JPH01268787A - コークス炉への原料装入方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は室炉式コークス炉でコークスを製造する際に、
装入原料の嵩密度のばらつきを減らし、炉内の不均一乾
留を改善するコークス炉への原料装入方法に関するもの
である。

（従来の技術） 室炉式コークス炉でコークスを製造するには、第１図の
概略説明図に示すように、炉上の天井れんが部に設けた
通常４〜５箇所の装入口１より、装炭車（図示せず）、
供給ホッパー２、補助ホンパー３、移動スリーブ６をを
介して原料炭４を炉上から自重落下によって装入し、炭
化室５の両側の燃焼室（図示せず）かられんが壁を通し
て加熱・乾留するが、この方法で製造されるコークスは
炭化室５の炉長、炉高、炉幅の３方向で大きな品質のば
らつきおよび乾留温度のばらつきがあることが知られて
いる。

第１図に示すように、原料炭は装入口直下に落下してコ
ークス炉に装入されるが、第２図に示すように、装入中
の原料堆積山は装入口直下を山の頂点にし、原料炭で決
まる安息角を勾配角とする斜面を形成しながら、炉底か
ら逐次炉上部へ積み上っていく、このため装入原料の落
下衝撃を受ける装入口直下では嵩密度が高く、装入口間
では嵩密度が低い、また装入原料は粒度分布をもってお
り、斜面分級効果により装入口間に粗粒原料が偏在する
傾向がある。特に成型炭を混合して装入する方法が一般
に行われているが、この方法ではコークス炉全体の平均
嵩密度は向上するものの、成型炭は粒度が大きく斜面分
級効果を受けやすく、装入口間に成型炭が集積し、粉炭
は隙間を十分に埋めることができず、装入口間の嵩密度
は平均して低下し、全体としての嵩密度は成型炭を使用
しない場合よりばらつき、そのばらつきの幅は拡大する
傾向にある。

（発明が解決しようとする課題） 近時コークス炉の乾留効率化とコークス品質の安定化が
重要視されるに伴い、コークス炉内の原料の品質および
乾留温度の均一化が大きな課題となっている。これらの
ばらつきが生じる原因の一つは、炉内に装入される原料
が前項に記したように炉長、炉高方向に橿めて大きな嵩
密度のばらつきを示すことにある。すなわち−船釣に言
えば炉高方向では炉の下部に比較して炉の上部の嵩密度
が低く、炉長方向では装入口直下に比較して装入口間お
よび窯口部の嵩密度が低い傾向にある。

−例として発明者らの調査では、平均嵩密度７３５ｋｇ
／ｎ（の場合で約±５０ｋｇ／　ｎ？もの偏差を有する
ことが確認されている。さらに炉内粒度分布の偏りはガ
スの流れを不均一化しコークスの乾留温度と品質のばら
つきを助長する一因となっている。

−例として発明者らが調査した結果では４０　Ｘ　４０
　Ｘ２３ＩＩ１１の成型炭を３０％（重量、以下同じ）
配合して装入した場合、装入口直下では１０−一以上の
原料炭（事実上成型炭）割合が１７％であるのに対して
、装入口間ではそれが２５％という粒度分布の偏りが認
められた。

このような装入原料の炉内における嵩密度のばらつきお
よび粒度分布の偏りは、当然コークス品質の安定化を阻
害するばかりでなく、乾留温度のばらつきにより乾留効
率の低下を招くことになる。

従って装入原料を炉内に均一に装入する技術の開発が極
めて重要な課題となってきている。

こうした背景から、近年装入原料の嵩密度のばらつきを
改善する方法がいくつか提案され開示されている。たと
えば、炉の上部における装入原料の嵩密度を向上する方
法が、特公昭５９−１８４３４号公報、同５９−１８４
３５号公報、同５９−１８４３７号公報に開示されてい
る。これら公報に開示された方法は、炉内に装入された
原料の上面を加圧、加振機構を備えたレベラーを用いて
圧密化することにより装入原料の上部嵩密度を上昇させ
る方法である。

これらの方法は装入後に実施するものであり、装入時の
粒度分布の偏りは改善することができず、しかも、加振
による炉壁れんがの目地切れや、損傷が懸念され、長期
間ｗ！続使用できる技術かどうか疑問がある。さらに加
振による嵩密度改善効果が上部１〜２ＩＩに限定され、
炉内の嵩密度のばらつきを全面的に改善するには十分と
は言えない。

