JP3782672B2 - コークス乾式消火方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス乾式消火方法及び消火装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉から排出される赤熱コークスを冷却するにあたり、赤熱コークスの顕熱を回収して省エネルギーを図るためにコークス乾式消火装置（いわゆるＣＤＱ（Coke Dry Quencher））が用いられる。
【０００３】
乾式消火装置は、赤熱コークスの有する顕熱を不活性ガスに熱交換する冷却室と、該冷却室の上部のプレチャンバーとを有する。赤熱コークスはプレチャンバーの上方からプレチャンバー内に装入される。プレチャンバーは赤熱コークス投入の時間変動を吸収し、かつ操業の安定性を得る目的で設けられている。コークスは冷却室内で不活性ガスと熱交換して２００℃近くまで冷却された後、一定量ずつ切り出される。熱交換後９００℃に加熱された不活性ガスは冷却室の上部からリングダクトへ排出され、１次ダストキャッチャーを経て廃熱ボイラーで熱回収され、循環ブロアーで再度冷却室へ圧送される。
【０００４】
装入されるコークス中には揮発分や微粉コークスを含んでいる。揮発分は、燃焼性が高く循環ガス中に高い比率で含まれると異常燃焼の可能性がある。そこでプレチャンバー内に空気を吹き込むと、コークス塊中に残存する揮発分や微粉コークスを燃焼させることができる。吹き込んだ空気により赤熱コークスの表層の一部が燃えることもある。その結果、高温になった空気及び燃焼排ガスが不活性ガスに混合することにより、冷却室から排出されるガスの熱量を増大することができる。また、プレチャンバーを経て冷却室に到達するコークスの温度も上昇しているため、冷却室内で不活性ガスに回収される熱量も増大する。その結果、廃熱ボイラーでの蒸気回収量を増大することができる。
【０００５】
上記プレチャンバーへの空気吹き込みにより、定常状態の乾式消火設備の運転において廃熱ボイラーにおける熱回収量を増大することができるとともに、赤熱コークスの供給量が低下したり装入する赤熱コークスの温度が低下することによって冷却室内のコークス温度が低下するような場合にも、廃熱ボイラーでの熱回収量を一定に維持することが可能になる。特開昭６１−３７８９３号公報には、プレチャンバー内に空気を吹き込む方法が開示されている。
【０００６】
乾式消火設備において、プレチャンバー内に水分を加えたガスを供給し、赤熱コークスとの反応により一酸化炭素及び水素ガスを多く含むガスを生成し、このガスを消化塔内で循環ガスと合流するようにした方法が特開昭５９−７５９８１号公報に記載されている。循環ガス中のガス成分として回収した一酸化炭素や水素ガスは、ボイラー通過後に燃料ガスとして回収するほか、ガスのダクト内に空気を添加し、一酸化炭素や水素を燃焼させた上でボイラーで蒸気として回収することもできるとしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
プレチャンバー内に空気を吹き込んで、残存揮発分、微粉コークス及び塊コークスの一部を燃焼することにより、吹き込んだ空気及びプレチャンバー内のコークスともに温度が上昇する。そして、プレチャンバー内温度が１４００℃前後となると、コークス中に含まれる灰分が溶融・気化し、該気化した灰分が空気とともに運ばれ、冷却室を上昇する不活性ガスと混合する。不活性ガスの冷却室出口温度は９００℃前後であり、気化していた灰分は凝集し、冷却室上部のスローピングフリュー部に付着する。この付着物はクリンカーとよばれ、ガス通風孔の閉塞をもたらし、ガスの通気抵抗を上げ、高温コークス冷却用ガスの循環を阻害するという問題を有する。
【０００８】
