首页 / 专利库 / 燃烧器和锅炉 / 锅炉 / 余热锅炉 / Coke dry-quenching method

Coke dry-quenching method

阅读:418发布:2024-01-22

专利汇可以提供Coke dry-quenching method专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coke dry-quenching method capable of keeping the quantity of high-temperature gas discharged from a cooling chamber constant. SOLUTION: The coke dry-quenching method includes: a process of charging a red coke 9 from the upper side of a prechamber by using a quenching column composed of the cooling chamber 2 and the prechamber 3 of an upper part thereof; a process of blowing air (PC air 24) and, at the same time, blowing water or steam (PC water-steam 26) into the prechamber 3 to exchange the sensible heat of the red heat coke by using an inert gas as a medium in the cooling chamber; and a process of recovering the sensible heat of high-temperature gas discharged from the quenching column in the form of steam in a waste heat boiler 7, wherein a part of gas discharged from the waste heat boiler 7 and supplied to the cooling chamber 2 is branched, the branched gas (by-pass gas 29) is combined to waste gas boiler supply gas 23 and, thereby, the quantity of the by-pass gas 29 is adjusted such that the quantity of high-temperature discharged gas 22 discharged from the quenching column reaches a target value. COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT,下面是Coke dry-quenching method专利的具体信息内容。

  • 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用い、プレチャンバー上方から赤熱コークスを装入し、プレチャンバーに空気(以下「PC空気」という。)を吹き込むとともに水若しくは蒸気(以下「PC水・蒸気」という。)を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔から排出した高温ガスの顕熱を廃熱ボイラーで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、廃熱ボイラーから排出して冷却室に供給するガスの一部を分岐し、該分岐したガス(以下「バイパスガス」という。)を廃熱ボイラー供給ガスに合流させ、消火塔から排出する高温の排出ガスの量が目標値になるように前記バイパスガスの量を調整することを特徴とするコークス乾式消火方法。
  • 消火塔から排出する高温の排出ガスの量に変えて、消火塔出口から廃熱ボイラー入口に至るまでの間で測定したボイラー供給ガス圧力が目標値になるように前記バイパスガスの量を調整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。
  • 前記消火塔から排出した高温の排出ガスに、廃熱ボイラーに至るまでの間に空気(以下「SF空気」という。)を供給し、前記SF空気の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、一酸化炭素濃度が該目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるSF空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにSF空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ一酸化炭素濃度が前記目標値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるSF空気の量の調整を再開し、
    前記一酸化炭素濃度によるSF空気の量を調整すると共に前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の量を調整し、前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の減少量と前記SF空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定め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。
  • 前記消火塔から排出した高温の排出ガスに、廃熱ボイラーに至るまでの間に空気(以下「SF空気」という。)を供給し、前記SF空気の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の水素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、水素濃度が該目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは水素濃度によるSF空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにSF空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ水素濃度が前記目標値を上回ったときは水素濃度によるSF空気の量の調整を再開し、
    前記一酸化炭素濃度によるSF空気の量を調整すると共に前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の量を調整し、前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の減少量と前記SF空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定め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。
  • 前記消火塔から排出した高温の排出ガスに、廃熱ボイラーに至るまでの間に空気(以下「SF空気」という。)を供給し、前記SF空気の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度と一酸化炭素の発熱量の積に前記ガス中の水素濃度と水素の発熱量の積を加えて循環ガス発熱量とし、該発熱量に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、前記循環ガス発熱量が該目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは循環ガス発熱量によるSF空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにSF空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ循環ガス発熱量が前記目標値を上回ったときは循環ガス発熱量によるSF空気の量の調整を再開し、
    前記一酸化炭素濃度によるSF空気の量を調整すると共に前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の量を調整し、前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の減少量と前記SF空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定め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。
  • 前記SF空気の量の調整は、消火塔からのコークスの排出量の変動を検出し、該検出したコークスの排出量の変動による廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくは前記循環ガス発熱量並びに酸素濃度の変動を防止するように調整することを特徴とする請求項3乃至5のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
  • 前記SF空気の量の調整は、プレチャンバーに吹き込む空気(以下「PC空気」という。)の量及び/又はプレチャンバーに吹き込む水又は蒸気(以下「PC水・蒸気」という。)の量の変動を検出し、該検出したPC空気量及び/又はPC水・蒸気量の変動による廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくは前記循環ガス発熱量並びに酸素濃度の変動を防止するように調整することを特徴とする請求項3乃至6のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
  • PC水・蒸気の調整量とPC空気の調整量の比は、プレチャンバー内の温度を一定に保つように定めることを特徴とする請求項3乃至7のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
  • プレチャンバー内の温度を測定し、プレチャンバー内の温度測定値と目標値との間に相違が生じたときは、前記PC水・蒸気の調整量とPC空気の調整量の比の値を修正して前記プレチャンバー内の温度が目標値になるように調整することを特徴とする請求項8に記載のコークス乾式消火方法。
  • 说明书全文

    本発明は、コークス乾式消火方法に関するものである。

    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。

    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て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900℃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。

    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。

    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。 特許文献1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。

    乾式消火設備において、プレチャンバー内に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、このガスを消火塔内で循環ガスと合流するようにした方法が特許文献2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。

    特開昭61−37893号公報

    特開昭59−75981号公報

    コークス乾式消火設備の廃熱ボイラーで発生する蒸気は、一般的に蒸気タービン発電機にて電気エネルギーに転換して活用している場合が多く、この蒸気タービン発電機を最効率点で安定的に運転するには廃熱ボイラーの蒸気発生量を必要量一定に保持することが重要である。 また、一般用の蒸気として活用する場合も、蒸気発生量が必要量に対して変動すると、蒸気発生量減少時には需要先で蒸気が不足することとなり、蒸気発生量増加時には発生した蒸気を無駄に放散することとなるため、発生した蒸気の有効利用のためにも蒸気発生量を一定に保持することが必要である。

