JP2550792B2 - コークス炉装入炭の抽気乾留方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は室炉式コークス炉によ
るコークスの製造方法において、乾留初期に発生する水
蒸気を抽気することによって、乾留効率の向上と炉体の
延命化をはかる抽気乾留方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コークス炉の乾留効率化と炉体延
命化をはかりながら、コークス品質の安定向上を達成す
ることが要求されており、そのための技術開発が進めら
れている。コークス炉の乾留効率の向上と炉体の延命化
とは相反する要求であり、これらを両立させることは容
易なことではない。例えば、乾留効率の向上をはかる方
法としては、通常８〜１０％含有されている装入炭の全
水分を５〜６％に低減する調湿炭装入法、および装入炭
を１７０〜２５０℃まで乾燥予熱して全水分を２％以下
に低減する予熱炭装入法が知られている。

【０００３】これらの技術は、乾留所要時間短縮による
コークス炉生産性の向上、装入嵩密度の増大と乾留中の
石炭の軟化溶融層幅の拡大によるコークス化性の改善向
上および乾留所要熱量の低減をはかることができる。し
かし、一方では装入炭の乾燥あるいは予熱のために莫大
な設備投資を必要とする問題がある。このため、調湿炭
装入法や予熱炭装入法は、一般に普及するに至らず、一
部のコークス工場に採用されるに止どまっているのが実
状である。さらに、調湿炭装入法や予熱炭装入法は、装
入嵩密度が増大するため、乾留の際に炉壁へ大きな石炭
膨張圧がかかり、炉壁を損傷するおそれがある。

【０００４】また、乾留効率を向上させる方法として
は、炉幅あるいは炉高を拡大する方法が検討されている
が、これらは新規にコークス炉を設置する場合には有効
であるが、既設のコークス炉に適用できないため、既設
炉の乾留効率化をはかることはできない。さらに、炉壁
煉瓦を薄くして伝熱性を改善する方法も、一部実用化さ
れているが、これは炉体の堅牢性を損うおそれがあるた
め、必ずしも採用できるとは限らない。

【０００５】一方、炉体の延命化を実現する方法として
は、炉温を下げて低負荷操業を実施することが最も簡便
な方法であるが、乾留効率の向上に逆向するため採用で
きない。また、近年の補修技術の進歩は炉体寿命の延長
に大きな効果を上げているが、あくまで損傷した炉体の
補修であって、事後処理の技術である。

【０００６】したがって、乾留効率の向上と炉体の延命
化を両立させながら、コークス品質の安定向上を達成す
ることは、極めて難しい問題である。

【０００７】この発明者らは、装入炭に８〜１１％含有
される水分の乾留過程における脱水挙動に着目し研究を
行った。その結果、水分を含有する装入炭を乾留する際
の乾留効率が低下する原因は、乾留初期に石炭層内で発
生する水蒸気の壁側への流れにあることを見い出した。
そこで、その流れを高温の炉壁（少なくとも１０００℃
以上）方向から低温の炭化室上部空間部（７５０〜８５
０℃）方向に変えれば、炉壁から炭層中への伝熱効率の
改善と、炉壁への膨張圧を抑制できることを確認した。
そして、炭化室に装入された水分を含有する装入炭の上
面を、レベリングした後、炉上の装炭口から開孔部材を
炉内の石炭層内に差し込み、これを引き抜くことによっ
て炭化室上部空間部に通じる抽気孔を設け、乾留初期に
発生する水蒸気の流れを炭化室上部空間方向に変更でき
ることを知見し、その技術を既に提案している（特願昭
６３−２９９１７３号、特願昭６３−３１７０１５
号）。

