JP2003003172A - Method for improving coke - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉から排
出された赤熱コークスを冷却するCDQ(コークス消火
設備)を利用して、コークスの品質を改質するコークス
の改質方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coke reforming method for reforming the quality of coke by utilizing a CDQ (coke extinguishing equipment) for cooling red hot coke discharged from a coke oven.
【0002】[0002]
【従来の技術】高炉用のコークスとしては、高炉内での
通気性を確保できるように強度が高く、かつ、コークス
の高温での反応劣化による粉化を抑制するために、高温
(1000〜1200℃)で炭酸ガス(CO2)との反
応性が低いものが要求される。しかも、製造コストが極
力低いことも必要である。2. Description of the Related Art Coke for a blast furnace has high strength so as to ensure air permeability in the blast furnace, and high temperature (1000-1200) for suppressing pulverization due to reaction deterioration of the coke at high temperature. It is required to have low reactivity with carbon dioxide (CO 2 ) at (° C). Moreover, it is necessary that the manufacturing cost is as low as possible.
【0003】製造コストを低減するためには、安価な低
品位の原料炭を使用したり、乾留温度の低下、乾留時間
の短縮等により乾留熱量を低減することが有効である。
しかし、これらの方法は、いずれもコークスの強度を低
下させ、かつ高温におけるCO2との反応性を高めてコ
ークスの粉化を促進するという欠点がある。In order to reduce the production cost, it is effective to use inexpensive low-grade raw material coal, and to reduce the amount of heat of dry distillation by lowering the temperature of dry distillation and shortening the time of dry distillation.
However, all of these methods have the drawbacks of lowering the strength of the coke and increasing the reactivity with CO 2 at high temperature to promote the coke pulverization.
【0004】このため、装入炭の配合や事前処理、窯内
嵩密度の向上または均一化、さらには燃焼方法等に関し
各種の技術改善が実施され、コークス品質の向上が図ら
れている。これらの方法は、いずれも乾留前あるいは乾
留中における改善方法である。しかしながら、コークス
炉の窯毎には、装入密度や炉壁温度の差違による乾留温
度の不均一化に起因するコークス品質のばらつきが依然
認められる。For this reason, various technical improvements have been made to improve the coke quality by blending and pretreating the charged coal, improving or homogenizing the bulk density in the kiln, and further improving the combustion method. All of these methods are improvement methods before or during carbonization. However, variations in coke quality due to non-uniform carbonization temperatures due to differences in charging density and furnace wall temperature are still observed in each coke oven kiln.
【0005】一方、コークス乾式消火設備が多くのコー
クス製造所で採用されている。この乾式消火設備は、コ
ークス炉から排出された赤熱コークスを冷却すると同時
に、その顕熱を回収する少エネルギー設備である。乾式
消火設備の冷却塔内での均熱・徐冷効果、荷下がり時に
おけるコークスの脆弱部の粉化脱落によるスタビライズ
効果によって、見掛け上、品質が向上する。したがっ
て、コークスの乾式消火は、一種の乾留後の品質改善法
であるといえる。この乾式消火設備を利用して、乾留温
度の低下や乾留時間の短縮により低下したコークスの品
質を、積極的に改質する方法もいくつか提案されてい
る。すなわち、コークス炉から排出された赤熱コークス
を乾式消火設備の冷却塔に投入し、プレチャンバ部で再
加熱する方法である。On the other hand, coke dry fire extinguishing equipment is used in many coke manufacturing plants. This dry fire extinguishing facility is a low energy facility that cools the red hot coke discharged from the coke oven and at the same time recovers its sensible heat. The quality is apparently improved by the effect of soaking / gradual cooling in the cooling tower of the dry fire extinguishing equipment and the stabilizing effect of the fragile part of the coke falling off when powder is unloading. Therefore, it can be said that dry fire extinguishing of coke is a kind of quality improvement method after carbonization. Several methods have been proposed to positively improve the quality of coke which has been lowered by lowering the carbonization temperature and shortening the carbonization time by using this dry fire extinguishing equipment. That is, this is a method in which the red hot coke discharged from the coke oven is put into the cooling tower of the dry fire extinguisher and reheated in the prechamber part.
【0006】例えば、コークス乾式消火設備の冷却塔の
プレチャンバ部に炭化水素類(例えばタール)を吹き込
んで品質を改善する方法(特開昭63−8480号公報
等参照)もその一つである。この方法においては、ター
ル等の炭化水素類が赤熱コークス上で気相分解するの
で、生成した熱分解カーボンが赤熱コークスの表面に付
着し、さらには気孔や亀裂の内部に進入してその部分が
熱分解カーボンで充填された状態になる。このため、摩
耗強慶や圧潰強度が向上する。さらに、コークス表面を
コーティングする熱分解カーボンは、易黒鉛化性の光学
的に高次の異方性カーボンであり、CO2や水(H2O)
との反応速度が極めて小さく、高炉内でのこれらCO2
やH2Oとの反応によるコークスの粉化を抑制すること
ができる。For example, a method of blowing hydrocarbons (for example, tar) into the pre-chamber part of the cooling tower of the coke dry fire extinguisher to improve the quality (see Japanese Patent Laid-Open No. 63-8480) is one of them. . In this method, since hydrocarbons such as tar decompose in the vapor phase on the red hot coke, the generated pyrolytic carbon adheres to the surface of the red hot coke, and further enters the inside of pores and cracks, and It will be filled with pyrolytic carbon. Therefore, the wear strength and the crush strength are improved. Further, the pyrolytic carbon that coats the surface of the coke is an easily graphitizable, optically high-order anisotropic carbon, such as CO 2 or water (H 2 O).
The reaction rate with CO 2 is extremely small, and these CO 2
It is possible to suppress coke dusting due to the reaction with H 2 O and H 2 O.
【0007】しかしながら、この方法では、コークスの
品質は確かに向上するものの、添加したタールの全量が
反応せず、未反応タールが熱交換用循環ガス中に混入し
てボイラー部に導入され、ここで冷却されて凝縮し、配
管等に付着する。そのため、種々の操業トラブルが誘発
される。However, in this method, although the quality of the coke is certainly improved, the total amount of the added tar does not react and unreacted tar is mixed in the heat exchange circulation gas and introduced into the boiler section. It is cooled by and condenses and adheres to pipes and the like. Therefore, various operational troubles are induced.
【0008】また、コークス乾式消火設備の冷却塔のプ
レチャンバ部に空気を吹き込んでコークスの品質を改善
する方法も提案されている(特公平7−33511号公
報等参照)。これは空気中の酸素により赤熱コークスか
ら発生するガスを燃焼させ、その反応熱で赤熱コークス
の温度を上昇させて摩耗強度や圧潰強度を改善する方法
である。A method has also been proposed in which air is blown into the pre-chamber part of the cooling tower of the coke dry fire extinguishing system to improve the quality of coke (see Japanese Patent Publication No. 7-33511). This is a method of burning gas generated from red hot coke by oxygen in the air and raising the temperature of the red hot coke by the reaction heat to improve wear strength and crush strength.
