(57)【要約】【課題】排出されるタールスラッジの密度を調整できるタールスラッジ排出装置およびタールスラッジ排出方法を提供する。【解決手段】コークス炉ガスを冷却した冷却廃液を収容し、静置することで冷却廃液からタールスラッジを分離するタールデカンターと、タールデカンターから排出されるタールスラッジを循環させる循環配管と、循環配管とスラッジタンクとを接続する排出配管と、制御装置と、を有し、循環配管は、タールスラッジを送出するポンプと、タールスラッジの密度を測定する密度計と、循環弁と、を有し、排出配管は、排出弁を有し、制御装置は、密度計から出力される密度データを用いて、循環弁および排出弁の動作を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉ガスを冷却した冷却廃液を収容し、静置することで前記冷却廃液からタールスラッジを分離するタールデカンターと、
前記タールデカンターから排出される前記タールスラッジを循環させる循環配管と、
前記循環配管とスラッジタンクとを接続する排出配管と、
制御装置と、を有し、
前記循環配管は、前記タールスラッジを送出するポンプと、前記タールスラッジの密度を測定する密度計と、循環弁と、を有し、
前記排出配管は、排出弁を有し、
前記制御装置は、前記密度計から出力される密度データを用いて、前記循環弁および前記排出弁の動作を制御する、タールスラッジ排出設備。
【請求項２】
前記タールスラッジの循環方向の上流側から、前記密度計、前記排出配管との接続部、前記循環弁の順に前記循環配管に設けられる、請求項１に記載のタールスラッジ排出設備。
【請求項３】
前記循環配管は、前記タールスラッジの流量を測定する流量計をさらに有し、
前記ポンプは、インバーターポンプである、請求項１または請求項２に記載のタールスラッジ排出設備。
【請求項４】
前記ポンプは、前記タールスラッジを解砕する機能を有する、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のタールスラッジ排出設備。
【請求項５】
前記循環配管は、前記循環配管を蒸気パージする蒸気パージ設備をさらに有する、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のタールスラッジ排出設備。
【請求項６】
請求項１から請求項５の何れか一項に記載したタールスラッジ排出設備を用いたタールスラッジ排出方法であって、
前記タールスラッジの密度が予め定められた密度範囲よりも低い場合には、前記循環弁を開けて前記排出弁を閉じ、
前記タールスラッジの密度が予め定められた密度範囲内の場合には、前記排出弁を開けて前記循環弁を閉じる、タールスラッジ排出方法。
【請求項７】
前記排出弁と前記循環弁との開閉の切り替え時に、前記排出弁と前記循環弁の両方を開いた状態とした後に前記排出弁と前記循環弁の何れか一方を閉じる、請求項６に記載のタールスラッジ排出方法。
【請求項８】
前記タールスラッジの密度が予め定められた密度範囲を超えた場合に、前記制御装置から警報を発する、請求項６または請求項７に記載のタールスラッジ排出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉から排出されるコークス炉ガスに含まれるタールスラッジ排出装置およびタールスラッジ排出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉からコークス炉ガスとともに排出されるコールタールには、石炭分が含まれている。コールタールに含まれる石炭分はタール滓と呼ばれている。タール滓には、固形の石炭の他に金属酸化物が含まれるので、タール滓が含まれるコールタールをそのまま各種のタール製品（たとえばタールピッチ等）に加工しても、要求される品質規格を満足するタール製品を得ることができない。したがって、コークス炉から回収されたコールタールからタール滓を分離する必要がある。
【０００３】
コールタールからタール滓を分離するにあたって、タールデカンター装置を用いた沈降分離が広く採用されている。タールデカンター装置において、コールタールから分離されたタール滓は、コールタールを付随したスラリー（以後、「タールスラッジ」と記載する）となり、タールデカンターの底部に堆積する。
【０００４】
