JPH0250153B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 本発明は直立加熱式の直立型成型コークス乾留
炉における蓄熱式ガス加熱用蓄熱式ガス加熱炉の
パージおよび除煤方法に関するものである。 （従来の技術） 例えば冶金用成型コークスの製造法として竪型
乾留炉内に塊成炭を装入し、乾留炉内で熱ガスを
媒体として塊成炭を乾留し、所望の成型コークス
を得ることが知られている（特開昭52−23107
号）。この竪型乾留炉はその上部から低温乾留室
及び高温乾留室が設けられ、更にそのそれぞれに
設けられた導入口から乾留用熱媒体ガスが乾留炉
へ導入される。低温乾留用熱媒体ガスを得るため
には既に次の方法が知られている。すなわち、高
温乾留室に直結して設けられた熱成型コークスの
冷却室下部から乾留炉々頂ガスを冷却用ガスとし
て導入し、熱コークスと熱交換させ加熱用熱媒体
ガスとして低温乾留用熱媒体ガス導入口へ導くと
いう方法である（特開昭52−23102号）。 また高温用乾留用熱媒体ガスを得るためには、
製品コークス品質・回収ガス発熱量への影響と、
加熱ガス温度が1000℃以上になりうることを考慮
すると、炉頂ガスの一部を蓄熱式ガス加熱炉によ
り加熱する方法が最も適していることが、既に本
発明者らの別の発明（昭和55年８月８日出願特願
昭55−108927号、特開昭55−108928号「竪型成型
コークス乾留炉における蓄熱式ガス加熱炉のパー
ジ方法」(1)(2)）に開示しているところで、蓄熱式
ガス加熱炉は、既に製鉄プロセスでは高炉送風用
の熱風炉として一般化しているが、高炉用熱風炉
では被加熱ガスは空気であるため、燃焼期から送
風期へ、または、その逆に送風期から燃焼期へ移
行する際に、蓄熱炉内の雰囲気をパージする必要
は基本的にはない。さらに被加熱ガスが空気で熱
的に安定であるためダクトを閉塞する要因もな
い。 ところが、成形コークス製造プロセスでは、被
加熱ガスは、通常のコークス炉ガスと比較的似た
組成で炭化水素ガス成分濃度が10〜50vol％の可
燃性ガスであるため、燃焼期から送ガス期へ、ま
たはその逆に送ガス期から燃焼期へ移行する際
に、蓄熱炉内の雰囲気をパージする必要がある。 さらに、本プロセスでは製品成型コークスの十
分な品質を得るため、被加熱ガスである高温乾留
用熱媒体ガスは、1000℃以上にする必要がある
が、こうした温度域では被加熱ガス中の炭化水素
ガスの熱分解により多量の煤が発生すると考えら
れる。 本発明者らが行つたガス流路を含む蓄熱炉に関
する実験によれば、この煤は付着性があり、長期
間運転を続けるとガス流路を閉塞する性質をもつ
ていることがわかつた。このため、実際の乾留炉
で長期間操業する場合、乾留炉内へ熱媒体ガスを
供給する羽口部への煤の付着により、複数の羽口
間のガス量バランスがくずれ、さらに蓄熱炉から
乾留炉の間の流路に著しく付着した場合は、操業
が継続できなくなる可能性がある。 この閉塞現象の防止手段としては、空気による
焼落しが知られている。具体的には、空気を稀釈
した除媒ガスを蓄熱炉１切替サイクルに１回、燃
焼期の後で、蓄熱炉と乾留炉を結ぶガス流路に通
す方法が、特願昭57−77743号に開示されている。 除媒ガスの供給位置としては、特願昭57−
77743号にも例示されているように、一般に蓄熱
炉低温端側から供給する方法が適していると考え
られる。その理由の第１は、この位置が、除煤対
象ガス流路の上流であるため、ここから除煤ガス
を供給することにより、全除煤対象区間に到達さ
せることができるためである。第２は、蓄熱炉を
