JP3869669B2

JP3869669B2 - Coke dry fire extinguishing method and apparatus

Info

Publication number: JP3869669B2
Application number: JP2001057927A
Authority: JP
Inventors: 淳鈴木; 康孝紫原; 正彦横溝
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2001-03-02
Filing date: 2001-03-02
Publication date: 2007-01-17
Anticipated expiration: 2021-03-02
Also published as: JP2002256270A

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て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、このガスを消火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】
コークス乾式消火設備の廃熱ボイラーで発生する蒸気は、一般的に蒸気タービン発電機にて電気エネルギーに転換して活用している場合が多く、この蒸気タービン発電機を最効率点で安定的に運転するには廃熱ボイラーの蒸気発生量を必要量一定に保持することが重要である。また、一般用の蒸気として活用する場合も、蒸気発生量が必要量に対して変動すると、蒸気発生量減少時には需要先で蒸気が不足することとなり、蒸気発生量増加時には発生した蒸気を無駄に放散することとなるため、発生した蒸気の有効利用のためにも蒸気発生量を一定に保持することが必要である。
【０００８】
プレチャンバーに吹き込む空気、プレチャンバーに吹き込む水や蒸気、消火塔から回収した高温ガスに吹き込む空気が存在するため、消火塔と廃熱ボイラーの間を循環する循環ガスの量が増大する。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。
【０００９】
一方、循環ガス中に酸素が含まれていると、冷却室内でコークスが燃焼し冷却能力を低下させるという点で好ましくない。そのため、消火塔から回収した循環ガス中に空気を吹き込む際には、過剰な酸素を吹き込むことによって循環ガス中に酸素が残留することのないように配慮することが必要である。
【００１０】
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。従って、プレチャンバー内に空気を吹き込んだ場合においても、プレチャンバー内温度が常に一定温度以下に保持されるように制御を行う必要がある。
【００１１】
前述の課題に対応するには、廃熱ボイラー供給ガス温度を変動させることとなるが、廃熱ボイラーを構成するボイラーチューブには、その材質及び構造より規定された上限使用温度が決められており、それを超えた温度で使用すると熱破損の原因となるので、廃熱ボイラー供給ガス温度はその温度以下で供給する必要がある。また、廃熱ボイラー供給ガス温度が低下すると、ボイラーでの熱交換効率が低下し、蒸気発生量の低下へ繋がる。従って、廃熱ボイラー供給ガス温度を常に一定範囲内に保持されるように制御を行う必要がある。
【００１２】
消火塔から排出する高温の排出ガスは、スローピングフリュー部を経て廃熱ボイラーへ供給されるが、この排出ガス量が上限流量を超えると、スローピングフリュー部よりコークスの浮上、飛散現象が発生し、循環ガス通気抵抗の急激な増大や飛散コークスによるボイラーチューブの摩耗破損のトラブルに繋がるため、一定流量以下での制御が必要である。また、冷却室での赤熱コークスからの顕熱回収量を常に最大化し省エネを図るには、冷却室へ供給する不活性ガス量を可能な限り増大することが重要であり、前述の消火塔排出ガス量の上限値制約から、同上限値で一定制御することが必要である。
【００１３】
本発明は、コークス乾式消火装置を用いて赤熱コークスの顕熱を蒸気として回収するコークス乾式消火方法において、回収蒸気量を必要な量に常に一定に保つ消火方法を提供することを第１の目的とし、循環ガス中の可燃性ガス成分及び酸素成分を常に最小の値に保つ消火方法を提供することを第２の目的とし、プレチャンバー内温度を常に一定温度以下に保持してスローピングフリュー部への異物付着を防止することを第３の目的とし、廃熱ボイラー供給ガス温度を常に一定範囲内に保持してボイラーチューブの熱破損を防止すると同時に、ボイラーでの熱回収効率の低下を防止することを第４の目的とし、消火塔から排出する排出ガスの量を常に一定流量に保持してスローピングフリューからのコークス浮上、飛散による循環ガス通気抵抗の増大及びボイラーチューブの摩耗破損を防止すると同時に冷却室での赤熱コークスからの顕熱回収量を最大化することを第５の目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
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を用い、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３に空気を吹き込むとともに水若しくは蒸気を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、廃熱ボイラー７において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、前記プレチャンバーに吹き込む水又は蒸気（以下「ＰＣ水・蒸気２６」という。）の調整量とプレチャンバーに吹き込む空気（以下「ＰＣ空気２４」という。）の調整量の比は、プレチャンバー内の温度を一定に保つように定め、消火塔１から排出した高温の排出ガス２２に、廃熱ボイラーに至るまでの間に空気を供給し（以下「ＳＦ空気２５」という。）、ＳＦ空気２５の調整量とＰＣ空気の調整量２４及びＰＣ水・蒸気２６の調整量との比は、循環ガス中の可燃ガス成分及び酸素の濃度を一定に保つように定め、廃熱ボイラーへの入熱量が目標値になるように前記ＰＣ空気２４及びＰＣ水・蒸気の量を調整すると共に前記ＳＦ空気２６の量を調整し、かつ廃熱ボイラーの蒸気発生量が目標値になるように、前記廃熱ボイラーへの入熱量目標値を修正することを特徴とするコークス乾式消火方法。
［２］前記ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６、ＳＦ空気２５の量の調整は、消火塔１からのコークス１０の排出量の変動を検出し、該検出したコークスの排出量の変動によるコークス顕熱回収量の変動を補って廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように調整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。
［３］前記ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６、ＳＦ空気２５の量の調整は、循環ガス３７量変動を検出し、該検出した循環ガス量変動によるコークス顕熱回収量の変動を補って廃熱ボイラー７への入熱量が一定になるように調整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］消火塔から排出した高温の排出ガス２２に、廃熱ボイラー７に至るまでの間に空気（ＳＦ空気２５）を供給し、前記ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６の量の調整は、ＳＦ空気量変動を検出し、該検出したＳＦ空気量変動によるボイラー入熱量の変動を補って廃熱ボイラーへの入熱量が目標値になるように調整することを特徴とする上記［１］乃至［３］のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
［５］廃熱ボイラー７から排出して冷却室２に供給するガスの一部を分岐し、該分岐したガス（以下「バイパスガス２９」という。）を廃熱ボイラー供給ガスに合流させ、前記ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６、ＳＦ空気２５の量の調整は、冷却室に供給される吹き込みガス２１量変動を検出し、該検出した冷却室に供給される吹き込みガス２１量変動によるコークス顕熱回収量の変動を補って廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように調整する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］廃熱ボイラー供給ガス温度を検出し、該検出した廃熱ボイラー供給ガス温度が予め定めた上下限値を超過した場合に、循環ガス流量を増減してボイラー入口温度を上下限値内に回復させることを特徴とする上記［１］乃至［５］のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
【００１５】
（１２）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を用い、プレチャンバー上方から赤熱コークス９を装入し、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔１から排出した高温の排出ガス２２に、廃熱ボイラー７に至るまでの間に空気（ＳＦ空気２５）を供給し、廃熱ボイラー７において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、廃熱ボイラー７を循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度又はこれらガス成分による循環ガス発熱量が一定になり、並びに酸素濃度が一定濃度以下となるように前記ＳＦ空気の量を調整することを特徴とするコークス乾式消火方法。
（１３）前記ＳＦ空気２５の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、一酸化炭素濃度が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が上限値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が目標値又は下限値を下回ってかつ一酸化炭素濃度が目標値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量の調整を再開することを特徴とする上記（１２）に記載のコークス乾式消火方法。
（１４）前記ＳＦ空気２５の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の水素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、水素濃度が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が上限値を上回ったときは水素濃度によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が目標値又は下限値を下回ってかつ水素濃度が目標値を上回ったときは水素濃度によるＳＦ空気の量の調整を再開することを特徴とする上記（１２）に記載のコークス乾式消火方法。
（１５）前記ＳＦ空気２５の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度と一酸化炭素の発熱量の積に前記ガス中の水素濃度と水素の発熱量の積を加えて循環ガス発熱量とし、該発熱量に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、前記循環ガス発熱量が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が上限値を上回ったときは循環ガス発熱量によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が目標値又は下限値を下回ってかつ循環ガス発熱量が目標値を上回ったときは循環ガス発熱量によるＳＦ空気の量の調整を再開することを特徴とする上記（１２）に記載のコークス乾式消火方法。
（１６）前記ＳＦ空気２５の量の調整は、消火塔１からのコークス１０の排出量の変動を検出し、該検出したコークスの排出量の変動による廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくは前記循環ガス発熱量並びに酸素濃度の変動を防止するように調整することを特徴とする上記（１２）乃至（１５）のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
（１７）前記ＳＦ空気２５の量の調整は、ＰＣ空気２４量及び／又はＰＣ水・蒸気２６量の変動を検出し、該検出したＰＣ空気量及び／又はＰＣ水・蒸気量の変動による廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくは前記循環ガス発熱量並びに酸素濃度の変動を防止するように調整することを特徴とする上記（１２）乃至（１６）のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
（１８）プレチャンバー３に空気（ＰＣ空気２４）を吹き込むか及び／又は水若しくは蒸気（ＰＣ水・蒸気２６）を吹き込み、前記一酸化炭素濃度又は水素濃度又は前記循環ガス発熱量によるＳＦ空気２５の量の調整において、ＳＦ空気２５の量を調整すると共にＰＣ空気２４及び／又はＰＣ水・蒸気２６の量を調整し、ＰＣ空気２４及び／又はＰＣ水・蒸気２６の減少量とＳＦ空気２５の増加量との比は、廃熱ボイラー７への入熱量が一定になるように定めることを特徴とする上記（１２）乃至（１６）のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
（１９）ＰＣ水・蒸気２６の調整量とＰＣ空気２４の調整量の比は、プレチャンバー内の温度を一定に保つように定めることを特徴とする上記（１８）に記載のコークス乾式消火方法。
【００１６】
（２０）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を用い、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３に空気を吹き込むか及び／又は水若しくは蒸気を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔１から排出した高温ガスの顕熱を廃熱ボイラー７で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、廃熱ボイラー７から排出して冷却室に供給するガスの一部を分岐し、該分岐したガス（バイパスガス２９）を廃熱ボイラー供給ガスに合流させ、消火塔１から排出する高温の排出ガス２２の量が目標値になるように前記バイパスガス２９の量を調整することを特徴とするコークス乾式消火方法。
（２１）消火塔１から排出する高温の排出ガス２２の量に変えて、消火塔出口から廃熱ボイラー入口に至るまでの間で測定したボイラー供給ガス圧力が目標値になるように前記バイパスガスの量を調整することを特徴とする上記（２０）に記載のコークス乾式消火方法。
【００１７】
（２２）プレチャンバー内の温度を測定し、プレチャンバー内の温度測定値と目標値との間に相違が生じたときは、前記ＰＣ水・蒸気２６の調整量とＰＣ空気２４の調整量の比の値を修正して前記プレチャンバー内の温度が目標値になるように調整することを特徴とする上記（２）又は（１９）に記載のコークス乾式消火方法。
【００１８】
（２３）冷却室２とその上部のプレチャンバー３とよりなり該プレチャンバー上方から赤熱コークス９を装入する消火塔１と、プレチャンバー３に空気を吹き込むか及び／又は水若しくは蒸気を吹き込むための吹き込み装置（１４、１６）と、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔から排出した高温ガスの顕熱を蒸気の形で熱回収する廃熱ボイラー７とを有するコークス乾式消火装置において、消火塔２から排出した高温ガス２２に空気（ＳＦ空気２５）を供給するＳＦ空気吹き込み装置１５と、廃熱ボイラーから排出して冷却室に不活性ガスとして供給するガスの一部を分岐し、該分岐したガス（バイパスガス２９）を廃熱ボイラー供給ガスに合流させるバイパス管１９とを有し、高温ガスを消火塔１から排出して廃熱ボイラー７に導入するまでの経路において、バイパス管１９の合流位置がＳＦ空気吹き込み口よりも上流側（反ボイラー側）に位置することを特徴とするコークス乾式消火装置。
【００１９】
本発明の上記［１］［６］は、廃熱ボイラー蒸気回収量を一定に保つためのフィードバック制御に関するものである。また、本発明の上記［２］〜［５］は、外乱に対して廃熱ボイラー蒸気回収量を一定に保つためのフィードフォワード制御に関するものである。
【００２０】
本発明の上記（１２）〜（１５）、（１８）、（１９）は、循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードバック制御に関するものである。また、本発明の上記（１６）、（１７）は、外乱に対して循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードフォワード制御に関するものである。
【００２１】
本発明の上記（２０）、（２１）は、冷却室から排出する高温ガスの量を一定に保つためのフィードバック制御に関するものである。
【００２２】
本発明の上記（２２）は、プレチャンバー内の温度を一定に保持するためのフィードバック制御に関するものである。
【００２３】
本発明の上記（２３）は、スローピングフリューレンガの局部異常温度上昇による損傷を回避するためのコークス乾式消火装置に関するものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
