(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却室とその上部のプレチャンバーとよりなる消火塔を用い、プレチャンバー上方から赤熱コークスを装入し、プレチャンバーに空気（以下「ＰＣ空気」という。）を吹き込むとともに水若しくは蒸気（以下「ＰＣ水・蒸気」という。）を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔から排出した高温の排出ガスに、廃熱ボイラーに至るまでの間に空気（以下「ＳＦ空気」という。）を供給し、廃熱ボイラーにおいて蒸気の形で熱回収するようにしたコークス乾式消火方法において、
前記ＳＦ空気の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、一酸化炭素濃度が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ一酸化炭素濃度が前記目標値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量の調整を再開し、
前記一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量を調整すると共に前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の量を調整し、前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の減少量と前記ＳＦ空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定めることを特徴とするコークス乾式消火方法。
【請求項２】
冷却室とその上部のプレチャンバーとよりなる消火塔を用い、プレチャンバー上方から赤熱コークスを装入し、プレチャンバーに空気（以下「ＰＣ空気」という。）を吹き込むとともに水若しくは蒸気（以下「ＰＣ水・蒸気」という。）を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔から排出した高温の排出ガスに、廃熱ボイラーに至るまでの間に空気（以下「ＳＦ空気」という。）を供給し、廃熱ボイラーにおいて蒸気の形で熱回収するようにしたコークス乾式消火方法において、
前記ＳＦ空気の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の水素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、水素濃度が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは水素濃度によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ水素濃度が前記目標値を上回ったときは水素濃度によるＳＦ空気の量の調整を再開し、
前記一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量を調整すると共に前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の量を調整し、前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の減少量と前記ＳＦ空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定めることを特徴とするコークス乾式消火方法。
【請求項３】
冷却室とその上部のプレチャンバーとよりなる消火塔を用い、プレチャンバー上方から赤熱コークスを装入し、プレチャンバーに空気（以下「ＰＣ空気」という。）を吹き込むとともに水若しくは蒸気（以下「ＰＣ水・蒸気」という。）を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔から排出した高温の排出ガスに、廃熱ボイラーに至るまでの間に空気（以下「ＳＦ空気」という。）を供給し、廃熱ボイラーにおいて蒸気の形で熱回収するようにしたコークス乾式消火方法において、
前記ＳＦ空気の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度と一酸化炭素の発熱量の積に前記ガス中の水素濃度と水素の発熱量の積を加えて循環ガス発熱量とし、該発熱量に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、前記循環ガス発熱量が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは循環ガス発熱量によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ循環ガス発熱量が前記目標値を上回ったときは循環ガス発熱量によるＳＦ空気の量の調整を再開し、
前記一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量を調整すると共に前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の量を調整し、前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の減少量と前記ＳＦ空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定めることを特徴とするコークス乾式消火方法。
【請求項４】
前記ＳＦ空気の量の調整は、消火塔からのコークスの排出量の変動を検出し、該検出したコークスの排出量の変動による廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくは前記循環ガス発熱量並びに酸素濃度の変動を防止するように調整することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
【請求項５】
前記ＳＦ空気の量の調整は、プレチャンバーに吹き込む空気（以下「ＰＣ空気」という。）の量及び／又はプレチャンバーに吹き込む水又は蒸気（以下「ＰＣ水・蒸気」という。）の量の変動を検出し、該検出したＰＣ空気量及び／又はＰＣ水・蒸気量の変動による廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくは前記循環ガス発熱量並びに酸素濃度の変動を防止するように調整することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
【請求項６】
ＰＣ水・蒸気の調整量とＰＣ空気の調整量の比は、プレチャンバー内の温度を一定に保つように定めることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
【請求項７】
プレチャンバー内の温度を測定し、プレチャンバー内の温度測定値と目標値との間に相違が生じたときは、前記ＰＣ水・蒸気の調整量とＰＣ空気の調整量の比の値を修正して前記プレチャンバー内の温度が目標値になるように調整することを特徴とする請求項６に記載のコークス乾式消火方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス乾式消火方法及び消火装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉から排出される赤熱コークスを冷却するにあたり、赤熱コークスの顕熱を回収して省エネルギーを図るためにコークス乾式消火装置（いわゆるＣＤＱ（Coke Dry Quencher））が用いられる。
