(57)【要約】【課題】コークス炉の炭化室からコークス塊を押し出す際に、的確に押し出し負荷を低減して、コークス炉壁の損傷を軽減することができるコークス押し出し方法及びコークス製造方法を提供すること。【解決手段】コークス炉の炭化室内のコークス塊を、押出し装置を用いて炭化室から押出す際に、押出し中の押出し力をモニターし、押出し力が所定の値以上となった場合に、コークス塊に振動を付与しながら押出すことを特徴とするコークス押し出し方法を用いる。最大押出し力の２０〜５０％を押出し力の所定の値とすること、押出し装置の駆動装置の負荷電流値を測定して押出し力をモニターすること、振動の付与後に押出し力が所定の値未満となった場合は、振動の付与を停止すること、押出し装置がコークス塊に押当てて炭化室からコークス塊を押出すためのラムヘッドを有し、該ラムヘッドを振動させることによりコークス塊に振動を付与することが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炭化室内のコークス塊を、押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、押し出し中の押し出し力をモニターし、前記押し出し力が所定の値以上となった場合に、コークス塊に振動を付与しながら押し出すことを特徴とするコークス押し出し方法。
【請求項２】
最大押し出し力の２０〜５０％を押し出し力の所定の値とすることを特徴とする請求項１に記載のコークス押し出し方法。
【請求項３】
押し出し装置の駆動装置の負荷電流値を測定して押し出し力をモニターすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコークス押し出し方法。
【請求項４】
振動の付与後に押し出し力が所定の値未満となった場合は、振動の付与を停止することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかにコークス押し出し方法。
【請求項５】
押し出し装置がコークス塊に押し当てて炭化室からコークス塊を押し出すためのラムヘッドを有し、該ラムヘッドを振動させることによりコークス塊に振動を付与することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
【請求項６】
振動方向として少なくとも押し出し方向成分を含んだ振動を付与することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
【請求項７】
２Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数成分を１種類以上含んだ振動を付与することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
【請求項８】
１種類以上の正弦波を含んだ波形の振動を付与することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
【請求項９】
振動レベルが０．５Ｇ〜１０Ｇの加速度レベルである振動を付与することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９に記載のコークス押し出し方法を用いて、コークス塊を炭化室から押し出すことを特徴とするコークス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉体の下部に蓄熱室を有し、その上部に燃焼室と炭化室とが交互に配列された室炉式コークス炉において、炭化室で乾留して生成されたコークスを炭化室から押し出すためのコークス押し出し方法及びコークス製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉において、炭化室内で石炭を乾留して生成されたコークス（コークス塊）を押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、炭化室内でコークスの押し詰りを起こし、その結果、押し出し負荷が増大して、コークス炉炭化室の炉壁に大きな力が作用し、炉壁を損傷することがある。押し詰りが甚だしい場合には、炉壁が破壊されたり、あるいは押し出し装置でコークスを押し出すことが不可能となり、炉の温度を下げてから、人力でコークスを掻き出したりしなければならない。このように押し詰りが発生すると、炉壁の補修費が増大し、炉の停止による生産量の低減を余儀なくされる。
【０００３】
このような問題に対して、押し出し負荷を低減し、炉壁の損傷を防止するための技術として、以下のようなものが提案されている。
【０００４】
例えば、コークス炉の炭化室の炉底レンガを補修する際に、乾燥粉コークスを炭化室に入れ、乾燥粉コークスが炉底レンガ表面の凹部を埋めて平坦にすることによって、コークス押し出し時におけるコークス塊と炉底間の摩擦を低減する方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、原料石炭を炭化室内へ装入するに先立ち、粒状（５ｍｍ以下）の耐火材料（グラファイトやＳｉ３Ｎ４など）を傾斜付きの炉底に敷き詰めておき、コークス押し出し時におけるコークス塊と炉底間の摩擦を低減して、結果として炉壁損傷を防ぐという技術もある（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開昭５９−１８７０８２号公報
