JP2770713B2 - コークス炉端フリューの昇温方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、室炉式コークス炉で
石炭を乾留する際に生じる端フリューの乾留遅れを解消
するための端フリューの昇温方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉は、炉体の下部に蓄熱
室があり、その上部に炭化室と炉長方向に２４〜３０余
のフリューに分割された燃焼室とが交互に配置されてい
る。燃料ガスおよび空気（富ガス燃焼の場合は空気の
み）は下部蓄熱室で予熱され、上部燃焼室の燃焼フリュ
ーで燃焼後、引落としフリューを経て隣接する蓄熱室に
導入されて熱回収されたのち、煙道を経て煙突から排出
される。上記室炉式コークス炉における燃料ガス、空気
の供給方法には、ガンタイプとアンダージェットタイプ
がある。ガンタイプとは、炉体下部側面より供給するも
ので、炉長方向のガスと空気の分配調整は、燃焼室内の
バーナー開度を調整するもの、蓄熱室下部に設けた調整
板（ノズルプレート）によるもの、炉底部のソールフリ
ューを細分化してそれに分配調整機構を取り付けたもの
などがある。また、アンダージェットタイプは、炉底よ
りパイプにより供給するもので、各パイプ内にオリフィ
ス等を取付け、その孔径等を調整することによって、炉
長方向のガス、空気の分配を行うものである。

【０００３】室炉式コークス炉におけるコークスの製造
においては、炭化室への石炭の装入は、炉上の４〜５個
の装炭口から石炭を重力により落下させるため、装炭口
の直下と装炭口の間および炉蓋近傍ならびに炉高方向で
装入嵩密度に差があることが知られている。また、室炉
式コークス炉の炭化室は、マシンサイドとコークサイド
で６０ｍｍ前後のテーパが設けられ、コークサイドがマ
シンサイドより６０ｍｍ前後広幅となっている。このた
め、フリュー列温度には、勾配を設けてコークサイドを
マシンサイドより高温に設定し、乾留の均一化を図って
いるが、炉長方向、炉高方向、炉幅方向でコークスに大
きな品質偏差、乾留温度偏差のあることが知られてい
る。特に炉長方向のコークス品質偏差、乾留温度偏差に
関しては、マシンサイドおよびコークサイドの窯口部に
おける偏差が極立って大きい。これはマシンサイドおよ
びコークサイドの窯口は、炉蓋からの放熱のみならず、
端フリューから断熱煉瓦を介しての放熱があるためであ
る。このため、端フリューの温度は、炉長方向フリュー
列の平均温度より１００℃近く、あるいはそれ以上低
く、特にマシンサイドの端フリューの温度が最も低くな
っている。

【０００４】一方、最近のコークス炉においては、鉄鋼
需要の低迷に伴い低稼働率操業が長期化したことによっ
て、コークス炉の耐用年数や乾留熱量原単位の低減が大
きな課題となり、特に乾留熱量への影響の大きい端フリ
ューの温度管理の見直しが重要視されてきている。しか
し、室炉式コークス炉は、低稼働率操業に対応して燃焼
室フリュー温度を下げるにしても、炉体を構成する珪石
煉瓦の管理温度である８７０℃以下に端フリュー温度を
低下させると、珪石煉瓦の収縮によって目地切れが発生
し、隣接する炭化室からコークス炉ガスが端フリューに
漏れ込むこととなる。このため、端フリュー温度は、珪
石煉瓦の管理温度である８７０℃以上に保持する必要が
あり、また、窯口部の乾留遅れを防止する必要があるこ
と等から端フリューの昇温対策が強く要望されている。

