(57)【要約】【課題】コークス炉に成型炭のみを装入する場合においても、コークス押出し負荷の増大や乾留不良を招くことなく、しかも、資源の有効利用およびコークス製造コストの低減を達成することができる、新規なコークス炉の石炭装入方法を提案する。【解決手段】コークス炉の炭化室へ、この炭化室の天井に設けた複数の装入孔を介して、成型炭のみを装入するコークス炉の石炭装入方法において、まず始めに、１つ置きの装入孔を選んで、成型炭全装入量のうちの一部を装入し、次いて、選択しなかった他の装入孔から、成型炭全装入量のうちのさらに一部を装入し、その後、成型炭全装入量のうちの残部を、全装入孔を使って装入する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炭化室へ、この炭化室の天井に設けた複数の装入孔を介して、成型炭のみを装入するコークス炉の石炭装入方法において、まず始めに、１つ置きの装入孔を選んで、成型炭全装入量のうちの一部を装入し、次いて、選択しなかった他の装入孔から、成型炭全装入量のうちのさらに一部を装入し、その後、成型炭全装入量のうちの残部を、全装入孔を使って装入することを特徴とするコークス炉の石炭装入方法。
【請求項２】
まず始めに選択した装入孔を通じて装入する成型炭全装入量の一部の装入量が、全装入量の１５ｍａｓｓ％〜３５ｍａｓｓ％であり、次いで他の装入孔から装入する成型炭全装入量の一部の装入量が、全装入量の１５ｍａｓｓ％〜３５ｍａｓｓ％であり、そしてその後に装入する成型炭は全装入量の残部に当たる量であることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の石炭装入方法。
【請求項３】
前記コークス炉が４個の装入孔を備える場合、最初の成型炭の装入をマシンサイドあるいはコークスサイド側から１番目および３番目の装入孔から実施し、次の成型炭の装入を２番目および４番目の装入孔から実施し、また、前記コークス炉が５個の装入孔を備える場合、最初の成型炭の装入をマシンサイドあるいはコークスサイド側から１番目、３番目および５番目とし、そして次の成型炭の装入を２番目および４番目とするかその逆のパターンで装入することを特徴とする請求項１または２に記載のコークス炉の石炭装入方法。
【請求項４】
前記最初の成型炭の装入、前記２回目の成型炭の装入、および、前記最後の成型炭の装入において、各回で装入すべき量の成型炭を各回で使用する装入孔に等分に分割して装入することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉の石炭装入方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室炉式コークス炉の炭化室へ装入孔から成型炭を装入するコークス炉の石炭装入方法、特に、原料として成型炭を１００％使用する際のコークス炉の石炭装入方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高炉で使用されるコークスを製造する設備として、室炉式コークス炉（以下、単に「コークス炉」と呼ぶ）が利用されている。コークス炉は、炉幅方向に離間して並列する燃焼室とそれらの燃焼室に挟まれて設けられている炭化室から構成されている。そして、このコークス炉の炭化室の天井には、複数個通常４〜５個の一列に設けられた装入孔が配設されており、原料炭はその装入孔を通じて炭化室内に装入され、前記燃焼室でガスを燃焼して発生する熱を耐火物を介して炭化室に供給することにより、乾留し、コークスを製造している。
【０００３】
高炉で使用されるコークスは、高炉への搬送時の衝撃や、高炉内の高温雰囲気下での流動降下時の摩擦等に耐えるために、冷間強度、熱間強度が高いことが要求される。そのために、原料となる石炭としては、乾留時に溶融、粘結する粘結炭が用いられている。しかし、世界で採掘可能な石炭の内、粘結炭は１割程度であり高価である。そのため、資源の有効利用の観点から、また、コークス製造コストの低減の観点から、原料として粘結性の低い一般炭をコークス炉で使用することが検討されてきた。その一方法として、一般炭を成型した成型炭を作り、これをコークス炉用の原料炭として使用する技術が開発されている。
