JP2821985B2 - コークス乾式消火設備の可燃ガス燃焼制御方法 - 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、コークス乾式消火設
備の循環不活性ガス中に蓄積される可燃ガス成分を正
確、確実に効率よく燃焼させるコークス乾式消火設備の
可燃ガス燃焼制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コークス炉から窯出しされた赤熱
コークスの消火は、赤熱コークスを積載した消火車を消
火塔に移動させ、上部から大量の水を散水して消火する
湿式消火が採用されていた。しかしながら、赤熱コーク
スの湿式消火は、赤熱コークスの保有する膨大な熱量が
蒸気となって大気中に逃散するばかりでなく、発生する
水蒸気に同伴されて粉コークスが周囲近郊に飛散して公
害問題を惹起することとなる。このため、最近の赤熱コ
ークスの消火は、赤熱コークスの保有する膨大な熱量の
有効利用、コークスの品質向上、粉塵公害の問題を解決
ないしは低減できるコークス乾式消火が主流になってい
る。

【０００３】コークス乾式消火設備は、図７に示すとお
り、コークス炉で乾留した１０００℃程度の赤熱コーク
スをバケット台車７１に搭載したコークバケット７２に
受骸し、プリチャンバー７３と冷却室７４からなる冷却
塔の頂部に巻上機７５によりコークバケット７２を巻上
げ、プリチャンバー７３頂部の装入蓋を開放して装入
し、プリチャンバー７３下方の冷却室７４下部に設けた
不活性ガス吹込み口７６から導入される１５０〜２００
℃の循環不活性ガスと熱交換させて１８０〜２２０℃程
度まで冷却したのち、底部のコークス切出装置７７によ
り順次一定量づつ切出して高炉に搬送している。赤熱コ
ークスと熱交換して６５０〜７５０℃まで昇温した循環
不活性ガスは、同時に赤熱コークスから発生するＨ₂、
ＣＯ等の可燃性ガスを同伴してプリチャンバー７３と冷
却室７４との境界部の周囲に設けた小煙道７８からプリ
チャンバー７３外周壁内の円環煙道７９を経て煙道８０
に至り、煙道８０内に設けた除塵格子煉瓦８１からなる
一次除塵器で一次除塵したのち、廃熱ボイラー８２に導
入して熱回収し、サイクロン８３等で二次除塵して循環
ブロワー８４により再度冷却室７４下部に設けた不活性
ガス吹込み口７６から吹込まれる。

【０００４】上記可燃性ガスを含有する循環不活性ガス
の処理方法としては、一部を系内から抜出し、燃料ガス
として回収して活用するケース（ガス回収方式）と、前
記煙道内に燃焼用空気を吹込んで廃熱ボイラー入口まで
に完全に燃焼させ、廃熱ボイラー入口の循環不活性ガス
温度を高めて廃熱ボイラーでの回収エネルギーを最大に
するケース（完全燃焼方式）に大別される。前記可燃性
ガスを含有する循環不活性ガスの処理方法のうち、コー
クス乾式消火設備からガス回収方式により回収されるガ
スは、腐食性（硫化水素等）がきわめて強く、回収後の
ガスラインで問題が多く発生していることから、最近で
は完全燃焼方式が主流になってきている。

【０００５】上記コークス乾式消火設備においては、プ
リチャンバーに投入される赤熱コークスは、コークス炉
の窯出し条件によって７〜９分ピッチで連続投入される
時間帯（窯出し中）と、窯出しが中断する時間帯（間断
中）に大別される。このため、冷却塔から煙道に導入さ
れる循環不活性ガス中の可燃性ガスは、燃焼用空気の吹
込み量を一定とした場合は、図７に示すＣおよびＤ位置
でのガス分析計で図８に示すとおり変動する。この完全
燃焼方式の場合は、冷却塔から導出される循環不活性ガ
ス中の可燃性ガスを、廃熱ボイラー入口までに完全に燃
焼してしまわなければならないため、種々の提案が行わ
れている。

