JPH09132780A

JPH09132780A - 石炭と廃プラスチックをコークス炉へ装入する方法およびその石炭と廃プラスチックを装炭車に積載する装置

Info

Publication number: JPH09132780A
Application number: JP29125395A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Ishiguro; 宏樹石黒; Susumu Matsumura; 進松村; Kiyoshi Fukada; 喜代志深田; Hirofumi Taketomi; 洋文武富
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】廃プラスチックを石炭に混ぜて装入する方法
においては、廃プラスチックを細かく粉砕しなければな
らず、また、廃プラスチックを赤熱コークス上に装入す
る方法においては、熱分解不十分の物質によってガス流
路に詰まりが発生する。【解決手段】下部に廃プラスチック５１が積載され、
その上に石炭５０が積載されているチャージホッパー１
１の原料を、通常の原料装入時と同じ操作を行って抜き
出し炭化室１へ装入する。炭化室１内には、その底部に
廃プラスチックを主とする層、その上に石炭を主とする
層の２層が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭と共に廃プラ
スチックを装入してコークスを製造する際における石炭
と廃プラスチックの装入方法およびその石炭と廃プラス
チックを装炭車に積載する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックは、成形加工が極めて容易
であり、その上、化学的に安定であると言う特性を有す
るため、大量に使用され、そして、大量に廃棄されてい
る。しかし、廃棄されたプラスチックを投棄処分して
も、細菌やバクテリアによって分解されることなく、そ
のままの状態で残ってしまうと言う問題があり、また、
焼却した場合には、腐蝕性のガスが発生したり、その発
熱量が高いので炉内が高温になって炉体を損傷したりす
ると言う問題が起こる。このため、大量に廃棄されるプ
ラスチックの処分が社会問題の一つになっている。

【０００３】廃棄されたプラスチック（以下、廃プラス
チックと言う）は、現在のところ、その殆どが埋め立て
や焼却処理によって処分されているが、これを有効に利
用するための種々の提案がなされている。それらの提案
の一つとして、コークスの製造時に、廃プラスチックを
石炭と共にコークス炉に装入して熱分解し、これによっ
て発生した高発熱量のガスを石炭から発生したガスと共
にコークス炉ガスとして回収する技術がある。

【０００４】例えば、特開平４−４１５８８号公報に
は、廃プラスチックを石炭に混ぜて装入し、これを乾留
する方法、および乾留された炭化室内の赤熱コークス上
に廃プラスチックを装入して熱分解させ、還元分解ガス
を回収する方法が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記した廃プ
ラスチックを石炭と共にコークス炉に装入して熱分解す
る従来技術においては、何れについても、次のような問
題点がある。まず、廃プラスチックを石炭に混ぜて装入
する方法においては、廃プラスチックを細かく粉砕しな
ければならないと言う問題がある。粒径の大きい廃プラ
スチックを配合すると、その粒子が配合された箇所のガ
ス発生量が局部的に非常に多くなるので、その箇所に形
成されるコークスの気孔（揮発分が揮散した際にできる
空洞）が大きくなり、コークス強度の低下がもたらされ
る。このようなことに起因するコークス強度の低下を避
けるためには、配合する廃プラスチックの大きさを１ｍ
ｍ以下程度にしなければならないものとされている。こ
のため、廃プラスチックの粉砕費が多額になると言う不
利益がもたらされる。

【０００６】一方、廃プラスチックを炭化室内の赤熱コ
ークス上に装入する方法によれば、廃プラスチックだけ
を後から別に装入するので、廃プラスチックを細かく粉
砕する処理をする必要はないが、また別の問題が発生す
る。

【０００７】廃プラスチックが高温で熱分解する場合、
まず、廃プラスチックが分子量の大きい炭化水素に分解
し、これが揮散する。そして、この揮散した分子量の大
きい炭化水素が、高温条件下に置かれている間に、さら
に、熱分解してメタンなどのような常温で気体の炭化水
素になる過程を辿る。

【０００８】しかし、廃プラスチックを炭化室の赤熱コ
ークス上へ装入すると、熱分解によって生成した高分子
量の炭化水素は、揮散した後、直ちに吸引されて炭化室
の上部空間からガス精製系の流路へ抜き出される。そし
て、揮散した高分子量の炭化水素は低分子量化されない
まま、ガスの流路へ排出し、ガス温度の低下に伴って、
その一部がガス流路の壁面に付着する。

