JP2016098282A - Coke oven gas recovery method and recovery apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、石炭の乾留に伴いコークス炉の炭化室から発生するコークス炉ガスを回収するためのコークス炉ガスの回収方法及び回収装置に関する。 The present invention relates to a coke oven gas recovery method and a recovery device for recovering coke oven gas generated from a carbonization chamber of a coke oven in association with dry distillation of coal.
コークス炉では、石炭が装入された炭化室からコークス炉ガス（Ｃガス）が発生する。コークス炉ガスは、炭化室毎に設置された上昇管内を通り、ドライメンを経由して吸気管へと回収される。吸気管内の圧力は負圧であり、上昇管内及びドライメン内の圧力は、コークス炉ガス中に外気が流入することを抑制するために若干の正圧に調整されている。上昇管とドライメンとを接続する上昇管のベンド部内には、８００℃程度と非常に高温なコークス炉ガスを冷却するために低圧安水が噴射されている。また、各炭化室への石炭装入時には、コークス炉ガスの発生量が増加するために、ベンド部内に高圧安水を噴射し、ドラフト効果によってコークス炉ガスをドライメン側に吸引する。 In a coke oven, coke oven gas (C gas) is generated from a carbonization chamber charged with coal. The coke oven gas passes through the riser installed in each carbonization chamber, and is collected into the intake pipe via the dry men. The pressure in the intake pipe is negative, and the pressure in the ascending pipe and the dry men is adjusted to a slight positive pressure in order to suppress the outside air from flowing into the coke oven gas. Low pressure water is injected into the bend portion of the riser pipe connecting the riser pipe and the dry men to cool the coke oven gas which is very high at about 800 ° C. Further, when the coal is charged into each carbonization chamber, since the amount of coke oven gas generated increases, high pressure water is injected into the bend portion, and the coke oven gas is sucked into the dry menn by the draft effect.
上昇管内の圧力が低すぎる場合、吸気管内に外気が混入し、爆発発生のリスクやコークス炉ガスのカロリー低下が発生する。一方、上昇管内の圧力が高すぎる場合には、炉蓋や装入孔からのコークス炉ガスの吹き出しによる環境汚染やエネルギーロスが発生する。また、老朽化によって壁面レンガが劣化している炭化室では、壁面レンガの目地切れ部分から燃焼室側にコークス炉ガスが流入し、燃焼室内の空燃比低下による燃料ガスの未燃が発生し、煙突からの黒煙発生による環境汚染の問題が起きる。このため、上昇管内の圧力は所定の範囲内になるように制御する必要がある。 When the pressure in the ascending pipe is too low, outside air is mixed into the intake pipe, resulting in the risk of an explosion and a reduction in the calorie of the coke oven gas. On the other hand, when the pressure in the riser is too high, environmental pollution and energy loss occur due to coke oven gas blowing from the furnace lid and charging hole. Also, in the carbonization chamber where the wall brick has deteriorated due to aging, the coke oven gas flows from the jointed portion of the wall brick into the combustion chamber, causing unburned fuel gas due to a decrease in the air-fuel ratio in the combustion chamber, Environmental pollution caused by black smoke from the chimney occurs. For this reason, it is necessary to control the pressure in the riser so as to be within a predetermined range.
上昇管内の圧力変動の主要因は各炭化室への石炭装入であり、図７に示すように石炭装入直後にはコークス炉ガスが大量に発生する。従来のコークス炉では、上昇管内の圧力はドライメン内の圧力を制御することによって制御されている。しかしながら、ドライメン内の圧力制御は、ハンチングを抑制するために応答性が低い。このため、従来のコークス炉では、石炭装入直後には上昇管内の圧力が所定の範囲内より大きくなる。なお、このような問題を解決するために、石炭装入時にドライメンの圧力調節弁の開度を予め決められたパターンで調整する方法が考えられる。しかしながら、ドライメン内の圧力は複数の炭化室からのコークス炉ガスの影響を受けるので、圧力調節弁の調整パターンを決定することは容易ではない。 The main factor of pressure fluctuation in the riser is coal charging into each carbonization chamber, and a large amount of coke oven gas is generated immediately after charging coal as shown in FIG. In conventional coke ovens, the pressure in the riser is controlled by controlling the pressure in the dry men. However, the pressure control in the dry men has low responsiveness in order to suppress hunting. For this reason, in the conventional coke oven, immediately after coal charging, the pressure in the rising pipe becomes larger than within a predetermined range. In order to solve such a problem, a method of adjusting the opening of the pressure regulating valve of the dry men with a predetermined pattern at the time of charging coal can be considered. However, since the pressure in the dry men is influenced by coke oven gas from a plurality of carbonization chambers, it is not easy to determine the adjustment pattern of the pressure control valve.
