JP2002265950A - コークス乾式消火方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プレチャンバー内に空気を吹き込んでもクリ
ンカーの付着が発生しないコークス乾式消火方法及び消
火装置を提供するにあたり、プレチャンバー内に空気と
水を吹き込む際において、水と空気とを吹き込むための
好ましい方法及び装置を提供し、プレチャンバー内温度
を一定温度以下に制御するに際し、プレチャンバー内温
度を測定する好ましい方法及び装置を提供する。 【解決手段】 プレチャンバー上部からプレチャンバー
内に空気２４を吹き込むと同時に水２６を吹き込み、プ
レチャンバー内に吹き込む水２６を霧状に噴霧し、該霧
状の水をプレチャンバーに吹き込む空気２４に混合して
吹き込む。吹き込み装置４２は、空気吹き込み管内に上
下に配置した２口の水噴霧ノズル３８を有し、該水噴霧
ノズル３８は、水平方向には広角に、垂直方向には狭角
に水を噴霧する。プレチャンバー出口直下のコークスの
表面温度を非接触式の光学式温度計１８にて測定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コークス乾式消火
方法及び消火装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉から排出される赤熱コークス
を冷却するにあたり、赤熱コークスの顕熱を回収して省
エネルギーを図るためにコークス乾式消火装置（いわゆ
るＣＤＱ（Coke Dry Quencher））が用いられる。

【０００３】乾式消火装置は、赤熱コークスの有する顕
熱を不活性ガスに熱交換する冷却室と、該冷却室の上部
のプレチャンバーとを有する。赤熱コークスはプレチャ
ンバーの上方からプレチャンバー内に装入される。プレ
チャンバーは赤熱コークス投入の時間変動を吸収し、か
つ操業の安定性を得る目的で設けられている。コークス
は冷却室内で不活性ガスと熱交換して２００℃近くまで
冷却された後、一定量ずつ切り出される。熱交換後９０
０℃に加熱された不活性ガスは冷却室の上部からリング
ダクトへ排出され、１次ダストキャッチャーを経て廃熱
ボイラーで熱回収され、循環ブロアーで再度冷却室へ圧
送される。

【０００４】装入されるコークス中には揮発分や微粉コ
ークスを含んでいる。揮発分は、燃焼性が高く循環ガス
中に高い比率で含まれると異常燃焼の可能性がある。そ
こでプレチャンバー内に空気を吹き込むと、コークス塊
中に残存する揮発分や微粉コークスを燃焼させることが
できる。吹き込んだ空気により赤熱コークスの表層の一
部が燃えることもある。その結果、高温になった空気及
び燃焼排ガスが不活性ガスに混合することにより、冷却
室から排出されるガスの熱量を増大することができる。
また、プレチャンバーを経て冷却室に到達するコークス
の温度も上昇しているため、冷却室内で不活性ガスに回
収される熱量も増大する。その結果、廃熱ボイラーでの
蒸気回収量を増大することができる。

【０００５】上記プレチャンバーへの空気吹き込みによ
り、定常状態の乾式消火設備の運転において廃熱ボイラ
ーにおける熱回収量を増大することができるとともに、
赤熱コークスの供給量が低下したり装入する赤熱コーク
スの温度が低下することによって冷却室内のコークス温
度が低下するような場合にも、廃熱ボイラーでの熱回収
量を一定に維持することが可能になる。特開昭６１−３
７８９３号公報には、プレチャンバー内に空気を吹き込
む方法が開示されている。

【０００６】乾式消火設備において、プレチャンバー内
に水分を加えたガスを供給し、赤熱コークスとの反応に
より一酸化炭素及び水素ガスを多く含むガスを生成し、
このガスを消化塔内で循環ガスと合流するようにした方
法が特開昭５９−７５９８１号公報に記載されている。
循環ガス中のガス成分として回収した一酸化炭素や水素
ガスは、ボイラー通過後に燃料ガスとして回収するほ
か、ガスのダクト内に空気を添加し、一酸化炭素や水素
を燃焼させた上でボイラーで蒸気として回収することも
できるとしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】プレチャンバー内に空
気を吹き込んで、残存揮発分、微粉コークス及び塊コー
クスの一部を燃焼することにより、吹き込んだ空気及び
プレチャンバー内のコークスともに温度が上昇する。そ
して、プレチャンバー内温度が１４００℃前後となる
と、コークス中に含まれる灰分が溶融・気化し、該気化
した灰分が空気とともに運ばれ、冷却室を上昇する不活
性ガスと混合する。不活性ガスの冷却室出口温度は９０
０℃前後であり、気化していた灰分は凝集し、冷却室上
部のスローピングフリュー部に付着する。この付着物は
クリンカーとよばれ、ガス通風孔の閉塞をもたらし、ガ
スの通気抵抗を上げ、高温コークス冷却用ガスの循環を
阻害するという問題を有する。

