JP5114802B2 - ガスホルダーの運転方法及びガスホルダー装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスホルダー内のガスの漏洩防止に使用されるシール油の劣化を防止するガスホルダーの運転方法及びガスホルダー装置に関する。

製鉄所においては、高炉ガス、転炉ガス、コークス炉ガス等の副生ガスを回収し、これを、熱源や自家発電用の燃料として用いることが一般的である。副生ガスの需要量と供給量を調整するために、製鉄所内には、余剰分の副生ガスを一時的に貯留し、供給量が不足した場合には、不足分の副生ガスを供給する、特許文献１に示されるようなガスホルダーが設置されているのが一般的である。

このようなガスホルダー５０は、図３に示されるように、主に、略円筒形状の密封容器であるガスホルダー本体５１と、ガスホルダー本体５１内を、下部のガス室５０ａと上部の大気室５０ｂに上下に仕切るピストン５２とから構成されている。ピストン５２は、ガスホルダー本体５１内に、昇降可能に配設され、ガス室５０ａと大気室５０ｂとの容量を調整することができるようになっている。ガスホルダー本体５１の底部には、ガス出入口管６０が接続している。このガスホルダー出入口管６０から、余剰分の副生ガスをガス室５０ａ内に流入させ、或いは、ガス室５０ａ内の貯留された副生ガスを不足箇所に供給することにより、配管内の圧力が一定となるように調整している。

ガス室５０ａに貯留された副生ガスが、大気室５０ｂ側に漏洩することを防止するために、ピストン５２の周囲には、特許文献２に示されるようなシール機構５３が設けられている。このシール機構５３の構造については、特許文献２に詳細に説明されているので、ここでは詳細に説明しないが、図４を用いて簡単に説明をする。

図４に示されるように、シール機構５３は、押し付け機構５３ｂによりシールゴム５３ａを、ガスホルダー本体５１の内壁面に押し付ける構造のものである。更に、シール性を高めるために、シールゴム５３ａの上方に、ガスホルダー本体５１の内周面に開放し、シール油５５が満たされる油槽５３ｃを設けている。このように構成することにより、シール油５５が、ガスホルダー本体５１の内周面に全周に渡って接触し、ガス室５０ａと大気室５０ｂとの気密性が保たれるようになっている。また、このシール油５５は、シールゴム５３ａの摩耗を防止する役割も持っている。なお、ガス室５０ａ側から副生ガスが噴き出さないように、油槽５３ｃ内のシール油の水頭圧を、ガス室５０ａのガス圧よりも高くしている。

シールゴム５３ａを押し付ける力が強いと、ガスホルダー本体５１が変形し、ガス室５０ａと大気室５０ｂとの気密性を確保することが難しくなるため、押し付け機構５３ｂは、適当な荷重で、シールゴム５３ａをガスホルダー本体５１に押し付けている。このため、油槽５３ｃ内のシール油５５が、シールゴム５３ａから漏れ出し、ガス室５５ａ側のガスホルダー本体５１の内壁面を伝って流下し、底部油溝５１ａに溜まる。底部油溝５１ａのシール油は、循環ポンプ５７によって、再び油槽５３ｃに供給されるようになっている。

特開２００８−２８６２５５号公報 特開２００８−２０８９５６号公報

ところで、コークス炉で石炭を乾留してコークスを製造する際に発生するコークス炉ガス（以下ＣＯＧと略す）には、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素（以下、頭文字をとって、ＢＴＸと略す）が含まれている。コークス炉ガスをガス室５０ａ内に貯留すると、ガスホルダー本体５１の内周面の内周面を流下するシール油が、コークス炉ガスに含まれるＢＴＸを吸収する。このため、コークス炉ガスの貯留期間の経過とともに、シール油の引火点が低下する。このため、シール油の引火点が、安全面から第３石油類の下限である７０℃以上を維持されるように、シール油の引火点の管理基準を９０℃以上としている。なお、新品のシール油の引火点は、約２７０℃である。従来では、所定期間をおいて、シール油の引火点を検査し、シール油の引火点が基準値以下に低下した場合には、シール油を全部又は一部交換していた。しかしながら、ガスホルダー５０に使用されるシール油は大量なため（例えば１００〜１５０ｋリットル）、シール油の交換には、莫大な費用がかかり、省資源の観点からも問題があった。