本発明は、プレチャンバー内に空気を吹き込んで、可燃ガス・粉コークス燃焼などにより安全性向上を図ると同時に、廃熱回収量の増大を図った場合においても、上記のようなクリンカーの付着が発生しないコークス乾式消火方法及び消火装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、プレチャンバー内に空気とともに水又は蒸気を吹き込む。赤熱コークスと蒸気とが接触するときの水性ガス反応は、水素ガス及び一酸化炭素が発生するとともに吸熱反応である。水を吹き込んだ場合は、上記水性ガス反応による吸熱反応に加え、水が蒸発するときの吸熱反応が加わる。従って、プレチャンバー内への空気吹き込みによってプレチャンバー内が加熱される一方、プレチャンバー内に水又は蒸気を吹き込むことにより吸熱反応が起こり、結果としてプレチャンバー内温度を一定温度以下に保持することが可能となる。具体的にはプレチャンバー内温度を１１５０℃以下に抑える制御を行うことにより、プレチャンバー内での灰分の溶融・気化を防止することができ、ガス循環系へのクリンカーの付着を防止することが可能となる。
【００１０】
本発明は、プレチャンバー内に空気と水を吹き込む際において、水と空気とを吹き込むための好ましい方法及び装置を有することを第１の特徴とする。また、プレチャンバー内に空気とともに水又は蒸気を吹き込むことによってプレチャンバー内温度を一定温度以下に制御するに際し、プレチャンバー内温度を測定する好ましい方法及び装置を有することを第２の特徴とする。
【００１１】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）冷却室２とその上部のプレチャンバー３とよりなる消火塔１を有し、プレチャンバー上方から赤熱コークス９を装入し、プレチャンバー上部からプレチャンバー内に空気２４を吹き込むと同時に水２６を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、蒸気の形で熱回収するようにしたコークス乾式消火方法において、空気吹き込み管内に上下に配置した２口の水噴霧ノズルを有する吹き込み装置を用いて前記プレチャンバー内に吹き込む水２６を霧状に噴霧し、該霧状の水をプレチャンバーに吹き込む空気２４に混合するとともに、水平方向には広角に、垂直方向には狭角に水を噴霧して吹き込むことを特徴とするコークス乾式消火方法。
（２）前記プレチャンバーに空気と水を吹き込む吹き込み口４１をプレチャンバーの円周方向に２箇所以上有し、隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角度θを下記の範囲内に配置することを特徴とする上記（１）に記載のコークス乾式消火方法。
０．５×（３６０／Ｎ）≦θ（°）≦１．５×（３６０／Ｎ）
ただし、θは隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角度、Ｎは吹き込み口の数である。
（３）前記プレチャンバーに空気と水を吹き込む吹き込み口４１の高さ方向位置は、プレチャンバー内の予め定めたコークス積載上限位置よりも上方とすることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のコークス乾式消火方法。
（４）プレチャンバー内に積載したコークスの上端が、前記予め定めたコークス積載上限位置よりも上回ったときは、前記プレチャンバー内への空気及び水の吹き込みを中断又は吹き込み量を減少させ、コークスの上端が前記上限位置又は予め定めた指定位置を下回ったら水及び空気の吹き込みを再開又は吹き込み量を増大させることを特徴とする上記（３）に記載のコークス乾式消火方法。
（５）プレチャンバー出口直下のコークスの表面温度を非接触式の光学式温度計１８にて測定し、該測定温度をもってプレチャンバー内の温度として操業管理又は制御を行うことを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
（６）前記プレチャンバー上部からプレチャンバー内に空気を吹き込むと同時に水又は蒸気を吹き込み、前記プレチャンバー内の温度が予め定めた温度以下になるように前記水若しくは蒸気の吹き込み量又はプレチャンバー吹き込み空気の吹き込み量の一方若しくは両方を調整することを特徴とする上記（５）に記載のコークス乾式消火方法。
【００１２】
（７）赤熱コークスの有する顕熱を不活性ガスに熱交換する冷却室２及び該冷却室の上部のプレチャンバー３よりなる消火塔１と、不活性ガスの熱を蒸気の形で回収する廃熱ボイラー７とを有し、前記プレチャンバー上部には、該プレチャンバー内に空気と水を吹き込む吹き込み装置４２を有するコークス乾式消火装置において、該吹き込み装置４２は水を霧状に噴霧し空気に混合してプレチャンバー内に吹き込み、かつ空気吹き込み管４３内に上下に配置した２口の水噴霧ノズル３８を有し、該水噴霧ノズル３８は、水平方向には広角に、垂直方向には狭角に水を噴霧することを特徴とするコークス乾式消火装置。
