JPS6239190B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコークス炉の保温休炉操業法に関す
る。詳しくは炉体管理上から必要な最低の温度に
て保温操業し省エネルギー化を計ることを目的と
するものである。

コークス炉はこれまで耐火物特性の制約と長寿
命維持の基本概念より稼働率の調整巾が極めて小
さいプロセスとして存在してきた。

しかして経済変動に伴う大巾な増減産、あるい
は大型高炉改修時の余剰等に対応できるコークス
炉の操業法が必要であり、その操業法として保温
休炉法が減産対応力及び経済的にも最も得策な方
法である。保温休炉操業とは炭化室を空炉にして
生産を行なわず炉体が破損しない温度に保ちなが
ら空炉操業を続けるもので従来、このような保温
操業を行なつた例は知られているが、通常の操業
温度より低めにした軽操業法であり、長期間で炉
体管理、或は省エネルギーからの燃焼管理技術を
定量的に把あくされた例はなかつた。

本発明は炉体を損傷させないで通常操業状態の
熱流比を保ちながら休炉させ、いつでも再操業が
可能であり、燃料消費量も極めて少ない省エネル
ギー面でも充分な配慮を施こしたもので、短期間
にも長期的にも対応し得るコークス炉の保温休炉
方法を提供するものでその骨子とするところは、
コークス炉の保温休炉操業において焼燃室最低温
度を800℃、及び蓄熱室上部最低温度を700℃に維
持しながら温度変化幅を最小になるよう燃焼管理
することを特徴とするものである。

通常コークス炉の操業においては煉瓦の破損及
び炉体損傷防止上から燃焼室温度は1150℃以上、
蓄熱室の上部においても1000℃以上必要であるこ
とが通念とされていた。

しかして本発明者等の長期に亘つて実炉におけ
る実験観察を詳細にくり返して検討した結果、炉
壁煉瓦の膨張特性上から長期に保温休炉操業して
も支障をきたすことなく、しかもいつでも再生産
操業に入れる最低温度操業を見出した。その温度
は燃焼室で800℃、蓄熱室上部で700℃までは煉瓦
に亀裂をあたえることなく長期間保温休炉操業が
可能となるものである。

しかし、前記最低可能温度を一定に保つことは
炉の構造上生産操業と同一の燃焼制御法では不可
能である。すなわち保温操業法は生産操業に比べ
て石炭の装入、コークスの排出がないためコーク
ス顕熱、及び発生ガス顕熱が皆無の状態となる。
従つて、 １ 熱損失が減少するため炉体上部が過熱され、
特に付帯金物より熱が外部に逃げ熱損となる。

２ 消費熱量が75〜85％に減少するため供給ガス
の分配性排ガスの分配性が悪化するため列内方
向の温度分布が乱れる。

３ ガス発生がないため炭化室が負圧、及び酸化
雰囲気となり、外部より空気侵入によつて炉内
壁の付着カーボンが焼失し、煉互の目地割れを
生じる。

４ 外乱の影響が大きくなり温度の動特性が過敏
となる。

等の難点を有するものである。

本発明者等はこのような問題を有利に解決する
ため鋭意努力した結果、次に述べるような対策を
施こし前述したように本発明の骨子である燃焼室
最低温度を800℃、及び蓄熱室上部の最低温度を
700℃に維持しながら温度変化巾を最小にしてい
つでも再生産操業を可能にし省エネルギーをはか
つた保温休炉操業方法を確立したのである。

まず第１に列内方向の燃焼室を部分的に燃焼さ
せてガスの分配性を良好にし均一な温度分布をは
かる。

第２に燃焼室の燃焼炎を短かくし燃焼室縦方向
の温度分布の均一性をはかる。

第３に炭化室の付帯金物である装入口蓋、上昇
管基所、或は炉蓄等に断熱対策を施こし、金物類
の損傷防止、或はこれら金物より逃げる熱放散の
防止をはかる。さらにはこのような断熱対策を施
こすことによつて、前記短炎化の効果を一層有効
に助長する。

第４に不活性ガスを炭化室へ吹込み、炭化室を
正圧に保持することによつて外部よりの空気侵入
を防いてカーボンの焼失を防止し、炭化室煉瓦の
目地切れによつて生じる炉壁煉瓦の破損、或は熱
放散を防止する。

第５に燃焼用空気と燃焼排ガスを切換装置で
別々に制御し、燃焼空気と排ガスとの熱流比が蓄
熱室の列内方向に均等に流れるようにする。尚、
このように燃焼用空気と燃焼排ガスを別々に制御
する代りに、燃焼用空気比を大巾に増して排ガス
量を確保することによつてある程度均一性を保つ
ことができるが、空気量を増すことはそれだけ熱
量を損失するので省エネルギー上からは好ましく
ない。

