JP3719077B2

JP3719077B2 - コークス乾式消火設備の操業方法

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Publication number: JP3719077B2
Application number: JP2000007357A
Authority: JP
Inventors: 政章丸岡; 昌俊品川; 和俊松本
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2000-01-17
Filing date: 2000-01-17
Publication date: 2005-11-24
Anticipated expiration: 2020-01-17
Also published as: JP2001200257A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷却室に装入された赤熱コークスの顕熱を不活性ガスで冷却し、これを媒体としてボイラーで熱回収する、赤熱コークスの乾式消火設備において、その熱回収向上を図る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉から窯出しされた赤熱コークスの冷却方法として、赤熱コークスを冷却塔に装入し、その下部から赤熱コークスを冷却するために不活性ガスを導入し、高温になった不活性ガスである冷却廃ガスをボイラーに導いて熱回収する省エネルギー技術が開発されている。このコークス乾式消火設備として従来使用されているものの例の概略構成図を図４に示す。図４に示すコークス乾式消火設備の主な構成装置は、冷却塔１、ボイラー２、タービン発電装置３、冷却塔とボイラーとの間に循環ガスを循環させるための循環用ガスダクト４，５、循環ファン６及び除塵装置７，８、並びにガス回収装置９である。
【０００３】
コークス炉（図示せず）から窯出しされた赤熱コークス１０を、冷却塔１上部の装入口１１から冷却予備室１２に装入する。冷却塔１内部は、上側に冷却予備室１２、下側に冷却室１３が設けられており、冷却予備室１２と冷却室１３との境界部分の冷却塔１内周壁部には冷却用の循環ガスの上昇気流を吸い込む入口、即ち吸込み口１４が設けられている。一方、冷却予備室１２の周壁の内部には、上記吸込み口１４から吸い込んだ冷却済み循環ガスＧ１を循環用ガスダクト４へ排出するための環状の流路が設けられており、この冷却済み循環ガスＧ１の環状流路であるフリュー１６の下端部に、上記吸込み口１４が開口している。
【０００４】
冷却予備室１２に装入された赤熱コークス１０ａは、冷却予備室１２から冷却室１３へ降下し、更に冷却室１３内部を降下する過程で、冷却塔１下部から導入された冷却用の循環ガスＧ２ａにより冷却され、最終的に冷却塔１底部の排出口１５から排出される。一方、冷却室１３内を上昇しつつ赤熱コークス１０ａの顕熱を吸収して高温になった冷却済み循環ガスは、吸込み口１４から環状のフリュー１６に吸い込まれ、次いで循環用ガスダクト４側に設けられたフリュー１６の出口１６ａから循環用ガスダクト４に流入した後、除塵装置７を通り、ボイラー２に入る。ボイラー２は、冷却済み循環ガスＧ１の顕熱を回収して蒸気を発生させ、得られた蒸気でタービン１７を回し、発電機１８で発電する。
【０００５】
ボイラー２で熱回収され、低温になってボイラー２から排出された循環ガスＧ２は、これを循環用ガスダクト５に導き、除塵装置８に導入して浄化する。浄化された循環ガスはこれを冷却塔１内の赤熱コークス１０ａの冷却に使用するために、循環ファン６により冷却塔１の下部から、冷却用の循環ガスＧ２ａとして導入する。
【０００６】
上記コークス乾式消火設備の操業において、循環ファン６によって冷却塔１へ圧送される冷却ガスＧ２ａの余剰分は、ガス回収装置９により回収して、他の生産プロセスにおける燃料ガスに供する。
【０００７】
