(57)【要約】    【課題】コークス炉の上昇管の上部から大気放散させる乾留副生物を燃焼させる際に発生する騒音を低減することができるコークス炉排出副生物の処理方法を提供する。    【解決手段】コークス炉の上昇管上部から乾留副生物を大気放散する操業時に、上昇管の上部および内部に燃焼用空気を吹き込むに際し、空気吹込みノズルを用いて、上部（上昇管の出口近傍）には前記吹き込む総空気量の０〜５０％を、内部（上昇管の中間部から基部迄の間）には前記吹き込む総空気量の５０〜１００％を吹き込む。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の上昇管上部から乾留副生物を大気放散する操業時に、上昇管の上部および内部に燃焼用空気を吹き込むに際し、上部には前記吹き込む総空気量の０〜５０％を、内部には前記吹き込む総空気量の５０〜１００％を吹き込むことを特徴とする騒音の少ないコークス炉排出副生物の処理方法。
【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乾留副生物量を上昇管上部から大気中に放散させる際に、上昇管の上部および内部に燃焼用空気を吹き込んで前記副生物を燃焼させるコークス炉排出副生物の処理方法で、特に、騒音の少ない処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉の操業においては、乾留末期に、炭化室内に残留している水素、メタンを主成分とするガスやタール等の副生物が上昇管の上部から大気中に放散される。これら副生物は上昇管の出口で空気と接触し、着火燃焼して、ＣＯ2やＨ2Ｏ等の燃焼生成物に転化するので、通常は、環境上の問題は生じない。
【０００３】
しかしながら、燃焼条件によっては、副生物の一部が未燃焼のまま大気中に放散され、蓄積される危険性を有しており、地球環境を保護する視点から好ましくない。
【０００４】
このため、例えば、特許文献１には、コークス炉の上昇管の上部から乾留副生物を大気放散する際に、上昇管の内部に酸素含有ガスを添加し、または更に上昇管の出口上部で酸素含有ガスを添加して燃焼性を改善し、未燃の副生物を低減するコークス炉排出副生物の処理方法が開示されている。また、特許文献２には、前記酸素含有ガス添加時の最適条件が示され、上昇管の上部または上方に設けた複数のノズルの仰角および法線角を所定範囲内とし、添加する酸素含有ガスの総酸素量を、上昇管の上部から排出される乾留副生物との酸化反応に要する化学量論量の０．１〜０．８倍とする方法が提案されている。
【０００５】
これら従来の処理方法によれば、コークス炉の上昇管から排出される副生物が未燃焼のまま大気中へ放散されるのを抑制することができる。しかし、酸素含有ガス（例えば、燃焼用空気）の吹き込みは強制的に行われるため、上昇管の上部から排出される乾留副生物に燃焼用空気が上昇管出口部で一斉に吹込まれた場合、その吹込み音（吹込みノズルからの噴出音）および燃焼音が非常に大きく、コークス炉が商業地域や住宅地域に近接しているような立地条件下においては、騒音公害が引き起こされるおそれもある。
【０００６】
前掲の特許文献には、未燃の副生物の大気中への放散を防止するという観点から、上昇管の上部と内部への酸素含有ガスの効率的な吹込み方法が記載されているが、その際の騒音抑制については何も記述されていない。しかし、騒音の抑制という視点から、酸素含有ガスとして燃焼用空気を用いた場合の吹込み音および燃焼音の抑制対策が必要とされている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−１６４２５７号公報
【０００８】
【特許文献２】特開２００２−２０１４７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明はこのような状況に鑑みなされたもので、その目的は、コークス炉の上昇管の上部から大気放散させる乾留副生物に燃焼用空気を吹き込んで燃焼させる際に発生する燃焼用空気の吹込み音および燃焼音を低減することができる、騒音の少ないコークス炉排出副生物の処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、上記の課題を解決するために種々の条件で燃焼試験を行った結果、騒音抑制の観点から、最適な燃焼用空気の吹込み方法を見出した。
【００１１】
本発明の要旨は、下記のコークス炉排出副生物の処理方法にある。
