JP2020186298A - コークス炉の乾燥方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コークス炉の火入れ時において、炭化室内の温度偏差を低減可能なコークス炉の乾燥方法を提供する。【解決手段】コークス炉の乾燥方法は、燃焼室と炭化室とが炉団長方向に交互に配列されたコークス炉の乾燥方法であって、前記炭化室の炉長方向の両側に互いに対向するように仮設バーナーをそれぞれ設置し、両側の前記仮設バーナーからそれぞれ噴射した燃焼ガス同士を衝突させて前記炭化室内を昇温し、昇温期間のうちの一部の期間において、前記燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の両側のうちの一方に移動させる。【選択図】図４

Description

本発明は、コークス炉の乾燥方法に関する。

特許文献１には、コークス炉の火入れ時において、炭化室内の炉長方向の両側に仮設バーナーをそれぞれ設置し、両側の仮設バーナーから燃焼ガスを噴射して、炭化室を含む炉内を加熱乾燥する乾燥方法について開示されている。

特開２０１７−１６０３１５号公報

ところで、特許文献１に開示の乾燥方法では、両側の仮設バーナーからそれぞれ噴射される燃焼ガス同士の衝突点が炭化室の炉長方向の中央部に位置することとなる。この場合、燃焼ガス同士が衝突する部分（炭化室の炉長方向の中央部）が高温となり、炭化室内に温度偏差が生じる。

本発明は上記事実を考慮し、コークス炉の火入れ時において、炭化室内の温度偏差を低減可能なコークス炉の乾燥方法を提供することを課題とする。

本発明の第１態様のコークス炉の乾燥方法は、燃焼室と炭化室とが炉団長方向に交互に配列されたコークス炉の乾燥方法であって、前記炭化室の炉長方向の両側に互いに対向するように仮設バーナーをそれぞれ設置し、両側の前記仮設バーナーからそれぞれ噴射した燃焼ガス同士を衝突させて前記炭化室内を昇温し、昇温期間のうちの一部の期間において、前記燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の両側のうちの一方に移動させる。

第１態様のコークス炉の乾燥方法では、コークス炉の火入れ時には、まず、炉長方向の両側に互いに対向するように仮設バーナーをそれぞれ設置する。
次に、両側の仮設バーナーからそれぞれ噴射した燃焼ガス同士を衝突させて炭化室内を昇温する。ここで、仮設バーナーから噴射された燃焼ガスは、燃焼ガス同士の衝突点から上昇し、炭化室内の天井から炉長方向の側壁を伝って仮設バーナーへと戻る循環経路を通る。このため、循環経路上は、高温となる。一方で循環経路の内側は、燃焼ガスの経路から外れるため、循環経路上と比べて、低温となる。このため、炭化室内において、循環経路上と循環経路の内側とで温度差が生じる。
そこで、上記乾燥方法では、昇温期間のうちの一部の期間において、燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の両側のうちの一方に移動させている。このように衝突点を移動させることで、燃焼ガスの循環経路が変化する。このため、上記乾燥方法は、例えば、昇温期間の全期間において衝突点を同じ位置に維持して燃焼ガスの循環経路を変化させない方法と比べて、炭化室内の温度偏差の低減を図ることができる。
なお、炭化室内の燃焼ガスは、乾燥口などを通じてフリューに流れ込み最終的にはコークス炉の蓄熱部分を乾燥することになる。

本発明の第２態様のコークス炉の乾燥方法は、第１態様のコークス炉の乾燥方法において、両側の前記仮設バーナーの出力をそれぞれ調整して前記衝突点を炉長方向に移動させる。

第２態様のコークス炉の乾燥方法では、両側の仮設バーナーの出力をそれぞれ調整することで燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向に移動させている。すなわち、上記乾燥方法では、仮設バーナーの出力を調整する簡単な機構で燃焼ガス同士の衝突点を移動させることができる。