（８）前記吹き込み装置４２の吹き込み口４１をプレチャンバーの円周方向に２箇所以上有し、隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角度θを下記の範囲内に配置することを特徴とする上記（７）に記載のコークス乾式消火装置。
０．５×（３６０／Ｎ）≦θ（°）≦１．５×（３６０／Ｎ）
ただし、θは隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角度、Ｎは吹き込み口の数である。
（９）前記吹き込み装置４２の吹き込み口４１の高さ方向位置は、プレチャンバー内の予め定めたコークス積載上限位置よりも上方とすることを特徴とする上記（７）乃至（８）のいずれかに記載のコークス乾式消火装置。
（１０）プレチャンバー出口直下のコークスの表面温度を測定する非接触式の光学式温度計１８を有することを特徴とする上記（７）乃至（９）のいずれかに記載のコークス乾式消火装置。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示すように、赤熱コークスを冷却する消火塔１は縦形に形成され、上下方向にプレチャンバー３と冷却室２を備えている。プレチャンバー３と冷却室２とは、その内壁周囲に形成されたスローピングフリュー部４によってガス流れフローとしては分割されている。
【００１４】
９８０℃前後の温度を有する赤熱コークス９はプレチャンバー３の上方から装入され、漸次下方に移動し、冷却室２において冷却室下部の吹き込み菅１１から吹き込まれる不活性ガス２７によって冷却される。冷却室下部から排出されるときのコークス１０の温度は２１０℃前後となっている。
【００１５】
冷却室内において吹き込まれた不活性ガス２７は、冷却室内を上昇しつつ赤熱コークスとの間で熱交換が行なわれ、ガス温度が上昇し、冷却室上部のスローピングフリュー部４からリングダクト５に排出される。更に不活性ガスはリングダクト５から１次ダストキャッチャー６を経て廃熱ボイラー７に送られ、廃熱ボイラー７で熱回収されて温度が１８０℃前後に低下した後、循環ブロアー８を経て再度冷却室２に吹き込まれる。
【００１６】
本発明においては、プレチャンバー上部の空気吹き込み装置１４からプレチャンバー内に空気２４が吹き込まれる。吹き込まれた空気中の酸素が残存揮発分、微粉コークス及び塊コークスの一部と反応する。反応は主に一酸化炭素を生成する発熱反応であり、吹き込んだ空気と生成ガス、及びコークスは温度が上昇しつつプレチャンバー内を下降し、プレチャンバー下部において最も高い温度となる。
【００１７】
吹き込んだ空気と生成ガスは、プレチャンバー下部において下方から上昇してきた不活性ガスと混合し、スローピングフリュー部４からリングダクト５に排出される。リングダクト５又はガス排出管１２内には空気吹き込み菅１５から空気２５を吹き込んでも良い。これにより、プレチャンバー内で生成した一酸化炭素を燃焼して二酸化炭素とする。
【００１８】
本発明においては更に、水吹き込み装置１６により、プレチャンバー上部からプレチャンバー内に水２６が吹き込まれる。水吹き込み装置１６からは、水とともに蒸気を吹き込んでも良い。吹き込まれた水は蒸発して蒸気となるときに吸熱し、蒸気は赤熱コークスと接触して水性ガス反応によって水素ガスと一酸化炭素を発生させるとともに吸熱する。従って、水又は蒸気を吹き込むことによってプレチャンバー内のガス及びコークスの温度は低下し、水又は蒸気の吹き込み量を調節することよってプレチャンバー内のガス及びコークスの温度を調節することができる。
【００１９】
水性ガス反応によって発生した水素ガス及び一酸化炭素はプレチャンバー内を下降し、プレチャンバー下部において上昇してきた不活性ガスと混合し、スローピングフリュー部４からリングダクト５に排出される。リングダクト５又はガス排出管１２内に空気２５を吹き込めば、空気２５が水素ガス及び一酸化炭素を燃焼して水及び二酸化炭素とする。同時に該燃焼の燃焼熱によって廃熱ボイラー供給ガス２３の熱量が増大する。
【００２０】
