JPH05311175A

JPH05311175A - 冶金用コークスの製造方法

Info

Publication number: JPH05311175A
Application number: JP11373592A
Authority: JP
Inventors: Keizo Inoue; 恵三井上; Kazuya Uebou; 和弥上坊; Kunihiko Nishioka; 邦彦西岡
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-05-06
Filing date: 1992-05-06
Publication date: 1993-11-22

Abstract

(57)【要約】【目的】乾式消火設備において、コークスの顕熱回収を
安定して行うと同時に、摩耗強度、圧潰強度が高く、高
温域におけるCO₂との反応性の小さい冶金用コークスの
製造方法を提供する。【構成】赤熱コークスを、上部第一の区域４と下部第二
の区域６を有する乾式消火設備の反応器（冷却塔）１内
の上部第一の区域４へ投入し、この区域４の上方部から
炭化水素類を吹き込んで下方へ流通させるとともに、こ
の区域４から排出されるガス中の未分解タールや煤を燃
焼処理し、下部第二の区域６に冷却ガスを流通させてコ
ークスを冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冶金用コークスの製造
方法、特に、冷間強度が高く、熱間におけるCO₂との反
応性が低い冶金用コークスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冶金用コークスとしては、高炉
内での通気性を確保するために、強度が高く、また、コ
ークスの小塊化、粉化の抑制のため熱間（1000〜1200℃
の高温域）における CO₂との反応性の低いものが要求さ
れている。さらに、製造コストを極力低減させることが
要求される。

【０００３】この製造コスト低減のためには、安価な低
品位原料炭の使用、乾留熱量の低減が有効であるが、こ
れらはいずれもコークスの強度を低下させ、また、熱間
における CO₂との反応性を高めてコークスの小塊化、粉
化を促進する。このため、装入石炭の配合方法、事前処
理法、窯内での石炭の嵩密度の向上均一化法などの開
発、燃焼方法の改善など、種々の技術改善が行われてい
る。なお、これらの方法はいずれも乾留前あるいは乾留
中の改善法で乾留後のコークスを対象とした改善法では
ない。

【０００４】近年、コークス乾式消火設備が多くのコー
クス製造所で採用されている。これは赤熱コークスを冷
却すると同時に、その顕熱を回収する省エネルギー設備
であるが、冷却塔内での均熱・徐冷効果、荷下がり時に
おけるコークスの脆弱部の粉化脱落によるスタビライズ
効果により見かけ上品質が向上するので、一種の乾留後
の品質改善方法であるとも言える。

【０００５】一方、乾留後のコークスの品質を積極的に
改善する方法もいくつか提案されている。すなわち、乾
留により生成した赤熱コークスに対して、その冷却過程
において、重質油をスプレーする方法（特公昭54−1560
06号公報）、乾式消火設備の冷却塔のプレチャンバー部
に炭化水素類を吹き込んで品質を改善する方法（特開昭
63−8480号公報）などである。これらの方法において
は、重質油や炭化水素類が赤熱コークス上で気相熱分解
し、生成した熱分解カーボンが赤熱コークスの表面に付
着すると共に気孔や亀裂の内部にも付着、充填されて、
コークスの摩耗強度、圧潰強度を向上させ、熱間におけ
るCO₂との反応性を低下させる。

【０００６】しかしながら、これらの方法では、循環さ
せている冷却ガス中に未分解の重質油タールや煤が混入
し、熱回収ボイラの配管表面に付着して熱回収効率を低
下させ、また、バグフィルターの目詰まりを引き起こ
し、循環系の圧損上昇を招き、乾式消火設備の正常な運
転が不可能となる欠点がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、乾式消火
設備において炭化水素類の吹き込みによりコークスの品
質改善を行う際の上記の問題を解決し、コークスの顕熱
回収を安定して行うと同時に、コークスの摩耗強度なら
びに圧潰強度を向上させ、高温域におけるCO₂との反応
性を低下させ得る冶金用コークスの製造方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、反応器を上下
二つの区域に分け、両区域でガスの流通を独立して行わ
せ、炭化水素類を流通させる上部第一の区域から排出さ
れるガス中の未分解タールや煤を燃焼処理することを特
徴とするもので、その要旨は『上部第一の区域と下部第
二の区域を有する反応器の上部第一の区域へ赤熱コーク
スを投入し、上部第一の区域の上方部から炭化水素類を
吹き込んでその区域の下方へ流通させるとともに上部第
一の区域から排出されるガス中の未反応の炭化水素類を
燃焼処理し、下部第二の区域に冷却ガスを流通させるこ
とを特徴とする冶金用コークスの製造方法』にある。