本発明の第３態様のコークス炉の乾燥方法は、第２態様のコークス炉の乾燥方法において、前記仮設バーナーの出力を連続的又は段階的に変化させながら前記衝突点を炉長方向に移動させる。

第３態様のコークス炉の乾燥方法では、仮設バーナーの出力を連続的又は段階的に変化させながら燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向に移動させるため、例えば、仮設バーナーの出力を急激に変化させて衝突点を炉長方向に移動させる方法と比べて、仮設バーナーを含む加熱機器の熱負担を低減することができる。

本発明の第４態様のコークス炉の乾燥方法は、第１態様〜第３態様のいずれか一態様のコークス炉の乾燥方法において、前記一部の期間には、第１の期間と第２の期間が含まれており、前記第１の期間では、前記燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の一方側へ移動させ、前記第２の期間では、前記燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の他方側へ移動させる。

第４態様のコークス炉の乾燥方法では、昇温期間のうちの第１の期間において、燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の一方側へ移動させ、昇温期間のうちの第２の期間において、衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の他方側へ移動させている。これにより、上記乾燥方法では、例えば、燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の一方側又は他方側へのみ移動させる方法と比べて、炭化室内の温度偏差の低減を更に図ることができる。

本発明の第５態様のコークス炉の乾燥方法は、第４態様のコークス炉の乾燥方法において、炉団長方向に隣り合う前記炭化室では、前記第１の期間又は前記第２の期間の開始タイミングが異なる。

第５態様のコークス炉の乾燥方法では、炉団長方向に隣り合う炭化室において、昇温期間のうちの一部の期間に含まれる第１の期間又は前記第２の期間の開始タイミングを異ならせている。これにより、隣り合う炭化室間に位置する燃焼室に、隣り合う炭化室からそれぞれ伝達される熱による燃焼室内の温度偏差の低減を図ることができる。

本発明によれば、コークス炉の火入れ時において、炭化室内の温度偏差を低減可能なコークス炉の乾燥方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係るコークス炉の乾燥方法が適用されるコークス炉の平面図である。 図１に示されるコークス炉の炭化室を炉団長方向から見た断面図である。 図２における断面図において、燃焼ガス同士の衝突点が炉長方向の中央部に位置している状態を示している。 図２における断面図において、燃焼ガス同士の衝突点が炉長方向の中央部よりも炉長方向の一方側（ＰＳ）へ移動している状態を示している。 図２における断面図において、燃焼ガス同士の衝突点が炉長方向の中央部よりも炉長方向の他方側（ＣＳ）へ移動している状態を示している。

以下、本発明の一実施形態に係るコークス炉の乾燥方法について図１〜図５を用いて説明する。

まず、本実施形態の乾燥方法を適用するコークス炉２０について説明し、次に、コークス炉２０を用いた乾燥方法について説明する。

図１に示されるように、コークス炉２０は、壁、床及び天井等が煉瓦製であり、多数の煉瓦（一例として、珪石煉瓦）を積み重ねて形成されている。このコークス炉２０は、燃焼室２２と、炭化室２４と、蓄熱室２６（図２参照）とを備えている。

燃焼室２２と炭化室２４は、炉団長方向（図１では矢印Ｘ方向）に交互に配列されて炉団をなしている。炉団のＰＳ（Ｐｕｓｈｅｒ Ｓｉｄｅ）には、炭化室２４内からコークスを押し出すための押出機（図示省略）等が配備され、ＣＳ（Ｃｏｋｅ Ｓｉｄｅ）には、押し出されたコークスを運搬するためのガイド車（図示省略）等が配備される。また、蓄熱室２６は、配列された燃焼室２２と炭化室２４の下方側に配設されている。なお、本実施形態では、コークス炉２０の炉団長方向と直交する炉長方向を矢印Ｙで示し、コークス炉２０の上方を矢印Ｕで示している。また、図１〜図５において、ＰＳは紙面を見て左側、ＣＳは紙面を見て右側である。

