JP2006206898A - Coke pushing method, coke pusher machine and method for producing coke - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コークス炉において、生成されたコークスを炭化室から押し出すためのコークス押し出し方法及びコークス押し出し装置に関し、特に、押し出し負荷を低減して、コークス炉壁の損傷を軽減し、炉壁の延命化を図ることができるコークス押し出し方法及びコークス押し出し装置に関するものである。なお、本発明では、特に断らない限り、コークス炉は、室炉式コークス炉のことを言う。室炉式コークス炉は、炉体の下部に蓄熱室があり、その上部に燃焼室と炭化室とが交互に配列されている。 The present invention relates to a coke extrusion method and a coke extrusion apparatus for extruding generated coke from a carbonization chamber in a coke oven, and in particular, to reduce extrusion load, reduce coke oven wall damage, and extend the life of the furnace wall. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a coke extrusion method and a coke extrusion apparatus that can achieve the above. In the present invention, unless otherwise specified, the coke oven refers to a chamber type coke oven. The chamber furnace type coke oven has a heat storage chamber at the lower portion of the furnace body, and combustion chambers and carbonization chambers are alternately arranged at the upper portion thereof.
コークス炉において、炭化室内で石炭を乾留して生成されたコークス(コークス塊)を押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、炭化室内でコークスの押し詰りを起こし、その結果、押し出し負荷が増大して、コークス炉炭化室の炉壁に大きな力が作用し、炉壁を損傷することがある。押し詰りが激しい場合には、炉壁を破壊したり、あるいは押し出し装置で押し出すことができず炉の温度を下げてから、人力でコークスを掻き出したりする。このため、炉壁の補修費が増大するとか、炉の停止による生産量の低減を余儀なくされるなどの問題を抱えている。 In the coke oven, when coke (coke lump) produced by carbonizing coal in the carbonization chamber is extruded from the carbonization chamber using an extrusion device, the coke is clogged in the carbonization chamber, resulting in an increase in the extrusion load. As a result, a large force acts on the furnace wall of the coke oven carbonization chamber, and the furnace wall may be damaged. When the clogging is severe, the furnace wall is destroyed, or it cannot be pushed out by the extrusion device, and the furnace temperature is lowered, and then the coke is scraped out manually. For this reason, there are problems such as an increase in the repair cost of the furnace wall and a reduction in the production amount due to the shutdown of the furnace.
それに対して、押し出し負荷を低減し、炉壁の損傷を防止するための技術として、以下のようなものが提案されている。 On the other hand, the following has been proposed as a technique for reducing the extrusion load and preventing damage to the furnace wall.
例えば、コークス炉の炭化室の炉底レンガを補修する際に、乾燥粉コークスを炭化室に入れ、乾燥粉コークスが炉底レンガ表面の凹部を埋めて平坦にすることによって、コークス押し出し時におけるコークス塊と炉底間の摩擦を低減する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 For example, when repairing the bottom brick in the carbonization chamber of the coke oven, the dry powder coke is placed in the carbonization chamber, and the dry powder coke fills the recesses on the surface of the bottom brick and flattens it. A method for reducing the friction between the lump and the furnace bottom has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
また、原料石炭を炭化室内へ装入するに先立ち、粒状(5mm以下)の耐火材料(グラファイトやSi3N4など)を傾斜付きの炉底に敷き詰めておき、コークス押し出し時におけるコークス塊と炉底間の摩擦を低減して、結果として炉壁損傷を防ぐという技術も提案されている(例えば、特許文献2参照。)。 Further, prior to charging the raw coal to the carbonization chamber, the particulate refractory material (5mm or less) (such as graphite or Si 3 N 4) leave spread the beveled furnace bottom, lump coke and the oven during coke extrusion A technique has also been proposed in which friction between the bottoms is reduced, and as a result, furnace wall damage is prevented (see, for example, Patent Document 2).
また、特許文献3には、水平シャベルを上下に振動させて、炭化室内のコークスをバケット内に崩落させて、コークスを搬出する装置が開示されている。
しかしながら、前記の特許文献1、2に記載されている技術では、十分な押し出し負荷低減には結びつかない。 However, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 do not lead to a sufficient push load reduction.
すなわち、前記の特許文献1、2に記載されている技術は、いずれも、コークス塊と炭化室炉底との摩擦力低減を図ろうとするものであるが、コークスの押し詰りの発生及び押し出し負荷の増大の主原因は、コークス塊と炭化室炉底との摩擦力ではなく、押し出し装置を用いてコークス塊の押し出しを行う際に、押し出し装置のラムヘッドで押されたコークス塊が変形・崩壊して、押し出し方向と直交する水平方向にひろがることにより、コークス塊と炭化室側壁との摩擦力が増すことにあるからである。 That is, both of the techniques described in Patent Documents 1 and 2 are intended to reduce the frictional force between the coke lump and the carbonization chamber furnace bottom. The main cause of the increase is not the frictional force between the coke mass and the bottom of the coking chamber, but when the coke mass is extruded using an extrusion device, the coke mass pushed by the ram head of the extrusion device is deformed and collapsed. This is because the frictional force between the coke lump and the carbonization chamber side wall is increased by spreading in the horizontal direction perpendicular to the extrusion direction.
また、特許文献3に記載の技術は、本願が対象としている押し出し装置を使用せずに、バケットに取り付けられた水平シャベルを上下に振動させて、炭化室内のコークスをバケット内に崩落させて、バケットで炉内にあるコークスを何度もすくい出すもので、押し出し装置を用いるコークス炉に比べて、コークスの搬出作業に多くの時間を要する。
In addition, the technique described in
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、コークス炉の炭化室からコークス塊を押し出す際に、的確に押し出し負荷を低減して、コークス炉壁の損傷を軽減することができるコークス押し出し方法及びコークス押し出し装置を提供することを目的とするものである。さらに、それを利用して、所望の配合炭を用いてコークスを製造することができるコークス製造方法を提供することを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when extruding a coke lump from a coking chamber of a coke oven, the coke oven can accurately reduce the extrusion load and reduce damage to the coke oven wall. An object of the present invention is to provide an extrusion method and a coke extrusion apparatus. Furthermore, it aims at providing the coke manufacturing method which can manufacture coke using the desired coal blend using it.
