JPH05132673A - コークス製造設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】垂直式コークス炉を主体とし、設備費の低減、
乾留効率の向上、作業環境の改善ならびに熱経済性の向
上を図ることのできるコークス製造設備を提供する。 【構成】炉団構成の垂直式コークス炉16に、この垂直式
コークス炉16から排出されるコークス34を直接ガス加熱
により加熱する再加熱装置35と、再加熱装置35から排出
されるコークス38を乾式冷却する冷却装置36とを設け
る。さらに、前記の垂直式コークス炉16から排出される
高温の燃焼排ガス23により粉状の湿炭22を乾燥・予熱す
る乾燥・予熱機17と、乾燥・予熱した粉状の石炭（乾燥
・予熱炭25と回収炭27）を前記の垂直式コークス炉16に
装入する気流搬送装置21とを設けると、熱経済性は一層
改善される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、炉団を有する垂直式
コークス炉に、排出されるコークスの再加熱装置と再加
熱コークスの乾式冷却装置とを付帯させたコークス製造
設備、および、さらに燃焼排ガスによる粉状石炭の乾燥
・予熱機と乾燥・予熱後の粉状石炭をコークス炉に搬送
する気流搬送装置とを付帯させたコークス製造設備に関
する。

【０００２】

【従来の技術】現在一般に使用されているコークス製造
設備は、水平式コークス炉と呼ばれる形式の炉を主体と
するものである。水平式コークス炉は石炭の装入を上部
から行い、コークスの排出は押出機を用いて水平方向に
行うもので、長い歴史を持ち、操業知見も多い。しかし
その構造上、コークスを排出するために両側にコークス
炉の高さと同じ高さの扉（炉蓋と称する）を備える必要
があり、乾留中には炉蓋からのガス漏れが、また、コー
クスの排出時には煤塵の発生が避けられず、環境汚染と
いう好ましくない問題を抱えている。さらに付帯設備と
して装炭車、押出機、ガイド車、消火車の移動機械を必
要とするため、それらの設備費の負担が大きく、運転要
員の確保が必要であり、しかもその作業環境は必ずしも
良好とは言えない。

【０００３】近時、コークス炉の設備更新に際しては、
上記水平式コークス炉の問題点を軽減するためコークス
炉の大型化による生産性の向上と、環境汚染の原因とな
る煤塵の発生やガス漏れの防止が図られているが、炉の
大型化に伴って移動機械も大型化するので必ずしも設備
費の低減に結び付かず、環境汚染の防止も十分にはなし
得ず、水平式コークス炉での抜本的な技術改善はその構
造上困難と言わざるをえない。

【０００４】このような従来の水平式コークス炉におけ
る課題を整理すると、次のとおりである。

【０００５】 付帯設備である移動機械が不可欠で、
設備費の増加を伴い、省力（運転要員の削減）の面でも
不利である。

【０００６】 乾留効率、すなわち加熱効率が悪く、
コークス炉の設備容量を削減できない。

【０００７】 炉の開口部から煤塵が発生するため作
業環境が悪く、環境汚染の防止が難しい。

【０００８】 炉の休止が困難で生産量の調整が難し
く、生産弾力性に乏しい。

【０００９】ところで、歴史的にはヨーロッパで水平式
コークス炉以外に一部垂直式コークス炉も実用に供さ
れ、わが国でも一部で用いられている。垂直式コークス
炉は、石炭を炉の上部から装入し、コークスの排出を炉
の下部から自重で行うもので、移動機械を必要とせず、
炉の開口部が少ないだけに煤塵抑制には効果があると推
察される。しかし、それらのほとんどが大型化されない
まま消滅し、または小規模での操業が続けられているに
すぎない。