    プレチャンバーに吹き込む空気、プレチャンバーに吹き込む水や蒸気、消火塔から回収した高温ガスに吹き込む空気が存在するため、消火塔と廃熱ボイラーの間を循環する循環ガスの量が増大する。 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。

    一方、循環ガス中に酸素が含まれていると、冷却室内でコークスが燃焼し冷却能を低下させるという点で好ましくない。 そのため、消火塔から回収した循環ガス中に空気を吹き込む際には、過剰な酸素を吹き込むことによって循環ガス中に酸素が残留することのないように配慮することが必要である。

    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900℃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。 従って、プレチャンバー内に空気を吹き込んだ場合においても、プレチャンバー内温度が常に一定温度以下に保持されるように制御を行う必要がある。

    前述の課題に対応するには、廃熱ボイラー供給ガス温度を変動させることとなるが、廃熱ボイラーを構成するボイラーチューブには、その材質及び構造より規定された上限使用温度が決められており、それを超えた温度で使用すると熱破損の原因となるので、廃熱ボイラー供給ガス温度はその温度以下で供給する必要がある。 また、廃熱ボイラー供給ガス温度が低下すると、ボイラーでの熱交換効率が低下し、蒸気発生量の低下へ繋がる。 従って、廃熱ボイラー供給ガス温度を常に一定範囲内に保持されるように制御を行う必要がある。

    消火塔から排出する高温の排出ガスは、スローピングフリュー部を経て廃熱ボイラーへ供給されるが、この排出ガス量が上限流量を超えると、スローピングフリュー部よりコークスの浮上、飛散現象が発生し、循環ガス通気抵抗の急激な増大や飛散コークスによるボイラーチューブの摩耗破損のトラブルに繋がるため、一定流量以下での制御が必要である。 また、冷却室での赤熱コークスからの顕熱回収量を常に最大化し省エネを図るには、冷却室へ供給する不活性ガス量を可能な限り増大することが重要であり、前述の消火塔排出ガス量の上限値制約から、同上限値で一定制御することが必要である。

    本発明は、コークス乾式消火装置を用いて赤熱コークスの顕熱を蒸気として回収するコークス乾式消火方法において、循環ガス中の可燃性ガス成分及び酸素成分を常に最小の値に保つ消火方法を提供することを第1の目的とし、プレチャンバー内温度を常に一定温度以下に保持してスローピングフリュー部への異物付着を防止することを第2の目的とし、廃熱ボイラー供給ガス温度を常に一定範囲内に保持してボイラーチューブの熱破損を防止すると同時に、ボイラーでの熱回収効率の低下を防止することを第3の目的とし、消火塔から排出する排出ガスの量を常に一定流量に保持してスローピングフリューからのコークス浮上、飛散による循環ガス通気抵抗の増大及びボイラーチューブの摩耗破損を防止すると同時に冷却室での赤熱コークスからの顕熱回収量を最大化することを第4の目的とする。

    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を用い、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3に空気(以下「PC空気24」という。)を吹き込むとともに水若しくは蒸気(以下「PC水・蒸気26」という。)を吹き込み、前記赤熱コークスの有する顕熱を前記冷却室内において不活性ガスを媒体として熱交換し、消火塔1から排出した高温ガスの顕熱を廃熱ボイラー7で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、廃熱ボイラー7から排出して冷却室に供給するガスの一部を分岐し、該分岐したガス(以下「バイパスガス29」という。)を廃熱ボイラー供給ガスに合流させ、消火塔1から排出する高温の排出ガス22の量が目標値になるように前記バイパスガス29の量を調整することを特徴とするコークス乾式消火方法。
    (2)消火塔1から排出する高温の排出ガス22の量に変えて、消火塔出口から廃熱ボイラー入口に至るまでの間で測定したボイラー供給ガス圧力が目標値になるように前記バイパスガスの量を調整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。
    (3)前記消火塔1から排出した高温の排出ガス22に、廃熱ボイラー7に至るまでの間に空気(以下「SF空気25」という。)を供給し、前記SF空気25の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、一酸化炭素濃度が該目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるSF空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ一酸化炭素濃度が前記目標値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるSF空気の量の調整を再開し、前記一酸化炭素濃度によるSF空気の量を調整すると共に前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の量を調整し、前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の減少量と前記SF空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定めることを特徴とする上記(1)または(2)に記載のコークス乾式消火方法。
    (4)前記消火塔か1ら排出した高温の排出ガス22に、廃熱ボイラー7に至るまでの間に空気(以下「SF空気」という。)を供給し、前記SF空気25の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の水素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、水素濃度が該目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは水素濃度によるSF空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにSF空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ水素濃度が前記目標値を上回ったときは水素濃度によるSF空気の量の調整を再開し、前記一酸化炭素濃度によるSF空気の量を調整すると共に前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の量を調整し、前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の減少量と前記SF空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定め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。
    (5)前記消火塔1から排出した高温の排出ガス22に、廃熱ボイラー7に至るまでの間に空気(以下「SF空気」という。)を供給し、前記SF空気25の量の調整は、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度と一酸化炭素の発熱量の積に前記ガス中の水素濃度と水素の発熱量の積を加えて循環ガス発熱量とし、該発熱量に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と下限値と目標値とを設け、前記循環ガス発熱量が該目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が前記上限値を上回ったときは循環ガス発熱量によるSF空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにSF空気の量を減少し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が前記目標値又は前記下限値を下回ってかつ循環ガス発熱量が前記目標値を上回ったときは循環ガス発熱量によるSF空気の量の調整を再開し、前記一酸化炭素濃度によるSF空気の量を調整すると共に前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の量を調整し、前記PC空気及び/又は前記PC水・蒸気の減少量と前記SF空気の増加量との比を廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定め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。
    (6)前記SF空気25の量の調整は、消火塔1からのコークス10の排出量の変動を検出し、該検出したコークスの排出量の変動による廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくは前記循環ガス発熱量並びに酸素濃度の変動を防止するように調整することを特徴とする上記(3)乃至(5)のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
    (7)前記SF空気25の量の調整は、プレチャンバーに吹き込む空気(以下「PC空気24」という。)の量及び/又はプレチャンバーに吹き込む水又は蒸気(以下「PC水・蒸気26」という。)の量の変動を検出し、該検出したPC空気量及び/はPC水・蒸気量の変動による廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくは前記循環ガス発熱量並びに酸素濃度の変動を防止するように調整することを特徴とする上記(3)乃至(6)のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
    (8)PC水・蒸気の調整量とPC空気の調整量の比は、プレチャンバー内の温度を一定に保つように定めることを特徴とする上記(3)乃至(7)のいずれかに記載のコークス乾式消火方法。
    (9)プレチャンバー内の温度を測定し、プレチャンバー内の温度測定値と目標値との間に相違が生じたときは、前記PC水・蒸気26の調整量とPC空気24の調整量の比の値を修正して前記プレチャンバー内の温度が目標値になるように調整することを特徴とする上記(1)乃至(7)に記載のコークス乾式消火方法。