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。 In order to solve the above problems, the present invention has the following features.
[1]コークス炉の炭化室内のコークス塊に押し出し装置のラムヘッドを押し当てて炭化室からコークス塊を押し出すに際し、コークス塊に振動を付与しながら押し出すことを特徴とするコークス押し出し方法。 [1] A coke extrusion method characterized in that when a coke mass is pushed out from a carbonization chamber by pressing a ram head of an extrusion device against the coke mass in a carbonization chamber of a coke oven, the coke mass is extruded while applying vibration.
[2]押し出し荷重が所定値以上の場合に、コークス塊に振動を付与することを特徴とする前記[1]に記載のコークス押し出し方法。 [2] The coke extrusion method according to [1], wherein vibration is applied to the coke mass when the extrusion load is a predetermined value or more.
[3]押し出し開始位置からのラムヘッドの移動距離が所定の範囲にある場合に、コークス塊に振動を付与することを特徴とする前記[1]に記載のコークスの押し出し方法。 [3] The coke extrusion method according to [1], wherein vibration is applied to the coke mass when the moving distance of the ram head from the extrusion start position is within a predetermined range.
[4]前記振動は、ラムヘッドを振動させることによって付与することを特徴とする前記[1]〜[3]のいずれかに記載のコークス押し出し方法。 [4] The coke pushing method according to any one of [1] to [3], wherein the vibration is applied by vibrating a ram head.
[5]前記ラムヘッドは、上下方向に複数個に分割されており、少なくともその内の1個を振動させることを特徴とする前記[4]に記載のコークス押し出し方法。 [5] The coke extrusion method according to [4], wherein the ram head is divided into a plurality of parts in the vertical direction, and at least one of them is vibrated.
[6]振動方向として少なくとも押し出し方向成分を含んだ振動を付与することを特徴とする前記[1]〜[5]のいずれかに記載のコークス押し出し方法。 [6] The coke extrusion method according to any one of [1] to [5], wherein a vibration including at least an extrusion direction component is applied as a vibration direction.
[7]2Hz〜100Hzの周波数成分を1種類以上含んだ振動を付与することを特徴とする前記[1]〜[6]のいずれかに記載のコークス押し出し方法。 [7] The coke extrusion method according to any one of [1] to [6], wherein vibration including one or more types of frequency components of 2 Hz to 100 Hz is applied.
[8]1種類以上の正弦波を含んだ波形の振動を付与することを特徴とする前記[1]〜[7]のいずれかに記載のコークス押し出し方法。 [8] The coke extrusion method according to any one of [1] to [7], wherein vibration having a waveform including one or more types of sine waves is applied.
[9]振動レベルが0.5G〜10Gの加速度レベルである振動を付与することを特徴とする前記[1]〜[8]のいずれかに記載のコークス押し出し方法。 [9] The coke extrusion method according to any one of [1] to [8], wherein a vibration having a vibration level of 0.5G to 10G is applied.
[10]コークス炉の炭化室内のコークス塊にラムヘッドを押し当ててコークス塊を炭化室から押し出すコークスの押し出し装置であって、ラムヘッドを振動させるためのラムヘッド振動手段を備えていることを特徴とするコークス押し出し装置。 [10] A coke pushing apparatus for pushing the ram head against the coke lump in the carbonization chamber of the coke oven to push the coke lump out of the carbonization chamber, characterized by comprising ram head vibration means for vibrating the ram head. Coke extrusion device.
[11]ラムヘッドが上下方向に複数個に分割されており、前記ラムヘッド振動手段は、少なくともその内の1個を振動させるものであることを特徴とする前記[10]に記載のコークス押し出し装置。 [11] The coke pushing apparatus according to [10], wherein the ram head is divided into a plurality of parts in the vertical direction, and the ram head vibration means vibrates at least one of them.
[12]振動方向として少なくとも押し出し方向成分を含んでラムヘッドを振動させることを特徴とする前記[10]または[11]に記載のコークス押し出し装置。 [12] The coke pushing apparatus according to [10] or [11], wherein the ram head is vibrated including at least a pushing direction component as a vibrating direction.
[13]2Hz〜100Hzの周波数成分を1種類以上含んでラムヘッドを振動させることを特徴とする前記[10]〜[12]のいずれかに記載のコークス押し出し装置。 [13] The coke extrusion device according to any one of [10] to [12], wherein the ram head is vibrated by including one or more types of frequency components of 2 Hz to 100 Hz.
[14]1種類以上の正弦波を含んだ波形でラムヘッドを振動させることを特徴とする前記[10]〜[13]のいずれかに記載のコークス押し出し装置。 [14] The coke pushing device according to any one of [10] to [13], wherein the ram head is vibrated with a waveform including one or more types of sine waves.
[15]振動レベルが0.5G〜10Gの加速度レベルでラムヘッドを振動させることを特徴とする前記[10]〜[14]のいずれかに記載のコークス押し出し装置。 [15] The coke pushing apparatus according to any one of [10] to [14], wherein the ram head is vibrated at an acceleration level of 0.5G to 10G.
[16]配合炭をコークス炉内に装入して、コークスを生成し、コークス炉の炭化室内のコークス塊に押し出し装置のラムヘッドを押し当てて炭化室からコークス塊を押し出すに際し、コークス塊に振動を付与しながら押し出すことを特徴とするコークス製造方法。 [16] Charcoal is charged into a coke oven to produce coke, and when the coke mass is pushed out from the carbonization chamber by pushing the ram head of the extrusion device against the coke mass in the coking chamber of the coke oven, the coke mass vibrates. Coke production method characterized by extruding while imparting.