【０００５】室炉式コークス炉の端フリューの昇温方法
としては、端フリューに燃料ガスのみを導入する方法
（「鉄と鋼」Ｖｏｌ ７２、Ｓ８４３ Ｐ５１ １９８
６）あるいは端フリューに燃料ガスと燃焼用空気とを導
入する方法（特開昭６３−１７０４８７号公報）、上端
部が連通路で互いに連通され、燃焼ガスが上記連通路で
折返され上昇または下降する一対の端フリューと、これ
ら端フリューの夫々上端から炉頂へ延びる一対の点検孔
とを有し、上記連通路と炉頂との中間部において燃焼ガ
スの一部が上記両点検孔を通過して折返す連結孔を上記
両点検孔の間に設けた燃焼室（特開昭６３−２９７４９
２号公報）、コークス炉のマシンサイドおよびコークサ
イドの各端フリューに、バーナーを介して燃料ガスおよ
び燃焼用空気を導入して燃焼を制御することにより、所
定温度まで前記端フリューの温度を昇温させるに際し、
排気側端フリューの前記バーナーに燃焼用空気の代わり
に冷却用空気を供給する方法（特開平４−８８０８１号
公報）等が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記鉄と鋼および特開
昭６３−１７０４８７号公報に開示の方法は、いずれも
コークス炉の側壁から端フリューに開孔し、この開孔に
新たにバーナーを設置し、既設の端フリューポートより
供給される燃料ガスおよび燃焼用空気を上回る量の燃料
ガスを端フリューに導入するもので、バーナーは高温雰
囲気に設置されること、コークス炉の燃焼切替えに連動
して燃料ガスおよび燃焼用空気の供給を切替えなければ
ならないこと、また、燃焼切替え時に熱的衝撃を受ける
こと、燃料ガスであるコークス炉ガスが高温雰囲気下で
分解することによりバーナーノズルがカーボンにより閉
塞することなど、長期間に亘って安定した運転を継続す
るために解決しなければならない課題が多い。しかもこ
れらの方法は、設備が複雑であるため、メンテナンスが
難しいという問題を有している。

【０００７】また、特開昭６３−２９７４９２号公報に
開示の方法は、一対の端フリューの点検孔間に燃焼ガス
の一部が通過して折返す連結孔を設けたもので、端フリ
ューのヘアピントップのある程度の昇熱は期待できる
が、構造上燃料ガスおよび燃焼用空気の増量は望めず、
昇温に限度がある。さらに、特開平４−８８０８１号公
報に開示の方法は、鉄と鋼および特開昭６３−１７０４
８７号公報に開示の方法におけるバーナーの熱衝撃を冷
却用空気を供給して緩和し、バーナーの寿命延長を図る
方法であって、抜本的に問題点を解決するものではな
い。

【０００８】この発明の目的は、上記従来技術の欠点を
解消し、簡便な設備で長期間に亘って安定操業できると
共に、コークス炉端フリューの昇温、特にヘアピントッ
プの温度を上昇することができるコークス炉端フリュー
の昇温方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験研究を重ねた。その結果、コーク
ス炉端フリューへの燃料ガスおよび燃焼用空気の流入量
を増量させるには、端フリューの点検孔を大気圧以下に
減圧するのが効果的であること、端フリューの点検孔を
大気圧以下に減圧するには、各端フリューの点検孔と燃
焼排ガス煙道を流量調整弁を有する配管により接続し、
各端フリューのトップ圧力を流量調整弁により調整する
のが効果的であることを究明し、この発明に到達した。

【００１０】すなわちこの発明は、コークス炉のマシン
サイドおよびコークサイドの各端フリューの昇温方法に
おいて、各端フリューの点検孔と燃焼排ガス煙道を流量
調整弁を有する配管により接続し、各端フリューのトッ
プ圧力を流量調整弁により調整して大気圧以下に減圧
し、各端フリューの点検孔より燃焼排ガスを燃焼排ガス
煙道に導出し、フリューポートより導入される燃料ガス
および燃焼用空気を増量することを特徴とするコークス
炉端フリューの昇温方法である。

【００１１】

【００１２】

【作用】コークス炉端フリューのトップ圧力は、通常＋
１〜３ｍｍＨ₂Ｏで操業されているため、端フリューの
点検孔の蓋を取外し、大気圧下に開放するだけでもドラ
フト圧が生じ、各端フリューの点検孔より燃焼排ガスが
導出され、フリューポートより導入される燃料ガスおよ
び燃焼用空気を増量するから、端フリューが昇温する。
特に、最も低温であるフリュー上部は、燃焼後の高温排
ガスの一部が点検孔を通過して外部に放散するため、上
部に熱が着き易く、これだけでも端フリューの昇温に効
果があるが、この発明方法では、各端フリューの点検孔
と燃焼排ガス煙道を流量調整弁を有する配管により接続
し、各端フリューのトップ圧力を流量調整弁により調整
して大気圧以下に減圧することによって、燃料ガスおよ
び燃焼用空気を所定の昇温に必要な量だけ確保でき、コ
ークス炉の稼働率変化に対応して端フリュー温度を調整
することができる。

