JP7469652B2 - コークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備及びコークスの積載形状制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備及びコークスの積載形状制御方法に関する。

コークス炉で乾留されたコークスを消火する方法は、湿式消火と乾式消火に大別される。湿式消火は、コークス炉で乾留処理されたコークスを消火台車に受骸させ、消火塔において、消火台車内のコークスに散水することで、消火、冷却を行う方法である。乾式消火は、コークス炉で乾留処理されたコークスを、一旦、消火台車に牽引されるコークス搭載ボックスに受骸させ、この消火台車を乾式消火設備まで移送し、コークスを乾式消火設備に投入することにより行われる方法である。乾式消火においては、コークスは窒素などの不活性ガスにより消火され、水分をほとんど含まないコークスとすることができる。消火後のコークスが水分を含まない点で有利な乾式消火が行われているが、例えば、定期修理等により乾式消火設備を稼働できない場合や、乾式消火設備のみでは処理能力が不足する場合等に、湿式消火が行われる。

湿式消火においてコークスの冷却状態にばらつきが生じ、散水量が過剰な領域が生じると、その領域に配置されたコークスの水分含有量が多くなる。水分を多く含むコークスを高炉に用いた場合、水分を蒸発させる分のエネルギーロスとなるため、このようなコークスが湿式消火により生じるのはコストの点で好ましくない。一方、冷却不足により赤熱したままのコークスが消火台車から払い出されると、払い出されたコークスを搬送するベルトコンベアの損傷や火災につながる場合がある。

湿式消火方法として、例えば、特許文献１には、消火車に搭載されている消火後のコークスの温度分布および／または層高分布を、ワーフに払い出す直前に測定し、払い出した後、前記消火車に新たに搭載されたコークスに、消火塔内部において散水する際、前記温度分布および／または層高分布を基に散水条件を調整することを特徴とするコークス湿式消火方法が開示されている。

また、特許文献２には、消火塔内部において、消火車の上方に消火車の進行方向と平行に配置した複数本の散水配管に取り付けた複数の散水ノズルからコークスを搭載した消火車に散水してコークスを消火するコークス湿式消火方法において、前記複数の散水ノズルの先端から前記消火車に積載されたコークスの上表面までの距離を等しくすることを特徴とするコークス湿式消火方法が開示されている。

また、特許文献３には、消火塔内部において、消火車の上方に消火車の進行方向と平行に配置した複数本の散水配管に取り付けた複数の散水ノズルから、コークスを搭載した消火車に散水してコークスを消火するコークス湿式消火方法において、前記複数の散水ノズルの先端から前記消火車に積載されたコークスの上表面までの距離を等しくし、前記複数の散水ノズルから散水される散水時間は前記ワーフ上の消火コークスの温度分布に基づき決定されることを特徴とするコークス湿式消火方法が開示されている。

特開２００６－２４１３７０号公報 特開２００６－１７６６６０号公報 特開２００６－１７６６６１号公報

特許文献１～３に記載の技術は、消火塔内部の散水条件を変更して、コークスを消火する方法である。消火台車の長さは様々であり、消火台車の長さが短い場合、積載されたコークス高さのばらつきは大きくなりやすい。このような場合、コークスの積載形状が変化する度に散水条件を変更しようとすると、その条件設定に長時間を要し、生産性が低下する場合がある。

また、散水装置が設けられている消火塔の内部は、温度変化が大きくかつ高湿度の環境であるため、散水装置に不具合が生じやすい。そのため、散水装置の一部に不具合が生じて散水量の分布（以下では、散水量の分布を単に散水分布と呼称する。）を所望の条件に制御できない場合が生じる。このような場合、散水装置の修理のために、消火塔の稼働を停止する必要があり、その結果コークス処理量が減少する可能性がある。一方で、消火台車に積載されたコークスの積載形状を制御できれば、散水分布を制御しなくとも、水分含有量が少ないコークスを低減し、かつ、高温のコークスを低減することが可能となる。

また、長い消火台車を使用した場合であっても、その長さに応じたサイズの消火塔を設置するには大きな導入コストが必要となるため、既に導入されている、消火台車の長さに対して比較的小さな消火塔が使用される。その場合、消火塔内で消火台車内のコークスの一部を消火した後、未消火のコークスが積載されている部分を消火塔内に移動させて、未消火のコークスを消火するという方法で消火が行われることがある。このような場合においても、消火台車の移動、散水条件の変更等により、生産性が低下することがある。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、消火台車上のコークスの積載形状を消火塔における散水分布の設定に応じた形状として、高い効率で、水分含有量が少ないコークスを低減し、かつ、高温のコークスを低減することが可能な、コークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備及び積載形状制御方法を提供することにある。