[17]用いる配合炭のロットの荷重平均の揮発分が、29mass%以上、あるいは、25mass%以下であることを特徴とする前記[16]に記載のコークス製造方法。 [17] The coke production method according to the above [16], wherein the load average volatile content of the lot of blended coal to be used is 29 mass% or more or 25 mass% or less.
[18]用いる配合炭のロットの荷重平均の膨張圧が6kPa以上であることを特徴とする前記[16]または[17]に記載のコークス製造方法。 [18] The coke production method according to [16] or [17] above, wherein the load average expansion pressure of the lot of blended coal used is 6 kPa or more.
[19]膨張圧が20kPa以上の石炭の配合率が、20mass%以上である配合炭を用いることを特徴とする前記[16]〜[18]のいずれかに記載のコークス製造方法。 [19] The coke production method according to any one of [16] to [18], wherein a blended coal having an expansion pressure of 20 kPa or more and a blending ratio of 20 mass% or more is used.
なお、本発明で言うコークス塊は、炭化室内にあるコークス全体のことを言い、コークス同士が、固着したブロック状のコークス塊だけを意味するものではない。コークスは、冷却過程で、ひび割れるが、押し出し過程で、コークス同士が、お互いに密に接触し、コークス全体に振動を伝えることができるので、コークスが固着したブロック状である必要はない。 The coke mass referred to in the present invention refers to the entire coke in the carbonization chamber, and does not mean only the block-shaped coke mass in which the cokes are fixed. Coke cracks in the cooling process, but in the extrusion process, the cokes can come into close contact with each other and transmit vibrations to the entire coke, so there is no need for the block to have coke fixed.
本発明においては、コークス塊に振動を付与しながらコークス塊を炭化室から押し出すようにしているので、その振動によって、コークス塊と炭化室炉壁との間の摩擦が静摩擦から動摩擦に変化して、摩擦係数が低下し、それによって押し出し負荷が低減する。その結果、炉壁の損傷を抑止することができるとともに、押し詰りによる操業遅延が回避され、生産性をあげることが可能となる。また、配合炭の揮発分や配合炭の膨張圧、高膨張圧炭の配合量に関わらず押し出し負荷(例えば、押し出しラム駆動装置の最高負荷電流値)が、管理レベルを超えることが無いので、配合炭の管理が非常に楽である。また、コストの安い揮発分の多い炭や揮発分の少ない炭あるいは、膨張圧の高い炭を使用できるので、コストメリットが大きい。 In the present invention, since the coke lump is pushed out from the carbonization chamber while applying vibration to the coke lump, the friction between the coke lump and the carbonization chamber furnace wall changes from static friction to dynamic friction. , The coefficient of friction is reduced, thereby reducing the extrusion load. As a result, damage to the furnace wall can be suppressed, operation delay due to clogging can be avoided, and productivity can be increased. In addition, the extrusion load (for example, the maximum load current value of the extrusion ram drive unit) does not exceed the control level regardless of the volatile content of the coal blend, the expansion pressure of the coal blend, and the blending amount of the high expansion pressure coal. Management of blended coal is very easy. In addition, low cost volatile coal, low volatile coal, or high expansion pressure charcoal can be used.
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施形態を説明するための側面図であり、図2は、本発明の一実施形態におけるコークス押し出し装置の斜視図である。 FIG. 1 is a side view for explaining an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of a coke extrusion device in an embodiment of the present invention.
図1中、10がコークス炉の炭化室で、その中でコークス塊11が生成される。
In FIG. 1,
そして、図1、図2において、20が本発明の一実施形態におけるコークス押し出し装置であり、押し出しラム21と、押し出しラム駆動装置(図示せず)と、押し出しラム21の先端に設けられたラムヘッド22とを備えているとともに、コークス塊11に押し当てられるラムヘッド22の押し当て面が、上下方向に、上部押し当て面22a、中間押し当て面22b、下部押し当て面22cの3個の押し当て面に分割されていて、その内の押し当て面積が一番大きい中間押し当て面22bを加振ロッド24を介して押し出し方向に振動させるための加振機23が押し出しラム21に取り付けられている。
1 and 2,
上記のように構成されたコークス押し出し装置20を用いて、コークス塊11を炭化室10から押し出す場合の手順を以下に示す。
The procedure for extruding the
(1)まず、図1に示すように炭化室10外に待機している状態から、押し出しラム21を作動させて、ラムヘッド22の各押し当て面22a、22b、22cを炭化室10内のコークス塊11に押し当て、ラムヘッド22を前進させる。
(1) First, as shown in FIG. 1, the pushing
(2)次に、押し出し荷重(押し出し負荷)が所定の値以上(具体的には、例えば、押し出しラム駆動装置の負荷電流値が所定値を超えた場合)になったら、加振機23によって中間押し当て面22bを押し出し方向に振動させて、コークス塊11に振動を付与しながら、ラムヘッド22を前進させる。なお、押し出し荷重の検出は、例えば、押し出しラム駆動装置の負荷電流値から算定する。
(2) Next, when the pushing load (pushing load) becomes equal to or greater than a predetermined value (specifically, for example, when the load current value of the pushing ram driving device exceeds a predetermined value), the
(3)そして、押し出し荷重が、所定の値より小さくなったところで、中間押し当て面22bの振動を停止し、その状態で引き続き押し出しラム21を前進させる。
(3) When the pushing load becomes smaller than a predetermined value, the vibration of the intermediate
(4)最後に、コークス塊11全体が炭化室10から押し出されたら、押し出しラム21を当初の待機位置まで後退させる。
(4) Finally, when the
上記のようにしてコークス塊11の押し出しを行うことによって、コークス塊11に付与される振動で、コークス塊11と炭化室10の炉壁との間の摩擦が静摩擦から動摩擦に変化して、摩擦係数が低下し、それによって押し出し負荷が低減する。その結果、炉壁の損傷を抑止することができるとともに、押し詰りによる操業遅延が回避され、生産性をあげることが可能となる。