    本発明の上記(3)〜(5)、(8)は、循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードバック制御に関するものである。 また、本発明の上記(6)、(7)は、外乱に対して循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードフォワード制御に関するものである。

    本発明の上記(1)、(2)は、冷却室から排出する高温ガスの量を一定に保つためのフィードバック制御に関するものである。

    本発明の上記(9)は、プレチャンバー内の温度を一定に保持するためのフィードバック制御に関するものである。

    本発明により、コークス乾式消火装置において、廃熱ボイラーの循環ガス中における可燃性ガス成分および酸素の濃度を一定値以下の値に保持することが可能になる。 さらに、プレチャンバー部の温度を一定値に保持してスローピングフリュー部の異物付着を防止することができる。 加えて、廃熱ボイラー入口ガス温度を一定範囲に保持してボイラーチューブの熱破損を防止すると同時に、ボイラーでの熱回収効率の低下を防止することができる。 併せて、消火塔から排出する排出ガスの量を一定流量に保持してスローピングフリューからのコークスの浮上、飛散による循環ガス通気抵抗の増大及びボイラーチューブの摩耗破損を防止すると同時に冷却室での赤熱コークスからの顕熱回収を最大化することが可能になる。

    本発明のコークス乾式消火装置の概略図である。

    本発明の制御の概要を示すブロック線図であり、(a)は請求項1に係る発明、(b)は請求項5に係る発明、(c)請求項8に係る発明についてのものである。

    本発明の制御の概要を示すブロック線図である。

    本発明の制御の概要を示すブロック線図である。

    本発明の実施の形態を図1に基づいて説明する。

    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。

    980℃前後の温度を有する赤熱コークスはプレチャンバー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200℃近くとなっている。

    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。

    本発明においては、必要に応じてプレチャンバー内に空気を吹き込む。 以下、プレチャンバー内に吹き込む空気を「PC空気24」という。 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。 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。

    本発明においては、必要に応じて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。 以下、プレチャンバー内に吹き込む水又は蒸気を「PC水蒸気26」という。 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。 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。

    本発明においては、必要に応じてスローピングフリュー部4(SF)のリングダクト5又はガス排出管12内には空気25を吹き込む。 以下、この吹き込み空気を「SF空気25」とよぶ。 PC空気24と赤熱コークス9との反応によって発生した一酸化炭素、PC水・蒸気26と赤熱コークス9の反応によって発生した一酸化炭素及び水素は、リングダクト5から排出した後に上記SF空気25と接触することにより燃焼し、二酸化炭素及び水に変化した上で発熱する。 PC空気24の吹き込み量に対応し、PC空気24によって生成した一酸化炭素等の可燃性ガスを燃焼するのに必要かつ十分な量のSF空気25を吹き込むことにより、PC空気吹き込みに基づく蒸気エネルギー回収量を最大にすることができる。 併せて、PC水・蒸気26の吹き込み量に対応し、PC水・蒸気26とコークス9との水性ガス反応によって生成した可燃性ガスを燃焼するのに必要かつ十分な量のSF空気25を同時に吹き込むことにより、PC水・蒸気吹き込みに基づく蒸気エネルギー回収量を最大にすることができる。 排出ガス22中に含まれる可燃性ガスを燃焼するのに必要な量以上の酸素をSF空気25として供給すると、過剰な酸素が循環ガス37中に残存し、吹き込みガス21に含まれて冷却室2に吹き込まれることとなる。 従って、SF空気25の量は、排出ガス22に含まれる可燃性ガスを燃焼するのに必要な量のみ供給することが好ましい。