【００１３】端フリューのトップ圧力を任意の大気圧以
下に減圧するには、コークス炉の燃焼排ガス煙道は通常
−２０ｍｍＨ₂Ｏ前後の負圧で運転されているので、各
窯の端フリューの点検孔と燃焼排ガス煙道を接続する配
管を設けたことによって、ブロワ等の吸引設備を設置す
ることなく、端フリューの昇温に十分な減圧度を確保す
ることができる。端フリューの減圧度の調整は、各窯の
端フリュー毎に点検孔出側配管に設置した流量調整弁を
調整し、所定値に制御すればよい。なお、コークス炉の
燃焼切替え時においては、各端フリューは隣接フリュー
とヘアピントップを介して連通しているため、両端の端
フリューの減圧で燃焼時および引落とし時の両方とも端
フリューの増熱が可能である。

【００１４】この発明方法によれば、コークス炉回りの
近接した場所に配管のみ設置すればよく、新たに端フリ
ューにバーナーを設置する方法に比較し、設備費を低減
することができる。また、この発明方法は、コークス炉
の燃焼切替えと連動させる必要がなく、装置も単純であ
るため、メンテナンスが容易であり、長期間に亘って安
定運転することができる。なお、端フリュー温度の最大
値は、天井部煉瓦の熱膨張によってクロスアンカーを切
断してしまうこと、窯口部煉瓦の歪による炉蓋からのガ
ス漏れなどによって制約を受ける。したがって、この発
明方法においても最大昇温幅は、制約されるが、任意に
所定の端フリュー温度まで昇温できるため、コークス炉
の稼働率に応じてフリュー列平均温度を低下せしめて
も、端フリュー煉瓦壁の温度を珪石煉瓦の管理温度であ
る８７０℃以上に保持することができ、かつ、窯口部コ
ークスの乾留遅れを改善でき、コークス品質の窯内バラ
ツキ低減および火落ち時間の短縮を図ることができる。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 以下にこの発明方法の詳細を実施の一例を示す図１およ
び図２に基づいて説明する。図１はこの発明方法をガン
タイプのコークス炉で実施する場合を示す燃焼室の断面
図、図２は図１の燃焼室の右側端フリューを炉団方向に
拡大して示す斜視図である。なお、図１ではガンタイプ
のコークス炉で実施する場合を示したが、この発明はア
ンダージェットタイプのコークス炉にも適用でき、特に
炉型式には限定されない。図１および図２において、１
はコークス炉、２は燃焼室でコークサイドからマシンサ
イドまでの２６のフリューから構成されている。３、４
はコークサイドおよびマシンサイドの端フリュー、５、
６は端フリュー３、４の点検孔、７、８はコークサイド
およびマシンサイドの炉団方向に沿って設けた集合配
管、９、１０はコークサイドおよびマシンサイドの端フ
リュー３、４の点検孔と集合配管７、８を流量調整弁１
１、１２を介して接続する接続管、１３、１４はコーク
ス炉１の燃焼排ガスの煙道で、炉団端部で図１に鎖線で
示す連結管１５、１６を介して集合配管７、８と連結さ
れ、流量調整弁１１、１２の開度を調整すれば、コーク
サイドおよびマシンサイドの端フリュー３、４と隣接フ
リュー１７、１８を連通するヘアピントップ１９、２０
の圧力を所定圧に調整できるよう構成する。

