TWI408218B - Coke dry fire extinguishing equipment one of the carbon oxide concentration control method and control device - Google Patents

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Hiroshi Otani
Kazuaki Maeda
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
    • C10B39/00—Cooling or quenching coke
    • C10B39/02—Dry cooling outside the oven

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Description

焦炭乾式滅火設備之一氧化碳濃度控制方法及控制裝置
本發明是關於從焦炭爐取出的赤熱焦炭以惰性循環氣體進行冷卻的焦炭乾式滅火設備中，為了在赤熱焦炭裝入時抑制循環氣體中的一氧化碳濃度急遽上昇，在赤熱焦炭裝入前至裝入結束為止的期間調整空氣吹入量將一氧化碳控制成指定量以下的赤熱焦炭裝入時的空氣量吹入量調整方法。
對於從焦炭爐取出的赤熱焦炭其冷卻是利用焦炭乾式滅火設置。赤熱焦炭是從焦炭乾式滅火設備的滅火塔上部投入至預燃室，下降到冷卻室期間是和從下方吹入的惰性循環氣體接觸達到冷卻。
焦炭乾式滅火設備廣為所知，滅火塔是由預燃室、冷卻室及預燃室和冷卻室之間的斜坡管道所構成。
冷卻室的下部，設有可對由氮等惰性氣體形成的冷卻用氣體進行吹入的冷卻用氣體吹入裝置及焦炭排出口。從焦炭爐搬運過來的赤熱焦炭是從裝入裝置投入至預燃室，下降在冷卻室期間，接觸從冷卻用氣體吹入裝置吹入的冷卻用氣體達到冷卻，然後從焦炭排出口排出。
從滅火塔排出變成高溫的冷卻用氣體是導入至鍋爐進行熱交換。從鍋爐排出的冷卻用氣體是利用循環風扇導入至熱交換器，然後送往冷卻用氣體吹入裝置吹入冷卻室進行循環。
焦炭乾式滅火設備的操作是從預燃室的上方裝入赤熱焦炭(1小時數次)，赤熱焦炭的裝入使預燃室內的周圍氣體，由赤熱焦炭裝入時產生的可燃性氣體(一氧化碳)及裝入的焦炭所帶入的一氧化碳造成循環氣體的一氧化碳濃度急遽上昇。但是，在一氧化碳濃度上昇的狀態下持續操作時則循環氣體的比熱會降低，導致在後續鍋爐的顯熱回收量降低等，所以降低一氧化碳濃度就成為重要的事項。因此，在鍋爐的上游側對循環氣體吹入空氣使一氧化碳燃燒降低一氧化碳濃度。
氣體濃度控制方法，在專利文獻1中，為了讓循環氣體中的可燃性氣體(一氧化碳)及氧氣成份經常保持成最小，使顯熱回收量最大化，揭示有：使用設置在斜坡管道和鍋爐之間的空氣吹入口所吹入的空氣量及旁通空氣量調節計對流量設定值和實際值的偏差量進行補償之PID控制方法的反饋控制；及根據焦炭排出量及氣體濃度實際數據進行前饋控制。
[專利文獻1]日本特開2006-183058號公報
然而，上述專利文獻1的技術，並沒有特別考慮到赤熱焦炭裝入後一氧化碳濃度會急遽上昇，所以當焦炭裝入後一氧化碳濃度急遽上昇時為了降低一氧化碳濃度，現況是由操作員以手動進行調整。其詳細根據第7圖進行說明。
第7圖為表示先前的赤熱焦炭裝入時空氣吹入對一氧化碳濃度及預燃室壓力造成影響的圖表。另，一氧化碳濃度是在熱交換器出側測定的濃度。
