JPH0953078A - コークス炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 窯口部コークスの燃焼、窯口レンガの焼損・
目地切れ、窯口金物の過昇温等の悪影響なしに、窯口部
からのガス漏れを防止する。 【構成】 室炉式コークス炉の炉蓋栓部に上部空間部に
連通する中空部が設けられ、該中空部に連通する外気導
入口および前記中空部に連通する炭化室内部発生ガス通
路を設けた炉蓋を使用すると共に、前記上部空間部の圧
力を負圧に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、室炉式コークス炉でコ
ークスを製造する際に、炉体、特に窯口部からのガス漏
れを防止し、環境改善を図るコークス炉の操業方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉におけるコークスの製
造においては、通常、前後を開放可能な炉蓋で閉じられ
た炭化室の上部の装炭口から原料炭を重力落下方式で装
入する。この炭化室に装入された原料炭は、両側の燃焼
室から炉側壁を介して間接加熱され乾留が進行しコーク
ス化される。装入時の炭化室排出ガスおよび乾留中に発
生する乾留ガスは、装入時に炭化室上部に形成されたガ
ス通路 (いわゆる上部空間) を通過して上昇管に導か
れ、さらに集気本管を経由してガス精製設備に送られ、
Ｃガスおよび副製品として回収される。

【０００３】排出ガスも含めた、コークス製造過程にお
いて発生するガスの発生速度は、装入時が最大でその後
減少し、炉形式および乾留条件によっても異なるが、乾
留開始後３〜４時間で大略一定となる。乾留の末期には
再び増加するが、火落ち近くなると急激に減少する。ま
た、乾留の進行に伴いコークスケーキの収縮も進み炉壁
からの肌離れ量も変化する。集気本管圧力は乾留中ほぼ
一定であり、結果的に、炭化室内の圧力は乾留経過に伴
って変動することとなる。炭化室内の圧力が低下した場
合、窯口部の炉蓋シール部から窯内へ空気が吸い込ま
れ、窯口部でのコークスの燃焼、窯口レンガの焼損・目
地切れ、窯口金物の過昇温等の悪影響が懸念される。

【０００４】このため、現状のコークス炉操業では、乾
留中の窯内を常に正圧に保つ操業を指向している。しか
し、正圧の程度を上げすぎると、今度は窯口部からの外
部へのガス漏れがひどく環境上の問題が発生するが、一
本の集気本管に接続する複数の炭化室の乾留経過は、現
状の操業方式 (例えば５門飛び操業) では同一時刻で異
なった段階にあり、集気本管圧力は最も効率のよい引き
方で制御せざるを得ない。そのため各炭化室のシール性
能の程度差、さらに炉高方向の圧力差ともあいまって、
現状の操業方式では乾留初期は窯口部からのガス漏れを
完全には防止し得ない状況にあり、環境保全上の観点か
ら大きな問題となっている。

【０００５】また、原料炭装入時は装入原料炭が排除す
る炉内の空気の影響もあって、炉内圧力、特に窯口部の
圧力は大きく上昇し、その結果として、窯口部の炉蓋シ
ール部からのガス漏れを引き起こす。したがって、これ
を回避するため、通常のコークス炉操業では、装炭直前
から装炭窯の上昇管ベンド部に高圧安水（高圧アンモニ
ア水、以下同じ）の噴射を実施し、そのエジェクター作
用を利用して窯内の圧力を低減して装炭することが実施
されている。この場合も、炉蓋栓部と炉壁間隙への装入
原料炭の差し込みの影響もあり、エジェクター作用によ
る窯内の圧力低減作用が窯口部にまで十分およばず、窯
口部の炉蓋シール部からのガス漏れを十分に防止し得な
いのが現状である。

【０００６】図１は、従来のコークス炉の窯口部の炉蓋
構造を示す概略横断面図であり、炉蓋10は炉蓋栓部12お
よびそれを外側から支持する本体金物14から構成され、
炉蓋栓部12は内部の装入石炭16を押さえている。金物14
にはエッジ部18が設けられており、その先端を窯口フレ
ーム部20に接触させることでシール作用を発揮させてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な従来のコークス炉操業上の欠点を解消し、窯口部コー
クスの燃焼、窯口レンガの焼損・目地切れ、窯口金物の
過昇温等の悪影響なしに、炉体、特に窯口部からのガス
漏れを防止し、環境改善を図るためのコークス炉の操業
方法を提供することを目的としている。