【０００８】本発明は、プレチャンバー内に空気を吹き
込んで、可燃ガス・粉コークス燃焼などにより安全性向
上を図ると同時に、廃熱回収量の増大を図った場合にお
いても、上記のようなクリンカーの付着が発生しないコ
ークス乾式消火方法及び消火装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明においては、プレ
チャンバー内に空気とともに水又は蒸気を吹き込む。赤
熱コークスと蒸気とが接触するときの水性ガス反応は、
水素ガス及び一酸化炭素が発生するとともに吸熱反応で
ある。水を吹き込んだ場合は、上記水性ガス反応による
吸熱反応に加え、水が蒸発するときの吸熱反応が加わ
る。従って、プレチャンバー内への空気吹き込みによっ
てプレチャンバー内が加熱される一方、プレチャンバー
内に水又は蒸気を吹き込むことにより吸熱反応が起こ
り、結果としてプレチャンバー内温度を一定温度以下に
保持することが可能となる。具体的にはプレチャンバー
内温度を１１５０℃以下に抑える制御を行うことによ
り、プレチャンバー内での灰分の溶融・気化を防止する
ことができ、ガス循環系へのクリンカーの付着を防止す
ることが可能となる。

【００１０】本発明は、プレチャンバー内に空気と水を
吹き込む際において、水と空気とを吹き込むための好ま
しい方法及び装置を有することを第１の特徴とする。ま
た、プレチャンバー内に空気とともに水又は蒸気を吹き
込むことによってプレチャンバー内温度を一定温度以下
に制御するに際し、プレチャンバー内温度を測定する好
ましい方法及び装置を有することを第２の特徴とする。

【００１１】即ち、本発明の要旨とするところは以下の
とおりである。 （１）冷却室２とその上部のプレチャンバー３とよりな
る消火塔１を有し、プレチャンバー上方から赤熱コーク
ス９を装入し、プレチャンバー上部からプレチャンバー
内に空気２４を吹き込むと同時に水２６を吹き込み、前
記赤熱コークスの有する顕熱を冷却室内において不活性
ガスを媒体として熱交換し、蒸気の形で熱回収するよう
にしたコークス乾式消火方法において、前記プレチャン
バー内に吹き込む水２６を霧状に噴霧し、該霧状の水を
プレチャンバーに吹き込む空気２４に混合して吹き込む
ことを特徴とするコークス乾式消火方法。 （２）前記プレチャンバーに空気と水を吹き込む吹き込
み口４１をプレチャンバーの円周方向に２箇所以上有
し、隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角
度θを下記の範囲内に配置することを特徴とする上記
（１）に記載のコークス乾式消火方法。 ０．５×（３６０／Ｎ）≦θ（°）≦１．５×（３６０
／Ｎ） ただし、θは隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円
周方向角度、Ｎは吹き込み口の数である。 （３）前記プレチャンバーに空気と水を吹き込む吹き込
み口４１の高さ方向位置は、プレチャンバー内の予め定
めたコークス積載上限位置よりも上方とすることを特徴
とする上記（１）又は（２）に記載のコークス乾式消火
方法。 （４）プレチャンバー内に積載したコークスの上端が、
前記予め定めたコークス積載上限位置よりも上回ったと
きは、前記プレチャンバー内への空気及び水の吹き込み
を中断又は吹き込み量を減少させ、コークスの上端が前
記上限位置又は予め定めた指定位置を下回ったら水及び
空気の吹き込みを再開又は吹き込み量を増大させること
を特徴とする上記（３）に記載のコークス乾式消火方
法。 （５）冷却室２とその上部のプレチャンバー３とよりな
る消火塔１を有し、プレチャンバー上方から赤熱コーク
ス９を装入し、プレチャンバー上部からプレチャンバー
内に空気を吹き込むと同時に水又は蒸気を吹き込み、前
記赤熱コークスの有する顕熱を冷却室内において不活性
ガスを媒体として熱交換し、蒸気の形で熱回収するよう
にしたコークス乾式消火方法において、プレチャンバー
出口直下のコークスの表面温度を非接触式の光学式温度
計１８にて測定し、該測定温度をもってプレチャンバー
内の温度として操業管理又は制御を行うことを特徴とす
るコークス乾式消火方法。 （６）前記プレチャンバー上部からプレチャンバー内に
空気を吹き込むと同時に水又は蒸気を吹き込み、前記プ
レチャンバー内の温度が予め定めた温度以下になるよう
に前記水若しくは蒸気の吹き込み量又はプレチャンバー
吹き込み空気の吹き込み量の一方若しくは両方を調整す
ることを特徴とする上記（５）に記載のコークス乾式消
火方法。

