JP2000129266A

JP2000129266A - コークス炉の操業方法

Info

Publication number: JP2000129266A
Application number: JP10299688A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Chikada; 司近田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1998-10-21
Filing date: 1998-10-21
Publication date: 2000-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】新たな設備投資をすることなく熱分解カーボ
ンの生成を防止できるコークス炉の操業方法を提供す
る。【解決手段】高炉用コークスを製造する室炉式コーク
ス炉において、炉内に装入した原料炭上部に、装入原料
炭よりも水分含有率の高い高水分含有炭を配する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、経済性に優れたコ
ークス炉の操業方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高炉用コークスを製造する室炉式コーク
ス炉は、石炭を乾留するための炭化室と炭化室に熱を供
給するための燃焼室とが交互にサンドイッチ状に配列さ
れており、炭化室の大きさは例えば高さが６〜７ｍ、長
さ１５〜１７ｍ、幅は０．４５ｍ程度であり、基本的に
全て煉瓦で構築されている。このようなコークス炉にお
いて、３０ｔ前後の原料石炭が一度に炭化室に装入さ
れ、２４ｈ前後の乾留時間で１０００℃程度にまで焼成
されてコークス炉から排出される。コークス炉から排出
された赤熱コークスは、次いで散水による湿式冷却ある
いは不活性ガスによる乾式冷却により消火、冷却され
る。

【０００３】このようなコークスの製造を行うコークス
炉炭化室では、石炭の乾留に伴って石炭乾留ガス（ＣＯ
Ｇ）やタール等が発生し、これらは炭化室上部空間を通
過した後、上昇管を通じて炉外に誘導される。

【０００４】しかし、これらガスやタールの一部が上部
空間を通過中に熱分解し、カーボンを主成分とする物質
が析出し、炭化室天井等の煉瓦壁に強固に付着したり、
炭化室内に帯状に成長する。以下、この煉瓦壁に強固に
付着したり、炭化室内に帯状に成長したものを熱分解カ
ーボンという。

【０００５】熱分解カーボンが成長肥大化すると、装炭
孔径の径小化に伴う装炭不良や、コークスケーキ押し出
し時の炉壁抵抗増大による押し出し不良等が生起し、炉
操業上、重大な支障をきたす。

【０００６】特開昭５２−２１００１号公報には、冷却
ガスを導入して天井部温度を下げ、熱分解カーボンの生
成反応を抑える方法が開示され、特開昭５９−２５８８
０号公報には、水蒸気等の酸性ガスを炭化室に導入して
煉瓦壁に付着した熱分解カーボンを化学反応により除去
する方法が開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の方法では、冷却ガスや水蒸気等の酸性ガスを炭化室に
導入するために新たな設備投資が必要である。本発明
は、新たな設備投資をすることなく熱分解カーボンの生
成を防止できるコークス炉の操業方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者は、以下の
（Ａ）〜（Ｅ）の知見を得て本発明を完成させた。（Ａ）コークス炉の炭化室は、炉壁煉瓦を介した燃焼室
からの伝熱で常に高温に維持されており、煉瓦表面部は
１０００℃以上、そして炉上部の空間部でも７００から
９００℃程度に達するのが一般的である。このような高
温雰囲気に装入された石炭は、最終的に１０００℃近く
まで昇温して強固なコークスに転化する際に、ガスやタ
ール等の副産物も同時に生成する。（Ｂ）ガスやタール等は、炉上部空間部の高温下では熱
分解反応により熱分解カーボンを生成するが、熱分解カ
ーボンを生成しない温度にまで雰囲気温度を低下させる
手段として石炭が含有する水分の気化熱を利用できるこ
とに着目した。

【０００９】（Ｃ）室炉式コークス炉の操業において、
上層部のコークスの品質が下記の理由で劣悪になること
にも着目した。室炉式コークス炉で強固な塊コークスが
製造できるのは、一定容積という拘束された条件下で石
炭の乾留反応が進行するからである。

【００１０】石炭は温度が上昇すると、軟化溶融し膨張
するが、膨張分は炭化室が煉瓦壁で拘束されているた
め、既に生成したコークス内の気孔や亀裂部分等に侵入
し、気孔等が少なく緻密な強固な構造のコークスをつく
るのに寄与する。ところが、上層部の石炭は、軟化溶融
し膨張する際に、上部空間方向がフリーであるため、石
炭はこの方向に向かって膨張し、生成するコークスは、
カルメラ状の殆ど強度を有しない劣悪品になり、高炉用
コークスとして使用することができない。

【００１１】（Ｄ）上層部の石炭に高水分含有炭を配す
ることにより、水分の気化熱を利用して炭化室の上部空
間を冷却し、かつ上層部の石炭は、もともと前述の通り
高炉用コークスの製造原料にならないため、高炉用コー
クス用としては不適な低廉な高水分含有炭に代替でき
る。

【００１２】（Ｅ）上層部に低廉な高水分含有炭を配す
ることにより、設備投資をすることなく、炭化室上部の
雰囲気温度を低下させることが可能となり、熱分解カー
ボンの生成を防止できる。