以上のことから、従来のコークス炉では、炭化室毎の石炭装入時には高圧安水を噴射し、ドラフト効果によって上昇管内の圧力を制御している。しかしながら、従来のコークス炉では、高圧安水の噴射時間は所定時間に固定されている。一般に、コークス炉ガスの発生量は、炭化室に装入される石炭の諸元に応じて変化する。このため、高圧安水の噴射時間を所定時間に固定した場合、上昇管内の圧力を最適に制御し、コークス炉ガスを安定的に回収することが困難になる。 From the above, in a conventional coke oven, high pressure water is injected when coal is charged in each carbonization chamber, and the pressure in the riser is controlled by the draft effect. However, in the conventional coke oven, the injection time of high-pressure safe water is fixed at a predetermined time. In general, the amount of coke oven gas generated varies depending on the specifications of the coal charged into the carbonization chamber. For this reason, when the injection time of high-pressure safe water is fixed to a predetermined time, it becomes difficult to optimally control the pressure in the riser and stably collect the coke oven gas.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、上昇管内の圧力を最適に制御することによって、コークス炉ガスを安定的に回収可能なコークス炉ガスの回収方法及び回収装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to recover a coke oven gas and recover the coke oven gas stably by optimally controlling the pressure in the riser pipe. To provide an apparatus.
本発明に係るコークス炉ガスの回収方法は、石炭の乾留に伴いコークス炉の炭化室から発生するコークス炉ガスを回収するためのコークス炉ガスの回収方法であって、前記炭化室に装入される石炭の諸元に関する情報及び該炭化室に隣接する燃焼室の温度に関する情報を取得する取得ステップと、前記取得ステップにおいて取得した情報を用いて、前記炭化室への石炭の装入時点からのコークス炉ガスの発生量の時間変化を算出する算出ステップと、前記算出ステップにおいて算出されたコークス炉ガスの発生量の時間変化に基づいて、前記炭化室に接続されている上昇管内に高圧安水を噴射する時間を制御する制御ステップと、を含むことを特徴とする。 A coke oven gas recovery method according to the present invention is a coke oven gas recovery method for recovering coke oven gas generated from a coke oven gasification chamber during coal dry distillation, which is charged into the carbonization chamber. The acquisition step of acquiring information on the specifications of the coal and the information on the temperature of the combustion chamber adjacent to the carbonization chamber, and using the information acquired in the acquisition step, from the time of charging the coal into the carbonization chamber A calculation step for calculating a temporal change in the amount of coke oven gas generated, and a high-pressure water-free water in the ascending pipe connected to the carbonization chamber based on the temporal change in the amount of coke oven gas generated in the calculation step. And a control step for controlling the time for injecting the fuel.
