JP5419159B2 - Gas circulation device and method - Google Patents
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Description
本発明は、原料炭を乾留してコークスを生成する乾留炉に設けられるガス循環装置に関する。また、本発明は、乾留炉で発生するガスの循環方法に関する。 The present invention relates to a gas circulation device provided in a dry distillation furnace for producing coke by dry distillation of raw coal. The present invention also relates to a method for circulating gas generated in a carbonization furnace.
乾留炉では、コークスを生成するために、原料炭を加熱して乾留する。本願に関連する従来の乾留炉として、下記の特許文献１に記載された連続式成形コークス製造設備や、下記の特許文献２、３に記載されたフェロコークス製造炉などがある。 In a carbonization furnace, coking coal is heated and dry-distilled to produce coke. As conventional dry distillation furnaces related to the present application, there are a continuous molded coke manufacturing facility described in Patent Document 1 below, and a ferro-coke manufacturing furnace described in Patent Documents 2 and 3 below.
ガス循環装置は、乾留炉内において乾留により発生するガスを、循環させて原料炭の加熱に使用するものである。まず、ガス循環装置は、乾留炉内において乾留時に発生するガスを、乾留炉外へ排出する。次いで、ガス循環装置は、排出されたガス中のタールおよびダストを除去する。その後、ガス循環装置は、当該ガスを、加熱して、酸素を含まない還元性ガスとして、乾留炉へ再び戻す。乾留炉では、戻された高温の還元性ガスにより原料炭を直接加熱して乾留する。このように、乾留炉から排出され乾留炉に戻るまでのガスを、以下、循環ガスという。この循環ガスの主成分は、Ｈ２、ＣＯ、およびＣＨ４である。 The gas circulation device circulates a gas generated by dry distillation in a carbonization furnace and uses it for heating raw coal. First, the gas circulation device discharges gas generated during dry distillation in the dry distillation furnace to the outside of the dry distillation furnace. Next, the gas circulation device removes tar and dust in the exhausted gas. Thereafter, the gas circulation device heats the gas back to the dry distillation furnace as a reducing gas containing no oxygen. In the carbonization furnace, the raw coal is directly heated and carbonized by the returned high-temperature reducing gas. The gas that is discharged from the carbonization furnace and returns to the carbonization furnace is hereinafter referred to as circulation gas. Main component of the circulation gas is H 2, CO, and CH 4.
図１は、本発明に関連する乾留炉６１およびガス循環装置６３の構成例を示す。図１のように、ガス循環装置６３は、水噴霧装置６５、ガス冷却装置６７、湿式電気集塵装置６９、およびガス加熱装置７１を備える。 FIG. 1 shows a configuration example of a dry distillation furnace 61 and a gas circulation device 63 related to the present invention. As shown in FIG. 1, the gas circulation device 63 includes a water spray device 65, a gas cooling device 67, a wet electrostatic precipitator 69, and a gas heating device 71.
水噴霧装置６５は、乾留炉６１から排出された直後の循環ガスに、水を噴霧することで、当該循環ガスからタールを除去するとともに、当該循環ガスを８０℃程度まで冷却する。 The water spraying device 65 sprays water onto the circulating gas immediately after being discharged from the dry distillation furnace 61, thereby removing tar from the circulating gas and cooling the circulating gas to about 80 ° C.
ガス冷却装置６７は、水噴霧装置６５を通過した循環ガスをさら冷却して、当該循環ガスの温度を３５℃程度まで冷却する。ガス冷却装置６７は、例えば、循環ガスに水を噴霧することで、循環ガスを水で直接冷却する冷却塔や、熱交換により循環ガスを間接的に冷却する熱交換器（例えばシェルチューブ式熱交換器）などであってよい。 The gas cooling device 67 further cools the circulating gas that has passed through the water spraying device 65, and cools the temperature of the circulating gas to about 35 ° C. The gas cooling device 67 is, for example, a cooling tower that directly cools the circulating gas with water by spraying water on the circulating gas, or a heat exchanger that indirectly cools the circulating gas by heat exchange (for example, shell tube type heat). Exchange).
湿式電気集塵装置６９は、ガス冷却装置６７から送られてきた循環ガス中のタールやダストを除去する。 The wet electric dust collector 69 removes tar and dust in the circulating gas sent from the gas cooling device 67.
ガス加熱装置７１は、湿式電気集塵装置６９からの循環ガスを加熱することで、当該循環ガスの温度を９９０℃程度まで上昇させる。 The gas heating device 71 raises the temperature of the circulating gas to about 990 ° C. by heating the circulating gas from the wet electrostatic precipitator 69.
上述のように、ガス循環装置６３では、２段階冷却で、循環ガスの飽和水分濃度を所定値以下にしている。すなわち、水噴霧装置６５とガス冷却装置６７との２段階の冷却により循環ガス温度を３５℃程度以下に冷却することで、飽和水分濃度（すなわち、単位体積の循環ガスに対する、当該単位体積の循環ガスに含みうる最大水蒸気量の体積による割合。以下同様）を６％程度以下に低下させることで、乾留炉６１に戻される時点で、循環ガスの水分濃度を低下させ、これにより、乾留炉６１内における炭素の消費量を抑えている。 As described above, in the gas circulation device 63, the saturated moisture concentration of the circulation gas is set to a predetermined value or less by two-stage cooling. That is, by circulating the temperature of the circulating gas to about 35 ° C. or less by two-stage cooling of the water spray device 65 and the gas cooling device 67, the unit moisture volume is circulated with respect to the unit volume circulating gas. The ratio by the volume of the maximum amount of water vapor that can be contained in the gas (the same applies hereinafter) is reduced to about 6% or less, so that when it is returned to the dry distillation furnace 61, the moisture concentration of the circulating gas is reduced. The consumption of carbon in the house is suppressed.
