(57)【要約】【課題】竪型乾留炉を用いて冶金用成型コークスを製造する際に、設備の簡易化、使用エネルギーの省力化が可能となる、成型コークスの製造設備及びこの設備を用いた成型コークスの製造方法を提供すること。【解決手段】炭素含有物質の成型物を乾留して成型コークスを連続的に製造するための竪型乾留炉であって、上部の乾留ゾーンで成型物の乾留を、下部の冷却ゾーンで成型コークスの冷却を行なう乾留炉２において、乾留炉２の側方であって乾留ゾーンの中間部に低温ガス吹き込み羽口５を、乾留炉２の側方であって乾留ゾーンの下部に高温ガス吹き込み羽口６を有し、乾留炉２の側方であって冷却ゾーンの下部に冷却ガス吹き込み羽口９を有し、乾留炉２の炉頂部に成型物の装入口と炉内ガスの排出口とを有し、乾留炉２下部に成型コークスの排出口を有することを特徴とする成型コークスの製造設備を用いる。【選択図】図１
2010202838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有物質の成型物を乾留して成型コークスを連続的に製造するための竪型乾留炉であって、上部の乾留ゾーンで前記成型物の乾留を、下部の冷却ゾーンで前記成型コークスの冷却を行なう乾留炉において、
該乾留炉の側方であって前記乾留ゾーンの中間部に低温ガス吹き込み羽口を、前記乾留炉の側方であって前記乾留ゾーンの下部に高温ガス吹き込み羽口を有し、
前記乾留炉の側方であって前記冷却ゾーンの下部に冷却ガス吹き込み羽口を有し、
前記乾留炉の炉頂部に成型物の装入口と炉内ガスの排出口とを有し、前記乾留炉下部に成型コークスの排出口を有することを特徴とする成型コークスの製造設備。
【請求項２】
請求項１に記載の成型コークスの製造設備を用い、低温ガス吹き込み羽口から成型物を乾留するための低温ガスを吹き込み、該低温ガスより温度の高いガスを高温ガス吹き込み羽口から吹き込み、成型コークスを冷却するための冷却ガスを冷却ガス吹き込み羽口から吹き込み、炉頂部の炉内ガスの排出口のみからガスを排出することを特徴とする成型コークスの製造方法。
【請求項３】
炉内ガスの排出口から排出されたガスを、低温ガス吹き込み羽口と、高温ガス吹き込み羽口と、冷却ガス吹き込み羽口とから乾留炉内に吹き込むことを特徴とする請求項２に記載の成型コークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素含有物質の成型物を竪型乾留炉で連続的に乾留する成型コークスの製造設備及びこの設備を用いた成型コークスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉操業において、石炭をコークス炉で乾留して製造した冶金用コークスが一般的に用いられている。この冶金用コークスは高炉の使用において強度が要求され、その原料として粘結炭が必要とされる。粘結炭は高価であり、その使用はコストアップにつながる。また、資源埋蔵量の観点からも恒久的な安定供給が懸念される。
【０００３】
一方、室炉式コークス製造方法に替わるコークス製造方法として、連続式成型コークス製造法が開発されている。連続式成型コークス製造法では、乾留炉として、珪石煉瓦ではなくシャモット煉瓦にて構成される竪型シャフト炉を用い、石炭を冷間で所定の大きさに成型後、竪型シャフト炉に装入し、循環熱媒ガスを用いて加熱することにより成型炭を乾留し、成型コークスを製造する。資源埋蔵量が豊富で安価な非微粘結炭を多量に使用しても、通常の室炉式コークス炉と同等の強度を有するコークスが製造可能なことが確認されている。
【０００４】
連続式成型コークス製造法では、乾留炉炉頂ガスを冷却用ガスとして、乾留炉の乾留室に直結した冷却室の下部へ導入し、該冷却室を通過したガスの大部分を冷却室上部より排出し加熱用媒体ガスとして乾留炉中間部の導入口へ供給することを特徴とする方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。この方法では、３箇所のガス導入口（乾留室中間部、乾留室下部、冷却室下部）と１箇所のガス排出口（冷却室上部）が必要であり、設備が複雑になる。また、乾留終了後の高温コークスの冷却によって放出される顕熱をガスで回収し、乾留炉中間部への導入により再利用しているが、その過程における熱ロス抑制という課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭５６−４７２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
今後の製鉄プロセスにおいて省エネルギー化は不可避であり、成型コークスの製造に必要なエネルギーを極力低位とする設計思想が必要となる。