【０００４】
コークス炉の炭化室に上方から成型炭を含む配合炭を装入する成型炭配合法は、１９７０年代より工業化され、既設コークス製造設備に成型炭製造設備を付設するだけで容易に実施できるプロセスであることから急速に普及し、コークスの品質向上と製造コスト低減に大きな役割を果たしている。一方、成型炭は粉炭をバインダーで結合させて製造されたものであり、衝撃によって容易に粉化するという問題があった。
【０００５】
特に、成型炭をコークス炉の炭化室へ装入するときは、炭化室の炉高分に相当する５〜８ｍ程度落下することで大きな衝撃を受け、粉化することになる。コークス炉内で成型炭が粉化すると、装入された成型炭のかさ密度が部分的に過剰となり、乾留後に得られたコークスのコークス押出時の負荷増大や乾留不良を起こす問題があった。
【０００６】
このような成型炭の粉化を避けるために、特許文献１では、成型炭と粉炭とを使い、最初に粉炭のみを全装炭量の３０ｍａｓｓ％ないし６０ｍａｓｓ％入れた後に、残量は粉炭と成型炭の混合物として装入する方法を提案している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−１７８５８９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、特許文献１の方法は、成型炭と共に配合炭を混合装入する方法であり、高価な配合炭の使用を前提とする方法であって、資源の有効利用の観点から、および、コークス製造コストの低減の観点から、改善が求められていた。
【０００９】
そこで本発明の目的は、コークス炉に成型炭のみを装入する場合においても、コークス押出し負荷の増大や乾留不良を招くことなく、しかも、資源の有効利用およびコークス製造コストの低減を達成することができる、新規なコークス炉の石炭装入方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従来技術が抱えている前述した課題について鋭意検討を重ねた結果、発明者らは、コークス炉の炭化室へ装入孔から成型炭を装入する際、成型炭を炭化室の底部に直接落下させる場合と比べ、（１）成型炭の落下によって発生した粉炭がまわり、例えば隣りの装入孔の直下の辺りまで拡散すること、（２）装入する成型炭を炭化室の底部にクッションとなる物体（先行装入した成型炭や粉炭）を介して装入した方が成型炭の粉化が少ないこと、などを突き止めて、本発明を開発した。
【００１１】
即ち、本発明は、コークス炉の炭化室へ、この炭化室の天井に設けた複数の装入孔を介して、成型炭のみを装入するコークス炉の石炭装入方法において、まず始めに、１つ置きの装入孔を選んで、成型炭全装入量のうちの一部を装入し、次いて、選択しなかった他の装入孔から、成型炭全装入量のうちのさらに一部を装入し、その後、成型炭全装入量のうちの残部を、全装入孔を使って装入することを特徴とするコークス炉の石炭装入方法にある。
【００１２】
なお、前記のように構成される本発明のコークス炉の石炭装入方法においては、
（１）まず始めに選択した装入孔を通じて装入する成型炭全装入量の一部の装入量が、全装入量の１５ｍａｓｓ％〜３５ｍａｓｓ％であり、次いで他の装入孔から装入する成型炭全装入量の一部の装入量が、全装入量の１５ｍａｓｓ％〜３５ｍａｓｓ％であり、そしてその後に装入する成型炭は全装入量の残部に当たる量であること、
（２）前記コークス炉が４個の装入孔を備える場合、最初の成型炭の装入をマシンサイドあるいはコークスサイド側から１番目および３番目の装入孔から実施し、次の成型炭の装入を２番目および４番目の装入孔から実施し、また、前記コークス炉が５個の装入孔を備える場合、最初の成型炭の装入をマシンサイドあるいはコークスサイド側から１番目、３番目および５番目とし、そして次の成型炭の装入を２番目および４番目とするかその逆のパターンで装入すること、
