JP2020097695A - コークス炉ガスの燃焼放散管及び燃焼放散方法 - Google Patents

Abstract

【課題】未精製のコークス炉ガスの燃焼放散において黒煙の発生リスクを大幅に軽減する燃焼放散管の提供。【解決手段】未精製のコークス炉ガスを誘導する垂直円筒管７、垂直円筒管の頂上部内に垂直円筒管に平行に配置され上下に開口する短筒管８、短筒管の下部から垂直円筒管に向かって下向きに傾斜して短筒管の下部と垂直円筒管を接続し短筒管に空気を導入する複数のエゼクタ管９、エゼクタ管の下方の垂直円筒管の周囲に配置され複数のエゼクタ管に蒸気を噴射する複数の噴射ノズル１０ａを備え噴射する蒸気量を制御できる下部蒸気供給管１０、及び下部蒸気供給管の上方の垂直円筒管の周囲に配置され垂直円筒管の開口の上方に蒸気を噴射する複数の噴射ノズル１１ａを備え噴射する蒸気量を制御できる上部蒸気供給管１１からなり、上部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気量と下部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気量をそれぞれ独立して制御する。【選択図】図２

Description

本発明は、コークス炉で原料炭を乾留してコークスを製造する際に発生するガスを燃焼させて放散する燃焼放散管と燃焼放散方法に関する。

コークス炉で、原料炭を乾留してコークスを製造する際に発生するガス（以下「コークス炉ガス」ということがある。）の回収・処理体系の一態様を、図１に模式的に示す。コークス炉１で、原料炭２を乾留して発生するコークス炉ガスＧは、コークス炉の炉頂端部の上昇管３からドライメーン４に回収され、誘導管６からガス精製設備５へ送給され、ガス精製設備５でコールタール等が除去された後、燃料として利用されている。

しかし、コークス炉の停電、ガス回収設備の故障、及び／又は、ガス精製設備の故障が起きた場合、コークス炉ガスＧは、ドライメーン４から、直接、燃焼放散管７に誘導され、黒煙が発生しないように燃焼させた後、大気中に放散される（例えば、特許文献１〜４、参照）。

コークス炉ガスの燃焼においては、燃焼温度が高くなると、ガス中の炭化水素類が分解し、黒煙発生の原因となるので、炭化水素類が分解しないように燃焼温度を下げて、完全燃焼を図る必要がある。しかし、未精製のコークス炉ガスは、多量のコールタール等を含むので、黒煙が発生しないように、完全燃焼させることは容易でない。

特に、コークス炉ガスのコールタール量の変動や、コークス炉ガスの燃焼に影響する環境（風、雨等）の急変などの外乱があると、従来技術では、黒煙の発生を防止することが困難である。

特公昭４４−０２３９８７号公報 実公昭５２−０３９０９１号公報 実開昭５２−１６７４５５号公報 特開２０１８−０６５８８８号公報

そこで、本発明は、従来技術に鑑み、多量のコールタールを含む未精製のコークス炉ガス（以下「未精製ガス」ということがある。）の燃焼において、未精製ガスのコールタール量の変動や、未精製ガスの燃焼に影響する環境（風、雨等）の急変などの外乱があっても、近くから黒煙を視認できない水準まで、黒煙の発生リスクを大幅に軽減することを課題とし、該課題を解決する燃焼放散管と燃焼放散方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、未精製ガスを完全燃焼させ、近くから黒煙を視認できない水準まで、黒煙の発生リスクを大幅に軽減し得る燃焼放散管の構造について鋭意検討し、これらの外乱に適確に対応できる最適構造を見いだした。

