JP2008143928A - 石炭膨張圧の測定装置と測定方法及びコークス炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粉砕後の石炭の膨張圧を、実炉操業における乾留過程の推移に則り、迅速、簡便、かつ、精密に測定するとともに、測定値に基づいて、石炭の配合割合、粉砕強度を調整し、コークス炉の操業を制御する。
【解決手段】石炭の膨張圧をロードセルで連続的に測定する測定装置において、(a)中央に、上部開口の測定用空間を有し、底部に、発熱体を有する加熱炉、(b)上記測定用空間内の底部に載置され、被測定石炭を収容する断熱スリーブ、(c)上記断熱スリーブを覆う断熱蓋体、及び、(d)(d-1)上端部が、ロードセルを介して上記加熱炉の上部構造枠に固定され、(d-2)下端部に、上記測定用空間内で上記断熱蓋体に静置される断熱材を有するピストンを備え、さらに、必要であれば、(e)上記ピストンが、上部に、ピストンと断熱材の重量に相当するカウンターウエイトを備えることを特徴とする石炭膨張圧の測定装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、コークス用の原料炭を乾留して高強度コークスを製造する際、原料炭の膨張圧を、コークス炉の実操業条件に則り、迅速、簡便、かつ、精密に測定することができる測定装置及び測定方法に関するものである。さらに、本発明は、測定した膨張圧に基づいて、コークス炉を安定的に操業し、高強度のコークスを製造することができるコークス炉の操業方法に関するものである。

石炭からコークスを製造する過程で、加熱された石炭は膨張し、コークス炉に圧力を及ぼす。この圧力は、通常膨張圧と呼ばれているが、膨張圧が高いと、コークスの押出性が悪化し、コークス炉の生産性が低下するという問題を引き起こす。さらに、場合によっては、膨張圧、又は、膨張圧に起因する押出トラブルにより、コークス炉が損傷し、操業不能になる危険もあり、コークス炉操業において、膨張圧をコークス炉の許容限界値以下に制御することは、重要な課題である。

特に、近年、老朽化したコークス炉が多くなり、炉体の強度が低下して、許容限界値が低下するとともに、近年、盛んに行われるようになった調湿炭法などの石炭事前処理技術の導入により、コークス炉の炭化室内の石炭装入嵩密度が上昇し、膨張圧は増加傾向にあるので、膨張圧の管理・調整は、コークス炉操業において、ますます重要な課題となっている。

膨脹圧は、炉壁に加わる力であり、石炭の軟化溶融過程において発生するガスのガス圧に起因するといわれている（非特許文献１、参照）が、実際に、実炉において発生する膨脹圧は、原料炭の性状、粒度、水分量、及び、予熱温度、さらには、装入密度や、乾留速度などの操業条件で決まるものである。

そして、実炉において、炉壁に作用する膨張圧を、直接、測定することはできないので、（ｉ）実炉において、石炭装入後に、先端にスリットを設けた内径数ｍｍの金属管を石炭装入口又は炉蓋から挿入して、膨張圧の発生源である軟化溶融層内のガス圧を測定する方法（非特許文献２、特許文献１及び２、参照）や、（ii）できるだけ実炉に近い大型の可動壁型試験コークス炉（炭化室内容積が０．１〜０．５ｍ³）で、石炭の膨脹圧を測定し、評価する方法が提案されている（非特許文献３、特許文献３、参照）。

しかし、実炉に金属管を挿入する方法には、(a)金属管の挿入位置を正確に固定することができない、(b)挿入過程で、金属管内に石炭が詰まる、(c)金属管の外径が、測定対象の軟化溶融層の厚みより大きい等の欠点があり、再現性のある測定値を得ることができず、結局、実炉の膨張圧分布を、精度よく把握することができないのが実情である。

また、実炉に近い大型の試験炉を用いる方法では、膨張圧を測定することは可能であるが、石炭装入からコークス排出までに要する時間は、実コークス炉と同じ１８〜２４時間であるので、膨張圧測定にも時間を要し、石炭の膨張圧を、実炉の操業条件に則り、迅速に、測定、評価できないのが実情である。