【０００８】すでに本発明者らは、窯口部の加熱改善と
同時に窯口部の圧力低減可能な炉蓋を提案し (特願平６
−201446号) 、その効果を確認しているが、現状の正圧
操業の中では、その改善効果は同一炭化室内の炉頂部と
下側の石炭層との圧力差の範囲内に限られており、必ず
しも十分なものとは言えなかった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験研究を行った。その結果、炉蓋栓
部に上部空間に連通する中空部を形成し、その中空部に
連通する外気導入口およびその中空部に連通する炭化室
内部発生ガス通路を設けた炉蓋を使用すると共に、上部
空間部圧力を負圧に制御することにより、前記課題が解
決されることを見い出し本発明に到達したものである。

【００１０】さらに、乾留の後半ではコークスケーキの
収縮による炉壁からの肌離れの進行に伴い、窯口部から
上部空間へのガス流れが円滑となり、上部空間部圧力を
負圧にしなくとも窯口部のガス漏れは低下するため、好
ましくは、乾留の後半では上部空間部圧力を正圧に調整
することとしたのである。

【００１１】ここに、本発明は、炭化室に原料炭を装入
して乾留する室炉式コークス炉の操業方法であって、炉
蓋栓部に上部空間部に連通する中空部が設けられ、該中
空部に連通する外気導入口および前記中空部に連通する
炭化室内部発生ガス通路を設けた炉蓋を使用すると共
に、前記上部空間部の圧力を負圧に制御することを特徴
とするコークス炉の操業方法である。

【００１２】本発明は、原料炭装入時にかぎらず、乾留
期間中においても上述のような操業を行ってもよいこと
はもちろんである。また、その好適態様によれば、コー
クス炉の操業に当たっては、前記上部空間部の圧力をゲ
ージ圧力で０mmH₂O 以下の負圧に維持しながら乾留を行
い、乾留の後半においては前記上部空間部の圧力をゲー
ジ圧力で０mmH₂O を越える正圧に調整すればよい。

【００１３】

【作用】次に、添付図面を参照しながら、本発明の作用
についてさらに具体的に説明する。

【００１４】図２は、実際のコークス炉における窯口部
の端部圧力の乾留中の変化状況を概略示す説明図であ
る。排出ガスも含めた、コークス製造過程において発生
するガスの発生速度は、装入時が最大でその後減少し、
炉形式および乾留条件によっても異なるが、乾留開始後
３〜４時間で大略一定となる。乾留の末期には再び増加
するが、火落ち近くなると急激に減少する。また、乾留
の進行に伴いコークスケーキの収縮も進み炉壁からの肌
離れ量も変化する。

【００１５】結果的に炭化室内の圧力は図２に示される
経過で変化することとなるが、乾留末期を除き常に正圧
を保っている。この状態で、炉蓋シールの不完全な部分
があればガス漏れを引き起こすこととなる。このまま上
部空間の圧力を低下させればさらに窯内圧力は低減する
が、逆に炉蓋シールの不完全部分から外部の空気を吸引
することになり、この窯内に入った空気は高温の窯口部
コークスと直接接触し、窯口部コークスの燃焼、窯口レ
ンガの焼損・目地切れ、窯口金物の過昇温等に悪影響を
及ぼすこととなる。

【００１６】また、装入時には高圧安水噴射を実施する
にもかかわらず、図２に示す如く窯口下部では圧力は高
い水準を維持しており、炉蓋シール部からのガス漏れを
十分に防止し得ない状況にある。

【００１７】すなわち、乾留初期には、下部で発生した
ガスは石炭層厚の影響をうけて上部空間へ抜けが悪く下
部の圧力は高く、一方肌離れが進行しガス発生量が低下
する乾留後半にはドラフト効果もあり、下部の圧力は低
下し空気を吸い込み易くなる傾向にある。

【００１８】現状の操業では、この空気吸い込みの制約
を受けて、炉形式および操業条件によっても異なるが、
上部空間をおおむね＋５〜＋15mmH₂O の正圧にコントロ
ールしている。従って、窯口部の圧力は乾留期間中概ね
正圧を保っており、ガス漏れ防止は炉蓋シール効果のみ
に委ねられており、ガス漏れは十分に防止されていない
のが現状である。

【００１９】ここに、図３ないし図５は、本発明を実施
するのに好適なコークス炉の窯口部の概略説明図であ
り、図３はその概略断面図、図４は図３のａ−ａ線の矢
視図であり、そして図５は炉蓋栓部の略式斜視図であ
る。

【００２０】これらの図面において、装炭室の全体図は
示さないが、炭化室は前後を開放可能な炉蓋30で閉じら
れ、両側壁と底部さらに上側壁で構成され、上側壁には
複数の装炭口が設けられている。

【００２１】図３〜図５において、炉蓋30は炉蓋栓部32
とそれを支持する本体金物34とから構成され、炉蓋栓部
32には中空部36が設けられており、図示しないが、この
中空部36が炭化室の上部空間部に図５に示すようにして
連通している。この炉蓋栓部32は、装入された原料石炭
38に対しいわば側壁を構成するように煙突状に上部空間
部に向かって接続、延在しているのである。そして各炉
蓋栓部32の接続部は図４に断面で示すように一端がテー
パ状になっており、そのテーパ外壁部と次の炉蓋栓部の
先端とで隙間を構成し、炭化室の内部で発生したガスの
通路を構成している。また、この中空部36には外気と連
通した外気導入口42が設けられている。