【特許文献２】特開平８−１２０２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記の特許文献１、２に記載されている技術では、十分な押し出し負荷低減には結びつかないという問題がある。
【０００７】
すなわち、前記の特許文献１、２に記載されている技術は、いずれも、コークス塊と炭化室炉底との摩擦力低減を図ろうとするものであるが、コークスの押し詰りの発生及び押し出し負荷の増大の主原因は、コークス塊と炭化室炉底との摩擦力ではなく、押し出し装置を用いてコークス塊の押し出しを行う際に、押し出し装置のラムヘッドで押されたコークス塊が変形・崩壊して、押し出し方向と直交する水平方向にひろがることにより、コークス塊と炭化室側壁との摩擦力が増すことにあるからである。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、コークス炉の炭化室からコークス塊を押し出す際に、的確に押し出し負荷を低減して、コークス炉壁の損傷を軽減することができるコークス押し出し方法及びコークス製造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】
【０００９】
このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）、コークス炉の炭化室内のコークス塊を、押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、押し出し中の押し出し力をモニターし、前記押し出し力が所定の値以上となった場合に、コークス塊に振動を付与しながら押し出すことを特徴とするコークス押し出し方法。
（２）、最大押し出し力の２０〜５０％を押し出し力の所定の値とすることを特徴とする（１）に記載のコークス押し出し方法。
（３）、押し出し装置の駆動装置の負荷電流値を測定して押し出し力をモニターすることを特徴とする（１）または（２）に記載のコークス押し出し方法。
（４）、振動の付与後に押し出し力が所定の値未満となった場合は、振動の付与を停止することを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかにコークス押し出し方法。
（５）、押し出し装置がコークス塊に押し当てて炭化室からコークス塊を押し出すためのラムヘッドを有し、該ラムヘッドを振動させることによりコークス塊に振動を付与することを特徴とする（１）ないし（４）のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
（６）、振動方向として少なくとも押し出し方向成分を含んだ振動を付与することを特徴とする（１）ないし（５）のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
（７）、２Ｈｚ〜１００Ｈｚの周波数成分を１種類以上含んだ振動を付与することを特徴とする（１）ないし（６）のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
（８）、１種類以上の正弦波を含んだ波形の振動を付与することを特徴とする（１）ないし（７）のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
（９）、振動レベルが０．５Ｇ〜１０Ｇの加速度レベルである振動を付与することを特徴とする（１）ないし（８）のいずれかに記載のコークス押し出し方法。
（１０）、（１）ないし（９）に記載のコークス押し出し方法を用いて、コークス塊を炭化室から押し出すことを特徴とするコークス製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、コークス炉の炭化室からコークス塊を押し出す際の押し出し負荷を低減させることができる。これによりコークス炉の炉壁の損傷を軽減し、炉壁の延命化を図ることができる。また、押し詰りの発生を防止できるので、操業遅延が回避され、生産性が向上する。さらに、配合炭の揮発分や配合炭の膨張圧、高膨張圧炭の配合量に関わらず押し出し負荷（例えば、押し出しラム駆動装置の最高負荷電流値）を、管理レベル内に維持できるので、配合炭の管理が非常に容易となる。したがって、コストの安い揮発分の多い石炭や揮発分の少ない石炭あるいは、膨張圧の高い石炭の使用量を増加させることができるので、コークス製造のコストも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明では、コークス炉の炭化室内に装入した石炭を乾留して製造したコークスの塊であるコークス塊に対して、振動を付与しながら炭化室から押し出すことで、押し出し負荷を低減させる。コークス塊に振動を付与することにより、コークス塊と炭化室炉壁との間の摩擦を静摩擦から動摩擦に変化させて、摩擦係数を低下させ、それにより押し出し負荷が低減する。そして、このようなコークス塊への振動付与は、押し詰まりが発生しやすい、押し出し力が高くなると予想される場合に行なうことが効果的である。
