JPS60161481A - コ−クス乾式消火設備の粉コ−クス燃焼装置 - 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】 皮粟上曵剋朋分司 本発明はコークス乾式消火装置に関し、更に詳しくはコ
ークス乾式消火設備においζ、排熱ガスの同伴する粉状
コークス粒子を捕集後燃焼させ、その際発生する熱を有
効利用するための粉コークスの燃焼装置に関する。

従来技■ 一般に、コークス炉から窯出しされる高温の赤熱コーク
スは冷却した後、取り出して製品とされる。従来は、該
赤熱コークスを消火塔に搬入し、そこで冷却水を散布す
ることにより冷却を行っていた。

しかしながら、このような方法においては、冷却水の放
出による環境汚染の問題があり、また赤熱コークスの有
する熱エネルギーの有効利用という観点からも問題であ
った。

そこで最近では、コークス炉からの赤熱コークスを冷却
塔に搬入し、該冷却塔下部から冷却剤（一般的には不活
性ガス）を吹込んで冷却すると共に、赤熱コークスによ
り加熱された排熱ガスをボイラに導入し、そこで熱交換
により蒸気を発生させることにより熱エネルギーを回収
し、前記の方法の問題点を解決しようとする、いわゆる
コークス乾式消火袋Ｗ（以下ＣＤＱという）が開発され
ている。

例えば、特開昭５６−９８２８１号公報は、コークス冷
却装置を耐火断熱材料でライニングした前室と上部外壁
が水冷管で形成された垂直冷却室とから構成し、コーク
スの顕熱を循環冷却ガスと該水冷管とにより２重に回収
し得るように工夫されたＣＤＱを開示している。

また、特開昭５６−１０４９９０号公報は、更に冷却塔
に吹込まれた冷却ガスの同伴するダストを邪魔板などで
分離回収し、該ダストに冷却ガスを吹込み、ダストの顕
熱をも利用する、更に熱回収率の高いＣＤＱのダスト冷
却方法を開示している。

しかしながら、この種のＣＤＱではボイラにおける蒸気
発生量が冷却すべき赤熱コークスの搬入量に左右される
という問題がある。特に、コークス炉から冷却塔に搬入
される赤熱コークスの量が作業の都合上一時的に減少す
るような場合には、ボイラに導入される冷却塔からの排
熱ガスの熱量が不十分となり、蒸気発生量の低下をきた
し、ボイラの定常的な出力を確保することが困難である
。

更に、これらのＣＤＱでは大量の粉コークスが回収され
るが、一般に高炉用コークス等の場合には一定粒度以上
の塊状コークスであることが要求されるので、ＣＤＱで
回収される粉コークスをこの種の用途に使用することは
できない。

これまで、ＣＤＱの除塵器で捕集される粉コークスは焼
結原料とし°ζあるいはその他の加炭剤として使用され
ていた。

また、特に赤熱コークスに含まれる微粒状粉コークスは
、冷却塔から排出される排熱ガスに同伴され”ζ、循環
系における排熱ボイラもしくは送風器等の設備を摩耗さ
せるので、これらも効率良く捕集する必要がある。

これら問題点のうち前者、即ち蒸気発生量の定常化の問
題は、例えば特開昭５８−９６６７７号公報に記載の発
明ではランスバーナを別途設けることにより解決してお
り、また特開昭５８−９６６７７号では赤熱コークス中
の粉コークスを冷却塔に搬入する前に篩別して貯留槽に
導き、そこに空気等の酸化性ガスを吹込んで粉コークス
を燃焼させ、発生する燃焼ガスを、冷却塔からの排熱ガ
スの温度に応じて吹込み量を制御しつつ、補給する方法
を開示している。

かくして、ボイラへの一定した熱エネルギーの供給、換
言すれば一定した蒸気発生量の維持の問題はある程度解
決されたが、依然として改良すべき余地が残されている
。

即ち、前記特開昭５６−１３９５８２号公報に記載の発
明ではボイラを通過した後の排熱ガスをサイクロンに掛
けて２次的な微粒状粉コークスの回収を行っている。こ
の際に、かなり大量の粉コークスが捕集される。また、
前記特開昭５８−９６６７７号公報に記載の発明におけ
るように、冷却塔に投入する前に赤熱コークスから篩別
される粉コークスは空気の吹込みにより自燃されている
が、空気を吹込んでも粉コークスの燃焼は遅く、完全燃
焼されず、更には爆発の危険性もある。