    本発明においては更に、必要に応じて廃熱ボイラー7から排出して不活性ガス吹き込み管11から冷却室に供給するガスの一部をバイパス管19に分岐し、該分岐したガス(以下「バイパスガス29」という。)をガス排出管12において排出ガス22に合流させて廃熱ボイラー供給ガス23とする。 冷却室2への吹き込みガス21の所要量は、冷却室2での赤熱コークスからの顕熱回収量を最大にするには可能な限り多くの量を吹き込むことが好ましいが、一方、消火塔1から排出する排出ガス22の量には上限流量が存在し、従って、消火塔1から排出する排出ガス22をその上限値付近で保持するように、冷却室2への吹き込みガス21の量を調整することが望ましい。 一方、廃熱ボイラー供給ガス23のガス温度が過度に上昇することを防止するためあるいはその他の目的のため、廃熱ボイラー供給ガス23の流量を吹き込みガス21の所要量よりも多くしたい場合がある。 そのような場合には、循環ガス37の一部をバイパス管19にバイパスして排出ガス22と合流させることにより、吹き込みガス21の量は前述の消火塔1から排出する排ガス量を上限値付近で保持しつつ廃熱ボイラー供給ガス23の量を増大することができる。

    本発明の上記(3)〜(5)、(8)は、循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードバック制御に関するものである。 また、本発明の上記(6)、(7)は、外乱に対して循環ガス中の可燃成分及び酸素の含有量を極小にするためのフィードフォワード制御に関するものである。

    赤熱コークスからの顕熱を廃熱ボイラーにおいてすべて回収し、余剰循環ガスが発生した場合に大気放散する方法においては、上記のように循環ガス中の可燃成分を極小にすることが望ましい。 一方、循環ガスの一部を大気放散するのでなくガス回収している場合において本発明の循環ガス中可燃成分制御を適用する場合には、循環ガス中の一酸化炭素濃度、水素濃度又は循環ガス発熱量の目標値を回収したいガス性状として設定することで、安定した発熱量を有する回収ガスを得ることができる。

    本発明の上記(3)〜(5)においては、消火塔から排出した高温の排出ガス22に、廃熱ボイラー7に至るまでの間に空気(SF空気25)を供給し、このSF空気量を調整することによって廃熱ボイラー7を循環するガス37中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度若しくはこれらガス成分による循環ガス発熱量が一定になり、並びに酸素濃度が一定濃度以下となるように調整する。 図2(a)にこの場合のブロック線図を示す。 ここでは、PC空気24、PC水・蒸気26の吹き込みは必須ではないが、通常はPC空気24の吹き込みによって発生した一酸化炭素を燃焼することを目的の一つとしてSF空気25が供給されるので、少なくともPC空気24の吹き込みが同時に行われていることが多い。 廃熱ボイラー7を循環するガス37中のガス成分の測定は、廃熱ボイラー7を出た後のガスをサンプリングして行うと好ましい。 廃熱ボイラー入口以降において、未燃焼ガスと酸素ガスとの反応が継続することがあり得るからである。 循環ガス37中に未燃焼の可燃ガス成分が検出された場合には、当該可燃ガス成分を燃焼するのに必要かつ十分な量のSF空気25を増大する。 循環ガス37中に酸素ガスが検出された場合には、当該酸素ガス量に相当する分のSF空気25を減少する。

    循環ガス中に可燃成分と酸素とが共存している場合には、可燃ガス成分と酸素とのいずれを用いて制御を行うかを定めなければならない。 また、可燃ガス成分として一酸化炭素のみが主に発生するプロセスであれば、一酸化炭素のみに着目して制御を行うことができる。 本発明の上記(3)のように、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度に目標値を設け、前記ガス中の酸素濃度に上限値と目標値とを設けて調整を行うことができる。 通常は一酸化炭素濃度が該目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が上限値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるSF空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が目標値又は下限値を下回ってかつ一酸化炭素濃度が目標値を上回ったときは一酸化炭素濃度によるSF空気の量の調整を再開する。 このような調整を行うことにより、循環ガス中における一酸化炭素と酸素の濃度を常に一定値以下の低レベルに安定して制御することができる。

    可燃ガス成分として水素が主体となるプロセスであれば、水素のみに着目し、本発明の上記(4)のように制御を行うと好ましい。

    可燃ガス成分として一酸化炭素と水素が共に存在するプロセスにおいては、それぞれの可燃ガスが燃焼したときの発熱量に着目し、本発明の上記(5)のように、ガス中の一酸化炭素濃度と一酸化炭素の発熱量の積に前記ガス中の水素濃度と水素の発熱量の積を加えて循環ガス発熱量とし、該発熱量に目標値を設ける。 一方、ガス中の酸素濃度に上限値と目標値とを設ける。 そして、通常は循環ガス発熱量が該目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が上限値を上回ったときは循環ガス発熱量によるSF空気の量の調整を中断して酸素濃度が前記目標値になるようにSF空気の量を調整し、酸素濃度が目標値又は下限値を下回るか又は酸素濃度が目標値又は下限値を下回ってかつ循環ガス発熱量が目標値を上回ったときは循環ガス発熱量によるSF空気の量の調整を再開する。 このような調整を行うことにより、循環ガス中における一酸化炭素、水素、循環ガス発熱量と酸素の濃度を問題のないレベルで常に一定値以下に制御することができる。 なお、一酸化炭素濃度又は水素濃度又は循環ガス発熱量の目標値は、ゼロを上回る値で、酸素濃度がその上限値を上回らない最小点を実機にて求めて設定することが望ましい。

    本発明の上記(6)は、消火塔からのコークス10の排出量の変動を検出し、検出したコークスの排出量の変動を外乱としてとらえて、廃熱ボイラーを循環するガス中の一酸化炭素濃度若しくは水素濃度並びに酸素濃度の変動を防止するためのフィードフォワード制御を行うものである。 消火塔からのコークス排出量が増加すれば、それに伴って循環ガス中の可燃ガス成分の量も増加する。 コークス排出量の増加に伴う可燃ガス成分の増加代は、計算および実験によって定めることができる。 この可燃ガス成分の増加代を相殺するためのSF空気の増加代を同じく計算および実験によって定め、フィードフォワード制御を行うことにより、コークスの排出量が変動しても循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の量を変動させずに制御を行うことができる。 図2(b)にこの場合のブロック線図を示す。 本図にはフィードバック制御の線図も併せて記載している。

