JP2561211B2 - コークス用原料炭の配合方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コークス用原料炭の配
合方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】多数の銘柄の石炭を配合して形成した配
合炭をコークス炉の炭化室に装入し、この配合炭からコ
ークスを製造するものであるが、この過程で石炭の膨張
によりコークス炉壁に働く圧力のことを一般に石炭乾留
過程における膨張圧と呼でいる。そして、この膨張圧が
高いとコークス炉壁が損傷して操業不能になることもあ
る。特に近年、老朽化が進行したコークス炉が多くな
り、炉体の強度が低下すると共に、近年、盛んに行われ
るようになった調湿炭法などの石炭事前処理技術の導入
により炭化室内の石炭装入嵩密度が上昇し、膨張圧は増
加傾向にあるので、膨張圧管理が炉体管理上重要な問題
である。

【０００３】従来より、揮発分、炭素含有率、平均反射
率等で表される石炭化度が高い石炭に膨張圧の高いもの
が多いことが知られている。そのため、これまでは、コ
ークス炉に使用する石炭化度に上限を設定することによ
り、炭化室内の配合炭の膨張圧をコークス炉炉体強度の
許容限界圧以下に制御しようとしてきた。

【０００４】しかし、石炭化度が高い石炭にも膨張圧の
比較的低いものもあり、また逆に石炭化度が比較的低い
石炭にも膨張圧が比較的高いものもあって、石炭化度だ
けで膨張圧は決まらない場合があり、石炭化度だけで膨
張圧を管理しようとすると、膨張圧が限界圧以上にな
り、膨張圧によりコークス炉が損傷する場合がある。

【０００５】また、全膨張率や最高流動度など、石炭化
度以外のパラメータで膨張圧を整理しようと試みられた
例はあるが、これらの粘結性パラメータでは膨張圧を整
理することはできなかった。

【０００６】このように、配合炭の膨張圧を石炭化度、
全膨張率、最高流動度等の石炭性状から予測することは
できないので、コークス炉の損傷を避けるためには、コ
ークス炉で使用する都度に配合炭を試験炉で実際に乾留
して、その際の膨張圧を測定する方法がある。

【０００７】また、特開平４−１３２７９１号公報で提
示のように配合炭別の膨張圧推定モデル式を作成し、こ
のモデルから、その配合炭の膨張圧を推定する方法があ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】コークス炉用原料石炭
である配合炭を形成する各銘柄別の石炭の配合変更やコ
ークス炉の操業条件の変更を行う都度、その配合炭の膨
張圧を測定する上記膨張圧測定法では迅速な対応が出来
ない。また、迅速に対応するために、事前に配合炭毎の
膨張圧マップを持つことは配合炭の種類が非常に多量に
あることから多大な労力と時間を要することになる。

【０００９】また、前記特開平４−１３２７９１号公報
で提示のような膨張圧推定モデル式による膨張圧推定
は、モデル式内で使用する軟化溶融層内の通気抵抗係数
を実験で配合炭毎に求める必要があるため、事前に配合
炭毎の通気抵抗係数を実験で求めておくことは前記同様
に多大な労力と時間を要することになる。

【００１０】本発明は、迅速に且つ多大な労力を有する
ことなく、配合炭の膨張圧が許容限界圧以下になるよう
に各銘柄石炭を配合する方法を提供するものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】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、この手段は、複数銘柄
の原料炭を配合することにより配合炭を形成してコーク
ス炉に装入する方法において、予め前記各種銘柄の原料
炭単味の石炭最大膨張圧Ｘ_i を求めておき、この各最大
膨張圧値Ｘ_i をもとにして数１ 式（１）により前記配
合炭の相加平均膨張圧Ｐ₀ を算出し、この算出相加平均
膨張圧Ｐ₀ を下に数２ 式（２）により配合炭膨張圧Ｐ
を算出し、この算出配合炭膨張圧Ｐを予め定めたコーク
ス炉の許容限界圧以下にするように前記原料炭の配合銘
柄及び又は配合割合を調整するものである。