特許文献１には、タールデカンターの底部に堆積したタールスラッジを、定期的に一定時間スクレーパーを稼働させることで、底部から掻き上げて回収するタールデカンター装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−１７１８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のタールデカンター装置では、スクレーパーを用いてタールデカンターの底部に堆積したタールスラッジをコールタールが混入したまま底部から掻き出して回収しているが、コークス炉の操業状況の悪化によりタールスラッジ堆積厚みが厚くなった場合、掻き出されたタールスラッジの密度が過大となり、タールスラッジを排出する排出配管を閉塞させる、という課題があった。また、この閉塞により、タールスラッジの品質が悪化することもあった。
【０００７】
また、タールデカンター装置から排出されたタールスラッジは、乾燥設備にて乾燥されて固形材とされた後、コークス炉に原料として装入される。タールデカンター装置から排出されるタールスラッジの密度が過小となると、コールタール混合比が高くなって固形材の表面がべたつき、固形材をコークス炉へ搬送する搬送工程で搬送異常が発生する、という課題もあった。
【０００８】
本発明は、上述した課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、排出されるタールスラッジの密度を調整できるタールスラッジ排出装置およびタールスラッジ排出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような課題を解決するための本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）コークス炉ガスを冷却した冷却廃液を収容し、静置することで前記冷却廃液からタールスラッジを分離するタールデカンターと、前記タールデカンターから排出される前記タールスラッジを循環させる循環配管と、前記循環配管とスラッジタンクとを接続する排出配管と、制御装置と、を有し、前記循環配管は、前記タールスラッジを送出するポンプと、前記タールスラッジの密度を測定する密度計と、循環弁と、を有し、前記排出配管は、排出弁を有し、前記制御装置は、前記密度計から出力される密度データを用いて、前記循環弁および前記排出弁の動作を制御する、タールスラッジ排出設備。
（２）前記タールスラッジの循環方向上流側から、前記密度計、前記排出配管との接続部、前記循環弁の順に前記循環配管に設けられる、（１）に記載のタールスラッジ排出設備。
（３）前記循環配管は、前記タールスラッジの流量を測定する流量計をさらに有し、
前記ポンプは、インバーターポンプである、（１）または（２）に記載のタールスラッジ排出設備。
（４）前記ポンプは、前記タールスラッジを解砕する機能を有する、（１）から（３）の何れか１つに記載のタールスラッジ排出設備。
（５）前記循環配管は、前記循環配管を蒸気パージする蒸気パージ設備をさらに有する、（１）から（４）の何れか１つに記載のタールスラッジ排出設備。
（６）（１）から（５）の何れか１つに記載したタールスラッジ排出設備を用いたタールスラッジ排出方法であって、前記タールスラッジの密度が予め定められた密度範囲よりも低い場合には、前記循環弁を開けて前記排出弁を閉じ、前記タールスラッジの密度が予め定められた密度範囲内の場合には、前記排出弁を開けて前記循環弁を閉じる、タールスラッジ排出方法。
（７）前記排出弁と前記循環弁との開閉の切り替え時に、前記排出弁と前記循環弁の両方を開いた状態とした後に前記排出弁と前記循環弁の何れか一方を閉じる、（６）に記載のタールスラッジ排出方法。
（８）前記タールスラッジの密度が予め定められた密度範囲を超えた場合に、前記制御装置から警報を発する、（６）または（７）に記載のタールスラッジ排出方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のタールスラッジ排出装置を用いることで、所定の密度に調整されたタールスラッジが排出される。これにより、密度が過大および過小となったタールスラッジが排出配管に排出されることが抑制され、排出配管の閉塞が抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係るタールスラッジ排出設備１０の一例を示す模式図である。
【図２】制御装置２４による制御の一例を示すフロー図である。
