JP5683596B2 - コークス化に適した石炭ケーキの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、後にコークス炉室に投入する目的のため、コークス化に適し且つ振動締固めによって作製される石炭ケーキを製造する装置に関する。

コークスの製造では、石炭を、空気を除外したコークス炉のチャンバ内にて加熱して脱ガスを行う。コークスの質を改善するため、コークス化する石炭を締固めし、石炭ケーキにして、空のコークス炉室に押し入れることが知られている。

石炭を締固めするため、複数の鉛直スタンパロッドを有する機械的スタンピング装置が知られている。該スタンパロッドは互いに隣り合うようにスタンピングモールドの長さ方向にわたって配置され、下端部に板状スタンパ脚を担持する。締固めする際は、昇降装置によってスタンパロッドが上昇させられ、例えば対となるカムディスクに押し付けられ、自由落下される。その結果、スタンピングモールドに充填された固まっていない状態の石炭層は、ドロップハンマーのようにスタンパ脚によって締固めされる。

独国特許第３１４５３４４号明細書は、以下のようなスタンピング装置を開示している。すなわち、石炭の締固めに使用されるスタンパを位置エネルギーによって自由落下させるのではなく、各スタンパロッドに作用する振動器によって振動エネルギーをスタンパ脚に伝達することにより締固めを行う。この場合も、コークス用石炭は、層ごとに締固めされる必要があり、すなわち、固まっていない石炭層をスタンピングモールドに導入し、スタンピングにより締固めする工程が繰り返し行われる。このようにして、長さ方向及び幅方向にわたってある程度均一に分布した密度を有する石炭ケーキが作製される。

例えば、スタンピング装置においては、例えば、１．０ｍの高さのスタンプされた石炭ケーキを作製するために、２０ｃｍの高さの石炭層を５層、順に重ねて、スタンプする必要があった。それ以外に、スタンパ脚が、石炭材料をスタンピングモールドに一様に充填することに対して妨げとなる。

１９１６年６月２日に発行された独国特許第２９２３３６号明細書では、コークス化する前の石炭を、スタンピングではなく、詳細な説明は行わないが、振動装置による振動によって締固めすることが既に提案されている。このアイデアは、当業者によって利用・実現されることはなかった。代わりに、コークス化する石炭の振動締固めに対して、独国特許出願公告第１０２００５０３１１８８号明細書が、コークス炉室の上部の孔部を通じて、ケーブルに懸架された振動器を能動型振動子として導入することを提案している。この振動器により、炉室に充填された固まっていない石炭を順次層ごとに締固めしていく。振動締固めした石炭固化層から、特にバインダを使用した場合、振動器を毎回引き抜くことは容易でないという理由だけからでも、上記の提案の実施は困難を伴う可能性が高い。

最後に、独国特許出願公報第１０２００４０５６５６４号明細書では、当業者は、コークス化する石炭の振動締固めのアイデアは採用せず、振動器ではなく液圧プレス装置で行うことを提案している。ここでは、その後にコークス化を行うために、水平に横たえられてプレスされた石炭ケーキが製造される。

本発明は、コークス化に適する石炭ケーキの製造装置を提供することを目的とする。該石炭ケーキは、原理的に如何なる形状をも有することができるが、特に、大型コークス炉室に対応した大型形状を有し、大型にもかかわらず、該ケーキの長さ方向及び幅方向にわたって可能な限り均一に分布した高密度を有する。具体的には、効率的且つ動作確実である振動締固め工程を利用し、摩耗しやすく、高スループットが難しいスタンピング装置を利用する必要がない。

上記の目的は、本発明に係る請求項１の特徴を有する装置によって実現される。本発明の更なる効果は、下位クレームによって記載される。

本発明によれば、石炭ケーキを製造するため、少なくとも１つのプッシュテーブル振動装置（ｐｕｓｈ−ｔａｂｌｅ ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）が使用される。該装置の振動テーブル上には、モールドボックスがクランプ可能であり、該モールドボックスに１バッチ分の原炭材料を充填した後、重しが上部に置かれる。振動テーブルの上側と上部に配置された重しの下側との間の空間において、原炭材料が、振動締固めによって、所定の密度及び高さを有する石炭ブロックに成形される。モールドボックスは通常矩形断面を有する。モールドボックスを持ち上げた後、直方体形状の振動締固めされた石炭ブロックが、エゼクタによって振動テーブルから押し離される。