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。
【００２５】
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２００℃近くとなっている。
【００２６】
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。
【００２７】
本発明においては、必要に応じてプレチャンバー内に空気を吹き込む。以下、プレチャンバー内に吹き込む空気を「ＰＣ空気２４」という。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。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。
【００２８】
本発明においては、必要に応じて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。以下、プレチャンバー内に吹き込む水又は蒸気を「ＰＣ水・蒸気２６」という。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。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。
【００２９】
本発明においては、必要に応じてスローピングフリュー部４（ＳＦ）のリングダクト５又はガス排出管１２内には空気２５を吹き込む。以下、この吹き込み空気を「ＳＦ空気２５」とよぶ。ＰＣ空気２４と赤熱コークス９との反応によって発生した一酸化炭素、ＰＣ水・蒸気２６と赤熱コークス９の反応によって発生した一酸化炭素及び水素は、リングダクト５から排出した後に上記ＳＦ空気２５と接触することにより燃焼し、二酸化炭素及び水に変化した上で発熱する。ＰＣ空気２４の吹き込み量に対応し、ＰＣ空気２４によって生成した一酸化炭素等の可燃性ガスを燃焼するのに必要かつ十分な量のＳＦ空気２５を吹き込むことにより、ＰＣ空気吹き込みに基づく蒸気エネルギー回収量を最大にすることができる。併せて、ＰＣ水・蒸気２６の吹き込み量に対応し、ＰＣ水・蒸気２６とコークス９との水性ガス反応によって生成した可燃性ガスを燃焼するのに必要かつ十分な量のＳＦ空気２５を同時に吹き込むことにより、ＰＣ水・蒸気吹き込みに基づく蒸気エネルギー回収量を最大にすることができる。排出ガス２２中に含まれる可燃性ガスを燃焼するのに必要な量以上の酸素をＳＦ空気２５として供給すると、過剰な酸素が循環ガス３７中に残存し、吹き込みガス２１に含まれて冷却室２に吹き込まれることとなる。従って、ＳＦ空気２５の量は、排出ガス２２に含まれる可燃性ガスを燃焼するのに必要な量のみ供給することが好ましい。
【００３０】
本発明においては更に、必要に応じて廃熱ボイラー７から排出して不活性ガス吹き込み管１１から冷却室に供給するガスの一部をバイパス管１９に分岐し、該分岐したガス（以下「バイパスガス２９」という。）をガス排出管１２において排出ガス２２に合流させて廃熱ボイラー供給ガス２３とする。冷却室２への吹き込みガス２１の所要量は、冷却室２での赤熱コークスからの顕熱回収量を最大にするには可能な限り多くの量を吹き込むことが好ましいが、一方、消火塔１から排出する排出ガス２２の量には上限流量が存在し、従って、消火塔１から排出する排出ガス２２をその上限値付近で保持するように、冷却室２への吹き込みガス２１の量を調整することが望ましい。一方、廃熱ボイラー供給ガス２３のガス温度が過度に上昇することを防止するためあるいはその他の目的のため、廃熱ボイラー供給ガス２３の流量を吹き込みガス２１の所要量よりも多くしたい場合がある。そのような場合には、循環ガス３７の一部をバイパス管１９にバイパスして排出ガス２２と合流させることにより、吹き込みガス２１の量は前述の消火塔１から排出する排ガス量を上限値付近で保持しつつ廃熱ボイラー供給ガス２３の量を増大することができる。
【００３１】
本発明の上記［１］［６］は、廃熱ボイラー蒸気回収量を一定に保つためのフィードバック制御に関するものである。また、本発明の上記［２］〜［５］は、外乱に対して廃熱ボイラー蒸気回収量を一定に保つためのフィードフォワード制御に関するものである。なお、下記に記載の本発明の説明において、（１）〜（３）（６）の発明は上記［１］に包含され、（７）〜（１１）の発明はそれぞれ上記［２］〜［６］を意味する。
【００３２】
ＰＣ空気２４の吹き込み量を増加するとプレチャンバー内での赤熱コークス９との反応が増大し結果として蒸気回収量が増大する。逆にＰＣ空気２４の吹き込み量を減少すると蒸気回収量が減少する。ＰＣ空気量の変動代と蒸気回収量の変動代との関係は、主にはＰＣ空気中の酸素とコークスとが反応して一酸化炭素が生成する際の発熱量によって定まり、更に赤熱コークスが含有する揮発成分の燃焼分が加わる。各コークス乾式消火装置毎のＰＣ空気量の変動代と蒸気回収量の変動代との関係は、実際の操業データに基づいて正確に定めることができる。ＰＣ水・蒸気２６の吹き込み量の変動代と蒸気回収量の変動代との関係についても同様に実際の操業データに基づいて正確に定めることができる。フィードバック制御によって廃熱ボイラー蒸気回収量を一定に保つ制御を行おうとするとき、通常は廃熱ボイラー入熱量を制御量として選択する。本発明の上記（１）は、以上の知見に基づいてなされたものであり、廃熱ボイラーへの入熱量が目標値になるように、ＰＣ水・蒸気２６の吹き込みを行っていない場合にはＰＣ空気２４の量を調整することにより、ＰＣ水・蒸気２６の吹き込みを行っている場合にはＰＣ空気２４又はＰＣ水・蒸気２６の量を調整することにより、廃熱ボイラー蒸気発生量を一定に保持する。図２（ａ）にはＰＣ空気２４のみを調整する場合のブロック線図を示す。具体的には、廃熱ボイラーへの入熱量が目標値と異なった値を示したときは、その相違の度合いに応じてＰＣ空気量を変動させ、あるいはＰＣ空気量とＰＣ水・蒸気量を変動させることによって発熱量の増減を図り、廃熱ボイラーへの入熱量を目標値に一致させる。より具体的には、ＰＩＤ制御を行うに際して各パラメータの最適化を図ることによって良好な制御を行うことができる。
【００３３】
プレチャンバー３内の温度が高くなりすぎると、コークス中に含まれる灰分が溶融・気化し、不活性ガスの冷却室出口付近で冷却されて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４に付着する。従って、上記（１）において蒸気回収量を一定に保持するためにＰＣ空気２４を増大させるに際しても、プレチャンバー内の温度が過度に高くならないように一定に保持できると好ましい。一方、ＰＣ水・蒸気吹き込み量を増大するとプレチャンバー内の温度を低下させることができる。本発明の上記（２）はこの知見に基づいてなされたものであり、蒸気回収量を一定に保持するための制御において、ＰＣ空気量の増大代とＰＣ水・蒸気量の増大代とを一定の比率で行う。図２（ｂ）にブロック線図を示す。一定の比率は、ＰＣ空気量の増大によるプレチャンバー内温度上昇程度とＰＣ水・蒸気量の増大によるプレチャンバー内温度下降程度とが一致するように実験などに基づいて定める。これにより、プレチャンバー内の温度を一定に保持しながら、廃熱ボイラーへの入熱量を一定に保つためのフィードバック制御を行うことができる。
【００３４】
プレチャンバー内にＰＣ空気２４やＰＣ水・蒸気２６を吹き込む場合においては、通常はこれら吹き込みガスによって生成した可燃性ガスを燃焼するため、ＳＦ空気２５を吹き込んでいる。廃熱ボイラー７への入熱量を制御するために上記（１）（２）においてＰＣ空気やＰＣ水・蒸気量を増減すると、それに伴って消火塔から排出される排出ガス２２中の可燃性ガス成分も増減する。可燃性ガスが増加した場合には、このままでは増加分が未燃焼のまま廃熱ボイラーに送られることとなり、エネルギーを十分に回収することができない。また、可燃性ガスが減少した場合にはＳＦ空気２５から供給された酸素が過剰となり、酸素を含んだガスが廃熱ボイラーに供給され、最終的には吹き込みガス２１に含まれて冷却室に供給されることとなる。本発明の上記（３）においては、ＰＣ空気の調整量及び／又はＰＣ水・蒸気の調整量とＳＦ空気の調整量との比は、廃熱ボイラー供給ガス中の可燃ガス成分及び酸素の濃度を一定に保つように定める。図２（ｃ）にこの場合のブロック線図を示す。ＰＣ空気２４の増加によって排出ガス中の一酸化炭素が増加し、この増加した一酸化炭素を燃焼して二酸化炭素とするのに必要なＳＦ空気２５量は、ほぼＰＣ空気２４の増加量に匹敵する。正確には、実験結果に基づいて、循環ガス３７中の可燃性ガス成分及び酸素を増加も減少もさせないよう、ＳＦ空気２５の調整量とＰＣ空気２４の調整量との比を定めることができる。ＳＦ空気２５の調整量とＰＣ水・蒸気２６の調整量との比についても、同様に求めることができる。
【００３５】
本発明の上記（３）において、ＰＣ空気２４及び／又はＰＣ水・蒸気２６の増減に伴ってＳＦ空気２５の量が増減する。ＳＦ空気２５の量の増減によって排出管１２におけるガスの燃焼量も変化するので、廃熱ボイラーへの入熱量も増減する。従って、廃熱ボイラーの入熱量が目標値から乖離した際のフィードバック制御においても、廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるようにＰＣ空気２４又はＰＣ空気２４若しくはＰＣ水・蒸気２６の量を調整すると共にＳＦ空気２５の量を調整するに際し、当該調整量は本発明の上記（１）（２）におけるＰＣ空気等の調整量に比較して少ない調整量で足りる。ＰＣ水・蒸気量の調整については、本発明（１）でＰＣ水・蒸気２６を単独で増加させる場合は増加によって廃熱ボイラー入熱量は減少するが、本発明の上記（３）において併せてＳＦ空気２５の量を調整する際には、ＰＣ水・蒸気２６を増加させると増加によって廃熱ボイラー入熱量は増加するので、この点を考慮して制御パラメータを決定する。従って、ＰＩＤ制御を行う際の各種パラメータも、当然本発明の上記（１）とは異なった値となる。
【００３６】
本発明の上記（１）（２）（３）を同時に実施することにより、プレチャンバー内の温度を一定に保ち、廃熱ボイラー供給ガス中の可燃性ガス成分と酸素とを増大しないままで、廃熱ボイラーの入熱量を一定に保つためのフィードバック制御を行うことが可能になる。
【００３７】
上述したように、廃熱ボイラー７における蒸気回収量を一定に保つためのフィードバック制御においては、通常は廃熱ボイラー入熱量を制御量として選択し、入熱量が一定になるように制御が行われる。しかし、たとえ廃熱ボイラー入熱量が一定になるように制御を行っても、廃熱ボイラー７の蒸気発生量が必ずしも一定にならず、変動する場合がある。本発明者らの検討の結果、蒸気発生量が変動する理由の第１は、ボイラー供給ガス２３中に可燃性ガスの未燃焼成分と酸素とが残存し、ボイラー内で未燃焼成分が燃焼することにより、ボイラー入熱量以上のエネルギーの蒸気が発生することによることが判明した。残存する酸素は、ＳＦ空気２５として導入した空気がボイラー入口までに燃焼が完了しなかった場合、及びボイラー本体へ外気が侵入する場合が考えられる。本発明の上記（４）は以上の知見に基づいてなされたものであり、廃熱ボイラーへの入熱量に変えて、廃熱ボイラーの蒸気発生量が目標値になるように調整することにより、蒸気発生量の変動を抑えて一定の発生量を維持することが可能になる。蒸気発生量の実績値は、発生蒸気本管へのオリフィス等の流量計設置によって測定することができる。また、廃熱ボイラーへの純水供給量からの推定も可能である。
【００３８】
本発明の上記（５）においては、廃熱ボイラーへの入熱量に変えて、廃熱ボイラー入口ガス温度が目標値になるように調整する。実際にボイラー入熱量の値を求めようとすると、ボイラー入口ガスの温度、量及び比熱が必要であり、計測的に複雑となり、精度も低下することとなる。その点、上記（５）のようにボイラー入口ガス温度制御を行えば、温度のみの計測によって制御を行うことができる。また、ボイラー入口ガスの量及び比熱は短時間では大きく変動することがないので、温度を一定に制御することで短期的には入熱量を一定に制御することになる。
【００３９】
本発明の上記（４）のように蒸気発生量実績に基づいてフィードバック制御を行おうとしても、ボイラーの熱容量が大きい場合はボイラー入熱量と蒸気発生量との間に大きな時間遅れを発生することがあり制御に困難が伴う。一方、ボイラー入熱量と蒸気発生量との間の乖離の度合いは、きわめて長周期で変動する。従って、蒸気発生量を一定に保つための短周期フィードバック制御は廃熱ボイラー入熱量を制御量として行い、蒸気発生量とボイラー入熱量の関係を長周期で求め、その関係より蒸気発生量が目標値になる入熱量を求め、短周期フィードバック制御における廃熱ボイラー入熱量目標値又は廃熱ボイラー入口ガス温度目標値を修正すると好ましい。本発明の上記（６）はこの思想に基づいてなされたものであり、廃熱ボイラーの蒸気発生量が目標値になるように、廃熱ボイラーへの入熱量目標値又は廃熱ボイラー入口ガス温度目標値を修正することを特徴とする。図３（ａ）にこの場合のブロック線図を示す。
【００４０】
本発明の上記（７）は、消火塔１からのコークス１０の排出量の変動を検出し、検出したコークスの排出量の変動を外乱としてとらえて、蒸気発生量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行うものである。消火塔１からのコークス排出量が増加すれば、それに伴ってコークス顕熱回収量も増加する。コークス排出量の増加に伴うコークス顕熱回収量の増加代は、熱計算から概算することができ、更に実験に基づいて正確に定めることができる。一方、コークス顕熱回収量の増加代を相殺するために、ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６、ＳＦ空気２５の量の１種又は２種以上を調整することができる。調整量は、ボイラーに供給される熱量を一定に保持するように、熱計算及び実験に基づいて正確に定めることができる。図３（ｂ）は、操作量としてＰＣ空気を選択した場合のブロック線図を示す。本図にはフィードバック制御の線図も併せて記載している。
【００４１】
本発明の上記（８）は外乱として循環ガス量の変動に着目し、上記（７）と同じように蒸気発生量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行うものである。循環ガスがそのまま分岐せずに冷却室に供給される場合においては、循環ガス量から放散ガス量を差し引いた値がそのまま冷却室に供給される吹き込みガス量となる。冷却室に供給される吹き込みガス量が変動すると、冷却室内での熱交換効率が変化し、冷却ガスが赤熱コークスから回収する顕熱量が変動する。この顕熱回収量の変動を熱計算及び実験に基づいて予め予測し、顕熱回収量の変動を補って廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるようにフィードフォワード制御によって、ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６、ＳＦ空気２５の量の１種又は２種以上を調整するものである。循環ガス量を検出するのではなく、冷却室に供給される吹き込みガス量を直接検出して用いても良い。
【００４２】
また、本発明の上記（９）は外乱としてＳＦ空気量の変動に着目し、ＰＣ空気、ＰＣ水・蒸気を調整してボイラー入熱量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行うものである。
【００４３】
本発明の上記（１０）は、バイパス管１９を配置してバイパスガス２９を流す場合において、外乱として冷却室に供給される吹き込みガス流量の変動に着目し、上記（７）と同じように蒸気発生量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行うものである。循環ガスの一部をバイパスして廃熱ボイラーに供給する場合には、冷却室に供給される吹き込みガス量は循環ガス量からバイパスガス量と放散ガス量を差し引いた量となる。冷却室に供給される吹き込みガス量が変動すると、冷却室内での熱交換効率が変化し、冷却ガスが赤熱コークスから回収する顕熱量が変動する。この顕熱回収量の変動を熱計算及び実験に基づいて予め予測し、顕熱回収量の変動を補って廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるようにフィードフォワード制御によって、ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６、ＳＦ空気２５の量の１種又は２種以上を調整するものである。冷却室に供給される吹き込みガス量を直接検出するのではなく、循環ガス量とバイパスガス量とを検出し、その差分として冷却室に供給される吹き込みガス量を計算して用いても良い。
【００４４】
本発明の上記（１）〜（１０）においては、各種外乱の発生に対応しつつフィードバック制御及びフィードフォワード制御を行い、廃熱ボイラーにおける蒸気回収量を一定に保持するようにしている。この過程において、廃熱ボイラー供給ガスの温度が変動することがあり得る。一方、たとえ廃熱ボイラー入熱量が一定に保持されていても、廃熱ボイラー供給ガス温度が一定値の目標範囲上限を外れると、廃熱ボイラーチューブの熱破損の原因を発生するという問題が生じる。また、目標範囲下限を外れると、廃熱ボイラーでの熱回収効率の低下という問題が生じる。ここで、廃熱ボイラーの発生蒸気量を一定に保持、即ち廃熱ボイラー入熱量を一定に保持している状況において、循環ガス量を増大すれば必然的に廃熱ボイラー供給ガス温度は低下することとなる。従って、本発明の上記（１１）にあるように、廃熱ボイラー供給ガス２３の温度を検出し、該検出した廃熱ボイラー供給ガス温度が目標範囲温度となるように循環ガス３７の量を調整することが好ましい。循環ガス量を増大するには循環ガス弁３８を必要量開き、循環ガス量を減少するには循環ガス弁３８を必要量閉じて対応する。
【００４５】
本発明の上記（１２）〜（１５）、（１８）、（１９）は、循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードバック制御に関するものである。また、本発明の上記（１６）、（１７）は、外乱に対して循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードフォワード制御に関するものである。
