JPH07268326A

JPH07268326A - コークス炉の加熱方法

Info

Publication number: JPH07268326A
Application number: JP5941094A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Suzuki; 喜夫鈴木; Shozo Itagaki; 省三板垣; Izumi Shimoyama; 泉下山; Kiyoshi Fukada; 喜代志深田; Tsutomu Tawara; 勉田原; Takashi Ueda; 尚上田; Hiroshi Kurihara; 博栗原
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1994-03-29
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1995-10-17

Abstract

(57)【要約】【目的】燃焼室端部の仕切り壁を損傷させることなく
昇温させることができる加熱方法を提供する。【構成】燃焼室２の両端部の上部に、炉頂壁５を貫通
させてバーナー１０を下向きに備え、燃焼切り替えによ
って引き落とし部になった燃焼室２の一方の端部のバー
ナー１０に燃料ガス及び空気を供給して燃焼させ、発生
した燃焼ガスを燃焼室端部内を通過させ、燃焼室端部を
昇温させる。火炎３０は下向きに、且つ仕切り壁６と平
行に形成されるので、火炎３０が仕切り壁６に当たるこ
とはなく、仕切り壁６の溶損は起こらない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は室炉式コークス炉の加熱
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉は、その上部に、石炭
を装入して乾留する炭化室と、この炭化室を加熱するた
めに燃料ガスを供給して燃焼させる燃焼室が交互に配列
され、これらの下方には燃焼室に供給する燃料ガス及び
空気を予熱する蓄熱室が設けられている。図２はその一
例であって、２分割式の燃焼室が設けられたコークス炉
を示す図である。

【０００３】この図は燃焼室の炉長方向（一端がコーク
ス側、他端が押出し機側）を通る縦断面を模式的に示し
たものであり、２は燃焼室、３は蓄熱室である。燃焼室
２及び蓄熱室３は、コークス側と押出し機側の中間で区
画され、それぞれ２区画になっている。この２つの区画
は、炉の運転状態によって呼称が異なり、ガスの流れが
図２に示す状態においては、図中、右側の区画を立ち上
がり部、左側の区画を引き落とし部と言う。

【０００４】燃料ガス及び空気は立ち上がり部となって
いる区画の蓄熱室３へ供給され、予熱された後上昇して
燃焼室２内で燃焼し、燃焼したガスは引き落とし部の燃
焼室２を下降して蓄熱室３に入り、この蓄熱室３で熱回
収された後大気放散される。そして、所定時間（通常、
１５分〜３０分）経過後、燃料ガス及び空気の供給が反
対側の区画に切り替えられ、ガスの流れが逆になる。こ
のガス流れの切り替え（燃焼切り替え）によって、立ち
上がり部と引き落とし部は入れ代わる。

【０００５】ところで、コークス炉においては、稼働率
を下げる必要がある場合があるが、稼働率を下げるため
には、１窯当たりの燃料ガス供給量を減少させて燃焼室
の温度を下げ、乾留時間を長くする処置をとらなければ
ならない。しかし、稼働率を下げ過ぎると、種々の問題
が発生する。

【０００６】すなわち、燃焼室と炭化室とを区画する仕
切り壁は高温領域における熱膨張率が小さい珪石煉瓦で
形成されいるが、炭化室に常温の石炭が装入された際に
は、上記仕切り壁の温度が低下するので、燃焼室の温度
を所定値以上に保持しておかないと、仕切り壁に亀裂が
発生する。特に、燃焼室の炉長方向の端部（以下、燃焼
室端部と言う）においては、炉体側壁からの熱放散があ
り、中央部の温度よりもかなり低くなるので、この部分
の仕切り壁は亀裂が発生し易い箇所となる。仕切り壁に
亀裂が発生すると、炭化室で生成したコークス炉ガスが
仕切り壁の亀裂を通って燃焼室２へ入り、不完全燃焼し
て黒煙を発生する。そして、燃焼ガスは黒煙となって放
散され、環境上の問題を引き起こす。

【０００７】燃焼室端部の仕切り壁の亀裂に起因する上
述のような問題の発生を回避するためには、一般に、燃
焼室と炭化室とを区画する仕切り壁の燃焼室側の表面温
度（以下、単に燃焼室温度と言う）を１０００℃〜１１
００℃（平均値）以上に保持する必要があるものとされ
ている。従って、コークス炉の稼働率を下げるために
は、燃焼室端部の温度を所定値以上の領域に保持しなく
なてはならない。

