(57)【要約】【課題】低コストかつコンパクトなタイロッドへの送風設備及び送風方法を提供すること。【解決手段】コークス炉タイロッド３の入側もしくは出側に同伴流を発生させるエジェクター装置５を設置し、投入する圧縮空気を利用して、エジェクター効果により外気を吸引させ、圧縮空気＋外気にて必要冷却流量を確保することを特徴とするコークス炉タイロッドの冷却方法とする。【選択図】図２
2020143210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉タイロッドの入側もしくは出側に同伴流を発生させるエジェクター装置を設置し、投入する圧縮空気を利用して、エジェクター効果により外気を吸引させ、圧縮空気＋外気にて必要冷却流量を確保することを特徴とするコークス炉タイロッドの冷却方法。
【請求項２】
エジェクター効果を誘発する圧縮空気流量ｑが、下記（１）式または（２）式のqに（３）式により得られた必要冷却流量Qの値を代入し、（１）式または（２）式のqの計算結果がQの値以上であることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉タイロッドの冷却方法。
【数１】
2020143210.tif 000008
（１）式はエジェクター装置をタイロッドの入側に設置した場合で、（２）式はエジェクター装置をタイロッドの出側に取り付けた場合であり、
q  :  圧縮空気流量(Nm3/min)
A  :  コンプレッサ出側圧力(MPa)
B  :  エジェクター係数で、φd2／φd1
C  :  タイロッド長さ （m）
φd2：エジェクター装置大気吸引口径（mm）
φd1：エジェクター装置圧縮空気導入口径（mm）
であり、上記（１）式、（２）式のA，B，C，qは、0.1≦ A ≦0.5，9≦ B ≦14，14≦C≦20，0.9≦q≦6.9の範囲で計算する。
【請求項３】
下記（１）式または（２）式のｑに（３）式により得られた必要冷却流量Qの値を代入し、（１）式または（２）式のqの計算結果がQの値以上となるように圧縮空気流量q、コンプレッサ出側圧力A、エジェクター装置大気吸引口径φd2、エジェクター装置圧縮空気導入口径φd1、タイロッド長さCのいずれか、あるいは複数の値を調整してタイロッド冷却の操業条件を決定することを特徴とするコークス炉タイロッド冷却の操業条件決定方法。
【数２】
2020143210.tif 000009
（１）式はエジェクター装置をタイロッドの入側に設置した場合で、（２）式はエジェクター装置をタイロッドの出側に取り付けた場合であり、
q  :  圧縮空気流量(Nm3/min)
A  :  コンプレッサ出側圧力(MPa)
B  :  エジェクター係数で、φd2／φd1
C  :  タイロッド長さ （m）
φd2：エジェクター装置大気吸引口径（mm）
φd1：エジェクター装置圧縮空気導入口径（mm）
であり、上記（１）式、（２）式のA，B，C，qは、0.1≦ A ≦0.5，9≦ B ≦14，14≦C≦20，0.9≦q≦6.9の範囲で計算する。
【請求項４】
下記（１）式または（２）式のｑに（３）式により得られた必要冷却流量Qの値を代入し、（１）式または（２）式のqの計算結果がQの値以上となるように圧縮空気流量q、コンプレッサ出側圧力A、エジェクター装置大気吸引口径φd2、エジェクター装置圧縮空気導入口径φd1、タイロッド長さCのいずれか、あるいは複数の値を調整してタイロッド冷却の設備スペックを決定することを特徴とするコークス炉タイロッド冷却の設備スペック決定方法。
【数３】
2020143210.tif 000010
（１）式はエジェクター装置をタイロッドの入側に設置した場合で、（２）式はエジェクター装置をタイロッドの出側に取り付けた場合であり、
q  :  圧縮空気流量(Nm3/min)
A  :  コンプレッサ出側圧力(MPa)
B  :  エジェクター係数で、φd2／φd1
C  :  タイロッド長さ （m）
φd2：エジェクター装置大気吸引口径（mm）
φd1：エジェクター装置圧縮空気導入口径（mm）