本発明は、上記問題を解決し、シール油の引火点が低下することを防止する、ガスホルダーの運転方法及びこれを実現するガスホルダーを提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、内部に昇降動可能に配設されたピストンで、ガス室の容量を可変とし、シール油で前記ガス室の壁面と前記ピストンとを気密にしたガスホルダーを、コークス炉で生成されるコークス炉ガスを貯留するコークス炉用のガスホルダーとして所定期間使用した後に、
当該ガスホルダーを、高炉で生成される高炉ガスを貯留する高炉ガス用のガスホルダーとして切り替えて使用することにより、前記シール油に溶解した前記コークス炉ガス由来の芳香族炭化水素を、高炉ガス側に移行させて、シール油の引火点の低下を回復させることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、３基以上のガスホルダーを、順次、コークス炉用、高炉ガス用、待機中のガスホルダーとして使用することを特徴とする。

請求項１に記載の発明を具現化するためになされた請求項３に記載の発明は、内部に昇降動可能に配設されたピストンで、ガス室の容量を可変とし、シール油で前記ガス室の壁面と前記ピストンとを気密にし、前記ガス室にコークス炉ガス又は高炉ガスを貯留する２基以上のガスホルダーと、
前記各ガスホルダーに接続するガスホルダー出入口管と、
コークス炉ガスが生成されるコークス炉及びコークス炉ガスを使用する設備に接続したコークス炉ガス配管と、高炉ガスが生成される高炉及び高炉ガスを使用する設備に接続した高炉ガス配管とが接続され、前記各ガスホルダー出入口管に接続し、前記コークス炉ガス配管及び前記高炉ガス配管を閉塞又は開放する配管切替装置と、
前記配管切替装置に、前記コークス炉ガス配管及び前記高炉ガス配管を閉塞又は開放する信号を出力する操作部を有し、
前記ガスホルダーを、コークス炉ガス用又は高炉ガス用として切り替えて使用するように構成したことを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、ガスホルダーは３基以上であることを特徴とする。

請求項１に記載の発明は、１のガスホルダーを、コークス炉用のガスホルダーとして所定期間使用した後に、高炉ガス用のガスホルダーとして切り替えて使用することにより、前記シール油に溶解した前記コークス炉ガス由来の芳香族炭化水素を、高炉ガス側に移行させて、シール油の引火点の低下を回復させることとしたので、シール油を交換することなく、引火点を低下させずに運転することが可能となる。このため、シール油の交換が不要となり、ランニングコストを低下させることが可能となるだけでなく、省資源に寄与することも可能となる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、３基以上のガスホルダーを、順次、コークス炉用、高炉ガス用、待機中のガスホルダーとして使用することとしたので、１のガスホルダーを、コークス炉用から高炉ガス用のガスホルダーに切り替える際に、待機中のホルダーをコークス炉用とし、前記１のガスホルダーに不活性ガスを注入して、内部に残留するコークス炉ガスを外部に排出してから、高炉ガス用のガスホルダーとして使用する運用が可能となり、コークス炉ガスと高炉用ガスが混ざることを防止することが可能となる。また、ガスホルターが待機中に、当該ガスホルダーをメンテナンスすることが可能となる。

請求項３に記載の発明は、内部に昇降動可能に配設されたピストンで、ガス室の容量を可変とし、シール油で前記ガス室の壁面と前記ピストンとを気密にし、前記ガス室にコークス炉ガス又は高炉ガスを貯留する２基以上のガスホルダーと、前記各ガスホルダーに接続するガスホルダー出入口管と、コークス炉ガスが生成されるコークス炉及びコークス炉ガスを使用する設備に接続したコークス炉ガス配管と、高炉ガスが生成される高炉及び高炉ガスを使用する設備に接続した高炉ガス配管とが接続され、前記各ガスホルダー出入口管に接続し、前記コークス炉ガス配管及び前記高炉ガス配管を閉塞又は開放する配管切替装置と前記配管切替装置に、前記コークス炉ガス配管及び前記高炉ガス配管を閉塞又は開放する信号を出力する操作部を有し、前記ガスホルダーを、コークス炉ガス用又は高炉ガス用として切り替えて使用するように構成したことを特徴とする。
このため、前記シール油に溶解した前記コークス炉ガス由来の芳香族炭化水素を、高炉ガス側に移行させて、シール油の引火点の低下を回復させることにより、シール油を交換することなく、引火点を低下させずに運転することが可能となり、ランニングコストを低下させることが可能となるだけでなく、省資源に寄与することも可能となる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、ガスホルダーは３基以上であることを特徴とする。
このため、１のガスホルダーを、コークス炉用から高炉ガス用のガスホルダーに切り替える際に、待機中のホルダーをコークス炉用とし、前記１のガスホルダーに不活性ガスを注入して、内部に残留するコークス炉ガスを外部に排出してから、高炉ガス用のガスホルダーとして使用する運用が可能となり、コークス炉ガスと高炉用ガスが混ざることを防止することが可能となる。また、ガスホルターが待機中に、当該ガスホルダーをメンテナンスすることが可能となる。