本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］
コークスを積載する消火台車と、
前記消火台車に積載された前記コークスの積載形状を計測する積載形状計測機と、
を備え、
前記積載形状計測機により前記消火台車に積載された前記コークスの積載形状を計測し、次いで、前記積載形状計測機による前記消火台車に積載された前記コークスの積載形状の計測結果に基づいて、前記消火台車上の前記コークスの積載形状を消火塔における散水分布の設定に応じた形状とするように、前記コークスを積載する前の前記消火台車を動作させる、コークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備。
［２］
前記消火台車は、前記コークスを受骸している間の移動速度を変更可能である、［１］に記載のコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備。
［３］
前記消火台車は、移動開始のタイミングを変更可能である、［１］又は［２］に記載のコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備。
［４］
前記コークスを前記消火台車に案内する格子を有するガイド車を更に備え、
前記格子は、押出し方向の長さが変更可能である、［１］～［３］のいずれか１項に記載のコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備。
［５］
コークス炉内のコークスを、前記コークス炉から押し出して排出する押出し機を更に備え、
前記押出し機は、押出し速度を変更可能である、［１］～［４］のいずれか１項に記載のコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備。
［６］
消火台車に積載されたコークスの積載形状を計測する積載形状計測ステップと、
前記積載形状計測ステップに次いで、前記積載形状計測ステップにおける前記消火台車に積載された前記コークスの積載形状の計測結果に基づいて、前記消火台車上の前記コークスの積載形状を消火塔における散水分布の設定に応じた形状とするように、前記コークスを積載する前の前記消火台車を動作させるステップと、を含む、コークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御方法。

以上説明したように本発明によれば、消火台車上のコークスの積載形状を消火塔における散水分布の設定に応じた形状として、水分含有量が少ないコークスを低減し、かつ、高温のコークスを低減することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備の一例を説明するための図である。 同実施形態に係るコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備の一例を説明するための図である。 同実施形態に係る消火台車の、移動方向に垂直な断面の一例を示す図である。 同実施形態に係る積載形状計測機によるコークスの積載形状計測方法を説明するための図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、図中の各構成要素の比率、寸法は、実際の各構成要素の比率、寸法を表すものではない。

＜積載形状制御設備＞
本発明に係る、図１～４を参照して、コークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備を説明する。図１、２は、本実施形態に係るコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備の一例を説明するための図である。図３は、本実施形態に係る消火台車の移動方向に垂直な断面の一例を示す図である。図４は、本実施形態に係る積載形状計測機によるコークスの積載形状計測方法を説明するための図である。以下では、コークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備を、単に積載形状制御設備と呼称する。

まず、本実施形態に係る積載形状制御設備１が配備され得る、湿式消火設備の一例を説明する。湿式消火設備は、押出し機１０、ガイド車２０、消火台車３０、及び、消火塔４０を有する。押出し機１０、ガイド車２０、消火台車３０、及び消火塔４０は、例えば、以下のように配備されている。
押出し機１０は、炭化室３の断面形状に合わせた押し板を有する押出しラム１１を有する。押出し機１０は、炭化室３のガイド車２０が配備される側とは反対側に、押出しラム１１の押出し面の底辺と炭化室３の炉床とが略等しい高さに配備される。押出し機１０は、押出しラム１１で炭化室３の一方の側から炭化室３内のコークス２を他方の側に押し出してガイド車２０に排出する。
ガイド車２０は、例えば、図２に示すように、炭化室３の開口可能な面の一方の側に、炭化室３と略等しい高さに配備され、ガイド車２０に排出されたコークス２を消火台車３０に案内する。
消火台車３０は、ガイド車２０の下方であって、炭化室３が配置された側とは反対側に配備され、ガイド車２０からコークス２を受骸する。
消火塔４０は、上方から散水する散水装置（図示せず。）を内部に備える。消火塔４０は、例えば、図１に示すように、レール５の延在方向に配備されている。コークス２を積載した消火台車３０は、レール５上を移動して消火塔４０に格納される。消火塔４０に設けられた散水装置によって、消火台車３０のコークス２に散水されて、コークス２が消火する。
消火したコークス２を積載した消火台車３０は、ワーフ４に移動し、消火後のコークス２は、消火台車３０に備えられるボックス３１の払出しゲート３３からワーフ４に払い出される。
ここまで、湿式消火設備の一例を説明した。

続いて、本実施形態に係る積載形状制御設備１を説明する。本実施形態に係る積載形状制御設備１は、ガイド車２０と、消火台車３０と、積載形状計測機５０と、押出し機１０と、を備える。以下に、これらを詳細に説明する。

