JPH03217488A - コークス乾式冷却装置のボイラーチューブの破孔防止方法 - 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］ 本発明はコークス炉から押出した灼熱コークスを冷却す
る乾式冷却装置のボイラーチューブと称する伝熱管の異
状を検知して、該伝熱管の減肉及び破孔を防止するため
の方法に関するものである。

［従来の技術］ コークス炉より押出した灼熱コークスを消火冷却する装
置として、近年は省エネルギーの観点から例えは特公昭
５６−４５８６０号公報に示す乾式冷却装置が使用され
つつある。

この乾式冷却装置の構成について第５図を基に以下に説
明する。

乾式冷却装置の冷却塔１にはコークス炉より押出した灼
熱コークスを冷却塔１の上部に設けた投入口２から装入
し、該冷却塔１の下部に設けた冷却ガス吹込口４から低
温の循環ガスを吹き込んでいる。

前記灼熱コークスは冷却塔１を降下する途中で、該冷却
塔１の下部から胴部へと上昇して来る循環ガスにより順
次冷却されて、冷却塔１の下部から払出される。

一方、前記のように冷却塔１の冷却ガス吹込口４から吹
き込まれた循環ガスは冷却塔１内を上昇する間に前記灼
熱コークスから吸熱して９００〜１０００℃程度の高温
になってスローピングフリュ−５から流出し、タストキ
ャッチャ−９を有するダクト１０を通ってボイラー１１
に流入する。

このボイラー１１て高温の循環ガスを　１６０〜１８０
℃に降温して、次段のサイクロン１２、ブロワー１３、
冷却器１４を順次介して低温の循環ガスとして前記冷却
塔１の冷却ガス吹込口４から再び吹込むものである。

［発明が解決しようとする課題］ 上記ボイラー１１は高温の循環ガス流通路１５に冷却水
が流通する伝熱管群ＳＨ，〜ＳＨ５を配置しており、特
に伝熱管群ＳＨ．，ＳＨ．には熱回収効率を上げるため
に、管路３を密に配置し、更に、伝熱面積の拡大を狙っ
て第２図に示すように管路３の外周にフイン６を設けて
いる（以下、この管路をフィン付伝熱管と称す）。

一方、スロービングフリュ−５から冷却塔１内の小塊コ
ークスや粉コークスか高温の循環ガスに伴って飛来する
。

この飛来した小塊コークス、粉コークスにより前記伝熱
管群ＳＨ，〜Ｓ　Ｈ　ｓの管路が損傷を受けて破孔し冷
却水か漏洩する。この管路が破孔すると直たちに冷却塔
１での灼熱コークスの冷却を中止して、該破孔した管路
を補修しなければならず、その補修には多大の時間と労
力を有するものてあり、特に一基の乾式冷却装置で操業
しているコークス炉においてはその間は灼熱コークスの
冷却が出来ず重大な問題となるものであった。

本発明は乾式冷却装置が操業している状態で前記伝熱管
群ＳＨＩ〜ＳＨＳの管路の破孔を予知し、その予知に基
づいて、破孔原因を取除くことにより上記問題を惹起す
ることなく安定した操業を行うことを課題とするもので
ある。

［課題を解決するための千段コ 本発明者等はボイラー１１内の伝熱管群ＳＨ，〜ＳＨｓ
の管路が破孔する際には、ボイラー１１内の圧損か大き
くなることの知見を得、これを基に本発明はなされたも
のであり、その特徴とする手段（１）は、灼熱コークス
を上部より装入し、下部より冷却したコークスを切出す
冷却塔と、高温ガス通路に冷却媒体を流通する伝熱管を
配設して、該高温ガス通路を流通する高温循環ガスの熱
を回収するボイラーと、前記冷却塔の胴部から導出した
高温循環ガスを前記ボイラーに供給し、該ボイラーで熱
を奪われて流出した低温循環ガスを前記冷却塔下部から
冷却塔内に循環供給する循環ガス路を有するコークスの
乾式冷却装置において、前記ボイラーの出入口に圧力測
定器を設け、両圧力測定器で測定したボイラー比人口部
の循環ガス圧力値から圧力差を演算し、該圧力差により
伝熱管の異状を検知するものてある。