また、本発明者らは、未精製ガスを完全燃焼させ、近くから黒煙を視認できない水準まで、黒煙の発生リスクを大幅に軽減するためには、エゼクタ管から、燃焼用の空気を未精製ガスに十分に供給する必要があるとの発想のもとで、エゼクタ管に噴射する蒸気の量について実機で試験し、近くから黒煙を視認できない水準を達成し得る最小限の蒸気原単位を見いだした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１）未精製のコークス炉ガスを燃焼させて放散する燃焼放散管であって、
未精製のコークス炉ガスを誘導する垂直円筒管、
垂直円筒管の頂上部内に、垂直円筒管に平行に配置され、上下に開口する短筒管、
短筒管の下部から垂直円筒管に向かって下向きに傾斜して、短筒管の下部と垂直円筒管を接続し、短筒管に空気を導入する複数のエゼクタ管、
エゼクタ管の下方の垂直円筒管の周囲に配置され、複数のエゼクタ管に蒸気を噴射する複数の噴射ノズルを備え、噴射する蒸気の量を制御できる下部蒸気供給管、及び、
下部蒸気供給管の上方の垂直円筒管の周囲に配置され、垂直円筒管の開口の上方に蒸気を噴射する複数の噴射ノズルを備え、噴射する蒸気の量を制御できる上部蒸気供給管からなり、
上部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量と、下部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量を、それぞれ独立して制御する
ことを特徴とするコークス炉ガスの燃焼放散管。

（２）前記エゼクタ管が、式：Ｌ／Ｄ≧４（Ｌ：エゼクタ管の長さ、Ｄ：エゼクタ管の管径）を満たし、かつ、垂直円筒管の外側に突出して配置されていることを特徴とする前記（１）に記載のコークス炉ガスの燃焼放散管。

（３）前記短筒管の上部に、コークス炉ガスと空気の混合を促進する小孔が、複数、穿孔されていることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のコークス炉ガスの燃焼放散管。

（４）前記垂直円筒管の上方に、垂直円筒管の頂上部を覆う風防管が配置されていることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のコークス炉ガスの燃焼放散管。

（５）前記（１）〜（４）のいずれかに記載のコークス炉ガスの燃焼放散管を用いて、未精製のコークス炉ガスを燃焼させて放散する燃焼放散方法において、
下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量と、上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に噴射する蒸気の量の合計を、コークス炉ガス１０ｋＮｍ³当たり３ｔｏｎ以上とする
ことを特徴とするコークス炉ガスの燃焼放散方法。

（６）前記下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量について下記式（１）で定義する下部蒸気量率Ｚが０．２〜０．８５であることを特徴とする前記（５）に記載のコークス炉ガスの燃焼放散方法。
下部蒸気量率Ｚ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ） ・・・（１）
Ｘ：下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量（ｔｏｎ／１０ｋＮｍ³）
Ｙ：上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に噴射する蒸気の量（ｔｏｎ／１０
ｋＮｍ³）

（７）前記下部蒸気量率Ｚが０．３〜０．７であることを特徴とする前記（６）に記載のコークス炉ガスの燃焼放散方法。

本発明によれば、未精製のコークス炉ガスの燃焼・放散において、未精製のコークス炉ガスのコールタール量の変動や、未精製のコークス炉ガスの燃焼に影響する環境（風、雨等）の急変などの外乱があっても、近くから黒煙を視認できない水準まで、安定して、黒煙の発生を抑制することができる。

コークス炉ガスの回収・処理体系の一態様を模式的に示す図である。 コークス炉ガスの燃焼放散管の断面態様を模式的に示す図である。 コークス炉ガスの燃焼放散管の別の断面態様を模式的に示す図である。 図３に示す燃焼放散管の頂上部を模式的に示す図である。 コークス炉ガスの燃焼放散管の別の断面態様を模式的に示す図である。 図５に示す燃焼放散管におけるエゼクタ管の配置態様を模式的に示す図である。 エゼクタ管長さ（ｍｍ）とエゼクタ流量（Ｎｍ³／ｈ）の関係を示す図である。 コークス炉ガスの燃焼放散管の別の断面態様を模式的に示す図である。 コークス炉ガスの燃焼放散管の別の断面態様を模式的に示す図である。 図９に示す燃焼放散管の頂上部と、該頂上部を包囲する風防管の態様を模式的に示す図である。 コークス炉ガスの燃焼放散管の別の断面態様を模式的に示す図である。 蒸気原単位（ｔｏｎ／１０ｋＮｍ³）と黒煙濃度指数の関係を示す図である。 下部蒸気量率Ｚと煤排出指標の関係を示す図である。

