JPH07268336A - 高炉用コークスの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】乾留温度を900 ℃以下として高炉用コークスを
製造できる簡便かつ効率的な方法の開発。 【構成】前記乾式消化設備の上部領域においてコークス
炉より排出された赤熱コークスの表面温度を測定し、得
られた測定値に基づいて前記熱風の吹き込み量および温
度を制御して、前記上部領域における赤熱コークスの温
度を所定範囲の温度に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室炉式大型コークス炉
で石炭を乾留してコークスを製造する方法、特に二次的
品質を向上させた高炉用コークスの製造方法に関するも
のであり、本発明によりコークス炉の生産性を大幅に向
上することが可能となる。

【０００２】

【従来の技術】コークスを製造する方法は、通常８〜10
％の水分を有する数種もしくは10種ほどの原料石炭を所
定比率、所定粒度に配合・粉砕調整して、コークス炉の
炉上に設けられた石炭塔と称される貯炭槽までベルトコ
ンベアーで搬送し、この貯炭槽からはコークス炉１窯分
に相当する石炭 (以下、装入炭と称す) を秤量して装炭
車に払い出す。装炭車は炉上を所定窯まで走行し、コー
クス炉の炉上に設けられた４〜５孔の装炭口より積載し
た装入炭全量を炭化室に自重で装入する。

【０００３】装入炭は炭化室のレンガ壁を介して両側に
設けられた燃焼室からの間接加熱により、24時間前後の
時間をかけて乾留温度約1000℃程度で焼成され、コーク
スとして炉外に排出され、散水による湿式冷却もしくは
不活性ガスによる乾式冷却により消火され、高炉用コー
クスとして使用に供される。

【０００４】このようにコークス炉は非常に高温で操作
されるため、大量のエネルギーを投入する必要があり、
例えば石炭１kgを乾留するのに500 〜600kcal 程度の熱
量が必要である。従って、この乾留温度の低下を図るこ
とができれば投入エネルギーを低減することが可能とな
り、経済性の向上、即ちコークス製造コストの低下をも
たらすことが可能となる。

【０００５】もっとも、例えば乾留温度900 ℃以下とい
う乾留温度の低下はコークス品質 (強度、反応性) の低
下等を招くため、特に高炉向けのように高品質が要求さ
れるコークスの製造においては、未だに乾留温度の大幅
低下は実現していない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図１は、乾留温度とコ
ークス強度との相関を示すグラフである。これからも分
かるように、特に900 ℃以下というように乾留温度を低
下させると、そこで得られるコークスの品質、特に強度
は大幅に低下する。即ち、同一原料炭を使用した場合に
は乾留温度の低下とともに製造されるコークスの強度低
下は不可避であり、従って例えば、900 ℃以下という中
低温の乾留温度で製造したコークスを高炉用として使用
するためには、何らかの工夫を施すことが不可欠であ
る。例えば、配合原料を高級化してコークス品質の向上
を図る方法が挙げられるものの、これは原料コストの大
幅な上昇を引き起こすために好ましくない。

【０００７】他方、コークス炉から排出した中温乾留赤
熱コークスをコークス乾式消化設備(以下、CDQ ともい
う) に装入し、この際、タール等の炭化水素化合物を同
時にCDQ 内に吹き込むことにより、コークス上に熱分解
炭素を蒸着させてコークス品質の向上を図った例もあ
る。

【０００８】この方法ではコークス品質は確かに向上す
るものの、しかし添加したタールの全てが完全に反応す
るのは非常に困難であり、そのために未反応タールが熱
交換用循環ガス中に同伴してボイラー部側に導入され、
ここで冷却されて凝縮し、配管等に付着することにな
り、その結果、種々のトラブルを誘発する可能性が非常
に高くなることは否めない。

【０００９】CDQを利用して中温乾留コークスの品質改
善を図る方法として、特開平２−194087号公報に記載さ
れた方法のようにプレチャンバー部に空気を吹き込んだ
例もある。この方法は、設備的には非常に簡便で魅力的
であるが、しかしこの方法で全てのコークス塊を均一に
再加熱して温度上昇を図ることは困難である。何故な
ら、空気 (中の酸素) は吹き込まれた場所でほとんど瞬
間的に全量反応してしまうため、空気吹き込み位置のコ
ークス温度は上昇するものの、その他の場所には酸素が
ほとんど供給されないために燃焼反応が生起せず、コー
クス温度も直接的には上昇しない。

