JP7028209B2 - 石炭装入方法およびコークスの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、成型炭を８０質量％以上含む石炭を室炉型コークス炉に装入する石炭装入方法および当該石炭装入方法を用いたコークスの製造方法に関する。

高炉用コークスは、耐火煉瓦の隔壁によって仕切られた炭化室と燃焼室が交互に配置された室炉型コークス炉（以後、「コークス炉」と記載する）で製造される。室炉型コークス炉の炉頂には1つの炭化室あたりマシンサイドからコークスサイドに向かう方向に３～５個の装炭孔が開けられており、石炭は、それぞれの装炭孔に設けられた装炭フィーダーから炭化室に落下装入される。この際、装炭孔直下の石炭の装炭高さが概ね等しくなるように各装炭孔からの装炭量が調整される。

装炭孔から装入された石炭は、装炭孔の直下で高く、装炭孔間で低くなるような円錐状の起伏を形成する。この石炭の起伏を残したままにすると、起伏の先端が装炭孔に到達し、これ以上石炭を装入することができなくなる。この結果、炭化室内の有効容積を十分に石炭で満たすことができなくなり、室炉型コークス炉の生産性が悪化する。また、炭化室に装入された石炭の上面と、炭化室の天井との間隔が狭くなると、石炭の乾留時に発生したコークス炉ガスが外部に吸引されにくくなるというトラブルが発生しやすくなる。このため、炭化室の側面を閉鎖する炉蓋（マシンサイド側炉蓋）の上方に設けられた挿入口から、ロッド状のレベラを炭化室内に水平に挿入し、当該レベラを用いて炭化室内に形成された石炭の起伏を均している。レベラは、マシンサイド側の挿入口からコークスサイド側炉蓋近傍まで挿入され、続いて装入口の近傍まで引き戻される。このように、レベラが水平方向に前進・後退の往復運動を複数回繰り返すことによって石炭の起伏が均される。

炭化室に挿入されるレベラは、炭化室外部の移動機に搭載された駆動装置によって駆動される。ここでは、レベラと駆動装置とをあわせてレベラ装置と呼ぶ。レベラ装置は、炭化室への石炭装入の末期にレベラを炭化室に挿入し、石炭装入完了後にレベラを炭化室内から引き戻す。炭化室に挿入されるレベラは、板またはロッド状の部材と複数の梁とで構成され、水平方向両側の板またはロッド状の部材を水平方向に設けられた複数の梁で一体化された構造であるのが一般的である。また、レベラにおける梁と梁の間は上下方向における貫通孔になっている。

起伏が均されながら炭化室内に装入された石炭は、炭化室の両側に配置された燃焼室の熱により乾留されてコークスが生成される。乾留により生成されたコークスは、押出し機の押し出しラムにより押し出され、炭化室から炉外へ排出される。

このように、コークスは、石炭が炭化室に装入され、乾留されて製造されるが、この方式によって高強度の高炉用コークスを製造するには強粘結炭を必要とする。しかしながら、全石炭類の埋蔵量中に占める強粘結炭の比率は低いにも関わらず、強粘結炭の需要は年々増大しているので、強粘結炭のコストも上昇している。

鉄鋼産業において、高炉用コークスの原料として成型炭を炭化室に装入し、成型炭を乾留することにより、コークス品質を維持しつつ強粘結炭を非微粘結炭あるいは一般炭に代替できる技術が開発されている。成型炭は、破砕された配合炭にバインダーと呼ばれる粘結材を混合し混練した後、成型機で加圧成型されて製造される。

炭化室に装入される石炭のうちの成型炭の比率を増加させると、粘結性に劣る石炭の使用量を増やせる利点があるが、石炭と比べて成型炭は粒径が大きいので、８０％以上成型炭を含む石炭を炭化室に装入するとレベラとの接触抵抗が大きくなるという問題があった。レベラ装置に過負荷が生じ、レベラが破損すると、上述したように、石炭の起伏が均されず、炭化室内に石炭を十分に充填させることができなくなって室炉型コークス炉の生産性が悪化するなどの問題が発生する。このため、このような問題を解決するために様々な手法が提案されている。