【０００６】例えば、冷却室から循環不活性ガスを導出
する小煙道の出口部円環煙道に希釈空気導入口を設け、
燃焼の分散化とボイラー入口部までの燃焼時間の確保等
を図る（実開昭６０−１６７４１号公報）、煙道両側お
よび煙道床面上に多数の空気噴出口を設け、燃焼効率を
高めて完全燃焼させると共に、温度分布の均一化を図る
（実開昭６１−６４１４５号公報）、煙道に火炎安定装
置と助燃剤吹込み装置を設け、循環不活性ガス中の可燃
成分を安定かつ持続的に燃焼させてボイラーに高温ガス
を供給する方法（特開昭６０−２５２６９０号公報）等
が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記コークス乾式消火
設備の冷却塔から導出される循環不活性ガス中のＨ₂、
ＣＯ等の可燃性ガスは、前記したとおり赤熱コークスの
投入条件やコークス炉での焼成程度によってその持込み
量が大きく変動する。しかも、冷却室から循環不活性ガ
スを導出する小煙道は、円周方向に２０〜４０個が分散
され、そのガス温度は７００℃以上、含塵量が１０〜１
５ｇ／Ｎｍ³である。さらに、図６に示すとおり、空気
吹込み口の下流部には、冷却室から吹上がってくるコー
クス等が障害となり、燃焼前のガス分析はきわめて困難
な状況にあった。このため、これ迄に建設されたコーク
ス乾式消火設備は、空気を吹込み循環不活性ガス中の可
燃性ガス成分を燃焼せしめた後のガス分析を、冷却塔入
口あるいはボイラー出口で実施し、その結果を空気吹込
み量の制御に反映するといった運転管理が行われてい
た。

【０００８】しかしながら、空気を吹込んだ後のガス分
析の結果をみながら空気吹込み量を制御する方法は、燃
焼後からガス分析計までの時間差（１０〜１５秒）が発
生するため、完全燃焼化の精度が低下し、熱回収ロスと
共に、過剰Ｏ₂発生による冷却塔内での異常燃焼および
完全燃焼化不足が発生した場合には、系内余剰ガス分の
系外放出によりＣＯ等による環境面での問題が発生す
る。

【０００９】この発明の目的は、コークス乾式冷却設備
の冷却室から導出される循環不活性ガス中の可燃性ガス
成分を、空気吹込み口までの間で正確に検出し、その検
出結果に基づいて空気吹込み量を制御し、前記各種問題
点を解消できるコークス乾式消火設備の可燃ガス燃焼制
御方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく図６に示すとおり、空気吹込み前の冷却室
６１と円環煙道６２とを連結する小煙道６３にガス成分
を分析するためのガス吸引ノズル６４を取付け、ガス吸
引テストを実施したところ、イ、ロ、ハ部については、
大小の違いがあるものの冷却室６１の粉塊コークス６
５、コールタール分や高熱によって吸引ノズル６４が閉
塞や破損し、数日および数ヶ月で使用不能となった。そ
こで、円環煙道６２底部ニに設けた空気吹込みダクト６
６内にガス吸引ノズル６４を挿入し、ガス吸引テストを
実施したところ、冷却室６１内のコークスとの接触もな
く、しかも、吸引した高温ガスが空気吹込みダクト６６
内を通過する間に冷却され、その後に設置されたガス分
析計までの間で結露等の問題もなく、正確にガス分析値
が得られることを確認し、この発明に到達した。

【００１１】すなわちこの発明は、コークス乾式消火設
備の循環不活性ガス中に蓄積される可燃ガス成分を完全
燃焼させるコークス乾式消火設備の可燃ガス燃焼制御方
法において、標準状態における循環不活性ガス流量と冷
却室から導出された直後の循環不活性ガス中の可燃ガス
成分およびその比率とを実測し、該実測結果と可燃ガス
成分燃焼後の循環不活性ガス中の可燃ガス成分値および
その他コークス乾式消火設備の運転条件やコークス炉の
窯出し計画に基づいて燃焼用空気吹込み量を制御するこ
とを特徴とするコークス乾式消火設備の可燃ガス燃焼制
御方法である。