押出し機１０は、上述した通りであるが、押出しラム１１コークス２を押し出すときの押出し速度を変更することができる。押出し速度が大きい場合、ガイド車２０を通じて消火台車３０に排出されるコークス２は、消火台車３０の幅方向（消火台車３０の移動方向に垂直な方向）において、ガイド車２０からより遠い位置に排出される。一方、押出し速度が小さい場合、ガイド車２０に近い位置にコークス２は排出される。よって、押出し機１０の押出し速度を変更することで、消火台車３０におけるコークス２の幅方向の積載形状を調整することができる。

積載形状制御設備１に係るガイド車２０は、炭化室３から押し出されたコークス２を消火台車３０に案内する格子２１を有する（図示せず。）。格子２１は、支持枠により互いに略平行に立設状態で支持された左右一対のガイドプレート（図示せず。）と、底部に設けられたボトムガイド（図示せず。）と、を有している。コークス２は、ガイドプレート及びボトムガイドにより、消火台車３０への進行方向が案内されつつ、格子２１の背面側（炭化室３とは反対側）に設けられた排出口を通って、格子２１の背面側に配備された消火台車３０に排出される。

ここで、上記のとおり、コークス２は、消火台車３０のボックス３１におけるガイド車２０の格子２１の排出口の位置に応じた位置に積載される。格子２１は、その押出し方向の長さが調整可能な構成である。すなわち、格子２１の排出口の位置を押出し方向に調整可能である。格子２１の長さが調整されることにより、コークス２の排出口の押出し方向の位置が変更され、消火台車３０のボックス３１への排出点が調整される。ここで、押出し方向とは、押出しラム１１が炭化室３内のコークス２を押し出す方向（Ｙ軸方向）である。よって、押出し方向及び消火台車３０の幅方向は、同一方向である。

積載形状制御設備１に係る消火台車３０は、図３に示すように、上方が開放されており、底面３２が幅方向（消火台車３０の移動方向に垂直な方向）に傾斜したボックス３１を有している。ボックス３１の底面３２の下方に傾斜した側の端部には払出しゲート３３が設けられている。

積載形状制御設備１に係る消火台車３０は、受骸完了後だけでなく、ガイド車２０からコークス２を受骸している間にも、レール５を移動することができる。これにより、消火台車３０は、消火台車３０の移動方向に沿って広い範囲にガイド車２０からのコークス２を受骸することができる。
さらに、積載形状制御設備１に係る消火台車３０は、移動速度を変更することができる。消火台車３０は、受骸完了後の移動中だけでなく、ガイド車２０からコークス２を受骸している間の移動速度を変更することができる。これにより、消火台車３０の移動方向の積載形状を調整することが可能となる。
また、積載形状制御設備１に係る消火台車３０は、レール５の移動を開始するタイミングを制御することができる。消火台車３０が停止している間に受骸するコークス２の一部は、消火台車３０におけるガイド車２０の格子２１の位置に応じた位置に排出される。コークス２が排出されている間に、消火台車３０の移動が開始すると、消火台車３０の移動方向に沿って、コークス２の受骸位置が変更することになる。これにより、消火台車３０の移動方向の積載形状を制御することが可能となる。

積載形状制御設備１に係る消火台車３０は、積載形状計測機５０による消火台車３０に積載されたコークス２の積載形状の計測結果に基づいて動作する。消火台車３０は、例えば、積載形状計測機５０と通信可能であり、積載形状計測機５０によるコークス２の積載形状の計測結果に基づいて、レール５の移動を開始するタイミング及びガイド車２０からコークス２を受骸している間の移動速度を変更することができる。

積載形状制御設備１に係る消火台車３０の動作が制御される処理は、ハードウェアにより実行することもできるし、ソフトウェアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウェアにより実行する場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータにインストールされる。ここで、コンピュータには、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータや、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な汎用のパーソナルコンピュータなどが含まれる。

積載形状制御設備１に係る積載形状計測機５０は、消火台車３０に積載されたコークス２の幅方向高さ分布を計測する。積載形状計測機５０は、図１に示すように、炭化室３から消火塔４０までの消火台車３０の進路において、消火台車３０よりも上方に配備される。積載形状計測機５０は、例えば、図４に示すように、消火塔４０の入り口の上部に配備され、積載形状計測機５０の下方を通過する消火台車３０に積載されたコークス２の、消火台車３０の移動方向に垂直方向（幅方向）の高さ分布を連続的に計測する。連続して計測された幅方向の高さ分布を統合することで、コークス２の３次元の積載形状が得られる。
ここまで、本実施形態に係る積載形状制御設備を説明した。