【００１２】（７）赤熱コークスの有する顕熱を不活性
ガスに熱交換する冷却室２及び該冷却室の上部のプレチ
ャンバー３よりなる消火塔１と、不活性ガスの熱を蒸気
の形で回収する廃熱ボイラー７とを有し、前記プレチャ
ンバー上部には、該プレチャンバー内に空気と水を吹き
込む吹き込み装置４２を有するコークス乾式消火装置に
おいて、該吹き込み装置４２は水を霧状に噴霧し空気に
混合してプレチャンバー内に吹き込むことを特徴とする
コークス乾式消火装置。 （８）前記吹き込み装置４２は、空気吹き込み管４３内
に上下に配置した２口の水噴霧ノズル３８を有し、該水
噴霧ノズル３８は、水平方向には広角に、垂直方向には
狭角に水を噴霧することを特徴とする上記（７）に記載
のコークス乾式消火装置。 （９）前記吹き込み装置４２の吹き込み口４１をプレチ
ャンバーの円周方向に２箇所以上有し、隣り合う吹き込
み口間のプレチャンバー円周方向角度θを下記の範囲内
に配置することを特徴とする上記（７）又は（８）に記
載のコークス乾式消火装置。 ０．５×（３６０／Ｎ）≦θ（°）≦１．５×（３６０
／Ｎ） ただし、θは隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円
周方向角度、Ｎは吹き込み口の数である。 （１０）前記吹き込み装置４２の吹き込み口４１の高さ
方向位置は、プレチャンバー内の予め定めたコークス積
載上限位置よりも上方とすることを特徴とする上記
（７）乃至（９）のいずれかに記載のコークス乾式消火
装置。 （１１）赤熱コークスの有する顕熱を不活性ガスに熱交
換する冷却室２及び該冷却室の上部のプレチャンバー３
よりなる消火塔１と、不活性ガスの熱を蒸気の形で回収
する廃熱ボイラー７とを有し、前記プレチャンバー上部
には、該プレチャンバー内に空気と水又は蒸気を吹き込
む吹き込み装置４２を有するコークス乾式消火装置にお
いて、プレチャンバー出口直下のコークスの表面温度を
測定する非接触式の光学式温度計１８を有することを特
徴とするコークス乾式消火装置。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１〜図５
に基づいて説明する。図１に示すように、赤熱コークス
を冷却する消火塔１は縦形に形成され、上下方向にプレ
チャンバー３と冷却室２を備えている。プレチャンバー
３と冷却室２とは、その内壁周囲に形成されたスローピ
ングフリュー部４によってガス流れフローとしては分割
されている。

【００１４】９８０℃前後の温度を有する赤熱コークス
９はプレチャンバー３の上方から装入され、漸次下方に
移動し、冷却室２において冷却室下部の吹き込み菅１１
から吹き込まれる不活性ガス２７によって冷却される。
冷却室下部から排出されるときのコークス１０の温度は
２１０℃前後となっている。

【００１５】冷却室内において吹き込まれた不活性ガス
２７は、冷却室内を上昇しつつ赤熱コークスとの間で熱
交換が行なわれ、ガス温度が上昇し、冷却室上部のスロ
ーピングフリュー部４からリングダクト５に排出され
る。更に不活性ガスはリングダクト５から１次ダストキ
ャッチャー６を経て廃熱ボイラー７に送られ、廃熱ボイ
ラー７で熱回収されて温度が１８０℃前後に低下した
後、循環ブロアー８を経て再度冷却室２に吹き込まれ
る。

【００１６】本発明においては、プレチャンバー上部の
空気吹き込み装置１４からプレチャンバー内に空気２４
が吹き込まれる。吹き込まれた空気中の酸素が残存揮発
分、微粉コークス及び塊コークスの一部と反応する。反
応は主に一酸化炭素を生成する発熱反応であり、吹き込
んだ空気と生成ガス、及びコークスは温度が上昇しつつ
プレチャンバー内を下降し、プレチャンバー下部におい
て最も高い温度となる。

【００１７】吹き込んだ空気と生成ガスは、プレチャン
バー下部において下方から上昇してきた不活性ガスと混
合し、スローピングフリュー部４からリングダクト５に
排出される。リングダクト５又はガス排出管１２内には
空気吹き込み菅１５から空気２５を吹き込んでも良い。
これにより、プレチャンバー内で生成した一酸化炭素を
燃焼して二酸化炭素とする。

【００１８】本発明においては更に、水吹き込み装置１
６により、プレチャンバー上部からプレチャンバー内に
水２６が吹き込まれる。水吹き込み装置１６からは、水
とともに蒸気を吹き込んでも良い。吹き込まれた水は蒸
発して蒸気となるときに吸熱し、蒸気は赤熱コークスと
接触して水性ガス反応によって水素ガスと一酸化炭素を
発生させるとともに吸熱する。従って、水又は蒸気を吹
き込むことによってプレチャンバー内のガス及びコーク
スの温度は低下し、水又は蒸気の吹き込み量を調節する
ことよってプレチャンバー内のガス及びコークスの温度
を調節することができる。

【００１９】水性ガス反応によって発生した水素ガス及
び一酸化炭素はプレチャンバー内を下降し、プレチャン
バー下部において上昇してきた不活性ガスと混合し、ス
ローピングフリュー部４からリングダクト５に排出され
る。リングダクト５又はガス排出管１２内に空気２５を
吹き込めば、空気２５が水素ガス及び一酸化炭素を燃焼
して水及び二酸化炭素とする。同時に該燃焼の燃焼熱に
よって廃熱ボイラー供給ガス２３の熱量が増大する。

