JPH07102261A - 中温乾留コークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炉幅方向におけるコークスの温度差に起因す
るコークスの品質差を小さくする。 【構成】 室炉式コークス炉の炭化室炉幅方向中央部の
コークス温度が７００〜８５０℃に到達した時点で窯出
しを行う中温乾留コークスの製造方法において、乾留開
始から完了までの１サイクル内におけるコークスケーキ
の炉高方向の収縮量の経時変化を推定し、その推定結果
に基づいて燃料ガス投入量を乾留サイクル内で調整し、
窯出し時の炉幅方向におけるコークス温度差を１００℃
以下に抑制する。 【効果】 乾留所要熱量の低減と、コークス生産性を大
幅に上昇できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、従来の冶金用コーク
スの製造方法に比較して乾留時間を短縮できると共に、
乾留熱量を低減でき、コークス製造コストを大幅に低減
できる中温乾留コークスの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉は、炉体の下部に蓄熱
室があり、その上部に炭化室と燃焼室が交互に配列され
ている。室炉式コークス炉の炭化室は、炉高４０００〜
８０００ｍｍ、炉幅４００〜６００ｍｍ、炉長１２００
０〜１８０００ｍｍの直方体で、炭化室両側のフリュー
から厚さ約１００ｍｍの煉瓦壁を隔てて間接的に加熱さ
れる構造となっている。炭化室に装入された石炭は、炭
化室壁側から徐々に中心部に向かって乾留され、炭化室
内のコークスが中心部まで全体が乾留終了した状態を火
落ちと判定している。冶金用コークスの製造において
は、火落ちした時点で直ぐ窯出しするのではなく、コー
クスを十分に収縮させて押出抵抗を低減させると共に、
高品質の均質なコークスを得るために一定の置時間をと
って窯出しされる。

【０００３】一方、コークスの品質は、図６および図７
に示すとおり、石炭の軟化溶融領域（石炭温度３５０〜
５００℃の間）での昇温速度と窯出し時のコークス温度
に影響される。しかしながら、日常の火落ち判定は、発
生ガスの成分、量、温度の経時変化等で行われており、
通常炉幅方向中央部のコークス温度が約９００℃以上、
平均コークス温度が約９５０℃以上（以下高温乾留とい
う）を目標に操業されている。そのため、窯出し直前の
炉幅方向中央部のコークス温度は、通常１０００℃近傍
まで焼成されている。

【０００４】室炉式コークス炉の炭化室は、間接加熱で
あり、煉瓦の耐火度、必要コークス品質等より燃焼室温
度が１１００〜１４００℃に制限され、かつコークス層
は熱伝導率が低いために、火落ちしてから１０００℃近
傍まで焼成するのに約２〜３時間を要し、乾留時間は１
６〜２９時間、乾留所要熱量は石炭１ｋｇ当たり５００
〜６５０ｋｃａｌと莫大な熱量を必要とする。また、コ
ークス炉の建設費は、１門当たり２〜３億円、１００門
を有する１炉団建設するのに２００〜３００億円を必要
とする。このため、乾留時間を短縮してコークス生産性
を増大できれば、コークス炉のリプレースに際して大幅
に炉門数を削減でき、設備投資を大幅に低減することが
できる。

【０００５】従来、乾留時間を短縮してコークス生産性
を増大するコークス製造方法としては、粉炭を気流乾燥
予熱したのち、間接加熱竪型連続乾留炉に装入して８０
０〜９００℃まで乾留し、引続き１０００〜１２００℃
まで加熱ガスにより直接加熱焼成する方法（特開昭６２
−１４９７９１号公報）、室炉式コークス炉において、
フリュー温度を１１５０〜１３００℃の範囲に設定し、
炭化室中心部のコークス温度が最低７００〜９００℃の
範囲内に到達した時点で窯出し（以下中温乾留という）
を行い、コークス乾式消火設備に装入し、コークスが装
入された直後に、コークス乾式消火設備のプレチャンバ
ー内に空気を導入し、プレチャンバー内で主にコークス
から発生するガスを燃焼させることにより、少なくとも
９００℃以上の温度にコークスを加熱して焼成する方法
（特開平２−１９４０８７号公報）が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭６２−１４
９７９１号公報に開示の方法は、現状の室炉式コークス
炉とは異なり、間接加熱竪型連続乾留炉と直接加熱のシ
ャフト炉を組み合せたもので、新たに建設する必要があ
り、多大の設備投資を必要とする。また、特開平２−１
９４０８７号公報に開示の方法は、燃焼室温度を高温乾
留時と同程度にすることによって、コークス品質を決定
する因子の一つである石炭の軟化溶融領域での高昇温速
度が確保でき、かつコークス炉での乾留時間の大幅短縮
が可能となる。また、この方法は、コークス乾式消火設
備での再加熱によってコークス品質を決定するもう一つ
の因子であるコークス温度も十分補完できる。