『コークス炉の上昇管上部から乾留副生物を大気放散する操業時に、上昇管の上部および内部に燃焼用空気を吹き込むに際し、上部には前記吹き込む総空気量の０〜５０％を、内部には前記吹き込む総空気量の５０〜１００％を吹き込む騒音の少ないコークス炉排出副生物の処理方法。』
前記の「上昇管の上部」とは、上昇管の出口の近傍をいう。すなわち、上昇管の出口部分の他、出口の下部や出口の上部も含めて「上昇管の上部」という。また、「上昇管の内部」とは、上昇管の中間部から基部（炭化室との接続部の直上部位、すなわち後述する図１のＡの部位）迄の間をいう。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のコークス炉排出副生物の処理方法によれば、コークス炉の上昇管の上部から大気放散させる乾留副生物に燃焼用空気を吹き込んでこれを燃焼させる際に発生する燃焼用空気の吹込み音および燃焼音（すなわち、燃焼処理時の騒音）を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、コークス炉から排出される副生物の発生状況および処理状況を具体的に述べた上で、本発明の騒音の少ない処理方法について説明する。
【００１４】
石炭をコークス炉の炭化室に装入すると、炭化室の両側に隣接する燃焼室からレンガを介して伝わる熱で石炭の温度が上昇する。温度の上昇に伴い、ガスやタール等の揮発成分の発生が顕著となり、これら副生物は炭化室上部の空間から上昇管を通過して集気本管に集められ、下流の分離精製工程に送られる。
【００１５】
図１は、前記副生したガスやタール等が通過する上昇管とそれに隣接する部分を例示する縦断面図である。図示するように、上昇管１は皿弁２を介して集気本管３に接続され、下端は炭化室４に通じている。また、上昇管１の上端には矢印で示すように開閉自在に構成された天蓋５が取り付けられている。炭化室４の上部は断熱レンガ６構造をなし、蓋を備えた石炭装入口７が４〜５箇所に設けられている。
【００１６】
炭化室の幅は４５０ｍｍ前後であり、この幅の炭化室内に装入されている石炭が、炭化室に隣接する両側の燃焼室からの伝熱（主として伝導伝熱）により加熱される。そのため、昇温速度は小さく、その中心部（炭中部）が１０００℃程度にまで焼き上がるのに約一昼夜を要する。すなわち、ガスやタール等の揮発成分の発生が顕著となる約４００℃の領域が１０ｍｍ／ｈの速度で炉壁側から炭中部に向かって移動するので、炭化室の炉壁側から炭中部に向かって常に温度勾配が存在している。
【００１７】
したがって、乾留処理を行っている全期間を通してガスやタール等の乾留副生物が常に発生している。
【００１８】
さらに、コークス炉炭化室の大きさは、長さが１５ｍ程度で高さが６ｍ前後にも達するため、この広大な面を均一に加熱するのはもともと容易ではなく、さらに炭化室は炉長方向に６０ｍｍ程度のテーパーを有していること、また、炉蓋が設置された炉長方向両端部では放熱量が不可避的に多いこと等に起因して、炭化室に装入された石炭の乾留は必ずしも均一には行われない。そのため、乾留終了後のコークス排出時においても、局部的に乾留の進行が遅れ、副生物が発生している部分が残存している可能性が高い。
【００１９】
このように副生物の発生が続いている乾留末期に、図１に示した皿弁２を「閉」にし、上昇管１の天蓋５を「開」にして上昇管１と集気本管３との連絡を絶ち切る（縁切りする）と、コークス炉から排出される乾留副生物は上昇管１の天蓋５から大気中に排出される。
【００２０】
これらの副生物は上昇管を出たところで空気と接触するため、ガスの温度が高い場合は自然着火する。また着火しない場合は、上昇管の出口付近に取り付けられているイグナイタ等の種火により着火させる。したがって、前述したように、可燃成分の大部分は燃焼して消滅するが、燃焼状況が適切でなく、可燃成分の一部が未燃のまま残存すると、それらがそのまま大気中に放散される。そこで、上昇管にノズルを設けて上昇管の内部や上部に燃焼用空気を強制的に吹き込み、副生物の可燃成分を燃焼処理し無害化している。
【００２１】
本発明は、このように乾留副生物を処理する際に、燃焼用空気の強制吹き込みに起因して生じる噴出音ならびに燃焼音を抑制する方法で、前記のように、『コークス炉の上昇管上部から乾留副生物を大気放散する操業時に、上昇管の上部および内部に燃焼用空気を吹き込むに際し、上部には前記吹き込む総空気量の０〜５０％を、内部には前記吹き込む総空気量の５０〜１００％を吹き込む方法』である。なお、「吹き込む総空気量」とは、コークス炉の上昇管の上部から大気放散させる乾留副生物を燃焼させるに必要な燃焼用空気の総量（以下、「必要空気量」ともいう）である。
【００２２】
