JPH0517779A - 連続式コークス製造設備における高温乾留ガス加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 連続式コークス製造設備の高温乾留ガスを循
環ガスに含まれている可燃成分の一部を燃焼させること
により加熱する方法において、高温ガス用配管からの燃
焼熱の放散及び高温ガス用配管内壁に対する煤の付着の
問題を解消する。 【構成】 直立型連続乾留炉の高温乾留ガス吹込羽口部
に燃焼用空間を設けるとともにその燃焼用空間に酸素ガ
ス導管を開口させ、循環ガスに酸素含有ガスを導入して
循環ガスに含まれている可燃成分の一部を燃焼用空間で
燃焼させ、循環ガスを所定の温度に昇温する。これによ
り、昇温した循環ガスは、高温乾留ガス管を経由するこ
となく炉内に導入され、高温ガス用配管からの燃焼熱の
放散及び高温ガス用配管内壁に対する煤の付着の問題を
解消することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、可燃ガスを熱媒体とす
る直立型乾留炉を使用して成形炭を乾留し冶金用成形コ
ークスを製造する連続式コークス製造設備において、熱
媒体としての高温乾留ガスを加熱する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般炭を主原料とする原料炭にバインダ
ー（粘結剤）を加え、加圧・成形して成形炭を作り、こ
れを直立型連続乾留炉に投入し、冶金用コークスを製造
する成形コークス製造設備が、「燃料協会誌」第６１巻
第６５９号第１６９〜１７８頁、「鉄鋼界」昭和５９年
８月号第１１５〜１２１頁等で紹介されている。

【０００３】図４は、この成形コークス製造設備の設備
フローを示す。成形炭製造設備１で製造された成形炭２
は、直立型連続乾留炉３の頂部から炉内に投入される。
この直立型連続乾留炉３は、下部から導入される高温乾
留ガス４と中間部から導入される低温乾留ガス５との２
段式ガス吹込み構造を持っている。炉頂から投入された
成形炭２は、低温乾留ガス５、次いで高温乾留ガス４に
より適当な速度で加熱・乾留される。得られたコークス
は、直立型連続乾留炉３下部の冷却ゾーンに降下し、底
部から吹き込まれる冷ガス６で約１３０℃程度に冷却さ
れた後、排出装置７から乾留コークス８として切り出さ
れる。

【０００４】成形炭２の加熱用熱媒体として使用される
高温乾留ガス４及び低温乾留ガス５は、成形コークス製
造時に副産物として発生した可燃性のＣＯＧである。す
なわち、成形炭２の乾留によって発生したガスは、炉内
に吹き込まれた高温乾留ガス４及び低温乾留ガス５と共
に、直立型連続乾留炉３内を上昇して、炉頂部から顕熱
回収装置９およびガスクーラ１０を経由して集塵機１１
に送られる。集塵機１１で除塵された後、発生ガスの一
部は、回収ガス１２として副産物回収設備１３に送ら
れ、精製、脱硫後ＣＯＧ燃料として使用される。

【０００５】残りの発生ガスの大部分は、循環ガス１４
としてガス循環設備に送られる。このガス循環設備は、
循環ガス１４を分流して直立型連続乾留炉３に吹き込ま
れるため、高温ガス用配管１５、低温ガス用配管１６及
び冷ガス用配管１７を備えている。高温ガス用配管１５
にはガス加熱器１８が設けられており、循環ガス１４を
所定の温度に加熱し、高温乾留ガス４として直立型連続
乾留炉３に吹き込む。他方、低温ガス用配管１６には熱
交換器１９及びエジェクター２０が設けられており、循
環ガス１４の温度を調節した後、６００〜６５０℃の低
温乾留ガス５として直立型連続乾留炉３に吹き込む。