【００２０】プレチャンバー内に水又は蒸気を吹き込ん
だ結果として、上述したようにボイラー入り側における
廃熱ボイラー供給ガス２３が供給する熱量はむしろ増大
する。従って、水又は蒸気を吹き込む本発明の場合は、
廃熱ボイラーにおいて必要とする熱量を確保しながらプ
レチャンバーへの空気吹き込み量を減少させることも可
能である。即ち、プレチャンバーへの空気吹き込み量と
プレチャンバーへの水又は蒸気吹き込み量の一方又は両
方を制御することにより、プレチャンバー内部の最高温
度並びに廃熱ボイラー供給ガス２３のガス量及びガス温
度とを同時に最適な条件に調整することが可能である。

【００２１】赤熱コークスを冷却することによって不活
性ガスが獲得する熱量が高く、廃熱ボイラーに供給する
熱量が十分に確保できる場合には、プレチャンバーから
水又は蒸気を供給するとことなく、プレチャンバー吹き
込み空気２４の吹き込み量を低下させることだけでもプ
レチャンバー内温度を低下させることができる。

【００２２】コークス粉中のAshは、従来１４００℃以
上で溶融すると考えられていたが、多くの試験の結果約
１２００℃で軟化溶融することが判った。特に多成分系
の場合、軟化温度が低下する傾向が有り、半径約１０ｍ
のプレチャンバーの断面内温度ばらつきを考慮すると、
１１５０℃という温度が操業上の主要な基準となりうる
ことを見出した。更に安全を考慮して低め温度で管理す
ることは長期安定操業面からは有効である。

【００２３】本発明の上記（１）（７）は、プレチャン
バー内に空気２４を吹き込むと同時に水２６を吹き込む
に際し、プレチャンバー内に吹き込む水２６を霧状に噴
霧し、該霧状の水をプレチャンバーに吹き込む空気２４
に混合して吹き込むことを特徴とするコークス乾式消火
方法及び装置である。プレチャンバー内に空気および水
を吹き込むと同時に、併せて蒸気を吹き込んでも良い。

【００２４】プレチャンバー内に吹き込む水２４は、プ
レチャンバーに充填した赤熱コークス層上部３０の表面
に均一に散布することが必要である。不均一に散布する
と、水が多量に散布された場所の赤熱コークスが過度に
冷却され、一方で水が散布されなかった場所の赤熱コー
クスの温度が十分に低下しないこととなり不都合であ
る。しかし、水を均一に散布する目的でプレチャンバー
側壁の煉瓦に近接した赤熱コークスに水を散布すると、
煉瓦に水が飛散し、煉瓦の損傷を招くこととなる。

【００２５】本発明にあるように、プレチャンバー内に
吹き込む水を霧状とすることにより、赤熱コークスに散
布した水が煉瓦に飛散することを防止することができ、
さらに霧状の水をプレチャンバーに吹き込む空気に混合
して吹き込むことにより、霧状の水を均一に広く拡散さ
せ、プレチャンバー内の赤熱コークス表面に均一に散布
することが可能になる。ただし、霧状の水といっても、
液滴を一切含まない霧を意味するのではなく、通常用い
られるフラットスプレーノズルで得られる程度の霧状の
水でさえあれば、その中に小さな液滴が含まれていても
かまわない。

【００２６】本発明の上記（８）はさらに、図２に示す
ように、水を霧状に噴霧し空気に混合してプレチャンバ
ー内に吹き込む吹き込み装置４２は、空気吹き込み管４
３内に上下に配置した２口の水噴霧ノズル（３８ａ、３
８ｂ）を有し、該水噴霧ノズルは、図３に示すように、
水平方向には広角に、垂直方向には狭角に水を噴霧する
ことを特徴とする。図３において、３９は噴霧水の軌
跡、４０は噴霧水噴霧範囲を示す。

【００２７】上下に配置した２口の水噴霧ノズルのう
ち、上方に配置したノズル３８ａは水の到達距離が遠く
まで到達するように噴霧速度と噴霧角度とを調整し、主
にプレチャンバー内の吹き込み装置から遠い側の赤熱コ
ークス表面に水を噴霧する。下方に配置したノズル３８
ｂは水の到達距離が近くに到達するように噴霧速度と噴
霧角度とを調整し、主にプレチャンバー内の吹き込み装
置から近い側の赤熱コークス表面に水を噴霧する。この
ように上下２口の吹き込み口を配置することにより、図
４（ａ）に示すように、プレチャンバー内の吹き込み装
置に近い側から遠い側まで均一に水を散布することが可
能になる。プレチャンバーのコークス層内のガス流にお
いて、プレチャンバー中央部に比較してプレチャンバー
壁近くにより多くのガスが流れる。プレチャンバー壁近
くの方がスローピングフリューまでの通過経路が短く、
コークス層内の通気抵抗が小さいからである。そのた
め、プレチャンバー上部の空間３１においても、プレチ
ャンバー壁近くに向かうガス流が多く、このため、吹き
込んだ噴霧水は円周方向への拡散が更に進み、コークス
層上部３０の全表面に噴霧水が行き渡ることとなる。な
お、本発明の吹き込み装置はプレチャンバー内の円周方
向異なった位置に２個以上配置することができる。この
場合には、１個の吹き込み装置がカバーすべき範囲は、
プレチャンバーの直径分の距離全体ではなく、吹き込み
装置直近からプレチャンバーの中心部までをカバーすれ
ばよい。