振動装置の動作中、すなわち振動テーブルに接続された、例えば不平衡駆動器のような振動駆動器の動作中、締固めされる原炭材料には、モールドボックス内で縦振動が加えられ、上部に配置された重しが上方からモールドボックス内に向かって石炭材料を押圧する。縦振動により、石炭ブロックの表面から重しが繰り返し持ち上げられて離間し、重しが所定の衝撃頻度と衝撃強度にて石炭ブロックの上側を押圧する。従って、本発明による原炭材料の締固めは、振動と同時にスタンピングとの両方により行われ、均一に高度に締固めされた石炭ブロックの高生産すなわち石炭ケーキの高生産が可能となり、従って、コークス炉にてコークス化して、高い品質の均一の高いコークスを生産するのに適する。

本発明によって、順次振動締固めされた石炭ブロックは、互いに隣接しあって及び／又は順に重ねて積層され、移動パレット、昇降装置等の移動装置によって、コークス化に適し且つ所望の形状、例えば長さ１４．０ｍ、幅４．０ｍ、高さ１．３ｍから約１．４５ｍの形状、を有し、さらには大型水平室式コークス炉への投入に適した石炭ケーキを、振動締固めされた直方体形状の複数の石炭ブロックから構成することができる。

石炭ケーキを構成する個々の石炭ブロックは、同じ大きさを有する必要がある。特に、同じ高さ及び同じ密度が必要である。本発明によれば、この要請は、少なくとも１つのプッシュテーブル振動装置を使用することで満たされる。該振動装置は、異なる技術分野において、周辺設備を伴って動作確実な装置として数十年にわたって効果を発揮してきた。すなわち、石油コーク及び石油ピッチの加熱混合物からアノード及び／又はカソードをモールド成形する分野においてである。これによれば、振動締固めされたアノード／カソードを用いて、電解セルにおける製錬フラックス電解（ｓｍｅｌｔｉｎｇ ｆｌｕｘ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｓｉｓ）によって金属アルミニウムを製造することが可能である。例えば、オウトテック社（Ｏｕｔｏｔｅｃ ＧｍｂＨ、Ｃｏｌｏｇｎｅ／Ｇｅｒｍａｎｙ、２００７）のカタログ「アノード振動コンパクタ（Ａｎｏｄｅ ｖｉｂｒａｔｉｎｇ ｃｏｍｐａｃｔｏｒ）を参照のこと。

本発明に係る振動締固め石炭ケーキの製造装置において、石炭ケーキを水平室式コークス炉に導入する場合、本発明の他の特徴によれば、スタックプッシュ装置が、複数の振動締固めされた石炭ブロックから構成された石炭ケーキを水平に押して、対応のコークス炉室に導入する。しかしながら、垂直式コークス炉の場合も、昇降装置を用いることにより、順に重ねて積層された複数の振動締固めされた石炭ブロックで構成された石炭ケーキを対応のコークス炉室に上方から導入することが可能である。

本発明に係る装置において、例えば、単位時間当たりに生産される振動締固め石炭ブロック数で表現される生産量を増やすため、原材料充填ステーションをプッシュテーブル振動装置の振動テーブルの両側に設けてもよい。モールドボックスがクランプされた振動テーブルは、両側に対向配置されたステーション間を移動可能である。すなわち、一方の充填ステーションにて、モールドボックスに１バッチ分の原炭材料を充填している間に、もう一方の充填ステーションでは、モールドボックスへの次の分の充填が準備される。

本発明に係る振動装置の場合、振動締固めされた石炭ブロックは、エゼクタによって、振動テーブルからパレットのような下側に配置された支持体に向かって、具体的には振動テーブルの移動方向に対して垂直な方向に押される。続いて、スタックプッシュ装置が、石炭ブロックを該支持体上において少なくとも石炭ブロックの長さ分だけコークス炉室投入方向へ押し動かす。

本発明に係る装置の生産量をさらに増やすため、対向する位置に配置された２つの充填ステーションを有する振動ステーションを備えた装置ユニットが、石炭ブロックを受容するパレットのような支持体の別の側に鏡面対称で配置される別の装置ユニットを備えてもよい。すなわち、全体で、２台の振動ステーションと４台の充填ステーションが設けられ、それらの動作サイクルは同期制御される。いわゆる２台タンデム型振動装置によって、単位時間当たりに成形可能な振動締固め石炭ブロック数は２倍となり、その結果、個々の石炭ブロックから構成される石炭ケーキの幅を大きくすることができる。

