JPS6121509B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はコークス炉の燃焼管理方法に関し、特
に加熱温度ばらつきを少なくし、無駄な熱量投入
の減少を計る燃焼管理方法に関する。

コークス炉炭化室の加熱は、この炭化室両隣り
の加熱室からの熱伝播にて行なう。この炭化室の
加熱には発熱量の高いコークス炉ガス（富ガ
ス）、または発熱量の低い高炉ガス（貧ガス）あ
るいはミツクスガスを使用する。富ガス加熱の場
合は蓄熱室では空気だけを予熱し、富ガスは蓄熱
室を通らないで、各加熱室に供給される。貧ガス
あるいはミツクスガス加熱の場合は貧ガス、ミツ
クスガスと空気がソールフリユーを経てそれぞれ
別の蓄熱室で予熱されて各加熱燃焼室に入る。そ
してフリユー（加熱燃焼室）内で富ガス、貧ガ
ス、ミツクスガスと空気が会合して燃焼し、燃焼
廃ガスはさらに別の蓄熱室に引き落され、蓄熱室
内の蓄熱レンガを加熱してソールフリユーを経て
煙道へぬける。

装入原料炭は装入後、約15〜20hr位でコークス
化され（乾留され）る。そしてこの乾留終了後、
例えば約２時間程度この加熱状態を保持して後炭
化室へ排出する。この乾留終了から押し出しまで
の加熱期間を通常置時間と称している。この置時
間はコークスの品質即ち熱間及び冷間性状の安定
向上を目的として採用されている。従つてこの置
時間はコークス品質上重要であり、この置時間管
理すなわち一定時間以上の置時間確保はコークス
製造上重要な管理項目である。この置時間確保の
ためには乾留終了の判定が必要である。この乾留
終了の判定として従来は、火落ち判定と称する方
法を採用している。この方法は、炭化室につなが
る上昇管を流れるガスの色をもとに判定されてお
り、ガスが黄色から淡青色となつた時点を“火落
ち”つまり乾留終了と判定している。

このようにして製造されるコークスの主たる使
用先である高炉の燃料比を低下させるには高炉の
安定操業が必要不可欠であるが、この安定操業を
なすためにはコークスの均質化が望まれる。

而して実情は上記の置時間を定められた通り確
保しても同一窯（炭化室）内においてすら品質は
安定していない。この原因としては、例えば加熱
室の上下温度等も考えられるが中にはこの差に起
因する以上の差のあるものも認められる。そこ
で、本発明者らが、この原因について次の如き調
査を行なつた。

すなわち、先ず置時間そのものの考え方はそれ
なりに評価できるが、決定的なのはこの置時間を
決定するための火落ち判定にあると思料される。
つまり、従来の火落ち判定は前述の如くガスの色
（ガスの温度）をもとに行なつているが、このガ
スの色（あるいは温度）が火落ちを全てのケース
において代表し得るものかどうか疑わしい。すな
わち、相対的に火落ちが終了していても、ほんの
極く一部分のみの乾留不全のケースでは、これが
ために火落ちとは判定されず、結果的に置時間が
長くなつてしまう。この場合は品質の正方向への
ばらつきとなる。而してこの正方向へのばらつき
はそれ自体は、さほど問題ではないが、省エネル
ギーの観点からは、不必要な熱量投入となり、著
しい不利益となる。

上記の如き局部的な乾留不全は主に炭化室隣り
のフリユーの異常燃焼にて生じる。炭化室隣りの
加熱室は例えば1976〜2304個といつた多数の燃焼
フリユーから成つており、この中で燃焼異常のフ
リユーが有ると上記の現象を招来する。各フリユ
ーの燃焼状況を監視測定する手段としては例え
ば、燃焼室上部の覗き孔から光高温計を装入し燃
焼室炉底の煉瓦温度を測定する方法、あるいは燃
焼室炉底煉瓦もしくは上部煉瓦に熱電対を常設し
て測温する方法がある。

しかしながら、この燃焼室列の底部温度は、燃
料ガスの流路切替えによる燃焼サイクルによつて
約50℃、炭化室の乾留サイクルによつて約50℃の
温度変化を呈することが知られており、このため
光高温度計によつて燃焼室底部レンガを測定して
燃焼室列の温度を求める際には、石炭装入後３〜
７時間後における燃料ガス切替後例えば20分切替
の場合には15分程度の時点で特定の多数の燃焼室
について測温し、その奇数列及び隅数列の平均温
度を得るという経験を要する操作を、温度の降下
中に短時間で行なわなければならない。実際には
かかる測温には熟練者でも最低45分程度要するこ
とは事実であり、しかも前述のサイクルによる温
度誤差と人為的な誤差とが極めて大きく、さらに
燃焼サイクルを変更した場合には、炉温の把握が
極めて困難であるという問題点がある。また、後
者についても、燃焼室内の温度を直接測定するこ
とには変りはなく、従つてその測温結果は燃焼室
底部の測温結果と同様に燃焼サイクルを画くと共
に、ガス放射伝熱、輝炎放射伝熱、対流伝熱、レ
ンガからの伝導伝熱等の複雑な伝熱機構に加え
て、ドラフトの乱れやガス流速の乱れ等により脈
動したものとなり、更に燃料ガスのカロリー組
成、燃焼のインターバルの変化等によつても炉温
の把握が異なつてくるため、炉温を代表した値と
して把握するには適していない。また、この方法
においては、熱電対が炉中に露出されているの
で、熱電対の損傷等の事故が起る問題点も含んで
いる。