【００２８】水噴霧ノズルは、水平方向には広角に水を
噴霧するので、図４（ｂ）に示すように、吹き込み口の
左右に広がるプレチャンバーの全幅において赤熱コーク
スの表面に水を噴霧することができる。一方、水噴霧ノ
ズルは水をほぼ水平方向に噴霧する。この場合、水噴霧
ノズルの垂直方向の噴霧角度が狭角であっても、当該ノ
ズルの受け持ち範囲であるプレチャンバーの半幅を十分
にカバーして水を噴霧することができる。

【００２９】水噴霧ノズル３８を空気吹き込み管４３内
に配置しているので、霧状の水は高速の空気流に運ば
れ、プレチャンバー内の吹き込み装置４２から遠い側ま
で霧状の水が到達することができる。

【００３０】本発明の上記（２）（９）では、プレチャ
ンバー３に空気と水を吹き込む吹き込み装置４２の吹き
込み口４１をプレチャンバーの円周方向に２箇所以上有
し、隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向角
度θを下記の範囲内に配置する。 ０．５×（３６０／Ｎ）≦θ（°）≦１．５×（３６０
／Ｎ） ただし、θは隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円
周方向角度、Ｎは吹き込み口の数である。例えば、吹き
込み口の数が２口の場合は、９０°≦θ≦２７０°、吹
き込み口の数が３口の場合は、６０°≦θ≦１８０°と
なる。

【００３１】θが上記角度範囲にあれば、各吹き込み口
４１が重複せずにプレチャンバー内の赤熱コークス層上
部３０の表面に均一に水を散布することができる。図５
（ａ）は、吹き込み口４１の数Ｎが２、角度θが１８０
°の場合、図５（ｂ）はＮが３、θが１２０°の場合の
噴霧水噴霧範囲４０を示す図である。

【００３２】プレチャンバーに吹き込む空気及び水又は
蒸気は、プレチャンバー内の赤熱コークス層の上部３
０、又は該赤熱コークス層表面とプレチャンバーとで構
成する空間３１内に吹き込むことが好適である。空気及
び水又は蒸気を赤熱コークス層３２内に吹き込むと、こ
れらガスを吹き込んだ近傍のコークスのみにおいて反応
が進行し、ガスの分散が不均一になりプレチャンバー断
面内での温度分布、反応性にばらつきが生じるからであ
る。更に、コークス層より跳ね返った空気及び水又は蒸
気が吹き込み口付近の煉瓦へ局部的にかかり、局部冷却
による煉瓦の損傷が生じる。

【００３３】冷却室内から排出されるコークス１０の排
出量は時間変動が少ないのに対し、プレチャンバーに装
入される赤熱コークス９は、一度に多量に装入されその
後装入が途切れることがある。そのため、プレチャンバ
ー内における赤熱コークス層上部３０の表面位置は時々
刻々変化する。本発明のプレチャンバー上部から吹き込
む空気及び水の吹き込み口４１の高さ方向位置として
は、本発明の上記（３）（１０）にあるようにプレチャ
ンバー内の予め定めたコークス積載上限位置よりも上方
とすると好ましい。これにより、たとえプレチャンバー
内のコークス積載量が時間とともに変化しても、空気お
よび水の吹き込み口４１は常に赤熱コークス層の上部に
位置することができる。

【００３４】冷却室からのコークス排出速度に比較して
一時的に赤熱コークスの装入速度がオーバーしてしまう
ような場合、プレチャンバー内の赤熱コークスの上端が
コークス積載上限位置を上回ってしまうことがある。こ
のような場合、本発明の上記（４）のように、プレチャ
ンバー内に積載したコークスの上端が、前記予め定めた
コークス積載上限位置よりも上回ったときは、前記プレ
チャンバー内への空気及び水の吹き込みを中断又は吹き
込み量を減少させ、コークスの上端が前記上限位置又は
予め定めた指定位置を下回ったら水及び空気の吹き込み
を再開又は吹き込み量を増大させると好ましい。このよ
うな制御を行うことにより、空気および水が直接赤熱コ
ークス層内に吹き込まれてガスの分散が不均一になる不
都合を回避することができる。プレチャンバー内のコー
クス上端位置の検出方法としては、プレチャンバーレベ
ル計の校正に基づくコークス投入量とコークス排出量か
らの演算法を採用することができる。