具体的には、次の通りである。ガス循環装置６３により乾留炉６１に戻される循環ガスに水分が多く含まれていると、乾留炉６１において、次式（１）、（２）の反応が促進される。
Ｃ＋Ｈ２Ｏ→ＣＯ＋Ｈ２ ・・・（１）
Ｃ＋２Ｈ２Ｏ→ＣＯ２＋２Ｈ２ ・・・（２）
式（１）、（２）のように、炭素が消費されてしまい、その結果、成型されるコークスの強度が低下してしまう可能性がある。そこで、水噴霧装置６５とガス冷却装置６７による２段階の冷却で、循環ガスの飽和水分濃度を６％程度まで低下させることで、乾留炉６１に戻される時点において循環ガスの水分濃度を低下させ、上式（１）、（２）における炭素の消費（酸化）を抑えることができる。
Specifically, it is as follows. If the circulating gas returned to the dry distillation furnace 61 by the gas circulation device 63 contains a large amount of water, the reactions of the following formulas (1) and (2) are promoted in the dry distillation furnace 61.
C + H 2 O → CO + H 2 (1)
C + 2H 2 O → CO 2 + 2H 2 (2)
As in the formulas (1) and (2), carbon is consumed, and as a result, the strength of the coke to be molded may be reduced. Therefore, the water concentration of the circulating gas is reduced when it is returned to the dry distillation furnace 61 by reducing the saturated water concentration of the circulating gas to about 6% by two-stage cooling by the water spray device 65 and the gas cooling device 67. The consumption (oxidation) of carbon in the above formulas (1) and (2) can be suppressed.
しかし、上述のように２段階の冷却で、循環ガスの温度を、３５℃程度以下にするためには、冷却設備が大型化してしまう。例えば、ガス冷却装置６７が大型化してしまう。 However, in order to reduce the temperature of the circulating gas to about 35 ° C. or less by the two-stage cooling as described above, the cooling equipment becomes large. For example, the gas cooling device 67 is increased in size.
図２は、ガス冷却装置６７の構成例を示す。図２のように、ガス冷却装置６７は、循環ガス６８に水を直接噴霧するガス冷却塔７２を有する。図２では、ガス冷却塔７２内で噴霧する水は工業用水であり、この工業用水を循環して使用している。すなわち、ガス冷却塔７２内で噴霧された工業用水は、ポンプ７３により、ガス冷却塔７２外の熱交換器７４へ送られ、そこで冷却される。熱交換器７４により冷却された工業用水は、再びガス冷却塔７２へ送られてガス冷却塔７２内で噴霧される。 FIG. 2 shows a configuration example of the gas cooling device 67. As shown in FIG. 2, the gas cooling device 67 has a gas cooling tower 72 that sprays water directly on the circulating gas 68. In FIG. 2, the water sprayed in the gas cooling tower 72 is industrial water, and this industrial water is circulated and used. That is, the industrial water sprayed in the gas cooling tower 72 is sent to the heat exchanger 74 outside the gas cooling tower 72 by the pump 73 and cooled there. The industrial water cooled by the heat exchanger 74 is sent again to the gas cooling tower 72 and sprayed in the gas cooling tower 72.
図２の構成において、ガス冷却塔７２内において噴霧する工業用水の温度を、ガス冷却塔７２から排出される時点における循環ガスの設定温度（３５℃）よりも低くする必要がある。従って、熱交換器７４に供給する冷却用の水を冷却する高価な冷却機器（チラー）７５をさらに設ける必要があり、その結果、設備コストが高くなってしまう。特に、夏場には、熱交換器７４に供給する冷却用の水の温度が、３５℃近傍まで上昇してしまうため、冷却機器７５が必要となる。 In the configuration of FIG. 2, the temperature of industrial water sprayed in the gas cooling tower 72 needs to be lower than the set temperature (35 ° C.) of the circulating gas at the time when it is discharged from the gas cooling tower 72. Therefore, it is necessary to further provide an expensive cooling device (chiller) 75 for cooling the cooling water supplied to the heat exchanger 74, resulting in an increase in equipment cost. In particular, in summer, the temperature of the cooling water supplied to the heat exchanger 74 rises to around 35 ° C., so the cooling device 75 is necessary.
上述のように、循環ガスを冷却するための設備コストが高くなってしまう。 As described above, the equipment cost for cooling the circulating gas is increased.
そこで、本発明の目的は、乾留炉から排出された循環ガスを加熱して乾留炉に戻す場合に、ガス冷却設備のコストを抑え、かつ、循環ガスを冷却するのに要するエネルギをも抑えつつ、循環ガスを加熱前に低温度（例えば、３５℃程度以下）まで冷却でき、これにより、乾留炉に戻される循環ガス中の水分濃度を抑えることができるガス循環装置と方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to reduce the cost of the gas cooling facility and reduce the energy required to cool the circulating gas when the circulating gas discharged from the carbonization furnace is heated and returned to the carbonization furnace. An object of the present invention is to provide a gas circulation apparatus and method capable of cooling the circulating gas to a low temperature (for example, about 35 ° C. or less) before heating, thereby suppressing the moisture concentration in the circulating gas returned to the dry distillation furnace. is there.
上記目的を達成するため、本発明によると、原料炭を乾留してコークスを生成する乾留炉に設けられるガス循環装置であって、
前記乾留により発生し前記乾留炉から排出されたガスを循環ガスとして乾留炉へ戻す循環ラインを備え、該循環ラインには、ガス処理装置、ガスタンク、およびガス加熱装置が上流側からこの順に設けられ、
前記ガス処理装置は、乾留炉が排出した循環ガスからタールを除去するとともに、当該循環ガスを冷却し、
前記ガスタンクは、その外壁が外気にさらされる位置に配置されるとともに、前記ガス処理装置が排出した循環ガスを蓄積することで、当該循環ガスを外気により間接冷却し、
前記ガス加熱装置は、前記ガスタンクが排出した循環ガスを加熱し、当該循環ガスを乾留炉に戻す、ことを特徴とする乾留炉に設けられるガス循環装置が提供される。
In order to achieve the above object, according to the present invention, a gas circulation device provided in a carbonization furnace for carbonizing coking coal to produce coke,
A circulation line is provided for returning the gas generated by the carbonization and discharged from the carbonization furnace to the carbonization furnace as a circulation gas, and the circulation line is provided with a gas processing device, a gas tank, and a gas heating device in this order from the upstream side. ,
The gas treatment device removes tar from the circulating gas discharged from the carbonization furnace, cools the circulating gas,
The gas tank is disposed at a position where the outer wall is exposed to the outside air, and by accumulating the circulation gas discharged by the gas processing device, the circulation gas is indirectly cooled by the outside air,
The gas heating device is provided in a dry distillation furnace, characterized in that the circulating gas discharged from the gas tank is heated and the circulating gas is returned to the dry distillation furnace.
