JP2015078283A

JP2015078283A - 室式コークス炉におけるコークス押出し力の推定方法

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Publication number: JP2015078283A
Application number: JP2013215510A
Authority: JP
Inventors: 中川　朝之; Asayuki Nakagawa; 朝之中川; 孝有馬; Takashi Arima
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2013-10-16
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2015-04-23
Anticipated expiration: 2033-10-16
Also published as: JP6197568B2

Abstract

【課題】室式コークス炉において、未乾留域を有するコークスケーキを炭化室から押出すような場合でも、押出しに必要な力を精度良く推定できるようにする。
【解決手段】未乾留域を含み、該未乾留域の幅の異なる試験用コークスケーキを作製し、該コークスケーキの圧縮試験を行ってランキン係数求め、未乾留域の幅と求められたランキン係数から、コークスケーキ内の未乾留域の幅とランキン係数の間の関数関係を予め求めておき、実コークス炉の燃焼室の温度から、その燃焼室に隣接する炭化室内の炭中温度を推定して、炭中温度が配合炭の軟化開始温度を下回る領域を未乾留域として、その炭化室幅方向の幅を求め、前記の未乾留域の幅とランキン係数の関数関係から、未乾留域があるコークスケーキのランキン係数を求め、未乾留域のない領域では通常に乾留された場合のランキン係数を用い、未乾留域を含む領域では前記関数関係から求められたランキン係数を用いて、内部に未乾留域を含むコークスケーキ全体を実コークス炉の炭化室から押出すのに必要な力を推定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、水平室式コークス炉において乾留後のコークスケーキを炭化室から押出す際、押出しに必要な力（押出し力）を推定する方法に関するものである。

近年のコークス炉操業では、生産性や品質の向上等を狙って炭化室内へ装入する石炭の水分を低減させる方法が多く取り入れられており、石炭の装入（充填）密度が上昇する傾向にある。その結果、コークスケーキを押出す際に炭化室の側壁（炉壁）にかかる荷重が上昇し、これにともないコークスケーキの押出しに必要な力も増加する傾向にある。
さらに、長期間稼動して炉体の老朽化が進展しているコークス炉も増えており、コークス押出し力が押出し機の能力を上回って押詰りが発生したり、押出し中に炉壁煉瓦が破孔する可能性が増大している。

このような状況の中で、コークスケーキをより小さな力で押出すことは、操業を安定化してコークスの生産量が確保できるだけでなく、炭化室の炉壁に対する負荷を低減して炉体寿命を長くする観点からも非常に重要となっている。
このため、炭化室からコークスケーキを押出すのに必要な押出し力を、事前に評価（推定）し、押出し機や炭化室の炉壁に過度の力が付加されないように操業することがより重要になっている。

乾留後のコークスケーキを炭化室から押出す際の押出し力は、コークスと炉壁や炉底の煉瓦（炉体煉瓦）との間の摩擦力、すなわち、コークスが炉体煉瓦に作用する力とコークス−炉体煉瓦間の摩擦係数によって決定されると考えられる。
押出し中にコークスが炉壁に作用する力はランキン係数を用いて評価することができる。ランキン係数は、側圧転換率ともいわれるもので、押出し機でコークスケーキを押出す際にコークスケーキに作用する圧力が炉壁を押す圧力（側圧）に転換する割合、すなわち、（炉壁押し圧／押出し圧）と定義される。このランキン係数が小さいほどコークス押出し時の押出し側圧が小さくなり、より小さい押出し力（押出負荷）でコークスケーキの押出しができることを示している。

このようなランキン係数をもとに押出し力を事前に評価してコークス炉の操業を管理する技術として、特許文献１、２に開示された技術がある。
特許文献１には、コークスケーキの押出し力には、石炭の乾留後にコークスケーキと炉壁間に形成される隙間Ｘｃとランキン係数ｋが関与するとの知見をもとに、予め実験により前記隙間Ｘｃとランキン係数ｋとの関係を求めておき、コークスケーキを押出す際に、炭化室の炉長方向（押出し方向）および炉高方向の各位置における側壁に加わる圧力（側圧）を、ランキン係数から求め、この側圧と炭化室の炉底に加わる炉底圧とからコークス押出し力を推定する方法が開示されている。

