JP2010215689A

JP2010215689A - 成型コークスの製造装置

Info

Publication number: JP2010215689A
Application number: JP2009060787A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Amagasa; 敏明天笠; Takashi Anyashiki; 孝思庵屋敷
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: JP5521361B2

Abstract

【課題】竪型乾留炉を用いて成型コークスを製造する際に、熱エネルギーの損失を防止して、低コストで成型コークスを製造できるガス循環装置を有する、成型コークス製造設備を提供すること。
【解決手段】乾留炉５が上部に成型物の乾留を行なう乾留室３０と、下部に成型コークスの冷却を行なう冷却室４とを有し、乾留炉５の側方であって、乾留室３０の中間部に低温ガス吹き込み羽口６を、乾留室３０の下部に高温ガス吹き込み羽口７を、冷却室４の上部に冷却ガス排出口９を、冷却室４の下部に冷却ガス導入口８を有する乾留炉において、乾留炉５の炉頂部から排出される炉頂排出ガスが熱交換装置１６を介して低温ガス吹き込み羽口６と高温ガス吹き込み羽口７とに供給され、冷却ガス排出口９から排出される冷却排出ガスを熱交換装置１６に供給するガス流路を有することを特徴とする成型コークスの製造装置を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭素含有物質の成型物を竪型乾留炉で乾留して成型コークスを製造する、成型コークスの製造装置に関する。

高炉操業において、石炭をコークス炉で乾留して製造した冶金用コークスが一般的に用いられている。この冶金用コークスは高炉の使用において強度が要求され、その原料として粘結炭が必要とされる。粘結炭は高価であり、その使用はコストアップにつながる。また、資源埋蔵量の観点からも恒久的な安定供給が懸念される。

一方、室炉式コークス製造方法に替わるコークス製造方法として、連続式成型コークス製造法が開発されている。連続式成型コークス製造法では、乾留炉として、珪石煉瓦ではなくシャモット煉瓦にて構成される竪型シャフト炉を用い、石炭を冷間で所定の大きさに成型後、竪型シャフト炉に装入し、循環熱媒ガスを用いて加熱することにより成型炭を乾留し、成型コークスを製造する。資源埋蔵量が豊富で安価な非微粘結炭を多量に使用しても、通常の室炉式コークス炉と同等の強度を有するコークスが製造可能なことが確認されている。

連続式成型コークス製造法では、乾留炉炉頂ガスを冷却用ガスとして、乾留炉の乾留室に直結した冷却室の下部へ導入し、該冷却室を通過したガスの大部分を冷却室上部より排出し加熱用媒体ガスとして乾留炉中間部の導入口へ供給することを特徴とする方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法で用いる乾留炉は、３箇所のガス導入口（乾留室中間部、乾留室下部、冷却室下部）と１箇所のガス排出口（冷却室上部）を有している。

上記のような直立型成型コークス乾留炉におけるガス循環装置については、冷却室を通過したガスの大部分を冷却室上部より排出し、エジェクターを用いて加熱用媒体ガスとして乾留室中間部の導入口へ供給する方式が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特公昭５６−４７２３４号公報特公昭６０−６３９０号公報

上記のような竪型乾留炉を用いて成型コークスを製造する際には、成型コークスの原料に用いる石炭や、石炭に混合して用いる原料の種類によっては、より高温で乾留を行なう必要がある場合がある。その場合には、乾留室下部（高温乾留室）に供給される高温のガスの流量を大きくする必要があるので、冷却室上部より排出された冷却ガス流量は、乾留室中間部（低温乾留室）に供給するガスの流量より大きくなる。

このことを特許文献２に記載の装置を用いて成型コークスを製造する場合で具体的に説明する。特許文献２に記載の装置は、図２に示すように、成型コークスを製造するための竪型乾留炉５が上部に成型物の乾留を行なう乾留室３０と、下部に成型コークスの冷却を行なう冷却室４とを有し、乾留室３０の中間部に低温ガス吹き込み羽口６を、乾留室の下部に高温ガス吹き込み羽口７を、冷却室の上部に冷却ガス排出口９を、冷却室の下部に冷却ガス導入口８を有し、炉頂から排出された炉頂ガスを循環させて低温ガス吹き込み羽口６と高温ガス吹き込み羽口７と冷却ガス導入口８とから吹き込む。この場合に、冷却ガス排出口９から排出された冷却排出ガスをエジェクター２０により吸引し、エジェクター２０内で炉頂ガスと混合し、低温ガス吹き込み羽口６へ供給することで成型物を乾留して成型コークスを製造する。表１に通常の乾留の場合の一条件と、その条件よりも高温で乾留を行なう場合の、乾留炉５の各部におけるガス量の比較を示す。表１において、ガス量は乾留炉５への吹き込み流量であり、マイナス値は乾留炉５外への流出量を示す。