上述したコークス乾式消火設備の操業においては、冷却塔に装入された赤熱コークスの冷却過程において、熱回収効率を向上させて、ボイラーにおける蒸気発生効率の向上を図る技術の開発が要請されている。このような要請に対して、特公平６−７８５２５号公報には下記技術が提案されている。即ち、赤熱コークス１０ａが冷却室１３に入り、その内部を降下する過程で冷却用の循環ガスＧ２ａによる強制冷却が進行する以前に、冷却予備室１２において、赤熱コークス１０ａから揮発する可燃性ガス成分、赤熱コークスに混入する微粉コークス、及び赤熱コークス１０ａ自身を部分的に燃焼させ、これらの燃焼により発生する高温ガスの顕熱を、冷却室１３から上昇してくる高温の冷却済み循環ガスＧ１の顕熱と共に、ボイラー２で蒸気により熱回収する。こうして、コークス乾式消火設備において効率よく赤熱コークスから熱回収するものである。この方法の特徴は、冷却塔１の上部に設けられた冷却予備室１２の上部空間１２ａに吹き込む空気流量を、冷却済み循環ガスＧ１の温度を測定してこれに応じて定め、冷却予備室１２内の赤熱コークスの一部をも部分的に燃焼させる。こうしてボイラー２における蒸気発生量を増加させる。そして、ボイラー２への入熱量が減少したときには、冷却予備室１２の上部空間１２ａに吹き込む空気の流量を増やしてやることにより、蒸気発生量を安定させるという技術（以下、先行技術１という）である。
【０００８】
更に、特開平８−１９９１７０号公報には、ボイラー２入口温度が低下したときに、コークス工場で発生する掃除炭（コークス製造工程で発生する石炭粉）や半成コークス粉（揮発分の残留する戻りコークスやコークス装入車集塵粉等）のような利用価値の低い石炭粉やコークス粉を、冷却予備室１２の上部空間１２ａに空気と共に吹き込むことにより、赤熱コークス１０ａ自身が部分的に燃焼ロスするのを回避しつつ、ボイラー２入口温度を目標温度に制御し、蒸気発生量の高位安定を図る技術（以下、先行技術２という）が提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、コークス乾式消火設備の操業において、赤熱コークスの冷却過程における熱回収において、蒸気発生量を高位に安定させることを目的とした、先行技術１では、冷却予備室１２の上部空間１２ａに、冷却済み循環ガスＧ１の温度に応じて適切量の空気を吹き込むことにより、ボイラー２への入熱量を一定範囲内に制御できるので、効率的に熱回収でき、蒸気発生量を安定させることができると報告している。
【００１０】
ところが、本発明者等の実験結果によれば、冷却予備室１２の上部空間１２ａに空気を吹込んだ場合に、必ずしもボイラーにおける蒸気発生量が増えるとは限らないという注目すべき結果が得られた。また、先行技術２の方法によれば、利用価値の低い掃除炭や半成コークス粉等の有効活用が可能となるが、この方法では当該掃除炭や半成コークス粉等の需給の安定性確保が必要となると共に、新たに粉粒体吹込み装置を備えることが必要となる。
【００１１】
そこで、本発明者等は、上述した本発明者等による実験結果に基づく先行技術１の問題点や冷却予備室内における赤熱コークスの一部燃焼によるコークス品質の不均質劣化懸念の問題、及び先行技術２における上記問題点を有利に解決すると共に、コークス炉の定常操業時においても、あるいはまた、コークス炉の操業変動等により赤熱コークスの処理量の変動、特にマイナス変動が大きい時においても、ボイラーにおける蒸気発生量の高位安定が可能となるようなコークス乾式消火設備の操業方法を開発すべく、以下に述べるような検討を行なった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
図１に、本発明者等が上記課題解決のために種々の試験を行なったコークス乾式消火設備の概要全体図を示す。先ず、冷却予備室１２の上部空間１２ａに空気を吹込んだ場合の冷却塔１内部における空気の反応挙動を把握する試験を行なった。
【００１３】
ベースとなる試験として、冷却塔１のフリュー出口１６ａからボイラー２入口に至るまでの冷却済み循環ガスＧ１の流路において４箇所、即ち、
フリュー出口１６ａに１箇所、
除塵板７ａの上流側に１箇所、及び、
除塵板７ａの下流側に２箇所
