JP7031641B2

JP7031641B2 - カーボン除去方法

Info

Publication number: JP7031641B2
Application number: JP2019128076A
Authority: JP
Inventors: 知希立野; 喜昭北山; 正弘唐澤; 英晃岡田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2039-07-10
Also published as: JP2021014479A

Description

本発明は、コークス炉のカーボン除去方法に関する。

コークス炉は、炉体の下部に蓄熱室があり、その上部に炭化室と燃焼室を交互に配列した構造を有する。コークス炉では、燃焼室内で燃料ガスを燃焼させ、その燃焼室に隣接する炭化室内で石炭を乾留することによってコークスを製造している。石炭の乾留によって発生するコークス炉ガスは、各炭化室の天井に設けられた上昇管により集められ、ベンド管を介してドライメーンと呼ばれる集合管により炉団毎に収集され、その後、サクションメーンと呼ばれる管を通り、全炉団のガスが一つに集約され、吸気ブロアによりガス精製工程へ送られる。

石炭の乾留で発生するコールタール成分は、コークス炉ガスとともに揮発するが、上昇管の内面で凝縮し、さらに、熱分解と熱重合によって石炭粉、コークス粉、カーボンを含んだ重合物（以後、これら重合物を「カーボン」と記載する）となって上昇管の内面と炭化室の天井との接続部周辺（以後、接続部周辺を「上昇管の基部」と記載する）に付着する。上昇管の基部に付着したカーボンが多量に付着すると、上昇管からコークス炉ガスが排出されにくくなるので、コークスの乾留が遅くなってコークス炉内の滞留時間が増加して、コークス炉の生産性が低下する。

このため、上昇管の基部に付着したカーボンは、所定期間ごとに除去される。付着したカーボンを除去する技術として、特許文献１には、高圧空気によって回転する逆Ｔ字型のパイプで上昇管の基部に付着したカーボンを除去する付着物除去装置が記載されている。特許文献１によれば、コークス炉の炉蓋枠を清掃するシートクリーナーに付着物除去装置を組み合わせることで、上昇管の基部に付着したカーボンを短時間できれいに除去できるとしている。

また、特許文献２には、先端ノズル部が上向きに配置され、圧縮空気供給設備に接続された圧縮空気供給配管と、当該圧縮空気供給配管をコークス炉の小蓋口から炭化室内に装入させて前進、後退させる前進後退駆動機構とからなる上昇管内付着カーボン除去装置が記載されている。特許文献２によれば、小蓋口から圧縮空気供給配管を装入する機構により、上昇管のトップカバーを開放することなく、炭化室内から上昇管の内部や基部に向けて圧縮空気を吹き出すことで、付着したカーボンを自動的に除去できるとしている。

実開平５－７７２３４号公報特開平６－３２２３７３号公報

しかしながら、特許文献１、２に開示された方法のいずれもカーボンの付着状態を直接視認しながら上昇管の基部に付着したカーボンを除去できない。このため、特許文献１、２に開示された方法では、カーボンの付着量が少ない部分と多い部分を区別せず、予測されたカーボンの付着位置に対して除去作業を行っており、効率のよい作業とはいえなかった。本発明はこのような課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、効率よく付着したカーボンを除去できるカーボン除去方法を提供することである。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
（１）コークス炉の炭化室の天井に設けられ、前記炭化室で発生したガスを排出する上昇管の基部に付着したカーボンを除去するカーボン除去方法であって、前記上昇管の下方に点検孔を設け、前記カーボンを目視しながら前記点検孔からガスノズルまたは削り取り工具を挿入して前記カーボンを除去する、カーボン除去方法。
（２）前記点検孔は、コークス炉の炉頂からの高さが１．５ｍ以下となる位置に設けられる、（１）に記載のカーボン除去方法。
（３）前記点検孔は、前記上昇管の周方向に２以上設けられる、（１）または（２）に記載のカーボン除去方法。
（４）前記点検孔から前記ガスノズルを挿入して前記カーボンを除去する場合において、前記ガスノズルから空気、酸素または酸素富化空気を前記カーボンに吹き付ける、（１）から（３）の何れか１つに記載のカーボン除去方法。

本発明に係るカーボン除去方法では、点検孔から上昇管の基部に付着したカーボンを視認しながら除去できるので、例えば、カーボンの付着量が多い部分は時間をかけて除去する一方でカーボンの付着量が少ない部分は時間をかけずに除去することが可能になる。これにより、上昇管の基部に付着したカーボンの効率的な除去が実現できる。

本実施形態に係るカーボン除去方法が適用できるコークス炉１０の断面模式図である。図１のＡ部の拡大図である。図２のＢ－Ｂ断面図である。

以下、本発明を本発明の実施形態を通じて説明する。図１は、本実施形態に係るカーボン除去方法が適用できるコークス炉１０の断面模式図の例である。コークス炉１０では、装炭孔１４から、単数または複数の銘柄の石炭からなる原料炭１６が炭化室１８に装炭される。原料炭１６は、炭化室１８内で乾留されてコークスとなる。原料炭１６の乾留によって発生するコークス炉ガスは、炭化室１８の天井に設けられた上昇管２０に集められ、ベンド管２２を介してドライメーン２４と呼ばれる集合管に炉団毎に排出される。ドライメーン２４に排出されたコークス炉ガスは、その後、サクションメーン２６と呼ばれる管を通り、吸気ブロア（不図示）によりガス精製工程へ送気される。

