(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉からの排ガスが合流する単一の排ガス経路であって煙突等の排放出端に至るコークス炉の排ガス経路中に集塵機を経由する第一経路と集塵機を経由しない第二経路とを切換可能に並設したコークス炉の排ガス排出装置において、前記第一経路と第二経路との分岐点の上流側に第一ダンパー装置を設け、該分岐点と前記集塵機との間に第二ダンパー装置を設け、そして前記第二経路に遮断弁装置を設けたことを特徴とするコークス炉の排ガス排出装置。
【請求項２】
コークス炉からの排ガスが合流する単一の排ガス経路であって煙突等の排ガス放出端に至るコークス炉の排ガス経路中に集塵機を経由する第一経路と集塵機を経由しない第二経路とを切換可能に並設したコークス炉の排ガス排出装置による黒煙排出防止方法であって、前記第一、第二経路の分岐点と前記集塵機との間に設けた第二ダンパー装置および前記第二経路に設けた遮断弁装置を交互にそれぞれ開閉する際に、前記第一経路と第二経路との前記分岐点の上流側に設けた第一ダンパー装置の開度を調整することで、コークス炉の燃焼制御に実質上影響を与えることなく、前記第一、第二経路の切換を可能としたことを特徴とする黒煙排出防止方法。
【請求項３】
前記第一ダンパー装置の入側および出側のドラフト圧の変動をなるべく少とするように、第一、第二ダンパー装置および遮断弁装置の調整を行うことを特徴とする請求項２記載の黒煙排出防止方法。
【請求項４】
排ガスの排出を、コークス炉の操業中は集塵機を経由する第一経路に、操業中以外は集塵機を経由しない第二経路に切り換える請求項２記載の黒煙排出防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉から排出される排ガスの黒煙を防止する装置および方法に関する。特に、集塵機を経由する排ガス経路と集塵機を経由しないで直接煙突より排出する排ガス経路の切換装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉は、隣接する燃焼室における燃焼により炉壁を介して加熱される炭化室を多数有しており、この燃焼室からの排ガスは、各燃焼室から蓄熱室および排気弁を経て煙道から煙突に排出されている。
【０００３】
炭化室に装炭された石炭は燃焼室内の燃料ガスの燃焼により、約20〜24時間かけて乾留されコークスとなる。その乾留により石炭中の揮発分は石炭ガスとなって吸引ブロワーにて炉外に導かれ、ガス精製工程で処理される。
【０００４】
またコークス炉の燃焼室における燃料ガスの制御は燃焼用空気とともに、排ガス中のO2制御または排ガスのドラフト圧力制御を行い、不完全燃焼を常に最小限に抑える制御がなされている。
【０００５】
しかしながらコークス炉の炭化室と燃焼室の炉壁は珪石煉瓦で構築されており、多数の煉瓦目地が存在している。このようなコークス炉は老朽化に伴い炉壁に目地切れが生じ、前記排ガス中に炭化室から石炭ガスが流れ出し、排ガスと混ざり煙道から煙突に排出される。
【０００６】
すなわち燃焼室内に流れ出した石炭ガスが燃焼室内において不完全燃焼することにより排ガスが煙突から黒煙化し排出されることとなる。
このような黒煙の排出は公害等の環境問題となり当然ながら対策が必要となる。従来この対策として、煙突にいたる煙道部に電気集塵機やバグフィルターを設置し、発生した黒煙を除去する方法が実施されている。
【０００７】
しかしながら、集塵機の保守の間は集塵機を経由させずに一時的に排ガスを直接煙突から排出する経路に切り換えることが必要となる。
特開2000−265171号公報の開示する発明では、コークス炉の煙突までの排ガス経路を、集塵機への経路またはバイパスする経路に切り換える際に、あらかじめコークス炉の燃焼室への燃料ガス供給を低流量にしてから排ガス経路の切換を行う方法が提案されている。
【０００８】