プレチャンバー内に水又は蒸気を吹き込んだ結果として、上述したようにボイラー入り側における廃熱ボイラー供給ガス２３が供給する熱量はむしろ増大する。従って、水又は蒸気を吹き込む本発明の場合は、廃熱ボイラーにおいて必要とする熱量を確保しながらプレチャンバーへの空気吹き込み量を減少させることも可能である。即ち、プレチャンバーへの空気吹き込み量とプレチャンバーへの水又は蒸気吹き込み量の一方又は両方を制御することにより、プレチャンバー内部の最高温度並びに廃熱ボイラー供給ガス２３のガス量及びガス温度とを同時に最適な条件に調整することが可能である。
【００２１】
赤熱コークスを冷却することによって不活性ガスが獲得する熱量が高く、廃熱ボイラーに供給する熱量が十分に確保できる場合には、プレチャンバーから水又は蒸気を供給するとことなく、プレチャンバー吹き込み空気２４の吹き込み量を低下させることだけでもプレチャンバー内温度を低下させることができる。
【００２２】
コークス粉中のAshは、従来１４００℃以上で溶融すると考えられていたが、多くの試験の結果約１２００℃で軟化溶融することが判った。特に多成分系の場合、軟化温度が低下する傾向が有り、半径約１０ｍのプレチャンバーの断面内温度ばらつきを考慮すると、１１５０℃という温度が操業上の主要な基準となりうることを見出した。更に安全を考慮して低め温度で管理することは長期安定操業面からは有効である。
【００２３】
本発明の上記（１）（７）は、プレチャンバー内に空気２４を吹き込むと同時に水２６を吹き込むに際し、プレチャンバー内に吹き込む水２６を霧状に噴霧し、該霧状の水をプレチャンバーに吹き込む空気２４に混合して吹き込むことを特徴とするコークス乾式消火方法及び装置である。プレチャンバー内に空気および水を吹き込むと同時に、併せて蒸気を吹き込んでも良い。
【００２４】
プレチャンバー内に吹き込む水２４は、プレチャンバーに充填した赤熱コークス層上部３０の表面に均一に散布することが必要である。不均一に散布すると、水が多量に散布された場所の赤熱コークスが過度に冷却され、一方で水が散布されなかった場所の赤熱コークスの温度が十分に低下しないこととなり不都合である。しかし、水を均一に散布する目的でプレチャンバー側壁の煉瓦に近接した赤熱コークスに水を散布すると、煉瓦に水が飛散し、煉瓦の損傷を招くこととなる。
【００２５】
本発明にあるように、プレチャンバー内に吹き込む水を霧状とすることにより、赤熱コークスに散布した水が煉瓦に飛散することを防止することができ、さらに霧状の水をプレチャンバーに吹き込む空気に混合して吹き込むことにより、霧状の水を均一に広く拡散させ、プレチャンバー内の赤熱コークス表面に均一に散布することが可能になる。ただし、霧状の水といっても、液滴を一切含まない霧を意味するのではなく、通常用いられるフラットスプレーノズルで得られる程度の霧状の水でさえあれば、その中に小さな液滴が含まれていてもかまわない。
【００２６】
本発明の上記（１）（７）はさらに、図２に示すように、水を霧状に噴霧し空気に混合してプレチャンバー内に吹き込む吹き込み装置４２は、空気吹き込み管４３内に上下に配置した２口の水噴霧ノズル（３８ａ、３８ｂ）を有し、該水噴霧ノズルは、図３に示すように、水平方向には広角に、垂直方向には狭角に水を噴霧することを特徴とする。図３において、３９は噴霧水の軌跡、４０は噴霧水噴霧範囲を示す。
【００２７】
上下に配置した２口の水噴霧ノズルのうち、上方に配置したノズル３８ａは水の到達距離が遠くまで到達するように噴霧速度と噴霧角度とを調整し、主にプレチャンバー内の吹き込み装置から遠い側の赤熱コークス表面に水を噴霧する。下方に配置したノズル３８ｂは水の到達距離が近くに到達するように噴霧速度と噴霧角度とを調整し、主にプレチャンバー内の吹き込み装置から近い側の赤熱コークス表面に水を噴霧する。このように上下２口の吹き込み口を配置することにより、図４（ａ）に示すように、プレチャンバー内の吹き込み装置に近い側から遠い側まで均一に水を散布することが可能になる。プレチャンバーのコークス層内のガス流において、プレチャンバー中央部に比較してプレチャンバー壁近くにより多くのガスが流れる。プレチャンバー壁近くの方がスローピングフリューまでの通過経路が短く、コークス層内の通気抵抗が小さいからである。そのため、プレチャンバー上部の空間３１においても、プレチャンバー壁近くに向かうガス流が多く、このため、吹き込んだ噴霧水は円周方向への拡散が更に進み、コークス層上部３０の全表面に噴霧水が行き渡ることとなる。なお、本発明の吹き込み装置はプレチャンバー内の円周方向異なった位置に２個以上配置することができる。この場合には、１個の吹き込み装置がカバーすべき範囲は、プレチャンバーの直径分の距離全体ではなく、吹き込み装置直近からプレチャンバーの中心部までをカバーすればよい。