【００１２】

【数１】

【００１３】

【数２】 Ｐ ＝ ａ×Ｐ₀ ＋ｂ ………（２）

【００１４】但し、 Ｐ₀ ：配合炭の相加平均膨張圧（ｋＰａ） Ｐ ：配合炭の推定膨張圧 （ｋＰａ） Ｘ_i ：配合する各種銘柄石炭の最大膨張圧（ｋＰａ） Ｙ_i ：銘柄原料炭別の配合割合（％） ａ，ｂ：係数（−） ｎ ：配合銘柄数。

【００１５】

【作用】以下、本発明の作用を説明する。

【００１６】本発明者等は、前記のように配合炭の種類
は非常に多い事から、比較的種類の少ない（１つの製鉄
所においてはコークス炉用石炭として使用するものは多
くとも３０種類程度）各銘柄石炭別の石炭最大膨張圧を
測定し、この各測定最大膨張圧を基にして配合炭の炭化
室内における膨張圧を予測するために、鋭意研究した結
果、図１の如く複数の銘柄の石炭を配合することにより
構成した配合炭の膨張圧は、該配合炭を構成する各銘柄
石炭の相加平均膨張値と強い相関があることを知見し
た。

【００１７】つまり、図１は配合に使用する各銘柄石炭
の最大膨張圧を測定し、その各銘柄別石炭の最大膨張圧
から算出した相加平均膨張圧を横軸に、その各銘柄石炭
を配合した配合炭の膨張圧の測定値を縦軸に各々プロッ
トしたものである。

【００１８】この図１からわかるように、両者は強い相
関関係を示すものとなり、この関係（相関式）を求めて
おけば、各銘柄石炭の相加平均膨張圧から配合炭の炭化
室における膨張圧を容易に推定可能である。

【００１９】また、コークス炉に装入する銘柄石炭すべ
ての最大膨張圧測定が困難な場合には、高膨張圧炭に着
目する。すなわち、高膨張圧炭と考えられる銘柄別石炭
の最大膨張圧をそれぞれ測定するとともに該高膨張圧炭
を１種類以上含む、配合割合の異なる数種類の配合炭の
膨張圧を測定し、高膨張圧炭以外の石炭、つまり、低膨
張圧炭の膨張圧を０と仮定して計算した各銘柄別石炭の
膨張圧の相加平均値と、配合炭膨張圧の測定値の関係は
図２のようになり、前記同様に両者の間には強い相関関
係があることも判明した。

【００２０】本発明は上記知見を基になされたものであ
り、各銘柄石炭の相加平均膨張圧から上記相関式より配
合炭の炭化室における膨張圧を推定し、この推定配合炭
膨張圧がコークス炉の許容限界圧以下になるように各石
炭銘柄の組合せ及びその配合割合を変えて、操業を行え
ば、炉体への損傷を防止し、安定したコークス炉操業を
継続することが可能である。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の実施例１〜３を比較例と共に
表１〜２、図１〜２を参照して説明する。

【００２２】本実施例１〜３においては、各銘柄石炭Ａ
〜Ｏのいずれか及び配合炭の膨張圧は特開平４−２７２
９９２号公報で提案の方法により推定するものである。

【００２３】即ち、前記石炭が発生するガスの圧力を測
定する装置として、密閉可能な金属性のボックス内に測
定対象の石炭を装入すると共に内部の圧力を測定するプ
ローブを装着した石炭装入容器と、この石炭装入容器を
収容して、前記石炭装入容器側方から８００℃〜１１０
０℃に加熱可能な加熱炉から構成した試験炉を用いる。