【００１３】この結果、装炭孔径の径小化に伴う装炭不
良や、コークスケーキ押し出し時の炉壁抵抗増大による
押し出し不良等の問題を改善できる。また、高炉用コー
クス用としては不適な低廉な非粘結炭のような高水分含
有炭を活用でき、経済的なコークス炉操業が可能とな
る。

【００１４】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
もので、その要旨は、「高炉用コークスを製造する室炉
式コークス炉において、炉内に装入した原料炭上部に、
該原料炭よりも水分含有率の高い高水分含有炭を配する
ことを特徴とするコークス炉の操業方法。」である。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明によれば、原料炭の上部を
原料炭に比べ含有水分の高い石炭で置き換えることによ
り、装入石炭温度の上昇と共に含有水分の蒸発が起こ
り、その気化熱により炭化室上部の雰囲気温度が低下
し、石炭乾留時に生成するガスやタールの熱分解を抑制
でき、熱分解カーボンの生成を防止できる。

【００１６】また、炉内に既に生成している熱分解カー
ボンは、下記（１）式に示す水性ガス反応により、ＣＯ
ガスとして除去できる。Ｃ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ＋Ｈ₂ （１）高水分含有炭の使用量は、全装入石炭量の１〜１５重量
％（以下、全て単に％で示す）とするのがよい。

【００１７】その理由は、１％未満では本発明の効果が
十分には発揮されないおそれがあり、また１５％を超え
ると本来の高品質コークスの生産量が低下することに加
えて水分が過多となって乾留効率が低下する可能性があ
るからである。好ましくは、全装入石炭量の３〜１０％
である。

【００１８】原料炭の上部に装入する高水分含有炭の水
分含有量は、１０〜６０％とするのがよい。その理由
は、通常の原料炭の水分含有量は６％から１０％未満程
度であるので、１０％未満では本発明の効果が十分には
発揮されにくいからであり、現状実用上利用可能な石炭
水分は概ね６０％以下であるからである。好ましくは、
高水分含有炭の水分量は、１５〜４０％である。

【００１９】使用する高水分含有炭は一般的に非粘結炭
であり、粘結炭である原料炭に比べ安価であり経済的で
あるとともに、高価な原料炭を使用しても上部層は前述
の通り高炉用の良質のコークスを製造できないため、歩
留まりがほとんど変化しない。しかも、熱分解カーボン
の生成を防止できるため、原料炭を充填密度を高く装入
でき生産量の向上が図れる。

【００２０】

【実施例】本発明の効果の確認試験を試験炉で行った。
表１は、試験に使用した配合炭と高水分含有炭である非
粘結炭のＡ炭の工業分析値と特性とを比較したものであ
り、表２は表１に示したＡ炭の使用方法の実施例と評価
結果を示したものである。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【表２】

【００２３】表２に示す比較例１は、表１に性状を示す
配合炭を予め乾燥させて水分量を６％まで低減させた
後、３００ｋｇを炉温１１５０℃の試験コークス炉（炉
幅０．４５ｍ、炉長１ｍ、炉高１．３ｍ）に装入し、炭
中温度が９５０℃に達するまで乾留を行った。

【００２４】乾留終了後のコークスは炉から排出後、湿
式冷却し、乾燥後コークスの冷間強度（ＤＩ¹⁵⁰）を測
定した。試料コークスの冷間強度（ＤＩ¹⁵⁰）は、試料
コークスをドラム回転試験機で１５０回転の衝撃を与え
た後、篩分離して算出した粒径１５ｍｍ以上コークスの
残存割合（重量％）からもとめた。

【００２５】熱分解カーボンの生成の有無は、予め天井
に吊した煉瓦小片を顕微鏡観察することにより、熱分解
カーボンの付着状況から生成の有無を調査した。表２に
示す本発明例は、前記水分量を６％に調整した配合炭２
７０ｋｇを試験コークス炉に装炭後、表１に示すＡ炭３
０ｋｇを上積み装入し、乾留を行い比較例１と同様に評
価を行った。

【００２６】表２に示す比較例２は、前記配合炭２７０
ｋｇとＡ炭３０ｋｇとを予め均一混合後、試験コークス
炉に装炭して乾留を行い比較例１と同様に評価を行っ
た。同表から明らかなように、比較例１では、高炉用コ
ークスとして使用可能な強度に維持できたが熱分解カー
ボンが生成した。

【００２７】本発明例では天井煉瓦部への熱分解カーボ
ンの生成が防止でき、しかもコークスの冷間強度（ＤＩ
¹⁵⁰）を高炉用コークスとして使用可能な強度に維持で
きた。比較例２では、熱分解カーボンの生成抑制の面か
らは効果があるが、コークス強度が極端に低下し、殆ど
使用に耐えなくなった。

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、新たな設備投資をする
ことなく熱分解カーボンの生成を防止することができ、
装炭孔径の径小化に伴う装炭不良や、コークスケーキ押
し出し時の炉壁抵抗増大による押し出し不良等の問題を
改善できる。また、コークス炉の上層部分を高価な原料
炭から安価な非粘結炭に変えることによりコークスの製
造コストを低減できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉用コークスを製造する室炉式コーク
ス炉において、炉内に装入した原料炭上部に、該原料炭
よりも水分含有率の高い高水分含有炭を配することを特
徴とするコークス炉の操業方法。