    本発明の上記(7)は、PC空気24の量の変動を外乱としてとらえ、上記(6)と同様にフィードフォワード制御を行って循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の増大を防止するものである。

    循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の量の増大を防止するために上記(3)〜(5)の発明においてSF空気25の量を増減すると、それに伴ってガス排出管12における燃焼量が変動し、廃熱ボイラー7での蒸気回収量に変動をきたすこととなる。 本発明の上記(3)〜(5)においては、循環ガス中の一酸化炭素濃度、水素濃度、循環ガス発熱量、酸素濃度が一定濃度以下となるように前記SF空気25の量を調整するに際し、SF空気25の量を調整すると共にPC空気24及び/又はPC水・蒸気26の量を調整する。 SF空気25の増加量とPC空気24及び/又はPC水・蒸気26の減少量との比は、廃熱ボイラー7への入熱量が一定になるように定める。

    循環ガス中の一酸化炭素濃度が管理値を超えた高い値である場合、SF空気の増加は一酸化炭素や水素を燃焼する反応であるから循環ガス中の一酸化炭素と水素を低下する働きをし、PC空気、PC水・蒸気の減少はプレチャンバーにおける一酸化炭素の発生量の減少をきたすので同じく循環ガス中の一酸化炭素を低下する働きをする。 一方、SF空気の増加は蒸気発生量の増加をきたす反面、PC空気、PC水・蒸気の減少は蒸気発生量の減少をきたす。 従って、SF空気の増加量とPC空気の減少量の比率をちょうど蒸気回収量が変動しない比率に設定することが可能であり、これによって蒸気回収量を変動させずに循環ガス中の一酸化炭素濃度や水素濃度を減少させることが可能である。 SF空気を増加しつつPC水・蒸気を減少すると、PC水・蒸気の減少は循環ガス中の水素の減少をもきたすので、蒸気回収量を変動させずに循環ガス中の水素濃度を一層減少させることができる。

    循環ガス中の酸素濃度が管理値を超えた高い値である場合、SF空気を減少することで循環ガス中の酸素濃度の低下を図る。 この場合、ガス排出管内での可燃ガスの燃焼量は変化しないので、蒸気回収量には影響を及ぼさない。 従って、循環ガス中の酸素濃度を低下させるための制御においては、SF空気25の減少のみで足り、それと共にPC空気24やPC水・蒸気26を同時に増加させる必要はない。

    本発明の上記(8)においては、循環ガス中の可燃ガス成分および酸素の量を一定値内に制御するに際し、上記(3)〜(5)のように廃熱ボイラー蒸気回収量を一定に保持すると同時に、プレチャンバー内の温度も一定に保持する。 循環ガス中の一酸化炭素濃度、水素濃度、循環ガス発熱量、酸素濃度が一定濃度以下となるように前記SF空気の量を調整するに際し、SF空気の量を調整すると共にPC空気及びPC水・蒸気の量を調整する。 SF空気の増加量とPC空気及びPC水蒸気の減少量との比は、廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるように定める。 さらに上記(3)〜(5)では、プレチャンバー内の温度を一定に保つようにPC空気の調整量とPC水・蒸気の調整量の比を定める。 プレチャンバー内において、PC空気の増加は発熱量の増加をきたし、PC水・蒸気の増加は発熱量の減少をきたす。 従って、PC空気増加代とPC水・蒸気増加代との比を適切に定めることにより、プレチャンバー内温度を一定に保持することができるのである。 図2(c)にこの場合のブロック線図を示す。

    消火塔から排出する高温の排出ガスは、スローピングフリュー部4を経て廃熱ボイラー7へ供給されるが、この排出ガス量が上限流量を超えると、スローピングフリュー部4よりコークスの浮上、飛散現象が発生し、循環ガス通気抵抗の急激な増大や飛散コークスにるボイラーチューブの摩耗破損のトラブルに繋がるため、一定流量以下での制御が必要である。 また、冷却室2での赤熱コークスからの顕熱回収量を常に最大化し省エネを図るには、冷却室2へ供給する不活性ガス量を可能な限り増大することが重要であり、前述の消火塔排出ガス量の上限値制約から、同上限値で一定制御することが必要である。 本発明の上記(1)においては、循環ガスの経路にバイパス管19を設け、排出ガス22の量が目標値になるようにバイパスガス29の量を調整する。 バイパスガス29の量を増大すれば、循環ガス37の量を一定に保ったままで不活性ガス吹き込み管11からの吹き込みガス21の量を減少することができ、その結果排出ガス22の量を減少することができる。

    本発明の上記(2)においては、(1)の排出ガスの量に変えて、冷却室出口から廃熱ボイラー入口に至るまでの間で測定したボイラー供給ガス圧力が目標値になるように前記バイパスガスの量を調整する。 上記の消火塔から排出する高温のガス量を求めるためには、冷却室から来るガス量を循環ガス量、放散ガス量、バイパスガス量から求め、一方プレチャンバーから来るガス量をPC空気量、PC水・蒸気量、反応による増加ガス量に基づいて求める必要があり、これらを測定又は推定することは複雑、大変であるため、消火塔から排出する高温のガス量と一定の関係を有することがわかっているボイラー供給ガス圧力で代用するものである。

