JP3948346B2 - コークス炉のガス燃焼方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコークス炉のガス燃焼方法に関し、特に燃焼排ガス（以下、廃気ともよぶ。）の微細なダスト（煤塵）発生を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉は、燃焼室と炭化室が１枚のレンガで仕切られているが、コークス炉の老朽化に伴い、レンガの目地が切れて、この目地切れ部を通って、炭化室から燃焼室へ石炭の乾留により生じる発生ガスが漏洩する。そして、漏洩したガスにより燃焼室の空燃比が乱れ、不完全燃焼を起こして煤が生じることになる。
【０００３】
この煤がそのまま煙突から外部に排出されると煙突黒煙となる。なお、このような煙突黒煙は、炭化室内圧力が特に上昇する石炭装入の直後に発生する。
この煙突黒煙を防止するために、従来、煙突の入側に煙道集塵機を設ける等の対策がとられてきた。しかしながら、この対策では、煙突黒煙の発生はゼロになるものの、投資額が膨大であるという大きな問題がある。
【０００４】
これに対し、特開平06-063334 号公報では、コークス炉の廃気弁の下流側で、廃気を新設の集塵系と既設の煙道系に分岐させ、煤塵の多い、あるいは、黒煙の多い廃気のみを集塵機に導くようにしている。こうすることで、新設の集塵ダクトを小径化でき集塵機そのものも小型化できるので、コスト的に安価となる。
しかし、廃気弁の下流側にスペースがない場合は、集塵系と煙道系を切替える切替ダンパや集塵ダクトを設置することができない。また、多くの門数から構成される炉団では、切替ダンパの個数も多くなるため、総体的に考えると必ずしも安価になるとは限らない。
【０００５】
他の従来技術としては、特開平06-256764 号公報等に開示のように、石炭装入時に装入窯に隣接する燃焼室への燃料ガス流量をコントロールすることで、漏洩ガスを完全に燃焼させる技術がある。しかしながら、こうすると、漏洩ガスは燃焼するものの、部分的には燃焼室が空気過剰になり、レンガの目地に入っているカーボンも燃焼させてしまって目地切れを助長させてしまう問題がある。
【０００６】
また、上記方法は、効果的ではあるが、燃焼室内全体を、漏洩ガスを燃焼させるだけの空気比とする必要があり、燃料ガス流量のコントロールは非常に困難である。
更に、他の従来技術である特開平10-168459 号公報に開示の方法は、炉上の燃焼室覗き穴（ピーピングホール）から空気を吹き込み、漏洩ガスを燃焼させる方法であるが、これも同様に吹き込み空気の流量コントロールが非常に難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、燃焼室の目地に付着したカーボンを焼失させることなく、簡単な操作によって上記従来技術の問題点を解決し、燃焼ガス中の微細な炭素を効果的に除去できるコークス炉のガス燃焼方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コークス炉の燃焼室におけるガス燃焼方法であって、石炭を装入する炭化室に隣接する燃焼室の廃気側の富ガス供給路へ空気を供給する経路を設け、前記燃焼室の排ガス中の煤塵濃度および／またはＣＯガス濃度を測定し、測定した該煤塵濃度および／またはＣＯガス濃度に応じて、前記富ガス供給路へ供給する空気流量を調整することを特徴とするコークス炉のガス燃焼方法によって上記課題を解決した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１、図２を参照し、（カールスチル式）コークス炉10を例にとって、本発明の実施の形態を説明する。
図１において、２分割式のカールスチル式コークス炉10は、蓄熱室31及び燃焼室21のほぼ中央で、押出機側（マシンサイド側、すなわち、図１の右側であり、押出機は図示せず。) と消火車側（コークサイド、すなわち、図１の左側であり、消火車は図示せず。) に２分割されている。
【００１０】
そして、燃焼ガスの導入を定期的に切り替え、一定時間（20〜30分）毎に、押出機側と消火車側とで燃焼を交互に繰り返している。なお、室炉式コークス炉としては、この他にも、炉の均一加熱や熱効率向上のために各々工夫された燃焼室や蓄熱室の有する構造の相違から、コッパース式、オットー式等、様々な炉が知られている。
【００１１】
コークス炉10は、押出機側と消火車側それぞれの燃料供給部11、および、燃焼室21、炭化室24、蓄熱室31、廃気経路41等を備えており、その廃気は、最終的に煙突44から排煙される。
