JP2008007538A - Coke extruding method and coke producing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、炉体の下部に蓄熱室を有し、その上部に燃焼室と炭化室とが交互に配列された室炉式コークス炉において、炭化室で乾留し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製造方法に関する。 The present invention has a heat storage chamber at the lower part of the furnace body, and in the chamber furnace type coke oven in which combustion chambers and carbonization chambers are alternately arranged at the upper part, coke produced by dry distillation in the carbonization chamber is obtained. The present invention relates to a coke extrusion method and a coke production method for extruding from a coke.
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。押し詰りが甚だしい場合には、炉壁が破壊されたり、あるいは押し出し装置でコークスを押し出すことが不可能となり、炉の温度を下げてから、人力でコークスを掻き出したりしなければならない。このように押し詰りが発生すると、炉壁の補修費が増大し、炉の停止による生産量の低減を余儀なくされる。 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. If the clogging is severe, the furnace wall will be destroyed, or it will be impossible to extrude coke with an extrusion device, and the coke must be scraped out manually after the furnace temperature has been lowered. When clogging occurs in this way, the repair cost of the furnace wall increases, and the production volume is inevitably reduced by stopping the furnace.
このような問題に対して、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。 In order to solve such problems, the following techniques have been proposed as techniques 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ある(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. There is a method of reducing the friction between the lump and the furnace bottom (for example, see 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ある(例えば、特許文献2参照。)。
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という問題がある。 However, the techniques described in Patent Documents 1 and 2 have a problem that they cannot be sufficiently reduced in pushing load.
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 deforms and collapses 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.
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 the damage to the coke oven wall. The object is to provide an extrusion method and a coke production method.
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
(1)、コークス炉の炭化室内のコークス塊を、押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、前記炭化室に隣接する燃焼室の底部温度が1000℃以下の場合に、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。
(2)、コークス炉の炭化室内のコークス塊を、押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、前記炭化室に隣接する燃焼室の底部温度が1300℃以上の場合に、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。
(3)、コークス炉の炭化室内のコークス塊を、押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、前記炭化室に隣接する2つの燃焼室の底部温度の温度差が100℃以上の場合に、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。
(4)、コークス炉の炭化室内のコークス塊を、押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、前記炭化室内での石炭の乾留終了から、押し出し開始までの時間である置き時間が、目標としてあらかじめ設定した置き時間を180分以上超えた場合に、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。
(5)、コークス炉の炭化室内の石炭を乾留して製造したコークス塊を、押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、前記石炭の水分含有量が6.0mass%以下の場合に、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。
(6)、コークス炉の炭化室内の石炭を乾留して製造したコークス塊を、押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、前記石炭の粒度が粒径3mm以下の割合が68mass%以下の場合に、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。
(7)、押し出し装置がコークス塊に押し当てて炭化室からコークス塊を押し出すためのラムヘッドを有し、該ラムヘッドを振動させることによりコークス塊に振動を付与することを特徴とする(1)ないし(6)のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
(8)、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(1)ないし(7)のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
(9)、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(1)ないし(8)のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
(10)、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(1)ないし(9)のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
(11)、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(1)ないし(10)のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
(12)、(1)ないし(11)に記載のコークス押し出し方法を用いて、コークス塊を炭化室から押し出すことを特徴とするコークス製造方法。
The features of the present invention for solving such problems are as follows.
(1) When the coke lump in the carbonization chamber of the coke oven is extruded from the carbonization chamber using an extrusion device, the coke lump is vibrated when the bottom temperature of the combustion chamber adjacent to the carbonization chamber is 1000 ° C. or less. Coke extrusion method characterized by extruding while giving.
(2) When the coke lump in the carbonization chamber of the coke oven is extruded from the carbonization chamber using an extrusion device, if the bottom temperature of the combustion chamber adjacent to the carbonization chamber is 1300 ° C. or higher, the coke lump is vibrated. Coke extrusion method characterized by extruding while giving.
