JPS61264090A

JPS61264090A - コ−クス炉

Info

Publication number: JPS61264090A
Application number: JP10386085A
Authority: JP
Inventors: Jinichi Nishiwaki; 西脇　仁一
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-05-17
Filing date: 1985-05-17
Publication date: 1986-11-21

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】イ　発明の目的（産業上の利用分野）この発明は、石炭を乾溜してコークスを製造するのに使
用するコークス炉に適用して、能率よ〈コークス製造を
行ない得させるのに利用できる発明である。

（従来の技術）石炭からコークスを製造するには、石炭が燃焼しないよ
うに、原料炭をコークス炉に密閉し酸素を断って原料炭
を加熱し、ガス分、タール分等を分離してコークスを得
るようにされている。

従来のコークス炉は、第４図に例示するように、耐火煉
瓦壁により隔てられた複数の炭化室１、燃焼室２を並列
させて設け、燃焼室２の下方に蓄熱室３を設けたもので
、燃焼室２で燃料を燃焼させて高温度（約１３８０℃）
を発生させ、耐火煉瓦壁を通して輻射、伝導により、炭
化室ｌ内に充填した原料炭を加熱するようにしていた。

燃焼室２から排出される燃焼ガスは、蓄熱室３を通して
煙突へ排出するようにして、排出ガスの持つ熱酸をこの
蓄熱室の耐火煉瓦に蓄熱させ、次に燃焼室２へ供給して
別に供給される燃料を燃焼させるための空気を、蓄熱し
た蓄熱室を通して加熱し、燃焼室から排出される燃焼ガ
スは、別の蓄熱室を通してこれに蓄熱させ、交互に蓄熱
と空気加熱とを行なうようにして燃焼余熱を利用するよ
うにされている。

炭化室の大きさは、幅４００〜４５０１、高さ４〜７ｍ
、長さ１２〜１６ｍの程度である。

炭化室ｌに充填される原料炭は、微細な粒状（Ｒ１１ｍ
ｓ以下が多い）にされており、一つの炭化室に１２〜３
０　ｔｏｎが充填される。

燃焼室で燃料を燃焼させ、炭化室の耐火煉瓦壁を１００
０〜１３００℃に加熱すると、この熱は原料炭に伝わっ
てその温度を上封させる。原料炭の温度が１００〜２０
０℃になると、原料炭中の水分、Ｃ０２、ＣＨ４等が放
出され、３００〜４００℃になると熱分解が起きてガス
、分解水、タールが急激に発生し、この熱分解は５００
℃位まで最も盛に行なわれる。熱分解が始まるのとほぼ
同時に原料炭（粘結炭）は軟化、溶融して石炭粒子が相
互に粘着し、分解ガスの発生によって膨張し、５００℃
程度で固化して塊状となる。乾溜を５００〜６００℃で
止めると半成コークスとなり、これ以上に温度を高める
と、分解ガスの発生はなおも続き、ｔｏｏｏ℃位になる
と分解ガスの発生はほとんど１１−リ、コークスが得ら
れる。このようにしてコークスを得るには、約１６時間
を要する。

（発明が解決しようとする問題点）このようにして原料炭を乾溜する従来のコークス炉にお
いては、耐火煉瓦壁から原料炭への熱伝導が良好でない
という欠点がある。

１１００℃の耐火煉瓦壁で炭化室の加熱を開始しても、
炭化室の外側に近い原料炭は速やかに温度上Ａするが、
中心部の原料炭は、１０時間程度たっても、未だ３５０
℃位にしか温度−上昇せず、１６時間たつとやつと１１
００℃に近づく状態であることが知られている。

これは、石炭の熱伝導率が極めて小さいためであるとい
われているが、本発明者は、その他に、第５図のように
、粒状の原料炭４の間には層状または塊状の空気５が介
在して、原料炭の粒子間の伝熱を妨げていることも伝熱
の悪い理由であると考える。

口　発明の構成（問題点を解決するための手段）この発明のコークス炉は、酸素のない高温度のガスを、
炭化室内の原料炭粒子の間を流通させて、この高温ガス
により原料炭を加熱することにより、原料炭粒子間に介
在する空気その他のガスによる伝熱阻害をなくすと共に
、熱ガスから原料炭へ直接伝熱させて、原料炭加熱を良
好にし、コークス製造時間を短縮できるように構成した
ものである。

（作　　　用）酸素を含まない高温度ガスとして、例えば自己コークス
炉で発生した直後の、既に温度が相当高くなっているコ
ークス炉ガスを利用し、これを熱交換器を通して例えば
１１００℃の高温ガスとして炭化室内へ送給する。炭化
室内の原料炭粒子間に介在した空気は、このコークス炉
ガスにより吹払われ、代って高温のコークス炉ガスが原
料炭粒子に接触しつつ流通するので、原料炭は、炭化室
中心部にあるものまでも迅速に加熱され温度上昇する。