本発明に係るコークス炉ガスの回収装置は、石炭の乾留に伴いコークス炉の炭化室から発生するコークス炉ガスを回収するためのコークス炉ガスの回収装置であって、前記炭化室に装入される石炭の諸元に関する情報及び該炭化室に隣接する燃焼室の温度に関する情報を取得し、取得した情報を用いて前記炭化室への石炭の装入時点からのコークス炉ガスの発生量の時間変化を算出する発生ガス量算出部と、前記発生ガス量算出部によって算出されたコークス炉ガスの発生量の時間変化に基づいて、前記炭化室に接続されている上昇管内に高圧安水を噴射する時間を制御する高圧安水噴射判定部と、を備えることを特徴とする。 A coke oven gas recovery device according to the present invention is a coke oven gas recovery device for recovering coke oven gas generated from a coking oven carbonization chamber during coal dry distillation, and is charged into the carbonization chamber. Information on the specifications of the coal to be obtained and information on the temperature of the combustion chamber adjacent to the carbonization chamber, and using the acquired information, the time of the amount of coke oven gas generated from the time of charging the coal into the carbonization chamber Generated gas amount calculation unit for calculating the change, and high pressure low water is injected into the ascending pipe connected to the carbonization chamber based on the time change of the generated amount of coke oven gas calculated by the generated gas amount calculation unit And a high-pressure water jet injection determination unit that controls the time to be performed.
本発明に係るコークス炉ガスの回収方法及び回収装置によれば、上昇管内の圧力を最適に制御することによって、コークス炉ガスを安定的に回収することができる。 According to the coke oven gas recovery method and recovery apparatus according to the present invention, the coke oven gas can be stably recovered by optimally controlling the pressure in the riser pipe.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態であるコークス炉ガス回収設備の構成及びその動作について詳しく説明する。 Hereinafter, the configuration and operation of a coke oven gas recovery facility according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
〔コークス炉ガス回収設備の構成〕
始めに、図１，図２を参照して、本発明の一実施形態であるコークス炉ガス回収設備の構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態であるコークス炉ガス回収設備の構成を示す模式図である。図２は、上昇管のベンド部の構成を示す断面図である。
[Configuration of coke oven gas recovery equipment]
First, the configuration of a coke oven gas recovery facility according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a coke oven gas recovery facility according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the bend portion of the rising pipe.
図１に示すように、本発明の一実施形態であるコークス炉ガス回収設備１は、上昇管２と、ドライメン３と、吸気管４と、を主な構成要素として備えている。
As shown in FIG. 1, a coke oven gas recovery facility 1 according to an embodiment of the present invention includes a rising
上昇管２は、炉団を構成する複数の炭化室１１毎に設けられ、石炭の乾留に伴い炭化室１１内で発生したコークス炉ガスを集合管であるドライメン３側に供給する。図２に示すように、上昇管２とドライメン３とを接続する上昇管２のベンド部２ａには、ベンド部２ａ内に安水を噴射する安水ノズル５が設けられている。ベンド部２ａ内に安水を噴射することにより、ドラフト効果によって炭化室１１内のコークス炉ガスはドライメン３側に吸引される。
The ascending
安水ノズル５には、安水ノズル５に低圧安水を供給する低圧安水配管６ａと安水ノズル５に高圧安水を供給する高圧安水配管６ｂとが接続されている。低圧安水配管６ａ及び高圧安水配管６ｂから安水ノズル５への安水の供給量はそれぞれ、安水流量調節弁７ａ及び安水流量調節弁７ｂの開度を調整することによって制御される。
The
図１に戻る。ドライメン３は、上昇管２から供給されたコークス炉ガスを吸気管４に供給する集合管である。ドライメン３には、ドライメン３内の圧力を計測する圧力計８と、ドライメン３内の圧力を調節する圧力調節弁９と、が設けられている。ドライメン３内の圧力は、コントローラ（ＰＩＣ）１０が圧力計８の測定値に従って圧力調節弁９の開度を制御することによって正圧に制御されている。
Returning to FIG. The
〔コークス炉ガスの回収方法〕
次に、図３〜図６を参照して、上記コークス炉ガス回収設備１によるコークス炉ガスの回収方法について説明する。
[Coke oven gas recovery method]
Next, a method for recovering coke oven gas by the coke oven gas recovery facility 1 will be described with reference to FIGS.