【００２４】そして、前記プローブにより石炭のガス圧
ピーク値を測定し、この測定ガス圧ピーク値から予め求
めた膨張圧とガス圧の相関関係により前記石炭の膨張圧
Ｐ_Qを推定する。このようにして求めた各銘柄石炭の最
大膨張圧Ｐ_i を表１に示し、配合炭の膨張圧Ｐ_y を表２
に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】又、配合炭の相加平均膨張圧Ｐ₀ は各銘柄
石炭の最大膨張圧Ｐ_i とその銘柄石炭の配合割合Ｙ_i を
基に数３ 式（Ａ）により算定した。

【００２８】

【数３】

【００２９】更に、表２の配合炭の膨張圧Ｐ_x は前記相
加平均膨張圧Ｐ₀ より図１又は図２、つまり、数４ 式
（Ｂ）を用いて算定した。

【００３０】

【数４】 Ｐ_x ＝ ａ×Ｐ₀ ＋ｂ ………（Ｂ）

【００３１】更に、このようにして配合した配合炭２７
トンを許容限界圧１０〔ＫＰａ〕の炭化室に装入して、
炉温１１２０℃で１８時間乾留した後、押出機の押出ラ
ムにより押し出し、その時の押出機の押出ラムの押出負
荷ピーク電流を測定した結果を表２に示す。尚、この押
出機の押出ラムの押出負荷ピーク電流は炭化室の炉壁に
悪影響を与えずに安定した操業を行っている時で２５０
（Ａ）である。

【００３２】実施例１ 実施例１は配合炭の膨張圧Ｐ_x がコークス炉の許容限界
圧（１０〔ＫＰａ〕）以下になるようにＡ炭〜Ｌ炭を使
用した配合炭の例である。

【００３３】この際の配合炭の相加平均膨張圧Ｐ₀ は前
記Ａ炭〜Ｌ炭の各最大膨張圧Ｐ_i を用いて上記（Ａ）式
で算定すると１２．０〔ＫＰａ〕となり、これを基に図
１から算定、つまり、上記（Ｂ）式で算定される配合炭
の膨張圧Ｐ_x はコークス炉の許容限界圧（１０〔ＫＰ
ａ〕）以下の３．２〔ＫＰａ〕であり、予め前記試験炉
を用いて推定した膨張圧Ｐ_y （＝２．６〔ＫＰａ〕）と
略同様であった。

【００３４】そして、この配合炭をコークス炉で乾留し
た後、押出機で押出した際の押出負荷ピーク電流は２５
０（Ａ）で、安定操業を行っている場合と同じであっ
た。

【００３５】実施例２ 実施例２は実施例１と同様の銘柄炭を配合した配合炭を
使用した例であり、この配合炭の相加平均膨張圧Ｐ₀ は
Ａ炭〜Ｅ炭の各膨張圧Ｐ_i のみ（Ｆ炭〜Ｌ炭の膨張圧Ｐ
_i を０と仮定）を用いて（Ａ）式で算定すると９．５
〔ＫＰａ〕となる。

【００３６】更に、図２、つまり、前記（Ｂ）式で算定
される配合炭の膨張圧Ｐ_x は２．０〔ＫＰａ〕となる。

【００３７】この結果、上記膨張圧Ｐ_x と前記試験炉を
用いて推定したこの配合炭の膨張圧Ｐ_y （＝２．６〔Ｋ
Ｐａ〕）と略同等であり、比較的最大膨張圧Ｐ_i の大き
い銘柄炭のみの配合調整を行えばよい事が判る。

【００３８】実施例３ 実施例３は配合炭の膨張圧Ｐ_x がコークス炉の許容限界
圧（１０〔ＫＰａ〕）以下になるように、Ａ炭〜Ｅ炭及
びＫ炭〜Ｏ炭を配合した配合炭を使用した例である。