また、特許文献２では、乾留後のコークスケーキと炉壁の間の隙間に加え、コークスの粒度（粒径）がコークスケーキの押出し力にとって重要であるという知見をもとに、炉温とコークス収縮率との関係、及び炉温とコークス粒径Ｄの関係を求めておき、コークス収縮率からコークス−炉壁間の隙間Ｘｃを予測し、さらに、予め実験によりコークス−炉壁間の隙間Ｘｃ及びコークス粒径Ｄと、ランキン係数ｋとの関係を、下記のような関数関係で求めておく。
ｋ＝ｌＸｃ^２＋ｍＸｃ＋ｎＤ^２＋ｏＤ＋ｐ（但し、ｌ、ｍ、ｎ、ｏ、ｐは定数）
そして、これらの関係をもとに炉温からランキン係数を予測して、ランキン係数が設定値以上の場合には、炉温や乾留後の置き時間を調節することにより、コークス押出し力を低下させるコークス炉の操業方法が開示されている。

特開平８−２８３７３０号公報特開２００８−２５５２９９号公報

近年では、長期稼動のコークス炉の数が増加している。そのようなコークス炉では、使用年数の増加につれて、燃焼室内に燃焼ガスを吹き込むガスポートが、炭化室から侵入した石炭粉の蓄積などの様々な理由により閉塞しやすくなり、燃焼不良箇所が発生する頻度が増加している。
炭化室内の石炭は、炭化室両側の炉壁を介して隣接する燃焼室からの燃焼熱の伝熱により、炉壁側から炉幅方向中央に向かって加熱される。燃焼室は、炭化室の炉長方向に沿って３０室前後の燃焼小室（フリュー）に細分されており、特定のフリューで燃焼不良が発生すると、その箇所で、炭化室内の炉幅方向への伝熱量が低下し、石炭の昇温が遅れるため、コークス押出し時にコークスケーキ中心部の温度（炭中温度）が十分に昇温していない領域が発生する。

石炭は加熱されて温度が上昇するにつれて、順次、石炭層、軟化・溶融層、コークス層と変化するが、炭中温度が十分に昇温しない場合には、石炭層（未乾留域）を含むコークスケーキを押出すことになる。
この未乾留域は、正常に乾留されたコークス層に比べて押出し時の圧縮挙動が異なり、未乾留域を含むコークスケーキを押出す場合は、正常に乾留されたコークスケーキに比べて押出し力が高くなることが予想される。

したがって、コークスケーキを炭化室から押出す際の押出し負荷をより精度よく推算して、押し詰まりなどのコークス押出しトラブルの発生を抑制するとともに、炉体に大きなダメージを与えないようにするには、コークスケーキが未乾留域を含む場合も考慮して押出し力を推算する必要がある。

しかし、特許文献1および特許文献２の方法では、コークスケーキを押出す際に必要な押出し力に及ぼすコークスケーキ中に存在する未乾留域の影響を考慮しておらず、コークスケーキ中に未乾留域が存在する場合には、押出し力を精度良く推定できないと考えられる。
そこで、本発明は、室式コークス炉の操業において、一部に未乾留域を含むコークスケーキの押出し力を精度良く推算する方法を提供することを課題とする。

