JP4055404B2 - コークス炉装入用石炭の水分調整方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はコークス炉へ装入する石炭の水分調整技術に係るものである。
【０００２】
【従来の技術】
製鉄原料として使用されるコークスは、原料炭を室炉式コークス炉において乾留して製造される。原料炭が入荷してからコークス炉で乾留されるまでのフローを図３を用いて説明する。原料となる石炭によりコークスの品質（強度、灰分、反応性等）は大きく影響を受けるため、通常複数種類の銘柄の原料炭を配合してコークス炉で乾留している。図３に示すように、原料炭は銘柄毎にストックヤード１１で山積み管理され、必要な銘柄の石炭はリクレーマ１２で切り出して、輸送コンベア１３を経由して配合槽１５へ入れられる。配合槽１５では各槽は各銘柄毎に単一の石炭が入れられている。
【０００３】
コークスに要求される品質を満足するべく選ばれた種々の銘柄の石炭はその配合比に応じて配合槽１５から切り出されて輸送コンベア１６を経由して粉砕機１７へ送られる。石炭は粉砕機１７で３ｍｍ以下が７０〜８０％程度となるように粉砕された後、輸送コンベア１８で乾燥機（調湿炭装置）２０に送られ、ここで石炭中の水分を調整される。乾燥機２０を出た石炭は輸送コンベア２１でコークス炉２４へ送られ、装炭車２３から各炭化室へ装入されて１７〜２１時間程度の乾留操作を受けた後にコークスとなる。
【０００４】
コークス炉２４では石炭の乾留中に発生するコークス炉ガスは煙道２５を経て排出され、ガス中のタール分２９をタールデカンタ２８で除去した後、コークス炉ガス２７として送出され、燃料等に使用される。
【０００５】
ストックヤード１１に山積みされた石炭はもともと原産地の気候等や管理状態に応じて、８〜１３質量％程度の水分を含んでいるのが普通である。さらに、ストックヤード１１においても２日から３ヶ月程度は在庫として放置された後に使用されるため、天候等による水分の変動が生じる。特に梅雨期、台風時など大量に降雨がある場合には水分は１３質量％を超えるほどに高くなり、また日照による乾燥が進む夏期や降雨量の少ない冬期にはストックヤード１１に放置された石炭中の水分が低下する傾向がある。またストックヤード１１での山積みの表面部と下層部とでは水分含有量に大きな変動がある場合もある。
【０００６】
これらの石炭は配合槽１５から所定の配合比率で切り出される際にドライ換算で水分補正を行う必要があるために、配合槽１５へ装入する前に輸送コンベア１３上で水分計１４により水分測定をしており、装入時の水分で各配合槽中の石炭水分を代表させる。
【０００７】
配合槽１５から所定量ずつ切り出された石炭は、所定銘柄が所定の比率で配合された配合炭の状態で輸送コンベア１６，粉砕機１７、輸送コンベア１８を経由して乾燥機２０へ装入される。このとき、輸送コンベア１８上で水分計１９により配合炭としての水分値を測定する。
【０００８】
乾燥機２０では石炭を８０〜９０℃程度に加熱して石炭中の水分を蒸発させており、乾燥機２０の出側の輸送コンベア２１上で水分計３１を用いて乾燥後の水分値を測定する。乾燥機２０は乾燥後の水分値が所定の水分値となるように入熱量の調整を行っている。図３の例では、熱源として水蒸気を用いた蒸気源３３を備え、制御装置３２で水分計３１の測定値を水分量目標値と比較演算して水蒸気の制御弁３４の開度を制御することによって水蒸気３５を供給し、乾燥機出側の石炭水分量を所定の値に調整している。
【０００９】
配合炭中の水分量が多いと、その分コークス炉における乾留熱量が余分に必要となり、あるいは所定時間内で石炭の乾留が終わらない可能性もあるため、前記したように大幅に変動する石炭中の水分量に対して、乾燥機を用いて一定の水分値の配合炭とする。しかしながら、乾燥機２０を用いた石炭水分調整では、天候等の影響で石炭水分量が低下した際には水分量を少なくし過ぎるという問題点があった。
【００１０】