経由して除煤ガスが供給されるため除煤ガス供給
時のダクトの温度降下を防止できるからである。 （発明が解決しようとする問題点） 工業規模の成形コークス乾留炉では、乾留炉内
のガス流れを均一にするため、熱媒体ガス吹込羽
口を複数個設ける場合がある。 ところで、複数羽口の場合、除煤用ガスを蓄熱
炉低温端側からだけ供給する方法には、以下に示
す２つの理由により複数羽口の均一な除媒を実施
することが困難である。 第１は、除煤ガスの流量は、プロセス上の影響
を少なくするように高温乾留用熱媒体ガス量より
も少なく設定されるため、熱媒体ガスを均一に分
配できるダクト構造でも、除煤ガスの分配が必ず
しも均一にはならない点である。 第２は、各羽口に対する除煤ガスの分配特性
と、煤の付着特性は必ずしも一致しないため、他
の羽口よりも煤の付着しやすい羽口に、必ずしも
除煤ガスが他の羽口よりも多量に到達するとは限
らない点である。 そこで、複数羽口を有する乾留炉において、蓄
熱炉低温端側からだけ熱媒体ガスを供給する方法
で各羽口の除煤を確実にするには、最も除煤され
にくい羽口の除煤が完了するまで除煤ガスを供給
する必要がある。 この場合は除煤ガスを、各羽口毎に必要最小限
分配する場合に比べて、余分な除煤ガスが乾留炉
内へ入ることになり、余分な除煤ガス中の酸素が
製品コークスと反応して、品質・製品歩留りを低
下させると共に、稀釈により発生ガスの発熱量を
低下させるなど、成型コークスプロセスの本質に
かかわる大きな問題が生じる。 （問題を解決するための手段） 本発明は、上述の如き問題を解決すべく連続式
成形コークスプロセスにおける蓄熱炉を含むガス
流路の閉塞防止方法を提供するものである。 すなわち本発明の特徴は、１切替サイクル内に
蓄熱炉と乾留炉を結ぶガス流路に付着した煤を除
去するために、酸素含有ガスを１サイクルの燃焼
期の後に１回、蓄熱炉低温端側と、複数個の羽口
に対応する補助ガスダクトの２ケ所に分けて、同
流路に通すことにある。以下、蓄熱炉の運転サイ
クルに従つて本発明の内容を説明する。各燃焼期
の後にたとえば、空気、または空気をN₂または
（および）水蒸気で稀釈したガスなどからなる、
酸素を含む除煤ガスを、蓄熱炉低温側から導入
し、まず蓄熱炉内に残留してなる加熱ガス（燃焼
ガス）を系外にパージする。次に、一部の除煤ガ
スを、引続き供給しながら、この除煤ガスを蓄熱
炉と乾留炉の間のガス流路を経て乾留炉へ導くと
同時に、残りの除煤ガスをあらかじめ各羽口に対
応する流量に分配した上で、複数個の羽口に対応
する補助ガスダクトより各羽口へ導くことによ
り、除煤ガス中の酸素で、このガス流路に付着し
ている煤を燃焼させ除去する。 以上の方法により、操業を与える影響を最小限
に抑えつつガス流路の煤による閉塞を防止するこ
とができる。 （作用） 本発明の作用について、・除煤ガス種類、・除煤
ガス供給パターン、・除煤ガス供給位置、・除煤ガ
ス供給タイミングについて述べる。まず流路に付
着した煤の除去ガスとしては、反応の迅速性を考
慮して空気による焼落しを基本とする。ただし、
煤の燃焼反応によるダクト表面の急激な温度上昇
を防ぐ必要がある場合は除煤ガスとして、空気を
稀釈したガスや理論空気量以上の空気比で燃焼さ
せた燃焼排ガスなどを用いることも可能である。
稀釈ガスとしては入手が容易な不燃性ガスである
N₂または（および）水蒸気が最適である。 次に、除煤ガスを供給するパターンとしては、
次の２通りがある。 (1) 毎回除煤方式…１回の送ガス期に付着した煤
を１サイクルに１回除去する。 (2) 集中除煤方式…複数回の送ガス期に１回、そ