【００１０】他方、これまで操業の無人化、連続化、無
公害を特徴とする成型コークス法も種々検討されてきた
が、まだ実用に供されるまでには至っていない。成型コ
ークス法は、粉状の石炭を豆炭状に塊成化し、この塊成
物を直接ガス加熱することによりコークスとするもので
あるが、成型時に使用するタールやピッチ系の結合材か
ら発する臭気は、環境上好ましいものではなく、原料と
して使用される石炭の種類にも制約がある。また、乾留
に使用する加熱用ガスは乾留で発生するガスと混合され
るので必然的にガス量が増え、ガス処理設備は水平式コ
ークス炉の場合の設備規模の数倍にまで増強しなければ
ならず、設備費の大幅な低減も期待できない。

【００１１】以上の理由から、現在一般に用いられてい
る水平式コークス炉における課題、ひいては、この炉を
用いたコークス製造設備における課題を解決するには、
従来技術の部分的な改善では不十分で、新しいコークス
製造技術の創出が強く望まれている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な水平式コークス炉の有する欠点が解消された炉団構成
の垂直式コークス炉を主体とし、設備費の低減、乾留効
率の向上、作業環境の改善に加え、特に熱経済性の向上
を図ることのできるコークス製造設備の提供を目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記
およびのコークス製造設備にある。

【００１４】 石炭の装入口とコークスの排出口がそ
れぞれ上部および底部に取り付けられた炭化室がその炉
長方向に平行に複数門配設され、隣接する炭化室の間の
耐火物隔壁内に垂直フリューまたは水平フリューが設け
られてなる炉団を有する垂直式コークス炉に、この垂直
式コークス炉から排出されるコークスを直接ガス加熱に
より加熱する再加熱装置と、再加熱装置から排出される
コークスを乾式冷却する冷却装置とが設けられているこ
とを特徴とするコークス製造設備。

【００１５】 前記記載の炉団を有する垂直式コー
クス炉に、この垂直式コークス炉から排出されるコーク
スを直接ガス加熱により加熱する再加熱装置と、再加熱
装置から排出されるコークスを乾式冷却する冷却装置と
が設けられ、さらに、前記の垂直式コークス炉から排出
される高温の燃焼排ガスにより粉状の石炭を乾燥・予熱
する乾燥・予熱機と、乾燥・予熱した粉状の石炭を前記
の垂直式コークス炉に装入する気流搬送装置とが設けら
れていることを特徴とするコークス製造設備。

【００１６】本発明のコークス製造設備の構成を図面を
用いて説明する。

【００１７】図１および図２は炉団を構成する垂直式コ
ークス炉１門の構成例を示す図で、図１の(a) 図は縦断
正面図、(b) 図は(a) 図のＢ−Ｂ線縦断面概略図、図２
は図１の(a) 図のＡ−Ａ線水平拡大断面図である。図１
および図２において、１は炭化室、２は炭化室１の上部
に設けられた石炭装入口、３は炭化室１の炉底部に設け
られたコークス排出口、４は炭化室で発生した発生ガス
（乾留ガス）の排出口、５は隣接する炭化室１の間の耐
火物隔壁15内に複数列設けられた垂直フリュー（加熱炎
道）、６は燃料ガスを垂直フリュー５に送り込む燃料ガ
ス送入口、７は空気道12に空気を送入する空気送入口、
８は垂直フリュー５で生じた燃焼排ガスを排出する燃焼
ガス排出口、９は炉蓋、10はコークス排出口３の下方部
に設けられたコークスシュート、11は燃料ガス道、12は
空気道、13は炭化室１の加熱壁、14は炭化室１の外壁、
15は内部に複数の垂直フリュー５が設けられた耐火物隔
壁である。

【００１８】このように構成された炉を両側に隣接して
多数門設けて炉団を構成することにより必要とするコー
クス生産量に見合った能力をもたせることができる。

【００１９】図３は、前記図１および図２に記載の炉団
を構成した垂直式コークス炉に再加熱装置と乾式冷却装
置を設けた前記の発明のコークス製造設備の一例の構
成を示す図である。

【００２０】同図において、16は垂直式コークス炉、35
は垂直式コークス炉16から排出されるコークス34の再加
熱装置、36は再加熱装置から排出されるコークス38を乾
式冷却する冷却装置である。後述する図５は本発明のコ
ークス製造設備に用いる再加熱・冷却装置の一例の構成
を示す図である。