本発明の好ましい実施形態によると、前記ガスタンクには、前記循環ラインとは別のガスラインが接続されており、該ガスタンクは、該ガスラインを通して、蓄積している前記循環ガスを、燃料として、前記ガス加熱装置とは別の燃料需要箇所へ供給可能となっている。 According to a preferred embodiment of the present invention, a gas line different from the circulation line is connected to the gas tank, and the gas tank passes through the gas line and uses the accumulated circulation gas as fuel. The fuel can be supplied to a fuel demand point different from the gas heating device.
また、本発明の好ましい実施形態によると、前記ガス処理装置は、
前記乾留炉が排出した前記循環ガスに水を噴霧することで該循環ガスからタールを除去する水噴霧装置と、
該水噴霧装置が排出した循環ガスを５０℃以下まで冷却するガス冷却装置と、を有する。
Moreover, according to a preferred embodiment of the present invention, the gas treatment device comprises:
A water spraying device for removing tar from the circulating gas by spraying water on the circulating gas discharged from the carbonization furnace;
A gas cooling device that cools the circulating gas discharged from the water spraying device to 50 ° C. or lower.
また、上記目的を達成するため、本発明によると、原料炭を乾留してコークスを生成する乾留炉で発生するガスを、前記乾留炉から排出し該乾留炉へ戻すガス循環方法であって、
前記乾留により発生し前記乾留炉から排出されたガスを循環ガスとして乾留炉へ戻す循環ラインを設けるとともに、該循環ラインに、ガス処理装置、外壁が外気にさらされるガスタンク、および、ガス加熱装置を上流側からこの順に配置し、
前記ガス処理装置にて、乾留炉が排出した循環ガスからタールを除去するとともに、当該循環ガスを冷却し、
前記ガスタンクにて、前記ガス処理装置が排出した循環ガスを蓄積することで、外気の温度に間接冷却された当該循環ガスを前記ガス加熱装置へ排出し、
前記ガス加熱装置にて、前記ガスタンクが排出した循環ガスを加熱し、当該循環ガスを乾留炉に戻す、ことを特徴とするガス循環方法が提供される。
Further, in order to achieve the above object, according to the present invention, a gas circulation method for discharging a gas generated in a carbonization furnace for carbonizing coking coal to generate coke and discharging the gas from the carbonization furnace and returning the gas to the carbonization furnace,
A circulation line for returning the gas generated by the carbonization and discharged from the carbonization furnace to the carbonization furnace as a circulation gas is provided, and a gas processing device, a gas tank whose outer wall is exposed to the outside air, and a gas heating device are provided in the circulation line. Arrange in this order from the upstream side,
In the gas treatment device, while removing tar from the circulating gas discharged from the dry distillation furnace, cooling the circulating gas,
In the gas tank, by accumulating the circulating gas discharged by the gas processing device, the circulating gas indirectly cooled to the temperature of the outside air is discharged to the gas heating device,
A gas circulation method is provided, wherein the gas heating apparatus heats the circulation gas discharged from the gas tank and returns the circulation gas to the dry distillation furnace.
上述した本発明によると、外気にさらされる位置に配置された前記ガスタンクに、循環ガスを蓄積することで、当該循環ガスを、エネルギを要しない外気により間接冷却するので、チラーなどの高価な設備を設ける必要がなくなる。従って、ガス冷却設備のコストを抑え、かつ、循環ガスを冷却するのに要するエネルギをも抑えつつ、循環ガスを低温度（例えば、３５℃程度以下）に冷却でき、これにより、乾留炉に戻される循環ガス中の水分濃度を抑えることができる。 According to the present invention described above, the circulating gas is stored in the gas tank disposed at a position exposed to the outside air, so that the circulating gas is indirectly cooled by the outside air that does not require energy, so that expensive equipment such as a chiller is used. Need not be provided. Therefore, it is possible to cool the circulating gas to a low temperature (for example, about 35 ° C. or lower) while reducing the cost of the gas cooling facility and also reducing the energy required for cooling the circulating gas, and thereby return to the dry distillation furnace. The moisture concentration in the circulating gas can be suppressed.
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the common part in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図３は、乾留炉１およびガス循環装置１０を示す。本発明の実施形態によるガス循環装置１０は、原料炭９を乾留してコークスを生成する乾留炉１に設けられる。
原料炭（成型炭）９は、例えば、非粘結炭または微粘結炭を主原料とするものである。原料炭９は、炉頂ホッパ３、炉頂ロータリーバルブ５、および炉頂仕切りゲート７を介して、乾留炉１の炉頂に連続的に装入される。
乾留炉１の内部において、原料炭９は、ガス循環装置１０から供給される熱風による直接加熱により乾留され、炉底より成型コークス１１として、製品切出装置１３、および排出ダンパ１７（図３の例では、２重ダンパ）を介して炉外に排出される。
FIG. 3 shows the dry distillation furnace 1 and the gas circulation device 10. A gas circulation device 10 according to an embodiment of the present invention is provided in a dry distillation furnace 1 that produces a coke by dry distillation of raw coal 9.