（３）前記最初の成型炭の装入、前記２回目の成型炭の装入、および、前記最後の成型炭の装入において、各回で装入すべき量の成型炭を各回で使用する装入孔に等分に分割して装入すること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。
【発明の効果】
【００１３】
前述のように構成される本発明によれば、一列に並ぶ複数の装入孔のうち、隣り合わない装入孔例えば１つ置きの装入孔から、成型炭全装入量の一部を装入し、次に先に使用した装入孔とは違う他の装入孔から、残りの成型炭全装入量の一部を装入し、その後、残りの成型炭の全部を全装入孔を使って装入する方法であるから、コークス炉に成型炭のみを装入する場合においても、コークス押出負荷の増大や乾留不良を招くようなことがなくなり、しかも、資源の有効利用およびコークス製造コストの低減を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の前提としてコークス炉への成型炭装入時における成型炭の粉化挙動を調べるために用いた模擬炭化室の一例を示す図である。
【図２】模擬炭化室内の各部位の粉化率を示す図である。
【図３】従来例に従って、各装入孔から成型炭を均等に同時に装入した状態を説明するための図である。
【図４】本発明に従って、成型炭のみを各装入孔から適時・適量を１〜３回に分けて装入した状態を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、本発明のコークス炉の石炭装入方法を考える前提として、コークス炉の炭化室への成型炭装入時における成型炭の粉化挙動を調べた。具体的には、コークス炉の炭化室内へ装入孔から成型炭を装入したときの成型炭の粉化挙動を調査した。
【００１６】
即ち、図１は、コークス炉へ成型炭のみを装入する時における成型炭の粉化挙動を調べるために用いた模擬炭化室の一例を示す図である。図１に示す例において、１は模擬炭化室、２は模擬炭化室１の側面に複数個所（ここでは３２か所）に設けたサンプリング口、３は模擬炭化室１の上部に設けた装入孔、４は装入孔３と連通する成型炭ホッパーである。この模擬炭化室１の形状は、高さ（Ｈ）が７５２０ｍｍ、長さ（Ｌ）が３０２０ｍｍ、幅（Ｗ）が４３０ｍｍである。
【００１７】
この模擬炭化室１は、炭化室の実機大を模擬したものであり、一つの装入孔３から成型炭を装入して、成型炭を模擬炭化室１の底部から上部に亘って供給した後に、模擬炭化室１の側面に設けた複数のサンプリング口２から炭化室の各部位に堆積した成型炭をサンプリングすることで、サンプリング口２の存在する各部位における成型炭の粉化率を調査することができる。
【００１８】
本発明において用いる成型炭としては、粘結炭、非粘結炭等の炭材原料にバインダーを加えて、成型機にて混練成型し、圧潰強度１７０ｋｇ／個に調整したものを用いた。その成型炭の形状は、４４ｍｍ×４４ｍｍ×３１ｍｍのマセック型とした。
【００１９】
調査に当たっては、上記成型炭を前記模擬炭化室１の装入孔３から炭化室内へ装入し、各サンプリング口２から取り出した成型炭の粉化率を求め、これを図２に示した。ここで、粉化率とは、各サンプルを１５ｍｍ角の篩で篩い分けし、篩下の質量のサンプル質量に対する百分率で示した。
【００２０】
図２に示す結果から明らかなように、装入孔３の直下の炭化室炉底部近辺では粉化率が２０ｍａｓｓ％程度と高いのに比べて、上方に行くに従い粉化率が低下していることが判る。また、装入孔３の直下に隣接するサンプリング口２から採取したサンプルの粉化率は、装入孔３の直下のサンプルと比較して、非常に粉化率が低いことが判る。
【００２１】
粉化率のこのような傾向は、装入孔３の直下の炉底部では、落下する成型炭が硬い炉底耐火物と衝突することでより粉化しやすいためと考えられ、また、既に成型炭が堆積をして炉底耐火物との直接的な衝突が回避できる場合では、堆積した成型炭の山の頂部にある成型炭と落下する成型炭とが衝突することによって粉化が緩和されるためと考えられる。一方、装入孔直下に隣接する領域では、装入された成型炭が両脇へ流れ込むことで堆積することから、衝突の影響が小さいためと考えられる。