レベラ装置の過負荷を防止できる可能性のある技術としては次のものがあげられる。特許文献１には、上面に上蓋を取り付け、下面に後方に向かって傾斜した底板を取り付けたレベラを用いることで、炭化室内の石炭の凹凸を均せることが開示されている。この技術は成型炭との接触抵抗を軽減できる可能性がある。また、特許文献２には、石炭装入装置をコークス炉の炉長方向に複数往復移動させて石炭を装入する石炭の装入方法が開示されている。特許文献２には、石炭装入装置を移動させて石炭を装入することで、装炭後の均し作業をすることなく、炉長方向の嵩密度のバラツキを均一化できることが開示されている。さらに、特許文献３には、石炭装炭孔からガス管を差込み、石炭装入後または装入中にガス管からガスを吹き込む装置が開示されている。特許文献３には、石炭装入後または装入中にガスを吹き込むことで、石炭の凹凸を無くし、コークス炉へ均一に石炭を装入できることが開示されている。

特開昭６１－２７２２８４号公報 特開平９－３１４６５号公報 特開平１１－３４９９５３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、レベラ装置の改造が必要でありコストがかかるという課題がある。また、成型炭を多く含む石炭を用いた場合、レベラの前進時にコークスサイドに成型炭が押し出されるので、通常形状のレベラ装置と同様にレベラ装置の過負荷やレベラの破損が発生する。特許文献２に開示された石炭の装入方法を実施するには、炉構造や石炭を炭化室に装入する石炭装入装置の改造が必要になるのでコストがかかるという課題がある。特許文献３に開示された装置も、石炭を炭化室に装入する石炭装入装置の改造が必要になるのでコストがかかるという課題がある。さらに、炭化室内へのガス吹き込みによって粉塵が発生するので、環境負荷が大きくなる、という課題もある。本発明は、このような従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的は、既存のレベラ装置を用いながらレベラ装置に生じる過負荷およびレベラの破損を抑制できる石炭装入方法を提供することにある。

このような課題を解決する本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）マシンサイド側から炭化室に挿入され、コークスサイド側に移動するレベラが設けられた室炉型コークス炉に、成型炭を８０質量％以上含む石炭を複数の装炭孔から前記炭化室に装入する石炭装入方法であって、前記レベラが動作開始した後、動作完了するまでの間において、最もコークスサイド側に設けられた装炭孔の下の前記石炭の装炭高さが、前記レベラが設けられた高さよりも低くなるように、前記石炭を前記炭化室に装入する、石炭装入方法。
（２）最もコークスサイド側に設けられた装炭孔から装入される前記成型炭を含む石炭の質量を、成型炭を含まない石炭を炭化室に装入してレベラを用いて均す場合における最もコークスサイド側に設けられた装炭孔に装入される石炭の質量の０．９５倍以下とする、（１）に記載の石炭装入方法。
（３）最もコークスサイド側に設けられた装炭孔から装入される前記石炭の質量を、他の装炭孔から装入される前記石炭の質量の算術平均値よりも少なくする、（１）または（２）に記載の石炭装入方法。
（４）最もコークスサイド側に設けられた装炭孔から装入される前記石炭の装入速度を、他の装炭孔から装入される前記石炭の装入速度の算術平均値よりも遅くする、（１）から（３）の何れか１つに記載の石炭装入方法。
（５）最もコークスサイド側に設けられた装炭孔から装入される前記石炭の装入時間を、他の装炭孔から装入される前記石炭の装入時間の算術平均値よりも短くする、（１）から（４）の何れか１つに記載の石炭装入方法。
（６）（１）から（５）の何れか１つに記載の石炭装入方法で前記石炭を室炉式コークス炉の炭化室に装入し、前記石炭を乾留してコークスを製造する、コークスの製造方法。

本発明に係る成型炭の装入方法を実施することで、最もコークスサイド側に設けられた装炭孔の下における石炭の装炭高さが低くなる。これにより、レベラと成型炭との接触による抵抗の発生を効果的に低減することが可能となり、レベラ装置の過負荷が抑制され、レベラの破損も抑制できる。

本実施形態に係る石炭装入方法が実施できる室炉型コークス炉１０の断面模式図である。 炭化室１２に石炭が装入され、レベラ１４で石炭を均した後の状態を示すグラフである。 レベラ１４を駆動するのに要した電流値を示すグラフである。 レベラ１４を駆動するのに要した電流値を示すグラフである。 炭化室１２に石炭が装入され、レベラ１４で石炭を均した後の状態を示すグラフである。 レベラ１４を駆動するのに要した電流値を示すグラフである。 図７は、炭化室１２に石炭が装入され、レベラ１４で石炭を均した後の状態を示すグラフである。 レベラ１４を駆動するのに要した電流値を示すグラフである。