の計４箇所から、それぞれ流量制御弁Ｆ２、Ｆ３並びにＦ４及びＦ５を通して空気を吹込む試験を行なった。次いで、試験１として、上記空気吹込みの総量は上記ベース試験と同一とし、空気吹込み部位として、上記ベース試験と同一位置の４箇所に加えて、冷却予備室１２の上部空間１２ａにも、流量制御弁Ｆ１を通して吹き込む試験を行なった。なお、上部空間１２ａには流量制御弁Ｆ１の下流で空気吹込み配管２２を４本に分岐させて４箇所から吹き込んだ。
【００１４】
表１に、ベース試験及び試験１における各吹込み位置からの空気吹込み流量を示す。各箇所への空気吹込みは、送風機２１により空気吹込み配管２２を通し、各吹込み箇所への流量調節弁Ｆ１並びにＦ２〜Ｆ５を介して所定の流量を流した。
【００１５】
【表１】

【００１６】
上記試験において、下記項目の温度、ガス組成及び蒸気発生量の測定を行ない、その経時変化を図２に示す。
（１）冷却予備室１２内の上部空間１２ａにおける温度（℃）
（２）フリュー出口１６ａにおける温度（℃）
（３）ボイラー２から排出された循環ガスを冷却塔１に循環する循環用ガスダクト５における冷却用の循環ガスＧ２ａ中のＣＯ、ＣＯ₂及びＨ₂ガスの濃度分析（ｖｏｌ％）
（４）ボイラー２の入口における温度（℃）
（５）蒸気発生量（ｔ／ｈ）
【００１７】
図２に示した測定結果とその考察は下記の通りである。
▲１▼ 冷却予備室１２の上部空間１２ａの温度について、この部分に空気を吹込んだ試験１では、ベース試験に比較して著しく上昇している。これは、装入された赤熱コークス中の残留揮発分中の可燃性ガス成分やコークス微粉等の吹込み空気による燃焼によるものであり、この燃焼によりＣＯ₂及びＨ₂Ｏが生成する。しかし、ベース試験では、この上部空間１２ａへの空気吹き込みを行なっていないので、そのような可燃性ガス成分やコークス微粉等の燃焼は起こらず、ＣＯ₂及びＨ₂Ｏのいずれのガスも生成しない。また、赤熱コークスの装入による持ち込みのＣＯ₂及びＨ₂Ｏも存在しないはずである。
【００１８】
▲２▼ ところが、フリュー出口１６ａの温度をみると、若干ではあるが試験１における温度の方が、ベース試験における温度よりも逆に低くなっている。このように、冷却予備室１２の上部空間１２ａからフリュー出口１６ａまでに至る温度変化についてのベース試験と試験1との相違の原因は、試験１においては、前記燃焼生成ガスであるＨ₂ＯやＣＯ₂が、フリュー１６への吸込み口１４に向かって冷却予備室１２内を流動している間に、赤熱コークスとの間で下記（１）及び（２）式：
Ｃ＋Ｈ₂Ｏ＝ＣＯ＋Ｈ₂−Ｑ₁……………（１）
Ｃ＋ＣＯ₂＝２ＣＯ−Ｑ₂……………（２）
で表わされるソリューションロス反応及び水性ガス化反応が起き、これらの反応に伴う吸熱が行なわれると考えられる。これに対して、ベース試験においては、冷却予備室１２の上部空間１２ａにおいてＨ₂ＯやＣＯ₂の燃焼ガスは生成しなかったので、冷却予備室１２内での上記ソリューションロス反応及び水性ガス化反応は起こらなかったと考えることができる。よって、ベース試験と試験1との間にこのような温度挙動差が顕われたものと推察される。
【００１９】
▲３▼ 循環用ガスダクト５における冷却用の循環ガスＧ２ａの濃度分析結果によれば、ベース試験においては、ＣＯ及びＨ₂濃度は共にほぼ０である。これに対して、試験１においては、ＣＯ及びＨ₂共に数％程度含まれており、これに応じてＣＯ₂濃度はベース試験におけるよりも低くなっている。空気吹込み総量（ΣＷ）は、ベース試験と試験１とでは同じであるにもかかわらず、このようにＣＯ及びＨ₂濃度が試験１において増加しているということは、冷却予備室１２の上部空間１２ａへの空気吹込みにより、冷却予備室１２内の赤熱コークス１０ａが一部ソリューションロス反応及び水性ガス化反応を起こしたことを裏付けるものである。そして、試験１においては、このソリューションロス反応及び水性ガス化反応で生成した可燃性ガス成分が、フリュー出口１６ａから除塵板７下流側までの間の循環ようガスダクト４で吹き込まれた空気により、少なくとも一部は燃焼したが、なおも一部未燃のＣＯ及びＨ₂が残留したものと考えられる。
