(57)【要約】【課題】多量の水を使用しなくとも、水封が復旧するまでの時間が短い水封システムと水封の復旧方法を提供する【解決手段】所定の水量を保持して圧力容器内を水封する水封部７を有する水封システムであって、水封システムは、水封部７と、水封部７に常時水封水を補給する補給手段８と、水封部７の水封水が一時的な圧力上昇により消失した際、圧力容器内の圧力上昇を検知する検知手段１３と、水封水が消失した際に水封水を補給する補給手段８とは別の緊急補給手段１０と、検知手段１３によって検知された圧力信号に基づいて、緊急補給手段１０を制御して水封水を補給させて水封を復旧させる制御手段１４とを有することを特徴とする水封システム。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の水量を保持して圧力容器内を水封する水封部を有する水封システムであって、前記水封システムは、水封部と、前記水封部に常時水封水を補給する補給手段と、前記水封部の水封水が一時的な圧力上昇により消失した際、前記圧力容器内の圧力上昇を検知する検知手段と、前記水封水が消失した際に前記水封水を補給する前記補給手段とは別の緊急補給手段と、前記検知手段によって検知された圧力信号に基づいて、前記緊急補給手段を制御して水封水を補給させて水封を復旧させる制御手段とを有することを特徴とする水封システム。
【請求項２】
請求項１に記載の水封システムを用いた水封の復旧方法であり、前記水封システムは、前記補給手段から、定常的に水を補給し、オーバーフローさせることを特徴とする水封の復旧方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水封システムおよび水封の復旧方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭を乾留して製鉄用のコークスを製造すること等に用いられるコークス炉は、炭化室と燃焼室が交互に複数設けられている。このコークス炉は、密閉された炭化室に装入された石炭へ、該炭化室に隣接する燃焼室で発生させたガスの熱を、炉壁レンガを介して伝え、石炭をコークスヘと乾留する（たとえば、特許文献１）。
図１に、石炭乾留中のある一つの炭化室１内の様子を模式的に示す。石炭２の乾留時には、石炭中の揮発成分が石炭ガス３として放出され、該石炭ガス３は、図１に矢印で示すように、石炭層の上部から上昇管４を通じてドライメイン（一種のガス溜め）５ヘ送られ、回収し、種々の用途に利用されている。すなわち、各々の炭化室１には、各々上昇管４が設けられ、各々の上昇管４から、ドライメイン５へと送られ、一括して集められる。
【０００３】
上昇管４には、上昇管蓋６が設けられており、この上昇管蓋６は、一日一回程度開閉して、上昇管４の内部に生成している石炭ガス３の状態を確認する。石炭ガス３の生成の状態は、上昇管蓋６を開き（図２（Ｂ））、開いた口に着火してガスの発生を確認するなどして行う。
【０００４】
通常は、上昇管蓋６は閉じられており（図２（Ａ））、それにより上昇管４内部の石炭ガス３を漏えいさせないようにしている。この上昇管蓋６により、上昇管４の内部と外気を隔てるには、図２に示したような、水封部７を設けることが一般に行われている（特許文献２）。図３により、水封する構造について説明する。
通常、水封部７には、常に補給手段８から水封水が補給され（水封水の流れ２０で示した。）、水封部７よりオーバーフロー９をさせて、上昇管蓋６が閉じている間は、この水封水により内部のガスが漏えいすることを防止している。このように、水封部７に必要な量の水封水を維持管理するために、常に水を補給して水封部７よりオーバーフロー９をさせることを、オーバーフロー管理という。圧力容器としてのコークス炉の上昇管４は、内部が通常、完全密閉が必要なほど高圧にはならない。さらに、上昇管４は、粉塵、高温環境であり、頻繁に上昇管蓋６が開け閉めされるため、Ｏリング等で密閉してしまうとメンテナンスが困難である。そのため、上昇管４の内外のガスの遮断は水封が好ましいため、水封が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２９４２４２号公報