【図３】タールスラッジ排出設備１０の制御タイミングチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施形態を通じて本発明を説明する。図１は、本実施形態に係るタールスラッジ排出設備１０の一例を示す模式図である。タールスラッジ排出設備１０は、タールデカンター１２と、循環配管１４と、排出配管４０と、制御装置２４とを有する。タールデカンター１２は、底部にスクレーパーを有し、コークス炉から排出されるコークス炉ガスを冷却した冷却廃液を収容する。タールデカンター１２で静置されることで、冷却廃液は上層の安水と、中層のコールタールと、下層のタールスラッジとに分離される。
【００１３】
下層に堆積したタールスラッジは、スクレーパーによって掻き出され、循環配管１４に排出される。循環配管１４は、ポンプ１６と、質量流量計１８と、循環弁２０と、蒸気パージ設備２２とを有する。ポンプ１６はインバーターポンプであって、コールタールが混入したタールスラッジを矢印１７方向に所定の流量で送出して、配管内を循環またはスラッジタンクに排出させる。
【００１４】
ポンプ１６は、タールスラッジを解砕する機能を有することが好ましい。タールスラッジを解砕する機能を有するポンプを用いることで、所定の大きさのタールスラッジをコールタールと混合して送出させることができる。これにより、循環配管１４および排出配管４０内におけるタールスラッジの局所的な密度増大が抑制され、タールスラッジ排出設備１０を用いた操業を安定化できる。
【００１５】
質量流量計１８として、タールスラッジの密度および流量を測定できるコリオリ式の質量流量計のように、密度計および流量計の機能を兼ね備える装置を用いることが好ましいが、これに限らず、少なくとも密度を測定できる機能を備えていればよい。質量流量計１８は、タールスラッジの密度データを制御装置２４に出力する。また、本実施形態に示したように、質量流量計１８からタールスラッジの流量データをポンプ１６に出力させて、ポンプ１６からのタールスラッジの循環流量が所定の流量になるようにポンプ１６の送出量を制御することが好ましい。
【００１６】
循環弁２０は、制御装置２４からの制御信号を受けて循環配管１４を開閉する。循環弁２０は、例えば、アクチュエーター付きのバルブである。蒸気パージ設備２２は、蒸気圧弁３２、蒸気ドレン弁３４および蒸気パージ弁３６を有する。蒸気パージ設備２２は、循環弁２０により循環配管１４が閉じられている場合に、蒸気３０で循環配管１４内を蒸気パージする。循環配管１４内を蒸気パージすることで、タールスラッジをそのままの状態でタールデカンターに送出できて、その結果、循環配管１４が閉じられて循環配管１４内に滞留したタールスラッジの固形分が沈降、堆積することにより、タールスラッジの固形分が循環配管１４に固着して閉塞することを抑制できる。
【００１７】
排出配管４０は、循環配管１４とスラッジタンク５０とを接続する。排出配管４０は、排出弁４２を有する。排出弁４２は、制御装置２４からの制御信号を受けて排出配管４０を開閉する。排出弁４２は、例えば、アクチュエーター付きのバルブである。
【００１８】
制御装置２４は、質量流量計１８から出力される密度データを用いて、循環弁２０および排出弁４２の動作を制御する。制御装置２４は、所定の間隔、例えば、１秒間隔で質量流量計１８から密度データを受け取り、当該密度データを用いて循環弁２０および排出弁４２の動作を制御する。制御装置２４は、例えば、ＣＰＵ及び記憶装置を備えるコンピュータであり、記憶装置には、循環弁２０および排出弁４２の制御に必要なプログラムや当該プログラムに使用されるデータが予め記憶されている。これらのプログラムが制御装置２４のＣＰＵで実行されることで、循環弁２０および排出弁４２の制御が実行される。
【００１９】
循環弁２０および排出弁４２の動作の制御に用いるタールスラッジの密度範囲も予め定められて記憶装置に格納される。タールスラッジの密度範囲の上限Ｈｉは、配管閉塞を発生させない密度、という観点で定められる。また、タールスラッジの密度範囲の下限Ｌｏは、タールスラッジを乾燥させて固形材とした場合に当該固形材の表面がべたつくことによるコンベアを用いた搬送において搬送異常を発生させない密度、という観点で定められる。
【００２０】
