(57)【要約】【課題】コークスの生産性を向上させるコークス製造装置を提供する。【解決手段】本発明に係るコークス製造装置は、炭素含有物質と鉄含有物質を塊成化処理した成型物を乾留して、コークスを製造するための竪型乾留炉において、炉頂部から成型物を炉幅方向に拡散させて竪型乾留炉に装入する装入口構造を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素含有物質を乾留してコークスを製造するための竪型乾留炉において、炉頂部から前記炭素含有物質を炉幅方向に拡散させて前記竪型乾留炉に装入する装入口構造を有することを特徴とするコークスの製造装置。
【請求項２】
前記装入口構造は、
前記竪型乾留炉よりも高い位置に設けられ、前記竪型乾留炉の炉頂部から前記成型物を装入する第１装入シュートと、
前記第１装入シュートの出側に設けられ、下方になるにしたがって幅広となる斜面を有する分散材とを有することを特徴とする請求項１に記載のコークスの製造装置。
【請求項３】
前記第１装入シュートに設けられ、前記成型物の経路を開放又は閉鎖するゲートと、
前記第１装入シュートと竪型乾留炉との間に配され、炉幅方向に拡幅した第２装入シュートとを有し、
前記分散材は、前記第２装入シュートに設けられていることを特徴とする請求項２に記載のコークスの製造装置。
【請求項４】
前記分散材は、成型物と接触する複数の斜面により構成され、
前記斜面は、上端が一点で第１装入シュートの出側に接し、下方になるにしたがって幅広に形成された三角形状を有していることを特徴とする請求項２または３に記載のコークスの製造装置。
【請求項５】
炭素含有物質と鉄含有物質を塊成化処理した成型物を乾留して、フェロコークスを製造するための竪型乾留炉において、炉頂部から前記成型物を炉幅方向に拡散させて前記竪型乾留炉に装入する装入口構造を有することを特徴とするフェロコークスの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークスの製造装置、中でもフェロコークスの製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉操業においては、石炭をコークス炉で乾留して製造した成型コークスが一般的に用いられている。近年では、コークスの反応性を向上させるために、石炭に鉄鉱石を混合して塊成化処理し、乾留したフェロコークスを高炉操業に用いる技術が開発されている。フェロコークスの製造方法としては、竪型乾留炉を用いる方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１には、上部に乾留ゾーン、下部に冷却ゾーンを有する竪型乾留炉を用いたフェロコークスの製造方法が開示されている。このフェロコークスの製造方法は、炭素含有物質と鉄含有物質からなる成型物を竪型乾留炉に装入する装入工程と、乾留ゾーンにおいて成型物を乾留し、フェロコークスを製造する乾留工程と、冷却ゾーンに設けられた冷却ガス吹き込み羽口から冷却ガスを吹き込み、フェロコークスを冷却する冷却工程と、竪型乾留炉の炉頂部の排出口から炉内ガスを排出する炉内ガス排出工程と、冷却ゾーン下部からフェロコークスを排出するフェロコークス排出工程を有している。乾留工程では、冷却ゾーンでフェロコークスと熱交換した冷却ガスを乾留ゾーンに上昇させ、乾留ゾーンの下部の高温ガス吹き込み羽口から高温ガスを吹き込み、乾留ゾーンの中間部の低温ガス吹き込み羽口から低温ガスを吹き込む。
【０００４】
ここで、フェロコークスの生産量を多くするためには、乾留炉の容積を大きくする必要がある。しかしながら、冷却ガスや高温ガスは、乾留炉の奥行き方向に噴射されるため、冷却ガスや高温ガスを炉の中心まで行き渡らせるためには、炉体の奥行きは、一定以上大きくすることはできない。そのため、乾留炉の形状は、奥行き方向に比べて炉幅方向に長い構造とする必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５７９７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、奥行き方向に比べて炉幅方向に長い構造を有する竪型乾留炉では、成型物を炉幅方向に均一に装入できないことがある。炉幅方向に均一に成型物が装入できないと、局所的に炉内の粉体圧が高い箇所が生じ、その重みによって、成型物に割れが生じる可能性がある。また、成型物を炉に装入した際に、炉幅方向に成型物の量の多い箇所と少ない箇所があると、炉内のガスの流れが不均一になり、成型物の乾留に影響を与えるという問題がある。