【００２１】図４は、図３に記載のコークス製造装置に
おいて、さらに、垂直式コークス炉に装入する石炭を乾
燥・予熱する乾燥・予熱機と気流搬送装置を設けたコー
クス製造設備の一例の構成を示す図である。同図におい
て、17は粉状の石炭（湿炭）を乾燥もしくは予熱する乾
燥・予熱機、18は垂直式コークス炉の燃焼用の空気を予
熱するための熱交換器、19は乾燥・予熱機17から排出さ
れた排ガス中の石炭を捕集する捕集機、20は捕集機19か
ら排出された排ガス中に残存している粉状の石炭を回収
する集塵機で、捕集機19で回収された乾燥・予熱炭25お
よび集塵機20で回収された回収炭27を装入炭29として垂
直式コークス炉16へ装入するための気流搬送装置21が設
けられている。なお、この例では捕集機19と、集塵機20
とブロワB₁と、ブロワB₂およびそれらを結ぶ配管類（図
中、一点鎖線で囲った部分）をまとめて気流搬送装置21
という。

【００２２】

【作用】前記図１および図２に示した垂直式コークス炉
において、石炭は炉の上部の石炭装入口２から炭化室１
に装入される。加熱は炭化室１の外側に配置された垂直
フリュー５により加熱壁13を介して行われる。加熱壁13
の材料としては珪石レンガもしくはシャモットレンガが
望ましい。燃料ガスと別途熱交換器（図４の熱交換器1
8）で予熱された空気は垂直フリュー5 の底部から導入
される。ここで空気と燃料ガスとが混合され、燃焼に供
される。なお、加熱には水平フリューを用いてもよい。
水平フリューの場合は、垂直式コークス炉の側方端面か
ら燃料ガスと予熱された空気が水平フリュー内に導入さ
れる。

【００２３】乾留されたコークスは炭化室１の底部に設
けれらたコークス排出口３の炉蓋９を図中に破線で示し
たように解放することにより、自重で排出される。乾留
時に発生するガスは発生ガス排出口４から排出され、回
収される。

【００２４】この垂直式コークス炉では、原料である石
炭が上部から装入され、乾留後のコークスが炉底の炉蓋
９を開くことにより自重で排出されるため、水平式コー
クス炉に不可欠の押出機、ガイド車などの重機械類を必
要としない。

【００２５】コークス炉から発生する煤塵は炉底の炉蓋
９を解放したときに発生するだけで、水平式コークス炉
に比較して煤塵の発生を大幅に減らすことができ、作業
環境の改善、粉塵公害の防止という点でも有利である。

【００２６】さらに炉団を構成する場合の炉締めには水
平式コークス炉の場合と同様にバックステーを用い、炉
長方向に強い炉締力を与えることができるので、炉を大
型化し、高生産効率のコークス製造設備とすることが可
能である。

【００２７】前記図３に示した本発明のコークス製造設
備においては、装入炭37が垂直式コークス炉16に投入さ
れ、炭化室中央部が少なくとも 500℃になるように乾留
される。乾留後のコークス34は再加熱装置35で 800℃以
上に再加熱される。再加熱コークス38は冷却装置36で冷
却用ガス39により冷却され（乾式消火）、冷却後コーク
ス40として冷却装置36から排出される。冷却用ガス39と
して、垂直式コークス炉16から発生する乾留ガス33中の
タール等の油分を除去した後の粗ガス（低温）、あるい
は製鉄所で発生する高炉ガスなどを使用すれば、その冷
却後の高温になったガスの一部を部分燃焼させてコーク
スの再加熱用に有効に活用できる。すなわち、再加熱コ
ークス38を冷却した後の冷却後ガス41の一部を再加熱装
置35へ導入し、空気42と混合して部分燃焼させ、乾留後
のコークス34を直接加熱することができる。この再加熱
装置35で発生した再加熱後のガス43は、高温であるだけ
でなく、乾留温度の低いコークスを再加熱する際に水素
を主成分とする可燃性の熱分解ガスを発生するので、垂
直式コークス炉16で燃料ガスとして予熱することなく有
効に使用することができる。