燃焼室２２は、炉長方向の長さが炉団方向の長さよりも長くなっている。また、燃焼室２２内には、燃料ガスを燃焼させる複数の小部屋（図示省略）がある。燃焼室２２の天井部２２Ａには、図１に示されるように、燃焼室２２内を点検するための点検孔２８と温度計３０とが配設されている。また、燃焼室２２内は、図示しない複数の仕切りによって炉長方向に仕切られている。

炭化室２４は、石炭を蒸し焼きにしてコークスを作る部屋であり、炉長方向の長さが炉団方向の長さよりも長くなっている。また、炭化室２４は、天井部２４Ａ、床部２４Ｂ、炉長方向両側の炉蓋２４Ｃと炉蓋２４Ｄ、及び炉団長方向両側で燃焼室２２と炭化室２４を仕切る炉壁２４Ｅによって形成されている。なお、炉蓋２４ＣはＰＳに、炉蓋２４ＤはＣＳに配置されている。

図１及び図２に示されるように、炭化室２４の天井部２４Ａには、コークス原料である配合、粉砕された石炭を装入するための装入口３２が複数設けられている。また、天井部２４Ａには、炭化室２４から発生する排ガスを排出するための上昇管３４の一端部３４Ａが接続されている。この上昇管３４の他端部３４Ｂは、図示しないドライメンに接続されている。

蓄熱室２６は、燃焼室２２に対して燃焼ガス及びエアを導入するとともに、燃焼室２２内の排ガスを排出するための部屋である。この蓄熱室２６は、燃焼ガス及びエアの供給管（図示省略）及び煙道（図示省略）に接続されている。

次に、コークス炉２０の乾燥方法及びその作用効果について説明する。
コークス炉２０の築炉時には、煉瓦および目地モルタル等が水分を含んでいる。このため、実操業を開始する火入れ前には、コークス炉２０の加熱乾燥（昇温乾燥）を行う必要がある。

コークス炉２０の加熱乾燥は、まず、図２に示されるように、炭化室２４の炉長方向両側の炉蓋２４Ｃ、２４Ｄから仮設バーナー４０、４１をそれぞれ挿入し、互いに炉長方向に対向するように設置する。次に、本実施形態では、仮設バーナー４０の先端側及び仮設バーナー４０から出る燃焼フレームを囲むように門型の輻射壁４２を床部２４Ｂ上に設置する。この輻射壁４２は、耐火煉瓦（一例として、シャモット系煉瓦）を積み上げて形成される。同様に、仮設バーナー４１の先端側及び仮設バーナー４１から出る燃焼フレームを囲むように門型の輻射壁４３を床部２４Ｂ上に設置する。

仮設バーナー４０、４１を設置後、図３に示されるように、両側の仮設バーナー４０、４１からそれぞれ燃焼ガスを噴射する。なお、両側の仮設バーナー４０、４１からそれぞれ噴射する燃焼ガスの出力は、ガス供給装置４４によって制御されている。そして、本実施形態では、仮設バーナー４０、４１の出力を略均等に調整している。このため、仮設バーナー４０、４１からそれぞれ噴射された燃焼ガスは、炭化室２４内の炉長方向の中央部３６で互いに衝突し、炭化室２４内を昇温する。なお、本実施形態では、炭化室２４内の炉長方向の長さをＬとしたとき、炉長方向の中心を含む中央部３６の範囲を長さＬの２０％、中央部３６を挟んで両側の側部３８の範囲をそれぞれ長さＬの４０％としている。また、衝突した燃焼ガスの一部は、燃焼室２２と炭化室２４とを連通する図示しない連通孔（実操業時には閉塞される孔）を通して炭化室２４から燃焼室２２及び蓄熱室２６に流れ込む。これにより、コークス炉２０が加熱される。