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、炉幅方向に均一に成型物を装入する手法については、何ら考慮されていない。そのため、特許文献１に開示されたコークス製造装置では、フェロコークスの高生産性を十分に得ることができない。
【０００８】
本発明は、上記のような問題点に対してなされたものであり、コークスの生産性を向上させることができるコークスの製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記のような目的を達成するために、以下のような特徴を有している。
［１］炭素含有物質を乾留してコークスを製造するための竪型乾留炉において、炉頂部から前記炭素含有物質を炉幅方向に拡散させて前記竪型乾留炉に装入する装入口構造を有することを特徴とするコークスの製造装置。
［２］前記装入口構造は、
前記竪型乾留炉よりも高い位置に設けられ、前記竪型乾留炉の炉頂部から前記成型物を装入する第１装入シュートと、
前記第１装入シュートの出側に設けられ、下方になるにしたがって幅広となる斜面を有する分散材とを有することを特徴とする［１］に記載のコークスの製造装置。
［３］前記第１装入シュートに設けられ、前記成型物の経路を開放又は閉鎖するゲートと、
前記第１装入シュートと竪型乾留炉との間に配され、炉幅方向に拡幅した第２装入シュートとを有し、
前記分散材は、前記第２装入シュートに設けられていることを特徴とする［２］に記載のコークスの製造装置。
［４］前記分散材は、成型物と接触する複数の斜面により構成され、
前記斜面は、上端が一点で第１装入シュートの出側に接し、下方になるにしたがって幅広に形成された三角形状を有していることを特徴とする［２］又は［３］に記載のコークスの製造装置。
［５］炭素含有物質と鉄含有物質を塊成化処理した成型物を乾留して、フェロコークスを製造するための竪型乾留炉において、炉頂部から前記成型物を炉幅方向に拡散させて前記竪型乾留炉に装入する装入口構造を有することを特徴とするフェロコークスの製造装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コークスの生産性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るコークス製造装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るコークス製造装置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係るコークス製造装置を示す斜視図である。
【図４】実施例１で用いたコークス製造装置を示す上面図である。
【図５】実施例１において、炉幅方向に並べた複数の回収ボックスに収容された成型物の重量比率を示す図である。
【図６】実施例２で用いた本発明例のコークス製造装置を示す断面図である。
【図７】実施例２で用いた本発明例のコークス製造装置を示す上面図である。
【図８】実施例２において、炉幅方向に並べた複数の回収ボックスに収容された成型物の重量比率を示す図である。
【図９】実施例３において、分散材の正面の斜面の台形形状の上底の長さを変化させた場合の炉幅方向に並べた複数の回収ボックスに収容された成型物の重量比率を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付した図面を参照し、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
［実施の形態１］
図１及び２を用いて、本発明の実施の形態１に係るコークス製造装置について説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るコークス製造装置を示す斜視図である。また、図２は、本発明の実施の形態１に係るコークス製造装置を示す断面図である。
【００１４】