燃料供給部11は、コークス炉10の両端部から交互に燃料を供給することができるように、それぞれにＣガス配管12、Ｍガス配管13が設けられている。
【００１２】
炭化室24と燃焼室21とは、多数列が交互に隣接して配列されて炉団を形成しており、その上面には石炭装入口22と覗き穴23が設けられている。
また、図１に示すように、コークス炉10の燃焼室21には、燃料ガスと空気を流通させる複雑な経路が形成されており、燃焼排熱を利用するため、燃焼室21の下側に蓄熱室31が設けられている。
【００１３】
燃焼排ガスは、燃焼排ガス流32で示すように蓄熱室31内を経由して、蓄熱室31を形成するレンガに熱を伝え、その後、小煙道42、大煙道43などの排気経路41を経て煙突44から外気に排出される。
そして、貧ガス（混合ガス：Ｍガス）燃焼時には、Ｍガス配管13に燃料ガスを送り、同時に、空気流14として示すように空気を送る。これらの燃料ガスと空気は、別々に蓄熱室31を経由して高温のレンガと熱交換して昇温され、燃焼室21内で合流して燃焼する。このようにすることで、燃焼ガスの顕熱を有効に利用することができる。
【００１４】
一方、富ガス（コークス炉ガス：Ｃガス）燃焼時には、燃料ガスと空気を、蓄熱室31を経由せずに直接燃焼室21内のバーナに供給する。富ガス（Ｃガス）は、炭化水素ガスを多く含んでおり、蓄熱室を経由することで高温に保持すると分解して煤を生じる恐れがあるため、通常、予熱せずに燃焼させる。
上記のコークス炉10に適用する本発明のコークス炉のガス燃焼方法においては、廃気側（煙突44側) に配置されたＣガス支管である富ガス供給路12b に空気を送り込む空気配管15が接続されていることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明では、石炭を装入する炭化室24の両隣にある燃焼室21の下部にある廃気側の富ガス供給支管 12bから空気流15を供給する。また、このとき、図２に示すように、石炭を装入する炭化室24の両隣にある燃焼室21の排ガスが合流する廃気弁16における煤塵濃度と、ＣＯ濃度の少なくとも一方を、煤塵濃度計17および／またはＣＯ濃度計18で測定し、その測定値に応じて、これを燃焼させるだけの空気流15の流量を調整する。なお、煙突入側に煤塵濃度計17および／またはＣＯ濃度計18を設置し、その測定値に応じて調整するようにしても良い。
【００１６】
こうすることで、燃焼排ガス中に黒煙となる微細なカーボンが混入している場合でも、この微細なカーボンを蓄熱室31の上部でほぼ完全に燃焼させることが可能となる。
さらに、コークス炉の目地切れ等による煤塵の発生量等は、同一の炭化室においては毎回の石炭装入時でほぼ同等であるので、その炉における前回の石炭装入時における廃気中の煤塵濃度および／またはＣＯ濃度の測定値の最高値を基準として今回の石炭装入時における前記空気流15の流量と供給時間を決める、という操作を行っても良い。
【００１７】
また、煙突前入側に煤塵濃度計17および／またはＣＯ濃度計18を設置して本発明を実施する場合には、一つの炭化室への石炭装入後における空気流15の流量制御が行われている間に、次の炭化室への石炭装入が行われると、次の炭化室への石炭装入に伴う煤塵濃度、ＣＯ濃度の変動により先の一つの炭化室での空気流15の制御に影響がでることが考えられるので、次の炭化室への石炭装入が開始される直前での煤塵濃度および／またはＣＯ濃度の測定値に基づく前記一つの炭化室への空気流15の供給量を一定として所定時間終了まで保持する制御を行ってもよい。
【００１８】
本発明では、廃気側の燃焼室21の下部で空気を供給し、微細なカーボンを蓄熱室31の上部でほぼ完全に燃焼焼失させるので、燃焼室21の目地に存在するカーボンを燃焼させることがなく、レンガの目地切れを助長させる心配がなくなる。また、媒塵濃度やＣＯ濃度に応じて、これを燃焼させるだけの空気流15の流量を調整するので、無駄な空気を供給することもなく蓄熱室31の温度を低下させる心配はない。
【００１９】
【実施例】
102門の炭化室を有するカールスチル式コークス炉の操業に本発明のコークス炉のガス燃焼方法を適用し操業を実施した。これを本発明例とする。
本発明例では、煤塵濃度及びＣＯ濃度の両方の測定値に基づき、石炭を装入した炭化室の両隣にある燃焼室の下部にある廃気側の富ガス供給支管から供給する空気流の流量調整を行った。なお、空気供給は、石炭装入から10分間行った。
【００２０】
一方、従来例として、Ｍガスを用いた貧ガス燃焼のみを適用した操業を実施した。