【０００７】しかしながら、特開平２−１９４０８７号
公報に開示の方法は、高温乾留時と同程度の燃焼室温度
で乾留を行い、炭化室中央部のコークス温度が７００〜
９００℃で窯出しするため、高温乾留時に比較して炭化
室壁側と炉幅方向中央部との窯出しコークス温度の温度
差が大きくなり、コークス炉から窯出し時の炉幅方向の
コークス品質に大きなバラツキが発生するという問題を
有している。そのうえ、この方法は、炉幅方向のコーク
ス品質に大きなバラツキを有するままでコークス乾式消
火設備で再加熱すると、プレチャンバー内でのガスの偏
流などによりコークス品質のバラツキはさらに大きくな
る可能性もある。また、この再加熱によるコークス温度
の補完は、乾留温度７５０℃のコークスに対して高温乾
留なみの乾留温度を目標に熱量を加えるため、炉壁側コ
ークスに対しては必要以上の熱量が加わり、コークス品
質が過剰なものとなる。したがって、１窯当たりの平均
的なコークス品質という面では、特開平２−１９４０８
７号公報に開示の方法でも問題ないが、最低品質により
コークスの押出し性や高炉での使用可否を決定する場合
には、最低品質が確保できる操業条件を採用する必要が
あり、乾留熱量の増加を惹起する可能性が高い。一方、
炉幅方向のコークス品質を均一化するには、燃焼室温度
を下げれば炉幅方向の温度差は減少し、品質の均一なコ
ークスを製造できるが、乾留時間が延び、石炭軟化溶融
領域の昇温速度も低減するので、コークス品質に悪影響
を及ぼすといった問題が生じる。

【０００８】この発明の目的は、前記特開平２−１９４
０８７号公報に開示の方法の欠点である炉幅方向におけ
るコークスの温度差に起因するコークスの品質差を小さ
くできる中温乾留コークスの製造方法を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意試験研究を行った結果、乾留開始から
完了までの１サイクル内でコークスケーキの炉高方向の
収縮量の経時変化に基づいて乾留投入熱量を変化させる
ことによって、石炭軟化溶融領域の昇温速度を確保でき
ると共に、窯出し時の炉幅方向におけるコークスの温度
差を低減でき、炉幅方向におけるコークス品質のバラツ
キを小さくできることを究明し、この発明に到達した。

【００１０】乾留中の投入熱量を変化させて乾留を行う
方法は、特開昭６３−２６８７９３号公報に提案されて
いる。しかし、特開昭６３−２６８７９３号公報に開示
の方法は、高温乾留において平均コークス品質を制御す
ることを目的としており、この発明のように中温乾留に
おいて炉幅方向のコークス品質バラツキの低減を目的と
したものではなく、また、投入熱量の指針となるべきも
のもこの発明とは異なっている。

【００１１】すなわちこの発明は、室炉式コークス炉の
炭化室炉幅方向中央部のコークス温度が７００〜８５０
℃に到達した時点で窯出しを行う中温乾留コークスの製
造方法において、乾留開始から完了までの１サイクル内
におけるコークスケーキの炉高方向の収縮量の経時変化
を推定し、その推定結果に基づいて燃料ガス投入量を乾
留サイクル内で調整し、窯出し時の炉幅方向におけるコ
ークス温度差を１００℃以下に抑制することを特徴とす
る中温乾留コークスの製造方法である。