ここで、図３に示されるように、仮設バーナー４０から噴射された燃焼ガスは、炭化室２４内の中央部３６に位置する燃焼ガス同士の衝突点Ｐから上昇し、炭化室２４の天井部２４Ａから炉長方向の側壁（炉蓋２４Ｃ）を伝って仮設バーナー４０へと戻る循環経路ＣＲ１を通る。また、同様に、仮設バーナー４１から噴射された燃焼ガスは、燃焼ガス同士の衝突点Ｐから上昇し、炭化室２４の天井部２４Ａから炉長方向の側壁（炉蓋２４Ｄ）を伝って仮設バーナー４１へと戻る循環経路ＣＲ２を通る。このため、循環経路ＣＲ１、ＣＲ２上は、高温となる。一方で循環経路ＣＲ１、ＣＲ２の内側（領域ＲＥ１、Ｒ２）は、燃焼ガスの経路から外れるため、循環経路ＣＲ１、ＣＲ２上と比べて、低温となる。このため、炭化室２４内において、循環経路ＣＲ１、ＣＲ２上と領域ＲＥ１、ＲＥ２とで温度差が生じる。
なお、燃焼ガス同士の衝突点Ｐは、燃焼ガス同士が衝突した部位であり、炭化室２４内の燃焼ガスの出力より推定される。
また、循環経路ＣＲ１、ＣＲ２における矢印の向きは燃焼ガスが流れる向きを示している。また、図３〜図５に示されるように、循環経路ＣＲ１から領域ＲＥ１に向けて連続的に温度が変化している。循環経路ＣＲ２についても同様に、循環経路ＣＲ２から領域ＲＥ２に向けて連続的に温度が変化している。

このため、本実施形態では、コークス炉２０の昇温期間のうちの一部の期間において、燃焼ガス同士の衝突点Ｐを中央部３６から炉長方向の両側部３８のうちの一方に移動させる。このように衝突点Ｐを中央部３６から両側部３８のうちの一方に移動させることで、燃焼ガスの循環経路が変化する（図４及び図５参照）。このため、本実施形態の乾燥方法では、例えば、昇温期間の全期間において衝突点Ｐを同じ位置に維持して燃焼ガスの循環経路を変化させない方法と比べて、炭化室２４内の温度偏差の低減を図ることができる。

特に、本実施形態の乾燥方法では、昇温期間のうちの一部の期間に第１の期間と第２の期間が含まれており、第１の期間では、図４に示されるように、燃焼ガス同士の衝突点Ｐを中央部３６からＰＳの側部３８へ移動させ、図５に示されるように、第２の期間では、燃焼ガス同士の衝突点Ｐを中央部３６からＣＳの側部３８へ移動させる。詳細には、本実施形態の乾燥方法では、燃焼ガス同士の衝突点Ｐは、中央部３６からＰＳの側部３８へ移動した後、中央部３６へ戻り、その後、中央部３６からＣＳの側部３８へ移動する。その後、中央部３６へ戻る。このサイクルを繰り返すようになっている。このため、本実施形態の乾燥方法では、例えば、燃焼ガス同士の衝突点Ｐを中央部３６からＰＳの側部３８又はＣＳの側部３８へのみ移動させる方法と比べて、炭化室２４内の温度偏差の低減を更に図ることができる。

また、本実施形態の乾燥方法では、仮設バーナー４０、４１の出力を連続的又は段階的（例えば、２段階以上）に変化させながら燃焼ガス同士の衝突点Ｐを炉長方向に移動させている。このため、例えば、仮設バーナー４０、４１の出力を急激に変化させて衝突点Ｐを炉長方向に移動させる方法と比べて、仮設バーナー４０、４１を含む加熱機器の熱負担を低減することができる。

