(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス乾式消火設備の消火塔で赤熱コークスを不活性ガスからなる冷却用ガスで熱交換し、消火塔から排出された高温の冷却用ガスに通常の冷却操業時に７０００〜１００００Ｎｍ３／ｈの空気流量でＣＯ燃焼用空気を吹き込むとともに、ボイラーへ導入して熱回収し、ボイラーで冷却されて排出された冷却用ガスを消火塔へ循環させるコークス乾式消火設備の操業方法において、
赤熱コークスの消火塔への装入開始に先立ち前記通常の冷却操業時に吹き込んでいる空気流量に、コークス装入後に増加するＣＯ燃焼に必要な空気量を１秒間に１０〜９５Ｎｍ３／ｈの吹込空気流量増量速度で連続的に増加させて吹き込み、引きつづき装入開始から装入終了の間は装入開始時点での増加された空気流量を吹き込むことを特徴とするコークス乾式消火設備のＣＯ濃度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉から取り出された赤熱コークスを不活性の循環ガスで冷却するコークス乾式消火設備において、赤熱コークス装入時における循環ガス中のＣＯ濃度の急激な上昇を抑えるため、赤熱コークスの装入前から装入完了までの間に空気吹込量を調整してＣＯ濃度を所定量以下に制御する赤熱コークス装入時の空気吹込量の調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉から取り出された赤熱コークスの冷却にコークス乾式消火設備が利用されている。赤熱コークスは、コークス乾式消火設備の消火塔の上部からプレチャンバーに投入され、冷却室を降下する間に、下方から吹き込まれる不活性の循環ガスと接触して冷却される。
【０００３】
コークス乾式消火設備は広く知られており、消火塔はプレチャンバーと、冷却室と、プレチャンバーと冷却室との間のスローピングフリューとから構成されている。
【０００４】
冷却室の下部には、窒素等の不活性ガスからなる冷却用ガスを吹き込む冷却用ガス吹込装置およびコークス排出口が設けられている。コークス炉から搬送されてきた赤熱コークスは、装入装置からプレチャンバーに投入され、冷却室を降下する間に、冷却用ガス吹込装置から吹き込む冷却用ガスに接触して冷却され、コークス排出口から排出される。
【０００５】
消火塔から排出される高温となった冷却用ガスは、ボイラーに導入され、熱交換される。ボイラーから排出された冷却用ガスは、循環フアンにより熱交換器に導入され、冷却用ガス吹込装置へ送られて冷却室へ吹き込まれて循環される。
【０００６】
コークス乾式消火設備の操業においては、プレチャンバーの上方から赤熱コークスを装入（１時間に数回）しており、赤熱コークスの装入によりプレチャンバー内の雰囲気は、赤熱コークス装入時に発生する可燃性ガス（ＣＯ）および装入されたコークスから持ち込まれたＣＯにより、循環ガスのＣＯ濃度が急激に上昇する。しかし、ＣＯ濃度が上昇したままの状態で操業を続けると循環ガスの比熱が低下し、後続のボイラーでの顕熱回収量の低下などが生ずるため、ＣＯ濃度を低下させることが重要である。そのため、ボイラーの上流側で循環ガスに空気を吹き込んでＣＯを燃焼させてＣＯ濃度を低下させることが行われている。
【０００７】
ガス濃度制御方法として、特許文献１には、循環ガス中の可燃性ガス（ＣＯ）および酸素成分を常に最小に保ち、顕熱回収量を最大化するため、スローピングフリューとボイラーとの間に設けた空気吹込口から吹き込む空気量およびバイパス空気量調節計を用いた流量設定値と実績値の偏差分を補償するＰＩＤ制御方法によるフィードバック制御と、コークス排出量およびガス濃度実績にもとづいたフィードフォワード制御することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１８３０５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記特許文献１の技術では、赤熱コークスの装入後にＣＯ濃度が急激に上昇することに対しては特に考慮されていないので、コークスの装入後にＣＯ濃度が急激に上昇するとＣＯ濃度を低下させるために、オペレータが手動調整しているのが現状である。その詳細を図７により説明する。
【００１０】
図７は従来の赤熱コークス装入時における空気吹き込みがＣＯ濃度およびプレチャンバー圧力に及ぼす影響を示すグラフである。なお、ＣＯ濃度は熱交換器の出側で測定した濃度である。
【００１１】
図７に示すように、コークス装入後しばらくするとＣＯ濃度が上昇するのでスローピングフリューとボイラーとの間に設けた空気吹込口から吹き込む空気量をオペレータの操作により増加させている。しかしながら、赤熱コークス装入直後に赤熱コークスが持ち込むＣＯおよび装入口からの侵入空気により発生するＣＯの増加により、ＣＯ濃度の上昇に対する制御が追いつかず、ＣＯ濃度が増加する。