【００３５】プレチャンバー内に空気とともに水又は蒸
気を吹き込むことによってプレチャンバー内温度を一定
温度以下に制御するに際し、プレチャンバー内温度を測
定することが必要である。測定したプレチャンバー内温
度を吹き込み制御装置１７に送り、吹き込み制御装置１
７は該プレチャンバー内温度が目標温度となるように水
又は蒸気１６若しくは空気２４の吹き込み量を制御す
る。

【００３６】プレチャンバー内温度測定方法としては、
プレチャンバー部に外部から壁を貫通して温度計を挿入
して内筒煉瓦の内側近傍の雰囲気温度又はコークス温度
を測定する方法、内筒煉瓦に挿入した温度計で内筒煉瓦
温度又は雰囲気温度を測定する方法、プレチャンバー下
部近傍煉瓦温度を熱電対温度計で測定する方法等から選
択されていた。しかし、これらの方法においては、いず
れも熱電対などの温度計を煉瓦やプレチャンバーの下部
を貫通させて設置する必要があり、温度計の寿命が短
く、温度計が劣化する毎に交換する必要が生じていた。

【００３７】消火塔の中間に位置するスローピングフリ
ュー部４において、顕熱を回収した高熱のガスを排出す
るためのリングダクト５が設置されている。スローピン
グフリュー部側からリングダクト５を観察すると、リン
グダクト５の開口を通して赤熱コークスを直接観察する
ことができる。本発明者らは、リングダクト５の開口を
通して観察されるプレチャンバー直下の赤熱コークスの
温度を非接触式の光学式温度計１８で測定した結果、当
該測定した赤熱コークスの温度をプレチャンバー内温度
としてプレチャンバー内温度制御に用いることができ、
十分な精度でプレチャンバー内温度を一定に保つことが
できることを見いだした。

【００３８】本発明の上記（５）（６）（１１）は、上
記知見に基づいてなされたものである。即ち、上記（１
１）にあるように、プレチャンバー出口直下のコークス
の表面温度を測定する非接触式の光学式温度計１８を配
置し、上記（５）にあるようにこの温度計にて温度を測
定し、該測定温度をもってプレチャンバー内の温度とし
て操業管理又は制御を行う。さらに、上記（６）にある
ように、当該非接触式の光学式温度計１８で測定したプ
レチャンバー出口直下のコークスの表面温度を用い、プ
レチャンバー上部からプレチャンバー内に空気を吹き込
むと同時に水又は蒸気を吹き込み、前記プレチャンバー
内の温度が予め定めた温度以下になるように前記水若し
くは蒸気の吹き込み量又はプレチャンバー吹き込み空気
の吹き込み量の一方若しくは両方を調整する。従来用い
ていた熱電対温度計と異なり、温度計の耐久性が大幅に
改善し、温度計を交換する頻度が圧倒的に少なくなっ
た。温度計不良時の対応に関しても、煉瓦を貫通して設
置する熱電対温度計と異なり、スローピングフリュー部
４の空間に設置した光学式温度計１８を修理・交換する
のみで足りるので、修理点検の負荷を大幅に低減するこ
とができる。非接触式の光学式温度計１８としては、放
射温度計、二色式高温計等を採用することができる。

【００３９】プレチャンバーに吹き込む空気２４、プレ
チャンバーに吹き込む水や蒸気２６が存在するため、消
火塔１と廃熱ボイラー７の間を循環する循環ガス３７の
量が増大する。そのため、循環ガスの量を一定に保つこ
とを目的に循環ガスの一部を放散ガス３３として外部に
放散する必要がある。循環ガス中に一酸化炭素や水素等
の未燃ガスが含まれていると、これら未燃ガスが有する
エネルギーを有効に回収することができない。そのた
め、循環ガス中に含まれる未燃ガスは空気を吹き込んで
燃焼することによって熱エネルギーに変換し、少なくと
も循環ガスが廃熱ボイラーを通過した時点では循環ガス
中に未燃ガスが含まれないようにすることが好ましい。
空気吹き込み２５は、図１に示すように、消火塔１から
回収して廃熱ボイラー７に向かうガス中に空気吹き込み
装置１４から吹き込むとよい。これにより、プレチャン
バーに吹き込む空気、水、蒸気が赤熱コークスと反応し
て生成した一酸化炭素や水素が、いずれも循環ガスに吹
き込んだ空気２５によって燃焼されて二酸化炭素や水に
なるときに発熱し、廃熱ボイラー７によって蒸気として
有効にエネルギー回収を行うことができる。

【００４０】

【実施例】図１に示すコークス乾式消火装置において本
発明を適用した。乾式消火装置の冷却室２は内容積６０
０ｍ³、プレチャンバー３は内容積３００ｍ³である。平
均温度９８０℃の赤熱コークス９を平均排出量１７０ト
ン／Ｈで冷却した。

