JPH0376788A - コークス乾式消火設備の乾燥昇温方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、コークス乾式消火設備を建造したときあるい
は定期点検後において、冷却塔内部や煙道の耐火物を加
熱して所定温度まで昇温させるコークス乾式消火設備の
乾燥昇温方法に関する。

「従来の技術」 コークス乾式消火設備はコークス炉で焼成された赤熱の
コークスを不活性ガスを利用して冷却するものであり、
第６図にその一例を示す。図中１は冷却塔であり、上部
から投入された赤熱コークスは冷却塔ｌ内を降下しなが
ら下部から吹き込まれた低温の不活性ガスによって冷却
され、下部開口（図示せず）から排出される。一方、冷
却塔ｌの上部からは加熱された不活性ガスが煙道２へ吐
出され、この不活性ガスは除塵器によって除塵された後
ボイラ３に入る。ここで不活性ガスは熱回収されるに伴
い冷却され、循環ファン４で昇圧されて再び冷却塔１へ
至る。

上記したコークス乾式消火設備においては、ボイラチュ
ーブを洗浄するためボイラを加熱するソーダ煮、あるい
は冷却塔内や除塵器のレンガの乾燥および当該プラント
を本運転するに先立ってプラント全体を通常運転時の温
度まで上げるための昇温くこの明細書においては、双方
−括して乾燥昇温と呼ぶ）を必要とする。

コークス乾式消火設備において従来片われている乾燥昇
温方法を第５図に従って説明すると、冷却塔ｌの側下部
に設置された燃焼装置６からは高温の燃焼ガスが冷却塔
側壁を貫通するダクト６ａを介して冷却塔１内に導入さ
れ、該燃焼ガスは通常運転時と同様冷却塔ｌ下部から吹
き込まれるガスと混合されて、適当な温度まで下げられ
る。このようにガスを混合させるのは、冷却塔１内周の
レンガの昇温は例えば１００℃／日といった緩慢な速度
で行わなければならず、これに対応して混合ガスの温度
を序々に高めていく必要があること、並びに最終的に消
火設備系を操業時と同じような温度分布パターンにする
ことを目的とするが、ダクト６ａが挿入される冷却塔１
の下部は通常の操業時において低く、これに比べて燃焼
ガスの温度は非常に高いので、低温度のガスを混合させ
てレンガに熱的なダメージを与えないようにするためで
ある。なお、混合ガスの温度調整は燃焼ガスの温度及び
この容量と低温の吹き込みガスの容量（このガス吹き込
み量は、冷却塔下部のダンパ７で調整する）の調整で行
われ、燃焼ガスの温度調整は、燃焼装置６での燃料供給
量、空燃比の調節で行われる。

乾燥昇温中もコークス乾式消火設備は、通常時と同様な
運転状態となっていて、循環ファン４は稼働中である。

上記燃焼ガスと冷却塔下部の吹き込みガスの混合ガスは
冷却塔ｌ内周に敷設したレンガを加熱し、その後冷却塔
上部の連通部を通って煙道２内に流れ込み、煙道２に設
置された除塵器内層のレンガを加熱する。そして、ボイ
ラ３に至りここで冷却された後、循環ファン４に至って
後段へ圧送される。そして、大部分のガスは下部放散管
８を経て大気に放散されるものの、その−部のガスは再
び下部開口から冷却塔１内に戻される。

ここで、冷却塔１上部に設けたブリチャンバ１ａは乾燥
昇温末期において非常に高い温度に上昇させる必要があ
る。プリチャンバには通常操業時ガスが流れないが、乾
燥昇温時は、ブリチャンバｌａ頂部のコークス装入口に
煙突９を仮設し、混合ガスが流れる様にしており、特に
乾燥昇温末期において高温の混合ガスを多量に通過させ
ることにより、プリチャンバｌａの内周に敷設されたレ
ンガを加熱させる工夫も行っている。

「発明が解決しようとする課題」 ところで、乾燥昇温工程において冷却塔１内に敷設され
た耐火レンガは前記したように操業時と同様な温度分布
、すなわち上部を高温、下部を低温となるように加熱す
る必要がある。しかしながら、前記した従来の乾燥昇温
方法では、燃焼ガスを冷却塔１の下部から吹き込む方法
であるため、温度分布が理想的な温度分布とは逆に、下
部側が高温上部が低温になりがちである。

