JPH02145687A - コークス炉の乾留方法 - 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、室炉式コークス炉に水分を含む原料炭を装入
し、これを乾留してコークスを製造するコークス炉の乾
留方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕室炉式
コークス製造法は、炭化室に装入した原料炭を両側の燃
焼室から煉瓦壁を介して加熱してコークスを製造する方
法である。近時、コークス炉の乾留効率化と炉体延命化
とを図りながらコークス品質の安定向上を達成すること
が要求されており、そのための技術開発が進められてい
る。例えば乾留効率化を図るために、乾留を行う事前に
おいて、通常８〜１１％含まれる原料炭中の水分を５〜
６％に低減する調湿炭法及び原料炭温度を１７０〜２０
０　’Ｃまで予熱する予熱炭法が実用化されている。

これらの技術は、コークス炉内で脱水に要する時間が短
縮され、大幅な生産性の向上が図れる一方、原料炭の乾
燥及び予熱に莫大な設備投資を必要とする問題がある。

このために、これらの方法は一般に普及するには至らず
、一部のコークス工場に採用されるにとどまっているの
が実情である。

更に、調湿炭法及び予熱炭法では装入原料炭の嵩密度が
増大するために、乾留の際に炉壁へ大きな石炭膨張圧が
かかり炉壁を損傷する戊がある。

また、乾留効率化のために炉幅及び炉高を拡大すること
もなされているが、これは、コークス炉の新設には有効
なものであっても既設コークスの乾留効率化にはつなが
らないものであった。

また、炉壁煉瓦を薄くシて伝熱性を改善する方法も一部
実用化されているが、これは炉体の堅牢−性を損なう虞
があって必ずしも採用できるとは限らなかった。

更に、炉体延命を図るために、近年補修技術が進歩して
大きな効果を挙げているが、これは損傷した炉体の補修
であるかぎり事後処理の技術である。また、炉体延命の
ためには炉温を下げて操業することが考えられるが、こ
れは生産性を下げてしまうために、乾留効率化とは相矛
盾した方法であった。

従って、乾留効率化と炉体延命とを両立しながら、コー
クス品質の安定向上を達成することは極めて難しい課題
であった。そこで実際のコークス炉における水蒸気の流
れ等を図面に基づいて上述する。通常の場合、コークス
炉に装入される原料炭は８〜１１％の水分を含んでいる
が、この水分の乾留過程の脱水挙動は次のように考える
ことができる。即ち、原料炭の装入されたコークス炉の
横断面の一部を表す第５図に示すように、炉幅方向の断
面で乾留途中の状態を観察すれば、コークス炉１の両側
の炉壁１ａ、ｌａから炭中に向かって、コークス層２ｃ
、軟化層２ｂ、石炭層２ａが形成されている。即ちコー
クス炉を幅方向に縦に切断した断面図である第６図に示
すように、炭中部の石炭層２ａを取り囲むように軟化層
２ｈ、　コークス層２ｃが形成されている。第７図（ａ
）、　（ｂ）は石炭層２ａからの水蒸気の流れとコーク
ス炉内の温度分布とを示すグラフである。そして石炭Ｊ
ｉ２ａに含まれる水分は第７図（ａ）に示すように、炭
中部の石炭層２ａが１００°Ｃに達しない間は破線のよ
うに、蒸発復炭中部に凝縮し、凝縮熱を与えて炭中部の
昇温を助長するが、炭中部が１００’Ｃに達すると石炭
層２ａの炉壁１ａ、　ｌａ側に近いところで蒸発した水
分は蒸気圧を高めて炉壁１ａ、　ｌａへの膨張圧として
作用する一方、第７図（ｂ）に破線で示すように石炭層
２ａから発生した水蒸気は軟化層２ｂを突き破って炉壁
１ａ、ｌａ側へ流れ出る。

つまり、全体の水蒸気はコークス炉を幅方向に縦断面に
して水蒸気の流れを表した第８図に示すように高温のコ
ークスＮ２ｃ及び炉壁１ａ、　ｌａと熱交換しながら炉
の上部へと炉壁１ａ、　ｌａに沿って流れる。このため
に炉壁１ａ、　ｌａからの熱流量は低下し、コークスの
乾留効率は当然悪くなる。このように水分を含む原料炭
２を室炉式コークス炉で乾留すれば、必然的に乾留効率
の悪化を伴う。そして、水蒸気を含むガス圧によって炉
壁１ａ、　ｌａへの膨張圧が加わり、炉体への影響が好
ましくないと推定される。