であり、上記（１）式、（２）式のA，B，C，qは、0.1≦ A ≦0.5，9≦ B ≦14，14≦C≦20，0.9≦q≦6.9の範囲で計算する。
【請求項５】
コークス炉タイロッドの入側もしくは出側に同伴流を発生させるエジェクター装置が設置されていることを特徴とするコークス炉タイロッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉タイロッドの冷却方法、コークス炉タイロッド冷却の操業条件決定方法、コークス炉タイロッド冷却の設備スペック決定方法及びコークス炉タイロッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉にタイロッドを設けることが知られている。タイロッドは炉団長方向に複数配列され、バックステーに炉締め力を付与している。このように、タイロッドは、コークス炉の炉長方向の炉締めを行うための重要な設備である。なお、タイロッドは、一つのコークス炉に対して、百本以上設けることが珍しくない。ところで、タイロッドは、「管理する本数が多いこと」、「煉瓦の中に埋まっており日常管理が難しいこと」、「熱負荷により切損することがあること」から、維持管理の課題を抱えていた。そこで、特許文献１に記載されているように、タイロッドを中空構造として、Airを冷却媒体として流すことで、温度上昇を抑えて切損トラブルを防止する対策が取られてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６２７３８４６号公報
【０００４】
これまで、タイロッドの空冷に必要な風量を確保するために、大型の送風機と付帯する配管を使用していたが、費用及び設置スペース、維持管理の点から改善、簡易化が望まれていた。また、Air配管の径を大きくすると、他設備との干渉の観点から好ましくないとの問題もあった。そこで、低コストかつコンパクトとなるタイロッドへの送風設備が望まれていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、低コストかつコンパクトなタイロッドへの送風設備及び送風方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、コークス炉タイロッドの入側もしくは出側に同伴流を発生させるエジェクター装置を設置し、投入する圧縮空気を利用して、エジェクター効果により外気を吸引させ、圧縮空気＋外気にて必要冷却流量を確保することを特徴とするコークス炉タイロッドの冷却方法とする。
【０００７】
また、エジェクター効果を誘発する圧縮空気流量ｑが、下記（１）式または（２）式のqに（３）式により得られた必要冷却流量Qの値を代入し、（１）式または（２）式のqの計算結果がQの値以上であることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉タイロッドの冷却方法とする。
【数１】
2020143210.tif 000003
（１）式はエジェクター装置をタイロッドの入側に設置した場合で、（２）式はエジェクター装置をタイロッドの出側に取り付けた場合であり、
q  :  圧縮空気流量(Nm3/min)
A  :  コンプレッサ出側圧力(MPa)
B  :  エジェクター係数で、φd2／φd1
C  :  タイロッド長さ （m）
φd2：エジェクター装置大気吸引口径（mm）
φd1：エジェクター装置圧縮空気導入口径（mm）
であり、上記（１）式、（２）式のA，B，C，qは、0.1≦ A ≦0.5，9≦ B ≦14，14≦C≦20，0.9≦q≦6.9の範囲で計算する。
【０００８】
また、下記（１）式または（２）式のｑに（３）式により得られた必要冷却流量Qの値を代入し、（１）式または（２）式の計算結果がQの値以上となるように圧縮空気流量q、コンプレッサ出側圧力A、エジェクター装置大気吸引口径φd2、エジェクター装置圧縮空気導入口径φd1、タイロッド長さCのいずれか、あるいは複数の値を調整してタイロッド冷却の操業条件を決定することを特徴とするコークス炉タイロッド冷却の操業条件決定方法とする。
【数２】