【００２２】換言すれば、本発明の好適態様において使
用する炉蓋構造において、その中空部は、その高さ方向
に煙突状に延在しており、炭化室上方の上部空間部に連
通するとともに、炭化室からもガス通路を適宜設けるこ
とで連通しており、さらに外気導入口を経て外気とも連
通しているのである。

【００２３】ここで、図３ないし図５に示すような、炉
蓋栓部32に上部空間( 図示せず) に連通する中空部を形
成し、その中空部に連通する外気導入口42およびその中
空部に連通する炭化室内部発生ガス通路40を設けた炉蓋
30を使用することにより、窯口部発生ガスは、炭化室内
部発生ガス通路40から炉蓋栓部32の中空部36を通って上
部空間に効率的に排出することができ、乾留初期の窯内
圧力も大幅に低減できる。さらに、上部空間圧力を負圧
に制御することにより、窯口部圧力をほとんど０mmH₂O
以下に制御することが可能となり、炉蓋シール部分から
のガス漏れをほぼ完全に防止することができるのであ
る。この場合に、部位によっては負圧となる場合がある
が、中空部に連通する外気導入口から優先的に空気が吸
い込まれ、直接窯口部コークスを燃焼させることはな
く、窯口レンガの焼損・目地切れ、窯口金物の過昇温等
のおそれはない。

【００２４】なお、この場合、中空部温度が500 ℃以上
であれば、吸引空気は自発燃焼し、窯口コークスを昇温
できるという副次的効果も得ることができる。また、上
部空間の圧力を負圧にすることにより、亀裂等が存在す
る場合には燃焼室から炭化室へのガス漏れが考えられる
が、この場合は一般に用いられるドライシーリング法に
よって微粉末耐火材を壁に吹き付けることで容易に防止
できる。また、原料炭の装入口からの空気侵入について
は、装入蓋設置後にモルタルシーリングを行うことで、
これも容易に防止できる。

【００２５】炉蓋栓部に形成する、上部空間に連通する
中空部の形状は、窯口部発生ガスを上部空間へ排出でき
るものであればよく、形状は問わない。中空部に連通す
る炭化室内部発生ガス通路は、原料炭装入時に原料炭が
中空部内部に漏れ込まない構造であればその形状は問わ
ないが、図５に例示する逆スリット型が好適である。ま
た、炭化室内部発生ガス通路および外気導入口の設置位
置・数も炉高等の炉形式にあわせて適宜決定すればよ
い。

【００２６】本発明方法での上部空間の設定圧力は負圧
以下であればよいが、過大な圧力低下は吸引空気量の増
大を招き、発生ガスカロリーの低下となるので、乾留中
の窯口圧力を０mmH₂O 程度とするのが好適である。その
制御手段は問わないが、集気本管での圧力制御と上昇管
部での高圧安水噴射制御が好適である。

【００２７】本発明方法で上部空間を負圧にした場合
に、肌離れが進行し、ガス発生量が低下する乾留後半に
は上部空間を負圧にしなくとも窯口部のガス漏れは低下
するため、発生ガスのカロリーの点からも乾留の後半で
上部空間圧力を正圧に調整することが望ましい。この場
合の正圧の程度は、乾留後半の窯口圧力を０mmH₂O 程度
とするのが好適である。その制御手段は問わないが皿弁
開度で調整するのが好適である。

【００２８】

【実施例】次に本発明方法を実際のコークス炉を用いて
実施したときの作用効果を説明する。炉高7.125 ｍ、炉
幅0.46ｍ、炉長16.5ｍのコークス炉において、稼働率11
0 ％、平均フリュー温度1083℃、装入炭水分5.2 ％、平
均嵩密度800kg/m³の調湿炭操業条件下で、同一窯の押し
出し機側の炉蓋を図３ないし図５ (本発明例１、２、比
較例３) 、図１ (比較例１、２）に示す２種類に変更し
て、炉蓋からのガス漏れ発生状況および窯出し時のコー
クスケーキ端面焼損状況の調査を実施した。ここで、比
較例３では、図３ないし図５中の外気導入口42より空気
を吹き込んだ。

【００２９】使用した炉蓋の諸元を表１に示す。本発明
法および比較例３にかかる炉蓋の場合は、炉高方向３カ
所 (炉底部から1.5 ｍ、3.0 ｍ、4.5 ｍの位置) に炭化
室内部発生ガス通路を、また炉蓋外面炉高方向３カ所
(炉底部から0.8 ｍ、2.3 ｍ、3.8 ｍの位置) に内径20m
mの外気導入口 (比較例３においては空気吹き込み口)を
設置した。