しかして以上のような測定を採用しても各燃焼
室の燃焼状況を把握することは困難であり、従つ
て前述の熱量の過剰投入の問題は、解消されては
いない。

そこで本発明者らは、加熱室の燃焼状況は結果
的に炭化室内コークス温度に置きかわることに着
目して、コークス温度の測定を行い、これにより
燃焼室の燃焼状況を把握することを試みた。すな
わち、コークス炉のガイド車に測温器、例えば非
接触で、押出される赤熱コークスの温度を測定す
るために、放射温度計を設け、連続的に押し出さ
れるコークスの長手方向の温度分布を測定するよ
うにした。この測定方式であればコークスの長手
方向の温度分布が連続的に測定でき、しかも、炉
団内各炭化室の押出コークス温度が測定できる。
この測定に基づきコークスの長手方向の温度分布
と各燃焼室とを対応させれば、異常燃焼の燃焼室
の把握はもとより、各燃焼室の燃焼状況が把握で
きる。かくして本発明者らはこの測定に基づき各
燃焼室の燃焼状況の把握結果をもとに、燃焼調
整、特に異常燃焼室の燃焼状況の是正を行なつて
みた。この結果、コークスの長手方向の温度分布
の定常化が得られた。

しかるにこのようにコークスの長手方向の温度
分布が定常化されたのにもかかわらず、品質のば
らつきが管理範囲以上となる。すなわち他のコー
クスに対し品質が可成り悪いコークスの混在が認
められることが少なからず発生した。これはとり
もなおさず、異常燃焼の燃焼室の存在を意味し、
前述の如く、投入熱量過剰あるいは不足を表わ
す。

そこで本発明者らが更に調査したところ次の事
実が判明した。すなわち、第１図に、コークスの
長手方向の温度分布を高さ方向で２点測定した結
果を示すが、この第１図から明らかなように、下
部すなわち加熱室の燃焼状況を代表すると思われ
ていた加熱室の底部位置近くのコークス温度は正
常であるにもかかわらず、上方の温度は可成り低
い例のものが見られた。この事実はコークス温度
測定による燃焼状況の把握であつても、上下方向
で一点測定では正確にこの燃焼状況を把握できな
いことを意味することを知見した。

しかして本発明の最大の特長は、コークスの長
手方向の温度分布を高さ方向に２ケ所以上で測定
する点にあり、このような測定によれば異常燃焼
の燃焼室の把握並びにその原因（対策）も把握で
きる。すなわちコークス温度に上下差のあること
は構造上避けられないが、正常な燃焼が行なわれ
ている場合、上下差は略一定で、しかも最小であ
るところから、本発明に従い、長手方向の温度分
布を高さ方向に２ケ所以上で測定すれば、測定位
置でのコークス温度の長手方向分布の絶対値はも
ちろん、測定位置間の温度差も把握できる。従つ
て異常燃焼内容、つまり下部温度は正常で上部
温度が低い。上下温度差は正常であるが上部温
度、下部温度も低い。上下とも温度が低くかつ
上下温度差も大きい。

等が確認でき、についてはエアー過剰、に
ついては空燃比は正常であるが燃料不足、につ
いては空燃比が不適な上にエアー、燃料とも不足
といつた対策をとるための直接的原因が把握でき
る。

なお、一点測定において上部の温度を測定すれ
ば、異常燃焼の燃焼室の把握は確かに可能ではあ
るが、これだけでは単なる異常の発見にとどま
り、その原因（対策）を把握することはできな
い。しかも、前述の従来の測定法も同様である
が、異常燃焼室が判明しても、その原因をつきと
め対策をとることは極めて困難である。

次に本発明を更に具体的に説明する。

先ず本発明においては第２図に示す如く、コー
クス炉のガイド車の格子状ガイド１の側面に高さ
方向に２ケ所以上、この例では上・中・下３ケ所
に非接触で通過コークス２の温度を測定するため
の放射温度計３ａ，３ｂ，３ｃを設ける。この放
射温度計３ａ〜３ｃは第３図に模式的に示すよう
に、ガイド１から約500mm離す。また、この温度
計３ａ〜３ｃの正投影部の格子目は切欠拡大（１
ａ，１ｂ，１ｃ、第３図参照）しておく。かくし
て乾留が終了し、所定の置時間を経て炭化室４内
赤熱コークス２は押出機５にて消火車６に押し出
される。このとき、この炭化室４に上記ガイド１
を合わせコークスをガイドする。このとき通過す
るコークスの温度が連続的に温度計３ａ〜３ｃに
て測定され、各高さ位置で、コークスの長手方向
の温度分布が測定される。