図３は、炭化室に装入される石炭の諸元の変化に伴うコークス炉ガスの発生量の変動例を示す図である。図３に示すように、コークス炉ガスの発生量は炭化室１１への石炭の装入量に応じて変化し、石炭装入初期のコークス炉ガスの発生量及びコークス炉ガスが多く発生する時間帯は装入した石炭の水分量や石炭の揮発分に応じて変化する。また、コークス炉ガスの発生量は炭化室１１に隣接する燃焼室の温度（以下、フリュー温度と表記）によっても変動する。
FIG. 3 is a diagram illustrating a variation example of the amount of coke oven gas generated in accordance with changes in the specifications of the coal charged into the carbonization chamber. As shown in FIG. 3, the amount of coke oven gas generated varies according to the amount of coal charged into the
そこで、本発明の一実施形態であるコークス炉ガスの回収方法では、各炭化室１１のドラフト効果に影響する高圧安水の噴射時間を炭化室１１に装入する石炭の諸元（装入量、揮発分、水分量、成分、嵩密度等）及びフリュー温度に応じて調整し、炭化室１１毎及び時間毎に最適なドラフト効果を得ることによって炭化室１１毎の上昇管２内の圧力を最適化することにより、コークス炉ガスを安定的に回収する。以下、図４〜図６を参照して、本発明の一実施形態であるコークス炉ガスの回収方法について説明する。
Therefore, in the coke oven gas recovery method according to one embodiment of the present invention, the specifications of the coal (charge amount) of the coal charged into the
図４は、本発明の一実施形態であるコークス炉ガス回収設備の制御装置の構成を示す模式図である。図４に示すように、本発明の一実施形態であるコークス炉ガス回収設備の制御装置１００は、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置によって構成され、情報処理装置内部の演算処理装置がコンピュータプログラムを実行することによって発生ガス量算出部１００ａ及び高圧安水噴射判定部１００ｂとして機能する。これら各部の構成については後述する。また、制御装置１００には、フリュー温度を炭化室１１毎に検出するフリュー温度検出部１０１と、炭化室１１に装入される石炭の諸元に関する情報を保持するプロセスコンピュータ１０２、及び安水流量調節弁７ａ，７ｂに接続されている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a control device for a coke oven gas recovery facility according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the control device 100 of the coke oven gas recovery facility according to one embodiment of the present invention is configured by an information processing device such as a personal computer, and the arithmetic processing device inside the information processing device executes a computer program. By doing so, it functions as the generated gas
図５は、本発明の一実施形態であるコークス炉ガス回収処理の流れを示すフローチャートである。図５に示すフローチャートは、炭化室１１に石炭が装入されるタイミングで開始となり、コークス炉ガス回収処理はステップＳ１の処理に進む。
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of coke oven gas recovery processing according to an embodiment of the present invention. The flowchart shown in FIG. 5 starts at the timing when coal is charged into the
ステップＳ１の処理では、発生ガス量算出部１００ａが、フリュー温度検出部１０１を介してフリュー温度に関する情報を炭化室１１毎に取得すると共に、プロセスコンピュータ１０２から炭化室１１に装入される石炭の諸元に関する情報を取得する。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、コークス炉ガス回収処理はステップＳ２の処理に進む。
In the process of step S1, the generated gas
ステップＳ２の処理では、発生ガス量算出部１００ａが、ステップＳ１の処理において取得したフリュー温度及び石炭の諸元に関する情報を以下の数式（１）に示す関数ｆ（石炭諸元、フリュー温度）に代入することによって石炭の装入時点からのコークス炉ガスの発生量（以下、発生ガス量と表記）Ｑ［ｔ１，ｔ２，…ｔｎ］を炭化室１１毎に算出する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、コークス炉ガス回収処理はステップＳ３の処理に進む。
In the process of step S2, the generated gas
ここで、数式（１）中、［ｔ１，ｔ２，…ｔｎ］は石炭装入時点からの経過時間の時間区分を示す。また、関数ｆ（石炭諸元、フリュー温度）は、発生ガス量Ｑを石炭諸元及びフリュー温度(℃)から求める関数を表し、石炭装入時点からの時間［ｔｎ］における関数ｆ（石炭諸元、フリュー温度）［ｔｎ］は以下に示す数式（２）で表される。なお、以下に示す数式（２）では、関数ｆ（石炭諸元、フリュー温度）は１次関数で表されているが、関数ｆ（石炭諸元、フリュー温度）は数式（２）に示す関数に限定されることはなく、実際の操業に併せて各項目に関する２次関数や指数関数等の形態であってもよい。 Here, in the formula (1), [t 1 , t 2 ,... T n ] indicate time sections of elapsed time from the coal charging time. Further, the function f (coal specification, flue temperature) represents a function for obtaining the generated gas amount Q from the coal specification and the flue temperature (° C.), and the function f (coal at time [t n ] from the coal charging time point). [ Specification, Flue Temperature ] [tn] is expressed by the following formula (2). In addition, in the following formula (2), the function f (coal specification, flue temperature) is expressed by a linear function, but the function f (coal specification, flue temperature) is a function shown in formula (2). It is not limited to these, and it may be in the form of a quadratic function, an exponential function or the like regarding each item in conjunction with the actual operation.
