JPS6395289A - 乾式コ−クス消火方法および装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、乾式コークス消火方法および装はに関し、冷
却塔内コークスの効率的な冷却技術に係るものである。

〔従来の技術〕

第８図にコークス乾式消火設備の全体装置を示した。第
８図に示したものはソ連型標準設備６０ｔ／Ｈのもので
ある。

約１０００℃の赤熱コークスは乾式コークス冷却塔ｌの
上方から冷却塔内の予備室２を経て冷却室３に装入され
、下方から吹込まれるＮ２ガスなどの冷却ガス４によっ
て１８０〜２００℃まで冷却され、冷却塔１の底部のコ
ークス排出口５から排出される。

冷却ガス４はコークスの顕熱を奪って約８００℃に温度
上昇し冷却室３上部の排気口６から排出され、煙道７を
通って廃熱ボイラ８に至り、ここで熱交換して蒸気を発
生し、サイクロン９で除塵した後、約１８０℃となって
送風機１０により冷却塔ｌへ循環される。

このような屹式消火設備は大型化されており、特にこの
装置の中核である乾式コークス冷却塔１が大型化される
に従って、冷却塔内の冷却能力の不均一性が問題となっ
ている。冷却塔の能力をソ連型標準設備６０ｔ／）ｆか
ら約３倍の１６０ｔ−／Ｈに増加させているがこの場合
、設備の制約上から冷却塔の高さを同一にし、冷却塔の
横断寸法を増大させることが一般的である。冷却塔の高
さに比較して横寸括を増加させると冷却塔内でのガス流
れの不均一、装入コークスの降下速度の不均一に由来す
る冷却能力の不均一性が問題となる。

従来技術、例えば特公昭５７−３０５１８号公報、ある
いは、油田、木材；製鉄研究第３０８号ｐ　３３　（１
９８２）では次のようにしてこの問題を解決している。

冷却塔内に赤熱コークスを装入した場合のコークス粒径
の冷却塔半径方向の分布を調査し、冷却塔内壁部へ向っ
ての粒径の増加、およびその結果生ずるガス流速の半径
方向の不均一性が冷却能力の不均一性を発生しているこ
とを明らかにし、コークス装入ホッパの下部にベルと呼
ばれる円錐状の衝突装置を設けることにより粒度の径方
向の分布を均一化できると報告されている。

一方、特開昭５７−０４６９１号公報では、冷却塔内に
冷却ガスを吹込む冷却ガス吹込部を冷却塔体の軸心から
偏心位置に移動させて冷却ガスを吹込むことにより、コ
ークス温度を均一にさせて熱交換速度を向上させている
。

いずれの場合でも冷却ガス量を減少させると冷却に有効
な冷却帯は、冷却塔の上部ガス排気口付近から冷却塔下
部のガス吹込部近傍まで低下してくる。

冷却塔から排出される排ガスの温度は８ｏＯ〜９００℃
が望まれる。その理由は、この排ガスでボイラを加熱し
て熱交換をする設備となっており（第８図参照）、ボイ
ラの設計上８００〜９００℃の温度が必要である。

また冷却塔下部から排出されるコークスの温度は２００
℃以下が望まれる。これは、コークス冷却塔から排出さ
れたコークスの運搬ベルトの耐用温度による制約と、上
記の冷却塔から排出された排ガスがボイラ内で熱交換し
た後循環されるガスの冷却塔ガス吹込口におけるガス温
度が２００℃以下に設計されていることによる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

冷却塔内の冷却帯が冷却塔内下方に低下することにより
以下の問題が生じてくる。

（１）　　コークスが急速に冷却されるために、コーク
ス粒子内部と粒子表面部の温度差が顕著になる。このよ
うな場合、コークス粒子と冷却ガス間の熱伝達係数ｈｐ
は粒子平均温度で考えると著しく低下し、冷却能力が計
算上より悪くなる。

（２）　冷却帯の位置が低下するため、実際に冷却に寄
与する冷却塔の領域が少なくなり、冷却塔上部の領域が
無駄になる。　　　゛ 本発明は上記の問題点を解決しようとするものである。

（問題点を解決するための手段〕 本発明は、冷却塔内の温度分布を検討した結果、冷却ガ
ス量の変化により冷却塔内の冷却帯の塔内位置やその分
布が大きく変化することを知見したことに基づ〈発明で
ある０本発明は冷却塔に吹込む冷却ガスを複数段に分流
し、それぞれの分流冷却ガス量を調節し、冷却塔内のコ
ークスの縦方向の温度分布を適正化すると共に、冷却塔
より排出する排ガス温度が目標温度に近似するように調
整することを問題解決の技術手段とするものである。