コークス炉２４へ装入される時点での配合石炭中の水分量としては、６〜６．５質量％程度が好適とされている。これよりも水分量が少ないと、コークス炉へ装入された配合炭の石炭間の結合力が低下するため、乾留中に配合炭の微粉が発生ガスに同伴されて搬送され、タールデカンタでタール中に混入するため、タールの品質が悪化する。また、同様に微粉がコークス炉の炉壁へ付着し易くなり、その結果発生ガスの熱分解により生成するカーボンが炉壁に付着し易くなるため、炉壁カーボン２６の成長速度が促進されてコークスの押出しを阻害するようになる。このため、夏期、冬期等で石炭の水分量が低下した際には、乾燥機の熱供給を最小限にして運転したり、あるいは熱供給を停止して石炭の装入を行うことになる。しかし、乾燥機の供給熱を最小限にしても石炭の昇温による乾燥は進行するため、配合炭の水分量の低減を防ぐことができない。また乾燥機を停止しても配合炭の状態で上記好適な水分量以下となっている場合には問題の解決にならず、またそうでない場合にも水分量が制御されない状態となるため、コークス炉での乾留熱量が変動することになって、生産されるコークスの品質の変動を引き起こすという問題が避けられなかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明は上記のような季節、天候により変動する石炭水分に対し、コークス炉へ装入される時点での配合炭における水分量を一定に保持することを課題とする。より詳しくはストックヤードにおける石炭が過度に乾燥している場合にもコークス炉へ装入される配合炭中の水分量を一定とすることのできる技術を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
従来から石炭が乾燥している場合にストックヤードでの風による飛散等を防ぐ目的で石炭の山積みの表面へ散水するといった作業が行われていたが、これは山積みの表面への散水でしかなく、天候等により山積み全体の水分を調整することはできなかった。本発明はストックヤードからコークス炉までの石炭の輸送工程において効果的に水分調整することのできる方法を鋭意検討し、以下の手段を開発した。本発明は、コークス炉へ装入する石炭を乾燥機を用いて水分を調整する方法であって、配合槽へ装入される単一銘柄の石炭の石炭中の水分が所定値となるように、配合槽入側の石炭に水を添加することを特徴とするコークス炉装入用石炭の水分調整方法である。
【００１３】
さらに、本発明の第２の発明はコークス炉へ装入する石炭を乾燥機を用いて水分を調整する方法であって、乾燥機出側の石炭中の水分が所定値となるように配合槽へ装入される単一銘柄の石炭に水を添加することを特徴とするコークス炉装入用石炭の水分調整方法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
まず、参考例について説明する。参考例は、乾燥機出側の石炭中水分が所定値となるように乾燥機入側の配合石炭へ水を添加するものである。従来の乾燥機の制御では乾燥機出側の水分計で検出した水分値が目標の上限以下となるように、乾燥機への熱供給量を変更するものであるため、水分値が目標の下限となった時点で熱供給量は最低限となる。ここでさらに水分値が低下していったときに前記したような石炭の過剰乾燥の問題が生じる。
【００１５】
したがって図４に示すように、水分計３１で計測した水分値が上記乾燥機２０への熱供給量最低限となる水分値よりも小さい値を基準値として、それ以下となったときに、乾燥機入側の輸送コンベア１８上へ水を散布する。すなわち、水源４２を備えると共に乾燥機出側コンベア上の水分計３１からの信号を制御装置４１に入力し、制御装置４１は水源４２から供給された水分量を調整弁４３で調整し、散水スプレイ４４から放出し、輸送コンベア１８上の石炭に水を添加する。このことによって、乾燥機２０の入口での石炭中の水分量を上げることができ、これにより乾燥機２０で熱供給量最低限の運転であっても、出側石炭の水分値を所定値以上に保持することができる。この際に、散水を停止する基準値を上記散水開始の基準値よりも大きく、かつ上記乾燥機への熱供給量最低限となる水分値よりも小さい値とすることによって、従来の乾燥機の熱供給量制御と干渉することなく、乾燥機出側の石炭水分値を所定値に保持する。
【００１６】
（参考例）