本発明のコークス炉ガスの燃焼放散管（以下「本発明燃焼放散管」ということがある。）は、
未精製のコークス炉ガスを燃焼させて放散する燃焼放散管であって、
未精製のコークス炉ガスを誘導する垂直円筒管、
垂直円筒管の頂上部内に、垂直円筒管に平行に配置され、上下に開口する短筒管、
短筒管の下部から垂直円筒管に向かって下向きに傾斜して、短筒管の下部と垂直円筒管を接続し、短筒管に空気を導入する複数のエゼクタ管、
エゼクタ管の下方の垂直円筒管の周囲に配置され、複数のエゼクタ管に蒸気を噴射する複数の噴射ノズルを備え、噴射する蒸気の量を制御できる下部蒸気供給管、及び、
下部蒸気供給管の上方の垂直円筒管の周囲に配置され、垂直円筒管の開口の上方に蒸気を噴射する複数の噴射ノズルを備え、噴射する蒸気の量を制御できる上部蒸気供給管からなり、
上部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量と、下部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量を、それぞれ独立して制御する
ことを特徴とする。

また、本発明燃焼放散管は、(a)前記エゼクタ管が、式：Ｌ／Ｄ≧４（Ｌ：エゼクタ管の長さ、Ｄ：エゼクタ管の管径）を満たし、かつ、垂直円筒管の外側に突出して配置されていること、(b)前記短筒管の上部に、コークス炉ガスと空気の混合を促進する小孔が、複数、穿孔されていること、及び／又は、(c)前記垂直円筒管の上方に、垂直円筒管の頂上部を覆う風防管が配置されていることを特徴とする。

本発明のコークス炉ガスの燃焼放散方法（以下「本発明燃焼放散方法」ということがある。）は、
本発明燃焼放散管を用いて、未精製のコークス炉ガスを燃焼させて放散する燃焼放散方法において、
下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量と、上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に噴射する蒸気の量の合計を、コークス炉ガス１０ｋＮｍ³当たり３ｔｏｎ以上とする
ことを特徴とする。

また、本発明燃焼放散方法は、(d)前記下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量について下記式（１）で定義する下部蒸気量率Ｚが０．２〜０．８５であることを特徴とする。
下部蒸気量率Ｚ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ） ・・・（１）
Ｘ：下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量（ｔｏｎ／１０ｋＮｍ³）
Ｙ：上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に噴射する蒸気の量（ｔｏｎ／１０
ｋＮｍ³）

さらに、本発明燃焼放散方法において、(e)前記下部蒸気量率Ｚが０．３〜０．７であることを特徴とする。

以下、本発明燃焼放散管及び本発明燃焼放散方法について図面に基づいて説明する。

（１）本発明燃焼放散管
図２に、コークス炉ガスの燃焼放散管の断面態様を模式的に示す。未精製のコークス炉ガス（未精製ガス）Ｇを上部に誘導し燃焼させて放散する垂直円筒管７の頂上部の内に、垂直円筒管７に平行に、上下に開口する短筒管８が配置されている。

短筒管８は、垂直円筒管７と短筒管８の間における未精製ガスＧの流れ（流束）と、短筒管８の内部における未精製ガスＧの流れ（流束）が偏らないように設定すればよいので、その大きさ（内径、高さ）は、特定の大きさに限定されないが、操業実績によれば、垂直円筒管７の内径と短筒管８の内径の比は、２．５（垂直円筒管）：１（短筒管）が好ましく、また、短筒管８の高さは、エゼクタ管の外径の３倍以上が好ましい。

短筒管８と垂直円筒管７は、短筒管８の下部から垂直円筒管７に向かって下向きに傾斜して、短筒管８に空気を導入するエゼクタ管９で接続されている。エゼクタ管９の内径は、未精製ガスＧの燃焼に必要な空気を十分に導入できる内径であればよく、特定の内径に限定されない。

エゼクタ管９の本数も、特に限定されないが、未精製ガスＧの燃焼に必要な空気の導入や、短筒管８との接続構造の点で３〜５本が好ましい。エゼクタ管９の傾斜角度も、特に特定の角度に限定されないが、構造上、４０〜５０°が好ましい。