By extruding the
なお、上記では、押し出し荷重が所定の値以上になったら、コークス塊11に振動を付与し、押し出し荷重が所定の値より小さくなったら、振動を付与するのを停止するようにしているが、通常、押し出し荷重が最大になるのは、押し出し開始位置からのラムヘッド22の前進移動距離が1m〜1.5mになったところなので、ラムヘッド22の前進移動距離が1.5mを超えたら、コークス塊11に振動を付与するのを停止するようにしてもよい。また、押し出し開始時点から押し出し終了時点まで、常に振動を付与しておいても構わない。
In the above, when the extrusion load becomes a predetermined value or more, vibration is applied to the
なお、本発明のラムヘッドの振動方向は、コークス塊全体に振動を付与することができれば、炉の上下方向や押し出し方向のいずれも用いることができる。しかし、炉の上下方向への振動を主体とした振動は、ラムヘッドからコークス塊全体に確実に振動を伝えることが難しく、例えば、ラムヘッドに複数の突起を設けてコークス塊に突起を突き刺す等の工夫が必要である。しかし、この場合、ラムヘッドの突起を突き刺されたコークス塊の周辺部分のみが振動し、その部分のみのコークス塊が崩壊する可能性が高く、コークス塊全体に振動を伝えにくくなる。さらに、上下方向の振動方向を主体とした場合は、コークス塊を持ち上げる方向を含むので、加振機の負荷が大きく、加振機の駆動能力を大きくする必要がある。 As the vibration direction of the ram head of the present invention, either the vertical direction or the extrusion direction of the furnace can be used as long as vibration can be applied to the entire coke mass. However, it is difficult to reliably transmit vibration from the ram head to the entire coke block, for example, vibrations mainly in the vertical direction of the furnace. is required. However, in this case, there is a high possibility that only the peripheral portion of the coke mass pierced with the protrusion of the ram head vibrates, and the coke mass of only that portion collapses, and it becomes difficult to transmit vibration to the entire coke mass. Furthermore, when the vibration direction in the vertical direction is mainly used, since it includes the direction in which the coke mass is lifted, the load on the shaker is large and the drive capability of the shaker needs to be increased.
以上のことから、本発明のラムヘッドの振動方向は、押し出し方向の振動成分を含んだ振動方向の場合が、本発明のラムヘッドの構造を簡単することができ、加振機の駆動能力を小さくできるので、好ましい。さらに好適には、押し出し方向の振動成分を主体とした振動方向がより好ましい。 From the above, when the vibration direction of the ram head of the present invention is a vibration direction including a vibration component in the pushing direction, the structure of the ram head of the present invention can be simplified and the drive capability of the vibration exciter can be reduced. Therefore, it is preferable. More preferably, a vibration direction mainly including a vibration component in the pushing direction is more preferable.
また、上記では、中間押し当て面22bにのみ加振機23を連結しているが、上部押し当て面22a、下部押し当て面22cにもそれぞれ加振機を連結して、振動させる押し当て面を適宜1個以上選択して振動させてもよい。
Further, in the above description, the
また、この実施形態では、ラムヘッド22の押し当て面を3個に分割し、その内の中間押し当て面22bの押し当て面積が一番大きくなるようにしているが、必要に応じて、分割する個数や押し当て面積の割合を選定すればよい。もちろん、ラムヘッド22の押し当て面を分割しなくともよい。
Further, in this embodiment, the pressing surface of the
また、本発明の振動は、押し出し方向に平行に振動を与えるのが好ましいが、斜め上方方向、あるいは、斜め下方方向に振動を与えてもよい。 The vibration of the present invention is preferably applied in parallel with the extrusion direction, but may be applied in an obliquely upward direction or an obliquely downward direction.
さらに、振動の周波数帯域は、2Hz〜100Hzの単一周波数が制御上好ましいが、この帯域の周波数成分が、2種類以上含まれてもよい。規則振動あるいは不規則振動でもよい。振動の周波数帯域が100Hzを超えると、振動の振幅が小さくなるので、コークス塊に与える振動の効果が小さくなる。より好ましくは、60Hz以下である。また、振動の周波数帯域が2Hz未満になると、十分な加速度を得るために加振機への投入エネルギーの増大が必要であり、コークス塊に与える振動の効果が、不十分になりがちである。特に、30Hz〜60Hzが好ましい。 Furthermore, the frequency band of vibration is preferably a single frequency of 2 Hz to 100 Hz in terms of control, but two or more types of frequency components in this band may be included. Regular vibration or irregular vibration may be used. When the frequency band of vibration exceeds 100 Hz, the vibration amplitude decreases, so the effect of vibration on the coke mass decreases. More preferably, it is 60 Hz or less. In addition, when the frequency band of vibration is less than 2 Hz, it is necessary to increase the input energy to the shaker in order to obtain sufficient acceleration, and the effect of vibration given to the coke mass tends to be insufficient. In particular, 30 Hz to 60 Hz is preferable.
また、振動波形は、必ずしも正弦波である必要はなく、三角波や矩形波あるいは、連続したインパルス波のような波形やそれらが混在した波形でもよい。また、1種類以上の正弦波を含んだ波形でラムヘッドを振動させる装置が好ましい。 The vibration waveform is not necessarily a sine wave, and may be a triangular wave, a rectangular wave, a waveform such as a continuous impulse wave, or a waveform in which they are mixed. A device that vibrates the ram head with a waveform including one or more types of sine waves is preferable.