その結果、石炭装入後の煤塵濃度とＣＯ濃度の推移は、図３、図４のようになり、本発明例においては、石炭装入後の煤塵濃度とＣＯ濃度が大幅に低下していることがわかる。
【００２１】
図３の煤塵濃度指標は、従来例における石炭装入後の燃焼排ガス中煤塵濃度の最大値を１として煤塵濃度の推移を相対値で示したものである。煤塵濃度は燃焼室の廃気弁部分にサンプリング管を挿入し等速吸引法で各１分間サンプリングした燃焼排ガス中の煤塵量を燃焼排ガス量当たりの量として求めた。
なお、図示しないが、本発明例では、Ｏ2 濃度もほぼゼロであり、過剰な空気を供給することもなく、90％以上の煤塵濃度低減を達成することができた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の適用により、コークス炉の燃焼排ガスに混入する微細なカーボンをほぼ完全に燃焼できるようになり、煙道集塵機を設置せずとも、煙突からの放出煤塵量を極めて低いレベルに維持することが可能となった。
しかも、無駄な空気を供給することもないことから、蓄熱室の温度を低下させることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したコークス炉の模式図である。
【図２】本発明を適用したコークス炉のガス燃焼フローを示す模式図である。
【図３】本発明例と従来例の煤塵濃度の経時変化を示すグラフである。
【図４】本発明例と従来例のＣＯ濃度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
10 （カールスチル式）コークス炉
11 燃料供給部
12 Ｃガス配管
12b 富ガス供給路（Ｃガス支管）
13 貧ガス供給路（Ｍガス配管）
14 空気流
15 空気流（空気配管）
16 廃気弁
17 煤塵濃度計
18 ＣＯ濃度計
19 空気流量調節弁
20 排ガス採取弁
21 燃焼室
22 石炭装入口
23 覗き穴
24 炭化室
24b （石炭を装入する）炭化室
25 制御装置
31 蓄熱室
32 燃焼排ガス流
41 廃気経路
42 小煙道
43 大煙道
44 煙突
【発明の属する技術分野】
本発明はコークス炉のガス燃焼方法に関し、特に燃焼排ガス（以下、廃気ともよぶ。）の微細なダスト（煤塵）発生を防止する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉は、燃焼室と炭化室が１枚のレンガで仕切られているが、コークス炉の老朽化に伴い、レンガの目地が切れて、この目地切れ部を通って、炭化室から燃焼室へ石炭の乾留により生じる発生ガスが漏洩する。そして、漏洩したガスにより燃焼室の空燃比が乱れ、不完全燃焼を起こして煤が生じることになる。
【０００３】
この煤がそのまま煙突から外部に排出されると煙突黒煙となる。なお、このような煙突黒煙は、炭化室内圧力が特に上昇する石炭装入の直後に発生する。
この煙突黒煙を防止するために、従来、煙突の入側に煙道集塵機を設ける等の対策がとられてきた。しかしながら、この対策では、煙突黒煙の発生はゼロになるものの、投資額が膨大であるという大きな問題がある。
【０００４】
これに対し、特開平06-063334 号公報では、コークス炉の廃気弁の下流側で、廃気を新設の集塵系と既設の煙道系に分岐させ、煤塵の多い、あるいは、黒煙の多い廃気のみを集塵機に導くようにしている。こうすることで、新設の集塵ダクトを小径化でき集塵機そのものも小型化できるので、コスト的に安価となる。
しかし、廃気弁の下流側にスペースがない場合は、集塵系と煙道系を切替える切替ダンパや集塵ダクトを設置することができない。また、多くの門数から構成される炉団では、切替ダンパの個数も多くなるため、総体的に考えると必ずしも安価になるとは限らない。
【０００５】
他の従来技術としては、特開平06-256764 号公報等に開示のように、石炭装入時に装入窯に隣接する燃焼室への燃料ガス流量をコントロールすることで、漏洩ガスを完全に燃焼させる技術がある。しかしながら、こうすると、漏洩ガスは燃焼するものの、部分的には燃焼室が空気過剰になり、レンガの目地に入っているカーボンも燃焼させてしまって目地切れを助長させてしまう問題がある。
【０００６】
また、上記方法は、効果的ではあるが、燃焼室内全体を、漏洩ガスを燃焼させるだけの空気比とする必要があり、燃料ガス流量のコントロールは非常に困難である。