手段（２−）は手段（１）のボイラー出入口の循環ガス
圧力測定器に加えて、ボイラー内の循環ガス流れ方向に
複数の圧力測定器を設け、各圧力測定器で測定した各位
置における循環ガス圧力値から各位置間の圧力差を演算
し、該圧力差により伝熱管の異状を検知するものである
。

［作　　　用コ 本発明の作用を第１図から第４図を参照して説明する。

本発明者等はボイラー内の伝熱管群ＳＨ．〜ＳＨ５の管
路が破孔する原因について、種々調査していくうちに蔦
３図に示すように、■　伝熱管群ＳＨ，〜ＳＨ５の管路
が破孔する際にはボイラー１１内の圧損が急激に高くな
る。

■　伝熱管群ＳＨ，−ＳＨ５の管路の破孔を補修する際
、伝熱管群ＳＨ，％ＳＨ．の管路に付着堆積した小塊コ
ークス、粉コークスを取除いて操業を開始した当初はボ
イラー１１内の圧損は低いこと の知見を得た。

これについて、更に、検討を重ねた結果、ボイラー内上
部域の伝熱管群ＳＨ，〜ｓＨ３は４０ｍｍ〜５０ｍｍの
間隔を持って管路を配設しているのに対し、ボイラー内
下部域の伝熱管群ＳＨ４，ＳＨ５の管路３は１０＋ｎｍ
　〜２０ｍｍの間隔て配設し、しかも、前記のように管
路３の周囲にフイン６を取付けており、フィン６相互は
平面的に見たとぎに第２図に示すように重なった状態に
ある。

このため、冷却塔１より高温の循環ガスに伴って流入し
た小塊コークスが前記ボイラー１１下部伝熱管群ＳＨ４
，ＳＨＳのフィン付伝熱管３のフィン６間、又はフイン
６と該伝熱管３の間に挟まフて目詰まりを起こし、更に
、この上に前記同様に高温の循環ガスに伴って流入した
粉コークスが付着堆積する。

しかし、何らかの原因によりフィン６間、又はフイン６
と該伝熱管３の間に挟まっていた小塊コークスが脱却し
た場合、又は、粉コークス量の堆積高さか高くなり過ぎ
ると、小塊コークス、粉コークスの付看堆積層が壊れて
、ボイラー１１内を流れる循環ガスに伴って流下する。

この流下する多量の粉コークス及び小塊コークスが下方
のフィン付伝熱管３に］ｊ突するが、これは多量の粉コ
ークス及び小塊コークスを伝熱管３に局部的に吹付けら
れたのと同様になり該伝熱管３及びフイン６を順次摩滅
して薄肉化し、ついには該伝熱管３が破孔に到ることが
判明した。

これから、ボイラー１１内下部のフィン付伝熱管３が破
孔に到るには該伝熱管３に塊コークス及び粉コークスが
付着堆積する量に比例して第４図に示すように該ボイラ
ー１１内の圧損が増大することの知見を得た。

つまり、本発明のように、ボイラー１１の出入口、好ま
しくは該ボイラー１１の高さ方向に多数の圧力測定器２
０〜２３を設け、該圧力測定器２０〜２３で測定した循
環ガスの圧力差からボイラー１１内の所定位置間の圧力
差、つまり、圧損を演算し、この演算圧力差により小塊
コークス、粉コークスの付着堆積量を推定し、この推定
付着堆積量が所定以上になると、ボイラー１１への循環
ガスの供給を停止し、この付着堆積した小塊コークス、
粉コークスを除去することにより、ボイラー１１の伝熱
管群ＳＨＩ〜ＳＨＳの各管路の減肉化又は破孔を防止す
るものである。