Coking coal (cast coal) 9 is mainly made of non-caking coal or slightly caking coal, for example. The coking coal 9 is continuously charged into the furnace top of the dry distillation furnace 1 through the furnace top hopper 3, the furnace top rotary valve 5, and the furnace top partition gate 7.
Inside the dry distillation furnace 1, the raw coal 9 is dry-distilled by direct heating with hot air supplied from the gas circulation device 10, and as a molded coke 11 from the bottom of the furnace, a product cutting device 13 and a discharge damper 17 (see FIG. 3). In the example, it is discharged out of the furnace via a double damper.
ガス循環装置１０は、前記乾留により発生し乾留炉１から排出されたガスを循環ガスとして再び乾留炉１へ戻す循環ライン（配管）１９を備える。該循環ライン１９には、ガス処理装置２１、ガスタンク２３、およびガス加熱装置２５が上流側からこの順に設けられる。 The gas circulation device 10 includes a circulation line (pipe) 19 for returning the gas generated by the dry distillation and discharged from the dry distillation furnace 1 to the dry distillation furnace 1 again as a circulating gas. The circulation line 19 is provided with a gas processing device 21, a gas tank 23, and a gas heating device 25 in this order from the upstream side.
ガス処理装置２１は、乾留炉１が排出した循環ガスからタールおよびダストを除去するとともに、当該循環ガスを冷却する。本実施形態では、ガス処理装置２１により、循環ガスは、５０℃程度にまで冷却される。なお、乾留炉１から排出された直後の循環ガスの温度は、例えば、３５０℃程度である。 The gas processing device 21 removes tar and dust from the circulating gas discharged from the dry distillation furnace 1 and cools the circulating gas. In this embodiment, the circulating gas is cooled to about 50 ° C. by the gas processing device 21. The temperature of the circulating gas immediately after being discharged from the dry distillation furnace 1 is about 350 ° C., for example.
ガスタンク（ガスホルダ）２３は、ガスタンク２３の外壁が外気にさらされる位置に配置される。ガスタンク２３は、ガス処理装置２１が排出した循環ガスを蓄積し、これにより、当該ガスが、前記外壁を介して外気により間接的に冷却される。また、ガスタンク２３は、このように冷却された当該ガスの一部を循環ガスとしてガス加熱装置２５へ排出する。
ガスタンク２３には、循環ライン１９とは別のガスライン２２が接続されており、該ガスタンク２３は、該ガスライン２２を通して、蓄積している前記ガスを、加熱用の燃料として、ガス加熱装置２５とは別の燃料需要箇所（例えば、ガスバーナーや、鉄板を圧延前に加熱する加熱炉など）へ供給可能となっている。
The gas tank (gas holder) 23 is disposed at a position where the outer wall of the gas tank 23 is exposed to the outside air. The gas tank 23 accumulates the circulating gas discharged from the gas processing device 21, whereby the gas is indirectly cooled by outside air through the outer wall. Further, the gas tank 23 discharges a part of the gas thus cooled to the gas heating device 25 as a circulating gas.
A gas line 22 different from the circulation line 19 is connected to the gas tank 23, and the gas tank 23 passes through the gas line 22 to use the gas accumulated therein as a fuel for heating. It can be supplied to a fuel demand point (for example, a gas burner or a heating furnace for heating an iron plate before rolling).
図４は、図３のガスタンクを示す部分拡大図である。図４において、符号１９ａが指している矢印は、循環ガス、およびその流れ方向を示す。
好ましくは、ガスタンク２３において、ガス処理装置２１からの循環ガスがガスタンク２３内に流入する流入口２３ａと、ガスタンク２３からガス加熱装置２５側へ流出する流出口２３ｂとは、共に、前記外壁（またはガスタンク２３内の前記外壁近傍）に位置するが、鉛直方向または水平方向（図４の例では、鉛直方向。即ち、図４の紙面における上下方向）に関し、互いに反対側に位置する。
また、好ましくは、流入口２３ａにおいて、ガスタンク２３内へ流入する循環ガスの流れを示すベクトルＶ（図４を参照）の延長線上に、流出口２３ｂが位置しないようにする。
このような構成で、より確実に、外気温度または外気温度程度に冷却された循環ガスをガス加熱装置２５側へ排出させることができる。
FIG. 4 is a partially enlarged view showing the gas tank of FIG. In FIG. 4, the arrow which the code | symbol 19a points out shows circulating gas and its flow direction.
Preferably, in the gas tank 23, the inflow port 23a through which the circulating gas from the gas processing device 21 flows into the gas tank 23 and the outflow port 23b from the gas tank 23 to the gas heating device 25 side are both the outer wall (or Although located in the vicinity of the outer wall in the gas tank 23, they are located on opposite sides with respect to the vertical direction or the horizontal direction (in the example of FIG. 4, the vertical direction, ie, the vertical direction in the drawing of FIG. 4).
Preferably, at the inflow port 23a, the outflow port 23b is not positioned on the extended line of the vector V (see FIG. 4) indicating the flow of the circulating gas flowing into the gas tank 23.
With such a configuration, the circulating gas cooled to the outside air temperature or about the outside air temperature can be discharged more reliably to the gas heating device 25 side.
ガス加熱装置２５は、ガスタンク２３が排出した循環ガスを９９０℃程度まで加熱し、当該循環ガスを乾留炉１に戻す。乾留炉１では、ガス加熱装置２５により加熱された循環ガス（還元性ガス）により、原料炭９を乾留してコークスを生成する。 The gas heating device 25 heats the circulating gas discharged from the gas tank 23 to about 990 ° C. and returns the circulating gas to the dry distillation furnace 1. In the carbonization furnace 1, the raw coal 9 is dry-distilled with a circulating gas (reducing gas) heated by the gas heating device 25 to generate coke.
このような構成により、ガス循環装置１０は、乾留炉１内で乾留により発生する新たなガスを循環ガスに追加しながら、循環ガスを循環させる。 With such a configuration, the gas circulation device 10 circulates the circulation gas while adding new gas generated by dry distillation in the dry distillation furnace 1 to the circulation gas.