他方、作業性を改善した簡便法が幾つか提案されているが（特許文献４及び５、及び、非特許文献４、５、６及び７、参照）、実炉にみられるような、軟化溶融層が石炭層を囲んで発生する膨脹圧挙動を正確に把握するには不十分であり、これらの簡便法で得た測定値を、直ちに、実炉の操業条件として採用することはできない。

例えば、非特許文献６には、簡便な測定手段として、Nedelmann型底面加熱型膨張圧測定装置が記載されているが、非特許文献７は、上記膨張圧測定装置で測定した膨張圧と、可動壁型試験コークス炉で測定した膨張圧の間に、明確な関係が全く見られないと指摘している。簡便な手段で膨張圧を測定しても、測定値が、実炉の操業条件を再現するもの、又は、実炉の操業条件に替わり得るものでなければ意味がないことは明らかである。

結局、試験炉や反応管を用いて膨張圧を測定する方法は、測定に時間がかかるうえ、測定値を、直ちに、実炉の操業に適用できないという課題を抱えているし、また、従来の簡便測定法は、簡便、迅速に測定できるにしても、同様に、測定値を、直ちに、実炉の操業に適用できないという課題を抱えている。

一方、炉壁への押圧力を、石炭の温度分布、発生ガス量、粉炭、コークス及び軟化溶融層の通気抵抗、軟化溶融層の膨脹に伴う粉炭層への圧密作用の影響などを組み入れて推定し、該推定値に基づいて、石炭の配合条件、コークス炉の操業条件を決定するコークス炉の操業方法が開示されている（特許文献６及び７、参照）。

上記の推定モデル式に従えば、石炭の配合割合から、膨張圧を予測することはできるが、実際の操業現場では、下記の問題により膨張圧は変動するので、推定モデル式から求めた膨張圧と実態の膨張圧が必ずしも一致しない。

まず、第一に、配合炭における石炭性状のばらつきの問題がある。配合炭を構成する各単味炭については、目標とする配合比率に応じて、各石炭の銘柄毎の切り出し重量を、定量切出機で精密に調整することはできるが、一方で、同じ銘柄の石炭でも、銘柄内での品質のばらつき（変動）があり、このばらつき（変動）が、配合後の石炭の性状に反映し、結果的に、配合炭の性状がばらつくことになる。

第二に、粉砕後の石炭における粒度のばらつきの問題がある。膨張圧は、石炭の配合態様のみでなく、石炭の粉砕粒度に大きく依存する。操業現場では、当然のことながら、石炭を、工業的な規模の粉砕機で、目標粉砕粒度になるように粉砕するが、粉砕粒度を一定に維持することが困難である。

即ち、工業的な規模の粉砕機においては、(a)粉砕対象となる石炭の種類により硬さが異なる、(b)同じ種類の石炭でも、粒度にバラツキがある、(c)石炭中の水分量、粉砕装置への供給速度が変わると粉砕特性が異なる、(d)粉砕機の機械的部分が摩耗する等により、同じ状態（回転数）で粉砕機を運転しても、粉砕状況は異なる等の理由で、粉砕粒度を一定に維持することが困難である。

粉砕直後の石炭粒度を自動的に測定して、フィードバック制御により、粉砕粒度を調整することは、ある程度、技術的に可能であるが、粒度分布が広く、また、水分量のばらつきが大きく、かつ、粉塵が多い環境下で、粉砕後の石炭粒度を、連続的かつ安定的に測定する手法を導入することは、経済的に困難である。

特開平６−２６４０６８号公報 特開平７−２０７２７１号公報 特開平５−２５５６７０号公報 特開平６−７４６５９号公報 特開平５−４３８８０号公報 特開平４−１３２７９１号公報 特開平５−３４０９３７号公報 C.C.Russell et al., Pro. Blast Furnace Coke Oven and Raw Materials, AIME12(1935),197｝ Latshawら(G.M.Latshaw et al.,Ironmaking Conference Proceedings,AIME,43(1984),p.373) JohnTucker and Geoffrey Everitt : British Coal Corporation Cool Research Establishment, AIME 48th Ironmaking Conference 1989,4.2 〜5 Chicago,U.S.A.） 西岡ら：燃料協会誌、68.3(1989) 馬伏ら：燃料協会第７８回コークス特別会、P3(1985) 燃料分析試験法、ｐ．１０５ COKE Quality and Production, R.Loison et al., Butterworths (1989), p.1356 野村ら：材料とプロセスVol.4 (1991)-132

