JPH02124996A - 連続式コークス製造設備における高温乾留ガス加熱方法 - 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、可燃ガスを熱媒体とする直立型乾留炉を使用
して成形炭を乾留し冶金用成形コークスを製造する方法
において、熱媒体としての高温乾留ガスを加熱する方法
に関する。

〔従来の技術〕

一般炭を主原料とする原料炭にバインダー（粘結剤）を
加え、加圧・成形して成形炭を作り、これを直立型連続
乾留炉に投入し、冶金用コークスを製造する成形コーク
ス製造設備が、「燃料温会誌」第６１巻第６５９号第１
６９〜１７８頁、「鉄鋼界」昭和５９年８月号第１１５
〜１２１頁等で紹介されている。

第６図は、この成形コークス製造設備の設備フローを示
す。成形炭製造設備１で製造された成形炭２は、直立型
連続乾留炉３の頂部から炉内に投入される。この直立型
連続乾留炉３は、下部から導入される高温乾留ガス４と
中間部から導入される低温乾留ガス５との２段式ガス吹
込み構造を持っている。炉頂から投入された成形炭２は
、低温乾留ガス５、次いで高温乾留ガス４により適当な
速度で加熱・乾留される。得られたコークスは、直立型
連続乾留炉３下部の冷却ゾーンに降下し、底部から吹き
込まれる冷ガス６で約１３０℃程度に冷却された後、排
出装置７から乾留コークス８として切り出される。

成形炭２の加熱用熱媒体として使用される高温乾留ガス
４及び低温乾留ガス５は、成形コークス製造時に副産物
として発生した可燃性のＣＯＧである。すなわち、成形
炭２の乾留によって発生したガスは、炉内に吹き込まれ
た高温乾留ガス４及び低温乾留ガス５と共に、直立型連
続乾留炉３内を上昇して、炉頂部から顕熱回収装置９及
びガスクーラ１０を経由して集塵機１１に送られる。集
門機１１で除塵された後、発生ガスの一部は、回収ガス
１２として副産物回収設備１３に送られ、精製、脱硫後
ＣＯＧ燃料として使用される。

残りの発生ガスの大部分は、循環ガス１４としてガス循
環設備に送られる。このガス循環設備は、循環ガス１４
を分流して直立型連続乾留炉３に吹き込まれるたｔ１高
温ガス用配管１５．低温ガス用配管１６及び冷ガス用配
管１７を備えている。高温ガス用配管１５にはガス加熱
器１８が設けられており、循環ガス１４を所定の温度に
加熱し、高温乾留ガス４として直立型連続乾留炉３に吹
き込む。他方、低温ガス用配管１６には熱交換器１９及
びエジェクター２０が設けられており、循環ガス１４の
温度を調節した後、６００〜６５０℃の低温乾留ガス５
として直立型連続乾留炉３に吹き込む。

ガス加熱器１８としては、第７図に示すように、高炉設
備の一つである外燃式熱風炉と同様な構のをもつものが
使用される。すなわち、ガス加熱器１８は、一つの燃焼
炉２１．二つの蓄熱炉２２ａ、　２２ｂ。

切換弁２３ａ〜２３ｈ及びこれらを接続する各種配管で
構成されている。燃焼炉２１では、混合ガスを常時燃焼
しており、その燃焼排ガスを切換弁２３Ｃ又は２３ｄの
切換えによって蓄熱炉２２ａ又は２２ｂの何れか一方に
供給する。

たとえば、切換弁２３ｃを開き切換弁２３ｄを閉じて、
燃焼排ガスを蓄熱炉２２ａに送り込んでいるとき、その
保有熱は蓄熱炉２２ａの蓄熱煉瓦に与えられる。そして
、約３００℃に降温した排ガスは、排ガス導管２４を経
由して煙突２５から放散される。このとき、他方の蓄熱
炉２２ｂには、冷ガス配管２６から切換弁２３ｈを経て
循環ガス１４が導入される。この循環がス１４は、蓄熱
炉２２ｂの蓄熱煉瓦から熱を与えられ、約９５０℃の高
温に昇温しで高温乾留ガス４として直立型連続乾留炉３
に供給される。