【００４６】
赤熱コークスからの顕熱を廃熱ボイラーにおいてすべて回収し、余剰循環ガスが発生した場合に大気放散する方法においては、上記のように循環ガス中の可燃成分を極小にすることが望ましい。一方、循環ガスの一部を大気放散するのでなくガス回収している場合において本発明の循環ガス中可燃成分制御を適用する場合には、循環ガス中の一酸化炭素濃度、水素濃度又は循環ガス発熱量の目標値を回収したいガス性状として設定することで、安定した発熱量を有する回収ガスを得ることができる。
【００４７】
本発明の上記（１２）においては、消火塔から排出した高温の排出ガス２２に、廃熱ボイラー７に至るまでの間に空気（ＳＦ空気２５）を供給し、このＳＦ空気量を調整することによって廃熱ボイラー７を循環するガス３７中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくはこれらガス成分による循環ガス発熱量が一定になり、並びに酸素濃度が一定濃度以下となるように調整する。図４（ａ）にこの場合のブロック線図を示す。ここでは、ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６の吹き込みは必須ではないが、通常はＰＣ空気２４の吹き込みによって発生した一酸化炭素を燃焼することを目的の一つとしてＳＦ空気２５が供給されるので、少なくともＰＣ空気２４の吹き込みが同時に行われていることが多い。廃熱ボイラー７を循環するガス３７中のガス成分の測定は、廃熱ボイラー７を出た後のガスをサンプリングして行うと好ましい。廃熱ボイラー入口以降において、未燃焼ガスと酸素ガスとの反応が継続することがあり得るからである。循環ガス３７中に未燃焼の可燃ガス成分が検出された場合には、当該可燃ガス成分を燃焼するのに必要かつ十分な量のＳＦ空気２５を増大する。循環ガス３７中に酸素ガスが検出された場合には、当該酸素ガス量に相当する文のＳＦ空気２５を減少する。
【００４８】
循環ガス中に可燃成分と酸素とが共存している場合には、可燃ガス成分と酸素とのいずれを用いて制御を行うかを定めなければならない。また、可燃ガス成分として一酸化炭素のみが主に発生するプロセスであれば、一酸化炭素のみに着目して制御を行うことができる。本発明の上記（１３）のように、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と目標値とを設けて調整を行うことができる。通常は一酸化炭素濃度が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が上限値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が目標値又は下限値を下回ってかつ一酸化炭素濃度が目標値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量の調整を再開する。このような調整を行うことにより、循環ガス中における一酸化炭素と酸素の濃度を常に一定値以下の低レベルに安定して制御することができる。
【００４９】
可燃ガス成分として水素が主体となるプロセスであれば、水素のみに着目し、本発明の上記（１４）のように制御を行うと好ましい。
【００５０】
可燃ガス成分として一酸化炭素と水素が共に存在するプロセスにおいては、それぞれの可燃ガスが燃焼したときの発熱量に着目し、本発明の上記（１５）のように、ガス中の一酸化炭素濃度と一酸化炭素の発熱量の積に前記ガス中の水素濃度と水素の発熱量の積を加えて循環ガス発熱量とし、該発熱量に目標値を設ける。一方、ガス中の酸素濃度に上限値と目標値とを設ける。そして、通常は循環ガス発熱量が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が上限値を上回ったときは循環ガス発熱量によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が目標値又は下限値を下回ってかつ循環ガス発熱量が目標値を上回ったときは循環ガス発熱量によるＳＦ空気の量の調整を再開する。このような調整を行うことにより、循環ガス中における一酸化炭素、水素、循環ガス発熱量と酸素の濃度を問題のないレベルで常に一定値以下に制御することができる。なお、一酸化炭素濃度又は水素濃度又は循環ガス発熱量の目標値は、ゼロを上回る値で、酸素濃度がその上限値を上回らない最小点を実機にて求めて設定することが望ましい。
【００５１】
本発明の上記（１６）は、消火塔からのコークス１０の排出量の変動を検出し、検出したコークスの排出量の変動を外乱としてとらえて、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度並びに酸素濃度の変動を防止するためのフィードフォワード制御を行うものである。消火塔からのコークス排出量が増加すれば、それに伴って循環ガス中の可燃ガス成分の量も増加する。コークス排出量の増加に伴う可燃ガス成分の増加代は、計算および実験によって定めることができる。この可燃ガス成分の増加代を相殺するためのＳＦ空気の増加代を同じく計算および実験によって定め、フィードフォワード制御を行うことにより、コークスの排出量が変動しても循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の量を変動させずに制御を行うことができる。図４（ｂ）にこの場合のブロック線図を示す。本図にはフィードバック制御の線図も併せて記載している。
【００５２】
本発明の上記（１７）は、ＰＣ空気２４の量の変動を外乱としてとらえ、上記（１６）と同様にフィードフォワード制御を行って循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の増大を防止するものである。上記（１７）の発明を上記（１）（９）の発明と同時に実施することにより、上記（３）の発明と同様、循環ガスの可燃ガス成分および酸素の濃度を一定に保持しつつ蒸気回収量を一定にするためのフィードバック制御を行うことができる。
【００５３】
循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の量の増大を防止するために上記（１２）〜（１５）の発明においてＳＦ空気２５の量を増減すると、それに伴ってガス排出管１２における燃焼量が変動し、廃熱ボイラー７での蒸気回収量に変動をきたすこととなる。本発明の上記（１８）においては、循環ガス中の一酸化炭素濃度、水素濃度、循環ガス発熱量、酸素濃度が一定濃度以下となるように前記ＳＦ空気２５の量を調整するに際し、ＳＦ空気２５の量を調整すると共にＰＣ空気２４及び／又はＰＣ水・蒸気２６の量を調整する。ＳＦ空気２５の増加量とＰＣ空気２４及び／又はＰＣ水・蒸気２６の減少量との比は、廃熱ボイラー７への入熱量が一定になるように定める。
【００５４】
循環ガス中の一酸化炭素濃度が管理値を超えた高い値である場合、ＳＦ空気の増加は一酸化炭素や水素を燃焼する反応であるから循環ガス中の一酸化炭素と水素を低下する働きをし、ＰＣ空気、ＰＣ水・蒸気の減少はプレチャンバーにおける一酸化炭素の発生量の減少をきたすので同じく循環ガス中の一酸化炭素を低下する働きをする。一方、ＳＦ空気の増加は蒸気発生量の増加をきたす反面、ＰＣ空気、ＰＣ水・蒸気の減少は蒸気発生量の減少をきたす。従って、ＳＦ空気の増加量とＰＣ空気の減少量の比率をちょうど蒸気回収量が変動しない比率に設定することが可能であり、これによって蒸気回収量を変動させずに循環ガス中の一酸化炭素濃度や水素濃度を減少させることが可能である。ＳＦ空気を増加しつつＰＣ水・蒸気を減少すると、ＰＣ水・蒸気の減少は循環ガス中の水素の減少をもきたすので、蒸気回収量を変動させずに循環ガス中の水素濃度を一層減少させることができる。
【００５５】
循環ガス中の酸素濃度が管理値を超えた高い値である場合、ＳＦ空気を減少することで循環ガス中の酸素濃度の低下を図る。この場合、ガス排出管内での可燃ガスの燃焼量は変化しないので、蒸気回収量には影響を及ぼさない。従って、循環ガス中の酸素濃度を低下させるための制御においては、ＳＦ空気２５の減少のみで足り、それと共にＰＣ空気２４やＰＣ水・蒸気２６を同時に増加させる必要はない。
【００５６】
本発明の上記（１９）においては、循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の量を一定値内に制御するに際し、上記（１８）のように廃熱ボイラー蒸気回収量を一定に保持すると同時に、プレチャンバー内の温度も一定に保持する。循環ガス中の一酸化炭素濃度、水素濃度、循環ガス発熱量、酸素濃度が一定濃度以下となるように前記ＳＦ空気の量を調整するに際し、ＳＦ空気の量を調整すると共にＰＣ空気及びＰＣ水・蒸気の量を調整する。ＳＦ空気の増加量とＰＣ空気及びＰＣ水・蒸気の減少量との比は、廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定める。さらに上記（１８）では、プレチャンバー内の温度を一定に保つようにＰＣ空気の調整量とＰＣ水・蒸気の調整量の比を定める。プレチャンバー内において、ＰＣ空気の増加は発熱量の増加をきたし、ＰＣ水・蒸気の増加は発熱量の減少をきたす。従って、ＰＣ空気増加代とＰＣ水・蒸気増加代との比を適切に定めることにより、プレチャンバー内温度を一定に保持することができるのである。図４（ｃ）にこの場合のブロック線図を示す。
【００５７】
消火塔から排出する高温の排出ガスは、スローピングフリュー部４を経て廃熱ボイラー７へ供給されるが、この排出ガス量が上限流量を超えると、スローピングフリュー部４よりコークスの浮上、飛散現象が発生し、循環ガス通気抵抗の急激な増大や飛散コークスによるボイラーチューブの摩耗破損のトラブルに繋がるため、一定流量以下での制御が必要である。また、冷却室２での赤熱コークスからの顕熱回収量を常に最大化し省エネを図るには、冷却室２へ供給する不活性ガス量を可能な限り増大することが重要であり、前述の消火塔排出ガス量の上限値制約から、同上限値で一定制御することが必要である。本発明の上記（２０）においては、循環ガスの経路にバイパス管１９を設け、排出ガス２２の量が目標値になるようにバイパスガス２９の量を調整する。バイパスガス２９の量を増大すれば、循環ガス３７の量を一定に保ったままで不活性ガス吹き込み管１１からの吹き込みガス２１の量を減少することができ、その結果排出ガス２２の量を減少することができる。
【００５８】
本発明の上記（２１）においては、（２０）の排出ガスの量に変えて、冷却室出口から廃熱ボイラー入口に至るまでの間で測定したボイラー供給ガス圧力が目標値になるように前記バイパスガスの量を調整する。上記（２０）において消火塔から排出する高温のガス量を求めるためには、冷却室から来るガス量を循環ガス量、放散ガス量、バイパスガス量から求め、一方プレチャンバーから来るガス量をＰＣ空気量、ＰＣ水・蒸気量、反応による増加ガス量に基づいて求める必要があり、これらを測定又は推定することは複雑、大変であるため、消火塔から排出する高温のガス量と一定の関係を有することがわかっているボイラー供給ガス圧力で代用するものである。
【００５９】
本発明の上記（２）（１９）は、予めＰＣ空気の調整量とＰＣ水・蒸気の調整量の比の値を定め、プレチャンバー内の温度が一定に保持されるように調整を行っている。ところが、乾式消火装置における種々の操業条件が変化することに起因して、上記予め定めた比の値を用いて制御を行っても、プレチャンバー内の実績温度が目標値と相違してくる場合がある。本発明の上記（２２）においては、プレチャンバー内の温度を測定し、プレチャンバー内の温度測定値と目標値との間に相違が生じたときは、前記ＰＣ空気の調整量とＰＣ水・蒸気の調整量の比の値を修正して前記プレチャンバー内の温度が目標値になるように調整する。これにより、たとえ装置の操業要因に変動があった場合でも、常にプレチャンバー内の温度を目標値に一致させることができる。
【００６０】
ガス排出管１２にＳＦ空気２５を導入して可燃ガス成分を燃焼すると、燃焼熱によって排出ガス２２の温度が上昇する。特にバイパス管１９を設けてバイパスガスを流している場合においては、ガス排出管１２とバイパス管１９とが合流する前においてはもともと排出ガス２２の温度が高い。従って、バイパス管１９との合流前のリングダクト５やスローピングフリュー部４においてＳＦ空気を導入して可燃ガス成分を燃焼すると、排出ガス２２の温度上昇量も大きなものとなり、スローピングフリュー部の煉瓦の局部異常昇温による損傷が発生することがある。本発明の上記（２３）においては、排出ガス２２が低温のバイパスガス２９と合流してガス温度が低下した後にＳＦ空気２５を導入しているので、ＳＦ空気２５によって可燃ガスが燃焼しても排出ガスの温度はさほど上昇せず、煉瓦の局部異常昇温による損傷を防止することができる。
【００６１】
本発明の上記（１）〜（２３）の発明は、それぞれ単独で実施することによって効果を得ることも可能であるが、複数の発明を組み合わせて実施することにより、それぞれの発明の効果を総合して得ることができるのでより好ましい。
【００６２】
【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。
【００６３】
プレチャンバー上部から赤熱コークス上部表面３０とプレチャンバーとで形成する空間３１内にＰＣ空気を吹き込む。また、プレチャンバー内の温度を調整するためのＰＣ水・蒸気２６は、空気吹き込み装置１４の配管内においてＰＣ空気２４と混合し、該混合したガスをプレチャンバー内に吹き込むこととした。消火塔１からの排出ガス２２中の可燃成分を燃焼して排出ガスの温度を上昇させると同時に循環ガス３７中の成分を制御するため、ガス排出管１２中にＳＦ空気２５を吹き込む装置を設置した。更に、循環ブロアー８から冷却室２に供給する不活性ガスの一部を分岐し、前記排出ガスに合流させるためのバイパス管１９を設けた。また、循環ガス成分の酸素、一酸化炭素および水素の濃度計はボイラ出口に配置したサンプル管３７より測定している。
【００６４】
ここで、本発明の（１）〜（３）（６）〜（８）（１０）〜（１３）（１６）（１８）〜（２０）（２２）（２３）を組み合わせて制御系および装置を構成し、廃熱ボイラー７の蒸気発生量３５の目標値を１３０トン／Ｈとし、循環ガス３７中の一酸化炭素濃度目標値を０．３％、酸素濃度の上限値を０．３％、同下限値と同目標値を０．１％とし、プレチャンバー内温度目標値を１０００℃とし、廃熱ボイラー供給ガス２３の温度上限値を９８０℃、同下限値を９５０℃とし、消火塔１から排出する排出ガス２２量の目標値を２６４０００Ｎｍ³／Ｈとして長時間にわたる連続制御を実施した。
【００６５】
この結果、循環ガス量２９８０００Ｎｍ³／Ｈ、ＰＣ空気量１００００Ｎｍ³／Ｈ、ＳＦ空気量３００００Ｎｍ³／Ｈ、バイパスガス量１００００Ｎｍ³／Ｈ、ＰＣ水量１．５トン／Ｈの平均操業条件において、蒸気発生量３５が１３０トン／Ｈの実績が得られた。併せて、蒸気発生量３５の変動は１時間平均値で±１．５トン／Ｈの範囲内で制御できた。更に、排出量の設定値を１７０トン／Ｈから１２０トン／Ｈに変更した場合においても蒸気発生量３５が１３０トン／Ｈ±１．５トン／Ｈの範囲内で制御することかできた。また、循環ガス３７中の一酸化炭素濃度は平均で０．３％となり酸素濃度は０．１％以下とすることができた。この結果を表１に従来技術との比較において示す。加えて、プレチャンバー内温度実績１０００℃、廃熱ボイラー供給ガス２３の温度実績９６５℃、排出ガス２２量実績２６４０００Ｎｍ³／Ｈが得られ、その結果、スローピングフリュー部への異物付着は皆無であり、廃熱ボイラーのチューブの熱損傷もなく、廃熱ボイラーでの熱回収効率の低下もなく、スローピングフリューからのコークスの浮上、飛散による循環ガス通気抵抗の増大や廃熱ボイラーチューブの摩耗破損を回避でき、スローピングフリュー部煉瓦の局部異常昇温も発生せず、安定した操業が達成できた。更に、排出コークス１０の温度実績は１８０℃となり、前述の安定操業条件の中で、赤熱コークスからの顕熱回収量の最大化を実現した。
【００６６】
【表１】

【００６７】
【発明の効果】
本発明により、コークス乾式消火装置において、廃熱ボイラーの蒸気発生量を必要量一定に保持することが可能になる。また、廃熱ボイラーの循環ガス中における可燃性ガス成分および酸素の濃度を一定値以下の値に保持することが可能になる。さらに、プレチャンバー部の温度を一定値に保持してスローピングフリュー部の異物付着を防止することができる。加えて、廃熱ボイラー入口ガス温度を一定範囲に保持してボイラーチューブの熱破損を防止すると同時に、ボイラーでの熱回収効率の低下を防止することができる。併せて、消火塔から排出する排出ガスの量を一定流量に保持してスローピングフリューからのコークスの浮上、飛散による循環ガス通気抵抗の増大及びボイラーチューブの摩耗破損を防止すると同時に冷却室での赤熱コークスからの顕熱回収を最大化することが可能になる。
【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図である。
【図２】本発明の制御の概要を示すブロック線図であり、（ａ）は請求項１に係る発明、（ｂ）は請求項２に係る発明、（ｃ）は請求項３に係る発明についてのものである。
【図３】本発明の制御の概要を示すブロック線図であり、（ａ）は請求項６に係る発明、（ｂ）は請求項７に係る発明についてのものである。
【図４】本発明の制御の概要を示すブロック線図であり、（ａ）は請求項１２に係る発明、（ｂ）は請求項１６に係る発明、（ｃ）請求項１９に係る発明についてのものである。
【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
６１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（ＰＣ空気）吹き込み装置
１５空気（ＳＦ空気）吹き込み装置
１６水又は蒸気（ＰＣ水・蒸気）吹き込み装置
１７吹き込み制御装置
１８プレチャンバー内温度測定装置
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（ＰＣ空気）