如第7圖所示，當焦炭裝入後不久一氧化碳濃度就會上昇，因此是由操作員操作使設置在坡度管道和鍋爐之間的空氣吹入口所吹出的吹入空氣量增加。然而，赤熱焦炭裝入後立刻就會因為赤熱焦炭所帶入的一氧化碳及從裝入口侵入的空氣所產生的一氧化碳的增加，以致控制趕不上一氧化碳濃度的增加，導致一氧化碳濃度增加。
如上述，從空氣吹入口吹入的空氣流量經由操作員的調整，若要調整成穩定又低的一氧化碳濃度是非常困難。因此，焦炭裝入後，就會產生循環氣體中一氧化碳濃度上昇造成循環氣體比熱降低，導致後續設置的鍋爐顯熱(蒸氣)回收量降低的問題。
於是，本發明就提供一種能夠在對焦炭乾式滅火設備裝入赤熱焦炭時抑制一氧化碳濃度急遽上昇的焦炭乾式滅火設備之一氧化碳濃度控制方法及控制裝置。
申請專利第1項的發明，是針對在焦炭乾式滅火設備的滅火塔以惰性氣體形成的冷卻用氣體對赤熱焦炭進行熱交換，對滅火塔所排出的高溫冷卻用氣體吹入一氧化碳燃燒用空氣的同時，導入至鍋爐進行熱回收，使在鍋爐冷卻排出的冷卻用氣體循環至滅火塔之焦炭乾式滅火設備的操作方法，其特徵為，在對滅火塔裝入赤熱焦炭前先對通常操作時吹入的空氣流量增加赤熱焦炭裝入後增加的一氧化碳燃燒所需的空氣量，接著從裝入開始至裝入結束為止的期間吹入已在裝入開始時間點增加的空氣流量。
申請專利第2項的發明，是於申請專利第1項的發明中，其特徵為，從對滅火塔裝入赤熱焦炭開始前150秒~15秒，就開始對通常操作時吹入的空氣流量以1秒鐘10~95Nm3 /h比率的空氣增量吹入。
申請專利第3項的發明，是針對在焦炭乾式滅火設備的滅火塔以惰性氣體形成的冷卻用氣體對赤熱焦炭進行熱交換，對滅火塔所排出的高溫冷卻用氣體吹入一氧化碳燃燒用空氣的同時，導入至鍋爐進行熱回收，使在鍋爐冷卻排出的冷卻用氣體循環至滅火塔之焦炭乾式滅火設備的操作方法，其特徵為，從對滅火塔裝入赤熱焦炭開始前150秒~15秒，就開始對通常操作時吹入的空氣流量以1秒鐘10~95Nm3 /h比率的空氣增量吹入，接著在赤熱焦炭裝入開始至結束為止的期間，相對於赤熱焦炭裝入開始時間點的吹入空氣量Q，以0.7×Q~1.3×Q範圍的空氣流量吹入。
申請專利第4項的發明，是針對在具備有預燃室和其下部配備有冷卻室的滅火塔以惰性氣體形成的冷卻用氣體對赤熱焦炭進行熱交換，對滅火塔排出至煙道的高溫冷卻用氣體從空氣吹入口吹入一氧化碳燃燒用空氣的同時，導入至鍋爐進行熱回收，使在鍋爐冷卻排出的冷卻用氣體循環至滅火塔之焦炭乾式滅火設備，其特徵為，具備有流量調整手段，構成為可從對滅火塔裝入赤熱焦炭開始前150秒~15秒，就開始對通常操作時吹入的空氣流量以1秒鐘10~95Nm3 /h比率的空氣增量吹入，接著，赤熱焦炭裝入開始至結束為止的期間，可相對於赤熱焦炭裝入開始時間點的吹入空氣量Q，以0.7×Q~1.3×Q範圍的空氣流量吹入。
本發明是在對滅火塔裝入赤熱焦炭前先對從滅火塔排出的高溫冷卻用氣體以指定增加量的一氧化碳燃燒用空氣吹入的同時，接著從裝入開始至裝入結束為止的期間是吹入裝入開始時間點已增加的空氣流量，藉此就能夠抑制赤熱焦炭裝入時的一氧化碳濃度上昇。
 [發明之最佳實施形態]
針對本發明焦炭乾式滅火設備之一氧化碳濃度控制方法及控制裝置是利用實施例進行說明。
[實施例1]
第1圖為表示應用本發明的焦炭乾式滅火設備一例概略圖。
第1圖中，焦炭乾式滅火設備，是由：可從滅火塔1上部的裝入裝置2投入有赤熱焦炭的預燃室3；及配置在預燃室3下部，可對降下的赤熱焦炭進行冷卻的冷卻室4所構成。預燃室3和冷卻室4之間是設有可使經由熱交換變成高溫的冷卻用氣體抽出的環狀坡度管道5，坡度管道5是連接於煙道6。