上述の構成を有するガス循環装置１０では、ガス処理装置２１の冷却能力を、低く設定することができる。すなわち、上述のように、ガスタンク２３において、外気を利用して循環ガスを冷却するので、ガスタンク２３よりも上流側にあるガス処理装置２１において、図２のガス冷却装置６７の場合のように循環ガスを３５℃以下にまで冷却する必要がなくなる。 In the gas circulation device 10 having the above-described configuration, the cooling capacity of the gas processing device 21 can be set low. That is, as described above, the circulating gas is cooled using the outside air in the gas tank 23. Therefore, in the gas processing device 21 on the upstream side of the gas tank 23, the circulation is performed as in the case of the gas cooling device 67 in FIG. There is no need to cool the gas below 35 ° C.
図５は、本実施形態によるガス処理装置２１の構成を示す。図５のように、ガス処理装置２１は、水噴霧装置２７、ガス冷却装置２９、および湿式電気集塵装置３１を有する。なお、図５において、符号１９ａが指している矢印は、循環ガス、およびその流れ方向を示す。 FIG. 5 shows a configuration of the gas processing apparatus 21 according to the present embodiment. As shown in FIG. 5, the gas treatment device 21 includes a water spray device 27, a gas cooling device 29, and a wet electrostatic precipitator 31. In FIG. 5, an arrow indicated by reference numeral 19a indicates the circulating gas and the flow direction thereof.
水噴霧装置２７は、冷却された水を循環ガスに直接噴霧する。これにより、循環ガスに含まれるタールを水に取り込ませて、循環ガスからタールを除去する。また、好ましくは、水噴霧装置２７の水噴霧により、循環ガスの温度を８０℃程度まで冷却する。なお、噴霧された水は、循環ライン１９に設けられた液貯留部２７ａに一時的に蓄積された後、タンク３３へ排出後、系外の排水処理装置に送られ、そこで処理される。 The water spray device 27 sprays the cooled water directly on the circulating gas. Thereby, the tar contained in the circulating gas is taken into the water, and the tar is removed from the circulating gas. Preferably, the temperature of the circulating gas is cooled to about 80 ° C. by water spraying of the water spraying device 27. The sprayed water is temporarily stored in a liquid storage unit 27a provided in the circulation line 19, and then discharged to the tank 33, then sent to a wastewater treatment apparatus outside the system, where it is processed.
ガス冷却装置２９は、ガス冷却塔３５、ポンプ３７、および熱交換器３９を有する。ガス冷却塔３５内では、循環ガスに水を直接噴霧する。噴霧された水は、ガス冷却塔３５の下部３５ａに溜まり、ポンプ３７により、ガス冷却塔３５外の熱交換器３９へ送られ、そこで冷却される。熱交換器３９により冷却された水は、再び、ガス冷却塔３５へ送られてガス冷却塔３５内で噴霧される。なお、噴霧された水は、ガス冷却塔３５の下部３５ａに一時的に蓄積され、当該水の一部がガス冷却塔３５の底部からタンク３３へ排出されて処理される。また、ガス冷却塔３５に循環される水が減少したら、適宜の手段により当該水を補充してよい。図５では、ガス冷却塔３５内で噴霧する水は、好ましくは、工業用水であり、この工業用水を上述のように循環して使用している。ガス冷却塔３５でも、タールやダストが除去されるが、タールは、主に水噴霧装置２７で除去され、ダストは、主に湿式電気集塵装置３１で除去される。 The gas cooling device 29 includes a gas cooling tower 35, a pump 37, and a heat exchanger 39. In the gas cooling tower 35, water is sprayed directly on the circulating gas. The sprayed water accumulates in the lower part 35a of the gas cooling tower 35 and is sent to the heat exchanger 39 outside the gas cooling tower 35 by the pump 37, where it is cooled. The water cooled by the heat exchanger 39 is sent again to the gas cooling tower 35 and sprayed in the gas cooling tower 35. The sprayed water is temporarily accumulated in the lower part 35a of the gas cooling tower 35, and a part of the water is discharged from the bottom of the gas cooling tower 35 to the tank 33 and processed. Moreover, when the water circulated to the gas cooling tower 35 decreases, the water may be replenished by an appropriate means. In FIG. 5, the water sprayed in the gas cooling tower 35 is preferably industrial water, and this industrial water is circulated and used as described above. Even in the gas cooling tower 35, tar and dust are removed, but tar is mainly removed by the water spray device 27, and dust is mainly removed by the wet electrostatic precipitator 31.
ガス冷却装置２９の冷却能力は、本実施形態によると、低く設定することができる。すなわち、上述のように、ガスタンク２３において、外気を利用して循環ガスを冷却するので、ガス冷却装置２９において、図２のガス冷却装置６７の場合のように循環ガスを３５℃以下にまで冷却する必要がなくなる。ただし、好ましくは、ガス冷却装置２９により、循環ガスの温度を５０℃以下に冷却するようにする。これにより、循環ガスに含まれているナフタレンを、析出させ、ガス冷却装置２９において噴霧した水中に取り込ませる。このようにして循環ガスからナフタレンを除去することで、ガス冷却装置２９の下流において、湿式電気集塵装置３１や循環ライン１９内にナフタレンが析出して堆積することを防止し、その結果、ナフタレンの堆積で循環ガスの流れが妨げられることを防止する。 According to the present embodiment, the cooling capacity of the gas cooling device 29 can be set low. That is, as described above, the circulating gas is cooled using the outside air in the gas tank 23, so that the circulating gas is cooled to 35 ° C. or lower in the gas cooling device 29 as in the case of the gas cooling device 67 of FIG. There is no need to do it. However, preferably, the temperature of the circulating gas is cooled to 50 ° C. or less by the gas cooling device 29. Thereby, naphthalene contained in the circulating gas is precipitated and taken into the water sprayed in the gas cooling device 29. By removing naphthalene from the circulating gas in this way, it is prevented that naphthalene is deposited and deposited in the wet electrostatic precipitator 31 and the circulation line 19 downstream of the gas cooling device 29. As a result, naphthalene is prevented. This prevents the circulation of the circulating gas from being blocked.