２５リングダクト吹き込み空気（ＳＦ空気）
２６プレチャンバー吹き込み水又は蒸気（ＰＣ水・蒸気）
２７不活性ガス流
２８空気流
２９バイパスガス
３０赤熱コークス層表面
３１プレチャンバー空間
３２赤熱コークス層
３３放散ガス
３４給水
３５発生蒸気
３６２次ダストキャッチャー
３７循環ガス
３８循環ガス弁
３９サンプル管
４０プレチャンバー内温度センサー
４１発生蒸気流量計[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a coke dry fire extinguishing method and a fire extinguishing apparatus.
[0002]
[Prior art]
When cooling red hot coke discharged from the coke oven, a coke dry fire extinguishing device (so-called CDQ (Coke Dry Quencher)) is used to collect sensible heat of the red hot coke and save energy.
[0003]
The dry fire extinguishing apparatus includes a cooling chamber that exchanges sensible heat of red hot coke with an inert gas, and a prechamber on the upper side of the cooling chamber. Red hot coke is charged into the pre-chamber from above the pre-chamber. The pre-chamber is provided for the purpose of absorbing the time variation of red hot coke charging and obtaining operational stability. Coke is heat-exchanged with an inert gas in the cooling chamber and cooled to near 200 ° C., and then cut out by a certain amount. The inert gas heated to 900 ° C. after the heat exchange is discharged from the upper part of the cooling chamber to the ring duct, is recovered by the waste heat boiler through the primary dust catcher, and is pumped again to the cooling chamber by the circulation blower.
[0004]
The coke to be charged contains volatile matter and fine coke. Volatile components are highly flammable and may cause abnormal combustion if included in the circulating gas at a high ratio. Therefore, when air is blown into the pre-chamber, volatile matter remaining in the coke mass and fine coke can be combusted. Part of the surface layer of reddish coke may be burned by the blown air. As a result, the amount of heat of the gas discharged from the cooling chamber can be increased by mixing the heated air and the combustion exhaust gas with the inert gas. In addition, since the temperature of the coke that reaches the cooling chamber through the pre-chamber has also increased, the amount of heat recovered to the inert gas in the cooling chamber also increases. As a result, the steam recovery amount in the waste heat boiler can be increased.
[0005]
By blowing air into the pre-chamber, the heat recovery amount in the waste heat boiler can be increased in the operation of the dry fire extinguishing equipment in the steady state, and the supply amount of the red hot coke is reduced or the temperature of the red hot coke to be charged is reduced. Even when the coke temperature in the cooling chamber decreases due to the decrease, the heat recovery amount in the waste heat boiler can be kept constant. Japanese Patent Laid-Open No. 61-37893 discloses a method of blowing air into a pre-chamber.
[0006]
In dry fire extinguishing equipment, gas with water added is supplied into the pre-chamber, and a gas containing a large amount of carbon monoxide and hydrogen gas is generated by reaction with red hot coke, and this gas is combined with the circulating gas in the fire extinguisher. Such a method is described in JP-A-59-75981. Carbon monoxide and hydrogen gas recovered as gas components in the circulating gas are recovered as fuel gas after passing through the boiler, and air is added to the gas duct to burn carbon monoxide and hydrogen, and then the boiler It can also be recovered as steam.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The steam generated in the waste heat boiler of the coke dry fire extinguishing equipment is generally converted to electrical energy by a steam turbine generator, and this steam turbine generator is stably used at the most efficient point. For operation, it is important to keep the amount of steam generated in the waste heat boiler constant. Also, when using steam as general-purpose steam, if the steam generation amount fluctuates relative to the required amount, the steam will be insufficient at the customer when the steam generation amount decreases, and the generated steam will be wasted when the steam generation amount increases. Since it is emitted, it is necessary to keep the amount of generated steam constant for effective use of the generated steam.
[0008]
Since there is air blown into the prechamber, water and steam blown into the prechamber, and air blown into the high temperature gas recovered from the fire extinguisher, the amount of circulating gas circulating between the fire extinguisher and the waste heat boiler increases. Therefore, it is necessary to dissipate part of the circulating gas to the outside for the purpose of keeping the amount of the circulating gas constant. If the circulating gas contains unburned gas such as carbon monoxide or hydrogen, the energy of the unburned gas cannot be recovered effectively. Therefore, the unburned gas contained in the circulating gas is converted into thermal energy by blowing air and combusting, and at least when the circulating gas passes through the waste heat boiler, the unburned gas does not appear in the circulating gas. It is preferable to make it.
[0009]
On the other hand, if the circulating gas contains oxygen, it is not preferable in that the coke burns in the cooling chamber to lower the cooling capacity. Therefore, when air is blown into the circulating gas recovered from the fire extinguisher, it is necessary to consider that oxygen does not remain in the circulating gas by blowing excess oxygen.
[0010]
By blowing air into the pre-chamber and burning a part of the remaining volatile matter, fine coke and lump coke, the temperature of both the blown air and the coke in the pre-chamber rises. When the temperature inside the pre-chamber reaches around 1400 ° C., the ash contained in the coke is melted and vaporized, and the vaporized ash is carried with the air and mixed with the inert gas rising in the cooling chamber. The exit temperature of the cooling chamber of the inert gas is around 900 ° C., and the vaporized ash is agglomerated and adheres to the sloping flue at the top of the cooling chamber. This deposit is called a clinker, and has a problem that the gas ventilation hole is blocked, the gas ventilation resistance is increased, and the circulation of the high-temperature coke cooling gas is hindered. Therefore, even when air is blown into the pre-chamber, it is necessary to perform control so that the temperature in the pre-chamber is always kept below a certain temperature.
[0011]
To cope with the above-mentioned problems, the waste heat boiler supply gas temperature must be varied. However, the upper limit operating temperature specified by the material and structure of the boiler tube constituting the waste heat boiler is determined. If it is used at a temperature exceeding that, it will cause thermal damage, so the waste heat boiler supply gas temperature must be supplied below that temperature. Moreover, when the waste heat boiler supply gas temperature falls, the heat exchange efficiency in a boiler will fall and it will lead to the fall of a steam generation amount. Therefore, it is necessary to perform control so that the waste heat boiler supply gas temperature is always kept within a certain range.
[0012]
High-temperature exhaust gas discharged from the fire extinguisher is supplied to the waste heat boiler through the sloping flues, but if this amount of exhaust gas exceeds the upper limit flow rate, coke floating and scattering phenomenon will occur from the sloping flues, Control at a constant flow rate or lower is necessary to lead to a rapid increase in circulating gas ventilation resistance and troubles in boiler tube wear and damage caused by scattered coke. In addition, in order to constantly maximize the amount of sensible heat recovered from reddish coke in the cooling room and save energy, it is important to increase the amount of inert gas supplied to the cooling room as much as possible. Due to the upper limit of the gas amount, it is necessary to perform constant control at the upper limit.