所定時間経過した後、切換弁２３ａ〜２３ｈを切り換え
、循環ガス１４を蓄熱炉２２ａに導入して昇温し、蓄熱
炉２２ｂでは燃焼炉２１からの燃焼排ガスによって蓄熱
煉瓦を昇温させる。このように、切換弁２３ａ〜２３ｈ
　の切換えによって、蓄熱炉２２ａ、　２２ｂを約３０
分程度の周期で蓄熱期と送風期に切り換え、所定温度に
昇温した高温乾留ガス４を得ている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ガス加熱器１８を使用して循環がス１４を加熱するとき
、得られた高温乾留ガス４の温度が一定しない。すなわ
ち、蓄熱炉２２＆、　２２ｂの切換え初期においては、
蓄熱期に昇温した蓄熱煉瓦が多量の熱を保有しているの
で、得られた高温乾留ガス４の温度も高くなる。しかし
、蓄熱煉瓦と循環ガス１４との間の熱交換が進むにつれ
て、蓄熱煉瓦の保有熱量が減少し、高温乾留ガス４の温
度が低下する。

この高温乾留ガス４の温度変動並びに蓄熱炉切換え時の
ガス遮断等は、直立型連続乾留炉３の炉況に悪影響を与
え、操業条件のコントロールを困難なものにしている。

また、切換弁２３ａ〜２３ｈは、約１２００℃の高温燃
焼排ガスに接触すること、及び使用流体が可燃分を含む
ことにより、耐熱性が優れ、ガスシール性の良い特殊な
設計の高価なものが要求される。しかも、これら切換弁
２３ａ〜２３ｈの開閉動作ミスがガス爆発事故に繋がる
ため、制御設備に対する安全装置の付設、Ｎ、パージ等
の必要がある。

このような問題を解消するものとしては、循環ガス１４
の加熱を電気ヒータで行う方式が考えられる。しかし、
大量の循環ガス１４を高温に加熱するためには能力の大
きな電気ヒータが必要とされ、設備費及び運転費に対す
る負担が大きくなる。また、高温ガス用配管１５の途中
で循環ガス１４に含まれている可燃成分の一部を燃焼さ
せ、循環ガス１４を昇温させて高温乾留ガス４とするこ
とが考えられる（特開昭５４〜６２２０５号公報、特開
昭５４−１２７９０３号公報等参照〉。

しかし、集塵機１１を出た後の循環ガス１４は常温近く
まで降温しており、これを約９００〜９５０℃程度の高
温乾留ガス４に昇温させるには多量の可燃成分を燃焼さ
せることが必要である。その結果、燃焼反応生成物とし
て多量の水分が高温乾留ガス４に含まれ、直立型連続乾
留炉３内における石炭の乾留反応に悪影響を及ぼし、製
造されるコークスの品質低下をもたらす。しかも、自己
燃焼が充分に行われないため、所定温度の高温乾留ガス
４を安定して得ることができず、炉況が不安定になる。

そこで、本発明は、循環ガスを高温乾留ガスにする加熱
方法に改良を加えることによって、設備費、運転費等の
高騰を招かずに、連続的に一定温度の高温乾留ガスを直
立型連続乾留炉に供給し、安定した炉況の下で優れた品
質のコークスを製造することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の高温乾留ガス加熱方法は、その目的を達成する
ために、直立型連続乾留炉の下部及び中間部に熱媒体と
してそれぞれ高温乾留ガス及び低温乾留ガスを吹き込み
成形炭を乾留して成形コークスを製造する際、前記直立
型連続乾留炉から排出された発生ガスの循環経路におい
て、間接換熱器で前記発生ガスを５００℃以上に一次加
熱した後、前記発生ガスが前記直立型連続乾留炉に吹き
込まれる直前の流路に温度５００℃以上の酸素含有ガス
を吹き込み、前記発生ガスに含まれている可燃成分の１
０％以下を燃焼させることにより前記発生ガスを昇温し
、該昇温後の発生ガスを前記高温乾留ガスとして前と直
立型連続乾留炉に吹き込むことを特徴とする。