また、サイクロン等により捕集されるかなりの量の微粒
状粉コークス、これは前述のように加炭剤などとして使
用されるが安価であり、商品価値が低い。従っ′Ｃ１こ
れらの回収粉コークスの有効な利用法を開発する必要が
ある。

光亙■旦追 そこで、本発明の主な目的は、ＣＤＱにおいて副生ずる
粉コークスを有効に利用し、赤熱コークスの供給不安定
時の補助熱源を与える粉コークスの燃焼装置を提イハす
ることにある。

血肌ｑ捺威 前記本発明の目的は、冷却用循環ガス分配器を有し、排
熱ガス管と接続されζいる赤熱コークス冷却塔と、該冷
却塔から排熱ガス管を通して送られる高温循環ガスとの
熱交換により高圧蒸気を発生ずるボイラと、該排熱ガス
管に介設された第１除塵器と、該ボイラと循環ガスのブ
ロワとの間に設けられた第２除塵器とから主として構成
されるコークス乾式消火装置において、前記第１除塵器
及び第２除塵器と接続し、これらで回収される粉コーク
スを貯留する粉コークス貯留槽と、該粉コークスを燃焼
せしめる燃焼炉とを更に備え、該燃焼炉は、該冷却塔か
らの排熱ガスの温度及びその量に応じて該粉コークス貯
留槽から粉コークスを供給する粉コークス導入管と、該
排熱ガス管と接続し、これに燃焼ガスを排出する燃焼ガ
ス排出口とを具備することを特徴とする本発明のＣＤＱ
により達成することができる。

本発明のＣＤＱは主として、コークス炉からの赤熱コー
クス冷却用の冷却塔と、該冷却塔に赤熱コークスとは向
流関係で底部より吹込まれ、赤熱コークスの顕熱により
高温に加熱された循環ガスとの熱交換により蒸気を発生
するボイラとから構成されている。

該冷却塔は頂部にコークス炉からの赤熱コークスの投入
口と、下部の該冷却後のコークスの取出口とを有する冷
却塔本体と、循環ガスファンと連絡している冷却塔本体
底部に設けられた冷却用ガス（循環ガス）分配器および
該本体側部に連結された複数排熱ガス取出口とから構成
され、該取出口は炉本体上部を取り巻く環状マニホルド
に通しており、該マニホルドは更に排熱ガス管と連絡し
°ζいて、赤熱コークスの顕熱を有効にボイラに送れる
ようになっている。コークス取出口は更に冷却器と連結
され′ζいてもよい。

また、前記ボイラは熱交換としてのコイル群を含み、該
コイル群は給水導管と連結され蒸気ドラムに通ずる予熱
コイル、蒸気ドラムからの予熱された水を気化するため
の蒸気発生コイルおよび蒸気ドラムからの蒸気を過熱す
るための蒸気過熱コイルに大別される。該ボイラは排熱
ガス管を介して冷却塔と連絡しており、該ガス管を通し
て送られてくる高温循環ガスとの熱交換により動力用等
の蒸気を発生する。

前記のように冷却塔とボイラとは排熱ガス管により連絡
され°Ｃおり、該排熱ガス管内番とは適当な位置に第１
集塵器が配置されている。これは例えば邪魔板、スクリ
ーン、フィルタ等で構成でき、比較的粒径の大きな相粉
コークスが排熱ガスから除かれる。ここで分離される粉
コークスは第１除塵器下方に設けられたホッパで受け取
られ、該ホッパを介して粉コークス燃焼炉に送られる。

第１除塵器で回収される粉コークスは依然として８００
℃と高温であり、燃焼用空気を吹込むだけで燃焼させる
こともできる。

前記冷却塔とボイラとはまた、これらの底部において循
環ガスファンと循環ガス管とを介して連絡されており、
循環ガスは全体として閉回路を構成し得るようになって
いる。ボイラと循環ガスファンとの間には第２除塵器が
配置されていて、第１除塵器で粗粒状コークスが除去さ
れた後ボイラーの熱交換器を通うで出てくる比較的低温
の循環ガス中に含まれる微粒状粉コークスが除去される
。

該＠２除塵器は普通サイクロンであり、ここでかなり多
量の粉コークスが捕集される。サイクロンにより回収さ
れる粉コークスは約１８０°（：稈変の温度を有してい
るので、これは冷却することな−（直接前記燃焼炉に導
入される。従って、この粉コークスの顕熱を無駄にする
ことなく、有効に燃焼することができ、燃焼に必要とさ
れる熱エネルギーを節減することができる。