また、本実施形態の乾燥方法では、ガス供給装置４４から仮設バーナー４０、４１へのエアを含むガス供給量を制御することで仮設バーナー４０、４１の出力を調整している。このようにガス供給装置４４からのガス供給量を調整する簡単な機構で仮設バーナー４０、４１の出力を調整して燃焼ガス同士の衝突点Ｐを移動させることができる。なお、仮設バーナー４０、４１の出力の合計は、その期間において同じ出力で加熱するとした場合の合計出力と同じとするのが好ましい。

また、本実施形態の乾燥方法では、仮設バーナー４０、４１の先端側に、仮設バーナー４０、４１の燃焼フレームを囲むように輻射壁４２、４３を設けている。このため、上記乾燥方法では、燃焼フレームによって炭化室２４の炉壁２４Ｅを直に加熱することなく、輻射壁４２、４３からの輻射熱によって炭化室２４の炉壁２４Ｅを加熱乾燥する。これにより、炭化室２４の炉壁２４Ｅの耐火煉瓦の亀裂の発生を抑制することができる。

以上のように、コークス炉２０の乾燥方法によれば、コークス炉２０の火入れ時において、炭化室２４内の温度偏差の低減を図ることができる。これにより、上記乾燥方法によれば、燃焼ガス同士の衝突点Ｐを同じ位置に維持させる方法と比べて、乾燥期間の短縮を図ることが可能となる。

なお、本実施形態では、炉団長方向に隣り合う炭化室において、昇温期間のうち第１の期間又は第２の期間の開始タイミングを異ならせて炭化室毎に衝突点がそれぞれ違う場所になるようにしてもよいし、同じ場所になるようにしてもよい。開始タイミングを異ならせる場合（例えば、一方の炭化室２４で第１の期間を開始すると同時に他方の炭化室２４で第２の期間を開始する場合）、隣り合う炭化室２４間に位置する燃焼室２２に、隣り合う炭化室２４からそれぞれ伝達される熱による燃焼室２２内の温度偏差の低減を図ることができる。一方、開始タイミングを同じにする場合（例えば、一方の炭化室２４で第１の期間を開始すると同時に他方の炭化室２４でも第１の期間を開始する場合）には、ガス供給装置４４のガス供給量を制御するタイミングが同じになることから、制御が容易になる。

以上、本発明の実施形態であるコークス炉の火入れ時の乾燥方法について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

２０ コークス炉
２２ 燃焼室
２４ 炭化室
２６ 蓄熱室
３６ 中央部（炉長方向の中央部）
３８ 側部（炉長方向の一方側）
３８ 側部（炉長方向の他方側）
４０ 仮設バーナー
４１ 仮設バーナー
Ｐ 衝突点
Ｘ 炉団方向
Ｙ 炉長方向

Claims (5)

1. 燃焼室と炭化室とが炉団長方向に交互に配列されたコークス炉の乾燥方法であって、
   前記炭化室の炉長方向の両側に互いに対向するように仮設バーナーをそれぞれ設置し、
   両側の前記仮設バーナーからそれぞれ噴射した燃焼ガス同士を衝突させて前記炭化室内を昇温し、
   昇温期間のうちの一部の期間において、前記燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の両側のうちの一方に移動させる、コークス炉の乾燥方法。
2. 両側の前記仮設バーナーの出力をそれぞれ調整して前記衝突点を炉長方向に移動させる、請求項１に記載のコークス炉の乾燥方法。
3. 前記仮設バーナーの出力を連続的又は段階的に変化させながら前記衝突点を炉長方向に移動させる、請求項２に記載のコークス炉の乾燥方法。
4. 前記一部の期間には、第１の期間と第２の期間が含まれており、
   前記第１の期間では、前記燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の一方側へ移動させ、
   前記第２の期間では、前記燃焼ガス同士の衝突点を炉長方向の中央部から炉長方向の他方側へ移動させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉の乾燥方法。
5. 炉団長方向に隣り合う前記炭化室では、前記第１の期間又は前記第２の期間の開始タイミングが異なる、請求項４に記載のコークス炉の乾燥方法。