(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の燃焼室におけるガス燃焼方法であって、石炭を装入する炭化室の両隣にある燃焼室の、廃気側の富ガス供給路より空気を供給することを特徴とするコークス炉のガス燃焼方法。
【請求項２】
前記炭化室への石炭装入開始から少なくとも１０分間、廃気側の富ガス供給路より空気を供給することを特徴とする請求項１記載のコークス炉のガス燃焼方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコークス炉のガス燃焼方法に関し、さらに詳しくはコークス炉の燃焼排ガスから微細なダストを除去する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉は燃焼室と炭化室が１枚のレンガで仕切られている。コークス炉の老朽化に伴い、このレンガの目地が切れ、この目地切れ部を通って炭化室から燃焼室へ発生ガスが漏洩する。漏洩したガスにより燃焼室の空燃比が乱れ、不完全燃焼により煤が生じる。この煤がそのまま煙突から排出されると煙突黒煙となり、環境上問題である。なお、このような煙突黒煙は、炭化室内圧力が上昇する石炭装入直後に発生する。
【０００３】
この煙突黒煙に対し、煙突の上流側に煙道集塵機を設ける対策がある。この対策では、煙突黒煙の発生はゼロになるものの、投資額が膨大であるという問題点がある。
【０００４】
これに対し、特開平０６−０６３３３４号公報では、コークス炉の廃気弁の下流側で、新設の集塵系と既設の煙道系に分岐させ、装入窯の排ガスのみを集塵機に導くようにしたものである。このようにすれば、新設の集塵ダクトを小径化することができ、集塵機も小型化できるので、コスト的には安価になる。しかし、廃気弁の下流側にスペースがない場合は、集塵系と煙道系の切替ダンパと集塵ダクトを設置することができない。また、多くの門数から構成される炉団では、切替ダンパの個数が多くなるため、総体的に考えると必ずしも安価になるとは限らない。
【０００５】
他の従来技術としては、特開平０６−２５６７６４号公報に開示されているように、石炭装入時に装入窯に隣接する燃焼室への燃料ガス流量をコントロールすることによって、漏洩ガスを燃焼させる技術がある。このようにすれば、漏洩ガスは燃焼するものの、空気過剰な状態を長く続けると、レンガの目地に入っているカーボンも燃焼してしまい、目地切れを助長してしまう。このように、効果はあるが、漏洩ガスを燃焼させるだけの空気比になるように燃料ガス流量をコントロールすることは非常に難しい。
【０００６】
さらに、他の従来技術である特開平１０−１６８４５９号公報では、炉上の燃焼室覗き穴から空気を吹き込み、漏洩ガスを燃焼させる技術が開示されている。これも同様な理由で吹き込み空気の流量コントロールが非常に難しい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、簡単な操作によって、燃焼室の目地に付着した炭素を焼失させることなく、燃焼ガス中の黒煙となる微細な炭素を効果的に除去することができる、好適なコークス炉のガス燃焼方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、コークス炉の燃焼室におけるガス燃焼方法であって、石炭を装入する炭化室の両隣にある燃焼室の、廃気側の富ガス供給路より空気を供給することを特徴とするコークス炉のガス燃焼方法である。この場合に、前記炭化室への石炭装入開始から少なくとも１０分間、廃気側の富ガス供給路より空気を供給することとすれば好適である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、カールスチル式コークス炉を例にとって本発明の実施の形態を説明する。２分割式のカールスチル式コークス炉においては、コークス炉のほぼ中央で、押出機側（マシンサイド）と消火車側（コークスサイド）に蓄熱室及び燃焼室が２分割されている。燃料ガスの燃焼は一定時間（２０〜３０分）の燃焼を押出機側と消火車側とで交互に繰り返している。なお、室炉式コークス炉には燃料ガスと空気の流通経路を様々に変形した各種タイプの炉、例えば、コッパース式、オットー式等が使用されている。いずれのタイプの炉でも、燃料ガスとしてコークス炉ガス（Ｃガス）（富ガス）を使用する富ガス燃焼を行う単式炉と、富ガス燃焼と燃料ガスとしてコークス炉ガスと高炉ガスを混合した混合ガス（Ｍガス）（貧ガス）を使用することもできる複式炉とがある。いずれの炉においても富ガス（コークス炉ガス：Ｃガス）を燃焼するための富ガス供給路がある。