図１及び２は、いずれも、竪型乾留炉３の炉頂部に設けられている装入口構造を示している。以下では、コークスの一例であるフェロコークスの製造装置を例として説明する。第１装入シュート１からは、フェロコークスの原料となる炭素含有物質（石炭等）と鉄含有物質（鉄鉱石等）を含む成型物が装入される。第１装入シュート１の出側には、ゲート２が設けられている。図２の状態では、ゲート２によって成型物の経路が閉鎖されている。図２の状態から、ゲート２が矢印方向に動くことで、第１装入シュート１の成型物の経路が開放される。ゲート２は、成型物の経路を閉鎖することで、ゲート２の上流側に、成型物を１バッチ分貯留することができる。ゲート２は、経路を開放することで、１バッチ分貯留した成型物を一度に竪型乾留炉３に装入することができる。
【００１５】
図２に示すように、竪型乾留炉３は、第１装入シュート１よりも１段低い位置に設けられている。第１装入シュート１と竪型乾留炉３の段差部には、第２装入シュート４が設けられている。第２装入シュート４の炉幅方向の長さは、第１装入シュート１の炉幅方向の長さよりも幅広に形成されている。また、第１装入シュート１の出側には、下方になるにしたがって幅広の斜面を有する分散材５が設けられている。分散材５は、第２装入シュート４の成型物が搬送される経路の底面として機能する。
【００１６】
図１に示すように、分散材５は、下方になるにしたがって太くなる四角錐形状を有している。四角錐を構成する斜面のうち３つの斜面が、成型物を下方に運ぶ部分となっている。３つの斜面のうち、正面の斜面は、下方になるに従って幅広となる台形形状を有している。他の２つの斜面は、この正面の斜面の左右に設けられ、下方になるにしたがって幅広となる三角形状を有している。なお、四角錐を構成する残りの一面（第２装入シュート４の側面側の面）については、設けられていても、設けられていなくても良い。
【００１７】
分散材５の正面の斜面の台形形状の上底は、第１装入シュート１の出側に接している。分散材５の正面の斜面の台形形状の上底の長さＡ（炉幅方向の長さＡ）は、第１装入シュート１の出側の炉幅方向の長さよりも小さくなるように構成されている。
【００１８】
例えば、この分散材５の長さＡの寸法は、第１装入シュート１の炉幅方向の長さの1/3とすることができる。これにより、第１装入シュート１の中央部分の1/3の長さに相当する部分に搬送された成型物を、分散材５の正面の斜面から装入し、左右の1/3それぞれの長さの部分を、分散材５の左右の斜面に振り分けることができる。なお、長さＡの寸法は、これに限るものではなく、装入物によって適宜調整すればよい。
【００１９】
なお、本発明は、奥行き方向に比べて炉幅方向に長い構造を有する竪型乾留炉３に適用することが好ましい。より具体的には、本発明は、１基の第１装入シュート１に割り当てられた竪型乾留炉３の炉幅が長い竪型乾留炉３に適用することが好ましい。例えば、１基の第１装入シュート１の炉幅方向の長さに対し、この第１装入シュート１に割り当てられた炉幅が、３倍以上である竪型乾留炉３に本発明を適用すれば、炉幅方向に均一に成型物を装入できるという本発明の効果が顕著となる。
【００２０】
このように、本発明の実施の形態１に係るフェロコークス製造装置では、炉幅方向に均一に成型物を装入する装入口構造を有することで、成型物の局所的な粉体圧の上昇を防ぐことができる。また、成型物を、炉幅方向に拡散して装入することで、装入後の成型物の厚さを一定にすることができ、炉内のガスの流れを均一にすることができる。これにより、コークスの生産性を向上させることができる。
【００２１】
具体的には、本発明の実施の形態１に係るコークス製造装置では、第１装入シュート１から供給される成型物が、下方になるにしたがって幅広に形成された分散材５の斜面に沿って、竪型乾留炉３の炉幅方向に広がって、竪型乾留炉３に装入される。これにより、竪型乾留炉３の炉幅方向に均一に、成型物を装入することができる。
【００２２】
また、下方になるにしたがって幅広となる分散材５を第１装入シュート１の出側に設けることで、１基あたりの第１装入シュート１に割り当てる炉幅を広げることができ、装入口の数を減らすことができる。これにより、設備コストを低減させることができる。
【００２３】
