(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉操業中にコークス炉装入車から炭化室内に石炭を装入する際に、コークス炉のガス上昇管ベンド部またはドライメーンに高圧安水を噴射しつつ、一つの炭化室あたり、予め、予備装炭としてコークス炉装入車の一つまたは複数のホッパから石炭全量に対する重量比で、１／２００〜１／５０の範囲の石炭を一回で炭化室に装入し、１５秒〜３０秒の範囲の時間をおいた後に、本格装炭として残りの大量の石炭を炭化室に装入する、二段階装炭で石炭を装入することを特徴とするコークス炉装入車の石炭装入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉装入車の石炭装入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にコークス炉は、石炭を乾留してコークス化させる炭化室と、燃料ガス及び燃焼空気を燃焼させる燃焼室を交互に多数配列された構造をとる。そして、炭化室内に石炭を装入するために、コークス炉装入車（コークス炉装炭車）が用いられる。
【０００３】
図１は、一般的な炭化室とコークス炉装入車を示す断面図である。炭化室１０は、石炭装入口４と、ガス上昇管７およびベンド部１２と、ドライメーン８を備えている。また、コークス炉装入車１１は、炭化室長手方向に配置された複数の石炭ホッパ１（ここでは、ホッパ１Ａ、ホッパ１Ｂ、ホッパ１Ｃ、ホッパ１Ｄの４個）と、フィーダ２と、装入フード３と、炉頂クリーナ９を備えている。なお、図１において、５は石炭、６は炉内ガスである。
【０００４】
従来、コークス炉操業中にコークス炉装入車１１から炭化室１０内に石炭５を装入する際には、図２に示すように、コークス炉装入車１１のホッパ１（１Ａ〜１Ｄ）に搭載した石炭５を各フィーダ２より一斉に切り出し、または、特許文献１に記載のように、ホッパ１（１Ａ〜１Ｄ）から一つずつ炭化室長手方向に順番に各フィーダ２より炭化室１０に４回に分割して切り出して、各装入フード３を経由して、各装入口４から炭化室１０に連続して装入している。
【０００５】
その際に、装入された石炭５は高温の炉壁に接触して急激に温度が上昇し、炉内ガス６（石炭５に付着した水分による水蒸気や石炭が分解した揮発ガス）と粉塵１３が大量に発生して、炭化室１０内の圧力が増加する。そのため、石炭５の装入中は、ガス上昇管７のベンド部１２やドライメーン８に高圧安水を噴射し、そのエジェクタ効果（負圧による吸引効果）により粉塵１３や炉内ガス６を吸引して、赤熱の粉塵を伴った炉内ガス６が各装入口４から著しく噴き出ることを抑えている。そして、コークス炉装入車１１では、各装入口４から噴き出た赤熱の粉塵を伴った炉内ガス６を装入フード３から集塵している。このようにして、石炭５の装入中に各装入口４から赤熱の粉塵を伴った炉内ガス６が炉頂や周囲の環境に漏れ出てこないようにしている。
【０００６】
また、特許文献１には、コークス炉装入車１１から炭化室１０内に石炭５を装入する際に、複数回に分割して石炭５を装入する分割装炭方法が記載されている。この分割装炭方法はコークス炉立ち上げ当初のみ適用される方法である。炉立ち上げ時に炭化室１０に石炭５を大量に投入すると多量の水蒸気やガスが発生し、同時に炭化室１０の圧力が増加するために、ドライメーン８から先にある炉内圧力を制御する圧力制御弁が急激な開閉動作を行い、これに伴ってドライメーン８を通じて炭化室１０外部から空気を吸い込む場合があり、空気を吸い込むと、前記粉塵１３やガス６と反応してコークス炉が爆発する危険がある。そこで、特許文献１では、この爆発を防ぐことを目的として、ドライメーン８内の高圧安水の噴射を停止して負圧を防ぎ、図２において１Ａ〜１Ｄのホッパ１から一つずつ各フィーダ２より切り出すように、少なくとも４回に分割して石炭５を炭化室１０に装入して、炭化室１０内とガス上昇管７およびそのベンド部１２に続くドライメーン８の内圧を徐々に上昇させることにより、圧力制御弁の急激な開閉動作を避けて、外部からの空気吸いこみを防止するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−４５９２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図２に示したような、従来のコークス炉操業中の石炭装入方法においては、水分が高い石炭や揮発分が高い石炭の場合、通常以上に大量の水蒸気や揮発ガスが発生し、各装入口４からの炉内ガス６の漏れ出しを防止することができずに、装入口４から赤熱の粉塵を伴う炉内ガス６が漏れ出てきて、コークス炉の炉頂の環境を悪化させるといった問題があった。
