(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の炭化室と燃焼室とが交互に隣接配置されて１単位の炉団を構成し、かつ該各炉団単位毎に燃焼期間と休止期間とを交互に繰り返して操業するコークス炉において、
前記炭化室毎に原料炭装入開始前後の所定時間内で、該炭化室に左右両側で隣接する前記各燃焼室内の上部空間の温度を連続的に測定することによって得られる時間−温度曲線（鋸歯状温度曲線）を用い、該左右の各燃焼室内の温度変化をそれぞれに把握して異常状態を検知し、前記炭化室と隣接する左右の各燃焼室との間の各仕切り壁の損傷部位の特定をそれぞれに行うことを特徴とするコークス炉の炉体管理方法。
【請求項２】
前記請求項１記載のコークス炉の炉体管理方法において、前記左右の各燃焼室内の上部空間の温度を連続的に測定することによって得られる時間−温度曲線を基にして点数評価すると共に、各評価点数を前記炭化室と隣接する左右の各燃焼室との間の各仕切り壁毎に相応期間集計し、該集計された総合点数によって該各仕切り壁の損傷程度を定量的に判定することを特徴とするコークス炉の炉体管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の炭化室と燃焼室とが交互に配設されて１単位の炉団を構成するコークス炉の炉体管理方法に関し、さらに詳しくは、炭化室と隣接する燃焼室との間の仕切り壁の損傷程度を管理するためのコークス炉の炉体管理方法の改良に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、コークス炉の炉体は、複数の炭化室と燃焼室とを交互に隣接配置させて１単位毎の炉団を連設状態で構築し、炭化室内に装入した原料炭を両側対応の燃焼室側から加熱乾留させることで製品コークスを製造している。
【０００３】
そして、この種のコークス炉の場合、炭化室と燃焼室との間を仕切って炉体の一部を構成する仕切り壁の耐火煉瓦にあっては、炉自体の稼働率や、操業中での温度変化、殊に燃焼室の温度変化に伴う膨張、収縮の繰り返し、ならびに乾留処理されたコークスの押出し時（窯出し時）において不可避的に加えられる機械的衝撃、それに押詰まり処理時の局部的な加熱、冷却などによって損傷され、煉瓦相互間の接合部に、いわゆる目地切れを生ずる。この結果、炭化室内に装入して加熱乾留される原料炭から発生するコークス炉ガスが、炭化室と燃焼室との圧力差により、該目地切れ部分から燃焼室内に流入して上部で不完全燃焼し、煙突からは煤煙が排出されて環境問題を引き起こし、また、燃焼切替え時間の延長によって焼成サイクルにバラツキを発生することにもなる。
【０００４】
そこで、上記仕切り壁の損傷に対して、従来は、ドライスプレーや溶射などの補修工事を施しているのであるが、この場合の仕切り壁の損傷程度の判定には、目視による点検手段や、煙道に設けた煤煙濃度計による測定手段が用いられており、これらの各手段によって、各炉団毎の窯の異常検出、ひいては該当仕切り壁の損傷の確認と、目地切れを生じた各仕切り壁に対する補修の優先順位の決定とを行うようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の目視による仕切り壁の損傷程度の点検や、煤煙濃度計による窯の異常確認、および補修を必要とする各仕切り壁の優先順位の決定などは、その何れもがトラブルの発生後の対策であることから、必ずしも補修作業を十分に効率的かつ計画的に行っているものとは到底いい得ないものであった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、コークス炉での炭化室と燃焼室間の仕切り壁に関して、目地切れの早期検出、および該目地切れ箇所、部位の特定を自動的に行うと共に、該当目地切れ部分の補修作業を効率的かつ計画的に行い得るようにしたコークス炉の炉体管理方