室式コークス炉において乾留後のコークスケーキを炭化室から押出す際、押出しに必要な力（押出し力）は、前記のように、コークスと炉壁や炉底の煉瓦（炉体煉瓦）との間の摩擦係数及びランキン係数によって推算できる。
室式コークス炉で製造する高炉用コークスにおいて、乾留後のコークスケーキ中に未乾留域が存在しない正常な乾留では、ランキン係数は炉壁とコークス間の隙間量（Xｃ）によって支配されるとして扱うことで、精度良く推算することができていた。
しかし、コークスケーキ内部に未乾留域が存在する場合、未乾留域の大きさによってはコークスケーキと炉壁との隙間が変化するなど、押出し力が変化することが予想されるが、従来は、未乾留域が存在する場合にランキン係数がどのような影響を受けるかは考慮されていなかった。

そこで、未乾留域を含むコークスケーキにおいて、未乾留域の大きさとランキン係数との関係を調べた結果、ランキン係数は未乾留域の幅と関係していること、および、それらの間の関係は特定の関数で整理できることを見出した。そして、そのような関係に基づいて予測したランキン係数を用いて押出し力を評価したところ、コークスケーキの押出し力を精度良く推算できることを見出した。

そのようになされた本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）室式コークス炉の炭化室からコークスケーキを押出すのに必要な力を推定するコークス押出し力の推定方法において、
未乾留域を含み、該未乾留域の幅の異なる試験用コークスケーキを作製し、該試験用コークスケーキの圧縮試験を行い、コークス押出し圧と炉壁押し圧を測定してランキン係数求め、
前記未乾留域の幅と求められたランキン係数から、コークスケーキ内の未乾留域の幅とランキン係数の間の関数関係を予め求めておき、
実コークス炉の燃焼室の温度から、その燃焼室に隣接する炭化室内の炭中温度分布を推定して、炭中温度が、配合炭を構成する石炭のうち、軟化開始温度が最も低い石炭の軟化開始温度を下回る領域を未乾留域として、その炭化室幅方向の幅を求め、
前記予め求めた未乾留域の幅とランキン係数の関数関係から、未乾留域を含む領域のコークスケーキのランキン係数を求め、
未乾留域のない領域では通常に乾留された場合のランキン係数を用い、未乾留域を含む領域では前記関数関係から求められたランキン係数を用いて、未乾留域を含むコークスケーキ全体を実コークス炉の炭化室から押出すのに必要な力を推定することを特徴とするコークス押出し力の推定方法。

（２）炭化室の押出し方向をフリューに対応する領域で分割して、分割領域ごとに炭中温度分布を推定して、分割領域を、未乾留域のない領域と未乾留域を含む領域に区分けし、
未乾留域のない領域では通常に乾留された場合のランキン係数を用い、未乾留域を含む領域では、前記関数関係から求められたランキン係数を用いて、それぞれの領域に必要な押し力を求め、
求められたすべての領域の押し力を加算して、実コークス炉の炭化室からコークスケーキを押出すのに必要な力を推定することを特徴とする上記（１）に記載のコークス押出し力の推定方法。

本発明によれば、燃焼室の炉長方向の特定箇所で燃焼不良が発生し、コークスケーキ中に未乾留域が形成されたコークスケーキを押出す場合でも、コークス押出し力を精度良く推定することができる。
この結果、コークス押出負荷が所定の値を上回ることが予想された場合、押出負荷を軽減するようにコークス炉の操業条件や装入炭の性状を管理することで、押詰まり等の押出しトラブルの発生を防止でき、その結果、コークス生産量の減少（経済的損失）が避けられるだけでなく、炉壁に対する負荷も低減するのでコークス炉の延命にも繋がり、経済的効果が大きい。