【００２８】
水噴霧ノズルは、水平方向には広角に水を噴霧するので、図４（ｂ）に示すように、吹き込み口の左右に広がるプレチャンバーの全幅において赤熱コークスの表面に水を噴霧することができる。一方、水噴霧ノズルは水をほぼ水平方向に噴霧する。この場合、水噴霧ノズルの垂直方向の噴霧角度が狭角であっても、当該ノズルの受け持ち範囲であるプレチャンバーの半幅を十分にカバーして水を噴霧することができる。
【００２９】
水噴霧ノズル３８を空気吹き込み管４３内に配置しているので、霧状の水は高速の空気流に運ばれ、プレチャンバー内の吹き込み装置４２から遠い側まで霧状の水が到達することができる。
【００３０】
本発明の上記（２）（８）では、プレチャンバー３に空気と水を吹き込む吹き込み装置４２の吹き込み口４１をプレチャンバーの円周方向に２箇所以上有し、隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角度θを下記の範囲内に配置する。
０．５×（３６０／Ｎ）≦θ（°）≦１．５×（３６０／Ｎ）
ただし、θは隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角度、Ｎは吹き込み口の数である。例えば、吹き込み口の数が２口の場合は、９０°≦θ≦２７０°、吹き込み口の数が３口の場合は、６０°≦θ≦１８０°となる。
【００３１】
θが上記角度範囲にあれば、各吹き込み口４１が重複せずにプレチャンバー内の赤熱コークス層上部３０の表面に均一に水を散布することができる。図５（ａ）は、吹き込み口４１の数Ｎが２、角度θが１８０°の場合、図５（ｂ）はＮが３、θが１２０°の場合の噴霧水噴霧範囲４０を示す図である。
【００３２】
プレチャンバーに吹き込む空気及び水又は蒸気は、プレチャンバー内の赤熱コークス層の上部３０、又は該赤熱コークス層表面とプレチャンバーとで構成する空間３１内に吹き込むことが好適である。空気及び水又は蒸気を赤熱コークス層３２内に吹き込むと、これらガスを吹き込んだ近傍のコークスのみにおいて反応が進行し、ガスの分散が不均一になりプレチャンバー断面内での温度分布、反応性にばらつきが生じるからである。更に、コークス層より跳ね返った空気及び水又は蒸気が吹き込み口付近の煉瓦へ局部的にかかり、局部冷却による煉瓦の損傷が生じる。
【００３３】
冷却室内から排出されるコークス１０の排出量は時間変動が少ないのに対し、プレチャンバーに装入される赤熱コークス９は、一度に多量に装入されその後装入が途切れることがある。そのため、プレチャンバー内における赤熱コークス層上部３０の表面位置は時々刻々変化する。本発明のプレチャンバー上部から吹き込む空気及び水の吹き込み口４１の高さ方向位置としては、本発明の上記（３）（９）にあるようにプレチャンバー内の予め定めたコークス積載上限位置よりも上方とすると好ましい。これにより、たとえプレチャンバー内のコークス積載量が時間とともに変化しても、空気および水の吹き込み口４１は常に赤熱コークス層の上部に位置することができる。
【００３４】
冷却室からのコークス排出速度に比較して一時的に赤熱コークスの装入速度がオーバーしてしまうような場合、プレチャンバー内の赤熱コークスの上端がコークス積載上限位置を上回ってしまうことがある。このような場合、本発明の上記（４）のように、プレチャンバー内に積載したコークスの上端が、前記予め定めたコークス積載上限位置よりも上回ったときは、前記プレチャンバー内への空気及び水の吹き込みを中断又は吹き込み量を減少させ、コークスの上端が前記上限位置又は予め定めた指定位置を下回ったら水及び空気の吹き込みを再開又は吹き込み量を増大させると好ましい。このような制御を行うことにより、空気および水が直接赤熱コークス層内に吹き込まれてガスの分散が不均一になる不都合を回避することができる。プレチャンバー内のコークス上端位置の検出方法としては、プレチャンバーレベル計の校正に基づくコークス投入量とコークス排出量からの演算法を採用することができる。