また、装入原料を高速装入することにより嵩密度の向上
と嵩密度のばらつきの改善が図られることがら装炭車と
装入口との間に対向するベルトを設置して装入原料を加
速させて高速装入を達成する方法もたとえば特開昭５９
−１２２５８２号公報に提案され開示されている。この
方法は、高速装入の有効な手段と考えられるものの装炭
車の大幅な改造が必要であり経済的であるとはいい難い
。

このように、嵩密度のばらつき改善対策としてのいくつ
かの公知方法は実用上必ずしも十分なものとは言えず、
また炉内全体の粒度分布の偏りについても改善されてい
ないのが現状である。

本発明の目的は、炉内粒度分布の偏りを軽減すると共に
、たとえば炉長方向の嵩密度のばらつきを可及的になく
す簡便な方法を提供することである。

より具体的には、本発明の目的はコークス炉内の不均一
乾留を改善するために、装入原料の嵩密度の一層の上昇
と均一化をはかり、炭化室内における粒度不均一の平準
化および嵩密度のばらつき、特に炉長方向の嵩密度のば
らつきを可及的に少なくできるコークス炉への原料炭装
入方法を提供することである。

（課題を解決するための手段） ここに、本発明の要旨とするところは、コークス製造用
原料の装入口が炉長方向に複数個並ぶ室炉式コークス炉
において、装入口の間および装入口と窯口の間に炉内ガ
スの吸引排気口を設けて原料を装入する方法であって、
装入中の原料に向けて、所定時間、偶数番の装入口から
はコークス排出側、奇数番の装入口からはコークス押出
機側の斜め下方に圧縮気体を吹き込むと同時に、圧縮気
体吹き込み方向側の吸引排気口から炉内ガスを吸引し、
次に、所定時間、気体吹き込み方向を炉長方向に対して
逆転させて圧縮気体を吹き込むと同時に、圧縮気体吹き
込み方向側の吸引排気口から炉内ガスを吸引すること、
を繰り返すことを特徴とするコークス炉への原料装入方
法である。

（作用） 次に、本発明を添付図面を参照してさらに具体的に説明
する。

第３図は本発明方法の一適用例を示すコークス炉装入口
まわりの概略説明図である。同図では移動スリーブ６の
先端にノズル７を炉長方向鉛直面内で対向位置にくるよ
うに、コークス押出機側と排出側とに適当な角度で配置
する。同時に装入口１と次の装入口１０問および端の装
入口の窯口寄りに集塵フード９を備えた吸引排気口８を
設け、給炭ホンパー２、補助ホンパー３を経て供給され
自重で落下する原料炭４に対してコークス押出機側と排
出側から交互に圧縮気体を炉内に向ってノズル７より吹
き込むと同時に、吹き込み方向側の吸引排気口から炉内
ガスを吸引排気するものである。なお吸引排気する炉内
ガスは粉塵を伴うので、公知の方法で脱塵処理を行って
排気してもよい。

以上の方法により、原料の装入方向、一般には炉長方向
の炉内粒度分布の偏りを低減し、嵩密度のばらつきを少
なくする原料の分配装入が可能となる。第４図は本発明
方法による原料炭４の炉内堆積の様子を模式的に示すも
ので、原料炭吹込みの振り分けおよび気体吸引作用によ
って均一装入が実現されるのが分かる。

原料の装入方向の切換えは、移動スリーブの先端に設け
たノズルからの圧縮気体の交互吹込みで達成できるが、
たとえばノズルの位置は第３図の天井れんが部にノズル
孔を設けることもでき、いずれにしろ装入方向を切り換
えることができればよく、その具体的形状、構造に制限
はない。

移動スリーブからの圧縮気体の吹込み角度としては、移
動スリーブの構造、装入口の径などの設備条件により異
なるため一概には言えないが、少なくとも装入原料の流
れが天井れんかに接触しない角度を選ぶ必要がある。一
般には吹込み角度は鉛直落下方向に対し１０〜４０度の
範囲内にくるようにすれば十分である。また本発明方法
による圧縮気体としては空気のほか、窒素や水蒸気があ
る。

さらに圧縮気体の吹込み速度としては、垂直に落下して
くる装入原料の移動スリーブ先端における速度（一般に
５〜１０ｍ／ｓ）と同等以上あればよ（、その程度で十
分装入原料の落下角度を変更できる。

吸引排気口の配置は各装入口の中間位置にそれぞれ設け
るのが好ましく、また形状・寸法も所定（下記実験式参
照）の吸引量を確保できる程度に大きいことが望ましい
、いずれにしてもそれはコークス炉の具体的条件に応じ
て適宜決定すべきもので、本発明においては特に制限は
しない。

