JPH08283723A

JPH08283723A - 高炉用コークスの製造方法

Info

Publication number: JPH08283723A
Application number: JP11364095A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Miura; 潔三浦; Takafumi Sachi; 孝文佐地
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1995-04-14
Filing date: 1995-04-14
Publication date: 1996-10-29

Abstract

(57)【要約】【目的】プログラム加熱法の欠点を解消し、伝熱速度
すなわち乾留効率を向上する。【構成】室炉式コークス炉へ供給する入熱量を時間的
に変化させるプログラム加熱による高炉用コークスの製
造方法において、炭化室内石炭層の炭中温度が５００℃
になるまでの乾留前半は、炭化室上部空間の空間温度が
８００℃以下で、炭化室上部空間圧力を−１０ｍｍＨ₂
Ｏから−６０ｍｍＨ₂Ｏの範囲内の負圧に保持して乾留
し、炭化室内の石炭層の炭中温度が５００℃を超える乾
留後半は、同一稼働率での通常操業法の場合よりも入熱
量を増加すると共に、上部空間圧力を０ｍｍＨ₂Ｏから
＋１０ｍｍＨ₂Ｏの陽圧に保持して乾留する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、室炉式コークス炉で
プログラム加熱法により高炉用コークスを製造する際の
伝熱効率を向上させると共に、無発煙でかつ炉上部のカ
ーボントラブルなく操業できる高炉用コークスの製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉によるコークス製造法
は、炭化室に装入された装入炭を炭化室両側の燃焼室か
ら炉壁を介して間接加熱し、乾留してコークス化するの
である。近年、コークス業界においては、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。しかしながら、コークス
炉の乾留効率の向上と炉体の延命化とは、相反する要求
であり、これを両立させることは容易なことではない。

【０００３】例えば、乾留効率化を図る方法としては、
通常８〜１０％含有されている装入炭の全水分を、５〜
６％に低減する調湿炭装入法、あるいは装入炭を１７０
〜２５０℃まで乾燥予熱する予熱炭装入法が知られてい
る。この調湿炭装入法あるいは予熱炭装入法は、乾留所
要時間短縮によるコークス炉生産性の向上、装入嵩密度
の増大と乾留中の石炭の軟化溶融層の拡大によるコーク
ス化性の改善向上、乾留所要熱量の低減を図ることがで
きる利点を有しているが、一方では装入炭の乾燥あるい
は予熱のために莫大な設備投資を必要とするという問題
がある。さらに、調湿炭装入法や予熱炭装入法は、炉内
での装入嵩密度が増大するため、乾留の際に炉壁へ大き
な石炭膨張圧がかかり、炉壁を損傷する虞がある。この
ため、調湿炭装入法や予熱炭装入法は、一般に普及する
に至らず、一部のコークス工場で採用されているに過ぎ
ない。

【０００４】また、乾留効率化を図る他の方法として
は、炉幅あるいは炉高を拡大する検討がなされている。
これらは新規にコークス炉を設置する場合に有効である
が、既設のコークス炉に適用できないため、既設炉の乾
留効率化にはつながらない。さらに、炉壁煉瓦を薄くし
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
できるとは限らない。

【０００５】一方、炉体の延命化を実現する最も簡便な
方法は、炉温を下げて低負荷操業を実施することである
が、これは生産性を下げてしまうため、乾留効率化とは
相矛盾した方法である。また、近年の炉体補修技術の進
歩は、炉体寿命の増大に大きな効果を上げているが、こ
れは損傷した炉体の補修であって、事後処理の技術であ
る。上記のとおり従来技術では、乾留効率化と炉体延命
とを両立させながら、コークス品質の安定向上を図るこ
とは、極めて困難な問題であった。

【０００６】最近の乾留効率化対策としては、水分を含
む装入炭に対して、装炭直後に炭化室上部空間に通じる
抽気孔を設け、乾留初期に発生する水蒸気流れを炭化室
上部空間方向に変換して、伝熱効率を改善する方法（特
開平２−１４５６８７号）、またその改善技術として、
抽気孔上部の炭化室上部空間における雰囲気圧力を５ｍ
ｍＨ₂Ｏ以下で乾留することにより抽気効率を向上する
方法（特開平３−１７７４９３号公報）、さらに、抽気
孔にガイドパイプを接続して抽気孔内の圧力を−６０ｍ
ｍＨ₂Ｏ以内の負圧に保持する方法。（特開平４−２７
０７８８号公報）などが提案されている。