【０００９】また、廃プラスチックを装入すると、多量
の有機物が急激に揮散するので、これが熱分解する過程
で多量のカーボンが遊離し、このカーボンが発生ガスと
共にコークス炉上部のガス流路まで流出する。

【００１０】このため、上記の遊離カーボンや熱分解途
中の物質が炭化室の上部や上昇管などガス流路の壁面に
多量に付着し、これによって短期間でガス流路に詰ま
り、発生ガスの吸引に支障が生ずるようになる。

【００１１】上述のように、廃プラスチックを石炭に混
ぜて装入する方法においては、廃プラスチックを細かく
粉砕しなければならないと言う問題があり、また、廃プ
ラスチックを赤熱コークス上に装入する方法によれば、
ガス流路が詰まり、操業に支障を来すと言う問題があっ
た。

【００１２】本発明者らは、上述の問題に対処し、コー
クス製造時に廃プラスチックを装入しても、ガス流路に
詰まりが発生せず、その上、装入する廃プラスチックを
細かく粉砕しなくてもよい方法を開発し、先に、この技
術を特許出願した（特願平７−２２７６６３号）。

【００１３】特願平７−２２７６６３号（以下、先願と
言う）の技術は、図５に示すように、炭化室の下部に廃
プラスチックを装入し、この廃プラスチックの上に石炭
を装入して乾留する方法に係るものである。図５は石炭
と廃プラスチックが装入された炭化室内の状態を示す断
面図である。図中、１は炭化室、２は石炭および廃プラ
スチックの装入孔、３は発生したコークス炉ガスを吸引
するための上昇管、４は発生したコークス炉ガスをガス
精製系統へ送るための集気本管、５０は石炭、５１は廃
プラスチックである。

【００１４】先願の方法によれば、廃プラスチックと石
炭を別々に装入するので、廃プラスチックを細かく粉砕
する必要はなくなる。

【００１５】また、廃プラスチックの上には石炭が装入
されているので、廃プラスチックが熱分解した際の生成
物が系外へ排出される際に、高温のコークス層を通過
し、この層を通過する間に高分子量の炭化水素が十分に
分解してガス化される。このため、ガス流路が詰まった
りするトラブルは起こらなくなる。

【００１６】ところで、図５のように、炭化室内の石炭
と廃プラスチックが上下に層別された状態で装入される
ようにするためには、その層区分の順序に従って石炭と
廃プラスチックを順次装入しなければならない。このた
め、装炭車を２往復させ、最初に、廃プラスチックの装
入を行い、次いで、石炭の装入を行わなければならな
い。

【００１７】しかし、１窯の原料装入のために装炭車を
２往復させると、装炭車の稼働時間が長くなり、原料装
入の能力が低下する。このため、コークス炉の能力が低
下してしまう。

【００１８】このように、先願の方法を効率よく実施す
るためには、上述のような問題を解消しなければならな
いが、先願においては、その技術の開示がなされていな
かった。

【００１９】本発明は、廃プラスチックを装入しても、
ガス流路が詰まらず、その上、装入する廃プラスチック
を細かく粉砕しなくてもよく、かつ先願の方法を効率よ
く実施することができる石炭と廃プラスチックの装入方
法およびその石炭と廃プラスチックを装炭車に積載する
装置を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１の発明に係る石炭と廃プラスチックの装
入方法においては、装炭車のチャージホッパーに廃プラ
スチックを投入し、次いで石炭を投入し、この石炭と廃
プラスチックよりなる積載原料を前記チャージホッパー
の下端から抜き出して炭化室へ装入する。

【００２１】また、請求項２の発明に係る石炭と廃プラ
スチックを装炭車に積載する装置においては、石炭塔に
近接して設置された廃プラスチック貯槽と、この廃プラ
スチック貯槽の下方に配置された計量ホッパーと、廃プ
ラスチック貯槽から所定量の廃プラスチックを抜き出し
て計量ホッパーへ送り出すフィーダーと、計量ホッパー
に備えられた排出ダンパーを有し、装炭車が石炭塔に向
かって走行して装炭車のチャージホッパーが計量ホッパ
ー下方の所定の位置に到達した時点で排出ダンパーが開
いて計量ホッパー中の廃プラスチックがチャージホッパ
ーに投入され、装炭車がさらに走行した際に、石炭塔か
ら石炭が投入されるように構成されている。