発明者らは、成型炭を多量に炭化室に装入した場合に、レベラの負荷が増大する原因を検討した。その結果、成型炭を多量に装入する場合には、レベラの前進によってコークスサイド側に成型炭が押し出されやすくなることを見出した。この結果、コークスサイド側の石炭の装炭高さが高くなり、レベラと成型炭の接触が多くなって接触抵抗が増大しやすいことやレベラがコークスサイド側の成型炭の山に突き刺さる状態になることによってレベラ装置に過負荷が生じ、この過負荷が大きくなり過ぎるとレベラが破損することを明らかにした。この知見に基づいて、成型炭とレベラの接触を減らし、コークスサイド側に成型炭の山が形成されにくい石炭の装入方法を確立して本発明を完成させた。以下、発明の実施形態を通じて本発明を説明する。

図１は、本実施形態に係る石炭装入方法が実施できる室炉型コークス炉１０の断面模式図である。室炉型コークス炉１０は、炭化室１２と、レベラ１４と、押し出しラム１６と、４つの装炭フィーダー２０、２２、２４、２６と、を有する。炭化室１２の上面には、マシンサイドからコークスサイドに向かう方向に４つの装炭孔３０、３２、３４、３６が設けられている。図１に示した例においては、押し出しラム１６が設けられている側がマシンサイドであり、その反対側がコークスサイドである。したがって、最もコークスサイドに設けられた装炭孔は、装炭孔３０である。４つの装炭フィーダー２０、２２、２４、２６は、４つの装炭孔３０、３２、３４、３６のそれぞれに対応して、それぞれの上方に設けられている。石炭４０は、装炭フィーダー２０～２６に装入された後、装炭フィーダー２０～２６のそれぞれから装炭孔３０～３６を通じて炭化室１２に装入される。なお、図１には、４つの装炭孔が設けられた室炉型コークス炉１０の例を示したが、装炭孔の数は４つに限られず、少なくとも複数あればよい。

装炭フィーダー２０～２６は、例えば、石炭４０を貯留するホッパと、石炭４０を搬送するテーブルフィーダーを備えた装置である。装炭フィーダーは、テーブルフィーダーを用いて、各装炭孔から装入される石炭４０の装入速度を制御する。本実施形態において、石炭４０は、成型炭を８０質量％以上含む石炭である。成型炭は、破砕した配合炭にＳＯＰ等のバインダーを混合、混練し、成型機で加圧成型して製造される。本実施形態において、成型炭は、例えば、縦４４ｍｍ、横４４ｍｍ、高さ３６ｍｍのマセック型の成型炭である。成型炭の原料となる配合炭は、複数種類の石炭が混合され、粒径３ｍｍ以下が７０～８０質量％程度に粉砕されたもので、水分含有量が６～１２質量％程度のものである。

レベラ１４は、炭化室１２のマシンサイド側の炉蓋の上方に設けられた挿入口１３から炭化室１２に水平方向に挿入される。レベラ１４は、挿入口１３からコークスサイド側の炉蓋近傍まで水平方向に移動され、続いて、マシンサイド側の炉蓋の挿入口１３の近傍まで引き戻される。このような水平方向の往復運動をレベラ１４が繰り返すことで、炭化室１２に装入された石炭４０の起伏が均される。レベラ１４は、例えば、炭化室１２に目標とする石炭装入量に対して６０質量％の石炭４０が装入された後から炭化室１２に挿入され、炭化室１２に目標とする石炭装入量の石炭４０が装入されるまで当該往復運動を繰り返す。

炭化室１２に目標とした石炭装入量の石炭４０が装入された後、装入された石炭４０が乾留されてコークスが製造される。炭化室１２で製造されたコークスは、炭化室１２の両側の炉蓋が取り外され、押し出しラム１６によってマシンサイド側からコークスサイド側へ押し出される。コークスがコークスサイド側へ押し出された後、両側の炉蓋を再び装着し、空になった炭化室１２に再び石炭４０が装入され、装入された石炭４０が乾留される。このようにして、室炉型コークス炉１０を用いてコークスが製造される。

次に、レベラ１４の過負荷について説明する。図２は、炭化室１２に石炭が装入され、レベラ１４で石炭を均した後の状態を示すグラフである。図２において、横軸は、装炭孔を示しており、＃１～＃４は、それぞれ図１における装炭孔３０～３６に対応する。図２の左縦軸は高さ（ｍｍ）であり、図２の破線５０、実線５４に対応した軸である。破線５０は石炭の装炭高さを示し、レベラ１４の動作完了後に、各装炭孔から石炭の上面までの距離を測定し、炭化室１２の底面からの高さとして表示したものである。実線５４は、炭化室１２の底面からレベラ１４の下面までの高さを示す。図２の右縦軸は石炭装入質量（ｔ）であり、図２の棒グラフ５２に対応した軸である。

