JP6863001B2 - How to make coke - Google Patents
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本発明は、コークスの製造方法に関し、詳細には、コークス炉炭化室に装入する成型炭の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing coke, and more particularly to a method for producing briquette to be charged into a coke oven carbonization chamber.
石炭を乾留してコークスを製造する際に、生産性(生産量)を向上させるため、石炭を成型した成型炭(ブリケット)を粉炭と共にコークス炉炭化室に装入する方法が知られている。石炭を成型した成型炭を粉炭と共にコークス炉炭化室に装入すると、装入炭の嵩密度が向上してコークス強度を高めることができ、より多くの非微粘結炭を使用することが可能となる。 In order to improve productivity (production amount) when coal is carbonized to produce coke, a method is known in which briquette formed by molding coal is charged into a coke oven carbonization chamber together with pulverized coal. When briquette made by molding coal is charged into the coke oven carbonization chamber together with pulverized coal, the bulk density of the charged coal can be improved and the coke strength can be increased, and more non-slightly caking coal can be used. It becomes.
コークスを製造する際に成型炭を用いることは、例えば特許文献1に記載がある。特許文献1には、マセック型と称する形状(44mm×44mm×26mm)の成型炭を、見掛密度1.14(g/cm3)で成型し、成型炭の配合率を装入炭の30〜50質量%とする技術が開示され、この技術により装入炭の嵩密度向上効果が得られるとしている。
The use of briquette in producing coke is described in, for example,
コークスの製造では、コークス強度等のコークス品質にばらつきがないことに加えて、乾留時の石炭膨張に起因するコークス炉体の損傷を防止することも必要である。
特許文献1記載の方法によれば相応の嵩密度向上が図れるものの、コークス炉炭化室に石炭を装入した際に、成型炭が局部的に集積する、即ち成型炭が偏析する場合がある。成型炭の偏析は装入炭(成型炭を含む)の膨張量の局所的な増大を招き、炭化室を構成する耐火物の損傷が顕著となる場合があることを本発明者らは発見した。また、本発明者らは、成型炭の偏析はコークス品質のばらつきの原因にもなることを突き止めた。
In the production of coke, in addition to the fact that there is no variation in coke quality such as coke strength, it is also necessary to prevent damage to the coke oven body due to coal expansion during carbonization.
According to the method described in
他方、特許文献2には、成型炭の局部的な集積を抑制する方法が記載されている。特許文献2では、成型炭と粉炭を装入車に装入する石炭塔の内部において、粉炭上に成型炭を装入すると、成型炭の偏析が起こることを課題としている。そして、成型炭の慣性モーメントを考慮した回転係数が所定の値となる形状を有する成型炭を用いることで、成型炭の転がりを抑止して石炭塔内部での成型炭の偏析を抑制する技術が開示されている。
On the other hand,
しかしながら、特許文献2記載の方法によってもコークス炉炭化室内の成型炭偏析を解消できず、コークス品質がばらつくと共に、装入炭膨張量の局所的な増大によって炭化室耐火物が損傷するという知見を本発明者らは得た。
However, it has been found that the segregation of briquette in the carbonization chamber of the coke oven cannot be eliminated by the method described in
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、コークス炉炭化室内における成型炭の偏析を解消することにより、コークス品質のばらつきを抑制すると共に、装入炭膨張量の局所的な増大による炭化室耐火物の損傷を防止することが可能なコークスの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances. By eliminating the segregation of briquette in the coke oven carbonization chamber, the variation in coke quality is suppressed, and the carbonization chamber due to the local increase in the expansion amount of charged coal. It is an object of the present invention to provide a method for producing coke capable of preventing damage to refractories.
上記目的を達成するため、本発明は、石炭を成型した成型炭を粉炭と共にコークス炉炉頂の装入口から炭化室内に装入してコークスを製造する方法において、
前記成型炭は嵩比重が0.9〜1.2(ton/m3)であり、
投影面積が最大となる方向から前記成型炭を見て、該成型炭の最小幅b(mm)と、前記最小幅方向と直交する方向における該成型炭の最大幅a(mm)との比a/bが1.0〜1.2、前記最大幅aが30mm〜70mm、且つ、前記成型炭を一対の平行な平面で挟んだ際に前記平面間の距離が最小となる寸法を該成型炭の厚さt(mm)とすると、a/tが4.4〜6.7とされ、
前記成型炭に配合する石炭には、JIS Z8801−1記載のふるい目90μmを通過する石炭が1質量%以上含まれていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention is a method for producing coke by charging briquette formed by molding coal together with pulverized coal into a carbonization chamber from a charging inlet at the top of a coke oven.