【００１２】

【作用】この発明においては、標準状態における循環不
活性ガス流量と冷却室から導出された直後の循環不活性
ガス中の可燃ガス成分およびその比率とを実測し、該実
測結果と可燃ガス成分燃焼後の循環不活性ガス中の可燃
ガス成分値およびその他コークス乾式消火設備の運転条
件やコークス炉の窯出し計画に基づいて燃焼用空気吹込
み量を制御することによって、可燃ガス成分燃焼前の循
環不活性ガス中の可燃ガス成分量に基づき、完全燃焼の
ための必要空気量を演算して空気吹込み量が決定でき
る。また、これに従来の可燃ガス成分燃焼後の循環不活
性ガス中の可燃ガス成分量およびその他コークス乾式消
火設備の運転条件やコークス炉の窯出し計画が加味さ
れ、完全燃焼の精度をより高めることができる。

【００１３】この発明における冷却室から導出された直
後の循環不活性ガス中の可燃ガス成分の分析は、冷却塔
のプリチャンバー周囲の円環煙道底部にガス吸引ノズル
を設置し、ガス分析計を接続することにより行うことが
できる。この発明における燃焼用空気吹込み量の制御
は、冷却室から導出された直後の循環不活性ガス中の可
燃ガス成分とその比率をガス分析計から制御部に出力
し、制御部はガス分析計から入力される冷却室から導出
された直後の循環不活性ガス中の可燃ガス成分およびそ
の比率、さらに別途計測された循環不活性ガス流量、ガ
ス温度、ガス圧力から算出される標準状態における循環
不活性ガス流量とに基づいて完全燃焼のための標準状態
における必要空気量を演算し、燃焼用空気吹込み量操作
部に出力して燃焼用空気吹込み量を制御すると共に、可
燃ガス成分燃焼後の循環不活性ガス中の可燃ガス成分値
およびその他コークス乾式消火設備の運転条件やコーク
ス炉の窯出し計画を加味して完全燃焼のための必要空気
量を補正することによって、高精度で完全燃焼化を図る
ことができる。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 以下にこの発明の詳細を実施の一例を示す図１ないし図
２に基づいて説明する。図１はこの発明の燃焼用空気吹
込み位置を示す要部拡大断面図、図２はこの発明の燃焼
用空気吹込み量制御の概略系統図である。図１、図２に
おいて、１はコークス乾式消火設備の冷却室、２はプリ
チャンバー、３は冷却室１から循環不活性ガスを導出す
る小煙道、４はプリチャンバー２の周囲の円環煙道で、
冷却室１から小煙道３を介して導出された循環不活性ガ
スは、円環煙道４を経由して図示しない煙道に導かれ
る。

【００１５】５は円環煙道４の底部に設けた燃焼用空気
吹込み管、６は円環煙道４の底部から図示しないガス吸
引ノズルにより吸引した循環不活性ガス中の可燃ガス成
分とその比率を測定するガス分析計で、ガス分析計６に
導入して検出された循環不活性ガス中の可燃ガス成分と
その比率を演算制御部７に出力する。さらに、図示して
いないが循環ブロワー部においては、循環不活性ガス流
量、ガス温度、ガス圧力が検出器８により計測され、こ
の値が演算制御部７に出力される。演算制御部７は、ガ
ス分析計６から入力される循環不活性ガス中の可燃ガス
成分とその比率、さらに検出器８から入力される循環不
活性ガス流量、ガス温度、ガス圧力に応じ、可燃ガス成
分を完全燃焼させるに必要な単位時間当たりの燃焼用空
気吹込み量を演算し、空気吹込み量制御部９に出力して
燃焼用空気吹込み量を制御するよう構成されている。さ
らに、演算制御部７は、ボイラー出口または冷却室１の
入口に設けたガス分析計１０から入力される循環不活性
ガス中の可燃ガス成分量ならびにコークス乾式消火設備
の運転条件やコークス炉の窯出し計画に応じ、前記演算
した可燃ガス成分を完全燃焼させるに必要な燃焼用空気
吹込み量を補正するよう構成されている。