本発明の方法では、副生物を燃焼処理する際に、上昇管の上部および内部に燃焼用空気を吹き込むが、吹き込みのための手段については公知の手段を用いればよい。例えば、前掲の特許文献１に記載の方法で用いている手段、すなわち、上昇管の内部に酸素含有ガスを添加し、または更に上昇管の出口上部で酸素含有ガスを添加して燃焼性を改善する方法等が適用できる。通常は、ノズルを用いて吹き込むのがよく、前記図１に示した例でも吹込みノズル８を用いている。
【００２３】
このように上昇管の上部および内部に燃焼用空気を吹き込んでそれを燃焼させる際に、本発明の方法では、『上部（上昇管の上部）には前記吹き込む総空気量の０〜５０％を、内部（上昇管の内部）には前記吹き込む総空気量の５０〜１００％を吹き込む』のである。
【００２４】
前記の「上昇管の上部」とは、上昇管の出口部分の他、出口の下部や出口の上部であり、図１に示した例では、上部ノズル８ａおよび８ｂによりそれぞれ出口部分および出口上部に燃焼用空気を吹き込めるように構成されている。また、「上昇管の内部」とは、上昇管の中間部から基部迄の間で、図１に示した例では、内部ノズル８ｃを用いて上昇管の中間部に燃焼用空気を吹き込むことができる。
【００２５】
上昇管の上部には吹き込む総空気量の０〜５０％を、内部には５０〜１００％を吹き込むこととするのは、後述する実施例に示すように、上昇管の上部への吹込み量が５０％を超えると、騒音レベルで８５ｄＢを超え、望ましくないからである。
【００２６】
上昇管の上部への吹込み量を０％、内部への吹込み量を１００％（すなわち、全量を上昇管の内部へ吹き込む）としてもよい。上昇管の内面は耐火物で内張りライニングが施されているので防音効果を有しており、燃焼用空気の吹き込みに伴う噴出音および燃焼音の外部への伝搬が妨げられ、騒音レベルの上昇が抑えられる。しかし、上昇管内部への燃焼用空気の吹込み量には上昇管の内径による制約があるので、その制約量までは内部用吹込みノズルで上昇管の内部へ吹き込み、必要空気量に対する不足分は、上部用吹込みノズルで上昇管の上部へ吹き込むこととするのがよい。
【００２７】
このような燃焼用空気の吹込み方法を用いることによって、コークス炉の上昇管上部から乾留副生物を大気放散する操業時、つまり、乾留末期から次チャージの装炭開始までの間、前記副生物の燃焼処理を行うとともに、その際に生じる騒音を抑制することができる。
【実施例】
【００２８】
図２は、炭化室および上昇管を模擬した実験装置の概念図である。この装置は、上昇管９と、模擬コークス炉ガスとタール成分を模擬したベンゼンとを混合する混合器１０と、前記混合したガス（すなわち、模擬乾留ガス）を予熱する予熱器１１を有し、内部吹込みノズル（図示せず）により上昇管９の内部に予混合空気（つまり、燃焼用空気）を吹き込み、さらに、リング状のスリットノズルを備える散気管１２（空気吹込みノズル）から上昇管９の上部に燃焼用空気を吹き込めるように構成されている。なお、ベンゼンは加熱器１３で加熱して蒸気として混合器１０へ送られる。
【００２９】
図２に示した実験装置を使用し、模擬コークス炉ガスとして調製した混合ガス（Ｈ2：５５容量％、ＣＨ4：２５容量％、Ｃ2Ｈ4：５容量％およびＮ2：１５容量％）とタール成分の模擬物質としてのベンゼンとを、ベンゼン含有量が約０．１ｍｏｌ％となるように、混合器１０で混合した。
【００３０】
混合ガスの組成を表１に示す。なお、この組成は上昇管９の入側で採取した「入口サンプルガス」（図２参照）についての分析結果である。
【００３１】
【表１】
2005247918.tif 000002
【００３２】
まず、前記混合ガスを、予熱器１１で３００℃に予熱した後、上昇管９に導入し、上昇管９内部への予混合空気の吹き込みは行わず、上昇管９の上部に設けた散気管１２（空気吹込みノズル）を使用して、燃焼用空気を吹き込み（仰角θ：３０度）、混合ガスの燃焼処理を行った。空気比を０（燃焼用空気の吹き込みを行わなかった場合）から１．０の範囲で変化させ、燃焼処理後に採取した「出口サンプルガス」（図２参照）について可燃性ガス濃度の分析を行うとともに、燃焼処理中の騒音測定を実施した。なお、混合ガスへの点火にはイグナイタ１４を使用した。また、騒音測定は、ＪＩＳ  Ｃ  １５０２に規定される普通騒音計により、上昇管９の上部開口部の中心を基点とする水平面での十字方向の線上において、散気管１２から１ｍ離れた各測定点（計４点）で行い、そのうちの最大値を代表値として評価した。
【００３３】
試験結果を表２に示す。
【００３４】
【表２】
2005247918.tif 000003
【００３５】
