JP2863608B2

JP2863608B2 - コークス炉端フリュー昇温方法

Info

Publication number: JP2863608B2
Application number: JP20340790A
Authority: JP
Inventors: 清己寺園
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1999-03-03
Anticipated expiration: 2014-03-03
Also published as: JPH0488081A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、室炉式コークス炉でコークスを製造するに
際して、不均一乾留を改善するための窯口部の端フリュ
ー昇温方法に関し、さらに詳言すれば、端フリュー昇温
のために、端フリューに設けられたバーナーの動作制御
に関するものである。

〔従来の技術〕

一般に、コークス炉の炉長方向の不均一乾留を改善す
るための方法としては、端フリューに燃料ガスのみを導
入する方法（例えば、「鉄は鋼」、Vo172、s843、198
6）あるいは、端フリューに燃料ガスと燃焼用空気とを
導入する方法（例えば、特開昭63−170487号公報）が知
られている。

これらの方法は、いずれも端フリュー部に開孔を新設
し、この開孔に新たにバーナーを設置し、既設コークス
炉より供給される燃料ガスおよび燃焼用空気を上回る量
の燃料ガスおよび燃焼用空気を端フリュー内に導入しよ
うとするものである。

この新設バーナーを用いた端フリュー昇温方法におい
ては、バーナーは、高温雰囲気内に設置されること、コ
ークス炉の加熱系に組み込まれて運転されるため、その
切替えサイクルにおいて熱衝撃が発生すること、燃料ガ
スであるＣガスが高熱雰囲気下で分解することによるノ
ズル（バーナーの開口部のこと）閉塞を考えなければな
らないこと等、長期間にわたり安定した運転を継続する
ために解決しなければならない問題が存在する。

このため、バーナーの材質としては、用いられる雰囲
気が高温雰囲気（1100〜1300℃）下であることから、セ
ラミック（実開平２−10446号公報）が用いられてい
る。セラミックス製バーナーにあっては、耐熱性に関し
ては金属材料製のバーナーよりも優れているものの、耐
熱衝撃性に関しては問題が有る。すなわち、端フリュー
に設けられたバーナーにおいては、コークス炉の燃焼サ
イド切替えサイクルに従って、20分毎あるいは30分毎
に、冷たい燃料ガスおよび燃焼用空気を導入する状態
と、高温の燃焼ガスを炉外に排気する状態とに切替えら
れ、この冷たい燃料ガスおよび燃焼用空気の導入に伴っ
て熱衝撃が加えられるのである。

この熱衝撃を防止する従来技術としては、多孔質セラ
ミックスを内装したセラミックス製バーナー（特開平２
−8293号公報）がある。この特開平２−8293号公報に示
された技術は、バーナーに内装した多孔質セラミックス
の保有熱で燃料ガスおよび燃焼用空気導入時のセラミッ
クス製バーナーの急冷を緩和し、熱衝撃による損傷を防
止するのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来技術にあっては、耐熱性を高めるために
バーナーをセラミックス製とし、また耐熱衝撃性を高め
るために、セラミックス製バーナーに多孔質セラミック
スを内装するのであるが、バーナーが高温雰囲気内で作
動する必要があることには変化がなく、このため実用可
能なセラミックスの材質選定および構造に大きな制約が
生じると云う問題があった。

また、多孔質セラミックスの保有熱による熱衝撃緩和
の効果も充分ではなく、実運転上、長期間の安全運転は
得難く、破損あるいはノズル詰まり等により、バーナー
の取り替えを定期的に行わざるを得ず、コスト面でも問
題があった。

さらに、バーナーの取り替えに際して、セラミックス
の破片の除去を、バーナー設置のためにコークス炉壁に
設けられた孔を利用して実施することは極めて困難であ
り、セラミックスの破片の一部が端フリュー内に残留す
ることが避けられないと云う問題があった。