【０００７】一方、コークス炉における熱効率を向上さ
せる方法としては、通常の石炭の装入から赤熱コークス
の窯出しまでの間の燃焼室へ燃料ガスを一定流量および
一定ガスカロリー値で供給し、供給熱量一定での操業に
変えて、窯出しコークス温度を通常操業法と同じレベル
に維持しながら、石炭の軟化溶融域における昇温速度を
５℃／分以上になるように加熱パターンを設定する方法
（特開昭５８−２２２１８３号公報）、乾留初期の大流
量加熱から小流量加熱へ切り替えるタイミングを炭中温
度が３５０〜７００℃に達した時点で行う方法（特開昭
５９−１７９５８１号公報）、装入石炭が軟化溶融する
温度域での昇温速度および窯出しコークス温度に目標値
を設定し、操業時の前記昇温速度の実績値を前記昇温速
度の目標値と比較して偏差を求め、この求められた偏差
に基づき窯出しコークス温度を含む後続の加熱パターン
を修正する方法（特開昭６３−２６８７９４号公報）等
のプログラム加熱法が提案されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平２−１４５
６８７号、特開平３−１７７４９３号公報および特開平
４−２７０７８８号公報に開示の技術は、理論上は優れ
た方法ではあるが、現実の装炭車もしくは押出機に搭載
のレベラーを改造して抽気孔を形成する装置の実用化
と、コークスの排出から装炭作業までの操業上のサイク
ルタイムの時間的制約もあって、工業的規模での実用化
はなされていない。また、装入炭水分が５％以下では、
抽気孔を安定して形成することはできず、本技術を適用
することは不可能である。

【０００９】また、前記特開昭５８−２２２１８３号公
報、特開昭５９−１７９５８１号公報および特開昭６３
−２６８７９４号公報等に開示のプログラム加熱法は、
炉幅方向の乾留パターンを制御することを目標にしてお
り、炉高方向については時間的に均一に乾留が進行する
ように調整される。しかし、炉高方向を均一に加熱すれ
ば、炉上部空間での発生コークス炉ガス温度は高温とな
り、炭化室天井部でのカーボン析出が増大し操業トラブ
ルとなるばかりでなく、炉から持ち出される発生ガス顕
熱が増大し、乾留所要熱量悪化の原因となっている。ま
た、このプログラム加熱法は、炉高方向の乾留が均一に
進行するので、乾留初期より炉上部で通気抵抗の大きい
コークス層と軟化溶融層の形成が進行し、石炭層内で生
成した水蒸気および熱分解ガスは炉上部には流れにく
く、炉幅方向を通って加熱壁側に流出する。このため、
水蒸気と熱分解ガスは加熱壁より熱を奪って排出するこ
とになり、炭化室内の伝熱速度すなわち乾留効率は低下
する。

【００１０】この発明の目的は、上記従来技術のプログ
ラム加熱法の欠点を解消し、炭化室内の伝熱速度すなわ
ち乾留効率を向上できると共に、カーボントラブルを抑
制できる高炉用コークスの製造方法を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく装入炭中に０〜５％含有される水分と熱分
解によって生成する熱分解ガスの乾留過程における流れ
挙動に着目して鋭意試験研究を重ねた。その結果、装入
炭を乾留する際に乾留効率が低下する原因は、乾留中に
石炭層内で発生する水蒸気と石炭の熱分解によって発生
する熱分解ガスが、炉高方向石炭層の通気抵抗が大きい
ため、軟化溶融層を破って炉幅方向の炉壁側に流れ、高
温のコークス層および炉壁と熱交換しながら炉壁に沿っ
て上昇し、フリューから供給される熱を奪うからであ
る。その対策としては、水蒸気と熱分解ガスの流れを、
炉幅方向には加熱壁側から炭中側へと流し、その後炉高
方向の炭化室上部空間に変えてやれば、物質（水蒸気・
熱分解ガス）の流れに乗って熱も炉壁から炭中側へと移
動することになり、より効率的に伝熱を促進することが
できることを確認した。

【００１２】本発明者らは、さらに試験検討を重ねた結
果、ガスの流れを加熱壁側から炭中部そして炉高方向へ
と変える手段として、炭化室の上部空間の圧力を負圧に
するのが有効であることを見出した。このようにして、
ガスの流れを炉高方向に変えた場合は、上部石炭層はガ
スによって熱を奪われるため、コークス化が遅れ、強固
な軟化溶融層とコークス層の形成も遅れるため、炉高方
向の通気抵抗を低く維持でき、長時間安定してガス流れ
を炭中部から炉上部空間方向にコントロールできること
を究明した。炭化室の上部空間の圧力を負圧で操業する
方法としては、装入から押出までの全乾留期間に、コー
クス炉内圧を大気圧以下に設定し、測定圧力を同設定圧
力と比較し、同差圧によって発せられる制御信号によっ
て、上昇管に設けた制御ダンパーの開閉もしくは同上昇
管内に圧力流体を吹き込み、もしくは２方法の組合せに
よって上昇管の吸引圧を調整する方法（特開平６−０４
１５３７号公報）が提案されている。