このような不具合を回避するために少なくともブリチャ
ンバｌａ内周のレンガを高温に加熱するには、温度を下
げた混合ガスを多量に吹き込む必要がある。温度を下げ
るのは冷却塔下部の温度を上昇させないためであり、多
量に吹き込むのはブリチャンバ１ａに流入するガス温度
が低下するのを防ぐためである。

しかし、この場合、以下の問題が生じる。

Ａ　大型の燃焼装置６が必要となる。

バーナ自身が大容量となるため高価になる。

一方、乾燥用燃焼装置６ではバーナだけでなく、燃焼空
気用送風機、燃焼空気配管、燃料ガス配管、燃料ガス昇
圧機、各種弁等が必要であり、燃焼装置６が大型となる
とこれら補機類も大型となる。また、燃焼装置や補機、
配管類の設置のため、コークス乾式消火設備内に多くの
スペースが必要となり、レイアウト上の制限も大きい。

さらに、乾燥昇温工程が終了すると燃焼装置等は撤去す
ることとなり、通常操業時においてその配置スペースは
無駄になる。従って、上記装置類や配置スペースの大型
化は経済上好ましくない。

Ｂ　燃料消費量が増大する。

多量の燃焼ガスを冷却塔１内に吹き込まなければならな
いことから燃料消費量が増大する。

特に、乾燥昇温末期において多量の高温ガスを外部に排
出するため、燃料消費量が増大する。

また、燃焼装置６に接続する燃料配管はかなり遠方から
引いてくることになるが、配管が大径になる程、−時設
置となる配管、支持材や配管スペース等が無駄になる。

Ｃ冷却塔１の下部にダクト挿入用の大型の開口部１ｂが
必要となる。

冷却塔１側壁に設ける開口部１ｂが大きくなると築炉構
造上好ましくない。また、この開口部１ｂは、乾燥昇温
工程後に耐火材にて塞いで復旧することとなるが、開口
部１ｂが大きい程復旧作業が面倒となり、かつ温度降下
を最小限とするため迅速性が要求される復旧作業上支障
を来す。また、乾燥昇温工程においてダクト６ａと開口
部ｌｂとの間を気密にすることが難しく、この部分から
炉内の圧力変動により高温ガスが外部に吹き出すおそれ
があり危険である。

Ｄ　冷却塔１内に周方向に沿った温度上のアンバランス
が生じる。

温度上のアンバランスを少なくするには、高温の燃焼ガ
スを、なるべく冷却塔ｌの中心部から炉内に吹き込むの
が望ましいが、近年コークス乾式消火設備の大型化に伴
い冷却塔１の径が大きくなったので、これが難しい。

仮に、冷却塔１の中央部まで達するような長めのダクト
６ａを設置する場合、通常鋼板で作られるダクト６ａ自
体が高温になって自重によりつぶれるおそれがある。ま
た、冷却塔１内でダクトを支持する場合、冷却塔下部に
敷設した冷コークスＣで支持することとなるが、冷コー
クスＣに着火しないように、ダクト内面をキャスタブル
耐火物等でライニングする必要があり、重量が大になり
、その支持が難しくなる。

また、乾燥昇温工程後は燃焼装置６を撤去しなければな
らないが、特に、上記ダクト６ａを高温の炉内より撤去
するのは危険作業であり、多くの時間を要する。

Ｅ　冷却塔１下部の冷コークスＣを保護するためその上
面に断熱レンガを敷設する必要が生じる。

冷却塔ｌ下部の冷コークスＣ付近に高温の燃焼ガスを直
接吹き込むことから、冷コークスＣが着火する恐れがあ
り、これを回避するために冷コークスＣ上面に断熱レン
ガを敷くことも行っているが、このレンガ敷設作業は大
変面倒であり、長時間を要する。

乾燥昇温工程後、冷却塔ｌより切り出した冷却コークス
中に混入する断熱レンガは後続の高炉には投入できない
のでこれを除かなければならないが、全部のレンガが切
り出されるまで長時間を要する上、このレンガ取り除き
作業のため冷コークスの切り出しが制限され、ひいては
コークス乾式消火設備の操業が制限される。また、レン
ガ取り除き作業はコンベア上のレンガを拾うので大変危
険な作業となる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、燃焼装置及
びダクトの小型簡略化、燃料の削減、乾燥昇温用設備の
設置撤去の容易化、およびこれによる乾燥昇温から通常
操業への移行期間の短縮化が図れるコークス乾式消火設
備の乾燥昇温方法を提供することを目的とするものであ
る。