なお、バーナー先端の開口部に分解したカーボンが付
着生成して目詰まりが発生した時点で、または目詰まり
発生の予知される時点で、空気を導入し、この導入した
空気で目詰まりカーボンを除去する手段が提案されてい
るが、導入した空気による付着したカーボンの除去は困
難であり、短時間の復旧ができず、操業に支障をきたす
と云う問題がある。

この上記した従来技術における問題点の発生原因は、
端フリュー昇温用のバーナーそのものが、コークス炉内
の雰囲気温度と同じ高温に加熱されて使用されていると
云うことにある。

そこで、本発明は、上記した従来技術における問題点
を解消すべく創案されたもので、コークス炉の端フリュ
ーに設けられるバーナー自体の温度を、常時低い温度に
保つことを技術的課題とし、もってバーナー材質の選定
範囲を広げると共に、バーナーを長期間にわたって損傷
のない安全な状態で運転させることができ、さらにバー
ナー先端開口部に対するカーボン付着を防止することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この技術的課題を解決する本発明の手段は、コークス
炉の押出し機側および消火車側の各端フリューに、バー
ナーを介して燃料ガスおよび燃焼用空気を導入して燃焼
を制御することにより、所定温度まで端フリューの温度
を昇温させるコークス炉端フリュー昇温方法であるこ
と、排気側端フリューのバーナーに、燃焼用空気の代わりに
冷却用空気を供給すること、にある。

より安全な端フリュー昇温動作を得るために、加熱動
作の終了間際の一定時間の間、バーナーに対する燃料ガ
ス導入管路に不活性ガスを導入するのが良い。

〔作用〕

通常、コークス炉の加熱は、炉長方向に燃焼を行うた
めに、燃料ガスおよび燃焼用空気を導入する端フリュー
と、燃焼排ガスを引き落とす端フリューとが設けられ、
各端フリューは20分または30分毎にその動作が切替えら
れる。

加熱側端フリューに設けられたバーナーは、燃料ガス
および燃焼用空気を導入するので、この導入される燃料
ガスおよび燃焼用空気により冷却され、コークス炉内雰
囲気温度まで加熱されることはない。

同様に、燃焼排ガスを引き落とす排気側端フリューに
設けられたバーナーには、燃焼用空気の代わりに冷却用
空気が導入されるので、バーナーの燃焼排ガスによる加
熱が大幅に抑制される。

すなわち、本発明にあっては、各端フリューに設けら
れたバーナーは、燃料ガスおよび燃焼用空気または冷却
用空気により、常時冷却された状態に保持されるのであ
る。

バーナーに対する冷却用空気の導入は、燃焼用空気の
代わりに行われるので、バーナーに対する燃焼用空気の
導入系路をそのまま利用して、冷却用空気のバーナーへ
の導入を達成できる。

このように、バーナーは、常時冷却された状態にある
ので、実際には700℃以上に加熱されることがなく、こ
のため燃料ガスの分解によるカーボンの発生が抑制さ
れ、もってバーナー開口部へのカーボンの付着が大幅に
減少することになる。

特に、加熱動作の終了間際の一定時間の間、バーナー
に対する燃料ガス導入管路に不活性ガスを導入すると、
バーナー開口部に対するカーボンの付着は皆無となる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を、本発明方法を実施すべく
構成された端フリュー昇温装置の一例を示す図面を参照
しながら説明する。

第１図は、バーナー１に対する燃料ガスＧおよび空気
Ｅの導入配管例を示すもので、コークス炉７の端フリュ
ー８の押出し機側MSと消火車側CSとに設けられた配管は
全く同じ構成であるので、第１図には消火車側CSの配管
を示している。

配管は、燃料ガス系と空気系とから構成され、燃料ガ
ス系は、燃料ガス供給源からのガス本管11が接続され、
燃料ガスＧを押出し機側MSおよび消火車側CSに切替え供
給するガス管12と、このガス管12から分岐して各バーナ
ー１のバーナーガス管５に接続されるガス支管13とから
構成され、同様に、空気系は、ファン22から空気が送り
込まれる空気管23と、この空気管23から二つに分岐した
燃焼用空気管25および冷却用空気管31と、燃焼用空気管
25から分岐して各バーナー１のバーナー空気管６に接続
される燃焼用空気支管26と、冷却用空気管31から分岐し
て各バーナー１のバーナー空気管６に接続される冷却用
空気支管32とから構成されている。