【００１３】上記特開平６−０４１５３７号公報に開示
の方法は、炉体からのガスリークを防止して環境を改善
することを目的としており、実施例にも示されていると
おり、負圧は最大でも−１０ｍｍＨ₂Ｏである。コーク
ス炉内圧が−１０ｍｍＨ₂Ｏまでの負圧では、乾留の伝
熱効率の向上に顕著な効果はなく、−１０ｍｍＨ₂Ｏ以
上の負圧によって、はじめて水蒸気と熱分解ガスの炭中
側への流れを促進することができ伝熱速度が増大するこ
とをに見い出した。−１０ｍｍＨ₂Ｏまでの負圧では、
石炭層内で発生する水蒸気および軟化溶融層で発生する
熱分解ガスの流れは、炉高方向の通気抵抗が大きいた
め、軟化溶融層を破って加熱壁側に流れ、加熱壁に沿っ
て熱交換しながら上昇するため、加熱壁より熱を奪うこ
とになり、コークス層への供給熱はその分減少すること
となり、乾留が遅れることになる。

【００１４】本発明者らは、水分を含む装入炭および２
００℃予熱炭でも乾留初期は炉上部の石炭層上部表面は
コークス化しておらず、石炭粒子のままであることを確
認した。装炭から約３時間後までは、上記したように炭
中側のガスを炉上部方向に流すためには、炉高方向の石
炭層の通気抵抗を低く保つことが必要であるが、このた
めには通気抵抗の大きなコークス層・軟化溶融層を炉上
部に形成させないことが重要である。さらに、水蒸気と
熱分解ガスを炭中側の石炭層を介して炉上部に抽気する
には、炉上部空間の圧力を所定範囲の負圧にすることが
必要であることを見い出した。この場合、乾留前半の炉
上部空間の温度を８００℃以下に保持することによっ
て、カーボン析出反応の原料であるタールを含む炭化水
素ガスの生成が多い乾留前半での炭化室天井部へのカー
ボン析出反応を抑制することができると共に、発生ガス
をより低温にてコークス炉外に排出でき、発生ガス顕熱
の減少により乾留所要熱量を低減することもできること
を究明し、この発明に到達した。

【００１５】すなわちこの発明は、室炉式コークス炉へ
供給する入熱量を時間的に変化させるプログラム加熱に
よる高炉用コークスの製造方法において、炭化室内石炭
層の炭中温度が５００℃になるまでの乾留前半は、炭化
室上部の空間温度が８００℃以下で、炭化室上部空間圧
力を−１０ｍｍＨ₂Ｏから−６０ｍｍＨ₂Ｏの範囲内の負
圧に保持して乾留し、炭化室内の石炭層の炭中温度が５
００℃を超える乾留後半は、同一稼働率での通常操業よ
りも入熱量を増加すると共に、上部空間圧力を０ｍｍＨ
₂Ｏから＋１０ｍｍＨ₂Ｏの陽圧に保持して乾留すること
を特徴とする高炉用コークスの製造方法である。

【００１６】

【作用】この発明においては、炭化室内石炭層の炭中温
度が５００℃になるまでの乾留前半は、炭化室上部の空
間温度が８００℃以下で、空間圧力を−１０ｍｍＨ₂Ｏ
から−６０ｍｍＨ₂Ｏの範囲内の負圧に保持して乾留す
ることによって、カーボン析出反応の原料であるタール
を含む炭化水素ガスの生成が多い乾留前半での炭化室天
井部へのカーボン析出反応を抑制することができると共
に、発生ガスをより低温にてコークス炉外に排出でき、
発生ガス顕熱の減少により乾留所要熱量を低減すること
もできる。しかも、乾留前半に炉上部で炉温を低下する
ことは、炭化室上部でのコークス層・軟化溶融層の形成
を遅らせることができ、炉高方向の通気抵抗を低く保持
することができるため、乾留中に石炭層内で生成した水
蒸気および熱分解ガスは高温の加熱壁側よりも、より低
温側の炉上部に流れやすく、上部空間内により低温で水
蒸気および熱分解ガスが流出するため乾留が促進すると
ともに、更に乾留所要熱量を低減することができる。

【００１７】また、この発明においては、炭化室内の石
炭層の炭中温度が５００℃を超える乾留後半は、同一稼
働率の通常操業法の場合よりも入熱量を増加すると共
に、上部空間圧力を０ｍｍＨ₂Ｏから＋１０ｍｍＨ₂Ｏの
陽圧に保持して乾留することによって、乾留後半では水
素ガスが大半でタールを含む炭化水素ガスの生成量は僅
かで、カーボン析出は少なくカーボントラブルには至ら
ない。また、水蒸気および熱分解ガスの炉上部流出によ
る乾留促進効果は、既に完了しているため、炉温を上昇
させて乾留遅れを回復することができ、乾留過程全体に
おける乾留効率の向上を図ることができる。