本発明及び本発明の他の特徴及び効果が、図面に模式的に示された実施例に基づいてより詳細に説明される。

図１は、本発明に係る、後にコークス炉室に投入するための、コークス化に適した石炭ケーキの製造装置の平面図である。 図２は、図１の装置によって製造された２０個の振動締固め石炭ブロックからなる石炭ケーキの縮尺平面図である。

図１に示される装置は、第１振動ステーション１０を備えた第１装置ユニットを有する。第１振動ステーション１０は、振動するように設置された振動テーブルを有する。振動テーブルは振動駆動器に接続され、振動テーブル上には、略矩形のモールドボックスがクランプ可能である。モールドボックスには、締固めされる原炭材料が１バッチ分充填され、その後、重しが頂部に配置される。モールドボックスは、頂部及び底部において開放しており、例えば、１．４ｍの長さｘ、２．０ｍの幅ｙを有する。振動テーブルと頂部の重しとの間で振動締固めされて、長さ１．４ｍ、幅２．０ｍ及び、例えば高さ１．４５ｍの直方体形状の石炭ブロックが成形される。成形後、モールドボックスを一旦持ち上げ、石炭ブロックをパレットのような下側に位置する支持体に向かって押し動かす。具体的には、石炭ブロックは、エゼクタ１１によって、振動装置のプッシュテーブルのプッシュ経路１２、１３に垂直な方向に押し動かされる。

振動ステーション１０の振動テーブルの両側にそれぞれ、原材料充填ステーション１４、１５が配置される。モールドボックスがクランプされた振動テーブルは、２つの充填ステーション１４、１５の間を移動可能である。すなわち、充填ステーション１４にて、モールドボックスに１バッチ分の原炭材料を充填している間に、もう一方の充填ステーション１５において、モールドボックスへの次のバッチの充填がすでに準備されている。

図１の実施例によれば、対向する位置に配置された２つの充填ステーション１４、１５を有する第１振動ステーション１０を備える第１装置ユニットは、モールドされた石炭ブロックを受容する下側に配置された支持体の別の側である鏡面対称位置に配置される第２装置ユニットを有する。従って、全体として、２台の振動ステーション１０、１６と４台の充填ステーション１４、１５、１７、１８が設けられる。振動ステーション１６の石炭ブロックエゼクタは、参照符号１９によって示される。２つのエゼクタ１１、１９はそれぞれ、長さｘ、幅ｙの振動締固めされた石炭ブロックを押して、一対のブロック、すなわちｘ＝１．４ｍ、２×ｙ＝４．０ｍのブロック形状が形成される。この石炭ブロック対は、一度に同時に、スタックプッシュ装置２０によって、投入されるコークス炉室の方向に、少なくともブロック対の長さｘ分だけ、さらに押される。そして、新しい振動締固め石炭ブロック対に対してスペースが設けられる。

図２は、石炭ケーキ２１の平面図である。この石炭ケーキ２１は、図１の装置によって製造された振動締固め石炭ブロックの１０対から構成される。各ブロックは、長さｘ＝１．４ｍ、幅ｙ＝２．０ｍである。すなわち、石炭ケーキ２１は、２×１０＝２０個の石炭ブロックから構成され、空のコークス炉室に押し入れられることになる。従って、石炭ケーキ２１は、長さ１４ｍ、幅４ｍ及び高さ或いは厚さ１．４５ｍの形状であり、長さ方向及び幅方向にわたって一様に分布した密度、例えば１．１４ｔ／ｍ^３よりも大きい密度を有する。

粒状原炭材料の自然含水量は約６％であり、振動締固めによって成形される石炭ブロックを十分安定させるためには、バインダとして十分な量である。しかしながら、締固めされる原炭材料に対して、例えばピッチのようなそれ自身に好ましいバインダを混ぜてもよい。さらに、締固めされる原炭材料とバインダとを加熱混合物として調合し、この混合物を１台の振動装置又は複数の振動装置にて成形して、非常に安定な石炭ブロックを形成してもよい。

１０、１６…振動ステーション
１１、１９…エゼクタ
１２、１３…プッシュ経路
１４、１５、１７、１８…原材料充填ステーション
２０…スタックプッシュ装置
２１…石炭ケーキ
ｘ…石炭ブロック長さ
ｙ…石炭ブロック幅

Claims (5)