【０００６】ガス加熱器１８としては、図５に示すよう
に、高炉設備の一つである外燃式熱風炉と同様な構造を
もつものが使用される。すなわち、ガス加熱器１８は、
一つの燃焼炉２１，二つの蓄熱炉２２ａ，２２ｂ、切換
弁２３ａ〜２３ｈ及びこれらを接続する各種配管で構成
されている。燃焼炉２１では、混合ガスを常時燃焼して
おり、その燃焼排ガスを切換弁２３ｃ又は２３ｄの切換
えによって蓄熱炉２２ａまたは２２ｂの何れか一方に供
給する。

【０００７】例えば、切換弁２３ｃを開き切換弁２３ｄ
を閉じて、燃焼排ガスを蓄熱炉２２ａに送り込んでいる
とき、その保有熱は蓄熱炉２２ａの蓄熱煉瓦に与えられ
る。そして、約３００℃に降温した排ガスは、排ガス導
管２４を経由して煙突２５から放散される。このとき、
他方の蓄熱炉２２ｂには、冷ガス配管２６から切換弁２
３ｈを経て循環ガス１４が導入される。この循環ガス１
４は、蓄熱炉２２ｂの蓄熱煉瓦から熱を与えられ、約９
５０℃の高温に昇温して高温乾留ガス４として直立型連
続乾留炉３に供給される。

【０００８】所定時間経過した後、切換弁２３ａ〜２３
ｈを切り換え、循環ガス１４を蓄熱炉２２ａに導入して
昇温し、蓄熱炉２２ｂでは燃焼炉２１からの燃焼排ガス
によって蓄熱煉瓦を昇温させる。このように、切換弁２
３ａ〜２３ｈの切換えによって、蓄熱炉２２ａ，２２ｂ
を約３０分程度の周期で蓄熱期と送風期に切り換え、所
定温度に昇温した高温乾留ガス４を得ている。

【０００９】前記循環ガス１４を昇温して高温乾留ガス
４とする際、循環ガス１４は、９００〜１０００℃程度
にする必要があるが、こうした温度域では循環ガスに含
まれる炭化水素ガスの熱分解によって多量の煤が発生す
ると考えられる。この煤は付着性があり、長期間運転を
続けるとガス流炉を閉塞する性質を持っているため、直
立型連続乾留炉３を長期操業する場合煤の付着により流
路が閉塞し操業が継続できなくなる可能性がある。この
閉塞現象の防止手段としては、空気による焼き落としが
知られており、具体的には、酸素含有ガスを蓄熱炉２２
ａ，２２ｂの切換えサイクルの燃焼期の後で、蓄熱炉２
２ａ，２２ｂと直立型連続乾留炉３を結ぶガス流路に通
す方法が特願昭６１−２２５２７８に開示されている。

【００１０】ガス加熱器１８を使用して循環ガス１４を
加熱するとき、得られた高温乾留ガス４の温度が一定し
ない。すなわち、蓄熱炉２２ａ，２２ｂの切換え初期に
おいては、蓄熱期に昇温した蓄熱煉瓦が多量の熱を保有
しているので、得られた高温乾留ガス４の温度も高くな
る。しかし、蓄熱煉瓦と循環ガス１４との間の熱交換が
進むにつれて、蓄熱煉瓦の保有熱量が減少し、高温乾留
ガス４の温度が低下する。この高温乾留ガス４の温度変
動並びに蓄熱炉切換え時のガス遮断等は、直立型連続乾
留炉３の炉況に悪影響を与え、操業条件のコントロール
を困難なものにしている。

【００１１】また、切換弁２３ａ〜２３ｈは、約１２０
０℃の高温燃焼排ガスに接触すること、及び使用流体が
可燃分を含むことにより、耐熱性が優れ、ガスシール性
の良い特殊な設計の高価なものが要求される。しかも、
これら切換弁２３ａ〜２３ｈの開閉動作ミスがガス爆発
事故に繋がるため、制御設備に対する安全装置の付設、
Ｎ₂ バージ等の必要がある。