2020143210.tif 000004
（１）式はエジェクター装置をタイロッドの入側に設置した場合で、（２）式はエジェクター装置をタイロッドの出側に取り付けた場合であり、
q  :  圧縮空気流量(Nm3/min)
A  :  コンプレッサ出側圧力(MPa)
B  :  エジェクター係数で、φd2／φd1
C  :  タイロッド長さ （m）
φd2：エジェクター装置大気吸引口径（mm）
φd1：エジェクター装置圧縮空気導入口径（mm）
であり、上記（１）式、（２）式のA，B，C，qは、0.1≦ A ≦0.5，9≦ B ≦14，14≦C≦20，0.9≦q≦6.9の範囲で計算する。
【０００９】
また、下記（１）式または（２）式のｑに（３）式により得られた必要冷却流量Qの値を代入し、（１）式または（２）式の計算結果がQの値以上となるように圧縮空気流量q、コンプレッサ出側圧力A、エジェクター装置大気吸引口径φd2、エジェクター装置圧縮空気導入口径φd1、タイロッド長さCのいずれか、あるいは複数の値を調整してタイロッド冷却の設備スペックを決定することを特徴とするコークス炉タイロッド冷却の設備スペック決定方法とする。
【数３】
2020143210.tif 000005
（１）式はエジェクター装置をタイロッドの入側に設置した場合で、（２）式はエジェクター装置をタイロッドの出側に取り付けた場合であり、
q  :  圧縮空気流量(Nm3/min)
A  :  コンプレッサ出側圧力(MPa)
B  :  エジェクター係数で、φd2／φd1
C  :  タイロッド長さ （m）
φd2：エジェクター装置大気吸引口径（mm）
φd1：エジェクター装置圧縮空気導入口径（mm）
であり、上記（１）式、（２）式のA，B，C，qは、0.1≦ A ≦0.5，9≦ B ≦14，14≦C≦20，0.9≦q≦6.9の範囲で計算する。
【００１０】
また、コークス炉タイロッドの入側もしくは出側に同伴流を発生させるエジェクター装置が設置されていることを特徴とするコークス炉タイロッドとする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を用いると、低コストかつコンパクトなタイロッドへの送風設備、送風方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】バックステーが炉体を締め付けるように機能するタイロッドに対してエア配管が接続されている状態を示す図である。
【図２】タイロッドの入側にエジェクター装置を装着した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に発明を実施するための形態を示す。本実施形態のコークス炉タイロッド３の冷却方法は、コークス炉の締め付けに用いるタイロッド３の入側もしくは出側に同伴流を発生させるエジェクター装置５を設置し、投入する圧縮空気を利用して、エジェクター効果により外気を吸引させ、圧縮空気＋外気にて必要冷却流量を確保するものである。このため、タイロッド３への送風設備、送風方法を低コストかつコンパクトな状態で提供することができる。図１に示す例では、コークス炉の炉体１１の両側に配置したバックステー１２に対してタイロッド３と接続されたスプリング１３がもたらす力が掛かるような構成とすることで、炉体１１を締め付ける構成としている。なお、図１に示す例では、エア配管１５とタイロッド３との間にフレキシブルホース１４が介在している。なお、図２にタイロッド３の入側にエジェクター装置５を設置した場合の概略を示す。
【００１４】
このように、単に圧縮空気を冷却流体としてタイロッド３に投入するのではなく、中空のタイロッド３の入側（または出側）に同伴流を発生させるエジェクター装置５を設置し、投入する圧縮空気を利用して、エジェクター効果により外気を吸引させ、圧縮空気＋外気にて必要冷却流量を確保することで、供給する圧縮空気流量を削減すると共に冷却効率を向上させることができる。
【００１５】
上記したような構成によりエジェクター効果を使用することで、送風する風量を抑えつつ必要な冷却能力を確保し、必要風量を抑え、設備投資削減、設置スペース削減、付属配管径の縮小が期待できる。