本発明のＣＤＱは更に、前記第１および第２除塵器から
捕集された粉コークスを受け入れる燃焼炉が設置されて
おり、該燃焼炉はＪＪト気！°１と燃焼灰排出口を有す
る耐火物製の炉本体と、該炉本体側部に設けられたバー
ナと、炉本体近傍で高圧空気導入管と連絡された粉コー
クス導入管とＣＯガスに富む循環ガスの一部を燃焼炉に
導入するための導入口とから主として構成されている。

本発明のＣＤＱを循環ガスの経路に従って詳述すれば、
循環ガスはまず循環ガスファンにより冷却塔底部は設け
られた分配器から噴射される。かくして投入口から送ら
れてくる赤熱コークスを冷却し、自身は加熱され高温ガ
スとなると共に微小な赤熱コークスを同伴して冷却塔上
方に赤熱コークスとは向流関係で移動し、冷却塔上方の
排熱ガス取出口を介し°ζ冷却塔から放出される。該排
熱ガス管に設けられた第１除塵器で同伴した粉コークス
の一部が除去され、除去された粉コークスは直接粉コー
クス燃焼炉に送られるか、もしくは貯留槽に貯えられる
。第１の除塵器を通過した後、循環ガスはボイラーに導
かれ、そごで熱交換用コイルと接触し、熱交換により熱
量を失い、冷却された循環ガスはボイラ下部から第２の
除塵器に送られる。そこで再度除塵され、回収された粉
コークスは前記同様に直接燃焼炉に導入するか、貯留槽
に貯えられる。粉コークス燃焼炉では、まず、燃焼用熱
源として、パイロットバーナが焚かれており、該パイロ
ット炎へ向け°ζ、前記第１及び第２除塵器で捕集した
粉コークスを高圧空気により噴射する。この高圧空気は
粉コークスの燃焼用酸素源となるものであるが過剰又は
粉コークスの燃焼不足の際には、酸素を含んだ排ガスと
なり、そのまま循環ガスにもどした場合にはＣＯ及びＨ
２ガスによる爆発の危険がある為、まず高温循環ガスの
一部を該燃焼炉内に導入し、燃焼後の余剰酸素により、
導入循環ガスの可燃ガス（Ｃｏ、ＣｎＨＩＩｌ、　Ｈ２
等）を燃焼させる。この様にし′ζ得られた、燃焼排ガ
スは、再び、第１除塵器の前の循環ガスに混入され、燃
焼しきれなかった粉コークスは再び捕集されるとともに
、燃焼排ガスの熱エネルギーはボイラーに′ζ回収され
ることになる。かくし”ζ、循環ガスはＭｋ終的に循環
ガスファンに達し、再度冷却ガスとして冷却塔に導入さ
れる。また、燃焼炉の動作中は燃焼ガスが補給されるの
で循環ガス量が増大する。そこで、このような場合には
循環ガスファンと循環ガス分配器との間にバルブを設け
て余剰ガスを回収することができる。

かくして、本発明のＣＤＱによれば、従来のＣＤＱにお
いて回収された多量の粉コークスを有効に利用でき、そ
の結果冷却塔に投入される赤熱コークス量にバラツキが
あるような場合においても、常にボイラー出力を一定に
維持することが可能となたり、かつ特開昭５８−９６６
７７号に記載の発明にみられるような燃焼炉の爆発の恐
れもない。

実呈桝 以下、本発明を添付図面を参照しつつ好ましい実施態様
に従っ°ζ更に具体的に説明するが、これら態様は単に
例示のためのものであり、本発明の範囲を何隻制限する
ものではない。

第１図に本発明のＣＤＱの好ましい一態様を模式的に示
す。本態様のＣＤＱは冷却塔１、ボイラー２および粉コ
ークス燃焼炉３から主として構成されている。

冷却塔１には、頂部にコークス炉からの赤熱コークス投
入口４が、底部に冷却コークスの排出口５および冷却用
循環ガス分配器６が、かつ上方部には複数の排熱ガス取
出ロアが取付けられている。

これによって投入口４から導入さたれる高温の赤熱コー
クスは冷却塔下部の分配器６からブロワ８により赤熱コ
ークスとは向流関係で噴射される冷却ガスと接触し、熱
交換によって冷却され冷コークスとなって排出口５から
冷却塔外に取出される。

一方、赤熱コークスとの熱交換により高温に熱せられ赤
熱コークス粉を同伴する冷却ガス、即ち循環ガスは冷却
塔ｌの上方側部の複数の取出ロアから、冷却塔１を取り
巻りＩｑ状マニホルド９に集められ排熱ガス管１０を介
してボイラ２に送られる。