図４は乾燥機出側の石炭水分値を所定値よりも上回るように乾燥機２０の入り側の配合石炭へ水を添加する制御方法である。乾燥機２０はチューブドライヤ式であり、傾斜した円筒形のドライヤを円筒の中心軸を中心として回転させながら、軸に並行して配置した蒸気パイプ中に蒸気を流通させることで円筒形のドライヤ内へ装入した石炭へ熱供給して乾燥させるものである。
【００１７】
一時間当たり４００ｔの配合石炭を乾燥機２０へ装入し、乾燥機出側の水分値に応じて蒸気供給量（蒸気温度１１０℃）を調整した。乾燥機出側水分計３１の計測値が６．２％まで低下したところで乾燥機２０への供給蒸気量が下限の１５ｔ／ｈまで低下し、乾燥機出側の石炭水分値が５％まで低下した。そこで、乾燥機出側水分値が６．０％以下へ低下した時点で乾燥機入側のベルトコンベア上の石炭へ水を散水添加を行った。添加量は乾燥機出側水分値が６．０％の時点で０．８ｔ／ｈとし、以下比例制御で水量を調整して乾燥機出側水分値が６．２％の時点で散水を停止する制御をおこなった。この結果散水時は０．８〜１．２ｔ／ｄ程度の散水量で推移し、乾燥機出側水分値は６．０％以上であった。
【００１８】
次に、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
本発明は、配合槽へ装入される単一銘柄の石炭の石炭中水分が所定値となるように配合槽入側の石炭へ水を添加する。図１は本発明のフローシートである。ストックヤードで山積み保管される石炭の水分量は石炭の産地、性状（粒径や粒形状、気孔等）の違いにより様々である。したがって特定の石炭銘柄において水分量を管理しておくことによって、配合される全ての石炭の水分量を一定値以上に保持することができ、これにより従来からある乾燥機の水分調節機能を適正に保持することができる。本発明においては、制御装置５１は水分計１４の計測値が目標値と一致するように水源５２から供給する水量を調整弁５３、散水装置５４を介して供給する。リクレーマ１２によって輸送コンベア１３に載せた所定の銘柄の石炭を配合槽１５へ輸送しているときに、水分計１４の計測値に応じて、輸送コンベア１３上へ散水を行う。この時の水分量の目標値は、乾燥機において適正な水分調節ができる程度にすればよく、これを所定値として制御できる。
【００２０】
さらに、本発明の第２の発明は、乾燥機出側の石炭中の水分が所定値となるように配合槽へ装入される単一銘柄の石炭に水を添加する。図２はこの第２の方法発明のフローシートである。
【００２１】
本発明においては、乾燥機出側の石炭水分を水分計３１により測定しているので、この値が所定値以下となる場合に制御装置６１は、配合槽へ送られる単一銘柄の石炭への散水を行い、乾燥機での水分調節が適正にできるようにする。すなわち制御装置６１は水分計３１の計測値に対して、コークス炉装入石炭の目標水分値との比較を行い、目標水分値と一致するように、水源５２から供給する水量を調整弁５３、散水装置５４を介して供給する。
【００２２】
ここで散水される単一銘柄の石炭はもともと水分量の少ない銘柄の石炭の輸送時に行うことが、配合後の石炭の全体で水分が均質になり易いので好ましいが、原理的にはそうでなくともよい。すなわち、乾燥機出側での水分測定実施のタイミングで配合槽へ輸送中の石炭へ水分を添加してもよい。
【００２３】
このときの水分計３１で計測される水分量と比較する目標値は、水分計３１で計測した水分値が乾燥機２０のへの熱供給量が最低限となる水分値よりも小さい値を基準値とすればよい。これにより、この基準値を所定値としてコークス炉へ装入する石炭の水分を所定値とすることができる。
【００２４】
以上のいずれの発明においても、水分計は赤外線水分計、ガンマ線水分計など適宜選択することができる。従来から使用されている赤外線水分計がメンテナンスの面でも簡便で好適である。
【００２５】
散水機構としてはポンプ、タンク等の水源から配管やホースで輸送コンベア上へ流水路を形成し、先端に散水ノズルを設けるといった通常の手段を使用できる。この流水路の途中に制御弁を設け、水分計での計測値に対して設定値との比較により制御弁開度を制御弁のアクチュエータへ出力する制御装置を設けることで容易に散水量を制御することができる。
【００２６】