ここで、図２の破線５０に示した装炭高さは、成型炭８０質量％と、粒径３ｍｍ以下の比率が７６質量％となるように粉砕された石炭との混合物を炭化室１２に装入した場合の装炭高さである。なお、以後の説明において、成型炭を含まない、粉砕した石炭を「粉炭」と記載する。すなわち、図２に示した例において、装炭孔３０から７．６ｔの石炭が８０秒で炭化室１２に装入され、その結果、装炭孔３０の下の装炭高さが６６５０ｍｍになったことを示している。同様に、装炭孔３２、３４、３６も、石炭が８０秒で炭化室１２に装入され、破線５０で示す装炭高さになったことを示している。レベラ１４の下面までの高さが、６１００ｍｍであるので、図２に示した例においては、装炭孔３０の下の装炭高さはレベラ１４よりも高くなり、装炭孔３２、３４、３６の下の装炭高さはレベラ１４の下面よりも低くなった。

なお、図２の棒グラフ５２に示した石炭装入質量で、粒径３ｍｍ以下の比率が７６質量％である粉砕された粉炭のみを装入し、レベラ１４の動作を完了させた後の装炭高さは、レベラ１４の下面までの高さとほぼ同じ６０５０～６１００ｍｍであった。すなわち、成型炭を８０質量％含む石炭を粉炭と同じ装入量で装入すると、最もコークスサイド側の装炭孔３０の下の装炭高さが、レベラ１４の下面までの高さより高くなることが判明した。一方、マシンサイドに近い装炭孔３２～３６の下の装炭高さは、粉炭を装入した場合よりも低くなった。このことから、成型炭を多く含む石炭を炭化室に装入してレベラ１４を動作させると、レベラ１４によって成型炭を含む石炭がマシンサイド側からコークスサイド側に移動することがわかる。

図３は、レベラ１４を駆動するのに要した電流値を示すグラフである。図３の横軸は経過時間（秒）であり、縦軸は電流値（Ａ）である。図３は、図２に示した装入条件で粉炭を炭化室１２に装入したときの電流値を示す。図中の「押」はレベラ１４がコークスサイド側に向かって移動している間の駆動電流の変化を示し、「引」はレベラ１４がマシンサイドに向かって引き戻されている間の駆動電流の変化を示す。

図３の破線５６は、レベラ装置の過負荷の目安となる電流値を示す。すなわち、電流値が破線５６を超えた場合に、レベラ装置に過負荷が生じていることを示し、電流値が破線５６を下回っている場合には、レベラ装置に過負荷が生じていないことを示す。

図３に示すように、粉炭を用いた場合には、レベラ１４を駆動するのに要する電流値のほとんどが破線５６を超えておらず、粉炭を用いた場合には、レベラ装置に過負荷が生じないことがわかる。

図４は、レベラ１４を駆動するのに要した電流値を示すグラフである。図４の横軸は経過時間（秒）であり、縦軸は電流値（Ａ）である。図４は、図２に示した装入条件で成型炭を８０質量％、粉炭を２０質量％含む石炭を炭化室１２に装入したときの電流値を示す。破線５６は、図３の破線５６と同様に、レベラ１４の過負荷の目安となる電流値を示す。

図４に示すように、成型炭を８０質量％含む石炭を用いると、レベラ１４を駆動するのに要する電流の最大値は、粉炭を用いた場合と比べて３倍以上大きくなり、レベラ装置に過負荷が生じた。より詳細に見ると、目標とする石炭装入量に対して６０質量％の石炭が装入されてから動作を開始する１往復目のレベラ１４の動作では、石炭の装炭高さがまだ低く、図３と図４とで駆動電流値に違いがほとんどない。しかしながら、石炭の装炭高さが高くなった２往復目のレベラ１４の動作では、図４に示した駆動電流値が急激に大きくなった。本実施形態では、石炭の装入は２往復目の後半のタイミングで完了するが、図４に示した例では３往復目も駆動電流値が大きく、石炭の均しが不十分であると判断されたので、通常の倍の６往復のレベラ１４の動作を行った。なお、レベラ１４の動作中は、レベラ１４をコークスサイド側に向かって押し込んでいる間だけでなく、マシンサイド方向に引き戻している間にも駆動電流が高くなることがある。これは、レベラ１４の梁部が石炭の山と接触するためと推定され、これによっても過負荷が生じる。