湿式電気集塵装置３１は、循環ガス中のダストを除去する。湿式電気集塵装置３１を通過した循環ガスは、循環ライン１９によりガスタンク２３へ送られる。 The wet electric dust collector 31 removes dust in the circulating gas. The circulating gas that has passed through the wet electrostatic precipitator 31 is sent to the gas tank 23 through the circulation line 19.
図６は、本実施形態によるガス加熱装置２５の構成を示す。図６のように、ガス加熱装置２５は、間接加熱装置４１、および燃焼加熱装置４３を有する。 FIG. 6 shows the configuration of the gas heating device 25 according to the present embodiment. As shown in FIG. 6, the gas heating device 25 includes an indirect heating device 41 and a combustion heating device 43.
間接加熱装置４１は、ガスタンク２３からの循環ガスを、熱交換により所定の中温（例えば５００〜６００℃）まで間接加熱する。間接加熱装置４１は、この例では、熱交換器４５と空気ブロア４７と燃焼器（ガスバーナ）４８と燃料ガス源４９からなり、燃焼器４８において、点火をして、燃料ガス源４９からの燃料ガス（例えば都市ガス）を空気ブロア４７からの空気で燃焼させて高温燃焼ガスを発生し、この高温燃焼ガスを熱交換器４５に供給する。これにより、熱交換器４５において、当該高温燃焼ガスで、循環ガスを中温（例えば５００〜６００℃）まで間接加熱する。このように間接加熱された循環ガスは、循環ライン１９により燃焼加熱装置４３へ送られる。 The indirect heating device 41 indirectly heats the circulating gas from the gas tank 23 to a predetermined medium temperature (for example, 500 to 600 ° C.) by heat exchange. In this example, the indirect heating device 41 includes a heat exchanger 45, an air blower 47, a combustor (gas burner) 48, and a fuel gas source 49. In the combustor 48, ignition is performed and fuel from the fuel gas source 49 is injected. Gas (for example, city gas) is burned with air from the air blower 47 to generate high-temperature combustion gas, and this high-temperature combustion gas is supplied to the heat exchanger 45. Thereby, in the heat exchanger 45, the circulating gas is indirectly heated to an intermediate temperature (for example, 500 to 600 ° C.) with the high-temperature combustion gas. The circulating gas indirectly heated in this way is sent to the combustion heating device 43 through the circulation line 19.
燃焼加熱装置４３は、間接加熱装置４１からの循環ガスに空気を混合し、当該混合ガスを点火して燃焼し、これにより、循環ガスを９９０℃程度まで加熱する。燃焼加熱装置４３は、この例では、燃焼器５１、燃料源５２、および空気ブロア５３を有する。燃焼器５１には、循環ガスの一部が供給されるとともに、燃料源５２から燃料（都市ガス、灯油など）が供給され、さらに、空気ブロア５３から空気が供給され、燃焼器５１において、当該循環ガスの一部および当該燃料を、点火して当該空気で燃焼させて燃焼ガスを発生させる。また、燃焼加熱装置４３は、燃焼器５１からの当該燃焼ガスと、燃焼器５１を経由せずに間接加熱装置４１から送られてきた循環ガスとを混合することで、当該循環ガスを９９０℃程度まで加熱する。このように加熱された循環ガスは、循環ライン１９により乾留炉１へ戻される。 The combustion heating device 43 mixes air with the circulating gas from the indirect heating device 41, ignites and burns the mixed gas, and thereby heats the circulating gas to about 990 ° C. In this example, the combustion heating device 43 includes a combustor 51, a fuel source 52, and an air blower 53. A part of the circulating gas is supplied to the combustor 51, fuel (city gas, kerosene, etc.) is supplied from the fuel source 52, and air is further supplied from the air blower 53. A part of the circulating gas and the fuel are ignited and burned with the air to generate combustion gas. Further, the combustion heating device 43 mixes the combustion gas from the combustor 51 with the circulation gas sent from the indirect heating device 41 without passing through the combustor 51, so that the circulation gas is 990 ° C. Heat to the extent. The circulating gas thus heated is returned to the dry distillation furnace 1 by the circulation line 19.
燃焼加熱装置４３による燃焼で水分が発生する。これについて、燃焼器５１に供給される前記燃料は、循環ガスよりも水素成分が少なく、しかも、循環ガスは、上述のようにガス冷却装置２９による冷却で、循環ガス中の水分濃度が十分に小さくなる。従って、燃焼加熱装置４３で発生した燃焼ガス中の水分が循環ガスに足されても、乾留炉１に循環ガスが戻される時点で、循環ガスの水分濃度を体積で所定値（例えば８〜１０％）以下にすることができる。 Moisture is generated by combustion by the combustion heating device 43. In this regard, the fuel supplied to the combustor 51 has less hydrogen component than the circulating gas, and the circulating gas is cooled by the gas cooling device 29 as described above, so that the water concentration in the circulating gas is sufficiently high. Get smaller. Therefore, even if the moisture in the combustion gas generated by the combustion heating device 43 is added to the circulating gas, when the circulating gas is returned to the dry distillation furnace 1, the moisture concentration of the circulating gas is set to a predetermined value (for example, 8 to 10). %) Or less.
図７は、上述したガス循環装置１０を用いたガス循環方法のフローチャートである。このガス循環方法では、原料炭９を乾留してコークスを生成する乾留炉１で発生するガスを、乾留炉１から排出し再び該乾留炉へ戻す。ガス循環方法は、ステップＳ１〜Ｓ４を有する。 FIG. 7 is a flowchart of a gas circulation method using the gas circulation device 10 described above. In this gas circulation method, the gas generated in the dry distillation furnace 1 that produces the coke by dry distillation of the raw coal 9 is discharged from the dry distillation furnace 1 and returned to the dry distillation furnace again. The gas circulation method includes steps S1 to S4.