【００２０】
▲４▼ 一方、ボイラー２入口温度及び蒸気発生量についてみると、ベース試験よりも試験１における方が、ボイラー２入口温度は低くなっており、蒸気発生量も少ない。しかしながら、上述したように、試験１においては、廃ガスである冷却用の循環ガスＧ２ａ中には未だ、ＣＯ及びＨ₂ガスがかなり残留しているので、フリュー出口１６ａから除塵板７下流側までの間で、表１に示した今回試験の流量より多量の空気を吹込むことにより、残留ＣＯ及びＨ₂ガスを燃焼させることによりボイラー２入口温度を、今回得られた試験１における温度より高めることが可能であり、従って、蒸気発生量も高めることが可能である。更に、そうすることにより、ベース試験におけるボイラー２入口温度よりも高められる可能性も残されていることがわかった。
【００２１】
そこで、本発明者等は、次のようにして、ボイラー２に流入する冷却済み循環ガスＧ１の温度を設備許容範囲内でできるだけ高め、蒸気発生量をできるだけ高める技術の開発を試みた。即ち、設備保全条件が満たされる範囲内の温度以下において、赤熱コークス１０ａから発生する可燃性ガス成分等の、冷却予備室１２内の上部空間１２ａにおける燃焼量をできるだけ多くし、次いで生成した燃焼ガスによる冷却予備室１２内の赤熱コークス１０ａのソリューションロス反応量及び水性ガス化反応量をできるだけ増加させる。そして、この反応により生成するＣＯ及びＨ₂の可燃性ガス成分を、フリュー１６の出口１６ａから除塵機７下流側までの循環用ガスダクト４内に適切流量の空気を吹き込むことにより、できるだけ多く燃焼させ、その燃焼熱により設備保全条件内のできるだけ高温の燃焼ガスを発生させることを試みた。この技術を開発することにより、ボイラー２での蒸気発生量を効率的に最大限まで高めることが可能であることに着眼した。
【００２２】
上記観点から、図１に示したコークス乾式消火設備を用い、更に下記試験２〜５の開発試験を行なった。
【００２３】
空気吹込み箇所は、試験２〜５のいずれについても試験１と同じで、冷却予備室１２の上部空間１２ａ、及びフリュー１６の出口１６ａから除塵機７の下流側までの合計５箇所である。各箇所への空気吹込みは、試験１と同じく、送風機２１により空気吹込み配管２２を通し、各吹込み箇所への流量調節弁Ｆ１並びにＦ２〜Ｆ５を介して所定の流量を流した。
【００２４】
試験２及び３においては、冷却予備室１２の上部空間１２ａと、フリュー１６の出口１６ａから除塵機７の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１の流路とに吹き込む空気流量の総和（ΣＷ）を、試験１と同じ２１０００Ｎｍ³／ｈとし、この内の冷却予備室１２の上部空間１２ａに吹き込む空気流量を２水準変化させて行ない、当該試験２及び３の試験結果の考察により、更に、下記試験４及び５を行なった。
【００２５】
試験４及び５においては、冷却予備室１２の上部空間１２ａへの空気吹込み量は試験２及び３のそれぞれと同じとし、フリュー１６の出口１６ａから除塵機７の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１の流路に吹き込む空気流量を試験２及び３よりも増やし、その結果、試験２及び３よりも上記空気流量の総和（ΣＷ）を増加させた試験を行なった。
【００２６】
なお、空気吹込み流量に関する条件以外のコークス乾式消火設備の操業条件は各試験ともに同じとした。表２に、試験２〜５における各吹込み位置からの空気吹込み流量を示す。
【００２７】
【表２】

【００２８】
試験２〜５において、下記（１）〜（３）項の測定を行なった。
（１）冷却用の循環ガスＧ２ａのガス分析装置２３による測定、即ち、ボイラーから排出され冷却塔に循環する廃ガスダクト５における冷却ガスＧ２ａ中のＣＯ、ＣＯ₂及びＨ₂ガスの濃度分析（ｖｏｌ％）
（２）ボイラー２における蒸気発生量原単位（ｋｇ／ｔ−Ｃｏａｌ）、
（３）ガス回収装置９で回収されたＣＤＱガスの発熱量原単位（ｋｃａｌ／ｔ−Ｃｏａｌ）
なお、先に述べたベースの試験においても、上記（２）及び（３）を測定した。