【０００８】ところで、前記の水蒸気はその大部分が炉
壁に向けて流れ、炉壁から炉芯への伝熱を阻害して、炉
芯部における乾留効率の低下を招来する一方、前記流れ
により炉壁に圧力が加えられ、炉体の延命化を阻害する
原因となっている。前記先願では、炭化室へ装入された
原料炭の上面をレベラにて平滑化した後に、当該炭化室
の上部に開口する装炭口から金棒等の開孔部材を差込
み、直ちにこれを引抜いて原料炭の内部を炉の上部空間
に連通させる孔（抽気孔）を複数個形成することによ
り、原料炭が発する水蒸気を上部空間に抽気し、炉壁に
向う水蒸気の流れの抑制をはかったものである。これに
より、乾留に要する時間が短縮され乾留効率の向上がは
かられるとともに、乾留済みのコークスを押出す際の押
出電流値が低減し、炉壁からの肌離れが良好となって炉
体の延命化に効果があることが実証されている。さら
に、成品として得られるコークスの品質も高い範囲にお
いて安定化することも明らかとなった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
抽気乾留方法においては、抽気孔の形成個数が装炭口の
個数により限定されるという難点があり、高々４〜５個
の装炭口個数に対応して形成される４〜５個の抽気孔で
は、原料炭から発生する水蒸気量に対し、抽気能力が不
足し、乾留効率の向上および炉体の延命化を阻害する炉
壁に向う水蒸気の流れを、常時十分に抑制し得るとは限
らない。この難点は、炉の長手方向に多数の抽気孔を設
けること、さらに望ましくは炉の長手方向に連続した抽
気孔を設け、該抽気孔からの排出水蒸気を炉蓋側で上部
空間に逃がしてやることにより解消できるが、このよう
な抽気孔をコークス炉の操業に影響を及ぼすことなく、
短時間にしかも確実に形成する方法は未だ実現されてい
ない。

【００１０】この発明はこのような実状よりみて、装入
原料炭内部に炉の長手方向に抽気孔を迅速、確実に形成
するとともに、抽気孔からの排出水蒸気を炉蓋側で上部
空間に誘導することが可能な抽気乾留方法および装置を
提案しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】この発明は既存の押出機
に着目し、押出機に前後進可能な開孔部材を取付けるこ
とにより、開孔部材の所定の窯への移動および炉幅方向
のセンタリングが機械的に可能であり、さらに開孔部材
を炭層内に差込み、直ちに引き抜くことにより炉の長手
方向に所望深さの抽気孔が崩れることなく形成されるの
を実験的に確認した。また、炉蓋本体金物に断熱材を内
張りし、この断熱材との間に垂直方向のガス通路が形成
されるごとく耐熱板を取付け、断熱材側に開口部材差込
み用の開閉蓋を、耐熱板側に抽気孔に連通するスリット
状開口部をそれぞれ設けた炉蓋を用いることにより、抽
気孔からの排出水蒸気を効果的に炉上部に誘導できるこ
とを知見した。

【００１２】すなわち、この発明は、炉蓋本体金物に断
熱材を内張りし、該断熱材に連結部材を介して耐熱板を
取付け、断熱材と耐熱板との間にガス通路を垂直に形成
するとともに、断熱材側に開孔部材差込み用の開閉蓋
を、耐熱板側にスリット状開口部および開孔部材貫通孔
をそれぞれ設けた炉蓋を装着し、原料装入後、押出機に
設置した開孔部材を炭層内に差込み、直ちに引き抜いて
抽気孔を形成して乾留する方法、およびこの方法におい
て押出機側端フリューに設置した昇温用ノズルにて窯口
部の昇温を行う方法を要旨とするものである。

【００１３】また、この方法を実施するための装置とし
て、炉蓋本体金物に内張りした断熱材、該断熱材に連結
部材を介して取付けた耐熱板、および断熱材と耐熱板と
の間に垂直に形成したガス通路を有し、断熱材側に開孔
部材差込み用の開閉蓋を、耐熱板側にスリット状開口部
および開孔部材貫通孔をそれぞれ設けた炉蓋と、押出機
に前後進可能に付設した開孔部材とで構成し、さらに押
出機側端部フリューに昇温用ノズルを付設したことを要
旨とするものである。