【００１２】
なお、本発明で言うコークス塊は、炭化室内にあるコークス全体のことを指すものであり、コークス同士が固着したブロック状のコークス部分だけを意味するものではない。コークスは、炉内で冷却される過程で、ひび割れるが、押し出し過程で、コークス同士が、お互いに密に接触し、一体化したものとしてコークス全体に振動を伝えることができるので、コークス全体が固着して一体化したブロック状である必要はない。
【００１３】
まず、コークス塊に振動を付与する一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１４】
図１は、コークス炉炭化室内のコークス塊と押し出し装置の、押し出し方向における縦断面を示す説明図であり、図２は、コークス押し出し装置の一例を示す斜視図である。
【００１５】
図１中、１０がコークス炉の炭化室で、その中でコークス塊１１が生成される。そして、図１、図２において、２０がコークス押し出し装置であり、押し出しラム２１と、押し出しラム駆動装置（図示せず）と、押し出しラム２１の先端に設けられたラムヘッド２２とを備えているとともに、コークス塊１１に押し当てられるラムヘッド２２の押し当て面が、上下方向に、上部押し当て面２２ａ、中間押し当て面２２ｂ、下部押し当て面２２ｃの３個の押し当て面に分割されていて、その内の押し当て面積が一番大きい中間押し当て面２２ｂを加振ロッド２４を介して押し出し方向に振動させるための加振機２３が押し出しラム２１に取り付けられている。
【００１６】
上記のように構成されたコークス押し出し装置２０を用いて、コークス塊１１を炭化室１０から押し出す場合の手順を以下（ａ）〜（ｃ）に示す。
【００１７】
（ａ）まず、図１に示すように炭化室１０外に待機している状態から、押し出しラム２１を作動させて、ラムヘッド２２の各押し当て面２２ａ、２２ｂ、２２ｃを炭化室１０内のコークス塊１１に押し当て、ラムヘッド２２を図１中の白矢印の向きに前進させる。
【００１８】
（ｂ）次に、コークス塊１１の押し出しを開始するとほぼ同時に、加振機２３によって中間押し当て面２２ｂを押し出し方向（図１中に両方向の矢印で示す）に振動させて、コークス塊１１に振動を付与しながら、ラムヘッド２２を前進させる。
【００１９】
（ｃ）そして、コークス塊１１全体が炭化室１０から押し出されたら、中間押し当て面２２ｂの振動を停止し、押し出しラム２１を当初の待機位置まで後退させる。
【００２０】
上記のようにしてコークス塊１１の押し出しを行うことによって、コークス塊１１に付与される振動で、コークス塊１１と炭化室１０の炉壁との間の摩擦が静摩擦から動摩擦に変化して、摩擦係数が低下し、それにより押し出し負荷が低減する。その結果、炉壁の損傷を抑止することができるとともに、押し詰りによる操業遅延が回避され、生産性をあげることが可能となる。
【００２１】
なお、上記では、押出しの最初から最後までコークス塊に振動を付与したが、押し出しラム駆動装置の負荷電流値を測定し、押し出し荷重（押し出し負荷）が所定の値以上になった際に、コークス塊１１に振動を付与し、押し出し荷重が所定の値より小さくなったら、振動を付与するのを停止するようにしてもよい。通常、押し出し荷重が最大になるのは、押し出し開始位置からのラムヘッド２２の前進移動距離が１ｍ〜１．５ｍになったところなので、ラムヘッド２２の前進移動距離が１．５ｍを超えたら、コークス塊１１に振動を付与するのを停止するようにしてもよい。
【００２２】
なお、ラムヘッドの振動方向は、コークス塊全体に振動を付与することができれば、炉の上下方向や押し出し方向のいずれも用いることができる。しかし、炉の上下方向への振動を主体とした振動は、ラムヘッドからコークス塊全体に確実に振動を伝えることが難しく、例えば、ラムヘッドに複数の突起を設けてコークス塊に突起を突き刺す等の工夫が必要である。しかし、この場合、ラムヘッドの突起を突き刺されたコークス塊の周辺部分のみが振動し、その部分のみのコークス塊が崩壊する可能性が高く、コークス塊全体に振動を伝えにくくなる。さらに、上下方向の振動方向を主体とした場合は、コークス塊を持ち上げる方向を含むので、加振機の負荷が大きく、加振機の駆動能力を大きくする必要がある。
【００２３】
以上のことから、ラムヘッドの振動方向は、押し出し方向の振動成分を含んだ振動方向の場合が、ラムヘッドの構造を簡単することができ、加振機の駆動能力を小さくできるので、好ましい。さらに好適には、押し出し方向の振動成分を主体とした振動方向がより好ましい。もちろん、斜め上方方向、あるいは、斜め下方方向に振動を与えてもよい。
【００２４】