更に、他の従来技術である特開平10-168459 号公報に開示の方法は、炉上の燃焼室覗き穴（ピーピングホール）から空気を吹き込み、漏洩ガスを燃焼させる方法であるが、これも同様に吹き込み空気の流量コントロールが非常に難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、燃焼室の目地に付着したカーボンを焼失させることなく、簡単な操作によって上記従来技術の問題点を解決し、燃焼ガス中の微細な炭素を効果的に除去できるコークス炉のガス燃焼方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コークス炉の燃焼室におけるガス燃焼方法であって、石炭を装入する炭化室に隣接する燃焼室の廃気側の富ガス供給路へ空気を供給する経路を設け、前記燃焼室の排ガス中の煤塵濃度および／またはＣＯガス濃度を測定し、測定した該煤塵濃度および／またはＣＯガス濃度に応じて、前記富ガス供給路へ供給する空気流量を調整することを特徴とするコークス炉のガス燃焼方法によって上記課題を解決した。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１、図２を参照し、（カールスチル式）コークス炉10を例にとって、本発明の実施の形態を説明する。
図１において、２分割式のカールスチル式コークス炉10は、蓄熱室31及び燃焼室21のほぼ中央で、押出機側（マシンサイド側、すなわち、図１の右側であり、押出機は図示せず。) と消火車側（コークサイド、すなわち、図１の左側であり、消火車は図示せず。) に２分割されている。
【００１０】
そして、燃焼ガスの導入を定期的に切り替え、一定時間（20〜30分）毎に、押出機側と消火車側とで燃焼を交互に繰り返している。なお、室炉式コークス炉としては、この他にも、炉の均一加熱や熱効率向上のために各々工夫された燃焼室や蓄熱室の有する構造の相違から、コッパース式、オットー式等、様々な炉が知られている。
【００１１】
コークス炉10は、押出機側と消火車側それぞれの燃料供給部11、および、燃焼室21、炭化室24、蓄熱室31、廃気経路41等を備えており、その廃気は、最終的に煙突44から排煙される。
燃料供給部11は、コークス炉10の両端部から交互に燃料を供給することができるように、それぞれにＣガス配管12、Ｍガス配管13が設けられている。
【００１２】
炭化室24と燃焼室21とは、多数列が交互に隣接して配列されて炉団を形成しており、その上面には石炭装入口22と覗き穴23が設けられている。
また、図１に示すように、コークス炉10の燃焼室21には、燃料ガスと空気を流通させる複雑な経路が形成されており、燃焼排熱を利用するため、燃焼室21の下側に蓄熱室31が設けられている。
【００１３】
燃焼排ガスは、燃焼排ガス流32で示すように蓄熱室31内を経由して、蓄熱室31を形成するレンガに熱を伝え、その後、小煙道42、大煙道43などの排気経路41を経て煙突44から外気に排出される。
そして、貧ガス（混合ガス：Ｍガス）燃焼時には、Ｍガス配管13に燃料ガスを送り、同時に、空気流14として示すように空気を送る。これらの燃料ガスと空気は、別々に蓄熱室31を経由して高温のレンガと熱交換して昇温され、燃焼室21内で合流して燃焼する。このようにすることで、燃焼ガスの顕熱を有効に利用することができる。
【００１４】
一方、富ガス（コークス炉ガス：Ｃガス）燃焼時には、燃料ガスと空気を、蓄熱室31を経由せずに直接燃焼室21内のバーナに供給する。富ガス（Ｃガス）は、炭化水素ガスを多く含んでおり、蓄熱室を経由することで高温に保持すると分解して煤を生じる恐れがあるため、通常、予熱せずに燃焼させる。
上記のコークス炉10に適用する本発明のコークス炉のガス燃焼方法においては、廃気側（煙突44側) に配置されたＣガス支管である富ガス供給路12b に空気を送り込む空気配管15が接続されていることを特徴とする。
【００１５】
そして、本発明では、石炭を装入する炭化室24の両隣にある燃焼室21の下部にある廃気側の富ガス供給支管 12bから空気流15を供給する。また、このとき、図２に示すように、石炭を装入する炭化室24の両隣にある燃焼室21の排ガスが合流する廃気弁16における煤塵濃度と、ＣＯ濃度の少なくとも一方を、煤塵濃度計17および／またはＣＯ濃度計18で測定し、その測定値に応じて、これを燃焼させるだけの空気流15の流量を調整する。なお、煙突入側に煤塵濃度計17および／またはＣＯ濃度計18を設置し、その測定値に応じて調整するようにしても良い。
【００１６】
こうすることで、燃焼排ガス中に黒煙となる微細なカーボンが混入している場合でも、この微細なカーボンを蓄熱室31の上部でほぼ完全に燃焼させることが可能となる。