【００２８】垂直式コークス炉16で炭化室中央部が少な
くとも 500℃になるように乾留し、乾留後のコークス34
を再加熱装置35で 800℃以上に再加熱するのは、石炭か
らコークスになる過程で、石炭が溶融・固化を完了する
少なくとも 500℃までは乾留速度の遅い外熱方式が好ま
しいものの、コークスの品質（コークス強度）確保に必
要な 800℃以上の高い乾留温度まで外熱方式で加熱する
のは生産性が悪いためである。すなわち、垂直式コーク
ス炉16の乾留温度を下げることによりコークスの生産性
を向上させ、得られた乾留が不十分のコークスを再加熱
することによりコークスの品質を確保するのである。な
お、このコークス製造設備では再加熱装置、冷却装置を
設置する必要があるが、畜熱室が不要となるので設備費
を大幅に低減することができる。

【００２９】以下に、図３に示した構成を有する設備に
より石炭を乾留後、排出コークスの再加熱、冷却を行う
場合の操業諸元（条件）を与えて熱バランスおよび物質
バランスを試算し、通常の水平式コークス炉と乾式消火
設備とを有するコークス製造設備における一般的な操業
値ならびに熱バランスおよび物質バランスと比較した結
果について述べる。

【００３０】試算の前提は以下のとおりである。

【００３１】再加熱装置および冷却装置は、図５に示す
ように直結した構造を有するものとした。冷却部44に吹
き込む冷却用ガス39としては発熱量1140kcal/Nm³のコー
クス炉ガスと高炉ガスとの混合ガスを用い、再加熱コー
クス38を冷却した後の高温ガスの一部を再加熱部45に導
入し、空気46により部分燃焼させてコークス34の再加熱
に用いた。さらに、再加熱後の高温ガス43を垂直式コー
クス炉の燃料として用いることとした。なお、炉温は11
50℃とし、装入炭としては、表１に示す通常配合炭を用
いた。

【００３２】

【表１】

【００３３】操業条件については、まずコークス炉内に
おいて、炭化室中央部の温度が 500℃に到達した時点で
コークス34を排出し、次いで、このコークス34を図５に
示した再加熱・冷却装置で直接ガス加熱により 850℃ま
で再加熱し、再加熱コークス38は冷却部44で 180℃まで
冷却することとした。

【００３４】試算結果を表２に示す。表２の比較例とい
うのは、通常の水平式コークス炉と乾式消火設備とを有
するコークス製造設備についての一般的な操業値と熱バ
ランスおよび物質バランスである。

【００３５】同表から明らかなように、本発明の設備を
用いた本発明例１は乾留温度が低いためコークス炉での
発生ガス量は比較例に比べて少ないが、乾留に要する熱
量は100Mcal/t 程度少なかった。また、コークス炉から
排出されるコークスは炭化室中央部の温度が 500℃と低
くても平均的には 735℃で、搬送に十分耐える強度を有
し問題はないと判断された。

【００３６】再加熱部45でのコークス34の加熱条件を 8
50℃としたが、この加熱の際に、再加熱に必要な熱量を
上回る水素を主成分とする可燃性のガス（再加熱後ガス
43）70Nm³/t が得られ、かつ再加熱後ガス温度も高く、
コークス炉の燃料ガスの一部として活用しうるものと判
断された。

【００３７】さらに冷却部44では、従来の設備（乾式消
火設備）に比較して熱回収量が少ないが、これは冷却部
44に投入されるコークス温度が低いことと、冷却後の高
温ガスのうち一部がコークスの再加熱部45に送られ、こ
れを回収熱量として含めていないためである。

【００３８】

【表２】

【００３９】総合的に評価すると、乾留に必要な熱量か
ら回収熱量を差し引いた熱量は比較例よりも高くなって
いるが、コークス炉から排出される燃焼排ガスの顕熱が
大きく、このガスの顕熱をボイラ用の熱源あるいは石炭
乾燥などに有効に活用できることを考慮すれば、本発明
のコークス製造設備は熱経済性の面から究めて有利であ
るといえる。