［実　施　例］ 本発明の一実施例を第１図を参照して以下に説明する。

図中、ＳＨ，〜ＳＨ５はボイラー１１内に設けた伝熱管
群であり、ＳＨ４，ＳＨ，はフィン付伝熱管群、ＳＨ，
〜ＳＨ３はフィン等を付けていない単なる伝熱管（裸管
）群である。

２０〜２３はボイラー１１内に設けた圧力計であり、圧
力計２０はボイラー１１の入側に設けられて、その圧力
Ｐ１を測定している。圧力計２３はボイラー１１の出側
に設けられて、その圧力Ｐ４を測定している。圧力計２
１は伝熱管群Ｓ　Ｈ　３とフィン付伝熱管群ＳＨ４の間
に設けられて、その圧力Ｐ２を測定している。圧力計２
２はフィン付伝熱管群ＳＨ．とフィン付伝熱管群ＳＨｓ
の間に設けられて、その圧力Ｐ３を測定している。２４
はボイラー１１の出側に設けた循環ガス流量計で、ボイ
ラー１１内を通過する循環ガス流量Ｑを測定している。

２５は圧力計２０〜２３て測定したボイラー１１内の圧
力Ｐ１〜Ｐ４の各圧力差ΔＰ　ｌ１＋　ΔＰ２１，ΔＰ
３＋を演算する圧力差演算部、２６は圧力補正係数演算
部であり、ボイラー１１内を流れるガス量が変化すると
該ボイラー１１内の圧力が変動することから、循環ガス
流量計２４で測定した循環ガス流ｆｔＱと設定器２７か
らの基準ガス流量Ｑ０とを比較して各圧力差ΔＰＩ　１
　＋ΔＰ２、，ΔＰ３１の補正係数αを演算する。２８
は圧力差演算部２５で演算したボイラー１１内の各位置
間に於ける圧力差ΔＰ】１，ΔＰ２１，ΔＰ３ｌを圧力
？ｒｔｉ正係数演算器２６で演算した補正係数αにより
補正演算する圧力補正演算部、２９は圧力補正演算部２
８で演算した補正圧力差ΔＰ１２，ΔＰ２２，ΔＰ３２
と設定器３０からの基準圧力差ΔＰＯＯとを比較して、
各補正圧力差ΔＰ１２，ΔＰ２２，ΔＰ３２が基準圧力
差ΔＰ０。より大きくなったときに警報器３１に異状警
報信号を出力する比較部である。この警報器３１は比較
部２９からの異状警報信号により警報を発する。

つまり、乾式冷却装置によりコークス炉（図示せず）よ
り押土した赤熱コークスを冷却すると、小塊、粉コーク
スは循環ガスに伴ってボイラー１１内に流入して、伝熱
管群ＳＨ，〜ＳＨ５に順次付着堆積する、特にフィン付
伝熱管群ＳＨ４．ＳＨ５は付着堆積する小塊、粉コーク
ス量か多い。

この、ボイラー１１内における循環ガスは第５図と同様
に該ボイラー１１の下流側に設けたブロワー１３により
吸弓されているので、ボイラー１１の圧力は底部が負圧
が高く、上部になるに従って負圧が低くなっている。

このために、上記のように伝熱管群ＳＨ，〜ＳＨＳに小
塊、粉コークスが付着堆積するに従って循環ガスの流通
か悪くなり、前記圧力計２０〜２３で測定した負圧力は
小さく（つまり正圧力方向となる）なる。例えばフィン
付伝熱管群ＳＨ．に小塊、粉コークスが付着し始めると
、圧力；ｄ２２，２３の圧力測定値Ｐ３，Ｐ４は殆と変
化しないか、圧力計２０．２１の圧力？定値Ｐ，，Ｐ２
は順次負圧力か小さくなっていく。

かくして圧力計２１と２２の圧力差ΔＰ２■は順次大き
くなる。この結果、圧力補正演算部２８で補正後の補正
圧力差ΔＰ２２が順次大きくなり、基準圧力差ΔＰＯＯ
を上回った段階で比較部２９より異状警報信号を発して
警報器３１から警報を発する。