表１によれば、通常の条件で乾留を行なう場合、冷却ガス排出口ガス量よりも低温ガス吹き込み羽口ガス量の方が多くなっているが、高温で乾留を行なう場合は、冷却ガス排出口ガス量よりも低温ガス吹き込み羽口ガス量の方が少ないことが分かる。従って、特許文献２に記載のように、冷却室を通過したガスを冷却室上部より排出し、エジェクターを用いて加熱用媒体ガスとして低温ガス吹き込み羽口へ供給する方式では、高温で乾留を行なう場合はその熱量の多くが未利用となり、そのまま排出されることになる。冷却ガス排出口ガス（冷却排出ガス）の全量を有効利用できないことは、成型コークス製造する上でのエネルギーコストの悪化の一因となり、問題である。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、シャフト炉等の竪型乾留炉を用いて成型コークスを製造する際に、熱エネルギーの損失を防止して、低コストで成型コークスを製造できるガス循環装置を有する、成型コークス製造設備を提供することにある。

本発明は、前記課題を解決するために竪型乾留炉を有する成型コークスの製造設備における乾留室の下部および中間部に加熱用熱媒体ガスを導入して炭素含有物質の成型物を乾留し、成型コークスを得る際に、冷却ガスを乾留室に直結した成型コークスの冷却室の下部へ導入し、該冷却室を通過したガスの大部分を冷却室上部より排出し、該冷却排出ガスを加熱用媒体ガスと熱交換することで乾留室下部及び中間部の導入口へ供給する加熱用媒体ガスの予熱源としたものである。

このような本発明の特徴は以下の通りである。
（１）炭素含有物質の成型物を乾留して成型コークスを製造するための竪型乾留炉であって、該乾留炉が上部に前記成型物の乾留を行なう乾留室と、下部に前記成型コークスの冷却を行なう冷却室とを有し、
前記乾留炉の側方であって前記乾留室の中間部に低温ガス吹き込み羽口を、前記乾留炉の側方であって前記乾留室の下部に高温ガス吹き込み羽口を、前記乾留炉の側方であって前記冷却室の上部に冷却ガス排出口を、前記乾留炉の側方であって前記冷却室の下部に冷却ガス導入口を有する乾留炉において、
前記乾留炉の炉頂部から排出される炉頂排出ガスが熱交換装置を介して前記低温ガス吹き込み羽口と前記高温ガス吹き込み羽口とに供給され、
前記冷却ガス排出口から排出される冷却排出ガスを前記熱交換装置に供給するガス流路を有することを特徴とする成型コークスの製造装置。
（２）冷却ガス排出口と熱交換装置との間に除塵機を設置することを特徴とする（１）に記載の成型コークスの製造装置。
（３）除塵機がサイクロン式除塵機であることを特徴とする（２）に記載の成型コークスの製造装置。

本発明によれば、竪型乾留炉を用いた成型コークス製造設備において冷却室を通過したガスの大部分を冷却室上部より排出し、加熱用媒体ガスと熱交換して乾留室下部及び中間部の導入口へ供給する加熱用媒体ガスの予熱源としたので、冷却室を通過したガスの熱量を外部に捨てることなく利用できる。これにより、熱エネルギーの損失を防止して、低コストで成型コークスを製造できる。