【００２２】本発明に係る石炭と廃プラスチックの装入
方法においては、装炭車に搭載されているチャージホッ
パーに廃プラスチックと石炭の両者を積載し、この積載
原料を通常の石炭装入時と同じ操作によって連続的に抜
き出し、炭化室へ装入する。

【００２３】例えば、下部に廃プラスチックを入れ、そ
の上に石炭を入れたチャージホッパー内の原料を炭化室
へ装入すると、炭化室内においても、底部には廃プラス
チックの層が形成され、その上に石炭の層が形成され
る。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１は装炭車に石炭と廃プラスチ
ックを積載する装置の断面図である。図１において、１
０は装炭車、１１はチャージホッパー、３０は石炭塔で
ある。石炭塔３０に近接して廃プラスチックの貯槽２０
が据え付けられており、その下方には計量ホッパー２１
が配置されている。廃プラスチック貯槽２０には、廃プ
ラスチックを抜き出して計量ホッパー２１へ供給するた
めのフィーダー２２が備えられている。また、計量ホッ
パー２１には、ホッパー２１と積載物の合計重量を測定
するロードセル２３が備えられると共に、ホッパー内の
積載物を排出させるためのダンパー２４が備えられてい
る。

【００２５】図中、２５はフィーダー２２を駆動させて
所定量の廃プラスチックを抜き出し、計量ホッパー２１
内の廃プラスチックを設定されたタイミングで排出させ
る制御器である。２６は装炭車に搭載されたチャージホ
ッパー１１の位置を検出するためのリミットスイッチ、
２７は第１のストライカー、２８は第２のストライカー
である。また、３１はコークス炉の上面に設けられた装
炭車１０の軌道である。

【００２６】上記の装置による石炭と廃プラスチックの
積載は、次のように行われる。まず、計量ホッパー２１
には、事前に、フィーダー２２によって貯槽２０から抜
き出された所定量の廃プラスチックが収容され、廃プラ
スチックを積載する準備がなされている。

【００２７】炭化室への原料装入が終了した装炭車１０
が戻って来て、石炭塔３０に近づくと、装炭車１０の走
行は極度に減速され、その走行速度は、通常１０ｍ／分
程度の微速になる。装炭車１０がこのような微速で走行
し、そのチャージホッパー１１が計量ホッパー２１の下
方の所定位置に到達すると、第１のストライカー２７と
リミットスイッチ２６によってその位置が検出され、こ
の信号が制御器２５へ送られる。次いで、制御器２５か
らの信号によって、ダンパー２４が開き、計量ホッパー
２１内の廃プラスチックが一挙に排出し、微速で移動中
のチャージホッパー１１内へ投入される。装炭車１０が
さらに走行してチャージホッパー１１が計量ホッパー２
１の下方から外れ、第２のストライカー２８とリミット
スイッチ２６によってその位置が検出されると、ダンパ
ー２４が閉じ、引き続いてフィーダー２２が起動し、所
定量の廃プラスチックが計量ホッパー２１に供給され
る。この操作によって、次回の廃プラスチックの投入が
できるように準備される。

【００２８】そして、廃プラスチックを積み込んだ装炭
車１０はそのまま走行して、石炭塔３０の直下に達した
時点で停止し、先に積み込まれた廃プラスチックの上
に、通常の操作によって所定量の石炭が積載される。

【００２９】このようにして、廃プラスチックと石炭が
順次積載され、廃プラスチックの積載が走行中に行われ
てしまうので、２種類の原料を積載しても、原料積載に
要する時間は石炭だけを積載する通常の場合と同じで済
む。

【００３０】廃プラスチックと石炭が積載されたチャー
ジホッパー１１内の積載物は図２に示すような積層状態
になり、石炭５０と廃プラスチック５１が上下に区分さ
れている。この積層状態は、廃プラスチックを積載する
際に、チャージホッパー１１内の残炭量（先の原料装入
時の装入残量）が少量であった場合を示すものであり、
その下部にある程度の石炭が存在しているが、下部の層
は実質的に廃プラスチックの層であると見なすことがで
きる。