The briquette has a bulk specific gravity of 0.9 to 1.2 (ton / m 3 ).
Looking at the briquette from the direction in which the projected area is maximum, the ratio a of the minimum width b (mm) of the briquette to the maximum width a (mm) of the briquette in the direction orthogonal to the minimum width direction. The size of the briquette is such that / b is 1.0 to 1.2, the maximum width a is 30 mm to 70 mm, and the distance between the briquettes is minimized when the briquette is sandwiched between a pair of parallel planes. Assuming that the thickness is t (mm), a / t is 4.4 to 6.7.
The coal blended in the briquette is characterized by containing 1% by mass or more of coal that has passed through a sieve of 90 μm described in JIS Z8801-1.
従来の操業では、成型炭の形状を、成型炭が粉炭上を滑落しない形状としていた。一方、本発明では、成型炭の形状を、成型炭が粉炭上を滑落しやすい形状としている。粉炭上を成型炭が滑落することにより、成型炭が装入炭装入口の下方に留まりにくくなる。その結果、炭化室内全域に成型炭を分布させることが可能となり、成型炭の偏析を防止することができる。 In the conventional operation, the shape of the briquette is such that the briquette does not slide down on the pulverized coal. On the other hand, in the present invention, the shape of the briquette is such that the briquette easily slides down on the pulverized coal. As the briquette slides down on the pulverized coal, it becomes difficult for the briquette to stay below the charging inlet. As a result, the briquette can be distributed over the entire carbonization chamber, and segregation of the briquette can be prevented.
また、本発明に係るコークスの製造方法では、前記成型炭に配合する石炭の一部又は全部が石炭搬送手段から落下した石炭であってもよい。 Further, in the method for producing coke according to the present invention, a part or all of the coal blended in the briquette may be coal that has fallen from the coal transport means.
石炭搬送手段から落下した石炭(以下、「落下石炭」と呼ぶ。)は銘柄が不明な場合があり、乾留時の熱膨張量がわからないため、炭化室へ装入する石炭に配合する量が限定される。その一方、高価なコークス用石炭の代替物として落下石炭を用いることが望まれている。
本発明によれば、成型炭の偏析防止効果が得られるので、粉炭と成型炭を配合した装入炭による炭化室部位ごとの熱膨張量変動を抑制することができる。そのため、熱膨張量が不明な落下石炭を装入炭に大量に配合することができる。
The brand of coal that has fallen from the coal transport means (hereinafter referred to as "falling coal") may be unknown, and the amount of thermal expansion during carbonization is unknown, so the amount to be added to the coal charged into the carbonization chamber is limited. Will be done. On the other hand, it is desired to use falling coal as a substitute for expensive coke coal.
According to the present invention, since the effect of preventing segregation of briquette can be obtained, it is possible to suppress fluctuations in the amount of thermal expansion for each carbonization chamber portion due to charged coal in which pulverized coal and briquette are mixed. Therefore, a large amount of falling coal whose thermal expansion amount is unknown can be added to the charged coal.
本発明における成型炭は、コークス炉炉頂の装入口から炭化室へ装入された際、落下装入した位置から滑落して炭化室全体に分布する傾向が強く、落下装入した位置での成型炭の偏析を防止することができる。その結果、コークス品質のばらつきが抑制されると共に、コークス排出口(炭化室のコークサイド)等における耐火物の損傷を防止することができる。
また、雑炭(銘柄が不明な石炭)として安価炭扱いで処分されていた落下石炭をコークス原料として活用することが可能となり、高価なコークス用石炭の使用量削減を図ることができる。
When the briquette in the present invention is charged into the carbonization chamber from the charging inlet at the top of the coke oven, it tends to slide down from the position where it was dropped and distributed throughout the carbonization chamber. Segregation of briquette can be prevented. As a result, variation in coke quality can be suppressed, and damage to the refractory at the coke discharge port (coke side of the carbonization chamber) and the like can be prevented.
