(57)【要約】【課題】コークス炉の上昇管基部に付着するカーボンを効果的に抑制する。【解決手段】装炭車２から炭化室１に装入した石炭３の上部を押出機に搭載した均しビーム８を用いて均一に均す際に、均しビーム８を用いて石炭を装入しながら、この装入する石炭に水を散布する。【効果】均しビームを用いて装入する石炭の水分を最適に調整に調整できるので、室炉式コークス炉の上昇管基部に付着するカーボン量を効果的に低減することができる。【選択図】図６
2014037494.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装炭車から炭化室に装入した石炭の上部を押出機に搭載した均しビームを用いて均一に均す際に、
前記均しビームを用いて石炭を装入しながら、この装入する石炭に水を散布することを特徴とするコークス炉への石炭の装入方法。
【請求項２】
前記均しビームを用いて石炭を装入する際に、当該石炭の水分を測定して所定の水分になるように散水量を調整することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉への石炭の装入方法。
【請求項３】
装炭車から炭化室に石炭を装入する際に、上昇管に最近接する装炭孔からの装入量を、上昇管に最近接する装炭孔以外の装炭孔からの装入量の平均値より少なくして装入することを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス炉への石炭の装入方法。
【請求項４】
前記均しビームを用いて装入する石炭が、炭化室から均しビームで掻き出された装入炭であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のコークス炉への石炭の装入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室炉式コークス炉への石炭の装入方法に関するもので、特に室炉式コークス炉の上昇管基部に付着するカーボン量を低減することを目的とした方法である。
【背景技術】
【０００２】
高炉に装入するコークスを製造する室炉式コークス炉は、石炭を乾留する炭化室と炭化室に熱を供給する燃焼室が交互にサンドイッチ状に配列され、炭化室の大きさは例えば高さが６〜７m、長さは１５〜１７m、幅は０．４５m程度で、基本的に全て煉瓦で構築されている。
【０００３】
このようなコークス炉においては、３０トン前後の原料石炭が一度に炭化室に装入され、２４時間前後の乾留時間で１０００℃程度にまで焼成されてコークスケーキ（以下、単にコークスという。）となり、押出機によりコークス炉から押し出されて排出される。コークス炉から排出された赤熱コークスは、次いで散水による湿式冷却、あるいは不活性ガスによる乾式冷却により消火、冷却される。
【０００４】
このようなコークスの製造を行うコークス炉の炭化室では、石炭の乾留に伴って石炭乾留ガス（ＣＯＧ）やタール等が発生し、これらは炭化室の上部空間を通過した後、上昇管を通じて炉外に誘導される。
【０００５】
しかしながら、前記石炭乾留ガスやタールの一部が炭化室の上部空間を通過中に熱分解してカーボンを主成分とする物質が析出し、炭化室の天井等の煉瓦壁に強固に付着、あるいは炭化室内に帯状に成長する。この炭化室の天井等の煉瓦壁に強固に付着、あるいは炭化室内に帯状に成長したものが熱分解カーボン（以下、単にカーボンという。)である。
【０００６】
このカーボンが成長肥大化すると、炭化室の天井に設けられた装炭孔の開口率低下に伴う装炭不良や、コークス押し出し時の炉壁抵抗増大による押し出し不良等が起こり、コークス炉の操業上、重大な支障をきたす。
【０００７】
カーボンの成長肥大化によって操業に支障をきたす場合に採る方法として、例えば特許文献１には、装炭孔より炭化室内に強制的に酸素含有気体を投入し、上昇管より燃焼ガスを放出する方法が開示されている。
【０００８】
この特許文献１に記載された方法の場合、炭化室内に強制的に投入した酸素含有気体とカーボンが燃焼した後の気体は、上昇管の基部を通過して、上昇管の上部に設けた開口部（天蓋）から放散されることになる。