【００４１】プレチャンバー内に空気と水とを同時に吹
き込むための吹き込み装置４２として、図２示す形態の
ものを用い、プレチャンバー内に２個配置した。２個の
吹き込み装置は、円周方向にθ＝１８０°で配置した。
プレチャンバー内の温度測定手段として、スローピング
フリュー部の２箇所に放射温度計を設置し、リングダク
トを通して観察される赤熱コークスの温度を非接触で測
定し、この２箇所の温度測定結果の平均温度をもってプ
レチャンバー内の温度とした。２箇所の放射温度計は、
リングダクトの円周方向でボイラー側を０°として９０
°と２７０°の位置に設置した。

【００４２】プレチャンバー内コークス積載量の上限を
１２０トン、積載指定値を１１０トンとした。吹き込み
装置４２は、コークス積載上限におけるコークス表面よ
りもさらに１ｍ上方に設置した。

【００４３】プレチャンバー内温度目標値を１０００℃
とし、プレチャンバー吹き込み空気２４の量は、廃熱ボ
イラー７での蒸気発生量を一定に保つため、コークス排
出量の変動に応じて５０００〜３００００Ｎｍ³／ｈの
範囲で変動させ、プレチャンバー吹き込み水２６の量
は、プレチャンバー内温度を目標に維持するため、０．
５〜２．５ｔ／ｈの範囲で変動させた。

【００４４】その結果、プレチャンバー内温度の実績は
１０００±２０℃の範囲で制御が行われ、スローピング
フリュー部への異物の付着は皆無であった。また、プレ
チャンバー煉瓦への水の飛散による煉瓦の損傷は全く観
察されず、更にプレチャンバー煉瓦の局部冷却による煉
瓦の損傷も観察されなかった。放射温度計を用いた非接
触の温度計は、長時間にわたって安定して稼働した。

【００４５】

【発明の効果】本発明は、コークス乾式消火方法及び消
火装置において、プレチャンバー内に吹き込む水を霧状
とすることにより、赤熱コークスに散布した水が煉瓦に
飛散することを防止することができ、さらに霧状の水を
プレチャンバーに吹き込む空気に混合して吹き込むこと
により、霧状の水を均一に広く拡散させ、プレチャンバ
ー内の赤熱コークス表面に均一に散布することが可能に
なる。

【００４６】本発明は、リングダクトの開口を通して観
察される赤熱コークスの温度を非接触式の光学式温度計
で測定することにより、温度計の耐久性が大幅に改善
し、温度計を交換する頻度が圧倒的に少なくなった。温
度計不良時の対応に関しても、修理点検の負荷を大幅に
低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコークス乾式消火装置の概略断面図で
ある。

【図２】本発明の空気及び水の吹き込み装置を示す部分
断面図である。

【図３】本発明の水噴霧ノズルの噴霧状況を示す斜視図
である。

【図４】本発明の噴霧水の噴霧状況を示す図であり、
（ａ）はプレチャンバー断面における噴霧水の軌跡、
（ｂ）は赤熱コークス上部表面における噴霧水噴霧範囲
を示す図である。

【図５】本発明の吹き込み口を複数個有する場合におい
て、赤熱コークス上部表面における噴霧水噴霧範囲を示
す図であり、（ａ）は吹き込み口が２個、（ｂ）は吹き
込み口が３個の場合である。