(3) When the coke lump in the carbonization chamber of the coke oven is extruded from the carbonization chamber using an extrusion device, when the temperature difference between the bottom temperatures of the two combustion chambers adjacent to the carbonization chamber is 100 ° C. or more, Coke extrusion method characterized by extruding while giving vibration to coke mass.
(4) When the coke lump in the carbonization chamber of the coke oven is extruded from the carbonization chamber using an extrusion device, the setting time, which is the time from the end of the dry distillation of coal in the carbonization chamber to the start of extrusion, is the target. A coke extrusion method characterized by extruding while giving vibration to a coke lump when a preset setting time exceeds 180 minutes or more.
(5) When coke lump produced by dry distillation of coal in the carbonization chamber of the coke oven is extruded from the carbonization chamber using an extrusion device, when the water content of the coal is 6.0 mass% or less, coke A coke extrusion method characterized by extruding a mass while applying vibration.
(6) When the coke lump produced by carbonizing the coal in the carbonization chamber of the coke oven is extruded from the carbonization chamber using an extrusion device, the proportion of the particle size of the coal is 3 mm or less is 68 mass% or less. And a coke extrusion method wherein the coke mass is extruded while applying vibration.
(7) The extrusion device has a ram head for pressing the coke lump against the coke lump to extrude the coke lump from the carbonization chamber, and the coke lump is vibrated by vibrating the ram head. The coke extrusion method according to any one of (6).
(8) The coke extrusion method according to any one of (1) to (7), wherein a vibration including at least an extrusion direction component is applied as a vibration direction.
(9) The coke extrusion method according to any one of (1) to (8), wherein vibration including one or more types of frequency components of 2 Hz to 100 Hz is applied.
(10) The coke extrusion method according to any one of (1) to (9), wherein vibration having a waveform including one or more types of sine waves is applied.
(11) The coke extrusion method according to any one of (1) to (10), wherein vibration having a vibration level of an acceleration level of 0.5G to 10G is applied.
(12) A coke production method comprising extruding a coke mass from a carbonization chamber using the coke extrusion method according to any one of (1) to (11).
本発明によれば、コークス炉の炭化室からコークス塊を押し出す際の押し出し負荷を低減させることができる。これによりコークス炉の炉壁の損傷を軽減し、炉壁の延命化を図ることができる。また、押し詰りの発生を防止できるので、操業遅延が回避され、生産性が向上する。さらに、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)を、管理レベル内に維持できるので、配合炭の管理が非常に容易となる。したがって、コストの安い揮発分の多い石炭や揮発分の少ない石炭あるいは、膨張圧の高い石炭の使用量を増加させることができるので、コークス製造のコストも低減できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the extrusion load at the time of extruding a coke lump from the carbonization chamber of a coke oven can be reduced. Thereby, damage to the furnace wall of the coke oven can be reduced, and the life of the furnace wall can be extended. Further, since the occurrence of clogging can be prevented, operation delay is avoided and productivity is improved. In addition, the extrusion load (for example, the maximum load current value of the extrusion ram drive unit) can be maintained within the control 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. Charcoal management becomes very easy. Accordingly, the amount of low-cost coal with high volatile content, low volatile content, or high expansion pressure can be increased, so that the cost of coke production can be reduced.
本発明では、コークス炉の炭化室内に装入した石炭を乾留して製造したコークスの塊であるコークス塊に対して、振動を付与しながら炭化室から押し出すことで、押し出し負荷を低減させる。コークス塊に振動を付与することにより、コークス塊と炭化室炉壁との間の摩擦を静摩擦から動摩擦に変化させて、摩擦係数を低下させ、それにより押し出し負荷が低減する。そして、このようなコークス塊への振動付与は、押し詰まりの発生が予想される場合に行なうことが効果的である。 In the present invention, the extrusion load is reduced by extruding from the carbonization chamber while applying vibration to the coke mass, which is a mass of coke produced by dry distillation of coal charged into the carbonization chamber of the coke oven. By applying vibration to the coke mass, the friction between the coke mass and the carbonization chamber furnace wall is changed from static friction to dynamic friction, thereby reducing the friction coefficient, thereby reducing the extrusion load. And it is effective to apply such vibration to the coke mass when the occurrence of clogging is expected.