かくして、この測定結果は演算器７に入力さ
れ、各燃焼室に対応した測定結果から、例えば３
ｃ−３ａで表わされる上下温度差が算出され、異
常燃焼室については、表示器８に異常内容別、す
なわち前述の，，、別の表示をする。かく
してこの表示をもとに、夫々対策をとる。例えば
目標管理限界（±25℃）外れの場合に対応するバ
タフライ弁、あるいはエアーポート調整レンガに
より燃料あるいはエアーの量を調節して燃焼状態
を調整する（例えばバタフライ弁のアクシヨン量
は例えば±10℃に対して±２％の開度調節であ
る。）。

而して、上記の如くして得た各燃焼室の温度
（炭化室コークス温度）を各室毎に平均して代表
温度を算出し、他の炭化室と比べ異常のある炭化
室、すなわち、目標管理限界（±15℃）外れの場
合には対応する加減コツクあるいは空気目板及び
変更弁小ダンパーにより、燃焼室全体への燃料あ
るいはエアーの量を調節する（例えば加減コツク
のアクシヨン量は例えば±10℃に対して±８％の
開度調節である。）。

更に、以上の各代表温度をもとに、炉全体の温
度管理を行ない目標管理限界（±10℃）外れの場
合には主弁あるいは大煙道ドラフト量を操作し
て、炉全体への投入熱量を変更調整する（例えば
主弁のアクシヨン量は、±７℃に対しミツクスガ
ス量を±350m³／Hr増減する。）。

以上の如くして窯内、窯間、そして炉団の燃焼
管理を有効に行なうものである。

以上のようにコークス長手方向の温度分布を高
さ方向に２ケ所以上で測定し、この結果をもとに
上下温度差が最少となるように燃焼室の燃焼状況
を管理することにより、乾留終了時間が安定する
ので適正置時間の確保が可能となり、従つて余剰
熱量の投入が防止でき、コークス炉省エネルギー
が有効に図ることができ、更にこの結果安定した
品質のコークスが得られる著効を奏するものであ
る。

次に本発明の実施例を示す。

以下に示すコークス炉において本発明を実施し
た。

燃焼方式 …COGガンタイプ、ミツクスガス
アンダージエツト方式（COG…
4500kcal／Nm³、ミツクスガス
1100kcal／Nm³） 炭化室数 …75 燃焼室数 …26室／列×76列＝1976室 炭化室サイズ…0.4m巾×13.2m長×4.3m高 加熱パターン…加熱時間600〜854秒、休止時間46
〜300秒 目標炉温（加熱温度）…上部1035℃、下部1155℃
（目標上下温度差65℃）（但し稼動
率100％） 放射温度計設置位置…炭化室底部から500mm上、
更に1325mm上また更に1325mm上に
相当するよう夫々ガイド車に計３
ケ設置し、但しガイド車との距離
は500mm 放射温度計仕様…測温範囲600〜1200℃
（20mV）精度±２％、応答速度
1msec、検出端Si素子−測定波長
0.7〜1.1μｍ アクシヨン量…窯内調節用バタフライ弁；±10℃
に対し±２％開度調節、窯間調節
用ガスコツク；±10℃に対し±８
％の開度調節炉団調節用主弁；７
℃に対しミツクスガス量を±
350m³／Hr増減 以上の条件で１ケ月間実施した。この結果コー
クス燃料原単位は671000kcal／ｔ−ecal、であ
り、反応後強度は38％であつた。

（比較例） 実施例と同一コークス炉において、最下位置の
みのコークスの長手方向の温度分布を測定し、こ
の測定値をもとに目標下部温度1155℃とし、実施
例と同一の基準で操作する操業を１ケ月間実施し
た。この結果コークス燃料原単位は680000kcal／
ｔ−coalであり、反応後強度は平均37％であつ
た。この反応後強度１％の差は本発明実施にて上
下温度差が縮少されたことによるものである。

以上実施例から明らかなように本発明によれ
ば、コークス炉の省エネルギーが有効に実施でき
ると共に品質の高位安定したコークスが得られ、
コークス炉操業に寄与すること大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、コークス長手方向温度分布を高さ方
向で２点測定した結果を示す図、第２図は本発明
実施装置の説明図、第３図は、第２図のＡ−Ａ断
面を模式的に示す図である。 １……コークスガイド、１ａ，１ｂ，１ｃ……
切欠部、２……コークス、３ａ，３ｂ，３ｃ……
放射温度計、４……炭化室、５……押出機、６…
…消火車、７…演算器、８……表示器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コークス炉押出コークスケーキのガイド側面
   に、上下方向に少なくとも２ケの放射温度計を設
   置し該放射温度計にて押出コークスケーキの長手
   方向温度分布を測定すると共に、該測定値に基づ
   いて異常燃焼フリユーの燃焼状況を修正すること
   を特徴とする燃焼管理方法。