本発明は、コークス炉の操業に適用できる石炭の性状条件を、迅速かつ正確に測定する測定方法及び装置が存在しないという実情に鑑み、粉砕後の石炭（即ち、コークス炉に装入する前の石炭）の膨張圧を、実炉操業における乾留過程の推移に則り、迅速、簡便、かつ、精密に測定することができる装置及び方法を提供することを課題とする。

さらに、本発明は、上記装置及び方法で測定した膨張圧に基づいて、石炭の配合割合、石炭の粉砕強度を調整し、膨張圧を抑制しつつ、高強度のコークスを製造するとともに、炉からの安定的なコークスの排出と、炉寿命の延長を可能とするコークス炉の操業方法を提供することを課題とする。

本発明者は、まず、粉砕後の石炭の膨張圧を、実炉操業における乾留過程の推移に従い、迅速、簡便、かつ、精密に測定することができる測定装置及び測定方法について、鋭意検討した。

その結果、本発明者は、一定容積の石炭の膨張圧をロードセルで測定する際、
（ｉ）石炭を断熱スリーブ内に充填し、底面から一方向に均一に加熱して、温度分布を調整し、コークス層、軟化溶融層、及び、石炭層の三層が共存する状態（実操業における状態）を安定的に形成し、
（ii）荷重検出機器の重量が、直接、石炭に作用しないように、即ち、上記三層共存状態に作用しないように測定すれば、
（iii）石炭の膨張圧を、実操業環境と同様の環境下で、迅速、簡便、かつ、精密に測定することができる
ことを見いだした。

また、本発明者は、測定した膨張圧に基づいて、石炭の粉砕・配合条件や、実炉の操業条件を調整すれば、高強度のコークスを製造することができるとともに、安定的にコークスを炉から排出し、炉寿命を延長することができることを見いだした。

本発明は、上記知見に基づいてなされたもので、その要旨は以下のとおりである。

（１） 石炭の膨張圧をロードセルで連続的に測定する測定装置において、
（ａ）中央に、上部開口の測定用空間を有し、底部に、発熱体を有する加熱炉、
（ｂ）上記測定用空間内の底部に載置され、被測定石炭を収容する断熱スリーブ、
（ｃ）上記断熱スリーブを覆う断熱蓋体、及び、
（ｄ）（d-1）上端部が、ロードセルを介して上記加熱炉の上部構造枠に固定され、
（d-2）下端部に、上記測定用空間内で上記断熱蓋体上に静置される断熱材を有するピストン、
を備えることを特徴とする石炭膨張圧の測定装置。

（２） 石炭の膨張圧をロードセルで連続的に測定する測定装置において、
（ａ）中央に、上部開口の測定用空間を有し、底部に、発熱体を有する加熱炉、
（ｂ）上記測定用空間内の底部に載置され、被測定石炭を収容する断熱スリーブ、
（ｃ）上記断熱スリーブを覆う断熱蓋体、及び、
（ｄ）（d-1）上端部が、ロードセルを介して上記加熱炉の上部構造枠に固定され、
（d-2）下端部に、上記測定用空間内で上記断熱蓋体上に静置される断熱材を有するピストン
を備え、さらに、
（ｅ）上記ピストンが、上部に、ピストンと断熱材の重量に相当するカウンターウエイト
を備えることを特徴とする石炭膨張圧の測定装置。

（３） 前記測定用空間が円筒状の空間であることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の石炭膨張圧の測定装置。