ガス管12には、ガス本管11の接続箇所側近に設けられ
た、燃料ガスＧの供給方向を押出し機側MSと消火車側CS
とのいずれか一方に切替え設定するガス切替え弁14と、
供給されたガスの総量を計測するガス第一流量計16とが
設けられており、各ガス支管13には、バーナー１に実際
に供給される燃料ガスＧの量を制御するガス加減コック
15と、供給された燃料ガスＧの量を計測するガス第二流
量計17とが設けられている。

燃焼用空気管25には、管路を開閉する燃焼用空気切替
え弁27と、供給された燃焼用空気の総量を計測する燃焼
用空気流量計29とが設けられ、同様に、冷却用空気管31
には、管路を開閉する冷却用空気切替え弁33と、供給さ
れた冷却用空気の総量を計測する冷却用空気流量計35と
が設けられ、そして燃焼用空気支管26には、バーナー１
に供給される燃焼用空気の量を制御する燃焼用空気加減
コック28と、冷却用空気の燃焼用空気支管26内への侵入
を防止する燃焼用空気逆止弁30とが設けられており、同
様に、冷却用空気支管32には、バーナー１に供給される
冷却用空気の量を制御する冷却用空気加減コック34と、
燃焼用空気の冷却用空気支管32内への侵入を防止する冷
却用空気逆止弁36とが設けられている。なお、バーナー
空気管６には、各バーナー１に供給された実際の空気量
を計測する空気流量計24が設けられている。

また、ガス支管13の分岐箇所よりも上流側のガス管12
箇所には、不活性ガス供給弁38を設けた不活性ガス管37
が接続されている。

各バーナー１は、第２図に示すように、高発熱量のコ
ークス炉ガス管Cgおよび低発熱量のミックスガス管Mgを
組付けたコークス炉７の端フリュー８部分に取付けられ
る。具体的には、端フリュー８を形成する端フリュー炉
壁９にバーナー取付け孔10を開設し、このバーナー取付
け孔10にバーナー１をコークス炉７外から挿入する形態
で取付ける。

バーナー１の使用にあっては、コークス炉７設備の燃
焼切替えサイクルに従って燃焼サイドを切替える必要が
あるが、この切替え方式には種々の手段が考えられ、そ
の一例を第３図に示す。

第３図（ａ）は機械的切替え方式の簡略構成を示すも
ので、コークス炉設備の燃焼切替え装置として最も一般
的に使用されている方式であり、ガス支管13とバーナー
１との接続部分に切替えコック20を設け、この切替えコ
ック20を油圧シリンダ18で往復駆動されるテンションバ
ー19に連結し、テンションバー19の移動により切替えコ
ック20の開閉を切替えるようにしている。

第３図（ｂ）は遮断弁式切替え方式の簡略構成を示す
もので、ガス支管13とバーナー１との接続部分に遮断弁
21′を設け、この遮断弁21′の開閉を電磁弁21で切替え
るようにしている。

第３図（ｃ）は、第１図に示した不活性ガスを利用す
るN₂パージ方式の簡略構成を示すもので、ガス切替え弁
14を遮断してガス管12への燃料ガスＧの供給を停止し、
次いで不活性ガス供給弁38を開いて、不活性ガス管37か
ら不活性ガスであるN₂ガスをガス管12内に供給するもの
である。このN₂パージ方式の場合は、シール性確保およ
び信頼性確保が容易であり、またバックファイアーの防
止を達成できると共にバーナー１内およびガス管12内の
パージも達成できる。

第４図は、燃焼サイド切替え時の各弁の切替え動作の
タイムチャートを示すもので、押出し機側MS燃焼から消
火車側CS燃焼への切替え、および消火車側CS燃焼から押
出し機側MS燃焼への切替え状況を示している。

