JPH01221491A - コークス乾式消火設備の出力制御方法 - 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、コークス製造時に赤熱コークスを不活性な循
環ガスで冷却し、冷却後の循環ガスを熱源としてボイラ
で蒸気を発生させ発電等を行うコークス乾式消火設備の
出力制御方法に関するものである。

［従来の技術１ 従来のコークス乾式消火設備を第２図により説明する。

図において、１は赤熱コークスＣを不活性ガスなどの循
環ガスで冷却する冷却塔、２は冷却塔１で冷却後の循環
ガスを熱源として蒸気を発生さゼるボイラである。

冷却塔１からボイラ２に入った循環ガスは、ボイラ２内
で水管３を加熱し、ボイラ２の後流側に設けたザイクロ
ン４でガス中のコークス粉が除去されたのち、循環ファ
ン５で昇圧され、循環ダクト６を通り、冷却塔１の下部
の環状のガスマニホールド７に入る。ガスマニボールド
７内に入った循環ガスの一部は冷却塔１の下部内周に設
けたファネル８から冷却塔１内のコークスＣ中に吹き込
まれ、残りの循環ガスは、冷却塔１の下部に横断するよ
うに設けたデバイダ９を通り、このデバイダ９に取り伺
けたブラストヘッド１０に入り、そのスカート１１の下
から矢印に示したようにコークスＣ中に吹き込まれる。

このファネル８及びブラストヘッド１０からコークスＣ
中に吹ぎ込まれた循環ガスは、冷却塔１内を上昇する間
に赤熱したコークスＣを冷却してその熱を吸収し、冷却
塔１内の上部に設けた小煙道１２及び円環煙道１３を介
して冷却塔１に接続した煙道１４を通ってボイラ２に戻
る。一方、赤熱コークスＣは冷却塔１の頂部に形成した
装入口１５から投入され、冷却塔１内で移動層を形成し
ながらその間に冷却され、冷却塔１の下部に形成した排
出口１６から排出される。

この場合、循環ガスの成分は、［１２５％、　ｃｏｉｏ
％。

ＣＯ２１０％、　８２０１０％、Ｎ２６５％程度である
が、操業条件により大きく変動する。従来、この循環ガ
ス中の可燃成分のＨ２，ＣＯの制御のため煙道１４に希
釈空気供給ファン１７と希釈空気調節弁１８とを接続し
、この煙道１４内を流れる循環ガス中に希釈空気を吹き
込んで燃焼させている。

また、余剰ガスを回収して燃料として利用するために、
循環ダクト６にガス回収配管１９を接続し、その回収配
管１９に回収ガス流量を調節するガス流量調節弁２０を
設けて適宜ガスを回収している。

循環ガス中のＣＯ２、Ｈ２Ｏは冷却塔１内で下記の反応
を起こし、可燃ガス（Ｃｏ、Ｈ２）に変わる。

Ｃ＋　ＣＯ２→２ＣＯ・・・（１） Ｃ＋　ｌｈ　Ｏ−＋　１１２−１−　Ｃｏ　　　・・・
（２）Ｃ＋　２Ｈ２０→２Ｈ２＋　ＣＯ２・・・（３）
上記反応（１）〜（３）は全て吸熱反応であるため、循
環ガス中のＣＯ２、Ｈ２Ｏが多いほどコークスは良く冷
却される。更に、発生したｌｈ、ＣＯの可燃ガスは希釈
空気ファン１７から１４１４内に吹ぎ込まれる希釈空気
で燃焼され、ボイラ２での蒸気発生量を増すことができ
る。この蒸気でタービンを回転させ、その回転力を発電
機に伝達して発電していＩこ　。

このようにコークス乾式消火設備を発電に利用する場合
、第３図に示すように構成されていた。

図示するように、発電機２１を接続した１台のタービン
２２の蒸気供給系２３に対して２基のコークス乾式消火
設備（ＣＤＱ）２４を接続していた。更に、従来のコー
クス乾式消火設備２４の希釈空気吹込量は、希釈空気調
節弁１８を手動で操作して、略一定条件で運転していた
ため、その熱出力は一定で、タービン２２の負荷変動に
は上記蒸気供給系２３に補助火力ボイラ２５を接続して
対応していた。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、この種の設備にあっては次のような問題点が
あった。

コークス乾式消火設備２４のコークス処理量は、コーク
ス炉の生産計画に支配されるため上記タービン２２の負
荷に応じた制御はできないという問題があった。

また、コークス乾式消火設備２４の熱出力の調節を手動
で行う為、電力負荷とのアンバランスが発生し易いとい
う問題があった。

更に、タービン２２の負荷変動に対応すべく補助火力ボ
イラ２５が必要であるという問題があった。

上述の如き課題に鑑みて本発明は、補助火力ボイラを必
要とせず、タービンの負荷変動に応じてコークス乾式消
火設備の熱出力を自動的に追従させることができるコー
クス乾式消火設備の出力制御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］ 上記目的を達成すべく本発明は、コークス乾式消火設備
のボイラで発生した蒸気でタービンを回して発電等を行
うに際して、上記ボイラからタービンへの主蒸気圧力を
検知して、その圧力値により循環ガスへの希釈空気吹込
量を制御するようにしたものである。