【００３１】次に、上記のようにして積載された石炭と
廃プラスチックを炭化室へ装入する方法について説明す
る。

【００３２】図４は装炭車のチャージホッパーに積載さ
れた石炭と廃プラスチックを炭化室へ装入する状態を模
式的に示した断面図である。図中、１は室炉式コークス
炉の炭化室、１０は装炭車を示す。そして、１１はチャ
ージホッパー、１２は積載物を抜き出すためのテーブル
フィーダーあるいはスクリューフィーダーなどのフィー
ダー、１３はチャージホッパーと積載物の合計重量を測
定するロードセル、５０は石炭、５１は廃プラスチック
である。

【００３３】図２に示す状態で、下部に廃プラスチック
５１、その上に石炭５０が積載されているチャージホッ
パー１１の原料を、通常の原料装入時と同じ操作を行っ
て、抜き出して炭化室１へ装入すると、装入時にある程
度の原料の混じり合いは行われるが、図５に示す状態と
略同様に、炭化室１内には、その底部に廃プラスチック
５１を主とする層、その上に石炭５０を主とする層の２
層が形成される。

【００３４】また、装炭車に廃プラスチックを積載する
際に、チャージホッパー１１内の残炭量を通常より多く
してあった場合には、残炭の上に廃プラスチックが装入
され、次いで、石炭が装入されるので、図３のように、
石炭５０ａ、廃プラスチック５１、石炭５０ｂが積み重
ねられた状態になる。そして、このチャージホッパー１
１内の積載原料を炭化室１内へ装入すると、底部に石炭
を主とする層、その上に廃プラスチックを主とする層、
さらにその上に石炭を主とする層ができる。

【００３５】上記の方法によって、石炭と廃プラスチッ
クを装入し、その状態を図５に示すようにして乾留する
と、前述のように、上昇管などのガス排出流路の壁面に
対する付着物の増加は起こらなくなる。また、廃プラス
チックの熱分解物が、コークス層を上昇する間に、コー
クス層に付着し、この付着した熱分解物がさらに分解し
たカーボンがコークスと一体化して緻密に成長するの
で、コークスの気孔を小さくしたり、小さな亀裂を塞い
でしまい、コークスの反応後強度（ＣＳＲ）が向上す
る。

【００３６】なお、上記の方法によって石炭と廃プラス
チックを装入した場合、炭化室１内に形成された石炭の
層と廃プラスチックの層の境界付近においては、両者が
混じり合った部分が存在するが、これが上記の利点をも
たらす上で大きな支障になることはない。

【００３７】次に、上記の本発明の方法によって廃プラ
スチックと石炭を１回の操作で装入する場合の所要時間
と、装炭車を２回走行させて廃プラスチックの装入と石
炭の装入を別々に行う場合の所要時間を比較してみる
と、次の如くである。原料装入の所要時間は、装炭車へ
の原料積載時間、原料装入先の炭化室までの平均走行時
間、装入操作時間、および原料積載場所までの平均走行
時間の合計であり、上記それぞれの測定時間を基に算定
すると、本発明の方法による装入所要時間は、通常操業
の場合と同じで、平均約７分／窯であったが、装炭車を
２回走行させた場合の所要時間は平均約１２分／窯とな
った。

【００３８】この結果、装炭車を２回走行させる場合の
装入所要時間は、通常操業の場合に対して約１．７倍を
要することになる。この値を、通常のコークス炉の設計
仕様と照合してみると、コークス炉の能力が約３０％引
き下げられることになる。例えば、設計最大操業度が１
３０％のコークス炉においては、操業度９０％程度の操
業しかできないことになる。

【００３９】

【実施例】チャージホッパー内の積載状態が図２に示す
状態になるように、廃プラスチックと石炭を積載し、こ
のチャージホッパー内の積載原料を炭化室へ装入して乾
留した場合の試験結果について説明する。

【００４０】この試験は、実炉を使用し、廃プラスチッ
クとしては、廃ポリエチレンと廃ポリプロピレンの混合
物を装入した。また、廃プラスチックは１０ｍｍ程度の
大きさに破砕したものを装入し、石炭は−３ｍｍ８０％
程度の粒度になるように粉砕した配合炭を装入した。石
炭の装入量に対する廃プラスチックの装入率は２重量％
にした。発生したガスについては、発熱量を測定し、生
成したコークスについては、反応後強度（ＣＳＲ）を測
定した。この測定結果は表１に示す。なお、表１には、
比較のために、試験の前後における通常の操業データ
（廃プラスチックを装入しない場合）の平均値も記載し
た。