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指すものであり、コークス同士が固着したブロック状のコークス部分だけを意味するものではない。コークスは、炉内で冷却される過程で、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、一体化したものとしてコークス全体に振動を伝えることができるので、コークス全体が固着して一体化したブロック状である必要はない。 In addition, the coke lump said by this invention refers to the whole coke in a carbonization chamber, and does not mean only the block-shaped coke part which coke fixed. Coke cracks in the process of being cooled in the furnace, but in the extrusion process, the cokes come into close contact with each other and can transmit vibrations throughout the coke as a single unit, so the entire coke is fixed. Thus, it is not necessary to have an integrated block shape.
まず、コークス塊に振動を付与する一実施形態を図面に基づいて説明する。 First, an embodiment for imparting vibration to a coke mass will be described with reference to the drawings.
図1は、コークス炉炭化室内のコークス塊と押し出し装置の、押し出し方向における縦断面を示す説明図であり、図2は、コークス押し出し装置の一例を示す斜視図である。 FIG. 1 is an explanatory view showing a longitudinal section of the coke lump and the extrusion device in the coke oven carbonization chamber in the extrusion direction, and FIG. 2 is a perspective view showing an example of the coke extrusion device.
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。そして、図1、図2において、20が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。
In FIG. 1,
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(a)〜(c)に示す。
The procedure in the case of extruding the
(a)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を図1中の白矢印の向きに前進させる。
(A) First, as shown in FIG. 1, the pushing
(b)次に、コークス塊11の押し出しを開始するとほぼ同時に、加振機23によって中間押し当て面22bを押し出し方向(図1中に両方向の矢印で示す)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。
(B) Next, when the extrusion of the
(c)そして、コークス塊11全体が炭化室10から押し出されたら、中間押し当て面22bの振動を停止し、押し出しラム21を当初の待機位置まで後退させる。
(C) 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、それにより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、押出しの最初から最後までコークス塊に振動を付与したが、押し出しラム駆動装置の負荷電流値を測定し、押し出し荷重(押し出し負荷)が所定の値以上になった際に、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もよい。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。
In the above, vibration was applied to the coke mass from the beginning to the end of extrusion, but when the load current value of the extrusion ram driving device was measured and the extrusion load (extrusion load) exceeded a predetermined value, the coke mass was When the vibration is applied to the
なお、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, any of the vertical direction and 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、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、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。もちろん、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。 From the above, it is preferable that the vibration direction of the ram head is a vibration direction including a vibration component in the pushing direction because the structure of the ram head can be simplified and the driving capability of the vibration exciter can be reduced. More preferably, a vibration direction mainly including a vibration component in the pushing direction is more preferable. Of course, the vibration may be applied obliquely upward or obliquely downward.
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。また、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 the above description, the
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ことが好ましい。 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. Moreover, it is preferable to vibrate the ram head with a waveform including one or more types of sine waves.
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、任意の方法で行なうことができる。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の信号をチャージアンプで変換し、パソコンで記録して求めることができる。 The acceleration level can be measured by an arbitrary method. For example, an acceleration pickup signal attached to the vibration portion of the ram head can be obtained by converting it with a charge amplifier and recording it with a personal computer.
また、加振機は、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。 Further, the vibration exciter is preferably a device that can arbitrarily adjust the frequency and the acceleration level, and a motor, hydraulic pressure, water 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.
上記のような振動付与は、全てのコークス押し出し時に行なうこともできるが、押し詰まりの発生する可能性の高い炭化室からの押し出し時に行なうことが効果的である。 The application of vibration as described above can be performed at the time of all coke extrusion, but it is effective to perform at the time of extrusion from the carbonization chamber where clogging is likely to occur.