【００１２】
このように空気吹込口から吹き込む空気流量をオペレータが調整し、安定した低いＣＯ濃度に調整するのは非常に困難であった。そのため、コークス装入後、循環ガス中のＣＯ濃度の上昇が発生して循環ガスの比熱が低下し、後続に設置しているボイラーでの顕熱（蒸気）回収量の低下になり問題を有していた。
【００１３】
そこで、本発明は、コークス乾式消火設備への赤熱コークス装入時におけるＣＯ濃度の急激な上昇を抑えることができるコークス乾式消火設備のＣＯ濃度制御方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１の発明は、コークス乾式消火設備の消火塔で赤熱コークスを不活性ガスからなる冷却用ガスで熱交換し、消火塔から排出された高温の冷却用ガスに通常の冷却操業時に７０００〜１００００Ｎｍ３／ｈの空気流量でＣＯ燃焼用空気を吹き込むとともに、ボイラーへ導入して熱回収し、ボイラーで冷却されて排出された冷却用ガスを消火塔へ循環させるコークス乾式消火設備の操業方法において、
赤熱コークスの消火塔への装入開始に先立ち前記通常の冷却操業時に吹き込んでいる空気流量に、コークス装入後に増加するＣＯ燃焼に必要な空気量を１秒間に１０〜９５Ｎｍ３／ｈの吹込空気流量増量速度で連続的に増加させて吹き込み、引きつづき装入開始から装入終了の間は装入開始時点での増加された空気流量を吹き込むことを特徴とする
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、赤熱コークスの消火塔への装入に先立ち消火塔から排出された高温の冷却用ガスにＣＯ燃焼用空気を所定の増加量で吹き込むとともに、引きつづき装入開始から装入終了の間は装入開始時点での増加された空気流量を吹き込むことで、赤熱コークス装入時におけるＣＯ濃度の上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明において適用するコークス乾式消火設備の一例を示す概略図である。
【図２】本発明における、１秒間の吹込空気流量の増量速度がＣＯ濃度およびプレチャンバー圧力に及ぼす影響を示すグラフである。
【図３】吹込空気流量増量速度が１００Ｎｍ３／ｈの場合のＣＯ濃度およびプレチャンバー圧力に及ぼす影響を示すグラフである。
【図４】吹込空気流量増量速度が７Ｎｍ３／ｈの場合のＣＯ濃度およびプレチャンバー圧力に及ぼす影響を示すグラフである。
【図５】吹込空気流量増量速度が１０〜９５Ｎｍ３／ｈの場合のＣＯ濃度およびプレチャンバー圧力に及ぼす影響を示すグラフである。
【図６】本発明において適用するコークス乾式消火設備の別の例を示す概略図である。
【図７】従来の赤熱コークス装入時における空気吹き込みがＣＯ濃度およびプレチャンバー圧力に及ぼす影響を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のコークス乾式消火設備のＣＯ濃度制御方法及び制御装置について実施例により説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明を適用するコークス乾式消火設備の一例を示す概略図である。
【００２２】
図１において、コークス乾式消火設備は、消火塔１の上部の装入装置２から赤熱コークスが投入されるプレチャンバー３と、その下部に配置され、降下する赤熱コークスを冷却する冷却室４とから構成されている。プレチャンバー３と冷却室４との間には熱交換されて高温となった冷却用ガスを抜き出す環状のスローピングフリュー５が設けられ、スローピングフリュー５は煙道６に接続されている。
【００２３】
冷却室４の下部の逆円錐形部には、窒素等の不活性ガスからなる冷却用ガスを吹き込む冷却用ガス吹込装置７およびコークス排出装置８が設けられている。冷却用ガス吹込装置７には熱交換器９から冷却用ガスが供給される。
【００２４】
消火塔１により、コークス炉から搬送されてきた赤熱コークスは、装入装置２からプレチャンバー３に投入され、冷却室４を降下する間に、冷却用ガス吹込装置７から吹き出す冷却用ガスに接触して冷却され、コークス排出装置８から排出される。  
【００２５】
一方、赤熱コークスと接触し、熱交換されて高温となった冷却用ガスは、煙道６で除塵された後、ボイラー１０に導入され、熱交換されて冷却される。ボイラー１０から排出された冷却用ガスは、ボイラー１０のガス出側に連結されているダストキャッチャー１１で除塵され、循環フアン１２により熱交換器９に導入され、冷却用ガス吹込装置７へ送られて冷却室４へ吹き込まれて循環させる。
【００２６】