【0009】しかしながら、空気吹込み方法では、空気
と赤熱コークスから発生するガスとの接触が必ずしも充
分ではないという問題がある。すなわち、コークス乾式
消火設備においては、ガスは最終的に煙道に導かれるの
で、プレチャンバ部内では空気も赤熱コークスからの発
生ガスも基本的には下向きに流れる。このような流れの
中では、吹き込まれた空気は、最初に上層表面の赤熱コ
ークスと接触し、空気中の酸素がコークス中の炭素と反
応して空気が吹き込まれた領域のコークスのみが局部的
に燃焼し、局部加熱が起こるからである。さらに、空気
吹込みの燃焼により生成したCO2ガスやH2Oガスがコ
ークスと反応し、脆弱化させるという問題がある。However, the air blowing method has a problem that the contact between the air and the gas generated from the red hot coke is not always sufficient. That is, in the coke dry fire extinguishing equipment, since the gas is finally guided to the flue, both the air and the gas generated from the red hot coke basically flow downward in the prechamber part. In such a flow, the blown air first comes into contact with the red hot coke on the upper surface, and the oxygen in the air reacts with the carbon in the coke, and only the coke in the region where the air is blown is localized. This is because it burns to the inside and local heating occurs. Further, there is a problem that CO 2 gas or H 2 O gas generated by combustion of blowing air reacts with coke and weakens it.
【0010】さらに、コークス乾式消火設備の冷却塔の
プレチャンバ部に乾式消火設備の循環ガスの燃焼によっ
て生じた熱風を吹き込んで赤熱コークスの温度を上昇さ
せ、摩耗強度や圧潰強度等コークスの品質を改善する方
法が知られている(特開平7−126642号公報等参
照)。この方法では、熱風を吹き込み、その熱により赤
熱コークスを加熱するので、より広範囲の赤熱コークス
をより均一に加熱でき、しかも熱風は反応性が低いので
製品コークスの燃焼による消失が防止できて好ましい。Furthermore, the hot air generated by the combustion of the circulating gas in the dry fire extinguisher is blown into the pre-chamber part of the cooling tower of the coke dry fire extinguisher to raise the temperature of the red hot coke and improve the coke quality such as wear strength and crush strength. A method for improving is known (see Japanese Patent Laid-Open No. 7-126642). In this method, hot air is blown and the red hot coke is heated by the heat, so that a wider range of red hot coke can be heated more uniformly, and since hot air has low reactivity, it is possible to prevent the product coke from disappearing due to combustion, which is preferable.
【0011】しかし、熱風吹込み法でも、熱風が上層表
面の赤熱コークスと接触し、再加熱されることによる改
善と、コークス層内ではCO2ガスやH2Oガスとの反応
による脆弱化によるコークス強度の低下が同時に起こる
ため、コークス改質効果にばらつきや偏析が生じる。さ
らに、熱風発生装置が設備的に大規模なものとなるため
多大な設備コストを要し、また、熱風を発生装置から吹
込み口まで送風する間における熱ロスが大きく経済的に
不利である。However, even in the hot air blowing method, the hot air comes into contact with the red hot coke on the upper layer surface and is reheated, and the coke layer is weakened by the reaction with CO 2 gas or H 2 O gas. Since the coke strength is reduced at the same time, variations and segregation occur in the coke reforming effect. Further, since the hot air generator becomes large-scale in terms of equipment, a large equipment cost is required, and a heat loss is large during blowing the hot air from the generator to the blowing port, which is economically disadvantageous.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】上述したように、コー
クス炉内では、高さ方向や炉長方向での炉壁温度のばら
つきや、石炭の装入密度の偏析に起因する最高到達温度
の差異が生じ、コークス品質にばらつきが生じており、
このために調湿炭や予熱炭などの事前処理設備の導入に
より低減が図られているが、問題は解消していない。さ
らに、高炉用コークスなどの冶金用コークスの製造コス
トを低減するため、乾留熱量を低減させ(すなわち、乾
留温度を低下させたり、乾留時間を短縮させ)、そのた
めに低下したコークスの品質を、コークス乾式消火設備
での再加熱処理によって改善する方法が種々試みられて
いるが、いずれも問題点を有している。As described above, in the coke oven, the variation in the furnace wall temperature in the height direction and the furnace length direction, and the difference in the maximum temperature reached due to the segregation of the coal charging density. Occurs, and the coke quality varies,
For this reason, reduction has been achieved by introducing pretreatment facilities such as humidified coal and preheated coal, but the problem has not been resolved. Furthermore, in order to reduce the manufacturing cost of metallurgical coke such as blast furnace coke, the dry distillation heat amount is reduced (that is, the dry distillation temperature or the dry distillation time is shortened), and the quality of the reduced coke is reduced. Various methods have been tried for improvement by reheating treatment in dry fire extinguishing equipment, but all have problems.
【0013】本発明は、上記従来技術における問題点を
解決するためになされたもので、コークス炉内で最高到
達温度の違いによるコークス品質のばらつきの改善、又
は乾留温度を低下させ、乾留時間を短縮したために低下
したコークスの品質を、コークス乾式消火設備で効率的
に赤熱コークスの再加熱を行うことによって改善し、従
来の高温乾留コークスの品質並に回復させるコークスの
改質方法を提供することを目的とする。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems in the prior art. It improves the variation in coke quality due to the difference in the maximum temperature reached in the coke oven, or lowers the carbonization temperature to reduce the carbonization time. To improve the quality of coke that has deteriorated due to shortening by efficiently reheating red hot coke in a coke dry fire extinguisher, and to provide a method for reforming coke that restores the quality of conventional high-temperature carbonization coke to the same level. With the goal.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明者は、乾留温度を
低下させて製造した中低温乾留コークスの品質をコーク
ス乾式消火設備で再加熱することにより向上させる方法
における上述の問題点について種々検討した。その結
果、コークス乾式消火設備内における現象を調査解析
し、三次元総合シミュレーションモデルを構築して改質
効果を定量的に評価可能になった。本モデルは、CDQ
内の物質流れシミュレーションモデルとコークス改質シ
ミュレーションモデルから構成されており、赤熱コーク
スから発生するガスとコークスなどの燃焼反応やソリュ
ーションロス反応などによるコークスの劣化と加熱によ
る強度向上効果が考慮されている。本発明者は、本モデ
ルによって空気又は熱風吹込み時の改質効果が定量的に
評価されることを見出し、本発明をなすに至った。Means for Solving the Problems The present inventor has made various studies on the above-mentioned problems in the method for improving the quality of medium- and low-temperature carbonization coke produced by lowering the carbonization temperature by reheating in a coke dry fire extinguishing facility. did. As a result, it became possible to quantitatively evaluate the reforming effect by investigating and analyzing the phenomena in the coke dry fire extinguishing equipment and constructing a three-dimensional comprehensive simulation model. This model is CDQ
It consists of a material flow simulation model and a coke reforming simulation model inside, and considers the deterioration of coke due to combustion reaction of gas and coke generated from red hot coke and solution loss reaction, and the strength improvement effect by heating. . The present inventor has found that the present model quantitatively evaluates the reforming effect when air or hot air is blown, and has completed the present invention.
【0015】本発明の要旨は、以下のコークスの改質方
法にある。The gist of the present invention resides in the following coke reforming method.
【0016】請求項1の発明は、CDQのプレチャンバ
部に空気を導入し、赤熱コークスからの発生ガス及びコ
ークスを燃焼させ、コークスを加熱するコークスの改質
方法において、物質流れシミュレーションモデル及びコ
ークス改質シミュレーションモデルから構成される三次
元総合シミュレーションモデルを用いて、プレチャンバ
下端断面内各部におけるコークス強度分布を出力し、こ
の出力結果をもとにコークス窯出し温度に合わせた最適
な空気吹込み量を決定することを特徴とする。According to the first aspect of the present invention, air is introduced into the pre-chamber part of the CDQ, the gas generated from the red hot coke and the coke are burned, and the coke is heated. Using a three-dimensional comprehensive simulation model consisting of the reforming simulation model, output the coke strength distribution at each part in the lower end cross section of the pre-chamber, and based on this output result, optimal air injection matching the coke firing temperature Characterized by determining the amount.