In addition, falling coal, which has been disposed of as miscellaneous coal (coal of unknown brand) as cheap coal, can be used as a raw material for coke, and the amount of expensive coke coal used can be reduced.
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態について説明し、本発明の理解に供する。 Subsequently, an embodiment embodying the present invention will be described with reference to the attached drawings, and the present invention will be understood.
本発明の一実施の形態に係るコークスの製造方法では、石炭を成型した成型炭を粉炭と共にコークス炉炉頂の装入口から炭化室内に装入し、高温で乾留してコークスを製造する。 In the method for producing coke according to an embodiment of the present invention, briquette formed by molding coal is charged into a carbonization chamber together with pulverized coal from a charging inlet at the top of a coke oven, and carbonized at a high temperature to produce coke.
図1に成型炭の製造プロセスを示す。
複数種の石炭を配合した原料炭を粉砕機で粉砕し、粉砕した原料炭にバインダーを添加して混練機で混練する。バインダーには、従来から公知のバインダーを使用することができる。
FIG. 1 shows the process of producing briquette.
Coking coal containing a plurality of types of coal is crushed by a crusher, a binder is added to the crushed coking coal, and the coking coal is kneaded by a kneader. As the binder, a conventionally known binder can be used.
混練された原料炭は成型機に投入され成型炭となる。
図2に成型機の一例を示す。本実施の形態における成型機10はダブルロール型成型機であり、原料炭が投入されるホッパー13と、原料炭を圧縮成型する一対のロール11と、ホッパー13内に設置され、一対のロール11間に原料炭を供給するスクリューフィーダ14とから概略構成されている。各ロール11のロール面には複数の凹部12(ポケット)が形成され、一方のロール11に形成された凹部12と他方のロール11に形成された凹部12が周方向に整合する構成とされている。
The kneaded coking coal is put into a molding machine and becomes briquette.
FIG. 2 shows an example of a molding machine. The
装入口15からホッパー13内に原料炭が投入されると、ホッパー13内の原料炭はスクリューフィーダ14によって一対のロール11間に送られる。並設された一対のロール11は互いに逆方向に回転しており、一対のロール11間に挿入した原料炭は、一対のロール11を通過する際に、一方のロール11に形成された凹部12と他方のロール11に形成された凹部12によって圧縮成型され成型炭となる。
このように凹部12の形状が成型炭の形状を規定するため、凹部12の形状を変えることで、所望する形状の成型炭を製造することができる。
When the coking coal is put into the
Since the shape of the
以下、本実施の形態に係るコークスの製造方法によって製造された成型炭について説明する。
成型炭の嵩比重は0.9〜1.2(ton/m3)である。
成型炭の嵩比重を0.9(ton/m3)以上とすることで、装入炭の嵩比重の減少に起因する生産性の低下を防ぐことができる。一方、成型炭の嵩比重が1.2(ton/m3)を超えると、成型炭の膨張代が大きくなりすぎ、炭化室炉壁の損傷が顕著となる場合がある。
Hereinafter, the briquette produced by the method for producing coke according to the present embodiment will be described.
The bulk specific gravity of the briquette is 0.9 to 1.2 (ton / m 3 ).
By setting the bulk specific gravity of the briquette to 0.9 (ton / m 3 ) or more, it is possible to prevent a decrease in productivity due to a decrease in the bulk specific gravity of the charged coal. On the other hand, if the bulk specific gravity of the briquette exceeds 1.2 (ton / m 3 ), the expansion allowance of the briquette becomes too large, and the carbonization chamber furnace wall may be significantly damaged.
なお、成型炭の嵩比重は、JIS Z8807「個体の密度及び比重の測定方向」に記載されている「液中ひょう量法による密度及び比重の測定方法」に従って測定する。 The bulk specific gravity of the molded charcoal is measured according to the "method for measuring the density and specific gravity by the in-liquid weighing method" described in JIS Z8807 "Measuring direction of individual density and specific gravity".