内部に幅の異なる未乾留域が存在するコークスケーキを用いたランキン係数の測定結果を示す図である。コークスケーキの未乾留域の幅とランキン係数との関係を示す図である。コークス炉の幅方向の断面であって、温度分布とコークス層、軟化・溶融層、未乾留域の関係を示す図であり、（ａ）は、燃焼室で燃焼不良がなく、通常の乾留がなされた場合を示し、（ｂ）は、燃焼室で燃焼不良がある場合を示す。未乾留域の存在を考慮して求めたランキン係数に基づいて推定した押出し力を、実コークス炉の押出し力の実測値と比較した結果を示す図である。コークスケーキの圧縮試験装置の概略を示す図である。コークスケーキの微小領域に作用する力のバランスを説明するための図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
室式コークス炉において乾留後のコークスケーキを炭化室から押出す際、押出しに必要な力（押出し力）は、コークスケーキを移動させるときの抵抗によって決定される。そのような抵抗は、（１）炭化室の炉底面の抵抗と（２）炭化室の炉壁面の抵抗に分けることができる。
押出し時にコークスが炉底面から受ける抵抗は、炉底面とコークスの間の摩擦力、すなわち、コークスケーキの重さとコークス−炉底煉瓦間の摩擦係数によって決まる。また、コークスが炉壁面から受ける抵抗は、炉壁面とコークスの摩擦力、すなわち、コークスケーキが炉壁面を押す力とコークス−炉壁煉瓦間の摩擦係数によって決まる。この時の炉壁面に作用する力（押出し側圧）はランキン係数によって評価できる。
したがって、コークス押出し力はコークス−炉体煉瓦間の摩擦係数とランキン係数によって決まってくる。

乾留が正常に行われ、内部まで十分に乾留されているコークスケーキの場合は、摩擦係数は一定で、ランキン係数は炉壁とコークス間の隙間量（Ｘｃ）によって支配されるとして扱うことで、精度良く推算することができていた。しかし、炭化室の燃焼室のいずれかのフリューに燃焼不良があり、そのフリューに隣接する領域の炭中温度が十分に上昇せずに、コークスケーキの幅方向中央部に未乾留域を含むコークスケーキの場合には、ランキン係数に対して、従来と同様の関係は適用できないことが判明した。
すなわち、未乾留域が形成された領域では正常に乾留されたコークス層に比べて収縮量が異なるため、コークスケーキと炉壁との間隔がほとんど形成されず、ランキン係数が大きくなり、未乾留域を含むコークスケーキを押出す場合は、正常に乾留されたコークスケーキに比べて押出し負荷が高くなることが判った。

このように、フリューに燃焼不良があるコークス炉では、コークスケーキが乾留不良領域を含む場合も考慮して押出し負荷を評価する必要があると考えられるが、従来、未乾留域を含むコークスケーキの押出し負荷を精度良く推定するための方法については、十分な検討がなされていなかった。
そこで、形成された未乾留域の大きさとランキン係数の関係を実験的に検討した。

未乾留域の大きさがランキン係数に与える影響を調査するため、未乾留域の幅や長さが異なる試験用コークスケーキを作製し、その圧縮試験を実施して調べた。
試験用コークスケーキとして、正常に乾留したコークスケーキの中央部をくり抜いて、その間に粉状の石炭を充填して、模擬的に未乾留域（石炭充填層）を内部に含む未乾留コークスＡ〜Ｆ（全体のサイズ：長６２０ｍｍ×幅４２０ｍｍ×高４００ｍｍ）を作成した。また、比較のために、基準となる正常に乾留した通常コークスと石炭充填層のみで形成したものも準備した。

表１に、作製した未乾留域を含むコークスケーキＡ〜Ｆの未乾留域の幅と長さを示す。なお、未乾留域を含むコークスケーキＡ〜Ｅは、コークスケーキ圧縮方向と直交する方向の未乾留域の中心線が、コークスケーキ圧縮方向の両側壁間の中心線と一致するように作成し、未乾留域を含むコークスケーキＦは、コークスケーキ圧縮方向と直交する方向の未乾留域の中心線が、コークスケーキ圧縮方向の両側壁間の中心線より側壁方向に５０ｍｍずれた位置に形成した。
また、未乾留域の圧縮方向（側壁に平行な方向）の長さは、フリューの炉長方向長さ程度（４５０ｍｍ）を目安として、種々変化させた。
ここで、未乾留域の幅とは、コークスケーキ圧縮方向（側壁に平行な方向）に直交する方向の長さであり、未乾留域の長さとは、コークスケーキ圧縮方向の長さである。