【００１８】上記のとおり、この発明方法は、プログラ
ム加熱により、乾留前半に炭化室上部空間および上部石
炭層の温度を低く保持して、炉上部石炭層の通気抵抗を
低く維持しつつ、さらに、炉上部空間圧力を負圧に設定
して、石炭層内部で発生した水蒸気および熱分解ガスの
炉上部への抽気比率を増大させることによって、炉幅方
向には伝熱方向と同一方向にガス流れを抑制して対流伝
熱の効果を大いに活用しつつ、炉高方向には、より低温
にて、より高ガス量の水蒸気と熱分解ガスを上部空間に
流出させることによって、発生ガス顕熱により持ち出さ
れる損失熱量を低減させ、炭化室全体としての伝熱速度
を増大させることによって熱効率を向上させることがで
きる。また、乾留後半は、所定時間内に乾留が完了する
ようにプログラム加熱により入熱量を増大させるが、こ
の時は炉蓋等からの空気の侵入による、発生ガスのカロ
リー低下や窯口部での燃焼による炉蓋および窯口レンガ
の損傷を防止するため、炉上部空間圧力を若干の陽圧
（０〜＋１０ｍｍＨ₂Ｏ⁾で操業する。したがって、カー
ボン析出反応の盛んな乾留前半には、上部空間温度を８
００℃以下にすることにより、操業上問題となる炉上部
および天井部へのカーボン付着量を抑制でき、長時間に
亘って安定した操業が可能となる。

【００１９】この発明において、乾留前半の炭化室石炭
層の炭中温度が５００℃になるまでの乾留前半の炭化室
上部の空間温度を８００℃以下としたのは、乾留前半の
炭化室石炭層の炭中温度が５００℃までは、カーボン析
出反応の原料であるタールを含む炭化水素ガスの生成が
多いため、カーボン析出反応が急激に増大する８００℃
以下にプログラム加熱によって燃焼ガス量を低減させ、
上部空間温度を低下させてカーボン析出反応を抑制する
上で有効的であるからである。

【００２０】また、乾留前半での炉上部の空間圧力を−
１０ｍｍＨ₂Ｏから−６０ｍｍＨ₂Ｏの範囲内の負圧とし
たのは、炉上部の空間圧力が−１０ｍｍＨ₂Ｏ未満の負
圧では、図４（ａ）に示すとおり、石炭層３１内で発生
する水蒸気および軟化溶融層３２で発生する熱分解ガス
のガス流れ３３は、炉高方向の圧力差が小さいため、炉
高方向の通気抵抗が大きく、石炭層３１内を上昇する割
合が非常に少なく、軟化溶融層３２を突き破って炉壁３
４側に流れ、炉壁３４とコークス層３５に沿って熱交換
しながら上昇し、炉壁３４からコークス層３５への供給
熱３６を奪うからである。また、−１０ｍｍ〜−６０ｍ
ｍＨ₂Ｏの負圧では、図４（ｂ）に示すとおり、実操業
の装入炭で軟化溶融層３２が破壊されずに乾留が進行
し、石炭層３１内で発生する水蒸気および軟化溶融層３
２で発生する熱分解ガスは、矢印で示すとおり石炭層３
１内を上昇し、燃焼室から炉壁３４を介して供給される
熱をコークス層３５に効率的に伝達できることを確認し
ている。さらに、−６０ｍｍＨ₂Ｏを超える負圧では、
図４（ｃ）に示すとおり、実操業の装入炭では軟化溶融
層３２が破壊され、軟化溶融層３２の通気抵抗が低下す
ることから、炭中側にある水蒸気・熱分解ガスは、炉壁
３４側に流出し始め、図４（ａ）に示す従来の乾留法と
同等のガス流れとなり、伝熱効率が低下するからであ
る。

【００２１】この発明における炭化室上部空間圧力と
は、炭化室上部空間で雰囲気圧力の最も低い上昇管基部
の炭化室上部空間の雰囲気圧力を意味する。また、上部
空間の雰囲気圧力を−１０ｍｍＨ₂Ｏから−６０ｍｍＨ₂
Ｏに乾留初期の間減圧する方法としては、集気本管の圧
力を−１０ｍｍ〜−６０ｍｍＨ₂Ｏ以下の負圧となし、
上昇管ベンド下部の皿弁の開度を調整する方法、上昇管
ベンド部に高圧安水あるいは高圧蒸気を噴射し、そのエ
ゼクタ効果によって負圧にする方法、あるいはこれらの
方法を組合せた方法を用いることができる。炭化室上部
空間圧力を−１０ｍｍ〜−６０ｍｍＨ₂Ｏの負圧に制御
するには、炭化室上部空間の測定圧力を予め設定した設
定圧力と比較し、同差圧により発せられる制御信号によ
って、皿弁の開度調整、高圧安水または高圧蒸気の噴射
量調整、あるいはこれらの両方を組合せて行うことがで
きる。