ここで、装入量（ton/窯）、水分量（mass%）、揮発分(mass%)、成分、及び嵩密度(ton/m3)は炭化室１１毎の石炭の諸元を示し、炭化室１１に石炭を装入する度毎に決定される。なお、配合する石炭（例えば、瀝青炭や無煙炭等）の違いによる炭素、酸素、及び水素等の含有割合の違いによって燃焼特性や発熱量が変化するために、上述の成分としては、石炭化度の代表値である炭素含有量（mass%）を因子として使用することが望ましい。また、ａ［ｔｎ］，ｂ［ｔｎ］，ｃ［ｔｎ］，ｄ［ｔｎ］，ｅ［ｔｎ］は石炭装入時点からの時間［ｔｎ］毎に決定される装入量、水分量、揮発分、成分、及び嵩密度の調整係数であり、過去の操業等から決定され、時間［ｔｎ］毎のテーブル設定や数式から設定される。また、若番側フリュー温度［ｔｎ］及び末番側フリュー温度［ｔｎ］は、石炭装入時点からの時間［ｔｎ］における炭化室１１両側のフリュー温度である。フリュー温度補正係数は、若番側フリュー温度［ｔｎ］と末番側フリュー温度［ｔｎ］との平均値が基準フリュー温度より高い場合は発生ガス量Ｑが増加し、低い場合には発生ガス量Ｑが減少するように、若番側フリュー温度［ｔｎ］と末番側フリュー温度［ｔｎ］との平均値と基準フリュー温度との差分値を補正する補正係数である。
Here, the charging amount (ton / kiln), moisture content (mass%), volatile matter (mass%), component, and bulk density (ton / m 3 ) indicate the specifications of the coal for each
ステップＳ３の処理では、高圧安水噴射判定部１００ｂが、ステップＳ３の処理において算出される発生ガス量Ｑが所定の発生ガス量基準値より多いか否かを時間［ｔｎ］毎に判別する。判別の結果、発生ガス量Ｑが発生ガス量基準値より多い時間［ｔｎ］がない場合、高圧安水噴射判定部１００ｂはコークス炉ガス回収処理を終了する。一方、発生ガス量Ｑが発生ガス量基準値より多い時間［ｔｎ］がある場合には、高圧安水噴射判定部１００ｂはコークス炉ガス回収処理をステップＳ４の処理に進める。
In the process of step S3, the high-pressure safe water
ステップＳ４の処理では、高圧安水噴射判定部１００ｂが、図６に示すように、発生ガス量Ｑが発生ガス量基準値より多い時間［ｔｎ］では、安水流量調節弁７ａを閉じ、安水流量調節弁７ｂを開くことによって、安水ノズル５から上昇管２のベンド部２ａ内に高圧安水を噴射するように制御する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、一連のコークス炉ガス回収処理は終了する。
In the process of step S4, as shown in FIG. 6, the high pressure safe water
以上の説明から明らかなように、本発明の一実施形態であるコークス炉ガス回収処理では、発生ガス量算出部１００ａが、炭化室１１に装入される石炭の諸元に関する情報及びフリュー温度に関する情報を取得し、取得した情報を用いて炭化室１１への石炭の装入時点からのコークス炉ガスの発生量の時間変化を算出し、高圧安水噴射判定部１００ｂが、発生ガス量算出部１００ａによって算出されたコークス炉ガスの発生量の時間変化に基づいて、炭化室１１に接続されている上昇管２のベンド部２ａ内に高圧安水を噴射する時間を制御するので、上昇管２内の圧力を最適に制御することによって、コークス炉ガスを安定的に回収することができる。
As is clear from the above description, in the coke oven gas recovery process according to an embodiment of the present invention, the generated gas
以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例、及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。 The embodiment to which the invention made by the present inventors is applied has been described above, but the present invention is not limited by the description and the drawings that constitute a part of the disclosure of the present invention. That is, other embodiments, examples, operational techniques, and the like made by those skilled in the art based on this embodiment are all included in the scope of the present invention.