ランキン係数は、特許文献１、２に記載されているような圧縮試験装置を用いてコークスケーキを圧縮して測定することができる。図５にそのようなコークスケーキの圧縮試験装置の概略を示す（図５では測定中の状態を示している。）。
この試験装置は、圧縮方向に平行に配置した外部固定壁２、２の間に、側壁３、３を移動できるように配置して、側壁間に試験用コークスケーキ１を配置する空間を形成するようにし、さらに、側壁３、３の一方の端部近傍に、圧縮方向に垂直に固定壁４を配置するとともに、他方の端部近傍に、油圧装置６で駆動される可動壁５を固定壁と対向配置し、固定壁と側壁間にセットされたロードセル７と油圧装置６と可動壁５間にセットされたロードセル８とで構成されている。

ランキン係数の測定は、コークス層９の内部に石炭層１０を充填した試験用コークスケーキ１を側壁３と固定壁４に囲まれた空間に配置し、油圧装置６を作動して可動壁５によって試験用コークスケーキ１を押圧（圧縮）し、その時の押し圧Ｐｒと側壁に伝達される側壁押し圧Ｐｗを、ロードセル７、８によって測定し、これらの測定値からランキン係数（＝Pw／Pr）を算出する。ランキン係数の測定においては、コークスケーキを圧縮する必要があるため、測定中に固定壁４は、その位置を変えないようにする。

なお、測定に当たっては、未乾留域が形成された部分は、乾留による収縮量が小さく炉壁との隙間はほとんど形成されないと考えられるので、試験用のコークスケーキ１と側壁３、３のそれぞれの間に隙間がないようにして、油圧装置６により未乾留域を内部に含む試験用コークスケーキに荷重を付加して圧縮する試験を実施した。なお、通常乾留コークスについては、側壁とコークス間の隙間量を２．５ｍｍとし、石炭層のみの場合は、側壁との隙間量を０ｍｍとした。

図１に、通常乾留コークス、未乾留域を含むコークス及び石炭充填層のみについて、ランキン係数の測定結果を示す。また、未乾留域の幅とランキン係数との関係を図２に示す。ここで、通常コークスは未乾留域の幅が０、石炭充填層のみのものは全体の幅とした。
図２から、未乾留域の幅の増加とともにランキン係数も増加することがわかる。また、ランキン係数ｋと未乾留域の幅ΔＸの間を下記（１）式で表される二次式で近似したところ、決定係数Ｒ^２＝０．９９８の良好な対応関係にあることが確認できた。
また、同時に、ランキン係数は、未乾留域の長さや、未乾留域の幅方向位置にほぼ影響されないことが確認された。

ランキン係数ｋ＝ｋ₁×[ΔＸ]²＋ｋ₂×[ΔＸ]＋ｋ₃ ・・・（１）
ここで、ｋ₁〜ｋ₃は係数であり、図２の場合では、ｋ₁：１．７１８８、ｋ₂：０．０１０３、ｋ₃：０．０４５７（通常コークスのランキン係数）であった。

以上の試験によって、コークスケーキが未乾留域を含む場合は、コークスケーキ内に存在する未乾留域の幅とランキン係数の間に二次式で表される対応関係があることが判明したので、この関係から実コークス炉における実際のランキン係数を求めて、コークス押出し力を推定するには、乾留後のコークスケーキ内に存在する未乾留域の幅を知ることが必要となる。

本発明では、未乾留域とは、軟化開始温度未満の石炭層の領域と定義し、燃焼室の温度から炭中温度分布を推定して、炭中温度が、石炭の軟化開始温度を下回る領域を未乾留域として、この未乾留域の幅を推定する。
なお、通常は、石炭層として配合炭を用いるため、配合炭を構成する石炭のうち、軟化開始温度が最も低い石炭の軟化開始温度を下回る領域を未乾留域とする。