また、熱交換装置の前に除塵機をもうけることにより、熱交換器の伝熱面への粉塵付着による性能の劣化もなく、高効率の熱交換が可能となるという効果もある。

本発明の一実施形態を示す概略図。従来技術の一例を示す概略図。

図２に、従来技術である、特許文献２に記載のものと同様の、竪型乾留炉を用いた成型コークス製造装置を示す。竪型乾留炉５は、乾留室３０（低温乾留室２、高温乾留室３）、冷却室４から構成されている。この装置を用いて成型コークスを製造する場合、成型コークス原料である炭素含有物質の成型物１は、竪型乾留炉５の炉頂から炉内に装入され、炉内を降下する過程で羽口６、７から導入される加熱用熱媒体ガスにより乾留され、更に冷却ガス導入口８から導入され、冷却ガス排出口９から排出される冷却用ガスにより冷却されて成型コークス１０として乾留炉下部から排出される。一方、炉頂から抜き出されたガスは直接クーラー１１で冷却され、循環ブロアー１２で昇圧され、一部は回収ガスとして系外に導かれ、残りは循環ガスとして系内を循環する。循環ガスの一部は冷却用ガスとして冷却ガス導入口８から冷却室に導入される。また、循環ガスの残りの一部はブロアー１３で昇圧され加熱装置１４で加熱されて、昇圧された高温乾留用熱媒体ガスとして羽口７から乾留炉内へ導入される。循環ガスの残りはブロアー１８、加熱装置１９で、圧力、温度を調整され、エジェクター２０へその駆動ガスとして導かれる。エジェクター２０は冷却ガス排出口９から冷却室のガスを吸引し、駆動ガスと混合の上必要圧力に昇温し、低温乾留用熱媒体ガスとして羽口６から乾留炉５内へ導入する。加熱装置１９出口ガスの一部はエジェクター２０吐出側へバイパスされる。このバイパス量を調整することで、冷却室４から排出するガスの量と、羽口６から供給する低温乾留室供給ガスの流量と温度とを調整することができる。

しかし、図２の装置を用いて、より高温で乾留して成型コークスを製造する場合、羽口７から高温乾留室３に吹き込む加熱用熱媒体ガスの供給量を多くする必要があるため、低温乾留室２に吹き込む加熱用熱媒体ガスの供給量が少なくなり、冷却ガス排出口９から排出された成型コークス冷却後の冷却ガスの大部分はそのまま系外に排出されることになる。

そこで本発明においては、このような竪型乾留炉を用いた成型コークス製造設備において、冷却室の上部の冷却ガス排出口から排出した冷却排出ガスを加熱用媒体ガスと熱交換して高温ガス吹き込み羽口（乾留室下部の導入口）及び低温ガス吹き込み羽口（中間部の導入口）へ供給する加熱用媒体ガスの予熱源とすることで、冷却室を通過したガスの熱量を外部に捨てることなく利用出来るようになる。冷却ガス排出口から排出された冷却排出ガスは、加熱用媒体ガスと熱交換した後、冷却ガス導入口から冷却用ガスとして冷却室に導入され、循環して使用される。

また、熱交換装置の前（冷却ガス排出口から排出される冷却排出ガスを熱交換装置に供給するガス流路）に除塵機を設けると、熱交換器の伝熱面への粉塵付着による性能の劣化もなく、高効率の熱交換が可能となる。

乾留炉内の圧力が高い場合には、除塵機をサイクロン式除塵機とすることができ、好ましい。

図１は本発明の成型コークスの製造装置の一実施形態を示す概略図である。本発明を図１を用いて詳細に説明する。図１において、先ず成型コークス原料である炭素含有物質の成型物１は乾留室３０（低温乾留室２、高温乾留室３）及び冷却室４から構成されるシャフト型乾留炉５の炉頂から炉内に省入され、炉内を降下する過程で低温ガス吹き込み羽口６、高温ガス吹き込み羽口７から導入される加熱用熱媒体ガスにより乾留され、更に冷却ガス導入口８から導入され冷却ガス排出口９から排出される冷却ガスにより冷却されて成型コークス１０として乾留炉５下部から排出される。一方炉頂から抜出されたガスはガスクーラー１１で冷却され、循環ブロワー１２で昇圧され、一部は回収ガスとして系外に導かれ、残りは循環ガスとして系内を循環する。循環ガスの一部はブロワー１３で昇圧され加熱装置１４ａで昇温された高温乾留用熱媒ガスとして高温ガス吹き込み羽口７から乾留炉５内へ循環される。

図２の従来の成形コークス製造設備においては循環ガスの一部は冷却用ガスとして冷却ガス導入口８から冷却室４に導入される。また、冷却ガスの一部はブロワー１８で昇圧され、加熱装置１９で昇温され、エジェクター２０へその駆動ガスとして導かれる。エジェクター２０は冷却ガス排出口９から冷却排出ガスを吸引し、駆動ガスと混合の上、必要圧力に昇圧し、低温乾留用熱媒ガスとし低温ガス吹き込み羽口６から乾留炉５内へ導入する。

図２の従来の成形コークス製造設備に関しては上記した表１に示す様に、冷却ガス排出口９から吸引される冷却室４を通過したガス流量が、低温ガス吹き込み羽口６から吹き込まれる低温乾留用熱媒ガス流量よりも少ない為に上記のようなガスの循環構成が成立するが、より高温で乾留を行なおうとすると、表１に示す様に冷却ガス排出口９から吸引される冷却室４を通過したガス流量が、低温ガス吹き込み羽口６から吹き込まれる低温乾留用熱媒ガス流量よりも多いため大量の熱ガスを系外へ排出する事となる。

