JP2013006957A - コークス炉装入炭の製造方法及びコークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コークス炉に装入される装入炭の嵩密度の低下を抑制する。
【解決手段】配合炭全体の粉砕粒度が粒径３ｍｍ以下の累積％が８５質量％以上となるように、前記配合炭を構成する各原料炭をそれぞれ個別の粉砕粒度で粉砕し、この粉砕後の前記配合炭を粗粒炭と微粉炭とに分級し、この分級された微粉炭を塊成化することにより、塊成炭と前記粗粒炭とからなるコークス炉装入用の装入炭を製造するコークス炉装入炭の製造方法において、前記塊成炭は、体積が１０ｃｃ以下の第１の塊成炭と、体積が１０ｃｃよりも大きく３０ｃｃ以下の第２の塊成炭とからなり、前記微粉炭のうち前記第２の塊成炭の製造に振り向ける前記微粉炭の比率が高くなる程、コークス炉に装入される装入炭の嵩密度が増加する相関特性に基づき、前記嵩密度が目標の嵩密度を満足するように前記比率を調整することを特徴とするコークス炉装入炭の製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、コークス炉に装入されるコークス炉装入炭の製造方法などに関する。

高炉用コークスに代表される各種コークスは、多数の銘柄の石炭（原料炭）を粉砕して配合した後、コークス炉に装入される。装入された配合炭は、炉内で乾留されることによりコークスとなる。コークス製造の際に特に重要とされる品質管理項目として、コークス強度が知られている。コークス強度は、石炭の配合条件が同じであっても、粉砕後の石炭の粒度に左右される。

近年、原料炭を強粉砕することによりコークス強度が向上することが確認されている。特許文献１では、最大長さで１．５ｍｍ以上の粗大イナート組織の含有量が５〜７体積％の境界値を用いて、該含有量が境界値以上である高イナート含有炭を粒径３ｍｍ以下の累積％が８５質量％の粉砕粒度で強粉砕する技術が開示されている。

従来、強粉砕された配合炭は粗粒炭と微粉炭とに分級され、分級された微粉炭は体積が１０ｃｃ以下のフレーク状に全て塊成化された後、粗粒炭とともにコークス炉に装入されていた。

特開２００８−２９７３８５号公報

しかしながら、従来の方法では、コークス炉に装入される装入炭の嵩密度が低下するため、生産性の低下を招いていた。

上記課題を解決するために、本願発明に係るコークス炉装入炭の製造方法は、（１）配合炭全体の粉砕粒度が粒径３ｍｍ以下の累積％が８５質量％以上となるように、前記配合炭を構成する各原料炭をそれぞれ個別の粉砕粒度で粉砕し、この粉砕後の前記配合炭を粗粒炭と微粉炭とに分級し、この分級された微粉炭を塊成化することにより、塊成炭と前記粗粒炭とからなるコークス炉装入用の装入炭を製造するコークス炉装入炭の製造方法において、前記塊成炭は、体積が１０ｃｃ以下の第１の塊成炭と、体積が１０ｃｃよりも大きく３０ｃｃ以下の第２の塊成炭とからなり、前記微粉炭のうち前記第２の塊成炭の製造に振り向ける前記微粉炭の比率が高くなる程、コークス炉に装入される装入炭の嵩密度が増加する相関特性に基づき、前記嵩密度が目標の嵩密度を満足するように前記比率を調整することを特徴とする。

（２）上記（１）の構成において、前記配合炭は、前記原料炭として最大長さで１．５ｍｍ以上の粗大イナート組織の含有量が５〜７体積％の境界値を用いて、該含有量が境界値よりも高い高イナート含有炭を含んでもよい。前記高イナート含有炭は、「粒径３ｍｍ以下の累積％が９０質量％以上」の粉砕粒度で強粉砕することによりコークス強度が向上する。したがって、強粉砕によるコークス強度向上効果及び嵩密度が増加することによりコークス強度向上効果双方の効果を得ることができる。