エゼクタ管９の下方の垂直円筒管７の周囲には、複数のエゼクタ管９のそれぞれに、下方から蒸気を噴射する複数の噴射ノズル１０ａを備え、噴射する蒸気の量を制御できる下部蒸気供給管１０が配置されている。噴射ノズル１０ａから、エゼクタ管９の内部に、所要量の蒸気を噴射することにより、短筒管８の内部に、蒸気とともに、燃焼用の空気を導入して、未精製ガスＧを、燃焼温度を抑制しつつ燃焼させることができる。

また、下部蒸気供給管１０の上方の垂直円筒管７の周囲には、垂直円筒管７の開口７ａの上方に蒸気を噴射する複数の噴射ノズル１１ａを備え、噴射する蒸気の量を制御できる上部蒸気供給管１１が配置されている。噴射ノズル１１ａから、垂直円筒管７の開口７ａの上方に、所要量の蒸気を噴射することにより、垂直円筒管７と短筒管８の間から上昇する未精製ガスＧに、蒸気とともに、燃焼用空気を送給して、未精製ガスＧを、燃焼温度を抑制しつつ燃焼させることができる。

上部蒸気供給管１１に設ける噴射ノズル１１ａの個数は、特に限定されない。噴射ノズル１０ａの個数（エゼクタ管の個数）の２倍か、それ以上でもよい。

そして、上部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量と、下部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量は、制御装置（図示なし）により、未精製ガスが完全燃焼するように、それぞれ独立して制御することができる。

このように、（ｉ）未精製ガスに蒸気を噴射する噴射ノズルを備える蒸気供給管を、上部蒸気供給管と下部蒸気供給管に分離して配置し、（ii）上部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量と、下部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量を、それぞれ独立して制御することができるように構成した点が、本発明燃焼放散管の特徴である。

図２に示す断面態様の燃焼放散管が、本発明燃焼放散管の最適構造の基本型であり、多量のタールを含む未精製ガスＧの燃焼・放散において、未精製ガスＧのコールタール量の変動や、未精製ガスＧの燃焼に影響する環境（風、雨等）の急変などの外乱があっても、外乱の程度に応じて、上部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量と、下部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量を、それぞれ独立して制御して、近くから黒煙を視認できない水準まで、黒煙の発生リスクを大幅に軽減することができる。

図３に、コークス炉ガスの燃焼放散管の別の断面態様を模式的に示す。図４に、図３に示す燃焼放散管の頂上部を模式的に示す。

図３及び図４に示す燃焼放散管は、図１に示す燃焼放散管において、短筒管８の上部に、小孔８ａが、複数、穿孔されている燃焼放散管である。小孔８ａは、短筒管８の内部を上昇する空気と蒸気の混合気と、垂直円筒管７と短筒管８の間を上昇する未精製ガスＧとの混合を促進する作用をなす。

小孔８ａの作用で、未精製ガスＧのコールタール量や、未精製ガスの燃焼に影響する環境（風、雨等）によらず、黒煙の発生リスクを大幅に抑制することがより可能となる。

短筒管８の上部の小孔８ａの個数は、短筒管８の内径及び高さに応じて設定する。例えば、内径：３００ｍｍ、高さ：５５０ｍｍの短筒管の場合、好ましくは、短筒管の上半分に、周方向に６個×３段の小孔群を穿孔する。

図５に、ガス燃焼放散管の別の断面態様を模式的に示す。図６に、図５に示す燃焼放散管におけるエゼクタ管の配置態様を模式的に示す。

図５及び図６に示す燃焼放散管は、図１に示す燃焼放散管において、式：Ｌ／Ｄ≧４（Ｌ：エゼクタ管の長さ、Ｄ：エゼクタ管の管径）を満たすエゼクタ管９ａが、垂直円筒管７の外側に突出して配置されている燃焼放散管である。

ここで、図７に、エゼクタ管長さ（ｍｍ）とエゼクタ管流量（Ｎｍ³／ｈ）の関係を示す。

図７に示すように、「エゼクタ管長さ（ｍｍ）」を長くすると、「エゼクタ管流量（Ｎｍ³／ｈ）」が増大するので、エゼクタ管９ａの長さを、垂直円筒管７の外側に突出するように延長した。また、Ｌ／Ｄ（Ｌ：エゼクタ管の長さ、Ｄ：エゼクタ管の管径）が４以上であると、未精製ガスを、近くから黒煙を視認できないレベルまで完全燃焼させるのに必要な燃焼用空気を十分に確保することができるので、Ｌ／Ｄは４以上とした。