＜積載形状制御方法＞
続いて、積載形状の制御方法を説明する。
まず、消火台車３０の移動開始のタイミング、消火台車３０の移動速度、ガイド車２０の格子２１の押出し方向の長さ、押出し機１０の押出し速度を一定の条件にして、炭化室３内のコークス２を押出し機１０によって一方から押し出し、その逆側からガイド車２０にコークス２を排出する。消火台車３０の移動開始のタイミング、消火台車３０の移動速度、ガイド車２０の格子２１の押出し方向の長さ、押出し機１０の押出し速度に応じた積載形状で排出されたコークス２は、ガイド車２０を通じて消火台車３０のボックス３１に積載される。コークス２が積載された消火台車３０を積載形状計測機５０の下方を通過させ、ボックス３１に積載されたコークス２の積載形状を積載形状計測機５０によって計測する（積載形状計測ステップ）。

次いで、コークス２を積載する前の消火台車３０が、積載形状計測ステップにおける積載形状の計測結果に基づいて動作する。積載形状計測ステップ後、押出し機１０により炭化室３から新たに押し出されるコークス２を受骸する消火台車３０は、上記の積載を行った条件から、消火台車３０の移動開始のタイミングまたは消火台車３０の移動速度の少なくともいずれかを変更する。これにより、消火台車３０に積載されるコークス２の積載形状を調整する。例えば、消火台車３０の移動方向の積載形状を調整する場合は、受骸時の消火台車３０の移動開始タイミング又は消火台車３０の移動速度の少なくともいずれかを変更する。
また、必要に応じて、ガイド車２０の格子２１の押出し方向の長さ又は押出し機１０の押出し速度の少なくともいずれかを変更することが好ましい。ガイド車２０の格子２１の押出し方向の長さ又は押出し機１０の押出し速度の少なくともいずれかを変更することにより、消火台車３０の幅方向の積載形状を調整することができる。
なお、コークス２を積載する前の消火台車３０は、積載形状計測機５０の下方を通過した後に、消火塔４０でコークス２を消火して払い出した後の消火台車３０であってもよいし、複数の消火台車３０が備えられている場合は、積載形状計測ステップにてコークス２の積載形状が測定された消火台車３０とは別の消火台車３０であってもよい。
以上により、消火塔４０の散水分布の設定に応じた積載形状を実現することができる。

最適な積載形状は、消火塔４０内の散水分布に応じて異なる。詳細には、散水量が多い領域のコークス２の積載高さが高くなり、散水量が少ない領域のコークス２の積載高さが低くなるように積載形状を調整する。このように積載形状を調整することで、コークス２の量に対して散水量が著しく少ない領域及びコークス２の量に対して散水量が著しく多い領域が抑制される。その結果、含水量が多いコークス２や未消火のコークス２がワーフ４に排出されるのを抑制することができる。

１ 積載形状制御設備
２ コークス
３ 炭化室
４ ワーフ
５ レール
１０ 押出し機
１１ 押出しラム
２０ ガイド車
２１ 格子
３０ 消火台車
３１ ボックス
３２ 底面
３３ 払出しゲート
４０ 消火塔
５０ 積載形状計測機

Claims (6)

1. コークスを積載する消火台車と、
   前記消火台車に積載された前記コークスの積載形状を計測する積載形状計測機と、
   を備え、
   前記積載形状計測機により前記消火台車に積載された前記コークスの積載形状を計測し、次いで、前記積載形状計測機による前記消火台車に積載された前記コークスの積載形状の計測結果に基づいて、前記消火台車上の前記コークスの積載形状を消火塔における散水分布の設定に応じた形状とするように、前記コークスを積載する前の前記消火台車を動作させる、コークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備。
2. 前記消火台車は、前記コークスを受骸している間の移動速度を変更可能である、請求項１に記載のコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備。
3. 前記消火台車は、移動開始のタイミングを変更可能である、請求項１又は２に記載のコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備。
4. 前記コークスを前記消火台車に案内する格子を有するガイド車を更に備え、
   前記格子は、押出し方向の長さが変更可能である、請求項１～３のいずれか１項に記載のコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備。
5. コークス炉内のコークスを、前記コークス炉から押し出して排出する押出し機を更に備え、
   前記押出し機は、押出し速度を変更可能である、請求項１～４のいずれか１項に記載のコークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御設備。
6. 消火台車に積載されたコークスの積載形状を計測する積載形状計測ステップと、
   前記積載形状計測ステップに次いで、前記積載形状計測ステップにおける前記消火台車に積載された前記コークスの積載形状の計測結果に基づいて、前記消火台車上の前記コークスの積載形状を消火塔における散水分布の設定に応じた形状とするように、前記コークスを積載する前の前記消火台車を動作させるステップと、を含む、コークス湿式消火におけるコークスの積載形状制御方法。

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