【０００８】燃焼室端部の温度を上昇させるための従来
技術としては、例えば、特開昭６３−１７０４８７号公
報に開示された方法がある。図３はその方法の説明図で
ある。この図において、２は燃焼室で、４３は燃焼室端
部の燃焼量を増加させるためのバーナーである。バーナ
ー４３は炉の側壁を貫通させて取り付けられており、こ
のバーナー４３から高温の燃焼ガスが、直接、燃焼室２
内へ吹き込まれると共に、その燃焼量が適宜調節され、
燃焼室端部の温度を所定の温度まで上昇させるようにな
っている。図中、４０は炉の側壁を構成する断熱煉瓦、
４１は内張り煉瓦、４２は珪石煉瓦よりなる仕切り壁で
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、バーナーが炉の側壁を貫通させて取り付け
られ、このバーナーから高温の燃焼ガスが、直接、燃焼
室２内へ吹き込まれるようになっているが、燃焼室の幅
は、一般に、２０〜３５ｃｍ程度しかないので、火炎が
仕切り壁に当たる所があり、仕切り壁が溶損すると言う
新たな問題が発生する。特に、バーナーの先端部が損耗
して火炎が長くなった場合には、仕切り壁が溶損する度
合は一層大きくなる。

【００１０】本発明は、上記の問題を解決したものであ
って、燃焼室端部の仕切り壁を損傷させずに燃焼室端部
を昇温させることができるコークス炉の加熱方法を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明においては、燃焼切り替えによって引き落
とし部になった燃焼室の一方の端部の上部空間に燃料ガ
ス及び空気を下向きに噴出させて燃焼させ、発生した燃
焼ガスを燃焼室端部内を通過させ、この燃焼室端部を昇
温させる。

【００１２】

【作用】本発明は、燃焼室端部の加熱熱量だけを増加さ
せることによって、燃焼室端部を昇温させることを図っ
たものであるが、本発明の燃焼方法では、燃焼室端部を
昇温させるに際し、燃焼室端部の上部空間に燃料ガス及
び空気を下向きに噴出させる。この場合、燃料ガスは燃
焼室内の上部で燃焼し、火炎は下向きに、且つ仕切り壁
と平行に形成されるので、火炎が仕切り壁に当たる状態
になることはない。

【００１３】そして、燃料ガスの燃焼によって形成され
る火炎は仕切り壁と平行になるので、長炎型のバーナー
を使用することもでき、火炎によって直接加熱される高
さ方向の範囲を拡げることができる。

【００１４】又、燃料ガスを燃焼させるのは、燃焼室端
部のうち、引き落とし部になった一方の端部であり、燃
料ガスは立ち上がり部から流入してきた燃焼ガスの流れ
と共に同一方向に噴出するので、火炎の乱れが起こるこ
となく燃焼する。

【００１５】更に、燃料ガスの供給を、その燃焼室端部
が引き落とし部になった状態にある時だけ行なうのは、
燃焼室端部における上下方向全体の加熱量を増加させる
ためである。もし、燃焼室端部が引き落とし部になった
状態の時に燃料ガスを供給すると、上部から下向きに噴
出させた燃料ガスが逆流してしまうので、上部の加熱量
は増加するが、下部の加熱量は増加しない。

【００１６】

【実施例】図１は本発明を実施するための加熱装置の一
例を示す部分縦断面図である。この図において、２は燃
焼室、４は燃焼室端部の側壁、５は炉頂壁、６は燃焼室
の仕切り壁、７は燃焼室の観測口である。この加熱装置
においては、燃焼室の両端部の上部に、それぞれ内筒１
１と外筒１２よりなる二重管構造のバーナー１０が備え
られている。バーナー１０はニッケル７０％の耐熱合金
で製作されている。このバーナー１０は炉頂壁５を貫通
して下向きに取り付けられており、その内筒１１には燃
料配管１３が接続され、外筒１２には空気配管１５が接
続されている。図中、１６は燃焼用空気配管、１７は冷
却用空気配管であり、１４は燃料ガスの遮断弁、１８は
燃焼用空気の遮断弁、１９は冷却用空気の遮断弁であ
る。又、３０は火炎を示す。