【０００３】
乾式消火装置は、赤熱コークスの有する顕熱を不活性ガスにて熱交換する冷却室と、該冷却室の上部のプレチャンバーとを有する。赤熱コークスはプレチャンバーの上方からプレチャンバー内に装入される。プレチャンバーは赤熱コークス投入の時間変動を吸収し、かつ操業の安定性を得る目的で設けられている。コークスは冷却室内で不活性ガスと熱交換して２００℃近くまで冷却された後、一定量ずつ切り出される。熱交換後９００℃に加熱された不活性ガスは冷却室の上部からリングダクトへ排出され、１次ダストキャッチャーを経て廃熱ボイラーで熱回収され、循環ブロアーで再度冷却室へ圧送される。
【０００４】
装入されるコークス中には揮発分や微粉コークスを含んでいる。揮発分は、燃焼性が高く循環ガス中に高い比率で含まれると異常燃焼の可能性がある。そこでプレチャンバー内に空気を吹き込むと、コークス塊中に残存する揮発分や微粉コークスを燃焼させることができる。吹き込んだ空気により赤熱コークスの表層の一部が燃えることもある。その結果、高温になった空気及び燃焼排ガスが不活性ガスに混合することにより、冷却室から排出されるガスの熱量を増大することができる。また、プレチャンバーを経て冷却室に到達するコークスの温度も上昇しているため、冷却室内で不活性ガスに回収される熱量も増大する。その結果、廃熱ボイラーでの蒸気回収量を増大することができる。
【０００５】
上記プレチャンバーへの空気吹き込みにより、定常状態の乾式消火設備の運転において廃熱ボイラーにおける熱回収量を増大することができるとともに、赤熱コークスの供給量が低下したり装入する赤熱コークスの温度が低下することによって冷却室内のコークス温度が低下するような場合にも、廃熱ボイラーでの熱回収量を一定に維持することが可能になる。特許文献１には、プレチャンバー内に空気を吹き込む方法が開示されている。
【０００６】
乾式消火設備において、プレチャンバー内に水分を加えたガスを供給し、赤熱コークスとの反応により一酸化炭素及び水素ガスを多く含むガスを生成し、このガスを消火塔内で循環ガスと合流するようにした方法が特許文献２に記載されている。循環ガス中のガス成分として回収した一酸化炭素や水素ガスは、ボイラー通過後に燃料ガスとして回収するほか、ガスのダクト内に空気を添加し、一酸化炭素や水素を燃焼させた上でボイラーで蒸気として回収することもできるとしている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−３７８９３号公報
【特許文献２】特開昭５９−７５９８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
コークス乾式消火設備の廃熱ボイラーで発生する蒸気は、一般的に蒸気タービン発電機にて電気エネルギーに転換して活用している場合が多く、この蒸気タービン発電機を最効率点で安定的に運転するには廃熱ボイラーの蒸気発生量を必要量一定に保持することが重要である。また、一般用の蒸気として活用する場合も、蒸気発生量が必要量に対して変動すると、蒸気発生量減少時には需要先で蒸気が不足することとなり、蒸気発生量増加時には発生した蒸気を無駄に放散することとなるため、発生した蒸気の有効利用のためにも蒸気発生量を一定に保持することが必要である。
【０００９】
プレチャンバーに吹き込む空気、プレチャンバーに吹き込む水や蒸気、消火塔から回収した高温ガスに吹き込む空気が存在するため、消火塔と廃熱ボイラーの間を循環する循環ガスの量が増大する。そのため、循環ガスの量を一定に保つことを目的に循環ガスの一部を外部に放散する必要がある。循環ガス中に一酸化炭素や水素等の未燃ガスが含まれていると、これら未燃ガスが有するエネルギーを有効に回収することができない。そのため、循環ガス中に含まれる未燃ガスは空気を吹き込んで燃焼することによって熱エネルギーに変換し、少なくとも循環ガスが廃熱ボイラーを通過した時点では循環ガス中に未燃ガスが含まれないようにすることが好ましい。
【００１０】
一方、循環ガス中に酸素が含まれていると、冷却室内でコークスが燃焼し冷却能力を低下させるという点で好ましくない。そのため、消火塔から回収した循環ガス中に空気を吹き込む際には、過剰な酸素を吹き込むことによって循環ガス中に酸素が残留することのないように配慮することが必要である。
【００１１】
プレチャンバー内に空気を吹き込んで、残存揮発分、微粉コークス及び塊コークスの一部を燃焼することにより、吹き込んだ空気及びプレチャンバー内のコークスともに温度が上昇する。そして、プレチャンバー内温度が１４００℃前後となると、コークス中に含まれる灰分が溶融・気化し、該気化した灰分が空気とともに運ばれ、冷却室を上昇する不活性ガスと混合する。不活性ガスの冷却室出口温度は９００℃前後であり、気化していた灰分は凝集し、冷却室上部のスローピングフリュー部に付着する。この付着物はクリンカーとよばれ、ガス通風孔の閉塞をもたらし、ガスの通気抵抗を上げ、高温コークス冷却用ガスの循環を阻害するという問題を有する。従って、プレチャンバー内に空気を吹き込んだ場合においても、プレチャンバー内温度が常に一定温度以下に保持されるように制御を行う必要がある。
【００１２】
前述の課題に対応するには、廃熱ボイラー供給ガス温度を変動させることとなるが、廃熱ボイラーを構成するボイラーチューブには、その材質及び構造より規定された上限使用温度が決められており、それを超えた温度で使用すると熱破損の原因となるので、廃熱ボイラー供給ガス温度はその温度以下で供給する必要がある。また、廃熱ボイラー供給ガス温度が低下すると、ボイラーでの熱交換効率が低下し、蒸気発生量の低下へ繋がる。従って、廃熱ボイラー供給ガス温度を常に一定範囲内に保持されるように制御を行う必要がある。
【００１３】
消火塔から排出する高温の排出ガスは、スローピングフリュー部を経て廃熱ボイラーへ供給されるが、この排出ガス量が上限流量を超えると、スローピングフリュー部よりコークスの浮上、飛散現象が発生し、循環ガス通気抵抗の急激な増大や飛散コークスによるボイラーチューブの摩耗破損のトラブルに繋がるため、一定流量以下での制御が必要である。また、冷却室での赤熱コークスからの顕熱回収量を常に最大化し省エネを図るには、冷却室へ供給する不活性ガス量を可能な限り増大することが重要であり、前述の消火塔排出ガス量の上限値制約から、同上限値で一定制御することが必要である。
【００１４】
本発明は、コークス乾式消火装置を用いて赤熱コークスの顕熱を蒸気として回収するコークス乾式消火方法において、循環ガス中の可燃性ガス成分及び酸素成分を常に最小の値に保つ消火方法を提供することを第１の目的とし、プレチャンバー内温度を常に一定温度以下に保持してスローピングフリュー部への異物付着を防止することを第２の目的とし、廃熱ボイラー供給ガス温度を常に一定範囲内に保持してボイラーチューブの熱破損を防止すると同時に、ボイラーでの熱回収効率の低下を防止することを第３の目的とし、消火塔から排出する排出ガスの量を常に一定流量に保持してスローピングフリューからのコークス浮上、飛散による循環ガス通気抵抗の増大及びボイラーチューブの摩耗破損を防止すると同時に冷却室での赤熱コークスからの顕熱回収量を最大化することを第４の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
