(57)【要約】【課題】石炭塔への積み付け設備のわずかな改良で、しかもこれまでと同じ配合炭を用いて、Ｃ／Ｓのコークスの炉幅方向収縮量を大きくして、コークス炉からのコークスの押し出しをスムーズに行うことができる、コークス炉への石炭の装入方法を提供する。【解決手段】石炭塔内において、コークス炉炭化室炉長方向のコークス排出側に、軸棒に対し、等間隔の配列になる棒状体群を複数組取り付けた粉体の分級装置を、該軸棒をコークス排出側とし、各棒状体を該炉長方向と平行に位置させると共に、複数組の棒状体群に所定の角度を付けて設置することにより、コークス排出側の石炭粒径が小さくなるように該炉長方向に粒度偏析させて石炭を堆積し、この状態で石炭装入車のホッパーに積み付け、引き続きホッパー間での粒度偏析を保持したままコークス炉炭化室に装入する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室炉式コークス炉の石炭装入車に石炭を供給する石炭塔内において、コークス炉炭化室炉長方向のコークス排出側に、軸棒に対し、等間隔の配列になる棒状体群を複数組取り付けた粉体の分級装置を、該軸棒をコークス排出側とし、各棒状体を該炉長方向と平行に位置させると共に、複数組の棒状体群に所定の角度を付けて設置することにより、コークス排出側の石炭粒径が小さくなるように該炉長方向に粒度偏析させて石炭を堆積し、この状態で石炭装入車のホッパーに積み付け、引き続きホッパー間での粒度偏析を保持したままコークス炉炭化室に装入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】
軸棒に対し、等間隔の配列になる棒状体群を２組取り付けた粉体の分級装置であって、一方の棒状体群の各棒状体の間隙に他方の棒状体群の各棒状体を位置させると共に、一方の棒状体群に対し、他方の棒状体群を、軸棒を支点として角度変更自在としたことを特徴とする粉体の分級装置。
【請求項３】
軸棒に対し、等間隔の配列になる棒状体群を３組取り付けた粉体の分級装置であって、３組の棒状体群のうちいずれか１組の棒状体群の各棒状体の間隙に他２組の棒状体群の各棒状体をそれぞれ位置させると共に、該１組の棒状体群に対し、他２組の棒状体群を、軸棒を支点としてそれぞれ角度変更自在としたことを特徴とする粉体の分級装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉への石炭の装入方法に関し、特にコークス炉の炉長方向にわたって、装入される石炭の粒度を調整することにより、コークスの排出側の窯口近傍におけるコークス収縮量の有利な増大を図り、もってコークス炉からのコークスの押し出しに際し、押し詰りの発生のないスムーズな押し出しを実現しようとするものである。
また、本発明は、上記のようなコークス炉への石炭の装入方法において、装入される石炭のコークス炉炉長方向にわたる粒度調整に用いて好適な、粉体の分級装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
室炉方式のコークス炉では、石炭が装入される炭化室は、コークスを押し出すための押出機のラックが入る側（マシンサイド、Ｍ／Ｓともいう）から、コークスが排出される側（コークスサイド、Ｃ／Ｓともいう）に向かって、炉壁間距離（以下、炉幅という）が徐々に大きくなっている。これは、乾留されて排出されるコークスが排出され易いようにとの配慮からであるが、コークス炉の炉長が12〜18ｍもあるのに対して、そのテーパー（炉幅の増加量）は40〜80mm程度にすぎない。
【０００３】
ところで、近年、コークス炉の経過年数（炉齢）は、最も老朽化したもので40年近くになっており、各社老朽化対策が重要な課題となっている。コークス炉は老朽化するに従い、当然ではあるが、炉体の変形や付帯設備の劣化などが顕著化してくる。特に、コークス炉内の炉壁の状態は、炉齢が進行するに従って、レンガの目地切れをはじめとして、石炭装入やカーボン焼きによる冷却作用が引き起こす熱応力に起因したレンガのスポーリング、熱膨張と炉締めのバランスが崩れることによるレンガの張り出し、およびコークスの排出作業によるレンガの摩耗などが目立ってくる。