製造された成型炭の一例(マセック型)を図3に示す。
投影面積が最大となる方向から成型炭を見て、成型炭の最小幅をb(mm)、最小幅方向と直交する方向における成型炭の最大幅をa(mm)とすると、a/bは1.0〜1.2となる(図4(A)参照)。
An example of the produced briquette (Masek type) is shown in FIG.
Looking at the briquette from the direction in which the projected area is maximum, if the minimum width of the briquette is b (mm) and the maximum width of the briquette in the direction orthogonal to the minimum width direction is a (mm), a / b is It becomes 1.0 to 1.2 (see FIG. 4 (A)).
a/bが1.2を超えると、成型炭が細長くなる傾向が強くなり、炭化室内で成型炭が装入炭中に刺さり込むため、成型炭の偏析を防止することができない。一方、成型炭の最小幅b及び最大幅aの定義から、a/bが1.0未満となることはあり得ない。
なお、本実施の形態では、最大幅aが30mm〜70mm程度の成型炭を想定している。
When a / b exceeds 1.2, the briquette tends to be elongated, and the briquette sticks into the charged coal in the carbonization chamber, so that segregation of the briquette cannot be prevented. On the other hand, from the definition of the minimum width b and the maximum width a of the briquette, a / b cannot be less than 1.0.
In this embodiment, it is assumed that the briquette has a maximum width a of about 30 mm to 70 mm.
また、成型炭を一対の平行な平面16で挟んだ際に平面16間の距離が最小となる寸法を成型炭の厚さt(mm)とすると、a/tは4.4〜6.7となる(図4(B)参照)。
Further, assuming that the thickness t (mm) of the briquette is the dimension that minimizes the distance between the
a/tが6.7を超えると、成型炭の偏析が顕著となる傾向があり、好ましくない。粉炭上や粉炭中の成型炭を移動(滑落)させる外力が加わった際に、成型炭が移動せず、その場で回転する傾向が強くなる。 When a / t exceeds 6.7, segregation of briquette tends to be remarkable, which is not preferable. When an external force is applied to move (slide down) the briquette on or in the pulverized coal, the briquette does not move and tends to rotate on the spot.
a/b及びa/tを規定して滑落しやすい形状の成型炭とすると、搬送中や落下装入時に成型炭に割れや欠損が生じ、滑落促進効果が失われる場合があり、a/tが4.4未満の場合、その現象が顕著となる。そのため、a/tを4.4以上とすることで、成型炭の割れや欠損を防止し、成型炭の滑落促進効果を維持する。 If a / b and a / t are specified to form a briquette having a shape that allows it to slip easily, the briquette may crack or chip during transportation or drop loading, and the slip-promoting effect may be lost. When is less than 4.4, the phenomenon becomes remarkable. Therefore, by setting a / t to 4.4 or more, cracking or chipping of the briquette is prevented, and the effect of promoting the sliding of the briquette is maintained.
しかし、上記要件によっても成型炭に割れや欠損が生じる場合がある。そのため、本実施の形態では、JIS Z8801−1「試験用ふるい−第1部:金属製網ふるい」記載のふるい目90μmを通過する石炭の量が1質量%以上(好ましくは6質量%以上)となるように石炭を配合(微粉を一定量確保すること)して成型炭とする。これにより、成型炭の強度が向上し、成型炭搬送時の割れや欠損に伴う成型炭の形状変化を防止することができる。 However, the briquette may be cracked or chipped due to the above requirements. Therefore, in the present embodiment, the amount of coal passing through the sieve 90 μm described in JIS Z8801-1 “Test Sieve-Part 1: Metal Net Sieve” is 1% by mass or more (preferably 6% by mass or more). Coal is mixed (securing a certain amount of fine powder) to make briquette. As a result, the strength of the briquette is improved, and it is possible to prevent the shape change of the briquette due to cracking or chipping during transportation of the briquette.