【0017】請求項2の発明は、請求項1に記載のコー
クスの改質方法において、前記プレチャンバ部内のコー
クス装入分布(安息角、粒度分布)に合わせて、複数の
空気吹込みノズルからの空気吹込み量を変更することを
特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the coke reforming method according to the first aspect, a plurality of air blowing nozzles are used in accordance with the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the prechamber section. It is characterized in that the amount of air blown in is changed.
【0018】請求項3の発明は、請求項2に記載のコー
クスの改質方法において、前記プレチャンバ部内のコー
クス装入分布(安息角、粒度分布)に合わせて、複数の
空気吹込みノズルからの吹込み角度を変更することを特
徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the coke reforming method according to the second aspect, a plurality of air blowing nozzles are used in accordance with the coke charging distribution (angle of repose, particle size distribution) in the prechamber section. It is characterized by changing the blowing angle of.
【0019】請求項4の発明は、コークスの加熱ガスと
して可燃ガスと酸素含有ガスを、CDQのプレチャンバ
部に導入し、前記可燃ガスを燃焼させることにより熱風
を生成し、その燃焼熱を用いてコークスを加熱するコー
クスの改質方法において、物質流れシミュレーションモ
デル及びコークス改質シミュレーションモデルから構成
される三次元総合シミュレーションモデルを用いて、プ
レチャンバ下端断面内各部におけるコークス強度分布を
出力し、この出力結果をもとにコークス窯出し温度に合
わせた最適な熱風温度、加熱ガスの組成及び熱風吹込み
量を決定することを特徴とする。According to the invention of claim 4, a combustible gas and an oxygen-containing gas are introduced into the pre-chamber part of the CDQ as a heating gas for coke, hot air is generated by burning the combustible gas, and the combustion heat is used. In the coke reforming method of heating coke by using a three-dimensional integrated simulation model composed of a material flow simulation model and a coke reforming simulation model, the coke strength distribution in each part in the lower end cross section of the prechamber is output. It is characterized in that the optimum hot air temperature, the composition of the heating gas, and the hot air blowing amount are determined in accordance with the coke firing temperature based on the output result.
【0020】請求項5の発明は、請求項4に記載のコー
クスの改質方法において、前記プレチャンバ部内のコー
クス装入分布(安息角、粒度分布)に合わせて、複数の
熱風吹込みノズルからの熱風吹込み量を変更することを
特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the coke reforming method according to the fourth aspect, a plurality of hot air blowing nozzles are used in accordance with the coke charging distribution (angle of repose, particle size distribution) in the prechamber section. It is characterized by changing the amount of hot air blown into.
【0021】請求項6の発明は、請求項5に記載のコー
クスの改質方法において、前記プレチャンバ部内のコー
クス装入分布(安息角、粒度分布)に合わせて、複数の
熱風吹込みノズルからの吹込み角度を変更することを特
徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, in the coke reforming method according to the fifth aspect, a plurality of hot air blowing nozzles are used in accordance with the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the prechamber section. It is characterized by changing the blowing angle of.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下本発明について詳述する。上
記の発明は、コークス炉から排出された赤熱コークスを
CDQ(コークス乾式消火設備)の冷却塔のプレチャン
バ部に投入した後、コークス改質シミュレーションモデ
ルを用いて、コークス窯出し温度に合わせた最適な量の
空気又は熱風をプレチャンバ部に吹き込み、前記赤熱コ
ークスを乾留温度よりも高い温度で再加熱する方法であ
る。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below. In the above invention, after the red hot coke discharged from the coke oven is put into the pre-chamber part of the cooling tower of the CDQ (coke dry fire extinguishing equipment), the coke reforming simulation model is used to optimize the coke firing temperature. In this method, a large amount of air or hot air is blown into the pre-chamber part to reheat the red hot coke at a temperature higher than the carbonization temperature.
【0023】前記プレチャンバ部に投入する赤熱コーク
スは、室炉式コークスにおいて700〜1000℃で乾
留されたコークスである。プレチャンバ部ではコークス
窯毎の乾留温度ばらつきを小さくすることにより、コー
クス品質のばらつきを低減し品質の向上を図る。また、
乾留熱量を低減させ、その結果低下したコークスの品質
をプレチャンバ部内で再加熱することにより向上させ
る。The red hot coke to be charged into the pre-chamber is a coke which has been subjected to dry distillation at 700 to 1000 ° C. in a chamber furnace type coke. In the pre-chamber part, the variation in the carbonization temperature between coke ovens is reduced to reduce the variation in coke quality and improve the quality. Also,
The amount of dry distillation heat is reduced, and as a result, the quality of the coke which is deteriorated is improved by reheating in the pre-chamber section.
【0024】赤熱コークスの再加熱に用いるガスは、空
気又は熱風で、前記赤熱コークスをプレチャンバ部内に
投入した後、同チャンバー内へ導入する。The gas used for reheating the red hot coke is air or hot air, and the red hot coke is introduced into the pre-chamber part and then introduced into the same.
【0025】プレチャンバ部に投入した赤熱コークスを
再加熱する方法としては、プレチャンバ部に空気を吹き
込み、空気中の酸素と赤熱コークス(または赤熱コーク
スから発生するガス)との反応熱を用いる方法と、酸素
等が含まれていない反応性が低い熱風を吹き込み、その
顕熱を利用する方法とがある。しかし、上述のように空
気吹込み方法では、コークスが局部的に燃焼し、局部加
熱が起こるという問題がある。熱風吹込み方法では、熱
風中に含まれるCO2ガスやH2Oガスとコークスとが反
応し、コークスが劣化するとともに、これらの反応が吸
熱反応であるためにコークスの再加熱効果が小さくなる
という問題もある。また、両法ともプレチャンバ部内に
コークスバケットから直接的に装入するため、コークス
充填層に凸部の安息角が生じ、空気又は熱風が径方向に
偏流し、均一に改質されないとの問題がある。As a method of reheating the red hot coke charged into the prechamber part, air is blown into the prechamber part and the reaction heat between oxygen in the air and the red hot coke (or the gas generated from the red hot coke) is used. There is a method of blowing hot air having a low reactivity containing no oxygen and utilizing the sensible heat. However, as described above, the air blowing method has a problem that the coke locally burns and local heating occurs. In the hot air blowing method, CO 2 gas or H 2 O gas contained in the hot air reacts with coke to deteriorate the coke, and since these reactions are endothermic reactions, the effect of reheating the coke is reduced. There is also a problem. In addition, both methods directly charge the pre-chamber part from the coke bucket, so that the angle of repose of the convex part is generated in the coke packed bed, and air or hot air drifts radially and is not uniformly reformed. There is.
【0026】そこで、本発明では、コークス乾式消火設
備内における現象を調査解析し、三次元総合シミュレー
ションモデルを構築してコークスの改質効果の定量的な
評価を行った。本モデルは、CDQ内のコークスの降
下、ガス流れ等の物質流れシミュレーションモデル、及
びコークス改質シミュレーションモデルから構成されて
いる。Therefore, in the present invention, the phenomenon in the coke dry fire extinguishing equipment was investigated and analyzed, and a three-dimensional comprehensive simulation model was constructed to quantitatively evaluate the coke reforming effect. This model is composed of a coke descent in CDQ, a material flow simulation model such as gas flow, and a coke reforming simulation model.