制御装置２４は、質量流量計１８から出力される密度データが予め定められた密度範囲より低くなると、循環弁２０を開けて排出弁４２を閉じる。これにより、密度が当該密度範囲より低いタールスラッジは再びタールデカンター１２に戻されて濃縮される。濃縮され密度が高められたタールスラッジは、再び、タールデカンター１２から循環配管１４に排出される。
【００２１】
制御装置２４は、質量流量計１８から出力された密度データが予め定められた密度範囲内である場合に、排出弁４２を開けて循環弁２０を閉じる。これにより、予め定められた密度範囲内に調整されたタールスラッジを排出配管４０から排出することができ、この結果、配管閉塞や、タールスラッジを乾燥させた固形材の搬送異常が抑制される。
【００２２】
また、制御装置２４は、排出弁４２と循環弁２０との開閉の切り替え時に、排出弁４２と循環弁２０の両方を開いた状態とした後に、排出弁４２と循環弁２０の一方を閉じることが好ましい。具体的には、排出弁４２が開状態、循環弁２０が閉状態であるのを、排出弁４２が閉状態、循環弁２０が開状態となるように切り替える場合、制御装置２４は、まず、排出弁４２および循環弁２０の両方を開状態とした後に、排出弁４２を閉じる。これにより、循環配管１４および排出配管４０内の圧力の上昇を抑制できる。
【００２３】
また、制御装置２４は、質量流量計１８から出力された密度データが予め定められた密度範囲を外れた場合に警報を発してもよい。警報としてスピーカーからの警報音、警告灯の点灯、操作盤への警告表示などを用いることが好ましい。これにより、使用者は、タールスラッジの密度が予め定められた密度範囲を外れたことを認知でき、迅速に対策をとることができるので、冷却廃液のフィード量の変動やコークス原料の変更等によって何らかの不具合が生じ、これにより、急激にタールスラッジの密度が上昇したとしても、当該高密度のタールスラッジによる配管閉塞を未然に防ぐことができ、仮に、配管閉塞が発生したとしてもその被害を軽減できる。なお、制御装置２４は、警報に代えて、または、警報とともに、ディスプレイ等の表示装置にタールスラッジの密度とともにその密度が予め定められた密度範囲を外れたことを表示させてもよい。
【００２４】
図２は、制御装置２４による制御の一例を示すフロー図である。図２を用いて、制御装置２４によるタールスラッジ排出設備１０の制御フローを説明する。制御装置２４が起動されると、制御装置２４は、質量流量計１８から密度データを受け取る（Ｓ１）。制御装置２４は、受け取った密度データが予め設定された最下限ＬＬ以上か否かを判定する（Ｓ２）。密度データが最下限ＬＬ未満と判定した場合は（Ｓ２：Ｎｏ）、警報を出して作業者や監督者に知らせて（Ｓ１２）、当該処理を中止する。密度データが最下限ＬＬ未満の場合、タールデカンター１２への循環を行っても下限Ｌｏ以上の密度に到達するには長時間を要するので、タールスラッジの密度を上げる別の対策をとる必要があるからである。
【００２５】
一方、ステップＳ２において、密度データが最下限ＬＬ以上と判定した場合（Ｓ２：Ｙｅｓ）、制御装置２４は、受け取った密度データが予め設定された下限Ｌｏ以上か否かを判定する（Ｓ３）。密度データが下限Ｌｏ以上であると判定した場合（Ｓ３：Ｙｅｓ）、制御装置２４は、引き続き密度データが上限Ｈｉ以下か否かを判定する（Ｓ４）。密度データが上限Ｈｉ以下であると判定した場合（Ｓ４：Ｙｅｓ）、すなわち、密度データが下限Ｌｏ以上、上限Ｈｉ以下である場合、制御装置２４は、一旦、循環弁２０と排出弁４２とをそれぞれ開とする指示を出力して（Ｓ５）、続く弁の切り替えによる配管内の圧力の急上昇を抑制させる。
【００２６】
続いて、制御装置２４は、循環弁２０を閉とし、排出弁４２を開とする指示を出力する（Ｓ６）。これにより、循環弁２０が閉じ、排出弁４２が開となって、タールデカンター１２からのタールスラッジが排出配管４０からスラッジタンク５０に排出される（Ｔ１）。その後、制御装置２４は、処理をステップＳ１に戻し、再び、質量流量計１８から密度データを受け取り、ステップＳ２以降の処理を実行する。
【００２７】
一方、ステップＳ３において、密度データが下限Ｌｏ未満であると判定した場合（Ｓ３：Ｎｏ）、制御装置２４は、一旦、循環弁２０と排出弁４２とをそれぞれ開とする指示を出力し（Ｓ７）、続く弁の切り替えによる配管内の圧力の急上昇を抑制させる。
【００２８】
続いて、制御装置２４は、循環弁２０を開とし、排出弁４２を閉とする指示を出力する（Ｓ８）。これにより、循環弁２０が開き、排出弁４２が閉となって、タールデカンター１２からのタールスラッジが循環配管４０から再びタールデカンター１２に循環される（Ｔ２）。その後、制御装置２４は、処理をステップＳ１に戻し、再び、質量流量計１８から密度データを受け取り、ステップＳ２以降の処理を実行する。