【００１０】即ち、実際のCDQ ではコークス炉から排出
された例えば１バッチ30t 程度の赤熱コークスが一度に
CDQ 上部に装入されるため、このコークス層上面に空気
を吹き付けると、上層の一部のコークス温度は上昇する
もののその他のコークスは温度が上昇しないことにな
る。従って、コークス塊一つ一つを均一に再加熱し、温
度上昇させるためには空気吹き込みに特段の工夫を施す
必要があるものと想定されるが、本例にはその具体的方
策が示されていない。

【００１１】かくして、本発明の目的は、上述のような
従来技術の欠点を解消したコークス、特に高炉用コーク
スの製造方法を提供することである。具体的には、本発
明の目的は、コークスドラム強度85以上の高炉用コーク
スを簡便な手段でかつ効果的に製造できる方法を提供す
ることである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上述の目
的達成のために中温乾留コークスの品質を二次的に向上
させる方法について種々検討を行い、経済的に有利にか
つ装置上のトラブル等を引き起こすことなく顕著な効果
を発揮できる本発明を完成させた。

【００１３】即ち、本発明の要旨は、コークス炉より排
出された赤熱コークスの顕熱を回収する乾式消化設備
(CDQ)において、この乾式消化設備の上部領域で赤熱コ
ークスに、可燃性ガスを含む熱交換用循環ガスの燃焼に
よって生成した熱風を吹き込み、この赤熱コークスを乾
留温度以上に再加熱する方法において、乾式消化設備の
上部領域の赤熱コークスの表面温度に応じて上記熱風の
吹き込み量および温度を制御し、この赤熱コークスの温
度を所定範囲に制御することを特徴とする高炉用コーク
スの製造方法である。

【００１４】さらに好ましくはCDQ に投入される赤熱コ
ークスのコークス炉での乾留温度が、平均乾留温度で、
900 ℃よりも低いことを特徴とする高炉用コークスの製
造方法にある。

【００１５】

【作用】次に、本発明の作用を添付図面に基づいて説明
する。図２は、本発明にかかる方法を実施するための装
置の概略説明図である。本発明を実施する操作を図２を
参照して説明すると次の通りである。

【００１６】即ち、コークス炉 (図示せず) から排出さ
れた一窯分の赤熱コークス10は消火台車12に積載され、
CDQ14 まで運搬された後、CDQ14 の上部領域であるプレ
チャンバー部18に投入される。

【００１７】一方、このプレチャンバー部18には燃焼炉
20で製造された高温熱風22が供給され、その結果、投入
赤熱コークス10が乾留温度以上、例えば 950〜1000℃に
昇温されて品質の改善が達成されることになる。

【００１８】品質改善が達成された赤熱コークス10は、
次いでCDQ14 の下方の冷却部24において熱交換用循環冷
ガス26と一般的には向流接触して熱交換し、200 ℃以下
程度に冷却された後、CDQ 下部から冷コークス26として
抜き出されることになる。

【００１９】逆に、高温となった循環ガス28は煙道29か
ら除塵器30を経てボイラー部32に導入され、ここで熱交
換、冷却された後、サイクロンなどの除塵器を経て再び
CDQ下部に循環されることになる。

【００２０】ここにおいて、CDQ 内部を循環する熱交換
用の循環ガス26、は例えば投入コークス１t 当たり1500
Nm³ 程度のオーダーであり、そして回収される循環ガス
28の中には可燃性成分が相当量含まれているのが一般的
である。その理由としては、高温下では循環ガス26中に
含まれる二酸化炭素がコークスの炭素に作用して可燃性
の一酸化炭素を生成する反応が生起すること、さらには
中低温乾留コークスを二次的に再加熱、昇温する過程に
おいて水素を主成分とする熱分解ガスが生成すること等
が挙げられる。

【００２１】かくして、循環ガス28中には可燃性ガスが
十分に含まれるため、これを熱風製造用の燃料として活
用することが可能である。例えば、CDQ プレチャンバー
部18に投入した平均温度850 ℃の中温乾留コークスに対
し、コークス１t 当たり150 Nm³ 程度の循環ガスを燃焼
させて製造した熱風を供給することにより、コークス温
度を100 ℃程度上昇させることが可能であり、これによ
り中低温乾留コークスの品質を高温乾留コークスのそれ
とほば同程度まで向上させることが可能である。

【００２２】図示例では除塵器の循環ガス26の一部は燃
焼炉20に送られ、弁33、34の操作によってその燃焼量が
制御される。このようにして温度、量が制御された熱風
がプレチャンバー部18に投入され赤熱コークスの温度を
所定範囲内に制御するのである。