れまでに付着した煤を除去する。 次に本発明者らが行つた実験のデータに基づ
き、除煤に必要な総酸素量を一定として両方式の
特徴を比較した結果を示す。１送ガス期を30分、
除煤ガス中O₂濃度を11％とすると、毎回除煤方
式では、ある操作条件では、１送ガス期に付着し
た煤を除去するのに必要な除煤時間を２分とした
場合、除煤ガス量は通常送ガス量の20％となる。
一方、同一操業条件において同一濃度の除煤ガス
を用いた集中除煤方式では１日分の付着煤を除去
する場合除煤ガス量を通常送ガス量の60％とし、
除煤に必要な総酸素量を毎回方式と一定とする
と、必要な除煤時間：ｔ〔min／Ｄ〕は 0.2V〔Ｎm³／Ｈ〕×（２／60）〔^H/回〕×24〔Ｈ／
Ｄ〕×60〔min／Ｈ〕／30〔min／回〕×0.11 ＝0.6V〔Ｎm³／Ｈ〕×（ｔ／60）〔^H/D〕×0.11 ｔ＝0.2×２×24×60／0.6×30＝32〔min／Ｄ〕 （ここで、Ｖ；通常送ガス量） となり、１日の操業につき、除煤のために１回の
送ガス期分の時間を要することでわかる。 ただし、集中除煤方式で、除煤ガス量を、通常
ガス量の60％とした理由は、N₂稀釈の場合は、
除煤ガスを供給することにより回収ガス量が増加
して、ガス処理設備の処理能力限界を継続的に越
えるのを防ぐため、また、水蒸気稀釈の場合は、
乾留炉内でのソリユーシヨンロスを抑制するた
め、いずれの場合も操業率を操業可能範囲で最低
の60％にする必要があるためである。 上述の実験結果を含む両方式の比較検討結果を
第１表に示す。第１表からわかるように毎回方式
の方が集中方式に比べて操業安定性・製品品質に
及ぼす影響が少ない。これは種々の影響を時間的
に分散させた効果によるものであり、こうした意
味から除煤方式としては最も影響を分散させた毎
回方式が最も適している。

【表】 ＊ 影響時間が短いため
次に除煤ガスの供給位置について、蓄熱炉低温
端側と、複数個の羽口に対応する補助ガスダクト
に、分ける理由について述べる。一部の除煤ガス
を蓄熱炉低温端側から導入することにより、蓄熱
炉から、ガス流路中にある複数羽口への分岐点ま
での除煤を実施する。同時に複数個の羽口に対す
る補助ガスダクト、即ち複数羽口への分岐点への
分枝点直近下流側に、あらかじめ各羽口に対応す
るように流量を分配した除煤ガスを導入すること
により、各羽口部の除煤を実施する。ここで、各
羽口への除煤ガス流量分配比率を、各羽口への煤
の付着特性に合わせておけば、乾留系への除煤ガ
ス供給量を必要最小源に抑えることができる。 また、１サイクル内の除媒のタイミングとして
は、送送ガス期後と燃焼期後の２種類が考え
られるが、では送ガス期間内に蓄熱炉内に付着
した煤により、除煤ガス中の残素が消費され効率
的でないため、が適している。さらにによれ
ば燃焼期直後に蓄熱室に充満している燃焼ガスを
除煤ガスでパージした後、蓄熱室出口ガスを乾留
炉へ通じるガス流路に導くことにより、パージ直
後蓄熱室内に充満している除煤ガスを、除煤用と
して使用することができるためよりも除煤所要
時間を節減できる。 したがつて除煤は燃焼期後が最適である。な
お、１サイクル当りの除煤ガス供給量は、除煤ガ
ス中O₂濃度と付着煤量により決定する。 次に本発明による方法を、蓄熱炉２基・燃焼炉
一基で構成された成型コークス乾留設備を例に、
図面を用いて詳細に説明する。なお、ここでは除
煤ガスとして空気稀釈ガスを用いた場合に関して
説明する。 第１図において、まず塊成炭１は低温乾留室
２、高温乾留室３および冷却室４から構成されて
いる直立乾留炉５の炉頂から炉内に装入され、炉
内を降下する過程で羽口６，７から導入される加
