JP2008143984A - コークス炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高温に加熱した石炭を炭化室に装入して操業を行っているコークス炉において、定修を行うに際して、装入する石炭の温度を低下して、定修後における生産性の阻害を防止する。
【解決手段】炭化室に石炭を装入して冶金用コークスを製造するコークス炉の稼働率を調整するに際し、前記炭化室に装入する石炭の加熱温度を、好ましくは、定期修理を行う時間に応じて調整するコークス炉の操業方法である。
【選択図】図１

Description

本発明は、コークス炉の操業方法に関するものである。

コークス炉及びその付帯設備（例えば、石炭装入車、押出機等の移動機械）等は連続運転を余儀なくされている。この様な連続運転する設備は定期修理（月に２〜３回程度、予め決めた日時で行う点検、修理であり、以下、定修と称す）を行って、その保全を図ることが一般的に行われている。

この定修時においては、前記付帯設備を停止した状態で行うために、炭化室への石炭装入及び乾留の終わった赤熱コークスの押出等の通常の作業が出来ない状態になっている。このため、例えば、前記乾留の終わった赤熱コークスは炭化室にそのまま留め置かれることから、前記定修が長い場合には、炭化室内に浸入した空気によってその赤熱コークスの一部が燃焼してコークス粒径が小さくなったり、著しい場合には消失する場合がある。また、コークスの細粒化により、定修立ち上げ後のコークス押出不良のトラブル（押詰まり等）を発生する要因となる。

これを回避するため、例えば、特許文献１に記載の様に、定修前から定修が完了するまでの間、燃焼室に供給する燃焼ガスの熱量(ガス量、燃焼カロリー)を低減することにより、燃焼室の炉温を低下し石炭の乾留が完了する迄の時間を長くし、前記乾留完了後の赤熱コークスが炭化室に留め置かれる時間を極力短くする方法が一般的に採用されている。

特開昭５４−１１８４０１号公報

前記特許文献１においては、前記の様に定修後、燃焼ガス量を元に戻す（通常操業時の燃焼ガス流量）必要があるが、この戻すタイミングは定修後、直ちに戻すことが出来ずに、定修前に装入した全窯の赤熱コークス押出・石炭装入が完了した段階（以下復元時期とも称す）であった。このため、定修後、すぐに押出・装入した窯であればあるほど、乾留が完了する迄の時間が長く必要となるものであった（定修時と同等の燃焼ガス流量で乾留されているためである）。

この期間に於ける乾留時間の長さは前記低減した燃焼ガス流量が多くなる程、生産性の阻害も大きいものとなっていた。

また、前記燃焼ガスの流量と炭化室の炉温には時間遅れが大きく、燃焼ガス流量の調整量が多くなれば成る程、調整誤差が大きくなる傾向にあることから、熟練オペレーターの勘に頼っているのが現状で、炭化室の温度が高くなり過ぎて炉壁が損傷したり、熱不足になり更に生産性に影響を与える懸念があった。

本発明は、高温に加熱した石炭を炭化室に装入して操業を行っているコークス炉において、定修を行うに際して、装入する石炭の温度を低下して、定修後における生産性の阻害を防止するものである。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その手段１は、炭化室に石炭を装入して冶金用コークスを製造するコークス炉の稼働率を調整するに際し、前記炭化室に装入する石炭の加熱温度を調整することを特徴とするコークス炉の操業方法である。

また、手段２は、前記定期修理を行う時間に応じて前記石炭の装入温度を調整すること
を特徴とする手段１記載のコークス炉の操業方法である。

本発明により、コークス炉の定修を行うに際して、燃焼室に供給する燃焼ガス量(または燃焼カロリー)の抑制または防止を図ることが可能となるので、定修後における燃焼ガスを早期に定修前の状態に復帰することが出来、コークス炉の生産性の向上が図れる。また、燃焼ガスを定修前の状態に復帰する際における燃焼ガス制御幅が小さくなりオペレータによる制御精度も的確になって、炭化室の炉温が過不足となることが抑制され、炉壁損傷等のトラブルも低減する等、この分野における効果は大きい。

本発明者は、定修を行うに際して、コークス炉の燃焼室に供給する燃焼ガスの流量調整量を出来る限り抑制して、該コークス炉の乾留時間を延長する方法について種々検討した。

先ず、本発明者は７０℃と２５０℃に加熱した石炭を別々の炭化室に装入して、その石炭の乾留が完了するまでの温度変化について調査した。そして、この結果を図２に示す。

７０℃に加熱して炭化室に装入した石炭は、図２の点線に示す様に装入から６時間程度経過した後、１００℃を超え始め、その後、順次温度が上昇し乾留が完了するまで１８時間程度であり、一方、２５０℃に加熱した石炭は、図２の実線に示す様に装入から１時間後から温度が順次上昇して乾留が完了するまで１３時間程度であることが判明した。

前記７０℃に加熱した石炭が、１００℃を超えるまでに６時間程度を必要とする理由は、残存する石炭の付着水分を蒸発するのに多くの熱量が必要となるものと推定される。即ち、コークス炉の炭化室においては、炉幅が０．５ｍ弱程度で、しかも、石炭への熱の伝わり方は隣接した石炭相互の熱伝達であり、前記付着水分を蒸発しながらの熱伝達であることから、炭化室の中央部に装入した石炭程、温度の上昇が遅れることが原因と思われる。