[0013]
A first object of the present invention is to provide a fire extinguishing method that always keeps the amount of recovered steam constant at a required amount in a coke dry fire extinguishing method that recovers sensible heat of red hot coke as steam using a coke dry fire extinguishing apparatus. The second object is to provide a fire extinguishing method that always keeps the combustible gas component and oxygen component in the circulating gas at the minimum values, and the temperature inside the pre-chamber is always kept below a certain temperature to the sloping flue section. The third purpose is to prevent foreign matter from adhering to the waste heat boiler, always keeping the temperature of the gas supplied to the waste heat boiler within a certain range to prevent thermal damage to the boiler tube, and at the same time to prevent a decrease in heat recovery efficiency in the boiler. The fourth objective is to keep the amount of exhaust gas discharged from the fire extinguishing tower at a constant flow rate so that the circulation gas venting resistance is increased by coke ascent and scattering from the sloping flue. To maximizing the sensible heat recovery from red hot coke simultaneously cooling chamber when preventing an increase and abrasion damage to the boiler tubes and the fifth object of.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  That is, the gist of the present invention is as follows.
[1] Using a fire extinguisher 1 composed of a cooling chamber 2 and a pre-chamber 3 above it, red hot coke 9 is charged from above the pre-chamber and air is blown into the pre-chamber 3.WithIn the coke dry fire extinguishing method in which water or steam is blown, sensible heat of the red hot coke is exchanged in the cooling chamber using an inert gas as a medium, and heat is recovered in the form of steam in the waste heat boiler 7,The ratio of the adjustment amount of water or steam blown into the pre-chamber (hereinafter referred to as “PC water / steam 26”) and the adjustment amount of air blown into the pre-chamber (hereinafter referred to as “PC air 24”) Air is supplied to the high-temperature exhaust gas 22 discharged from the fire extinguishing tower 1 until reaching the waste heat boiler (hereinafter referred to as “SF air 25”). The ratio of the adjustment amount to the adjustment amount 24 of the PC air and the adjustment amount of the PC water / steam 26 is determined so as to keep the concentration of the combustible gas component and oxygen in the circulation gas constant.The amount of heat input to the waste heat boiler becomes the target value.PCair24 and PC water・ Adjust the amount of steamIn addition, the target amount of heat input to the waste heat boiler is corrected so that the amount of the SF air 26 is adjusted and the steam generation amount of the waste heat boiler becomes the target value.Coke dry fire extinguishing method characterized by:
[2The adjustment of the amount of the PC air 24, the PC water / steam 26, and the SF air 25 is performed by detecting a change in the discharge amount of the coke 10 from the fire extinguishing tower 1 and sensible heat of coke due to the detected change in the discharge amount of the coke. Adjusting the amount of heat input to the waste heat boiler to be constant by compensating for the fluctuation of the recovered amount[1]Coke dry fire extinguishing method described in 1.
[3The adjustment of the amounts of the PC air 24, the PC water / steam 26, and the SF air 25 detects the variation in the amount of the circulating gas 37 and compensates for the variation in the amount of coke sensible heat recovered due to the detected variation in the amount of circulating gas. [1], wherein the heat input to the boiler 7 is adjusted to be constantOr [2]Coke dry fire extinguishing method described in 1.
[4The air (SF air 25) is supplied to the high temperature exhaust gas 22 discharged from the fire extinguisher before reaching the waste heat boiler 7, and the adjustment of the amount of the PC air 24 and the PC water / steam 26 The above-mentioned method is characterized in that air quantity fluctuation is detected, and adjustment is made so that the heat input quantity to the waste heat boiler becomes a target value by compensating for the fluctuation of boiler heat input quantity due to the detected SF air quantity fluctuation.[1] to [3]Coke dry fire extinguishing method according to any of the above.
[5] A part of the gas discharged from the waste heat boiler 7 and supplied to the cooling chamber 2 is branched, and the branched gas (hereinafter referred to as “bypass gas 29”) is merged with the waste heat boiler supply gas, and the PC air 24, adjustment of the amount of the PC water / steam 26 and the SF air 25 is performed by detecting a change in the amount of the blown gas 21 supplied to the cooling chamber and detecting the coke sensible heat due to the detected change in the amount of the blown gas 21 supplied to the cooling chamber. [1] to [1] above, wherein the amount of heat input to the waste heat boiler is adjusted to compensate for fluctuations in the recovered amount.4] The coke dry-type fire extinguishing method in any one of.
[6] When the waste heat boiler supply gas temperature is detected and the detected waste heat boiler supply gas temperature exceeds a predetermined upper and lower limit value, the circulating gas flow rate is increased or decreased to recover the boiler inlet temperature within the upper and lower limit value. [1] to [1] characterized in that5] The coke dry-type fire extinguishing method in any one of.
[0015]
(12) Using the fire extinguisher 1 comprising the cooling chamber 2 and the pre-chamber 3 on the upper side, the red hot coke 9 is charged from above the pre-chamber, and the sensible heat of the red hot coke is passed through the inert gas in the cooling chamber. Heat is exchanged as a medium, and air (SF air 25) is supplied to the high-temperature exhaust gas 22 discharged from the fire extinguisher 1 until reaching the waste heat boiler 7, and heat is recovered in the form of steam in the waste heat boiler 7. In the coke dry fire extinguishing method, the carbon monoxide concentration or hydrogen concentration in the gas circulating in the waste heat boiler 7 or the amount of heat generated by the circulating gas due to these gas components becomes constant, and the oxygen concentration becomes less than a certain concentration. The coke dry fire extinguishing method is characterized by adjusting the amount of SF air as described above.
(13) The amount of the SF air 25 is adjusted by providing a target value for the carbon monoxide concentration in the gas circulating through the waste heat boiler, and providing an upper limit value, a lower limit value, and a target value for the oxygen concentration in the gas. The amount of SF air is adjusted so that the carbon monoxide concentration becomes the target value. When the oxygen concentration exceeds the upper limit, the adjustment of the amount of SF air by the carbon monoxide concentration is interrupted, and the oxygen concentration is When the amount of SF air is adjusted to the target value, and the oxygen concentration falls below the target value or lower limit value, or the oxygen concentration falls below the target value or lower limit value and the carbon monoxide concentration exceeds the target value The coke dry fire extinguishing method according to (12), wherein the adjustment of the amount of SF air by the carbon monoxide concentration is resumed.
(14) The amount of the SF air 25 is adjusted by providing a target value for the hydrogen concentration in the gas circulating in the waste heat boiler, providing an upper limit value, a lower limit value, and a target value for the oxygen concentration in the gas, The amount of SF air is adjusted so that the concentration becomes the target value, and when the oxygen concentration exceeds the upper limit value, the adjustment of the amount of SF air based on the hydrogen concentration is interrupted so that the oxygen concentration becomes the target value. When the amount of SF air is adjusted and the oxygen concentration falls below the target value or lower limit value, or the oxygen concentration falls below the target value or lower limit value and the hydrogen concentration exceeds the target value, the amount of SF air due to the hydrogen concentration The coke dry fire extinguishing method according to (12), wherein the adjustment is restarted.
(15) The amount of the SF air 25 is adjusted by multiplying the product of the carbon monoxide concentration in the gas circulating through the waste heat boiler and the calorific value of carbon monoxide by the product of the hydrogen concentration in the gas and the calorific value of hydrogen. In addition, the heating value of the circulating gas is set, a target value is set for the heating value, an upper limit value, a lower limit value, and a target value are set for the oxygen concentration in the gas, and SF is set so that the heating value of the circulating gas becomes the target value. When the amount of air is adjusted and the oxygen concentration exceeds the upper limit, the adjustment of the amount of SF air by the amount of heat generated from the circulating gas is interrupted, and the amount of SF air is adjusted so that the oxygen concentration becomes the target value, When the oxygen concentration falls below the target value or the lower limit value, or the oxygen concentration falls below the target value or the lower limit value and the circulating gas heating value exceeds the target value, the adjustment of the SF air amount by the circulating gas heating value is resumed. Coke dry fire extinguishing as described in (12) above Law.
(16) The amount of the SF air 25 is adjusted by detecting a change in the discharge amount of the coke 10 from the fire extinguisher 1 and monoxide in the gas circulating in the waste heat boiler due to the detected change in the discharge amount of the coke. The coke dry fire extinguishing method according to any one of the above (12) to (15), wherein the carbon concentration or the hydrogen concentration or the calorific value of the circulating gas and the oxygen concentration are adjusted to prevent fluctuations.
(17) The amount of the SF air 25 is adjusted by detecting a variation in the amount of PC air 24 and / or the amount of PC water / steam 26, and waste due to the variation in the detected amount of PC air and / or PC water / steam. Any one of the above (12) to (16), characterized in that the carbon monoxide concentration or hydrogen concentration in the gas circulating through the heat boiler or the circulating gas heat generation amount and the oxygen concentration are adjusted to prevent fluctuations. Coke dry fire extinguishing method as described.
(18) Air (PC air 24) is blown into the pre-chamber 3 and / or water or steam (PC water / steam 26) is blown, and SF air 25 depending on the carbon monoxide concentration or hydrogen concentration or the circulation gas heat generation amount. The amount of SF air 25 is adjusted and the amount of PC air 24 and / or PC water / steam 26 is adjusted to reduce the amount of PC air 24 and / or PC water / steam 26 and SF air 25. The coke dry-extinguishing method according to any one of (12) to (16) above, wherein the ratio of the increase to the amount of increase is determined so that the amount of heat input to the waste heat boiler 7 is constant.
(19) The coke dry extinguishing method according to (18) above, wherein the ratio of the adjustment amount of the PC water / steam 26 and the adjustment amount of the PC air 24 is determined so as to keep the temperature in the pre-chamber constant. .
[0016]
(20) Using the fire extinguisher 1 composed of the cooling chamber 2 and the pre-chamber 3 above it, the red hot coke 9 is charged from above the pre-chamber, and air and / or water or steam is blown into the pre-chamber 3. The sensible heat of the red hot coke is exchanged in the cooling chamber by using an inert gas as a medium, and the sensible heat of the high-temperature gas discharged from the fire extinguishing tower 1 is recovered in the form of steam by the waste heat boiler 7. In the coke dry fire extinguishing method, a part of the gas discharged from the waste heat boiler 7 and supplied to the cooling chamber is branched, and the branched gas (bypass gas 29) is joined to the waste heat boiler supply gas. A coke dry fire extinguishing method, wherein the amount of the bypass gas 29 is adjusted so that the amount of the hot exhaust gas 22 to be discharged becomes a target value.
(21) The bypass gas is changed so that the amount of hot exhaust gas 22 discharged from the fire extinguishing tower 1 is changed so that the boiler supply gas pressure measured from the extinguishing tower outlet to the waste heat boiler inlet becomes a target value. The coke dry fire extinguishing method according to the above (20), wherein the amount of the coke is adjusted.
[0017]
(22) The temperature in the pre-chamber is measured, and when there is a difference between the measured value in the pre-chamber and the target value, the adjustment amount of the PC water / steam 26 and the adjustment amount of the PC air 24 The coke dry fire extinguishing method according to (2) or (19) above, wherein the ratio value is corrected so that the temperature in the pre-chamber becomes a target value.
[0018]
(23) A fire extinguisher 1 composed of a cooling chamber 2 and a pre-chamber 3 above the cooling chamber 2 and charged with red hot coke 9 from above the pre-chamber, and for blowing air into the pre-chamber 3 and / or blowing water or steam. The sensible heat of the red hot coke is exchanged in the cooling chamber using an inert gas as a medium, and the sensible heat of the hot gas discharged from the fire extinguishing tower is recovered in the form of steam. In the coke dry fire extinguisher having the waste heat boiler 7, the SF air blowing device 15 that supplies air (SF air 25) to the high temperature gas 22 discharged from the fire extinguishing tower 2, and the waste heat boiler that discharges air into the cooling chamber A part of the gas supplied as the active gas, and a bypass pipe 19 for joining the branched gas (bypass gas 29) to the waste heat boiler supply gas In the path from exhausting the high temperature gas from the fire extinguisher 1 to introduction into the waste heat boiler 7, the joining position of the bypass pipe 19 is located upstream (on the anti-boiler side) from the SF air inlet. Coke dry fire extinguisher.
[0019]
  The above of the present invention[1] [6]Relates to feedback control for maintaining a constant amount of steam recovery from the waste heat boiler. In addition, the above of the present invention[2]-[5]Relates to feed-forward control for maintaining a constant amount of waste heat boiler steam recovery against disturbance.
[0020]
The above (12) to (15), (18) and (19) of the present invention relate to feedback control for minimizing the contents of combustible components and oxygen in the circulating gas. The above (16) and (17) of the present invention relate to feedforward control for minimizing the contents of combustible components and oxygen in the circulating gas against disturbance.
[0021]
The above (20) and (21) of the present invention relate to feedback control for keeping the amount of hot gas discharged from the cooling chamber constant.
[0022]
The above (22) of the present invention relates to feedback control for keeping the temperature in the pre-chamber constant.
[0023]
Said (23) of this invention is related with the coke dry-type fire extinguishing apparatus for avoiding the damage by the local abnormal temperature rise of a slowing flue brick.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
A fire extinguisher 1 for cooling red hot coke is formed in a vertical shape, and includes a pre-chamber 3 and a cooling chamber 2 in the vertical direction. The pre-chamber 3 and the cooling chamber 2 are divided as a gas flow by a slowing flue portion 4 formed around the inner wall thereof.
[0025]
The red hot coke 9 having a temperature of about 980 ° C. is charged from above the pre-chamber 3, gradually moves downward, and is cooled in the cooling chamber 2 by the inert gas 27 blown from the blower 11 at the lower part of the cooling chamber. The temperature of the coke 10 when discharged from the lower part of the cooling chamber is close to 200 ° C.