なお、本実施の形態１に係るコークス製造装置は、上記の構成に限られるものではなく、種々設計変更を行うことができる。例えば、図１及び２では、分散材５は、四角錐形状として説明したが、成型物を搬送する斜面を有していれば、他の多角錐形状に形成することができる。また、分散材５は、斜面が下方になるに従い幅広になる円錐形状に構成してもよい。
【００２４】
また、図１及び２では、分散材５は、四角錐形状として説明したが、分散材５は、下方になるにしたがって幅広になる少なくとも１つの斜面を有していればよい。例えば、分散材５は、図１及び２の正面の斜面のみからなる板により構成してもよい。
【００２５】
また、図１及び２では、第１装入シュート１と竪型乾留炉３との間に、第２装入シュート４を設け、第２装入シュート４に分散材５を設けているが、第２装入シュート４を設けずに、第１装入シュート１を、竪型乾留炉３の炉頂まで延ばし、第１装入シュート１の端部に分散材５を設けるように構成してもよい。
【００２６】
また、図１及び２では、１つの竪型乾留炉３に対して１つの第１装入シュート１が設けられていたが、１つの竪型乾留炉３の炉幅方向に２以上の第１装入シュート１を設け、それぞれの第１装入シュート１の出側に、分散材５を設けるように構成してもよい。
【００２７】
なお、本発明は、フェロコークスの製造装置のみならず、種々のコークスの竪型乾留炉に適用することができる。
【００２８】
［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２に係るコークス製造装置について説明する。図３は、本発明の実施の形態２に係るコークス製造装置を示す斜視図である。実施の形態１では、分散材５の正面の斜面の形状が台形形状をしていたが、実施の形態２では、分散材５の正面の斜面の形状が下方になるにしたがって幅広となる三角形状を有している。なお、実施の形態２では、分散材５の正面の斜面の左右の斜面についても三角形状を有している。換言すれば、実施の形態２では、分散材５の成型物と接触するすべての面が、上端において一点で第１装入シュート１の出側に接し、下方になるにしたがって幅広に形成された三角形状を有している。なお、他の構成については、実施の形態１と略同一であるため、同一要素については、同一符号を付すことによりその説明を省略する。
【００２９】
このように、分散材５は、どのような形状としてもよい。
【実施例１】
【００３０】
本発明例と比較例を用いて、シミュレーションにより本発明の効果を検証した。実施例１では、実施の形態１に係るコークス製造装置を用い、分散材５を取り付けたものを本発明例とし、分散材５を取り外したものを比較例とした。シミュレーションでは、第１装入シュート１の炉幅方向の長さＢと第２装入シュート４の炉幅方向の長さＣの比を、１：３とした。また、分散材５の正面の台形の上底と下底の長さの比を、１：３とした。分散材５の正面の台形部分の上底の長さＡは、第１装入シュート１の炉幅方向の長さＢの１／３である。またゲート２を、第１装入シュート１の出口からＢと同じ距離離れたところに設置した。
【００３１】
そして、図４に示すように、竪型乾留炉３の炉頂部に、炉幅方向に並んだ複数の回収ボックス６を設けた。なお、複数の回収ボックス６は、すべて同じ大きさ、同じ形状に構成されている。
【００３２】
本発明例と比較例において、第１装入シュート１から成型物を竪型乾留炉３に装入した場合に、各回収ボックス６に収容された成型物の重量を、シミュレーションにより計算した。成型物の装入方法は、ゲート２を閉鎖した状態で、第１装入シュート１に１バッチ分の成型物を貯留した後、ゲート２を開放して一度に成型物を装入するものとした。
【００３３】
図５は、各回収ボックス６に収容された成型物の重量を、すべての回収ボックス６に収容された合計の成型物の重量に対する比率として表したものである。
【００３４】
なお、実際の成型物は、２０〜３０ｍｍ程度の大きさであるが、シミュレーションでは、成型物を1/20サイズの縮尺モデルを使用した。なお、縮尺モデルで使用した成型物の物性値（安息角）は、実際の成型物と同じ値を用いた。
【００３５】
図５において、縦軸は、各回収ボックス６に収容された成型物の重量比率（％）であり、横軸は、各回収ボックスの識別番号である。なお、識別番号は、左側の回収ボックスから順に１、２、３・・とした。
【００３６】