室式コークス炉の燃焼室は、炭化室の炉長方向に沿って細分された多数の燃焼小室（フリュー）からなっており、各フリューで燃料ガスを燃焼させ、耐火煉瓦（珪石煉瓦）からなる炉壁を介して炭化室内の石炭を加熱している。燃焼室（フリュー）では、放射温度計などを用いて定期的に各フリューの温度を実測して、炉長方向の温度分布が最適になるように、必要に応じて燃料ガス量や空気量を調整して燃焼状態を管理している。

そのような実コークス炉燃焼室の各フリューの実測温度（炉長方向温度分布）から、各フリュー（炉長方向各位置）に隣接する炭化室での炉幅方向の炭中温度分布をそれぞれ推定する。
炉長方向各位置における炭化室内の温度分布は、当該燃焼室フリューの温度実測値から、コークス炉の炉体条件（炉壁煉瓦の厚み、熱伝導率、等）及び石炭装入条件（装入密度、水分、等）等を用いて伝熱計算を行って算出することができる（例えば、富士製鐵技報、１７，３５３頁，１９６８年発行、参照）。

図３（ａ）、（ｂ）に、乾留終了後（火落ちしてから所定の置き時間が経過した後）の炉壁から炭化室幅方向中心までの炉内温度分布の一例を示す。
（ａ）は、燃焼室で燃焼不良がなく、通常の乾留がなされた場合の温度分布（曲線ａ）を示し、（ｂ）は、燃焼室で燃焼不良がある場合の温度分布（曲線ｂ）を示す。曲線ａでは、内部まで乾留されてすべてコークス層になっているが、曲線ｂでは、中心部は、乾留されずに石炭のままの層となっており、次いで、軟化・溶融層を挟んで炉壁側にコークス層がある。図３では、４５０〜５５０℃の温度範囲で軟化・溶融層が形成される例を示している。

配合炭ごとの軟化開始温度は、ＪＩＳＭ８８０１に記載されている方法に従って、ギーセラープラストメータを用いて以下の手順で測定する。まず、撹拌棒をセットしたレトルト中に石炭試料を装填し、その後、金属浴中で規定の昇温速度で加熱する。この際、撹拌棒に一定のトルクを与えておくと、石炭が軟化して溶融する過程で撹拌棒が回転するようになる。攪拌棒が連続的に動き始めて回転数が０．０１ｒｐｍ（1.0 dial division per minute）に達した時の温度を軟化開始温度とする。

以上のようにして、配合炭の軟化開始温度を求め、燃焼室の各フリューの実測温度（炉長方向温度分布）から、各フリューに対応する炭化室での炉幅方向の炭中温度分布をそれぞれ推定し、炉内温度が軟化開始温度未満となる領域があれば、その幅を求め、前記（１）式の関係に基づいて、炭化室内のその領域におけるランキン係数を求める。

したがって、使用予定の単味炭ごとに、図５に示されるような試験装置を用いて上記図２、３を求めた場合と同様の圧縮試験を行い、配合炭ごとに上記（１）式の係数ｋ₁〜ｋ₃を求めておけば、配合する石炭の種類に応じて、未乾留域を含むコークスケーキに対して、伝熱計算で算出した未乾留域の幅からランキン係数を推定することができる。

以上のようにして、配合炭ごとのランキン係数と未乾留領域の幅との関係が得られれば、コークス押出し力は、次のようにして推定する。
コークスケーキの押出しに必要な力Ｆ（N）は、例えば特許文献１や学術文献（Year-Book of the coke oven manager’s association、1979年、213頁）に開示されているような、微小区間における圧力のバランスを計算し、コークスケーキ全体が動き出す直前の押出し圧力分布と炉壁にかかる圧力分布を求める方法によって算出することができる。