また、振動の加速度レベルは、コークス塊に有効な振動を与えるために0.5G以上の加速度レベルがあればよい。さらに1G以上の加速度レベルがさらに好ましい。また、押し出し装置の機械的強度を考慮して10G以下とするのが、好ましい。なお、加速度レベルの”G”は重力加速度で1G=9.8m/s2である。 Also, the acceleration level of vibration may be an acceleration level of 0.5 G or more in order to give effective vibration to the coke mass. Further, an acceleration level of 1G or more is more preferable. Moreover, it is preferable to set it as 10 G or less considering the mechanical strength of an extrusion apparatus. The acceleration level “G” is a gravitational acceleration of 1G = 9.8 m / s 2 .
なお、加速度レベルの測定は、特に、規定しない。例えば、ラムヘッドの加振部分に取り付けた加速度ピックアップ(B&K社製Piezoelectric Charge Accelerometer 型番Type 4383)の信号をチャージアンプ(B&K社製Charge Amplifier 型番Type 2635)で変換し、パソコンで記録して求めることができる。 The measurement of the acceleration level is not particularly specified. For example, the signal of the accelerometer (B & K's Piezoelectric Charge Accelerometer model number Type 4383) attached to the vibration part of the ram head is converted by a charge amplifier (B & K company Charge Amplifier model number Type 2635) and recorded on a personal computer. it can.
また、本発明で用いる加振機の構造は、周波数と加速度レベルを任意に調整できる装置が好ましく、その駆動方法は、モーター、油圧、水圧等が採用できる。但し、高温負荷から狭いスペースに搭載可能な加振機構として、例えば、バイブロハンマーやエアーハンマー等が使用可能である。 Moreover, the structure of the vibrator used in the present invention is preferably a device capable of arbitrarily adjusting the frequency and the acceleration level, and a motor, hydraulic pressure, hydraulic pressure, or the like can be adopted as the driving method. However, for example, a vibro hammer or an air hammer can be used as a vibration mechanism that can be mounted in a narrow space from a high temperature load.
そして、本発明で用いる配合炭については、従来適用できなかった以下のような配合炭を適用することが可能である。 And about the blended coal used by this invention, it is possible to apply the following blended coal which was not applicable conventionally.
(a)本発明に適用可能な配合炭の揮発分(volatile matter、以降VMと称す)
本発明で用いる配合炭は、従来適用できなかった配合炭のロット毎の荷重平均の揮発分が29mass%以上、あるいは、25mass%以下の配合炭にも適用可能である。なお、配合炭の銘柄の揮発分は、炭坑毎、船毎等のロット単位に石炭をサンプリングし、揮発分が測定され、管理されている。コークス炉に投入前にロット毎の揮発分を考慮して、各ロットの石炭の投入量が、配合される。加重平均の揮発分は、各ロットの投入量と揮発分を掛け算し、全投入量で除して求めた。各ロットの揮発分の分析はJIS M 8812に準拠する。試料を蓋つきのルツボに入れ空気との接触を避けるようにして900℃で7分間加熱したときの加熱減量の試料に対する質量分率を求め、これから同時に測定した水分を差し引いて揮発分とする。
(A) Volatile coal volatile matter (hereinafter referred to as VM) applicable to the present invention
The blended coal used in the present invention can be applied to a blended coal having a load average volatile content of 29 mass% or more or 25 mass% or less for each lot of blended coal that could not be applied conventionally. Note that the volatile content of the blended coal brand is managed by sampling the coal in units of lots, such as for each coal mine and ship, and measuring the volatile content. The amount of coal input in each lot is blended in consideration of the volatile content of each lot before being introduced into the coke oven. The weighted average volatile content was obtained by multiplying the input amount of each lot by the volatile content and dividing by the total input amount. The analysis of the volatile content of each lot conforms to JIS M 8812. The sample is put in a crucible with a lid so as to avoid contact with air, and the mass fraction of the sample for heating loss when heated at 900 ° C. for 7 minutes is obtained.
一般に配合炭の揮発分が29mass%以上になるとカーボン析出量が増加し、炉壁に付着したカーボンが成長し、押し出し時に、コークス塊と炉壁に付着したカーボンが接触し、潤滑な押し出しができにくくなる。本発明のコークス押し出し装置を使用することにより、カーボンとコークス塊の接触時にコークス塊が留まることなく押し出しが可能となる。なお、本発明に適用できる配合炭のロットの荷重平均の揮発分の最大値は、通常、原料炭の銘柄の最大揮発分が40mass%であるので、40mass%である。 In general, when the volatile content of blended coal reaches 29 mass% or more, the amount of carbon deposition increases, and carbon adhering to the furnace wall grows. During extrusion, the coke lump and carbon adhering to the furnace wall come into contact with each other, and a smooth extrusion is possible. It becomes difficult. By using the coke extrusion apparatus of the present invention, the coke mass can be extruded without staying at the time of contact between the carbon and the coke mass. Note that the maximum value of the load average volatile content of the blended coal lot applicable to the present invention is usually 40 mass% because the maximum volatile content of the brand of raw coal is 40 mass%.
一方、一般に配合炭の揮発分が25mass%以下になると炉壁とコークス塊の隙間が小さくなり炉壁に凸部がある場合、凸部とコークス塊が接触し、潤滑な押し出しができなくなる。本発明のコークス押し出し装置を使用することにより、凸部とコークス塊の摩擦が小さくなり、ケーキが留まることなく押し出しが可能となる。なお、本発明に適用できる配合炭のロット毎の荷重平均の揮発分の最小値は、通常、原料炭の銘柄の最小揮発分が15mass%であるので、15mass%である。 On the other hand, in general, when the volatile content of the blended coal is 25 mass% or less, the gap between the furnace wall and the coke lump becomes small, and when the furnace wall has a convex part, the convex part and the coke lump come into contact with each other, making it impossible to perform a smooth extrusion. By using the coke extrusion apparatus of the present invention, the friction between the convex portion and the coke lump is reduced, and the cake can be extruded without staying. In addition, the minimum value of the load average volatile matter for each lot of blended coal applicable to the present invention is usually 15 mass% because the minimum volatile content of the brand of raw coal is 15 mass%.