【００１０】
例えば複式コークス炉１０は、図１に示すように、燃料供給部１１、燃焼室２１、炭化室２４、蓄熱室３１、廃気経路４１を備えている。燃料供給部１１は炉の前後から交互に燃料を供給することができるように、押出機側と消火車側にそれぞれＣガス配管１２、Ｍガス配管１３が設けられている。炭化室２４と燃焼室２１とは多数列が交互に隣接して炉団を形成しており、その上面には石炭装入口２２、覗き穴２３が設けられている。
【００１１】
図１に例示されるように、室炉コークス炉１０の燃焼室２１には燃料ガスと空気を流通する複雑な流路が形成されている。燃焼排熱を利用するために、燃焼室２１の下方に蓄熱室３１を設けてある。燃焼排ガスはガス流３２で示すように蓄熱室３１内を経由して、蓄熱室３１を形成するレンガに熱を伝え、その後、小煙道４２、大煙道４３などの廃気経路４１を経て煙突４４から外気に排出される。
【００１２】
そして貧ガス（混合ガス：Ｍガス）燃焼時には、Ｍガス配管に燃料ガスを送り、空気吸入口１４から空気を送り、燃料ガスと燃焼用空気は別々に蓄熱室３１を経由して高温のレンガと熱交換して昇温された後、燃焼室２１内で合流し、燃焼する。こうして燃焼ガスの顕熱を有効に利用することができる。
【００１３】
一方、富ガス（コークス炉ガス：Ｃガス）燃焼時には、燃焼用空気は空気吸入口１４から蓄熱室３１に入り、ここで昇温されて燃焼室２１へ供給され、Ｃガスは蓄熱室３１を経由せずに直接燃焼室２１のバーナへ供給される。ＣガスはＭガスに比べて発熱量が高いため予熱の必要はないし、また各種の炭化水素ガスを含んでおり、高温に保持すると分解して煤を生じる恐れがあるため、通常、予熱せずに燃焼させる。
【００１４】
本発明に係るコークス炉１０では、廃気側（煙突４４側）に配設された富ガス供給路（Ｃガス支管１２ｂ）に、空気１５を送る経路が接続されている。本発明では、貧ガス（混合ガス：Ｍガス）燃焼時には炭化室２４の両隣にある燃焼室２１の下部にある廃気側の富ガス供給支管１２ｂから空気１５を供給する。こうすることにより燃焼排ガス中に黒煙となる微細な炭素が混入している場合においても、この微細な炭素を蓄熱室３１中で燃焼させることが可能となる。本発明では廃気側の燃焼室２１の下部で空気を供給し、微細な炭素を蓄熱室３１内で燃焼焼失させるので、燃焼室２１の目地に存在する炭素を燃焼させることがなく、レンガの目地切れを助長させる心配はない。従って、空気の供給量を細かく調整する必要はなく一定量を一定時間供給するという簡単な操作によって微細な炭素を蓄熱室内で燃焼焼失させるという効果を達成することができる。
【００１５】
本発明では全窯の燃焼室２１で排気側の燃焼室２１の下部へ空気を供給してもよい。こうすることによって、炭化室２４から燃焼室２１ヘガスが漏洩することにより発生する微細な炭素を確実に燃焼焼失させることができる。炭化室２４から燃焼室２１へのガス漏洩は、通常、炭化室２４へ石炭の装入を開始してから１０分間がもっとも多く、それ以降は炭化室２４内での発生ガス量がほぼ安定化し、炭化室２４から燃焼室２１へのガス漏洩はほとんど無視できる程度となる。従って、その後は、必ずしも廃気側燃焼室２１の下部へ空気を供給する必要はない。以上の観点から排気側の燃焼室２１下部への空気供給は、石炭を装入する窯の石炭装入開始時から少なくとも１０分間とすることに限定してもよい。こうすると、空気供給量を低減することができると共に、微細な炭素がほとんど含まれていない排ガスを安定的に排出することができる。
【００１６】
空気供給量は燃焼室からの煤塵の発生量と排ガス中のＣＯガス濃度に応じて決定することができる。例えば排ガス流量がＶ［ｍ3（標準状態）／ｈ］、排ガス中の煤塵濃度がα［ｍｇ／ｍ3（標準状態）］、排ガス中のＣＯガス濃度がβ［体積％］の場合、煤塵がすべて炭素と仮定すると、この煤塵とＣＯガスを燃焼するのに必要な空気量は、燃焼室１室当たり
（８．８９×１０-6＋２．３８×１０-2β）Ｖ［ｍ3（標準状態）／ｈ］
で計算できる。これは理論値であるので、適宜過剰空気比として１〜１．２程度の係数を掛けた数値に相当する量を供給しても良い。