【００１４】

【作用】この発明では、炉内に原料を装入した後、押出
機に設置した開孔部材を炉蓋を貫通して炭層中に差し込
み、直ちに引き抜くことにより、炉長方向に抽気孔が形
成されるので、炉内で発生した水蒸気はこの抽気孔を通
って炉蓋側に流れ、断熱材と耐熱板との間に形成した垂
直方向のガス通路より炉上部空間へ排出される。抽気孔
は炉の長手方向に連続して形成されているので、原料炭
から発生する水蒸気量に対し、抽気能力が不足すること
がない。また、水蒸気は窯口部より炉上部空間へ導かれ
るので窯口部に水蒸気が集まり、相対的に窯口部の乾留
が遅れることになるが、押出機側端フリューに設けた昇
温用ノズルにて端フリュー昇温を行うことにより、窯口
部コークス強度も向上し、平均のコークス強度も増大す
るとともに、強度バラツキも低減し、品質的にさらに安
定する。

【００１５】この発明における開孔部材としては、先端
円錐状の鋼管が好適である。抽気孔の直径は３０ｍｍ以
上あれば軟化層の膨みにより閉塞されることがない。ま
た、孔径が２００ｍｍ以上になると、部分的に石炭重力
落下による閉塞が起るため、孔径としては３０〜２００
ｍｍの範囲とするのが好ましい。また、抽気孔の影響範
囲は直径に限らず約１．５ｍ範囲であることから、抽気
孔の炉高方向位置は炉底から１．５ｍ上で装炭表面から
３ｍ下の範囲が好ましく、炉長方向長さ（深さ）は押出
機側より消火車側窯口手前３ｍ程度が好ましい。また、
抽気孔数は多いほど良く、装炭高に合せて適宜選択すれ
ばよい。この場合は開孔部材を炉高方向に高さ調整可能
に設けることによって可能となる。

【００１６】炉蓋本体に取付ける断熱材としては、断熱
煉瓦、キャスタブル、セラミックファイバー等を用い、
耐熱板としては、ステンレス鋼板、セラミック材、耐熱
鋼板被装軽量断熱材、成形耐火材料と耐熱鋼の保持体、
補強用ファイバー装入のキャスタブル等を用いることが
でき、いずれも耐久性、経済性を考慮して適宜選択使用
する。

【００１７】炉蓋に垂直に形成するガス通路の幅は、５
０ｍｍ以上あれば発生水蒸気を十分に導出できる。な
お、５０ｍｍ未満では蓋取時の内部付着物の燃焼除去が
不十分となり、閉塞のおそれがある。他方、通路幅が２
００ｍｍ以上になると炭化室容積が狭められ装入炭量が
減少し経済的でない。このため、ガス通路幅としては、
５０〜２００ｍｍの範囲が好ましい。

【００１８】耐熱板側に設けるスリット状開口部は、抽
気孔からの発生水蒸気をガス通路に導くもので、直接耐
熱板にスリットを形成するが、耐熱金属帯板で形成した
枠体を嵌め込んでもよい。スリット部分の大きさは、炉
幅方向は抽気孔径以上、炉高方向は装入炭高さの４％以
上必要である。すなわち、乾留の進行に伴う装入炭の沈
下量は抽気孔位置により異なるが、最大で装入炭高さの
１０％程度である。しかし、炭中水蒸気が無くなる１０
時間前後までの沈下量は最大４％程度であり、抽気孔も
同時に沈下するため、抽気孔とガス通路との連通を保つ
ためには、前記条件を満たす必要がある。

【００１９】押出機側端フリューに設置する昇温用ノズ
ルは、燃料ガス導入用ノズルにてフリュー余剰空気を用
いて燃焼する方式、または燃料ガスノズル、空気ノズル
を別設して燃焼する方式の外、単管、二重管構造等のノ
ズル等により燃焼する方式のいずれでもよい。