【０００７】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、竪型乾留炉を用いて冶金用成型コークスを製造する際に、設備の簡易化、使用エネルギーの省力化が可能となる、成型コークスの製造設備及びこの設備を用いた成型コークスの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）、炭素含有物質の成型物を乾留して成型コークスを連続的に製造するための竪型乾留炉であって、上部の乾留ゾーンで前記成型物の乾留を、下部の冷却ゾーンで前記成型コークスの冷却を行なう乾留炉において、
該乾留炉の側方であって前記乾留ゾーンの中間部に低温ガス吹き込み羽口を、前記乾留炉の側方であって前記乾留ゾーンの下部に高温ガス吹き込み羽口を有し、
前記乾留炉の側方であって前記冷却ゾーンの下部に冷却ガス吹き込み羽口を有し、
前記乾留炉の炉頂部に成型物の装入口と炉内ガスの排出口とを有し、前記乾留炉下部に成型コークスの排出口を有することを特徴とする成型コークスの製造設備。
（２）、（１）に記載の成型コークスの製造設備を用い、低温ガス吹き込み羽口から成型物を乾留するための低温ガスを吹き込み、該低温ガスより温度の高いガスを高温ガス吹き込み羽口から吹き込み、成型コークスを冷却するための冷却ガスを冷却ガス吹き込み羽口から吹き込み、炉頂部の炉内ガスの排出口のみからガスを排出することを特徴とする成型コークスの製造方法。
（３）、炉内ガスの排出口から排出されたガスを、低温ガス吹き込み羽口と、高温ガス吹き込み羽口と、冷却ガス吹き込み羽口とから乾留炉内に吹き込むことを特徴とする（２）に記載の成型コークスの製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、設備の簡略化およびエネルギー消費の低減を実現して、成型コークス製造を連続的に行うことができる。これにより、高価な粘結炭の使用を抑制しながら高炉法による溶銑製造を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を示す概略図。
【図２】従来の実施形態を示す概略図。
【図３】本発明を用いた操業条件試算例。
【図４】従来技術を用いた操業条件試算例。
【図５】実施例で用いた成型コークスの製造試験装置の概略図。
【図６】実施例で用いた成型コークスの製造試験装置の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明者等は、成型コークスの製造には、室炉式コークス炉ではなく冷却機能も兼備した竪型の連続乾留炉を用いるのが望ましいと考えた。この際、従来の成型コークス用の乾留炉では、図２に示すように乾留炉本体２の途中の冷却ガス抜き出し羽口１０からガスを抜き出す必要があり、設備が複雑になる。また、ここで抜き出すガスは乾留終了後の高温コークスとの熱交換によって昇温された高温のガスである。従来の成型コークス製造プロセスではこれを乾留炉中間部へ低温ガス吹き込み羽口５から導入することにより再利用しているが、その過程において熱ロスが発生する可能性がある。さらに、高温ガス吹き込み羽口付近は成型コークスの最終強度を決定する重要な領域であり、所定の熱量を供給する必要がある。
【００１２】
従来技術のように冷却ガス吹き込み羽口から吹き込まれ、高温の成型コークスとの熱交換によって生成する高温のガスを一旦、炉外に抜き出して、低温部（乾留炉中間部）で再利用するのは熱収支上、得策ではないと推定される。
【００１３】
そこで本発明においては、竪型乾留炉を用いて炭素含有物質の成型物を連続的に乾留して成型コークスを製造する際に、竪型乾留炉の上部を乾留ゾーン、下部を冷却ゾーンとし、乾留ゾーンの中間部と下部、冷却ゾーンの下部の３箇所から熱媒体ガスを供給し、炉内ガスは炉頂部のみから排出する構造として、従来の成型コークス製造の際には設置されている冷却ガス抜き出し羽口を無くすことにより設備を簡素化し、かつ冷却ゾーンにおける熱交換によって生成する高温ガスを有効利用することにより、外部からの投入エネルギーを抑制する成型コークスの製造設備を用いることとした。このような設備の一実施形態を図１に示す。
【００１４】
図１において成型コークスの製造設備は、上部の乾留ゾーンで成型物の乾留を、下部の冷却ゾーンで成型コークスの冷却を行なう乾留炉であり、乾留炉２の側方であって乾留ゾーンの中間部に相当する位置に低温ガス吹き込み羽口５を、乾留炉２の側方であって乾留ゾーンの下部に相当する位置に高温ガス吹き込み羽口６を有し、乾留炉２の側方であって冷却ゾーンの下部に相当する位置に冷却ガス吹き込み羽口９を有し、乾留炉２の炉頂部に成型物の装入口と炉内ガスの排出口とを有し、乾留炉２下部に成型コークスの排出口を有している。
【００１５】