(b)本発明で適用可能な配合炭の膨張圧
本発明で用いる配合炭は、従来適用できなかった配合炭のロット毎の荷重平均の膨張圧が、6kPa以上にも適用可能である。なお、配合炭のロット毎の膨張圧は、炭坑毎、船毎等のロット単位に石炭をサンプリングし、膨張圧が測定され、管理されている。コークス炉に投入前にロット毎の膨張圧を考慮して、各ロットの石炭の投入量が配合される。加重平均の膨張圧は、各ロットの投入量と膨張圧を掛け算し、全投入量で除して求めた。膨張圧の測定方法は、石炭を1〜3mmに整粒し、直径50mm、高さ70mmのルツボにいれ嵩密度775kg/m3になるよう調整し、ルツボの上から蓋をし、差圧計を石炭中に差し込む。ルツボを1000℃まで4℃/minで昇温し、昇温過程における差圧の最大値を読み取る。
(B) Expansion pressure of blended coal applicable in the present invention The blended coal used in the present invention is applicable to a load average expansion pressure of 6 kPa or more for each lot of blended coal that could not be applied conventionally. The expansion pressure for each lot of blended coal is managed by sampling the coal in units of lots such as for each coal mine and for each ship, and measuring the expansion pressure. In consideration of the expansion pressure for each lot before charging into the coke oven, the amount of coal input for each lot is blended. The weighted average expansion pressure was obtained by multiplying the input amount of each lot by the expansion pressure and dividing by the total input amount. The expansion pressure is measured by adjusting the coal to 1 to 3 mm, placing it in a crucible with a diameter of 50 mm and a height of 70 mm, adjusting the bulk density to 775 kg / m 3 , closing the lid from the top of the crucible, and using a differential pressure gauge. Insert into coal. The temperature of the crucible is raised to 1000 ° C. at 4 ° C./min, and the maximum value of the differential pressure in the temperature raising process is read.
一般に、配合炭の膨張圧が高いと乾留時の収縮が少なくなり、炉壁とコークス塊の隙間が小さくなり、炉壁に凸部がある場合、凸部とコークス塊が接触し、潤滑な押し出しができなくなる。本発明のコークス押し出し装置を使用することにより、凸部とコークス塊間の摩擦が小さくなり、コークス塊が留まることなく押し出しが可能となる。なお、本発明に適用できる配合炭の銘柄の荷重平均の膨張圧の最大値は、通常、原料炭の銘柄の最大膨張圧力が9kPaであるので、9kPaである。 Generally, when the expansion pressure of blended coal is high, shrinkage during dry distillation is reduced, the gap between the furnace wall and the coke lump is reduced, and if there is a protrusion on the furnace wall, the protrusion and the coke lump come into contact with each other and lubricate extrusion. Can not be. By using the coke extrusion apparatus of the present invention, the friction between the convex portion and the coke mass is reduced, and the coke mass can be extruded without staying. The maximum value of the load-average expansion pressure of the blended coal brand that can be applied to the present invention is 9 kPa since the maximum expansion pressure of the raw coal brand is normally 9 kPa.
(c)本発明で適用可能な配合炭の高膨張圧炭の配合率
本発明で用いる配合炭は、従来適用できなかった配合炭の高膨張圧炭の配合率が、20mass%以上にも適用可能である。
(C) Blending rate of high expansion pressure coal of blended coal applicable in the present invention The blended coal used in the present invention is also applied to a blending rate of high expansion pressure coal of blended coal that could not be applied conventionally is 20 mass% or more. Is possible.
一般に、配合炭における高膨張圧炭(2000mmH2O超え、20kPa超え)の配合率が20mass%以上であると、乾留時の収縮が少なくなり、炉壁とコークス塊の隙間が小さくなり、炉壁に凸部がある場合、凸部とコークス塊が接触し、潤滑な押し出しができなくなる。本発明のコークス押し出し装置を使用することにより、凸部とコークス塊間の摩擦が小さくなり、コークス塊が留まることなく押し出しが可能となる。なお、本発明に適用できる配合炭の高膨張圧炭の配合率の最大値は、100mass%である。 Generally, when the blending ratio of high expansion pressure coal (over 2000 mmH 2 O, over 20 kPa) in blended coal is 20 mass% or more, shrinkage during dry distillation is reduced, and the gap between the furnace wall and the coke lump is reduced. When there is a convex portion, the convex portion and the coke lump come into contact with each other, and lubrication cannot be extruded. By using the coke extrusion apparatus of the present invention, the friction between the convex portion and the coke mass is reduced, and the coke mass can be extruded without staying. In addition, the maximum value of the blending ratio of the high expansion pressure coal of the blended coal applicable to this invention is 100 mass%.
ちなみに、高膨張圧炭の銘柄として、ブルークリーク(米国):68kPa(6940mmH2O)、サウスヤクト(ロシア):34kPa(3453mmH2O)、ノーウィッチ(豪州):73kPa(7450mmH2O)、ジャーマンクリーク(豪州):43kPa(4420mmH2O)がある。 By the way, Blue Creek (USA): 68 kPa (6940 mmH 2 O), South Yakut (Russia): 34 kPa (3453 mmH 2 O), Norwich (Australia): 73 kPa (7450 mmH 2 O), German Creek (Australia): 43 kPa (4420 mmH 2 O).
本発明の効果を調べるために、コークス塊に振動を付与しながら押し出す加振実験を行った。 In order to investigate the effect of the present invention, an excitation experiment was performed in which the coke mass was pushed out while being vibrated.