熱用熱媒体ガスにより乾留され、さらに冷却ガス
導入口８から導入され、冷却ガス排出口９から排
出される冷却用ガス導により冷却されて成型コー
クス１０として乾留炉下部から排出される。一
方、炉頂から放出されたガスは直接クーラー１１
および間接クーラー１２で冷却され、循環ブロワ
ー１３で昇圧され、一部は回収ガス３４として系
外へ導かれ、残りは循環ガスとして系内を循環す
る。循環ガスの一部は、第１蓄熱室１７、また
は、第２蓄熱室２４で加熱され、高温乾留室熱媒
体ガス供給口７から高温乾留室３へ導入される。
乾留炉へガスを供給する羽口６，７，８、および
排出口９は、乾留炉内ガス流れを均一にするため
複数個づつ設けられることがある。ここでは説明
に使用する高温乾留室熱媒体ガス供給羽口７のみ
第１図中に複数個として示す。 次に一切替サイクルのガス流れについて図を用
いて説明する。 (1) 燃焼期〔第２図ａ〕 蓄熱炉加熱用燃焼炉１６において燃料１４と
燃焼用空気１５の燃焼により発生させた燃焼ガ
スを燃焼ガス入口弁１８から第１蓄熱室１７に
入れ内部のチエツカーレンガを加熱させた後、
燃焼ガス出口弁２１から排出し煙突３３から系
外に放散させる。 (2) 燃焼期終了後パージ期〔第２図ｂ〕 弁３１から供給されるN₂または蒸気と、弁
３２から供給される空気を混合して得られる除
煤ガスを弁２３から第１蓄熱室１７に導入し、
蓄熱室内残留燃焼ガスをパージガス出口弁２０
を経由して煙突３３へパージする。 (3) 除媒期〔第２図ｃ〕 (2)と同様にして得られる除煤ガスの一部を引
き続き第１蓄熱室１７へ導入し、加熱された除
煤ガスを循環ガス出口弁１９、主ガスダクト７
_-2、補助ガスダクト７_-1、高温乾留室熱媒体ガ
ス供給羽口７を経由して乾留炉へ導入すると同
時に、ダクト部除煤ガス遮断弁３６を経由して
ダクト部除煤ガス導入管３５、補助ガスダクト
７_-1から除煤ガスを導入することにより、弁１
９から羽口７までの間のガス流路に付着してい
る煤を除去する。 (4) 除煤後パージ期〔第２図ｄ〕 空気供給弁３２を閉め、弁３１から引き続き
供給されるN₂または水蒸気を弁２３から第１
蓄熱室１７に導入することにより蓄熱室から残
留除煤ガスを、循環ガス出口弁１９を経由して
パージする。 (5) 送ガス期〔第２図ｅ，ｆ〕 循環ガス入口弁２２から導入され第１蓄熱室
１７内でチエツカーレンガにより加熱された循
環ガスを、循環ガス出口弁１９、高温乾留室熱
媒体ガス供給羽口７を経由して乾留炉へ導入す
る。 (6) 送ガス後パージ期〔第２図ｂ〜ｅ〕 第２蓄熱室２４において循環ガス入口弁２
９、循環ガス出口弁２６を閉め、送ガスを一次
中断する。（第２図ｂ〜ｄ）次に、第一蓄熱室
１７の除媒終了後弁３１，３０を経由してN₂
または水蒸気を第２蓄熱室２４へ導入し、同蓄
熱室内残留循環ガスを循環ガス出口弁２６高温
乾留室熱媒体ガス供給羽口７を経由して高温乾
留室３へパージする（第２図ｅ）。 以上の説明は蓄熱炉の数を２基の場合に関する
ものであるが、３基以上の蓄熱炉で構成されるガ
ス加熱炉についても、説明内容本質は同様であ
る。また、運転条件により煤付着量が少ない場合
は、酸素含有ガス供給頻度を１サイクルに１回以
下（例えば２〜５サイクルに１回）とすることが
できるが、こうした操業方法も本発明の主旨から
はずれるものではない。さらに、もし圧力バラン
ス上可能ならば、燃焼期未期に空気比を調整する
ことにより除媒に必要な酸素濃度にした燃焼排ガ
スを除煤ガスとして、蓄熱炉から乾留炉へ導入す
ることもできる。 （実施例） コークス生産量：200t／ｄ、乾留炉断面寸法が
巾：1250mm、長さ6450mmの成型コークス乾留炉に