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のコークス炉の炉体管理方法は、複数の炭化室と燃焼室とが交互に隣接配置されて１単位の炉団を構成し、かつ該各炉団単位毎に燃焼期間と休止期間とを交互に繰り返して操業するコークス炉において、前記炭化室毎に原料炭装入開始前後の所定時間内で、該炭化室に左右両側で隣接する前記各燃焼室内の上部空間の温度を連続的に測定することによって得られる時間−温度曲線（鋸歯状温度曲線）を用い、該左右の各燃焼室内の温度変化をそれぞれに把握して異常状態を検知し、前記炭化室と隣接する左右の各燃焼室との間の各仕切り壁の損傷部位の特定をそれぞれに行うことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明に係る請求項２に記載のコークス炉の炉体管理方法は、前記請求項１に記載のコークス炉の炉体管理方法において、前記左右の各燃焼室内の上部空間の温度を連続的に測定することによって得られる時間−温度曲線を基にして点数評価すると共に、各評価点数を前記炭化室と隣接する左右の各燃焼室との間の各仕切り壁毎に相応期間集計し、該集計された総合点数によって該各仕切り壁の損傷程度を定量的に判定することを特徴としている。
【００１０】
従って、本発明の請求項１および２のコークス炉の炉体管理方法では、炭化室と燃焼室間の各仕切り壁について、目地切れの有無の早期検出、および該目地切れ箇所、部位の特定が可能になると共に、該当目地切れ部分の補修作業を効率的かつ計画的に行うことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るコークス炉の炉体管理方法の実施形態につき、図１ないし図３を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明方法の適用対象となるコークス炉の炭化室と燃焼室との交互並列配置による炉団単位毎の概要構成を模式的に示す斜視説明図であり、図２は、同上図１のコークス炉における各炉団単位の併設方向に添って縦断した断面模式図である。
【００１３】
これらの各図において、コークス炉１１は、多数の炭化室１２と燃焼室１３とが仕切り壁１４で仕切られて交互に隣接配置されて１単位毎の炉団を構成しており、各燃焼室１３は、各炉団単位の併設方向に対して左右２群に分割され、左群の燃焼時に右群が排気となり、一定時間毎（通常では２０分〜３０分毎）に燃焼側と排気側とが切り替えられるようになっている。また、各燃焼室１３の閉じられた炉頂部には、それぞれに燃焼室内の上部空間での温度検出のための熱電対１５が設けられ、該各熱電対１５で測温された温度データは共通のプロセスコンピュータ１６に集約して記録される。なお図中、符号１７は各炭化室１２に原料炭を装入するための装入車であり、１８は炉体下部に配設された蓄熱室である。
【００１４】
次に、図３は、燃焼室１３における時間−温度曲線、いわゆるＷ字状温度曲線と呼ばれる温度データを示しており、該Ｗ字状温度曲線は、燃焼終了１分前に熱電対１５で測定された燃焼室１３の炉頂部（上部空間）温度をプロットしてグラフ化したものの一例である。
【００１５】
極めて当然のことではあるが、同一窯番の燃焼室１３の温度は、対応する同一窯番の炭化室１２へ原料炭を装入することで次第に低下し、かつ乾留の進行に伴って上昇するが、隣接する若番炭化室１２への原料炭の装入で再度低下し始め、該若番での乾留の進行で再上昇した後、同一窯番での原料炭の乾留が終了してコークス化された時点で窯出しされる。この処理過程の間のバッチ的な燃焼室１３の温度の経時変化がＷ字状温度曲線である。
【００１６】
先にも述べたように、炭化室１２に対し、原料炭装入車１７で原料炭を装入する際に、装入窯、すなわち該炭化室１２に隣接する燃焼室１３との間の仕切り壁１４に目地切れが存在すると、装入後の乾留処理によって原料炭から発生するコークス炉ガスが、図２に矢印で示すように燃焼室１３側へ流れ込み、該燃焼室１３の上部空間での排ガス中の余剰空気によって二次燃焼し、ここでの上部空間の温度が、目地切れのない場合よりも上昇する。