【００１２】このような問題を解消するものとしては、
循環ガス１４の加熱を電気ヒータで行う方式が考えられ
る。しかし、大量の循環ガス１４を高温に加熱するため
には能力の大きな電気ヒータが必要とされ、設備費及び
運転費に対する負担が大きくなる。

【００１３】また、循環ガス１４を間接換熱器で一次加
熱した後、循環ガス１４に含まれている可燃成分の一部
を燃焼させることにより循環ガス１４を昇温させて高温
乾留ガス４とする方法が特願昭６３−２９６５３５に開
示されている。図６は、前記の循環ガスの部分燃焼によ
る加熱機構を組み込んだ連続式コークス製造設備フロー
を示す。なお、同図において、図４に示した部材等に対
応するものについては、同一の符番で指示し、その説明
を省略する。

【００１４】高温ガス用配管１５を流れる循環ガス１４
は、間接換熱器２７で、５００℃以上の温度に加熱され
る。間接換熱器２７の下流側で、酸素ガス導管２８が高
温ガス用配管１５に開口している。間接換熱器２７で一
次加熱された後の循環ガス１４に、酸素ガス導管２８を
経由して所定量の酸素含有ガス２９が吹き込まれ、循環
ガス１４に含まれている可燃成分の一部が燃焼し、その
燃焼熱で循環ガス１４が昇温する。このとき燃焼反応を
円滑に行わせるため、酸素含有ガス２９を予め加熱器３
０で５００℃以上の温度に加熱する。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】間接換熱器２７で一次
加熱した後、循環ガス１４を部分燃焼により昇温させる
とき、高温ガス用配管１５に対する酸素ガス導管２８の
開口位置は、極力直立型連続乾留炉３の羽口３ａに近接
させることが望ましい。これにより燃焼熱の放散量及び
高温ガス用配管１５内壁に対する煤の付着範囲を減少さ
せることができる。

【００１６】図７は、直立型連続乾留炉３に設けた複数
の羽口３ａに対応させて高温ガス用配管１５を分岐さ
せ、個々の分岐管１５ａに酸素ガス導管２８を開口させ
た例を示す。高温ガス用配管１５の分岐管１５ａに酸素
ガス導管２８を開口させ、分岐管１５ａ内で循環ガスを
部分燃焼させて昇温させる場合、導入した酸素含有ガス
２９による循環ガス１４の部分燃焼および混合が十分に
行われた後、直立型連続乾留炉３に吹き込まれるように
するために、分岐管１５ａ内に十分な燃焼空間容積をと
る必要がある。循環ガス１４の部分燃焼及び混合が十分
行われないまま炉内に吹き込まれた場合、炉内で燃焼が
生じたり、温度の不均一な熱媒体ガスが炉内に吹き込ま
れるため、成形コークスの割れや品質のばらつきを生じ
るなど炉況に悪影響を与える。このため、図８に示すよ
うに、酸素ガス導管２８の開口位置を分岐管１５ａの上
流位置とする必要があり、燃焼熱の放散量および高温ガ
ス用配管１５内壁に対する煤の付着範囲の増大を招く。
特に、分岐管１５ａは内径が小さいため煤の付着による
循環ガス流路の閉塞を生じやすい。

【００１７】そこで本発明は、循環ガス１４を部分燃焼
により昇温する方法において、高温ガス用配管１５及び
分岐管１５ａからの燃焼熱の放散並びに高温ガス用配管
１５及び分岐管１５ａ内壁に対する煤の付着の問題を解
消することを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明の高温乾留ガス加
熱装置は、その目的を達成するために、可燃ガスを熱媒
体として直立型連続乾留炉３に供給し、成形炭を乾留し
て成形コークスを製造する連続式コークス製造設備の熱
媒体ガスを昇温する高温乾留ガス加熱装置において、直
立型連続乾留炉３の熱媒体ガス吹込羽口３ａ部に可燃ガ
スの一部を燃焼させるための燃焼用空間を設け、該燃焼
用空間に酸素含有ガス２９を導入するための酸素ガス導
管２８を開口させたことを特徴とする。