分散材５が設けられていない比較例では、炉幅方向中央の回収ボックス６の重量比率（％）が高かったのに対し、分散材５が設けられた本発明例では、炉幅方向に並んだ複数の回収ボックスにおいて、重量比率が均一になった。これにより、分散材５を設けることで、竪型乾留炉３の炉幅方向に均一に成型物を装入できることが分かった。
【実施例２】
【００３７】
次に、図６及び図７に示すコークス製造装置を用いて、シミュレーションを行った。図６は、実施例２で用いた本発明例の側面図であり、図７は、その上面図である。比較例としては、この図６及び図７に示すコークス製造装置から、分散材５を取り外したものを用いた。
【００３８】
実施例２では、実施例１のコークス製造装置よりも、ゲート２の位置が分散材５に近接して配されている。具体的には、実施例２では、ゲート２が、第１装入シュート１と第２装入シート４の間に配されている。なお、図６のゲート２と平行に示された点線は、第１装入シュート１と第２装入シート４の境界線を示している。
【００３９】
なお、シミュレーションに用いた成型物は、実施例１と同様の縮尺モデルを使用した。
【００４０】
シミュレーションでは、第１装入シュート１の炉幅方向の長さＢと第２装入シュート２の炉幅方向の長さＣの比を、１：３とした。換言すれば、装入前の第１装入シュート１の炉幅方向の長さＢから3倍の幅に拡幅して成型物を乾留炉に装入する条件とした。分散材５の正面の台形部分の上底の長さＡは、第１装入シュート１の炉幅方向の長さＢの1/3である。ゲート２の位置は、分散材５の近傍（直前）に配置している。
【００４１】
成型物の装入方法は、ゲート２を閉じた状態で１バッチ分貯留し、ゲート２を開いて一度に装入するものとする。
【００４２】
図６及び図７に示すコークス製造装置において、第２装入シュート４の出側に、幅方向に回収ボックス６を並べて、各回収ボックスに回収される原料の重量比率によって、第２装入シュート４に分散材がある場合（本発明例）と無い場合（比較例）とでの拡散性を評価した。
【００４３】
図８に、実施例２における拡散性評価を示す。分散材５が無い比較例に比べ、分散材５を配置した本発明例の方が、成型物が幅方向に分散されていることがわかる。
【００４４】
図５と図８を比較すると、ゲート２の位置にかかわらず、分散材５があることによって、竪型乾留炉３の炉幅方向に均一に成型物を装入できることが分かる。しかし、ゲート２を分散材５に近接して配置した方が、竪型乾留炉３の炉幅方向により均一に成型物を装入できる。ゲート２の位置は、分散材５にできるだけ近接しているほうがよい。ゲート２の位置が分散材５から1/5Ｂ以上離れると、成型物を均一に挿入することが難しくなる。
【００４５】
これは、ゲート２が分散材５から離れて配置されると、ゲート２を開いた時に成型物が滑りだして、成型物がシュート下方向の初速度をもつため、分散材５に当たりにくくなるためである。したがって、ゲート２は分散材５に出来るだけ近いところに設置されることが望ましい。
【実施例３】
【００４６】
実施例３では、分散材５の正面の斜面の台形形状の上底の長さＡを変更して、成型物の拡散性をシミュレーションにより調査した。実施例３において用いたコークス製造装置の構成は、図６及び図７に示す通りである。実施例３では、分散材５の正面の斜面の台形形状の上底の長さＡ（炉幅方向の長さＡ）を、第１装入シュート１の炉幅方向の長さＢの1/3、1/6、0と変化させ、成型物の拡散性を評価した。
【００４７】
なお、成型物の装入方法や回収方法は、実施例１及び２と同様である。
【００４８】
図９に、実施例３における成型物の拡散性評価を示す。図９から、長さＡが小さくなるほど、成型物の幅方向の分散性が向上していることが分かる。このことから、均一な原料分散を重視するなら、長さＡは、ゼロであることが望ましいことが分かる。
【符号の説明】
【００４９】
１  第１装入シュート
２  ゲート
３  竪型乾留炉
４  第２装入シュート
５  分散材
６  回収ボックス
Ａ  分散材の正面の斜面の台形形状の上底の長さ
Ｂ  第１装入シュートの炉幅方向の長さ
Ｃ  第２装入シュートの炉幅方向の長さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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