【００１７】
煤塵の発生量と排ガス中のＣＯガス濃度は図１に位置を示したガス採取管５１から排ガスを等速吸引法でサンプリングし、このサンプリングガス中の煤塵量とＣＯガス量から計算すればよい。また、簡便には煙道集塵機入口側で各燃焼炉の排ガスが集合している位置で等速吸引法によりサンプリングしたときの煤塵濃度、排ガス中ＣＯ濃度を測定して使用してもよい。この場合は煤塵濃度は各燃焼炉からの排ガスが集合しているところでサンプリングしているが、煤塵の発生は炭化室への石炭装入直後がもっとも多く、その後１０分程度で１／１０以下程度まで低下するので、煙道集塵機入口で採取される煤塵のほとんどは一つの炭化室に隣接する燃焼室から発生しているものと考えても良いので、集塵機入口での煤塵濃度に燃焼室の門数を掛けた数値が一つの燃焼室から発生している煤塵濃度と考えて良い。
【００１８】
本発明を実施するには、上記のように各燃焼室からの煤塵発生量を測定し、これを基に前記式を用いて空気送給量を決定することができる。このとき、煤塵発生量は石炭装入開始時をピークとして漸減するが、煙突からの黒煙の発生を防ぐために、このピーク時の煤塵発生量を基に空気送給量を決定することが好ましい。
【００１９】
また、より簡便には煙突からの黒煙発生を監視し、黒煙の発生が生じる場合にはその黒煙発生時点における石炭装入窯に隣接する炭化室の空気送給を行うことができる。この場合には、空気送給量は煙突からの黒煙に状態をみながら適宜調整すれば良い。
【００２０】
【実施例】
炭化室９２門を有するカールスチル式コークス炉の操業に本発明を適応した。本発明の実施にあたっては、石炭装入を行う炭化室の両側の燃焼室で廃気側の富ガス供給路に空気を供給した。図２に石炭装入開始時の排気ガス中の煤塵濃度を１としたときの、以後時間経過に対応した排気ガス中の煤塵濃度の比率を推移図として示す。なお、装入後経過時間で３０分の時点で燃焼室の燃料ガスの供給を反対側へ切り替えたので、煤塵濃度測定のサンプリングも反対側へ切り替えて、常に廃気側の富ガス供給路でのサンプリングを行った。
【００２１】
図２中に示す比較例は、従来と同様に廃気側の富ガス供給路へ空気供給を行わずに燃焼を行い、廃気側でサンプリングした結果を示す。
【００２２】
図２から分かるように、石炭装入直後の煤塵濃度は、比較例に比べて実施例では１／１０以下の煤塵濃度となっており、本発明の効果による煤塵抑制が達成されていることが分かる。また、従来の方法を行った比較例において、石炭装入開始後１０分程度経過した時点で煤塵濃度は石炭装入直後の１／１０程度に低下していることから、本発明において、富ガス供給路への空気供給は石炭装入開始時からその１０分後までの範囲を含む期間行えば、石炭装入時の煤塵発生を有効に低減できることが分かる。図２に示す実施例は上記比較例の燃焼室において、石炭装入開始時から６０分間、廃気側の富ガス供給路から空気を２７０ｍ3（標準状態）／ｈ送給した結果を示す。この実施例から本発明の実施により煤塵濃度は比較例に比べてピーク時でも１／１０以下に低減できていることが分かる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明の適用により、コークス炉の燃焼排ガスに混入する微細な炭素を、空気により燃焼させることができ、煙道集塵機を使用せずとも煙突からの放出粉塵量を極めて低レベルに保持することができる。しかも、空気の供給量を細かく調整せずとも燃焼室内の目地部に付着滞留している炭素を燃焼焼失することがないので、極めて簡便な制御で空気送給することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のコークス炉の説明図である。
【図２】排気ガス中の煤塵濃度比率の推移図である。
【符号の説明】
１０    カールスチル式コークス炉
１１    燃料供給部
１２    Ｃガス配管
１２ｂ    Ｃガス支管
１３    Ｍガス配管
１４    空気吸入口
１５    空気
２１    燃焼室
２２    石炭装入口
２３    覗き穴
２４    炭化室
３１    蓄熱室
３２    ガス流
４１    廃気経路
４２    小煙道
４３    大煙道
４４    煙突
５１    ガス採取管
【図１】
0003912115.tif 000002
【図２】
0003912115.tif 000003