【００１７】上記バーナー１０による加熱は、燃焼切り
替えが行なわれて引き落とし部となった燃焼室の端部だ
けに対して行なわれる。すなわち、燃焼室の一方の端部
が引き落とし部になった時点で、その端部のバーナーに
接続されている配管の燃料ガス遮断弁１４が開にされ、
バーナー１０に燃料ガスが供給される。これと同時に、
燃焼用空気の遮断弁１８が開にされて空気が供給され
て、燃料ガスの燃焼が行なわれ、燃焼室端部における加
熱熱量が増加する。この場合、燃料ガス及び空気は、燃
焼室端部の温度が所定値になるように、流量調節されな
がら供給される。

【００１８】なお、燃焼用空気の遮断弁１８が開にされ
ると同時に、冷却用空気の遮断弁１９は閉にされる。こ
の際、バーナーの内管１１から燃料ガスが噴出し、その
周囲からは空気が噴出するので、バーナー１０から噴出
した燃料ガスは長炎となって燃焼し、立ち上がり部の燃
焼室から流入してきた燃焼ガスと共に下降し、燃焼室端
部を昇温させる。

【００１９】そして、再び燃焼切り替えが行なわれ、バ
ーナー１０による燃焼を行なっていた上記の燃焼室端部
が立ち上がり部になった時点で、燃料ガスの遮断弁１４
及び燃焼用空気の遮断弁１８が閉にされると同時に、冷
却用空気の遮断弁１９が開にされ、内管１１と外管１２
の間に冷却用の空気が流される。このため、バーナー１
０は、燃焼時、燃焼停止時の何れの状態においても、空
気冷却される。なお、冷却用空気は、必ずしも、燃焼停
止時だけに供給しなくてはならないわけではなく、燃焼
中、燃焼停止中にかかわらず、常時、供給を継続しても
よい。

【００２０】次に、上記の加熱装置により、燃焼室端部
を昇温させた結果について説明する。なお、比較のた
め、燃焼室端部の加熱熱量を増加しない方法についても
実施した。

【００２１】（実施例）室炉式コークス炉として、富ガ
ス（コークス炉ガス）と貧ガス（高炉ガス）の両方を使
用することができる複式のカールスチル炉（６段燃焼式
で、燃焼室と蓄熱室は２分割式）を使用した。このコー
クス炉は、炭化室の大きさが高さ７ｍ、幅０．４５ｍ、
奥行き１７ｍで、１回の石炭装入量が約３８ｔ（水分８
％の場合）のものであった。そして、図１と同じ構成の
バーナーを、燃焼室端部の観測口に挿入して取付けた
後、別系統から燃料ガスを供給して燃焼させ、燃焼室端
部を昇温させた。燃焼切り替え（ガス流れ方向の切り替
え）は３０分毎に行なった。又、燃焼室全体を加熱する
ための燃料ガスとしては、表１に示す組成のＭガス（高
炉ガスにコークス炉ガスを混合し、熱量調整したガス）
を使用した。又、燃焼室端部のバーナーに別系統から供
給する燃料ガスとしては、表２に示す組成のコークス炉
ガス（Ｃガス）を使用した。

【００２２】操業条件Ｍガス流量約８３０ｍ³／時（１窯当た
り）燃焼室温度（平均）１０２０℃ 乾留時間２８時間ガス流れ方向の切り替え３０分毎バーナーの燃焼条件Ｃガス流量約１ｍ³／時（１窯当たり）燃焼空気流量約４．５ｍ³／時（１窯当た
り）

【００２３】上記条件によって操業したところ、燃焼室
端部の温度は９３０℃であった。そして、燃焼排ガスを
放散する煙突から黒煙の発生は認められなかった。この
ことから、仕切り壁には亀裂が発生していないものと判
断された。

【００２４】なお、上記の条件によって昇温させた燃焼
室端部が、燃焼切り替えによって立ち上がり部なった時
点で、Ｃガス及び燃焼用空気の供給を停止し、冷却用空
気を約０．５ｍ³／時（１窯当たり）の流量で供給し、
バーナーの過熱を防止した。

【００２５】（比較例１）この操業は、燃焼室端部の加
熱熱量を増加しない場合において、燃焼室温度を仕切り
壁に亀裂が発生しない下限値に保持することができる操
業度で行なった例であり、コークス炉は実施例の場合と
同じものを使用し、燃料ガスとしては実施例と同じ組成
のＭガスを供給し、又、燃焼切り替えも実施例と同じに
して実施した。操業条件は次の如くにした。操業条件Ｍガス流量約９５０ｍ³／時（１窯当た
り）燃焼室温度（平均）１０８０℃ 乾留時間２４時間