成型炭は、粉炭よりも粒径が大きく、レベラ１４との接触抵抗が大きくなるので、粉炭を用いた場合よりもレベラ装置に過負荷が生じやすい。さらに、成型炭は、粉炭よりもレベラ１４によって移動されやすく、レベラ１４の往復運動によりコークスサイド側に成型炭の山が形成されやすい。コークスサイド側に形成された成型炭の山にレベラ１４が突き刺さるような状態になると、接触抵抗が大きい成型炭の山によってレベラ１４の移動が阻害され、これにより大きな過負荷が生じ、当該過負荷が大きくなるとレベラ１４が破損する。すなわち、図３および図４から、レベラ装置に過負荷やレベラ１４が破損するという課題は、粉炭を用いた場合には生じず、成型炭を８０質量％以上含む石炭４０を用いた場合に生じる課題であることがわかる。

このような課題に対し、本実施形態に係る成型炭の装入方法では、レベラ１４が動作開始してから動作を完了するまでの間において、最もコークスサイド側に設けられた装炭孔３０の下の装炭高さが、レベラ１４が設けられた高さである６１００ｍｍよりも低くなるように８０質量％以上含む石炭４０を装入する。このように、装炭孔３０の下の装炭高さを制御しながら石炭４０を装入することで、コークスサイド側に設けられた装炭孔３０の下の装炭高さはレベラ１４の下面までの高さよりも低くなる。これにより、レベラ１４によって装炭孔３２～３６の下の石炭４０がコークスサイド側に移動されたとしても、コークスサイド側にレベラ１４の下面までの高さよりも高い成型炭の山は形成されにくくなる。したがって、コークスサイド側においてレベラ１４と成型炭との接触抵抗が高くなって過負荷が生じることを抑制でき、これにより、レベラ装置の過負荷やレベラ１４の破損を抑制できる。

例えば、炭化室１２の天井部に距離計を設置することで、レベラ１４が動作を開始してから動作を完了するまでの間の装炭高さをリアルタイムで計測できる。具体的には、装炭孔の近傍に、天井部のレンガを貫通するように穴をあけ、その上に距離計を設置すれば、装炭高さの観測が可能である。石炭を炭化室に装入している間は粉塵が多いので、粉塵環境でも距離計測できるマイクロ波距離計を用いることが好ましい。

簡易的には、図２に示すように、レベラ動作完了後の装炭高さを測定し、測定された装炭高さがレベラ１４の下面までの高さよりも低くなるように、石炭の装入量を調整してもよい。通常、石炭の装入は一定の速度で行われるので、動作完了後の装炭高さがレベラの高さよりも低ければ、動作中の装炭高さも当然レベラ高さよりも低いといえる。

次に、すべての装炭孔の石炭装入量を減少させる試験を行った。石炭装入量の減少は、装入時間を図２と同じとして、装入速度を変更することで実施した。図５は、炭化室１２に石炭が装入され、レベラ１４で石炭を均した後の状態を示すグラフである。図５に示した装入条件で装入された石炭は、図２に示した装入条件で装入された石炭よりも合計で１．３ｔ少なく、各装炭孔の石炭の装入量も０．２～０．４ｔ少ない。しかしながら、コークスサイド側の装炭孔３０の下の装炭高さはレベラ１４の下面までの高さである６１００ｍｍよりも高くなっている。なお、図５の棒グラフ５２に重ねて表示された四角枠内の数字は、図２の条件で各装炭孔から装入された石炭の装入質量に対する差分質量である。

図６は、レベラ１４を駆動するのに要した電流値を示すグラフである。図６の横軸は経過時間（秒）であり、縦軸は電流値（Ａ）であり、電流値が上昇しやすいレベラ１４が動作を開始してからの２往復分の測定値を示している。図６の点線６０は、図５の条件で粉炭を装入したときの電流値を示し、実線６２は、成型炭を８０質量％、粉炭を２０質量％含む石炭を装入したときの電流値を示す。また、斜線領域は、点線６０と実線６２との差分領域を示す。図６に示した例では、図４の場合よりも全体に電流値は低いが、１往復目の押込み時の後半から引き戻し時の前半にかけて電流値が高い状態となり、引き戻し時に破線５６で示した過負荷の目安となる電流値を超えた。

図５に示した装入条件では、合計の石炭装入量を図２に示した例よりも減らしているにもかかわらずコークスサイド側に設けられた装炭孔３０の下の装炭高さがレベラ１４の下面までの高さよりも高くなっている。このため、成型炭を８０質量％含む石炭を装入した場合においては、当該成型炭がコークスサイド側に押し込まれて成型炭の山が形成され、当該成型炭の山にレベラ１４が突き刺さることで過負荷が生じたと考えられる。一方、粉炭を用いた場合には、粉炭の装炭高さがレベラ１４の下面までの高さより高くなっても、粉炭がレベラ１４によってコークスサイド側に押し込まれることが少なく、コークスサイド側に粉炭の山が形成されづらい。また、粉炭はレベラ１４との接触抵抗が小さいので、粉炭の山にレベラ１４が突き刺さったとしても、レベラ装置に過負荷が生じない。このため、図５に示した装入条件では、成型炭を炭化室１２に装入した場合と、粉炭を炭化室１２に装入した場合とで電流値は大きく異なり、これら電流値の差が大きくなった。

