WO2022255109A1 - 放散ブリーダー及びコークス炉ガス燃焼方法 - Google Patents

放散ブリーダー及びコークス炉ガス燃焼方法 Download PDF

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coke oven
combustion
diffusion
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知希 立野
聡志 川畑
英晃 岡田
保 高橋
俊一 亀崎
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Ｊｆｅスチール株式会社
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    • C10B—DESTRUCTIVE DISTILLATION OF CARBONACEOUS MATERIALS FOR PRODUCTION OF GAS, COKE, TAR, OR SIMILAR MATERIALS
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    • F23G2209/00—Specific waste
    • F23G2209/14—Gaseous waste or fumes

Definitions

  • the present invention relates to a diffusion bleeder that burns coke oven gas and diffuses it into the atmosphere, and a coke oven gas combustion method using the diffusion bleeder.
  • a coke oven has a structure in which there is a heat storage chamber in the lower part of the furnace body, and a carbonization chamber and a combustion chamber are arranged alternately in the upper part. Then, the fuel gas is burned in the combustion chamber, and coke is obtained by carbonizing the coal in the coking chamber adjacent to the combustion chamber.
  • Coke oven gas generated by carbonization of coal is collected in a riser pipe installed in each coking chamber, and collected in a collection pipe called a dry main via a bend pipe.
  • a pressure control valve in the air collection pipe which normally controls the pressure in the air collection pipe to 4 to 5 mmH 2 O to prevent explosion due to air entering from the outside. .
  • the coke oven gas collected in the air collecting pipe is sent to the gas refining process via the intake blower.
  • a diffusion bleeder is widely known as a device used for diffusion of coke oven gas.
  • a general diffusion bleeder 100 as shown in FIG. , 20e, and a release valve 20 for releasing the coke oven gas in the air collecting pipe 10 to the atmosphere.
  • the actuators 20d and 20e such as cylinders are used to open the dissipation valve 20. , radiate to the outside through the radiating tube 40 .
  • the upper part of the diffusion pipe 40 has a double structure of an outer pipe 40a communicating with the atmosphere and an inner pipe 40b communicating with the source of coke oven gas. Due to the negative pressure generated by this, air is taken in from the gap between the outer tube 40a and the inner tube 40b.
  • a pilot light for ignition is required to stably burn coke oven gas.
  • an ignition gas supply device 60 having an ignition gas supply pipe 60a and an ignition gas supply valve 60b for supplying gas for seed ignition (hereinafter referred to as "ignition gas") above the outer tube 40a, Equipped with an ignition device 50 such as an igniter, the ignition gas is burned to form a seed light, and the combustible gas in the coke oven gas is made harmless by burning.
  • ignition gas is continuously supplied so as not to extinguish the fire.
  • the diffusion valve 20 is opened manually or using actuators 20d and 20e such as cylinders. Therefore, there is a problem that it takes a long time to actually open the diffusion valve 20 after the diffusion of the coke oven gas is required.
  • Patent Document 1 by attaching a counterweight to the release valve to counteract the moment due to the self weight of the release valve, when the pressure of the coke oven gas in the air collection pipe rises, the valve automatically is open to dissipate coke oven gas into the atmosphere.
  • Patent Document 2 an injection pipe for injecting a combustion promoting gas that promotes combustion inside the diffusion pipe is provided in the gap between the outer pipe and the inner pipe, thereby promoting combustion of coke oven gas. disclosed.
  • the present invention has been made in view of such circumstances, and in the coke oven, the combustible gas contained in the coke oven gas is burned at the optimum timing, the incomplete combustion of the coke oven gas is suppressed, and the power and gas are reduced.
  • An object of the present invention is to provide a diffusion bleeder and a coke oven gas combustion method that can suppress excessive use.
  • a diffusion bleeder that burns coke oven gas collected in an air collection pipe and dissipates it into the atmosphere, the diffusion pipe being connected to the air collection pipe for circulating the coke oven gas;
  • a release valve that opens the flow of the coke oven gas from the air collection pipe to the diffusion pipe, an ignition device that ignites the coke oven gas,
  • An ignition gas supply device for supplying ignition gas for ignition into the diffusion pipe, a combustion promotion gas supply device for supplying combustion promotion gas for promoting combustion of the coke oven gas into the diffusion pipe, and the diffusion valve start to open.
  • control device for controlling the ignition gas supply device, the ignition device, and the combustion promoting gas supply device, wherein the control device controls the release valve from the detector.
  • receiving a detection signal to start opening transmitting a control signal instructing the ignition gas supply device to start supplying ignition gas, transmitting a control signal instructing the ignition device to initiate an ignition operation, and fully opening the release valve.
  • a diffusion bleeder that receives the detection signal and transmits a control signal instructing the combustion promoting gas supply device to start supplying the combustion promoting gas.
  • a coke oven gas combustion method for burning coke oven gas collected in a collection pipe in a diffusion pipe wherein when the pressure of the coke oven gas in the collection pipe reaches a set value, the A diffusion start detection step of detecting the start of opening of a diffusion valve provided between the air collection pipe and the diffusion pipe, an ignition gas supply step of starting supply of ignition gas for ignition into the diffusion pipe, and the ignition An ignition step of igniting the coke oven gas by igniting the gas as an ignition seed light, and a combustion promotion of promoting combustion of the coke oven gas after the completion of the ignition step and after detecting the full opening of the release valve. and a combustion promoting gas supply step of starting supply of gas into the diffusion pipe.
  • the diffusion bleeder and the coke oven gas combustion method according to the present invention it is possible to start the ignition device, supply the ignition combustion gas, and supply the combustion promoting gas based on the opening of the diffusion valve.