（４） 前記（１）〜（３）のいずれかに記載の石炭膨張圧測定装置を用い、発熱体で、断熱スリーブ内の被測定石炭を加熱し、ロードセルで、断熱材の荷重が被測定石炭に作用しない環境で、石炭の膨張圧を測定することを特徴とする石炭膨張圧の測定方法。

（５） 前記被測定石炭を断熱スリーブに充填する時、該石炭の揮発分（ＶＭ）、及び／又は、全膨張率（ＴＤ）に応じて、充填密度を調整することを特徴とする前記（４）に記載の石炭膨張圧の測定方法。

（６） 前記被測定石炭を加熱することにより、断熱スリーブ内で、コークス層、軟化溶融層、及び、石炭層の三層が共存する状態を形成することを特徴とする前記（４）又は（５）に記載の石炭膨張圧の測定方法。

（７） 前記（４）〜（６）のいずれかに記載の石炭膨張圧の測定方法で測定した膨脹圧に基づいて、石炭の配合条件、装入条件、及び、乾留条件を調整することを特徴とするコークス炉の操業方法。

本発明によれば、粉砕後の石炭（即ち、コークス炉に装入する前の石炭）の膨張圧を、実炉操業における乾留過程の推移に則り、迅速、簡便、かつ、精密に測定することができる。さらに、本発明によれば、測定した膨張圧に基づいて、石炭の配合割合、石炭の粉砕強度を調整し、膨張圧を抑制しつつ、高強度のコークスを製造することができるとともに、炉からの安定的なコークスの排出と、炉寿命の延長を実現することができる。

本発明について、図面に基づいて説明する。

図１に、本発明の測定装置（本発明装置）の一態様を示す。被測定石炭試料を加熱する加熱炉１は、中央に、上部開口の測定用空間を有し、底部に、発熱体２を有している。発熱体２の発熱量は、炉底に挿入した熱電対３で制御する。

発熱体２は、何らかの手段で発熱量を調整できるものであればよく、特定のものに限定されない。

上記測定用空間には、被測定石炭試料Ａを充填した断熱スリーブ５と、断熱スリーブ５の上部を覆う断熱蓋体６を収容するレトルト４が嵌装されている。

断熱スリーブ５又はレトルト４の横断面形状は、特定の形状に限定されないが、断熱スリーブ内で、実炉と同様の、コークス層、軟化溶融層、及び、石炭層の三層が共存する状態を再現することを考慮すると、単純な形状、例えば、矩形、円形が好ましく、温度分布の均一性を考慮すると、円形の方がより好ましい。

上記横断面形状が円形の場合、レトルト４の内径、又は、断熱スリーブ５の外径は、５０〜１５０ｍｍ程度が好ましく、断熱スリーブ５の内径は、３０〜１３０ｍｍ程度が好ましい。

断熱スリーブ５の高さは、被測定石炭試料の層厚に相当する高さとするが、測定時間をできるだけ短くするという目的においては、低くする方がよい。しかし、粉砕後の石炭の粒度は、−３ｍｍが７０〜９０％程度であり、数ｍｍオーダーの石炭粒子が存在しているので、断熱スリーブ５の高さを過度に低くすると、高さ方向に、石炭粒子が数個しか存在しないことになり、再現性のある測定値を得ることができない。

また、断熱スリーブ５の高さを過度に低くすると、コークス層、軟化溶融層、及び、石炭層の三層が共存する状態を、断熱スリーブ５内で再現することができない。それ故、断熱スリーブ５内で、上記三層共存状態を再現し、再現性のある測定値を得るため、断熱スリーブ５の高さは、少なくとも、３０ｍｍは必要である。

レトルト４の高さは、断熱スリーブ５内での昇温速度を均等化するため、断熱スリーブ５の高さを超える高さとするが、断熱スリーブ５の高さが３０ｍｍの場合は、少なくとも１００〜１５０ｍｍとするのが好ましい。

図１に示す本発明装置においては、所定の粉砕粒度に粉砕された被測定石炭試料が、所定の充填密度で充填されている断熱スリーブ５の上部を覆う断熱蓋体６の上に、（d-1）上端部が、ロードセル９を介して加熱炉１のロードセル固定梁１０に固定され、（d-2）下端部に、測定用空間内で断熱蓋体６に静置される断熱材８（固定具１１で固定されている）を有し、かつ（d-3）上部に、ピストン７（ガイド１３で保持されている）と断熱材８の重量に相当するカウンターウエイト１２を有するピストン７が静置されている。