【００３０】

【表１】

【００３１】比較例の場合は、上部空間の圧力は通常操
業条件通りとし、集気本管アスカニア調節部で調節し、
上部空間圧力を＋７mmH₂O に設定した。本発明法の一般
的実施態様では集気本管アスカニア調節部で上部空間を
負圧に制御するのが好適であるが、この実施例の場合
は、試験窯のみの上部空間部を負圧に設定するために、
高圧安水圧力を調整して、上部空間圧力を−９mmH₂O に
設定した。また、本発明法２では、乾留開始16時間まで
は上部空間圧力は−９mmH₂O に設定し、その後は高圧安
水噴射を停止すると共に皿弁開度を調整して上部空間圧
力を＋10mmH₂O に設定した。なお、いずれの場合も原料
炭装入時は通常操業通り高圧安水噴射を実施した。試験
結果を表２に示す。

【００３２】

【表２】

【００３３】従来炉蓋を使用し、上部空間圧を正圧とし
た比較例１では炉蓋からのガス漏れは多く、乾留開始か
ら12時間前後まで継続した。また、上部空間圧を負圧と
した比較例２では、装炭時のガス漏れ状況は大差なく、
乾留開始から８時間前後までガス漏れは継続したがその
量は比較例１に比べ少ないものであった。しかし、窯出
し時のコークスケーキ端面観察結果では、下部に一部コ
ークス焼損が認められ、コークス炉操業としては好まし
いものではなかった。

【００３４】図３ないし図５に示す炉蓋の外気導入口42
に空気を吹き込んだ比較例３では、窯出し時のコークス
端面の焼損は認められなかったが、炉蓋からのガス漏れ
は比較例１よりは低下するもののかなり多く、乾留開始
から10時間前後まで継続した。

【００３５】一方、図３ないし図５に示す炉蓋を使用
し、上部空間圧を負圧とした本発明例１では装炭直後か
ら炉蓋からのガス漏れは全く認められず、窯出し時のコ
ークス端面にも焼損は認められなかった。同じく上部空
間圧を負圧とし、乾留開始後16時間から正圧に調整した
本発明例２でも装炭直後から炉蓋からのガス漏れは全く
認められず、窯出し時のコークス端面にも全く焼損は認
められなかった。

【００３６】本発明例１、２の場合は、乾留開始後19時
間目に炉蓋中空部からガスサンプリングを行い、ガスク
ロマトグラフィーにより組成を定量し、窒素混入率を比
較した結果、本発明例１では28％であったのに対し、本
発明例２では５％であり、空気吸い込み量が大幅に低減
していることが確認された。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、原料炭に装入して乾留
する室炉式コークス炉において、炉蓋栓部に上部空間に
連通する中空部を形成し、その中空部に連通する外気導
入口およびその中空部に連通する炭化室内部発生ガス通
路を設けた炉蓋を使用すると共に、上部空間部圧力を負
圧に制御して操業することにより、窯口部コークスの燃
焼、窯口レンガの焼損・目地切れ、窯口金物の過昇温等
の悪影響なしに、炉体、特に窯口部からのガス漏れを防
止し、環境改善を図ることができる。

【００３８】また、上部空間部圧力を０mmH₂O 以下の負
圧において乾留中に、乾留の後半においては０mmH₂O を
越える正圧に調整することにより、過大な空気吸引なし
に、炉体、特に窯口部からのガス漏れを防止し、環境改
善を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の炉蓋構造例を示す概略横断面図である。

【図２】従来操業におけるコークス炉窯口端部圧力の乾
留中の経時変化の一部を示すグラフである。

【図３】本発明で使用する炉蓋の一実施例を示す概略断
面図である。

【図４】図３のａ−ａ線に沿って切断したときの断面図
である。

【図５】本発明で使用する炉蓋栓部の外観模式図であ
る。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭化室に原料炭を装入して乾留する室炉
   式コークス炉の操業方法であって、炉蓋栓部に上部空間
   部に連通する中空部が設けられ、該中空部に連通する外
   気導入口および前記中空部に連通する炭化室内部発生ガ
   ス通路を設けた炉蓋を使用すると共に、前記上部空間部
   の圧力を負圧に制御することを特徴とするコークス炉の
   操業方法。
2. 【請求項２】 前記上部空間部の圧力をゲージ圧力で０
   mmH₂O 以下の負圧に維持しながら乾留を行い、乾留の後
   半においては前記上部空間部の圧力をゲージ圧力で０mm
   H₂O を越える正圧に調整することを特徴とする請求項１
   記載のコークス炉の操業方法。