JPH0488081A - コークス炉端フリュー昇温方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、室炉式コークス炉でコークスを製造するに際
して、不均一乾留を改善するための窯口部の端フリュー
昇温方法に関し、さらに評言すれば、端フリュー昇温の
ために、端フリューに設けられたバーナーの動作制御に
関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、コークス炉の炉長方向の不均一乾留を改善する
ための方法としては、端フリューに燃料ガスのみを導入
する方法（例えば、「鉄は鋼」、Ｖｏ１７２．５８４３
．１９８６）あるいは、端フリューに燃料ガスと燃焼用
空気とを導入する方法（例えば、特開昭６３−１７０４
８７号公報）が知られている。

これらの方法は、いずれも端フリユ一部に開孔を新設し
、この開孔に新たにバーナーを設置し、既設コークス炉
より供給される燃料ガスおよび燃焼用空気を」二回る量
の燃料ガスおよび燃焼用空気を端フリュー内に導入しよ
うとするものである。

この新設バーナーを用いた端フリュー昇温方法において
は、バーナーは、高温雰囲気内に設置されること、コー
クス炉の加熱系に組み込まれて運転されるため、その切
替えザイクルにおいて熱衝撃が発生すること、燃料ガス
であるＣガスが高熱雰囲気下で分解することによるノズ
ル（バーナーの開口部のこと）閉塞を考えなければなら
ないこと等、長期間にわたり安定した運転を継続するた
めに解決しなければならない問題が存在する。

このため、バーナーの材質としては、用いられる雰囲気
が高温雰囲気（１１００〜１３００℃）下であることか
ら、セラミック（実開平２−１０４４６号公報）が用い
られている。セラミックス製バーナーにあっては、耐熱
性に関しては金属材料製のバーナーよりも優れているも
のの、耐熱衝撃性に関しては問題が有る。すなわち、端
フリューに設けられたバーナーにおいては、コークス炉
の燃焼サイド切替えサイクルに従って、２０分毎あるい
は３０分毎に、冷たい燃料ガスおよび燃焼用空気を導入
する状態と、高温の燃焼ガスを炉外に排気する状態とに
切替えられ、この冷たい燃料ガスおよび燃焼用空気の導
入に伴って熱衝撃が加えられるのである。

この熱衝撃を防止する従来技術としては、多孔質セラミ
ックスを内装したセラミックス製バーナ（特開平１−８
２９３号公報）がある。この特開平２−８２９３号公報
に示された技術は、バーナーに内装した多孔質セラミッ
クスの保有熱で燃料ガスおよび燃焼用空気導入時のセラ
ミックス製バーナーの急冷を緩和し、熱衝撃による損傷
を防止するのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来技術にあっては、耐熱性を高めるためにバ
ーナーをセラミックス製とし、また耐熱衝撃性を高める
ために、セラミックス製バーナーに多孔質セラミックス
を内装するのであるが、バーナーが高温雰囲気内で作動
する必要があることには変化がなく、このため実用可能
なセラミックスの材質選定および構造に大きな制約が生
じると云う問題があった。

また、多孔質セラミックスの保有熱による熱衝撃緩和の
効果も充分ではなく、実運転上、長期間の安全運転は得
難く、破損あるいはノズル詰まり等により、バーナーの
取り替えを定期的に行わざるを得す、コスト面でも問題
があった。

さらに、バーナーの取り替えに際して、セラミックスの
破片の除去を、バーナー設置のためにコークス炉壁に設
けられた孔を利用して実施することは極めて困難であり
、セラミックスの破片の一部が端フ１Ｊ＝−内に残留す
ることが避けられないと云う問題があった。

なお、バーナー先端の開口部に分解したカーボンが付着
生成して目詰まりが発生した時点で、または目詰まり発
生の予知される時点で、空気を導入し、この導入した空
気で目詰まりカーボンを除去する手段が提案されている
が、導入した空気による付着したカーボンの除去は困難
であり、短時間の復旧ができず、操業に支障をきたすと
云う問題がある。