【００２２】

【実施例】

実施例１以下にこの発明方法の詳細を実施の一例を示す図１に基
づいて説明する。図１はこの発明方法を実施するための
制御システムの説明図である。図１において、１はコー
クス炉の炭化室、２は炭化室のマシンサイドの天井部に
立設された上昇管、３は上昇管２と集気本管４とを連結
するベンド管、５、６は炭化室１のマシンサイドおよび
コークサイドの各窯口に装着された炉蓋、７は炭化室１
の天井部に４ケ設けられた装炭口、８は炉上を炉団方向
に移動自在の装炭車、９は装炭車８に設けられた集塵用
の吸引ダクトで、炉端に炉団方向に配設した固定ダクト
１０と接続自在に構成され、装炭時に各装炭口７から噴
出するガスを吸引する。１１はベンド管３に設けられた
高圧安水の噴射ノズルで、高圧安水配管１２からの高圧
安水を噴射ノズル１１から噴射すれば、そのエゼクタ効
果によって上昇管２から集気本管４にガスが吸引され、
炭化室１の上部空間を所定の負圧に保持できるよう構成
されている。

【００２３】１３、１４は炉蓋５、６の下部に設けた炉
端面の炉内圧力を検出する圧力検出センサ、１５は上昇
管２の基部炭化室１の天井部に設けた圧力検出センサ、
１６は炭化室１の天井中央部に設けた上部空間の温度を
検出する温度検出センサ、１７は炭化室１の天井中央部
に設けた炭中温度を検出する温度検出センサである。１
８はプロセスコントローラで、予め炭化室１の上部空間
の設定圧力ならびに上部空間の圧力制御時間、すなわ
ち、装炭中から炭化室１上部の石炭層１９の上面がコー
クス化するまでの時間が設定入力されていると共に、圧
力検出センサ１５によって検知された炭化室１の上部空
間の圧力情報、温度検出センサ１６によって検知された
炭化室１の上部空間の温度情報ならびに温度検出センサ
１７によって検知された炭化室１の炭中温度情報が入力
される。

【００２４】プロセスコントローラ１８は、温度検出セ
ンサ１７によって検知された炭化室１の石炭層の炭中温
度が５００℃になるまでの乾留前半は、圧力検出センサ
１５から入力される炭化室１の上部空間の圧力と、予め
入力されている設定圧力とを比較し、その差圧によって
制御信号を発し、噴射ノズル１１への高圧安水流量を調
整する流量調整弁２０を開いて開度を調整し、噴射ノズ
ル１１への高圧安水流量を調整して炭化室１の上部空間
圧力を設定圧力、例えば、−３０ｍｍＨ₂Ｏに調整し、
温度検出センサ１７によって検知された炭化室１の石炭
層の炭中温度が５００℃を超えると、流量調整弁２０を
閉止し、炭化室１の上部空間圧力を０〜＋１０ｍｍＨ₂
Ｏに制御するよう構成されている。

【００２５】また、プロセスコントローラ１８は、温度
検出センサ１７によって検知された炭化室１の石炭層の
炭中温度および温度検出センサ１６から入力される炭化
室１の上部空間温度を燃焼制御部２１に出力する。燃焼
制御部２１は、プロセスコントローラ１８から入力され
る炭化室１の石炭層の炭中温度が５００℃になるまでの
乾留前半は、燃焼室への供給ガス流量を調整してプロセ
スコントローラ１８から入力される炭化室１の上部空間
温度が８００℃を超えないよう制御すると共に、プロセ
スコントローラ１８から入力される炭化室１の石炭層の
炭中温度が５００℃を超えると、同一稼働率での通常操
業時よりも燃焼室への供給ガス流量を増量し、所定の乾
留時間で火落ちとなるよう燃焼制御を行うよう構成され
ている。

【００２６】上記のとおり構成したことによって、炭化
室１に装炭車８から各装炭口７を介して装入炭が装入さ
れ、炭化室１上部の石炭層１９の上面が図示しない押出
機に搭載したレベラーでレベリングされたのち、各装炭
口７の装入蓋が装着されると、プロセスコントローラ１
８は、温度検出センサ１７によって検知された炭化室１
の石炭層の炭中温度が５００℃になるまでの乾留前半
は、圧力検出センサ１５から入力される炭化室１の上部
空間の圧力と、予め入力されている設定圧力とを比較
し、その差圧によって制御信号を発し、噴射ノズル１１
への高圧安水流量を調整する流量調整弁２０を開いて開
度を調整し、噴射ノズル１１への高圧安水流量によりエ
ゼクタを調整して炭化室１の上部空間圧力を設定圧力、
例えば、−３０ｍｍＨ₂Ｏに調整する。一方、燃焼制御
部２１は、プロセスコントローラ１８から入力される炭
化室１の石炭層の炭中温度が５００℃になるまでの乾留
前半は、燃焼室への供給ガス流量を低減、例えば、通常
操業法の６０％に減量してプロセスコントローラ１８か
ら入力される炭化室１の上部空間温度が８００℃を超え
ないよう制御する。