押出し機側MS燃焼状態にあっては、押出し機側MSのガ
ス切替え弁14が開であるのに対して消火車側CSのガス切
替え弁14は閉、押出し機側MSの燃焼用空気切替え弁27が
開であるのに対して消火車側CSの燃焼用空気切替え弁27
は閉、押出し機側MSの冷却用空気切替え弁33が閉である
のに対して消火車側CSの冷却用空気切替え弁33は開、押
出し機側MSおよび消火車側CSの不活性ガス供給弁38は共
に閉となっている。

この状態から燃焼サイド切替え時になると、先ず時点
t₁で押出し機側MSのガス切替え弁14が閉状態に切替えら
れ、完全に閉状態になったことを確認してから押出し機
側MSの不活性ガス供給弁38を一定時間だけ開いて、押出
し機側MSのガス管12およびガス支管13そしてバーナー１
内のパージを達成する。

このパージ達成後の時点t₂で、押出し機側MSの燃焼用
空気切替え弁27を閉じると共に、同じ押出し機側MSの冷
却用空気切替え弁33を開いて、押出し機側MSのバーナー
１に冷却用空気を供給する。

冷却用空気の供給による押出し機側MSのバーナー１の
昇温防止作用が充分に発揮できる状態となったことを確
認してから、時点t₃で、消火車側CSの冷却用空気切替え
弁33を閉じると同時に燃焼用空気切替え弁27を開き、消
火車側CSのバーナー１への燃焼用空気の供給を開始し、
この時点t₃から一定時限後の時点t₄で消火車側CSのガス
切替え弁14を開き、消火車側CSのバーナー１に燃料ガス
Ｇを供給し、もって消火車側CSでの加熱が開始される。
なお、消火車側CSから押出し機側MSへの燃焼サイドの切
替えも同様の手順で行われる。

第５図に、本発明方法を実施するのに使用されるバー
ナー１の具体的な構造例を示す。

バーナー１は、内筒２と外筒３との二重管構造をして
おり、内筒２と外筒との間に空気通路を形成し、内筒２
内を燃料ガスＧ通路としている。端フリュー炉壁９外に
突出した外筒３の後端部にはバーナー空気管６が連設さ
れており、同様に端フリュー炉壁９外に突出した内筒２
の後端にはバーナーガス管５が連設されている。内筒２
の先端には、燃料ガスＧと空気Ｅとの混合性を良くする
ために旋回板４が設けられている。

このバーナー１には、バーナー１が加熱側または排気
側のいずれに位置しているかに関わらず、常時燃焼用ま
たは冷却用の空気Ｅが供給され、この供給される空気Ｅ
により冷却された状態に維持されるのであるが、第５図
図示実施例のように、内筒２と外筒３との間を空気通路
とすることにより、バーナー１全体に対する空気Ｅによ
る冷却が均一にかつ効果的に達成できる。特に、燃料ガ
スＧの噴出口である内筒２の先端開口部は、常時空気Ｅ
雰囲気中に置かれることになるので、700℃以上に加熱
されることがなく、これにより燃料ガスＧの加熱による
分解が生じないので、カーボン付着によるバーナー１の
閉塞が発生する恐れは全くない。

第６図に、第５図に示した構造のバーナー１の先端部
温度計測の一例を示す。

この第６図に示した温度計測結果から明らかなよう
に、加熱側のバーナー１の温度は、供給される燃料ガス
Ｇおよび燃焼用空気による冷却作用により300〜400℃程
度に抑えられているが、燃焼サイドの切替えにより排気
側となると、急激に上昇する。しかしながら、バーナー
１が排気側となった際の加熱温度は、バーナー１に対す
る冷却用空気の供給により、620℃程度と700℃以下の値
に維持される。このバーナー１の加熱温度の変化パター
ンは、加熱サイド切替え後の冷却用空気量および供給タ
イミングによりコントロールすることが可能である。な
お、バーナー１に供給される冷却用空気量は５Nm³/hr以
下で充分である。