更に、上記循環ガス中の０２濃度を測定して、その測定
値により上記希釈空気吹込量の上限を決定するようにし
たものである。

［作　用］ 上述の如く構成され、循環ガスへの希釈空気吹込量は、
上記ボイラからタービンへの主蒸気圧力を検知して、そ
の圧力値に基づいて制御される。

具体的には、タービンの負荷が上昇して主蒸気圧力が低
下したとぎには希釈空気吹込量を増加し、タービンの負
荷が低下して主蒸気圧力が上昇し°たときには希釈空気
吹込量を減少さゼる。すなわち、循環ガス中にｔｉ２．
ＣＯが存在する間はこのガス成分を燃料とし、＋１２．
ＣＯがなくなったら希釈空気中の０２を冷却室内で赤熱
コークスと反応させる。これにより、コークス乾式消火
設備の熱出力はタービンの負荷変動に応じて追従し、安
定するものである。

また、循環ガス中の０２ａ度を測定して、その測定値に
より希釈空気吹込量の上限を決定するようにしたので、
循環ガス中への希釈空気吹込量が過大にならず、具体的
には希釈空気の量が爆発限界未満に抑えられるものであ
る。

［実施例１ 以下に本発明のコークス乾式消火設備の出）ｊ制御方法
を添付図面に基づいて詳述する。

まず、本発明を実施するために採用する装置例について
述べる。第１図に示づ−如く、コークス乾式消火設備３
０の冷却塔３１の上部にはブリチャンバ３２が形成され
、下部には冷却室３３が形成されている。この冷ＪＡ室
３３内には赤熱コークス（図示せず）の移動層が形成さ
れ、赤熱コークスはその下部から循環ガスを向流させる
ことにより冷１ｊｌされるようになつ−（いる。この冷
却室３３の上部には冷却後の循環ガスを移送するための
煙道３４が接続され、その先端部はボイラ３５の上部に
接続されている。上記煙道３４には循環ガス中の粉塵を
除去するための除塵器３６が介設されている。更に、こ
の煙道３４の除塵器３６よりも冷却室３３側には、煙道
３４内の循環カス中に希釈空気を供給するだめの希釈空
気供給系３７が接続されている。この希釈空気供給系３
７には、希釈空気吹込量を調節するための希釈空気調節
弁３８が介設されている。この希釈空気調節弁３８には
例えばダイヤフラム弁を採用する。また、上記ボイラ３
５の下部にはボイラ３５で熱交換した後の循環ガスを移
送するための循環ダクト３９が接続され、その先端部は
上記冷却室３３の下部に接続されている。この循環ダク
］へ３９のボイラ３５近傍には、循環ガス中のコークス
粉を除去するだめのサイクロン４０が介設されている。

更に、このサイクロン４０よりも後流側の循環ダクト３
９には、循環ガスを昇圧するための循環ファン４１か介
設されている。また更に、この循環ファン４１と上記冷
却室３３との間の循環ダクト３つは分岐され、循環ダク
ト３９内の余剰ガスを回収して燃料として利用するため
のガス回収系４２が接続されている。そして、このガス
回収系４２の分岐点と循環ファン４１との間の循環ダク
ト３９には循環ガス中の０２Ｉ１１度を測定づるための
ガス濃度測定器４３が設けられている。

また、上記ボイラ３５の下部には給水ポンプ４４を備え
た水管４５が接続され、この水管４５はボイラ３５を通
過した後、蒸気管４６となり、その先端部はタービン４
７に接続されている。このタービン４７の回転軸は発電
機４８に接続されている。更に、上記蒸気管４６にはボ
イラ３５からタービン４７への主蒸気圧力を検知するた
めの圧力計／１．９が設りられている。

そして、このように形成された］−クス乾式消火設備３
０にはマイクロコンピュータ等にて形成された制御装置
５０が具備されている。この制御装置５０には、上記ガ
ス濃度測定器４３にて測定した０２濃度測定値を入力す
べくガス濃度入力系５１と、上記圧力計４９にて検知し
た主蒸気圧力を入力すべく圧力値入力系５２とが結線さ
れている。更に、この制御装置５０の制御系５３は循環
カスへの希釈空気吹込■を制御ずべく」−記希釈空気調
節弁３８と結線されている。

次に、上述の如き装置を採用して実施Ｊ−る本発明方法
を説明する。

上記冷却室３３内に形成される赤熱コークスの移動層に
、その下部から不活性な冷却用循環カスを向流させる。

コークスを冷却した後の循環ガスの熱を熱源としてボイ
ラ３５の水管４５を加熱し、内部を通過づる水を蒸気化
し、この蒸気によりタービン４７を回転させ、その回転
力を発電機４８に伝達して発電を行う。