【００２７】したがって、炭化室１の石炭層の炭中温度
が５００℃になるまでの乾留前半は、炭化室１上部の装
入炭上面は炉壁と接触する装入炭側面部分に比較してか
なりの負圧となると共に、炉上部空間温度が８００℃以
下に保持されるから、石炭層１９内で発生した水蒸気と
熱分解ガスは、炉壁側の軟化溶融層やコークス層側に流
出することなく、炭中側の石炭層内を上昇して軟化およ
びコークス化の遅れている石炭層１９上面から上部空間
に流出する。このため、炭化室１上部の石炭層１９上面
は、炉上部空間温度が８００℃以下の低温に保持される
と共に、石炭層内を上昇して上部空間に流出する水蒸気
と熱分解ガスによって熱を奪われ、コークス化が遅れ、
強固な軟化溶融層とコークス層の形成も遅れるので、炉
高方向の通気抵抗を低く維持でき、長期間安定して水蒸
気と熱分解ガスを石炭層内で上昇させることができ、燃
焼室から炉壁を介して供給される熱を石炭層に効率的に
伝達でき、乾留効率を大幅に向上させることができる。
また、タール、炭化水素等の熱分解が抑制され、炉上部
空間および天井部へのカーボンの析出を防止することが
できる。

【００２８】プロセスコントローラ１８は、温度検出セ
ンサ１７によって検知された炭化室１の石炭層の炭中温
度が５００℃を超えると、噴射ノズル１１への高圧安水
流量を調整する流量調整弁２０を閉止し、噴射ノズル１
１への高圧安水の供給を停止する。すると炭化室１の上
部空間圧力は、集気本管４の設定圧力、例えば、０〜＋
１０ｍｍＨ₂Ｏに調整される。一方、燃焼制御部２１
は、プロセスコントローラ１８から入力される炭化室１
の石炭層の炭中温度が５００℃を超えると、燃焼室への
供給ガス流量を増量、例えば、通常操業法の１４０％に
増量し、所定の乾留時間で火落ちとなるよう燃焼制御を
行う。

【００２９】したがって、炭化室１の石炭層の炭中温度
が５００℃を超えた後の乾留後半は、炭化室１の上部空
間圧力は、集気本管４の設定圧力、例えば、０〜＋１０
ｍｍＨ₂Ｏに調整されると共に、燃焼室への供給ガス流
量を増量して所定の乾留時間で火落ちとなるよう燃焼制
御されるから、炉上部空間温度が上昇しても、タールを
含む炭化水素ガスの生成量は僅かで、水素ガスが大半で
あるからカーボン析出は少なくカーボントラブルには至
らない。また、水蒸気および熱分解ガスの炉上部流出に
よる乾留促進効果は、既に完了しているため、炉温を上
昇させて乾留遅れを回復することができ、乾留過程全体
における乾留効率の向上を図ることができる。なお、温
度検出センサ１６、１７は、恒久的に設置する必要はな
く、予め所定温度に到達する時間を求めておけば、以降
は時間によって上部空間圧力および加熱量をコントロー
ルすることができる。

【００３０】実施例２前記実施例１の制御システムを用い、全水分３％の装入
炭を炉高７１２５ｍｍ、炉幅４６０ｍｍ、炉長１６５０
０ｍｍの炭化室に装入したのち、上部室空間温度を８０
０℃以上の通常操業法により乾留した従来法と、上部室
空間温度を８００℃以上とし、上昇管基部の炭化室上部
空間圧力を乾留初期の３時間のみ、高圧安水流量を調整
して−６０ｍｍＨ₂Ｏの負圧に保持し、３時間を超える
と高圧安水を停止し、上昇管基部の炭化室上部空間圧力
を０ｍｍＨ₂Ｏに保持して乾留した比較例１と、乾留初
期の３時間のみ、燃焼室への燃料ガス量を低減して上部
室空間温度を８００℃以下に保持し、上昇管基部の炭化
室上部空間圧力を高圧安水流量を調整して−６０ｍｍＨ
₂Ｏの負圧に保持し、３時間を超えると高圧安水を停止
し、上昇管基部の炭化室上部空間圧力を０ｍｍＨ₂Ｏに
保持し、燃焼室への燃料ガス量を通常操業法より増量し
て乾留した本発明法のそれぞれについて、炉蓋下部に設
けた圧力検出センサにより炉内圧力の変化を測定した。
その結果を図２に示す。また、発生ガスの組成を従来
法、比較例１と比較して表１に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】図２に示すとおり、炉蓋下部の炉内圧力
は、上昇管基部の炭化室上部空間圧力を−６０ｍｍＨ₂
Ｏの負圧に保持した比較例１および本発明では、大気圧
以上に保持されており、炉蓋のこの位置からの空気の侵
入はない。上部空間温度を８００℃以下とした本発明例
では、上部空間温度を８００℃以上とした比較例１より
早く、炉内圧力は低下しており、炉上部石炭層の通気抵
抗を低下させるのに有効である。また、炉蓋の上部位置
では、負圧になる部位も存在するが、例えば、空冷炉蓋
等を採用して炉蓋のシールを強化することによって、炭
化室内への空気の侵入を防止できる。