【符号の説明】

１ 消火塔 ２ 冷却室 ３ プレチャンバー ４ スローピングフリュー部 ５ リングダクト ６ １次ダストキャッチャー ７ 廃熱ボイラー ８ 循環ブロアー ９ 赤熱コークス １０ 排出コークス １１ 不活性ガス吹き込み管 １２ ガス排出管 １３ 廃熱ボイラーガス供給管 １４ 空気吹き込み装置 １５ 空気吹き込み装置 １６ 水吹き込み装置 １７ 吹き込み制御装置 １８ 非接触式の光学式温度計 １９ バイパス管 ２０ 内筒 ２１ 吹き込みガス ２２ 排出ガス ２３ 廃熱ボイラー供給ガス ２４ プレチャンバー吹き込み空気 ２５ リングダクト吹き込み空気 ２６ プレチャンバー吹き込み水 ２７ 不活性ガス流 ２８ 空気流 ２９ バイパスガス ３０ 赤熱コークス層上部 ３１ 空間 ３２ 赤熱コークス層 ３３ 放散ガス ３４ 給水 ３５ 発生蒸気 ３６ ２次ダストキャッチャー ３７ 循環ガス ３８ 水噴霧ノズル ３９ 噴霧水軌跡 ４０ 噴霧水噴霧範囲 ４１ 吹き込み口 ４２ 吹き込み装置 ４３ 空気吹き込み管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 淳 富津市新富20−１ 新日本製鐵株式会社技 術開発本部内 Ｆターム(参考） 4H012 DA02 DA09 DA11 EA02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却室とその上部のプレチャンバーとよ
   りなる消火塔を有し、プレチャンバー上方から赤熱コー
   クスを装入し、プレチャンバー上部からプレチャンバー
   内に空気を吹き込むと同時に水を吹き込み、前記赤熱コ
   ークスの有する顕熱を冷却室内において不活性ガスを媒
   体として熱交換し、蒸気の形で熱回収するようにしたコ
   ークス乾式消火方法において、前記プレチャンバー内に
   吹き込む水を霧状に噴霧し、該霧状の水をプレチャンバ
   ーに吹き込む空気に混合して吹き込むことを特徴とする
   コークス乾式消火方法。
2. 【請求項２】 前記プレチャンバーに空気と水を吹き込
   む吹き込み口をプレチャンバーの円周方向に２箇所以上
   有し、隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円周方向
   角度θを下記の範囲内に配置することを特徴とする請求
   項１に記載のコークス乾式消火方法。 ０．５×（３６０／Ｎ）≦θ（°）≦１．５×（３６０
   ／Ｎ） ただし、θは隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円
   周方向角度、Ｎは吹き込み口の数である。
3. 【請求項３】 前記プレチャンバーに空気と水を吹き込
   む吹き込み口の高さ方向位置は、プレチャンバー内の予
   め定めたコークス積載上限位置よりも上方とすることを
   特徴とする請求項１又は２に記載のコークス乾式消火方
   法。
4. 【請求項４】 プレチャンバー内に積載したコークスの
   上端が、前記予め定めたコークス積載上限位置よりも上
   回ったときは、前記プレチャンバー内への空気及び水の
   吹き込みを中断又は吹き込み量を減少させ、コークスの
   上端が前記上限位置又は予め定めた指定位置を下回った
   ら水及び空気の吹き込みを再開又は吹き込み量を増大さ
   せることを特徴とする請求項３に記載のコークス乾式消
   火方法。
5. 【請求項５】 冷却室とその上部のプレチャンバーとよ
   りなる消火塔を有し、プレチャンバー上方から赤熱コー
   クスを装入し、プレチャンバー上部からプレチャンバー
   内に空気を吹き込むと同時に水又は蒸気を吹き込み、前
   記赤熱コークスの有する顕熱を冷却室内において不活性
   ガスを媒体として熱交換し、蒸気の形で熱回収するよう
   にしたコークス乾式消火方法において、プレチャンバー
   出口直下のコークスの表面温度を非接触式の光学式温度
   計にて測定し、該測定温度をもってプレチャンバー内の
   温度として操業管理又は制御を行うことを特徴とするコ
   ークス乾式消火方法。
6. 【請求項６】 前記プレチャンバー上部からプレチャン
   バー内に空気を吹き込むと同時に水又は蒸気を吹き込
   み、前記プレチャンバー内の温度が予め定めた温度以下
   になるように前記水若しくは蒸気の吹き込み量又はプレ
   チャンバー吹き込み空気の吹き込み量の一方若しくは両
   方を調整することを特徴とする請求項５に記載のコーク
   ス乾式消火方法。
7. 【請求項７】 赤熱コークスの有する顕熱を不活性ガス
   に熱交換する冷却室及び該冷却室の上部のプレチャンバ
   ーよりなる消火塔と、不活性ガスの熱を蒸気の形で回収
   する廃熱ボイラーとを有し、前記プレチャンバー上部に
   は、該プレチャンバー内に空気と水を吹き込む吹き込み
   装置を有するコークス乾式消火装置において、該吹き込
   み装置は水を霧状に噴霧し空気に混合してプレチャンバ
   ー内に吹き込むことを特徴とするコークス乾式消火装
   置。
8. 【請求項８】 前記吹き込み装置は、空気吹き込み管内
   に上下に配置した２口の水噴霧ノズルを有し、該水噴霧
   ノズルは、水平方向には広角に、垂直方向には狭角に水
   を噴霧することを特徴とする請求項７に記載のコークス
   乾式消火装置。
9. 【請求項９】 前記吹き込み装置の吹き込み口をプレチ
   ャンバーの円周方向に２箇所以上有し、隣り合う吹き込
   み口間のプレチャンバー円周方向角度θを下記の範囲内
   に配置することを特徴とする請求項７又は８に記載のコ
   ークス乾式消火装置。 ０．５×（３６０／Ｎ）≦θ（°）≦１．５×（３６０
   ／Ｎ） ただし、θは隣り合う吹き込み口間のプレチャンバー円
   周方向角度、Ｎは吹き込み口の数である。
10. 【請求項１０】 前記吹き込み装置の吹き込み口の高さ
    方向位置は、プレチャンバー内の予め定めたコークス積
    載上限位置よりも上方とすることを特徴とする請求項７
    乃至９のいずれかに記載のコークス乾式消火装置。
11. 【請求項１１】 赤熱コークスの有する顕熱を不活性ガ
    スに熱交換する冷却室及び該冷却室の上部のプレチャン
    バーよりなる消火塔と、不活性ガスの熱を蒸気の形で回
    収する廃熱ボイラーとを有し、前記プレチャンバー上部
    には、該プレチャンバー内に空気と水又は蒸気を吹き込
    む吹き込み装置を有するコークス乾式消火装置におい
    て、プレチャンバー出口直下のコークスの表面温度を測
    定する非接触式の光学式温度計を有することを特徴とす
    るコークス乾式消火装置。