  • the combustible gas contained in the coke oven gas can be burned at the optimum timing, preventing incomplete combustion of the coke oven gas and suppressing excessive use of electric power and gas.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross-sectional view of a heat storage chamber and a carbonization chamber of the coke oven; It is a schematic diagram which shows an example of a structure of the diffusion bleeder which concerns on embodiment of this invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a flow chart at the time of starting combustion and stopping combustion of the diffusion bleeder according to the embodiment of the present invention.
  • 1 is a flow chart showing a process flow of a coke oven gas combustion method according to an embodiment of the present invention;
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of a conventional diffusion bleeder;
  • FIG. 1 shows a cross-sectional view of the heat storage chamber 22 and the carbonization chamber 23 of the coke oven 21.
  • a coke oven 21 has a heat storage chamber 22 in the lower part of the furnace body, and a combustion chamber (not shown) and a carbonization chamber 23 are alternately arranged in the upper part of the heat storage chamber 22 .
  • Coke oven gas generated from the carbonization chamber 23 in the process of carbonization of coal passes through the riser pipe 24 and the bend pipe 25 and collects in the air collection pipe 1 called dry main.
  • the release valve 2 is opened as an emergency measure, and the coke oven gas inside the air collecting pipe 1 is released into the atmosphere via the diffusion pipe 4. be dissipated.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of the diffusion bleeder 12 according to this embodiment.
  • the diffusion bleeder 12 includes a diffusion valve 2 having a counterweight 2f, a diffusion pipe 4, an ignition device 5, an ignition gas supply device 6, a combustion promoting gas supply device 7, a detector 8 and a controller 11 .
  • a diffusion pipe 4 that is connected to the air collection pipe 1 and allows the coke oven gas to flow is arranged above the diffusion valve 2 .
  • the ignition gas supply device 6 supplies the ignition gas to the diffusion tube 4 and the ignition device 5 .
  • the combustion-promoting gas supply device 7 supplies gas for promoting combustion of the coke oven gas (hereinafter referred to as "combustion-promoting gas").
  • a detector 8 detects opening of the release valve 2 .
  • the control device 11 controls the operations of the ignition device 5 , the ignition gas supply device 6 and the combustion promoting gas supply device 7 .
  • the diffusion pipe 4 like the diffusion bleeder 100 described above with reference to FIG. It's becoming
  • the release valve 2 consists of a casing 3 formed with an opening through which the coke oven gas passes, an open valve 2a called a flap that rotates around a rotating shaft 2b to open and close the opening 2c, and a link mechanism or the like to rotate the rotating shaft 2b.
  • the opening actuator 2d and the closing actuator 2e for rotationally driving the connected open valve 2a are located on the opposite side of the open valve 2a with respect to the rotating shaft 2b, and oppose the moment due to the weight of the open valve 2a. and a striker 2g installed on the counterweight 2f and interlocking with the counterweight 2f.
  • the counterweight 2f is provided to counteract the moment due to the weight of the open valve 2a.
  • the opening valve 2a rotates to open the opening 2c as indicated by the dotted line in FIG.
  • the set pressure means the pressure corresponding to the weight value obtained by subtracting the weight of the counterweight 2f from the weight of the open valve 2a.
  • the opening 2c can also be opened by rotating the opening valve 2a by operating the opening actuator 2d. By operating the closing actuator 2e, the open valve 2a rotates to close the opening 2c.
  • the ignition device 5 is provided on the upper part of the outer tube 4a and is composed of an igniter or the like provided for burning the coke oven gas inside the diffusion tube 4.
  • the ignition gas supply device 6 is for supplying a small flow rate of coke oven gas (ignition gas) for igniting the coke oven gas to the ignition device 5.
  • One end of the ignition gas supply pipe 6a is connected to the air collecting pipe 1, and the tip of the other end is protruded near the ignition device 5 inside the outer pipe 4a. Then, when the coke oven gas is diffused, the ignition gas supplied from the tip portion through the ignition gas supply valve 6b disposed in the middle of the ignition gas supply pipe 6a is ignited and burned by the ignition device 5, and the diffusion pipe 4 serves as a pilot light for igniting coke oven gas.
  • the ignition gas may be a combustible gas such as oxygen instead of a small flow rate of coke oven gas.
  • the combustion-promoting gas supply device 7 includes a combustion-promoting gas supply pipe 7a for supplying combustion-promoting gas from a gap between the outer pipe 4a and the inner pipe 4b, and a combustion-promoting gas provided in the combustion-promoting gas supply pipe 7a. It is equipped with a combustion promoting gas supply valve 7b for opening the flow of gas, and a compressor 7c for pumping the combustion promoting gas. When the coke oven gas is dissipated, the combustion promoting gas compressed by the compressor 7c flows from the gap between the outer tube 4a and the inner tube 4b together with surrounding gas such as air (hereinafter referred to as "associated gas ”). The combustion-promoting gas and the accompanying gas are mixed with the coke oven gas in the diffusion pipe 4 to promote complete combustion of the coke oven gas in the diffusion pipe 4 .
  • the combustion promoting gas is not particularly limited as long as it is a gas, but it is preferably a non-flammable gas in order to prevent explosion and incomplete combustion within the outer tube 4a.
  • a non-flammable gas consisting of at least one of air, nitrogen gas, and water vapor is preferred. Even when nitrogen gas is used as the combustion-promoting gas, the oxygen contained in the accompanying gas such as air reacts with the combustible gas in the coke oven gas as described above. Combustion is accelerated.
  • the ignition seed light from the ignition device 5 and the ignition gas supply device 6 triggers the combustion of coke oven gas over a wide range inside the diffusion tube 4 .