このように、本発明装置においては、簡明で、かつ、荷重検出機器の重量が、直接、被測定石炭試料に作用しない構造の測定機構を採用しているので、断熱スリーブに充填された一定容積の被測定石炭試料の膨張圧を、簡便、迅速、かつ、精密に測定することができる。

そして、被測定石炭試料の膨張は、底面及び側面において、レトルトと断熱スリーブにより拘束され、上面において、ピストンとロードセルにより拘束されているので、本発明装置によれば、実コークス炉と同様に、一定容積下で石炭が膨張する時に生じる力、即ち、膨張圧を測定することができる。この点が、本発明装置の特徴である。

図１に示す本発明装置においては、ピストン７と断熱材８の重量が、直接、断熱スリーブ５内の被測定石炭試料Ａに作用しないように、カウンターウエイト１２を、ロードセル９側に取り付けたが、断熱スリーブ５と断熱蓋体６で、ピストン７と断熱耐火物８の重量を支えることができれば、カウンターウエイトは取り付けなくてもよい。

本発明装置においては、断熱スリーブ内において、実炉と同様の、コークス層、軟化溶融層、及び、石炭層の三層が共存する状態を再現するため、発熱体２による昇温速度を調整し、場合に応じて、断熱スリーブ５内における石炭層厚を調整する。

ここで、図２に、実炉の乾留過程において発現する、コークス層、軟化溶融層、及び、石炭層の三層共存状態を示す。図２に示すように、炭化室１７（例えば、炉中心１８から２２５ｍｍの幅を有する）において、コークス層１４と石炭層１３の間に、軟化溶融層１５が形成され、軟化溶融層１５が、炉中心に向かって移動して、炭化室１７の幅全域にわたり、コークス層１４が形成される。

この時、軟化溶融層１５において膨張圧が発生する。膨張圧は、コークス層１４を介して、炉壁１８を押圧する。膨張圧が高すぎると、コークス層１４が炉壁１８に付着し、コークスの排出時、該排出を困難にし、無理に排出すれば、炉壁１８を損傷し、炉寿命を短くする。

軟化溶融層１５で発生する膨張圧は、石炭の配合率や、粉砕粒度に依存するから、実炉において、適正な軟化溶融層１５を形成するため、予め、軟化溶融層１５で発生する膨張圧を予測しておくことは、極めて重要である。

本発明測定装置においては、図３（ａ）に模式的に示すように、発熱体２の上に載置した高さ約３０ｍｍの断熱スリーブ内で、実炉内で発現する上記三層共存状態を再現し、ロードセルに連結したピストン７で、膨張圧を測定する。

前述したように、本発明測定装置においては、ピストンと、ピストンの下端部に固定した断熱材の重量が、被測定石炭試料に作用しない構造の測定機構を採用しているので、実炉の炭化室内で発現する乾留過程を再現して、膨張圧を、簡便、迅速、かつ、精密に測定することができる。

本発明測定装置で測定した測定結果の一例を、図３（ｂ）に、本発明測定装置において再現する、コークス層１４、軟化溶融層１５、及び、石炭層１６の三層共存状態（図３（ａ）、参照）と対応させて示す。

図３（ｂ）から、発熱体２による加熱開始後、約５０分で膨張圧が上昇し始め、約７０分後、軟化溶融層１５が中間位置に達した時、膨張圧が、最大値（約１８ｋＰａ）を示すことが解る。

ところで、本発明測定装置で測定した膨張圧に及ぼす石炭の揮発分の影響度と、従来測定装置（実炉内の挙動をシミュレートできる可動壁型試験コークス炉）で測定した膨張圧に及ぼす石炭の揮発分の影響度は異なることが判明した。