この警報器３１の警報によりオペレータはボイラー１１
への循環ガスの供給を停止して該ボイラー１１をイ令却
する。

このボイラー１１の冷却後、フィン付伝熱管群ＳＨ４に
付着堆積した小塊、粉コークスを除去し、再びボイラー
１１の稼動を再開する。

尚、本実施例ではボイラー１１の異状を自動的に検知す
るようにしたが、本発明はこれに限ることなく、圧力差
演算部２５で演算した各圧力差ΔＰ　Ｉ１．ΔＰ２■，
ΔＰ３＋をオペレータが直接監視しておき、この圧力差
により異状を検知するようにしてもよい。

また、圧力計２０と２３のみを設置しておき、これによ
りボイラー１１全体の異状を検知し、該ボイラー１１の
冷却後に小塊、粉コークスの付着堆積している伝熱管群
ＳＨ，〜ＳＨ，をオペレータか検知して、付着堆積した
小塊、粉コークスを除去するようにしても良いが、この
際、多少再稼動までには時間がかかるが操業的に大きな
問題となることはない。

［効　　　果］ 本発明はボイラー内の伝熱管が破損に到る前に異状を検
出して、伝熱管の破損の原因となる小塊、粉コークスを
除去するので、伝熱管が破損して冷却水が外部に流出す
ることなく、しかも破損修理が必要とならないことから
、ボイラーの再稼動を短時間にすることが可能となり、
特に一基の乾式冷却装置で赤熱コークスを消火冷却して
いるコークス炉に於いて有効なものであり、この分野に
於ける効果は多大なものである。

４　．

【図面の簡単な説明】

第３図は乾式冷却装置の稼動中に於けるボイラー内の圧
損値を示す図、第４図はボイラー内の伝熱管に付着堆積
する小塊コークス、粉コークス量と圧損の関係を示す図
、′ｊ８５図は従来例を示す図である。 １・・・冷却塔　　　　　２・・・投入口３・・・管路
　　　　　　４・・・吹込口５・・・スロービングフリ
ュー ６・・・フィン ９・・・ダストキャッチャー １０・・・タクト　　　　　１１・・・ボイラー１２・
・・サイクロン　　１３・・・ブロワー１４・・・冷却
器　　　　１５・・・循環ガス流通路２０〜２３・・・
圧力測定器 ２４・・・流量計　　　　２５・・・圧力演算部２６・
・・圧力補正係数演算部 ２７・・・設定器　　　　２８・・・圧力差演算部２９
・・・比較部 ３ １ ・・・警報器 ３ ０・・・設定器 Ｓ Ｈ・・・伝熱管群 他４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　灼熱コークスを上部より装入し、下部より冷却した
   コークスを切出す冷却塔と、高温ガス通路に冷却媒体を
   流通するボイラーチューブを配設して、該高温ガス通路
   を流通する高温循環ガスの熱を回収するボイラーと、前
   記冷却塔の胴部から導出した高温循環ガスを前記ボイラ
   ーに供給し、該ボイラーで熱を奪われて流出した低温循
   環ガスを前記冷却塔下部から冷却塔内に循環供給する循
   環ガス路を有するコークスの乾式冷却装置において、前
   記ボイラーの出入口に圧力測定器を設け、両圧力測定器
   で測定したボイラー出入口部の循環ガス圧力値から圧力
   差を演算し、該圧力差によりボイラーチューブの異状を
   検知することを特徴とするコークス乾式冷却装置のボイ
   ラーチューブの異状検知方法。 ２　ボイラーの出入口の冷却ガス圧力測定器に加えて、
   ボイラー内の循環ガス流れ方向に複数の圧力測定器を設
   け、各圧力測定器で測定した各位置における循環ガス圧
   力値から各位置間の圧力差を演算し、該圧力差によりボ
   イラーチューブの異状を検知することを特徴とする請求
   項１記載のコークス乾式冷却装置のボイラーチューブの
   異状検知方法。