またコークス炉の燃焼室からの排ガスを極力少なく集塵し、設備費用および電力代等の運転経費を少なくする方法として、特開昭56−104992号公報では多数の燃焼室の排ガス経路に集塵機の経路を連結し、燃焼室内に石炭ガスの流れ出しの最も多い時間帯である、炭化室への石炭装炭直後を集中的に集塵する方法が、また、特開平６−63334 号公報では多数の燃焼室の排ガス経路に煤塵濃度計を設置し黒煙の検知時に集塵する方法が、それぞれ提案されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
集塵機の保守の間は集塵機を経由させずに一時的に排ガスを直接煙突から排出する経路に切り換える方法について、前述の特開2000−265171号公報では、切換時のダンパー操作において煙突へのドラフト圧力が急激に低下し、その結果、燃焼室へ供給される空気量が不足し不完全燃焼が生じ煙突から黒煙が発生することを指摘した上で、それを防止する方法として、あらかじめコークス炉の燃焼室に供給する燃料ガス供給を低流量にする方法を提案している。
【００１０】
しかしながら、本提案ではコークス炉の燃焼室に供給される燃料ガス供給量を低下させることでコークス炉の温度低下が生じる。この温度低下は、乾留中の石炭への影響、すなわちコークス品質の悪化、さらには炉壁煉瓦が収縮し、黒煙発生の原因である煉瓦目地切れの増加等、様々な悪影響をまねくこととなる。したがって、このような温度変化を生ずる燃料ガスの流量変化は極力さけるべきである。
【００１１】
集塵する排ガス量を極力少なくし設備費用、運転経費等を極力少なくする方法について、前述の特開昭56−104992号公報および特開平６−63334 号公報で開示する発明では、多数の燃焼室からの排ガス経路に集塵機の経路を連結し、黒煙を発生している燃焼室からの排ガスのみを選択的に集塵機の経路に流す方法が提案されている。
【００１２】
上記提案の方法は、コークス炉の多数ある燃焼室からの排ガスを全て集合して集塵する方法にくらべ、処理する排ガス量が少なくなり、設備費用、運転経費からの面からは明らかに有利な方法である。しかしながら、燃焼室からの排ガスを集塵機側に吸引するためのダクト、および切換ダンパーの数は必然的に多くなり、炭化室数（燃焼室数）が多いコークス炉においては必ずしも有利ではなくなる。加えてコークス炉の老朽化が進むにつれ、黒煙の発生する燃焼室が石炭装入直後等の一定の時間帯とは限らず、常時、黒煙が発生してきた場合、集塵機の経路で処理する排ガス量が増加し、当初の考えていた集塵機の処理能力では対応しきれなくなる恐れがある。
【００１３】
ここに、本発明の課題は、上記排ガス経路の切換時のコークス炉の操業条件の変動を防止することを可能とし、かつ、運転経費の抑制を可能とする方法および装置を提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、かかる課題を解決すべく種々検討を重ね、コークス炉全体の運転状況を制御するための第一ダンパーと、下流の集塵機ダンパーおよび煙突遮断弁装置とを連動させることで、コークス炉の燃焼室における燃焼に実質上の影響を与えるおそれがなく、集塵機経由の排ガス排出経路への切り換えを容易に行いうることを知り、本発明を完成した。
【００１５】
ここに本発明は次の通りである。
(1) コークス炉からの排ガスが合流する単一の排ガス経路であって煙突等の排放出端に至るコークス炉の排ガス経路中に集塵機を経由する第一経路と集塵機を経由しない第二経路とを切換可能に並設したコークス炉の排ガス排出装置において、前記第一経路と第二経路との分岐点の上流側に第一ダンパー装置を設け、該分岐点と前記集塵機との間に第二ダンパー装置を設け、そして前記第二経路に遮断弁装置を設けたことを特徴とするコークス炉の排ガス排出装置。
【００１６】