さらに、コークス炉の目地切れ等による煤塵の発生量等は、同一の炭化室においては毎回の石炭装入時でほぼ同等であるので、その炉における前回の石炭装入時における廃気中の煤塵濃度および／またはＣＯ濃度の測定値の最高値を基準として今回の石炭装入時における前記空気流15の流量と供給時間を決める、という操作を行っても良い。
【００１７】
また、煙突前入側に煤塵濃度計17および／またはＣＯ濃度計18を設置して本発明を実施する場合には、一つの炭化室への石炭装入後における空気流15の流量制御が行われている間に、次の炭化室への石炭装入が行われると、次の炭化室への石炭装入に伴う煤塵濃度、ＣＯ濃度の変動により先の一つの炭化室での空気流15の制御に影響がでることが考えられるので、次の炭化室への石炭装入が開始される直前での煤塵濃度および／またはＣＯ濃度の測定値に基づく前記一つの炭化室への空気流15の供給量を一定として所定時間終了まで保持する制御を行ってもよい。
【００１８】
本発明では、廃気側の燃焼室21の下部で空気を供給し、微細なカーボンを蓄熱室31の上部でほぼ完全に燃焼焼失させるので、燃焼室21の目地に存在するカーボンを燃焼させることがなく、レンガの目地切れを助長させる心配がなくなる。また、媒塵濃度やＣＯ濃度に応じて、これを燃焼させるだけの空気流15の流量を調整するので、無駄な空気を供給することもなく蓄熱室31の温度を低下させる心配はない。
【００１９】
【実施例】
102門の炭化室を有するカールスチル式コークス炉の操業に本発明のコークス炉のガス燃焼方法を適用し操業を実施した。これを本発明例とする。
本発明例では、煤塵濃度及びＣＯ濃度の両方の測定値に基づき、石炭を装入した炭化室の両隣にある燃焼室の下部にある廃気側の富ガス供給支管から供給する空気流の流量調整を行った。なお、空気供給は、石炭装入から10分間行った。
【００２０】
一方、従来例として、Ｍガスを用いた貧ガス燃焼のみを適用した操業を実施した。
その結果、石炭装入後の煤塵濃度とＣＯ濃度の推移は、図３、図４のようになり、本発明例においては、石炭装入後の煤塵濃度とＣＯ濃度が大幅に低下していることがわかる。
【００２１】
図３の煤塵濃度指標は、従来例における石炭装入後の燃焼排ガス中煤塵濃度の最大値を１として煤塵濃度の推移を相対値で示したものである。煤塵濃度は燃焼室の廃気弁部分にサンプリング管を挿入し等速吸引法で各１分間サンプリングした燃焼排ガス中の煤塵量を燃焼排ガス量当たりの量として求めた。
なお、図示しないが、本発明例では、Ｏ2 濃度もほぼゼロであり、過剰な空気を供給することもなく、90％以上の煤塵濃度低減を達成することができた。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の適用により、コークス炉の燃焼排ガスに混入する微細なカーボンをほぼ完全に燃焼できるようになり、煙道集塵機を設置せずとも、煙突からの放出煤塵量を極めて低いレベルに維持することが可能となった。
しかも、無駄な空気を供給することもないことから、蓄熱室の温度を低下させることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したコークス炉の模式図である。
【図２】本発明を適用したコークス炉のガス燃焼フローを示す模式図である。
【図３】本発明例と従来例の煤塵濃度の経時変化を示すグラフである。
【図４】本発明例と従来例のＣＯ濃度の経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
10 （カールスチル式）コークス炉
11 燃料供給部
12 Ｃガス配管
12b 富ガス供給路（Ｃガス支管）
13 貧ガス供給路（Ｍガス配管）
14 空気流
15 空気流（空気配管）
16 廃気弁
17 煤塵濃度計
18 ＣＯ濃度計
19 空気流量調節弁
20 排ガス採取弁
21 燃焼室
22 石炭装入口
23 覗き穴
24 炭化室
24b （石炭を装入する）炭化室
25 制御装置
31 蓄熱室
32 燃焼排ガス流
41 廃気経路
42 小煙道
43 大煙道
44 煙突
Claims (1)
- コークス炉の燃焼室におけるガス燃焼方法であって、
石炭を装入する炭化室に隣接する燃焼室の廃気側の富ガス供給路へ空気を供給する経路を設け、
前記燃焼室の排ガス中の煤塵濃度および／またはＣＯガス濃度を測定し、
測定した該煤塵濃度および／またはＣＯガス濃度に応じて、前記富ガス供給路へ供給する空気流量を調整することを特徴とするコークス炉のガス燃焼方法。
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