図4に示す1m×0.8m×0.4mの小型の模擬コークス炉30に、同型サイズの小型コークス炉で予め生成したコークス塊11を装入し、側面の壁31に力を加えて押え、端面からラムヘッド32によってコークス塊11に振動(周波数1〜110Hz、加速度レベル0.3〜12G、正弦波)を加えながら、押し出しラム駆動装置(油圧シリンダ)35によって一定速度で押し出し、押し出し力(押し出し荷重)を測定した。なお、ラムヘッド32は押し出し面32a、32b、32cに三分割されていて、そのうちの押し出し面32b(押し出し面の全体面積の1/2)を振動可能とし、背面より加振機33で加振した。なお、加振機33は、振動モータ(偏芯した錘を高速回転)を用いた。
A small
ちなみに、加振パターンとしては、押し出し開始時には振動を停止し(振動OFF)、一定時間経過後に振動を付与し(振動ON)、所定時間経過後に振動を停止し(振動OFF)、その後押し出しを終了した。 By the way, as the excitation pattern, vibration is stopped at the start of extrusion (vibration OFF), vibration is applied after a certain period of time (vibration ON), vibration is stopped after a predetermined time (vibration OFF), and then extrusion is terminated. did.
その際、押し出し力は、試験ラムヘッド32に取り付けたロードセル34の信号をストレインアンプ36で変換し、計測器(パソコン)37で記録して求めた。また、加速度レベルは、試験ラムヘッド32の加振部分(押し出し面32b)に取り付けた加速度ピックアップ(B&K社製 Piezoelectric Charge Accelerometer 型番Type 4383)38の信号をチャージアンプ(B&K社製 Charge Amplifier型番Type 2635)39で変換し、計測器(パソコン)37で記録して求めた。
At that time, the pushing force was obtained by converting the signal of the
図5〜図8に押し出し力の推移の一例を示す。横軸は時間(速度一定のため位置を表す)、縦軸は押し出し力を示す。 5 to 8 show examples of the transition of the pushing force. The horizontal axis represents time (represents the position because the speed is constant), and the vertical axis represents the pushing force.
図5では、押し出し開始後、押し出し力はほぼ一定の値となり、振動を付与すると押し出し力が約1/2に低下した。振動を停止すると押し出し開始後のレベルに復帰していることがわかる。これより、コークス塊に振動を付与することにより押し出し力を約1/2に下げることができることがわかる。このときの加振周波数は40Hzであり、加速度レベルは約1Gであった。 In FIG. 5, the extrusion force became a substantially constant value after the extrusion was started, and the extrusion force decreased to about ½ when vibration was applied. It can be seen that when the vibration is stopped, the level has returned to the level after the start of extrusion. From this, it can be seen that the extrusion force can be reduced to about ½ by applying vibration to the coke mass. The excitation frequency at this time was 40 Hz, and the acceleration level was about 1G.
また、図6は、加振周波数が50Hz、加速度レベルが約1Gの場合、図7は、加振周波数が60Hz、加速度レベルが約1.5Gの場合であったが、いずれの場合ともコークス塊に振動を付与することにより押し出し力を約1/2に下げることができた。 FIG. 6 shows the case where the excitation frequency is 50 Hz and the acceleration level is about 1 G. FIG. 7 shows the case where the excitation frequency is 60 Hz and the acceleration level is about 1.5 G. The extrusion force could be reduced to about ½ by applying vibration to.
図示していないが、加振周波数が2Hz〜100Hzおよび加速度レベルが0.5G〜10Gの場合には、押し出し力を大きく低下させることができた。特に、加振周波数が30Hz〜60Hzの場合に、押し出し力が大きく低下した。 Although not shown, when the excitation frequency was 2 Hz to 100 Hz and the acceleration level was 0.5 G to 10 G, the pushing force could be greatly reduced. In particular, when the excitation frequency was 30 Hz to 60 Hz, the pushing force was greatly reduced.
なお、図8は、加振周波数が30Hz、加速度レベルが約0.2Gの場合であったが、加速度レベルが小さいと、押し出し力をあまり低下させることはできなかった。 FIG. 8 shows the case where the excitation frequency was 30 Hz and the acceleration level was about 0.2 G. However, when the acceleration level was small, the pushing force could not be reduced so much.
また、加振周波数が1Hz、加速度レベルが約1Gの場合も、途中で押し出し力が大きく低下することはなかった。 In addition, even when the excitation frequency was 1 Hz and the acceleration level was about 1 G, the pushing force did not drop significantly during the process.
なお、従来例として、コークス塊に振動を付与しない実験も実施したが、途中で押出力が大きく低下することはなかった。 In addition, although the experiment which does not give a vibration to a coke lump was also implemented as a prior art example, the pushing force did not fall significantly on the way.
本発明例として、実際の室炉式コークス炉で、図1、図2に示したコークス押し出し装置20を用いて、前述の手順でコークス塊に振動を付与しながら押し出しを行った。その振動周波数は40Hzで、加速度レベルは1Gであった。なお、押し出し荷重と加速度レベルの測定は、実施例1と同様に行った。
As an example of the present invention, in an actual chamber furnace type coke oven, the
そして、この実施例2で用いた配合炭は、ロット毎の荷重平均の揮発分が27.2%、ロット毎の荷重平均の膨張圧が4.3kPa、高膨張圧炭の配合率が17%であった。 The blended coal used in Example 2 had a load average volatile content of 27.2% for each lot, a load average expansion pressure for each lot of 4.3 kPa, and a blending ratio of high expansion pressure coal of 17%. Met.
一方、従来例として、従来通り、コークス塊に振動を付与せずに、その他は本発明例と同様の条件で押し出しを行った。 On the other hand, as a conventional example, extrusion was performed under the same conditions as in the example of the present invention without imparting vibration to the coke mass as usual.