(2) コークス炉からの排ガスが合流する単一の排ガス経路であって煙突等の排ガス放出端に至るコークス炉の排ガス経路中に集塵機を経由する第一経路と集塵機を経由しない第二経路とを切換可能に並設したコークス炉の排ガス排出装置による黒煙排出防止方法であって、前記第一、第二経路の分岐点と前記集塵機との間に設けた第二ダンパー装置および前記第二経路に設けた遮断弁装置を交互にそれぞれ開閉する際に、前記第一経路と第二経路との前記分岐点の上流側に設けた第一ダンパー装置の開度を調整することで、コークス炉の燃焼制御に実質上影響を与えることなく、前記第一、第二経路の切換を可能としたことを特徴とする黒煙排出防止方法。
【００１７】
(3) 前記第一ダンパー装置の入側および出側のドラフト圧の変動をなるべく少とするように、第一、第二ダンパー装置および遮断弁装置の調整を行うことを特徴とする請求項２記載の黒煙排出防止方法。
【００１８】
(4) 排ガスの排出を、コークス炉の操業中は集塵機を経由する第一経路に、操業中以外は集塵機を経由しない第二経路に切り換える請求項２記載の黒煙排出防止方法。
【００１９】
このように、本発明によれば、集塵機を経由して排ガスを煙突から排出する経路と、集塵機を経由せず直接煙突から排出する経路とを切り換える場合において、コークス炉の燃焼室の燃焼制御には影響を与えないようにダンパー制御を実施し、加えてこの制御をコークス炉の操業タイミングの制御にも応用することを可能にできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面を参照して、本発明の実施の形態についてさらに具体的に説明する。
【００２１】
図１は、本発明にかかる排ガスの排出装置の全体的模式図である。本例ではコークス炉全体からの排ガスは単一の排ガス経路を経由して排出される。集塵機の能力に応じていくつかにブロック化してそれぞれに排ガス経路、集塵機を設けるようにしてもよい。
【００２２】
コークス炉の排ガス経路において、図１に示すように、コークス炉17の燃焼室16には、燃料ガス12と燃焼空気13が供給され、燃料ガス12は燃料制御弁14で供給量を調整し、燃焼空気等の流量は、圧力計８（またはO2計）により第一ダンパー装置、つまり煙道ダンパー１ (以下、煙道ダンパーという) を制御し調整を行っている。15は炭化室である。
【００２３】
燃焼室16に供給された燃料ガス12と燃焼空気13は燃焼室16で燃焼後、排ガス11となり、煙道４a 、４b 、４c または４d を経て煙突７から大気放出される。すなわち、排ガス11の排出経路は、第二ダンパー装置、つまり集塵機ダンパー２ (以下、集塵機ダンパーという) および集塵機５を介し集塵機ブロワー６で吸引され煙突７にいく経路、すなわち第一経路と、同じく煙道ダンパー１を介し煙突７に行く経路、すなわち第二経路とに分けられており、保守点検等で集塵機５を停止する際はこの２つの経路の切換を行う。
【００２４】
煙道ダンパーはこの第一経路と第二経路との分岐点より上流側に設けられる。集塵機５を介し排ガス11を処理する場合には、遮断弁装置、つまり煙突遮断弁３ (以下、煙突遮断弁という) を全閉にし集塵機ダンパーを開いた状態で運転を行い、煙道ダンパーの下流側、煙道４b のドラフト圧は圧力計９で所定のドラフトになるように集塵機ダンパーで制御し、さらに煙道ダンパーの上流側のドラフト圧の制御は圧力計８から得られる煙道４a の圧力の測定値にもとづいて煙道ダンパー１の開度を制御することで一定に制御を行う。
【００２５】
一方、このような状態から集塵機５を保守点検のため排ガス経路を切換える際には、まず煙突遮断弁３を徐々に開けていく。煙突遮断弁３が開くと、排ガスの経路は集塵機５側の経路と煙突遮断弁３側の経路の２つの経路に流れることとなる。この時コークス炉の煙道４b のドラフト圧は２つの経路が開くことにより変動することとなるが、この煙道４b のドラフト圧は、集塵機ダンパーが閉方向に制御されることにより一定に制御され、さらに微少なドラフト圧変動は煙道ダンパーで制御される。つまり煙道４a のドラフト圧を可及的一定になるように制御する。その後、集塵機ダンパーを閉方向にして行き集塵機ブロワー６を停止させることによって切換が完了することとなる。