即ち本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）冷却室２とその上部のプレチャンバー３とよりなる消火塔１を用い、プレチャンバー上方から赤熱コークス９を装入し、プレチャンバーに空気（以下「ＰＣ空気２４」という。）を吹き込むとともに水若しくは蒸気（以下「ＰＣ水・蒸気２６」という。）を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔１から排出した高温の排出ガス２２に、廃熱ボイラー７に至るまでの間に空気（以下「ＳＦ空気２５」という。）を供給し、廃熱ボイラー７において蒸気の形で熱回収するようにしたコークス乾式消火方法において、前記ＳＦ空気の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、一酸化炭素濃度が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ一酸化炭素濃度が前記目標値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量の調整を再開し、前記一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量を調整すると共に前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の量を調整し、前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の減少量と前記ＳＦ空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定めることを特徴とするコークス乾式消火方法。
（２）冷却室とその上部のプレチャンバーとよりなる消火塔を用い、プレチャンバー上方から赤熱コークスを装入し、プレチャンバーに空気（以下「ＰＣ空気」という。）を吹き込むとともに水若しくは蒸気（以下「ＰＣ水・蒸気」という。）を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔から排出した高温の排出ガスに、廃熱ボイラーに至るまでの間に空気（以下「ＳＦ空気」という。）を供給し、廃熱ボイラーにおいて蒸気の形で熱回収するようにしたコークス乾式消火方法において、前記ＳＦ空気の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の水素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、水素濃度が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは水素濃度によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ水素濃度が前記目標値を上回ったときは水素濃度によるＳＦ空気の量の調整を再開し、前記一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量を調整すると共に前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の量を調整し、前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の減少量と前記ＳＦ空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定めることを特徴とするコークス乾式消火方法。
（３）冷却室とその上部のプレチャンバーとよりなる消火塔を用い、プレチャンバー上方から赤熱コークスを装入し、プレチャンバーに空気（以下「ＰＣ空気」という。）を吹き込むとともに水若しくは蒸気（以下「ＰＣ水・蒸気」という。）を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔から排出した高温の排出ガスに、廃熱ボイラーに至るまでの間に空気（以下「ＳＦ空気」という。）を供給し、廃熱ボイラーにおいて蒸気の形で熱回収するようにしたコークス乾式消火方法において、前記ＳＦ空気の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度と一酸化炭素の発熱量の積に前記ガス中の水素濃度と水素の発熱量の積を加えて循環ガス発熱量とし、該発熱量に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、前記循環ガス発熱量が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは循環ガス発熱量によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ循環ガス発熱量が前記目標値を上回ったときは循環ガス発熱量によるＳＦ空気の量の調整を再開し、前記一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量を調整すると共に前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の量を調整し、前記ＰＣ空気及び／又は前記ＰＣ水・蒸気の減少量と前記ＳＦ空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定めることを特徴とするコークス乾式消火方法。
（４）前記ＳＦ空気２５の量の調整は、消火塔１からのコークス１０の排出量の変動を検出し、該検出したコークスの排出量の変動による廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくは前記循環ガス発熱量並びに酸素濃度の変動を防止するように調整することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
（５）前記ＳＦ空気２５の量の調整は、プレチャンバーに吹き込む空気（以下「ＰＣ空気２４」という。）の量及び／又はプレチャンバーに吹き込む水又は蒸気（以下「ＰＣ水・蒸気２６」という。）の量の変動を検出し、該検出したＰＣ空気量及び／はＰＣ水・蒸気量の変動による廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくは前記循環ガス発熱量並びに酸素濃度の変動を防止するように調整することを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
（６）ＰＣ水・蒸気の調整量とＰＣ空気の調整量の比は、プレチャンバー内の温度を一定に保つように定めることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
【００１７】
（７）プレチャンバー内の温度を測定し、プレチャンバー内の温度測定値と目標値との間に相違が生じたときは、前記ＰＣ水・蒸気２６の調整量とＰＣ空気２４の調整量の比の値を修正して前記プレチャンバー内の温度が目標値になるように調整することを特徴とする上記（６）に記載のコークス乾式消火方法。