【００２０】

【実施例】図１、図２および図３はこの発明の一実施例
装置を示す概略図で、図１はコークス炉の炉長方向の縦
断側面図、図２は同上装置におけるコークス炉炭化室窯
口部分を拡大して示す横断平面図、図３は同上窯口部分
を拡大して示す縦断側面図である。図中、１はコークス
炉、２は炭化室、３は押出機側の炉蓋、４は押出機、５
は開孔装置、６は昇温用ノズルである。

【００２１】押出機４はコークス炉１の炉団方向に敷設
されたレール８上に走行自在に載置されている。この押
出機４には、炭化室２内の乾留終了した赤熱コークスを
押出すラムビーム９と、炭化室２に装入された装入炭の
上面を平坦に均しガス道を形成するレベラー１０および
開孔装置５が設置されている。

【００２２】炉蓋３は、図２、図３に拡大して示すごと
く、炉蓋本体金物１１に断熱材１２を内張りし、この断
熱材に連結部材１４を介してボルト１５により耐熱板１
３を取付け、断熱材１２と耐熱板１３との間にガス通路
１６を形成するとともに、断熱材１２側には開孔部材差
込み用の開閉蓋１７を取付け、耐熱板１３側にはスリッ
ト状開口部１８と開孔部材貫通孔１９を設けた構成とな
っている。

【００２３】昇温用ノズル６は両側の端フリュー２０に
設置され、空気吹込ノズル２１と燃焼ガス吹込ノズル２
２との二重管方式となっている。

【００２４】開孔装置５は、長尺の管材等からなる開孔
部材５−１と、図示していない前後駆動装置、位置セン
サー、開孔部材差込み用の開閉蓋１７の開閉装置等から
構成されている。

【００２５】上記装置を備えたコークス炉において、炉
上の装炭車（図示せず）から装炭口２３を介して装入炭
２４が炭化室２内に装入されると、レベラー１０により
原料層上面がレベリングされる。このレベリング中に炉
蓋３の開閉蓋１７を開閉装置により開き、開孔部材２３
を前進させて装入炭２４中に差込み、直ちに後退させて
抽気孔２５を形成すると、開閉蓋１７を閉じる。この操
作により、炭化室２内の装入炭２４中に炉長方向にわた
って抽気孔２５を開孔することができる。

【００２６】

【実施例１】炉高７１２５ｍｍ、炉長１６５００ｍｍ、
炉幅４６０ｍｍのコークス炉において、平均フリュー温
度１２１０℃、平均乾留時間２２時間のの操業条件で、
表１に示す全水分９．２％の装入炭を炭化室に装入し、
図面に示す装置により炭化室内の装入炭層に抽気孔を１
本開孔した。本実施例では、開孔部材に先端が４５度の
円錐状となした直径５０ｍｍの鋼管を用い、押出機側か
ら長さ１３ｍの抽気孔を開孔した。また、炉蓋の断熱材
には厚さ１００ｍｍの耐火キャスターを使用し、耐熱板
には厚さ９０ｍｍのスチールファイバー入りキャスタブ
ルを用いた。炉蓋に設けたガス通路の幅は１２０ｍｍ
で、スリット状開口部は厚さ１０ｍｍの鋼板を５ｍｍ間
隔で並べて形成し、６０ｍｍφの開孔部材貫通孔を設け
た長さ５００ｍｍ、幅６０ｍｍの枠体で構成した。