【０００９】
この時に通過する気体の温度は高温であり、特に上昇管基部の温度は１０００℃以上の高温となるので、カーボンを燃焼除去した後に炭化室に石炭を装入した際、この上昇管基部の高温となった煉瓦部にはカーボンがより付着しやすい状況となっている。従って、上昇管の基部以外の場所に付着したカーボンは除去できても、上昇管の基部に付着するカーボンはかえって増加する悪循環となってしまう。
【００１０】
上記問題を起こさないために、上昇管基部の温度が低下するまで石炭の装入を待った場合は、操業スケジュールを遅延させることになって生産量が減少することになる。
【００１１】
また、特許文献２には、装炭車に搭載された装炭ホッパーから切り出された石炭をコークス炉の炭化室に装入した後、均しビームに取り付けた噴水ノズルから前記装入された石炭に散水し、炭化室上部に装入された石炭の水分量を調節する方法が開示されている。
【００１２】
この特許文献２で開示された方法は、均しビーム部に散水配管と散水ノズルを設置し、炭化室内の石炭に散水させる方法である。従って、石炭乾留ガス中の腐食成分（S，Cl）によって装置が腐食して水洩れが発生したり、タール分の付着による散水ノズルの目詰まり等のトラブルが起こりやすい。
【００１３】
また、均しビームが炭化室内で何らかのトラブルにより長時間停止したままの状態となった場合、高温の硅石煉瓦に水が直接接触する危険性があり、安定した装置の稼働維持は極めて難しい。
【００１４】
加えて、均しビームを炭化室内より引き戻す際に、装入炭を一緒に引き出すことになるため、水分を増加させた石炭が炭化室内に残らないことになる等の問題がある。以下、均しビームを引き出す際に引き出された装入炭を「戻り炭」という。
【００１５】
また、特許文献３には、炭化室に装入した原料炭の上部に、装入原料炭よりも水分含有量の多い高水分含有炭を配する方法が開示されている。
【００１６】
この特許文献３で開示された方法で全装入石炭量の１〜１５質量％の高水分含有炭を装入するには、石炭の貯留ホッパーを低水分用と高水分用の２種類配置する必要があり、貯留ホッパーの増設かつ高水分含有炭搭載の装炭車の増設等、現有の設備を使用する上では難しいことになる。
【００１７】
また、コークス炉の構造上、上昇管基部は装炭孔から距離が離れているので、上昇管基部の下方に位置する装入炭の上部に選択的に高水分含有炭を装入することは極めて難しい。
【００１８】
なお、特許文献２に記載された方法で装入炭量の１５質量％の石炭水分を上昇させる場合、散水する水の量が多くなって、特許文献２に開示された方法が有する問題が同様に発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開昭６１−２３１０８４号公報
【特許文献２】特開平１０−８０６２号公報
【特許文献３】特開２０００−１２９２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明が解決しようとする問題点は、従来、開示された方法では、コークス炉の上昇管基部に付着するカーボンを効果的に抑制することができないという点である。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明のコークス炉への石炭の装入方法は、
コークス炉の上昇管基部に付着するカーボンを効果的に抑制するために、
装炭車から炭化室に装入した石炭の上部を、押出機に搭載した均しビームを用いて均一に均す際に、
前記均しビームを用いて石炭を装入しながら、この装入する石炭に水を散布することを最も主要な特徴としている。
【００２２】
本発明は、炭化室に装入した石炭の上部を均しビームを用いて均一に均す際に、均しビームを用いて石炭を装入しながら装入する石炭に水を散布するので、均しビームを用いて装入する石炭の水分を最適に調整することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、均しビームを用いて装入する石炭の水分を最適に調整に調整できるので、室炉式コークス炉の上昇管基部に付着するカーボン量を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明方法を適用するコークス炉の炭化室の縦断面図である。