図１に示す本発明の成形コークス製造設備を用いる場合は、低温乾留室２における材料顕熱は高温乾留室３における材料顕熱よりも大きい。これは低温乾留室２における昇温量が大きい為である。このため、従来の成形コークス製造設備では低温乾留室２に過大な熱量が必要とされる、しかし本発明の成型コークス製造設備を用いると高温乾留室３への投入熱量を過大とすることができる。結果として、低温乾留室２へのガス投入量が減少し、表１の様に冷却室４を通過したガス流量が、低温ガス吹き込み羽口６から吹き込まれる低温乾留用熱媒ガス流量よりも多いという状況とすることができる。

したがって、本発明の成型コークス製造設備においては、図１に示す様に冷却用ガスはブロワー１５にて昇圧され、冷却ガス導入口８から冷却室４に導入され、冷却ガス排出口９から排出され、熱交換装置１６にて廃熱回収される。熱交換装置１６の前には、冷却室４内の粉塵を除塵するための除塵装置１７が設置されている。ブロワー１３で昇圧され、熱交換装置１６で予熱された循環ガスの一部は低温乾留用熱媒ガスとして低温ガス吹き込み羽口６から乾留炉５内へ導入される。残りの予熱された循環ガスは高温ガス加熱装置１４ａにて更に高温とされた循環ガスと混合され、高温乾留用熱媒ガスとして高温ガス吹き込羽口７より乾留炉５内へ流入させる。高温乾留用熱媒ガスの加熱装置は、高温ガス加熱装置１４ａの替わりに、予熱された循環ガスと循環ガスの混合後１４ｂに設置することもできる。

また冷却ガス排出口９位置における乾留炉内圧力が１０ｋPa以上の高圧となる場合は、大気圧まで減圧することにより冷却排出ガスを１００ｍ／ｓ程度の高速ガスとすることができるので除塵装置１７はサイクロン型とすることが可能となる。

上記の成型コークスは、石炭等の炭素含有物質を必要に応じてバインダー等を用いて成型した成型物を原料として製造する。本発明の成型コークスの製造設備は、炭素含有物質と鉄含有物質との成型物を乾留する際にも用いることができる。

以上の様に、本発明の成形コークス製造設備を用いることで、冷却室を通過したガスの大部分を冷却室上部より冷却排出ガスとして排出し、加熱用媒体ガスと熱交換して乾留室下部の高温ガス吹き込み羽口、もしくは乾留室中間部の低温ガス吹き込み羽口へ供給する加熱用媒体ガスの予熱源とできるので、冷却室を通過したガスの熱量を外部に捨てることなく利用できる。また、熱交換装置の前に除塵機をもうけることで、熱交換器の伝熱面への粉塵付着による性能の劣化もなく、高効率の熱交間が可能となる。

１成型物
２低温乾留室
３高温乾留室
４冷却室
５竪型乾留炉
６低温ガス吹き込み羽口
７高温ガス吹き込み羽口
８冷却ガス導入口
９冷却ガス排出口
１０成型コークス
１１ガスクーラー
１２循環ブロアー
１３昇圧ブロアー
１４高温ガス加熱装置
１５冷却ガス昇圧ブロワー
１６熱交換器
１７ガス除塵器
１８昇圧ブロアー
１９低温ガス加熱装置
２０エジェクター
３０乾留室

Claims

炭素含有物質の成型物を乾留して成型コークスを製造するための竪型乾留炉であって、該乾留炉が上部に前記成型物の乾留を行なう乾留室と、下部に前記成型コークスの冷却を行なう冷却室とを有し、
前記乾留炉の側方であって前記乾留室の中間部に低温ガス吹き込み羽口を、前記乾留炉の側方であって前記乾留室の下部に高温ガス吹き込み羽口を、前記乾留炉の側方であって前記冷却室の上部に冷却ガス排出口を、前記乾留炉の側方であって前記冷却室の下部に冷却ガス導入口を有する乾留炉において、
前記乾留炉の炉頂部から排出される炉頂排出ガスが熱交換装置を介して前記低温ガス吹き込み羽口と前記高温ガス吹き込み羽口とに供給され、
前記冷却ガス排出口から排出される冷却排出ガスを前記熱交換装置に供給するガス流路を有することを特徴とする成型コークスの製造装置。
冷却ガス排出口と熱交換装置との間に除塵機を設置することを特徴とする請求項１に記載の成型コークスの製造装置。
除塵機がサイクロン式除塵機であることを特徴とする請求項２に記載の成型コークスの製造装置。