〔作用〕

第６図で示した集塵機１１を出た後の循環ガス１４は、
常温近くまで降温している。この循環ガス１４に含まれ
ている可燃成分の燃焼によって、高温乾留ガス４として
必要な温度９００〜９５０℃程度までに循環がス１４を
昇温させるとき、たとえば燃焼後のガスに含まれている
水分が１５％程度近くに上昇する。この水分含有量は、
乾留して得られたコークスの強度に大きな影響を与える
。ところが、本発明者等は、コークスの強度低下をもた
らす水分含有量に上限値があることを解明した。この上
限値は、成形炭２の性状及び高温乾留ガス４の目標温度
にもよるが、１０％程度である。

そこで、本発明においては、循環ガスを予め間接換熱器
で加熱することにより、高温乾留ガス４として必要な温
度（たとえば９０（１〜’１５０℃）に循環がス１４を
昇温させるために燃焼される可燃成分の割合を１０％以
下に減らしている。その結果、循環ガス１４の自燃によ
って目標温度にしたときにおいても、水分含有量を前述
の上限値１０％以下に抑えることが可能になった。その
ため、得られた高温乾留ガス４を直立型連続乾留炉３に
吹き込んでも、炉況に何らの悪影響を与えることなく、
成形炭２のコークス化反応を維持することができる。

ここで、−次加熱後の循環ガスの温度は、５００℃以上
とすることが必要である。この温度が５００℃以上であ
るとき、酸素含有ガスを吹き込んで可燃成分を燃焼させ
る段階で、燃焼の結果として高温乾留ガスに含まれる水
分の量を上限値１０％以下に抑えることができる。とこ
ろが、−次加熱後の温度が５００℃未満であると、次の
工程で燃焼させる可燃成分の量が多くなり、その結果高
温乾留ガス４に含まれる水分含有量が１０％を超え、石
炭のコークス化反応に悪影響が現れる。

また、空気等の燃焼用の酸素含有ガスも５００℃以上に
予熱してお（ことが必要である。この予熱により、循環
ガスと酸素含有ガスとの間の拡散が促進され、燃焼反応
が円滑に行われる。更に、安定した自己燃焼を維持する
ために、燃焼の開始を比較的酸素リッチな雰囲気で行う
。このため、酸素含有ガス／循環ガスの比率が１．０以
上の個所に配置した点火器が使用される。この点火器に
よって、可燃成分の燃焼が容易に開始される。

〔実施例〕

以下、図面を参照しながら、実施例により本発明の特徴
を具体的に説明する。

第１図は、本発明に従った高温乾留ガス加熱機構を組み
込んだ直立型連続乾留炉及びその付帯設備を示す。なお
、同図において、第６図に示した部材等に対応するもの
については、同一の符番で指示し、その説明を省略した
。

高温ガス用配管１５を流れる循環ガス１４は、間接換熱
器２７で、５００℃以上の温度に加熱される。間接換熱
器２７としては、レキュペレータ等の間接熱交換器が使
用される。たとえば、循環ガス１４の流路を取り巻くよ
うに、或いは流路内に蛇行して配回された高温側配管に
高温ガスを供給し、管壁を介して高温ガスの保有熱を循
環ガス１４に伝える。

この高温ガスは、ＢＦＧ、ＣＯＧ等を燃焼した排ガスで
ある。な右、この高温ガスによる循環ガス１４の加熱は
、管壁を介した熱伝導によって行われるため、最高加熱
温度は約６５０℃程度である。

間接倹熱器２７の下流側で、酸素ガス導管２８が高温ガ
ス用配管１５に開口している。間接換熱器２７で一次加
熱された後の循環ガス１４に、酸素ガス導管２８を経由
して所定量の酸素含有ガス２９が吹き込まれる。酸素含
有ガス２９としては、空気、純酸素。

酸素富化空気等が使用される。この吹き込まれた酸素含
有ガス２９によって、循環ガス１４に含まれている可燃
成分の一部が燃焼し、その燃焼熱で循環ガス１４が昇温
する。このとき、燃焼反応を円滑に行わせるため、酸素
含有ガス２９を予め加熱器３０で５００　℃以上の温度
に加熱する。