ステップＳ１では、前記乾留により発生し乾留炉１から排出されたガスを循環ガスとして再び乾留炉１へ戻す上述の循環ライン１９を設ける。また、ステップＳ１では、該循環ライン１９に、ガス処理装置２１およびガス加熱装置２５を上流側からこの順に設ける。さらに、ステップＳ１では、さらに、外壁が外気にさらされるガスタンク２３を介してガス処理装置２１とガス加熱装置２５とを循環ライン１９で接続する。
ステップＳ２では、ガス処理装置２１にて、乾留炉１が排出した循環ガスからタールを除去するとともに、当該循環ガスを冷却する。このガス処理装置２１の構成と作用は、上述と同じである。
ステップＳ３では、ガスタンク２３にて、ガス処理装置２１が排出した循環ガスを蓄積することで、外気の温度に間接冷却された当該循環ガスをガス加熱装置２５へ排出する。このガスタンク２３の構成と作用は、上述と同じである。
ステップＳ４では、ガス加熱装置２５にて、ガスタンク２３が排出した循環ガスを加熱し、当該循環ガスを乾留炉１に戻す。このガス加熱装置２５の構成と作用は、上述と同じである。
In step S1, the above-described circulation line 19 is provided to return the gas generated by the carbonization and discharged from the carbonization furnace 1 to the carbonization furnace 1 again as a circulation gas. Moreover, in step S1, the gas processing device 21 and the gas heating device 25 are provided in the circulation line 19 in this order from the upstream side. Further, in step S1, the gas processing device 21 and the gas heating device 25 are further connected by the circulation line 19 via the gas tank 23 whose outer wall is exposed to the outside air.
In step S2, the gas processing device 21 removes tar from the circulating gas discharged from the dry distillation furnace 1, and cools the circulating gas. The configuration and operation of the gas processing device 21 are the same as described above.
In step S <b> 3, the circulating gas discharged from the gas processing device 21 is accumulated in the gas tank 23, so that the circulating gas indirectly cooled to the temperature of the outside air is discharged to the gas heating device 25. The configuration and operation of the gas tank 23 are the same as described above.
In step S <b> 4, the circulating gas discharged from the gas tank 23 is heated by the gas heating device 25, and the circulating gas is returned to the dry distillation furnace 1. The configuration and operation of the gas heating device 25 are the same as described above.
上述した本発明の実施形態によると、外気にさらされる位置に配置されたガスタンク２３に、循環ガスを蓄積することで、当該循環ガスを、エネルギを要しない外気により間接冷却するので、チラーなどの高価な設備を設ける必要がなくなる。例えば、ガス冷却装置２９において、循環ガスの温度を３５℃よりも高い５０℃に冷却するようにしても、下流のガスタンク２３において、循環ガスを一時的に蓄え、外気を用いた間接冷却で、当該循環ガスを３５℃以下（外気の温度）に冷却することができる。従って、ガス冷却設備のコストを抑え、かつ、循環ガスを冷却するのに要するエネルギをも抑えつつ、循環ガスを低温度（例えば、３５℃以下）に冷却でき、これにより、乾留炉１に戻されるガス中の水分濃度を体積で所定値（例えば８〜１０％）以下に抑えることができる。 According to the embodiment of the present invention described above, the circulating gas is indirectly cooled by the outside air that does not require energy by accumulating the circulating gas in the gas tank 23 disposed at the position exposed to the outside air. There is no need to provide expensive equipment. For example, in the gas cooling device 29, even if the temperature of the circulating gas is cooled to 50 ° C. higher than 35 ° C., the circulating gas is temporarily stored in the downstream gas tank 23, and indirect cooling using outside air is performed. The circulating gas can be cooled to 35 ° C. or lower (outside air temperature). Therefore, it is possible to cool the circulating gas to a low temperature (for example, 35 ° C. or less) while suppressing the cost of the gas cooling facility and suppressing the energy required for cooling the circulating gas. The moisture concentration in the generated gas can be suppressed to a predetermined value (for example, 8 to 10%) or less by volume.
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、以下の変更を単独でまたは組み合わせて採用してもよい。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes can be made without departing from the scope of the present invention. For example, the following modifications may be employed alone or in combination.
ガス処理装置２１は、乾留炉１が排出した加熱ガスからタールを除去するとともに、当該加熱ガスを冷却するものであれば、図５の構成に限定されない。 The gas treatment device 21 is not limited to the configuration shown in FIG. 5 as long as it removes tar from the heated gas discharged from the dry distillation furnace 1 and cools the heated gas.
ガス加熱装置２５は、ガスタンク２３が排出した循環ガスを乾留に必要な温度まで加熱するものであれば、図６の構成に限定されない。例えば、ガス加熱装置２５において、間接加熱装置４１を省略してもよい。また、ガス加熱装置２５において、燃焼加熱装置４３の燃焼器５１は、その内部で点火して、循環ガスを燃焼せずに、供給される燃料（都市ガス、灯油など）のみを空気ブロア５３からの空気で燃焼させ、これにより生じた高温の燃焼ガスを循環ガスに混合させてもよい。 The gas heating device 25 is not limited to the configuration shown in FIG. 6 as long as the circulating gas discharged from the gas tank 23 is heated to a temperature necessary for dry distillation. For example, in the gas heating device 25, the indirect heating device 41 may be omitted. In the gas heating device 25, the combustor 51 of the combustion heating device 43 is ignited in the interior thereof, and only the supplied fuel (city gas, kerosene, etc.) is supplied from the air blower 53 without burning the circulating gas. The high-temperature combustion gas generated thereby may be mixed with the circulating gas.