【００３５】
プレチャンバー内に空気とともに水又は蒸気を吹き込むことによってプレチャンバー内温度を一定温度以下に制御するに際し、プレチャンバー内温度を測定することが必要である。測定したプレチャンバー内温度を吹き込み制御装置１７に送り、吹き込み制御装置１７は該プレチャンバー内温度が目標温度となるように水又は蒸気１６若しくは空気２４の吹き込み量を制御する。
【００３６】
プレチャンバー内温度測定方法としては、プレチャンバー部に外部から壁を貫通して温度計を挿入して内筒煉瓦の内側近傍の雰囲気温度又はコークス温度を測定する方法、内筒煉瓦に挿入した温度計で内筒煉瓦温度又は雰囲気温度を測定する方法、プレチャンバー下部近傍煉瓦温度を熱電対温度計で測定する方法等から選択されていた。しかし、これらの方法においては、いずれも熱電対などの温度計を煉瓦やプレチャンバーの下部を貫通させて設置する必要があり、温度計の寿命が短く、温度計が劣化する毎に交換する必要が生じていた。
【００３７】
消火塔の中間に位置するスローピングフリュー部４において、顕熱を回収した高熱のガスを排出するためのリングダクト５が設置されている。スローピングフリュー部側からリングダクト５を観察すると、リングダクト５の開口を通して赤熱コークスを直接観察することができる。本発明者らは、リングダクト５の開口を通して観察されるプレチャンバー直下の赤熱コークスの温度を非接触式の光学式温度計１８で測定した結果、当該測定した赤熱コークスの温度をプレチャンバー内温度としてプレチャンバー内温度制御に用いることができ、十分な精度でプレチャンバー内温度を一定に保つことができることを見いだした。
【００３８】
本発明の上記（５）（６）（１０）は、上記知見に基づいてなされたものである。即ち、上記（１０）にあるように、プレチャンバー出口直下のコークスの表面温度を測定する非接触式の光学式温度計１８を配置し、上記（５）にあるようにこの温度計にて温度を測定し、該測定温度をもってプレチャンバー内の温度として操業管理又は制御を行う。さらに、上記（６）にあるように、当該非接触式の光学式温度計１８で測定したプレチャンバー出口直下のコークスの表面温度を用い、プレチャンバー上部からプレチャンバー内に空気を吹き込むと同時に水又は蒸気を吹き込み、前記プレチャンバー内の温度が予め定めた温度以下になるように前記水若しくは蒸気の吹き込み量又はプレチャンバー吹き込み空気の吹き込み量の一方若しくは両方を調整する。従来用いていた熱電対温度計と異なり、温度計の耐久性が大幅に改善し、温度計を交換する頻度が圧倒的に少なくなった。温度計不良時の対応に関しても、煉瓦を貫通して設置する熱電対温度計と異なり、スローピングフリュー部４の空間に設置した光学式温度計１８を修理・交換するのみで足りるので、修理点検の負荷を大幅に低減することができる。非接触式の光学式温度計１８としては、放射温度計、二色式高温計等を採用することができる。
【００３９】
プレチャンバーに吹き込む空気２４、プレチャンバーに吹き込む水や蒸気２６が存在するため、消火塔１と廃熱ボイラー７の間を循環する循環ガス３７の量が増大する。そのため、循環ガスの量を一定に保つことを目的に循環ガスの一部を放散ガス３３として外部に放散する必要がある。循環ガス中に一酸化炭素や水素等の未燃ガスが含まれていると、これら未燃ガスが有するエネルギーを有効に回収することができない。そのため、循環ガス中に含まれる未燃ガスは空気を吹き込んで燃焼することによって熱エネルギーに変換し、少なくとも循環ガスが廃熱ボイラーを通過した時点では循環ガス中に未燃ガスが含まれないようにすることが好ましい。空気吹き込み２５は、図１に示すように、消火塔１から回収して廃熱ボイラー７に向かうガス中に空気吹き込み装置１４から吹き込むとよい。これにより、プレチャンバーに吹き込む空気、水、蒸気が赤熱コークスと反応して生成した一酸化炭素や水素が、いずれも循環ガスに吹き込んだ空気２５によって燃焼されて二酸化炭素や水になるときに発熱し、廃熱ボイラー７によって蒸気として有効にエネルギー回収を行うことができる。
【００４０】
【実施例】
図１に示すコークス乾式消火装置において本発明を適用した。乾式消火装置の冷却室２は内容積６００ｍ³、プレチャンバー３は内容積３００ｍ³である。平均温度９８０℃の赤熱コークス９を平均排出量１７０トン／Ｈで冷却した。
