JPH0517777A - コークス炉水平フリユーの均一加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】ヘアピンタイプの水平フリュー１を有する室炉
式コークス炉において、水平フリューの折り返し部２に
燃料ガスおよび支燃性ガス（空気）を導入して燃焼さ
せ、水平フリュー１の温度を所定の温度まで昇温させ
る。折り返し部に燃料ガスのみを導入してフリューガス
中の余剰酸素を用いて燃焼させてもよい。 【効果】フリューの炉高方向ならびに炉長方向の加熱温
度を均一化することができ、乾留を均一に行い、生産性
を向上させるとともに、コークスの品質を安定化するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水平フリューを有する室
炉式コークス炉でコークスを製造するに際し、不均一乾
留を改善するための水平フリューの均一加熱方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉においては、近年、炉
の大型化に伴って垂直フリューが一般的に用いられてい
るが、小型のコークス炉の一部、特に垂直式コークス炉
においては、水平フリューが採用されている。

【０００３】この水平フリューを有する室炉式コークス
炉は、例えば、後述の実施例で示すようなヘアピンタイ
プの水平フリューを有しており、このツインフリューの
下側のフリュー（以下、燃焼側フリューという）の一端
から高カロリーの富ガスと予熱した空気を導入し、連続
して燃焼させ、燃焼排ガスをツインフリューの折り返し
部（ヘアピントップ）を経て上側のフリュー（以下、排
ガス側フリューという）を通過させ排出する。この水平
フリューの燃焼方式は高カロリーの富ガス（コークス炉
ガス、もしくはコークス炉ガスに高炉ガスを一部混合し
て熱量を4000kcal/Nm³程度に調整したガス）を用いる富
ガス専焼方式で、通常は、各ツインフリューにおいて、
燃焼側フリューと排ガス側フリューとを切り替え、排ガ
ス側フリューに燃料と空気を導入し、燃焼側フリューか
ら燃焼排ガスを排出するガスの切り替えは行わない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のような燃焼方式
を採るコークス炉では、富ガスと空気が導入される燃焼
側のフリューは燃焼熱によって加熱されるので、炉長方
向の全長にわたって比較的均一に加熱されるが、排ガス
側のフリューは燃焼排ガスの顕熱により加熱されること
になるため、燃焼側のフリューよりも温度が低く、しか
も、炉長方向における温度の低下が大きい。従って、炉
高方向、炉長方向のいずれについてもフリューの均一加
熱はできず、炭化室に装入された石炭を均一に乾留する
には不十分であった。特に、コークス炉を炉長方向にス
ケールアップする際、この水平フリューの不均一加熱が
問題となり、炉寸法が制約される一因になっている。

【０００５】ツインフリューの燃焼側と排ガス側の間で
前記のようなガスの切り替え行うことにより炉高方向の
加熱状態を均一にすることは可能であるが、炉長方向に
ついては、従来よりは均一に加熱されるものの、排ガス
側のフリューから燃焼側のフリューに移行する折り返し
部（ヘアピントップ）が燃料ガス導入部に比較して常に
低温で、炉長方向の均一加熱に対しては十分な対策とは
いえない。また、水平フリューにおいては、ガスの切り
替えのための設備構造が複雑となり、設備費が増大する
ので実用上問題がある。

【０００６】本発明は、水平フリューを有する室炉式コ
ークス炉の炉高方向および炉長方向におけるフリューの
不均一加熱の問題を解決し、水平フリューを均一に加熱
する方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
およびのコークス炉水平フリューの均一加熱方法にあ
る。

【０００８】 コークス炉における水平フリューの折
り返し部に燃料ガスおよび支燃性ガスを導入して燃焼さ
せ、フリューの温度を所定の温度まで昇温させるととも
に、燃料ガス吹込み用のノズルの目詰まりが生じた場合
は、前記ノズルに支燃性ガスのみを吹き込むことを特徴
とするコークス炉水平フリューの均一加熱方法。

【０００９】 コークス炉における水平フリューの折
り返し部に燃料ガスを導入してフリューガス（燃焼排ガ
ス）中の余剰酸素を用いて燃焼させ、フリューの温度を
所定の温度まで昇温させるとともに、燃料ガス吹込み用
のノズルの目詰まりが生じた場合は、前記ノズルに支燃
性ガスのみを吹き込むことを特徴とするコークス炉水平
フリューの均一加熱方法。