【0027】図1は、本モデルによるシミュレーション
のフローを示す。物質流れシミュレーションモデルは、
CDQの設備緒元や操業緒元を入力として与え、炉内の
コークス流れ及びガス流れの三次元数値シミュレーショ
ンを行い、炉内のコークス及びガスの流量・温度分布を
結果として出力するモデルである。FIG. 1 shows the flow of simulation by this model. The material flow simulation model is
This is a model in which the equipment specifications and operation specifications of the CDQ are given as inputs, a three-dimensional numerical simulation of coke flow and gas flow in the furnace is performed, and the flow rate and temperature distribution of coke and gas in the furnace are output as a result.
【0028】また、コークス改質シミュレーションモデ
ルは、物質流れシミュレーションモデルで得られたコー
クス及びガスの流量・温度分布を入力し、炉内でのコー
クスとガス、あるいはガス同士の化学反応量を計算し、
さらに反応量に基づいてコークス強度を推定し、結果と
してプレチャンバ下端断面内各部におけるコークス強度
分布を出力するモデルである。The coke reforming simulation model inputs the flow rates and temperature distributions of the coke and gas obtained by the substance flow simulation model, and calculates the chemical reaction amount between the coke and gas in the furnace or between the gases. ,
Furthermore, it is a model in which the coke strength is estimated based on the reaction amount, and as a result, the coke strength distribution in each part in the lower end cross section of the prechamber is output.
【0029】図中の各部の詳細内容を以下に示す。The detailed contents of each part in the figure are shown below.
【0030】1)入力データ。以下の項目について入力
する。1) Input data. Enter the following items.
【0031】(入力データ) CDQ設備諸元 ・CDQ形状・寸法 ・改質用ガス(空気または熱風)吹き込み位置 CDQ操業諸元 ・コークス処理量 ・コークス窯出し温度 ・冷却用循環ガスの流量、温度、組成 ・改質用ガスの吹き込み量、温度、組成(Input data) CDQ equipment specifications ・ CDQ shape and dimensions ・ Positioning position of reforming gas (air or hot air) CDQ operational specifications ・ Coke throughput ・ Coke firing temperature ・ Flow rate, temperature, composition of circulating gas for cooling ・ Blowing amount, temperature, composition of reforming gas
【0032】2)物質流れシミュレーションモデル。物
質流れシミュレーションモデルでは、コークスの降下、
ガス流れ、及びコークス−ガス間の伝熱の方程式を解
き、下記に示す中間結果を出力する。この物質流れシミ
ュレーションモデルは以下のサブモデルからなる。2) Material flow simulation model. In the material flow simulation model, coke descent,
Solve the gas flow and coke-gas heat transfer equations and output the intermediate results shown below. This material flow simulation model consists of the following sub-models.
【0033】(物質流れシミュレーションモデル)
コークス降下モデル→空隙率や平均粒径、降下速度の
炉内分布を推定
ガス流れモデル→炉内各部での流量分布(偏流状況)
を推定
コークス−ガス間の伝熱モデル→コークスと周囲のガ
スとの間の熱移動量を推定(Material flow simulation model) Coke descent model → Estimate in-reactor distribution of porosity, average particle size and descent rate Gas flow model → Flow rate distribution in each part in in-furnace (uneven flow)
Heat transfer model between coke and gas → Estimate heat transfer between coke and surrounding gas
【0034】3)中間結果。物質流れシミュレーション
モデルの結果であり、同時に改質シミュレーションモデ
ルの入力となる。項目は以下の通り。3) Intermediate results. It is the result of the material flow simulation model, and at the same time, it becomes the input of the reforming simulation model. The items are as follows.
【0035】(中間結果) ・コークスの降下状況、温度分布 ・ガスの流れ状況、温度・組成分布(Interim result) ・ Coke descent status, temperature distribution ・ Gas flow status, temperature / composition distribution
【0036】4)コークス改質シミュレーションモデ
ル。以下のサブモデルからなる。4) Coke reforming simulation model. It consists of the following submodels.
【0037】(コークス改質シミュレーションモデル)
コークスからの発生ガスモデル→発生ガス量とガス組
成を推定
コークスと改質ガス、および発生ガスとコークスの反
応速度モデル→燃焼反応量、ガス化反応量を推定
化学反応によるコークス改質モデル→コークス温度と
反応量とから炉内でのコークスの強度変化を推定(Coke reforming simulation model) Evolved gas model from coke → Estimate evolved gas amount and gas composition Coke and reformed gas, and reaction rate model of evolved gas and coke → Combustion reaction amount, gasification reaction amount Coke reforming model based on estimated chemical reaction → Estimate coke strength change in furnace from coke temperature and reaction amount
【0038】コークス改質モデルには、赤熱コークスか
ら発生するガスとコークスなどの燃焼反応やソリューシ
ョンロス反応などによるコークスの劣化と再加熱による
強度向上効果が考慮されている。化学反応モデルとして
は、ガス−ガス反応およびコークス−ガス反応について
以下の7つの反応を用意している。
1)H2+1/2O2=H2O(水素燃焼反応)
2)CO+1/2O2=CO2(一酸化炭素燃焼反応)
3)CH4+1/2O2=2H2+CO(メタン燃焼反
応)
4)H2O+CO=H2+CO2(ガスシフト反応)
5)C+1/2O2=CO(コークス燃焼反応)
6)C+CO2=2CO(ソリューション反応)
7)C+H2O=H2+CO(水性ガス化反応)In the coke reforming model, coke deterioration due to combustion reaction of gas and coke generated from red hot coke and solution loss reaction, and strength improving effect due to reheating are considered. As the chemical reaction model, the following seven reactions are prepared for the gas-gas reaction and the coke-gas reaction. 1) H 2 + 1 / 2O 2 = H 2 O (hydrogen combustion reaction) 2) CO + 1 / 2O 2 = CO 2 (carbon monoxide combustion reaction) 3) CH 4 + 1 / 2O 2 = 2H 2 + CO (methane combustion reaction) 4) H 2 O + CO = H 2 + CO 2 (gas shift reaction) 5) C + 1 / 2O 2 = CO (coke combustion reaction) 6) C + CO 2 = 2CO (solution reaction) 7) C + H 2 O = H 2 + CO (water gasification reaction)
【0039】5)出力結果。最終結果として、CDQプ
レチャンバ通過後の炉断面内コークス強度分布を出力す
る。5) Output result. As a final result, the coke strength distribution in the furnace cross section after passing through the CDQ prechamber is output.
【0040】本モデルにより、空気またはガス組成の異
なる熱風吹込み時の改質効果が定量的に評価されること
が見出され、コークスの最高到達温度に合わせた最適な
空気または熱風を吹き込むことが可能になった。すなわ
ち、コークス改質シミュレーションモデルを用いて、コ
ークス窯出し温度を固定値として空気吹込み量を変化さ
せたパラメータスタディを行えば、空気吹込み量と改質
後のコークス強度の関係が計算結果として得られる。こ
れを用いれば目標とする強度を達成するために必要かつ
充分な吹き込み量を決定することができる。It was found that the present model quantitatively evaluates the reforming effect at the time of blowing hot air with different air or gas composition, and it is necessary to blow the optimum air or hot air according to the maximum temperature of the coke. Became possible. In other words, using a coke reforming simulation model, if a parameter study was performed with the coke oven temperature fixed and the amount of air blown changed, the relationship between the amount of air blown and the coke strength after reforming was calculated. can get. If this is used, it is possible to determine the necessary and sufficient blowing amount to achieve the target strength.