【０００９】
そこで、その問題に対処するために、コークス炉操業中において、上記の特許文献１に記載のコークス炉立ち上げ当初のみ使用される方法を適用してみたが、ドライメーン８の高圧安水を停止させるため、石炭５を装入する際に発生する炉内ガス６をドライメーン８で十分吸引することができず、その結果、炉内ガス６が炭化室に瞬時に充満して石炭装入口４から赤熱した粉塵を伴う炉内ガス６が噴き出して、コークス炉の炉頂環境は悪化したままであった。
【００１０】
また、特許文献１に記載される通り、一つの炭化室に投入する石炭を４回に分けて１Ａ〜１Ｄのホッパ１から一つずつ切り出して装入したが、炭化室１０内で炉内ガス（水蒸気や揮発ガス）６が大量に発生し、さらに高圧安水を停止したドライメーン８ではこれら炉内ガス６を吸引できないため、赤熱した粉塵を伴う炉内ガス６が石炭装入口４から爆発的に噴き出して、コークス炉の炉頂だけでなく周辺環境まで悪化させてしまった。さらに、４回に分けて石炭５を装入したため、装入時間が多大となりコークス炉の操業能率が著しく低下した。
【００１１】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、コークス炉操業中にコークス炉装入車から炭化室内に石炭を装入する際に、水分が高い石炭や揮発分が高い石炭の場合であっても、石炭装入口から赤熱した粉塵を伴う炉内ガスが噴き出すのを的確に防止することができるコークス炉装入車の石炭装入方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上記課題を解決するために、石炭の大量装入時に、大量の水蒸気や揮発ガスの発生原因となる高温の炉壁に着目した。その結果、装入した石炭からの水蒸気や揮発ガスの発生には炉壁からの輻射熱が最も影響することを把握した。この輻射熱を遮断できれば、装入した石炭からの水蒸気や揮発ガスが抑制できて、石炭装入口から赤熱した粉塵を伴う炉内ガスが炉頂に漏れることを防ぐことができるわけである。
【００１３】
そこで、炉壁からの輻射熱を遮断できるものとして、石炭装入時に発生する粉塵を活用することとした。一つの炭化室あたり４回に分けた程度の大量の石炭を装入すると水蒸気や揮発ガスが大量に発生するので、予め極く少量の石炭に絞って装入してみたところ、十分な輻射熱の遮断効果があることを見出した。なお、極く少量の石炭の装入は１回でよく、複数回に分けると時間がかかり、コークス炉の操業能率を低下させてしまうので、問題である。
【００１４】
本発明は、上記の知見に基づいており、以下の特徴を有している。
【００１５】
［１］コークス炉操業中にコークス炉装入車から炭化室内に石炭を装入する際に、コークス炉のガス上昇管ベンド部またはドライメーンに高圧安水を噴射しつつ、一つの炭化室あたり、予め、予備装炭としてコークス炉装入車の一つまたは複数のホッパから極く少量の石炭を一回で炭化室に装入し、一定時間をおいた後に、本格装炭として残りの大量の石炭を炭化室に装入する、二段階装炭で石炭を装入することを特徴とするコークス炉装入車の石炭装入方法。
【００１６】
［２］一つの炭化室あたり、予め、予備装炭としてコークス炉装入車の一つまたは複数のホッパから極く少量の石炭を一回で炭化室に装入する際に、一つの炭化室に投入する石炭全量に対する重量比で１／２００〜１／５０の範囲の極く少量の石炭を装入することを特徴とする前記［１］に記載のコークス炉装入車の石炭装入方法。
【００１７】
