移動し、コークス乾式消火装置内へのコークス投入を実施した。投入された赤熱コークスの熱は循環ファンにより熱風となり、コークス乾式消火装置内や熱回収ボイラー内を循環し、内部の昇温を開始した。

これらの投入を、ＣＤＱの温度を確認しながら、昇温パターンに合うよう、繰り返し実施した。一方、炭化室内に残った赤熱コークスは、他の湿式消火車に払い出され、湿式消火にて処理を実施した。

図６に、図４で示した昇温パターンと共に、今回の実施例で得られた昇温実績（○印）と、従来の１つの炭化室の赤熱コークスを全量投入したときの昇温実績（◆印）の両方を記載した。

従来の全量投入では、１回の赤熱コークス投入による温度上昇が大きいため、図６に示すように、昇温工程の初期において、大幅な温度上昇（ｐ１点）が発生した。次の赤熱コークス投入までの間隔を空けても、次の赤熱コークス投入によって、再度、大幅な温度上昇（ｐ２点）が発生した。また、耐火物の脱水を行う一定温度保持域においても、目的の２００℃に対し、約１００℃高い温度上昇（ｐ３点）が発生した。

これに対して、本発明の昇温方法では、一度に上昇するＣＤＱ内の温度上昇幅を低く抑えることができ（Ｐ１点，Ｐ２点）、一定温度保持域においても、設定温度により近い温度管理を達成できた。

図５のように、一定温度保持域を設けない昇温パターンの場合においても、図７に示したように、従来の１つの炭化室の赤熱コークスを全量投入したときの昇温方法（◆印）では、昇温初期に大幅な温度上昇（ｐ４）が発生した。

これに対して、本発明の昇温方法（○印）では、一度に上昇するＣＤＱ内の温度上昇幅を低く抑えることができ（Ｐ３点）、図５で示した昇温パターンにより近い温度管理を達成することが可能となった。

以上のように、本発明によれば、ＣＤＱ内の耐火物の補修状況によって、コークス乾式消火装置に投入する赤熱コークス量を調整し、任意に昇温パターンを変えた昇温方法が可能となった。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは、言うまでもない。

例えば昇温時間や設定温度は、図４や図５に示した例に限らず、耐火物やＣＤＱ全体の状況に応じて任意の時間、温度を設定すればよい。

以上の本発明は、高温のものを投入して内張り耐火物を昇温するものであれば、コークス乾式消火設備以外にも適用できる。

炭化室内のコークスの押出し過程を断面して示した図である。 ＣＤＱ本体および熱回収ボイラーの概略構成を示した図である。 乾式消火車バケットの底面に設けた開閉可能なゲートの構造を示した図である。 ＣＤＱ内の耐火物を積み替えた場合の昇温パターンの一例を示した図である。 ＣＤＱ内の耐火物補修を行なわない場合の昇温パターンの例を示した図である。 図４の昇温パターンに対する、従来技術と本発明を実施した際の実績温度グラフを示した図である。 図５の昇温パターンに対する、従来技術と本発明を実施した際の実績温度グラフを示した図である。

符号の説明

１ 押出機
１ａ ラックビーム
２ コークス炉
２ａ 炭化室
３ 乾式消火車バケット
３ｂ ゲート
４ 赤熱コークス
５ ＣＤＱ
５１ コークス乾式消火装置
５２ 循環ファン
５３ 煙道
５４ 熱回収ボイラー
５５ 除塵格子

Claims (4)

1. コークス乾式消火装置内に赤熱コークスを投入し、その熱でコークス乾式消火設備内を昇温させる方法において、
   コークス炉の１つの炭化室内の赤熱コークスを分割してコークス乾式消火装置内に投入することを特徴とするコークス乾式消火設備の昇温方法。
2. 前記１つの炭化室内の赤熱コークスの分割を、押出機のラックビームの押出し距離の調整によって行うことを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消火設備の昇温方法。
3. コークス乾式消火設備の耐火物の補修状況に応じて昇温パターンを設定し、
   この設定通りになるように、前記赤熱コークスの投入量と投入ピッチを調整することを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス乾式消火設備の昇温方法。
4. コークス乾式消火設備内の耐火物補修の際に、耐火物の積み替えを実施した場合には、前記昇温パターン中に一定温度保持の時間を設けるように、前記赤熱コークスの投入量と投入ピッチを調整することを特徴とする請求項３に記載のコークス乾式消火設備の昇温方法。

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