JP5504654B2

JP5504654B2 - 成型コークスの製造方法

Info

Publication number: JP5504654B2
Application number: JP2009062381A
Authority: JP
Inventors: 敏明天笠; 孝思庵屋敷
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2009-03-16
Filing date: 2009-03-16
Publication date: 2014-05-28
Anticipated expiration: 2029-03-16
Also published as: JP2010215743A

Description

本発明は、竪型乾留炉を使用し連続的に成型コークスを製造する、成型コークスの製造方法に関する。

一般炭を主原料としてこれにバインダ（粘結剤）を加え、加圧・成型して成型炭を作り、これを竪型乾留炉に装入し冶金用コークスである成型コークスを連続的に製造する技術が知られている。このような成型コークスの製造方法として、乾留炉炉頂ガスを冷却用ガスとして、乾留炉の乾留室に直結した冷却室の下部へ導入し、該冷却室を通過したガスの大部分を冷却室上部より排出し加熱用媒体ガスとして乾留炉中間部の導入口へ供給することを特徴とする方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法で用いる乾留炉は、３箇所のガス導入口（乾留室中間部、乾留室下部、冷却室下部）と１箇所のガス排出口（冷却室上部）を有している。

上記の乾留炉において乾留室に吹き込むガスを加熱するために、一次加熱した循環ガスとＣガスを燃焼して得た燃焼ガスとを混合し、所定温度まで二次加熱して吹き込むガス加熱方法およびガス加熱装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特公昭５６−４７２３４号公報特開平７−２６２６７号公報

しかしながら、循環ガスを一次加熱した後にＣガスを燃焼して得た燃焼ガスとを混合し、所定温度まで二次加熱して吹き込む方法を用いる場合、燃焼ガス混合後のガス組成が変動して、成型コークス内の成分の酸化反応が進行し、成型コークスの強度が低下する場合がある。成型コークスの強度が低下すると、高炉内で粉化して通気性が悪化すると言う問題がある。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、竪型乾留炉を用いて成型コークスを製造する際に、成型コークス内の成分の酸化反応の進行を防止して、成型コークスの強度低下を防止できる、成型コークスの製造方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）炭素含有物質の成型物を乾留して成型コークスを製造するための竪型乾留炉に乾留ガスを吹き込む際に、前記乾留炉の炉頂部から排出される炉頂排出ガスの少なくとも一部を循環ガスとして前記乾留ガスの一部として使用し、前記循環ガスと燃料ガスを燃焼して得た燃焼ガスとを混合し、該混合した混合ガスを前記乾留ガスとして吹き込む成型コークスの製造方法であって、
前記循環ガスと前記燃焼ガスとの混合量を調整して前記混合ガスの組成を成型コークス成分の還元雰囲気とすることを特徴とする成型コークスの製造方法。
（２）燃料ガスを燃焼する際に前記燃料ガスに混合する空気を予熱することを特徴とする（１）に記載の成型コークスの製造方法。
（３）燃料ガスを燃焼する際に前記燃料ガスに混合する空気に酸素を富化することを特徴とする（１）または（２）に記載の成型コークスの製造方法。
（４）混合ガスの組成を、ＣＯ／ＣＯ₂が０．５以上、かつＨ₂／Ｈ₂Ｏが２．５以上とすることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載の成型コークスの製造方法。

本発明によれば、乾留炉吹き込みガスの成分を調整して、成型コークス製造の際の雰囲気を成型コークス成分の還元雰囲気とできるので、成型コークス成分の酸化による強度低下を防止して、良質の成型コークスの製造が可能となり、高炉での成型コークスの利用も促進される。

本発明の一実施形態を示す概略図である。本発明の一実施形態を示す、高温乾留ガス吹き込み部分の構成を示す概略図である。本発明の一実施形態を示す、高温乾留ガス吹き込み部分の構成を示す概略図である。高温乾留ガス成分と成型コークス強度の関係を示すグラフである。