【０００９】反応器の上部第一の区域とは、反応器の上
方部に位置し、この上部第一の区域に吹き込まれる炭化
水素類を熱分解して、熱分解カーボンをコークス塊の表
面に付着させる区域であり、下部第二の区域とは、反応
器の下方部に位置し、冷却ガスを流通させて上部第一の
区域から下部第二の区域へ下降する赤熱コークスを冷却
する区域をいう。

【００１０】炭化水素類としては、重油、タール等が好
適であるが、メタン、プロパン、天然ガス等の炭化水素
ガス、ヘプタン、ヘキサン、ベンゼン、トルエン等の飽
和あるいは不飽和炭化水素、ナフサ、軽油等の石油系分
留油およびその残渣、粗軽油、ナフタリン油、吸収油、
アントラセン油等の石炭系分留油およびその残渣、なら
びに石炭液化油等の一種またはそれらの混合物を用いて
も同様の効果を得ることができる。

【００１１】未反応の炭化水素類とは、未分解タールな
ど、赤熱コークスの層を通過する間に完全に分解せずに
排出される炭化水素類を意味するが、ここでは、未分解
タールなどとともに排出される煤や、H₂、CH₄ などの分
解ガスなども含めて未反応の炭化水素類という。

【００１２】

【作用】以下に、本発明方法を図に基づいて説明する。

【００１３】図１は、本発明方法を実施するための反応
器の一例の構成を示す縦断面図である。この図におい
て、２はコークス炉から排出された赤熱コークスを反応
器１に投入するための上部開口、３は冷却完了後のコー
クスを排出する下部開口で、４が上部第一の区域、６が
下部第二の区域である。上部第一の区域４の下端にはこ
の区域４に流通させるガスを排出するための上部小煙道
７が設けられ、この上部小煙道７は排出されるガス中の
未反応の炭化水素類を燃焼させる燃焼塔13に接続されて
いる。下部第二の区域６の上端には赤熱コークスを冷却
した後のガスを排出するための下部小煙道８が設けられ
ている。５は上部第一の区域４と下部第二の区域６を接
続する緩衝帯である。上部第一の区域４の上方部には炭
化水素類を吹き込むための散布ノズル９が取り付けら
れ、反応器１の下方部には下部第二の区域６の下端から
冷却ガスを吹き込むための下部送風口10が設けられてい
る。なお、緩衝帯５は、コークスの品質改善を反応器１
内のコークス全てについてむらなく行って均質なコーク
スを得るために、その高さ（上部小煙道７と下部小煙道
８との間の長さ）を直径の１／２以上とするのが望まし
い。

【００１４】上記のように構成された反応器を用いて本
発明方法を実施するには、赤熱コークスを上部開口２か
ら上部第一の区域へ投入し、炭化水素類（例えば、軟ピ
ッチ11）を圧入ポンプ12により散布ノズル９を介して間
欠的に散布する。赤熱コークスは 800〜1000℃の高温な
ので、炭化水素類はこの赤熱コークス上で気相熱分解
し、生成した熱分解カーボンは赤熱コークスの表面や気
孔、亀裂の内部に付着する。同時に生成するH₂やCH₄ 等
の分解ガスおよび未分解のタールや煤は、サーキュレイ
ションファン19により吸引されて上部小煙道７から系外
へ抜き出され、燃焼塔13で燃焼処理される。燃焼処理後
の排ガスは除塵器21で除塵され、上部蒸気ボイラ14を通
過した後サイクロン17を経て、後述の下部循環冷却ガス
として反応器１内に戻される。