【００２９】
図３に、得られた測定値の経時変化を、全箇所での空気吹込み流量の総和（ΣＷ）と共に示す。なお、ベースの試験で得られた結果を併記した。
【００３０】
図３に示した測定結果とその考察は下記の通りである。
▲１▼ 冷却予備室１２の上部空間１２ａに空気を吹込まないベース試験においては、廃ガスである冷却用の循環ガスＧ２ａ中の可燃性ガスＣＯ及びＨ₂濃度はほぼ０であるが、フリュー出口１６ａから除塵機７の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１の流路に吹き込む空気流量を減らし、その分を上部空間１２ａへの空気吹込み流量に切り替えて、その切替え量を増やしていくと（試験２及び３）、冷却用の循環ガスＧ２ａ中ＣＯ及びＨ₂の残存濃度は増加するが、ボイラー２での蒸気発生量原単位は減少していく。
【００３１】
▲２▼ そこで、次に、試験２及び３のそれぞれにおける冷却予備室１２の上部空間１２ａへの空気吹込み流量（Ｆ１）（試験２：３０００Ｎｍ³／ｈ、試験３：５０００Ｎｍ³／ｈ）を変えずに、フリュー出口１６ａから除塵板７の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１流路に吹き込む空気流量（Ｆ２〜Ｆ５）の内、主にフリュー出口１６ａでの空気吹込み流量（Ｆ２）を増やしていくと（試験４及び５）、廃ガスである循環ガスＧ２ａ中ＣＯ及びＨ₂の残存濃度が減少していくと共に、蒸気発生量原単位は増加傾向を示し、蒸気発生量原単位の水準は、ベース試験における蒸気発生量原単位よりも多くなっている。これは、冷却予備室１２の上部空間１２ａへ吹き込んだ空気流量（Ｆ１）は、試験２及び３のそれぞれと同じであるから、冷却予備室１２内でのソリューションロス反応及び水性ガス化反応で生成したＣＯ及びＨ₂ガス量も、試験２及び３のそれぞれと同じであったはずであるが、試験４及び５においては、フリュー出口１６ａから除塵板７の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１流路に吹き込まれた空気流量（Ｆ２〜Ｆ５の和）が多かったので、上記場所でのソリューションロス反応及び水性ガス化反応で生成したＣＯ及びＨ₂ガスがより多量に燃焼したことによるものである。
【００３２】
このように、フリュー出口１６ａから除塵板７の下流側までの冷却済み循環ガスＧ１流路に吹き込む空気流量（Ｆ２〜Ｆ５の和）を調節することにより、ボイラー２での蒸気発生量を調節することができる。
【００３３】
以上、詳述したところから明らかなように、ボイラー２に流入する冷却済み循環ガスＧ１の温度をできるだけ高め、蒸気発生量をできるだけ高めるためには、ソリューションロス反応及び水性ガス化反応で生成したＣＯ及びＨ₂をできるだけ多く燃焼させることが必要である。但し、ボイラー２やタービン発電装置３等の設備保全条件を満たす範囲内に制限する。
【００３４】
一方、上記において、ソリューションロス反応及び水性ガス化反応で生成したＣＯ及びＨ₂ガス量に応じて、これを燃焼させるべき空気の適切流量が定まる。従って、当該ソリューションロス反応及び水性ガス化反応で生成させるべきＣＯ及びＨ₂ガスの適切な量を決定する必要がある。この点に関して、本発明者等は、当該ＣＯ及びＨ₂ガスの適切なを操業上簡易でしかも精度よく決定するための方法としては、コークス炉からの赤熱コークスの供給量、即ち、冷却塔１への赤熱コークスの装入量、又は冷却塔１からの冷却コークスの切り出し量に注目し、これらの内少なくとも一方の量に応じて冷却予備室１２の上部空間１２ａに吹込むべき空気流量を決めるのが望ましいとの結論を得た。
【００３５】
この発明は、上記知見に基づきなされたものであり、その要旨は次の通りである。請求項１記載の発明に係るコークス乾式消火設備の操業方法は、コークス炉から窯出しされた赤熱コークスを、上部に冷却予備室を有する冷却塔に、当該冷却塔の上部に設けられた装入口から装入すると共に、当該冷却塔の下部から不活性ガスを導入し、当該不活性ガスを媒体として前記赤熱コークスの顕熱をボイラーにおいて回収し、蒸気を発生させると共に、当該不活性ガスを前記冷却塔と前記ボイラーとの間を循環する循環ガスとして流すコークス消火設備の操業方法において、下記の通り行なう。