高温ガス用配管１５に対する酸素ガス導管２８の開口位
置は、直立型連続乾留炉３の羽口に近い位置に定められ
る。これにより、燃焼熱の放散量及び高温ガス用配管１
５内壁に対する煤の付着範囲を減少させることができる
。また、第１図では、一つの酸素ガス導管２８を示して
いるが、これに拘束されることなく複数の酸素ガス導管
２８を高温ガス用配管１５に開口させることもできる。

第２図は、その−例を示す。本例の場合、直立型連続乾
留炉３に設けた複数の羽口３ａに対応させて高温ガス用
配管１５を分岐させ、個々の分岐管１５ａに酸素ガス導
管２８を開口させる。このように分岐管１５ａ内で自己
燃焼を行うとき、高温ガス用配管１５を高温ガスが流れ
る間の熱放散による降温が無くなり、羽口３ａに吹き込
まれるガスの温度が一定化される。

第３図は、高温ガス用配管１５に対する酸素ガス導管２
８の開口部の一例を示す。本例においては、同図（ａ）
に示すように、高温ガス用配管１５の途中に形成した大
径部１５ａに酸素ガス導管２８を開口している。また、
同図ら）に示すように、大径部１５ａの接線方向に酸素
ガス導管２８を開口している。これにより、酸素ガス導
管２８から大径部１５ａに流入した酸素含有ガス２９は
、大径部１５ａの内壁に沿って渦流として流れる。他方
、高温ガス用配管１５から送られて来た一次加熱後の循
環ガス１４は、流路断面積の大きな大径部１５ａで拡散
する。そのため、循環ガス１４と酸素含有ガス２９との
混合が充分に行われ、燃焼が円滑に進行する。また、大
径部１５ａから出るところで、燃焼後のガスが圧縮され
るので、均一な温度分布をもつ高温乾留ガス４として送
り出される。

ここで、酸素ガス導管２８が大径部１５ａ　に開口して
いる個所に、点火器３１が設けられている。この個所は
、酸素含有ガス／循環ガスの比率が１．０以上であるた
め、循環ガスの可燃成分に対する着火が迅速に行われる
。なお、点火器３１は、酸素ガス導管２８から噴出され
ている酸素含有ガス２９が晒環ガス１４に充分拡散され
ておらず、未だ酸素含有単が高い位置である限り、酸素
ガス導管２８の開口部近傍に設けることができる。

第４図は、酸素ガス導管２８から高温ガス用配管１５に
供給される酸素含をガス２９の流量を、高温乾留ガス４
の目標温度に基づいて制御する機構の一例を説明する図
である。

酸素ガス導管２８の途中にはオリフィス３２が設けられ
ており、オリフィス３２前後の酸素ガス導管２８を流れ
る酸素含有ガス２９の圧力差を差圧発振器３３で検出し
て流量計３４に送り、酸素含有ガス２９の流量を検出す
る。検出された流量は、演算器３５に入カされる。他方
、高温ガス用配管１５には熱電対等の温度計３６が付設
されており、温度計３６によって検出された高温ガス用
配管１５を流れる高温乾留ガス４の温度力く演算器３５
に入力される。

演算器３５では、温度計３６からの温度検出値を設定値
と比較する。検出した温度が設定値よりも低い場合には
、酸素ガス導管２８を流れる酸素含有ガス２９の流量を
増加するように、流量調整弁３７を開く指令を弁開度調
節器３８に出力する。その結果、酸素ガス導管２８の開
口部２８ａ近傍での燃焼が促進され、高温乾留ガス４の
温度が高くなる。他方、温度計３６で検出した温度が高
い場合には、流量調整弁３７を絞り、酸素含有ガス２９
の供給量を減らし燃焼反応を抑制する。このようにして
、直立型連続乾留炉３に吹き込まれる高温乾留ガス４の
温度が一定に維持される。なお、高温ガス用配管１５に
は酸素分析器３９が付設されており、酸素分析器３９に
よって検出された高温乾留ガス４の酸素含有量が酸素レ
コーダ４０に記録される。

次段は、集塵機１１を経由して来た循環ガス１４を一次
加熱及び自燃で目標温度の高温乾留ガス４に加熱したと
きの操業条件を示す。なお、循環ガス１４は、８２５３
％、ＣＨ４１９２％、ＣＯ３，７％、Ｎ２１９．１％、
ＣＯ２３，６％、　　（、Ｈ，０，２％、（，２８６１
Ｊ％の組成をもつものとし、この循環ガス１４を必要な
量だけ間接換熱器２７に送り込み、間接換熱器２７で一
次加熱するものとする。そして、二次加熱のための酸素
含有ガス２９として加熱器３０で６００　℃に予熱した
空気を使用するという前提である。