コークス炉は炭化室毎に温度管理を行っているが、トラブル発生および炉壁補修後の炭化室や、長時間空状態であった炭化室、またその隣接する炭化室に関しては、炉温変動に十分には対応できず、炉温変動に起因して、押し出し負荷が高くなり、押し詰まりが発生しやすい。炉温変動による押し詰まりが発生しやすい場合として、下記(A)〜(D)があげられる。 The coke oven controls the temperature of each coking chamber. However, the temperature of the coking chamber after trouble occurrence and after repairing the furnace wall, the coking chamber that has been empty for a long time, and the adjacent coking chamber are subject to fluctuations in the furnace temperature. This is not sufficient, and due to fluctuations in furnace temperature, the extrusion load becomes high and clogging tends to occur. The following (A) to (D) are examples of cases where clogging is likely to occur due to furnace temperature fluctuations.
(A)燃焼室底部温度が低い場合
火落ち不良等により、コークス炉燃焼室の底部温度が設定値より低くなり、1000℃以下となった場合、隣接する炭化室の炉壁温度が低下し、コークスが十分収縮せず、炉壁とコークスとのクリアランスが確保できないため、押し詰まりが発生しやすい。なお、「火落ち」とは石炭の乾留が完了することを指す。また、燃焼室底部温度は炉上部から放射温度計等を用いて測定することができる。
(A) When the bottom temperature of the combustion chamber is low, the bottom temperature of the coke oven combustion chamber is lower than the set value due to a fire failure or the like, and when the temperature is 1000 ° C. or less, the furnace wall temperature of the adjacent carbonization chamber is decreased, The coke does not shrink sufficiently, and the clearance between the furnace wall and the coke cannot be secured, and clogging is likely to occur. Note that “burning out” means that the carbonization of coal is completed. The bottom temperature of the combustion chamber can be measured from the top of the furnace using a radiation thermometer or the like.
(B)燃焼室底部温度が高い場合
燃焼室底部温度が1300℃以上であると、隣接する炭化室の炉壁温度が上昇し、過乾留によりコークスが細粒化するため、押し詰まりが発生しやすい。
(B) When the bottom temperature of the combustion chamber is high If the bottom temperature of the combustion chamber is 1300 ° C or higher, the furnace wall temperature of the adjacent carbonization chamber will rise, and coke will become finer due to excessive dry distillation, and clogging will occur. Cheap.
(C)隣接する燃焼室底部の温度差が大きい場合
コークス塊の押し出しを行なう炭化室に隣接する、両隣の燃焼室底部温度の温度差が100℃以上であると、炭化室内の温度が不均一となり、製造されたコークスの性状にばらつきが発生することにより、押し詰まりが発生しやすい。
(C) When the temperature difference between the adjacent combustion chamber bottoms is large If the temperature difference between the combustion chamber bottom temperatures adjacent to the carbonization chamber where the coke lump is extruded is 100 ° C. or more, the temperature in the carbonization chamber is non-uniform. As a result, variations in the properties of the produced coke tend to cause clogging.