【0041】また、改質シミュレーションモデルを用い
て、コークス窯出し温度を固定値として熱風の吹き込み
量・吹き込み温度・ガス組成をそれぞれ変化させたパラ
メータスタディを行えば、熱風の上記各パラメータと改
質後のコークス強度の関係が計算結果として得られる。
この結果を用いれば目標とする強度を達成するために必
要な各パラメータ値を決定することができる。Using a reforming simulation model, a parameter study was conducted in which the blowing amount, blowing temperature, and gas composition of the hot air were changed with the coke oven temperature set to a fixed value, and the above parameters of the hot air and the reforming were performed. The later coke strength relationship is obtained as a calculation result.
Using this result, it is possible to determine each parameter value necessary to achieve the target strength.
【0042】さらに、本発明では、前記プレチャンバ部
内のコークス装入分布(安息角、粒度分布)に合わせ
て、複数の空気吹込みノズルからの空気吹込み量又は熱
風吹込み量を変更する。具体的には、コークスの装入分
布を考慮した改質シミュレーションを実施すれば、加熱
ガスの偏流に起因する改質効果の偏在の状況を推測する
ことができる。さらに、吹き込み空気量あるいは熱風量
を変えたシミュレーションを行うことにより、炉の全断
面内で目標とする改質効果が得られるために必要かつ十
分な空気または熱風量を推定することもできるので、そ
の結果を基に吹き込み量を変更する。Further, in the present invention, the air blowing amount or the hot air blowing amount from the plurality of air blowing nozzles is changed according to the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the prechamber section. Specifically, if a reforming simulation is performed in consideration of the coke charging distribution, it is possible to estimate the uneven distribution of the reforming effect due to the uneven flow of the heating gas. Furthermore, by performing a simulation in which the amount of blown air or the amount of hot air is changed, it is possible to estimate the amount of air or hot air that is necessary and sufficient to obtain the target reforming effect within the entire cross section of the furnace. The blowing amount is changed based on the result.
【0043】さらに、本発明では、前記プレチャンバ部
内のコークス装入分布(安息角、粒度分布)に合わせ
て、複数の空気吹込みノズルからの吹込み角度又は熱風
吹込みノズルからの吹込み角度を変更する。具体的に
は、コークスの装入分布を考慮した改質シミュレーショ
ンを実施すれば、加熱ガスの偏流に起因する改質効果の
偏在の状況を推測することができる。さらに、吹き込み
角度を変えたシミュレーションを行うことにより、上記
の偏流を抑え、断面内の改質効果を最も均一にする吹き
込み角度も推定できるので、その結果を基に吹き込み角
度を変更する。Further, according to the present invention, the blowing angles from the plurality of air blowing nozzles or the blowing angles from the hot air blowing nozzles are adjusted according to the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the pre-chamber section. To change. Specifically, if a reforming simulation is performed in consideration of the coke charging distribution, it is possible to estimate the uneven distribution of the reforming effect due to the uneven flow of the heating gas. Furthermore, by performing simulations with different blowing angles, it is possible to estimate the blowing angle that suppresses the above-mentioned drift and makes the reforming effect in the cross section most uniform. Therefore, the blowing angle is changed based on the result.
【0044】[0044]
【実施例】空気または熱風吹込み装置を備えた図2のよ
うなコークス乾式消火設備により本発明を実施した。コ
ークス乾式消火設備のプレチャンバ部にコークス炉から
窯出しした赤熱コークスを装入口から投入し、装入口の
蓋を装着後、一定量の空気または熱風を上部から吹き込
み再加熱した。赤熱コークスの投入は、コークス炉から
の窯出しに合わせ10分毎に行い、装入口蓋を開放時に
は空気または熱風吹込みは停止した。プレチャンバ部内
にて空気又は熱風にて再加熱された赤熱コークスは、冷
却塔で循環ガスにて約130℃までに冷却され、CDQ
の系外に排出される。以下の実施例1乃至3において、
空気又は熱風吹込みノズルは、図3に示すように、周方
向に均等間隔を開けて放射状に3本設けられている。EXAMPLE The present invention was carried out by a coke dry fire extinguishing system as shown in FIG. 2 equipped with an air or hot air blowing device. The red-hot coke discharged from the coke oven was put into the pre-chamber part of the coke dry fire extinguisher system from the inlet, and after the lid of the inlet was installed, a fixed amount of air or hot air was blown from the top to reheat. The red hot coke was charged every 10 minutes according to the kiln removal from the coke oven, and the air or hot air blowing was stopped when the charging port lid was opened. The red hot coke reheated with air or hot air in the pre-chamber part is cooled to about 130 ° C. by the circulating gas in the cooling tower, and CDQ
Is discharged to the outside of the system. In Examples 1 to 3 below,
As shown in FIG. 3, three air or hot air blowing nozzles are radially provided at equal intervals in the circumferential direction.
【0045】[実施例1]コークス炉の稼動率一定条件に
てコークスを製造し、連続的にコークス乾式消火設備の
プレチャンバ部に投入し、空気を導入し再加熱を行い、
コークス品質への影響を調べた。[Example 1] Coke was produced under the condition that the operating rate of the coke oven was constant, and was continuously charged into the pre-chamber section of the coke dry fire extinguishing equipment, air was introduced, and reheating was performed.
The effect on coke quality was investigated.
【0046】表1は、各種条件とコークス品質の関係を
示す。Table 1 shows the relationship between various conditions and coke quality.
【0047】[0047]
【表1】 [Table 1]
【0048】ケース1は空気を吹き込まないときのコー
クス品質である。ケース2は、一定量の空気を全ての窯
の赤熱コークスに吹き込んだときのコークス品質であ
る。ケース3は、コークスの窯出し温度を測定し、三次
元総合シミュレーションモデルを用いて吹込み空気量を
変化させたときのコークス品質である。Case 1 shows the coke quality when no air is blown in. Case 2 is the coke quality when a certain amount of air is blown into the red hot coke of all kilns. Case 3 is the coke quality when the coke firing temperature is measured and the amount of blown air is changed using the three-dimensional integrated simulation model.
【0049】このように三次元総合シミュレーションモ
デルを用いてコークスの窯出し温度に合わせて空気吹込
み温度を変化させることにより、コークス品質の改質効
果が大きくなり、かつ品質ばらつきが小さくなることが
確認された。By thus changing the air blowing temperature in accordance with the coke firing temperature using the three-dimensional integrated simulation model, the effect of modifying the quality of coke can be increased and the variation in quality can be reduced. confirmed.
【0050】[実施例2]コークス炉の乾留温度を一定に
して、コークスの平均温度を850℃にて窯出し、連続
的にコークス乾式消火設備のプレチャンバ部に投入し、
空気を導入し、約950℃まで再加熱を行い、コークス
品質への影響を調べた。Example 2 With the dry distillation temperature of the coke oven fixed, the average temperature of the coke was removed from the kiln at 850 ° C. and continuously charged into the pre-chamber section of the coke dry fire extinguisher facility.
Air was introduced, and reheating was performed up to about 950 ° C. to examine the influence on coke quality.
【0051】表2は、各種条件とコークス品質の関係を
示す。Table 2 shows the relationship between various conditions and coke quality.
【0052】[0052]
【表2】 [Table 2]
【0053】ケース4は空気を吹き込まないときのコー
クスの品質である。ケース5は、コークスの窯出し平均
温度を測定し、三次元総合シミュレーションモデルを用
いて吹込み空気量を変化させたときのコークス品質であ
る。Case 4 shows the quality of coke when no air is blown into it. Case 5 is the coke quality when the average temperature of the coke firing is measured and the blown air amount is changed using the three-dimensional integrated simulation model.