    本発明の上記(8)は、予めPC空気の調整量とPC水・蒸気の調整量の比の値を定め、プレチャンバー内の温度が一定に保持されるように調整を行っている。 ところが、乾式消火装置における種々の操業条件が変化することに起因して、上記予め定めた比の値を用いて制御を行っても、プレチャンバー内の実績温度が目標値と相違してくる場合がある。 本発明の(9)においては、プレチャンバー内の温度を測定し、プレチャンバー内の温度測定値と目標値との間に相違が生じたときは、前記PC空気の調整量とPC水・蒸気の調整量の比の値を修正して前記プレチャンバー内の温度が目標値になるように調整する。 これにより、たとえ装置の操業要因に変動があった場合でも、常にプレチャンバー内の温度を目標値に一致させることができる。

    ガス排出管12にSF空気25を導入して可燃ガス成分を燃焼すると、燃焼熱によって排出ガス22の温度が上昇する。 特にバイパス管19を設けてバイパスガスを流している場合においては、ガス排出管12とバイパス管19とが合流する前においてはもともと排出ガス22の温度が高い。 従って、バイパス管19との合流前のリングダクト5やスローピングフリュー部4においてSF空気を導入して可燃ガス成分を燃焼すると、排出ガス22の温度上昇量も大きなものとなり、スローピングフリュー部の煉瓦の局部異常昇温による損傷が発生することがある。 また、本発明においては、排出ガス22が低温のバイパスガス29と合流してガス温度が低下した後にSF空気25を導入しているので、SF空気25によって可燃ガスが燃焼しても排出ガスの温度はさほど上昇せず、煉瓦の局部異常昇温による損傷を防止することができる。

    本発明の上記(1)〜(9)の発明は、それぞれ単独で実施することによって効果を得ることも可能であるが、複数の発明を組み合わせて実施することにより、それぞれの発明の効果を総合して得ることができるのでより好ましい。

    以下に、コークス乾式消火装置を用いて赤熱コークスの顕熱を蒸気として回収するコークス乾式消火方法において、回収蒸気量を必要な量に常に一定に保つ消火方法について説明する。

    PC空気24の吹き込み量を増加するとプレチャンバー内での赤熱コークス9との反応が増大し結果として蒸気回収量が増大する。 逆にPC空気24の吹き込み量を減少すると蒸気回収量が減少する。 PC空気量の変動代と蒸気回収量の変動代との関係は、主にはPC空気中の酸素とコークスとが反応して一酸化炭素が生成する際の発熱量によって定まり、更に赤熱コークスが含有する揮発成分の燃焼分が加わる。 各コークス乾式消火装置毎のPC空気量の変動代と蒸気回収量の変動代との関係は、実際の操業データに基づいて正確に定めることができる。 PC水・蒸気26の吹き込み量の変動代と蒸気回収量の変動代との関係についても同様に実際の操業データに基づいて正確に定めることができる。 フィードバック制御によって廃熱ボイラー蒸気回収量を一定に保つ制御を行おうとするとき、通常は廃熱ボイラー入熱量を制御量として選択する。 即ち、廃熱ボイラーへの入熱量が目標値になるように、PC水・蒸気26の吹き込みを行っていない場合にはPC空気24の量を調整することにより、PC水・蒸気26の吹き込みを行っている場合にはPC空気24又はPC水・蒸気26の量を調整することにより、廃熱ボイラー蒸気発生量を一定に保持する。 図3(a)にはPC空気24のみを調整する場合のブロック線図を示す。 具体的には、廃熱ボイラーへの入熱量が目標値と異なった値を示したときは、その相違の度合いに応じてPC空気量を変動させ、あるいはPC空気量とPC水・蒸気量を変動させることによって発熱量の増減を図り、廃熱ボイラーへの入熱量を目標値に一致させる。 より具体的には、PID制御を行うに際して各パラメータの最適化を図ることによって良好な制御を行うことができる。

    プレチャンバー3内の温度が高くなりすぎると、コークス中に含まれる灰分が溶融・気化し、不活性ガスの冷却室出口付近で冷却されて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4に付着する。 従って、蒸気回収量を一定に保持するためにPC空気24を増大させるに際しても、プレチャンバー内の温度が過度に高くならないように一定に保持できると好ましい。 一方、PC水・蒸気吹き込み量を増大するとプレチャンバー内の温度を低下させることができる。 即ち、蒸気回収量を一定に保持するための制御において、PC空気量の増大代とPC水・蒸気量の増大代とを一定の比率で行う。 図3(b)にブロック線図を示す。 一定の比率は、PC空気量の増大によるプレチャンバー内温度上昇程度とPC水・蒸気量の増大によるプレチャンバー内温度下降程度とが一致するように実験などに基づいて定める。 これにより、プレチャンバー内の温度を一定に保持しながら、廃熱ボイラーへの入熱量を一定に保つためのフィードバック制御を行うことができる。

    プレチャンバー内にPC空気24やPC水・蒸気26を吹き込む場合においては、通常はこれら吹き込みガスによって生成した可燃性ガスを燃焼するため、SF空気25を吹き込んでいる。 廃熱ボイラー7への入熱量を制御するために上記制御においてPC空気やPC水・蒸気量を増減すると、それに伴って消火塔から排出される排出ガス22中の可燃性ガス成分も増減する。 可燃性ガスが増加した場合には、このままでは増加分が未燃焼のまま廃熱ボイラーに送られることとなり、エネルギーを十分に回収することができない。 また、可燃性ガスが減少した場合にはSF空気25から供給された酸素が過剰となり、酸素を含んだガスが廃熱ボイラーに供給され、最終的には吹き込みガス21に含まれて冷却室に供給されることとなる。 そこで、PC空気の調整量及び/又はPC水・蒸気の調整量とSF空気の調整量との比は、廃熱ボイラー供給ガス中の可燃ガス成分及び酸素の濃度を一定に保つように定める。 図3(c)にこの場合のブロック線図を示す。 PC空気24の増加によって排出ガス中の一酸化炭素が増加し、この増加した一酸化炭素を燃焼して二酸化炭素とするのに必要なSF空気25量は、ほぼPC空気24の増加量に匹敵する。 正確には、実験結果に基づいて、循環ガス37中の可燃性ガス成分及び酸素を増加も減少もさせないよう、SF空気25の調整量とPC空気24の調整量との比を定めることができる。 SF空気25の調整量とPC水・蒸気26の調整量との比についても、同様に求めることができる。