【００１６】
ところで、本発明者は、タイロッド３を適切に冷却するために必要となる、圧縮空気の圧力や流量等についても詳細に整理したため、以下に、その点について説明する。発明者の調査の結果、エジェクター装置５をタイロッド流体導入側に設置した場合、本発明のタイロッド冷却流体流量qは以下の経験式によって与えられることが分かった。
【００１７】
q=5.0√A+2.8√B - 0.51C        （１）
q  :  圧縮空気流量(Nm3/min)
A  :  コンプレッサ出側圧力(MPa)
B  :  エジェクター係数で、φd2／φd1
C  :  タイロッド長さ （m）
ここでφd2はエジェクター装置５の大気吸引口径（mm）、φd1はエジェクター装置５の圧縮空気導入口径（mm）であり、
本式の適用範囲は、0.1≦A≦0.5、  9≦B≦14、  14≦C≦20である。尚、Aの範囲は実機で試験を行った範囲で、今回の（１）式で推定計算が成り立つ範囲であり、Bの範囲は本発明において試験で実際に使用したエジェクター装置５における範囲、即ち通常のコークス炉において設置できる範囲の仕様から求めた範囲であり、Cの範囲は現状の国内コークス炉のタイロッド３の長さを基にした範囲である。
【００１８】
（１）式により求められた流量は、0.9≦q≦6.9の範囲で用いる。この最小値は現在知られているコークス炉タイロッド３で最低の流量の値であり、最大値はAの最大、Bの最大、Cの最小を入れた場合の計算値である。
【００１９】
また、エジェクター装置５をタイロッド３の出側に取り付けた場合、本発明のタイロッド冷却流体流量qは以下の経験式によって与えられることが分かった。
q=5.0√A+6.7√B - 1.28C        （２）
q、A、B、C、φd2、φd1の定義は前述の（１）式と同様で、その範囲も同じである。
【００２０】
ところで、タイロッド３の冷却に必要な必要流量Q（Nm3/min）は以下の式で求めることが可能である。
必要流量（Q）＝「タイロッド内流通ガスへの入熱」／「ガス比熱×ガス密度×（出側ガス温度―入側ガス温度）」      （３）
ただし、タイロッド内流通ガスへの入熱＝（上昇管、装入口、フリュー覗き孔、燃焼室等からの入熱）―（タイロッドの表面から大気への放散熱）
【００２１】
なお、「上昇管、装入口、フリュー覗き孔、燃焼室等からの入熱」は、タイロッド３の全長に渡って上昇管、装入口、フリュー覗き孔、燃焼室等から周辺の煉瓦を通して伝熱される熱量(J/min)を各コークス炉のタイロッド３の周辺の実態に合うように計算を行えばよい。計算は、炉の仕様を基にした熱伝導、熱伝達計算か、あるいはコークス炉設計時の所定条件を基にして計算すればよい。また、「タイロッドの表面から大気への放散熱」は、タイロッド３の全長に渡って外面から炉頂煉瓦を経由して大気放散される熱量(J/min)であり、タイロッド３の長さ及びタイロッド３の埋設深さ、煉瓦伝熱を考慮して計算すれば良い。計算は、上記と同様に炉の仕様を基にした熱伝導、熱伝達計算か、あるいはコークス炉設計時の所定条件を基にして計算すればよい。
【００２２】
「ガス比熱」は、タイロッド３内を流れる流体の比熱(J/℃・kg)である。尚、当該比熱は空気の比熱を用いればよい。
【００２３】
「ガス密度」は、タイロッド３内を流れる流体の密度(kg/m3)である。尚、ガス密度はガスを空気とし、操業条件と状態方程式を用いて求めるか、コークス炉設計時の所定条件を基に求めればよい。
【００２４】
「出側ガス温度」は、タイロッド３の出側のガス温度（℃）である。出側温度はタイロッド３の材質特性を考慮して耐熱温度以下に設定すればよい。また、耐熱温度からある程度の安全率を考慮して出側ガス温度を決定することが望ましい。
【００２５】
「入側ガス温度」は、タイロッド３の入口のガス温度（℃）である。吸込みガスの温度を入側温度に設定すればよい。
【００２６】
尚、入側、出側のガス温度は所定位置に熱電対を設置して求めればよい。また以上の諸元値を求めるに当たりガス流速が必要な場合は、タイロッド３の出側で熱式流速計を用いるか、予めそのようにして求めた値を用いればよい。