コークス乾式消火設備の操業においては、ＣＯ濃度が上昇した状態で操業すると循環ガスの比熱が低下し、後続のボイラーでの顕熱回収量の低下などが生ずるため、ＣＯ濃度を低下させるため、ボイラー１０の上流側で消火塔１から排出される熱交換されて高温となった冷却用ガスに空気を空気吹込口１３から吹き込んでＣＯを燃焼させてＣＯ濃度を低下させる。吹込空気流量は、流量調整手段１４である流量調整弁で調整される。なお、流量調整手段１４として流量調整弁に代えて図６に示すようにブロワの回転数を制御し調整してもよい。
【００２７】
本発明では、以下に説明するとおり、赤熱コークス装入時におけるＣＯ濃度の急激な上昇を抑えるため、消火塔への赤熱コークスの装入開始前、次いで赤熱コークスの装入開始から終了までの間、吹込空気流量を調整し、装入終了後はＣＯ濃度に応じたフィードバック制御により吹込空気流量の調整を行う。
【００２８】
図２は本発明における、１秒間の吹込空気流量の増量速度がＣＯ濃度およびプレチャンバー圧力に及ぼす影響を示すグラフである。
【００２９】
図２において、消火塔への赤熱コークスの装入開始の１５０秒〜１５秒前から、通常の冷却操業時に吹き込んでいる空気流量（約７０００〜約１００００Ｎｍ３／ｈ）に、１秒間に１０Ｎｍ３／ｈ（破線）から９５Ｎｍ３／ｈ（２点鎖線）の範囲の割合で空気を増量する。
【００３０】
プレチャンバーの蓋を開けて赤熱コークスの装入が開始されると、赤熱コークスの装入開始時点で吹き込んでいる空気流量Ｑに対し±３０％、すなわち０．７×Ｑ〜１．３×Ｑの範囲の空気流量で吹き込む。これにより赤熱コークス装入時におけるＣＯ濃度の増加によるＣＯ濃度の上昇を抑えることができる。
【００３１】
赤熱コークス装入開始時間について、吹込空気流量の増加速度（１秒間に１０〜９５Ｎｍ３／ｈの範囲）を一定値にして、吹き込み開始時を種々変えて試験・解析した結果、次の知見が得られた。
【００３２】
赤熱コークス装入開始前の空気増量時間を長くし過ぎる（すなわち、増量開始時期が１５０秒前より早すぎる）と、総吹込空気流量が多くなり過ぎ、吹込空気中のＯ２により、チャンバー内のコークスが燃焼して還元反応によりＣＯが生成されるため、ＣＯ濃度を低く制御することができない。また、空気増量時間を短くし過ぎる（増量の開始時期が１５秒前より遅すぎる）と、ＣＯ燃焼に必要なＯ２量が不足し、ＣＯ濃度を制御できないことがわかった。
【００３３】
以上の結果から、赤熱コークスの装入開始前の吹込空気流量を増量開始時期は、１５０秒〜１５秒前から開始することが適切であることが判明した。
【００３４】
次に、赤熱コークス装入開始前の適正時間（１５０秒〜１５秒前の範囲内）で、１秒間の吹込空気流量の増量速度を種々変えて試験を実施した。
【００３５】
図３〜図５は、１秒間の吹込空気流量増量速度がＣＯ濃度およびプレチャンバー圧力に及ぼす影響を示すグラフで、図３は吹込空気流量増量速度が１００Ｎｍ３／ｈの場合、図４は吹込空気流量増量速度が７Ｎｍ３／ｈの場合、図５は吹込空気流量増量速度が１０〜９５Ｎｍ３／ｈの場合を示すグラフである。
【００３６】
図３に示すように、１秒間に１００Ｎｍ３／ｈの空気量増加ではチャンバー内で圧力変動が発生し、ＣＤＱ設備全体の圧力バランスの変動に伴い、循環ガス量が変動し、後続設置しているボイラーでの蒸気回収量が変動する。
【００３７】
逆に、図４に示すように、１秒間に７Ｎｍ３／ｈの空気量増加では、後工程である赤熱コークス装入によりコークスが持ち込むＣＯおよび装入口から侵入空気により発生するＣＯの増加に対し空気不足となり、ＣＯ濃度を低下させることができない。
【００３８】
図５に示すように、図３および図４に示す吹込空気流量増量速度の範囲内で、空気流量増量速度を種々変えて試験した結果、１秒間に１０〜９５Ｎｍ３／ｈにおいて、安定したＣＯ濃度およびプレチャンバー圧力であった。
【００３９】
赤熱コークスの装入開始から終了までの間は、赤熱コークスの装入開始時点までに１秒間に１０〜９５Ｎｍ３／ｈで増量して吹き込んでいる空気流量Ｑに対し、０．７×Ｑ〜１．３×Ｑの範囲の空気流量で吹き込む。１．３×Ｑを超えると、コークス装入時、熱ガスが系外に噴出し、環境を汚染すると共に、安全上好ましくない。また、０．７×Ｑ未満の場合、プレチャンバー内の圧力が低下し、系外から外気（大気）が侵入し、これにより、内部のコークスが燃焼し、還元反応によりＣＯが生成されるため循環ガス中のＣＯ濃度を低くすることができない。したがって、適正な値は、０．７×Ｑ〜１．３×Ｑであることが判明した。
【符号の説明】
【００４０】
１：消火塔
２：装入装置
３：プレチャンバー（ＰＣ）
４：冷却室
５：スローピングフリュー
６：煙道
７：冷却用ガス吹込装置
８：コークス排出装置
９：熱交換器
１０：ボイラー
１１：ダストキャッチャー
１２：循環フアン
１３：空気吹込口
１４：流量調整手段（流量調整弁、ブロワ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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