本発明は、室炉式コークス炉において、水分を含む原料
炭を乾留する際、乾留効率を低下させている原因が石炭
層で発生する水蒸気の壁側への流れにあることに着目し
てなされたものであって、コークス炉内に装入された原
料炭の炉幅方向中央部分に金棒を差し込んで、その後こ
の金棒を引き抜いて、この原料炭にコークス炉の上部空
間と通じる開孔部を設けることにより、乾留を促進する
ことができて、コークス品質の向上を図ることができ、
炉体の保全効果を発揮できるコークス炉の乾留方法を提
供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、上記目的を達成するために１、室炉式コーク
ス炉に水分を含む原料炭を装入して乾留する方法におい
て、前記コークス炉に装入された前記原料炭の上面をレ
ベリングした後に、前記コークス炉に設けられた開口部
からコークス炉内の原料炭内に向かって金棒を差し込み
、その後にこの金棒を引き抜いて、原料炭にコークス炉
の上部空間と通じる開孔部を設けた。

〔作用〕

本発明は上述のようになしたことにより、乾留中の石炭
層で発生する水蒸気は、炉壁側を通らずに炭中部を通っ
て開孔部から炉上部空間に流出される。

〔発明完成までの経緯〕

以下、本発明完成に至る経緯について順を追って述べる
。

室炉式コークス炉において、水分を含む原料炭を乾留す
る際、乾留効率を低下させている原因が石炭層で発生す
る水蒸気の炉壁への流れにあるので、この水蒸気の流れ
を高温の炉壁（少なくとも１０００°Ｃ以上）方向から
低温の炉上部空間（７５０〜８５０’Ｃ）方向にこ変え
ることができれば、炉壁から炭中部への伝熱効率を改善
できると推定される。またこの時、石炭層内での水蒸気
を円滑に抽気できれば、石炭層内の水蒸気を含むガス圧
は高まることもなく、炉壁への膨張圧を抑えることがで
きると考えられる。そこで、試験コークス炉を用いて種
々、水蒸気の抽気条件を実験検討した。この実験は、コ
ークス炉に設けられた開口部からコークス炉内の原料炭
内に向かって金棒を差し込み、その後にこの金棒を引き
抜いて、原料炭にコークス炉の上部空間と通じる開花部
を設け、この状態で乾留を行うものである。これらの基
礎実験によって、次に述べる重要な３つの知見を得た。

まず第１に、コークス炉の上部から、炉内の装入直後の
原料炭の炉幅方向中央上面に向かって金棒を下ろし、炭
中部に差し込んで開孔を形成する。

この開孔の深さが０゜５ｍ以上であれば、炉上部に十分
水蒸気を抽気できることが判った。これは、水蒸気の流
れを阻害する軟化層の装入原料炭上部における位置が原
料炭上面から０．５ｍを越えない範囲に形成されるため
に、それ以上の深さまで開花部を設ければ、水蒸気の円
滑な流れを得ることができるからである。

第２に、金棒を原料炭に挿入した直後に引き抜いても開
孔部の閉塞は起こらない。これは水分を含む原料炭がこ
の水の表面張力により石炭粒子同士が緩く接着している
ため、差し込んだ金棒を引き抜いても開孔状態を維持で
きるからである。このことは、本発明を実用に供する場
合に極めて重要である。即ち、開孔部を維持するための
治具を必要としないからである。

第３に、開孔部の直径は少なくとも３０ｍｍ以上である
。これは開孔部を閉塞する箇所が軟化層を貫通する部位
であり、軟化層の膨らみが装入原料炭の種類によらず３
０ｍｍを越えないからである。

そして、上記各条件を満たず方法で、水分を含む装入原
料炭の上面から炭中部に開花部を設けた場合、開孔部を
設けない場合と比較して、大幅に乾留時間は短縮され、
またコークスの品質はばらつきが少なく安定することが
確認された。

以上の知見に基づいて本発明方法が完成したのである。

なお、炭化室に装入された原料炭の上面をレベリングし
た後に金棒を差し込むのは、レベリング前に差し込めば
一旦設けた開花部がレベリングによって閉塞するからで
ある。また、金棒を差し込んだ後に直ちに引き抜くのは
金棒を差し込んだ後、時間が経つと原料炭の上面がコー
クス化し、金棒の引き抜きが困難になるだけでなく、引
き抜いたときに開孔部が閉塞する虞があるためである。

また、コークス炉に設けられた開口部から金棒を装入原
料炭に差し込むのは石炭層で発生する水蒸気の炉上部空
間への流出を円滑にするためであり、開孔数は多いほど
有効である。

〔実施例〕

次に、さらに具体的に本発明を実用に供した場合の実施
例について図面に基づいて説明する。

第１図に示すように、炉高７．１２５ｍ、炉長１６．５
ｍ。

炉幅４６０１のコークス炉ｌにおいて、平均フリュー温
度１２１０°Ｃ１平均乾留時間２２時間の操業条件で、
第１表に示すような水分９．２％を含む原料炭２をコー
クス炉ｌ内に装入して、この原料炭２の上面をレベリン
グした後に、コークス炉ｌの４つの装入口１ｂ、ｌｂ　
　・・から装入原料２の炉幅方向中央部分上面より炭中
部に向けて金棒３を差し込み、その後に直ちに引き抜い
て炭中部に炉上部空間１１と通じる開孔部２ｄ、２ｄ　
　・・を設けた。尚、コークス炉１における金棒３によ
る開孔条件を明確にするため、開花深度を２ｍとし、金
棒３の直径を２５゜３８．５０　ｍｍに変更した条件で
それぞれ実験するとともに、金棒３の直径を５０ｍｍと
し、開孔深度を０．３゜０．５．１．０．１．５．２．
０ｍｍの条件でそれぞれ実験した。また、コークス炉の
乾留促進効果を判定するために、集じん口１ｃに熱電対
４ａを装入原料炭２の上面から炭中部に２ｍの深さで装
入設置すると共に、熱電対４ｈをガス抜き用の上昇管５
内に設置した。