  • the supply of the combustion promoting gas from the combustion promoting gas supply device 7 to the inside of the diffusion pipe 4 through the gap between the outer tube 4a and the inner tube 4b also promotes the combustion of coke oven gas in a wide range inside the diffusion tube 4. It is.
  • the ignition device 5 is started and the ignition gas supply device
  • combustion of coke oven gas in a wide range inside diffusion pipe 4 can be efficiently promoted.
  • the detector 8 detects opening and closing of the opening 2c by the open valve 2a of the release valve 2. and an open limit detector 8b for detecting the open state.
  • the detector 8 is installed on the counterweight 2f located on the opposite side of the open valve 2a with respect to the rotating shaft 2b of the release valve 2, and the striker 2g interlocking with the counterweight 2f enters a detectable area. Detects the presence of Striker 2g.
  • the close limit detector 8a can detect the striker 2g when the open valve 2a completely closes the opening 2c. It is installed in a position that deviates from the
  • the open limit detector 8b rotates in the direction in which the open valve 2a moves away from the opening 2c and reaches the upper limit, and when the open valve 2a is fully open, the striker 2g can be detected, and the open valve 2a approaches the opening 2c.
  • the striker 2g is installed at a position such that when it rotates in the direction to move away from the upper limit, the striker 2g is out of the detectable area.
  • the closed limit detector 8a and the open limit detector 8b transmit detection signals to the control device 11 based on the detection of the striker 2g.
  • the detection method of the striker 2g of the detector 8 may be either an optical non-contact method such as a laser or a contact method such as a limit switch.
  • the control device 11 controls the ignition gas supply device 6, the ignition device 5, and the combustion acceleration gas supply device 7, and is composed of a general-purpose information processing device such as a computer including a CPU or a work station.
  • a general-purpose information processing device such as a computer including a CPU or a work station.
  • the control device 11 After receiving a detection signal indicating the start of opening of the release valve 2 from the detector 8, the control device 11 transmits a control signal instructing the start of supply of the ignition gas to the ignition gas supply device 6, and then ignites the ignition device 5. Sends control signals to direct operations. After the ignition operation is completed and the detection signal indicating that the diffusion valve 2 is fully open is received, a control signal is sent to the combustion promoting gas supply device 7 to instruct the start of supply of the combustion promoting gas.
  • the ignition control device 11a of the control device 11 receives a detection signal indicating that the release valve 2 has started to open from the detector 8 (close limit detector 8a) (S1). Next, the ignition control device 11a transmits a control signal to the ignition gas supply valve 6b of the ignition gas supply device 6 to instruct opening of the valve for starting the flow of the ignition gas (S2). Further, the ignition control device 11a transmits a control signal to the ignition device 5 to instruct the start of the ignition operation (S3). The ignition control device 11a transmits an ignition operation completion signal to the combustion acceleration control device 11b (S4).
  • the combustion promotion control device 11b After receiving a detection signal indicating that the release valve 2 is fully open from the detector 8 (opening limit detector 8b), the combustion promotion control device 11b transmits a control signal instructing to start the compressor 7c (S5). Furthermore, the combustion promotion control device 11b transmits a control signal to the combustion promotion gas supply valve 7b to instruct opening of the valve for starting the circulation of the combustion promotion gas (S6).
  • the ignition device 5 and the ignition gas supply device 6 ignite the pilot fire for igniting the coke oven gas based on the transmission of each control signal from the ignition control device 11a. be.
  • this ignition seed light stable ignition combustion of the coke oven gas that has flowed into the diffusion pipe 4 as the diffusion valve 2 is opened can be realized.
  • the release valve 2 is fully opened and the combustion of the coke oven gas is stabilized, the supply of the combustion promoting gas by the combustion promoting gas supply device 7 is started. Extinguishing by supplying the promoting gas can be avoided, and complete combustion of the coke oven gas in the diffusion pipe 4 is promoted. That is, after detecting the opening start of the release valve 2 based on the increase in the internal pressure of the air collecting pipe 1, it is possible to control the ignition device 5, the ignition gas supply device 6, and the combustion acceleration gas supply device 7 at the optimum timing. . By controlling each device at this optimum timing, it is possible to prevent the combustible gas contained in the coke oven gas from being diffused into the atmosphere in a state of incomplete combustion.
  • FIG. 3(b) is a flowchart when the diffusion bleeder 12 stops burning.
  • the ignition control device 11a of the control device 11 receives from the detector 8 (close limit detector 8a) a detection signal indicating that the opening 2c is completely closed by the open valve 2a (S11). As a result, the ignition control device 11a transmits a control signal to the ignition gas supply valve 6b of the ignition gas supply device 6 to instruct closing of the valve for stopping the flow of the ignition gas (S12). Further, the ignition control device 11a transmits a control signal instructing the ignition device 5 to stop the ignition operation (S13). The ignition control device 11a transmits an ignition operation stop signal to the combustion promotion control device 11b (S14).
  • the combustion acceleration control device 11b transmits a control signal instructing to stop the compressor 7c (S15). Further, after stopping the compressor 7c, the combustion promotion control device 11b transmits a control signal to the combustion promotion gas supply valve 7b to instruct closing of the valve to stop the circulation of the combustion promotion gas (S16).
  • FIG. It may be configured to transmit to the acceleration gas supply device 7 and control the operation of each device.
  • the coke oven gas combustion method performs the following steps, and burns the coke oven gas collected in the air collection pipe 1 in the diffusion pipe 4. As shown in FIG. It has a start detection step S21, an ignition gas supply step S22, an ignition step S23, and a combustion acceleration gas supply step S24. Each of these steps will be described below.