冷卻室4下部的倒圓錐形部，設有氮氣等惰性氣體形成的冷卻用氣體吹入用的冷卻用氣體吹入裝置7及焦炭排出裝置8。冷卻用氣體吹入裝置7是從熱交換器9供應冷卻用氣體。
利用滅火塔1，將從焦炭爐搬運過來的赤熱焦炭從裝入裝置2投入至預燃室3，於赤熱焦炭降下在冷卻室4期間，使赤熱焦炭接觸從冷卻用氣體吹入裝置7吹出的冷卻用氣體達到冷卻，然後從焦炭排出裝置8排出。
另一方面，與赤熱焦炭接觸經熱交換成為高溫的冷卻用氣體是在煙道6除塵後導入至鍋爐10，經熱交換後成為冷卻。從鍋爐10排出的冷卻用氣體，是在鍋爐10氣體出側所連結的除塵器11除塵，利用循環風扇12導入至熱交換器9，送往冷卻用氣體吹入裝置7吹入至冷卻室4循環。
焦炭乾式滅火設備的操作，若是在一氧化碳濃度上昇的狀態下進行操作則循環氣體的比熱會降低，以致在後續鍋爐的顯熱回收量降低，因此為了降低一氧化碳濃度，在鍋爐10上游側從空氣吹入口13對滅火塔1所排出經熱交換成為高溫的冷卻用氣體吹入空氣使一氧化碳燃燒降低一氧化碳濃度。吹入空氣流量是以流量調整手段14即流量調整閥進行調整。另，流量調整手段14，也可取代流量調整閥如第6圖所示以控制鼓風機的旋轉數進行調整。
本發明，如以下說明，為了控制赤熱焦炭裝入時的一氧化碳濃度急遽上昇，在對滅火塔裝入赤熱焦炭的開始前，接著在赤熱焦炭的裝入開始至結束為止的期間，調整吹入空氣流量，裝入結束後，利用因應一氧化碳濃度的反饋控制進行吹入空氣流量的調整。
第2圖為表示本發明中1秒鐘的吹入空氣流量的增量速度對一氧化碳濃度及預燃室壓力造成影響的圖表。
第2圖中，從對滅火塔裝入赤熱焦炭開始前150秒~15秒，就開始對通常操作時吹入的空氣流量(約7000~約10000 Nm3 /h)以1秒鐘10Nm3 /h(虛線)至95 Nm3 /h(二點虛線)範圍的比率使空氣增量。
當打開預燃室的蓋子開始裝入赤熱焦炭時，相對於在赤熱焦炭裝入開始時間點吹入的空氣流量Q以±30%，即，以0.7×Q~1.3×Q範圍的空氣流量吹入。藉此就能夠抑制赤熱焦炭裝入時一氧化碳濃度增加造成的一氧化碳濃度上昇。
針對赤熱焦炭裝入開始時間是使吹入空氣流量的增加速度(1秒鐘10~95 Nm3 /h的範圍)為一定值，改變各種的吹入開始時間進行測試暨解析的結果，獲得下述知識。
即得知：當赤熱焦炭裝入開始前的空氣增量時間太長(即，增量開始時期超前於裝入開始前150秒時)，則總吹入空氣流量會變太多，使吹入空氣當中的氧氣造成室內的焦炭燃燒然後透過還原反應產生一氧化碳，因此就無法將一氧化碳濃度抑制成較低。此外，若空氣增量時間太短(即，增量的開始時期落後於裝入開始前15秒)時，則一氧化碳燃燒所需的氧氣量會不足，無法抑制一氧化碳濃度。
根據以上的結果，能夠明確知道赤熱焦炭的裝入開始前的吹入空氣流量其增量開始時期，最好是從裝入開始前150秒~15秒就開始較為適當。
其次，在赤熱焦炭裝入開始前的適當時間(前150秒~15秒的範圍內)，改變1秒鐘吹入空氣流量的各種增量速度進行了測試。
第3圖至第5圖是1秒鐘的吹入空氣流量增量速度對一氧化碳濃度及預燃室壓力造成影響的圖表，第3圖是表示吹入空氣流量增量速度為100 Nm3 /h時的圖表，第4圖是表示吹入空氣流量增量速度為7 Nm3 /h時的圖表，第5圖是表示吹入空氣流量增量速度為10~95 Nm3 /h時的圖表。
如第3圖所示，1秒鐘100 Nm3 /h的空氣量增加會造成室內產生壓力變動，CDQ設備全體壓力平衡的變動量會造成循環氣體變動，使設置在後續的鍋爐其蒸氣回收量變動。