なお、特許文献2では、本発明のa/bに相当する値を、1/0.8=1.25〜1/0.5=2としている(特許文献2の段落[0058]、[0060]参照)。また、a/tに相当する数値をアスペクト比と称し、1.1〜3.5としている(特許文献2の段落[0033]参照)。
In
本実施の形態に係るコークスの製造方法では、成型炭に配合する石炭の一部又は全部に、ヤードからコークス炉まで石炭を搬送する石炭搬送手段(コンベア)から落下した落下石炭を使用してもよい。
本実施の形態によれば、成型炭の偏析防止効果が得られるので、熱膨張量が不明な落下石炭を装入炭に大量に配合することができる。
In the method for producing coke according to the present embodiment, even if part or all of the coal to be mixed in the briquette is used as falling coal dropped from a coal transport means (conveyor) for transporting coal from the yard to the coke oven. Good.
According to this embodiment, since the effect of preventing segregation of the briquette can be obtained, a large amount of falling coal whose thermal expansion amount is unknown can be blended into the charged coal.
以上、本発明の一実施の形態について説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。例えば、上記実施の形態では、成型機としてダブルロール型を使用しているが、これに限定されるものではなく、他の形式の成型機を使用してもよい。また、本実施の形態では、製造された成型炭の一例としてマセック型を示したが、これに限定されるものではなく、枕型など他の形状のものでもよい。 Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the configuration described in the above-described embodiment, but is within the scope of the claims. It also includes other possible embodiments and variations. For example, in the above embodiment, the double roll type is used as the molding machine, but the present invention is not limited to this, and other types of molding machines may be used. Further, in the present embodiment, the Masec type is shown as an example of the produced briquette, but the present invention is not limited to this, and other shapes such as a pillow type may be used.
本発明の効果について検証するため、成型条件を種々変化させて成型炭を製造し、コークス強度のばらつき(σDI)と押出負荷について評価した。 In order to verify the effect of the present invention, briquette was produced by changing the molding conditions in various ways, and the variation in coke strength (σDI) and the extrusion load were evaluated.
コークス炉から排出された後、湿式消火されたコークスから10箇所、各箇所100(kg)サンプリングした。その際、サンプリングするコークスとして、釜口周辺と炉頂部のコークスは、炉体に起因するばらつきの影響を大きく受けてしまうため除外し、炉幅方向(押出方向)の端部を除く中央部、且つ、炉頂近傍を除く炉高方向中ほどから下方に存在するコークスをサンプラーでサンプリングした。
また、押出負荷については、コークス押出時の負荷を測定した。
After being discharged from the coke oven, 100 (kg) samples were sampled at 10 points from the wet-extinguished coke. At that time, as the coke to be sampled, the coke around the pot mouth and the top of the furnace are excluded because they are greatly affected by the variation caused by the furnace body. , The coke existing from the middle to the bottom in the furnace height direction except near the top of the furnace was sampled with a sampler.
As for the extrusion load, the load during coke extrusion was measured.
成型条件及び評価結果の一覧を表1に示す。なお、本検証では、最大幅aが40mmの成型炭を使用した。 Table 1 shows a list of molding conditions and evaluation results. In this verification, briquette having a maximum width a of 40 mm was used.
σDIについては、コークス強度の指標として常用されるDIの目標値(本試験では85%とした。)に対するばらつき(標準偏差)で評価し、σ≧1.0を×(不可)、1.0>σ≧0.5を○(良)、0.5>σを◎(優)とした。
また、押出負荷については、比較例で最も押出負荷の値が小さかった比較例2を基準とし、押出負荷が比較例2の値以上であったケースを不合格、押出負荷が比較例2の値未満であったケースを合格とした。
σDI is evaluated by the variation (standard deviation) with respect to the target value of DI (85% in this test), which is commonly used as an index of coke strength, and σ ≧ 1.0 is × (impossible), 1.0. > Σ ≧ 0.5 was defined as ◯ (good), and 0.5> σ was defined as ⊚ (excellent).
Regarding the extrusion load, based on Comparative Example 2 in which the value of the extrusion load was the smallest in Comparative Example, the case where the extrusion load was greater than or equal to the value of Comparative Example 2 was rejected, and the extrusion load was the value of Comparative Example 2. Cases that were less than were accepted.