上記本発明方法の実施に直接使用する冷却塔は複数段の
冷却ガス吹込口を設け、その最上段吹込口を最下段吹込
口と排出口との間の位置の下方より１７３以上の高さの
位置に開口させたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明に係る乾式コークス冷却塔の冷却室の概略説明図
を第１図に示す、冷却塔上部からコークス１１を装入し
、下部の冷却ガス吹込口１２から冷却ガス１３を吹込み
、コークス１１を冷却する。

コークス１１は矢印１４のように下降し冷却ガス１３に
よって冷却されて下部排出口５から排出される。

冷却ガス１３は従来の装置では冷却塔下部のほぼ同一の
レベルに設けられた中心部吹込口（センターブラストヘ
ッド）（下段吹込口）１５および、冷却塔内壁部吹込口
（ウオールブラストヘッド）（下段吹込口）１６の２箇
所から行われていた０本発明装置はこれらの従来の吹込
口の他にこれらより高いレベルに位置する吹込口（上段
吹込口）１７を設け、これらのガスを分流しこれらの分
流ガス量を調整することにより、冷却塔内の温度分布を
適正化する。

コークスの処理量当りの冷却ガス量の違いによる従来の
冷却塔内の温度分布の違いの計算結果を第３図に示す、
第３図は１０００℃のコークスに対し、１８０℃の冷却
ガスを吹込んだ場合の冷却塔縦断面半径方向のコークス
温度分布を示すものである。２５０℃〜９００℃の温度
帯が熱交換が有効に行われている領域であるとすれば、
第３図中に斜線で示した範囲となる。２００ＯＮｍ″／
ｌの冷却ガス量では冷却塔上部近傍に熱交換帯があるが
、１７１４．１４２９．１２５ＯＮｍ’／ｌとそれぞれ
冷却ガス量を減少させるに従い、熱交換帯の位置は冷却
塔下方位置に低下してくる。この結果を分り易くするた
め、冷却塔横断面のコークス平均温度分布を求め、これ
を冷却塔高さ方向にプロットしたものを第４図に示す、
２００ＯＮｍ”／ｌでは、冷却塔上部で温度が変化する
が、１２０ＯＮｍ″／ｌでは冷却塔下部で温度が低下し
ていることがわかる。

通常の成業では冷却ガス量原単位が少ないほうが効率が
高いので１４０ＯＮｎｆ／を程度のコークスの排出温度
の上昇が起こらない限度で最小の冷却ガス量で操業され
る。このような場合には、冷却塔の上部の領域での熱交
換が少なく、その領域は無駄な領域となっている。一方
、冷却塔下部ではコークス温度が急激に低下するので、
コークス　　　“の表面と内部での温度差が顕著になり
、冷却能が低下するという問題がある。

第５図には、冷却塔内における下部でのコークス粒子表
面とコークス粒子内部の温度差を定量的に示すため、冷
却速度に対するコークス粒子の平均温度と粒子表面温度
差との関係を示す、従来の操業範囲では冷却塔下部にお
ける冷却速度は６００〜ｂ 面と内部では６０〜１００℃の温度差が生じ、十分に冷
却できないことがわかる。このような従来方法の欠点は
、冷却帯が冷却塔下部にしか存在しないことに由来して
いる。また、この冷却帯の位置は冷却ガス吹込口の位置
に完全に依存していることも明らかである。

最も冷却効率の高い温度分布は、冷却塔下部の冷却ガス
吹込口（下段吹込ａ）１５．１６の温度と、冷却塔上部
のガス排気口６の間の温度が直線的に変化する分布、で
ある（第６図）、この望ましい温度分布に近づける手段
として、下段吹込口１５．１６と上部排気口６の間に１
以上の別の冷却ガス吹込口（上段吹込口）１７を設けた
。冷却速度に対する粒子平均温度と粒子表面温度の差の
関係（第５図）から、実用上問題のない粒子内外温度差
１０℃以下を達成するには、２００℃／Ｈの冷却速度以
下の条件に所定時間（１時間）以上滞留させることが必
要である０通常の処理量、操業条件では、冷却塔の上部
ガス排気口６から下段吹込口１５．１６までのコークス
の滞留時間は３時間程度である。従って、最下段の冷却
ガス吹込位置と、上部ガス排気口の間の下方から１／３
より高い位置に最上段の吹込口を設けることが必要とな
る。