図２は、図１のＡ部の拡大図である。また、図３は、図２のＢ－Ｂ断面図の例である。図２、図３に示すように、上昇管２０には、例えば、炉頂から０．８ｍとなる位置に、内面形状が１５０ｍｍ×１５０ｍｍの正方形の点検孔２８を、上昇管２０の周方向に並んで２つ設ける。２つの点検孔２８は、例えば、上昇管２０の軸線方向に垂直となる断面の中心（図３のＺ）と各点検孔２８の断面の重心（図３のＸ、Ｙ）とを通る直線ａおよび直線ｂの角度が９０°となるように上昇管２０の周方向に離間されて設けられている。なお、図３に示した点検孔２８の内面形状や離間角度はあくまで一例であり、その内面形状は正方形に限らず、その寸法も１５０ｍｍ×１５０ｍｍに限らず、また、離間角度も９０°に限らない。また、２つの点検孔２８は、周方向に並列する必要はなく、高さ方向に異なった位置に設けられてもよく、上昇管２０の基部３０が容易に目視できる位置に設けられていればよい。

コークス炉ガスは、上昇管２０を通過する過程で冷却され、上昇管２０の基部３０にカーボン３２が付着する。この部分にカーボン３２が大量に付着すると、上昇管２０からコークス炉ガスが排出されにくくなるので、コークスの乾留が遅くなってコークス炉内の滞留時間が長くなるので、コークス炉の生産性が低下する。

このため、本実施形態に係るカーボン除去方法では、コークス炉ガスの排出に影響を及ぼすほど上昇管２０の基部３０へのカーボン３２の付着量が多くなる前に、作業者３４は、コークスの乾留中に点検孔２８から上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２を目視しながら、点検孔２８からガスノズル３６を挿入して上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２を除去する。

ガスノズル３６を挿入してカーボン３２を除去する場合、作業者３４は、まず、点検孔２８から付着したカーボン３２を目視してカーボン３２の位置および付着量を特定する。作業者は、特定したカーボン３２にガスノズル３６の先端を近接させ、当該ガスノズル３６から空気、酸素または酸素富化空気をカーボン３２に吹付けて上昇管２０の基部３０からカーボンを除去する。

このように、本実施形態に係るカーボン除去方法では、点検孔２８から上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２を目視し、その付着位置と付着量を特定してカーボン３２を除去できるので、カーボンの付着量が多い部分は時間をかけて除去し、カーボン３２の付着量が少ない部分は時間をかけずに除去することが可能になる。これにより、上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２の効率的な除去が実現できる。さらに、本実施形態に係るカーボン除去方法は、既存のコークス炉の上昇管２０に点検孔２８を設けるだけで実施できるので、駆動装置等を新たに設けることなく、既存の設備の安価な改造で実施できるという効果も得られる。

また、図３に示すように、例えば、２つの点検孔２８は、上昇管２０の中心と各点検孔２８の中心とを通る直線同士の角度が９０°となる位置に設けられている。これにより、第１の点検孔２８の死角となる第１の点検孔２８が設けられた側を他の点検孔２８から視認でき、当該部分に付着したカーボンも除去できるので、上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２を残存させることなく除去できるようになる。なお、点検孔２８は２つ以上設けられていればよく、このうち、少なくとも２つの点検孔２８を、当該２つの点検孔２８の断面の重心のそれぞれと上昇管２０の軸線方向に垂直となる断面の中心とを通る直線ａ、ｂの角度が９０°以上２７０°以下となるように上昇管２０の周方向に離間された位置に設けるとよい。

また、図２に示した例では、炉頂からの高さが０．８ｍとなる位置に点検孔２８を設けた例を示したが、これに限らない。点検孔２８が設けられる炉頂から高さは、１．５ｍ以下であることが好ましい。この高さに点検孔２８を設けることで、点検孔２８から上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２を目視しやすくなるので、作業者３４によるカーボン３２の除去作業の作業性が向上する。また、点検孔２８は、炉頂からの高さが０．５ｍ以上であることが好ましい。この高さに点検孔２８を設けることで、点検孔２８からガスノズル３６を挿入し、上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２を除去しやすくなるので、目視しながら行われるカーボン３２の除去作業の作業性が向上する。

また、図２に示した例では、ガスノズル３６を用いて上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２を除去する例を示したが、これに限らない。作業者３４は、ガスノズル３６に代えて、削り取り工具を用いて上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２を除去してもよい。この場合に、作業者３４は、点検孔２８から上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２を目視しながら、点検孔２８から削り取り工具を挿入して上昇管２０の基部３０に付着したカーボン３２を除去できる。

１０コークス炉
１４装炭孔
１６原料炭
１８炭化室
２０上昇管
２２ベンド管
２４ドライメーン
２６サクションメーン
２８点検孔
３０基部
３２カーボン
３４作業者
３６ガスノズル

Claims

コークス炉の炭化室の天井に設けられ、前記炭化室で発生したガスを排出する上昇管の基部に付着したカーボンを除去するカーボン除去方法であって、
前記上昇管の下方に点検孔を設け、前記カーボンを目視しながら前記点検孔からガスノズルまたは削り取り工具を挿入して前記カーボンを除去する、カーボン除去方法。
前記点検孔は、コークス炉の炉頂からの高さが１．５ｍ以下となる位置に設けられる、請求項１に記載のカーボン除去方法。
前記点検孔は、前記上昇管の周方向に２以上設けられる、請求項１または請求項２に記載のカーボン除去方法。
前記点検孔からガスノズルを挿入して前記カーボンを除去する場合において、前記ガスノズルから空気、酸素または酸素富化空気を前記カーボンに吹き付ける、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のカーボン除去方法。