【００１６】上記のとおり構成したことによって、コー
クサイドの端フリュー３と隣接フリュー１７およびマシ
ンサイドの端フリュー４と隣接フリュー１８が所定時間
間隔毎（１５〜３０分毎）に交互に切替え操作されてい
る場合において、各燃焼室２のコークサイドの端フリュ
ー３の点検孔５と集合配管７とを接続する接続管９の流
量調整弁１１および各燃焼室２のマシンサイドの端フリ
ュー４の点検孔６と集合配管８とを接続する接続管１０
の流量調整弁１２を所定開度に設定しておけば、コーク
サイドの端フリュー３と隣接フリュー１７およびマシン
サイドの端フリュー４と隣接フリュー１８のヘアピント
ップ１９、２０の圧力を所定値に調整でき、コークサイ
ドの端フリュー３または隣接フリュー１７およびマシン
サイドの端フリュー４または隣接フリュー１８のポート
からの燃料ガスおよび燃焼用空気量を増量でき、コーク
サイドの端フリュー３と隣接フリュー１７およびマシン
サイドの端フリュー４と隣接フリュー１８の温度を所定
温度まで昇温できる。

【００１７】実施例２ 炉高７１２５ｍｍ、炉幅４６０ｍｍ、炉長１６５００ｍ
ｍのコークス炉において、１炉団４６門のコークサイド
（ＣＳ）およびマシンサイド（ＭＳ）の全端フリューに
図１に示す昇温設備を設置し、流量調整弁を全閉にした
従来法と、流量調整弁を徐々に開放して端フリューのト
ップ圧力を大気圧以下に設定した本発明法（ケースＡ〜
Ｃ）について、表１に示す各項目について調査した。そ
の結果を図１に示す。なお、この場合のコークス炉稼働
率は９５％である。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１に示すとおり、本発明法では端フリュ
ートップ圧力を−４ｍｍＨ₂Ｏまで減圧したが、目視に
よる端フリューの燃焼状態は良好で、不完全燃焼は発生
していなかった。また、端フリュートップ酸素濃度およ
びニーピース部排ガス温度とも従来法とほぼ同等であ
り、減圧による燃焼への影響は認められなかった。端フ
リュー上部を大気圧まで減圧したケースＡでは、端フリ
ュー炉底温度が従来法に比較して約２０℃上昇し、端フ
リュートップ温度が３０〜４０℃上昇した。また、ケー
スＢ、Ｃのように端フリュー上部の減圧度を高めると、
昇温効果が助長され、窯口部のコークス温度（炉底から
３ｍｍ位置）も従来法に比較して６０〜１５０℃上昇
し、炉長方向の乾留バラツキが低減して火落ち時間が大
幅に短縮できた。さらに端フリュー上下温度差について
は、端フリュートップ圧力を減圧することによってフリ
ュー上部の昇温効果が顕著であり、従来法の１３０〜１
４０℃から９０〜１００℃まで低減した。煉瓦壁温度で
最も低温のマシンサイドの端フリュー上部温度について
は、珪石煉瓦の管理温度である８７０℃以上の温度に十
分に保つことができると共に、乾留が遅れる上部での乾
留促進効果が大きく、前記したとおり火落ち時間の大幅
な短縮に寄与している。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、コークス炉のマシンサイドおよびコークサイドの各
端フリューの上部圧力を任意に減圧調整して燃料ガスと
燃焼用空気の流入量を増量でき、稼働率に応じて所定温
度まで端フリューを昇温して高温に維持できるから、乾
留熱量原単位の低減、コークス品質の安定化と炉壁の長
寿命化に大きな効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法をガンタイプのコークス炉で実施
する場合を示す燃焼室の断面図である。

【図２】図１の燃焼室の右側端フリューを炉団方向に拡
大して示す斜視図である。

【符号の説明】

１ コークス炉 ２ 燃焼室 ３、４ 端フリュー ５、６ 点検孔 ７、８ 集合配管 ９、１０ 接続管 １１、１２ 流量調整弁 １３、１４ 煙道 １５、１６ 連結管 １７、１８ 隣接フリュー １９、２０ ヘアピントップ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コークス炉のマシンサイドおよびコーク
   サイドの各端フリューの昇温方法において、各端フリュ
   ーの点検孔と燃焼排ガス煙道を流量調整弁を有する配管
   により接続し、各端フリューのトップ圧力を流量調整弁
   により調整して大気圧以下に減圧し、各端フリューの点
   検孔より燃焼排ガスを燃焼排ガス煙道に導出し、フリュ
   ーポートより導入される燃料ガスおよび燃焼用空気を増
   量することを特徴とするコークス炉端フリューの昇温方
   法。