【００１６】上記のとおり構成したことによって、冷却
室１から小煙道３を介して導出される循環不活性ガス中
の可燃ガス成分とその比率は、ガス分析計６により検出
され、演算制御部７において循環不活性ガス中の可燃ガ
ス成分とその比率に応じ、可燃ガス成分を完全燃焼させ
るに必要な単位時間当たりの燃焼用空気吹込み量が演算
されると共に、ボイラー出口または冷却室入口に設けた
ガス分析計９から入力される循環不活性ガス中の可燃ガ
ス成分量ならびにコークス乾式消火設備の運転条件やコ
ークス炉の窯出し計画に応じ、前記演算した可燃ガス成
分を完全燃焼させるに必要な燃焼用空気吹込み量を補正
することによって、循環不活性ガス中の可燃ガス成分を
完全燃焼させることができる。

【００１７】実施例２ コークス処理能力９０ｔ／Ｈｒのコークス乾式消火設備
において、本願発明方法と従来法によるの循環不活性ガ
ス中の可燃ガス燃焼制御を実施した。本願発明方法は、
実施例１に記載の円環煙道底部での循環不活性ガス中の
可燃ガス成分量に応じ、コークス投入時間の前半では可
燃ガス成分を完全燃焼させるに必要な燃焼用空気吹込み
量を演算すると共に、ボイラー出口または冷却室入口部
での循環不活性ガス中の可燃ガス成分量ならびにコーク
ス乾式消火設備の運転条件やコークス炉の窯出し計画に
応じ、前記演算した可燃ガス成分を完全燃焼させるに必
要な燃焼用空気吹込み量を補正し、燃焼用空気吹込み量
を制御した。また、コークス投入時間の後半では、コー
クス投入完了時に循環不活性ガス中のＣＯ濃度が所定値
になるよう燃焼用空気吹込み量を制御し、間断中は次の
コークス投入開始時に循環不活性ガス中の可燃ガス成分
量がほぼ零となるよう燃焼用空気吹込み量を制御した。

【００１８】また、従来法は、図４に示すとおり、ボイ
ラー出口または冷却室入口部に設けたガス分析計４１で
検出した循環不活性ガス中の可燃ガス成分とその比率、
さらに循環不活性ガス流量、ガス温度、ガス圧力を演算
制御部４２に出力し、演算制御部４２で燃焼後の循環不
活性ガス中の可燃ガス成分量に応じ、コークス投入時間
の前半では可燃ガス成分を完全燃焼させるに必要な燃焼
用空気吹込み量を演算し、空気吹込み量制御部４３に出
力して燃焼用空気吹込み量を制御した。また、コークス
投入時間の後半では、コークス投入完了時に循環不活性
ガス中のＣＯ濃度が所定値になるよう燃焼用空気吹込み
量を制御し、間断中は次のコークス投入開始時に循環不
活性ガス中の可燃ガス成分量がほぼ零となるよう燃焼用
空気吹込み量を制御した。上記本願発明方法および従来
法における円環煙道底部およびボイラー出口または冷却
室入口部における循環不活性ガス中のＣＯ濃度、燃焼用
空気吹込み量、ボイラー出口または冷却室入口部におけ
る循環不活性ガス中のＯ₂濃度の経時変化を図３および
図５に示す。なお、図３および図５中のＸは円環煙道底
部における循環不活性ガス中のＣＯ濃度、Ｙはボイラー
出口または冷却室入口部における循環不活性ガス中のＣ
Ｏ濃度、Ｚは燃焼用空気吹込み量を示す。