【実施例】
（実施例１）
上記参考例と同じ設備で乾燥機を操業するにあたり、配合石炭の水分値が８％を下回ると乾燥機出側での石炭水分値は６％を下回るという知見が得られた。そこで、図１に示した設備で配合槽へ種々の銘柄の石炭を装入する時点でそれぞれの銘柄毎に配合槽への石炭の輸送コンベア上で水分値を測定し、その値に基いて水分計のコンベア上流側で散水を行った。具体的には水分計の計量値が８．０％を下回った時点で散水量最低限１．５ｔ／ｈで散水を開始し、比例制御で散水を行うとともに、水分計の計量値が８．２％以上となった時点で散水を停止した。
【００２７】
この制御により散水実施時の散水量１．５〜２．０ｔ／ｈの範囲で推移し、各配合槽ヘストックされる石炭の水分値は全て８％以上の値となった。そして、これら石炭を所定の配合割合で配合して乾燥機を使用した結果乾燥機出側の石炭水分値は６％以上を維持できた。
【００２８】
（実施例２）
炭種Ａ，Ｂ，Ｃの３種の配合によるコークス炉操業を行うにあたり、上記参考例と同じ設備で乾燥機を運転した。配合槽への各石炭の装入時点で石炭Ａは水分値６〜８％、石炭Ｂは水分値７〜１０％、石炭Ｃは水分値１０〜１２％であった。
【００２９】
炭種Ａ，Ｂ，Ｃの配合割合を５０：３０：２０の割合として、乾燥機を使い、コークス炉への装入を行ったとき、乾燥機出側の水分値が６％を下回る場合があったため、図３に示す設備を用いて、配合槽へ石炭Ａを装入するときに散水を行った。すなわち、乾燥機出側の水分値が６．０％を下回ったときに、配合槽への装入される石炭が炭種Ａであった場合に輸送コンベア上へ散水を２．０ｔ／ｈ行った。散水された石炭が配合槽から切り出されて乾燥機へ装入されるまでにタイムラグが５時間ほどあるため、この制御により乾燥機出側の石炭水分値が６％以上に安定するまでに８時間ほど経過した。しかし、この制御では水分の多い石炭へ余分な水を添加することがないため、蒸気使用量が実施例１に比べても５ｔ／ｄほど低減でき、使用熱量の低減が可能であった。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の実施により、従来の乾燥機を用いたコークス炉装入石炭水分調整技術では、制御しきれなかったストックヤードにおける石炭水分の低下時においてもコークス炉装入時点の石炭水分量を適正に保持することが可能となり、石炭乾留時に発生する微粉量を低減することができる。これにより、コークス炉ガスから副生されるタールの品質を良好なものとすることができる上、コークス炉炉壁での微粉の付着を低減することができ、炉内の付着カーボン除去作業の軽減及びコークス押出し時のトラブルを低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】 実施例のフローシートである。
【図２】 第２の発明の実施例のフローシートである。
【図３】 石炭をヤードからコークス炉に装入する工程を示す全体フローシートである。
【図４】 参考例のフローシートである。
【符号の説明】
１１ ストックヤード
１２ リクレーマ
１３、１６、１８、２１ 輸送コンベア
１４、１９、３１ 水分計
１５ 配合槽
１７ 粉砕機
２０ 乾燥機（調質炭装置）
２３ 装炭車
２４ コークス炉
２５ 煙道
２６ 炉壁カーボン
２７ コークス炉ガス
２８ タールデカンタ
２９ タール分
３２、４１、５１、６１ 制御装置
３３ 蒸気源
３４ 制御弁
４２、５２ 水源
４３、５３ 調整弁
４４ 散水スプレイ
５４ 散水装置

Claims (2)

1. コークス炉へ装入する石炭を乾燥機を用いて水分を調整する方法であって、配合槽へ装入される単一銘柄の石炭の石炭中の水分が所定値となるように、配合槽入側の石炭に水を添加することを特徴とするコークス炉装入用石炭の水分調整方法。
2. コークス炉へ装入する石炭を乾燥機を用いて水分を調整する方法であって、乾燥機出側の石炭中の水分が所定値となるように配合槽へ装入される単一銘柄の石炭に水を添加することを特徴とするコークス炉装入用石炭の水分調整方法。

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