【００１０】前記の燃料ガスとしては、富ガスのような
高カロリーの燃料に限らず、高炉ガス、高炉ガスとコー
クス炉ガスの混合ガス、コークス乾式消火設備から回収
される余剰ガスなどのカロリーの低い燃料も使用するこ
とができる。

【００１１】支燃性ガスとしては、空気または酸素濃度
を高めた空気（以下、単に空気ともいう）を使用する。

【００１２】

【作用】以下に、本発明方法を図に基づいて説明する。

【００１３】図１は実施例で用いた試験コークス炉の水
平フリューの垂直方向断面図、図２は同じく水平方向断
面図、図３は実施例で用いた試験コークス炉の垂直方向
断面図である。これらの図に示されるように、コークス
炉は４段の水平フリュー（ツインフリュー）１を有して
おり、各ツインフリュー１の折り返し部（ヘアピントッ
プ）２に燃料ガスおよび空気吹込み用のノズル３が取り
付けられている。

【００１４】上記のコークス炉を用いて本発明方法（
の発明）を実施するには、各ツインフリュー１の燃焼側
フリューの一端から燃料ガス（富ガス）４と熱交換室
（図示せず）で予熱された燃焼用の予熱空気５を導入し
て燃焼させ、このとき生ずる燃焼排ガス11を各ツインフ
リュー１の折り返し部２に取り付けられたノズル３から
燃料ガスと空気を吹き込んで所定の温度に加熱する。加
熱により増熱された燃焼排ガスは排ガス側フリューを通
過して熱交換室に導かれ、熱交換室の煉瓦と熱交換を行
って、煙道から排出される。

【００１５】燃料ガスおよび空気吹込み用のノズル３と
しては、例えば図４に示すように、内側に燃料ガス吹込
みノズル６を、その外側に支燃性ガス吹込みノズル７を
有する二重管型で、燃焼量を調節して排ガス側フリュー
の温度を所定の温度まで昇温させることができるような
ノズルを用いればよい。なお、このノズル３は、二重管
型のノズルに限らず、燃料ガスおよび支燃性ガス（空
気）をそれぞれ単独に吹き込めるような構造を有するも
のでもよく、排ガス側フリューの温度を所定の温度まで
昇温させることができるようなノズルであれば他のいか
なる構造のノズルを用いてもよい。

【００１６】上記のように、の発明では、燃料ガスお
よび空気吹込み用のノズル３から燃料ガスと空気を吹き
込み、燃焼量を調節しながら燃焼させて、排ガス側フリ
ューの温度を所定の温度まで昇温させる方法である。折
り返し部２で燃焼排ガスを増熱してやることができるの
で、炉高方向ばかりでなく、炉長方向についても均一加
熱が可能になる。また、ノズル３からは燃料ガスと同時
に空気も導入するので空燃比の制約なしに燃焼排ガスの
増熱に必要な量の燃料を導入することができ、排ガス側
フリューを所定の温度に昇温させることができる。燃料
ガスとしては、前記のように、富ガスはもちろん、他の
任意のカロリーの燃料ガスを使用することができる。

【００１７】の発明は、の発明において、燃料ガス
と空気を吹き込む代わりに燃料ガスのみを吹き込む方法
である。通常、燃焼排ガス中には１〜５％程度の余剰酸
素が含まれているので、ツインフリュー１の折り返し部
２から燃料ガスのみを導入してこの余剰酸素を燃焼させ
ることにより燃焼排ガスを増熱してやることができ、炉
高方向ならびに炉長方向における均一加熱が可能にな
る。

【００１８】およびの発明を実施する際、長期間に
わたって折り返し部２での燃焼を続けると、燃料ガスの
熱分解によって生成したカーボンが燃料ガス吹込みノズ
ル６の先端部に付着し、ノズル６の先端が徐々に目詰ま
りして所要の燃焼量を得ることができなくなる。このよ
うな場合は、この燃料ガス吹込みノズル６に空気のみを
導入することにより、ノズル６の先端に付着したカーボ
ンを燃焼除去することが可能で、長期間安定した操業を
続けることができる。