【００２７】
また、実際の計算をする上では、タイロッド３の全長に渡り入熱条件が変化すること及び流通ガスの温度変化により密度や比熱が変化することなどがあるため、タイロッド３を任意の区間に分割して出側ガス温度の計算を行い、最終的な出側ガス温度がタイロッド３の材質の耐熱温度以下になるような流量Qを必要流量として算出する方法を取ることが好ましい。例えば、次に示すように計算を行う。
【００２８】
区間１：入側ガス温度To⇒出側ガス温度T1を計算
区間２：入側ガス温度T1⇒出側ガス温度T2を計算
・・・・・
区間N:入側ガス温度TN-1⇒出側ガス温度TNを計算
・・・・・
【００２９】
なお、最終区間における出側ガス温度がタイロッド３の材質の耐熱温度以下になるように流量を決定する。
【００３０】
このようにして計算する場合、タイロッド３を細分化し、そこに流れるガスの温度を求めなければならず、熱電対を多数配置するなど設備的に実現が困難になってくる場合もある。そこで、代替手法として、炉の仕様を基にした熱伝導、熱伝達計算か、あるいはコークス炉設計時の所定条件を基にタイロッド３の周辺設備構成から煉瓦の温度を推測し、伝熱計算を行うことで入側の温度から出側の温度を計算する手法を用いるものとしてもよい。この方が、計算しやすい。
【００３１】
ところで、エジェクタ―効果を誘発する圧縮空気流量ｑが、下記（１）式または（２）式のqに（３）式により得られた必要冷却流量Qの値を代入し、（１）式または（２）式のqの計算結果がQの値以上であれば、十分に冷却できることになる。
【００３２】
また上記（１）式または（２）式のqに、（３）式で求めたQの値を代入し、（１）式または（２）式のqの計算結果がQの値以上となるようにq、A、B、C、φd2、φd1を決めれば、設備スペック、操業条件を決定することができる。タイロッド３の出側温度がタイロッド３の材質の耐熱温度以下になるように流量設定をする必要があるが、（１）式または（２）式で計算された流量ｑが（３）式で計算された流量Q以上に大きくなっていれば問題はない。
【実施例】
【００３３】
ここで、タイロッド３にエジェクター装置５を設置した場合における、コンプレッサによる圧縮空気の流量と同伴流の流量を計測した結果について説明する。なお、エジェクター効果を確認する際には、エジェクター装置５（「ブレスライダー」：株式会社ブレス製、型番K-20,K-30,K-60）をタイロッド３に設置して実験を行った。エジェクター装置５をタイロッド３の入側（吹き込み側）に設置した際の試験結果を表１に示す。
【００３４】
【表１】
2020143210.tif 000006
【００３５】
表１に示すように、タイロッド３に導入する圧縮空気量の２から３倍程度の流量をタイロッド３に流せることが分かる。また、タイロッド３に導入する圧縮空気を送るための配管径φd1が、必要な冷却流量に比して小さいもので済むことが分かる。次に、エジェクター装置５をタイロッド３の出側（吐出側）に設置した際の試験結果を表２に示す。
【００３６】
【表２】
2020143210.tif 000007
【００３７】
表２に示すように、タイロッド３に導入する圧縮空気量の２から３倍程度の流量をタイロッド３に流せることが分かる。また、タイロッド３に冷却空気を引き込むように機能させる圧縮空気を送るための配管径φd1が、冷却空気の必要流量に比して小さいもので済むことが分かる。なお、タイロッド３の出側にエジェクター装置５を配置することができるということは、圧縮空気配管もタイロッド３の出側に配すれば良いということであり、従来、入側に必要とされていた配管を出側に配置することができることになり、利便性が高まる。
【００３８】
以上、実施形態を中心として本発明を説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
３      タイロッド
５      エジェクター装置
【図１】
2020143210.tif 000011
【図２】
2020143210.tif 000012