ここで、タービン４７の９荷は発電機４８にＩと続され
た電力系での電力消費量によって変動する。

このタービン４７の負荷（電ノコ負荷）が上昇すると、
そのタービンガバナ（主蒸気調節弁）は開放される。す
ると、上記ボイラ３５からタービン４７への主蒸気圧力
は低下する。この主蒸気圧力を上記圧力計４９で検知す
る。検知された圧力値は圧力値入力系５２を経て上記制
御装置５０へと入力される。この制御装置５０には予め
経験的に求めた主蒸気圧力設定値を入力しておく。上記
圧力計４９により検知された圧力値が上記設定値より小
さいとぎに（検知圧力値〈設定圧力値）、制６′ＩＩ装
置５０は制御系５３を経て上記希釈空気量調節弁３８に
出力信号を送り、これを閉作動、させる。

これにより循環ガス中に希釈空気が供給され、循環ガス
の燃焼熱量が増加し、コークス乾式消火設備３０の熱出
力を増加させるものである。

その後、電力系の電力消費量が変動してタービン４７の
負荷が低下すると、タービンガバナが閉作動し、これに
より主蒸気圧ノｊが上昇してゆくことになる。上記圧ノ
Ｊ計４６で検知する主蒸気圧ノＪの圧力値が上記設定値
以上となると（検知圧ツノ値≧設定圧力値）、上記制御
装置５０は希釈空気調節弁３８を閉作動ざける。これに
より循環ガス中に供給される希釈空気量が減少し、循環
ガスの燃焼熱量が減少して、］−クス乾式消火設備３ｏ
の熱出力が減少するものである。

すなわち、循環ガス中に１１２．Ｃｏが存在する間は、
これらのガス成分を燃料とじ、Ｈ３ＣＯが無くなると希
釈空気中の０２を冷却室３３内で赤熱コークスと反応さ
せることにより熱出力を安定化させるものである。

このように、タービン４７の負荷変動と、ボイラ３５か
らタービン４７への主蒸気圧力の変動との関係を利用し
て循環ガスへの希釈空気吹込量を制御すれば、コークス
乾式消火設備３０の熱出力はタービン４７の負荷変動に
自動的に追従することになる。

上述の如く循環ガス中に希釈空気を供給すると、循環ガ
スの燃焼熱間が増加し、コークス乾式消火設備３０の熱
出力が増加するが、この希釈空気量が過大になると爆発
限界に近づぎ危険である。そこで、まず循環ガス中の０
２濃度を上記ガス濃度測定器４３により測定する。この
測定値はガス濃度入ツク系５１を経て、上記制御装置５
０に入力される。このガス濃度測定器４３で測定される
酸素濃度は、通常操作時は０〜＋２％程度である。上記
制御装置５０には、この酸素濃度が過大ではあるが爆発
限界よりも安全サイドな値を設定値として入力しておく
。そして、上記ガス濃度測定器４３による測定値がこの
設定値と等しくなったとぎに（ａ度測定値−濃度設定値
）、上記希釈空気量調節弁３８にインターロックを掛は
希釈空気吹込量をそれ以」−増加させないものである。

上記濃度設定値は爆発限界よりも安全サイドに設定され
ているため、循環ガスへの希釈空気の量が確実に爆発限
界未満に抑えられものである。

「発明の効果］ 以上要覆るに本発明の請求項１によれば、タービンの負
荷変動に応じてコークス乾式消火設備の熱出力を自動的
に追従さゼることができる。

更に、補助火力ボイラが不要であるため設備コス１へを
減少ざげることかできる。

また、請求項２によれば、循環ガス中に希釈空気を吹込
み過ぎることが防止され、希釈空気の量を爆発限界未満
に抑えることができ、安全性を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施覆るための装置例を示す概略
系統図、第２図は従来のコークス乾式消火設備の構成図
、第３図は従来のコークス乾式消火設備を発電設備とし
て利用した概略系統図である。 図中、３０はコークス乾式消火設備、３１は冷却塔、３
５はボイラ、３８は希釈空気調節弁、４３はガス温度測
定器、４７はタービン、４９は圧力計、５０は制御装置
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、冷却塔内上部から下部に赤熱コークスの移動層を形
   成すると共に、その下部から赤熱コークスの移動層に向
   流させて冷却用循環ガスを吹き込み、冷却後の循環ガス
   を熱源としてボイラで蒸気を発生させ、タービンを回し
   て発電等を行うコークス乾式消火設備において、上記ボ
   イラからタービンへの主蒸気圧力を検知して、その圧力
   値により循環ガスへの希釈空気吹込量を制御するように
   したことを特徴とするコークス乾式消火設備の出力制御
   方法。 ２、上記希釈空気吹込量の上限を循環ガス中のＯ＿２濃
   度を測定して、その測定値により決定するようにした請
   求項１に記載のコークス乾式消火設備の出力制御方法。