【００１９】
本発明の上記（１）〜（３）、（６）は、循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードバック制御に関するものである。また、本発明の上記（４）、（５）は、外乱に対して循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードフォワード制御に関するものである。
【００２１】
本発明の上記（７）は、プレチャンバー内の温度を一定に保持するためのフィードバック制御に関するものである。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、コークス乾式消火装置において、廃熱ボイラーの循環ガス中における可燃性ガス成分および酸素の濃度を一定値以下の値に保持することが可能になる。さらに、プレチャンバー部の温度を一定値に保持してスローピングフリュー部の異物付着を防止することができる。加えて、廃熱ボイラー入口ガス温度を一定範囲に保持してボイラーチューブの熱破損を防止すると同時に、ボイラーでの熱回収効率の低下を防止することができる。併せて、消火塔から排出する排出ガスの量を一定流量に保持してスローピングフリューからのコークスの浮上、飛散による循環ガス通気抵抗の増大及びボイラーチューブの摩耗破損を防止すると同時に冷却室での赤熱コークスからの顕熱回収を最大化することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施の形態を図１に基づいて説明する。
【００２５】
赤熱コークスを冷却する消火塔１は縦形に形成され、上下方向にプレチャンバー３と冷却室２を備えている。プレチャンバー３と冷却室２とは、その内壁周囲に形成されたスローピングフリュー部４によってガス流れフローとしては分割されている。
【００２６】
９８０℃前後の温度を有する赤熱コークス９はプレチャンバー３の上方から装入され、漸次下方に移動し、冷却室２において冷却室下部の吹き込み菅１１から吹き込まれる不活性ガス２７によって冷却される。冷却室下部から排出されるときのコークス１０の温度は２００℃近くとなっている。
【００２７】
冷却室内において吹き込まれた不活性ガス２７は、冷却室内を上昇しつつ赤熱コークスとの間で熱交換が行なわれ、ガス温度が上昇し、冷却室上部のスローピングフリュー部４からリングダクト５に排出される。更に不活性ガスはリングダクト５から１次ダストキャッチャー６を経て廃熱ボイラー７に送られ、廃熱ボイラー７で熱回収されて温度が１８０℃前後に低下した後、循環ブロアー８を経て再度冷却室２に吹き込まれる。
【００２８】
本発明においては、必要に応じてプレチャンバー内に空気を吹き込む。以下、プレチャンバー内に吹き込む空気を「ＰＣ空気２４」という。吹き込まれた空気中の酸素が残存揮発分、微粉コークス及び塊コークスの一部と反応する。反応は主に一酸化炭素を生成する発熱反応であり、吹き込んだ空気と生成ガス、及びコークスは温度が上昇しつつプレチャンバー内を下降し、プレチャンバー下部において最も高い温度となる。吹き込んだ空気と生成ガスは、プレチャンバー下部において下方から上昇してきた不活性ガスと混合し、スローピングフリュー部４からリングダクト５に排出される。
【００２９】
本発明においては、必要に応じてプレチャンバー内に空気とともに水又は蒸気を吹き込む。以下、プレチャンバー内に吹き込む水又は蒸気を「ＰＣ水・蒸気２６」という。吹き込まれた水は蒸発して蒸気となるときに吸熱し、蒸気は赤熱コークスと接触して水性ガス反応によって水素ガスと一酸化炭素を発生させるとともに吸熱する。従って、水又は蒸気を吹き込むことによってプレチャンバー内のガス及びコークスの温度は低下し、水又は蒸気の吹き込み量を調節することよってプレチャンバー内のガス及びコークスの温度を調節することができる。水性ガス反応によって発生した水素ガス及び一酸化炭素はプレチャンバー内を下降し、プレチャンバー下部において上昇してきた不活性ガスと混合し、スローピングフリュー部４からリングダクト５に排出される。
【００３０】
本発明においては、必要に応じてスローピングフリュー部４（ＳＦ）のリングダクト５又はガス排出管１２内には空気２５を吹き込む。以下、この吹き込み空気を「ＳＦ空気２５」とよぶ。ＰＣ空気２４と赤熱コークス９との反応によって発生した一酸化炭素、ＰＣ水・蒸気２６と赤熱コークス９の反応によって発生した一酸化炭素及び水素は、リングダクト５から排出した後に上記ＳＦ空気２５と接触することにより燃焼し、二酸化炭素及び水に変化した上で発熱する。ＰＣ空気２４の吹き込み量に対応し、ＰＣ空気２４によって生成した一酸化炭素等の可燃性ガスを燃焼するのに必要かつ十分な量のＳＦ空気２５を吹き込むことにより、ＰＣ空気吹き込みに基づく蒸気エネルギー回収量を最大にすることができる。併せて、ＰＣ水・蒸気２６の吹き込み量に対応し、ＰＣ水・蒸気２６とコークス９との水性ガス反応によって生成した可燃性ガスを燃焼するのに必要かつ十分な量のＳＦ空気２５を同時に吹き込むことにより、ＰＣ水・蒸気吹き込みに基づく蒸気エネルギー回収量を最大にすることができる。排出ガス２２中に含まれる可燃性ガスを燃焼するのに必要な量以上の酸素をＳＦ空気２５として供給すると、過剰な酸素が循環ガス３７中に残存し、吹き込みガス２１に含まれて冷却室２に吹き込まれることとなる。従って、ＳＦ空気２５の量は、排出ガス２２に含まれる可燃性ガスを燃焼するのに必要な量のみ供給することが好ましい。
【００３１】
本発明においては更に、必要に応じて廃熱ボイラー７から排出して不活性ガス吹き込み管１１から冷却室に供給するガスの一部をバイパス管１９に分岐し、該分岐したガス（以下「バイパスガス２９」という。）をガス排出管１２において排出ガス２２に合流させて廃熱ボイラー供給ガス２３とする。冷却室２への吹き込みガス２１の所要量は、冷却室２での赤熱コークスからの顕熱回収量を最大にするには可能な限り多くの量を吹き込むことが好ましいが、一方、消火塔１から排出する排出ガス２２の量には上限流量が存在し、従って、消火塔１から排出する排出ガス２２をその上限値付近で保持するように、冷却室２への吹き込みガス２１の量を調整することが望ましい。一方、廃熱ボイラー供給ガス２３のガス温度が過度に上昇することを防止するためあるいはその他の目的のため、廃熱ボイラー供給ガス２３の流量を吹き込みガス２１の所要量よりも多くしたい場合がある。そのような場合には、循環ガス３７の一部をバイパス管１９にバイパスして排出ガス２２と合流させることにより、吹き込みガス２１の量は前述の消火塔１から排出する排ガス量を上限値付近で保持しつつ廃熱ボイラー供給ガス２３の量を増大することができる。
【００３２】
本発明の上記（１）〜（３）、（６）は、循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードバック制御に関するものである。また、本発明の上記（４）、（５）は、外乱に対して循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードフォワード制御に関するものである。
【００３３】