図４に、定性的に示すように、石炭の充填密度を一定にした場合、本発明測定装置で測定した膨張圧と、従来測定装置（上記可動壁型試験コークス炉）で測定した膨張圧は、直線的な相関を示すが、該相関においては、石炭中の揮発分（ＶＭ）の増加に伴い、その傾斜が急になる。

このことは、本発明測定装置で測定した膨張圧と、従来測定装置（上記可動壁型試験コークス炉）で測定した膨張圧が、１対１に対応しないことを意味するので、この点を解消するため、被測定石炭試料が含有する揮発分（ＶＭ）の量に応じて、該試料の断熱スリーブ内への充填密度を適宜選択する。

具体的には、ＶＭ量が多い石炭を配合する場合には、充填密度を下げて装入する。

即ち、断熱スリーブ内への充填密度は、
充填密度＝ｆ（基準充填密度、ＶＭ）
に従って設定する。この設定により、図５に示すように、本発明測定装置で得られる膨張圧の信頼性が向上する。

一般的に、実炉装入炭の揮発分（ＶＭ）は２４〜３０％程度に調整されており、揮発分の変動も、この範囲内である。この程度の変動幅であれば、揮発分の変動による影響は小さいので、実炉配合炭の膨張圧を評価するという実際の適用においては、被測定石炭試料の充填密度は一定としてもよい。

石炭の揮発分（ＶＭ）が上記範囲よりも少ないか、又は、多い場合、ＶＭの量に応じて、被測定石炭試料の充填密度を変化させて測定を行うことにより、測定値の信頼性をより高めることができる。また、配合炭でなくて、単味炭の膨張圧を評価する場合においても、ＶＭの量に応じて、被測定石炭試料の充填密度を変化させて測定を行うことにより、測定値の信頼性をより高めることができる。

また、さらに、本発明測定装置で測定した膨張圧に及ぼす石炭の全膨張率（ＴＤ）の影響度と、従来測定装置（実炉内の挙動をシミュレートできる可動壁型試験コークス炉）で測定した膨張圧に及ぼす石炭の全膨張率（ＴＤ）の影響度は、異なることが判明した。

図６に、定性的に示すように、石炭の充填密度を一定にした場合、本発明測定装置で測定した膨張圧と、従来測定装置（上記可動壁型試験コークス炉）で測定した膨張圧は、直線的な相関を示すが、該相関においては、石炭中の全膨張率（ＴＤ）の増加に伴い、その傾斜が急になる。

このことは、本発明測定装置で測定した膨張圧と、従来測定装置（上記可動壁型試験コークス炉）で測定した膨張圧が、１対１に対応しないことを意味するので、この点を解消するため、被測定石炭試料の全膨張率（ＴＤ）に応じて、該試料の断熱スリーブ内への充填密度を適宜選択する。

具体的には、全膨張率（ＴＤ）が高い石炭を配合する場合には、充填密度を下げて装入する。

即ち、断熱スリーブ内への充填密度は、
充填密度＝ｆ（基準充填密度、ＴＤ）
に従って設定する。この設定により、本発明測定装置で得られる膨張圧の信頼性が向上する。

一般的に、実炉装入炭の全膨張率（ＴＤ）は４０〜８０％程度に調整されており、この程度の変動幅であれば、全膨張率の変動による影響は小さいので、実炉配合炭の膨張圧を評価するという実際の適用においては、被測定石炭試料の充填密度を一定としてもよい。

石炭の全膨張率（ＴＤ）が上記範囲よりも少ないか、又は、多い場合、全膨張率（ＴＤ）に応じて、被測定石炭試料の充填密度を変化させて測定することにより、測定値の信頼性をより高めることができる。また、配合炭でなくて、単味炭の膨張圧を評価する場合においても、全膨張率（ＴＤ）に応じて、被測定石炭試料の充填密度を変化させて測定することにより、測定値の信頼性をより高めることができる。

本発明測定装置によれば、膨張圧を、０．５〜２時間で、迅速に測定することができるので、測定値を、実炉操業に、直ちに反映させて、石炭の配合条件、装入条件、及び、乾留条件を調整することができる。この点も、本発明の特徴である。