    上述したように、廃熱ボイラー7における蒸気回収量を一定に保つためのフィードバック制御においては、通常は廃熱ボイラー入熱量を制御量として選択し、入熱量が一定になるように制御が行われる。 しかし、たとえ廃熱ボイラー入熱量が一定になるように制御を行っても、廃熱ボイラー7の蒸気発生量が必ずしも一定にならず、変動する場合がある。 本発明者らの検討の結果、蒸気発生量が変動する理由の第1は、ボイラー供給ガス23中に可燃性ガスの未燃焼成分と酸素とが残存し、ボイラー内で未燃焼成分が燃焼することにより、ボイラー入熱量以上のエネルギーの蒸気が発生することによることが判明した。 残存する酸素は、SF空気25として導入した空気がボイラー入口までに燃焼が完了しなかった場合、及びボイラー本体へ外気が侵入する場合が考えられる。 即ち、廃熱ボイラーへの入熱量に変えて、廃熱ボイラーの蒸気発生量が目標値になるように調整することにより、蒸気発生量の変動を抑えて一定の発生量を維持することが可能になる。 蒸気発生量の実績値は、発生蒸気本管へのオリフィス等の流量計設置によって測定することができる。 また、廃熱ボイラーへの純水供給量からの推定も可能である。

    さらに廃熱ボイラーへの入熱量に変えて、廃熱ボイラー入口ガス温度が目標値になるように調整することもできる。 実際にボイラー入熱量の値を求めようとすると、ボイラー入口ガスの温度、量及び比熱が必要であり、計測的に複雑となり、精度も低下することとなる。 その点、ボイラー入口ガス温度制御を行えば、温度のみの計測によって制御を行うことができる。 また、ボイラー入口ガスの量及び比熱は短時間では大きく変動することがないので、温度を一定に制御することで短期的には入熱量を一定に制御することになる。

    蒸気発生量実績に基づいてフィードバック制御を行おうとしても、ボイラーの熱容量が大きい場合はボイラー入熱量と蒸気発生量との間に大きな時間遅れを発生することがあり制御に困難が伴う。 一方、ボイラー入熱量と蒸気発生量との間の乖離の度合いは、きわめて長周期で変動する。 従って、蒸気発生量を一定に保つための短周期フィードバック制御は廃熱ボイラー入熱量を制御量として行い、蒸気発生量とボイラー入熱量の関係を長周期で求め、その関係より蒸気発生量が目標値になる入熱量を求め、短周期フィードバック制御における廃熱ボイラー入熱量目標値又は廃熱ボイラー入口ガス温度目標値を修正すると好ましい。 即ち、廃熱ボイラーの蒸気発生量が目標値になるように、廃熱ボイラーへの入熱量目標値又は廃熱ボイラー入口ガス温度目標値を修正するとよい。 図4(a)にこの場合のブロック線図を示す。

    消火塔1からのコークス10の排出量の変動を検出し、検出したコークスの排出量の変動を外乱としてとらえて、蒸気発生量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行ってもよい。 消火塔1からのコークス排出量が増加すれば、それに伴ってコークス顕熱回収量も増加する。 コークス排出量の増加に伴うコークス顕熱回収量の増加代は、熱計算から概算することができ、更に実験に基づいて正確に定めることができる。 一方、コークス顕熱回収量の増加代を相殺するために、PC空気24、PC水・蒸気26、SF空気25の量の1種又は2種以上を調整することができる。 調整量は、ボイラーに供給される熱量を一定に保持するように、熱計算及び実験に基づいて正確に定めることができる。 図4(b)は、操作量としてPC空気を選択した場合のブロック線図を示す。 本図にはフィードバック制御の線図も併せて記載している。

    外乱として循環ガス量の変動に着目し、蒸気発生量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行うこともできる。 循環ガスがそのまま分岐せずに冷却室に供給される場合においては、循環ガス量から放散ガス量を差し引いた値がそのまま冷却室に供給される吹き込みガス量となる。 冷却室に供給される吹き込みガス量が変動すると、冷却室内での熱交換効率が変化し、冷却ガスが赤熱コークスから回収する顕熱量が変動する。 この顕熱回収量の変動を熱計算及び実験に基づいて予め予測し、顕熱回収量の変動を補って廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるようにフィードフォワード制御によって、PC空気24、PC水・蒸気26、SF空気25の量の1種又は2種以上を調整するものである。 循環ガス量を検出するのではなく、冷却室に供給される吹き込みガス量を直接検出して用いても良い。

    また、外乱としてSF空気量の変動に着目し、PC空気、PC水・蒸気を調整してボイラー入熱量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行ってもよい。