【００１７】
図４には、前記図３における燃焼室１３での仕切り壁１４に目地切れが存在しないときのＷ字状温度曲線に対応して、該仕切り壁１４に目地切れが存在する場合のＷ字状温度曲線の一例を示してある。この図４のＷ字状温度曲線の表示からも明らかなように、仕切り壁１４に目地切れが存在する場合には、該当する温度曲線部分に異常な温度上昇（破線ハッチングを施した部分）が認められる。従って、ここでの燃焼室１３の上部空間における温度の推移、ひいては温度上昇データを用いることにより、結果的には、仕切り壁１４における目地切れの有無を容易に検知できるのである。
【００１８】
また、図５は、燃焼室１３での燃焼切替え毎の連続的な時間−温度曲線、いわゆる鋸歯（ノコギリ）状温度曲線と呼ばれる温度データを示しており、該鋸歯状温度曲線は、何れの炉団の燃焼室１３で燃焼が行われているかに関係なしに、該燃焼室１３での燃焼切替え毎の連続的な温度トレンドを取り続けた温度の経時変化の一例である。
【００１９】
この場合の鋸歯状温度曲線では、温度測定を続けた燃焼室１３の属する一方の燃焼側の燃焼開始と共に温度が上昇し続け、かつ燃焼が終了して切替え時間（中間インターバル）になると、該温度が次第に低下する。該切替え時間が終了するのに伴い、先の燃焼側が排ガス側になり、続いて、他方の燃焼側が燃焼に移ると、その燃焼室１３の温度が再び上昇してゆく。すなわち、この繰り返しが燃焼室１３での燃焼切替え毎の連続的な温度の経時変化である。
【００２０】
図６には、燃焼室１３での燃焼切替え毎の温度トレンドに表われる燃焼室ガス洩れ（左側燃焼室でのガス洩れの場合）の一例を実測値で示してある。この図６の鋸歯状温度曲線の表示からも明らかなように、先の場合と同様に、仕切り壁１４に目地切れが存在すると、該当する温度曲線部分（左側燃焼から切替え時間に移る部分）に異常な温度上昇が認められる。従って、この該当部分（左側の仕切り壁１４の部分）での温度上昇データから、結果的には、左側もしくは右側の仕切り壁１４での目地切れの有無、ひいては損傷部位が左側の仕切り壁１４であるか右側の仕切り壁１４であるかの特定が容易に可能になるのである。
【００２１】
ここで、上記図５はまた、左右の燃焼切替えでの温度推移をも示しており、プロセスコンピュータ１６においては、窯番号別の燃焼期間毎の温度差を記録しているので、原料炭装入前後の燃焼温度差記録から、求める温度差の値Δｔを容易に算出することができる。すなわち、原料炭装入前後の燃焼温度差の値Δｔの決定については、以下の各関係式によって求める。
【００２２】
この場合、原料炭の炭化室１２への装入時点を基準にして、装入前における右側燃焼、および左側燃焼のそれぞれの燃焼温度差をΔｔ1,Δｔ2 とし、また、装入後（燃焼中に装入された場合の部分も含む）における右側燃焼、および左側燃焼のそれぞれ２回分の燃焼温度差をΔｔ3 （右側燃焼の１回目），Δｔ4 （右側燃焼の２回目）、Δｔ5 （左側燃焼の１回目），Δｔ6 （左側燃焼の２回目）とし、さらに、このときの装入前後における右側燃焼側、および左側燃焼側のそれぞれの燃焼温度差をΔｔ7,Δｔ8 とすると、以下の各関係式(1), (2)のようになる。
【００２３】
【数１】
Δｔ7 ＝（Δｔ5,Δｔ3 ）−Δｔ1                     ・・・・(1)
Δｔ8 ＝（Δｔ6,Δｔ4 ）−Δｔ2                     ・・・・(2)
これらの各式(1), (2)において、（Δｔ5,Δｔ3 ）あるいは（Δｔ6,Δｔ4 ）については、両者の燃焼温度差を比較することで、燃焼温度差の大きい方を用いる。すなわち、このようにして得られるΔｔ7,Δｔ8 の値が各々の求める値Δｔである。
【００２４】