【００２６】
したがって、上記切換操作中は、コークス炉17の燃焼制御にはいっさい影響なく切換が可能となる。
ここに、再び、反対に集塵機５の経路に戻す際には、集塵機５を集塵機ブロワー６とともに稼働し、集塵機ダンパー２を開にし、煙突遮断弁３の側の排ガス経路との２つの経路に排ガス11を流す。この時にもコークス炉の燃焼室のドラフト圧は２つの経路が開くことにより変動することとなるが、前記と同様な制御が行えるため、コークス炉17の燃焼室のドラフト圧は一定に保持される。
【００２７】
その後、煙突遮断弁３を徐々に閉めていき集塵機側の排ガス経路の１方向だけへ排ガスを流していく。
本発明による上記切換方法は、コークス炉の燃焼室におけるドラフト圧の変動を伴わないことから、燃焼室における燃焼制御に一切影響を与えることはなく、従ってこの切換方法は以下のような応用にも活用可能となる。
【００２８】
一般的にコークス炉の操業は、決められた時間に操業（コークスの排出および石炭装入）を実施し、操業が終了すれば操業停止となる時間（以下、" 間断時間" という）の繰り返しでおこなう。
【００２９】
この間断時間中は、コークス炉の炭化室15への石炭装入作業がないことから、燃焼室16の排ガス中に炭化室15から石炭ガスが流れ出す可能性は極めて少ない。したがって、集塵機５を稼働させておくのは運転経費上無駄となるため、コークス炉の間断時間は前記切換操作をおこなう事により、集塵機５、集塵ブロワー６を停止させることができる。このような切換を実施することにより集塵機運転経費を抑制可能となる。
【００３０】
本発明にかかる装置のこのような制御は図示しない適宜制御手段を設けて行うことで自動化が可能となる。
以下、本発明を実施例により詳細を説明する。
【００３１】
【実施例】
本例では、図１の装置を使用して煙道ダンパーおよび集塵機ダンパー、さらに煙突遮断弁の操作の制御によって、コークス炉からの排ガス排出試験を行った。
【００３２】
本実施例でのコークス炉は、炭化室数46門、燃焼室数47列の炉であり、燃料ガスは1080kcal/Nm3の高炉ガスおよび、石炭ガスを混合したMix ガスを使用し、燃焼後の排ガス量は約2000m3/min（at200 ℃）である。
【００３３】
通常、上記燃料ガスを完全燃焼させるために、煙道のドラフト圧は煙道ダンパー１の上流側の煙道４a においては−20mmH2O （O2制御時は２％前後）で制御される。またこの時の煙道ダンパー１の下流側の煙道４b のドラフト圧は−50mmH2O である。
【００３４】
このような状態において、集塵機５を運転状態から停止するとき、また、停止から運転状態にするときの各部位のドラフト力、ダンパーの状態を表１にまとめて記載した。
【００３５】
まず、集塵機５が運転している状態を表１の▲１▼に記す。ドラフト圧は煙道ダンパー１の上流側の煙道４a で−20mmH2O （O2制御時は２％前後）、下流側の煙道４b で−50mmH2O であり、さらに下流側の集塵機５の側の分岐点以降の経路での煙道４c では、若干のマイナス圧であるものの、ほぼ±０mmH2O である。
【００３６】
次に、集塵機５の運転を停止する場合には、まず煙突遮断弁３を開け煙突側の排ガス経路につなぐ（表１の▲２▼）。この時の煙突のドラフト圧は大気温度にもよるが、通常−30mmH2O であり煙道４b でのドラフト圧−50mmH2O よりも低くなるため、集塵機ダンパーは−50mmH2O に制御しようとダンパー開度を40％から50％に開けることにより、煙道４a のドラフト圧−20mmH2O （O2制御時は２％前後）は維持される。
【００３７】