【００３６】
即ち、冷却予備室の上部空間と、冷却塔のフリュー出口からボイラー入口に至るまでの間の循環ガスの流路の途中にある除塵板の下流側位置との両方に空気を吹き込み、循環ガスの流路の途中に吹き込む空気流量によりボイラーにおける蒸気発生量を制御する。
【００３７】
請求項２記載の発明に係るコークス乾式消火設備の操業方法は、請求項１記載の発明において、冷却予備室の上部空間に吹き込む空気の流量を、赤熱コークスの冷却塔への装入量、及び冷却塔からの冷却処理済みコークスの切出し量の内、少なくともいずれか一方に応じて変化させると共に、冷却塔のフリュー出口から前記ボイラー入口に至るまでの間の、循環ガス流路の途中に吹き込む空気の流量を、ボイラーにおける蒸気の目標発生量に応じて調節することに特徴を有するものである。
【００３８】
請求項３記載の発明に係るコークス乾式消火設備の操業方法は、請求項１又は２記載の発明において、冷却塔のフリュー出口からボイラー入口に至るまでの間の、循環ガス流路の途中において空気を吹き込む位置として、下記（イ）〜（ハ）の３部位とすることに特徴を有するものである。
【００３９】
（イ）前記冷却塔のフリュー出口
（ロ）前記循環ガス流路の途中にある除塵板の上流側位置にあって、少なくとも１箇所
（ハ）前記循環ガス流路の途中にある除塵板の下流側位置にあって、少なくとも１箇所。
【００４０】
【発明の実施の形態】
次に、この発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１に示したコークス乾式消火設備において、コークス炉から窯出しされた赤熱コークス１０を、装入口１１から冷却塔１に装入する。一方、冷却塔１の下部から冷却用の循環ガスＧ２ａを導入し、冷却室１３において赤熱コークス１０ａを冷却する。冷却に用いられた循環ガスは、冷却室１３と冷却予備室１２との境界部分の冷却塔１の内部周壁の周方向に間隔を空けて設けられたフリュー１６への吸込み口１４から当該フリュー１６に吸い込まれる。吸い込まれた冷却済み循環ガスは、環状のフリュー１６内部を回ってボイラー２側に設けられた循環用ガスダクト４に通じているフリュー出口１６ａから流出して、冷却済み循環ガスＧ１となり、循環用ガスダクト４の途中に設けられた除塵機７を通りボイラー２に入る。
【００４１】
上記、赤熱コークス１０ａの冷却塔１への装入から、冷却済み循環ガスＧ１のボイラー２への流入に至る過程において、空気を次の２つに分けて、即ち、（イ）冷却予備室１２の上部空間１２ａと、（ロ）冷却塔１のフリュー出口１６ａからボイラー２入口に至るまでの冷却済み循環ガスＧ１の流路との両方に吹き込む。空気を冷却予備室１２の上部空間１２ａに吹き込むのは、赤熱コークス１０ａから発生する残留揮発分中の可燃性ガスや、微粉コークス等の可燃物質を空気で一旦燃焼させて、燃焼熱を発生させると共に、燃焼ガス成分であるＣＯ₂やＨ₂Ｏを生成させ、冷却塔１の冷却予備室１２内コークス層において、高温コークスとこのＣＯ₂及びＨ₂Ｏとでソリューションロス反応及び水性ガス化反応を起こさせるためである。ここで、ソリューションロス反応及び水性ガス化反応は吸熱反応であり、上記燃焼熱が消費される。更に、この反応で生成したＣＯ及びＨ₂ガスを含んだ冷却済み循環ガスＧ１に対して空気を吹込み、このＣＯ及びＨ₂ガスを燃焼させて燃焼熱を燃焼ガス及び冷却済み循環ガスＧ１に吸収させ、次いでボイラー２で蒸気を発生させて熱回収するためである。従って、空気は上述した通り、（イ）と（ロ）との両方に吹き込む必要がある。
【００４２】