ちなみに、まず、燃焼室１３における燃焼状態の正常と異常との各フリューの判別、ひいては目地切れの有無の判別につき、実測値を挙げて述べる。
【００２５】
図７は、燃焼状態が正常な場合での燃焼室のＷ字状温度曲線を示している。この図７では、正常な燃焼室の場合、原料炭の装入後、燃焼室温度が次第に低下してゆくことが分かる。
【００２６】
また、図８は、燃焼状態が異常な場合での燃焼室のＷ字状温度曲線を示している。この図７では、異常な燃焼室の場合、原料炭の装入後、仕切り壁の目地切れなどのために、発生したガスが燃焼室内に流れ込んで再燃焼するために、上部温度が次第に上昇してゆくことが分かる。
【００２７】
すなわち、これらの現象をとらえることによって燃焼状態が正常であるかあるいは異常であるかの判断が可能になるのである。
【００２８】
続いて、請求項１および２に対応して仕切り壁１４での目地切れ部位の特定につき、実測値を挙げて述べる。
【００２９】
図９は、燃焼状態が正常な場合での燃焼室の鋸歯状温度曲線を示している。この図９では、右側燃焼と左側燃焼が共に燃焼開始から終了まで燃焼室温度が上昇していることが分かる。
【００３０】
また、図１０は、右側でガス洩れが発生した場合での燃焼室の鋸歯状温度曲線を示している。この図１０の場合、原料炭の装入は、右側燃焼の終了直前であったために、該ガス洩れの部位を特定できていない。その後の左側燃焼は、図９の左側燃焼と比較すると、温度上昇が同じようになっている。従って、この左側では、ガス洩れが生じていないことが分かる。
【００３１】
しかし、その後の右側燃焼は、前回の右側燃焼よりも温度上昇が急激であり、さらには、図９の右側燃焼と比較しても温度が急激に上昇している。従って、これらのことから、右側で燃焼室にガス洩れが発生していることが明らかである。
【００３２】
図６は、左側でガス洩れが発生した場合での燃焼室の鋸歯状温度曲線を示している。この図６の場合、原料炭の装入は、左側燃焼中であって装入に伴って急激に温度が上昇し、図９の左側燃焼と比較しても、その燃焼状態が異常であって該左側で燃焼室にガス洩れが発生していることが明らかである。
【００３３】
従って、原料炭装入の前後１２０分の燃焼室温度を１分毎に記録、グラフ化することにより、右側での異常発生なのか、あるいは左側での異常発生なのかの判断が可能になるのである。
【００３４】
さらに、上記燃焼室１３での仕切り壁１４の目地切れ発生に伴う燃焼温度差Δｔに関して、２０℃以下の場合を０点とし、２１℃から４０℃までの場合を１点とし、４１℃以上の場合を２点とした上で、ここでは１炉団毎の窯番号別にそれぞれに１４日間に亘ってデータを集計すると共に、このようにして得た合計点につき、２０点以上をＡランク、１９点から１４点までをＢランク、１３点から７点までをＣランク、６点以下をＤランクの４段階にランク分けしておき、該当する仕切り壁１４の目地切れ部分に対する補修工事をＡランクのものから実行するためのスケジュールを作成することが容易にできる。
【００３５】
従って、上記のような点数評価では、燃焼室１３内に流れ込んだコークス炉ガスが、該燃焼室１３の上部空間での排ガス中の余剰空気で再燃焼され、煙突からの煤煙では検知することのできなかった目地切れを確認でき、これによって炭化室１２の各仕切り壁１４毎の損傷程度を高精度で判定し得るのである。
【００３６】
上記１炉団毎の窯番号別に１４日間に亘って集計し、かつ４段階にランク分けしたデータ例の結果を次の表１に示す。ある炭化室の両側の仕切り壁をそれぞれ１４(a)、１４(b)と表している。
【００３７】
【表１】
0004112758.tif 000002
【００３８】
この表１から、補修を必要とする仕切り壁１４、特に優先して補修すべき仕切り壁１４は、窯番号７の１４(a)側でかつ左側の仕切り壁と、窯番号２０の１４(b)側でかつ右側の仕切り壁とであり、これらの各該当仕切り壁の目地切れ箇所および損傷部位が明確に確認できることが分かる。