「課題を解決するための手段」 本発明では係る目的を達成するために、冷却塔上部のブ
リチャンバ頂部に設けられているコークス装入口に熱風
吹込用ノズルを下方に向けて取り付け、該ノズルから高
温の燃焼ガスを前記冷却塔内に供給することにより当該
コークス乾式冷却設備を乾燥昇温することを特徴として
いる。

「作用」 熱風吹込用ノズルを、操業時において最も高温となるブ
リチャンバ頂部のコークス装入口に取り付け、ここから
燃焼ガスを冷却塔内に吹き込むようにしており、冷却塔
内に吹き込まれた燃焼ガスはプリチャンバ１ａを加熱し
た後、冷却塔下部から吹き込まれたガスと混合されて適
当な温度まで下げられる。そして、この混合ガスは冷却
塔ｌ内のレンガを加熱しつつ冷却塔上部に至り煙道２側
へ流れる。

上記のように、最も高温にしようとする部分に加熱用の
燃焼ガスを吹き込む構成であるから、乾燥昇温工程にお
けるコークス乾式消火設備系は操業時と同じような理想
的な温度分布パターンとなる。すなわち、冷却塔の上部
は高温となり下部は低温になる。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を図面の簡単な説明する。なお
、図において従来例と同一構成要素には同一符号を付し
てその説明を省略する。

まず、本発明方法を説明する前に、本発明方法を実施す
るのに好適なコークス乾式消火設備について説明すると
、第１図に示すようにブリチャンバｌａの頂部には赤熱
コークス投入用の装入口１９が設けられているが、本発
明はこれを利用するものである。

すなわち、このコークス装入口１９の上部に燃焼装置２
０を設置し、該燃焼装置２０から延びるダクト２１をコ
ークス装入口１９を押通させてその先端を冷却塔ｌ内に
突出させて配置している。

そして、このダクト２１から、高温の燃焼ガスを直接ブ
リチャンバｌａ内に導入して、乾燥昇温を行うものとし
ている。

第３図に燃焼装置２０の具体的な設置例を示す。

燃焼装置２０は架橋および装入装置（共に図示せず）の
一部によって支持部材２４を介し支持される。燃焼装置
２０は一般のバーナと同様、燃料ガス配管、燃焼空気配
管、パイロットバーナ、および失火検知器等を備える。

ダクト２１は燃焼ガスを冷却塔１内に送る機能のほか、
当該ダクト内でもガスを燃焼させる燃焼筒としての機能
も果たす。

また、２５は冷却塔１上部のコークス装入口１９を塞ぐ
蓋であり、高温ガスが充満する炉内を外部に対して遮断
するとともにダクト２１の挿通を許容するものである。

蓋２５は通常鋼板で作られ、内側には熱から保護するた
めに保温材２６が張設されている。また、蓋２５の外周
部は冷却塔１との間に水封が施されていて、冷却塔ｌ内
部を気密に保持できるようになっているが、これは通常
操業時に使用される炉蓋と同じである。

次に、上記コークス乾式消火設備を用いて本発明方法に
ついて説明する。

冷却塔１上部のコークス装入口１９の上方に設けた燃焼
装置２０からは高温の燃焼ガスが蓋２５を押通するダク
）２１を介して冷却塔１内に導入される。該燃焼ガスは
通常運転時と同様冷却塔１下部から吹き込まれるガスと
混合されて、適当な温度まで下げられる。そして、第２
図に示すように、冷却塔１上部の連通部２８を経て煙道
２に至り、そこからさらにボイラ３を経て循環ファン４
にて後段へ圧送される。そして、大部分のガスは下部放
散管８から大気に放散され、一部のガスは再び冷却塔ｌ
の下部開口から冷却塔ｌ内に戻される。