【００２９】
ステップＳ４において、密度データが上限Ｈｉを超えると判定した場合（Ｓ４：Ｎｏ）、制御装置２４は、さらに密度データが最上限ＨＨ以上か否かを判定する（Ｓ９）。密度データが最上限ＨＨ以下であると判定した場合（Ｓ９：Ｙｅｓ）、制御装置２４は、循環弁２０を開とし、排出弁４２を閉とする指示を出力し（Ｓ１０）、蒸気圧弁３２および蒸気パージ弁３６を開とする指示を出力し（Ｓ１１）、循環配管４０を水蒸気で洗浄する（Ｔ３）。その後、制御装置２４は、処理をＳ１に戻し、再び、質量流量計１８から密度データを受け取り、ステップＳ２以降の処理を実行する。
【００３０】
ステップＳ９において、密度データが最上限ＨＨを超えると判定した場合（Ｓ９：Ｎｏ）、警報を出して作業者や監督者に知らせて（Ｓ１２）、当該処理を中止し、タールスラッジ排出設備を停止させて人手により配管洗浄するなどの対策をとる。なお、図２に示した処理は、作業者からタールスラッジ排出設備１０の制御を終了する入力を受け付けた場合に停止する。
【００３１】
このように、制御装置２４がタールスラッジ排出設備１０を制御することで、所定の密度に調整されたタールスラッジがスラッジタンク５０に排出される。
【００３２】
また、本実施形態に係るタールスラッジ排出設備１０では、循環方向の上流側から質量流量計１８、排出配管４０との接続部、循環弁２０の順に設けた例を示したが、必ずしもこの順序に設けなくてもよい。しかしながら、当該順序でない場合、排出配管４０と循環配管１４の双方に質量流量計１８を設ける必要がある。さらに、前述の循環方向の上流側から質量流量計１８、排出配管４０との接続部、循環弁２０の順序で設けることで、質量流量計１８で測定される密度と、排出されるタールスラッジの密度との密度差を小さくできるので、より好ましい。
【００３３】
また、本実施形態に係るタールスラッジ排出設備１０では、インバーターポンプと質量流量計１８を用いて、質量流量計１８でタールスラッジの流量を測定し、当該流量データを用いてタールスラッジの循環流量を制御する例を示したが、必ずしもタールスラッジの循環流量を制御しなくてもよい。但し、循環流量を制御しない場合には、循環配管内のタールスラッジの流速が速くなりすぎて配管摩耗が早まるおそれがある。このため、インバーターポンプと質量流量計１８を用いて、タールスラッジの循環流量を制御することがより好ましい。
【００３４】
また、本実施形態に係るタールスラッジ排出設備１０では、循環配管１４に蒸気パージ設備２２を設ける例を示したが、蒸気パージ設備２２を設けなくてもよい。但し、蒸気パージ設備２２を設けることが好ましく、これにより、排出配管４０から長期間タールスラッジが排出され循環配管１４内に長期間滞留したタールスラッジの固形分が堆積し、当該固形分が循環配管１４に固着して循環配管に閉塞が生じることを抑制できる。
【００３５】
図３は、タールスラッジ排出設備１０の制御タイミングチャート図である。タールスラッジの密度が下限Ｌｏ以上上限Ｈｉ以下の場合に排出弁４２を開き、循環弁２０を閉じるように制御した。また、排出弁４２と循環弁２０の切り替え時には、循環配管１４および排出配管４０の圧力の異常上昇を防止するため、排出弁４２と循環弁２０の両方を同時に開けるように制御した（図３の＊部）。この他、蒸気圧弁３２、蒸気ドレン弁３４および蒸気パージ弁３６の開閉時間もタイマー設定により制御した。
【００３６】
図３に示した制御タイミングチャートで、排出弁４２、循環弁２０、蒸気圧弁３２、蒸気ドレン弁３４および蒸気パージ弁３６の開閉を制御することで、予め定められた下限Ｌｏ以上上限Ｈｉ以下の密度に調整されたタールスラッジをスラッジタンク５０に排出すことができた。
【符号の説明】
【００３７】
１０  タールスラッジ排出設備
１２  タールデカンター
１４  循環配管
１６  ポンプ
１７  矢印
１８  質量流量計
２０  循環弁
２２  蒸気パージ設備
２４  制御装置
３０  蒸気
３２  蒸気圧弁
３４  蒸気ドレン弁
３６  蒸気パージ弁
４０  排出配管
４２  排出弁
５０  スラッジタンク
【図１】
2020147667.tif 000003
【図２】
2020147667.tif 000004
【図３】
2020147667.tif 000005