【００３９】この際の配合炭の相加平均膨張圧Ｐ₀ は前
記Ａ炭〜Ｅ炭、Ｋ炭〜Ｏ炭の各最大膨張圧Ｐ_i を用いて
（Ａ）式で算定すると１４．０〔ＫＰａ〕となり、更
に、図１、つまり、上記（Ｂ）式で算定した配合炭の膨
張圧Ｐ_x はコークス炉の許容限界圧（１０〔ＫＰａ〕）
以下の４．４〔ＫＰａ〕であり、前記試験炉を用いて推
定した膨張圧Ｐ_y （＝５．２〔ＫＰａ〕）と略同等であ
った。

【００４０】そして、この配合炭をコークス炉で乾留し
た後、押出機で押出した際の押出負荷ピーク電流は２５
５（Ａ）で、安定操業を行っている場合と略同じであっ
た。

【００４１】比較例 比較例はＡ炭〜Ｌ炭を配合した配合炭を使用した例であ
り、この配合炭の相加平均膨張圧Ｐ₀ は前記Ａ炭〜Ｌ炭
の各最大膨張圧Ｐ_i を用いて上記（Ａ）式で算定すると
２２．０〔ＫＰａ〕となり、更に、この相加平均膨張圧
Ｐ₀ を用いて図１、つまり、上記（Ｂ）式より算式した
膨張圧Ｐ_x は１７．８〔ＫＰａ〕となり、コークス炉の
許容限界圧（１０〔ＫＰａ〕）以上であった。

【００４２】そして、試験炉を用いて推定したこの配合
炭の膨張圧Ｐ_y は１５．８〔ＫＰａ〕であり、この膨張
圧Ｐ_y と前記膨張圧Ｐ_x の差は＋２．０〔ＫＰａ〕で大
きいものであった。

【００４３】この配合炭をコークス炉で乾留した後、押
出機で押出した際の押出負荷ピーク電流は２８５（Ａ）
で、安定操業を行っている場合と比較して大きく、炭化
室の炉壁に大きな負荷がかかっていることが推定され
る。

【００４４】以上の実施例１〜３及び比較例から各銘柄
炭の相加平均膨張圧Ｐ₀ から配合炭の膨張圧Ｐ_x を容易
に推定可能なことが分かる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、石
炭乾留過程において生じる配合炭の膨張圧を容易に予測
可能であり、相関式より配合炭の膨張圧を推定し、配合
炭膨張圧が許容限界値以下になるように石炭配合割合を
管理して操業を行えば、膨張圧による炉体損傷を回避し
ながら安定したコークス炉操業を継続することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】単味炭膨張圧の相加平均値と配合炭膨張圧の測
定値の関係を示す図である。

【図２】高膨張圧炭以外の石炭の膨張圧を０と仮定して
計算した単味炭膨張圧の相加平均値と配合炭膨張圧の測
定値の関係を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野村 誠治 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株 式会社 技術開発本部内 (56)参考文献 特開 平６−212168（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−176386（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−46301（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−132791（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数銘柄の原料炭を配合することにより
   配合炭を形成してコークス炉に装入する方法において、
   予め前記各種銘柄の原料炭単味の石炭最大膨張圧を求め
   ておき、この各最大膨張圧値をもとにして数１ 式
   （１）により前記配合炭の相加平均膨張圧を算出し、こ
   の算出相加平均膨張圧を基に数２ 式（２）により配合
   炭膨張圧を算出し、この算出配合炭膨張圧を予め定めた
   コークス炉の許容限界圧以下にするように前記原料炭の
   配合銘柄及び又は配合割合を調整することを特徴とする
   コークス用原料炭の配合方法。 【数１】 【数２】 Ｐ ＝ ａ×Ｐ₀ ＋ｂ ………（２） 但し、 Ｐ₀ ：配合炭の相加平均膨張圧（ｋＰａ） Ｐ ：配合炭の推定膨張圧 （ｋＰａ） Ｘ_i ：配合する各種銘柄石炭の最大膨張圧（ｋＰａ） Ｙ_i ：銘柄原料炭別の配合割合（％） ａ，ｂ：係数（−） ｎ ：配合銘柄数。