上記燃焼ガスと冷却塔下部の吹き込みガスの混合カスは
、冷却室１の内周に敷設されたレンガを加熱することと
なるが、加熱対象となるレンガの目標加熱温度は、冷却
塔１の下部、上部のブリチャンバｌａ、煙道連通部２８
、煙道２とおのおの異なり、ブリチャンバｌａ＞煙道連
通部２８〉煙道２〉冷却塔下部の順に温度が下がるのが
理想的である。本発明方法では従来例とは逆に、より高
温とすべきブリチャンバｌａから燃焼ガスを供給する構
成であるため、高温にすべき箇所を高温とし、低温にす
べき箇所を低温にすることができる。

すなわち、燃焼装置２０より発生した燃焼ガスはブリチ
ャンバ１ａを加熱した後、自身はそのため少し温度が下
がりつつ、その後、煙道連通部２８を経て煙道２に至る
。煙道連通部２８を構成する小煙道２８ａおよび円環煙
道２８ｂは冷却塔１のうち、最も大量の耐火材（レンガ
）が使用される部分であり、本発明方法では、従来室に
較べ、より高温のガスを流せることにより、この部分を
有効に加熱するこ−とができる。他方、冷却塔１下部の
側壁部分はレンガの量が少ない箇所であり、通常の操業
中でも比較的温度が低い箇所である。この部分に燃料ガ
スは十分流れないが、ダク）２１から供給される燃焼ガ
スおよび加熱されて高温になったブリチャンバ１ａのレ
ンガからの輻射熱によって、必要な温度に加熱できる。

なお、冷却塔１下部の鋼製のガス吹込装置２９を輻射熱
から保護するため、その上部に冷コークスＣを充填する
が（本発明方法では、温度が低いので冷コークスは必ず
しも必要ではない）、冷却塔下部側壁部のレンガおよび
冷コークスＣの温度が上がりすぎないように、また、煙
道連通部２８、煙道２へと流れるガス温度を調整するた
めに、従来例と同様、ガス吹込ダンパ７を調整し、吹込
装置２９を介して冷却ガスを冷却塔１内に流すようにし
ている。

冷却塔ｌ内のレンガの昇温は序々に行う必要があり、こ
れに対処すべく燃焼ガスの温度を序々に上げることとな
るが、このときの温度制御は、プリチャンバ１ａに設置
した温度センサ３０により、燃料ガスの流量と空燃比（
すなわち、燃料空気量）をおのおのまたは単独に調整す
ることにより行う。

また、上記燃焼ガス吹込み用のダクト２１は垂直に配置
していることから、従来例のように冷却塔１下部の冷コ
ークスＣによってダク１−２１を支、持する必要がなく
、しかもキャスタブルライニング等によって熱からの保
護をする必要もなくなる。

従って、軽量化が図れ、支持が容易になる利点がある。

また、燃焼装置２０の据え付け、撤去ともに容易に行え
る。すなわち、冷却塔１の上部には、通常、コークス運
搬設備の一部として大型のクレーンが配置され、またク
レーンの機械部の補修用としてクレーンの上部の架構１
′、にジブクレーンが配置されるのが一般的であるが、
これらクレーンを有効に利用することによって、燃焼装
置２０、ノズル２１、支持部材２４、および蓋２５を一
体構造のまま吊り下げたり吊り上げたりすることができ
、据え付は並びに撤去が容易に行える。

また、乾燥昇温用燃焼装置２０は、燃焼装置本体の他に
、燃焼空気送風機、各種弁類、操作盤、計器等多くの付
属機器を備えており、従来例の如く冷却塔下部に燃焼装
置を設置する方法では、これらの設置場所がなく別々の
場所に設置したり特別にデツキを設けたりする必要があ
ったが、本発明の実施例では燃焼装置２０を装入床とほ
ぼ同じレベルに配置しており、広いスペースを有する装
入床に燃焼装置補機類を配置でき、かつ上記クレーンの
使用により据付、撤去及びこれらの移動運搬が容易に行
える利点もある。

加えて、ダクト２１を第４図（イ）に示すように２重ジ
ャケット構造とし、ジャケット部３１に燃焼空気の一部
を流す構造とすれば、これが２次燃焼空気として有効に
作用すると同時にダクト２１を冷却する役目も果たし、
ダクト強度がより安定する。また、ジャケット部３１に
高温燃焼ガスの希釈用空気を流せば、ガス温度を空燃比
に関係なく自由に調整できることとなる。また、これに
より、燃焼空気を必要以上供給（空燃比で温度を調整す
るため）しなくてもよいので、燃焼状態を安定にするこ
とができる。さらに、第４図（ロ）に示すように、タク
ト２１の内筒２１ａに多数の穴３２をあけ、ここから２
次空気をダクト内筒２１ａ内に入れるようにすれば、上
記利点に加えてより理想的な燃焼状態を得ることもでき
る。