【図２】炭化室上部の炉壁温度Ｔ及び石炭に含まれる水分ＭＯと、炭化室の炉壁へのカーボンの付着量の関係を示した図である。
【図３】通常操業時における上昇管の基部温度の推移を示した図である。
【図４】カーボンの燃焼除去作業の概略を説明する図である。
【図５】カーボンの燃焼除去作業を実施した場合の上昇管の基部温度の推移を示した図である。
【図６】均し作業について説明するコークス炉の炭化室の縦断面図である。
【図７】炉蓋に設けた小蓋を示した図で、（ａ）は図１，６と同じ方向から見た図、（ｂ）は（ａ）図の側面図である。
【図８】戻り炭の水分含有率が上昇管の基部温度に及ぼす影響を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明は、コークス炉の上昇管基部に付着するカーボンを効果的に抑制するという目的を、炭化室に装入した石炭の上部を均しビームを用いて均一に均す際に、均しビームを用いて石炭を装入しながら装入する石炭に水を散布することで実現した。
【００２６】
以下、図面を参照しながら本発明を詳述する。
本発明方法を適用するコークス炉の炭化室の縦断面図を図１に示す。
【００２７】
１はコークス炉の炭化室である。石炭は、装炭車２に搭載された装炭ホッパーから天井に設けた装炭孔１ａを介して炭化室１の内部に装入され、乾留される。この乾留に伴って石炭乾留ガス（ＣＯＧ）が発生する。
【００２８】
発生した石炭乾留ガス中には、炭化水素ガスが含まれており、この石炭乾留ガスが炭化室１の内部の高温の煉瓦面で熱分解してカーボンが発生する。また、発生した石炭乾留ガスは、白抜き矢印で示すように、炭化室１に装入された石炭３の上方の上部空間１ｂを通って上昇管４からガス精製のガス配管に導かれる。
【００２９】
この際に発生した石炭乾留ガスの通過による接触時間が最も長いのは、上昇管４の基部であり、この基部に最も多くカーボンが付着することはよく知られている。
【００３０】
前記カーボンの付着速度は、炭化室１への装炭量Ｗ、発生する石炭乾留ガスの通過断面積Ａ、乾留時間ｔ、石炭３の揮発分ＶＭ、炭化室１の炉壁温度Ｔ、石炭３に含まれる水分Ｍｏ等に関係している。
【００３１】
発明者らは、炭化室１の上部へのカーボンの付着メカニズムを解明すべく、試験装置等を用い、炭化室１の上部の炉壁温度Ｔと石炭３に含まれる水分Ｍｏから、図２に示すようなカーボン付着量の関係を導き出した。
【００３２】
また、発明者らが、乾留中における上昇管４の基部温度を精密に測定した結果、炭化室１の炉壁温度Ｔが高いほど、また石炭３に含まれる水分Ｍｏが低いほど、炭化室１の炉壁へのカーボンの付着速度は速くなることが判明した。
【００３３】
通常操業時における上昇管４の基部温度の推移を図３に示す。図３に示すように、炭化室１への石炭３の装入からコークス押出直前までの上昇管４の基部温度は８５０℃以下である。この８５０℃以下の温度は、図２の関係から見ると、カーボン付着量が非常に少ない温度域である。
【００３４】
コークスを炭化室１から排出する作業工程では、発生した石炭乾留ガスを吸引しているガス配管を遮断してコークスを押出すが、この直前には前記石炭乾留ガスを炭化室１の内部から外部に燃焼放散する作業がある。以下、石炭乾留ガスを炭化室１の内部から外部に燃焼放散する作業を「縁切り作業」という。
【００３５】
この縁切り作業時には、炭化室１の内部壁に付着したカーボン５を焼落とすべく、図４に示すように、炭化室１の天井に形成した装炭孔１ａを開放したりして外気を導入し、カーボン５を燃焼させる作業が一般的に行われている。
【００３６】
この燃焼時の上昇管４の基部温度は、図５に示すように、一時的に１０００℃以上となるが、当該作業時間が短い場合は、石炭３の装入時における上昇管４の基部温度も８５０℃以下に低下するので、カーボン５の付着量は少なくなる。
【００３７】