【0054】このように、三次元総合シミュレーション
モデルを用いてコークスの窯出し温度に合わせて空気吹
込み量を変化させることにより、中低温コークスを改質
可能であり、改質効果は大きくなり、かつ品質ばらつき
が小さくなることが確認された。As described above, by changing the amount of air blown in accordance with the coke firing temperature using the three-dimensional integrated simulation model, it is possible to reform the middle and low temperature coke, and the reforming effect becomes large, It was also confirmed that the quality variation was small.
【0055】[実施例3]コークス炉の乾留温度を一定に
して、コークスの平均温度を850℃にて窯出し、連続
的にコークス乾式消火設備のプレチャンバ部に投入し、
熱風を導入し、約950℃まで再加熱を行い、コークス
品質への影響を調べた。熱風温度は1250℃、加熱ガ
スのガス組成はCO2:4.5%,H2O:12.1%,
N2:73.6%,O2:9.8%である。なお、実施例
では可燃ガス(Cガス、組成はCO:6.7%,C
O2:2.8%,H2:52.2%,N2:3.1%,C
H4:27.1%,C2H4:3.9%,H2O:4.2
%)と酸素含有ガス(空然比2の乾き空気)とをCDQ
内に導入して燃焼させ、その結果生じた燃焼廃ガス(文
中の熱風あるいは加熱ガスに相当する)によってコーク
スを加熱している。[Example 3] With the dry distillation temperature of the coke oven constant, the average temperature of the coke was kiln-fired at 850 ° C, and the coke was continuously charged into the prechamber section of the dry-fire extinguishing equipment.
Hot air was introduced and reheating to about 950 ° C. was performed to examine the effect on coke quality. The hot air temperature is 1250 ° C., the gas composition of the heating gas is CO 2 : 4.5%, H 2 O: 12.1%,
N 2: 73.6%, O 2 : 9.8%. In the examples, combustible gas (C gas, composition: CO: 6.7%, C
O 2: 2.8%, H 2 : 52.2%, N 2: 3.1%, C
H 4: 27.1%, C 2 H 4: 3.9%, H 2 O: 4.2
%) And oxygen-containing gas (dry air with a void ratio of 2) CDQ
The coke is heated by introducing it into the interior of the coke and combusting it, and resulting combustion exhaust gas (corresponding to hot air or heated gas in the text).
【0056】表3は、各種条件とコークス品質の関係を
示す。Table 3 shows the relationship between various conditions and coke quality.
【0057】[0057]
【表3】 [Table 3]
【0058】ケース6は熱風を吹き込まないときのコー
クス品質である。ケース7は、コークスの窯出し平均温
度を測定し、三次元総合シミュレーションモデルを用い
て吹込み熱風量を変化させたときのコークス品質であ
る。Case 6 shows the coke quality when hot air is not blown. Case 7 is the coke quality when the average temperature of the coke oven is measured and the blown hot air volume is changed using the three-dimensional integrated simulation model.
【0059】このように、三次元総合シミュレーション
モデルを用いてコークスの窯出し温度に合わせて空気吹
込み量を変化させることにより、中低温コークスを改質
可能であり、改質効果が大きくなり、かつ品質ばらつき
が小さくなることが確認された。As described above, by changing the amount of air blown in accordance with the coke firing temperature using the three-dimensional integrated simulation model, it is possible to reform the medium- and low-temperature coke, and the reforming effect becomes large, It was also confirmed that the quality variation was small.
【0060】[実施例4]コークス炉の稼働率一定条件に
てコークスを製造し、連続的にコークス乾式消火設備の
プレチャンバ部に導入し、空気を導入し再加熱を行い、
コークス品質への影響を調べた。CDQプレチャンバ部
内のコークス充填層の安息角は30°、コークス投入平
均温度は940℃、空気吹込み量は90Nm3/tであ
る。この実施例4又は実施例5において、空気又は熱風
吹込みノズルは、図4に示すように周方向に均等間隔を
開けて放射状に2本乃至4本設けられている。[Example 4] Coke was produced under the condition that the operating rate of the coke oven was constant, continuously introduced into the pre-chamber section of the coke dry fire extinguisher, and air was introduced to reheat the coke.
The effect on coke quality was investigated. The angle of repose of the coke packed bed in the CDQ prechamber part was 30 °, the average temperature of the coke charged was 940 ° C, and the amount of air blown was 90 Nm 3 / t. In Example 4 or Example 5, two or four air or hot air blowing nozzles are radially provided at equal intervals in the circumferential direction, as shown in FIG.
【0061】表4は、各種条件とコークス品質の関係を
示す。Table 4 shows the relationship between various conditions and coke quality.
【0062】[0062]
【表4】 [Table 4]
【0063】ケース1は、2箇所のノズルから均一に空
気を吹き込んだときのコークスの品質である。ケース2
は、3箇所のノズルから均一に空気を吹き込んだときの
コークスの品質である。ケース3は、4箇所のノズルか
ら均一に空気を吹き込んだときのコークスの品質であ
る。ケース4は、コークスの窯出し温度を測定し、三次
元総合シミュレーションモデルを用いてプレチャンバ部
内のコークス装入分布(安息角、粒度分布)に合わせて
4箇所のノズルからの空気吹込み量を変更させたときの
コークス品質である。Case 1 shows the quality of coke when air is blown uniformly from two nozzles. Case 2
Is the quality of coke when air is blown uniformly from three nozzles. Case 3 is the quality of coke when air is blown uniformly from the four nozzles. Case 4 measures the temperature at which the coke is fired, and uses the three-dimensional integrated simulation model to determine the amount of air blown from the four nozzles according to the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the prechamber part. It is the coke quality when changed.
【0064】このように、三次元総合シミュレーション
モデルを用いてプレチャンバ部内のコークス装入分布
(安息角、粒度分布)に合わせて複数の空気吹込みノズ
ルからの空気吹込み量を変更することにより、コークス
品質の改質効果が大きくなり、かつ品質ばらつきが小さ
くなることが確認された。As described above, by changing the air blowing amount from the plurality of air blowing nozzles in accordance with the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the pre-chamber using the three-dimensional integrated simulation model. It was confirmed that the effect of modifying coke quality was large and the quality variation was small.
【0065】[実施例5]コークス炉の乾留温度を一定に
して、コークスの平均温度を850℃にて窯出し、連続
的にコークス乾式消火設備のプレチャンバ部に投入し、
熱風を導入し、950℃まで再加熱を行い、コークス品
質への影響を調べた。CDQプレチャンバ部内のコーク
ス充填層の安息角は30°、コークス投入平均温度は9
50℃、空気吹込み量は100Nm3/tである。な
お、熱風温度は1260℃、ガス組成はCO2:4.5
%,H2O:12.1%,N2:73.6%,O2:9.
8%である。[Example 5] With the dry distillation temperature of the coke oven fixed, the average temperature of the coke was kiln-fired at 850 ° C, and the coke was continuously charged into the prechamber section of the dry fire extinguishing equipment.
Hot air was introduced and reheating to 950 ° C. was performed to examine the effect on coke quality. The repose angle of the coke packed bed in the CDQ prechamber was 30 °, and the average temperature of the coke charged was 9
At 50 ° C., the amount of air blown is 100 Nm 3 / t. The hot air temperature was 1260 ° C and the gas composition was CO 2 : 4.5.
%, H 2 O: 12.1%, N 2 : 73.6%, O 2 : 9.
8%.
【0066】表5は、各種条件とコークス品質の関係を
示す。Table 5 shows the relationship between various conditions and coke quality.