赤熱コークスからの顕熱を廃熱ボイラーにおいてすべて回収し、余剰循環ガスが発生した場合に大気放散する方法においては、上記のように循環ガス中の可燃成分を極小にすることが望ましい。一方、循環ガスの一部を大気放散するのでなくガス回収している場合において本発明の循環ガス中可燃成分制御を適用する場合には、循環ガス中の一酸化炭素濃度、水素濃度又は循環ガス発熱量の目標値を回収したいガス性状として設定することで、安定した発熱量を有する回収ガスを得ることができる。
【００３４】
本発明の上記（１）〜（３）においては、消火塔から排出した高温の排出ガス２２に、廃熱ボイラー７に至るまでの間に空気（ＳＦ空気２５）を供給し、このＳＦ空気量を調整することによって廃熱ボイラー７を循環するガス３７中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくはこれらガス成分による循環ガス発熱量が一定になり、並びに酸素濃度が一定濃度以下となるように調整する。図２（ａ）にこの場合のブロック線図を示す。ここでは、ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６の吹き込みは必須ではないが、通常はＰＣ空気２４の吹き込みによって発生した一酸化炭素を燃焼することを目的の一つとしてＳＦ空気２５が供給されるので、少なくともＰＣ空気２４の吹き込みが同時に行われていることが多い。廃熱ボイラー７を循環するガス３７中のガス成分の測定は、廃熱ボイラー７を出た後のガスをサンプリングして行うと好ましい。廃熱ボイラー入口以降において、未燃焼ガスと酸素ガスとの反応が継続することがあり得るからである。循環ガス３７中に未燃焼の可燃ガス成分が検出された場合には、当該可燃ガス成分を燃焼するのに必要かつ十分な量のＳＦ空気２５を増大する。循環ガス３７中に酸素ガスが検出された場合には、当該酸素ガス量に相当する分のＳＦ空気２５を減少する。
【００３５】
循環ガス中に可燃成分と酸素とが共存している場合には、可燃ガス成分と酸素とのいずれを用いて制御を行うかを定めなければならない。また、可燃ガス成分として一酸化炭素のみが主に発生するプロセスであれば、一酸化炭素のみに着目して制御を行うことができる。本発明の上記（１）のように、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と目標値とを設けて調整を行うことができる。通常は一酸化炭素濃度が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が上限値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が目標値又は下限値を下回ってかつ一酸化炭素濃度が目標値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるＳＦ空気の量の調整を再開する。このような調整を行うことにより、循環ガス中における一酸化炭素と酸素の濃度を常に一定値以下の低レベルに安定して制御することができる。
【００３６】
可燃ガス成分として水素が主体となるプロセスであれば、水素のみに着目し、本発明の上記（２）のように制御を行うと好ましい。
【００３７】
可燃ガス成分として一酸化炭素と水素が共に存在するプロセスにおいては、それぞれの可燃ガスが燃焼したときの発熱量に着目し、本発明の上記（３）のように、ガス中の一酸化炭素濃度と一酸化炭素の発熱量の積に前記ガス中の水素濃度と水素の発熱量の積を加えて循環ガス発熱量とし、該発熱量に目標値を設ける。一方、ガス中の酸素濃度に上限値と目標値とを設ける。そして、通常は循環ガス発熱量が該目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が上限値を上回ったときは循環ガス発熱量によるＳＦ空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにＳＦ空気の量を調整し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が目標値又は下限値を下回ってかつ循環ガス発熱量が目標値を上回ったときは循環ガス発熱量によるＳＦ空気の量の調整を再開する。このような調整を行うことにより、循環ガス中における一酸化炭素、水素、循環ガス発熱量と酸素の濃度を問題のないレベルで常に一定値以下に制御することができる。なお、一酸化炭素濃度又は水素濃度又は循環ガス発熱量の目標値は、ゼロを上回る値で、酸素濃度がその上限値を上回らない最小点を実機にて求めて設定することが望ましい。
【００３８】
本発明の上記（４）は、消火塔からのコークス１０の排出量の変動を検出し、検出したコークスの排出量の変動を外乱としてとらえて、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度並びに酸素濃度の変動を防止するためのフィードフォワード制御を行うものである。消火塔からのコークス排出量が増加すれば、それに伴って循環ガス中の可燃ガス成分の量も増加する。コークス排出量の増加に伴う可燃ガス成分の増加代は、計算および実験によって定めることができる。この可燃ガス成分の増加代を相殺するためのＳＦ空気の増加代を同じく計算および実験によって定め、フィードフォワード制御を行うことにより、コークスの排出量が変動しても循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の量を変動させずに制御を行うことができる。図２（ｂ）にこの場合のブロック線図を示す。本図にはフィードバック制御の線図も併せて記載している。
【００３９】
本発明の上記（５）は、ＰＣ空気２４の量の変動を外乱としてとらえ、上記（４）と同様にフィードフォワード制御を行って循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の増大を防止するものである。
【００４０】
循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の量の増大を防止するために上記（１）〜（３）の発明においてＳＦ空気２５の量を増減すると、それに伴ってガス排出管１２における燃焼量が変動し、廃熱ボイラー７での蒸気回収量に変動をきたすこととなる。なお、循環ガス中の一酸化炭素濃度、水素濃度、循環ガス発熱量、酸素濃度が一定濃度以下となるように前記ＳＦ空気２５の量を調整するに際し、ＳＦ空気２５の量を調整すると共にＰＣ空気２４及び／又はＰＣ水・蒸気２６の量を調整する。ＳＦ空気２５の増加量とＰＣ空気２４及び／又はＰＣ水・蒸気２６の減少量との比は、廃熱ボイラー７への入熱量が一定になるように定める。
【００４１】
循環ガス中の一酸化炭素濃度が管理値を超えた高い値である場合、ＳＦ空気の増加は一酸化炭素や水素を燃焼する反応であるから循環ガス中の一酸化炭素と水素を低下する働きをし、ＰＣ空気、ＰＣ水・蒸気の減少はプレチャンバーにおける一酸化炭素の発生量の減少をきたすので同じく循環ガス中の一酸化炭素を低下する働きをする。一方、ＳＦ空気の増加は蒸気発生量の増加をきたす反面、ＰＣ空気、ＰＣ水・蒸気の減少は蒸気発生量の減少をきたす。従って、ＳＦ空気の増加量とＰＣ空気の減少量の比率をちょうど蒸気回収量が変動しない比率に設定することが可能であり、これによって蒸気回収量を変動させずに循環ガス中の一酸化炭素濃度や水素濃度を減少させることが可能である。ＳＦ空気を増加しつつＰＣ水・蒸気を減少すると、ＰＣ水・蒸気の減少は循環ガス中の水素の減少をもきたすので、蒸気回収量を変動させずに循環ガス中の水素濃度を一層減少させることができる。