〔発明の効果〕

本発明は、上記した構成となっているので、以下に示
す効果を奏する。

バーナーに常時空気を供給することにより、バーナー
に対する冷却効果を常時得るようにしているので、バー
ナーの温度を700℃以下に保つことができ、もってバー
ナー製造材料として通常の金属材料の使用が可能となる
と共に、バーナーをセラミックス製とした場合における
破損、スポーリングの発生を無くすことができ、バーナ
ー製造材料における耐熱性に関する諸問題を無くすこと
ができる。

バーナー温度を700℃以下に保つことができるので、
燃料ガスが分解することかなく、もってカーボン付着に
よるバーナー閉塞事故の発生を皆無とすることができ
る。

バーナーに対する熱衝撃の程度が少なく、これにより
バーナーの破損およびスポーリングの発生がないので、
かつカーボンの付着によるバーナー閉塞がないので、バ
ーナーを長期間にわたって安定してかつ良好に作動させ
ることができる。

バーナー加熱抑制作用は、空気を排気サイドのバーナ
ーに供給するだけであり、得られる加熱抑制効果は供給
空気量でほぼ設定できるので、実施が容易であると共
に、加熱抑制程度をほぼ自由にコントロールすることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明方法を実施すべく構成された管路構成
の一例を示す図である。第２図は、バーナーのコークス炉に対する組付け構成例
を示す簡略図である。第３図は、バーナーに対する燃料ガスの供給管路におけ
る加熱サイド切替え方式の構成例を示すもので、第３図
（ａ）は機械式を、第３図（ｂ）は電磁弁式を、第３図
（ｃ）はN₂パージ式を夫々示している。第４図は、加熱サイドと排気サイドとの切替え動作時に
おける管路のガス切替え弁、不活性ガス供給弁、燃焼用
空気切替え弁、そして冷却用空気切替え弁の切替え動作
のタイムチャートを示す図である。第５図は、本発明方法を実施したバーナーの構成例を示
す縦断面図てある。第６図は、本発明方法を実施した場合におけるバーナー
先端部の温度計測結果の一例を示す線図である。符号の説明 1;バーナー、2;内筒、3;外筒、4;旋回板、5;バーナーガ
ス管、6;バーナー空気管、7;コークス炉、8;端フリュ
ー、9;端フリュー炉壁、10;バーナー取付け孔、11;ガス
本管、12;ガス管、13;ガス支管、14;ガス切替え弁、15;
ガス加減コック、16;ガス第一流量計、17;ガス第二流量
計、18;油圧シリンダ、19;テンションバー、20;切替え
コック、21;電磁弁、21′；遮断弁、22;ファン、23;空
気管、24;空気流量計、25;燃焼用空気管、26;燃焼用空
気支管、27;燃焼用空気切替え弁、28;燃焼用空気加減コ
ック、29;燃焼用空気流量計、30;燃焼用空気逆止弁、3
1;冷却用空気管、32;冷却用空気支管、33;冷却用空気切
替え弁、34;冷却用空気加減コック、35;冷却用空気流量
計、36;冷却用空気逆止弁、37;不活性ガス管、38;不活
性ガス供給弁、MS;押出し機側、CS;消火車側、Mg;ミッ
クスガス管、Cg;コークス炉ガス、G;燃料ガス、E;空
気。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コークス炉（７）の押出し機側（MS）およ
び消火車側（CS）の各端フリュー（８）に、バーナー
（１）を介して燃料ガスおよび燃焼用空気を導入して燃
焼を制御することにより、所定温度まで前記端フリュー
（８）の温度を昇温させるに際して、排気側端フリュー
（８）の前記バーナー（１）に、燃焼用空気の代わりに
冷却用空気を供給するコークス炉端フリュー昇温方法。
【請求項２】加熱動作の終了間際の一定時間の間、バー
ナー（１）に対する燃料ガス導入管路に不活性ガスを導
入する請求項１に記載のコークス炉端フリュー昇温方
法。