【００３３】実施例３炉高７１２５ｍｍ、炉幅４６０ｍｍ、炉長１６５００ｍ
ｍのコークス炉の１つの炭化室をテスト用として使用
し、炭中温度が５００℃になるまでの乾留初期、炭化室
への相対入熱量を通常操業法の６０％に制御して炭化室
上部空間温度を８００℃以下に保持し、上昇管ベンド部
の高圧安水の噴射量を制御して上昇管基部の炭化室上部
空間圧力を＋１０ｍｍＨ₂Ｏ、−５ｍｍＨ₂Ｏ、−１５ｍ
ｍＨ₂Ｏ、−３０ｍｍＨ₂Ｏ、−６０ｍｍＨ₂Ｏ、−８０
ｍｍＨ₂Ｏに保持したのち、炭中温度が５００℃を超え
てから以降は、乾留終了まで上昇管ベンド部の高圧安水
を停止して炭化室上部空間圧力を大気圧に保持し、炭化
室への相対入熱量を通常操業法の１４０％に燃料ガス流
量を調整するコック開度を調整して増量し、負圧操業と
プログラム加熱とを組合せ、平均フリュー温度１２１０
℃、乾留時間２２時間で、表２に示す性状の全水分３
％、温度７０℃の装入炭を装入して乾留するに際し、炭
化室に装入された装入炭中に上昇管から１番遠い装炭
口、上昇管に１番近い装炭口および炭化室中央の集塵孔
に、それぞれ炉底から１ｍ、３ｍ、５ｍの位置に熱電対
を設置し、炭中温度を測定して９点平均の炭中温度９０
０℃到達時間を求めた。その結果を表３に示す。また、
乾留終了して排出したコークスは、湿式消火したのちコ
ークワーフ上で９点サンプリングし、コークス強度の平
均値と窯内バラツキを求めた。その結果を表３に示す。

【００３４】また、テスト用の炭化室以外の炭化室での
通常操業による従来法（炭化室上部空間圧力＋１０ｍｍ
Ｈ₂Ｏ）と、炭中温度が５００℃になるまでの乾留初
期、炭化室への相対入熱量を通常操業法の６０％に制御
して炭化室上部空間温度を８００℃以下に保持し、上昇
管ベンド部の高圧安水の噴射量を制御して上昇管基部の
炭化室上部空間圧力を−３０ｍｍＨ₂Ｏに保持したの
ち、炭中温度が５００℃を超えてから以降は、乾留終了
まで上昇管ベンド部の高圧安水を停止して炭化室上部空
間圧力を大気圧に保持し、炭化室への相対入熱量を通常
操業法の１４０％に燃料ガス流量を調整するコック開度
を調整して増量し、負圧操業とプログラム加熱とを組合
せた本発明法のそれぞれについて、相対入熱量、上部空
間温度、炭化室中央部の炭中温度を測定した。その結果
を図３に示す。なお、この条件下では、装炭後３時間ま
では炭化室上部の装入炭表面はコークス化していないこ
とを確認した。

【００３５】

【表２】

【００３６】

【表３】

【００３７】表３に示すとおり、炭中温度が５００℃に
達するまでの乾留前半を、炉上部空間圧力を−１０ｍｍ
Ｈ₂Ｏ、−３０ｍｍＨ₂Ｏおよび−６０ｍｍＨ₂の負圧に
保持し、プログラム加熱により炉上部空間温度を８００
℃以下に保持し、炭中温度が５００℃を超えると燃料ガ
ス流量を通常操業法の１４０％に増量した本発明法は、
＋１０ｍｍＨ₂Ｏの従来法および−５ｍｍＨ₂Ｏの比較例
２に比べ、９００℃到達時間が２．５〜３時間短縮さ
れ、乾留促進効果の大きいことが認められる。また、−
５ｍｍＨ₂Ｏの比較例２では、乾留促進効果は殆ど認め
られなかった。さらに、−８０ｍｍＨ₂Ｏの比較例３の
場合においては、−６０ｍｍＨ₂Ｏの本発明法の場合に
比較して乾留促進効果が低下しており、窯口コークスの
焼失が認められると共に、窯内のコークス強度バラツキ
が増大しており、窯口からの空気の侵入と窯内乾留の均
一な進行が阻害されたものと考えられる。