エゼクタ管の長さ、及び、Ｌ／Ｄは、図７に示すエゼクタ管長さ（ｍｍ）とエゼクタ管流量（Ｎｍ³／ｈ）の関係を参酌して設定すればよいが、エゼクタ管の長さを必要以上に長くする、又は、Ｌ／Ｄを必要以上に大きくすると、圧損が大きくなり、エゼクタ管流量は飽和してくる。

図８に、コークス炉ガスの燃焼放散管の別の断面態様を模式的に示す。図８に断面態様を示す燃焼放散管は、図５及び図６に断面形状を示す燃焼放散管において、短筒管８の上部に、短筒管８の内部を上昇する空気と蒸気の混合気と、垂直円筒管７と短筒管８の間を上昇する未精製ガスＧとの混合を促進する作用をなす小孔８ａを、複数、穿孔した燃焼放散管である。

図９に、コークス炉ガスの燃焼放散管の別の断面態様を模式的に示す。図１０に、図９に示す燃焼放散管の頂上部と、該頂上部を包囲する風防管の態様を模式的に示す。図９及び図１０に断面態様を示す燃焼放散管は、図５及び図６に示す燃焼放散管の頂上部の上方に、該頂上部を包囲する風防管１２を配置する燃焼放散管である。

風防管１２は、垂直円筒管７の開口７ａから上昇する燃焼火炎が、垂直円筒管７の周辺の強風に曝されて、未精製ガスＧの燃焼・放散が阻害されないようにする作用をなすので、図９及び図１０に断面形状を示す燃焼放散管は、エゼクタ管９ａの作用効果と相俟って、未精製ガスＧの完全燃焼をより促進することができる。

風防管１２の形状は、垂直円筒管７の周辺の強風が、直接、燃焼火炎に当たらないように、垂直円筒管７の開口７ａを包囲する形状であればよく、特定の形状に限定されないが、風防管１２の下部形状は、垂直円筒管７の開口７ａと、該開口７ａの上方に蒸気を噴射する噴射ノズル１１ａを、ともに包囲する形状が好ましい。風防管１２の下部形状の内径は、垂直円筒管７の外径の１．５倍程度が好ましい。

防風管１２の上部形状も、特定の形状に限定されないが、上昇して拡がる燃焼火炎を包囲して、強風から保護することを考慮すると、防風管１２の上部形状の内径は、垂直円筒管７の外径より大きい内径を有し、所要の高さを有する形状が好ましい。

図１１に、コークス炉ガスの燃焼放散管の別の断面態様を模式的に示す。図１１に断面形状を示す燃焼放散管は、図９及び図１０に断面形状を示す燃焼放散管において、短筒管８の上部に、短筒管８の内部を上昇する空気と蒸気の混合気と、垂直円筒管７と短筒管８の間を上昇する未精製ガスＧとの混合を促進する作用をなす小孔８ａを、複数、穿孔した燃焼放散管である。

図１１に断面形状を示す燃焼放散管は、図９及び図１０に断面形状を示す燃焼放散管に、小孔が穿孔されて、小孔の上記作用が重畳されるので、未精製ガスＧの完全燃焼をさらに促進することができる。

（２）本発明燃焼放散方法
未精製ガスの火炎内に、エゼクタ管から空気を導入し、未精製ガスの燃焼を促進することは基本的な手法（例えば、特許文献１、参照）であるが、これまで、黒煙の発生リスクと、エゼクタ管で導入する燃焼用空気の量との関係は明確にされておらず、未精製ガスを、近くから黒煙を視認できないレベルまで完全燃焼させるのに必要な燃焼用空気の量を確保し得るエゼクタ管の設計が困難であった。

そこで、本発明者らは、上記エゼクタ管の設計に資するため、基本型の燃焼放散管を用い、多量のコールタールを含む未精製ガスの燃焼において、未精製ガスのコールタール量の変動や、未精製ガスの燃焼に影響する環境（風、雨等）の急変などの外乱があっても、近くからでも黒煙を視認できない水準まで、黒煙の発生リスクを大幅に軽減し得る、エゼクタ管に噴射する蒸気の原単位を、実機試験で明確にした。