  • the diffusion start detection step S21 detects the start of opening of the diffusion valve 2 provided between the collection pipe 1 and the diffusion pipe 4 when the pressure of the coke oven gas in the collection pipe 1 reaches a set value. It is a process to do.
  • control device 11 of diffusion bleeder 12 performs step S1 shown in FIG. 3(a).
  • the ignition gas supply step S22 is a step of starting to supply the ignition gas for ignition into the diffusion tube 4 .
  • control device 11 of diffusion bleeder 12 performs step S2 shown in FIG. 3(a).
  • the ignition step S23 is a step of igniting the ignition gas to use it as an ignition seed light to ignite the coke oven gas.
  • control device 11 of diffusion bleeder 12 performs step S3 shown in FIG. 3(a).
  • the combustion-promoting gas supply step S24 is a step of starting to supply combustion-promoting gas for promoting combustion of the coke oven gas into the diffusion pipe 4 after the ignition step (S23) is completed and the diffusion valve 2 is fully opened. is.
  • control device 11 of diffusion bleeder 12 performs steps S4, S5 and S6 shown in FIG. 3(a).
  • the ignition device 5, the ignition gas supply device 6, and the combustion acceleration gas supply device 7 can be controlled at the optimum timing based on the opening of the diffusion valve 2. can be implemented. Therefore, the combustible gas contained in the coke oven gas can be combusted at the optimum timing, the incomplete combustion of the coke oven gas can be suppressed, and the excessive use of electric power and gas can be suppressed.

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Abstract

コークス炉において、コークス炉ガスに含まれる可燃性ガスの燃焼を最適なタイミングで行い、コークス炉ガスの不完全燃焼を抑え、電力やガスの過剰な使用を抑制できる放散ブリーダー及びコークス炉ガス燃焼方法を提供する。　集気管１に集められたコークス炉ガスを燃焼させて大気中へ放散する放散ブリーダー１２であって、前記集気管に接続され、コークス炉ガスを流通させる放散管４と、集気管１におけるコークス炉ガスの圧力が設定された値になった際に、集気管１から放散管４へのコークス炉ガスの流通を開放する放散弁２と、コークス炉ガスに着火させる着火装置５と、放散管４内に着火用の着火ガスを供給する着火ガス供給装置６と、コークス炉ガスの燃焼を促進する燃焼促進ガスを放散管４内に供給する燃焼促進ガス供給装置７と、放散弁２の開放が開始されたことを検出する検出器８と、着火ガス供給装置６、着火装置５および燃焼促進ガス供給装置７を制御する制御装置１１と、を有し、制御装置１１は、検出器８から放散弁２の開放開始の検出信号を受信し、着火ガス供給装置６に着火ガスの供給開始を指示する制御信号を送信し、着火装置５に着火動作を指示する制御信号を送信し、放散弁２の全開の検出信号を受信し、燃焼促進ガス供給装置７に燃焼促進ガスの供給開始を指示する制御信号を送信する、放散ブリーダー１２。

Description

放散ブリーダー及びコークス炉ガス燃焼方法
　本発明は、コークス炉ガスを燃焼させて大気中へ放散する放散ブリーダー、及び、放散ブリーダーによるコークス炉ガス燃焼方法に関する。
　コークス炉は、炉体の下部に蓄熱室があり、その上部に炭化室と燃焼室を交互に配列した構造を有している。そして、燃焼室内で燃料ガスを燃焼させ、その燃焼室に隣接する炭化室内で石炭を乾留することによってコークスを得る。