【００２３】一方、プレチャンバー部18に吹き込まれた
熱風は、その後CDQ 下部の循環ガス28に合流し、煙道29
からボイラー部32に導入されて熱回収がなされることに
なる。尚、循環ガス26の燃焼方法、場所は本発明法に対
して何ら制約を及ぼすものではなく、CDQ の外部で予め
熱風を製造してCDQ に吹き込むことも可能であるし、CD
Q 内部で循環ガスを燃焼させて熱風とすることも、また
可能である。

【００２４】このようなCDQ を利用したコークスの改質
において、その反応を制御することが不可欠であるが、
しかしそのためには特段の工夫を施すことが必要であ
る。なぜなら、コークス炉は例えば１炉団50〜100 門
(窯) の炭化室を有しており、そしてこれらの炭化室は
各々個別の特性を有しているために、製造されるコーク
スの性状が窯毎に異なるという傾向を一般的には呈し易
い。また、コークスの窯出し速度 (CDQ への供給速度)
は常に一定という訳ではなく、計画的あるいは突発も含
め相当変動する。言い換えれば、このような操業変動は
普遍的であり、CDQプレチャンバー部18はその操業変動
の緩衝帯として本来的には存在する。

【００２５】従ってプレチャンバー部18に装入される赤
熱コークス10は、通常の操業下であっても、その層高変
動が例えば３ｍ以上に達することになる。さらに、固体
のコークスの場合、ガスや液のような流体の場合とは異
なって正確な温度測定が容易ではない。また、CDQ 内で
塊コークスが連続的に移動、荷下がりしている状況にお
いては、摩耗等の問題もあって熱電対のような接触型温
度計の使用は相当の工夫を要す。

【００２６】従ってこの様な状況下では、反応の制御即
ち熱風供給量の調製はCDQ 下部から切り出されるコーク
スの品質に応じてなされるのが最も容易であるが、しか
しCDQ 上部のプレチャンバー部18の赤熱コークスがCDQ
下部から冷コークスとして切り出されてくるまでには例
えば３h 程度の時間を要すため、この品質をもってプレ
チャンバー部18の改質反応を制御する場合にはその精度
は粗雑とならざるを得ない。

【００２７】そこで本発明では、CDQ14 の上部領域に好
ましくは非接触型の温度計15を設置してプレチャンバー
部18の赤熱コークスの表面温度を計測し、この情報に基
づいてプレチャンバー部18での改質反応を精細に制御す
る。即ち、コークス炉から排出された一窯分の赤熱コー
クスがCDQ14 のプレチャンバー部18に装入された時点に
おいて、プレチャンバー部の上部に設置した温度計でプ
レチャンバー部に堆積した赤熱コークスの表面温度を測
定する。ここで、測温位置は一か所でも勿論構わない
が、測定の信頼度を向上させるためには複数カ所の測温
が望ましい。そして、このために複数の温度計を設置す
ることも可能であるし、温度計を移動させて測温する方
法もまた可能である。

【００２８】こうして温度測定がなされると、この温度
情報に基づいてコークスを例えば950 〜1000℃という所
定温度にまで再加熱するに必要な燃料および空気が流量
制御弁を通じて燃焼炉に導入され、燃焼して熱風が製造
されることになる。このようにして温度、量が制御され
た熱風22が適宜吹込口 (図示せず）からCDQ 上部領域つ
まりプレチャンバー部に投入されるが、本発明では空気
でなく、燃焼排ガスの熱風であるため赤熱コークスの内
部にまで熱風が到達するのである。

【００２９】なお、ここでの温度計測器は特に限定され
るものではないが、例えば典型的な非接触型温度計であ
る輻射温度計、光電管温度計等があげられる。これらは
赤熱コークスの表面温度を計測するのであるが、そのよ
うな表面温度と内部温度には一定の相関があり、予めそ
れを知ることにより、表面温度の計測値から内部温度を
知ることができる。もちろん、直接内部温度が実用的に
計測できれば、その測定値を直接用いてもよいことは言
うまでもない。かくして、本発明によれば、例えば強度
DI₁₅ ¹⁵⁰＝85という高炉用コークスが簡便な手段でもっ
て効率的に製造されるのである。

【００３０】本発明により、安全かつ経済的に中低温乾
留コークスの品質が改善されることになるが、ここで対
象となるコークスとしては平均乾留温度が900 ℃以下で
あるものが好ましい。より好ましくは、850 ℃以下であ
る。何故なら、これ以上の温度で乾留されたコークスに
対して本発明を採用した場合、勿論品質の向上は認めら
れるものの、現行の高炉向けコークス並の品質を確保す
るという観点からすれば、手間の割には求められる品質
の改善、向上幅が小さく、このようなコークスを対象と
することは経済的にみて得策とは言えない。さらに、こ
れ以上乾留温度の高いコークスでは、再加熱時の水素を
主成分とする熱分解ガスの発生量が低下するため循環ガ
ス中の可燃性成分量が不足する事態を生じる可能性が高
い。