［３］一つの炭化室あたり、予め、予備装炭としてコークス炉装入車の一つまたは複数のホッパから極く少量の石炭を一回で炭化室に装入し、１５秒〜３０秒の範囲の一定時間をおいた後に、本格装炭として残りの大量の石炭を炭化室に装入することを特徴とする前記［１］または［２］に記載のコークス炉装入車の石炭装入方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、コークス炉操業中にコークス炉装入車から炭化室内に石炭を装入する際に、コークス炉のガス上昇管ベンド部またはドライメーンに高圧安水を噴射しつつ、一つの炭化室あたり、予め、コークス炉装入車の一つまたは複数のホッパから極く少量の石炭を一回で炭化室に装入し、一定時間をおいた後に、残りの大量の石炭を炭化室に装入するようにしているので、予め装入した極く少量の石炭から発生した粉塵が、一定時間を置いている間に炭化室内に充満して炭化室内の輻射熱を遮り、一定時間後に、残りの大量の石炭を炭化室に装入する段階で装入した石炭の温度急上昇が緩和されることから、水分が高い石炭や揮発分が高い石炭の場合であっても、水蒸気や揮発ガスの発生量が抑えられて、石炭装入口から赤熱の粉塵を伴うガスが漏れ出ることがなくなり、コークス炉の炉頂環境が著しく改善されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】石炭装入前の一般的なコークス炉の炭化室とコークス炉装入車の断面図を示す図である。
【図２】従来の石炭装入方法を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、図１に示した炭化室１０とコークス炉装入車１１を前提にしている。
【００２１】
本発明の一実施形態においては、コークス炉操業中にコークス炉装入車１１から各炭化室１０毎に重量Ｗの石炭５を装入する際に、ガス上昇管７のベンド部１２またはドライメーン８に高圧安水を噴射しつつ、それぞれの炭化室１０について、予め、図３に示すように、コークス炉装入車１１のホッパ１Ａから極く少量の石炭（重量ΔＷ）を一回で炭化室１０に装入し、一定時間Δｔをおいた後に、図４に示すように、ホッパ１Ａ〜１Ｄから残りの大量の石炭（重量Ｗ−ΔＷ）を連続的に炭化室１０に装入する。すなわち、ガス上昇管７のベンド部１２またはドライメーン８に高圧安水を噴射しつつ、予め極く少量の石炭を一回で炭化室１０に装入する予備装炭段階と、一定時間後に残りの大量の石炭を連続的に炭化室１０に装入する本格装炭段階との二段階装炭を行うようにしている。
【００２２】
これによって、予備装炭段階で装入した極く少量の石炭から発生した粉塵１３が、一定時間Δｔの間に炭化室１０内に充満して炭化室１０内の炉壁からの輻射熱を遮り、その後の残りの大量の石炭を装入する本格装炭段階では石炭５の温度急上昇が緩和されることになり、水分が高い石炭や揮発分が高い石炭の場合であっても、水蒸気や揮発ガスの発生量が抑えられて、石炭装入口４から赤熱の粉塵を伴うガスが漏れ出ることがなくなり、コークス炉の炉頂環境が著しく改善されるようになる。
【００２３】
なお、極く少量の石炭を炭化室１０に装入する際に、合わせて、ガス上昇管７のベンド部１２またはドライメーン８に高圧安水を噴射する必要がある。
【００２４】
高圧安水の噴射によって、炭化室１０内の水蒸気や揮発ガスがガス上昇管７やドライメーン８から吸収され、これに伴って、極く少量の石炭から発生した粉塵１３が炭化室１０の一部に留まらず、炭化室１０全体に拡散しやすくなり、拡散した粉塵１３によって炉壁からの輻射熱を有利に遮断できるからである。
【００２５】
また、予備装炭段階で各炭化室１０に装入する石炭の装入量（重量ΔＷ）は、各炭化室１０に装入する石炭全体の装入量（重量Ｗ）に対して、重量比ΔＷ／Ｗで１／２００〜１／５０（すなわち、０．５％〜２％）が最適である。予備装炭段階での石炭の装入量ΔＷが重量比で１／２００未満では、炭化室１０内の粉塵の量が不足して、炉壁からの輻射熱の遮断効果が小さい。また、予備装炭段階での石炭の装入量ΔＷが重量比で１／５０を超えると、粉塵が多発して、石炭装入口４から赤熱した粉塵を伴うガスが漏れ出る危険性がある。
【００２６】