【特許文献２】特開２００３−６４３６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、コークス炉の炭化室１において、突発的に石炭ガス３の出入バランスが崩れ、上昇管４の内部の圧力が急激に上昇することがある。もともと、水封による密閉は、低圧ガスの漏えいを防止するためのものであるため、突発的、短時間とはいえ内圧が上がり過ぎると、ガスの圧力により水封水が押し出されて消失する。水封水が消失すると、内部のガスが漏えいする状態となってしまう。
【０００７】
この突発的な内部の圧力上昇は、別途設置の圧力放散設備により直ちに定常圧力に降下するため、一般に、長時間続くことはなく、すぐに通常の内圧に戻る。ただ、通常の内圧に戻ったとしても、水封水の消失により一度破れた水封は、すぐには復旧するわけにはいかない。
【０００８】
上記のように水封水が消失しても、長時間が経過すれば、水封部７に、補給手段８から常に補給されている水により十分な水封水がたまることにより水封が復旧する。しかしながら、常にオーバーフロー９をさせて水を流している都合上、この水封水の補給は、単位時間当たりあまり多くの水を流していないので、復旧には時間がかかる。いつ起こるかわからない突発的で、短時間の内部の圧力の上昇に備えて、水封水の補給量を常に多量にすることは、通常時の通水量が過大となり水の確保、排水処理に問題がある。
【０００９】
また、水封部７の水封水が消失することを防ぐために、水封水の水深を深くして水封水の自重を増加させることも考えられるが、上昇管蓋６の開閉の構造上、２００ｍｍ以上の水深とするなど、水封水の水深をあまり深くすることが難しい。
【００１０】
以上をまとめると、次のようなことになる。
１．上昇管４内圧上昇時の水封水消失の対策として、ガスの漏えい防止のため速やかに水封を復旧する必要がある。
２．従来の方法では、水封水消失時は、水封復旧までに時間がかかりその間ガスの漏えいを止められないため、ガスの漏えいによる安全・環境リスクを抱えていた。
３．ガスが漏えいするリスクを低減できるよう早期に復旧させるためには、定常補給水量を増加させたり、定常補給水量を増加させると通常時の通水量が過大となり水の確保、排水処理のコストが大きくなる。
４．ガスの漏えいを防止するためには、水封の水深を深くしなければならないが、水深を深くすると、水封部７の構造設計に制約が加わる。
【００１１】
以上の問題をかんがみて、本発明は、簡単な構造により、深い水封の水深を適用しなくとも、水封水が消失しにくく、水封が復旧するまでの時間が短い水封システムと水封の復旧方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
すなわち、上記の本発明の課題を解決するための要旨は以下のとおりである。
（１）所定の水量を保持して圧力容器内を水封する水封部を有する水封システムであって、前記水封システムは、水封部と、前記水封部に常時水封水を補給する補給手段と、前記水封部の水封水が一時的な圧力上昇により消失した際、前記圧力容器内の圧力上昇を検知する検知手段と、前記水封水が消失した際に前記水封水を補給する前記補給手段とは別の緊急補給手段と、前記検知手段によって検知された圧力信号に基づいて、前記緊急補給手段を制御して水封水を補給させて水封を復旧させる制御手段とを有することを特徴とする水封システム。
（２）（１）に記載の水封システムを用いた水封の復旧方法であり、前記水封システムは、前記補給手段から、定常的に水を補給し、オーバーフローさせることを特徴とする水封の復旧方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、従来に比べ、水封部への水封水の常時供給量を増やすことなく、容器内圧降下後速やかに水封が復旧可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】炭化室からのガスの流れを説明するための図である。
【図２】一般的な上昇管４の構造を示した図である。（Ａ）上昇管蓋６が閉じられている状態を示した図。（Ｂ）上昇管蓋６を開いた状態を示した図。
【図３】従来の水封システムを説明する図である。