　石炭の乾留により発生するコークス炉ガスは、各炭化室に設置された上昇管に集められ、ベンド管を介してドライメーンと呼ばれる集気管に収集される。集気管内には圧力制御弁があり、通常時には、この圧力制御弁により集気管内の圧力は４～５ｍｍＨ２Ｏに制御されており、外部から空気が進入することによる爆発を防止している。そして、集気管に収集されたコークス炉ガスは、吸気ブロアを介してガス精製工程に送られる。
　そして、集気管内の圧力の上昇や停電等のトラブルにより、吸気ブロアが停止するなどの緊急時にはコークス炉ガスを大気中へ放散させる必要があるものの、コークス炉ガスには不完全燃焼の副産物として、メタン、一酸化炭素、水素等の未燃状態の可燃性ガスが含まれており、コークス炉ガスに含まれる可燃性ガスを燃焼させて無害化してから大気中へ放散する。この際、コークス炉ガスに含まれる可燃性ガスの不完全燃焼が生じると、大気中への放散時に黒煙が発生する。このため、コークス炉ガスを大気中へ放散する際には、コークス炉ガスに含まれる可燃性ガスを完全燃焼させてから放散する必要がある。
　ここで、コークス炉ガスの放散時に用いられる装置として、放散ブリーダーが広く知られている。一般的な放散ブリーダー１００は図５に示す通り、コークス炉ガスを内部にて流通させる外管４０ａ及び内管４０ｂからなる放散管４０と、内部にフラップと呼ばれる開放弁２０ａとシリンダー等のアクチュエータ２０ｄ、２０ｅとを備えるケーシング３０とを有し、集気管１０内のコークス炉ガスを大気に放散する放散弁２０とを備え、集気管１０の上方に取り付けられている。
　そして、コークス炉ガスを放散する必要がある時には、集気管１０内のコークス炉ガスの圧力が設定された値になった際に、シリンダー等のアクチュエータ２０ｄ、２０ｅを用いて放散弁２０を開放し、放散管４０を通じて外部へ放散する。また、放散管４０の上部は大気に通ずる外管４０ａとコークス炉ガスの発生源に通ずる内管４０ｂの２重構造となっており、コークス炉ガスがその発生源から内管４０ｂに圧送され、これにより生じた負圧により、外管４０ａと内管４０ｂとの隙間から空気を取り込む。また、コークス炉ガスの成分は一定ではなくカロリーが変動するため、コークス炉ガスを安定して燃焼させるためには、着火用の種火が必要である。このため、外管４０ａの上部には、種火のためのガス（以下、「着火ガス」という。）を供給する着火ガス供給管６０ａおよび着火ガス供給弁６０ｂを有する着火ガス供給装置６０と、イグナイター等の着火装置５０とを備え、着火ガスを燃焼させて種火とし、コークス炉ガス中の可燃性ガスを燃焼させることにより無害化する。なお、コークス炉ガスの燃焼中は、消火しないように、着火ガスを供給し続ける。
　しかし、図５に示す放散ブリーダー１００においては、集気管１０内のコークス炉ガスの圧力が設定された値となってから、手動またはシリンダー等のアクチュエータ２０ｄ、２０ｅを用いて放散弁２０を開放させるため、コークス炉ガスの放散が必要になった時から実際に放散弁２０が開放されるまでに時間がかかるといった問題がある。
　また、外管４０ａと内管４０ｂとの隙間からの空気の取り込みのみでは、放散管４０の内部におけるガスの混合・攪拌が十分ではなく、コークス炉ガス中の可燃性ガスを完全に燃焼できず、多量の未燃状態の可燃性ガスが大気中へ放散されてしまうといった問題がある。
　このような問題に関して特許文献１には、放散弁の自重によるモーメントに対抗させるためのカウンターウェイトを当該放散弁に取付けることにより、集気管内のコークス炉ガスの圧力が上昇したときに自動で弁が開放し、コークス炉ガスを大気中へ放散する構成が開示されている。
　また、特許文献２には、外管と内管との隙間に、放散管内部での燃焼を促進させる燃焼促進ガスを注入する注入管を設けることで、コークス炉ガスの燃焼を促進させる構成が開示されている。
特開２００６－１２４５０８号公報 特開２０１７－９６６１５号公報
　しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示された技術は、放散弁の開放時から、着火装置の起動または燃焼促進ガスの注入までの時間差があり、その時間差の間に放散管４０を移動したコークス炉ガスが、不完全燃焼のまま大気中へ放散されてしまう。また、コークス炉ガス中の可燃性ガスを燃焼させるためには、常に着火装置の起動及び燃焼促進ガスの注入を継続する必要があり、電力やガスの使用に係るコスト面で問題があった。
　本発明は、かかる事情を鑑みてなされたもので、コークス炉において、コークス炉ガスに含まれる可燃性ガスの燃焼を最適なタイミングで行い、コークス炉ガスの不完全燃焼を抑え、電力やガスの過剰な使用を抑制できる放散ブリーダー及びコークス炉ガス燃焼方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決する本発明の要旨構成は以下のとおりである。
［１］集気管に集められたコークス炉ガスを燃焼させて大気中へ放散する放散ブリーダーであって、前記集気管に接続され、前記コークス炉ガスを流通させる放散管と、前記集気管における前記コークス炉ガスの圧力が設定された値になった際に、前記集気管から前記放散管への前記コークス炉ガスの流通を開放する放散弁と、前記コークス炉ガスに着火させる着火装置と、前記放散管内に着火用の着火ガスを供給する着火ガス供給装置と、前記コークス炉ガスの燃焼を促進する燃焼促進ガスを前記放散管内に供給する燃焼促進ガス供給装置と、前記放散弁の開放が開始されたことを検出する検出器と、前記着火ガス供給装置、前記着火装置および前記燃焼促進ガス供給装置を制御する制御装置と、を有し、前記制御装置は、前記検出器から前記放散弁の開放開始の検出信号を受信し、前記着火ガス供給装置に着火ガスの供給開始を指示する制御信号を送信し、前記着火装置に着火動作を指示する制御信号を送信し、前記放散弁の全開の検出信号を受信し、前記燃焼促進ガス供給装置に燃焼促進ガスの供給開始を指示する制御信号を送信する、放散ブリーダー。