[0026]
The inert gas 27 blown in the cooling chamber is exchanged with red hot coke while rising in the cooling chamber, the gas temperature rises, and is discharged from the slowing flue 4 at the upper portion of the cooling chamber to the ring duct 5. Is done. Further, the inert gas is sent from the ring duct 5 to the waste heat boiler 7 through the primary dust catcher 6, recovered by the waste heat boiler 7, and cooled to about 180 ° C., and then cooled again through the circulation blower 8. It is blown into chamber 2.
[0027]
In the present invention, air is blown into the pre-chamber as necessary. Hereinafter, the air blown into the pre-chamber is referred to as “PC air 24”. The oxygen in the blown air reacts with the remaining volatiles, fine coke and a part of the lump coke. The reaction is an exothermic reaction that mainly produces carbon monoxide, and the blown air, product gas, and coke descend in the prechamber while the temperature rises, and reach the highest temperature in the lower part of the prechamber. The blown air and the generated gas are mixed with the inert gas rising from below in the lower portion of the pre-chamber, and are discharged from the slowing flue portion 4 to the ring duct 5.
[0028]
In the present invention, water or steam is blown into the pre-chamber together with air as necessary. Hereinafter, the water or steam blown into the pre-chamber is referred to as “PC water / steam 26”. The blown water absorbs heat when it evaporates and becomes steam, and the steam comes into contact with red hot coke to generate hydrogen gas and carbon monoxide by a water gas reaction and absorbs heat. Accordingly, the temperature of the gas and coke in the pre-chamber is lowered by blowing water or steam, and the temperature of the gas and coke in the pre-chamber can be adjusted by adjusting the amount of water or steam blown. Hydrogen gas and carbon monoxide generated by the water gas reaction descend in the pre-chamber, mix with the inert gas that has risen in the lower portion of the pre-chamber, and are discharged from the slowing flue portion 4 to the ring duct 5.
[0029]
In the present invention, air 25 is blown into the ring duct 5 or the gas discharge pipe 12 of the sloping flue section 4 (SF) as necessary. Hereinafter, this blown air is referred to as “SF air 25”. The carbon monoxide generated by the reaction between the PC air 24 and the red hot coke 9, the carbon monoxide and hydrogen generated by the reaction between the PC water / steam 26 and the red hot coke 9 are discharged from the ring duct 5 and then the SF air 25. It burns by contact and generates heat after changing to carbon dioxide and water. Vapor energy based on the blowing of PC air by blowing a sufficient and sufficient amount of SF air 25 to burn the combustible gas such as carbon monoxide generated by the PC air 24 corresponding to the blowing amount of the PC air 24 The recovery amount can be maximized. At the same time, the amount of SF air 25 necessary and sufficient to burn the combustible gas generated by the water gas reaction between the PC water / steam 26 and the coke 9 corresponds to the amount of the PC water / steam 26 blown in at the same time. By blowing, the steam energy recovery amount based on the PC water / steam blowing can be maximized. When oxygen more than the amount necessary for burning the combustible gas contained in the exhaust gas 22 is supplied as the SF air 25, excess oxygen remains in the circulating gas 37 and is contained in the blown gas 21 and is contained in the cooling chamber. 2 will be blown. Therefore, it is preferable to supply only the amount of SF air 25 necessary for burning the combustible gas contained in the exhaust gas 22.
[0030]
In the present invention, if necessary, a part of the gas discharged from the waste heat boiler 7 and supplied to the cooling chamber from the inert gas blowing pipe 11 is branched to the bypass pipe 19, and the branched gas (hereinafter referred to as “bypass”). Gas 29 ") is combined with the exhaust gas 22 in the gas exhaust pipe 12 to form the waste heat boiler supply gas 23. The required amount of the blown gas 21 into the cooling chamber 2 is preferably blown in as much as possible in order to maximize the amount of sensible heat recovered from the red hot coke in the cooling chamber 2. There is an upper limit flow rate in the amount of exhaust gas 22 discharged from the exhaust gas. Therefore, the amount of gas 21 blown into the cooling chamber 2 is adjusted so that the exhaust gas 22 discharged from the fire extinguishing tower 1 is held near the upper limit value. It is desirable to do. On the other hand, in order to prevent the gas temperature of the waste heat boiler supply gas 23 from excessively rising or for other purposes, the flow rate of the waste heat boiler supply gas 23 may be desired to be larger than the required amount of the blown gas 21. . In such a case, a part of the circulating gas 37 is bypassed to the bypass pipe 19 and merged with the exhaust gas 22, so that the amount of the blown gas 21 is equal to the exhaust gas amount discharged from the fire extinguisher 1 near the upper limit value. It is possible to increase the amount of the waste heat boiler supply gas 23 while maintaining at the same time.
[0031]
  The above of the present invention[1] [6]Relates to feedback control for maintaining a constant amount of steam recovery from the waste heat boiler. In addition, the above of the present invention[2]-[5]Is related to feed-forward control to maintain a constant amount of waste heat boiler steam recovery against disturbance. In the description of the present invention described below, the inventions (1) to (3) and (6) are included in the above [1], and the inventions (7) to (11) are respectively described in the above [2] to [[ 6].
[0032]
Increasing the blowing amount of the PC air 24 increases the reaction with the red hot coke 9 in the pre-chamber, resulting in an increase in the steam recovery amount. Conversely, when the amount of PC air 24 blown in is reduced, the amount of steam recovered decreases. The relationship between the fluctuation amount of the PC air amount and the fluctuation amount of the steam recovery amount is determined mainly by the calorific value when carbon monoxide is generated by the reaction of oxygen and coke in the PC air. Combustion of volatile components contained is added. The relationship between the fluctuation amount of the PC air amount and the fluctuation amount of the steam recovery amount for each coke dry fire extinguishing device can be accurately determined based on actual operation data. Similarly, the relationship between the fluctuation amount of the PC water / steam 26 blowing amount and the fluctuation amount of the steam recovery amount can be accurately determined based on actual operation data. When performing control to keep the waste heat boiler steam recovery amount constant by feedback control, the waste heat boiler heat input amount is usually selected as the control amount. The above (1) of the present invention has been made based on the above knowledge, and when the PC water / steam 26 is not blown so that the heat input to the waste heat boiler becomes the target value. By adjusting the amount of PC air 24, when PC water / steam 26 is being blown in, the amount of waste heat boiler steam is kept constant by adjusting the amount of PC air 24 or PC water / steam 26. Hold on. FIG. 2A shows a block diagram when only the PC air 24 is adjusted. Specifically, when the amount of heat input to the waste heat boiler shows a value different from the target value, the PC air amount is varied according to the degree of the difference, or the PC air amount and the PC water / steam amount are changed. By fluctuating, the amount of heat generation is increased or decreased, and the amount of heat input to the waste heat boiler is matched with the target value. More specifically, good control can be performed by optimizing each parameter when performing PID control.
[0033]
If the temperature in the pre-chamber 3 becomes too high, the ash contained in the coke is melted and vaporized, and the ash that has been vaporized by cooling near the exit of the cooling chamber of the inert gas is aggregated, and the sloping in the upper part of the cooling chamber It adheres to the flue 4. Therefore, when the PC air 24 is increased in order to keep the steam recovery amount constant in (1) above, it is preferable that the pre-chamber temperature can be kept constant so as not to become excessively high. On the other hand, when the PC water / steam blowing amount is increased, the temperature in the pre-chamber can be lowered. The above (2) of the present invention has been made based on this finding. In the control for keeping the steam recovery amount constant, the allowance for increasing the PC air amount and the allowance for increasing the PC water / steam amount are constant. The ratio is FIG. 2B shows a block diagram. The fixed ratio is determined based on experiments and the like so that the pre-chamber temperature rise due to the increase in the PC air amount and the pre-chamber temperature drop due to the increase in the PC water / steam amount coincide. Thereby, it is possible to perform feedback control for keeping the amount of heat input to the waste heat boiler constant while keeping the temperature in the pre-chamber constant.
[0034]
When the PC air 24 or the PC water / steam 26 is blown into the pre-chamber, the SF air 25 is usually blown in order to burn the combustible gas generated by these blown gases. In order to control the amount of heat input to the waste heat boiler 7, when the amount of PC air or PC water / steam is increased or decreased in the above (1) or (2), the combustible gas in the exhaust gas 22 discharged from the fire extinguisher along with it. Ingredients also increase or decrease. When the combustible gas increases, the increase is sent to the waste heat boiler without being burned, and the energy cannot be sufficiently recovered. When the combustible gas is reduced, the oxygen supplied from the SF air 25 becomes excessive, the oxygen-containing gas is supplied to the waste heat boiler, and finally contained in the blown gas 21 to the cooling chamber. Will be supplied. In the above (3) of the present invention, the ratio of the adjustment amount of PC air and / or the adjustment amount of PC water / steam and the adjustment amount of SF air is the concentration of combustible gas components and oxygen in the waste heat boiler supply gas. Is determined to be constant. FIG. 2C shows a block diagram in this case. The increase in the PC air 24 increases the carbon monoxide in the exhaust gas. The amount of SF air 25 required to burn the increased carbon monoxide into carbon dioxide is almost equal to the increase in the PC air 24. To do. Precisely, the ratio of the adjustment amount of the SF air 25 and the adjustment amount of the PC air 24 can be determined so as not to increase or decrease the combustible gas component and oxygen in the circulating gas 37 based on the experimental results. . The ratio between the adjustment amount of the SF air 25 and the adjustment amount of the PC water / steam 26 can be similarly obtained.
[0035]
In the above (3) of the present invention, the amount of the SF air 25 increases or decreases with the increase or decrease of the PC air 24 and / or the PC water / steam 26. As the amount of SF air 25 increases or decreases, the amount of gas combustion in the exhaust pipe 12 also changes, so the amount of heat input to the waste heat boiler also increases or decreases. Therefore, even in feedback control when the heat input of the waste heat boiler deviates from the target value, the amount of PC air 24, PC air 24, or PC water / steam 26 is set so that the heat input to the waste heat boiler is constant. When adjusting the amount of the SF air 25, the adjustment amount may be smaller than the adjustment amount of the PC air or the like in the above (1) and (2) of the present invention. Regarding the adjustment of the amount of PC water / steam, when the PC water / steam 26 is increased alone in the present invention (1), the heat input to the waste heat boiler is reduced by the increase, but it is also combined in the above (3) of the present invention. When the amount of the SF air 25 is adjusted, if the PC water / steam 26 is increased, the amount of heat input to the waste heat boiler is increased due to the increase. Therefore, the control parameter is determined in consideration of this point. Accordingly, various parameters for performing PID control naturally have values different from the above (1) of the present invention.
[0036]
By simultaneously carrying out the above (1), (2) and (3) of the present invention, the temperature in the pre-chamber is kept constant and the combustible gas component and oxygen in the waste heat boiler supply gas are not increased, It becomes possible to perform feedback control for keeping the heat input of the waste heat boiler constant.
[0037]
As described above, in the feedback control for keeping the steam recovery amount in the waste heat boiler 7 constant, the waste heat boiler heat input amount is normally selected as the control amount, and the control is performed so that the heat input amount becomes constant. . However, even if control is performed so that the amount of heat input to the waste heat boiler is constant, the amount of steam generated in the waste heat boiler 7 is not necessarily constant and may vary. As a result of the study by the present inventors, the first reason why the steam generation amount fluctuates is that the unburned components and oxygen of the combustible gas remain in the boiler supply gas 23, and the unburned components burn in the boiler. Thus, it was found that steam with energy higher than the boiler heat input was generated. The remaining oxygen can be considered when the air introduced as the SF air 25 has not been combusted by the boiler inlet and when the outside air enters the boiler body. The above (4) of the present invention has been made based on the above knowledge, and instead of changing the amount of heat input to the waste heat boiler, adjusting the steam generation amount of the waste heat boiler to a target value, It becomes possible to maintain a constant generation amount while suppressing fluctuations in the amount of steam generation. The actual value of the amount of steam generated can be measured by installing a flow meter such as an orifice in the generated steam main. It is also possible to estimate from the amount of pure water supplied to the waste heat boiler.
[0038]
In the above (5) of the present invention, the waste heat boiler inlet gas temperature is adjusted to the target value instead of the amount of heat input to the waste heat boiler. If the value of the amount of heat input to the boiler is actually obtained, the temperature, amount and specific heat of the boiler inlet gas are required, which is complicated in terms of measurement and decreases in accuracy. In this regard, if boiler inlet gas temperature control is performed as in (5) above, control can be performed by measuring only the temperature. In addition, since the amount and specific heat of the boiler inlet gas do not fluctuate greatly in a short time, the amount of heat input is controlled to be constant in the short term by controlling the temperature to be constant.
[0039]
Even if the feedback control is performed based on the actual steam generation amount as in the above (4) of the present invention, if the heat capacity of the boiler is large, a large time delay occurs between the boiler heat input amount and the steam generation amount. There is a difficulty in control. On the other hand, the degree of deviation between the amount of heat input from the boiler and the amount of steam generated fluctuates with a very long period. Therefore, short-cycle feedback control to keep the steam generation rate constant is performed using the waste heat boiler heat input as the control amount, and the relationship between the steam generation amount and the boiler heat input is obtained over a long period. It is preferable to obtain the heat input amount to be a value and correct the waste heat boiler heat input target value or the waste heat boiler inlet gas temperature target value in the short cycle feedback control. The above (6) of the present invention has been made based on this concept, and the target heat input amount to the waste heat boiler or the waste heat boiler inlet gas temperature so that the steam generation amount of the waste heat boiler becomes the target value. The target value is corrected. FIG. 3A shows a block diagram in this case.