炭化室１の内部壁に付着するカーボン量が多くなると、前記外気導入の時間を長くしたり、特許文献１に記載されたように多量の酸素含有気体を強制的に炭化室１の内部に吹き込むことでカーボン５の燃焼除去を行う。
【００３８】
しかしながら、発明者らの実験により、前記カーボン５の燃焼除去により、上昇管４の基部温度は、図５に示すように１２００℃以上になり、装入直前にも１０００℃近傍の温度となっていることが判明した。
【００３９】
これより、発明者らは、このような高温下で石炭３を炭化室１の内部に装入することが上昇管４の基部へのカーボン付着の主要因であると考えた。
【００４０】
すなわち、炭化室１への装炭直前に上昇管４の基部温度を８５０℃以下まで低下させておけば、上昇管４の基部でのカーボン成長を抑制することが可能となることから、発明者らは、炭化室１の上部に装入する石炭３の水分含有量を、既に装入されている石炭３の水分含有量より多くすることで、炭化室１のカーボン燃焼時間を長くしても、上昇管４の基部へのカーボン付着量増加を抑制することができると考えた。
【００４１】
ところで、装炭車２に搭載した複数の装炭ホッパーから切り出された石炭３は、炭化室１の複数の装炭孔１ａを介して炭化室１の内部に装入される。炭化室１への石炭３の装入が終了した段階では、複数の装炭孔１ａの直下に石炭の山が形成されるため、装入された石炭３の表面には、図６に示すように、装炭孔１ａの直下は高く、隣接する装炭孔１ａの間は低い凹凸が生じる。なお、前記装炭孔１ａは、通常、４個程度設けられている。
【００４２】
装入された石炭３の表面に凹凸が存在すると操業に悪影響を及ぼすため、これを解消すべく、炉蓋６の上部に設けた小蓋７（図７参照）を開放して、押出機に搭載した均しビーム８を炭化室１の内部に挿入し、前後進をくり返すことによって凹凸面を均す作業が行われる。
【００４３】
この際、均しビーム８を前後進させると、炭化室１の内部に装入した石炭３の一部が、均しビーム８に乗って小蓋７を通して掻き出され、この掻き出された戻り炭は押出機に設けたホッパー９に回収される。
【００４４】
ホッパー９に回収された戻り炭は、次の炭化室１での装炭・均し作業時にフローコンベア１０から、均しビーム８を通して炭化室１の内部に再度戻される。
【００４５】
そこで、均しビーム８から戻り炭を再度炭化室１に装入する直前に、均しビーム８の直上に設置された散水ノズル１１で戻り炭に散水して戻り炭の水分含有量を上昇させ、炭化室１の内部に装入された石炭３の上部に水分含有量を上昇させた戻り炭を装入する。これが本発明のコークス炉への石炭装入方法である。
【００４６】
以上の説明では、炭化室１から均しビーム８で掻き出された戻り炭を押出機の均しビーム８を用いて装入しているが、本発明における押出機の均しビーム８を用いて装入する石炭は、炭化室１から均しビーム８で掻き出された戻り炭に限定されないことは言うまでも無い。
【００４７】
均しビーム８を引き出す時に、水分含有量を上昇させた戻り炭が再び押出機に戻される可能性があるが、炭化室１のカーボン除去を行うことが事前に分かっている場合は、装炭車２に搭載する石炭を予め少なくしておけば、押出機から水分含有量を上昇させた戻り炭を多く装入することができる。
【００４８】
また、上昇管４の基部にカーボン５が多く付着してしまった場合は、装炭車２に搭載するホッパーの上昇管側の装炭量を極端に少なくすることで、水分含有量を上昇させた戻り炭を多く偏在させることも可能である。
【００４９】
戻り炭の水分含有量は、炭化室１の内部の状況によって変化するため、戻り炭の水分含有量を予め測定しておけば、任意の水分に設定して戻すことが可能となる。
【００５０】
また、炭化室１に装炭車２から石炭３を装入する際に、上昇管４に最近接する装炭孔１ａからの装入量を、上昇管４に最近接する装炭孔１ａ以外の装炭孔１ａからの装入量の平均値より少なく装入することは有効である。具体的には、上昇管４に最近接する装炭孔１ａに対応する装炭車２のホッパーに入れる石炭量を少なくしておけばよい。
【００５１】
炭化室１に装入する石炭３の量は、カーボン５の付着度合い等により決定すればよいが、上昇管４に最近接する装炭孔１ａ以外の装炭孔１ａからの装入量の平均値の５０質量％以上は確保することが望ましい。