このように、本発明の意図するところは装入口間にも原
料を配分すると同時に、装入中に炉内粒度分布の偏りを
解消せんとするものである。

第５図（イ）は従来法における炉内のガス流れを示すも
のであり、第５図（ロ）は、本発明方法を実施する場合
のガス流れを模式的に示したものである。従来法にあっ
ては第５図（イ）に示すように、自重で落下する原料に
よって排除される炉内カスは、一部上昇管１０より吸引
排気されるが、他は装入口１を逆流し装入原料の落下衝
撃カを弱める要因となっている。この炉内に圧縮気体を
吹込んだ場合、自重で落下する原料は吹き込まれた圧縮
気体の流れに同伴されて垂直方向よりある角度をもって
加速されて落下するが、コークス炉内は密閉状態であり
通常装入口は４〜５孔あるため互いに干渉し合う現象が
認められ前記意図はある程度しか達成されない０発明者
らはアクリル模型炉を用い鋭意検討を行った結果、装入
口間に吸引排気口を設け、吹き込み方向と対向する吸引
排気口から吸引排気することにより炉内ガス流れは制御
され、前記意図が達成されることを見出し本発明に到達
したものである。また、本発明によれば、このガス流れ
に沿って気体分級作用が働き、細粒部がより遠くへ配分
される結果、前述の斜面分級作用が緩和され炉内におけ
る粒度分布の偏りも緩和することができる。

また炉内ガスの流れを制御する吸引排気については、次
の不等式が成立する範囲で排気することが望ましい。

Ｓ≧Ｖｃ＋Ｖｇ（実験式） ここにＳは毎秒（または毎分）の吸引排気量、Ｖｃは毎
秒（または毎分）の装入炭容積、Ｖｇは毎秒（または毎
分）の圧縮気体吸引量を示す。なおＳとＶｇは現実の状
態における（標準状態に換算しない）体積で、実験式の
各量の単位はｒｄ／ｓまたはｒ／／ｓｉｎである。この
実験式が成立しない条件では、炉内ガスの流れが乱れ、
本発明の意図する効果（第５図（ロ）参照）が十分には
達成されない場合がある。

本発明方法では装入方向、一般には炉長方向に原料を均
一に近く分配することができるため、たとえば移動スリ
ーブのコークス押出機側ノズルから圧縮気体を吹き込み
同時に対向方向の炉上吸引排気口から吸引排気し、つい
で排出側ノズルから圧縮気体を吹き込むと同時に対向方
向の炉上吸引排気口から吸引排気する。この操作を交互
に繰り返すことによりコークス炉内における堆積状態は
第４図に示すように第２図に示す従来法のそれとは全く
異なる状況となり、炉内の粒度分布・嵩密度のばらつき
が大幅に改善される。しかも本発明方法は装入の開始か
ら完了まで続行されるから、炉底から上面まで一様に粒
度の均一化が実現することが特長である。さらに装入口
直下と装入口間との原料面の高低差は従来法に比べて本
発明方法では小さくなり、かかる平準化堆積層は乾留の
均一化に極めて有効である。

（実施例） コークス炉の炭化室寸法が高さ７．１２５ｍ、炉幅０．
４５ｍ、長さ１６．５ｍである実操業炉の炉長のみＡと
した鋼製模型炉を製作し、実操業炉の炉団の端に設置し
、本発明方法の効果をｆｌｍｌする原料装入実験を実施
した。鋼製模型炉の概略は、第６図に示すとおりで、装
入原料の嵩密度を測定するためにサンプリング孔１１を
炉高方向では炉底より０．４．１．６．２．８．４．５
．２．６．４ｍの位置６ケ所に、また炉長方向では二つ
の装入口１の２個所の直下、および装入口と窯口までの
間の２個所、装入口と装入口との間の２個所の計３６孔
を設置した。また装入口間および装入口と窯口との間に
合計３個所に直径２Ｏｃ−の吸引排気口８を設けた。鋼
製模型炉への原料の装入は通常の装炭車より行った。

装炭車の移動スリーブの先端には、第３図に示すように
炉長方向に沿って対向する形で圧縮気体（本実施例では
空気）を吹込むノズル７を２個設けた。このノズルは鉛
直方向に対し２０°の角度で炉内に向って設置し、８．
１６ｗ／ｓ（それぞれ０．５．１．０＋＋３／ｗ＋ｉｎ
）の条件で装入中の原料に向って、１０秒間隔で交互に
吹き付けた。同時に対向する吸引排気口から交互に炉内
気体を吸引した。吸引量は吹込み条件にかかわらず、１
５ｒｒｒ／ｗｉｎの条件とした。