この間に、排熱ガス管に設けられた第１除塵器１１によ
り同伴された粉コークスの一部がホンパー１２に捕集さ
れ貯留槽１３を介して、もしくは直接燃焼炉３に送られ
燃焼される。

また、ボイラ２は熱交換用コイル群を含み、これらは予
熱用コイル′ｌ＃１４、蒸気発生用コイルｆｉ１５およ
び蒸気過熱用コイル群１６から構成され、ボイラ２の上
部に設けられた蒸気ドラム１７を介して連絡しており（
これらの連絡管路を１部図示省略）、発生蒸気は最終的
にタービンに送られる。ここで、水はまず予熱用コイル
群１４に導入され、そこで予熱された後蒸気ドラム１７
に達し、次いで予熱された水は蒸気発生用コイル群１５
に送られ、そこで、水の気化が行われ発生蒸気は再度蒸
気ドラムに送られる。蒸気ドラム１７からの蒸気は、蒸
気過熱用コイル群１６を介してタービンへ導入される。

ボイラ２で熱交換により冷却された循環ガスはボイラ下
部から放出され第２の除ｍ器（一般的にはサイクロン）
１８に達し、そこで残留同伴粉コークスの大部分が除去
される。除去された粉コークスは前記と同様に貯留槽１
３を介して、もしくは直接燃焼炉３に投入され、そこで
燃焼され、赤熱コークスの投入量が減少した場合におけ
る補給熱源としての燃焼ガスを発生する。

更に、第２除塵器１８を出た循環ガスはブロワ８に達し
、再度冷却ガスとして冷却塔に導入される。

前記燃焼炉３は耐火物製であり、パイロットバーナを有
していて、除塵器１１および１８で回収された粉コーク
スを燃焼させるよう構成されている。

第２図に示す如く、燃焼炉３の上部には燃焼ガスの排出
口１０２が設けられ、これは排熱ガス導管１０と除塵器
１１の前方、即ち冷却塔側において連絡しておりここか
ら排出されるガスをボイラーに送られる高温循環ガスに
補給し、蒸気発生量を調節し得るようになっている。燃
焼炉３は更にその下部１０３において灰貯留槽１９と連
結されてい”ζ、ここに貯えられた灰は適宜取出されて
灰処理設備に送られる。

この燃焼炉３は、また第２除塵器１８を出た循環ガスの
一部を導入するようにバルブ２０を介して１０５で循環
ガス管路と接続されζいる。これは前述の如く、循環ガ
スに燃焼炉からの不完全燃焼に基づく過剰酸素により例
えばＣＯを含む循環ガスを燃焼させ熱量向上と共に、未
燃コークス粉の燃焼継続を図るもである。

再び第１図を参照すると、排熱ガス中への燃焼炉３から
の燃焼ガスの補給は、例えば特開昭５８−９６６７７号
公報に記載の発明におけるように、排熱ガスの温度検知
器を設け、その出力信号に応じて動作する調節弁により
燃焼炉への粉コークスの投入量を調整することが可能で
ある。

更に、排熱ガス管の冷却塔側において循環ガスの温度、
圧力を測定し、圧力上背時（循環ガス９が最大である時
）はバルブ２１からの余剰ガス回収量を増大させる。

一方循環ガス温度が低下した場合（赤熱コークス投入量
が減少した場合、通常は約９００℃）には燃焼炉３への
粉コークスの投入量を増大させて発生燃焼ガスの量を増
大させ、これを排熱ガス管１０に補給し、発生蒸気量の
定常化をはかることもできる。かくして、循環ガス量お
よび循環ガス温度を一定に維持することにより、ボイラ
ーでの高圧蒸気発生量を安定に維持できるのである。

第１図におい°ζ、ブロワ８と分配器６との間にはバル
ブ２１を介設してバイパスが設けられていて、燃焼炉３
からの燃焼ガスが排熱ガス中に補給された場合に生ずる
余剰循環ガスを抜取ることができるようになっている。

この場合、余剰ガスの抜出しは、バルブ２１の前方に圧
力検知器を配置し、その出力信号によりバルブ２１を動
作する電磁バルブで構成することによって達成すること
ができる。

第２図には、本発明の装置における燃焼炉の更に詳しい
図が示されている。

前記のように、燃焼ガス排出口１０２とダスト排出口１
０３とを有する耐火物製の炉本体１０１の側部にはバー
ナ１０４、循環ガス導入口１０５および粉コークス噴射
口１０６が配置されている。