本発明の実施の形態を示すガスホルダーの説明図である。 シール油の引火点の変化を表したグラフである。 ガスホルダーの断面図である。 シール機構の詳細図である。

（ガスホルダー装置の構成）
以下に、図面を参照しつつ本発明の好ましい実施の形態を示す。図１は本発明の実施の形態を示すガスホルダー装置の説明図である。図１に示される実施形態では、３基のガスホルダー１５１〜１５３が並設されている。ガスホルダー１５１〜１５３の容量は、例えば５〜１５万ｍ^３である。前述したように、各ガスホルダー１５１〜１５３の内部には、ガスホルダー１５１〜１５３内を、下部のガス室と上部の大気室に上下に仕切るピストンが昇降動自在に配設されていて、前記ガス室と大気室の容量を可変としている。また、前述したように、ピストンの周囲にはシール機構が設けられ、当該シール機構の油槽内に蓄えられたシール油で前記ガス室の壁面と前記ピストンとを気密にしている。

各ガスホルダー１５１〜１５３の底部には、それぞれガスホルダー出入口管１６１〜１６３が接続している。各ガスホルダー出入口管１６１〜１６３に、それぞれ配管切替装置１３１〜１３３が接続している。各配管切替装置１３１〜１３３には、それぞれＣＯＧ配管１１１〜１１３及びＢＦＧ配管１２１〜１２３が接続されている。なお、ＣＯＧ配管１１１〜１１３は、ＣＯＧが生成されるコークス炉や、ＣＯＧを使用する加熱炉等の設備に接続している。ＢＦＧ配管１２１〜１２３は、ＢＦＧ（高炉ガス）が生成される高炉や、ＢＦＧを使用する高炉、コークス炉、ボイラー等の設備に接続している。

中央操作監視室２００内に設けられた操作部１００を、作業者が操作することにより、各配管切替装置１３１〜１３３を作動させることができるようになっている。各配管切替装置１３１〜１３３は、操作部１００が出力する信号に基づいて、ＣＯＧ配管１１１〜１１３及びＢＦＧ配管１２１〜１２３を、開放又は閉塞する。このように構成することにより、各ガスホルダー１５１〜１５３を、ＣＯＧ用又はＢＦＧ用のガスホルダーとして切り替えて使用することができるようになっている。

例えば、配管切替装置１３１が、ＣＯＧ配管１１１を開放し、ＢＦＧ配管１２１を閉塞することにより、ガスホルダー１５１をＣＯＧ用のガスホルダーとして使用することができる。コークス炉で生成されるＣＯＧの供給量が、ＣＯＧを使用する設備の需要量を上回った場合には、余剰分のＣＯＧが、ＣＯＧ配管１１１を流通して、ＣＯＧ用のガスホルダー１５１内に貯留される。一方で、前記需要量が前記供給量を上回った場合には、ＣＯＧ用のガスホルダー１５１内に貯留されたＣＯＧが、ＣＯＧ配管１１１を流通して、ＣＯＧを使用する設備に供給される。一方で、ガスホルダー１５１を、ＢＦＧ用のガスホルダーとして使用する場合は、配管切替装置１３１が、ＣＯＧ配管１１１を閉塞し、ＢＦＧ配管１２１を開放する。

（ガスホルダー装置の運転方法）
本発明では、所定期間以上、ガスホルダー１５１〜１５３のいずれかをＣＯＧ用として使用した場合には、当該ＣＯＧ用として使用したガスホルダーを、ＢＦＧ用のガスホルダーとして切り替えて使用することにしている。この理由を以下に説明する。

例えば、ガスホルダー１５１を、ＣＯＧ用のガスホルダーとして使用した場合には、稼働期間の経過とともに、ガスホルダー１５１に使用されるシール油中に、ＢＴＸが溶解し、シール油の引火点が低下する。そこで、本発明では、所定期間ＣＯＧ用として使用したガスホルダー１５１を、配管切替装置１３１で配管を切り替えて、ＢＦＧ用のガスホルダー１５１として使用することにしている。所定期間ＣＯＧ用として使用したガスホルダー１５１を、ＢＦＧ用のガスホルダー１５１として使用すると、ＢＦＧにはＢＴＸが殆ど含まれていないので、シール機構からガスホルダー１５１の内壁面を流下するシール油に含まれるＢＴＸがＢＦＧ側に放出されて移行し、ガスホルダー１５１の稼働に伴って、シール油中のＢＴＸ成分の濃度が低下して、シール油の引火点が回復する。