【００３１】従って、本発明によれば、処理の経済的効
果が十分に発揮され且つさらにプロセスの安定性が保持
されるために、平均乾留温度が900 ℃以下のコークスを
対象とするべきであり、そしてその乾留温度が低いほど
好ましいものである。以下、本発明法を実施例によって
さらに詳しく説明する。次に、本発明の作用を実施例に
よってさらに具体的に説明する。

【００３２】

【実施例】

(実施例１)Ａ炉団 (72窯) およびＢ炉団 (82窯) 全154
窯で製造した中温乾留コークス (目標平均乾留温度850
℃) を、処理能力170 t /hの図 2と同様のコークス乾式
消化設備 (CDQ)に、一窯分毎、ほゞ一定間隔で投入した
(所要全投入時間24h)。この間、コークスが投入される
毎にCDQ 上部に取り付けた放射温度計でCDQ 上部のプレ
チャンバー部における赤熱コークスの表面温度を測定
し、この温度に応じて熱風吹き込み量を調節、制御し
て、再加熱後のコークス平均温度が950 ℃となるように
した。この場合の制御の方法としては、例えば、放射温
度計による計測値とコークス平均温度との関係を予め求
めておき、これを利用する方法等がある。

【００３３】このときの制御の状況は図３の通りであ
り、そして24h での循環ガス燃焼量は673,000 Nm³ であ
った。図３でガス燃焼量増減割合とは弁33、34を制御す
ることで温度制御したときの可燃性ガス成分および空気
の量の変動をいう。また、この間１h 毎にCDQ 下部から
切り出される冷コークスを採取し、常法に基づいてコー
クスドラム強度を測定した。

【００３４】一方、比較例として、熱風投入量を24h 一
定 (ガス燃焼量673,000 Nm³)とした運転および熱風を全
く吹き込まない運転も同様に行い、この時のコークス品
質を測定した。これらの運転の結果を表１にまとめて示
した。先ず、CDQ に熱風を吹き込まない場合にはドラム
強度は79.7であるが、熱風を制御して吹き込む本発明法
ではこれが85.2にまで達しており、コークス品質 (強
度) が大幅に改善されていることが分かる。

【００３５】しかし、比較例のように熱風を制御しない
場合にはドラム強度は84.3と向上するものの本発明例よ
りは劣り、さらに品質ばらつきが本発明例よりも相当大
きく、コークス品質が安定しないことが分かる。逆に、
本発明例に従えば、品質の揃った高強度のコークスが得
られることが分かる。

【００３６】(実施例２)コークス炉での乾留温度を種々
変更した以外は実施例１と同様の手法でコークスの再加
熱を実施し、処理後のコークスについてその強度を測定
した。なお、ここでは再加熱後のコークス平均温度が95
0 ℃に達するように熱風量を制御した。また、比較のた
めに熱風を吹き込まない場合についても運転を行った。
結果を表２に示す。

【００３７】表より明らかなように、コークス炉での乾
留温度が低くても熱風吹き込みによる再加熱により、そ
の品質が大幅に向上して高温乾留コークス並にまで近づ
いていることが分かる。一方、乾留温度が900 ℃以上の
コークスについては再加熱の効果が小さく、この様なコ
ークスに対して再加熱処理を施すのはあまり得策とは言
えない。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、中低温コークスの二次
的品質向上が簡便な手段でもって実現され、これによっ
てコークス炉の生産性の大幅向上がもたらされるのであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】乾留温度とコークス品質との関係を示すグラフ
である。

【図２】本発明を実施するためのCDQ の一例を表す工程
図である。

【図３】CDQ の上部領域での温度制御に要したガス燃焼
量増減量と経過時間との相関を示すグラフである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コークス炉より排出された赤熱コークス
   を乾式消化設備に投入し、該乾式消化設備の上部領域に
   熱風を吹き込み、該上部領域で前記赤熱コークスを乾留
   温度以上に再加熱する際に、前記乾式消化設備の上部領
   域における赤熱コークスの表面温度を測定し、得られた
   測定値に基づいて前記熱風の吹き込み量および温度を制
   御して、前記上部領域における赤熱コークスの温度を所
   定範囲の温度に制御することを特徴とする高炉用コーク
   スの製造方法。
2. 【請求項２】 前記熱風が、前記赤熱コークスの顕熱を
   回収するための循環ガスを燃焼させて得たガスであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 前記乾式消化設備に投入される赤熱コー
   クスのコークス炉での平均乾留温度が900 ℃よりも低い
   ことを特徴とする請求項１記載の方法。