【００３９】
一例として、上記窯番号７の１４(a)側でかつ左側の仕切り壁の補修前と補修後の結果を次の表２に示す。
【００４０】
【表２】
0004112758.tif 000003
【００４１】
この表２から明らかなように、補修後の窯番号７の燃焼室へのコークス炉ガスの流れ込みが完全に解消されていることが分かる。
【００４２】
なお、以上の説明において、燃焼室１３の温度測定には、熱電対１５を用いた場合の例について述べているが、その他の測定可能な任意の手段を用いても差し支えはない。また、炭化室１２への原料炭の装入時刻が自動検知によって行われるものとして述べているが、オペレータによる設定であってもよい。さらに、燃焼室における燃焼温度差Δｔの範囲、集計日数、評価点数の区分と配点、ランク区分の仕方、窯番と発生回数表の作成などについても、必要に応じた設定が可能であることは言うまでもない。
【００４３】
【発明の効果】
以上、実施形態によって詳述したように、本発明に係るコークス炉の炉体管理方法によれば、従来においては到底確認し得なかった炭化室と左右両側に隣接する燃焼室との間の各仕切り壁毎の目地切れ箇所の特定、ならびに目地切れの損傷程度を正確に確認できると共に、該目地切れ部位の補修を効率的かつ計画的に行うことができ、併せて、燃焼切替え時間の延長などの原料炭焼成サイクルのバラツキの低減や、乾留のための所要熱量の増加防止をも図り得るのであり、さらには、炉体自体の損傷程度の指数化、定量化が可能になるほか、仕切り壁の補修効果の判定および損傷程度の経年変化の判定にも役立つなどの優れた特長を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るコークス炉の炉体管理方法の適用対象となるコークス炉での炭化室と燃焼室との交互並列配置による炉団単位毎の概要構成を模式的に示す斜視説明図である。
【図２】同上図１のコークス炉における各炉団単位の併設方向に添って縦断した断面模式図である。
【図３】同上コークス炉における燃焼室での仕切り壁に目地切れが存在しないときの時間−温度曲線（Ｗ字状温度曲線）を示すグラフである。
【図４】同上図３に対応して燃焼室での仕切り壁に目地切れが存在する場合の時間−温度曲線（Ｗ字状温度曲線）の一例を示すグラフである。
【図５】同上コークス炉における燃焼室での燃焼切替え毎の時間−温度曲線（鋸歯状温度曲線）を示すグラフである。
【図６】同上左側でガス洩れが発生した場合の燃焼室の鋸歯状温度曲線を示す実測値のグラフである。
【図７】同上燃焼状態が正常な場合での燃焼室のＷ字状温度曲線を示す実測値のグラフである。
【図８】同上燃焼状態が異常な場合での燃焼室のＷ字状温度曲線を示す実測値のグラフである。
【図９】同上燃焼状態が正常な場合での燃焼室の鋸歯状温度曲線を示す実測値のグラフである。
【図１０】同上右側でガス洩れが発生した場合の燃焼室の鋸歯状温度曲線を示す実測値のグラフである。
【符号の説明】
１１        コークス炉
１２        炭化室
１３        燃焼室
１４        仕切り壁
１５        温度測定用の熱電対
１６        プロセスコンピュータ
１７        原料炭の装入車
１８        蓄熱室
【図１】
0004112758.tif 000004
【図２】
0004112758.tif 000005
【図３】
0004112758.tif 000006
【図４】
0004112758.tif 000007
【図５】
0004112758.tif 000008
【図６】
0004112758.tif 000009
【図７】
0004112758.tif 000010
【図８】
0004112758.tif 000011
【図９】
0004112758.tif 000012
【図１０】
0004112758.tif 000013