この炭化室内空気のため、コークス炉ガスが燃焼しても
、その量は僅かであり、無視できる程度である。加熱開
始に先立って低温無酸素ガスを炭化室に通し、空気を吹
払うようにすれば、純粋な無酸素状態で操業を開始でき
る。

無酸素高温ガスを高温に加熱したり、炭化室に送給した
りするには、送風機を使用しなければならないが、耐熱
性のよいセラミック製の送風機や熱交換器が出現したか
ら、この発明は実施可能である。

（実　施　例）次に第１〜３図に示す本発明の詳細な説明する。

第１図は、炭化室１とガス分配室６とを交互に配置した
配列を示す一部切断斜視図である。

炭化室ｌとガス分配室６とは、耐火煉瓦の壁７を隔てて
交互に並列しており、この壁７には多数の細孔８（例え
ば孔径約２〜３■蓋）を穿設する。

第１図には炭化室ｌ、ガス分配室６を２個ずつ示したが
、これらの数は、寸法と共に設計規模により決めること
ができる。炭化室ｌの−１一部にはガス抜き孔９を穿設
し、ガス分配室６の下部には、送気孔ＩＯを穿設する。

これらの孔９．１０には、第２図のように、ガス管１１
．送気管１２を連結する。

酸素を含まないコークス炉ガスを１１００℃程度に加熱
して送気管１２から送気孔１０を通してガス分配室６に
加圧送給すると、この熱ガスは細孔８を通って炭化室ｌ
に入り、原料炭４の間に介在する空気５を吹き払い原料
炭４に接触しつつ流れる。このときこの空気のためコー
クス炉ガスの一部が燃焼してもその星は無視できる。

原料炭４に接触しこれを加熱しつつ流れたコークス炉ガ
スは、新たに発生したコークス炉ガスと共にガス抜き孔
９からガス管１１に入り流出する。このようにして熱ガ
スを炭化室ｌ内に流通させると、原料炭４は、熱ガスと
の対流接触により加熱されるので、空気５を隔てた原料
炭間の熱伝導、輻射のみにより加熱していた従来のコー
クス炉よりも効率よく加熱が行なえ、しかも炭化室の奥
深い部分にも熱ガスが流れるので、早期に原料炭加熱が
行なえる。

第３図は、上記のような加熱を行なうコークス炉に熱ガ
スを供給するシステムを示し、併せて出来−Ｌったコー
クスを冷却する際の排熱利用システムを略示する。

コークス炉Ａからガス管１１に出た加熱用に送給したコ
ークス炉ガス及び新たに発生したコークス炉ガスは、除
塵装置１４を経て切換弁１３を通り分配弁１５に達して
、その大部分はコークス炉ガスタンク１６に入って貯え
られ、一部はセラミックの耐熱型送風機１７に引かれ加
圧されて熱交換器１８に送られ、再び１１００℃程度に
加熱されて切換弁１９を経て送気管１２からガス分配室
６に入る。加熱ガスはここから細孔８を通って炭化室ｌ
に入り、前記のように原料炭４を加熱する。除塵装置１
４としては、小径のサイクロン型除塵器を多数備えたも
のが、ミクロン単位の微粒子まで捕捉できるので、これ
を使用するのが適当である。

熱交換器１８には、送風機２５により空気を送られるバ
ーナ２０で燃料を燃焼させて得た高温ガスを通して送風
機１７で送られて来る加圧コークス炉ガスを１１００℃
程度に加熱する。コークス炉ガスを加熱し終って低温と
なった燃焼ガスは、管３６を通り、後述するバーナ２８
で造られた高温ガスと一緒になってボイラ２９へ送られ
て余熱を利用される。

操業開始時でコークス炉からコークス炉ガスの発生が未
だないときは、弁２２を開いてタンク１６に貯えられた
ガスを使用する。

コークス製造が終ったならば、コークスを冷却してから
炉から押出して、コークス受は容器またはコークス移送
用コンベヤに載せる。

従来は、高温度のままの生成コークスを受器の−１−に
押出し、これに木を吹掛けて冷却していたため、コーク
スの持つ熱量の多くは損失となっていたが、第３図には
、コークス乾溜処理と共に上記のコークスの持つ熱酸を
回収しつつコークスを冷却する冷却システムをも示して
いるので、次にコークス冷却について説明する。

原料炭の乾溜が終ったならば、切換弁１３．１９をコー
クス製造時とは別に切換えて、第二の送風機２３により
管２４．１２．１１を通してコークス炉Ａ内に窒素ガス
を循環させる。窒素ガスは、窒素ガスを加圧状態で貯え
た窒素ガス容器３４から弁３５を経て管２４に供給され
る。生成コークスを冷却しつつコークス炉Ａ内を吹抜け
た窒素ガスは、混入する粉塵を除塵装置１４で除かれて
第二の熱交換器２６を通る。この熱交換器２６には、送
風機２７により大気を通し、管２４等を通って循環しコ
ークスを冷却して昇温した窒素ガスを冷却する。窒素ガ
スから熱を奪って昇温した空気は、バーナ２８に入って
別に供給される燃料を燃焼させて５６０℃程度の燃焼ガ
スを造り、これをボイラ２９に通して蒸気を発生させ、
１１０℃程度に温度低下した燃焼ガスは、煙突２１から
排棄される。ボイラ２９で発生した蒸気で蒸気タービン
３０を回転させ発電機３１を駆動して電気エネルギを得
る。蒸気タービン３０を出た排蒸気は、コンデンサ３２
で液化させ、ポンプ３３で再びボイラ２９に押込まれ、
バーナ２８を出た高温ガスおよび管３６から送られて来
るガスと熱交換して再び蒸気となる。