(D)置き時間が長い場合
「置き時間」とは、石炭の乾留終了から、押し出し開始までの時間である。コークス炉の操業において、コークス炉1日、1炭化室当たりの押出回数の百分率である、コークス炉の生産率を示す「稼働率」と、装炭から押出しまでの時間である「炭化時間」とは、コークスの生産量から適宜決定される。コークスを押出すためには品質上の制約などから適当な置き時間をとる必要があり、平均炭化時間からこの置き時間を差し引いて火落ち時間を決定する。すなわち、
「炭化時間」=「火落ち時間」+「置き時間」
の関係がある。炭化室の温度である炉温と、火落ち時間とは、比例するので、目標の火落ち時間になるように炉温を設定する。したがって、コークス炉の稼働率から平均火落ち時間を設定することにより、目標とする置き時間が決定される。操業トラブルの発生等により、目標とする置き時間よりも長くなると、炉壁温度の上昇でカーボンが剥離しやすくなるため、次の石炭装入後の押出し時に押詰りの原因となる。実績と目標との置き時間の差が、180分以上となると、次に装入された石炭の押し出し時に、押し詰まりが発生しやすい。なお、石炭の乾留終了は、乾留時に発生するガスの発生終了や、コークス炉の上昇管の温度低下で検出することができる。
(D) When the placing time is long The “placement time” is the time from the end of the dry distillation of coal to the start of extrusion. In the operation of the coke oven, the "operating rate" indicating the production rate of the coke oven, which is the percentage of the number of extrusions per day in the coke oven, and the "carbonization time" which is the time from coal loading to extrusion Is appropriately determined from the amount of coke produced. In order to extrude the coke, it is necessary to take an appropriate setting time due to quality restrictions and the like, and the burning time is determined by subtracting this setting time from the average carbonization time. That is,
“Carbonization time” = “fire-out time” + “placement time”
There is a relationship. Since the furnace temperature, which is the temperature of the carbonization chamber, is proportional to the fire-off time, the furnace temperature is set so as to achieve the target fire-off time. Therefore, the target setting time is determined by setting the average burnout time from the operating rate of the coke oven. If it becomes longer than the target setting time due to the occurrence of operational troubles, etc., the carbon tends to be peeled off due to the rise in the furnace wall temperature, which causes clogging at the time of extrusion after the next coal charging. If the difference between the actual time and the setting time is 180 minutes or more, clogging is likely to occur when the charged coal is pushed out next time. The end of dry distillation of coal can be detected by the end of generation of gas generated during dry distillation or the temperature drop of the riser pipe of the coke oven.
また、炉温変動の他に、炭化室に装入する原料石炭の装入嵩密度の増加に起因しても、押し詰まりが発生しやすい。装入嵩密度が高くなる場合としては、下記(E)コークス原料である石炭(配合炭)の水分が少ない場合、(F)石炭(配合炭)の粒度が小さい場合があげられる。 Further, in addition to fluctuations in the furnace temperature, clogging is likely to occur due to an increase in the bulk density of the raw coal charged into the carbonization chamber. Examples of the case where the charging bulk density is high include the following (E) when the water content of coal (mixed coal) as a coke raw material is small, and (F) when the particle size of coal (mixed coal) is small.
(E)配合炭の水分が少ない場合
コークス原料として炭化室に装入する石炭(配合炭)の水分含有量が、例えば6.0mass%以下の場合は、装入炭嵩密度が750kg/m3以上と高くなり、炉壁とコークス塊との隙間が小さくなり、潤滑な押出しができなくなる場合がある。したがって、石炭(配合炭)の水分含有量が少ない場合は押し詰まりが発生しやすい。
(E) When water content of blended coal is low When the moisture content of coal (mixed coal) charged into the carbonization chamber as a coke raw material is, for example, 6.0 mass% or less, the bulk density of the charged coal is 750 kg / m 3. As the above becomes high, the gap between the furnace wall and the coke lump becomes small, and it may be impossible to perform a smooth extrusion. Therefore, when the water content of coal (mixed coal) is small, clogging is likely to occur.
(F)配合炭の粒度が小さい場合
コークス原料として炭化室に装入する石炭(配合炭)の粒度が、例えば粒径3mm以下の割合が68mass%(−3mm、68mass%)程度以下になった場合は、装入炭嵩密度が750kg/m3以上と高くなり、炉壁とコークス塊との隙間が小さくなり、潤滑な押出しができなくなる場合がある。したがって、石炭(配合炭)の粒度が小さい場合は押し詰まりが発生しやすい。
(F) When the particle size of the coal blend is small The particle size of the coal (mixed coal) charged into the carbonization chamber as a coke raw material is about 68 mass% (-3 mm, 68 mass%) or less, for example, with a particle size of 3 mm or less. In this case, the charged coal bulk density becomes as high as 750 kg / m 3 or more, and the gap between the furnace wall and the coke lump becomes small, which may make it impossible to perform smooth extrusion. Therefore, when the particle size of coal (mixed coal) is small, clogging is likely to occur.