更に、コークス炉の燃焼室の温度を１，２７０℃一定に維持した状態で、前記装入石炭の温度を種々変更して、そのときの乾留時間を調査した結果を図３に示す。これから装入石炭の温度が高くなれば乾留時間は短くなり、逆に、装入炭の温度が低くなれば乾留時間は長くなる相関があり、装入炭の温度が１００℃を超える場合と超えない場合では乾留時間を結ぶ直線の傾きが大きく異なる事が判明した。

このことから、高温に加熱した石炭を装入して操業を行っているコークス炉において、炭化室の装入する石炭の温度を低くすれば、コークス炉の乾留時間を長くする事が出来、そして、定修時間の一部または全部に、この長くなった時間を利用することにより、燃焼室に供給する燃料ガスの調整幅が少なく（または不要）となり、定修完了後、１回目に装入した装入炭を乾溜する際に於ける乾留時間が延長されることを防止、又は緩和することが出来るので、定修を行うことによるコークス炉の生産性の阻害を低減することが可能となる。

一方、装入炭の温度変化は炉壁に与える影響することは小さいことから、急速に温度の低減、上昇が可能であり、殆どコークス炉の生産性に影響を与えることはない。

また、コークス炉に装入する石炭として、石炭の微粉部分にバインダーを添加して混練した後、成型機で成型（豆炭状、または平板状）した成型炭と、前記石炭の粗粒部分を混合したものを使用している場合においては、粗粒部分または成形炭のいずれか一方(好ましくは粗粒部分)または両方を行っても良い。

図１は、本発明例１、従来例２を説明するための設備フローを示す図であり、図中、１は破砕機２で破砕した石炭Ｋを加熱しつつ０．３ｍｍを分級点として分級する加熱分級機、３は加熱分級機１で分級した０．３ｍｍ以下の微粉炭にバインダーを添加しつつ混練する混練機、４は混練機３で混練して微粉炭を成型する成型機、５は加熱分級機１で分級した０．３ｍｍ超の粗粒炭を加熱する加熱機、６は成型機４からの成型炭と加熱機５からの粗粒炭を混合（混合質量比は成型炭が３に対し粗粒炭が７）して装入するコークス炉である。そして、このコークス炉６は高さ：６．７ｍ、幅：０．４５ｍの炭化室を１炉団当たり６４門を有している。

また、本発明例２、従来例２は破砕機２で前記同様に破砕した石炭を点線に示す様に、全量加熱機５で加熱した後、コークス炉６に装入したものである。

そして、定修前における通常時の操業では２５０℃に加熱した装入炭を装入し、稼働率が１８５％であるコークス炉６を４時間、６時間の定修を行うに場合の例について表１を参照して説明する。

本発明例１は、４時間の定修を行うために、燃焼室に供給する燃料ガス量（熱量）を調整することなく、定修の１サイクル前（全窯の赤熱コークスの押出しが完了後に於ける装入炭の装入が完了するまでの周期）である事前準備時期から装入炭の温度(平均)を２５０℃から７０℃（粗粒炭の温度：３５０℃から８０℃、成形炭の温度：１６５℃から６０℃）に低下して装入し、定修完了後の赤熱コークスの押出しを行った後において装入する装入炭の温度を定修前と同等の２５０℃（粗粒炭：８０℃から３５０℃、成形炭：８０℃から１６５℃）に直ちに戻した例である。この本発明例１では、従来例１（装入炭の温度を調整せずに燃焼室に供給する燃料ガス量（熱量）を調整した例）に比し、定修後における復元期（定修完了後から1サイクルの押出しが完了するまでの期間）の乾留時間が１時間程度短くなり、生産性向上を図る事が出来た。

また、本発明例２は、６時間の定修を行うために、事前準備時期から装入炭の温度を２５０℃から５０℃に低下して装入すると共に前記燃焼室に供給する燃料ガス量（熱量）を調整し、本発明例１と同様に燃焼室の炉温を１，２７０℃一定にした例であり、本例では、復元時に於ける乾留時間が従来例２（従来例１と同様に、装入炭の温度を調整せずに燃焼室に供給する燃料ガス量（熱量）のみを調整した例）では２時間程度不足するのに対して、全く乾留遅れは発生せず、即通常操業に復帰することが可能となった。

本発明の石炭加熱プロセスフロー図 炭化室内に装入した石炭の経時的温度変化を示す図 炭化室に装入する石炭の温度と乾留時間の関係を示す図

符号の説明

１ 加熱分級機
２ 破砕機
３ 混練機
４ 成型機
５ 加熱機
６ コークス炉

Claims (2)

1. 加熱した石炭を炭化室に装入して冶金用コークスを製造するコークス炉の操業方法において、前記炭化室に装入する石炭の装入温度を、前記コークス炉の定期修理をするに先立って低くし、定期修理完了後、前記炭化室に装入する石炭の装入温度を低下前の温度に戻すことを特徴とするコークス炉の操業方法。
2. 前記定期修理を行う時間に応じて前記石炭の装入温度を調整することを特徴とする請求項１記載のコークス炉の操業方法。