【0067】[0067]
【表5】 [Table 5]
【0068】ケース1は、3個所のノズルから均一に熱
風を吹き込んだときのコークス品質である。ケース2
は、4個所のノズルから均一に熱風を吹き込んだときの
コークス品質である。ケース3は、コークスの窯出し温
度を測定し、三次元総合シミュレーションモデルを用い
てプレチャンバ部内のコークス装入分布(安息角、粒度
分布)に合わせて4箇所のノズルからの熱風吹込み量を
変更させたときのコークス品質である。Case 1 shows coke quality when hot air is blown uniformly from the three nozzles. Case 2
Is the coke quality when hot air is blown uniformly from the four nozzles. Case 3 measures the coke firing temperature and uses the three-dimensional integrated simulation model to determine the amount of hot air blown from the four nozzles according to the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the prechamber part. It is the coke quality when changed.
【0069】このように、三次元総合シミュレーション
モデルを用いてプレチャンバ部内のコークス装入分布
(安息角、粒度分布)に合わせて複数の熱風吹込みノズ
ルからの熱風吹込み量を変更することにより、コークス
品質の改質効果が大きくなり、かつ品質ばらつきが小さ
くなることが確認された。As described above, by changing the hot air blowing amount from the plurality of hot air blowing nozzles according to the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the prechamber using the three-dimensional comprehensive simulation model. It was confirmed that the effect of modifying coke quality was large and the quality variation was small.
【0070】[実施例6]コークス炉の稼働率一定条件に
てコークスを製造し、連続的にコークス乾式消火設備の
プレチャンバ部に投入し、空気を導入し、再加熱を行い
コークス品質への影響を調べた。CDQプレチャンバ部
内のコークス充填層の安息角は30°、コークス投入平
均温度は940℃、空気吹込み量は90Nm3/tであ
る。この実施例6又は実施例7において、空気又は熱風
吹込みノズルは、図5に示すように、周方向に均等間隔
を開けて放射状に4本設けられる。また、この空気又は
熱風吹込みノズルの吹込み角度は、水平方向を向く0°
から水平方向を基準として下方に傾く60°等まで変更
可能となっている。[Example 6] Coke was produced under the condition that the operating rate of the coke oven was constant, continuously charged into the pre-chamber part of the coke dry fire extinguishing equipment, air was introduced, and reheating was performed to improve coke quality. I investigated the effect. The angle of repose of the coke packed bed in the CDQ prechamber part was 30 °, the average temperature of the coke charged was 940 ° C, and the amount of air blown was 90 Nm 3 / t. In Example 6 or Example 7, as shown in FIG. 5, four air or hot air blowing nozzles are radially provided at equal intervals in the circumferential direction. Further, the blowing angle of the air or hot air blowing nozzle is 0 ° which is oriented in the horizontal direction.
It is possible to change the angle from 60 ° to a downward angle with respect to the horizontal direction.
【0071】表6は、各種条件とコークス品質の関係を
示す。Table 6 shows the relationship between various conditions and coke quality.
【0072】[0072]
【表6】 [Table 6]
【0073】ケース1は、複数のノズルから均一に一定
量の空気を吹き込んだときのコークス品質である。ケー
ス2は、コークス窯出し温度を測定し、三次元総合シミ
ュレーションモデルを用いて吹込み空気量を決定し、プ
レチャンバ部内のコークス装入分布(安息角、粒度分
布)に合わせて複数の空気吹込みノズルからの吹込み角
度一定にて、空気吹込み量を変更したときのコークス品
質である。ケース3は、コークスの窯出し温度を測定
し、三次元総合シミュレーションモデルを用いて吹込み
空気量を決定し、プレチャンバ部内のコークス装入分布
(安息角、粒度分布)に合わせて複数の空気吹込みノズ
ルからの空気吹込み角度、流量を変更したときのコーク
スの品質である。Case 1 is the coke quality when a fixed amount of air is blown uniformly from a plurality of nozzles. In Case 2, the coke oven temperature was measured, the blown air amount was determined using a three-dimensional integrated simulation model, and multiple air blowers were blown according to the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the pre-chamber section. It is the coke quality when the amount of air blown is changed at a constant blowing angle from the blowing nozzle. Case 3 measures the temperature at which coke is discharged from the kiln, determines the amount of air blown in using a three-dimensional integrated simulation model, and adjusts the coke charging distribution (angle of repose, particle size distribution) in the pre-chamber to obtain multiple air flows. It is the quality of coke when the air blowing angle and flow rate from the blowing nozzle are changed.
【0074】このように、三次元総合シミュレーション
モデルを用いてコークスの窯出し温度に合わせて複数の
空気吹込みノズルからの吹込み角度、流量を変更するこ
とにより、コークス品質の改質効果は大きくなり、かつ
品質ばらつきが小さくなることが確認された。As described above, the effect of modifying the coke quality is greatly improved by changing the blowing angles and flow rates from the plurality of air blowing nozzles according to the coke firing temperature using the three-dimensional integrated simulation model. It was also confirmed that the quality variation was small.
【0075】[実施例7]コークス炉の乾留温度を一定に
して、コークスの平均温度を850℃にて窯出し、連続
的にコークス乾式消火設備のプレチャンバ部に投入し、
熱風を導入し、約950℃まで再加熱を行いコークス品
質への影響を調べた。CDQプレチャンバ部内のコーク
ス充填層の安息角は30°、コークス投入平均温度は9
50℃、熱風吹込み量は100Nm3/tである。な
お、熱風温度は1260℃、ガス組成はCO2:4.5
%,H2O:12.1%,N2:73.6%,O2:9.
8%である。[Embodiment 7] With the dry distillation temperature of the coke oven kept constant, the average temperature of the coke was kiln-fired at 850 ° C., and the coke was continuously charged into the prechamber section of the dry fire extinguishing equipment.
Hot air was introduced and reheated to about 950 ° C. to examine the effect on coke quality. The repose angle of the coke packed bed in the CDQ prechamber was 30 °, and the average temperature of the coke charged was 9
The temperature was 50 ° C., and the hot air blowing rate was 100 Nm 3 / t. The hot air temperature was 1260 ° C and the gas composition was CO 2 : 4.5.
%, H 2 O: 12.1%, N 2 : 73.6%, O 2 : 9.
8%.
【0076】表7は、各種条件とコークス品質の関係を
示す。Table 7 shows the relationship between various conditions and coke quality.
【0077】[0077]
【表7】 [Table 7]
【0078】ケース1は、複数のノズルから均一に一定
量の熱風を吹き込んだときのコークス品質である。ケー
ス2は、コークス窯出し温度を測定し、三次元総合シミ
ュレーションモデルを用いて吹込み熱風量を決定し、プ
レチャンバ部内のコークス装入分布(安息角、粒度分
布)に合わせて複数の熱風吹込みノズルからの吹込み角
度一定にて、流量を変更したときのコークス品質であ
る。ケース3は、コークスの窯出し温度を測定し、三次
元総合シミュレーションモデルを用いて吹込み熱風量を
決定し、プレチャンバ部内のコークス装入分布(安息
角、粒度分布)に合わせて複数の熱風吹込みノズルから
の吹込み角度及び流量を変更したときのコークスの品質
である。Case 1 is the coke quality when a constant amount of hot air is blown from a plurality of nozzles. Case 2 measures the temperature of the coke oven, determines the amount of hot air to be blown in using a three-dimensional integrated simulation model, and blows multiple hot air in accordance with the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the pre-chamber section. It is the quality of coke when the flow rate is changed while the injection angle from the injection nozzle is constant. Case 3 measures the temperature at which coke is fired, determines the amount of hot air blown into it using a three-dimensional integrated simulation model, and selects multiple heat sources according to the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the pre-chamber section. It is the quality of coke when the blowing angle and flow rate from the blowing nozzle are changed.