【００１２】また、この発明における燃料ガス投入量の
調整時期は、実操業における１サイクル内におけるコー
クスケーキの炉高方向の収縮量の経時変化を測定し、該
測定した実際のコークスケーキの炉高方向の収縮量の経
時変化と推定したコークスケーキの炉高方向の収縮量の
経時変化の偏差に基づき、後続の燃料ガス投入量調整時
期を修正するのである。

【００１３】

【作用】この発明においては、乾留開始から完了までの
１サイクル内におけるコークスケーキの炉高方向の収縮
量の経時変化を推定し、その推定結果に基づいて燃料ガ
ス投入量を乾留サイクル内で調整し、窯出し時の炉幅方
向におけるコークス温度差を１００℃以下に抑制するこ
とによって、石炭軟化溶融領域の昇温速度を上昇できる
と共に、窯出し時の炉幅方向におけるコークス品質のバ
ラツキを小さくできるのである。したがって、この発明
方法によれば、乾留時間を短縮できるため、乾留所要熱
量を大幅に低減でき、しかも、炉幅方向におけるコーク
ス品質のバラツキを通常の高温乾留と同等レベルとする
ことができる。

【００１４】この発明方法において燃料ガス投入量を乾
留サイクル内で調整するのは、コークス品質を決定する
因子の一つである石炭の軟化溶融領域の昇温速度を、炉
幅方向に均一にすると共に上昇させるためである。コー
クス炉燃焼室温度にもよるが、石炭が軟化溶融を開始す
る時期（石炭温度が約３５０℃）は、炉壁より全炉幅の
１／４程度の位置で乾留時間の１／３程度、固化する時
期（石炭温度が約５００℃）は乾留時間の１／２程度か
かり、炉幅方向中央部においては乾留後半である。した
がって、乾留前半に平均投入熱量より多くの熱量を投入
すれば、多くの熱量を加えている間に炉壁より全炉幅の
半分程度の石炭の軟化溶融領域は過ぎており、残りの乾
留後半においても炉壁側コークスに蓄えられた熱量によ
って、軟化溶融領域での昇温速度は上昇する。また、乾
留後半に平均投入熱量より少ない熱量を投入すれば、炉
壁側コークスには乾留前半に十分熱量が与えられている
ので、乾留後半に余分な熱量を与えなければ、乾留熱量
の低減と炉幅方向のコークス温度差を１００℃以下に低
減することができる。

【００１５】この発明において乾留サイクル内での燃料
ガス投入量の調整時期については、コークスの炉高方向
の収縮パターンと炉幅方向中央部の炭中温度の昇温パタ
ーンとの間には、図４に示すとおり、コークスの２度目
の大きな収縮が炉幅方向中央部の石炭が軟化溶融する時
期と一致するので、このコークスの２度目の大きな収縮
が始まる時期を予め推定し、この時期以前に燃料ガス流
量を切り替えることによって、上記の効果を得ることが
できる。

【００１６】この発明において窯出し時の炉幅方向中央
部のコークス温度を７００〜８５０℃としたのは、７０
０℃以上で窯出しを行えば、コークスケーキの焼き締ま
りも十分であり、窯出し時の発煙量も問題とならない
が、７００℃未満では、コークスケーキの焼き締まりが
不十分であり、窯出し時のコークバケットまたは消火車
への落下衝撃によってコークスの粉化が増大するばかり
でなく、発煙量が７００℃以上に比較して大幅に増大
し、操業面で問題となる。また、窯出し時の炉幅方向中
央部のコークス温度が８５０℃を超えると、高温乾留コ
ークスに比較して多少劣るものの、殆どコークス品質が
変わらないからである。また、窯出し時の炉幅方向にお
けるコークス温度差を１００℃以下としたのは、現状の
高温乾留における炉幅方向のコークス温度差は１００℃
程度であり、これ以下であれば問題ないからである。

【００１７】なお、この発明において燃料ガス投入量の
調整時期は、実操業における１サイクル内におけるコー
クスケーキの炉高方向の収縮量の経時変化を測定し、該
測定した実際のコークスケーキの炉高方向の収縮量の経
時変化と推定したコークスケーキの炉高方向の収縮量の
経時変化の偏差に基づき、後続の燃料ガス投入量調整時
期を修正することによって、次サイクルにおける燃料ガ
ス投入量調整時期をより正確に決定することができる。