【００１９】

【実施例１】前記図１〜図３に示した構成を有する試験
コークス炉を用いて本発明方法（の発明）による水平
フリューの均一加熱試験を行った。試験コークス炉の炭
化室は、高さ(H)2.6ｍ、長さ 3.0ｍ、幅(W)450mmで、前
記のように、その両側に４段のヘアピンタイプのツイン
フリュー１が設けられている。図１に示すように、各ツ
インフリュー１の折り返し部２には燃料ガスおよび空気
吹込み用のノズル３が設置されている。ノズル３は、前
記図４に示した２重管型の構造を有するノズルを使用し
た。

【００２０】試験に際しては、先ず、表１に示す性状を
有する石炭を試験コークス炉の装炭口８から炭化室９へ
装入し、次いで、各ツインフリュー１の下方、すなわち
燃焼側フリューから熱量4600kcal/Nm³の富ガスと 550℃
に予熱した空気を導入し、燃焼させるとともに、燃料ガ
スおよび空気吹込み用のノズル３から増熱用の燃料ガス
（富ガス）と空気を排ガス側フリュー内に導入して、石
炭の乾留を行った。乾留時間は24時間である。燃焼排ガ
スは熱交換室を通過して炉外に排出される。増熱用の燃
料ガス量および空気量は表２に示す通りである。なお、
比較のために、増熱用の燃料ガスおよび空気の導入を行
わない従来法についても試験を行った。

【００２１】試験項目は、燃焼状態の良否、折り返し部
におけるフリュー温度、排ガス側フリューの長さ方向に
おける温度差、排ガス温度、排ガス中のO₂濃度および火
落時間である。燃焼状態は目視観察により判定した。排
ガス温度および排ガス中のO₂濃度は排ガス煙道出口で測
定した。また、炭化室内のコークスを排出し、消火した
後、任意の９箇所におけるコークスをサンプリングして
コークス強度を測定し、炉内におけるコークス強度のバ
ラツキ（標準偏差）を調査した。

【００２２】試験結果を表２に併せ示す（ケースＡ、Ｂ
およびＣ）。この表において、折り返し部におけるフリ
ュー温度は４本のツインフリューの平均値であり、水平
方向温度差とは排ガス側フリューの長さ方向における温
度差で、４本のツインフリューについての最大温度差の
平均値である。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【表２】

【００２５】表２から明らかなように、増熱用の燃料ガ
スと空気の導入を行わない従来法では、ツインフリュー
の折り返し部での温度が1120℃と低く、また水平方向で
の温度差が92℃と大きいため、炭化室内での乾留バラツ
キが大きく、火落時間は22.1時間であった。

【００２６】これに対し本発明方法（ケースＡ、Ｂおよ
びＣ）では、折り返し部で燃料ガスと、燃料ガスの流量
（１〜３Nm³/hr）に応じて空燃比を調整した空気を導入
しているので、Ａ、Ｂ、Ｃの各ケースとも燃焼状態は良
好であった。排ガス温度および排ガス中のO₂濃度も従来
法と同等であり、乾留所要熱量が増大することもなく、
折り返し部での増熱による悪影響は認められなかった。
これは燃焼排ガスと空気との熱交換部である熱交換室の
熱容量が大きく、熱交換が十分に行われたためと考えら
れる。

【００２７】水平フリューの均一加熱は、導入する燃料
ガスの流量の増加に伴い効果的に行われる。すなわち、
燃料ガス流量が増加すると、ツインフリューの折り返し
部における温度は上昇し、かつ、水平方向温度差が減少
し、火落時間が大幅に短縮した。

【００２８】コークス強度については、本発明方法では
従来法に比較して平均強度が向上するとともに、強度の
バラツキが減少しており、本発明方法が乾留を均一に行
う上で効果があることが確認された。

【００２９】また、本発明方法のケースＡについて、90
日間の長期燃焼テストを実施したところ、導入燃料ガス
流量が徐々に低下した。この原因は付着カーボンによる
ノズルの目詰まりであると判断されたので、90日経過後
に燃料ガス吹込みノズル６に空気のみを導入した結果、
燃料ガス流量を最初に設定した１Nm³/hrまで回復させる
ことができた。この試験結果から、本発明方法を適用す
るに際し、導入燃料ガス流量の低下状況を検査しなが
ら、必要に応じて燃料ガス吹込みノズル６に支燃性ガス
のみを吹き込むことにより、ノズルの目詰まりを生ずる
ことなく、安定した操業を続けられることが確認でき
た。