【0079】このように、三次元総合シミュレーション
モデルを用いてコークスの窯出し温度に合わせて熱風吹
込み量を変化させるとともに、プレチャンバ部内のコー
クス装入分布(安息角、粒度分布)に合わせて複数の熱
風吹込みノズルからの吹込み角度及び流量を変更するこ
とにより、コークス品質の改質効果が大きくなり、かつ
品質ばらつきが小さくなることが確認された。As described above, the three-dimensional integrated simulation model was used to change the hot air blowing amount in accordance with the coke firing temperature and to adjust the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the pre-chamber section. It was confirmed that the effect of modifying the coke quality was enhanced and the quality variation was reduced by changing the blowing angle and flow rate from the hot air blowing nozzles.
【0080】[0080]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
三次元総合シミュレーションモデルを用いて、コークス
窯出し温度に合わせた最適な空気吹込み量又は最適な熱
風温度、加熱ガスの組成及び熱風吹込み量を決定するの
で、コークス炉内で最高到達温度の違いによるコークス
品質のばらつきの改善が図れる。また、乾留温度を低下
させ、乾留時間を短縮したために低下したコークスの品
質を、コークス乾式消火設備で効率的に赤熱コークスの
再加熱を行うことによって改善し、従来の高温乾留コー
クスの品質並に回復させることができる。As described above, according to the present invention,
Using the three-dimensional integrated simulation model, the optimum air blowing amount or the hot air temperature, the composition of the heating gas and the hot air blowing amount that match the coke firing temperature are determined. It is possible to improve the variation in coke quality due to the difference. In addition, the quality of the coke, which has deteriorated due to the reduction of the carbonization temperature and the shortening of the carbonization time, is improved by efficiently reheating the red hot coke in the coke dry fire extinguishing equipment, and the quality of the conventional high temperature carbonization coke is maintained. Can be recovered.
【図1】三次元総合シミュレーションモデルのフローを
示す図。FIG. 1 is a diagram showing a flow of a three-dimensional comprehensive simulation model.
【図2】本発明のコークス改質方法が適用されるコーク
ス乾式消火設備(CDQ)の概要を示す断面図。FIG. 2 is a sectional view showing an outline of a coke dry fire extinguishing facility (CDQ) to which the coke reforming method of the present invention is applied.
【図3】上記CDQの空気又は熱風吹込みノズルのノズ
ル配置を示す水平面内断面図。FIG. 3 is a horizontal cross-sectional view showing the nozzle arrangement of the air or hot air blowing nozzle of the CDQ.
【図4】上記CDQの空気又は熱風吹込みノズルのノズ
ル配置を示す水平面内断面図(図中(A)はノズル2本
配置を示し、図中(B)はノズル3本配置を示し、図中
(C)はノズル3本配置を示す)。FIG. 4 is a cross-sectional view in the horizontal plane showing the nozzle arrangement of the air or hot air blowing nozzle of the CDQ ((A) in the figure shows two nozzle arrangements, (B) shows the three nozzle arrangement, and FIG. The middle (C) shows the arrangement of three nozzles).
【図5】上記CDQの空気又は熱風吹込みノズルのノズ
ル配置を示す図(図中(A)は水平面内断面図を示し、
図中(B)は垂直面内断面図を示す)。FIG. 5 is a view showing a nozzle arrangement of air or hot air blowing nozzles of the CDQ ((A) in the drawing is a cross-sectional view in a horizontal plane;
(B) shows a vertical in-plane sectional view.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 深田 喜代志 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 山口 以昌 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 長島 康雄 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 松本 和俊 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 4H012 DA02 DA11 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Kiyoshi Fukada 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Main Steel Pipe Co., Ltd. (72) Inventor Yamaguchi Imasa 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Main Steel Pipe Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Nagashima 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Main Steel Pipe Co., Ltd. (72) Inventor Kazutoshi Matsumoto 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Main Steel Pipe Co., Ltd. F-term (reference) 4H012 DA02 DA11
Claims (6)
し、赤熱コークスからの発生ガス及びコークスを燃焼さ
せ、コークスを加熱するコークスの改質方法において、 物質流れシミュレーションモデル及びコークス改質シミ
ュレーションモデルから構成される三次元総合シミュレ
ーションモデルを用いて、プレチャンバ下端断面内各部
におけるコークス強度分布を出力し、 この出力結果をもとにコークス窯出し温度に合わせた最
適な空気吹込み量を決定することを特徴とするコークス
の改質方法。1. A coke reforming method in which air is introduced into a pre-chamber part of a CDQ to burn the gas generated from the red hot coke and the coke to heat the coke, which is obtained from a material flow simulation model and a coke reforming simulation model. Output the coke intensity distribution in each part of the lower end cross section of the pre-chamber using the configured three-dimensional integrated simulation model, and determine the optimum air injection amount that matches the coke firing temperature based on this output result. A method for reforming coke, characterized by:
布(安息角、粒度分布)に合わせて、複数の空気吹込み
ノズルからの空気吹込み量を変更することを特徴とする
請求項1に記載のコークスの改質方法。2. The air blowing amount from a plurality of air blowing nozzles is changed according to the coke charging distribution (angle of repose, particle size distribution) in the pre-chamber section. Coke reforming method.
布(安息角、粒度分布)に合わせて、複数の空気吹込み
ノズルからの空気吹込み角度を変更することを特徴とす
る請求項2に記載のコークスの改質方法。3. The air blowing angle from a plurality of air blowing nozzles is changed according to the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the pre-chamber section. Coke reforming method.
素含有ガスを、CDQのプレチャンバ部に導入し、前記
可燃ガスを燃焼させることにより熱風を生成し、その燃
焼熱を用いてコークスを加熱するコークスの改質方法に
おいて、 物質流れシミュレーションモデル及びコークス改質シミ
ュレーションモデルから構成される三次元総合シミュレ
ーションモデルを用いて、プレチャンバ下端断面内各部
におけるコークス強度分布を出力し、 この出力結果をもとにコークス窯出し温度に合わせた最
適な熱風温度、加熱ガスの組成及び熱風吹込み量を決定
することを特徴とするコークスの改質方法。4. A combustible gas and an oxygen-containing gas are introduced into a CDQ prechamber as a heating gas for coke, hot air is generated by burning the combustible gas, and the combustion heat is used to heat the coke. In the coke reforming method, the coke strength distribution in each part in the lower end cross section of the prechamber is output using a three-dimensional comprehensive simulation model consisting of a material flow simulation model and a coke reforming simulation model, and the output result is used as the basis. A method for reforming coke, which comprises determining an optimum hot air temperature, a composition of a heating gas, and an amount of hot air blown in accordance with a coke firing temperature.
布(安息角、粒度分布)に合わせて、複数の熱風吹込み
ノズルからの熱風吹込み量を変更することを特徴とする
請求項4に記載のコークスの改質方法。5. The hot air blowing amount from a plurality of hot air blowing nozzles is changed according to the coke charging distribution (angle of repose, particle size distribution) in the pre-chamber section. Coke reforming method.
布(安息角、粒度分布)に合わせて、複数の熱風吹込み
ノズルからの熱風吹込み角度を変更することを特徴とす
る請求項5に記載のコークスの改質方法。6. The hot air blowing angle from a plurality of hot air blowing nozzles is changed according to the coke charging distribution (repose angle, particle size distribution) in the pre-chamber section. Coke reforming method.
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