[0040]
The above (7) of the present invention is a feed forward for detecting fluctuations in the discharge amount of the coke 10 from the fire-extinguishing tower 1, capturing the detected fluctuations in the discharge amount of the coke as disturbances, and keeping the steam generation amount constant. Control is performed. If the amount of coke discharged from the fire extinguisher 1 increases, the amount of coke sensible heat recovered also increases accordingly. The amount of increase in the amount of coke sensible heat recovered with the increase in the amount of coke discharged can be estimated from heat calculation, and can be accurately determined based on experiments. On the other hand, one or more of the amounts of the PC air 24, the PC water / steam 26, and the SF air 25 can be adjusted in order to offset the increase in the amount of coke sensible heat recovery. The amount of adjustment can be accurately determined based on heat calculations and experiments so as to keep the amount of heat supplied to the boiler constant. FIG. 3B shows a block diagram when PC air is selected as the operation amount. This diagram also includes a feedback control diagram.
[0041]
The above (8) of the present invention pays attention to the fluctuation of the circulating gas amount as a disturbance, and performs feedforward control for keeping the steam generation amount constant as in the above (7). When the circulating gas is supplied to the cooling chamber without branching as it is, a value obtained by subtracting the amount of diffused gas from the amount of circulating gas is the amount of blown gas supplied to the cooling chamber as it is. When the amount of blown gas supplied to the cooling chamber changes, the heat exchange efficiency in the cooling chamber changes, and the amount of sensible heat that the cooling gas recovers from the red hot coke changes. PC air 24, by feedforward control so that the fluctuation of the sensible heat recovery amount is predicted in advance based on heat calculation and experiment, and the fluctuation of the sensible heat recovery amount is compensated to make the heat input to the waste heat boiler constant. One or more of the amounts of the PC water / steam 26 and SF air 25 are adjusted. Instead of detecting the amount of circulating gas, the amount of blown gas supplied to the cooling chamber may be directly detected and used.
[0042]
The above (9) of the present invention pays attention to the fluctuation of the SF air amount as a disturbance, and performs feedforward control to keep the boiler heat input constant by adjusting the PC air, the PC water / steam.
[0043]
The above (10) of the present invention pays attention to the fluctuation of the flow rate of the blown gas supplied to the cooling chamber as a disturbance when the bypass pipe 19 is disposed and the bypass gas 29 is allowed to flow. Feed forward control is performed to keep the generation amount constant. When a part of the circulating gas is bypassed and supplied to the waste heat boiler, the amount of blown gas supplied to the cooling chamber is an amount obtained by subtracting the amount of bypass gas and the amount of diffused gas from the amount of circulating gas. When the amount of blown gas supplied to the cooling chamber changes, the heat exchange efficiency in the cooling chamber changes, and the amount of sensible heat that the cooling gas recovers from the red hot coke changes. PC air 24, by feedforward control so that the fluctuation of the sensible heat recovery amount is predicted in advance based on heat calculation and experiment, and the fluctuation of the sensible heat recovery amount is compensated to make the heat input to the waste heat boiler constant. One or more of the amounts of the PC water / steam 26 and SF air 25 are adjusted. Instead of directly detecting the amount of blowing gas supplied to the cooling chamber, the amount of circulating gas and the amount of bypass gas may be detected, and the amount of blowing gas supplied to the cooling chamber may be calculated and used as the difference between them.
[0044]
In the above (1) to (10) of the present invention, feedback control and feedforward control are performed in response to the occurrence of various disturbances, and the steam recovery amount in the waste heat boiler is kept constant. In this process, the temperature of the waste heat boiler supply gas may fluctuate. On the other hand, even if the amount of heat input to the waste heat boiler is kept constant, if the waste heat boiler supply gas temperature deviates from the upper limit of the target range of the constant value, there arises a problem that the heat damage of the waste heat boiler tube occurs. . Further, if the lower limit of the target range is exceeded, there arises a problem that the heat recovery efficiency in the waste heat boiler is lowered. Here, in a situation where the amount of steam generated from the waste heat boiler is kept constant, that is, the amount of heat input to the waste heat boiler is kept constant, if the amount of circulating gas is increased, the temperature of the waste heat boiler supply gas is inevitably lowered. It will be. Therefore, as described in the above (11) of the present invention, the temperature of the waste heat boiler supply gas 23 is detected, and the amount of the circulating gas 37 is adjusted so that the detected waste heat boiler supply gas temperature becomes the target range temperature. It is preferable to do. To increase the amount of circulating gas, the necessary amount of the circulating gas valve 38 is opened. To decrease the amount of circulating gas, the necessary amount of the circulating gas valve 38 is closed.
[0045]
The above (12) to (15), (18) and (19) of the present invention relate to feedback control for minimizing the contents of combustible components and oxygen in the circulating gas. The above (16) and (17) of the present invention relate to feedforward control for minimizing the contents of combustible components and oxygen in the circulating gas against disturbance.
[0046]
In the method of recovering all sensible heat from red heat coke in the waste heat boiler and dissipating it into the atmosphere when surplus circulating gas is generated, it is desirable to minimize the combustible components in the circulating gas as described above. On the other hand, when the control of the combustible component in the circulating gas according to the present invention is applied when a part of the circulating gas is recovered instead of being released into the atmosphere, the carbon monoxide concentration, the hydrogen concentration or the circulating gas in the circulating gas is applied. By setting the target value of the calorific value as the gas property to be collected, a recovered gas having a stable calorific value can be obtained.
[0047]
In the above (12) of the present invention, air (SF air 25) is supplied to the high-temperature exhaust gas 22 discharged from the fire extinguisher before reaching the waste heat boiler 7, and the amount of SF air is adjusted. Therefore, the carbon monoxide concentration or the hydrogen concentration in the gas 37 circulating through the waste heat boiler 7 or the amount of heat generated by the circulation gas due to these gas components becomes constant, and the oxygen concentration is adjusted to be equal to or lower than the constant concentration. FIG. 4A shows a block diagram in this case. Here, the blowing of the PC air 24 and the PC water / steam 26 is not essential, but usually the SF air 25 is supplied for the purpose of burning carbon monoxide generated by blowing the PC air 24. Therefore, at least the PC air 24 is often blown at the same time. The measurement of the gas component in the gas 37 circulating through the waste heat boiler 7 is preferably performed by sampling the gas after leaving the waste heat boiler 7. This is because the reaction between the unburned gas and the oxygen gas may continue after the waste heat boiler inlet. When an unburned combustible gas component is detected in the circulating gas 37, the amount of SF air 25 necessary and sufficient to burn the combustible gas component is increased. When oxygen gas is detected in the circulating gas 37, the SF air 25 having a sentence corresponding to the oxygen gas amount is decreased.
[0048]
When the combustible component and oxygen coexist in the circulating gas, it is necessary to determine which of the combustible gas component and oxygen is used for control. Moreover, if it is a process which mainly produces | generates only carbon monoxide as a combustible gas component, it can control by paying attention to only carbon monoxide. As in the above (13) of the present invention, the target value is set for the carbon monoxide concentration in the gas circulating through the waste heat boiler, and the upper limit value and the target value are set for the oxygen concentration in the gas for adjustment. Can do. Normally, the amount of SF air is adjusted so that the carbon monoxide concentration becomes the target value. When the oxygen concentration exceeds the upper limit value, the adjustment of the amount of SF air by the carbon monoxide concentration is interrupted, and the oxygen concentration is reduced. When the amount of SF air is adjusted to be the target value, and the oxygen concentration falls below the target value or lower limit value, or the oxygen concentration falls below the target value or lower limit value and the carbon monoxide concentration exceeds the target value Resumes the adjustment of the amount of SF air by the carbon monoxide concentration. By performing such adjustment, the concentration of carbon monoxide and oxygen in the circulating gas can be stably controlled to a low level that is always below a certain value.
[0049]
If the process is mainly composed of hydrogen as a combustible gas component, it is preferable to pay attention only to hydrogen and perform control as in (14) of the present invention.
[0050]
In a process in which both carbon monoxide and hydrogen are present as combustible gas components, attention is paid to the amount of heat generated when each combustible gas is combusted, and the concentration of carbon monoxide in the gas as described in (15) of the present invention. And the product of the calorific value of carbon monoxide and the product of the hydrogen concentration in the gas and the calorific value of hydrogen to obtain a circulation gas calorific value, and a target value is set for the calorific value. On the other hand, an upper limit value and a target value are provided for the oxygen concentration in the gas. Normally, the amount of SF air is adjusted so that the amount of heat generated from the circulating gas becomes the target value. When the oxygen concentration exceeds the upper limit, the adjustment of the amount of SF air based on the amount of heat generated from the circulating gas is interrupted. The amount of SF air is adjusted so that the concentration becomes the target value, and the oxygen concentration is lower than the target value or lower limit value, or the oxygen concentration is lower than the target value or lower limit value, and the circulating gas heating value is higher than the target value. If this happens, the adjustment of the amount of SF air by the amount of heat generated from the circulating gas is resumed. By performing such adjustment, it is possible to always control the carbon monoxide, hydrogen, circulating gas heat generation amount and oxygen concentration in the circulating gas to a certain level or less at a level where there is no problem. The target value of the carbon monoxide concentration or the hydrogen concentration or the circulation gas heat generation amount is preferably a value that exceeds zero and is set by obtaining the minimum point at which the oxygen concentration does not exceed the upper limit value with an actual machine.
[0051]
The above (16) of the present invention detects the change in the discharge amount of the coke 10 from the fire extinguisher, captures the detected change in the discharge amount of the coke as a disturbance, and carbon monoxide in the gas circulating in the waste heat boiler. Feedforward control is performed to prevent fluctuations in concentration, hydrogen concentration, and oxygen concentration. If the amount of coke discharged from the fire extinguisher increases, the amount of combustible gas components in the circulating gas also increases accordingly. The amount of increase in combustible gas components accompanying the increase in coke emissions can be determined by calculation and experiment. The amount of increase in SF air for offsetting the amount of increase in the combustible gas component is similarly determined by calculation and experiment, and by performing feedforward control, the combustible gas component in the circulating gas and Control can be performed without changing the amount of oxygen. FIG. 4B shows a block diagram in this case. This diagram also includes a feedback control diagram.
[0052]
The above (17) of the present invention treats fluctuations in the amount of PC air 24 as a disturbance, and performs feedforward control in the same manner as (16) above to prevent an increase in combustible gas components and oxygen in the circulating gas. is there. By implementing the invention of (17) at the same time as the inventions of (1) and (9), steam recovery can be achieved while maintaining a constant concentration of combustible gas components and oxygen in the circulating gas as in the invention of (3) above. Feedback control for keeping the amount constant can be performed.
[0053]
When the amount of SF air 25 is increased or decreased in the inventions (12) to (15) in order to prevent an increase in the amount of combustible gas components and oxygen in the circulating gas, the combustion amount in the gas exhaust pipe 12 fluctuates accordingly. As a result, the steam recovery amount in the waste heat boiler 7 varies. In the above (18) of the present invention, when the amount of the SF air 25 is adjusted so that the carbon monoxide concentration, the hydrogen concentration, the heating value of the circulating gas, and the oxygen concentration in the circulating gas are below a certain concentration, The amount of PC air 24 and / or the amount of PC water / steam 26 is adjusted. The ratio of the increase amount of the SF air 25 and the decrease amount of the PC air 24 and / or the PC water / steam 26 is determined so that the heat input amount to the waste heat boiler 7 becomes constant.
[0054]
When the concentration of carbon monoxide in the circulating gas is a high value that exceeds the control value, the increase in SF air is a reaction that burns carbon monoxide and hydrogen, so that it reduces carbon monoxide and hydrogen in the circulating gas. The decrease in PC air and PC water / steam causes a decrease in the amount of carbon monoxide generated in the pre-chamber, so that it also serves to lower the carbon monoxide in the circulating gas. On the other hand, an increase in SF air results in an increase in the amount of generated steam, whereas a decrease in PC air, PC water and steam results in a decrease in the amount of generated steam. Therefore, it is possible to set the ratio of the increase amount of SF air and the decrease amount of PC air to a ratio at which the steam recovery amount does not fluctuate, and thereby, the carbon monoxide in the circulating gas without changing the steam recovery amount. It is possible to reduce the concentration and the hydrogen concentration. If the PC water / steam is decreased while increasing the SF air, the decrease in the PC water / steam will cause a decrease in the hydrogen in the circulation gas, so the hydrogen concentration in the circulation gas will be further reduced without changing the steam recovery amount. Can be made.
[0055]
When the oxygen concentration in the circulating gas is a high value exceeding the control value, the oxygen concentration in the circulating gas is reduced by reducing the SF air. In this case, since the combustion amount of the combustible gas in the gas discharge pipe does not change, the steam recovery amount is not affected. Therefore, in the control for reducing the oxygen concentration in the circulating gas, it is only necessary to reduce the SF air 25, and it is not necessary to simultaneously increase the PC air 24 and the PC water / steam 26.
[0056]
In the above (19) of the present invention, when the amount of combustible gas component and oxygen in the circulating gas is controlled within a constant value, the waste heat boiler steam recovery amount is kept constant as in the above (18), The temperature in the pre-chamber is also kept constant. When adjusting the amount of SF air so that the carbon monoxide concentration, hydrogen concentration, circulating gas heat generation amount, and oxygen concentration in the circulating gas are below a certain concentration, the amount of SF air is adjusted, and PC air and PC water・ Adjust the amount of steam. The ratio of the increase amount of SF air to the decrease amount of PC air and PC water / steam is determined so that the heat input to the waste heat boiler is constant. Further, in the above (18), the ratio between the adjustment amount of PC air and the adjustment amount of PC water / steam is determined so as to keep the temperature in the pre-chamber constant. In the pre-chamber, an increase in PC air results in an increase in heat generation, and an increase in PC water / steam results in a decrease in heat generation. Therefore, the temperature in the pre-chamber can be kept constant by appropriately determining the ratio between the PC air increase allowance and the PC water / steam increase allowance. FIG. 4C shows a block diagram in this case.