【００１５】赤熱コークスは、下部開口３からのコーク
スの排出に伴い緩衝帯５を通過して下降し、下部第二の
区域６に至り、下部送風口10から吹き込まれる冷却ガス
により 200℃程度まで冷却される。なお、冷却ガスとし
ては、N₂ガスなど、通常、乾式消火設備で冷却ガスとし
て用いられているガスを使用すればよい。冷却ガスは赤
熱コークスとの熱交換により約 850℃になり、サーキュ
レイションファン18により吸引されて下部小煙道８から
抜き出され、ダストセパレーター15で除塵され、蒸気ボ
イラ16で熱回収された後、サイクロン17を経て下部送風
口10から反応器１内へ吹き込まれ、下部循環冷却ガスと
して循環する。なお、この例では、冷却ガスの一部は、
図中に破線の矢印で示されているように上部小煙道７か
らも抜き出されるが、これは、未分解タールなどの炭化
水素類が下部循環冷却ガス中に混入するのを完全に防止
するためである。この場合は、冷却ガスの補給が必要に
なる。

【００１６】冷却が完了したコークスは下部開口３から
ほぼ連続的に排出される。

【００１７】上記の処理を実機で行うには、赤熱コーク
スをコークスバケット車に受け入れ、サイクルタイム毎
に上部第一の区域に装入し、その都度間欠的に炭化水素
類（例えば、軟ピッチ）を散布して品質改善処理を施
す。一方、下部開口３から冷却が完了したコークスをほ
ぼ連続的に排出させ、上部第一の区域の赤熱コークスを
徐々に下部第二の区域へ移行させて、再び上部第一の区
域に赤熱コークスを装入して同様の処理を行う。つま
り、赤熱コークスの装入はコークス炉団操業に合わせた
バッチ方式、冷却されたコークスの排出はほぼ連続方式
となる。

【００１８】燃焼処理後の排ガスは、除塵後大気中に放
散したり、直接蒸気ボイラ16へ導入することも可能であ
るが、蒸気ボイラ16へ導入するには、上部第一の区域で
のガスの発生が間欠的なので圧力コントロールをしなけ
ればならず、上記のように上部蒸気ボイラ14で熱回収
し、蒸気ボイラ16の出側で下部循環冷却ガスに加えるの
が望ましい。これによって、未反応の炭化水素類の燃焼
熱を回収するとともに、除塵器では捕集できないタール
類なども除去することができ、系外への廃棄物を最小限
に抑えることができる。

【００１９】燃焼塔13は、上部第一の区域で発生するガ
ス中に含まれるH₂、CH₄ 等の分解ガスおよび未分解ター
ル、煤など、未反応の炭化水素類の燃焼が可能なもので
あればよく、その型式は問わない。

【００２０】上記の本発明方法により製造されるコーク
スは、その表面のみならず、コークス表面の気孔や亀裂
の内部にも炭化水素類の気相熱分解により生成した熱分
解カーボンが付着し、気孔や亀裂が熱分解カーボンで充
填されているので、冷間強度や圧潰強度が高い。コーク
ス塊の内部に進入する熱分解カーボンが多いほど強度向
上効果は大きい。

【００２１】また、コークス表面や気孔内表面をコーテ
ィングする熱分解カーボンは易黒鉛化性の光学的高異方
性カーボンで、 CO₂やH₂O 等との反応速度は極めて小さ
く、高炉内でのこれら CO₂やH₂O との反応によるコーク
スの小塊化、粉化が抑制される。この場合も、コークス
塊の内部に進入する熱分解カーボンが多いほど CO₂やH₂
O との反応性を低下させる反応性改善効果が大きい。

【００２２】上部第一の区域に吹き込む炭化水素類とし
ては、前記のように、重油、タール等が好適であるが、
その他の、ガス状あるいは液状の炭化水素、石油系分留
油およびその残渣、石炭系分留油およびその残渣など、
熱分解によりカーボンを析出するものはいずれも使用す
ることができる。前記の炭化水素類が気体の場合は昇圧
ポンプにより散布ノズルを介して間欠的に吹き込み、固
体の場合は上部開口に設けられている複数個の補助シュ
ートにより間欠的に投入するか、あるいは分留油等と混
合し、圧入ポンプにより散布ノズルから吹き込めばよ
い。