【００３８】−１０ｍｍＨ₂Ｏ、−３０ｍｍＨ₂Ｏおよび
−６０ｍｍＨ₂Ｏの負圧操業とプログラム加熱を組合せ
た本発明法では、乾留速度の向上と共に最終コークス温
度が上昇するので、従来法および比較例に比べてコーク
ス強度が向上し、さらに窯内コークス強度バラツキが低
減してコークス品質の向上安定に有効である。しかも、
本発明法では、コークスの焼けが十分に進行してコーク
スケーキの炉壁からの肌離れも十分であり、コークス排
出時の押出力が低下している。このことは、炉壁の保全
にも有効であると考えられる。また、図３に示すとお
り、−３０ｍｍＨ₂Ｏの負圧操業とプログラム加熱を組
合せた本発明法は、従来法に比較し、乾留初期の炉上部
空間温度が低いにも係わらず炭中温度の上昇が早く、９
００℃到達時間が３．６時間早くなっており、しかも、
乾留効率が向上して乾留所要熱量も低減することを確認
している。上記の本発明法は、水分を含有していない２
００℃に予熱した予熱炭を装入炭として用いた場合に
も、表４に示すとおり、従来法、比較例４、５よりも効
果のあることを確認している。

【００３９】

【表４】

【００４０】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、プログラム加熱と負圧操業の相乗作用によって、炉
上部石炭層の乾留を遅らせて、乾留初期に多量発生する
水蒸気と熱分解ガスの流れを、炉幅方向石炭層の炭中部
を経由して炭化室の上部空間に抽気することができ、燃
焼室から炉壁を介して供給熱がコークス層に有効に伝達
され、乾留時間の短縮、乾留速度の向上に有効であるば
かりでなく、コークス品質の安定向上とコークス排出時
の押出力の低位安定化を図ることができる。乾留速度の
向上効果によって、トータルの所要乾留熱量も、従来
法、比較例に比べて低減することができる。また、コー
クス炉からの粉塵、ガス漏れが抑制され、作業環境の改
善をも図ることができる。更に炉上部および天井に付着
するカーボン量も低減することができ安定操業上極めて
有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明方法を実施するための制御システムの
説明図である。

【図２】実施例２における乾留時間と炭化室上部空間圧
力と窯口部の炉内圧力との関係を示すグラフである。

【図３】実施例３における従来法と炭化室上部空間圧力
が−３０ｍｍＨ₂Ｏの本発明法の乾留時間と相対入熱
量、炉上部空間温度、炭中温度との関係を示すグラフで
ある。

【図４】炭化室内の水蒸気と熱分解ガスの流れの説明図
で、（ａ）図は炭化室の上部空間圧力が−１０ｍｍＨ₂
Ｏ以上の場合、（ｂ）図は炭化室の上部空間圧力が−１
０ｍｍ〜−６０ｍｍＨ₂Ｏの場合、（ｃ）図は−６０ｍ
ｍＨ₂Ｏ以下の場合である。

【符号の説明】

１炭化室２上昇管３ベンド管４集気本管５、６炉蓋７装炭口８装炭車９吸引ダクト１０固定ダクト１０１１噴射ノズル１２高圧安水配管１３、１４、１５圧力検出センサ１６、１７温度検出センサ１８プロセスコントローラ１９、３１石炭層２０流量調整弁２１燃焼制御部３２軟化溶融層３３ガス流れ３４炉壁３５コークス層３６供給熱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】室炉式コークス炉へ供給する入熱量を時
間的に変化させるプログラム加熱法による高炉用コーク
スの製造方法において、炭化室内石炭層の炭中温度が５
００℃になるまでの乾留前半は、炭化室上部空間の空間
温度が８００℃以下で、炭化室上部空間圧力を−１０ｍ
ｍＨ₂Ｏから−６０ｍｍＨ₂Ｏの範囲内の負圧に保持して
乾留し、炭化室内の石炭層の炭中温度が５００℃を超え
る乾留後半は、同一稼働率での通常操業法の場合よりも
入熱量を増加すると共に、上部空間圧力を０ｍｍＨ₂Ｏ
から＋１０ｍｍＨ₂Ｏの陽圧に保持して乾留することを
特徴とする高炉用コークスの製造方法。