成型コークスの製造に用いる竪型乾留炉としては、例えば、図１に示すような乾留炉５を用いることができる。竪型乾留炉５は、乾留室３０（低温乾留室２、高温乾留室３）、冷却室４から構成されている。この装置を用いて成型コークスを製造する場合、成型コークス原料である炭素含有物質の成型物１は、竪型乾留炉５の炉頂から炉内に装入され、炉内を降下する過程で羽口６、７から導入される加熱用熱媒体ガスにより乾留され、更に冷却ガス導入口８から導入され、冷却ガス排出口９から排出される冷却用ガスにより冷却されて成型コークス１０として乾留炉下部から排出される。一方、炉頂から抜き出されたガスは直接クーラー１１で冷却され、循環ブロワー１２で昇圧され、一部は回収ガスとして系外に導かれ、残りは循環ガスとして系内を循環する。本発明では、竪型乾留炉の高温乾留室３に吹き込む高温乾留ガスとして、循環ガスと燃料ガスを燃焼室１６で燃焼して得た燃焼ガスとを高温乾留ガス加熱装置１４で混合し、所定温度まで加熱した混合ガスを用いる。そして、この混合ガスを生成する際に、循環ガスと、燃焼ガスとの混合量を混合量調整手段（図示せず。）により調整して、混合後の混合ガス組成を成型コークス成分の還元雰囲気とする。このためには、燃料ガスを燃焼する空気を予熱もしくは酸素富化することが好ましい。循環ガスと燃焼ガスとの混合後の混合ガス組成を成型コークス成分の還元雰囲気とすることで、成分の酸化による強度低下をおこすことなく成型コークスの製造を行うことができるようになる。

また循環ガスと燃焼ガスとの混合後の混合ガス組成中ＣＯ／ＣＯ₂を０．５以上、より好ましくは０．８以上、かつＨ₂／Ｈ₂Ｏを２．５以上、より好ましくは３．０以上の雰囲気に制御することにより、成型コークス成分の酸化による強度低下を確実に防止できるようになる。

次に図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１において、先ず成型コークス原料である炭素含有物質の成型物１は乾留室３０（低温乾留室２、高温乾留室３）及び冷却室４から構成される竪型乾留炉５の炉頂から炉内に装入され、炉内を降下する過程で低温ガス吹き込み羽口６、高温ガス吹き込み羽口７から導入される加熱用熱媒体ガスにより乾留され、更に冷却ガス導入口８から導入され冷却ガス排出口９から排出される冷却ガスにより冷却されて成型コークス１０として乾留炉５下部から排出される。一方炉頂から抜出された炉頂排出ガスはガスクーラー１１で冷却され、循環ブロワー１２で昇圧され、一部は回収ガスとして系外に導かれ、残りは循環ガスとして系内を循環する。循環ガスの一部はブロワー１３で昇圧された後、熱交換装置１５で一次加熱（予熱）する。そして、この一次加熱（予熱）された循環ガスは、燃料ガスを燃焼室１６で燃焼して得た燃焼ガスと高温乾留ガス加熱装置１４で混合され、所定温度まで二次加熱された混合ガスである、高温乾留ガスとして高温ガス吹き込み羽口７から乾留炉５内へ循環される。高温乾留ガス加熱装置１４部分の詳細は後述する。

冷却用ガスは冷却ガス導入口８から冷却室４に導入され、冷却ガス排出口９から冷却排出ガスを吸引し排出する。

また、熱交換装置１５で予熱された循環ガスの一部は低温乾留ガスとして低温ガス吹き込み羽口６から乾留炉５内へ導入される。

図２に、図１の竪型乾留炉５の高温ガス吹き込み羽口７に高温乾留ガスを吹き込む、高温乾留ガス加熱装置１４部分の構成の一実施形態を示す。熱交換装置１５で一次加熱（予熱）した循環ガス２２と高温の燃焼ガス２３を高温乾留ガス加熱装置１４で混合することで二次加熱して混合ガス２４として高温ガス吹き込み羽口７から乾留炉５へ導入する。この循環ガス２２と燃焼ガス２３の混合は乾留炉５に導入する直前で行われるので、送ガス管内におけるカーボン析出はほとんど生じない。

ここで、燃焼ガス２３は燃焼室１６内で燃焼器（バーナ）１７にて燃料ガス１８を燃焼させることにより得る。この燃焼を行う燃焼用空気は燃焼空気用ブロワー１９にて供給され、燃焼用空気加熱装置（空気予熱器）２０にて予熱される。なお、前記燃料ガス１８としては、炉頂から抜出されたガスの一部を用いることができる。

また、図３は、燃焼用空気に酸素を富化する場合の一実施形態であり、燃焼空気用ブロワー１９にて供給される燃焼用空気に酸素２１を富化して供給し、燃焼ガス２３の温度を高温にし、循環ガス２２に対する燃焼ガス２３の比率を少なくしている。