このような方法によつて炉体を損傷することな
く最小熱消費量で長期間安定して保温休炉操業が
可能となり省エネルギーに役立つ効果を有するの
である。

以下に図面に示された実施例に基づいて本発明
保温休炉操業法を詳細に説明する。

第１図は一般的に用いられる２分割方式コーク
ス炉例の列内方向側断面図を示すもので、炉は中
央の仕切壁１によつて全く対照的に２分割されて
いる。燃焼用空気が自然通風により切換装置２よ
り入り、蓄熱室３にて予熱され、該蓄熱室３の上
部に炭化室４と交互に配置された燃焼室５に導入
される。一方燃焼用ガスはガスへツター管６より
ガスダクト７を通つて前記燃焼室５に導入され、
予熱空気と会合して燃焼する。（本例は富ガス使
用の場合であるが、この方法は貧ガスにも応用で
き、かつまた貧ガス使用の場合は蓄熱室３を２分
割して切換装置２を介して蓄熱室３へ導入し、空
気と共に予熱して燃焼室５で会合して燃焼させる
こともある。） 燃焼排ガスは上部の水平焔道８を通つて反対側
の燃焼室５を経て蓄熱室３に導入し、熱交換した
後、切換装置２を経由して煙道９に引かれ煙突
（図示せず）より排ガスとして排出されるのが一
般的である。

本発明の要旨である前記１〜５について順番に
従つて実施態様を説明する。

第１の列内方向の燃焼室５を部分的に燃焼させ
てガスの分配性を均一な温度分布をはかるには、
次の手段をとつた。即ち休炉操業において列内方
向の熱損失は外壁よりの放熱しかないため外壁側
の燃焼室５を燃焼させ、中心部へ行くに従つて多
く燃焼室５を間引して燃焼させガスの分配性を良
好にし、均一な温度を保つようにした。

第２の燃焼炎を短かくして燃焼室５の縦方向温
度分布の均一性をはかる手段としては、前記のよ
うに熱消費が低下するのでそのまゝの状態では炉
体上部、特に水平焔道８上部が過熱する。このた
め炉体金物及び炉体に悪影響を及ぼす。これを防
止するため燃焼室５バーナーの短炎化を行なつ
た。その方法として第２図に示すようにガスダク
ト７の先端にセラミツク材質のキヤツプ１０を取
付け、ガス炎１１を一旦下向きに噴出させた。ガ
ス炎は低い位置で蓄熱室３より昇つた予熱空気１
２と会合して燃焼し、燃焼室５の縦方向の均一性
をはかることができた。

第３の炭化室４の付帯金物に断熱対策を施こす
手段としては、第３図に示すように装入口蓋１
３、上昇管１４、及び炉蓋１５、小扉蓋１６に断
熱対策を行なつた。即ち装入口蓋１３、上昇管１
４については断熱材１７（断熱キヤスター蓄を吊
下げ、その上に断熱煉瓦をモルタルで固める）を
吊り下げ、さらに装入口蓋１３には上部口をモル
タル１８で密閉した。又炉蓋１５、小扉蓋１６に
は断熱材１９（カオウール）を張り付して対処し
た。

このような対策により装入口蓋の表面（外側）
では従来120〜130℃であつたものが60〜70℃ま
で、炉蓋の表面（外側）では従来約130℃であつ
たものが約100℃まで下つた。このためこれら金
物より逃げる熱を防止して省エネルギーの効果を
計ることができ、又金物類の損傷防止と共に炉体
の上熱を押えることができたので、前記の燃焼室
バーナーの短炎化の効果を有効にすることができ
た。

第４の不活性ガスを炭化室４に吹込み、炭化室
４を正圧に保持する手段としては、第３図の石炭
装入口１３よりガス導入管２０を炭化室４に覗ま
せ不活性ガスとしてN₂ガスを常時吹込んだ。