なお、上記実施例では、燃焼装置２０を冷却塔１上部の
コークス装入口１９の上側に直接設置した例について説
明したが、これに限られることなく、燃焼装置２０を他
の箇所に配置し、それから延びるダクト２１をコークス
装入口１９に挿通させ、燃焼ガスを冷却塔１上部から吹
き込ませるようにしてもよい。

「発明の効果」 以上説明したように本発明によれば、以下の優れた効果
を奏する。

■　操業時において最も高温となるブリチャンバ頂部の
コークス装入口からダクトを介して加熱用燃焼ガスを供
給するようにしており、高温にしたい箇所に高温燃焼ガ
スを供給できることから熱効率に優れ、燃焼装置からの
入熱量が小さくてもこれを有効に利用できるから、燃焼
装置および付帯設備（燃焼空気用ファン等）が小型化で
きる。

また、通常操業時のレンガの温度分布とガスの温度分布
を同様にできるので、理想的なコークス乾式消火設備の
乾燥昇温が行える。

■　熱効率が良いので、燃料消費量が削除でき、省エネ
ルギになる。また、燃料供給系の小型化も図れる。

■　コークス、装入口を利用して燃焼ガスを供給する構
成であるから、従来例のように冷却塔下部に燃焼ガス供
給ダクト挿通用の開口部が不要になる。冷却塔自体がレ
ンガ構造なので開口部が不要になることは構造的に安定
度が増すことにつながる。

さらに、乾燥昇温後の復旧作業時における冷却塔下部側
壁部の開口部を塞ぐ作業が不要となり、乾燥昇温から通
常運転への移行時間を短縮でき、また、移行作業に伴っ
て発生するレンガの急冷（開口部から多量の冷空気が入
り、炉口から抜けていくこと）を防ぐこともできる。な
お、開口部を塞ぐ作業は高温下の作業を強いられること
から、危険でもあったが、これをなくすことは安全性の
面からも好ましい。

加えて、従来用いていた仮設の煙突も不要となる。

■　冷却塔の水平方向中央部に燃焼ガスを供給できるの
で、冷却塔の周方向の温度均一化が図れる。

■　燃焼ガス供給部分から冷却塔下部の冷コークスまで
の距離が大きく、冷コークスが高温になることがないの
で着火する心配がない。このため、従来冷コークス上面
を被覆するため行っていた断熱レンガ積みが不要となり
、またこれらの回収作業が不要となるので、本運転への
移行期間がこの点からも短くなる。

■　ダクトを垂直に配置できるので、従来例のように水
平に配置する場合に比べて曲げがなくなり、その針支持
が簡単となり、構造上も安定する。

また、従来行っていたようなダクト内面へのキャスタブ
ルライニングが不要となり、軽量化が図れるため、据え
付けおよび撤去も容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図（イ）、（ロ）は本発明方法の一実
施例を示し、第１図はコークス乾式消火設備の乾燥昇温
時の概略プロセス図、第２図は冷却塔の縦断面図、第３
図は冷却塔上部の断面図、第４図（イ）はダクト先端の
一例を示す断面図、第４図（ロ）は同ダクトの変形例を
示す断面図、第５図は従来例のコークス乾式消火設備の
乾燥昇温時の概略プロセス図、第６図はコークス乾式消
火設備の全体構成図である。 ｌ・・・・・・冷却塔、 ２・・・・・・煙道、 ３・・・・・・ボイラ、 ４・・・・・・循環ファン、 １９・・・・・・コークス装入口、 ２０・・・・・・燃焼装置、 ２１・・・・・・ダクト、 ２４・・・・・・支持部、 ２５・・・・・・蓋、 ２６・・・・・・保温材、 ２８・・・・・・連通部、 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コークス乾式消火設備において、冷却塔頂部のコークス
   装入口に熱風吹込用ノズルを下方に向けて取り付け、該
   ノズルから高温ガスを前記冷却塔内に供給することを特
   徴とするコークス乾式消火設備の乾燥昇温方法。