表１に、図２、図３の装置を用いて乾留炉５内に供給する混合ガス温度（高温ガス吹き込み羽口７から吹き込まれる高温乾留ガス温度）を９５０℃とした際の混合ガス２４中の成分濃度の比較を示す。

表１において、「混合ガス」は、空気予熱や酸素富化を行なわない場合の混合ガス２４の組成であり、「空気予熱有り」は図２の装置を用いて燃焼用空気を８００℃に予熱した場合、「酸素富化あり」は図３の装置を用いて燃焼用空気に酸素を４０体積％富化した場合である。燃焼用空気を予熱する、あるいは燃焼用空気に酸素を富化することにより、混合ガス２４中の酸化性ガス成分（ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏ）に対する還元性ガス成分（ＣＯ、Ｈ₂）が変化することが判る。

図２、および図３における実施形態では、空気予熱と酸素富化を個別に行っているが、両者を同時に行うことも効果的である。

以上の本発明によれば、成型コークス成分の酸化による強度低下を防止することが可能となる。また乾留炉直近にて高温ガスを混合することから送ガス管がカーボンで閉塞されることがなく、除煤工程を設ける必要もない。従って、高温乾留ガスは連続的に乾留炉へ導入され、操業が安定する。さらに装置自体も従来に比べ簡単なものとなり、設備費、運転費に対する負担も軽減される。

また、本発明の成型コークスの製造方法は、成型コークス内成分の再酸化を抑制するものであることから、炭素含有物質と鉄含有物質との成型物を乾留する際にも用いることができる。

図１に示すものと同様の竪型乾留炉を用い、図２、図３の設備を用いて燃焼用空気の予熱と酸素富化を行ない、空気予熱と酸素富化の条件を変更して成型コークスを製造した。製造したコークスの強度を測定した。試験結果を図４に示す。

図４において、○は成型コークスの強度が通常のコークスに比べて９０％超えのものであり、△は成型コークスの強度が通常のコークスに比べて８０〜９０％のもの、×は成型コークスの強度が通常のコークスに比べて８０％未満のものであることを示している。混合ガス（高温ガス吹き込み羽口７から吹き込まれる高温乾留ガス）２４のガス組成がＣＯ／ＣＯ₂が０．５以上、かつＨ₂／Ｈ₂Ｏが２．５以上の場合に高強度の成型コークスが得られており、混合ガスをＣＯ／ＣＯ₂が０．５以上、かつＨ₂／Ｈ₂Ｏが２．５以上の雰囲気に制御することにより、成型コークス成分の酸化による強度低下を防止できるようになることが分かる。特に、混合ガスをＣＯ／ＣＯ₂が０．８以上、かつＨ₂／Ｈ₂Ｏが３．０以上の雰囲気にした場合は、通常のコークスとほぼ同程度の強度を有する成型コークスを得ることができた。

１成型物
２低温乾留室
３高温乾留室
４冷却室
５竪型乾留炉
６低温ガス吹き込み羽口
７高温ガス吹き込み羽口
８冷却ガス導入口
９冷却ガス排出口
１０成型コークス
１１ガスクーラー
１２循環ブロワー
１３昇圧ブロワー
１４高温乾留ガス加熱装置
１５熱交換装置
１６燃焼室
１７燃焼器
１８燃料ガス
１９燃焼用空気ブロワー
２０燃焼用空気加熱装置
２１酸素
２２循環ガス
２３燃焼ガス
２４混合ガス
３０乾留室

Claims

炭素含有物質の成型物を乾留して成型コークスを製造するための竪型乾留炉に乾留ガスを吹き込む際に、前記乾留炉の炉頂部から排出される炉頂排出ガスの少なくとも一部を循環ガスとして前記乾留ガスの一部として使用し、前記循環ガスと燃料ガスを燃焼して得た燃焼ガスとを混合し、該混合した混合ガスを前記乾留ガスとして吹き込む成型コークスの製造方法であって、
前記循環ガスと前記燃焼ガスとの混合量を調整して、組成をＣＯ／ＣＯ ₂ が０．５以上、かつＨ ₂ ／Ｈ ₂ Ｏが２．５以上とした混合ガスを成型コークス成分の還元雰囲気とすることを特徴とする成型コークスの製造方法。
燃料ガスを燃焼する際に前記燃料ガスに混合する空気を予熱することを特徴とする請求項１に記載の成型コークスの製造方法。
燃料ガスを燃焼する際に前記燃料ガスに混合する空気に酸素を富化することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の成型コークスの製造方法。