粉砕・配合後の石炭、又は、配合・粉砕後の石炭をサンプリングし、配合条件、装入条件、及び、乾留条件を調整する。また、石炭の揮発分（ＶＭ）、及び／又は、全膨張率（ＴＤ）を考慮して調整する。

装入密度は、操業現場の実態に合致する基準値を使用するが、必要に応じてサンプリングした石炭の配合から計算される揮発分（ＶＭ）、及び／又は、全膨張率（ＴＤ）により、基準充填密度を補正する。

補正した基準充填密度で、被測定石炭を、断熱スリーブ内に充填し、膨張圧を測定し、測定膨張圧が目標膨張圧よりも高い場合、粉砕条件、配合条件、乾留条件を調整する。例えば、（a）石炭をより細かく粉砕する、(b)膨張圧が高い石炭の配合比率を下げる、(c)膨張圧抑制効果がある石炭の配合比率を増加する等の手段により、石炭の膨脹圧が低くなるように制御する。

次に、本発明の実施例について説明するが、実施例の条件は、本発明の実施可能性及び効果を確認するために採用した一条件例であり、本発明は、この一条件例に限定されるものではない。本発明は、本発明の要旨を逸脱せず、本発明の目的を達成する限りにおいて、種々の条件を採用し得るものである。

（実施例１）
配合、粒度の異なる８種類の配合炭（Ａ〜Ｈ）を、図１に示す測定装置（断熱スリーブの外径：１０２．３ｍｍ、内径：７６ｍｍ、高さ：３０ｍｍ）で膨張圧を測定した。測定結果を、従来測定装置（前記可動壁型試験コークス炉）で測定した結果と併せて、表１に示す。測定時間は約７０〜９０分であった。

表１から、本発明測定装置を用いた場合、膨張圧を、迅速に、しかも、精密に測定できることが解る。

（実施例２）
本発明測定装置で測定した膨張圧に基づいて、実炉操業における諸条件を調整した。その結果を、図７に示す。

図において、期間Ａは、本発明を適用する前の期間、期間Ｂは、実炉配合炭をサンプリングし、本発明測定装置で膨張圧の測定を開始したが、特に、石炭配合や粉砕粒度の調整を実施していない期間、期間Ｃは、本発明測定装置で測定した膨張圧に基づいて、石炭配合や粉砕粒度を調整し、実炉に装入する配合炭の膨張圧を調整した期間である。

期間Ａにおいては、コークス押出機の押出電流が、目標値の１４０Ａ以下になる場合もあるが、目標値から大きく逸脱する場合が多く、膨張圧が不安定であることが解る。

期間Ｂにおいては、押出電流が高く、かつ、この間、本発明装置で測定した膨張圧も、８〜１０ｋＰａと高い値を示している。

期間Ｃにおいては、石炭配合や粉砕粒度を調整して膨張圧の抑制を試みた結果、膨張圧は、４〜６ｋＰａの安定低水準で推移し、押出電流も、ほぼ目標の１４０Ａ以下に維持されている。

このように、本発明で測定した膨張圧を、コークス炉の操業に適用すれば、炭化室内における配合炭の膨張圧を抑制しつつ、高強度のコークスを製造することができるとともに、炉からの安定的なコークスの排出と、炉寿命の延長を実現することができる。

前述したように、本発明によれば、粉砕後の石炭（即ち、コークス炉に装入する前の石炭）の膨張圧を、実炉操業における乾留過程の推移に則り、迅速、簡便、かつ、精密に測定することができ、また、測定した膨張圧に基づいて、石炭の配合割合、石炭の粉砕強度を調整し、膨張圧を抑制しつつ、高強度のコークスを製造することができるとともに、炉からの安定的なコークスの排出と、炉寿命の延長を実現することができる。