【００３０】

【実施例２】実施例１と同じ試験設備を用い、表１に示
した性状を有する石炭を炭化室に装入した後、図４に示
した燃料ガス吹込みノズル６から燃料ガスのみをツイン
フリューの折り返し部に導入して、本発明方法（の発
明）により石炭の乾留を行った。試験項目は実施例１の
場合と同じである。

【００３１】試験結果を表２に併せ示す（ケースＤ）。

【００３２】燃料ガスの流量は 0.5Nm³/hrとしたが、導
入した燃料ガスはフリューガス中の余剰酸素によって燃
焼し、その燃焼状態は良好であった。

【００３３】水平フリューの均一加熱効果は、実施例１
のケースＡと増熱用の燃料ガスおよび空気の導入を行わ
ない従来法とのほぼ中間であった。すなわち、従来法に
比較してツインフリューの折り返し部における温度は上
昇し、かつ、水平方向温度差が減少し、火落時間は短縮
した。コークス強度についても、平均強度が向上すると
ともに、強度のバラツキも低減し、燃料ガスと支燃性ガ
スの両方を導入する方法（実施例１）よりは効果は少な
いものの、乾留を均一に行う上で有効であることが確認
された。

【００３４】なお、燃料ガスの導入量を１Nm³/hrに増大
させると、燃焼が不完全な状態になった。これは、フリ
ュー中の余剰酸素のみでは燃料ガスを完全に燃焼させる
のに必要な酸素量をまかなえないためである。この場合
は、実施例１で示したように、支燃性ガスも同時に吹き
込むことが必要となる。

【００３５】さらに言えば、水平フリューでの燃焼にお
いて、予め予熱空気を増量し、フリュー内の余剰酸素濃
度を高めておくことにより、燃料ガスのみの導入によっ
て実施例１の場合と同等の乾留の均一化効果が得られる
といえる。

【００３６】また、ケースＤについて、90日間の長期燃
焼テストを実施したところ、先のケースＡと同様に導入
燃料ガス流量が徐々に低下した。そこで、90日経過後に
燃料ガス吹込みノズル６に空気のみを導入した結果、燃
料ガス流量を最初に設定した0.5Nm³/hrまで回復させる
ことができた。この試験結果から、本発明のの方法を
適用する際にも、導入燃料ガス流量の低下状況を検査し
ながら、必要に応じて燃料ガス吹込みノズル６に支燃性
ガスのみを吹き込むことにより、ノズルの目詰まりを生
ずることなく、安定した操業を続けられることが確認で
きた。

【００３７】

【発明の効果】水平フリューを有する室炉式コークス炉
でコークスを製造するに際し、本発明方法を適用するこ
とにより、フリューの炉高方向ならびに炉長方向の加熱
温度を均一化することができる。その結果、乾留を炉内
の各部で均一に行い、生産性を向上させるとともに、コ
ークスの品質を安定化することができる。また、コーク
ス炉の炉長方向へのスケールアップに対する加熱機構上
の制約を大きく緩和することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で用いた試験コークス炉の水平フリュー
の垂直方向断面図である。

【図２】実施例で用いた試験コークス炉の水平フリュー
の水平方向断面図である。

【図３】実施例で用いた試験コークス炉の垂直方向断面
図である。

【図４】水平フリューの折り返し部に設置された増熱用
の支燃性ガスおよび燃料ガス導入用ノズルの一例の概略
縦断面図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コークス炉における水平フリューの折り返
   し部に燃料ガスおよび支燃性ガスを導入して燃焼させ、
   フリューの温度を所定の温度まで昇温させるとともに、
   燃料ガス吹込み用のノズルの目詰まりが生じた場合は、
   前記ノズルに支燃性ガスのみを吹き込むことを特徴とす
   るコークス炉水平フリューの均一加熱方法。
2. 【請求項２】コークス炉における水平フリューの折り返
   し部に燃料ガスを導入してフリューガス中の余剰酸素を
   用いて燃焼させ、フリューの温度を所定の温度まで昇温
   させるとともに、燃料ガス吹込み用のノズルの目詰まり
   が生じた場合は、前記ノズルに支燃性ガスのみを吹き込
   むことを特徴とするコークス炉水平フリューの均一加熱
   方法。