【００４１】
プレチャンバー内に空気と水とを同時に吹き込むための吹き込み装置４２として、図２示す形態のものを用い、プレチャンバー内に２個配置した。２個の吹き込み装置は、円周方向にθ＝１８０°で配置した。プレチャンバー内の温度測定手段として、スローピングフリュー部の２箇所に放射温度計を設置し、リングダクトを通して観察される赤熱コークスの温度を非接触で測定し、この２箇所の温度測定結果の平均温度をもってプレチャンバー内の温度とした。２箇所の放射温度計は、リングダクトの円周方向でボイラー側を０°として９０°と２７０°の位置に設置した。
【００４２】
プレチャンバー内コークス積載量の上限を１２０トン、積載指定値を１１０トンとした。吹き込み装置４２は、コークス積載上限におけるコークス表面よりもさらに１ｍ上方に設置した。
【００４３】
プレチャンバー内温度目標値を１０００℃とし、プレチャンバー吹き込み空気２４の量は、廃熱ボイラー７での蒸気発生量を一定に保つため、コークス排出量の変動に応じて５０００〜３００００Ｎｍ³／ｈの範囲で変動させ、プレチャンバー吹き込み水２６の量は、プレチャンバー内温度を目標に維持するため、０．５〜２．５ｔ／ｈの範囲で変動させた。
【００４４】
その結果、プレチャンバー内温度の実績は１０００±２０℃の範囲で制御が行われ、スローピングフリュー部への異物の付着は皆無であった。また、プレチャンバー煉瓦への水の飛散による煉瓦の損傷は全く観察されず、更にプレチャンバー煉瓦の局部冷却による煉瓦の損傷も観察されなかった。放射温度計を用いた非接触の温度計は、長時間にわたって安定して稼働した。
【００４５】
【発明の効果】
本発明は、コークス乾式消火方法及び消火装置において、プレチャンバー内に吹き込む水を霧状とすることにより、赤熱コークスに散布した水が煉瓦に飛散することを防止することができ、さらに霧状の水をプレチャンバーに吹き込む空気に混合して吹き込むことにより、霧状の水を均一に広く拡散させ、プレチャンバー内の赤熱コークス表面に均一に散布することが可能になる。
【００４６】
本発明は、リングダクトの開口を通して観察される赤熱コークスの温度を非接触式の光学式温度計で測定することにより、温度計の耐久性が大幅に改善し、温度計を交換する頻度が圧倒的に少なくなった。温度計不良時の対応に関しても、修理点検の負荷を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコークス乾式消火装置の概略断面図である。
【図２】本発明の空気及び水の吹き込み装置を示す部分断面図である。
【図３】本発明の水噴霧ノズルの噴霧状況を示す斜視図である。
【図４】本発明の噴霧水の噴霧状況を示す図であり、（ａ）はプレチャンバー断面における噴霧水の軌跡、（ｂ）は赤熱コークス上部表面における噴霧水噴霧範囲を示す図である。
【図５】本発明の吹き込み口を複数個有する場合において、赤熱コークス上部表面における噴霧水噴霧範囲を示す図であり、（ａ）は吹き込み口が２個、（ｂ）は吹き込み口が３個の場合である。
【符号の説明】
１ 消火塔
２ 冷却室
３ プレチャンバー
４ スローピングフリュー部
５ リングダクト
６ １次ダストキャッチャー
７ 廃熱ボイラー
８ 循環ブロアー
９ 赤熱コークス
１０ 排出コークス
１１ 不活性ガス吹き込み管
１２ ガス排出管
１３ 廃熱ボイラーガス供給管
１４ 空気吹き込み装置
１５ 空気吹き込み装置
１６ 水吹き込み装置
１７ 吹き込み制御装置
１８ 非接触式の光学式温度計
１９ バイパス管
２０ 内筒
２１ 吹き込みガス
２２ 排出ガス
２３ 廃熱ボイラー供給ガス
２４ プレチャンバー吹き込み空気
２５ リングダクト吹き込み空気
２６ プレチャンバー吹き込み水
２７ 不活性ガス流
２８ 空気流
２９ バイパスガス
３０ 赤熱コークス層上部
３１ 空間
３２ 赤熱コークス層
３３ 放散ガス
３４ 給水
３５ 発生蒸気
３６ ２次ダストキャッチャー
３７ 循環ガス
３８ 水噴霧ノズル
３９ 噴霧水軌跡
４０ 噴霧水噴霧範囲
４１ 吹き込み口
４２ 吹き込み装置
４３ 空気吹き込み管

Claims (10)