【００２６】この操業における燃焼室端部の温度は９３
０℃であった。そして、燃焼排ガスを放散する煙突から
黒煙の発生は認められなかった。このことから、仕切り
壁には亀裂が発生していないものと判断された。

【００２７】（比較例２）この操業は、燃焼室端部の加
熱熱量を増加しない場合において、燃焼室温度を仕切り
壁に亀裂が発生しない下限値よりも低い値になる操業度
で行なった例であり、コークス炉は実施例の場合と同じ
ものを使用し、燃料ガスとしては実施例と同じ組成のＭ
ガスを供給し、又、燃焼切り替えも実施例と同じにして
実施した。操業条件は次の如くにした。操業条件Ｍガス流量約９２０ｍ³／時（１窯当た
り）燃焼室温度（平均）１０７０℃ 乾留時間２５時間

【００２８】この際の燃焼室端部の温度は９２０℃であ
った。そして、燃焼排ガスを放散する煙突からは僅かの
黒煙が観察され、仕切り壁に若干の亀裂が発生してもの
と判断された。

【００２９】（比較例３）この操業は、燃焼室端部の加
熱熱量を増加しない場合において、燃焼室温度を仕切り
壁に亀裂が発生しない下限値よりもかなり低い値になる
操業度で行なった例であり、コークス炉は実施例の場合
と同じものを使用し、燃料ガスとしては実施例と同じ組
成のＭガスを供給し、又、燃焼切り替えも実施例と同じ
にして実施した。操業条件は次の如くにした。操業条件Ｍガス流量約８３０ｍ³／時（１窯当た
り）燃焼室温度（平均）１０２０℃ 乾留時間２８時間

【００３０】この際の燃焼室端部の温度は８８０℃であ
った。そして、燃焼排ガスを放散する煙突からはかなり
の黒煙が観察された。このことから、仕切り壁には明か
に亀裂が発生してものと判断された。

【００３１】上記の実施例及び比較例の結果で明らかな
ように、実施例では、燃焼室温度（平均）を１０２０℃
まで低下させて操業度を下げ、乾留時間を２８時間にす
ることが可能であった。しかし、比較例においては、燃
焼室温度（平均）が１０８０℃で、乾留時間２４時間ま
での操業度（比較例１）が黒煙を発生させない限界であ
った。

【００３２】なお、上記実施例においては、燃焼室が２
分割式のコークス炉に適用した場合の結果だけについて
説明したが、本発明は、他の方式のコークス炉に適用し
ても、上記実施例と同様の効果を得ることができる。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】

【００３５】

【発明の効果】本発明は、引き落とし部になった燃焼室
の一方の端部の上部空間に燃料ガス及び空気を下向きに
噴出させて燃焼させる方法であり、火炎は下向きに、且
つ仕切り壁と平行に形成されるので、火炎が仕切り壁に
当たって仕切り壁を溶損すると言う問題は発生しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明を実施するための加熱装置の一例
を示す部分縦断面図である。

【図２】図２は室炉式コークス炉の一例を示す図であ
る。

【図３】図３は燃焼室端部の温度を上昇させる従来方法
の説明図である。

【符号の説明】

１コークス炉２燃焼室３蓄熱室４燃焼室端部の側壁５炉頂壁６燃焼室の仕切り壁７燃焼室の観測口１０バーナー１１内筒１２外筒１３燃料配管１４燃料ガスの遮断弁１５空気配管１６燃焼用空気配管１７冷却用空気配管１８燃焼用空気の遮断弁１９冷却用空気の遮断弁３０火炎

フロントページの続き (72)発明者深田喜代志東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者田原勉東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者上田尚東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内 (72)発明者栗原博東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コークス炉燃焼室の炉長方向の端部に燃
料ガス及び空気を導入して燃焼させ、前記燃焼室端部を
昇温させるコークス炉の加熱方法において、燃焼切り替
えによって引き落とし部になった燃焼室の一方の端部の
上部空間に、燃料ガス及び空気を下向きに噴出させて燃
焼させ、発生した燃焼ガスを燃焼室端部内を通過させ、
この燃焼室端部を昇温させることを特徴とするコークス
炉の加熱方法。