【０００４】
特に、コークス炉の炉長方向のコークス排出側（Ｃ／Ｓ）の炉壁の状態は、カーボン焼きのために行う空窯および上記したレンガの張り出しや摩耗（Ｃ／Ｓは全量のコークスが通過していくためコークスとの接触時間が最も長い）によるレンガの肌荒れ（凹凸）が顕著である。このようなレンガの凹凸が大きくなると、コークスの排出時における負荷が増大し、コークスの押し詰りを起こしてしまう。Ｃ／Ｓの押し詰りが、コークス排出時の初期に起こってしまうと、コークス全量が炭化室から排出不能となるので、その後の処理に多大な労力が必要となり、コークス炉の操業上、重大な支障を来す。
【０００５】
また、燃焼室の温度分布は、前述したテーパーに見合うように、Ｍ／ＳからＣ／Ｓに向かって温度が高くなるような温度勾配を付けた設定にしてあるが、放熱作用の大きいＭ／ＳおよびＣ／Ｓの窯口の炉壁レンガ面の温度は低下傾向になるのが常である。このため、乾留による炭化不良もこの窯口側で起こる場合が多い。その結果、乾留後に生成するコークスの炉幅方向の収縮量も不十分となり、押し詰りの原因の一つとなることがある。
勿論、炉壁の凹凸に対しては、溶射、吹き付け等によってレンガ面を平滑化したり、炭化不良が超こらないように燃焼室の温度管理を行っている。しかしながら、Ｃ／Ｓの炉壁に凹凸が生じている場合や炭化不良が発生した場合であっても、他の部分に比ベてＣ／Ｓのコークスの炉幅方向収縮量を大きくすることができれば、押し詰りを起こすことなしに、スムーズなコークスの排出が可能になる。
【０００６】
従来、コークス炉の炉長方向で性状の異なった炭材を装入する方法としては、成形炭を窯口側（炉長方向両端側）底部に装入する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
しかしながら、炭化室内でこのような偏析を起こさせるためには、上記特許文献１に記載されているとおり、装炭車の窯口側のホッパーの底に成形炭を予め積み付ける必要がある。上記特許文献１では、この積み付け方法について言及されていないので明言はできないが、最初に窯口側の両ホッパーの底に成形炭を積み付けたのち、全ホッパーに配合炭を積み付けるものと考えられる。
とすれば、成形炭を装炭車に積み付けるための設備を、通常の配合炭の積み付け設備とは別系統で用意する必要があり、そのためには大掛かりな設備の設置と設備投資が必要となる。
【０００７】
また、粒度偏析を利用した石炭の配合、装入に関しては、ある種特殊な石炭銘柄の粉砕前の粒度別性状の違いを利用したコークス強度安定化技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
しかしながら、この方法は、石炭塔へ積み付ける以前のヤード堆積山や石炭槽ホッパー内での技術であり、また石炭塔内ではその特異な銘柄と他の配合炭が均一に混合されていることが条件的にも望ましいと考えられる。
従って、この方法では、窯口（特にＣ／Ｓ）のコークス収縮量を選択的に増加させることはできない。
【０００８】
【特許文献１】特開平６−212162号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開平３−263488号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した従来技術の問題点を有利に解決したもので、石炭塔への積み付け設備のわずかな改良で、しかもこれまでと同じ配合炭を用いて、Ｃ／Ｓのコークスの炉幅方向収縮量を大きくすることができ、その結果コークス炉からのコークスの押し出しをスムーズに行うことができる、コークス炉への石炭の装入方法を提案することを目的とする。