（３）上記（１）又は（２）の構成において、前記第１の塊成炭は、フレーク状であってもよい。

（４）上記（１）〜（３）の構成において、前記第２の塊成炭は、ブリケット状であってもよい。

（５）上記（１）〜（４）のうちいずれか一つの製造方法により製造された装入炭をコークス炉で乾留することにより、コークスを製造することができる。

本発明によれば、コークス炉に装入される装入炭の嵩密度を増加させることができる。

コークス炉装入炭の製造方法の工程図である。 ホッパーの断面図である。

図１を参照しながら、本実施形態に係るコークス炉装入炭の製造方法について詳細に説明する。図１は、コークス炉装入炭の製造方法の工程図である。矢印は工程順序を示している。まず、粉砕装置１１において複数銘柄の原料炭をそれぞれ個別の粉砕粒度で粉砕する。当該個別の粉砕粒度は、配合炭全体の粉砕粒度が「粒径３ｍｍ以下の累積％が８５％以上」を満足するような値に設定されていればよい。配合炭全体の粉砕粒度が「粒径３ｍｍ以下の累積％が８５％未満」の場合は、コークス炉に装入される装入炭の嵩密度が、コークスを製造できない値にまで低下しないため、本願発明では、配合炭全体の粉砕粒度が「粒径３ｍｍ以下の累積％が８５％以上」のものを対象としている。

ここで、個別の原料炭として、粗大イナート組織の含有量が５〜７体積％の境界値を用いて、該含有量が境界値よりも高い高イナート含有炭を強粉砕することによりコークス強度の向上効果を享受できる。

ちなみに、粗大イナート組織の含有量の境界値の設定の考え方については、以下の通りである。
コークス製造用に複数の銘柄の石炭を配合する際には、配合炭の粒度として、コークスを製造可能な粒度の範囲で設定される。従って、各銘柄の石炭の粉砕粒度や配合比率は、配合炭の粒度の設定値により制約される。

従って、粗大イナート含有量が相対的に高い銘柄の石炭の配合割合が多い場合に、粗大イナート含有量が相対的に高い銘柄の石炭をすべて強粉砕してしまうと、配合炭の粒度が細かくなり過ぎて、設定した粒度に調整できないケースがある。この様な場合は、粗大イナート含有量の境界値を５〜７体積％の範囲の中で、高めの値に設定することで、配合炭を所望の設定粒度とすることができる。

一方、粗大イナート含有量が相対的に高い銘柄の石炭の配合割合が少ない場合には、逆に、粗大イナート含有量の境界値を５〜７体積％の範囲の中で、低めの値に設定することで、配合炭を所望の設定粒度とすることができる。

以上の考え方に基き、粗大イナート組織の含有量の境界値を設定し、この境界値よりも高い高イナート含有炭は、粒径３ｍｍ以下の累積％が９０質量％以上の粉砕粒度で強粉砕することによりコークス強度が向上する。なお、原料炭を強粉砕することによりコークス強度が向上する技術は、特許文献１等の種々の先行技術文献に記載されているため、ここでは詳細を述べない。強粉砕された配合炭は、乾燥分級装置１２に装入される。

乾燥分級装置１２は、ガス室に導入されたガスを分散板を介して噴出させることにより乾燥分級室内の分散板状に流動層を形成し、石炭を乾燥させながら粗粒炭と微粉炭とに分級する。乾燥分級装置１２における分級点は、当業者の技術常識により適宜定めることができる。分級点は、特に規定されないが、通常は、０．３ｍｍ以上３ｍｍ以下で設定される。分級点を０．３ｍｍ未満に設定すると、粗粒炭中に０．３ｍｍ程度の細かい石炭が混入する。その結果、コークス炉装入時に細かい石炭が発塵し、炉内のカーボン付着やタール中の微粉炭混入などの原因になるため好ましくない。分級点を３ｍｍ超に設定すると、塊成炭の中に数ｍｍの粗い石炭がコークス炉搬送過程で破壊の基点となる。そのため、装入炭中の微粉炭の割合が増加し、コークス炉装入時に微粉が発塵して、炉内のカーボン付着やタール中の微粉炭混入などの原因になり好ましくない。

振り分け部１３は、微粉炭を第１の塊成機１４及び第２の塊成機１５に振り分ける。ここで、微粉炭の振り分け率は粉砕装置１１における粉砕粒度に基づき決定される。従来、配合炭を強粉砕することにより得られる微粉炭は、全て体積が１０ｃｃ以下の塊成炭（第１の塊成炭）に塊成化されていた。本発明者は、粉砕粒度が増加するのに応じてコークス炉内の装入炭の嵩密度が下がり、微粉炭の一部を体積が１０ｃｃよりも大きく、かつ、３０ｃｃ以下の塊成炭（第２の塊成炭）の製造に振り替える（以下、振替率という）ことにより、嵩密度が上昇することを発見した。これにより、石炭を強粉砕することによるコークス強度向上効果及び嵩密度が上昇することによるコークス強度向上効果双方の効果を得ることができる。