１ コークス炉ガス回収設備
２ 上昇管
３ ドライメン
４ 吸気管
５ 安水ノズル
６ａ 低圧安水配管
６ｂ 高圧安水配管
７ａ 安水流量調節弁
７ｂ 安水流量調節弁
８ 圧力計
９ 圧力調節弁
１０ コントローラ（ＰＩＣ）
１００ 制御装置
１００ａ 発生ガス量算出部
１００ｂ 高圧安水噴射判定部
１０１ フリュー温度検出部
１０２ プロセスコンピュータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Coke oven
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100
Claims (2)
前記炭化室に装入される石炭の諸元に関する情報及び該炭化室に隣接する燃焼室の温度に関する情報を取得する取得ステップと、
前記取得ステップにおいて取得した情報を用いて、前記炭化室への石炭の装入時点からのコークス炉ガスの発生量の時間変化を算出する算出ステップと、
前記算出ステップにおいて算出されたコークス炉ガスの発生量の時間変化に基づいて、前記炭化室に接続されている上昇管内に高圧安水を噴射する時間を制御する制御ステップと、
を含むことを特徴とするコークス炉ガスの回収方法。 A method for recovering coke oven gas for recovering coke oven gas generated from a carbonization chamber of a coke oven as a result of dry distillation of coal,
An acquisition step of acquiring information on the specifications of the coal charged into the carbonization chamber and information on the temperature of the combustion chamber adjacent to the carbonization chamber;
Using the information acquired in the acquisition step, a calculation step of calculating a time change in the amount of coke oven gas generated from the time of charging coal into the carbonization chamber;
A control step for controlling the time for injecting high-pressure water into the ascending pipe connected to the carbonization chamber, based on the temporal change in the amount of coke oven gas generated calculated in the calculation step;
A method for recovering coke oven gas, comprising:
前記炭化室に装入される石炭の諸元に関する情報及び該炭化室に隣接する燃焼室の温度に関する情報を取得し、取得した情報を用いて前記炭化室への石炭の装入時点からのコークス炉ガスの発生量の時間変化を算出する発生ガス量算出部と、
前記発生ガス量算出部によって算出されたコークス炉ガスの発生量の時間変化に基づいて、前記炭化室に接続されている上昇管内に高圧安水を噴射する時間を制御する高圧安水噴射判定部と、
を備えることを特徴とするコークス炉ガスの回収装置。 A coke oven gas recovery device for recovering coke oven gas generated from a carbonization chamber of a coke oven in association with dry distillation of coal,
Coke from the time of charging coal into the carbonization chamber is obtained using the acquired information to acquire information on the specifications of the coal charged into the carbonization chamber and information on the temperature of the combustion chamber adjacent to the carbonization chamber. A generated gas amount calculation unit for calculating a time change in the generated amount of the furnace gas;
A high-pressure safe water injection determination unit that controls the time during which high-pressure water is injected into the ascending pipe connected to the carbonization chamber, based on the time change of the generated amount of coke oven gas calculated by the generated gas amount calculation unit. When,
A coke oven gas recovery device comprising:
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