この上記した従来技術における問題点の発生原因は、端
フリュー昇温用のバーナーそのものが、コークス炉内の
雰囲気温度と同じ高温に加熱されて使用されていると云
うことにある。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点を
解消すべく創案されたもので、コークス炉の端フリュー
に設けられるバーナー自体の温度を、常時低い温度に保
つことを技術的課題とし、もってバーナー材質の選定範
囲を広げると共に、バーナーを長期間にわたって損傷の
ない安全な状態で運転させることができ、さらにバーナ
ー先端開口部に対するカーボン付着を防止することを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この技術的課題を解決する本発明の手段は、コークス炉
の押出し機側および消火車側の各端フリューに、バーナ
ーを介して燃料ガスおよび燃焼用空気を導入して燃焼を
制御することにより、所定温度まで端フリューの温度を
昇温させるコークス炉端フリュー昇温方法であること、 排気側端フリューのバーナーに、燃焼用空気の代わりに
冷却用空気を供給すること、 にある。

より安全な端フリュー昇温動作を得るために、加熱動作
の終了間際の一定時間の間、バーナーに対する燃料ガス
導入管路に不活性ガスを導入するのが良い。

〔作用〕

通常、コークス炉の加熱は、炉長方向に燃焼を行うため
に、燃料ガスおよび燃焼用空気を導入する端フリューと
、燃焼排ガスを引き落とす端フリューとが設けられ、各
端フリューは２０分または３０分毎にその動作が切替え
られる。

加熱側端フリューに設けられたバーナーは、燃料ガスお
よび燃焼用空気を導入するので、この導入される燃料ガ
スおよび燃焼用空気により冷却され、コークス炉内雰囲
気温度まで加熱されることはない。

同様に、燃焼排ガスを引き落とす排気側端フリューに設
けられたバーナーには、燃焼用空気の代わりに冷却用空
気が導入されるので、バーナーの燃焼排ガスによる加熱
が大幅に抑制される。

すなわち、本発明にあっては、各端フリューに設けられ
たバーナーは、燃料ガスおよび燃焼用空気または冷却用
空気により、常時冷却された状態に保持されるのである
。

バーナーに対する冷却用空気の導入は、燃焼用空気の代
わりに行われるので、バーナーに対する燃焼用空気の導
入系路をそのまま利用して、冷却用空気のバーナーへの
導入を達成できる。

このように、バーナーは、常時冷却された状態にあるの
で、実際には７００℃以上に加熱されることがなく、こ
のため燃料ガスの分解によるカーボンの発生が抑制され
、もってバーナー開口部へのカーボンの付着が大幅に減
少することになる。

特に、加熱動作の終了間際の一定時間の間、バーナーに
対する燃料ガス導入管路に不活性ガスを導入すると、バ
ーナー開口部に対するカーボンの付着は皆無となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、本発明方法を実施すべく構
成された端フリュー昇温装置の一例を示す図面を参照し
ながら説明する。

第１図は、バーナー１に対する燃料ガスＧおよび空気Ｅ
の導入配管例を示すもので、コークス炉７の端フリュー
８の押出し機側ＭＳと消火車側Ｃ８とに設けられた配管
は全く同じ構成であるので、第１図には消火車側Ｃ８の
配管を示している。

配管は、燃料ガス系と空気系とから構成され、燃料ガス
系は、燃料ガス供給源からのガス本管１１が接続され、
燃料ガスＧを押出し機側ＭＳおよび消火車側Ｃ８に切替
え供給するガス管１２と、このガス管１２から分岐して
各バーナー１のバーナーガス管５に接続されるガス支管
１３とから構成され、同様に、空気系は、ファン２２が
ら空気が送り込まれる空気管２３と、この空気管２３か
ら二つに分岐した燃焼用空気管２５および冷却用空気管
３１と、燃焼用空気管２５から分岐して各バーナー１の
バーナー空気管６に接続される燃焼用空気支管２６と、
冷却用空気管３１から分岐して各バーナー１のバーナー
空気管６に接続される冷却用空気支管３２とから構成さ
れている。