すなわち、図６に示すようなコークスケーキにおいて、炉長方向の微小領域ｄｘに作用する圧力勾配（ｄｐ／ｄｘ）は、次の（２）式で表される。
ｄＰ／ｄｘ＝−（２μ×ｋ／W）×｛P＋（ρ×ｇ×H／２）｝−μ×ρ×ｇ
・・・（２）
ここで、W：炉幅(m)、H：コークス高さ(m)、ρ：コークス嵩密度(kg/m³)、μ：摩擦係数、ｇ：重力加速度(m/s²)、k：ランキン係数、Ｐ：押出し圧力（Ｐａ）である。
（２）式の第１項は、コークスケーキが炉壁に及ぼす荷重による圧力を表すものであり、第２項は、コークスケーキの自重によって炉底に及ぼす荷重による圧力を表すものである。

燃焼室に燃焼不良のフリューがない場合には、ランキン係数を炉壁とコークス間の距離Ｘｃで与え、コークス炉炭化室の全長Ｌ（m）にわたって（２）式を積分し、得られる押出し圧力（Ｐ）に、コークスの断面積（Ｗ×Ｈ）を乗じて、通常乾留時の押出し力（Ｆ１）を求める式として、次の（３）式が得られる。
F1＝W×H×{ρ×ｇ×H／2＋Ｗ×ρ×ｇ／(2k)}×{EXP(2μ×k×L／W)−1 }
・・・（３）

燃焼室のフリューの中に燃焼不良な箇所がある場合には、不良なフリューに隣接するコークス内に未乾留域が発生し、その箇所のランキン係数が変化するため、単純に積分することができない。
そこで、コークスケーキを１フリュー単位で炉長方向に分割し、分割領域ごとにランキン係数ｋｎを設定して、その長さＳ（m）にわたって（２）式を積分し、分割領域ごとの押出し圧力Ｐｎを次の（４）式によって求める。
Ｐｎ＝{ρ×ｇ×H/2＋Ｗ×ρ×ｇ/（2kn）}×{EXP(2μ×kn×S/W)−1 } ・・（４）

得られた分割領域ごとの押出し圧力Ｐｎを加算して全体の押出し圧力Ｐｔを求め、これにコークスケーキの断面積（Ｗ×Ｈ）を乗じて、未乾留域を含むコークスケーキの押出し力（Ｆ２）を次の（５）式から求める。
F2＝W×H×Ｐｔ・・・（５）

以上のような、コークスケーキの押出し力の推定方法を実コークス炉（実炉）での推定に適用するには、次のようにして行うことができる。
（ｉ）まず、使用する配合炭ごとに、未乾留域のない通常乾留領域のランキン係数ｋｇを次のようにして求めておく。
図５に示した押出し試験装置を用い、実際に使用する配合炭を用いて内部まで乾留している試験用コークスケーキを作製し、側壁３、３とコークスケーキの間のそれぞれの隙間量Ｘｃを変えて、作製されたコークスケーキの押出し試験を実施して、配合炭ごとにランキン係数を隙間量との関係で予め求めておく。
そして、実際に使用する配合炭の乾留後の隙間量を、操業時の炉温とコークス収縮率の関係から、特許文献２に記載された方法により計算で求め、その隙間量に対応するランキン係数ｋｇを求める。

（ii）実炉の各フリューの温度を放射温度計などで測定して、燃焼不良部が存在する場合には、そのフリューの温度から、そのフリューに隣接する領域の炭中温度の分布を前述のように推算し、未乾留域の幅を求め、予め配合炭ごとに前述のようにして求めた未乾留域の幅とランキン係数の関係から、未乾留域を含むコークスケーキのランキン係数ｋｂを求めるようにする。未乾留域が複数ある場合は、それぞれの領域でランキン係数ｋｂを求めるようにする。

（iii）そして、炭化室のコークスケーキを、炉長方向に１フリュー単位に分割して、それぞれの分割領域を、通常乾留領域と未乾留域を含む領域に区分けし、それぞれの領域に対して求めたランキン係数ｋｇとｋｂを用いて、それぞれの領域の押出し圧力Ｐｎを前記（４）式によって求め、それを加算して全体の押出し圧力Ｐｔを求め、前記（５）式から、一部の領域に未乾留域を含むコークスケーキの押出し力を求める。