未精製ガスを燃焼して放散した際の黒煙の発生状況は、目視で観察し、表１に示す指数で評価した。

図１２に、蒸気原単位（ｔｏｎ／１０ｋＮｍ³）と黒煙濃度指数の関係を示す。図１２から、エゼクタ管に、コークス炉ガス１０ｋＮｍ³当たり３ｔｏｎ以上の蒸気を噴射すると、黒鉛濃度指数が零に達することが解る。この点が、本発明者らが見いだし、本発明燃焼放散方法の基礎をなす知見である。

本発明者らは、上記知見を基礎に、下部蒸気供給管からエゼクタ管に蒸気を噴射するとともに、上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に蒸気を噴射し、噴射する蒸気の量の合計と、黒煙濃度指数の関係を、実機試験で調査した。その結果、下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量と、上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に噴射する蒸気の量の合計が、コークス炉ガス１０ｋＮｍ³当たり３ｔｏｎ以上であると、黒煙濃度指数が、図１２に示す黒煙濃度指数と同様に、零になることが解かった。

それ故、本発明燃焼放散方法においては、下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量と、上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に噴射する蒸気の量の合計は、コークス炉ガス１０ｋＮｍ³当たり３ｔｏｎ以上とする。

上記蒸気の合計量は、未精製ガスのコールタール量や、未精製ガスの燃焼に影響する環境（風、雨等）を考慮して設定するので、該合計量の上限は特に限定しない。

さらに、本発明者らは、黒煙の発生を極力抑制し得る、下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量と、上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に噴射する蒸気の量の量比について、実機試験で調査した。

本発明者らは、黒煙の発生状況を客観的に評価するため、下記式（２）で定義する煤排出指標を採用し、煤排出指標と、下記式（１）で定義する下部蒸気量比Ｚとの関係を、実機試験で調査した。

下部蒸気量率Ｚ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ） ・・・（１）
Ｘ：下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量（ｔｏｎ／１０ｋＮｍ³）
Ｙ：上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に噴射する蒸気の量（ｔｏｎ／１０
ｋＮｍ³）

煤排出指標Ａ＝Ｃ／Ｂ ・・・（２）
Ｂ：従来構造での数値シミュレーションによる煤排出量（ｍｇ／Ｎｍ³）
Ｃ：本発明構造での数値シミュレーションによる煤排出量（ｍｇ／Ｎｍ³）

図１３に、下部蒸気量率Ｚと煤排出指標の関係を示す。図１３から、下部蒸気量率Ｚが０．２〜０．８５であると、煤排出指標Ａが０．２以下であること、さらに、下部蒸気量率Ｚが０．３〜０．７であると、煤排出指標Ａが０．０５以下であることが解かる。

即ち、本発明者らの実機試験によれば、下部蒸気供給管の噴射ノズルからエゼクタ管に蒸気を噴射するとともに、上部蒸気供給管の噴射ノズルから垂直円筒管の開口の上方に蒸気を噴射する場合、未精製ガスのコールタール量や、未精製ガスの燃焼に影響する環境（風、雨等）に応じ、下部蒸気量比を適宜選択すれば、黒煙の発生リスクを、常に安定して、近くから黒煙を視認できない水準まで抑制することができる。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例での条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
従来型の燃焼放散管と、基本型の本発明燃焼放散管において、未精製のコークス炉ガス（未精製ガス）を燃焼させたときに発生する煤の量を数値シミュレーションで算出した。

数値シミュレーション条件は、次のとおりである。
(a)未精製ガス
水分含有量：５０％
ガスの組成：Ｈ_２＝５８％、ＣＯ＝７％、ＣＨ_４＝２７％、Ｃ_２Ｈ_４＝３％
他の炭化水素：５％
燃焼放散量：１０^４Ｎｍ^３／ｈ（dry）
(b)数値シミュレーション
計算：汎用解析コードのＦＬＵＥＮＴ（Ver.17.1）
乱流モデル：ｋ−ε
燃焼モデル：部分予混合
煤解析モデル：Moss-Brookes