図２、シール油の引火点の変化を表したグラフを示す。図２の例では、余裕をみて、シール油の引火点が１６０℃以下に低下した際に、ガスホルダー１５１を、ＣＯＧ用からＢＦＧ用に切り替えている。図２に示されるように、ＢＦＧ用としてガスホルダー１５１を稼働させた場合には、約１ヶ月でシール油の引火点が回復している。消防法に基づく管理値である７０℃以上を常に維持するため、この例では自主管理値として９０℃以上を維持することとしている。ＣＯＧの貯留量及び貯留期間に応じて、ＢＴＸがＣＯＧからシール油に移行するため、シール油の引火点の低下する割合が異なる。このため、自主管理値を下回らないようにシール油の引火点の変化を想定し、シール油の引火点が管理値に到達する前に、ガスホルダー１５１をＣＯＧ用からＢＦＧ用に切替える。この例では、引火点が１ヶ月あたり約３０℃低下し、ＣＯＧ用からＢＦＧ用へ切り替えなければ、２ヶ月で自主管理値を下回ることが想定されたため、１６０℃以下となった時点でガスホルダー１５１の切り替えを実施した。

（運転手順の説明）
以下に、本発明のガスホルダー装置の運転手順について説明する。図１に示される状態では、ＣＯＧ配管１１１は開放し、ＢＦＧ用配管１２１は閉塞し、ガスホルダー１５１はＣＯＧ用のガスホルダーとして使用されている。一方で、ＣＯＧ配管１１２は閉塞し、ＢＦＧ用配管１２１は開放し、ガスホルダー１５２はＢＦＧ用のガスホルダーとして使用されている。なお、ＣＯＧ配管１１３及びＢＦＧ配管１２３は閉塞していて、ガスホルダー１５３は予備のガスホルダーとして待機している状態である。

所定期間以上、ガスホルダー１５１をＣＯＧ用として使用した場合に、作業者は操作部１００を操作することにより、ＣＯＧ配管１１１を閉塞させるとともに、ＣＯＧ配管１１３を開放させて、ガスホルダー１５３を、ＣＯＧ用のガスホルダーにする。

次に、ガスホルダー１５１に窒素ガス等の不活性ガスを注入して、ガスホルダー１５１内に残留するＣＯＧを、前記不活性ガスで置換するとともに、外部に排出する。

次に、作業者は、操作部１００を操作することにより、ＢＦＧ配管１２２を閉塞させるとともに、ＢＦＧ配管１２１を開放させて、ガスホルダー１５１を、ＢＦＧ用のガスホルダーとし、ガスホルダー１５２を待機中のガスホルダーにする。待機中のガスホルダー１５２に、不活性ガスを注入して、ガスホルダー１５２内に残留しているＢＦＧを、前記不活性ガスで置換するとともに、外部に排出する。

このように、ＣＯＧ用として使用しているガスホルダー１５１を、ＢＦＧ用のガスホルダーとして切り替える前に、ガスホルダー１５１に不活性ガスを注入しているのは、ＣＯＧとＢＦＧが混ざることを防止するためである。

所定期間以上、ガスホルダー１５１をＢＦＧ用として使用し、ガスホルダー１５２を待機中とし、ガスホルダー１５３をＣＯＧ用として使用した場合には、同様に、作業者は、操作部１００を操作することにより、ＣＯＧ配管１１３を閉塞させるとともに、ＣＯＧ配管１１２を開放させて、ガスホルダー１５２を、ＣＯＧ用のガスホルダーにする。ガスホルダー１５３に窒素ガス等の不活性ガスを注入して、ガスホルダー１５３内に残留するＣＯＧを、前記不活性ガスで置換するとともに、外部に排出する。次に、作業者は、操作部１００を操作することにより、ＢＦＧ配管１２１を閉塞させて、ガスホルダー１５１を待機中のガスホルダーにすると同時に、ＢＦＧ配管１２２を開放させて、ガスホルダー１５２をＢＦＧ用のガスホルダーとする。

このように、本発明では、各ガスホルダー１５１〜１５３を、順次、ＣＯＧ用のガスホルダー→ＢＦＧ用のガスホルダー→待機中のガスホルダーとして、使用することにより、ＣＯＧ由来の芳香族炭化水素（ＢＴＸ）を、ＢＦＧ側に移行させて、シール油中のＢＴＸ濃度が所定値以上になることを防止し、シール油の引火点の低下を回復させ、シール油の引火点が使用下限引火点以下に低下することを防止している。