表２に示した結果から明らかなように、空気比の増大とともに可燃性ガス濃度は低下し、空気比０．８（例５）および１．０（例６）では可燃性ガスのほとんどが燃焼した。しかし、例６の空気比１．０では空気吹込みノズルからの騒音レベルが１００ｄＢを超え、騒音面で問題があった。
【００３６】
次に、前記混合ガスを予熱器１１で３００℃に予熱した後、上昇管９に導入し、上部吹込みノズル（仰角θ：３０度）と内部吹込みノズルを併用して燃焼用空気を吹き込み、混合ガスの燃焼処理を行って、可燃性ガス濃度の分析および騒音測定を実施した。上部吹込みノズルと内部吹込みノズルからの吹込み量の分配比率（以下、「空気吹込み比率」、または単に「吹込み比率」という）をそれぞれ５０％とし、空気比は０．１から１．０の範囲で変化させた。
【００３７】
試験結果を表３に示す。いずれも本発明例に該当する。
【００３８】
【表３】
2005247918.tif 000004
【００３９】
表３に示したように、燃焼用空気の吹き込みを上昇管の上部と内部に分割して行うことにより、吹き込む空気比（上部からの吹込み空気比と内部への吹込み空気比との合計）が同じでも、前記表２に示した空気の吹き込みを上昇管の上部でのみ行った場合に比べて排ガス中の可燃性ガス濃度は低下した。また、空気比１．０の場合で比較（表２の例６と表３の本発明例４とを比較）すると、騒音レベルも明らかに低下した。
【００４０】
図３は、表２および表３に示した結果を図示したものであるが、上部・下部同時吹き込み時における騒音レベルの低下が明白である。
【００４１】
さらに、前記混合ガスを予熱器１１で３００℃に予熱した後、上昇管９に導入し、上部吹込みノズル（仰角θ：３０度）と内部吹込みノズルを併用して燃焼用空気を吹き込むに際し、吹込み空気比は１．０とし、上部吹込みノズルと内部吹込みノズルからの空気吹込み比率を変化させて、混合ガスの燃焼処理を行い、可燃性ガス濃度の分析および騒音測定を実施した。
【００４２】
試験結果を表４に示す。表４の「騒音判定」の欄の○印は騒音レベルが８５ｄＢ以下であることを、×印は８５ｄＢを超えることを表す。
【００４３】
【表４】
2005247918.tif 000005
【００４４】
表４に示した結果から、内部吹込みノズルからの吹込み比率が大きいほど、騒音レベルが低く、騒音抑制効果が認められた。
【００４５】
図４は、表４に示した結果を図示したものであるが、前記の効果が明白である。なお、コークス炉の立地条件によって騒音の規制条件は異なるが、騒音レベルの工場敷地内における管理上限値を８５ｄＢとして図中に示した。
【００４６】
図４から、内部吹込みノズルからの吹込み比率の下限は、５０％であることが読みとれる。すなわち、前記騒音レベルの管理上限値を満たすためには、内部吹込みノズルからの燃焼用空気の吹込み量は５０〜１００％（したがって、外部吹込みノズルからの吹込み量は５０〜０％）とすればよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の騒音の少ないコークス炉排出副生物の処理方法によれば、コークス炉の上昇管の上部から大気放散させる乾留副生物の燃焼処理時における空気吹込みノズルからの噴出音や燃焼音を抑制することが可能である。したがって、この方法は、コークス炉の上昇管の上部から乾留副生物を大気放散させる操業時に適用することができ、その際に生じる騒音を抑制して環境保全に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】乾留時に副生したガスやタール等が通過する上昇管とそれに隣接する部分を例示する縦断面図である。
【図２】炭化室および上昇管を模擬した実験装置の概念図である。
【図３】実施例の結果で、上昇管の上部、内部へ吹き込む燃焼用空気の空気比と騒音レベルの関係を示す図である。
【図４】実施例の結果で、上昇管の上部、内部へ吹き込む燃焼用空気のうちの内部ノズル吹込み比率と騒音レベルの関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１：上昇管
２：皿弁
３：集気本管
４：炭化室
５：天蓋
６：断熱レンガ
７：石炭装入口
８：吹込みノズル
８ａ、８ｂ：上部ノズル
８ｃ：内部ノズル
９：上昇管
１０：混合器
１１：予熱器
１２：散気管
１３：加熱器
１４：イグナイタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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