成型コークスを製造する際には、炭素含有物質である石炭とバインダー類とから構成される成型物は、成型物装入装置１を用いて竪型乾留炉本体２の炉頂部から装入され、乾留ゾーンで乾留後に冷却ゾーンで冷却されて下部から排出される。低温ガス吹き込み羽口５と高温ガス吹き込み羽口６とから成型物を乾留するための加熱ガスを吹き込む。高温ガス吹き込み羽口６からは低温ガス吹き込み羽口５から吹き込まれるガスより温度の高いガスを吹き込む。成型コークスを冷却するための冷却ガスは冷却ガス吹き込み羽口９から吹き込む。吹き込まれたガスは、炉頂部の炉内ガスの排出口のみから排出される。
【００１６】
炉頂部のみから排出された炉内ガスは、循環ガス冷却装置３、４により冷却されて、一部は低温ガス加熱装置７により加熱されて低温ガス吹き込み羽口５から、一部は高温ガス加熱装置８により加熱されて高温ガス吹き込み羽口６から、残部は冷却ガス吹き込み羽口９から、炉内に吹き込まれる。
【００１７】
このような高さの異なる位置に設置された３段羽口を有し、炉頂部以外にガスの排出口を有していない竪型乾留炉を用いて、乾留ゾーンの中間部に設置された羽口から低温ガスを、乾留ゾーンの下部に設置された羽口から高温ガスを、冷却ゾーンの下部に設置された羽口から冷却ガスを吹き込むことで、炭素含有物質の成型物を連続的に乾留して成型コークスを製造する。このようにして成型コークスを製造することで、成型コークス製造に必要な熱量を低位にすることができることが期待できる。
【００１８】
低温ガス吹き込み羽口５から吹き込む低温ガスは炉頂ガス温度および乾留炉内の固体の昇温速度調整のために吹き込むガスであり、４００〜７００℃程度とすることが好ましい。高温ガス吹き込み羽口６から吹き込む高温ガスは、固体の最高温度への昇温のために吹き込むガスであり、８００〜１０００℃程度とすることが好ましい。冷却ガス吹き込み羽口９から吹き込む冷却ガスは、炉内での乾留により製造された成型コークスを冷却するために吹き込むガスであり、２５〜８０℃程度とすることが好ましい。
【００１９】
本発明に至った経緯を以下に詳しく説明する。１次元の数式モデルを用いて、成型コークスの乾留に必要な熱量を試算した。生産量は５０トン／日を想定し、成型コークス温度が８２０℃の領域を確保するガス条件を算出した。図３に本発明の乾留炉を用いた場合の各羽口のガス温度、ガス量およびガスの熱量の一例を示す。低温ガス加熱装置７で２８６Ｍｃａｌ／ｈ、高温ガス加熱装置８では１６２Ｍｃａｌ／ｈ相当の加熱が必要となる。図４に、従来技術のように冷却ガス抜き出し羽口を有する乾留炉を用いる場合の所要熱量の試算結果を示す。この場合は低温ガス加熱装置７で２６６Ｍｃａｌ／ｈ、高温ガス加熱装置では２９３Ｍｃａｌ／ｈ相当の加熱が必要となる。これらを総括して表１に示す。
【００２０】
【表１】
2010202838.tif 000003
【００２１】
従来技術に比べて本発明の方が所要熱量の合計が低く、所要エネルギーが低位であることがわかる。特に、高温ガス吹き込み羽口６における熱量差が顕著である。これは、冷却ガスと高温のコークスとの熱交換で生成する高温ガスを一旦炉外に抽出しない場合は、該高温ガスを８００℃近傍への昇熱が必要な領域で利用できるため、高温ガス吹き込み羽口６から供給する熱量が低位ですむことに起因する。
【００２２】
本発明の成型コークスの製造設備及び成型コークスの製造方法は、炭素含有物質と鉄含有物質との成型物を乾留する際にも用いることができる。
【実施例１】
【００２３】
図５に示した製造試験装置を用いて、成型コークスの製造を実施した。竪型乾留炉の断面積は１．７８ｍ2のものを用いた。表２に製品成型コークスの製造量５０ｔ／日における操業諸元を示す。
【００２４】
【表２】
2010202838.tif 000004
【００２５】
図３に示した試算結果に準じた条件での操業が実施できた。製造された成型コークスは所定の強度が得られ、製造上の問題は発生しなかった。
【００２６】
次に、炭素含有物質（石炭）と鉄含有物質（鉄鉱石）との成型物を乾留して、フェロコークスを製造した。図６に試験装置概略を、表３に製造量５０ｔ／日における操業諸元を示す。竪型乾留炉の断面積は１．６７ｍ2のものを用いた。製造されたフェロコークスは所定の強度が得られ、製造上の問題は発生しなかった。
【００２７】
【表３】
2010202838.tif 000005
【符号の説明】
【００２８】
１    成型物装入装置
２    竪型乾留炉本体
３    循環ガス冷却装置
４    循環ガス冷却装置
５    低温ガス吹き込み羽口
６    高温ガス吹き込み羽口
７    低温ガス加熱装置
８    高温ガス加熱装置
９    冷却ガス吹き込み羽口
１０    冷却ガス抜き出し羽口
Ａ    ストックライン
【図１】
2010202838.tif 000006
【図２】
2010202838.tif 000007
【図３】
2010202838.tif 000008
【図４】
2010202838.tif 000009
【図５】
2010202838.tif 000010
【図６】
2010202838.tif 000011