本発明では、上記(A)〜(F)のような炭化室において、押し出しの際に、コークス塊に振動を付与することで、押し出し負荷を低減させて、押し詰りの発生を防止できる。それぞれの場合について、押出しの最初から最後までコークス塊に振動を付与することも、押し出し工程の一部についてコークス塊に振動を付与することもできる。 In the present invention, in the carbonization chamber as in the above (A) to (F), by applying vibration to the coke mass at the time of extrusion, the extrusion load can be reduced and the occurrence of clogging can be prevented. In each case, vibration can be imparted to the coke mass from the beginning to the end of extrusion, or vibration can be imparted to the coke mass for part of the extrusion process.
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、コークス塊に振動を付与しながら押し出しを行った。コークス塊の端面からラムヘッド22によりコークス塊11に振動(周波数50Hz、加速度レベル1G、振動加振力196kN、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)により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22は押し出し面22a、22b、22cに三分割されていて、そのうちの押し出し面22b(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23で加振した。なお、加振機23は、振動モーター(偏芯した錘を高速回転)を用いた。尚、加振パターンは、押し出し開始時に振動を付与し(振動ON)、押し出し終了時に振動を停止(振動OFF)した。
In the chamber type coke oven, the
その際、押し出し力は、ラムヘッド22に取り付けたロードセルの信号をストレインアンプで変換し、計測器(パソコン)で記録して求めた。また、加速度レベルは、ラムヘッド22の加振部分(押し出し面22b)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、計測器(パソコン)で記録して求めた。
At that time, the pushing force was obtained by converting the signal of the load cell attached to the
コークス製造に用いた配合炭は、水分含有量が7mass%、粒度は粒径3mm以下の割合が72mass%のものとした。また、両隣の燃焼室底部温度は1240℃であり、置き時間は、目標とする置き時間で操業した。燃焼室底部温度は放射温度計でコークス炉上部の点検孔から測定した。 The coal blend used for coke production had a water content of 7 mass% and a particle size of 72 mass% with a particle size of 3 mm or less. Moreover, the combustion chamber bottom part temperature of both adjacent was 1240 degreeC, and the operation time was operated by the target setting time. The bottom temperature of the combustion chamber was measured from the inspection hole at the top of the coke oven with a radiation thermometer.
上記の場合を基準として、下記のように配合炭や操業条件を変化させてコークス塊の押し出しを行ない、押し出し力の変化を、振動を付与した場合と振動を付与しない場合について測定した。なお、押し出し力は各操業において測定した最高押し出し力で比較した。 Based on the above case, coke lump was extruded by changing the blended coal and operating conditions as described below, and the change in the extrusion force was measured for the case where vibration was applied and the case where vibration was not applied. The extrusion force was compared with the maximum extrusion force measured in each operation.
図3に配合炭の水分含有量を4〜12mass%で変化させた場合の押し出し力の変化を示す。白丸が振動を付与しない場合、黒丸が振動を付与した場合である。通常の操業では、水分含有量が6mass%以下となると、押し出し力の上昇により押し出しが困難となる場合があるが、振動の付与により押し出し力は低下し、水分含有量が6.0mass%以下の場合でも潤滑な押出しが可能であった。 FIG. 3 shows changes in extrusion force when the moisture content of the blended coal is changed at 4 to 12 mass%. The case where the white circle does not apply vibration is the case where the black circle applies vibration. In normal operation, when the water content is 6 mass% or less, extrusion may become difficult due to an increase in the extrusion force. However, the extrusion force decreases due to application of vibration, and the water content is 6.0 mass% or less. Even in this case, a smooth extrusion was possible.