【００５２】
上昇管４に最近接する装炭孔１ａからの石炭装入量が、それ以外の装炭孔１ａからの装入量の５０質量％より少なくなると、装入した石炭の上部に、装入した石炭よりも高い水分の石炭を装入することになるため、水分の高い石炭の乾留が局所的に遅れ、コークス品質に悪影響を及ぼすことや、押出機の戻り炭の蓄積量では補填できず、対象の炭化室で生産するコークス量が減産となるからである。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
炭化室１の高さ７．１２５m、長さ１６．５m、幅０．４５m、装炭量３９トン／窯の室炉式コークス炉において、図６に示すように、押出機の均しビーム８の直上に散水ノズル１１を設置した。
【００５４】
炭化室１の全装入量の９０質量％の石炭（水分含有量は６．５質量％）を、装炭車２から炭化室１に装入した後、装入炭上部の凹凸の均し作業時に、装入炭の上部に全装炭量の１０質量％の戻り炭を均しビーム８上に載せて装入した。
【００５５】
その際、フローコンベアケーシングに開口部を設け、赤外線水分計で散水前の戻り炭の水分を測定し、戻り炭の装入前に散水ノズル１１から散水して水分含有量を４０質量％まで上昇させた。
【００５６】
前記均しビーム８に載せて炭化室１に戻す戻り炭の量は、フローコンベアの能力[トン／Hr]×投入時間[Hr]で算出し、一方、散水ノズル１１から散水する水の量（散水流量 [トン／Hr]×散水時間[Hr]）は、散水時間を制御することによって行った。
【００５７】
本発明方法により、均しビーム８に載せて炭化室１に戻す戻り炭に注水した場合と、通常操業の注水しなかった場合のカーボン付着状況を、それぞれの場合の上昇管４の基部温度について図８に示す。
【００５８】
本発明方法の場合のカーボン燃焼時間は通常操業の場合よりも長時間で、温度も１３００℃近い高温となったが、上昇管４の基部温度は、石炭の装入直後から徐々に低下して８５０℃以下となった。
【００５９】
また、本発明方法により、均しビーム８に載せて炭化室１に戻す戻り炭に注水した場合と、通常操業の注水しなかった場合の上昇管基部の開口率を調査した結果を下記表１に示す。
【００６０】
表１における開口率は、炉蓋６に設けた小蓋７から炭化室１の内部に観察装置を挿入して炭化室１の内部から上昇管４を撮影し、その映像から求めたものである。また、表１の空窯とは、コークスを排出した後の炭化室１に、次の乾留のための石炭３を装入せず、数時間あるいはそれ以上の間、空気により炭化室１の内部に付着したカーボンを焼き落とす操作で、空窯から立ち上げた時点では、開口率は１００％である。
【００６１】
【表１】
2014037494.tif 000003
【００６２】
戻り炭に散水を実施して水分含有量を増加した本発明方法の場合、図８に示したように、戻り炭に散水を実施しない場合に比べて上昇管４の基部温度が低下した結果、表１に示すように、空窯立上げから１２カ月経過後の開口率は６９％から９３％になって、上昇管４の基部へのカーボン付着量も大幅に低減した。
【００６３】
本発明は上記した例に限らないことは勿論であり、請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６４】
１    炭化室
１ａ    装炭孔
１ｂ    上部空間
２    装炭車
３    石炭
４    上昇管
５    カーボン
６    炉蓋
７    小蓋
８    均しビーム
９    ホッパー
１０    フローコンベアー
１１    散水ノズル
【図１】
2014037494.tif 000004
【図２】
2014037494.tif 000005
【図３】
2014037494.tif 000006
【図４】
2014037494.tif 000007
【図５】
2014037494.tif 000008
【図６】
2014037494.tif 000009
【図７】
2014037494.tif 000010
【図８】
2014037494.tif 000011