(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単かつ安全に富ガス配管の閉塞を特定することができる富ガス配管閉塞特定装置および富ガス配管閉塞特定方法を提供する。【解決手段】複数の燃焼室を有するコークス炉の少なくとも１つの燃焼室の頂部に設けられた点検孔４から挿入されるサンプリング管１と、サンプリング管１を介して燃焼室の排ガスを吸引するポンプ２と、ポンプ２によって吸引された燃焼室の排ガスの酸素濃度を計測する酸素濃度計３とを備える。酸素濃度計３によって測定された燃焼室の排ガスの酸素濃度に基づいて、サンプリング管１が挿入された燃焼室と、この燃焼室に接続された富ガス配管５との境界部分が閉塞しているか否かを判定可能とする。【選択図】図３
2015131904.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼室を有するコークス炉の少なくとも１つの燃焼室の頂部に設けられた点検孔から挿入されるサンプリング管と、
サンプリング管を介して燃焼室の排ガスを吸引するポンプと、
ポンプによって吸引された燃焼室の排ガスの酸素濃度を計測する酸素濃度計とを備え、
酸素濃度計によって測定された燃焼室の排ガスの酸素濃度に基づいて、サンプリング管が挿入された燃焼室と、この燃焼室に接続された富ガス配管との境界部分が閉塞しているか否かを判定可能とするコークス炉の富ガス配管閉塞特定装置。
【請求項２】
コークス炉の富ガス配管閉塞特定装置は、制御装置を備え、
制御装置は、複数の燃焼室から排出される排気ガスが合流する煙道の酸素濃度と、
酸素濃度計によって計測された燃焼室の排ガスの酸素濃度とを比較し、燃焼室の排ガスの酸素濃度が、煙道の酸素濃度よりも高い場合には、その燃焼室の富ガス配管との境界部分が閉塞していると判定する請求項１に記載のコークス炉の富ガス配管閉塞特定装置。
【請求項３】
複数の燃焼室を有するコークス炉の少なくとも１つの燃焼室の排ガスを吸引し、
吸引した燃焼室の排ガスの酸素濃度を計測し、
計測された燃焼室の排ガスの酸素濃度に基づいて、その燃焼室の富ガス配管との境界部分が閉塞していると判定するコークス炉の富ガス配管閉塞特定方法。
【請求項４】
複数の燃焼室から排出される排気ガスが合流する煙道の酸素濃度を計測し、
酸素濃度計によって計測された燃焼室の排ガスの酸素濃度と、煙道の酸素濃度とを比較し、燃焼室の排ガスの酸素濃度が、煙道の酸素濃度よりも高い場合には、その燃焼室の富ガス配管との境界部分が閉塞していると判定する請求項３に記載のコークス炉の富ガス配管閉塞特定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の富ガス配管閉塞特定装置およびコークス炉の富ガス配管閉塞特定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、石炭を乾留してコークスを製造する場合には、コークス炉が用いられる。通常、コークス炉と称されているものは、室炉式コークス炉である（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図１に、室炉式コークス炉の一例を示す。コークス炉には、単式炉と複式炉がある。単式炉は、コークス炉ガス、若しくはコークス炉ガスを主体とした高カロリーの混合ガス（以下、富ガスという）のみを燃料とするコークス炉である。複式炉は、高炉ガス、転炉ガス、あるいはこれらを主体とする低カロリーの混合ガス（以下、貧ガスという）と富ガスのいずれも燃料として利用できるコークス炉である。ここでは、複式炉を例にして説明を行う。
【０００４】
図１に示すように、コークス炉１００は、長方形の乾留炉である。コークス炉１００の炉体は、耐火煉瓦が積み上げられて構成されている。炉体の上部には、炭化室１０と燃焼室１１が炉長方向に交互に配列されている。炉体の下部には、炉長方向に多分割された蓄熱室１２が設けられている。炭化室１０には、上部の投入口から、乾留を行う原料炭が投入される。
【０００５】
炉体の下部側面には、富ガスを供給する富ガス配管５が設けられている。富ガス配管５は、各燃焼室１１の底部に配設された紙面奥行方向に延びる水平ガス道６に連結されている。
【０００６】
また、炉体の下部側面には、貧ガスを供給する貧ガス配管１４が設けられている。貧ガス配管１４は、奇数番号（＜１＞、＜３＞）の付された蓄熱室１２に連結されている。
【０００７】
富ガス燃焼を行う場合には、燃焼室１１に、富ガス配管５から各燃焼室１１に設けられた水平ガス配管６を介して富ガスが供給されるとともに、すべての蓄熱室１２から各燃焼室１１に空気が供給される。これにより、燃焼室１１において富ガス燃焼が行われる。