したがって、本発明は、コークス製造産業において利用可能性が大きいものである。

本発明の測定装置の一態様を示す図である。 石炭の乾留過程において発現する、コークス層、軟化溶融層、及び、石炭層の三層共存状態を、模式的に示す図である。 本発明測定装置で測定した測定結果の一例を示す図である。（ａ）は、膨張圧測定装置における三層共存状態を模式的に示し、（ｂ）は、測定結果の一例を示す。 石炭の充填密度が一定で、石炭中の揮発分（ＶＭ）が増加した場合における、本発明測定装置で測定した膨張圧と、従来測定装置（可動壁型試験コークス炉）で測定した膨張圧との相関を示す図である。 充填密度を、ｆ（基準充填密度、ＶＭ）に従って設定した場合における、本発明測定装置で測定した膨張圧と、従来測定装置（可動壁型試験コークス炉）で測定した膨張圧との相関を示す図である。 石炭の充填密度が一定で、石炭の全膨張率（ＴＤ）が増加した場合における、本発明測定装置で測定した膨張圧と、従来測定装置（可動壁型試験コークス炉）で測定した膨張圧との相関を示す図である。 本発明測定装置で測定した膨張圧に基づいて、実炉操業における諸条件を調整した結果を示す図である。

符号の説明

１ 加熱炉
２ 発熱体
３ 熱電対
４ レトルト
５ 断熱スリーブ
６ 断熱蓋体
７ ピストン
８ 断熱材
９ ロードセル
１０ ロードセル固定梁
１１ 固定具
１２ カウンターウエイト
１３ ガイド
１４ コークス層
１５ 軟化溶融層
１６ 石炭層
１７ 炭化室
１８ 炉中心
１９ 炉壁
Ａ 被測定石炭試料

Claims (7)

1. 石炭の膨張圧をロードセルで連続的に測定する測定装置において、
   （ａ）中央に、上部開口の測定用空間を有し、底部に、発熱体を有する加熱炉、
   （ｂ）上記測定用空間内の底部に載置され、被測定石炭を収容する断熱スリーブ、
   （ｃ）上記断熱スリーブを覆う断熱蓋体、及び、
   （ｄ）（d-1）上端部が、ロードセルを介して上記加熱炉の上部構造枠に固定され、
   （d-2）下端部に、上記測定用空間内で上記断熱蓋体上に静置される断熱材を有するピストン、
   を備えることを特徴とする石炭膨張圧の測定装置。
2. 石炭の膨張圧をロードセルで連続的に測定する測定装置において、
   （ａ）中央に、上部開口の測定用空間を有し、底部に、発熱体を有する加熱炉、
   （ｂ）上記測定用空間内の底部に載置され、被測定石炭を収容する断熱スリーブ、
   （ｃ）上記断熱スリーブを覆う断熱蓋体、及び、
   （ｄ）（d-1）上端部が、ロードセルを介して上記加熱炉の上部構造枠に固定され、
   （d-2）下端部に、上記測定用空間内で上記断熱蓋体上に静置される断熱材を有するピストン
   を備え、さらに、
   （ｅ）上記ピストンが、上部に、ピストンと断熱材の重量に相当するカウンターウエイト
   を備えることを特徴とする石炭膨張圧の測定装置。
3. 前記測定用空間が円筒状の空間であることを特徴とする請求項１又は２に記載の石炭膨張圧の測定装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の石炭膨張圧測定装置を用い、発熱体で、断熱スリーブ内の被測定石炭を加熱し、ロードセルで、断熱材の荷重が被測定石炭に作用しない環境で、石炭の膨張圧を測定することを特徴とする石炭膨張圧の測定方法。
5. 前記被測定石炭を断熱スリーブに充填する時、該石炭の揮発分（ＶＭ）、及び／又は、全膨張率（ＴＤ）に応じて、充填密度を調整することを特徴とする請求項４に記載の石炭膨張圧の測定方法。
6. 前記被測定石炭を加熱することにより、断熱スリーブ内で、コークス層、軟化溶融層、及び、石炭層の三層が共存する状態を形成することを特徴とする請求項４又は５に記載の石炭膨張圧の測定方法。
7. 請求項４〜６のいずれか１項に記載の石炭膨張圧の測定方法で測定した膨脹圧に基づいて、石炭の配合条件、装入条件、及び、乾留条件を調整することを特徴とするコークス炉の操業方法。

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