以上では、配合炭ごとに通常乾留領域のランキン係数ｋｇを試験によって求める例を説明したが、ランキン係数が知られている配合炭の場合には、上記（ｉ）の手順を省略できることは自明である。

以上のような本発明の有効性を確認するために、燃焼不良のフリューがある複数の実コークス炉の操業において、コークス押出し力の実測値と推定値との比較を行った。
コークス押出し力の実測値は、押出し機モーターに取り付けられたトルクメーターの指示値から算出した。
また、推定値は、従来法では、未乾留域の存在を考慮しないで求められたランキン係数を用いて推算し、本発明法では、本発明に基づき未乾留域の存在を考慮して求められたランキン係数を用いて推算した。
また、推定値の算出に当たっては、ランキン係数を求めるのに必要なコークスケーキと炉壁との隙間量は、操業時の炉温と配合炭のコークス収縮率の関係から、特許文献２に記載された方法により計算で求めた。

本発明法及び従来法によりそれぞれ推定した押出し力を、実コークス炉の押出し力の実測値と比較した結果を図４に示す。
同図に〇印で示すように、本発明法により推定した押出し力と実コークス炉で実測した押出し力の間には良好な対応関係があることが確認できた。一方、従来法では、未乾留域の発生による押出し力の増大を予測することができなかった。

したがって、未乾留域の幅の異なる試験用コークスケーキを作製し、該試験用コークスケーキの押出し試験を行って、未乾留域の幅とランキン係数の間の関数関係を予め求めておくことにより、室式コークス炉の操業で未乾留域が発生した場合でも、コークスケーキを押出すのに必要な力の推算精度が向上し、低負荷（押し詰めが発生しない条件）で押し出せる乾留時間を高精度に決定することができる。

１試験用コークスケーキ
２外部固定壁
３側壁
４固定壁
５可動壁
６油圧装置
７、８ロードセル
９コークス層
１０石炭層

Claims

室式コークス炉の炭化室からコークスケーキを押出すのに必要な力を推定するコークス押出し力の推定方法において、
未乾留域を含み、該未乾留域の幅の異なる試験用コークスケーキを作製し、該試験用コークスケーキの圧縮試験を行い、コークス押し圧と炉壁押し圧を測定してランキン係数求め、
前記未乾留域の幅と求められたランキン係数から、コークスケーキ内の未乾留域の幅とランキン係数の間の関数関係を予め求めておき、
実コークス炉の燃焼室の温度から、その燃焼室に隣接する炭化室内の炭中温度分布を推定して、炭中温度が、配合炭を構成する石炭のうち、軟化開始温度が最も低い石炭の軟化開始温度を下回る領域を未乾留域として、その炭化室幅方向の幅を求め、
前記予め求めた未乾留域の幅とランキン係数の関数関係から、未乾留域を含む領域のコークスケーキのランキン係数を求め、
未乾留域のない領域では通常に乾留された場合のランキン係数を用い、未乾留域を含む領域では前記関数関係から求められたランキン係数を用いて、未乾留域を含むコークスケーキ全体を実コークス炉の炭化室から押出すのに必要な力を推定することを特徴とするコークス押出し力の推定方法。
炭化室の押出し方向をフリューに対応する領域で分割して、分割領域ごとに炭中温度分布を推定して、分割領域を、未乾留域のない領域と未乾留域を含む領域に区分けし、
未乾留域のない領域では通常に乾留された場合のランキン係数を用い、未乾留域を含む領域では、前記関数関係から求められたランキン係数を用いて、それぞれの領域に必要な押し力を求め、
求められたすべての領域の押し力を加算して、実コークス炉の炭化室からコークスケーキを押出すのに必要な力を推定することを特徴とする請求項１に記載のコークス押出し力の推定方法。