また、本発明は、Ｃ／Ｓのコークスの炉幅方向収縮量を大きくするために、装入される石炭のコークス炉炉長方向にわたる粒度調整を行うのに好適な、粉体の分級装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
さて、発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、通常の配合炭を用いた場合であっても、装入する石炭の粒度をコークス炉の炉長方向にわたって調整する、具体的にはＣ／Ｓに装入する石炭の粒径を小さくすることによって、コークスの炉幅方向収縮量が大きくなり、その結果、コークスのスムーズな排出が可能になることの知見を得た。
本発明は、上記の知見に立脚するものである。
【００１１】
すなわち、本発明の要旨構成は次のとおりである。
（１）室炉式コークス炉の石炭装入車に石炭を供給する石炭塔内において、コークス炉炭化室炉長方向のコークス排出側に、軸棒に対し、等間隔の配列になる棒状体群を複数組取り付けた粉体の分級装置を、該軸棒をコークス排出側とし、各棒状体を該炉長方向と平行に位置させると共に、複数組の棒状体群に所定の角度を付けて設置することにより、コークス排出側の石炭粒径が小さくなるように該炉長方向に粒度偏析させて石炭を堆積し、この状態で石炭装入車のホッパーに積み付け、引き続きホッパー間での粒度偏析を保持したままコークス炉炭化室に装入することを特徴とするコークス炉への石炭の装入方法。
【００１２】
（２）軸棒に対し、等間隔の配列になる棒状体群を２組取り付けた粉体の分級装置であって、一方の棒状体群の各棒状体の間隙に他方の棒状体群の各棒状体を位置させると共に、一方の棒状体群に対し、他方の棒状体群を、軸棒を支点として角度変更自在としたことを特徴とする粉体の分級装置。
【００１３】
（３）軸棒に対し、等間隔の配列になる棒状体群を３組取り付けた粉体の分級装置であって、３組の棒状体群のうちいずれか１組の棒状体群の各棒状体の間隙に他２組の棒状体群の各棒状体をそれぞれ位置させると共に、該１組の棒状体群に対し、他２組の棒状体群を、軸棒を支点としてそれぞれ角度変更自在としたことを特徴とする粉体の分級装置。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、石炭塔内に石炭を装入するに際し、粉体の分級装置を活用して、炉長方向のＣ／Ｓの粒径が小さくなるように、装入石炭に粒度偏析を付けて堆積させ、ついでこの粒度偏析を保持したままコークス炉に装入することにより、Ｃ／Ｓのコークス収縮量を大幅に増大させることができ、その結果、Ｃ／Ｓでのレンガの凹凸や炭化不良などに起因したコークスの押し詰りの発生を効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を具体的に説明する。
図１(a)，(b)にそれぞれ、本発明に従う粉体の分級装置の好適例を側面および正面で示す。この例は、２組の棒状体群をそなえる場合であり、図中番号１は軸棒、２は棒状体群Ａ、３は棒状体群Ｂであり、この例で棒状体群Ａ，Ｂはそれぞれ７本の棒状体で構成されていて、一方の棒状体群の各棒状体の間隙に他方の棒状体群の各棒状体が位置する配置構成になっている。
また、棒状体群Ａは軸棒１に対して固定されているが、棒状体群Ｂは軸棒１を支点にして角度可変に設置されている。
【００１６】
さて、図１に示したような分級装置において、棒状体群Ａと棒状体群Ｂを、軸棒を支点として一定の角度θを付けて設置した場合、軸棒に近い部分での棒状体の間隔と先端部での棒状体の間隔が異なる。すなわち、棒状体の軸棒近傍の隙間は小さいのに対し、先端部の隙間は比較的大きくなる。
従って、例えば、図１に矢印で示す方向から粉体を投入した場合、粉体の細粒部分はほぼ投入流に従い軸棒近傍領域で落下するが、粗粒部分は棒状体の斜面に沿って落下するようになる。
従って、かような粉体の分級装置を利用すれば、以下に述べるように、石炭塔内への石炭の装入に際し、コークス炉炉長方向での石炭粒度の偏析を効果的に強化することができ、その結果安定して粒度偏析を生じさせることができるのである。