上述したように、この発明においては、赤熱コークスが持ち込んだその残留揮発分中の可燃性ガス成分等を一旦燃焼させ、次いで、吸熱反応であるソリューションロス反応及び水性ガス化反応を起こさせ、ここで生成したＣＯ及びＨ₂ガスを再度燃焼させて燃焼熱を発生させるというプロセスをとる。このようなプロセスをとり、且つ上記（イ）と（ロ）とに吹き込む空気流量をそれぞれ適切化することにより得られる燃焼熱の方が、（ロ）においてのみ空気を吹き込んで得られる燃焼熱よりも多くなるからである。また、この理由は、それぞれの化学反応に関する熱力学的検討によっても説明することができる。なお、（イ）にのみ空気を吹き込んだ場合は、冷却予備室１２の上部空間１２ａで燃焼熱を得ることができるが、次いで、吸熱反応であるソリューションロス反応及び水性ガス化反応でその燃焼熱を消費されたままになり、同反応で生成したＣＯ及びＨ₂を燃焼させることがない。従って、当然、（イ）と（ロ）との両方に空気を吹き込んだ場合よりも得られる熱量は少なくなる。
【００４３】
冷却予備室１２のでのソリューションロス反応及び水性ガス化反応で生成した可燃性ガス成分であるＣＯ及びＨ₂ガスは（ロ）の冷却塔１のフリュー出口１６ａからボイラー２入口に至るまでの冷却済み循環ガスＧ１の流路に空気を吹き込んで燃焼させ、この燃焼により発生した顕熱を燃焼ガス及び冷却済み循環ガスＧ１に吸収させ、当該燃焼ガス及び当該冷却済み循環ガスＧ１の顕熱をボイラー２において回収し、ボイラー２で蒸気を発生させ、その発生量を制御する。ここで、蒸気発生量は次のようにして制御する。
【００４４】
ボイラー２における蒸気発生量を支配する要因は、通常の設備操業においては、（ａ）冷却塔へのコークス装入量又は冷却塔からのコークス切出し量、（ｂ）装入コークスの温度、（ｃ）冷却予備室１２への空気吹込み流量及び（ｄ）フリュー出口１６ａからボイラー２入口までの間への空気吹込み流量、（ｅ）冷却塔１とボイラー２との間を循環させる冷却用の循環ガスＧ２ａの流量、並びに、（ｆ）当該設備に固有なファクターよりなる。これら蒸気発生量支配要因の内、（ａ）項については、コークス炉から窯出しされて供給される赤熱コークス１０の装入量は、必ずしも乾式消火設備側の運転条件として決定することができない。その際、赤熱コークス１０の温度については、通常はコークスの品質管理上所要目標温度を設定してコークス炉操業が行なわれるので、定常操業時にはそれはほぼ一定とみなしてよい。なお、冷却塔１で冷却されたコークスは下部排出口１５から切り出され、これにともない、コークス炉から窯出しされた赤熱コークス１０をバッチ装入により上部装入口１１から所定時間を空けて連続的に装入するので、通常、装入量と切出し量とは比例するので、両者の内いずれか一方を採用すればよい。
【００４５】
従って、蒸気発生量を制御する第１の要因としては、赤熱コークス１０の装入量又は冷却コークスの切出し量に注目すべきであり、このコークス装入量又は切出し量に応じて、冷却予備室１２の上部空間１２ａに適正量の空気を吹き込むことが望ましい。ここで、吹込み空気の適正量とは、例えば、上部空間１２ａにおいて装入された赤熱コークス１０ａから発生する可燃性ガス成分と微粉コークスとを完全燃焼させるに必要且つ十分な空気の流量であることが望ましい。これより極端に多すぎると、塊コークスまでその一部を燃焼消費する恐れが生じ、逆に少なすぎると、この後の冷却予備室１２内のコークス層内におけるソリューションロス反応及び水性ガス化反応の反応量が不足するからである。上記空気吹込み量の適正値の設定は、事前試験により把握しておき、手動操作で可能な場合もあるが、作業効率向上のため、オンライン自動システムを構築しておくべきである。
【００４６】
冷却予備室１２の上部空間１２ａに吹き込まれた適正量の空気により燃焼生成したＣＯ₂及びＨ₂Ｏと、冷却予備室１２内コークスとで行なわれるソリューションロス反応及び水性ガス化反応により、ＣＯ及びＨ₂を生成させる。こうして生成したＣＯ及びＨ₂を燃焼させるために、フリュー出口１６ａからボイラー２入口までの間で吹き込むべき空気流量は、当該ＣＯ及びＨ₂をどの程度燃焼させるかにより決める。ここで、当該ＣＯ及びＨ₂の燃焼程度を決める指標としては、目標蒸気発生量と実績蒸気発生量との較差を直接用いるのが望ましい。
【００４７】
そして、冷却塔１のフリュー出口１６ａからボイラー２入口に至るまでの間の、冷却済み循環ガスＧ１の流路の途中において空気を吹き込む位置としては、下記（イ）〜（ハ）：