１ 乾留炉、９ 原料炭、１０ ガス循環装置、
１９ 循環ライン、２１ ガス処理装置、
２３ ガスタンク、２５ ガス加熱装置、２７ 水噴霧装置、
２９ ガス冷却装置、３１ 湿式電気集塵装置、
３５ ガス冷却塔、３７ ポンプ、３９ 熱交換器、
４１ 間接加熱装置、４３ 燃焼加熱装置、４５ 熱交換器
1 dry distillation furnace, 9 coking coal, 10 gas circulation device,
19 circulation line, 21 gas processing equipment,
23 Gas tank, 25 Gas heating device, 27 Water spraying device,
29 Gas cooling device, 31 Wet electrostatic precipitator,
35 gas cooling tower, 37 pump, 39 heat exchanger,
41 Indirect heating device, 43 Combustion heating device, 45 Heat exchanger
Claims (4)
前記乾留により発生し前記乾留炉から排出されたガスを循環ガスとして乾留炉へ戻す循環ラインを備え、該循環ラインには、ガス処理装置、ガスタンク、およびガス加熱装置が上流側からこの順に設けられ、
前記ガス処理装置は、乾留炉が排出した循環ガスからタールを除去するとともに、当該循環ガスを冷却し、
前記ガスタンクは、その外壁が外気にさらされる位置に配置されるとともに、前記ガス処理装置が排出した循環ガスを蓄積することで、当該循環ガスを外気により３５℃以下に間接冷却し、
前記ガス加熱装置は、前記ガスタンクが排出した循環ガスを加熱し、当該循環ガスを乾留炉に戻し、
前記ガスタンクにおいて、前記ガス処理装置からの循環ガスが前記ガスタンク内に流入する流入口と、前記ガスタンクから前記ガス加熱装置側へ循環ガスが流出する流出口とが設けられ、
前記流入口において前記ガスタンク内へ流入する循環ガスの流れを示すベクトルの延長線上に、前記流出口が位置しないようになっている、ことを特徴とする乾留炉に設けられるガス循環装置。 A gas circulation device provided in a carbonization furnace for carbonizing coking coal to produce coke,
A circulation line is provided for returning the gas generated by the carbonization and discharged from the carbonization furnace to the carbonization furnace as a circulation gas, and the circulation line is provided with a gas processing device, a gas tank, and a gas heating device in this order from the upstream side. ,
The gas treatment device removes tar from the circulating gas discharged from the carbonization furnace, cools the circulating gas,
The gas tank is disposed at a position where the outer wall is exposed to the outside air, and by accumulating the circulation gas discharged by the gas processing device, the circulation gas is indirectly cooled to 35 ° C. or less by the outside air,
The gas heating device heats the circulating gas wherein the gas tank is discharged, to return the circulation gas to the carbonization furnace,
In the gas tank, an inflow port through which the circulating gas from the gas processing device flows into the gas tank and an outflow port through which the circulating gas flows out from the gas tank to the gas heating device side are provided,
A gas circulation apparatus provided in a dry distillation furnace , wherein the outlet is not positioned on an extension line of a vector indicating a flow of a circulating gas flowing into the gas tank at the inlet .
前記乾留炉が排出した前記循環ガスに水を噴霧することで該循環ガスからタールを除去する水噴霧装置と、
該水噴霧装置が排出した循環ガスを５０℃以下まで冷却するガス冷却装置と、を有する、ことを特徴とする請求項１または２に記載のガス循環装置。 The gas processing apparatus includes:
A water spraying device for removing tar from the circulating gas by spraying water on the circulating gas discharged from the carbonization furnace;
The gas circulation device according to claim 1, further comprising: a gas cooling device that cools the circulation gas discharged from the water spray device to 50 ° C. or less.
前記乾留により発生し前記乾留炉から排出されたガスを循環ガスとして乾留炉へ戻す循環ラインを設けるとともに、該循環ラインに、ガス処理装置、外壁が外気にさらされるガスタンク、および、ガス加熱装置を上流側からこの順に配置し、前記ガスタンクにおいて、前記ガス処理装置からの循環ガスが前記ガスタンク内に流入する流入口と、前記ガスタンクから前記ガス加熱装置側へ循環ガスが流出する流出口とが設けられ、前記流入口において前記ガスタンク内へ流入する循環ガスの流れを示すベクトルの延長線上に、前記流出口が位置しないようになっており、
前記ガス処理装置にて、乾留炉が排出した循環ガスからタールを除去するとともに、当該循環ガスを冷却し、
前記ガスタンクにて、前記ガス処理装置が排出した循環ガスを蓄積することで、３５℃以下に間接冷却された当該循環ガスを前記ガス加熱装置へ排出し、
前記ガス加熱装置にて、前記ガスタンクが排出した循環ガスを加熱し、当該循環ガスを乾留炉に戻す、ことを特徴とするガス循環方法。
A gas circulation method in which gas generated in a carbonization furnace for carbonizing coking coal to generate coke is discharged from the carbonization furnace and returned to the carbonization furnace,
A circulation line for returning the gas generated by the carbonization and discharged from the carbonization furnace to the carbonization furnace as a circulation gas is provided, and a gas processing device, a gas tank whose outer wall is exposed to the outside air, and a gas heating device are provided in the circulation line. Arranged in this order from the upstream side, the gas tank is provided with an inlet through which the circulating gas from the gas processing device flows into the gas tank and an outlet through which the circulating gas flows out from the gas tank to the gas heating device. The outlet is not located on the extended line of the vector indicating the flow of the circulating gas flowing into the gas tank at the inlet ,
In the gas treatment device, while removing tar from the circulating gas discharged from the dry distillation furnace, cooling the circulating gas,
In the gas tank, by accumulating the circulating gas discharged by the gas processing device, the circulating gas indirectly cooled to 35 ° C. or less is discharged to the gas heating device,
A gas circulation method comprising heating the circulating gas discharged from the gas tank and returning the circulating gas to a dry distillation furnace with the gas heating device.
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