【００２２】
この結果から考えると、炭化室へ成型炭を装入する際に、従来のように各装入孔から同時装入をすると、図３に示すように、装入初期に各装入孔の直下に装入される成型炭は２０ｍａｓｓ％程度の粉化を受けることになり、この部分は粉が多いためにかさ密度が上昇し、コークス押出時の負荷を増大する要因となることがわかる。
【００２３】
そこで、本発明では、炭化室の天井に複数（例えば４〜５個）の装入孔を配設している場合において、隣り合わない装入孔、つまり１つ置きの装入孔の２個ないし３個から、まず最初に全装炭量のうちの一部、好ましくは１５ｍａｓｓ％〜３５ｍａｓｓ％を２分ないし３分して装入した後、次に使用しなかった他の装入孔から、やはり全装炭量の一部、好ましくは１５ｍａｓｓ％〜３５ｍａｓｓ％を装入し、最後に、残部の成型炭を全装入孔を使って、できれば均等の量を装入することにした。
【００２４】
例えば、炭化室の天井に装入孔を４個配設してなる炭化室の場合、図４に示すように、最初に、マシンサイドから＃１、＃３の１つ置きの装入孔から所定量（一部）の成型炭を装入し、山を形成して隣りの装入孔の直下に粉化率の少ない成型炭を堆積させた後に、他の装入孔から残りの所定量（一部）の成型炭を装入する。そうすることで、他の装入孔から装入した成型炭は硬い炭化室炉底耐火物と衝突をすることなく装入（堆積）することになる。そのため、最初の装入で粉化率が２０ｍａｓｓ％にも及ぶような従来法と比べると、本発明に従ってまず１つ置きの装入孔から装入し、次いで残りの装入孔から装入する方法では、もっともかさ密度が上昇する部位を従来法の半分とすることができる。
【００２５】
このように、選択的（１つ置き）に使用する１回目の装入孔からの装入、及び他の装入孔からの２回目の装入を終えた後は、炉内に３０ｍａｓｓ％〜７０ｍａｓｓ％程度の成型炭が堆積しているため、その後に行う成型炭の装入時の粉化は抑制されるため、全装入孔から残部の成型炭を装入してもよい。もちろん、残部の成型炭を、引き続き最初の装入孔からの装入と次の装入孔からの装入とを交互に繰り返して装入してもよい。ただし、装入完了時には炭化室内の堆積上面の山谷が大きくなりすぎるとレベラーによる堆積上面の均しが難しくなることがあるので、注意する必要がある。
【００２６】
ここで、最初に装入を行う装入孔からの装炭量は、当該装入孔からの装炭量の１５ｍａｓｓ％未満であると、隣りの装入孔直下まで成型炭が流れ込む量が少なくなるため、隣りの装入孔から装入される成型炭の粉化を十分に抑制することができない。一方、最初に装入を行う装入孔からの装炭量を３５ｍａｓｓ％を超えて装入する場合、堆積上面の山谷が大きくなりすぎ、残部の成型炭を装入したときに、レベラーによる堆積上面の均しが難しくなるため、最初の装入と次の装入における装入量は１５ｍａｓｓ％〜３５ｍａｓｓ％とすることが好ましい。
【００２７】
なお、図４では、装入孔が４つの場合で説明をしたが、装入孔が奇数の場合、例えば、５つの場合は、最初に＃１、＃３、＃５を使い、次に＃２、＃４を使う場合の他、まず中央の装入孔（＃３）に隣接する二つの装入孔（＃２、＃４）から最初に装入を行い、その後その二つの装入孔に隣接する装入孔（＃１、＃３、＃５）からの装入を行うことが好ましい。粉化率が大きい装入孔直下炉底部の箇所を少なくできるからである。
【実施例】
【００２８】
＜実施例１＞
実際に、炭化室（Ｈ：６７００ｍｍ、Ｌ：１５０００ｍｍ、Ｗ：４３０ｍｍ）に、全装入量３２トンの成型炭を装入し、同じ条件で乾留してコークスを製造した。炭化室として、４つの装入孔（＃１〜＃４）を有する炭化室を利用した。発明例として、以下の成型炭の装入方法を実施した。即ち、最初に＃１と＃３の装入孔から、全装入量の一部（１０ｍａｓｓ％、１５ｍａｓｓ％、２５ｍａｓｓ％、３５ｍａｓｓ％、４０ｍａｓｓ％）をそれぞれの装入孔に等量ずつ供給して装入した。次いで、＃２と＃４との装入孔から、残りの一部（２５ｍａｓｓ％）をそれぞれの装入孔に等量ずつ供給して装入した。次に、残りの全部を＃１〜＃４の装入孔に等量ずつ供給して装入した。一方、従来例として、同じ全装入量の成型炭を、＃１〜＃４の装入孔からそれぞれ等量ずつ同時に装入した。