1. 後にコークス炉室に投入する目的のために、コークス化に適し且つ振動締固めによって作製される石炭ケーキの製造方法であって、
   ａ）粒状原炭材料の振動締固めのために、プッシュテーブル振動装置と、２つの対向配置された原材料充填ステーション（１４、１５又は１７、１８）とをそれぞれ有するとともに支持体を境に鏡面対称位置に配置されて、互いの動作サイクルが同期制御される２つの振動ステーション（１０、１６）を使用し、前記プッシュテーブル振動装置は振動するように設置された振動テーブルを有し、前記振動テーブル上にはモールドボックスがクランプされ、前記充填ステーションにて、前記モールドボックス内に原材料を充填し、その後、重しを頂部に配置し、縦振動された前記重しによって上方から前記モールドボックス内へと押圧する工程と、
   ｂ）振動締固めされた石炭ブロックの成形後、前記石炭ブロックをエゼクタ（１１、１９）によって前記振動テーブルから押し離す工程と、
   ｃ）前記振動締固めされた石炭ブロックを前記エゼクタ（１１、１９）によって前記振動テーブルからパレットのような下側に位置する前記支持体に向かって押し動かし、その後、前記石炭ブロックを、前記支持体上において、前記石炭ブロックの長さ（ｘ）分だけ、さらに押し動かす工程と、
   ｄ）順次振動締固めされた石炭ブロックを積層し、複数の石炭ブロックから石炭ケーキを構成し、前記石炭ケーキを、移動装置によって、空のコークス炉室に導入する工程と、
   を備えることを特徴とする石炭ケーキの製造方法。
2. 請求項１記載の石炭ケーキの製造方法において、前記移動装置は、スタックプッシュ装置（２０）を使用し、前記スタックプッシュ装置（２０）は、複数の振動締固めされた石炭ブロックから構成された前記石炭ケーキ（２１）を水平に押して前記コークス炉室に導入することを特徴とする石炭ケーキの製造方法。
3. 請求項１記載の石炭ケーキの製造方法において、前記移動装置は、昇降装置を使用し、前記昇降装置は、複数の振動締固めされた石炭ブロックを積層した前記石炭ケーキを前記コークス炉室に上方から導入することを特徴とする石炭ケーキの製造方法。
4. 後にコークス炉室に投入する目的のために、コークス化に適し且つ振動締固めによって作製される石炭ケーキの製造装置であって、
   ａ）プッシュテーブル振動装置を有する少なくとも１つの振動ステーション（１０又は１６）が設けられ、前記プッシュテーブル振動装置は振動するように設置された振動テーブルを有し、前記振動テーブル上には、モールドボックスがクランプ可能であり、前記モールドボックス内に向かって、頂部に置かれた重しが上方から押圧し、
   ｂ）前記振動装置の前記振動テーブルの両側には、原材料充填ステーション（１４、１５又は１７、１８）が配置され、前記モールドボックスがクランプされた前記振動テーブルは、両側に対向配置された前記充填ステーションの間を移動するように設けられ、前記振動装置の前記振動ステーション（１０又は１６）は、前記振動テーブルのプッシュ経路（１２、１３）の中間に配置され、
   ｃ）前記振動締固めされた石炭ブロックを前記振動テーブルからパレットのような下側に配置された支持体に向かって押し動かすエゼクタ（１１又は１９）が設けられ、前記エゼクタ（１１又は１９）の移動方向は、前記振動装置の前記振動テーブルの移動方向に対して垂直であり、
   ｄ）スタックプッシュ装置（２０）を使用する移動装置が設けられ、前記移動装置は、前記振動締固めされた石炭ブロックを積層し、前記石炭ブロックを前記支持体上において前記石炭ブロックの長さ（ｘ）分だけさらに押し動かし、
   ｅ）前記スタックプッシュ装置（２０）の移動方向は、前記プッシュテーブル振動装置の前記振動テーブルの移動方向（１２、１３）に対して平行である
   ことを特徴とする石炭ケーキの製造装置。
5. 請求項４記載の石炭ケーキの製造装置において、前記２つの対向配置された充填ステーション（１４、１５）を有する前記振動ステーション（１０）を備えた装置ユニットは、前記石炭ブロックを受容するパレットのような前記支持体の別の側に鏡面対称位置に配置される別の装置ユニットを有し、すなわち、全体として２つの振動ステーション（１０、１６）と４つの充填ステーション（１４、１５及び１７、１８）とが設けられ、前記ステーションの動作サイクルは同期制御される、
   ことを特徴とする石炭ケーキの製造装置。

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