［２］集気管に集められたコークス炉ガスを放散管にて燃焼させるコークス炉ガス燃焼方法であって、前記集気管における前記コークス炉ガスの圧力が設定された値になった際に、前記集気管と前記放散管との間に設けられた放散弁の開放の開始を検出する放散開始検出工程と、前記放散管内に着火用の着火ガスの供給を開始する着火ガス供給工程と、前記着火ガスに点火して着火用種火とし、前記コークス炉ガスに着火させる着火工程と、前記着火工程の完了後および前記放散弁の全開を検出した後に、前記コークス炉ガスの燃焼を促進する燃焼促進ガスを前記放散管内への供給を開始する燃焼促進ガス供給工程と、を有する、コークス炉ガス燃焼方法。
　本発明に係る放散ブリーダー及びコークス炉ガス燃焼方法を用いることで、放散弁の開放に基づき、着火装置の起動、着火燃焼ガスの供給、燃焼促進ガスの供給が可能となるため、コークス炉ガスに含まれる可燃性ガスの燃焼を最適なタイミングで行うことができ、コークス炉ガスの不完全燃焼を抑え、電力やガスの過剰な使用を抑制できる。
コークス炉の蓄熱室及び炭化室の断面図を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る放散ブリーダーの構成の一例を示す模式図である。 本発明の実施形態に係る放散ブリーダーの燃焼開始時及び燃焼停止時のフローチャートの一例を示す図である。 本発明の実施形態に係るコークス炉ガス燃焼方法の処理の流れを示すフローチャートである。 従来の放散ブリーダーの構成を示す模式図である。
　本発明の実施形態に係る放散ブリーダーの構成について、以下に説明する。
　図１はコークス炉２１の蓄熱室２２及び炭化室２３の断面図を示す。コークス炉２１では炉体の下部に蓄熱室２２があり、蓄熱室２２の上部に燃焼室（不図示）と炭化室２３が交互に配列されている。石炭の乾留の過程において炭化室２３から発生したコークス炉ガスは、上昇管２４及びベンド管２５を通り、ドライメーンと呼ばれる集気管１に集まる。そして、設備トラブルなどにより、集気管１の内部の圧力が異常に高くなると、緊急措置として放散弁２が開放され、放散管４を経由して集気管１の内部のコークス炉ガスは大気中へ放散される。
　図２は本実施形態に係る放散ブリーダー１２の一例を示す模式図である。図２に示す通り、放散ブリーダー１２は、カウンターウェイト２ｆを備えた放散弁２と、放散管４と、着火装置５と、着火ガス供給装置６に加え、更に燃焼促進ガス供給装置７、検出器８及び制御装置１１を有する。
　放散弁２の上方には、集気管１に接続されコークス炉ガスを流通させる放散管４が配置される。着火ガス供給装置６は、放散管４や着火装置５に着火ガスを供給する。燃焼促進ガス供給装置７は、コークス炉ガスの燃焼を促進するためのガス（以下、「燃焼促進ガス」という。）を供給する。検出器８は、放散弁２の開放を検出する。制御装置１１は、着火装置５、着火ガス供給装置６及び燃焼促進ガス供給装置７の動作を制御する。
　放散管４は、先に図５を用いて説明した放散ブリーダー１００と同様に、大気に通じる外管４ａとコークス炉ガスの発生源に放散弁２を介して通ずる内管４ｂの２重構造となっている。
　放散弁２は、コークス炉ガスが通過する開口が形成されるケーシング３と、回転軸２ｂを中心に回転して開口２ｃを開閉するフラップと呼ばれる開放弁２ａと、リンク機構等により回転軸２ｂに連結された開放弁２ａを回転駆動させる開放用アクチュエータ２ｄおよび閉止用アクチュエータ２ｅと、回転軸２ｂを挟んで開放弁２ａとは点対称の反対側に位置し、開放弁２ａの自重によるモーメントに対抗させるために設けられたカウンターウェイト２ｆと、カウンターウェイト２ｆに据え付けられ、該カウンターウェイト２ｆに連動するストライカー２ｇと、を備える。
　カウンターウェイト２ｆは、開放弁２ａの自重によるモーメントに対抗させるために設けられており、集気管１の内圧が設定された圧力になった際、コークス炉ガスの圧力により開放弁２ａに働くモーメントが、開放弁２ａの自重によるモーメントよりも大きいときに、開放用アクチュエータ２ｄを作動させなくても、図２にて点線で示す通り開放弁２ａが回転して開口２ｃが開き、開放弁２ａが開放する構成となっている。ここで、設定された圧力とは、開放弁２ａの重量からカウンターウェイト２ｆの重量を差し引いた重量の値に相当する圧力を意味する。なお、開放用アクチュエータ２ｄを作動させることによっても、開放弁２ａが回転して開口２ｃを開放できる。そして、閉止用アクチュエータ２ｅを作動させることにより、開放弁２ａが回転して開口２ｃを閉止できる。
　着火装置５は、外管４ａの上部に設けられ、放散管４の内部におけるコークス炉ガスの燃焼のために設けられたイグナイター等で構成される。
　着火ガス供給装置６は、着火装置５にコークス炉ガスの着火用種火のための少流量のコークス炉ガス（着火ガス）を供給するためのもので、着火ガス供給管６ａと、着火ガス供給弁６ｂとを備える。着火ガス供給管６ａの一端は集気管１に連結し、他端の先端部は外管４ａの内側であって着火装置５の近傍に突設される。そして、コークス炉ガスの放散時に、着火ガス供給管６ａの途中に配設される着火ガス供給弁６ｂを介して先端部より供給される着火ガスが、着火装置５により着火燃焼して、放散管４の内部を流通するコークス炉ガスの着火用種火となる。着火ガスは、少流量のコークス炉ガスに替えて、酸素等の可燃性ガスであってもよい。