２段以上の吹込口を用いた場合には、上段の吹込ロヘ分
配する流量により上段吹込口より下方でのコークス温度
は変化する。第７図に冷却ガスの上段吹込口への吹込量
と下段吹込口より下方のコークス温度との関係を示す、
上段吹込口を下から１７３の位置に設けた場合に、第６
図に示した好ましい温度分布を達成するためには、上段
吹込口の風量の全体吹込風量に対する比を０．２５〜０
．５の間に調整する必要がある。冷却塔内のコークス粒
度の分布、温度の分布により通気抵抗が異る°ため、冷
却ガス上段吹込口の風量比を所定の範囲に３１節するた
め連続的な流量の調節が可能な流量調節介１８を上、下
段吹込口の間に設置する。

この流量調節弁は流動調節の容易なバタフライ弁等を用
いればよく、この流量調節は各位置でのコークス平均温
度に応じて上下の冷却ガス吹込分流量を変え、第６図の
望ましい温度分布になるように調整するものである。負
荷変動の少ない装置の場合には、流量調節弁の代りに適
切な固定式のオリフィスプレートを挿入して上下吹込風
量を規制することも考えられる。

第２図には本発明装置の変形例を示す、下段吹込口１６
と上部排気口６との間に合計５段の吹込口ｔｓ、１７ａ
、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄを有する冷却ガスの吹込装置
である。各吹込口間にはオリフィスプレート１８ａ、１
８ｂ、１８ｃ。

１８ｄを設け、各吹込口に吹込まれる風量を調節してお
り、第６図に破線で示した最も望ましい温度分布にほぼ
合致する直線的な分布を達成することができる。

〔実施例〕

第１図に本発明装置の最も簡単な実施例を示す、下段吹
込口を中心側（センタープラストヘッド）１５および冷
却塔内壁側（ウオールブラストヘッド）１６にほぼ同一
レベルに設け、その上方に上段の吹込口１７を１個だけ
設置したものである。上段吹込口１７の位置は下段吹込
口１５゜１６と上部排気口６との間の下から１７３の高
さの位置にある。

本発明に基づく炉内の粒子平均温度の高さ方向の変化を
第６図に示す、・印は同一の条件で下段吹込口からのみ
冷却ガスを吹込んだ場合である。

上段吹込口の風量比を０．５としたところ、第６図の０
印で示すような温度分布が得られた。同一の冷却ガス量
であっても、２段吹込の方の排出コークス温度が約１０
０℃低い。

〔発明の効果〕

本発明を適用することにより、同一の冷却ガス量原単位
で出口側のコークス粒子平均温度は３００℃から２００
℃に低下している。同一の容量の乾式コークス消火塔で
１回収熱量が１００７８００だけ増大する。実際の操業
の場合には冷却塔から排出されるコークス温度が律速と
なるため、冷却ガス量の増大につれ煙道での圧損が上昇
し、煙道へのコークス吹上げが処理量の限界を決めてい
る。

本発明により乾式コークス消火装置の冷却能率が向上し
、冷却ガス量原単位を低下させることが可能になり、結
果として、コークス処理能力量を増加することができる
。また、同一の処理コークス量では設備の小型化が可能
であり、建設コストの低減に寄与する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す２段の冷却ガス吹込
口を有するコークス乾式冷却塔の要部縦断面図、第２図
は本発明の変形例を示す冷却塔の要部縦断面図、３図は
冷却ガス量原単位による冷却塔内コークスの温度分布の
違いを説明する説明図、第４図は冷却ガス量原単位によ
る冷却塔高さ方向のコークスの平均温度分布の違いを示
すグラフ、第５図は冷却速度に対するコークスの平均温
度と表面温度の差の関係を示すグラフ、第６図は冷却塔
内のコークス高方向温度分布を示すグラフ、第７図は上
部吹込口風量比とコークス平均温度の関係を示すグラフ
、第８図は乾式コークス消火装置の全体フローシートで
ある。 ｌ・・・冷却塔 ６・・・上部ガス排気口 １１・・・コークス １３・・・冷却ガス １５．１６・・・冷却ガス下段吹込口 １７　（１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄ）・・・冷却
ガス上段吹込口 １ｇ（１８ａ、１８ｂ、１８ａ％　１８ｄ）−流量調整
装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　冷却塔内を下降する赤熱コークスに冷却塔下部から
   冷却ガスを吹込んで熱交換させる乾式コークス消火方法
   において、冷却塔に吹込む冷却ガスを複数段に分流し、
   それぞれの分流ガス量を調節し、冷却塔内の縦断方向コ
   ークス温度分布を調整することを特徴とする乾式コーク
   ス消火方法。 ２　乾式コークス冷却塔に、下部より上部方向に複数段
   の冷却ガス吹込口を設け、その最上段吹込口を、最下段
   吹込口と上部排気口との間の下方より１／３以上の高さ
   位置に開口 させたことを特徴とする乾式コークス消火 装置。