なお、空気の吹き込み方向と吸引の関係は第４図に示す
実線と点線の関係または第５図（ロ）に示す関係を交互
に繰り返した。すなわち、はじめの１０秒間は奇数番目
の移動スリーブからはコークス押出機側に向けて、偶数
番目の移動スリーブからはコークス排出側に向けて空気
を吹き込む。そして空気が吹き込まれる方向の吸引排気
孔から吸引排気する０次の１０秒間は、この逆の方向の
操作をする。このような空気の吹き込みと吸引を繰り返
しつつ、原料を装入した。

実験には、成型炭（４０Ｘ　４０　Ｘ　２３ａ＋ｍマセ
ック型）を配合炭（粒度３ＩＩ１１以下が８１重量％、
全水分８．３重量％）に１４重量％混合したものを用い
９、本発明方法の装入条件に加え、比較のために従来法
として圧縮気体を吹込まない通常の条件での操業も併せ
て行った。そして各条件の装入毎に、各サンプリング孔
から所定体積の原料をドリルサンプリングし、重量およ
び１０ＩＩ１１以上の粒度割合を測定し、嵩密度および
成型炭割合を算出した。

第７図は炉底より１．６ｍにおけ名炉長方向の嵩密度分
布を示すものであるが、従来法（・印）に比較して本発
明方法（○、△印）は装入口間の嵩密度が上昇しており
、全体に平準化され、嵩密度のばらつきが大幅に改善さ
れていることがわかる。

なお、本実施例の条件では、その吹込速度は装入原料の
移動スリーブ先端における速度（約５．７ｍ／５ｅｃ）
よりかなり大きく、その差はほとんど認められなかった
。

また第８図は炉底より１．６ｍにおける炉長方向の１０
１１１１以上の成型炭割合を示すものであるが、これも
従来法に比較し、粒度分布の偏りが軽減されていること
が認められる。

第９図は装入口間直下と装入口間における炉高方向の嵩
密度の変化を示すグラフであるが、同図に示すように、
装入口直下では従来法（・−・印）に比較して本発明方
法（○−Ｏ印）では嵩密度は低目になるものの装入口間
における嵩密度は従来法（・−・印）に比較して本発明
方法（○・・−〇印）では大幅に上昇し、結果として装
入口直下と装入口間の嵩密度偏差は大幅に改善されてい
る。この傾向は窯口と装入口直下においても同様であっ
た。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明方法は室炉式コークス炉へ
原料を装入するに当たって炉内における原料の粒度分布
の偏りおよび嵩密度のばらつきの改善を図ることができ
、コークス品質の改善安定と均一乾留につながるもので
ある。

しかも、本発明の場合、従来のような機械的手段を採用
することがなく、簡便・安価な方法で実施することがで
きることから実用上の利点は著しい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれ従来法による原料の装
入および炭化室における堆積の概略説明図； 第３図および第４図は、それぞれ本発明方法による原料
の装入および炭化室における堆積の概略説明図； 第５図（イ）および第５図（ロ）は、それぞれ従来法お
よび本発明方法による炉内のガ洩流れを示す模式図； 第６図は、実験に用いた鋼製模型炉の概略断面図；およ
び 第７図、第８図および第９図は、従来法と本発明方法と
を比較した実施例の実験結果を示し、第７図は嵩密度の
、第８図は成型炭を含む粒度分布の、第９図は炉底から
の高さと嵩密度との関係のそれぞれ結果を表わす。 １：装入口　　　　　　２：給炭ホソ゛バー３＝補助ホ
ンパー　　　４：原料炭 ５：炭化室　　　　　　６：移動スリーブ７：ノズル　
　　　　　８：吸引排気口９：集塵フード　　　１０：
上昇管 １１：　サンプリング孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. コークス製造用原料の装入口が炉長方向に複数個並ぶ室
   炉式コークス炉において、装入口の間および装入口と窯
   口の間に炉内ガスの吸引排気口を設けて原料を装入する
   方法であって、装入中の原料に向けて、所定時間、偶数
   番の装入口からはコークス排出側、奇数番の装入口から
   はコークス押出機側の斜め下方に圧縮気体を吹き込むと
   同時に、圧縮気体吹き込み方向側の吸引排気口から炉内
   ガスを吸引し、次に、所定時間、気体吹き込み方向を炉
   長方向に対して逆転させて圧縮気体を吹き込むと同時に
   、圧縮気体吹き込み方向側の吸引排気口から炉内ガスを
   吸引すること、を繰り返すことを特徴とするコークス炉
   への原料装入方法。