【００１９】図３に示す本願発明方法の場合は、コーク
ス投入時間の前半において循環不活性ガス中の可燃ガス
成分はほぼ完全に燃焼しているのに対し、図５に示す従
来法の場合は、コークス投入時間の前半において燃焼後
の循環不活性ガス中にかなりの可燃ガス成分が残存して
おり、燃焼用空気吹込み制御の時間遅れが歴然としてい
る。したがって、燃焼用空気吹込みにより余剰となった
循環不活性ガスの一部を放散するため、従来法において
は可燃ガス成分が残存した循環不活性ガスの一部を放散
することとなり、熱回収効率が低下することは明白であ
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、コークス乾式消火設備の循環不活性ガス中の可燃ガ
ス成分を、正確、より確実に効率よく完全燃焼でき、熱
回収効率を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の燃焼用空気吹込み位置を示す要部拡
大断面図である。

【図２】この発明の燃焼用空気吹込み量制御の概略系統
図である。

【図３】実施例２における本発明法の円環煙道底部およ
びボイラー出口または冷却室入口部における循環不活性
ガス中のＣＯ濃度、燃焼用空気吹込み量、ボイラー出口
または冷却室入口部における循環不活性ガス中のＯ₂濃
度の経時変化を示すグラフである。

【図４】実施例２における従来法の燃焼用空気吹込み量
制御の概略系統図である。

【図５】実施例２における従来法の円環煙道底部および
ボイラー出口または冷却室入口部における循環不活性ガ
ス中のＣＯ濃度、燃焼用空気吹込み量、ボイラー出口ま
たは冷却室入口部における循環不活性ガス中のＯ₂濃度
の経時変化を示すグラフである。

【図６】小煙道部におけるガスサンプリング位置の説明
図である。

【図７】一般的なコークス乾式消火設備の構成図であ
る。

【図８】従来の燃焼用空気吹込み量一定の場合の循環不
活性ガス中のＣＯ＋Ｈ₂濃度の経時変化を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１、６１、７４ 冷却室 ２、７３ プリチャンバー ３、６３、７８ 小煙道 ４、６２、７９ 円環煙道 ５ 燃焼用空気吹込み管 ６、１０、４１ ガス分析計 ７、４２ 演算制御部 ８ 検出器 ９、４３ 空気吹込み量制御部 ６４ 吸引ノズル ６５ 粉塊コークス ６６ 空気吹込みダクト ７１ バケット台車 ７２ コークバケット ７５ 巻上機 ７６ 不活性ガス吹込み口 ７７ コークス切出装置 ８０ 煙道 ８１ 除塵格子煉瓦 ８２ 廃熱ボイラー ８３ サイクロン ８４ 循環ブロワー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐伯 周治 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号 住友金属工業株式会社内 (72)発明者 山本 清隆 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (72)発明者 山口 正栄 東京都江東区豊洲３丁目１番15号 石川 島播磨重工業株式会社 東二テクニカル センター内 (56)参考文献 特開 平７−242878（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−5201（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−140562（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−9988（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C10B 39/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コークス乾式消火設備の循環不活性ガス
   中に蓄積される可燃ガス成分を完全燃焼させるコークス
   乾式消火設備の可燃ガス燃焼制御方法において、標準状
   態における循環不活性ガス流量と冷却室から導出された
   直後の循環不活性ガス中の可燃ガス成分およびその比率
   とを実測し、該実測結果と可燃ガス成分燃焼後の循環不
   活性ガス中の可燃ガス成分値およびその他コークス乾式
   消火設備の運転条件やコークス炉の窯出し計画に基づい
   て燃焼用空気吹込み量を制御することを特徴とするコー
   クス乾式消火設備の可燃ガス燃焼制御方法。