反之，如第4圖所示，1秒鐘7 Nm3 /h的空氣量增加，相對於後續作業的赤熱焦炭裝入時由焦炭帶入的一氧化碳及從裝入口侵入的空氣其產生的一氧化碳的增加，而有空氣不足的狀況，導致無法降低一氧化碳濃度。
如第5圖所示，在第3圖及第4圖所示的吹入空氣流量增量速度的範圍內，改變各種的空氣流量增量速度進行測試的結果，1秒鐘10~95 Nm3 /h的空氣量增加，可獲得穩定的一氧化碳濃度及預燃室壓力。
赤熱焦炭的裝入開始至結束為止的期間是相對於赤熱焦炭裝入開始時間點為止1秒鐘10~95 Nm3 /h增量吹入的空氣流量Q，以0.7×Q~1.3×Q範圍的空氣流量吹入。若超過1.3×Q，則焦炭裝入時，熱氣體會噴出系統外，污染環境的同時，安全上也不宜。此外，未滿0.7×Q時，預燃室內的壓力會降低，從系統外侵入有外氣(大氣)，如此一來，內部的焦炭會燃燒，導致還原反應產生一氧化碳，所以就無法降低循環氣體中的一氧化碳濃度。因此，明確得知適當的值為0.7×Q~1.3×Q。
1．．．滅火塔
2．．．裝入裝置
3．．．預燃室
4．．．冷卻室
5．．．斜坡管道
6．．．煙道
7．．．冷卻用氣體吹入裝置
8．．．焦炭排出裝置
9．．．熱交換器
10．．．鍋爐
11．．．除塵器
12．．．循環風扇
13．．．空氣吹入口
14．．．流量調整手段(流量調整閥、鼓風機)
第1圖為表示應用在本發明的焦炭乾式滅火設備一例概略圖。
第2圖為表示本發明中1秒鐘的吹入空氣流量的增量速度對一氧化碳濃度及預燃室壓力造成影響的圖表。
第3圖為表示吹入空氣流量增量速度為100Nm3 /h時對一氧化碳濃度及預燃室壓力造成影響的圖表。
第4圖為表示吹入空氣流量增量速度為7Nm3 /h時對一氧化碳濃度及預燃室壓力造成影響的圖表。
第5圖為表示吹入空氣流量增量速度為10~95Nm3 /h時對一氧化碳濃度及預燃室壓力造成影響的圖表。
第6圖為表示應用在本發明的焦炭乾式滅火設備另一例概略圖。
第7圖為表示先前的赤熱焦炭裝入時空氣吹入對一氧化碳濃度及預燃室壓力造成影響的圖表。

Claims (2)

  1. 一種焦炭乾式滅火設備之一氧化碳濃度控制方法，是在焦炭乾式滅火設備的滅火塔以惰性氣體形成的冷卻用氣體對赤熱焦炭進行熱交換，對滅火塔所排出的高溫冷卻用氣體吹入一氧化碳燃燒用空氣，並且導入至鍋爐進行熱回收，使在鍋爐冷卻排出的冷卻用氣體循環至滅火塔之焦炭乾式滅火設備的操作方法，其特徵為：從對滅火塔裝入赤熱焦炭開始前的150秒~15秒，就開始對通常操作時吹入的空氣流量以1秒鐘10~95Nm3 /h的比率使空氣增量吹入，接著在赤熱焦炭裝入開始至結束為止的期間，相對於在赤熱焦炭裝入開始時間點所吹入的空氣流量Q，是以0.7×Q~1.3×Q範圍的空氣流量吹入。
  2. 一種焦炭乾式滅火設備之一氧化碳濃度控制裝置，是在預燃室和其下部配備有冷卻室的滅火塔以惰性氣體形成的冷卻用氣體對赤熱焦炭進行熱交換，從空氣吹入口對由滅火塔排出至煙道的高溫冷卻用氣體吹入一氧化碳燃燒用空氣，並且導入至鍋爐進行熱回收，使在鍋爐冷卻排出的冷卻用氣體循環至滅火塔之焦炭乾式滅火設備，其特徵為：具備有流量調整手段，是用以從對滅火塔裝入赤熱焦炭開始前的150秒~15秒，就開始對通常操作時吹入的空氣流量以1秒鐘10~95Nm3 /h的比率使空氣增量吹入，接著 在赤熱焦炭裝入開始至結束為止的期間，相對於在赤熱焦炭裝入開始時間點所吹入的空氣量Q，是以0.7×Q~1.3×Q範圍的空氣流量吹入。
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