    バイパス管19を配置してバイパスガス29を流す場合において、外乱として冷却室に供給される吹き込みガス流量の変動に着目し、蒸気発生量を一定に保つためのフィードフォワード制御を行うこともできる。 循環ガスの一部をバイパスして廃熱ボイラーに供給する場合には、冷却室に供給される吹き込みガス量は循環ガス量からバイパスガス量と放散ガス量を差し引いた量となる。 冷却室に供給される吹き込みガス量が変動すると、冷却室内での熱交換効率が変化し、冷却ガスが赤熱コークスから回収する顕熱量が変動する。 この顕熱回収量の変動を熱計算及び実験に基づいて予め予測し、顕熱回収量の変動を補って廃熱ボイラーへの入熱量が一定になるようにフィードフォワード制御によって、PC空気24、PC水・蒸気26、SF空気25の量の1種又は2種以上を調整するものである。 冷却室に供給される吹き込みガス量を直接検出するのではなく、循環ガス量とバイパスガス量とを検出し、その差分として冷却室に供給される吹き込みガス量を計算して用いても良い。

    以上の制御方法においては、各種外乱の発生に対応しつつフィードバック制御及びフィードフォワード制御を行い、廃熱ボイラーにおける蒸気回収量を一定に保持するようにしている。 この過程において、廃熱ボイラー供給ガスの温度が変動することがあり得る。 一方、たとえ廃熱ボイラー入熱量が一定に保持されていても、廃熱ボイラー供給ガス温度が一定値の目標範囲上限を外れると、廃熱ボイラーチューブの熱破損の原因を発生するという問題が生じる。 また、目標範囲下限を外れると、廃熱ボイラーでの熱回収効率の低下という問題が生じる。 ここで、廃熱ボイラーの発生蒸気量を一定に保持、即ち廃熱ボイラー入熱量を一定に保持している状況において、循環ガス量を増大すれば必然的に廃熱ボイラー供給ガス温度は低下することとなる。 従って、廃熱ボイラー供給ガス23の温度を検出し、該検出した廃熱ボイラー供給ガス温度が目標範囲温度となるように循環ガス37の量を調整することが好ましい。 循環ガス量を増大するには循環ガス弁38を必要量開き、循環ガス量を減少するには循環ガス弁38を必要量閉じて対応する。

    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600m 3 、プレチャンバー3は内容積300m 3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。

    プレチャンバー上部から赤熱コークス上部表面30とプレチャンバーとで形成する空間31内にPC空気を吹き込む。 また、プレチャンバー内の温度を調整するためのPC水・蒸気26は、空気吹き込み装置14の配管内においてPC空気24と混合し、該混合したガスをプレチャンバー内に吹き込むこととした。 消火塔1からの排出ガス22中の可燃成分を燃焼して排出ガスの温度を上昇させると同時に循環ガス37中の成分を制御するため、ガス排出管12中にSF空気25を吹き込む装置を設置した。 更に、循環ブロアー8から冷却室2に供給する不活性ガスの一部を分岐し、前記排出ガスに合流させるためのバイパス管19を設けた。 また、循環ガス成分の酸素、一酸化炭素および水素の濃度計はボイラ出口に配置したサンプル管37より測定している。

    ここで、本発明を組み合わせて制御系および装置を構成し、廃熱ボイラー7の蒸気発生量35の目標値を130トン/Hとし、循環ガス37中の一酸化炭素濃度目標値を0.3%、酸素濃度の上限値を0.3%、同下限値と同目標値を0.1%とし、プレチャンバー内温度目標値を1000℃とし、廃熱ボイラー供給ガス23の温度上限値を980℃、同下限値を950℃とし、消火塔1から排出する排出ガス22量の目標値を264000Nm 3 /Hとして長時間にわたる連続制御を実施した。

    この結果、循環ガス量298000Nm 3 /H、PC空気量10000Nm 3 /H、SF空気量30000Nm 3 /H、バイパスガス量10000Nm 3 /H、PC水量1.5トン/Hの平均操業条件において、蒸気発生量35が130トン/Hの実績が得られた。 併せて、蒸気発生量35の変動は1時間平均値で±1.5トン/Hの範囲内で制御できた。 更に、排出量の設定値を170トン/Hから120トン/Hに変更した場合においても蒸気発生量35が130トン/H±1.5トン/Hの範囲内で制御することかできた。 また、循環ガス37中の一酸化炭素濃度は平均で0.3%となり酸素濃度は0.1%以下とすることができた。 この結果を表1に従来技術との比較において示す。 加えて、プレチャンバー内温度実績1000℃、廃熱ボイラー供給ガス23の温度実績965℃、排出ガス22量実績264000Nm 3 /Hが得られ、その結果、スローピングフリュー部への異物付着は皆無であり、廃熱ボイラーのチューブの熱損傷もなく、廃熱ボイラーでの熱回収効率の低下もなく、スローピングフリューからのコークスの浮上、飛散による循環ガス通気抵抗の増大や廃熱ボイラーチューブの摩耗破損を回避でき、スローピングフリュー部煉瓦の局部異常昇温も発生せず、安定した操業が達成できた。 更に、排出コークス10の温度実績は180℃となり、前述の安定操業条件の中で、赤熱コークスからの顕熱回収量の最大化を実現した。

    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(PC空気)吹き込み装置15 空気(SF空気)吹き込み装置16 水又は蒸気(PC水・蒸気)吹き込み装置17 吹き込み制御装置18 プレチャンバー内温度測定装置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(PC空気)
    25 リングダクト吹き込み空気(SF空気)
    26 プレチャンバー吹き込み水又は蒸気(PC水・蒸気)
    27 不活性ガス流28 空気流29 バイパスガス30 赤熱コークス層表面31 プレチャンバー空間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 循環ガス弁39 サンプル管40 プレチャンバー内温度センサー41 発生蒸気流量計

    高效检索全球专利

    专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台,是提供专利分析,专利查询,专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。

    我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据,免费查、免费专利分析。

    申请试用

    分析报告

    专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析,涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度,系统通过AI智能系统对图表进行解读,只需1分钟,一键生成行业专利分析报告。

    申请试用

    QQ群二维码
    意见反馈