ガス管１２には、ガス本管１１の接続箇所側近に設けら
れた、燃料ガスＧの供給方向を押出し機側ＭＳと消火車
側Ｃ８とのいずれか一方に切替え設定するガス切替え弁
１４と、供給されたガスの総量を計測するガス第一流量
計１６とが設けられており、各ガス支管１３には、バー
ナー１に実際に供給される燃料ガスＧの量を制御するガ
ス加減コック１５と、供給された燃料ガスＧの量を計測
するガス第二流量計１７とが設けられている。

燃焼用空気管２５には、管路を開閉する燃焼用空気切替
え弁２７と、供給された燃焼用空気の総量を計測する燃
焼用空気流量計２９とが設けられ、同様に、冷却用空気
管３１には、管路を開閉する冷却用空気切替え弁３３と
、供給された冷却用空気の総量を計測する冷却用空気流
量計３５とが設けられ、そして燃焼用空気支管２６には
、バーナー１に供給される燃焼用空気の量を制御する燃
焼用空気加減コック２８と、冷却用空気の燃焼用空気支
管２６内への侵入を防止する燃焼用空気逆止弁３０とが
設けられており、同様に、冷却用空気支管３２には、バ
ーナー１に供給される冷却用空気の量を制御する冷却用
空気加減コック３４と、燃焼用空気の冷却用空気支管３
２内への侵入を防止する冷却用空気逆止弁３６とが設け
られている。なお、バーナー空気管６には、各バーナー
１に供給された実際の空気量を計測する空気流量計２４
が設けられている。

また、ガス支管１３の分岐箇所よりも上流側のガス管１
２箇所には、不活性ガス供給弁３８を設けた不活性ガス
管３７が接続されている。

各バーナー１は、第２図に示すように、高発熱量のコー
クス炉ガス管Ｃｇおよび低発熱量のミックスガス管Ｍｇ
を組付けたコークス炉７の端フリュー８部分に取付けら
れる。具体的には、端フリュー８を形成する端フリュー
炉壁９にバーナー取付は孔１０を開設し、このバーナー
取付は孔１０にバーナー１をコークス炉７外から挿入す
る形態で取付ける。

バーナー１の使用にあっては、コークス炉７設備の燃焼
切替えサイクルに従って燃焼サイドを切替える必要があ
るが、この切替え方式には種々の手段が考えられ、その
−例を第３図に示す。

第３図（ａ）は機械的切替え方式の簡略構成を示すもの
で、コークス炉設備の燃焼切替え装置として最も一般的
に使用されている方式であり、ガス支管１３とバーナー
１との接続部分に切替えコック２０を設け、この切替え
コック２０を油圧シリンダ１８で往復駆動されるテンシ
ョンバー１９に連結し、テンションバー１９の移動によ
り切替えコック２０の開閉を切替えるようにしている。

第３図（・ｂ）は遮断弁式切替え方式の簡略構成を示す
もので、ガス支管１３とバーナー１との接続部分に遮断
弁２１゛　を設げ、この遮断弁２１゛　の開閉を電磁弁
２１で切替えるようにしている。

第３図（ｃ）は、第１図に示した不活性ガスを利用する
Ｎ２パージ方式の簡略構成を示すもので、ガス切替え弁
１４を遮断してガス管１２への燃料ガスＧの供給を停止
し、次いで不活性ガス供給弁３８を開いて、不活性ガス
管３７から不活性ガスであるＮ２ガスをガス管１２内に
供給するものである。このＮ２パージ方式の場合は、シ
ール性確保および信頼性確保が容易であり、またバツク
ファイア−の防止を達成できると共にバーナー１内およ
びガス管１２内のパージも達成できる。

第４図は、燃焼サイド切替え時の答弁の切替え動作のタ
イムチャートを示すもので、押出し機側ＭＳ燃焼から消
火車側Ｃ３燃焼への切替え、および消火車側Ｃ８燃焼か
ら押出し機側ＭＳ燃焼への切替え状況を示している。