1. 冷却室とその上部のプレチャンバーとよりなる消火塔を有し、プレチャンバー上方から赤熱コークスを装入し、プレチャンバー上部からプレチャンバー内に空気を吹き込むと同時に水を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、蒸気の形で熱回収するようにしたコークス乾式消火方法において、空気吹き込み管内に上下に配置した２口の水噴霧ノズルを有する吹き込み装置を用いて前記プレチャンバー内に吹き込む水を霧状に噴霧し、該霧状の水をプレチャンバーに吹き込む空気に混合するとともに、水平方向には広角に、垂直方向には狭角に水を噴霧して吹き込むことを特徴とするコークス乾式消火方法。
2. 前記プレチャンバーに空気と水を吹き込む吹き込み口をプレチャンバーの円周方向に２箇所以上有し、隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角度θを下記の範囲内に配置することを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消火方法。
   ０．５×（３６０／Ｎ）≦θ（°）≦１．５×（３６０／Ｎ）
   ただし、θは隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角度、Ｎは吹き込み口の数である。
3. 前記プレチャンバーに空気と水を吹き込む吹き込み口の高さ方向位置は、プレチャンバー内の予め定めたコークス積載上限位置よりも上方とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス乾式消火方法。
4. プレチャンバー内に積載したコークスの上端が、前記予め定めたコークス積載上限位置よりも上回ったときは、前記プレチャンバー内への空気及び水の吹き込みを中断又は吹き込み量を減少させ、コークスの上端が前記上限位置又は予め定めた指定位置を下回ったら水及び空気の吹き込みを再開又は吹き込み量を増大させることを特徴とする請求項３に記載のコークス乾式消火方法。
5. プレチャンバー出口直下のコークスの表面温度を非接触式の光学式温度計にて測定し、該測定温度をもってプレチャンバー内の温度として操業管理又は制御を行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
6. 前記プレチャンバー上部からプレチャンバー内に空気を吹き込むと同時に水又は蒸気を吹き込み、前記プレチャンバー内の温度が予め定めた温度以下になるように前記水若しくは蒸気の吹き込み量又はプレチャンバー吹き込み空気の吹き込み量の一方若しくは両方を調整することを特徴とする請求項５に記載のコークス乾式消火方法。
7. 赤熱コークスの有する顕熱を不活性ガスに熱交換する冷却室及び該冷却室の上部のプレチャンバーよりなる消火塔と、不活性ガスの熱を蒸気の形で回収する廃熱ボイラーとを有し、前記プレチャンバー上部には、該プレチャンバー内に空気と水を吹き込む吹き込み装置を有するコークス乾式消火装置において、該吹き込み装置は水を霧状に噴霧し空気に混合してプレチャンバー内に吹き込み、かつ空気吹き込み管内に上下に配置した２口の水噴霧ノズルを有し、該水噴霧ノズルは、水平方向には広角に、垂直方向には狭角に水を噴霧することを特徴とするコークス乾式消火装置。
8. 前記吹き込み装置の吹き込み口をプレチャンバーの円周方向に２箇所以上有し、隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角度θを下記の範囲内に配置することを特徴とする請求項７に記載のコークス乾式消火装置。
   ０．５×（３６０／Ｎ）≦θ（°）≦１．５×（３６０／Ｎ）
   ただし、θは隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角度、Ｎは吹き込み口の数である。
9. 前記吹き込み装置の吹き込み口の高さ方向位置は、プレチャンバー内の予め定めたコークス積載上限位置よりも上方とすることを特徴とする請求項７又は８のいずれかに記載のコークス乾式消火装置。
10. プレチャンバー出口直下のコークスの表面温度を測定する非接触式の光学式温度計を有することを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載のコークス乾式消火装置。

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