また、予備装炭終了後から本格装炭開始までの時間（放置時間）Δｔは、１５秒から３０秒の範囲がよい。放置時間Δｔが１５秒未満では、予備装炭段階で石炭を装入した際に粉塵が炭化室１０全体に充満できず、炉壁からの輻射熱の遮断効果が低下する。放置時間Δｔが３０秒を超えると、コークス炉の操業能率を低下させるため好ましくなく、さらに炭化室１０に充満した粉塵が重力で沈降して炉壁からの輻射熱の遮断効果が低下するという問題もある。
【００２７】
そして、ここでは、ホッパ１の数はホッパ１Ａ〜１Ｄの４個であるが、それに限られるものではない。また、ここでは、ガス上昇管７から最も遠いホッパ１Ａから予備装炭を行っているが、それに限定されるものではなく、他のホッパや複数のホッパから予備装炭を行ってもよい。
【実施例１】
【００２８】
本発明の実施例として、図１に示した炭化室１０とコークス炉装入車１１を対象にして、コークス炉操業中に石炭の装入を行った。
【００２９】
その際に、本発明例１〜１０として、上記の本発明の一実施形態に基づいて石炭の装入を実施した。すなわち、ガス上昇管７のベンド部１２またはドライメーン８に高圧安水を噴射しつつ、予め少量の石炭ΔＷを一回で炭化室１０に装入する予備装炭段階と、放置時間Δｔ後に残りの大量の石炭Ｗ−ΔＷを連続的に炭化室１０に装入する本格装炭段階との二段階装炭で石炭の装入を行った。
【００３０】
また、比較のために、従来例１として、図２に示した従来の石炭装入方法を用いて石炭の装入を実施した。すなわち、ガス上昇管７のベンド部１２に高圧安水を噴射しつつ、炭化室１０に大量の石炭Ｗを連続して（１回で）装入した。
【００３１】
さらに、従来例２として、前述した特許文献１に記載のコークス炉立ち上げ当初のみ使用される方法を適用して石炭の装入を実施した。すなわち、ガス上昇管７のベンド部１２及びドライメーン８への高圧安水の噴射を停止したまま、図２に例示する通り、ホッパ１Ａ〜１Ｄの順に炭化室１０に大量の石炭Ｗを４回に分割して装入した。
【００３２】
本発明例１〜１０および従来例１、２の詳しい実施条件と実施結果を表１に示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
その結果、まず、従来例１（Ｎｏ．１１）では、装入した石炭５が著しく温度上昇して、大量の水蒸気や揮発ガスが発生し、石炭装入口４から赤熱の粉塵を伴う炉内ガス６が漏れ出て、従来のようにコークス炉の炉頂環境が悪化した。
【００３５】
また、従来例２（Ｎｏ．１２）では、装入した石炭５が急激に温度上昇して、大量の水蒸気や揮発ガスが発生し、高圧安水の噴射を停止したことでその大量の炉内ガス６をガス上昇管７、これに続くベンド部１２やドライメーン８によって吸引できないことから、石炭装入口４から爆発的に水蒸気や揮発ガスや赤熱した粉塵が漏れ出て、コークス炉の炉頂だけでなく、周辺環境まで著しく悪化した。
【００３６】
これに対して、本発明例１〜１０（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．１０）では、予備装炭段階で装入した少量の石炭ΔＷから発生した粉塵が炭化室１０内に充満して炭化室１０の炉壁からの輻射熱を遮断し、そのΔｔ後に、残りの大量の石炭Ｗ−ΔＷを装入した本格装炭段階では石炭５の急激な温度上昇が緩和され、大量の水蒸気や揮発ガスの発生が抑制され、石炭装入口４からの赤熱の粉塵を伴う炉内ガス６が漏れ出ることがなくなり、コークス炉の炉頂環境が大幅に改善された。
【００３７】
特に、本発明例１〜６（Ｎｏ．１〜６）のように、少量の石炭の装入量ΔＷを全石炭装入量Ｗに対して重量比ΔＷ／Ｗで１／２００〜１／５０とし、少量の石炭の装入後の放置時間Δｔを１５秒〜３０秒とすると、コークス炉の炉頂環境は著しく良好であった。
【符号の説明】
【００３８】
１、１Ａ〜１Ｄ  石炭ホッパ
２  フィーダ
３  装入フード
４  石炭装入口
５  装入石炭
６  炉内ガス
７  ガス上昇管
８  ドライメーン
９  炉頂クリーナ
１０  炭化室
１１  コークス炉装入車
１２  ガス上昇管ベンド部
１３  粉塵
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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