本発明例と従来例における押し出し荷重比(相対比)を図3に示す。ここで、押し出し荷重比は、従来例の最大押し出し荷重(ピーク値)を1.0として、その相対比で示したものである。図3に示すように、本発明例においては、押し出し荷重比の最大値が従来例に比べて大幅に減少している。 FIG. 3 shows the extrusion load ratio (relative ratio) between the example of the present invention and the conventional example. Here, the extrusion load ratio is expressed as a relative ratio with the maximum extrusion load (peak value) of the conventional example being 1.0. As shown in FIG. 3, in the example of the present invention, the maximum value of the extrusion load ratio is significantly reduced as compared with the conventional example.
これによって、本発明の効果が確認された。 Thereby, the effect of the present invention was confirmed.
本発明例として、実際のコークス炉で、図1および図2に示したコークス押し出し装置20を用いて、前述の手順でコークス塊に振動を付与しながら押し出しを行った。その振動周波数は50Hzで、加速度レベルは2Gであった。なお、加速度レベルの測定は、実施例1と同様に行った。
As an example of the present invention, extrusion was performed in an actual coke oven using the
そして、この実施例3では、ロット毎の荷重平均の揮発分が24%〜31%、ロット毎の荷重平均の膨張圧が4.1kPa〜7.2kPa、高膨張圧炭の配合率が11%〜26%の範囲で変動させた配合炭を用いた。なお、このときのコークス炉の燃焼室底部の温度は1240℃、総炭化時間は18〜19時間であった。 In Example 3, the load average volatile matter for each lot is 24% to 31%, the load average expansion pressure for each lot is 4.1 kPa to 7.2 kPa, and the blending ratio of the high expansion pressure coal is 11%. The blended coal varied in the range of ˜26% was used. At this time, the temperature at the bottom of the combustion chamber of the coke oven was 1240 ° C., and the total carbonization time was 18 to 19 hours.
一方、従来例として、従来通り、コークス塊に振動を付与せずに押し出しを行った。なお、コークス塊に振動を付与しない以外は、本発明例と同様の条件とした。 On the other hand, as a conventional example, extrusion was performed without applying vibration to the coke mass as usual. In addition, it was set as the conditions similar to the example of this invention except not giving a vibration to a coke lump.
図9は、ロット毎の荷重平均の膨張圧が4.5kPaで、高膨張圧炭の配合率が15%である配合炭の場合の揮発分(VM)と最高押し出し負荷電流比(相対比)の関係を示し、図10は、ロット毎の荷重平均の揮発分が27.3%で、高膨張圧炭の配合率が15%である配合炭の場合の配合炭の膨張圧(kPa)と最高押し出し負荷電流比(相対比)の関係を示し、図11は、ロット毎の荷重平均の揮発分が27.3%、ロット毎の荷重平均の膨張圧が5.1kPaの場合の配合炭の高膨張圧炭の配合率と最高押し出し負荷電流比(相対比)の関係を示したものである。なお、最高押し出し負荷電流比は、最高押し出し負荷電流の管理値(上限値;管理レベル)を1.00として、その相対比で示したものである。 FIG. 9 shows the volatile matter (VM) and maximum extrusion load current ratio (relative ratio) in the case of blended coal with a load average expansion pressure of 4.5 kPa for each lot and a blending ratio of high expansion pressure coal of 15%. FIG. 10 shows the expansion pressure (kPa) of the blended coal in the case of the blended coal in which the load average volatile content for each lot is 27.3% and the blending ratio of the high expansion pressure coal is 15%. FIG. 11 shows the relationship of the maximum extrusion load current ratio (relative ratio). FIG. 11 shows the blended coal in the case where the load average volatile content for each lot is 27.3% and the load average expansion pressure for each lot is 5.1 kPa. It shows the relationship between the blending ratio of high expansion pressure coal and the maximum extrusion load current ratio (relative ratio). The maximum push load current ratio is expressed as a relative ratio with the management value (upper limit value; management level) of the maximum push load current being 1.00.
図9〜図11から明らかなように、本発明例の場合は、配合炭の揮発分や配合炭の膨張圧、高膨張圧炭の配合量に関わらず、最高押し出し負荷電流比が管理レベルを超えることが無かった。したがって、配合炭の管理が非常に楽である。また、コストの安い揮発分の多い炭や揮発分の少ない炭あるいは、膨張圧の高い炭を使用できるので、コストメリットが大きい。 As is apparent from FIGS. 9 to 11, in the case of the present invention example, the maximum extrusion load current ratio is at the management level regardless of the volatile content of the blended coal, the expansion pressure of the blended coal, and the blending amount of the high expansion pressure coal. It was never exceeded. Therefore, management of blended coal is very easy. In addition, low cost volatile coal, low volatile coal, or high expansion pressure charcoal can be used.
一方、従来例の場合は、適切な配合炭の揮発分範囲と適切な膨張圧の配合炭や適切な高膨張圧炭配合率にしないと最高押し出し負荷電流比が管理レベルを超えてしまった。したがって、使用する配合炭の揮発分や膨張圧さらに、高膨張圧炭の配合率を厳密に管理する必要があり、生産コストが高くなる。 On the other hand, in the case of the conventional example, the maximum extrusion load current ratio exceeded the control level unless the volatile content range of the appropriate blended coal and the blended coal with the appropriate expansion pressure or the appropriate high expansion pressure coal blending ratio were set. Therefore, it is necessary to strictly manage the volatile matter and the expansion pressure of the blended coal to be used and the blending ratio of the high-expansion pressurized coal, which increases the production cost.
10 コークス炉の炭化室
11 コークス塊
20 コークス押し出し装置
21 押し出しラム
22 ラムヘッド
22a 上部押し当て面
22b 中間押し当て面
22c 下部押し当て面
23 加振機
24 加振ロッド
30 模擬コークス炉
31 壁
32 ラムヘッド
32a 上部押し当て面
32b 中間押し当て面
32c 下部押し当て面
33 加振機
34 ロードセル
35 油圧シリンダ
36 ストレインアンプ
37 計測器(パソコン)
38 加速度ピックアップ
39 チャージアンプ
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