この場合経済的見地から不活性ガスを適正量吹
込む必要と、壁の損傷程度の指標となるため管理
基準を設けることが望ましく、本実施例で下記の
式によつて管理した。

式 Ｋ＝ΔＰ／Ｑ すなわち、上式において炭化室壁よりの洩れ抵
抗系数Ｋは炭化室圧力と燃焼室圧力の差Δｐと、
不活性ガス（N₂）吹込み量Ｑの関係によつて決ま
る。本発明者等は実機によつて実験を重ね第５図
に示すような炭化室壁よりの洩れ抵抗系数Ｋと
N₂ガス吹込量の関係曲線を求めた。この関係曲
線から洩れ抵抗系数Ｋの管理目標を0.2と決めN₂
ガスを１炉当り10〜20Nm³／Hr吹込み、N₂ガス
量がこの範囲より多くなつた場合はN₂ガス中に
微粉末耐火材を混在せしめて壁に吹き付けドライ
シーリングを行つて洩れ抵抗系数Ｋを0.2以上に
管理した。（尚ドライシーリング材としては微粉
炭、或はタール、モルタルを用いてもよい。）こ
のようにして炭化室壁の煉瓦目地部のカーボン焼
失して炉壁煉瓦の破損、或いは放熱を防止した。

第５の燃焼用空気と燃焼排ガスを切換装置で
別々に制御するには、以下の手段をとつた。

一般に２分割方式コークス炉においては、燃焼
排ガスは蓄熱室３の端部へ燃焼用空気は蓄熱室３
の中央部を多く流れる傾向にある。従来の切換装
置２は第４図に示すように開口面積が同じである
複数の弁２１を備え同一シヤフトで同時に切替え
られる。それぞれの弁２１に連結されたダクト２
２は各々の蓄熱室３に連絡されている。通常の生
産操業時は燃焼用空気、排ガスとも量が多いため
各弁２１の開口面積が同じでもそれほど問題とな
らないが、保温休炉操業の場合は空気、排ガスと
も極少となるため前記の偏流は均一な温度分布に
大きく影響してくる。本実施例では、第４図に示
すように切換装置２の各弁２１に適選面積のフラ
ツパー２３をコークス炉両側の切換装置２に取付
けて前述のような偏流を防止し列内方向の蓄熱室
３の温度分布を均一になるようにした。すなわち
フラツパー２３は矢印間を動作（点線で表わした
フラツパー２３の位置は風力によつて開くもので
ある。）し、燃焼空気を吸引する時と、排ガスを
排出する時に弁２１を通過する量を変えて熱流比
のバランスをとり温度分布を均一に制御するよう
にした。

尚図中２４は空気流入ダンパー、２５は排ガス
ダンパーである。

以上詳細に説明した実施例によつて得られた燃
焼室及び蓄燃焼室の温度分布を従来の保温休炉操
業温度分布と共に第６図に示した。この図からも
明らかなように従来の保温休炉操業Ａは温度分布
巾が大きく燃焼室上部の温度が高くなるため炉体
金物が過熱し、炉体の保全上問題となるため長期
間保温休止は困難となる。これに対し本発明法Ｂ
による保温休炉操業は温度分布巾が小さく炉体上
部の温度もほとんど過熱しないため長期間の保温
休炉も可能となつた。本実施例では６ケ月間保温
休炉操業を経続しているが、炉体は亀裂、変形等
の異常現象は全くなく休炉前の状態を維持してい
る。

また、消費熱量も従来の保温休炉操業では大型
コークス炉の場合138000Kcal／m³・日であつた
ものが本発明法では60000Kcal／m³・日と半分以
下になり省エネルギー効果も大きなものとなつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は２分割方式コークス炉の構造例説明で
列内方向側断面図、第２〜第６図は実施例の説明
図で、第２図はバーナーの短炎化装置の正面図、
第３図は断熱対策の炭化室側断面図、第４図は切
換装置のフラツパー取付側断面図、第５図は炭化
室へのN₂ガス吹込量と壁よりの洩れ抵抗系数の
関係数、第６図はコークス炉高さ方向と温度分布
の関係図である。 １……仕切壁、２……切換装置、３……蓄熱
室、４……炭化室、５……燃焼室、６……ガスヘ
ツター管、７……ガスダクト、８……水平焔道、
９……煙道、１０……キヤツプ、１１……ガス
炎、１２……予熱空気、１３……装入口蓋、１４
……上昇管、１５……炉蓋、１６……小窓蓋、１
７，１９……断熱材、１８……モルタル、２０…
…ガス導入管、２１……弁、２２……ダクト、２
３……フラツパー、２４……空気流入ダンパー、
２５……排ガスダンパー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コークス炉の保温休炉操業において、燃焼室
   最低温度を800℃、及び蓄熱室上部最低温度を700
   ℃とし、列内方向燃焼室を部分的に燃焼させ、か
   つ燃焼室の燃焼炎を短炎化させる手段、炭化室の
   断熱手段、かつ炭化室を正圧に維持する手段、及
   び燃焼空気と排ガスとの熱流比を均等にする手段
   により、前記最低温度近傍に燃焼管理することを
   特徴とするコークス炉の保温休炉操業方法。