　燃焼促進ガス供給装置７は、外管４ａと内管４ｂとの隙間から燃焼促進のための燃焼促進ガスを供給する燃焼促進ガス供給管７ａと、燃焼促進ガス供給管７ａに設けられた燃焼促進ガスの流通を開放する燃焼促進ガス供給弁７ｂと、燃焼促進ガスを圧送するためのコンプレッサー７ｃとを備える。そして、コークス炉ガスの放散時に、コンプレッサー７ｃで圧縮された燃焼促進ガスは、外管４ａと内管４ｂとの隙間から、周囲の空気等のガスを一緒に巻き込んで流入（以下、「随伴ガス」と称する。）される。燃焼促進ガス及び随伴ガスは、放散管４にてコークス炉ガスと撹拌され、放散管４にてコークス炉ガスの完全燃焼が促進される。
　燃焼促進ガスは、気体であれば特に制限されないが、外管４ａ内における爆発や不完全燃焼を防ぐために、非可燃性のガスであることが好ましい。特に、空気、窒素ガス、及び水蒸気の少なくとも１種以上からなる非可燃性ガスが好ましい。燃焼促進ガスとして窒素ガスを採用する場合でも、前述したように窒素ガスに伴って空気等の随伴ガスに含まれる酸素とコークス炉ガス中の可燃性ガスとが反応するので、可燃性ガスの完全燃焼は促進される。
　ここで、着火装置５と着火ガス供給装置６による着火用種火は、放散管４の内部における広範囲のコークス炉ガスの燃焼の契機となる。そして、燃焼促進ガス供給装置７による燃焼促進ガスの外管４ａと内管４ｂとの隙間から放散管４の内部への供給も、放散管４の内部における広範囲のコークス炉ガスの燃焼を促進するものである。つまり、放散弁２の開放弁２ａが回転して開口２ｃが開放し始め、集気管１から放散管４の内部にコークス炉ガスが流れ込む前までに、着火装置５を起動させ、着火ガス供給装置６を通じた着火ガスと、燃焼促進ガス供給装置７を通じた燃焼促進ガスとを放散管４の内部へ供給することで、放散管４の内部の広範囲のコークス炉ガスの燃焼を効率よく促進できる。
　検出器８は、放散弁２の開放弁２ａによる開口２ｃの開放および閉止を検出するものであり、開口２ｃが完全に閉止している状態を検出する閉限検出器８ａと、開口２ｃが完全に開放している状態を検出する開限検出器８ｂとから構成される。
　検出器８は、放散弁２の回転軸２ｂを挟んで開放弁２ａとは点対称の反対側に位置するカウンターウェイト２ｆに据え付けられ、カウンターウェイト２ｆに連動するストライカー２ｇが検出可能な領域に侵入した際に、ストライカー２ｇの存在を検出する。
　閉限検出器８ａは、開放弁２ａが開口２ｃを完全に閉止している状態においてストライカー２ｇを検出可能となり、開放弁２ａが開口２ｃを少しでも開放し始めると、ストライカー２ｇが検出可能な領域から外れるような位置に設置される。
　開限検出器８ｂは、開放弁２ａが開口２ｃから離間する方向に回転して上昇限に到達し、開放弁２ａが全開の状態においてストライカー２ｇを検出可能となり、開放弁２ａが開口２ｃに近接する方向に回転し上昇限を離れると、ストライカー２ｇが検出可能な領域から外れるような位置に設置される。
　そして、閉限検出器８ａおよび開限検出器８ｂは、ストライカー２ｇの検出に基づき、検出信号を制御装置１１に送信する。なお、検出器８のストライカー２ｇの検出方式は、レーザー等の光学式の非接触方式や、リミットスイッチ等の接触方式のいずれでもよい。
　制御装置１１は、着火ガス供給装置６、着火装置５および燃焼促進ガス供給装置７を制御するものであり、ＣＰＵ等を含むコンピュータやワークステーション等の汎用の情報処理装置によって構成されている。図２に示す制御装置１１の一例は、着火装置５および着火ガス供給装置６を制御して放散ブリーダー１２の着火および燃焼を司る着火制御装置１１ａと、燃焼促進ガス供給装置７を制御して放散管４への燃焼促進ガスの供給を司る燃焼促進制御装置１１ｂと、から構成される。
　制御装置１１は、検出器８から放散弁２の開放開始の検出信号を受信した後に、着火ガス供給装置６に着火ガスの供給開始を指示する制御信号を送信してから、着火装置５に着火動作を指示する制御信号を送信する。着火動作が完了し、放散弁２の全開の検出信号を受信した後に、燃焼促進ガス供給装置７に燃焼促進ガスの供給開始を指示する制御信号を送信する。
　ここで、放散ブリーダー１２の燃焼開始時における制御装置１１の具体的な制御処理について、図３（ａ）のフローチャートを用いて説明する。制御装置１１の着火制御装置１１ａは、検出器８（閉限検出器８ａ）から放散弁２の開放が開始されたことを示す検出信号を受信する（Ｓ１）。次に、着火制御装置１１ａは、着火ガス供給装置６の着火ガス供給弁６ｂに向けて着火ガスの流通を開始するための弁開放を指示する制御信号を送信する（Ｓ２）。更に、着火制御装置１１ａは、着火装置５へ着火動作の開始を指令する制御信号を送信する（Ｓ３）。着火制御装置１１ａは、燃焼促進制御装置１１ｂへ向けて、着火動作の完了信号を送信する（Ｓ４）。燃焼促進制御装置１１ｂは、検出器８（開限検出器８ｂ）から放散弁２が全開であることを示す検出信号を受信後、コンプレッサー７ｃの起動を指示する制御信号を送信する（Ｓ５）。更に、燃焼促進制御装置１１ｂは、燃焼促進ガス供給弁７ｂへ向けて燃焼促進ガスの流通を開始するための弁開放を指示する制御信号を送信する（Ｓ６）。
　このように、放散弁２の開放が開始された直後に、着火制御装置１１ａによる各制御信号の送信に基づき、着火装置５と着火ガス供給装置６によりコークス炉ガスの着火用種火が点火される。この着火用種火によって、放散弁２の開放に伴い放散管４内に流れ込んだコークス炉ガスの安定した着火燃焼を実現できる。
　さらに、放散弁２が全開となりコークス炉ガスの燃焼が安定した後に、燃焼促進ガス供給装置７による燃焼促進ガスの供給を開始するので、コークス炉ガスの燃焼が不安定な状態で圧送された燃焼促進ガスを供給することによる消火を回避でき、放散管４におけるコークス炉ガスの完全燃焼が促進される。つまり、集気管１の内圧の上昇に基づく放散弁２の開放開始の検出の後に、最適なタイミングで着火装置５、着火ガス供給装置６及び燃焼促進ガス供給装置７の制御の実行が可能となる。この最適なタイミングで各装置を制御することで、コークス炉ガスに含まれる可燃性ガスが不完全燃焼の状態で大気中に放散されることを抑えることができる。