【００４２】
循環ガス中の酸素濃度が管理値を超えた高い値である場合、ＳＦ空気を減少することで循環ガス中の酸素濃度の低下を図る。この場合、ガス排出管内での可燃ガスの燃焼量は変化しないので、蒸気回収量には影響を及ぼさない。従って、循環ガス中の酸素濃度を低下させるための制御においては、ＳＦ空気２５の減少のみで足り、それと共にＰＣ空気２４やＰＣ水・蒸気２６を同時に増加させる必要はない。
【００４３】
本発明の上記（６）においては、循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の量を一定値内に制御するに際し、廃熱ボイラー蒸気回収量を一定に保持すると同時に、プレチャンバー内の温度も一定に保持する。循環ガス中の一酸化炭素濃度、水素濃度、循環ガス発熱量、酸素濃度が一定濃度以下となるように前記ＳＦ空気の量を調整するに際し、ＳＦ空気の量を調整すると共にＰＣ空気及びＰＣ水・蒸気の量を調整する。ＳＦ空気の増加量とＰＣ空気及びＰＣ水・蒸気の減少量との比は、廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定める。さらに、プレチャンバー内の温度を一定に保つようにＰＣ空気の調整量とＰＣ水・蒸気の調整量の比を定める。プレチャンバー内において、ＰＣ空気の増加は発熱量の増加をきたし、ＰＣ水・蒸気の増加は発熱量の減少をきたす。従って、ＰＣ空気増加代とＰＣ水・蒸気増加代との比を適切に定めることにより、プレチャンバー内温度を一定に保持することができるのである。図２（ｃ）にこの場合のブロック線図を示す。
【００４４】
消火塔から排出する高温の排出ガスは、スローピングフリュー部４を経て廃熱ボイラー７へ供給されるが、この排出ガス量が上限流量を超えると、スローピングフリュー部４よりコークスの浮上、飛散現象が発生し、循環ガス通気抵抗の急激な増大や飛散コークスによるボイラーチューブの摩耗破損のトラブルに繋がるため、一定流量以下での制御が必要である。また、冷却室２での赤熱コークスからの顕熱回収量を常に最大化し省エネを図るには、冷却室２へ供給する不活性ガス量を可能な限り増大することが重要であり、前述の消火塔排出ガス量の上限値制約から、同上限値で一定制御することが必要である。本発明においては、循環ガスの経路にバイパス管１９を設け、排出ガス２２の量が目標値になるようにバイパスガス２９の量を調整することが好ましい。バイパスガス２９の量を増大すれば、循環ガス３７の量を一定に保ったままで不活性ガス吹き込み管１１からの吹き込みガス２１の量を減少することができ、その結果排出ガス２２の量を減少することができる。
【００４５】
また、発明においては、上記排出ガスの量に変えて、冷却室出口から廃熱ボイラー入口に至るまでの間で測定したボイラー供給ガス圧力が目標値になるように前記バイパスガスの量を調整することもできる。上記の消火塔から排出する高温のガス量を求めるためには、冷却室から来るガス量を循環ガス量、放散ガス量、バイパスガス量から求め、一方プレチャンバーから来るガス量をＰＣ空気量、ＰＣ水・蒸気量、反応による増加ガス量に基づいて求める必要があり、これらを測定又は推定することは複雑、大変であるため、消火塔から排出する高温のガス量と一定の関係を有することがわかっているボイラー供給ガス圧力で代用するものである。
【００４６】
本発明の上記（６）は、予めＰＣ空気の調整量とＰＣ水・蒸気の調整量の比の値を定め、プレチャンバー内の温度が一定に保持されるように調整を行っている。ところが、乾式消火装置における種々の操業条件が変化することに起因して、上記予め定めた比の値を用いて制御を行っても、プレチャンバー内の実績温度が目標値と相違してくる場合がある。本発明の上記（７）においては、プレチャンバー内の温度を測定し、プレチャンバー内の温度測定値と目標値との間に相違が生じたときは、前記ＰＣ空気の調整量とＰＣ水・蒸気の調整量の比の値を修正して前記プレチャンバー内の温度が目標値になるように調整する。これにより、たとえ装置の操業要因に変動があった場合でも、常にプレチャンバー内の温度を目標値に一致させることができる。
【００４７】
ガス排出管１２にＳＦ空気２５を導入して可燃ガス成分を燃焼すると、燃焼熱によって排出ガス２２の温度が上昇する。特にバイパス管１９を設けてバイパスガスを流している場合においては、ガス排出管１２とバイパス管１９とが合流する前においてはもともと排出ガス２２の温度が高い。従って、バイパス管１９との合流前のリングダクト５やスローピングフリュー部４においてＳＦ空気を導入して可燃ガス成分を燃焼すると、排出ガス２２の温度上昇量も大きなものとなり、スローピングフリュー部の煉瓦の局部異常昇温による損傷が発生することがある。本発明においては、排出ガス２２が低温のバイパスガス２９と合流してガス温度が低下した後にＳＦ空気２５を導入しているので、ＳＦ空気２５によって可燃ガスが燃焼しても排出ガスの温度はさほど上昇せず、煉瓦の局部異常昇温による損傷を防止することができる。
【００４８】
本発明の上記（１）〜（７）の発明は、それぞれ単独で実施することによって効果を得ることも可能であるが、複数の発明を組み合わせて実施することにより、それぞれの発明の効果を総合して得ることができるのでより好ましい。
【００４９】
以下に、コークス乾式消火装置を用いて赤熱コークスの顕熱を蒸気として回収するコークス乾式消火方法において、回収蒸気量を必要な量に常に一定に保つ消火方法について説明する。
【００５０】
ＰＣ空気２４の吹き込み量を増加するとプレチャンバー内での赤熱コークス９との反応が増大し結果として蒸気回収量が増大する。逆にＰＣ空気２４の吹き込み量を減少すると蒸気回収量が減少する。ＰＣ空気量の変動代と蒸気回収量の変動代との関係は、主にはＰＣ空気中の酸素とコークスとが反応して一酸化炭素が生成する際の発熱量によって定まり、更に赤熱コークスが含有する揮発成分の燃焼分が加わる。各コークス乾式消火装置毎のＰＣ空気量の変動代と蒸気回収量の変動代との関係は、実際の操業データに基づいて正確に定めることができる。ＰＣ水・蒸気２６の吹き込み量の変動代と蒸気回収量の変動代との関係についても同様に実際の操業データに基づいて正確に定めることができる。フィードバック制御によって廃熱ボイラー蒸気回収量を一定に保つ制御を行おうとするとき、通常は廃熱ボイラー入熱量を制御量として選択する。即ち、廃熱ボイラーへの入熱量が目標値になるように、ＰＣ水・蒸気２６の吹き込みを行っていない場合にはＰＣ空気２４の量を調整することにより、ＰＣ水・蒸気２６の吹き込みを行っている場合にはＰＣ空気２４又はＰＣ水・蒸気２６の量を調整することにより、廃熱ボイラー蒸気発生量を一定に保持する。図３（ａ）にはＰＣ空気２４のみを調整する場合のブロック線図を示す。具体的には、廃熱ボイラーへの入熱量が目標値と異なった値を示したときは、その相違の度合いに応じてＰＣ空気量を変動させ、あるいはＰＣ空気量とＰＣ水・蒸気量を変動させることによって発熱量の増減を図り、廃熱ボイラーへの入熱量を目標値に一致させる。より具体的には、ＰＩＤ制御を行うに際して各パラメータの最適化を図ることによって良好な制御を行うことができる。
【００５１】