次に、最もコークスサイド側の装炭孔からの装入量を大きく減少させる条件で試験を行った。図５、６の試験と同様に、石炭装入量の減少は、装炭時間は変えずに装炭速度を変更することで実施した。図７は、炭化室１２に石炭が装入され、レベラ１４で石炭を均した後の状態を示すグラフである。図７に示した装入条件で装入された石炭は、図５に示した装入条件で装入された石炭よりも０．６ｔ多い。しかしながら、コークスサイド側に設けられた装炭孔３０の下の装炭高さはレベラ１４の下面までの高さである６１００ｍｍよりも低くなっている。なお、図７の四角枠で囲んだ数字は、図５の条件で各装炭孔から装入された石炭の装入質量に対する差分質量である。

図８は、レベラ１４を駆動するのに要した電流値を示すグラフである。図８の横軸は経過時間（秒）であり、縦軸は電流値（Ａ）である。図６と同様に最初の２往復分の電流値を示す。図８の点線６０は、図７の条件で粉炭を装入したときの電流値を示し、実線６２は、図７の条件で成型炭を８０質量％、粉炭を２０質量％含む石炭を装入したときの電流値を示し、斜線領域は、点線６０と実線６２との差分領域を示す。

図７に示した装入条件では、コークスサイド側に設けられた装炭孔３０の下の装炭高さがレベラ１４の下面までの高さより低くなっており、さらに、他の装炭孔の下の装炭高さもレベラ１４の下面までの高さより低くなっている。このため、レベラ１４を水平方向に往復運動させても成型炭をコークスサイド側に押し込むこともなく、コークスサイド側に成型炭の山が形成されることもない。このため、成型炭の山にレベラ１４が突き刺さることによって発生する過負荷も生じないので、図８に示した例においては、粉炭１００％の石炭を炭化室１２に装入した場合と、成型炭を８０％含む石炭を炭化室１２に装入した場合とでレベラ１４を駆動するのに要した電流値に差がなかった。

なお、図７に示した例では、全ての装炭孔の下の装炭高さをレベラ１４の下面までの高さより低くしているが、装炭高さをレベラ１４の下面までの高さより低くするのは、コークスサイド側に設けられた装炭孔３０の下だけでよい。少なくとも、装炭孔３０の下の装炭高さがレベラ１４の下面までの高さより低くなっていれば、成型炭がレベラ１４によってコークスサイド側に押し込まれたとしても、その一部または全部は、レベラ１４の下面までの高さよりも低くなった空間に入るので、装炭孔３０の下の装炭高さがレベラ１４の下面までの高さ以上になった場合よりもコークスサイド側に形成される成型炭の山は小さくなる。このように、コークスサイド側に形成される成型炭の山が小さくなれば、当該山に突き刺さることによって生じるレベラ装置の過負荷が抑制され、また、当該過負荷によってレベラ１４が破損することも抑制される。

コークスサイド側に設けられた装炭孔３０の下の装炭高さが、レベラ１４の下面までの高さよりも低くなるように石炭４０を装入する装入条件は、あらかじめ実炉の炭化室を用いた石炭４０の装入実験を行うことで定めることができる。石炭４０の装入試験は、所定の装入速度で、少量の石炭４０を炭化室１２に装入し、その都度、装炭孔３０の下の炭化室１２内の装炭高さを測定することで実施してよい。このような装入試験を実施することで、装入速度や装入時間を変えた種々の装入条件における装入時間と装炭高さとの関係を把握できる。この装入時間と装炭高さとの関係が把握された装入条件の中から、装炭孔３０の下の装炭高さがレベラ１４の下面までの高さよりも低くなる装入条件を選択する。これにより、装炭孔３０の下の装炭高さがレベラ１４の下面までの高さよりも低くなるように石炭４０の装入条件を定めることができる。なお、装入条件とは、石炭４０の装入量、装入速度、装入時間等であり、これらを調整することで、装炭孔３０の下の装炭高さがレベラ１４の下面までの高さよりも低くなるように制御する。また、このような装入試験は、実炉の炭化室と同じ内部形状で、レベラ１４を備えた試験用炭化室を用いて定めてもよい。