集塵機５の停止時は集塵機ブロワー６を停止させ、それにともない集塵機ダンパーを全閉にする（表１の▲３▼）。煙道４b のドラフトは集塵機５の停止にともない煙道４c 側のドラフト、すなわち−50mmH2O から−30mmH2O に低下していく。この圧力低下は煙道ダンパーが40％から50％に開くことにより、煙道４a のドラフト−20mmH2O （O2制御時は２％前後）は維持される。
【００３８】
集塵機５を停止状態から運転状態に立ち上げる際には、集塵機ブロワー６を運転し集塵機ダンパーを全閉状態から徐々に開いていく（表１の▲４▼）。
集塵機ダンパーは煙道４b のドラフト圧−50mmH2O にすべく開度50％に開くため、煙道ダンパーの開度は50％から40％に閉まる。この状態から集塵機５の側の排ガス経路に切り換えるために、煙突遮断弁３を全閉の状態にしていくと（表１の▲５▼）、煙道４c のドラフトは低下し±０mmH2O の状態になり集塵機ダンパーは50％から40％となり集塵機の運転状態となる。
【００３９】
当然のことであるが、集塵機５を停止状態から運転状態に立ち上げる際にも煙道４a のドラフト圧は−20mmH2O （O2制御時は２％前後）は維持され、コークス炉の燃焼制御には何ら影響を与えずに切換が可能である。
【００４０】
【表１】
0003918476.tif 000002
【００４１】
次に、集塵機５の運転パターンを図２に記載する。コークス炉の操業は炭化室数が46門の場合は46門を５ブロックに分けて操業時間帯を割り当てるのが一般的である。石炭装入からコークスに乾留する時間を24時間とした場合、各炭化室は24時間に１回の頻度でコークスを乾留することになり、その操業時間ピッチは約4.8 時間（24時間÷５）となる。
【００４２】
この4.8 時間のうちコークス排出、石炭装入にかかわる操業時間帯は約72分（１門の操業時間８分、1 ブロック９門）であり、4.8 時間から72分を引いた残り時間が間断時間であり、実に75％は間断時間となる。
【００４３】
この間断時間帯のコークス炉排ガス中の煤塵濃度を、図１の煤塵濃度計10で計測した結果を図２の時間経過に合わせて図３に記載する。燃焼室排ガス中に流入する石炭ガスは、石炭装入直後の石炭ガスの発生が最も多い時間帯に多く、煤塵濃度もそのタイミングにピークとなり、操業時間帯は殆ど煤塵が発生する状態にある。
【００４４】
しかしながら、間断時間帯は煤塵濃度の発生は殆どなく、集塵機５を運転する必要がなく運転をすることで運転経費が無駄となるのみである。
したがって、この間断時間帯は先述した方法で、コークス炉の燃焼制御に影響を与えることなく簡単に切換が可能となり、集塵機５を停止できる。
【００４５】
また、操業開始時間はあらかじめ判っていることから、操業開始直前に集塵機５を運転しておけば何ら問題はない。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によって、コークス炉の燃焼制御に影響を与えることなく、排ガス経路の切換が可能となり、黒煙が発生しない時間帯は集塵機を停止でき、運転経費の抑制をすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のコークス炉排ガス経路と集塵機の経路を説明するフロー図である。
【図２】コークス炉の操業パターンとそれに伴う集塵機の運転パターンの説明図である。
【図３】図２のコークス炉操業パターンに伴う、煤塵濃度の発生挙動の説明図である。
【符号の説明】
１：第一ダンパー装置 (煙道ダンパー)
２：第二ダンパー装置 (集塵機ダンパー)
３：遮断弁装置 (煙突遮断弁)
４a,４b,４c : 煙道
５：集塵機
６：集塵機ブロワー
７：煙突
８：圧力計（O2濃度計）
９：圧力計
10：煤塵濃度計
11：排ガス
12：燃料ガス
13：燃焼空気
14：燃料制御弁
15：炭化室
16：燃焼室
17：コークス炉
【図１】
0003918476.tif 000003
【図２】
0003918476.tif 000004
【図３】
0003918476.tif 000005