【００１９】

【作用】本発明においては、空気等の燃焼用の酸素含有
ガス２９は、直立型連続乾留炉３の羽口３ａ部に設けた
燃焼用空間に導入され、該燃焼用空間で循環ガス１４の
部分燃焼と混合が行われ、目標温度に昇温した循環ガス
が炉内に吹き込まれる。そのため、部分燃焼により昇温
した循環ガスは、高温乾留ガス管１５および分岐管１５
ａを経由することなく炉内に導入される。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照しながら、実施例により本
発明の特徴を具体的に説明する。

【００２１】図１は、本発明に従った高温乾留ガス加熱
装置の実施例を示す。直立型連続乾留炉３の熱媒体ガス
吹込羽口３ａ部は燃焼用空間３１を有しており、酸素ガ
ス導管２８が前記燃焼用空間３１の入り口部に開口して
いる。羽口３ａの炉内面側上部には羽口上面よりも下側
に突き出た突起３３が設けられている。また、酸素ガス
導管２８が燃焼用空間３１に開口している個所に点火器
３２が設けられている。

【００２２】循環ガス１４に酸素ガス導管２８を経由し
て所定量の酸素含有ガス２９が吹き込まれる。酸素含有
ガス２９としては、空気、純酸素、酸素富化空気等が使
用される。この吹き込まれた酸素含有ガス２９によっ
て、循環ガス１４に含まれている可燃成分の一部が燃焼
し、その燃焼熱で循環ガス１４が昇温する。また、安定
した自己燃焼を維持するために、燃焼の開始を比較的酸
素リッチな雰囲気で行う。このため、酸素含有ガス／循
環ガスの比率が１．０以上の個所に配置した点火器３２
が使用される。この点火器３２によって、可燃成分の燃
焼が容易に開始される。直立型連続乾留炉３の熱媒体ガ
ス吹込羽口３ａ部に燃焼用空間３１を設け、酸素含有ガ
ス２９を前記燃焼用空間３１に導入することにより、循
環ガス１４の部分燃焼及び混合が前記燃焼用空間３１内
で行われる。これにより、高温ガス用配管１５及び分岐
管１５ａの内壁に対する煤の付着をなくし、燃焼熱の放
散量を低減することができる。また、酸素ガス導管２８
は、燃焼用空間３１内壁及び羽口３ａに付着した煤の焼
き落とし用酸素含有ガスの導管としても使用できる。即
ち、直立型連続乾留炉３の運転中に高温乾留ガスの送ガ
スを一時的に停止し、酸素ガス導管２８を経由して酸素
含有ガスを燃焼用空間３１に供給することにより燃焼用
空間３１内壁などに付着した煤を焼き落とすことができ
る。

【００２３】成形コークスが羽口３ａの内部に進入堆積
することを防止するために、羽口下部の傾斜面３４と羽
口底面３５との交叉点は、前記傾斜面３４と成型コーク
スの羽口内への進入線３７との交叉点より上側に位置す
ることが必要である。本実施例では、羽口３ａの炉内面
側上部に羽口上面より下側に突き出した突起３３を設
け、成形コークスの羽口内部への進入を防止している。
前記突起３３を設けることにより、突起３３を設けない
場合に比べて、羽口の傾斜面３４の長さが小さくなり羽
口３ａ全体をコンパクトにすることが可能である。

【００２４】図２は、本発明に従った高温乾留ガス加熱
装置において、羽口３ａ部の燃焼用空間３１を、直立型
連続乾留炉壁３ｂを構成する耐火物によって形成し、燃
焼用空間３１の炉内側の一面が直接炉内に開いた構造と
した実施例を示す。本実施例によれば図１に示した燃焼
用空間３１を直立型連続乾留炉壁３ｂの外側に設ける場
合に比べて、直立型連続乾留炉３の構造を簡略にするこ
とができ、設備費の上昇を回避できる。