押出し機側ＭＳ燃焼状態にあっては、押出し機側ＭＳの
ガス切替え弁１４が開であるのに対して消火車側Ｃ３の
ガス切替え弁１４は閉、押出し機側ＭＳの燃焼用空気切
替え弁２７が開であるのに対して消火車側Ｃ８の燃焼用
空気切替え弁２７は閉、押出し機側ＭＳの冷却用空気切
替え弁３３が閉であるのに対して消火車側Ｃ８の冷却用
空気切替え弁３３は開、押出し機側ＭＳおよび消火車側
Ｃ８の不活性ガス供給弁３８は共に閉となっている。

この状態から燃焼サイド切替え時になると、先ず時点ｔ
、で押出し機側ＭＳのガス切替え弁１４が閉状態に切替
えられ、完全に閉状態になったことを確認してから押出
し機側ＭＳの不活性ガス供給弁３８を一定時間だけ開い
て、押出し機側ＭＳのガス管１２およびガス支管１３そ
してバーナー１内のノく−ジを達成する。

このパージ達成後の時点ｔ２で、押出し機側ＭＳの燃焼
用空気切替え弁２７を閉じると共に、同じ押出し機側Ｍ
Ｓの冷却用空気切替え弁３３を開いて、押出し機側ＭＳ
のバーナー１に冷却用空気を供給する。

冷却用空気の供給による押出し機側ＭＳのバーナー１の
昇温防止作用が充分に発揮できる状態となったことを確
Ｓ忍してから、時点ｔ３で、消火車側Ｃ８の冷却用空気
切替え弁３３を閉じると同時に燃焼用空気切替え弁２７
を開き、消火車側Ｃ８のバーナー１への燃焼用空気の供
給を開始し、この時点ｔ３から一定時限後の時点ｔ、で
消火車側Ｃ８のガス切替え弁１４を開き、消火車側Ｃ８
のバーナー１に燃料ガスＧを供給し、もって消火車側Ｃ
８での加熱が開始される。なお、消火車側Ｃ８から押出
し機側ＭＳへの燃焼サイドの切替えも同様の手順で行わ
れる。

第５図に、本発明方法を実施するのに使用されるバーナ
ー１の具体的な構造例を示す。

バーナー１は、内筒２と外筒３との二重管構造をしてお
り、内筒２と外筒との間に空気通路を形成し、内筒２内
を燃料ガス０通路としている。端フリュー炉壁９外に突
出した外筒３の後端部にはバーナー空気管６が連設され
ており、同様に端フリュー炉壁９外に突出した内筒２の
後端にはバーナーガス管５が連設されている。内筒２の
先端には、燃料ガスＧと空気Ｅとの混合性を良くするた
めに旋回板４が設けられている。

このバーナー１には、バーナー１が加熱側または排気側
のいずれに位置しているかに関わらず、常時燃焼用また
は冷却用の空気Ｅが供給され、この供給される空気Ｅに
より冷却された状態に維持されるのであるが、第５図図
示実施例のように、内筒２と外筒３との間を空気通路と
することにより、バーナ−１全体に対する空気Ｅによる
冷却が均一にかつ効果的に達成できる。特に、燃料ガス
Ｇの噴出口である内筒２の先端開口部は、常時空気Ｅ雰
囲気中に置かれることになるので、７００℃以上に加熱
されることがなく、これにより燃料ガスＧの加熱による
分解が生じないので、カーボン付着によるバーナー１の
閉塞が発生する恐れは全くない。

第６図に、第５図に示した構造のバーナー１の先端部温
度計測の一例を示す。

この第６図に示した温度計測結果から明らかなように、
加熱側のバーナー１の温度は、供給される燃料ガスＧお
よび燃焼用空気による冷却作用により３００〜４００℃
程度に抑えられているが、燃焼サイドの切替えにより排
気側となると、急激に上昇する。しかしながら、バーナ
ー１が排気側となった際の加熱温度は、バーナー１に対
する冷却用空気の供給により、６２０℃程度と７００℃
以下の値に維持される。このバーナ１の加熱温度の変化
パターンは、加熱サイド切替え後の冷却用空気量および
供給タイミングによりコントロールすることが可能であ
る。なお、バーナー１に供給される冷却用空気量は５　
Ｎｍ３／ｈｒ以下で充分である。