【００２３】炭化水素類の吹き込み量は、熱分解後の付
着カーボン量がコークス重量当たり10％以下となる量で
あれば十分効果が認められるが、必要以上に多量に吹き
込むのは経済的ではなく、未分解タールなどが増加し、
熱回収ボイラの配管表面へのカーボンの付着の問題が生
じたり、燃焼塔の処理容量を増大させなければならなく
なる。また、付着カーボン量がコークス重量当たり 0.5
％未満では十分な品質改善効果が得られない。従って、
炭化水素類の吹き込み量は熱分解後の付着カーボン量が
コークス重量当たり 0.5〜２％となるようにするのが望
ましい。

【００２４】本発明方法を適用することにより、上部第
一の区域から排出される未分解タールや煤は除去される
ので、下部循環冷却ガス中への未分解タールや煤の混入
を防止することができる。これによって、熱回収ボイラ
の配管表面への未分解タールや煤の付着による熱回収効
率の低下、バグフィルターの目詰まりによる循環系の圧
損の上昇を防止することが可能となり、コークスの顕熱
回収を効率よく、安定して行うことができる。

【００２５】

【実施例】前記図１に示した構成を有し、緩衝帯の高さ
／径比が１／２である反応器（冷却塔）を用いて本発明
方法によりコークスの製造試験を行い、コークスの品質
（強度及び熱間における CO₂との反応性）を調査した。
また、比較のため、炭化水素類の吹き込みを行わない場
合についても同様の調査を行った。用いた反応器のコー
クス処理能力は 10T/Hで、上部抜き出し風量を 200Nm³/
H 、下部循環風量（下部循環冷却ガス量）を 20000Nm³/
H として試験を行った。

【００２６】コークス強度の測定は JIS K 2151 に規定
された回転強度試験法により行い、熱間における CO₂と
の反応性については、粒径19〜21mmのコークス200gに C
O₂を1100℃、５Nl/minで２時間反応させた後のコークス
の重量減少を反応量として測定し、反応後のコークスを
Ｉ型ドラムを用いて毎分20回転で30分間回転させた後10
mmのふるいを通過せずふるい上に残留するコークスの重
量割合を反応後強度として求めた。炭化水素類として
は、表１に示す性状の軟ピッチを用い、0.2T/Hで吹き込
んだ。下部第二の区域６にはN₂ガスを流通させた。

【００２７】表２にコークス品質測定結果を示す。この
表から、軟ピッチを吹き込むことにより回転強度が向上
し、 CO₂との反応性が低下するとともに反応後強度が向
上することがわかる。また、長期間（約３か月）の安定
操業が可能であった。

【００２８】なお、比較試験として、上記本発明例と同
様に軟ピッチを吹き込むが、燃焼処理を行わない試験を
実施した。この場合には、上部蒸気ボイラ14内の配管等
に未分解タールが付着し、ガス圧損が上昇するとともに
熱効率が低下し、さらに、放散管20をはじめ排ガス系統
で圧損上昇による通気不良が発生して安定操業が不可能
となった。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】

【発明の効果】本発明方法によれば、乾式消火設備にお
いて、摩耗強度、圧潰強度が高く、熱間での CO₂との反
応性の小さい、従って高炉内で小塊化、粉化しにくい冶
金用コークスを製造することができる。しかも、熱回収
ボイラの効率の低下やバグフィルターの目詰まりを引き
起こすことなく、コークスの顕熱の回収を安定して行う
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するための装置の一例の構成を示
す縦断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】上部第一の区域と下部第二の区域を有する
反応器の上部第一の区域へ赤熱コークスを投入し、上部
第一の区域の上方部から炭化水素類を吹き込んでその区
域の下方へ流通させるとともに上部第一の区域から排出
されるガス中の未反応の炭化水素類を燃焼処理し、下部
第二の区域に冷却ガスを流通させることを特徴とする冶
金用コークスの製造方法。