【００２５】ここで、一般のガス燃焼炉の燃焼室熱発生
率の実績を調査すると、１００Ｍｃａｌ／ｍ³・ｈから
２０００Ｍｃａｌ／ｍ³・ｈ程度である。これを参考に
羽口３ａ部に設ける燃焼用空間３１の単位容積当たりの
熱発生率を２０００Ｍｃａｌ／ｍ³・ｈとして、以下の
条件で羽口１箇所当たりの燃焼用空間容積を試算する
と、約０．０３１ｍ³であり、直立型連続乾留炉壁３ｂ
を構成する耐火物によって形成することが十分可能な容
積である。

【００２６】循環ガス予熱温度 ６００℃ 空気予熱温度 ６００℃ 循環ガス加熱温度 ９００℃に加熱する。

【００２７】 羽口１カ所当たりの熱媒体ガス流量 ５００Ｎｍ³／ｈ 熱媒体ガス比熱 ０．３５ｋｃａｌ／Ｎｍ³・℃ 図３は、本発明に従った高温乾留ガス加熱装置におい
て、羽口３ａの上側に羽口下部の炉内面よりも炉内側に
突き出した突起３６を設けた実施例を示す。羽口３ａの
上側に前記突起３６を設けることにより、羽口３ａの上
部に設けた燃焼用空間３１上面より下側に突き出た突起
の突き出し長さを小さくすることができ、これにより、
炉内充填圧に対する突起部分の構造強度の向上を図るこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明において
は、連続式コークス製造設備の直立型連続乾留炉３の羽
口３ａ部に燃焼用空間３１を設け、該燃焼用空間３１に
酸素含有ガス２９を導入することにより、可燃分を前記
燃焼用空間で燃焼させ、生成した燃焼熱で循環ガス１４
を目標温度に加熱して高温乾留ガス４を得ている。その
ため、酸素含有ガス２９が炉内に吹き込まれて炉況に悪
影響を与えることが回避されるとともに、高温乾留ガス
用配管１５内壁に対する煤の付着、流路の閉塞の問題が
解消され、高温乾留ガス用配管１５からの燃焼熱の放散
を低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による高温乾留ガス加熱装置の一実施例
を示す直立型連続乾留炉の鉛直断面図。

【図２】（ａ）は本発明による高温乾留ガス加熱装置の
別の実施例を示す直立型連続乾留炉の鉛直断面図。 （ｂ）はその水平断面図。

【図３】本発明による高温乾留ガス加熱装置の更に別の
実施例を示す直立型連続乾留炉の鉛直断面図。

【図４】従来の連続式コークス製造設備を示すフロー
図。

【図５】それに組み込まれた熱風炉型のガス加熱器を示
す図。

【図６】循環ガスの部分燃焼による加熱機構を組み込ん
だ連続式コークス製造設備を示すフロー図。

【図７】高温ガス用配管の分岐管それぞれに酸素ガス導
管を開口させた例を示す図。

【図８】比較のために示した直立型連続乾留炉の鉛直断
面図。

【符号の説明】

３…直立型連続乾留炉 ４…高温乾留ガス ５…低温乾留ガス １４…循環ガス １５…高温乾留ガス用配管 ２８…酸素ガス導管 ２９…酸素含有ガス ３１…燃焼用空間 ３２…点火器 ３３…突起 ３４…羽口の傾斜面 ３５…羽口底面 ３６…突起 ３７…羽口内への進入
線

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 可燃ガスを熱媒体として直立型連続乾留
   炉に供給し、成形炭を乾留して成形コークスを製造する
   連続式コークス製造設備の熱媒体ガスを昇温する高温乾
   留ガス加熱装置において、直立型連続乾留炉の熱媒体ガ
   ス吹込羽口部に可燃ガスの一部を燃焼させるための燃焼
   用空間を設け、該燃焼用空間に酸素含有ガスを導入する
   ための酸素ガス導管を開口させたことを特徴とする連続
   式コークス製造設備における高温乾留ガス加熱装置。