プレチャンバー３内の温度が高くなりすぎると、コークス中に含まれる灰分が溶融・気化し、不活性ガスの冷却室出口付近で冷却されて気化していた灰分は凝集し、冷却室上部のスローピングフリュー部４に付着する。従って、蒸気回収量を一定に保持するためにＰＣ空気２４を増大させるに際しても、プレチャンバー内の温度が過度に高くならないように一定に保持できると好ましい。一方、ＰＣ水・蒸気吹き込み量を増大するとプレチャンバー内の温度を低下させることができる。即ち、蒸気回収量を一定に保持するための制御において、ＰＣ空気量の増大代とＰＣ水・蒸気量の増大代とを一定の比率で行う。図３（ｂ）にブロック線図を示す。一定の比率は、ＰＣ空気量の増大によるプレチャンバー内温度上昇程度とＰＣ水・蒸気量の増大によるプレチャンバー内温度下降程度とが一致するように実験などに基づいて定める。これにより、プレチャンバー内の温度を一定に保持しながら、廃熱ボイラーへの入熱量を一定に保つためのフィードバック制御を行うことができる。
【００５２】
プレチャンバー内にＰＣ空気２４やＰＣ水・蒸気２６を吹き込む場合においては、通常はこれら吹き込みガスによって生成した可燃性ガスを燃焼するため、ＳＦ空気２５を吹き込んでいる。廃熱ボイラー７への入熱量を制御するために上記制御においてＰＣ空気やＰＣ水・蒸気量を増減すると、それに伴って消火塔から排出される排出ガス２２中の可燃性ガス成分も増減する。可燃性ガスが増加した場合には、このままでは増加分が未燃焼のまま廃熱ボイラーに送られることとなり、エネルギーを十分に回収することができない。また、可燃性ガスが減少した場合にはＳＦ空気２５から供給された酸素が過剰となり、酸素を含んだガスが廃熱ボイラーに供給され、最終的には吹き込みガス２１に含まれて冷却室に供給されることとなる。そこで、ＰＣ空気の調整量及び／又はＰＣ水・蒸気の調整量とＳＦ空気の調整量との比は、廃熱ボイラー供給ガス中の可燃ガス成分及び酸素の濃度を一定に保つように定める。図３（ｃ）にこの場合のブロック線図を示す。ＰＣ空気２４の増加によって排出ガス中の一酸化炭素が増加し、この増加した一酸化炭素を燃焼して二酸化炭素とするのに必要なＳＦ空気２５量は、ほぼＰＣ空気２４の増加量に匹敵する。正確には、実験結果に基づいて、循環ガス３７中の可燃性ガス成分及び酸素を増加も減少もさせないよう、ＳＦ空気２５の調整量とＰＣ空気２４の調整量との比を定めることができる。ＳＦ空気２５の調整量とＰＣ水・蒸気２６の調整量との比についても、同様に求めることができる。
【００５３】
上述したように、廃熱ボイラー７における蒸気回収量を一定に保つためのフィードバック制御においては、通常は廃熱ボイラー入熱量を制御量として選択し、入熱量が一定になるように制御が行われる。しかし、たとえ廃熱ボイラー入熱量が一定になるように制御を行っても、廃熱ボイラー７の蒸気発生量が必ずしも一定にならず、変動する場合がある。本発明者らの検討の結果、蒸気発生量が変動する理由の第１は、ボイラー供給ガス２３中に可燃性ガスの未燃焼成分と酸素とが残存し、ボイラー内で未燃焼成分が燃焼することにより、ボイラー入熱量以上のエネルギーの蒸気が発生することによることが判明した。残存する酸素は、ＳＦ空気２５として導入した空気がボイラー入口までに燃焼が完了しなかった場合、及びボイラー本体へ外気が侵入する場合が考えられる。即ち、廃熱ボイラーへの入熱量に変えて、廃熱ボイラーの蒸気発生量が目標値になるように調整することにより、蒸気発生量の変動を抑えて一定の発生量を維持することが可能になる。蒸気発生量の実績値は、発生蒸気本管へのオリフィス等の流量計設置によって測定することができる。また、廃熱ボイラーへの純水供給量からの推定も可能である。
【００５４】
さらに廃熱ボイラーへの入熱量に変えて、廃熱ボイラー入口ガス温度が目標値になるように調整することもできる。実際にボイラー入熱量の値を求めようとすると、ボイラー入口ガスの温度、量及び比熱が必要であり、計測的に複雑となり、精度も低下することとなる。その点、ボイラー入口ガス温度制御を行えば、温度のみの計測によって制御を行うことができる。また、ボイラー入口ガスの量及び比熱は短時間では大きく変動することがないので、温度を一定に制御することで短期的には入熱量を一定に制御することになる。
【００５５】
蒸気発生量実績に基づいてフィードバック制御を行おうとしても、ボイラーの熱容量が大きい場合はボイラー入熱量と蒸気発生量との間に大きな時間遅れを発生することがあり制御に困難が伴う。一方、ボイラー入熱量と蒸気発生量との間の乖離の度合いは、きわめて長周期で変動する。従って、蒸気発生量を一定に保つための短周期フィードバック制御は廃熱ボイラー入熱量を制御量として行い、蒸気発生量とボイラー入熱量の関係を長周期で求め、その関係より蒸気発生量が目標値になる入熱量を求め、短周期フィードバック制御における廃熱ボイラー入熱量目標値又は廃熱ボイラー入口ガス温度目標値を修正すると好ましい。即ち、廃熱ボイラーの蒸気発生量が目標値になるように、廃熱ボイラーへの入熱量目標値又は廃熱ボイラー入口ガス温度目標値を修正するとよい。図４（ａ）にこの場合のブロック線図を示す。
【００５６】
消火塔１からのコークス１０の排出量の変動を検出し、検出したコークスの排出量の変動を外乱としてとらえて、蒸気発生量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行ってもよい。消火塔１からのコークス排出量が増加すれば、それに伴ってコークス顕熱回収量も増加する。コークス排出量の増加に伴うコークス顕熱回収量の増加代は、熱計算から概算することができ、更に実験に基づいて正確に定めることができる。一方、コークス顕熱回収量の増加代を相殺するために、ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６、ＳＦ空気２５の量の１種又は２種以上を調整することができる。調整量は、ボイラーに供給される熱量を一定に保持するように、熱計算及び実験に基づいて正確に定めることができる。図４（ｂ）は、操作量としてＰＣ空気を選択した場合のブロック線図を示す。本図にはフィードバック制御の線図も併せて記載している。
【００５７】
外乱として循環ガス量の変動に着目し、蒸気発生量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行うこともできる。循環ガスがそのまま分岐せずに冷却室に供給される場合においては、循環ガス量から放散ガス量を差し引いた値がそのまま冷却室に供給される吹き込みガス量となる。冷却室に供給される吹き込みガス量が変動すると、冷却室内での熱交換効率が変化し、冷却ガスが赤熱コークスから回収する顕熱量が変動する。この顕熱回収量の変動を熱計算及び実験に基づいて予め予測し、顕熱回収量の変動を補って廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるようにフィードフォワード制御によって、ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６、ＳＦ空気２５の量の１種又は２種以上を調整するものである。循環ガス量を検出するのではなく、冷却室に供給される吹き込みガス量を直接検出して用いても良い。
【００５８】
また、外乱としてＳＦ空気量の変動に着目し、ＰＣ空気、ＰＣ水・蒸気を調整してボイラー入熱量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行ってもよい。