（以下、このページ余白） 第 表 注 流量はＮｍ’／分 ドライ、回収ガス熱量はＫｃａｌ／Ｎｍ”単位で表した
。

第１表から明らかなように、−次加熱で循環ガス１４を
５００℃以上に加熱すると、次の加熱工程で発生させる
燃焼熱が少なくて済むため、得られた高温乾留ガス４に
含まれる水分含を量を上限値１０％以下に抑えることが
できる。

第５図は、この高温乾留ガス４に含まれる水分含有量が
直立型連続乾留炉３内におけるコークス化反応に与える
影響を表したグラフである。第５図から明らかなように
、直立型連続乾留炉３に吹き込まれる高温乾留ガス４の
水分含有量が低くなるに従って、得られたコークスの強
度が高くなっている。そして、この傾向は、特に最終乾
留温度を高くしたときに顕著に現れる。この点、本実施
例においては、水分含有量の低い高温乾留ガス４を使用
しているので、製造されたコークスの強度ｐ　１ｉ５Ｑ
は確実に目標値８４を超えるものであった。

したがって、このコークスを運搬し、高炉に装入してい
る段階で粉化する割合が小さく、また安定した条件下で
高炉の操業を行うことができた。

〔発明の効果〕

以上に説明したように、本発明においては、連続式コー
クス製造設備の直立型連続乾留炉に吹き込まれる高温乾
留ガスを、循環ガスを間接換熱器で一次加熱した後、可
燃成分の燃焼により生成した燃焼熱で目標温度に加熱す
ることによって得ている。そのため、二次燃焼時に消費
される可燃成分の量を少なくし、水分含有量の低い高温
乾留ガスが得られ、炉況に悪影響を与えることなく石炭
のコークス化を行うことが可能となる。しかも、蓄熱炉
を備えた熱風炉を使用した場合と異なり、一定温度の高
温乾留ガスを連続して得ることができ、直立型連続乾留
炉の炉、内温度分布に対する外乱が少なくなる。また、
複雑で高価な切換弁や配管を備えた熱風炉を必要とする
ことなく、目標温度をもつ高温乾留ガスが得られるため
、設備自体も簡単なものとなり、設備費、運転費に対す
る負担も軽減される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従った加熱機構を組み込んだ連続式コ
ークス製造設備を示すフロー図、第２図は高温ガス用配
管の分岐管それぞれに酸素ガス導管を開口させた例を示
し、第３図は高温ガス用配管に対する酸素ガス導管の開
口状態を示し、第４図は高温乾留ガスの温度を目標値に
制御する機構を示し、第５図は高温乾留ガスの水分含有
量がコークス強度に与える影響を表したグラフである。 他方、第６図は従来の連続式コークス製造設備を示すフ
ロー図、第７図はそれに組み込まれた熱風炉型のガス加
熱器を示す。 ３；直立型連続乾留炉　４：高温乾留ガス５：低温乾留
ガス　　　８：乾留コークス１４：循環ガス　　　　　
２７：間接換熱器２８；酸素ガス導管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、直立型連続乾留炉の下部及び中間部に熱媒体として
   それぞれ高温乾留ガス及び低温乾留ガスを吹き込み成形
   炭を乾留して成形コークスを製造する際、前記直立型連
   続乾留炉から排出された発生ガスの循環経路において、
   間接換熱器で前記発生ガスを５００℃以上に一次加熱し
   た後、前記発生ガスが前記直立型連続乾留炉に吹き込ま
   れる直前の流路に温度５００℃以上の酸素含有ガスを吹
   き込み、前記発生ガスに含まれている可燃成分の１０％
   以下を燃焼させることにより前記発生ガスを昇温し、該
   昇温後の発生ガスを前記高温乾留ガスとして前記直立型
   連続乾留炉に吹き込むことを特徴とする連続式コークス
   製造設備における高温乾留ガス加熱方法。