熱交換器２６において低温の大気との間で熱交換する窒
素ガスは、コークス冷却が進むと共に次第に温度低下し
、このガスがコークス炉Ａ内を循環して一層炉Ａ内のコ
ークスの温度を低下させる。コークス炉Ａ内を通過する
冷却用の窒素ガスは、１１００℃位から常温近くまでコ
ークスを冷却するため、冷却処理中に温度および圧力が
変化するから、適時、弁３５を開閉して、圧力が大きく
なったときはこれを窒素ガス容器３４に吸収し、圧力が
小さくなったときは容器３４から窒素ガスを追加供給す
るように操作する。

コークスが適当な温度まで下ったならば、送風機２３．
２７、バーナ２８等の運転を止めて炉Ａからコークスを
取出す。

このようにしてコークス炉Ａ内のコークスを冷却すれば
、これが持っている熱量を有効に電気エネルギとして回
収することができる。コークスを冷却して炉Ａから排出
される窒素ガスは、上記のように次第に温度低下するか
ら、これを直接ボイラ２９に通して蒸気を発生させるこ
とは適当でないが、この熱で空気を加熱し、バーナ２８
での燃料燃焼に使用するようにすれば、窒素ガスの温度
が変っても、バーナ２８での燃料績調節により、ボイラ
２９におい−Ｃ常に最適の蒸気を発生させることができ
る。バーナ２８において燃料を使用しても、得られる電
気エネルギと、従来のコークス炉から廃棄された熱量と
を考慮すると、エネルギの利用度は著しく向上する。

ハ　発明の効果（＋）従来の耐火煉瓦壁と空気を介在させた原料炭との
間の輻射、伝導による原料炭加熱と異なり、原料炭の間
隙を無酸素熱ガスを流通させて原料炭を加熱するから、
伝熱をドロ害する空気がなくなり、原料炭への伝熱が良
好になる。

（２）従ってコークス製造時間が著しく短縮できる。

（３）加熱用ガスとして、コークス炉ガスが使用できる
ので、安価な無酸素ガスを入手し易い。

無酸素ガスとしては、窒素のようなものも利用できるが
、コークス炉ガスを利用するのが有利である。

（４）自己コークス炉から発生するコークス炉ガスを利
用すれば、これを加熱する程度が小さくて済むので、熱
経済上有利である。

（５）原料炭の粒径は、その間を無酸素ガスを流通させ
るので、従来のように著しく微細に粉砕する必要がなく
、原料炭の処理が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１〜２図は本発明の実施例を示し、第１図はコークス
炉の一部を示す斜視図、第２図は加熱ガスの流れを略示
する線図、第３図はコークス炉の加熱、冷却系を示す線
図、第４図は従来のコークス炉の構造例を示す一部切断
斜視図、第５図は従来のコークス炉における伝熱状態を
示す炉壁部の部分断面図である。Ａ：コークス炉、ｌ：炭化室、２：燃焼室、３：蓄熱室
、４：原料炭、５：空気、６：ガス分配室、７：壁、８
：細孔、９：ガス抜き孔、１０：送気孔、１１：ガス管
、１２：送気管、１３：切換弁、１４：除塵装置、１５
：分配弁、１６：ガスタンク、１７：送風機、１８：熱
交換器、１９：切換弁、２０：バーナ、２１：煙突、２
２：弁、２３：第二の送風機、２４：管、２５：送風機
、２６：第二の熱交換器、２７：送風機、２８：バーナ
、２９：ボイラ、３０：蒸気タービン、３１：発電機、
３２：コンデンサ、３３：ポンプ、３４：窒素ガス容器
、３５：弁、３６：管。

Claims

【特許請求の範囲】

耐火煉瓦の壁に囲まれた炭化室（１）、ガス分配室（６
）を並列させて設け、炭化室（１）とガス分配室（６）
とを隔てる耐火煉瓦の壁（７）に多数の細孔（８）を穿
設して両室（１）（６）を通じさせ、ガス分配室（６）
には無酸素高温ガスを送給する送気管（１２）を連結す
る送気孔（１０）を設け、炭化室（１）には、これに充
填した原料炭の間を通過した無酸素ガスを排出するガス
管（１１）を連結するガス抜き孔（９）を設けて、細孔
（８）から炭化室（１）に進入し原料炭の間を流通する
高温無酸素ガスを介して原料炭を加熱することを特徴と
するコークス炉。