【００２７】本実施例の操業結果を、端フリューの昇温
ありと昇温なしの場合について、従来の操業結果と比較
して表２に示す。なお、端フリュー昇温の場合は、カロ
リー４６００Ｋｃａｌ／Ｎｍ³の燃料ガスを３Ｎｍ³／Ｈ
ｒ、導入空気を１６．２Ｎｍ³／Ｈｒの条件で燃焼を行
った。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】表２の結果より、コークス炉操業への影響
は、本発明（端フリュー昇温なし）は、９００℃到達時
間で１．５時間短縮されており、乾留促進効果の大きい
ことが認められる。この結果、コークスの乾留温度も上
昇するため、ドラム強度がアップし、そのバラツキも低
減してコークス品質の安定向上に有効である。さらに、
コークス押出し時の押出電流値も３３アンペア低下して
いるので、乾留中の石炭膨張圧力が低下し、コークスケ
ーキの炉壁からの肌離れが十分に行われたものと推定さ
れ、炉壁保全の面でも有効である。

【００３１】また、この発明では炭中水蒸気が無くなる
１０時間前後までは、窯口部に水蒸気が集まるために相
対的に窯口部の乾留が遅れることになるが、、端フリュ
ー昇温を行うことにより表２に見られるごとく、炭中の
９００℃到達時間も１．５時間短縮されるとともに、窯
口部コークス強度が向上することにより全体のコークス
強度もアップし、強度のバラツキも大幅に低減する。

【００３２】なお、この発明の抽気孔開孔作業はレベリ
ング中に行うため、装炭作業全体の時間には全く影響を
与えず、装炭サイクルには何等の変化もなかった。さら
に、開孔作業中は、上昇管部での高圧安水噴射を継続し
ているため、開孔部材差込み用開閉蓋からの発塵は全く
認められなかった。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したごとく、この発明によれ
ば、水分を含有する装入炭を室炉式コークス炉で乾留
時、コークス化の促進とコークス品質の安定向上、並び
に炉体保全に多大な効果を奏するものである。また、こ
の発明装置は既存の設備に容易に適用可能であり、設備
コストの面でも有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例装置を示す概略縦断側面図
である。

【図２】同上装置におけるコークス炉炭化室窯口部分を
拡大して示す横断平面図である。

【図３】同上窯口部分を拡大して示す縦断側面図であ
る。

【符号の説明】

１ コークス炉 ２ 炭化室 ３ 炉蓋 ４ 押出機 ５ 開孔装置 ６ 昇温用ノズル ２５ 抽気孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−287693（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−273089（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−215891（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−145687（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−198686（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−159391（ＪＰ，Ａ) 実公 昭41−6924（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室炉式コークス炉に水分を含む原料炭を
   装入して乾留する方法において、炉蓋本体金物に断熱材
   を内張りし、該断熱材に連結部材を介して耐熱板を設置
   し、断熱材と耐熱板との間にガス通路を垂直に形成する
   とともに、断熱材側には開孔部材差込み用の開閉蓋を、
   耐熱板側にはスリット状開口部および開口部材貫通孔を
   それぞれ設けた炉蓋を装着し、原料装入後、押出機に設
   置した開孔部材を炭層内に差込み、直ちに引き抜いて抽
   気孔を形成して乾留することを特徴とするコークス炉装
   入炭の抽気乾留方法。
2. 【請求項２】 炉蓋本体金物に内張りした断熱材、該断
   熱材に連結部材を介して取付けた耐熱板、および断熱材
   と耐熱板との間に垂直に形成したガス通路を有し、断熱
   材側に開孔部材差込み用の開閉蓋を、耐熱板側にスリッ
   ト状開口部および開孔部材貫通孔をそれぞれ設けた炉蓋
   と、押出機に前後進可能に付設した開孔部材とからなる
   コークス炉装入炭の抽気乾留装置。
3. 【請求項３】 押出機側端フリューに昇温用のノズルを
   設置し、該ノズルにて窯口部の昇温を行うことを特徴と
   する請求項１記載のコークス炉装入炭の抽気乾留方法。
4. 【請求項４】 押出機側端フリューに昇温用ノズルを付
   設してなる請求項２記載のコークス炉装入炭の抽気乾留
   装置。