【００４１】表１で明らかなように、本発明の方法によ
る結果を通常操業の結果と比較すると、ＣＳＲは約６３
から６７に向上し、両者のコークスの品質に明らかな差
異が認められた。また、本発明の方法による場合の発生
ガスの発熱量は、通常操業の値に対し約９％増加した。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】本発明に係る石炭と廃プラスチックの装
入方法においては、装炭車のチャージホッパーに廃プラ
スチックを投入し、次いで石炭を投入し、このチャージ
ホッパーの下端から積載原料を抜き出して炭化室へ装入
するので、炭化室の下部に廃プラスチックが装入され、
その上に石炭が装入される。

【００４４】このようにして装入されたものを乾留した
場合、廃プラスチックの熱分解生成物が系外へ排出され
る際に、高温のコークス層を通過し、この層を通過する
間に熱分解途中の物質が十分に分解されてガス化され
る。このため、廃プラスチックを装入しても、上昇管な
どのガス排出流路の付着物が増加することはなく、ガス
流路が詰まったりするトラブルは起こらなくなる。

【００４５】また、本発明の方法を採用した際に装入す
る廃プラスチックは、細かく粉砕したものでなくてもよ
いので、廃プラスチックの粉砕費が大幅に低減する。

【００４６】また、１回の装入操作で廃プラスチックと
石炭を装入することができるので、装炭車の稼働時間が
長くなることがなく、コークス炉の操業度を低下させる
問題は発生しない。

【００４７】本発明に係る石炭と廃プラスチックを装炭
車に積載する装置においては、装炭車のチャージホッパ
ーの下部に廃プラスチックを積載し、引き続いてその上
に石炭を積載することが可能になっており、しかも、廃
プラスチックの積載が装炭車の走行中に行われるように
なっているので、廃プラスチックを積載するための所要
時間を加算する必要がなく、原料装入に係る全操作を通
常操業と同じ時間内に実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】装炭車に石炭と廃プラスチックを積載する本発
明に係る装置の側面図である。

【図２】図１の装置によって積載された石炭と廃プラス
チックのチャージホッパー内における状態を示す断面図
である。

【図３】図１の装置によって積載された石炭と廃プラス
チックのチャージホッパー内における状態の他の例を示
す断面図である。

【図４】装炭車のチャージホッパーから石炭と廃プラス
チックを炭化室へ装入する状態を模式的に示した断面図
である。

【図５】本発明の方法によって装入された廃プラスチッ
クと石炭の炭化室内における状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１室炉式コークス炉の炭化室２装入孔３上昇管４集気本管１０装炭車１１チャージホッパー１２，２２フィーダー１３，２３ロードセル２０廃プラスチックの貯槽２１計量槽２４ダンパー２５制御器２６リミットスイッチ２７，２８ストライカー３０石炭塔５０，５０ａ，５０ｂ石炭５１廃プラスチック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武富洋文東京都千代田区丸の内一丁目１番２号日本鋼管株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】装炭車のチャージホッパーに廃プラスチ
ックを投入し、次いで石炭を投入し、この石炭と廃プラ
スチックよりなる積載原料を前記チャージホッパーの下
端から抜き出して炭化室へ装入することを特徴とする石
炭と廃プラスチックをコークス炉へ装入する方法。
【請求項２】石炭塔に近接して設置された廃プラスチ
ック貯槽と、この廃プラスチック貯槽の下方に配置され
た計量ホッパーと、廃プラスチック貯槽から所定量の廃
プラスチックを抜き出して計量ホッパーへ送り出すフィ
ーダーと、計量ホッパーに備えられた排出ダンパーより
なり、装炭車が石炭塔に向かって走行して装炭車のチャ
ージホッパーが計量ホッパー下方の所定の位置に到達し
た時点で前記排出ダンパーが開いて計量ホッパー中の廃
プラスチックが前記チャージホッパーに投入され、装炭
車がさらに走行した際に、石炭塔から石炭が投入される
ように構成された石炭と廃プラスチックを装炭車に積載
する装置。