なお、図１に示した実施形態では、３基のガスホルダー１５１〜１５３を、順次、ＣＯＧ用のガスホルダー→ＢＦＧ用のガスホルダー→待機中のガスホルダーとして、使用することにしているが、ガスホルダーの数は３基に限定されず、４基以上のガスホルダーを、順次、ＣＯＧ用のガスホルダー→ＢＦＧ用のガスホルダー→待機中のガスホルダーとして、使用することにしても差し支えない。また、ＣＯＧとＢＴＸが混ざってもいい場合には、２基のガスホルダーを、順次、ＣＯＧ用のガスホルダー、ＢＦＧ用のガスホルダーとして使用することにしても差し支えない。

なお、ガスホルダー１５１〜１５３が待機中の状態にある場合には、当該ガスホルダー１５１〜１５３をメンテナンスすることができる。待機中のガスホルダー１５１〜１５３の内部に作業者が入ってメンテナンス作業を行う場合には、作業者が窒息することを防止するために、待機中のガスホルダー１５１〜１５３内に空気を注入する。

以上説明した実施形態のガスホルダー装置では、作業者が操作部１００を操作することにより、配管切替装置１３１〜１３３を遠隔より作動させているが、配管切替装置１３１〜１３３を現場手動式とし、作業者が現場において手動で配管切替装置１３１〜１３３を作動させ、ＣＯＧ配管１１１〜１１３及びＢＦＧ配管１２１〜１２３を閉塞又は開放することにして、各ガスホルダー１５１〜１５３を、順次、ＣＯＧ用のガスホルダー→ＢＦＧ用のガスホルダー→待機中のガスホルダーとして使用する構成にしても差し支えない。或いは、配管切替装置１３１〜１３３に制御信号を出力する制御装置で、配管切替装置１３１〜１３３を自動制御する構成にしても差し支えない。

以上、現時点において、もっとも、実践的であり、かつ好ましいと思われる実施形態に関連して本発明を説明したが、本発明は、本願明細書中に開示された実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲および明細書全体から読み取れる発明の要旨あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うガスホルダーの運転方法及びガスホルダー装置もまた技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

５０ ガスホルダー
５０ａ ガス室
５０ｂ 大気室
５１ ガスホルダー本体
５１ａ 底部油溝
５２ ピストン
５３ シール機構
５３ａ シールゴム
５３ｂ 押し付け機構
５３ｃ 油槽
５５ シール油
５７ ポンプ
６０ ガスホルダー出入口管
１００ 操作部
１１１〜１１３ ＣＯＧ配管
１２１〜１２３ ＢＦＧ配管
１３１〜１３２ 配管切替装置
１５１〜１５３ ガスホルダー
１６１〜１６３ ガスホルダー出入口管
２００ 中央操作監視室

Claims (4)

1. 内部に昇降動可能に配設されたピストンで、ガス室の容量を可変とし、シール油で前記ガス室の壁面と前記ピストンとを気密にしたガスホルダーを、コークス炉で生成されるコークス炉ガスを貯留するコークス炉用のガスホルダーとして所定期間使用した後に、
   当該ガスホルダーを、高炉で生成される高炉ガスを貯留する高炉ガス用のガスホルダーとして切り替えて使用することにより、前記シール油に溶解した前記コークス炉ガス由来の芳香族炭化水素を、高炉ガス側に移行させて、シール油の引火点の低下を回復させることを特徴とするガスホルダーの運転方法。
2. ３基以上のガスホルダーを、順次、コークス炉用、高炉ガス用、待機中のガスホルダーとして使用することを特徴とする請求項１に記載のガスホルダーの運転方法。
3. 内部に昇降動可能に配設されたピストンで、ガス室の容量を可変とし、シール油で前記ガス室の壁面と前記ピストンとを気密にし、前記ガス室にコークス炉ガス又は高炉ガスを貯留する２基以上のガスホルダーと、
   前記各ガスホルダーに接続するガスホルダー出入口管と、
   コークス炉ガスが生成されるコークス炉及びコークス炉ガスを使用する設備に接続したコークス炉ガス配管と、高炉ガスが生成される高炉及び高炉ガスを使用する設備に接続した高炉ガス配管とが接続され、前記各ガスホルダー出入口管に接続し、前記コークス炉ガス配管及び前記高炉ガス配管を閉塞又は開放する配管切替装置と、
   前記配管切替装置に、前記コークス炉ガス配管及び前記高炉ガス配管を閉塞又は開放する信号を出力する操作部を有し、
   前記ガスホルダーを、コークス炉ガス用又は高炉ガス用として切り替えて使用するように構成したことを特徴とするガスホルダー装置。
4. ガスホルダーは３基以上であることを特徴とする請求項３に記載のガスホルダー装置。

Images