（イ）前記冷却塔のフリュー出口
（ロ）前記冷却済み循環ガス流路の途中にある除塵板の上流側位置にあって、少なくとも１箇所
（ハ）前記冷却済み循環ガス流路の途中にある除塵板の下流側位置にあって、少なくとも１箇所
の３部位とすれば、冷却済み循環ガスＧ１中のＣＯ及びＨ₂を高効率で燃焼させることができるので望ましい。
【００４８】
上記全ての部位における空気吹込みの全操作は、手動操作で可能な場合もあるが、作業効率向上のため、オンライン自動システムを構築しておくべきである。
【００４９】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、コークス炉から窯出しされた赤熱コークスの顕熱をボイラーにおいて回収し、蒸気を発生させるコークス消火設備の操業において、簡単な空気吹込み配管系を設けることだけで、ボイラーでの蒸気発生量を増やすことが可能となり、また、適宜可燃成分を含有する回収ガスの発熱量原単位の向上を図ることも可能となる。このようなコークス乾式消火設備の操業方法を提供することができ、工業上極めて有益な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】試験に用いたコークス乾式消火設備の概要全体図である。
【図２】空気吹込みを、フリュー出口からボイラー入口までの冷却済み循環ガス流路へのみ行なったの場合（ベース試験）に対して、更にこれに加えて冷却予備室の上部空間にも空気を吹き込んだ場合（試験１）の各種比較試験結果を示すグラフである。
【図３】フリュー出口からボイラー入口までの冷却済み循環ガス流路への空気吹込み量、及び冷却予備室の上部空間への空気吹込み量を増加させた場合の各種比較試験結果を示すグラフである。
【図４】コークス乾式消火設備の従来例の概略構成図である。
【符号の説明】
１冷却塔
２ボイラー
３タービン発電装置
４、５循環用ガスダクト
６循環ファン
７、８除塵装置
９ガス回収装置
１０赤熱コークス
１０ａ赤熱コークス（冷却塔へ装入後）
１１装入口
１２冷却予備室
１２ａ冷却予備室の上部空間
１３冷却室
１４吸込み口
１５排出口
１６フリュー
１６ａフリュー出口
１７タービン
１８発電機
１９集塵機
２０、２１送風機
２２空気吹込み配管
２３ガス分析装置
２４コークス切出し装置
Ｇ１冷却済み循環ガス
Ｇ２ボイラーから出てくる循環ガス
Ｇ２ａ冷却用の循環ガス

Claims

コークス炉から窯出しされた赤熱コークスを、上部に冷却予備室を有する冷却塔に、当該冷却塔の上部に設けられた装入口から装入すると共に、当該冷却塔の下部から不活性ガスを導入し、当該不活性ガスを媒体として前記赤熱コークスの顕熱をボイラーにおいて回収し、蒸気を発生させると共に、当該不活性ガスを前記冷却塔と前記ボイラーとの間を循環する循環ガスとして流すコークス消火設備の操業方法において、前記冷却予備室の上部空間と、前記冷却塔のフリュー出口から前記ボイラー入口に至るまでの間の前記循環ガスの流路の途中にある除塵板の下流側位置との両方に燃焼用空気を吹き込むことを特徴とする、コークス乾式消火設備の操業方法。
前記冷却予備室の上部空間に吹き込む前記空気の流量を、前記赤熱コークスの前記冷却塔への装入量、及び当該冷却塔からの冷却処理済みコークスの切出し量の内、少なくともいずれか一方に応じて変化させると共に、前記冷却塔のフリュー出口から前記ボイラー入口に至るまでの間の前記循環ガス流路の途中に吹き込む前記空気の流量を、前記蒸気の目標発生量に応じて調節することを特徴とする、請求項１記載のコークス乾式消火設備の操業方法。
前記冷却塔のフリュー出口から前記ボイラー入口に至るまでの間の、前記循環ガス流路の途中において空気を吹き込む位置として、下記（イ）〜（ハ）の３部位とすることを特徴とする、請求項１又は２記載のコークス乾式消火設備の操業方法。
（イ）前記冷却塔のフリュー出口
（ロ）前記循環ガス流路の途中にある除塵板の上流側位置にあって、少なくとも１箇所
（ハ）前記循環ガス流路の途中にある除塵板の下流側位置にあって、少なくとも１箇所。