第１の塊成機１４は、振り分け部１３で振り分けられた微粉炭を塊成化して、体積が１０ｃｃ以下の第１の塊成炭を製造する。第１の塊成炭は、フレーク状、或いは平板状であってもよい。さらに、第１の塊成炭の最大長さは３０ｍｍ以下であることが好ましい。第２の塊成機１５は、振り分け部で振り分けられた微粉炭を塊成化して、体積が１０ｃｃよりも大きく、かつ、３０ｃｃ以下の第２の塊成炭を製造する。第２の塊成炭は、ブリケット状であり、マセック型、ピロー型、或いはプリズム型であってもよい。第１の塊成機１４及び第２の塊成機１５は、ダブルロール成型機等が例示できる。

粗粒炭、第１の塊成炭及び第２の塊成炭は石炭塔１６に搬送され、石炭塔１６に設けられたホッパーからコークス炉１７に装入される。ここで、塊成炭の体積が増すことにより、装入炭の粒度分布が広くなるため嵩密度は上昇するが、塊成炭の体積が大きくなりすぎると石炭塔内での粒度偏析が顕在化し、石炭塔の貯留レベルが変動した際、石炭塔から排出される装入炭の塊成物比率も変動する。そのため装入レベルの変動が大きくなり、結果的に装入量の低下を招く。そこで、粒度偏析が顕在化しない塊成炭のサイズについて検討した。図２は、ホッパーの断面図であり、領域Ｉ〜Ｖはホッパー内の各位置を示している。塊成炭の体積が大きくなるほど、壁面方向、つまり、領域Ｉ、領域Ｖ側に移動する塊成炭が多くなり、粒度偏析が顕在化する。このような粒度偏析を抑制するためには、後述の通り、塊成炭の体積を３０ｃｃ以下に設定する必要がある。

（実施例１）
次に、実施例を示して本発明について具体的に説明する。粉砕粒度がそれぞれ異なる複数の配合炭について微粉炭の振替率と嵩密度との関係を調べ、表１にその結果を示した。
粉砕粒度１は、配合炭全体の粉砕粒度を「粒径３ｍｍ以下の累積％が８０質量％」に設定したものであり、各原料炭を粉砕することにより、３０質量％の微粉炭と、７０質量％の粗粒炭とを得た。
粉砕粒度２は、配合炭全体の粉砕粒度を「粒径３ｍｍ以下の累積％が８５質量％」に設定したものであり、各原料炭を粉砕することにより、３３質量％の微粉炭と、６７質量％の粗粒炭とを得た。
粉砕粒度３は、配合炭全体の粉砕粒度を「粒径３ｍｍ以下の累積％が９０質量％」に設定したものであり、各原料炭を粉砕することにより、３７質量％の微粉炭と、６３質量％の粗粒炭とを得た。
粉砕粒度４は、配合炭全体の粉砕粒度を「粒径３ｍｍ以下の累積％が９５質量％」を設定したものであり、各原料炭を粉砕することにより、４２質量％の微粉炭と、５８質量％の粗粒炭とを得た。
本実施例では、微粉炭と粗粒炭との分級点は、０．５ｍｍに設定した。また、分級された微粉炭をダブルロール成型機を用いて塊成化した。フレーク状の塊成炭の体積は５ｃｃに設定し、ブリケット状の塊成炭（ピロー型）の体積は、１５ｃｃに設定した。

粉砕粒度１〜４のそれぞれについて、塊成炭と粗粒炭を混合したものを、３０ｃｍ角の容器に１ｍの高さから装入した。この塊成炭については、振替率も変化させた。また、容器内の配合炭は、粒度偏析することなくほぼ均一に装入されていた。
その結果、表１で示す通り、配合炭の粉砕粒度が細かくなるほど、嵩密度が低下することがわかった。さらに、振替率が上がると嵩密度は、ほぼ直線的に上がることがわかった。粉砕粒度２の振替率０％（つまり、全ての微粉炭をフレーク状の塊成炭である第１の塊成炭の製造に振り向ける）の嵩密度０.８０（dry-ｔ／ｍ^３）を基準としたとき、粉砕粒度を粉砕粒度３に変更して強粉砕することにより、嵩密度が０．００９（dry-ｔ／ｍ^３）低下した。そこで、振替率を０％から２５％に引き上げて、一部の微粉炭をブリケット状の塊成炭である第２の塊成炭の製造に振り替えることにより嵩密度は基準値に上昇した。このように、粉砕粒度を細かくすることにより嵩密度が低下しても、ブリケットへの振替率を高めることにより、嵩密度を上昇させることができる。