成型炭を８０質量％以上含む石炭の装入量は、粉炭を炭化室１２に装入して行う操業の装入量を基準に定めてもよい。粉炭を炭化室に装入する場合、なるべく多くの石炭を炭化室に装入するために、レベラ１４で均した後の石炭の装炭高さがレベラ１４の下面までの高さと同じになるように石炭の装入量が設定される。この時、装入される石炭の量が多すぎると、レベラ１４による均し操作の際に、レベラ１４とともに炭化室１２の外に排出される石炭が増加する。レベラによる均し操作により炭化室１２の外に排出される石炭は、「戻り炭」と呼ばれる。戻り炭の量は、炭化室１２への石炭の装入量が適正であるか否かの目安となる。

すなわち、戻り炭が全くないと、炭化室１２に十分量の石炭が装入されておらず、炭化室１２の容量が有効に利用されていない可能性がある。一方、戻り炭の量が多すぎると、炭化室１２に石炭を装入しすぎている可能性がある。このことを利用し、通常、戻り炭の量が、炭化室１２の全体に装入する石炭の量の０．０質量％以上１．５質量％以下となるように、石炭装入量の調整が行われる。

しかしながら、成型炭を８０質量％以上含む石炭を炭化室１２に装入する場合、図２に示したように、装入量が粉炭と同じであってもレベラ装置に過負荷が発生する。これに対して、図７に示した例では、成型炭を８０質量％含む石炭を装入した場合であってもレベラ装置に過負荷が発生していない。図２に示した装入条件で粉炭を１００質量％装入した場合の戻り炭の質量は、全装入量の０．５質量％であり、その時の各装炭孔の装入量を基準として、成型炭を８０質量％以上含む石炭を装入する場合の各装炭孔の装入量を定めることができる。図２および図７に示した例における各装炭孔からの石炭装入量を表１に示す。

表１に示すように、図７に示した例の装炭孔３０からの石炭装入量は、図２に示した例の石炭装入量の０．９５倍となった。また、図２に示した例における戻り炭の量は、全装入量の０．５質量％であって適正であり、図７に示した例ではレベラ装置に過負荷が発生していない。このことから、装炭孔３０から装入される、成型炭を８０質量％含む石炭の装入量は、同じ装炭孔３０から装入され、適正量となるように調整された粉炭の装入量の０．９５倍以下とすることが好ましいことがわかる。

また、表１に示すように、図７に示した例の装炭孔３２からの石炭装入量も、図２に示した例の石炭装入量の０．９５倍以下となっている。このことから、最もコークスサイド側に設けられた装炭孔３０の隣に設けられた装炭孔３２から装入される、成型炭を８０質量％以上含む石炭の装入量は、同じ装炭孔３２から装入され、適正量となるように調整された粉炭の装入量の０．９５倍以下とすることが好ましいことがわかる。

同様に、図７に示した例の装炭孔３４からの石炭装入量も、図２に示した例における粉炭の装入量の１．００倍以下としてよい。また、図７に示した例における装炭孔３６からの石炭装入量も、図２に示した例における粉炭の装入量の１．０５倍以下としてよい。

図７では、成型炭の含有率が８０質量％である石炭を用いた例を示した。これに対して、さらに成型炭の含有率をさらに増やして、成型炭の含有率が９５質量％の石炭を本発明の方法で装入した場合においても、レベラ装置に過負荷は発生しなかった。このことから、本実施形態に係る石炭装入方法は、成型炭の含有率が８０質量％より高い石炭を用いた場合においても同様の効果が得られる。また、図７を用いて説明した石炭の装入条件で、成型炭を８０質量％以上含む石炭を炭化室に装入し、乾留を行った結果、所期の品質のコークスが製造できた。

なお、装炭孔３０の下の装炭高さがレベラ１４の下面までの高さよりも低くなるように石炭４０を装入する場合に、最もコークスサイド側に設けられた装炭孔３０から装入される石炭４０の質量を、装炭孔３２、３４、３６から装入される石炭４０の質量の算術平均値よりも少なくしてもよい。このように、最もコークスサイド側に設けられた装炭孔３０から装入される石炭４０の質量を、装炭孔３２、３４、３６から装入される石炭４０の質量の算術平均値よりも少なくすることで、装炭孔３０の下の装炭高さをレベラ１４の下面までの高さよりも低くできる。