【００１７】
図２(a)に、上記した粉体の分級装置を組み込んだ石炭の装入装置を示す。
図中番号４はベルトコンベア、５は旋回式ベルトコンベア、６は反射板、そして７が本発明の分級装置である。
従来、図２(a)に示した反射板６や分級装置７がない場合には、石炭塔内における石炭の堆積状態は、図２(a) に破線で示したような状態であった。
この点、反射板６を設置しただけでも、旋回式ベルトコンベア５から供給された石炭はそのまま塔内には落下せず、反射板６に沿って塔壁側まで運ばれてから落下することになるので、反射板６を設置した側では、塔壁近傍のみに石炭が供給されることになる。そのため、この反射板設置側では、堆積レベルが次第に高くなるような傾斜が形成され、石炭はこの傾斜面に沿って供給されることになる。
その結果、供給される石炭のうち粒径の大きなものは、この傾斜面に沿って転がり落ち、塔壁近傍には比較的粒径が小さい石炭が残るようになるので、粒度偏析が生じる。
【００１８】
しかしながら、本発明に従う分級装置を用いると、上記した粒度偏析効果がより一層高まるのである。
すなわち、反射板６を介してＣ／Ｓの塔壁近傍に供給される石炭の落下流に、本発明の分級装置を挿入すると、落下流中の細粒はそのまま塔壁近傍に落下するのに対し、粗粒は棒状体の斜面に沿って落下するようになる。
それ故、かような分級装置を、石炭塔内のコークスの排出側（Ｃ／Ｓ）に設置すれば、コークスの排出側（Ｃ／Ｓ）には粒径が小さいものが供給されることになる。
従って、この堆積状態のまま、石炭塔から石炭装入車、ひいてはコークス炉に石炭を装入すれば、コークス炉炭化室炉長方向のコークスの排出側（Ｃ／Ｓ）には、図２(b) に示すように、比較的粒径が小さな石炭が供給されることになる。なお、図２(b) 中には、コークス炉内の炉長方向粒度分布の理想形を仮想線で、また現状の炉長方向粒度分布を破線で示す。
【００１９】
本発明の分級装置では、棒状体群Ａと棒状体群Ｂの角度θを変更することによって、先端部分での棒状体の間隔を自由に調整できるため、偏析の強弱を制御することもできる。
なお、２組の棒状体群が完全に固定式の場合、棒状体の間に原料である石炭が詰まり、十分な分級効果が期待できなくなる場合があるが、本発明では、２組の棒状体群のうち少なくとも一方を可変として、２組の棒状体群の角度θを自由に設定できるため、定期的にその間隔を大きく広げることなどで詰りを解消することができ、安定した分級効果が期待できる。
さらに、上記の分級装置の設置位置を調整することにより、石炭塔内で形成する石炭の斜面の頂上部の位置、すなわち細粒が多くなる位置を適宜変更することもできる。
【００２０】
次に、図３(a)，(b)に、３組の棒状体群をそなえる粉体の分級装置の好適例を側面および正面で示す。構成の骨子は、前掲図１に示した場合と同様であり、図中番号８，９，10がそれぞれ棒状体群Ｃ、棒状体群Ｄ、棒状体群Ｅである。この例では、棒状体群Ｃは軸棒１に対して固定されているが、棒状体群Ｄ，Ｅはそれぞれ軸棒１を支点にして角度可変に設置されている。
図３に示した分級装置においても、例えば棒状体群Ｃに対して棒状体群Ｄ，Ｅをそれぞれ、軸棒を支点として適正な角度θ1，θ2を付けて設置することにより、軸棒に近い部分での棒状体の間隔を狭く、一方先端部での間隔を広くすることができる。
【００２１】
従って、図３に矢印で示す方向から粉体を投入した場合には、粉体の細粒部分はほぼ投入流に従い軸棒近傍領域で落下する一方、粗粒部分は棒状体の斜面に沿って落下するようになる。
それ故、この粉体の分級装置を利用した場合にも、図２(b) に示したように、コークス炉炭化室炉長方向のコークスの排出側（Ｃ／Ｓ）に、比較的粒径が小さな石炭が供給され、その結果より安定して粒度偏析を生じさせることができるのである。
【実施例１】
【００２２】
本発明者は、図４に示す装置で斜面への装入実験を行い、まず石炭塔内に形成する斜面による偏析度合いを確認した。図４の装置は、鋼鉄製で、斜面には石炭をコーティングしたのち、予め石炭を層厚５cmほど堆積させて実験を開始し、頂上部から石炭を投入後、斜面に堆積した石炭を採取した。