【００２９】
そして、乾留後に得られたコークス押出時の負荷および乾留不良の有無を測定するとともに、それらの結果から総合判定を行った。ここで、コークス押出時の負荷としては、コークスを押し出す際の押出機の電流値を測定し、押出開始から終了までの平均電流値により評価して、従来例に相当する各装入孔から同時に装入を行ったときの平均電流値を１００とし、これに対する比で表記した。また、乾留不良の有無は、良好なものを○、最低限使用可能なものを△、不良のものを×として表記した。さらに、総合判定は、コークス押出時の負荷および乾留不良の有無の結果から、優秀なものを○、最低限使用可能なものを△、不良のものを×として表記した。結果を以下の表１に示す。
【００３０】
【表１】
2018028006.tif 000003
【００３１】
表１に示す結果から明らかなように、１回目に全装入量の一部を装入し、２回目に残りの一部を装入し、３回目の残りの全部を装入した発明例は、全装入量の装入を全装入孔から同時に行った従来例と比べて、乾留不良や押出し負荷の増大を招くことなくコークスの製造ができることがわかる。また、発明例の中でも、１回目の装入を１５ｍａｓｓ％〜３５ｍａｓｓ％とした例が、それ以外の例と比べて良好な結果を得ることができ、好ましい範囲であることがわかる。
【００３２】
＜実施例２＞
実施例１と同様にコークスの製造を行った。その際、発明例として、以下の成型炭の装入方法を実施した。即ち、まず始めに＃１と＃３の装入孔から、全装入量の一部（２５ｍａｓｓ％）をそれぞれの装入孔に等量ずつ供給して装入した。次に、＃２と＃４との装入孔から、残りの一部（１０ｍａｓｓ％、１５ｍａｓｓ％、２５ｍａｓｓ％、３５ｍａｓｓ％、４０ｍａｓｓ％）をそれぞれの装入孔に等量ずつ供給して装入した。次に、残りの全部を＃１〜＃４の装入孔に等量ずつ供給して装入した。一方、従来例として、同じ全装入量の成型炭を、＃１〜＃４の装入孔からそれぞれ等量ずつ同時に装入した。
【００３３】
そして、実施例１と同様に、乾留後に得られたコークス押出時の負荷および乾留不良の有無を測定するとともに、それらの結果から総合判定を行った。
【００３４】
【表２】
2018028006.tif 000004
【００３５】
表２に示す結果から明らかなように、１回目に全装入量の一部を装入し、２回目に残りの一部を装入し、３回目の残りの全部を装入した発明例は、全装入量の装入を全装入孔から同時に行った従来例と比べて、良好な結果を得ることができた。また、発明例の中でも、２回目の装入を１５ｍａｓｓ％〜３５ｍａｓｓ％とした例が、それ以外の例と比べて良好な結果を得ることができ、好ましい範囲であることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明のコークス炉の石炭装入方法によれば、石炭として成型炭を使用する場合であっても、コークス炉の炭化室に成型炭を好適に装入することができ、室炉式コークス炉以外のコークス炉にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  模擬炭化室
２  サンプリング口
３  装入孔
４  成型炭ホッパー
【図１】
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【図２】
2018028006.tif 000006
【図３】
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【図４】
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