第　　１　　表 これらの実験を２回繰り返した結果の平均値を第３図及
び第４図に示す。図において、縦軸は炭中部に装入した
熱電対４ａで得られる測温結果が９００゛Ｃに到達する
までの乾留時間を示し、横軸は第３図では金棒直径、第
４図では開花深度を示している。第３図から明らかなよ
うに、金棒の直径は３０酎以上になると急激に９００°
Ｃ到達が短くなり、水蒸気の炉上部空間１１への抽気が
円滑に行われていることが確認された。また、第４図か
ら明らかなように、開孔深度が０．５ｍ以上になると急
激に９００℃到達時間が短くなることが確認された。こ
れらの結果から、金棒３を差し込むことで設けられた開
孔部２ｄがコークス炉上部側に形成される軟化層２ｂの
深さ以上の深度で、かつ開花部２ｄが閉塞せず維持され
ることが必要であると確認された。

第２表は、従来の乾留方法による操業結果と、本発明方
法における金棒３の直径５Ｑｍ＋ｎ、開札部２ｄの深度
２ｍの条件で得られた操業結果とを比較して示している
。これには、９００°Ｃ到達時間の他に、上昇管温度及
び通常の操業管理で得られる押出電流値とコークスのド
ラム強度値も併せて示している。

第２表 この第２表で明らかなように、本発明の乾留方法は９０
０　’Ｃ到達時間が従来の乾留方法に比べて１〜２時間
短縮されており、乾留促進効果が大きいことが認められ
る。

この結果、コークスの乾留温度が上がるためにドラム強
度は向上し、その強度ばらつきが低減して品質の向上安
定に有効であることがわかる。更に、押出電流値が若干
低下していることから、乾留中の石炭膨張圧が低下して
コークスケーキの炉壁１ａからの脱離れが十分に行われ
たことが伺われ、炉壁１ａの保全に有効であるといえる
。尚、乾留中の石炭層で発生する水蒸気が本発明方法で
は第２図に示すように炉壁１ａ側を通らずに炭中部を通
って開孔部２ｄから炉上部空間１１へ流出するために上
昇管温度は従来の乾留方法における５８５°Ｃに比較し
て５４５°Ｃに低下しており、それだけコークスの乾留
に有効に活用されたといえる。

〔発明の効果〕

本発明方法は、以上述べたような過程を有し、作用をな
すものであるから、水分を含む原料炭を室炉式コークス
炉で乾留する際に、乾留途中で発生する水蒸気の流れを
、原料炭に設けた開花部によって制御することによって
、乾留時間を短くすることができて、乾留促進に極めて
有効であり、また、コークス品質の向上安定と炉体保全
に効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の乾留方法を実施した例のコークス炉の
模式的断面図、第２図はそのコークス炉における石炭層
から発生する水蒸気の流れを示す説明図、第３図は本発
明方法の実施結果における金棒直径と９００°Ｃ到達時
間との関係を示すグラフ、第４図は同開札深度と９００
°Ｃ到達時間との関係を示すグラフ、第５図はコークス
炉内の炉幅方向における乾留途中の石炭層、軟化層、コ
ークス層の分布を示す模式的平面断面図、第６図はコー
クス炉を幅方向に縦に切断した縦断面図、第７図（ａ）
。 Φ）は従来の乾留方法における石炭層から発生する水蒸
気の流れとコークス炉内の温度分布とを示すグラフ、第
８図は同コークス炉内における水蒸気の流れを示す説明
図である。 ■・・・コークス炉　１ｂ・・・装入口　２・・・原料
炭２ｄ・・・開孔部　３・・・金棒　１１・・・上部空
間代理人　弁理士　　河　　野　　登　　夫第 図 第 図 第 図 弔 図 金棒直径（ｍｍ） 弔 図 開孔深度（ｍ） 第 図 弔 図 弔 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、室炉式コークス炉に水分を含む原料炭を装入して乾
   留する方法において、前記コークス炉に装入された前記
   原料炭の上面をレベリングした後に、前記コークス炉に
   設けられた開口部からコークス炉内の原料炭内に向かっ
   て金棒を差し込み、その後にこの金棒を引き抜いて、原
   料炭にコークス炉の上部空間と通じる開孔部を設けるこ
   とを特徴とするコークス炉の乾留方法。