実験装置には、図１に示した分級装置を設置し、棒状体群Ａ，Ｂの角度θは 1.6°として、棒状体の隙間は軸棒近傍の狭いところで６mm、棒状体先端部の広いところで20mmに設定した。
その結果を図５に示す。
【００２３】
同図に示したとおり、斜面の頂上部から装入された石炭は斜面を転がる間に粒度偏析を起こして、斜面上部では平均粒度が装入炭の平均よりも小さく、斜面下部では平均粒度が装入炭の平均よりも大きいものとなった。
すなわち、斜面上部（サンプリングNo.1〜3の平均）の石炭の平均粒径は1.6mm程度であったのに対し、斜面下部（サンプリングNo.4〜6の平均）では石炭の平均粒度は2.4mm程度となり、装入前の平均値2.0mmに比べて大きくなった。
なお、実験を繰り返すことで、棒状体の隙間に石炭が詰まることがあったが、かような場合には棒状体群Ａ，Ｂの角度θを一旦大きくすることにより、詰まった石炭を落とすことができた。
【００２４】
次に、図４に示す装置で行った実験で実際に石炭をサンプリングし、これを図６に示すコークス収縮量測定用の容器に充填して電気炉にて所定の条件で乾留し、その収縮量を測定した。
その結果を表１に示す。
ここで、クリアランスとは、生成したコークスと炉壁（ここではステンレス板）間に生じた間隙の所定面積分の平均量（レーザによる400個弱の打点測定）であり、このクリアランスが大きいほど、収縮量が大きいコークスといえる。また、石炭充填時の嵩密度は、775 kg/m3の一定とした。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１に示したとおり、斜面上部から採取、乾留して生成したコークスは、クリアランスが14.2mmと大きく、大きな収縮量が得られることが分かった。
石炭塔に入れる前の状況に相当する本偏析実験前の粒度分布で測定したクリアランスの値は13.5mmであり、この測定方法でのクリアランス0.7mmの差は大きい。これまでのデータの蓄積から、本クリアランス測定データと実炉の押出し電流値とは良好な相関を得ており、クリアランス0.3mm、さらには0.5mm以上の増加はコークス押出し性に有意な増加といえる。
なお、斜面下部から採取、乾留して生成したコークスでは、クリアランスが13.3mmと偏析をさせない場合に比べて若干収縮性が劣るものの、低下幅は小さく押し出し負荷に対する影響は小さいと考えられる。
また、斜面上部では粒径が装入炭平均に比べて小さいので、嵩密度が減少してさらに収縮量が大きくなることが期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】２組の棒状体群をそなえる本発明に従う粉体の分級装置の側面図(a)および正面図(b)である。
【図２】本発明に従う粉体の分級装置を設置して石炭を供給した場合の石炭塔内における石炭の堆積状態(a) およびコークス炉長手方向の粒度分布(b) を示した図である。
【図３】３組の棒状体群をそなえる本発明に従う粉体の分級装置の側面図(a)および正面図(b)である。
【図４】石炭塔内に形成される傾斜面による石炭の粒度偏析度合いを調査するための装置の概略図である。
【図５】傾斜面による石炭の粒度偏析結果を示した図である。
【図６】実施例で使用したクリアランス測定用小型容器の概略図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  軸棒
２  棒状体群Ａ
３  棒状体群Ｂ
４  ベルトコンベア
５  旋回式ベルトコンベア
６  反射板
７  分級装置
８  棒状体群Ｃ
９  棒状体群Ｄ
10  棒状体群Ｅ
【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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