[0057]
The high-temperature exhaust gas discharged from the fire extinguishing tower is supplied to the waste heat boiler 7 through the sloping fluted section 4. When the amount of the exhaust gas exceeds the upper limit flow rate, the rising and scattering of coke from the sloping fluted section 4 occurs. It is necessary to control at a certain flow rate or less because it causes a sudden increase in circulating gas ventilation resistance and troubles in the wear and tear of the boiler tube due to scattered coke. Further, in order to constantly maximize the amount of sensible heat recovered from red coke in the cooling chamber 2 and save energy, it is important to increase the amount of inert gas supplied to the cooling chamber 2 as much as possible. Due to the upper limit of the column exhaust gas amount, it is necessary to perform constant control at the upper limit. In the above (20) of the present invention, the bypass pipe 19 is provided in the circulation gas path, and the amount of the bypass gas 29 is adjusted so that the amount of the exhaust gas 22 becomes the target value. If the amount of the bypass gas 29 is increased, the amount of the blown gas 21 from the inert gas blower tube 11 can be decreased while keeping the amount of the circulating gas 37 constant, and the amount of the exhaust gas 22 is reduced as a result. can do.
[0058]
In the above (21) of the present invention, the boiler supply gas pressure measured from the cooling chamber outlet to the waste heat boiler inlet is changed to the amount of exhaust gas of (20) so that the boiler supply gas pressure becomes a target value. Adjust the amount of bypass gas. In order to determine the amount of high-temperature gas discharged from the fire extinguishing tower in (20) above, the amount of gas coming from the cooling chamber is obtained from the amount of circulating gas, amount of diffused gas, and amount of bypass gas, while the amount of gas coming from the prechamber is calculated from the PC It is necessary to obtain the amount based on the amount of air, the amount of PC water / steam, and the amount of gas increased due to the reaction, and it is complicated and difficult to measure or estimate these. The boiler feed gas pressure, which is known to have, is substituted.
[0059]
In the above (2) and (19) of the present invention, the ratio of the adjustment amount of PC air and the adjustment amount of PC water / steam is determined in advance, and adjustment is performed so that the temperature in the pre-chamber is kept constant. Yes. However, the actual temperature in the pre-chamber differs from the target value even if control is performed using the value of the predetermined ratio due to changes in various operating conditions in the dry fire extinguisher. There is. In the above (22) of the present invention, the temperature in the pre-chamber is measured, and when there is a difference between the measured value in the pre-chamber and the target value, the adjustment amount of the PC air and the PC water / The ratio value of the adjustment amount of the steam is corrected so that the temperature in the pre-chamber becomes a target value. Thereby, even if there is a change in the operating factor of the apparatus, the temperature in the pre-chamber can be always matched with the target value.
[0060]
When the SF air 25 is introduced into the gas exhaust pipe 12 and the combustible gas component is combusted, the temperature of the exhaust gas 22 rises due to the combustion heat. In particular, when the bypass pipe 19 is provided and the bypass gas flows, the temperature of the exhaust gas 22 is originally high before the gas discharge pipe 12 and the bypass pipe 19 merge. Accordingly, when SF air is introduced into the ring duct 5 and the sloping fluted part 4 before joining the bypass pipe 19 and the combustible gas component is combusted, the temperature rise of the exhaust gas 22 becomes large, and the brick of the sloping flued part is increased. Damage due to local abnormal temperature rise may occur. In the above (23) of the present invention, since the SF air 25 is introduced after the exhaust gas 22 merges with the low temperature bypass gas 29 and the gas temperature is lowered, even if the combustible gas is burned by the SF air 25 The temperature of the exhaust gas does not rise so much, and damage due to the local abnormal temperature rise of the brick can be prevented.
[0061]
The inventions of the above (1) to (23) of the present invention can be obtained by carrying out each independently, but by carrying out by combining a plurality of inventions, the effects of the respective inventions can be integrated. Therefore, it is more preferable.
[0062]
【Example】
The present invention was applied to the coke dry fire extinguishing apparatus shown in FIG. The cooling chamber 2 of the dry fire extinguisher has an internal volume of 600 m.^ThreeThe pre-chamber 3 has an internal volume of 300m^ThreeIt is. Red hot coke 9 having an average temperature of 980 ° C. was cooled at an average discharge of 170 tons / H.
[0063]
PC air is blown into the space 31 formed by the red hot coke upper surface 30 and the prechamber from the upper part of the prechamber. Further, the PC water / steam 26 for adjusting the temperature in the pre-chamber is mixed with the PC air 24 in the piping of the air blowing device 14, and the mixed gas is blown into the pre-chamber. In order to control the components in the circulating gas 37 at the same time as burning the combustible components in the exhaust gas 22 from the fire extinguisher 1 to raise the temperature of the exhaust gas, a device for blowing SF air 25 into the gas exhaust pipe 12 is installed. did. Furthermore, a bypass pipe 19 for branching a part of the inert gas supplied from the circulation blower 8 to the cooling chamber 2 and joining the exhaust gas is provided. Further, the concentration meters of the circulating gas components oxygen, carbon monoxide and hydrogen are measured from a sample tube 37 arranged at the boiler outlet.
[0064]
Here, the control system and the apparatus are combined by combining (1) to (3) (6) to (8) (10) to (13) (16) (18) to (20) (22) (23) of the present invention. The target value of the steam generation amount 35 of the waste heat boiler 7 is 130 ton / H, the target value of carbon monoxide concentration in the circulating gas 37 is 0.3%, and the upper limit value of oxygen concentration is 0.3% The lower limit and the target value are set to 0.1%, the pre-chamber temperature target value is set to 1000 ° C., the temperature upper limit value of the waste heat boiler supply gas 23 is set to 980 ° C., and the lower limit value is set to 950 ° C. The target value of the amount of exhaust gas 22 discharged from 1 is 264000 Nm^ThreeContinuous control over a long period of time was performed as / H.
[0065]
As a result, the amount of circulating gas 298000Nm^Three/ H, PC air volume 10000Nm^Three/ H, SF air volume 30000Nm^Three/ H, bypass gas amount 10000Nm^ThreeIn the average operating condition of / H and PC water volume of 1.5 tons / H, a steam generation rate of 35 tons / H was obtained. In addition, the fluctuation of the steam generation amount 35 could be controlled within a range of ± 1.5 tons / H as an average value for one hour. Further, even when the set value of the emission amount was changed from 170 tons / H to 120 tons / H, the steam generation amount 35 could be controlled within the range of 130 tons / H ± 1.5 tons / H. Further, the carbon monoxide concentration in the circulating gas 37 was 0.3% on average, and the oxygen concentration could be 0.1% or less. The results are shown in Table 1 in comparison with the prior art. In addition, the temperature in the pre-chamber is 1000 ° C., the temperature of the waste heat boiler supply gas 23 is 965 ° C., and the amount of exhaust gas 22 is 264,000 Nm.^ThreeAs a result, there is no foreign matter adhering to the sloping flue section, no heat damage to the tube of the waste heat boiler, no reduction in heat recovery efficiency in the waste heat boiler, and coke from the sloping flue As a result, it was possible to avoid an increase in circulating gas ventilation resistance and wear damage of the waste heat boiler tube due to the rising and scattering of the air, and the local abnormal temperature rise of the sloping flue bricks did not occur, and stable operation was achieved. Furthermore, the actual temperature of the discharged coke 10 was 180 ° C., and the sensible heat recovery amount from the red hot coke was maximized under the above-mentioned stable operation conditions.
[0066]
[Table 1]

[0067]
【The invention's effect】
According to the present invention, in the coke dry fire extinguisher, it becomes possible to keep the amount of steam generated in the waste heat boiler constant. In addition, the combustible gas component and the oxygen concentration in the circulating gas of the waste heat boiler can be maintained at a value equal to or less than a certain value. Furthermore, the temperature of the pre-chamber part can be maintained at a constant value, and foreign matter adhesion on the sloping flue part can be prevented. In addition, the waste heat boiler inlet gas temperature can be maintained within a certain range to prevent thermal damage to the boiler tube, and at the same time to prevent a decrease in heat recovery efficiency in the boiler. At the same time, the amount of exhaust gas discharged from the fire extinguishing tower is kept at a constant flow rate to prevent coke floating from the sloping flue, increase in circulating gas ventilation resistance due to scattering, and damage to the boiler tube from wear, and at the same time red heat in the cooling chamber It is possible to maximize the recovery of sensible heat from coke.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view of a coke dry fire extinguishing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing an outline of control of the present invention, wherein (a) is an invention according to claim 1, (b) is an invention according to claim 2, and (c) is an invention according to claim 3. Is about.
FIG. 3 is a block diagram showing an outline of control of the present invention, wherein (a) is an invention according to claim 6 and (b) is an invention according to claim 7;
FIG. 4 is a block diagram showing an outline of control of the present invention, wherein (a) is an invention according to claim 12, (b) is an invention according to claim 16, and (c) is an invention according to claim 19. belongs to.
[Explanation of symbols]
1 fire extinguisher
2 Cooling room
3 Prechamber
4 Throwing flues
5 Ring duct
6 Primary dust catcher
7 Waste heat boiler
8 Circulating blower
9 Red hot coke
10 discharged coke
11 Inert gas blowing pipe
12 Gas exhaust pipe
13 Waste heat boiler gas supply pipe
14 Air (PC air) blowing device
15 Air (SF air) blowing device
16 Water or steam (PC water / steam) blowing device
17 Blow control device
18 Pre-chamber temperature measuring device
19 Bypass pipe
20 inner cylinder
21 Blowing gas
22 exhaust gas
23 Waste heat boiler supply gas
24 Prechamber blowing air (PC air)
25 Ring duct blowing air (SF air)
26 Prechamber blown water or steam (PC water / steam)
27 Inert gas flow
28 Airflow
29 Bypass gas
30 Surface of red hot coke layer
31 Prechamber space
32 Red Hot Coke Layer
33 Emission gas
34 Water supply
35 Steam generated
36 Secondary dust catcher
37 Circulating gas
38 Circulating gas valve
39 Sample tube
40 Pre-chamber temperature sensor
41 Generated steam flow meter

Claims

Using cooling chamber become more extinguishing column and pre-chamber of the upper, charged with red-hot coke from the pre-chamber top blown with water or steam with blowing air into the pre-chamber, said cooling sensible heat possessed by the red hot coke In a coke dry fire extinguishing method in which heat is exchanged indoors using an inert gas as a medium and heat is recovered in the form of steam in a waste heat boiler, water or steam blown into the pre-chamber (hereinafter referred to as “PC water / steam”). ) And the adjustment amount of the air blown into the pre-chamber (hereinafter referred to as “PC air”) is determined so as to keep the temperature in the pre-chamber constant, and the high-temperature exhaust gas discharged from the fire extinguisher is Air is supplied to the waste heat boiler (hereinafter referred to as “SF air”), and the adjustment amount of SF air and the adjustment amount of PC air The ratio of the adjustment amount of PC water-vapor, determined so as to maintain the concentration of the combustible gas components and oxygen in the circulating gas constant, the PC air and PC as the amount of heat input to the waste heat boiler becomes the target value Adjusting the amount of water and steam, adjusting the amount of SF air, and correcting the target value of heat input to the waste heat boiler so that the amount of steam generated in the waste heat boiler becomes a target value Coke dry fire extinguishing method.

Adjustment of the amount of PC air, PC water / steam, and SF air detects changes in the amount of coke discharged from the fire extinguisher, and compensates for changes in the amount of sensible heat recovered from the coke due to the detected change in the amount of coke discharged. The coke dry fire extinguishing method according to claim 1 , wherein the heat input to the waste heat boiler is adjusted to be constant.

Adjustment of the amount of PC air, PC water / steam, and SF air detects the amount of circulating gas, and compensates for the variation in the amount of coke sensible heat recovered due to the detected amount of circulating gas. The amount of heat input to the waste heat boiler coke dry quenching method according to claim 1 or 2 but wherein the adjusted to be constant.

Air (SF air) is supplied to the high-temperature exhaust gas discharged from the fire extinguisher before reaching the waste heat boiler, and adjustment of the amount of PC air, PC water and steam detects SF air amount fluctuations. The coke according to any one of claims 1 to 3 , wherein the amount of heat input to the waste heat boiler is adjusted to be a target value by compensating for the variation in the amount of heat input to the boiler due to the detected SF air amount variation. Dry fire extinguishing method.

A part of the gas discharged from the waste heat boiler and supplied to the cooling chamber is branched, the branched gas (hereinafter referred to as “bypass gas”) is merged with the waste heat boiler supply gas, and the PC air, PC water, The amount of steam and SF air is adjusted by detecting fluctuations in the amount of blown gas supplied to the cooling chamber and compensating for fluctuations in the recovered amount of coke sensible heat due to fluctuations in the amount of blown gas supplied to the detected cooling chamber. The coke dry fire extinguishing method according to any one of claims 1 to 4 , wherein the heat input to the boiler is adjusted to be constant.

Waste heat boiler supply gas temperature is detected, and when the detected waste heat boiler supply gas temperature exceeds a predetermined upper and lower limit value, the circulating gas flow rate is increased and decreased to recover the boiler inlet temperature within the upper and lower limit value. The coke dry fire extinguishing method according to any one of claims 1 to 5 .