【０００８】
貧ガス燃焼を行う場合には、図２に示すように、貧ガス配管１４から奇数番目の蓄熱室１２に貧ガスが供給され、偶数番目（＜２＞、＜４＞）の蓄熱室１２から空気が供給される。これにより、燃焼室１１において貧ガス燃焼が行われる。
【０００９】
富ガス燃焼および貧ガス燃焼において、燃料室１１において富ガスまたは貧ガスが燃焼することで、煉瓦壁を介して燃焼室１１の両側に配された炭化室１０を熱し、炭化室１０内の原料炭を熱して乾留を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−１５４７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、コークス炉１００では、富ガス配管５と水平ガス道６との境界部分１３で、煉瓦や補修材、灰分などが堆積し、富ガスの流れを阻害することがある。富ガス流路内が堆積物により閉塞した場合には、燃焼室１１への富ガスの供給量が減少し、燃焼室１１の温度や、炭化室１２の温度が低下し、乾留熱量が悪化する。また、コークスが十分加熱されずに、火落ち不良部分が発生すると、押し詰まりが発生したり、コークス炉１００から排出される際に黒煙が発生するといった問題もある。そのため、富ガス配管５の閉塞を迅速に見つけ出す必要がある。
【００１２】
従来では、富ガス配管５の閉塞を検出する場合には、富ガス配管５をコークス炉１００から取り外し、富ガス配管５と水平ガス道６との境界部分１３の煉瓦を解体して、目視により閉塞の有無や閉塞の程度を確認していた。しかしながら、富ガス配管５をコークス炉から取り外したり、境界部分１３の煉瓦を解体する作業は手間がかかり、また、作業の安全性を十分に確保することができない。
【００１３】
本発明は、このような問題点に対してなされたものであり、簡単かつ安全に、富ガス配管の閉塞を特定することができる富ガス配管閉塞特定装置および富ガス配管閉塞特定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】
【００１４】
本発明は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］複数の燃焼室を有するコークス炉の少なくとも１つの燃焼室の頂部に設けられた点検孔から挿入されるサンプリング管と、
サンプリング管を介して燃焼室の排ガスを吸引するポンプと、
ポンプによって吸引された燃焼室の排ガスの酸素濃度を計測する酸素濃度計とを備え、
酸素濃度計によって測定された燃焼室の排ガスの酸素濃度に基づいて、サンプリング管が挿入された燃焼室と、この燃焼室に接続された富ガス配管との境界部分が閉塞しているか否かを判定可能とするコークス炉の富ガス配管閉塞特定装置。
［２］コークス炉の富ガス配管閉塞特定装置は、制御装置を備え、
制御装置は、複数の燃焼室から排出される排気ガスが合流する煙道の酸素濃度と、
酸素濃度計によって計測された燃焼室の排ガスの酸素濃度とを比較し、燃焼室の排ガスの酸素濃度が、煙道の酸素濃度よりも高い場合には、その燃焼室の富ガス配管との境界部分が閉塞していると判定する［１］に記載のコークス炉の富ガス配管閉塞特定装置。
［３］複数の燃焼室を有するコークス炉の少なくとも１つの燃焼室の排ガスを吸引し、
吸引した燃焼室の排ガスの酸素濃度を計測し、
計測された燃焼室の排ガスの酸素濃度に基づいて、その燃焼室の富ガス配管との境界部分が閉塞していると判定するコークス炉の富ガス配管閉塞特定方法。
［４］複数の燃焼室から排出される排気ガスが合流する煙道の酸素濃度を計測し、
酸素濃度計によって計測された燃焼室の排ガスの酸素濃度と、煙道の酸素濃度とを比較し、燃焼室の排ガスの酸素濃度が、煙道の酸素濃度よりも高い場合には、その燃焼室の富ガス配管との境界部分が閉塞していると判定する［３］に記載のコークス炉の富ガス配管閉塞特定方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る富ガス配管閉塞特定装置および富ガス配管閉塞特定方法によれば、コークス炉の煉瓦を解体することなく、簡単かつ安全に富ガス配管の閉塞箇所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】室炉式コークス炉の一例を示す概要図であり、富ガス燃焼時の状態を示す図である。