表２は、表１に対応するものであり、ブリケット状の塊成炭（ピロー型）の体積を５０ｃｃに設定した点で表１と異なる。

表１及び表２を比較参照して、塊成炭の体積を大きくすることにより、直線の傾きが大きくなることがわかった。したがって、塊成炭の体積を大きくすることにより、より少ない振替率で基準の嵩密度に到達することが証明された。なお、特許請求の範囲では、ブリケット状の塊成炭の体積の上限値を３０ｃｃに設定しているが、本実施例では、塊成炭の体積と嵩密度との関係を明らかにするために、前記上限値より体積が大きいブリケット状の塊成炭を用いている。

（実施例２）
次に、実施例２を示してブリケット状の塊成炭の体積の上限値を３０ｃｃに設定した理由を詳細に説明する。分級点を０．５ｍｍに設定することにより、粉砕された配合炭を粗粒炭と微粉炭とに分級した。ホッパーには粗粒炭を６０質量％、微粉炭をダブルロール成型機を用いて塊成化した塊成炭を４０質量％装入した。ホッパー内の石炭の上面の各位置（図２の位置Ｉ〜Ｖ）で石炭をサンプリングし、塊成炭の割合を測定した。その結果を表３に示す。

塊成炭Ａは、体積が５ｃｃのフレーク状の第１の塊成炭である。塊成炭Ｂは、体積が１５ｃｃでピロー型ブリケット状の第２の塊成炭である。塊成炭Ｃは、体積が２５ｃｃでピロー型ブリケット状の第２の塊成炭である。塊成炭Ｄは、体積が３５ｃｃでピロー型ブリケット状の第２の塊成炭である。塊成炭Ｅは、体積が５０ｃｃのピロー型ブリケット状の第２の塊成炭である。

粒度偏析を調べるために、標準偏差により各塊成炭Ａ〜Ｅの粒度偏析（各領域Ｉ〜Ｖにおける塊成炭の比率）を評価した。その結果を表４に示す。

塊成炭Ｂ及びＣでは従来使用している塊成炭Ａと塊成炭比率の標準偏差が同等であるが、塊成炭Ｄ〜Ｅのように体積が３０ｃｃよりも大きくなると、体積の増加に応じて塊成炭比率の標準偏差が大きく増加した。したがって、粒度偏析を顕在化させないためには、第２の塊成炭の体積の上限値を３０ｃｃに設定する必要がある。

符合の説明

１１ 粉砕装置
１２ 乾燥分級装置
１３ 振り分け部
１４ 第１の塊成機
１５ 第２の塊成機
１６ 石炭塔
１７ コークス炉

Claims (5)

1. 配合炭全体の粉砕粒度が粒径３ｍｍ以下の累積％が８５質量％以上となるように、前記配合炭を構成する各原料炭をそれぞれ個別の粉砕粒度で粉砕し、この粉砕後の前記配合炭を粗粒炭と微粉炭とに分級し、この分級された微粉炭を塊成化することにより、塊成炭と前記粗粒炭とからなるコークス炉装入用の装入炭を製造するコークス炉装入炭の製造方法において、
   前記塊成炭は、体積が１０ｃｃ以下の第１の塊成炭と、体積が１０ｃｃよりも大きく３０ｃｃ以下の第２の塊成炭とからなり、
   前記微粉炭のうち前記第２の塊成炭の製造に振り向ける前記微粉炭の比率が高くなる程、コークス炉に装入される装入炭の嵩密度が増加する相関特性に基づき、前記嵩密度が目標の嵩密度を満足するように前記比率を調整することを特徴とするコークス炉装入炭の製造方法。
2. 前記配合炭は、前記原料炭として最大長さで１．５ｍｍ以上の粗大イナート組織の含有量が５〜７体積％の境界値を用いて、該含有量が境界値よりも高い高イナート含有炭を含み、該高イナート含有炭の前記個別の粉砕粒度は、粒径３ｍｍ以下の累積％が９０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉装入炭の製造方法。
3. 前記第１の塊成炭は、フレーク状であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス炉装入炭の製造方法。
4. 前記第２の塊成炭は、ブリケット状であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載のコークス炉装入炭の製造方法。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の製造方法により製造された前記装入炭をコークス炉で乾留することによりコークスを製造するコークスの製造方法。
   

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