おける操業試験例を示す。炉頂から排出された発
生ガスの一部は、循環され蓄熱式ガス加熱炉で、
約1100℃に加熱されて熱媒体ガスとして12本の羽
口から乾留炉に導入される。除煤ガスは、蓄熱炉
切替サイクルの燃焼期の後にガス流路へ供給し
た。除煤時間は４分間、蓄熱炉切替サイクルは80
分であつた。全除煤ガス流量は1600Nm³／ｈ（O₂
濃度：11％）で、その内の80％を蓄熱炉低温端側
から導入し、残りを12分割して各羽口へのガス供
給管へ導入した。約２ケ月の操業試験の結果、ガ
スダクトおよび全羽口部への煤の蓄積はなく、除
煤効果は十分であつた。なお炉頂部ガス組成は、
H₂：55〜65％、CH₄：10〜20％、CO₂：１〜３
％、CO：10〜20％、N₂：５〜15％（vol％）で
あつた。 参考例 除煤ガス流量を1800Nm³／ｈとし、そのすべて
を蓄熱炉低温端側から導入し、他の条件は実施例
と同一とした。約１ケ月の操業試験の結果、羽口
12本中２本が煤のためほぼ閉塞した。 （発明の効果） このように本発明によれば、乾留炉操業安定
性・製品品質に及ぼす影響を最小限に抑えつつガ
ス流路の煤による閉塞を確実に防止する成型コー
クス乾留システムを得ることができ、その実用的
価値は非常に高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるパージおよび閉塞防止
方法を用いた竪型成型コークス乾留炉ガス循環シ
ステムを示す図、第２図ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ，ｆ
は１切替サイクル内のガス流れを示す図、第３図
は蓄熱炉まわりのバルブの開閉のタイムスケジユ
ールを示す図である。 １：塊成炭、２：低温乾留室、３：高温乾留
室、４：冷却室、５：直立乾留炉、６：低温乾留
室熱媒体ガス供給羽口、７：高温乾留室熱媒体ガ
ス供給羽口、８：冷却ガス導入口、９：冷却ガス
排出口、１０：成型コークス、１１：直接ガスク
ーラー、１２：間接ガスクーラー、１３：循環ブ
ロワー、１４：蓄熱室加熱用燃料、１５：蓄熱室
加熱用燃焼用空気、１６：蓄熱室加熱炉、１７：
第１蓄熱室、１８：第１蓄熱室燃焼ガス入口弁、
１９：第１蓄熱室循環ガス出口弁、２０：第１蓄
熱室パージガス出口弁、２１：第１蓄熱室燃焼ガ
ス出口弁、２２：第１蓄熱室循環ガス入口弁、２
３：第１蓄熱室パージガス入口弁、２４：第２蓄
熱室、２５：第２蓄熱室燃焼ガス入口弁、２６：
第２蓄熱室循環ガス出口弁、２７：第２蓄熱室パ
ージガス出口弁、２８：第２蓄熱室燃焼ガス出口
弁、２９：第２蓄熱室循環ガス入口弁、３０：第
２蓄熱室パージガス入口弁、３１：N₂または水
蒸気遮断弁、３２：空気遮断弁、３３：煙突、３
４：回収ガス、３５：ダクト部除煤ガス導入管、
３６：ダクト部除煤ガス遮断弁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 直立型連続式乾留炉の炉頂部から排出された
   発生ガスの一部を循環させ、蓄熱式ガス加熱炉に
   より加熱し、乾留用熱媒体ガスとして再び複数個
   の高温乾留室熱媒体ガス供給羽口から乾留炉に供
   給し、塊成炭を乾留して成型コークスを製造する
   方法において、該蓄熱式ガス加熱炉の切替サイク
   ルの燃焼期の後に、酸素含有ガスの一部を該加熱
   炉低温端側から供給し、残りをダクト部除煤ガス
   導入管から前記複数個の羽口に対応する補助ガス
   ダクトへ供給することを特徴とする、成型コーク
   ス乾留炉における蓄熱式ガス加熱炉のガス流路除
   煤方法。