【図２】室炉式コークス炉の一例を示す概要図であり、貧ガス燃焼時の状態を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る富ガス配管閉塞特定装置が設置されたコークス炉の一部の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る富ガス配管閉塞特定方法を用いて特定した富ガス配管の閉塞箇所の様子を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態に係るコークス炉の富ガス配管閉塞特定装置および富ガス配管閉塞特定方法について説明する。
【００１８】
図３は、本発明の実施の形態に係る富ガス配管閉塞特定装置が設置されるコークス炉の構成を示す図である。図３は、図１および図２のＡ−Ａ’断面に相当している。
【００１９】
上述の通り、コークス炉の炉体の上部には、炭化室１０と燃焼室１１が炉体の炉長方向に交互に配列され、炉体の下部には、炉長方向に多分割された蓄熱室１２が設けられている（図１および図２）。図３に示すように、１つの燃焼室１１は、１１Ａと１１Ｂに２分割されている。１１Ａと１１Ｂは、さらに幅方向に区画化されている。具体的には、１１Ａと１１Ｂは、所定間隔毎に設けられた複数の仕切煉瓦（図示せず）によって、複数の垂直焔道１５に区画されている。
【００２０】
複数の垂直焔道１５の上部は、水平煙道７によって連通されている。１１Ａと１１Ｂの底部は、富ガス配管５から供給される富ガスが通る水平ガス道６によって連通されている。なお、富ガス配管５と水平ガス道６との境界部分を１３として示す。
【００２１】
燃焼室１１においては、一方の１１Ａで空気と燃料（富ガス燃焼では富ガス、貧ガス燃焼では貧ガス）が混合されて燃焼が行われ、他方の１１Ｂでは、１１Ａの燃焼により発生した排ガスが排気される。コークス炉は、炉幅中央を中心として左右対称に構成されており、１１Ａと１１Ｂでは、燃焼と排気が交互に行われる。以下、１１Ａを、燃焼室の燃焼側といい、１１Ｂを、燃焼室の排気側という。
【００２２】
なお、図３では、紙面右側の富ガス配管５や貧ガス配管１４等の図示を省略している。燃焼室の排気側１１Ｂに流入した排ガスは、燃焼室の排気側１１Ｂの炉壁を介して炭化室１０を加熱し、蓄熱室１２に排出される。
【００２３】
排ガスは、蓄熱室１２で熱回収される。蓄熱室１２で回収された熱は、次の燃焼側となる１１Ｂに供給される空気や貧ガスの予熱に利用される。蓄熱室１２で熱回収された排ガスは、煙道８を通って煙突から外部に排出される。煙道８には、複数の燃焼室１１で発生した排ガスが合流している。
【００２４】
燃焼室１１の頂部には、複数の点検孔４が設けられている。本実施の形態に係る富ガス配管閉塞特定装置１０１は、このような点検孔４に設置される。富ガス配管閉塞特定装置１０１は、サンプリング管１、ポンプ２、および酸素濃度計３を備えている。
【００２５】
サンプリング管１は、ステンレス管により構成することができる。サンプリング管１は、任意の点検孔４から燃焼室１１に挿入される。サンプリング管１は、燃焼室１１に設けられた点検孔４であれば、燃焼室の燃焼側１１Ａに挿入しても、燃焼室の排気側１１Ｂに挿入してもよい。ただ、燃焼室の排気側１１Ｂは、煙道８から外部の空気などが混入する可能性があるため、サンプリング管１は、燃焼室の燃焼側１１Ａに挿入することが好ましい。
【００２６】
サンプリング管１の先端位置（排ガスをサンプリングする位置）は、点検孔４中に設置してもよく、水平煙道７や、水平煙道７の下方に設置してもよい。サンプリング管１の先端は、水平煙道７下端よりも下方に設置することが好ましく、より好ましくは、水平煙道７下端から、水平煙道７下端の下方５０ｃｍまでの範囲に設置することが好ましい。
【００２７】
サンプリング管１は、配管を介して酸素濃度計３に接続されている。配管は高温に耐えるようテフロン（登録商標）管により構成することが好ましい。ポンプ２は、サンプリング管１と酸素濃度計３との間に接続されている。ポンプ２を駆動することで、サンプリング管１を介して燃焼室１１内の排ガスを吸引する。酸素濃度計３は、サンプリング管１によって採取された排ガスの酸素濃度を測定する。
【００２８】
次に、このように構成された富ガス配管閉塞特定装置を用いた富ガス配管閉塞特定方法について説明する。
【００２９】
燃焼室の燃焼側１１Ａの頂部の点検孔４に、富ガス配管閉塞特定装置１０１のサンプリング管１が挿入されている。サンプリング管１の先端は、水平煙道７よりも数十ｃｍ下方に設置される。ポンプ２を駆動することにより、燃焼室１１Ａ内の排ガスを、サンプリング管１を介して吸引する。サンプリング管１を介して吸引された排ガスの酸素濃度を、酸素濃度計３により計測する。酸素濃度の測定は、燃焼室１１Ａの燃焼が開始してから燃焼が安定する５分後以降から開始することが好ましい。
【００３０】