同表より以下のことがわかる。
・実施例1〜5は、σDI、押出負荷とも良好であったが、比較例1〜4は、σDI、押出負荷とも、目標とする水準に達しなかった。
・比較例1は、a/bが1.2より大きい。落下装入位置で粉炭中に成型炭が刺さり込むことによって成型炭の偏析が生じ、σDI及び押出負荷が増加したと推察される。
・比較例2は、a/tが4.4未満である。落下時の衝撃で成型炭が割れ、割れた後の成型炭片(a/bは1.2超)が粉炭中に刺さり込むことによって成型炭の偏析が生じ、σDI及び押出負荷が増加したと推察される。
・比較例3は、a/tが6.7より大きい。丸形に近い形状であるため、移動(滑落)せず落下装入位置に留まることによって成型炭の偏析が生じ、σDI及び押出負荷が増加したと推察される。
・比較例4は、JIS Z8801−1記載のふるい目90μmを通過する石炭(−90μmの石炭)が1質量%未満である。強度が低い成型炭が存在したため、落下時の衝撃で成型炭が割れ、割れた後の成型炭片(a/bは1.2超)が粉炭中に刺さり込むことによって成型炭の偏析が生じ、σDI及び押出負荷が増加したと推察される。
The following can be seen from the table.
-In Examples 1 to 5, both σDI and extrusion load were good, but in Comparative Examples 1 to 4, both σDI and extrusion load did not reach the target levels.
-In Comparative Example 1, a / b is larger than 1.2. It is presumed that the briquette was segregated due to the briquette sticking into the pulverized coal at the drop loading position, and the σDI and the extrusion load increased.
-In Comparative Example 2, a / t is less than 4.4. It is said that the briquette cracked due to the impact at the time of dropping, and the briquette pieces (a / b exceeded 1.2) after the cracking pierced into the pulverized coal, causing segregation of the briquette and increasing σDI and extrusion load. Inferred.
-In Comparative Example 3, a / t is larger than 6.7. Since the shape is close to a round shape, it is presumed that segregation of the briquette occurred by staying at the drop loading position without moving (sliding), and the σDI and extrusion load increased.
-In Comparative Example 4, the amount of coal (-90 μm coal) passing through the sieve 90 μm described in JIS Z8801-1 is less than 1% by mass. Since there was briquette with low strength, the briquette cracked due to the impact of dropping, and the briquette pieces (a / b are over 1.2) after the cracking pierced into the pulverized coal, causing segregation of the briquette. , ΣDI and extrusion load are presumed to have increased.
10:成型機、11:ロール、12:凹部、13:ホッパー、14:スクリューフィーダ、15:装入口、16:平面 10: Molding machine, 11: Roll, 12: Recess, 13: Hopper, 14: Screw feeder, 15: Inlet, 16: Flat surface
Claims (2)
前記成型炭は嵩比重が0.9〜1.2(ton/m3)であり、
投影面積が最大となる方向から前記成型炭を見て、該成型炭の最小幅b(mm)と、前記最小幅方向と直交する方向における該成型炭の最大幅a(mm)との比a/bが1.0〜1.2、前記最大幅aが30mm〜70mm、且つ、前記成型炭を一対の平行な平面で挟んだ際に前記平面間の距離が最小となる寸法を該成型炭の厚さt(mm)とすると、a/tが4.4〜6.7とされ、
前記成型炭に配合する石炭には、JIS Z8801−1記載のふるい目90μmを通過する石炭が1質量%以上含まれていることを特徴とするコークスの製造方法。 In the method of producing coke by charging briquette, which is made by molding coal, together with pulverized coal into the carbonization chamber from the inlet at the top of the coke oven.
The briquette has a bulk specific gravity of 0.9 to 1.2 (ton / m 3 ).
Looking at the briquette from the direction in which the projected area is maximum, the ratio a of the minimum width b (mm) of the briquette to the maximum width a (mm) of the briquette in the direction orthogonal to the minimum width direction. The size of the briquette is such that / b is 1.0 to 1.2, the maximum width a is 30 mm to 70 mm, and the distance between the briquettes is minimized when the briquette is sandwiched between a pair of parallel planes. Assuming that the thickness is t (mm), a / t is 4.4 to 6.7.
A method for producing coke, which comprises 1% by mass or more of coal passing through a sieve of 90 μm according to JIS Z8801-1.
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