バーナ１０４は燃料（例えばアセレチン、プロパン等）
の導入管１０７および空気導入管１０８と連結されてい
る。また、粉コークス噴射口１０６は粉コークス導入管
１０９と連絡され、該粉コークス導入管は炉近傍で高圧
空気導入管１１０と接続されていて、高圧空気により効
率良く籾コークスをバーナ炎中に噴射し得るようになっ
ている。また、前記の如く燃焼ガス排出口１０２および
ダスト排出口１０３は夫々排熱ガス管１０および灰貯留
槽１９に接続されている。

燃焼炉３では、パイロットバーナー炎中に粉コークスを
高圧空気で吹込み燃焼さゼる。供給空気情は幾分過剰量
で導入し、粉コークスを完全燃焼させると共に、排熱ガ
ス管に導入され、た際に排熱ガスに同伴される赤熱コー
クスを燃焼させるために消費される。

本発明のＣＤＱでは赤熱コークスの投入量が一定かつ継
続的である場合には多閂の粉コークスが回収されるので
、これを貯留し、赤熱コークス投入量が減少もしくは投
入停止された場合に有効に利用しボイラの蒸発量を一定
に維持、換言すればボイラーの出力を一定に維持するこ
とが可能となる。従って、粉コークスの貯留槽１３は耐
火断熱性であることが望ましく、これによって粉コーク
スの熱含量を有効に維持し、燃焼炉の熱効率を高めるこ
とができる。

本発明におい°ζは、更に回収された粉コークスを燃焼
炉で燃焼させ、生ずる燃焼ガスを排熱ガス管に補給する
ことにより、定常的な赤熱コークスの冷却塔への投入が
維持されている場合においても、より長髪の熱量をボイ
ラに送り、ボイラの出力を更に一層高くすることも可能
である。

以下に、本発明のＣＤＱの運転例を示す。

迷忙桝 赤熱コークス処理量１２０トン／時、循環ガス量１８０
　ＫＮｎ？／時の第１図に示したようなＣＤＱ設備を使
用し、発生粉コークス４５トン７日を第２図に示した燃
焼炉で燃焼させ、得られる燃焼ガスを冷却塔からの排熱
ガスに補給循環させた結果、ボイラーでの１００ｋｇ／
ｃｄゲージ圧の高圧蒸気発生量が、補給のない場合の５
５トンから７５トンに増大した。

鬼里皇効１ 本発明のＣＤＱによれば、従来のＣＤＱにおいて大量に
回収された粉コークスを有効利用することができ、その
際回収時の粉コークスの１ｑ熱も有効に利用することが
でき、赤熱コークスの冷却塔への投入が定常的に行われ
ている場合には、ボイラー出力即ち高圧蒸気発生量を著
しく増大させることができ、また赤熱コークスの投入が
一時的に停止されたり、投入量が減じられた場合にも一
定したボイラー出力を維持することが可能となる。

４、ｍ血東同垂奏脱皿 第１図は本発明によるコークス乾式消化設備の好ましい
一態様を概略的に示す図であり、第２図はＷ４１図にお
ける燃焼炉を更に詳細に示した模式的図である。

（参照番号） ｌ・・冷却塔、２・・ボイラ、　３・・燃焼炉、４・・
コークス投入口、５・・冷コークス排出口、６・・循環
ガス分配器、７・・排熱ガス取出口、８・・ブロワ、　
９・・マニホルド、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　冷却用循環ガス分配器を有し、排熱ガス管と接
   続されている赤熱コークス冷却塔と、該冷却塔から排熱
   ガス管を通し°ζ送られる高温循環ガスとの熱交換によ
   り高圧蒸気を発生ずるボイラと、該排熱ガス管に介設さ
   れた第１除塵器と、該ボイラと循環ガスのブロワとの間
   に設けられた第２除塵器とから主として構成されるコー
   クス乾式消火装置において、前記第１除塵器及び第２除
   塵器と接続し、これらで回収される粉コークスを貯留す
   る粉コークス貯留槽と、該粉コークスを燃焼せしめる燃
   焼炉とを更に備え、該燃焼炉は、該冷却塔からの排熱ガ
   スの温度及びその量に応して該粉コークス貯留槽から粉
   コークスを供給する粉コークス導入管と、該排熱ガス管
   と接続し、これに燃焼ガスを排出する燃焼ガス排出口と
   を具備することを特徴とする上記コークス乾式消火装置
   。