図4に配合炭の粒度を、粒径3mm以下の割合を65〜90mass%で変化させた場合の押し出し力の変化を示す。白丸が振動を付与しない場合、黒丸が振動を付与した場合である。通常の操業では、粒径3mm以下の割合が68mass%以下となると、押し出し力の上昇により押し出しが困難となる場合があるが、振動の付与により押し出し力は低下し、粒径3mm以下の割合が68mass%以下の場合でも潤滑な押出しが可能であった。 FIG. 4 shows changes in the extrusion force when the particle size of the blended coal is changed from 65 to 90 mass% at a ratio of the particle size of 3 mm or less. The case where the white circle does not apply vibration is the case where the black circle applies vibration. In a normal operation, when the ratio of particle size of 3 mm or less is 68 mass% or less, extrusion may become difficult due to increase in the extrusion force, but the extrusion force decreases due to application of vibration, and the ratio of particle size of 3 mm or less Even in the case of 68 mass% or less, a smooth extrusion was possible.
図5に、押し出しを行なう炭化室に隣接する一方の燃焼室底部温度を900〜1400℃で変化させた場合の押し出し力の変化を示す。白丸が振動を付与しない場合、黒丸が振動を付与した場合である。通常の操業では、燃焼室底部温度が1000℃以下、1300℃以上となると、押し出し力の上昇により押し出しが困難となる場合があるが、振動の付与により押し出し力は低下し、燃焼室底部温度が1000℃以下、1300℃以上でも押し詰まりが発生することは無かった。 FIG. 5 shows changes in the extrusion force when the temperature at the bottom of one combustion chamber adjacent to the carbonization chamber where extrusion is performed is changed at 900 to 1400 ° C. The case where the white circle does not apply vibration is the case where the black circle applies vibration. In normal operation, when the combustion chamber bottom temperature is 1000 ° C. or lower and 1300 ° C. or higher, extrusion may become difficult due to an increase in the extrusion force, but the extrusion force decreases due to the application of vibration, and the combustion chamber bottom temperature becomes No clogging occurred even at 1000 ° C. or lower and 1300 ° C. or higher.
図6に置き時間を変化させた場合の押し出し力の変化を示す。白丸が振動を付与しない場合、黒丸が振動を付与した場合である。置き時間は、実績の置き時間と目標の置き時間との差で示し、置き時間の目標差が0〜300分の場合について押し出し力を測定した。通常の操業では、置き時間が目標から180分以上増加すると、押し出し力の上昇により押し出しが困難となる場合があるが、振動の付与により押し出し力は低下し、置き時間の目標差が180分以上でも押し詰まりが発生することは無かった。 FIG. 6 shows changes in the pushing force when the time is changed. The case where the white circle does not apply vibration is the case where the black circle applies vibration. The placement time was indicated by the difference between the placement time of the actual results and the target placement time, and the pushing force was measured when the target difference in placement time was 0 to 300 minutes. In normal operation, if the placement time is increased by 180 minutes or more from the target, extrusion may become difficult due to an increase in the push force, but the push force is reduced by applying vibration, and the target difference in placement time is 180 minutes or more. But there was no clogging.
図7に押し出しを行なう炭化室の両隣の燃焼室底部温度の温度差を0〜200℃で変化させた場合の押し出し力の変化を示す。白丸が振動を付与しない場合、黒丸が振動を付与した場合である。通常の操業では、隣接する炭化室の温度差が100℃以上となると、押し出し力の上昇により押し出しが困難となる場合があるが、振動の付与により押し出し力は低下し、燃焼室底部の温度差が100℃以上でも押し詰まりが発生することは無かった。 FIG. 7 shows changes in the pushing force when the temperature difference between the bottom temperatures of the combustion chambers adjacent to the carbonizing chamber where extrusion is performed is changed from 0 to 200 ° C. The case where the white circle does not apply vibration is the case where the black circle applies vibration. In normal operation, when the temperature difference between adjacent carbonization chambers is 100 ° C or more, extrusion may become difficult due to the increase in extrusion force, but the extrusion force decreases due to the application of vibration, and the temperature difference at the bottom of the combustion chamber No clogging occurred even when the temperature was 100 ° C. or higher.
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
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