従来型の燃焼放散管で発生する煤の量は、０．６２４ｍｇ／Ｎｍ^３であるのに対し、基本型の本発明燃焼放散管で発生する煤の量は、０．０１３ｍｇ／Ｎｍ^３であった。

また、横風５ｍ／秒の外乱を与えた場合、基本型の本発明燃焼放散管で発生する煤の量は、従来型の燃焼放散管で発生する煤の量０．６２４ｍｇ／Ｎｍ^３より少ない、０．２５４ｍｇ／Ｎｍ^３であった。

前述したように、本発明によれば、未精製のコークス炉ガスの燃焼・放散において、未精製のコークス炉ガスのコールタール量の変動や、未精製のコークス炉ガスの燃焼に影響する環境（風、雨等）の急変などの外乱があっても、近くから黒煙を視認できない水準まで、安定して、黒煙の発生を抑制することができる。よって、本発明は、鉄鋼産業及び公害防止産業において利用可能性が高いものである。

１ コークス炉
２ 原料炭
３ 上昇管
４ ドライメーン
５ ガス精製設備
６ 誘導管
７ 垂直円筒管
７ａ 開口
８ 短筒管
８ａ 小孔
９、９ａ エゼクタ管
１０ 下部蒸気供給管
１０ａ 噴射ノズル
１１ 上部蒸気供給管
１１ａ 噴射ノズル
１２ 風防管
Ｇ コークス炉ガス（未精製ガス）

Claims (7)

1. 未精製のコークス炉ガスを燃焼させて放散する燃焼放散管であって、
   未精製のコークス炉ガスを誘導する垂直円筒管、
   垂直円筒管の頂上部内に、垂直円筒管に平行に配置され、上下に開口する短筒管、
   短筒管の下部から垂直円筒管に向かって下向きに傾斜して、短筒管の下部と垂直円筒管を接続し、短筒管に空気を導入する複数のエゼクタ管、
   エゼクタ管の下方の垂直円筒管の周囲に配置され、複数のエゼクタ管に蒸気を噴射する複数の噴射ノズルを備え、噴射する蒸気の量を制御できる下部蒸気供給管、及び、
   下部蒸気供給管の上方の垂直円筒管の周囲に配置され、垂直円筒管の開口の上方に蒸気を噴射する複数の噴射ノズルを備え、噴射する蒸気の量を制御できる上部蒸気供給管からなり、
   上部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量と、下部蒸気供給管の噴射ノズルから噴射する蒸気の量を、それぞれ独立して制御する
   ことを特徴とするコークス炉ガスの燃焼放散管。
2. 前記エゼクタ管が、式：Ｌ／Ｄ≧４（Ｌ：エゼクタ管の長さ、Ｄ：エゼクタ管の管径）を満たし、かつ、垂直円筒管の外側に突出して配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉ガスの燃焼放散管。
3. 前記短筒管の上部に、コークス炉ガスと空気の混合を促進する小孔が、複数、穿孔されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス炉ガスの燃焼放散管。
4. 前記垂直円筒管の上方に、垂直円筒管の頂上部を覆う風防管が配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉ガスの燃焼放散管。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のコークス炉ガスの燃焼放散管を用いて、未精製のコークス炉ガスを燃焼させて放散する燃焼放散方法において、
   下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量と、上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に噴射する蒸気の量の合計を、コークス炉ガス１０ｋＮｍ³当たり３ｔｏｎ以上とする
   ことを特徴とするコークス炉ガスの燃焼放散方法。
6. 前記下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量について下記式（１）で定義する下部蒸気量率Ｚが０．２〜０．８５であることを特徴とする請求項５に記載のコークス炉ガスの燃焼放散方法。
   下部蒸気量率Ｚ＝Ｘ／（Ｘ＋Ｙ） ・・・（１）
   Ｘ：下部蒸気供給管からエゼクタ管に噴射する蒸気の量（ｔｏｎ／１０ｋＮｍ³）
   Ｙ：上部蒸気供給管から垂直円筒管の開口の上方に噴射する蒸気の量（ｔｏｎ／１０
   ｋＮｍ³）
7. 前記下部蒸気量率Ｚが０．３〜０．７であることを特徴とする請求項６に記載のコークス炉ガスの燃焼放散方法。

Images