　図３（ｂ）は、放散ブリーダー１２の燃焼停止時のフローチャートである。制御装置１１の着火制御装置１１ａは、検出器８（閉限検出器８ａ）より、開放弁２ａが開口２ｃを完全に閉止していることを示す検出信号を受信する（Ｓ１１）。これにより、着火制御装置１１ａは、着火ガス供給装置６の着火ガス供給弁６ｂに向けて着火ガスの流通を停止するための弁閉止を指示する制御信号を送信する（Ｓ１２）。更に、着火制御装置１１ａは、着火装置５へ着火動作の停止を指令する制御信号を送信する（Ｓ１３）。着火制御装置１１ａは、燃焼促進制御装置１１ｂへ向けて、着火動作の停止信号を送信する（Ｓ１４）。そして、燃焼促進制御装置１１ｂは、コンプレッサー７ｃの停止を指示する制御信号を送信する（Ｓ１５）。更に、燃焼促進制御装置１１ｂは、コンプレッサー７ｃの停止後に、燃焼促進ガス供給弁７ｂへ向けて燃焼促進ガスの流通を停止するための弁閉止を指示する制御信号を送信する（Ｓ１６）。
　ここで、図２に示す構成は、検出器８からの検出信号を制御装置１１にて受信する構成としているものの、検出器８からの検出信号をそのまま着火装置５、着火ガス供給装置６及び燃焼促進ガス供給装置７に送信し、各装置の動作を制御する構成としてもよい。
　本実施の形態に係るコークス炉ガス燃焼方法は、以下の各工程を行い、集気管１に集められたコークス炉ガスを放散管４にて燃焼させるものであり、図４に示すように、放散開始検出工程Ｓ２１と、着火ガス供給工程Ｓ２２と、着火工程Ｓ２３と、燃焼促進ガス供給工程Ｓ２４と、を有するものである。以下に、これら各ステップについて説明する。
　放散開始検出工程Ｓ２１は、集気管１におけるコークス炉ガスの圧力が設定された値になった際における、集気管１と放散管４との間に設けられた放散弁２の開放の開始を検出する工程である。本実施の形態においては、放散ブリーダー１２の制御装置１１が、図３（ａ）に示すステップＳ１を実施する。
　着火ガス供給工程Ｓ２２は、放散管４内に着火用の着火ガスの供給を開始する工程である。本実施の形態においては、放散ブリーダー１２の制御装置１１が、図３（ａ）に示すステップＳ２を実施する。
　着火工程Ｓ２３は、着火ガスに点火して着火用種火とし、コークス炉ガスに着火させる工程である。本実施の形態においては、放散ブリーダー１２の制御装置１１が、図３（ａ）に示すステップＳ３を実施する。
　燃焼促進ガス供給工程Ｓ２４は、着火工程（Ｓ２３）の完了後および放散弁２の全開を検出した後に、コークス炉ガスの燃焼を促進する燃焼促進ガスの放散管４内への供給を開始する工程である。本実施の形態においては、放散ブリーダー１２の制御装置１１が、図３（ａ）に示すステップＳ４、Ｓ５およびＳ６を実施する。
　以上説明したように、本発明に係る放散ブリーダー１２を使用することで、放散弁２の開放に基づき、着火装置５、着火ガス供給装置６及び燃焼促進ガス供給装置７の制御を最適なタイミングで実施できる。このため、コークス炉ガスに含まれる可燃性ガスの燃焼を最適なタイミングで行うことができ、コークス炉ガスの不完全燃焼を抑え、電力やガスの過剰な使用を抑制できる。
　１　　集気管
　２　　放散弁
　３　　ケーシング
　４　　放散管
　５　　着火装置
　６　　着火ガス供給装置
　７　　燃焼促進ガス供給装置
　８　　検出器
　１１　制御装置
　１２　放散ブリーダー
 

Claims (2)

  1. 　集気管に集められたコークス炉ガスを燃焼させて大気中へ放散する放散ブリーダーであって、
    　前記集気管に接続され、前記コークス炉ガスを流通させる放散管と、
    　前記集気管における前記コークス炉ガスの圧力が設定された値になった際に、前記集気管から前記放散管への前記コークス炉ガスの流通を開放する放散弁と、
    　前記コークス炉ガスに着火させる着火装置と、
    　前記放散管内に着火用の着火ガスを供給する着火ガス供給装置と、
    　前記コークス炉ガスの燃焼を促進する燃焼促進ガスを前記放散管内に供給する燃焼促進ガス供給装置と、
    　前記放散弁の開放が開始されたことを検出する検出器と、
    　前記着火ガス供給装置、前記着火装置および前記燃焼促進ガス供給装置を制御する制御装置と、を有し、
    　前記制御装置は、前記検出器から前記放散弁の開放開始の検出信号を受信し、前記着火ガス供給装置に着火ガスの供給開始を指示する制御信号を送信し、前記着火装置に着火動作を指示する制御信号を送信し、前記放散弁の全開の検出信号を受信し、前記燃焼促進ガス供給装置に燃焼促進ガスの供給開始を指示する制御信号を送信する、放散ブリーダー。
  2. 　集気管に集められたコークス炉ガスを放散管にて燃焼させるコークス炉ガス燃焼方法であって、
    　前記集気管における前記コークス炉ガスの圧力が設定された値になった際に、前記集気管と前記放散管との間に設けられた放散弁の開放の開始を検出する放散開始検出工程と、
    　前記放散管内に着火用の着火ガスの供給を開始する着火ガス供給工程と、
    　前記着火ガスに点火して着火用種火とし、前記コークス炉ガスに着火させる着火工程と、
    　前記着火工程の完了後および前記放散弁の全開を検出した後に、前記コークス炉ガスの燃焼を促進する燃焼促進ガスを前記放散管内への供給を開始する燃焼促進ガス供給工程と、
    　を有する、コークス炉ガス燃焼方法。

     
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