装炭孔３０から装入される石炭４０の質量を、装炭孔３２、３４、３６から装入される石炭４０の質量の算術平均値よりも少なくすることに代えて、装炭孔３０から装入される石炭４０の装入速度を、他の装炭孔３２、３４、３６から装入される石炭４０の装入速度の算術平均値よりも遅くしてもよい。さらに、装炭孔３０から装入される石炭４０の質量を、装炭孔３２、３４、３６から装入される石炭４０の質量の算術平均値よりも少なくすることに代えて、装炭孔３０から装入される石炭４０の装入時間を、他の装炭孔３２、３４、３６から装入される石炭４０の装入時間の算術平均値よりも短くしてもよい。

このように、本実施形態に係る成型炭の装入方法では、最もコークスサイド側に設けられた装炭孔３０の下の装炭高さが、レベラ１４が設けられた高さよりも低くなるように成型炭を８０質量％以上含む石炭４０を装入する。これにより、コークスサイド側に成型炭の山が形成されることが抑制され、レベラ装置の過負荷やレベラの破損を抑制できる。また、本実施形態に係る石炭の装入方法は、装炭孔３０の下の装炭高さをレベラ１４が設けられた高さよりも低くなるように各装炭孔３０～３６からの石炭装入量や装炭速度を調整するだけで実施できるので、装置の改造等を行うことなく、既存の設備をそのまま用いることができる。したがって、本実施形態に係る成型炭の装入方法を実施するために、設備コストを上昇させることもない。さらには、本実施形態に係る成型炭の装入方法は、炭化室にガスを吹き込むことなく実施できるので、環境負荷を大きくすることなくレベラ装置の過負荷を抑制でき、レベラ１４の破損も抑制できる。

１０ 室炉型コークス炉
１２ 炭化室
１３ 挿入口
１４ レベラ
１６ 押し出しラム
２０ 装炭フィーダー
２２ 装炭フィーダー
２４ 装炭フィーダー
２６ 装炭フィーダー
３０ 装炭孔
３２ 装炭孔
３４ 装炭孔
３６ 装炭孔
４０ 石炭
５０ 破線
５２ 棒グラフ
５４ 実線
５６ 破線
６０ 点線
６２ 実線

Claims (5)

1. マシンサイド側から炭化室に挿入され、コークスサイド側に移動するレベラが設けられた室炉型コークス炉に、成型炭を８０質量％以上含む石炭を複数の装炭孔から前記炭化室に装入する石炭装入方法であって、
   前記レベラが動作開始した後、動作完了するまでの間において、最もコークスサイド側に設けられた装炭孔の下の前記石炭の装炭高さが、前記レベラが設けられた高さよりも低くなるように、前記石炭を前記炭化室に装入すると共に、
   前記最もコークスサイド側に設けられた装炭孔から装入される前記石炭の質量を、他の装炭孔から装入される前記石炭の質量の算術平均値よりも少なくする、石炭装入方法。
2. マシンサイド側から炭化室に挿入され、コークスサイド側に移動するレベラが設けられた室炉型コークス炉に、成型炭を８０質量％以上含む石炭を複数の装炭孔から前記炭化室に装入する石炭装入方法であって、
   前記レベラが動作開始した後、動作完了するまでの間において、最もコークスサイド側に設けられた装炭孔の下の前記石炭の装炭高さが、前記レベラが設けられた高さよりも低くなるように、前記石炭を前記炭化室に装入すると共に、
   前記最もコークスサイド側に設けられた装炭孔から装入される前記石炭の装入速度を、他の装炭孔から装入される前記石炭の装入速度の算術平均値よりも遅くする、石炭装入方法。
3. マシンサイド側から炭化室に挿入され、コークスサイド側に移動するレベラが設けられた室炉型コークス炉に、成型炭を８０質量％以上含む石炭を複数の装炭孔から前記炭化室に装入する石炭装入方法であって、
   前記レベラが動作開始した後、動作完了するまでの間において、最もコークスサイド側に設けられた装炭孔の下の前記石炭の装炭高さが、前記レベラが設けられた高さよりも低くなるように、前記石炭を前記炭化室に装入すると共に、
   前記最もコークスサイド側に設けられた装炭孔から装入される前記石炭の装入時間を、他の装炭孔から装入される前記石炭の装入時間の算術平均値よりも短くする、石炭装入方法。
4. 最もコークスサイド側に設けられた装炭孔から装入される前記成型炭を含む石炭の装入量を、成型炭を含まない石炭を炭化室に装入してレベラを用いて均す場合における最もコークスサイド側に設けられた装炭孔に装入される石炭の装入量の０．９５倍以下とする、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の石炭装入方法。
5. 請求項１から請求項４の何れか一項に記載の石炭装入方法で前記石炭を室炉型コークス炉の炭化室に装入し、前記石炭を乾留してコークスを製造する、コークスの製造方法。

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