富ガス流路（境界部分１３）が閉塞している場合には、燃焼室の燃焼側１１Ａの富ガス濃度が低下し、酸素濃度が高くなる。そのため、測定された燃焼室１１Ａの排ガスの酸素濃度に基づいて、サンプリング管１を挿入した燃焼室１１に接続された水平ガス道６と富ガス配管５との境界部分１３に閉塞が発生しているか否かを判定することができる。なお、酸素濃度計３の測定は、排ガスの吸引開始から１分程度で安定するため、酸素濃度の測定が安定してから境界部分１３に閉塞が発生しているか否かを判定することが好ましい。
【００３１】
閉塞が発生しているか否かの判定は、測定された排ガスの酸素濃度に基づいていればどのような判定方法を用いてもよい。例えば、サンプリングを行った燃焼室１１Ａの酸素濃度と、複数の燃焼室１１から排出された排ガスが合流している煙道８の酸素濃度とを比較し、サンプリングを行った燃焼室１１Ａの排ガスの酸素濃度が、煙道８の排ガスの酸素濃度よりも高い場合には、サンプリングを行った燃焼室１１Ａに接続された水平ガス道６と富ガス配管５との境界部分１３に閉塞が発生していると判断することができる。
【００３２】
具体的には、サンプリングを行った燃焼室１１Ａの酸素濃度が、煙道８の酸素濃度よりも５％以上高い場合には、水平ガス道６と富ガス配管５との境界部分１３に閉塞が発生していると判断することができる。煙道８には、通常、既存の酸素濃度計（図示せず）が設けられているため、この酸素濃度計によって検出された酸素濃度を用いればよい。
【００３３】
境界部分１３に閉塞が発生しているか否かを判定する他の方法としては、コークス炉の運転実績から、境界部分１３が閉塞していると判断する酸素濃度の閾値を予め設定しておき、計測された燃焼室の燃焼側１１Ａの酸素濃度と、この閾値とを比較することにより境界部分１３に閉塞が発生していると判断してもよい。
【００３４】
若しくは、炉長方向に並ぶ複数の燃焼室１１Ａの酸素濃度を計測し、その酸素濃度の平均値と、各燃焼室１１Ａの酸素濃度とを比較し、複数の燃焼室１１Ａの酸素濃度よりも、ある燃焼室１１Ａの酸素濃度が高い場合には、その燃焼室１１Ａの境界部分１３に閉塞が発生していると判断してもよい。
【００３５】
なお、富ガス配管閉塞特定装置１０１に制御装置を設け、上記のような判定を自動で行うように構成してもよい。また、本発明は、複式炉のコークス炉に限られず、単式炉のコークス炉にも適用することができる。
【００３６】
このように、本発明によれば、燃焼室１１の排ガスの酸素濃度を測定するだけで、簡単に境界部分１３の閉塞箇所を検出することができる。また、閉塞箇所を検出するにあたって、従来のように、富ガス配管５をコークス炉から取り外したり、境界部分１３の煉瓦を解体する作業が不要となるため、簡単に、かつ、安全に作業を行うことができる。
【００３７】
なお、富ガス配管閉塞特定装置１０１は、常時コークス炉の燃焼室１１に設置されていてもよく、また、閉塞箇所を検出する時にコークス炉の燃焼室１１に設置してもよい。また、富ガス配管閉塞特定装置１０１は、複数の燃焼室１１のすべてに設置してもよく、任意の燃焼室１１に設置してもよい。また、コークス炉では、燃焼室の燃焼側１１Ａと燃焼室の排気側１１Ｂが交互に入れ替わるため、富ガス配管閉塞特定装置１０１を、燃焼室の両側に（燃焼側１１Ａと排気側１１Ｂ）に常時設置してもよい。
【実施例】
【００３８】
本発明の効果を検証するために、複数の燃焼室の燃焼側１１Ａの酸素濃度を測定し、測定された燃焼室１１Ａの酸素濃度と、煙道８の酸素濃度とを比較した。測定の結果、煙道８の酸素濃度は１０．６％であるのに対し、ある燃焼室１１Ａの酸素濃度は１５．９％であった。他の閉塞していない燃焼室１１Ａの酸素濃度は、６％であった。そこで、この酸素濃度が高かった燃焼室１１Ａに接続された水平ガス道６と富ガス配管５との境界部分１３の煉瓦を解体したところ、図４に示すように、富ガス配管が閉塞していた。
【００３９】
これにより、燃焼室１１Ａの酸素濃度をサンプリングすることで、サンプリングを行った燃焼室１１と富ガス配管５との境界部分１３の閉塞を検出できることが分かった。
【符号の説明】
【００４０】
１  サンプリング管
２  ポンプ
３  酸素濃度計
４  点検孔
５  富ガス配管
６  水平ガス道
７  水平煙道
８  煙道
１０  炭化室
１１  燃焼室
１１Ａ  燃焼室の燃焼側
１１Ｂ  燃焼室の排気側
１２  蓄熱室
１３  境界部分
１４  貧ガス配管
１５  垂直焔道
１００  コークス炉
１０１  富ガス配管閉塞特定装置
【図１】
2015131904.tif 000003
【図２】
2015131904.tif 000004
【図３】
2015131904.tif 000005
【図４】
2015131904.tif 000006