【００４０】なお、コークスの品質については、少なく
とも 800℃に再加熱されていれば高炉用のコークスとし
て特に支障はなく、またこの温度は必要に応じて垂直式
コークス炉での排出温度もしくは再加熱装置での加熱温
度を調節することにより容易に調整することができるも
のである。

【００４１】つぎに図４に示した構成を有する設備によ
り石炭を乾留後排出コークスの再加熱、冷却を行うとと
もに、垂直式コークス炉の燃焼ガスを利用した予熱炭装
入を行う場合の操業諸元（条件）を与えて熱バランスお
よび物質バランスを試算した結果について述べる。

【００４２】垂直式コークス炉16、再加熱および冷却装
置の操業条件は前述と同様である。

【００４３】粉状石炭の乾燥・予熱機17に、垂直式コー
クス炉16の燃焼排ガス23とコークス炉の燃焼用空気32と
を熱交換器18で熱交換した後の熱風ガス24を導入して湿
炭22を乾燥・予熱し、気流搬送装置21で垂直式コークス
炉16に搬送して装入した。熱風ガス量は 0.87Nm³/t、熱
風ガス温度は 550℃、予熱炭温度は 210℃とした。

【００４４】試算結果を表３に示す。同表に示すよう
に、平均コークス温度を前記表２に示した本発明例１と
同等とした場合、乾留熱量は前記表２に示した本発明例
１の場合よりもさらに低下させることができる。また、
乾留に必要な熱量（コークス炉と予熱部）から回収熱量
を差し引いた熱量も前記表２の比較例より低くすること
ができ、熱経済性の面で一層有利になるという結果が得
られた。

【００４５】

【表３】

【００４６】

【発明の効果】垂直式コークス炉を主体とする本発明の
コークス製造設備は、設備費の低減、乾留効率の向上、
作業環境の改善ならびに粉塵公害の防止、熱経済性の向
上など種々の面で水平式コークス炉を主体とする従来の
コークス製造設備よりも優れており、今後のコークス製
造技術の発展に大きく貢献するものといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコークス製造設備に用いる垂直式コー
クス炉（一門）の構成例を示す図で、(a) 図は縦断正面
図、(b) 図は(a) 図のＢ−Ｂ線縦断面概略図である。

【図２】図１の(a) 図のＡ−Ａ線水平拡大断面図であ
る。

【図３】本発明のコークス製造設備の一例の構成を示す
図である。

【図４】本発明のコークス製造設備の他の例の構成を示
す図である。

【図５】本発明のコークス製造設備に用いる再加熱・冷
却装置の一例の構成を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】石炭の装入口とコークスの排出口がそれぞ
   れ上部および底部に取り付けられた炭化室がその炉長方
   向に平行に複数門配設され、隣接する炭化室の間の耐火
   物隔壁内に垂直フリューまたは水平フリューが設けられ
   てなる炉団を有する垂直式コークス炉に、この垂直式コ
   ークス炉から排出されるコークスを直接ガス加熱により
   加熱する再加熱装置と、再加熱装置から排出されるコー
   クスを乾式冷却する冷却装置とが設けられていることを
   特徴とするコークス製造設備。
2. 【請求項２】請求項１記載の炉団を有する垂直式コーク
   ス炉に、この垂直式コークス炉から排出されるコークス
   を直接ガス加熱により加熱する再加熱装置と、再加熱装
   置から排出されるコークスを乾式冷却する冷却装置とが
   設けられ、さらに、前記の垂直式コークス炉から排出さ
   れる高温の燃焼排ガスにより粉状の石炭を乾燥・予熱す
   る乾燥・予熱機と、乾燥・予熱した粉状の石炭を前記の
   垂直式コークス炉に装入する気流搬送装置とが設けられ
   ていることを特徴とするコークス製造設備。