【００１８】

【実施例】全水分６％、灰分９．１％、揮発分２５．４
％、粒度（−３ｍｍ）８０％の装入炭を、１／４Ｔｏｎ
試験コークス炉に装入し、図１に示すパターン１、パタ
ーン２の２種類のパターンで炉幅方向中央部のコークス
温度が７００℃、７５０℃に到達するまで乾留し、窯出
しを行った。また、コークス炉の高さ方向の中心で、炉
幅方向に炉壁から中心部までの間で５点、乾留中の温度
変化を測定した。さらに、コークス窯出し時の発煙状況
も目視観察した。なお、コークスの炉高方向の収縮パタ
ーンは、炉頂の装炭口よりプレートのついた棒をコーク
スケーキ上面に載置して測定した。その結果を表１に示
す。また、石炭の軟化溶融領域の昇温速度を図２および
図３に示す。また、比較のため、燃料ガス供給量を一定
（パターン３）で、炉幅方向中央部のコークス温度が６
５０℃、７００℃、７５０℃に到達するまで乾留し、窯
出しを行った比較例、および、通常の高温乾留の参考例
の結果とを併せて表１に示す。なお、表１中のコークス
温度は、窯出し時の炉幅方向中央部のコークス温度、炉
幅方向温度差は、窯出し時の炉幅方向中央部のコークス
温度差である。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１に示すとおり、本発明方法によれば、
中温乾留で窯出しを行っても炉幅方向のコークス温度バ
ラツキはＮｏ．５〜７の比較例にくらべ格段に減少で
き、Ｎｏ．８〜１０の参考例の高温乾留時と遜色無い程
度に減少している。また、窯出し時の発煙は、窯出し時
の炉幅方向中央部のコークス温度６５０℃（Ｎｏ．５）
では多く、７００℃以上であれば問題はない。さらに、
本発明方法は、乾留時間、乾留熱量が参考例の高温乾留
のＮｏ．８〜１０に比較し、大幅に低減している。ま
た、図２および図３に示すとおり、本発明方法によれ
ば、炉幅方向の昇温速度は均一化すると共に、上昇し
た。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、窯出し時の炉幅方向中央部のコークス温度バラツキ
を低減できるばかりでなく、コークス品質を向上させる
因子の一つである石炭の軟化溶融領域の昇温速度を上昇
させることができ、乾留所要熱量の低減と、コークス生
産性を大幅に上昇できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例における加熱パターンの乾留時間と供給
ガス量との関係を示すグラフである。

【図２】実施例における窯出し温度７５０℃での炉幅方
向位置と石炭の軟化溶融領域の昇温速度との関係を示す
グラフである。

【図３】実施例における窯出し温度７００℃での炉幅方
向位置と石炭の軟化溶融領域の昇温速度との関係を示す
グラフである。

【図４】乾留経過時間と炉高方向コークス収縮量と炉幅
方向中央部のコークス温度との関係を示すグラフであ
る。

【図５】窯出し温度と炉幅方向コークス温度差との関係
を示すグラフである。

【図６】石炭の軟化溶融領域での昇温速度とコークス強
度との関係を示すグラフである。

【図７】窯出し時の炉幅方向中央部のコークス温度とコ
ークス強度との関係を示すグラフである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室炉式コークス炉の炭化室炉幅方向中央
   部のコークス温度が７００〜８５０℃に到達した時点で
   窯出しを行う中温乾留コークスの製造方法において、乾
   留開始から完了までの１サイクル内におけるコークスケ
   ーキの炉高方向の収縮量の経時変化を推定し、その推定
   結果に基づいて燃料ガス投入量を乾留サイクル内で調整
   し、窯出し時の炉幅方向におけるコークス温度差を１０
   ０℃以下に抑制することを特徴とする中温乾留コークス
   の製造方法。
2. 【請求項２】 実操業における１サイクル内におけるコ
   ークスケーキの炉高方向の収縮量の経時変化を測定し、
   該収縮量経時変化と推定したコークスケーキの炉高方向
   の収縮量の経時変化の偏差に基づき、後続の燃料ガス投
   入量調整時期を修正することを特徴とする請求項１記載
   の中温乾留コークスの製造方法。