【００５９】
バイパス管１９を配置してバイパスガス２９を流す場合において、外乱として冷却室に供給される吹き込みガス流量の変動に着目し、蒸気発生量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行うこともできる。循環ガスの一部をバイパスして廃熱ボイラーに供給する場合には、冷却室に供給される吹き込みガス量は循環ガス量からバイパスガス量と放散ガス量を差し引いた量となる。冷却室に供給される吹き込みガス量が変動すると、冷却室内での熱交換効率が変化し、冷却ガスが赤熱コークスから回収する顕熱量が変動する。この顕熱回収量の変動を熱計算及び実験に基づいて予め予測し、顕熱回収量の変動を補って廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるようにフィードフォワード制御によって、ＰＣ空気２４、ＰＣ水・蒸気２６、ＳＦ空気２５の量の１種又は２種以上を調整するものである。冷却室に供給される吹き込みガス量を直接検出するのではなく、循環ガス量とバイパスガス量とを検出し、その差分として冷却室に供給される吹き込みガス量を計算して用いても良い。
【００６０】
以上の制御方法においては、各種外乱の発生に対応しつつフィードバック制御及びフィードフォワード制御を行い、廃熱ボイラーにおける蒸気回収量を一定に保持するようにしている。この過程において、廃熱ボイラー供給ガスの温度が変動することがあり得る。一方、たとえ廃熱ボイラー入熱量が一定に保持されていても、廃熱ボイラー供給ガス温度が一定値の目標範囲上限を外れると、廃熱ボイラーチューブの熱破損の原因を発生するという問題が生じる。また、目標範囲下限を外れると、廃熱ボイラーでの熱回収効率の低下という問題が生じる。ここで、廃熱ボイラーの発生蒸気量を一定に保持、即ち廃熱ボイラー入熱量を一定に保持している状況において、循環ガス量を増大すれば必然的に廃熱ボイラー供給ガス温度は低下することとなる。従って、廃熱ボイラー供給ガス２３の温度を検出し、該検出した廃熱ボイラー供給ガス温度が目標範囲温度となるように循環ガス３７の量を調整することが好ましい。循環ガス量を増大するには循環ガス弁３８を必要量開き、循環ガス量を減少するには循環ガス弁３８を必要量閉じて対応する。
【実施例】
【００６１】
図１に示すコークス乾式消火装置において本発明を適用した。乾式消火装置の冷却室２は内容積６００ｍ3、プレチャンバー３は内容積３００ｍ3である。平均温度９８０℃の赤熱コークス９を平均排出量１７０トン／Ｈで冷却した。
【００６２】
プレチャンバー上部から赤熱コークス上部表面３０とプレチャンバーとで形成する空間３１内にＰＣ空気を吹き込む。また、プレチャンバー内の温度を調整するためのＰＣ水・蒸気２６は、空気吹き込み装置１４の配管内においてＰＣ空気２４と混合し、該混合したガスをプレチャンバー内に吹き込むこととした。消火塔１からの排出ガス２２中の可燃成分を燃焼して排出ガスの温度を上昇させると同時に循環ガス３７中の成分を制御するため、ガス排出管１２中にＳＦ空気２５を吹き込む装置を設置した。更に、循環ブロアー８から冷却室２に供給する不活性ガスの一部を分岐し、前記排出ガスに合流させるためのバイパス管１９を設けた。また、循環ガス成分の酸素、一酸化炭素および水素の濃度計はボイラ出口に配置したサンプル管３７より測定している。
【００６３】
ここで、本発明を組み合わせて制御系および装置を構成し、廃熱ボイラー７の蒸気発生量３５の目標値を１３０トン／Ｈとし、循環ガス３７中の一酸化炭素濃度目標値を０．３％、酸素濃度の上限値を０．３％、同下限値と同目標値を０．１％とし、プレチャンバー内温度目標値を１０００℃とし、廃熱ボイラー供給ガス２３の温度上限値を９８０℃、同下限値を９５０℃とし、消火塔１から排出する排出ガス２２量の目標値を２６４０００Ｎｍ3／Ｈとして長時間にわたる連続制御を実施した。
【００６４】
この結果、循環ガス量２９８０００Ｎｍ3／Ｈ、ＰＣ空気量１００００Ｎｍ3／Ｈ、ＳＦ空気量３００００Ｎｍ3／Ｈ、バイパスガス量１００００Ｎｍ3／Ｈ、ＰＣ水量１．５トン／Ｈの平均操業条件において、蒸気発生量３５が１３０トン／Ｈの実績が得られた。併せて、蒸気発生量３５の変動は１時間平均値で±１．５トン／Ｈの範囲内で制御できた。更に、排出量の設定値を１７０トン／Ｈから１２０トン／Ｈに変更した場合においても蒸気発生量３５が１３０トン／Ｈ±１．５トン／Ｈの範囲内で制御することかできた。また、循環ガス３７中の一酸化炭素濃度は平均で０．３％となり酸素濃度は０．１％以下とすることができた。この結果を表１に従来技術との比較において示す。加えて、プレチャンバー内温度実績１０００℃、廃熱ボイラー供給ガス２３の温度実績９６５℃、排出ガス２２量実績２６４０００Ｎｍ3／Ｈが得られ、その結果、スローピングフリュー部への異物付着は皆無であり、廃熱ボイラーのチューブの熱損傷もなく、廃熱ボイラーでの熱回収効率の低下もなく、スローピングフリューからのコークスの浮上、飛散による循環ガス通気抵抗の増大や廃熱ボイラーチューブの摩耗破損を回避でき、スローピングフリュー部煉瓦の局部異常昇温も発生せず、安定した操業が達成できた。更に、排出コークス１０の温度実績は１８０℃となり、前述の安定操業条件の中で、赤熱コークスからの顕熱回収量の最大化を実現した。
【００６５】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明のコークス乾式消火装置の概略図である。
【図２】本発明の制御の概要を示すブロック線図であり、（ａ）は請求項１に係る発明、（ｂ）は請求項５に係る発明、（ｃ）請求項８に係る発明についてのものである。
【図３】本発明の制御の概要を示すブロック線図である。
【図４】本発明の制御の概要を示すブロック線図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  消火塔
２  冷却室
３  プレチャンバー
４  スローピングフリュー部
５  リングダクト
６  １次ダストキャッチャー
７  廃熱ボイラー
８  循環ブロアー
９  赤熱コークス
１０  排出コークス
１１  不活性ガス吹き込み管
１２  ガス排出管
１３  廃熱ボイラーガス供給管
１４  空気（ＰＣ空気）吹き込み装置
１５  空気（ＳＦ空気）吹き込み装置
１６  水又は蒸気（ＰＣ水・蒸気）吹き込み装置
１７  吹き込み制御装置
１８  プレチャンバー内温度測定装置
１９  バイパス管
２０  内筒
２１  吹き込みガス
２２  排出ガス
２３  廃熱ボイラー供給ガス
２４  プレチャンバー吹き込み空気（ＰＣ空気）
２５  リングダクト吹き込み空気（ＳＦ空気）
２６  プレチャンバー吹き込み水又は蒸気（ＰＣ水・蒸気）
２７  不活性ガス流
２８  空気流
２９  バイパスガス
３０  赤熱コークス層表面
３１  プレチャンバー空間
３２  赤熱コークス層
３３  放散ガス
３４  給水
３５  発生蒸気
３６  ２次ダストキャッチャー
３７  循環ガス
３８  循環ガス弁
３９  サンプル管
４０  プレチャンバー内温度センサー
４１  発生蒸気流量計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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