〔発明の効果〕

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示す
効果を奏する。

バーナーに常時空気を供給することにより、バ−ナーに
対する冷却効果を常時得るようにしているので、バーナ
ーの温度を７００℃以下に保つことができ、もってバー
ナー製造材料として通常の金属材料の使用が可能となる
と共に、バーナーをセラミックス製とした場合における
破損、スポーリングの発生を無くずことができ、バーナ
ー製造材料における耐熱性に関する諸問題を無くすこと
ができる。

バーナー温度を７００℃以下に保つことができるので、
燃料ガスが分解することかなく、もってカーボン付着に
よるバーナー閉塞事故の発生を皆無とすることができる
。

バーナーに対する熱衝撃の程度が少なく、これによりバ
ーナーの破損およびスポーリングの発生がないので、か
つカーボンの付着によるバーナー閉塞がないので、バー
ナーを長期間にわたって安定してかつ良好に作動させる
ことができる。

バーナー加熱抑制作用は、空気を排気サイドのバーナー
に供給するだけであり、得られる加熱抑制効果は供給空
気量でほぼ設定できるので、実施が容易であると共に、
加熱抑制程度をほぼ自由にコントロールすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施すべく構成された管路構成
の一例を示す図である。 第２図は、バーナーのコークス炉に対する組付は構成例
を示す簡略図である。 第３図は、バーナーに対する燃料ガスの供給管路におけ
る加熱サイド切替え方式の構成例を示すもので、第３図
（ａ）は機械式を、第３図（ｂ）は電磁弁式を、第３図
（ｃ）はＮ２パージ式を夫々示している。 第４図は、加熱サイドと排気サイドとの切替え動作時に
おける管路のガス切替え弁、不活性ガス供給弁、燃焼用
空気切替え弁、そして冷却用空気切替え弁の切替え動作
のタイムチャートを示す図である。 第５図は、本発明方法を実施したバーナーの構成例を示
す縦断面図である。 第６図は、本発明方法を実施した場合におけるバーナー
先端部の温度計測結果の一例を示す線図である。 符号の説明 １；バーナー、２；内筒、３；外筒、４；旋回板、５；
バーナーガス管、６；バーナー空気管、７゛コークス炉
、８；端フリュー、９；端フリュー炉壁、１０；バーナ
ー取付は孔、１１；ガス本管、１２；ガス管、１３；ガ
ス支管、１４；ガス切替え弁、１５；ガス加減コック、
１６；ガス第一流量計、１７；ガス第二流量計、１８；
油圧シリンダ、１９；テンションバー、２０；切替えコ
ック、２１；電磁弁、２１゛；遮断弁、２２；ファン、
２３；空気管、２４；空気流量計、２５；燃焼用空気管
、２６；燃焼用空気支管、２７；燃焼用空気切替え弁、
２８；燃焼用空気加減コック、２９；燃焼用空気流量計
、３０；燃焼用空気逆止弁、３１；冷却用空気管、３２
；冷却用空気支管、３３；冷却用空気切替え弁、３４；
冷却用空気加減コック、３５；冷却用空気流量計、３６
；冷却用空気逆止弁、３７；不活性ガス管、３８；不活
性ガス供給弁、ＭＳ；押出し機側、Ｃ８：消火車側、Ｍ
ｇ；ミックスガス管、Ｃｇ； コークス炉ガス、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）コークス炉（７）の押出し機側（ＭＳ）および消
   火車側（ＣＳ）の各端フリュー（８）に、バーナー（１
   ）を介して燃料ガスおよび燃焼用空気を導入して燃焼を
   制御することにより、所定温度まで前記端フリュー（８
   ）の温度を昇温させるに際して、排気側端フリュー（８
   ）の前記バーナー（１）に、燃焼用空気の代わりに冷却
   用空気を供給するコークス炉端フリュー昇温方法。
2. （２）加熱動作の終了間際の一定時間の間、バーナー（
   １）に対する燃料ガス導入管路に不活性ガスを導入する
   請求項１に記載のコークス炉端フリュー昇温方法。