【図４】本発明の水封システムを説明する図である。（Ａ）通常の状態。（Ｂ）圧力容器内のガス圧が急激に上昇して水封水が水封部７から消失した状態。（Ｃ）水封が復旧していく状態。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態について、上昇管４の水封部７を例として、図４を参照して詳細に説明する。図４（Ａ）は、通常の状態、図４（Ｂ）は、圧力容器内のガス圧が急激に上昇して水封水が水封部７から消失した状態、図４（Ｃ）は、水封が復旧していく状態を示している。
【００１６】
図４において、４は上昇管、６は上昇管蓋、７は上昇管４の水封部、８は水封水の補給手段、１０は緊急補給手段、１１は別配管、１２は作動弁、１３は検知手段、１４は制御手段を示している。本発明は、水封部７に、通常の補給手段８とは別の緊急補給手段１０を設けたことを特徴とする。
【００１７】
検知手段１３は、上昇管４の内部圧力の上昇を感知し、圧力信号として制御手段１４に送信する。検知手段１３としては、通常の圧力センサー等を用いればよい。制御手段１４は、通常のコンピュータ制御などを用いればよい。制御手段１４は、検知手段１３の圧力信号により、内部圧力の上昇を感知した際、その圧力信号に基づいて、補給手段８とは別配管１１に設けた作動弁１２を開いて、緊急補給手段１０より、水を自然落下させて水封補給をおこなって、水封を復旧させる。図４の例では、水を自然落下させて補給しているが、この緊急補給手段１０は、自然落下に限らず、ポンプなどの送水装置が、適宜利用できる。
【００１８】
水を自然落下させて補給する場合、緊急補給手段１０は、水封部７よりも高い位置に設けることが好ましい。水封部７よりも高い位置に設けることにより、自然落下による水の勢いが大きく、速やかに水封水を補給することができる。たとえば、水封部７の通常水面高さから、緊急補給手段１０の水底が、１０００ｍｍ以上高い位置となるよう設けることが好ましい。
また、たとえば、水封部の内径ｄ２００〜３００ｍｍ、水封部の外径Ｄ３３０〜３４０ｍｍ、水封部の深さｈ１００〜１５０ｍｍ、水封部の幅Ｗ５０〜１５０ｍｍの円形の水封部７に適用する場合、緊急補給手段１０の容積は、一か所につき６００００００〜３６００００００ｍｍ3が好ましい。一方、別配管１１は、内径１５〜３０ｍｍが好ましい。
【００１９】
水封部７は、補給手段８により一端から水を常に供給され、オーバーフロー管理で水封水を貯めた水封部７内の水切れを防ぐことが好ましい。また、水封部７の水位を測定する水位計と水位計の値に基づいて水を供給できる補給手段８を設けてもよい。この場合、水封部７の水封水の管理は、オーバーフロー管理でなくともよい。
【００２０】
以上説明したように、本発明の水封システムと水封の復旧方法は、コークス炉の上昇管４のような圧力容器の水封部に好適に使用できる。
本発明によれば、低圧ガスの漏えい防止の水封水が内圧の局所的かつ一時的な上昇により消失した際に、速やかに水封水を復旧しガスの漏えいを最小限にとどめることができる。
【００２１】
また、オーバーフロー９の水量を多くする必要もなく、水封部７の水深を深くする必要もないので、少ない水封水で水封できるため機械設計も容易であり、オーバーフローされた排水処理も容易である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明によれば、上昇管４に限らず、低圧ガスの圧力容器内の水封の復旧が速やかに、かつ、水の消費を抑えることができるため、さまざまな用途の水封に適用可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１………炭化室
２………石炭
３………石炭ガス
４………上昇管
５………ドライメイン
６………上昇管蓋
７………水封部
８………補給手段
９………オーバーフロー
１０……緊急補給手段
１１……別配管
１２……作動弁
１３……検知手段
１４……制御手段
ｈ………水封部の深さ
Ｗ………水封部の幅
ｄ………水封部の内径
Ｄ………水封部の外径
２０……水封水の流れ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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