また、上記では、中間押し当て面２２ｂにのみ加振機２３を連結しているが、上部押し当て面２２ａ、下部押し当て面２２ｃにもそれぞれ加振機を連結して、振動させる押し当て面を適宜１個以上選択して振動させてもよい。また、ラムヘッド２２の押し当て面を３個に分割し、その内の中間押し当て面２２ｂの押し当て面積が一番大きくなるようにしているが、必要に応じて、分割する個数や押し当て面積の割合を選定すればよい。もちろん、ラムヘッド２２の押し当て面を分割しなくともよい。
【００２５】
さらに、振動の周波数帯域は、２Ｈｚ〜１００Ｈｚの単一周波数が制御上好ましいが、この帯域の周波数成分が、２種類以上含まれてもよい。規則振動あるいは不規則振動でもよい。振動の周波数帯域が１００Ｈｚを超えると、振動の振幅が小さくなるので、コークス塊に与える振動の効果が小さくなる。より好ましくは、６０Ｈｚ以下である。また、振動の周波数帯域が２Ｈｚ未満になると、十分な加速度を得るために加振機への投入エネルギーの増大が必要であり、コークス塊に与える振動の効果が、不十分になりがちである。特に、３０Ｈｚ〜６０Ｈｚが好ましい。
【００２６】
また、振動波形は、必ずしも正弦波である必要はなく、三角波や矩形波あるいは、連続したインパルス波のような波形やそれらが混在した波形でもよい。また、１種類以上の正弦波を含んだ波形でラムヘッドを振動させることが好ましい。
【００２７】
また、振動の加速度レベルは、コークス塊に有効な振動を与えるために０．５Ｇ以上の加速度レベルがあればよい。さらに１Ｇ以上の加速度レベルがさらに好ましい。また、押し出し装置の機械的強度を考慮して１０Ｇ以下とするのが、好ましい。なお、加速度レベルの「Ｇ」は重力加速度で１Ｇ＝９．８ｍ／ｓ2である。
【００２８】
なお、加速度レベルの測定は、任意の方法で行なうことができる。例えば、ラムヘッドの加振部分に取り付けた加速度ピックアップの信号をチャージアンプで変換し、パソコンで記録して求めることができる。
【００２９】
また、加振機は、周波数と加速度レベルを任意に調整できる装置が好ましく、その駆動方法は、モーター、油圧、水圧等が採用できる。但し、高温負荷から狭いスペースに搭載可能な加振機構として、例えば、バイブロハンマーやエアーハンマー等が使用可能である。
【００３０】
上記のような振動付与は、全てのコークス押し出し時に行なうこともできるが、押し詰まりの発生が予測される場合に行なうことが効果的である。
【００３１】
コークス炉操業において、コークス炉内にて乾留が終了したコークス塊を押し出す際に、押し出しの途中で、押出し機の負荷が上がり最後まで押せない、押し詰まりが発生する場合がある。押し詰まりは、炉壁とコークスとの過剰な接触や、押し詰まり処置時の温度低下によるレンガ損傷を引き起こすので避けるべき問題である。押し詰まりは、押し出し装置の押し出し力をモニターすることで、予測することができる。
【００３２】
したがって、本発明では、コークス炉の炭化室内のコークス塊を、押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、押し出し力が所定の値となった時点で、コークス塊に振動を付与しながら押し出しを行い、振動を付与しながら押し出しを完了する。押し出し中の押し出し力をモニターし、所定の値となった場合のみ振動を付与することで、押し詰まりの発生する確率の高い場合にのみ効率的に振動を付与することがでる。したがって、押し詰まりの発生しそうな炭化室のみで振動を付与する操業を行なう場合に比較して、予め押し詰まりの発生が予測できないような場合であっても、押し詰まりの発生を確実に防止できる。
【００３３】
押し出し力の所定の値としては、最大押し出し力から得られる値を用いることが好ましい。最大押し出し力は、押し詰まりの発生する際の押し出し力であり、通常は炉体保護の観点から、最大押し出し力の５０％程度の範囲で操業を行なうよう管理している。しかし、過去の操業経験では、押出し力が最大押し出し力の２５％以上となる場合には、押し詰まりが６％程度の確率で発生している。したがって本発明においては、最大押し出し力の２０〜５０％の範囲程度で押し出し力の上限値を設定し、押し出し力が該上限値となった時点で、コークス塊に振動を付与しながら押し出しを行い、振動を付与しながら押し出しを完了する。これにより押し詰まりの発生を防止して、コークス塊の押し出しを行なうことができる。例えば、所定の値を最大押し出し力の３５％に設定した場合、押し出し力が最大押し出し力の３５％となった時点で、コークス塊に振動を付与しながら押し出しを行い、振動を付与しながら押し出しを完了する。
【００３４】
押し出し力の上限値は、最大押し出し力の２０〜５０％の範囲程度とすることが好ましいが、押し詰まりがほとんど発生しないレベルに押し詰まりを防止したい場合には、２０〜３０％程度とすることが適当である。
【００３５】
押し出し力は、押し出し装置の駆動装置の負荷電流値として測定することができる。したがって、押し出し装置の押し出しラム駆動装置の負荷電流値（押し出し電流）を測定し、押し出し電流が所定の値以上になった際に、コークス塊に振動を付与すればよい。
【００３６】
振動付与後も押し出し力のモニターを継続し、押し出し力が所定の値未満となったら、振動を付与するのを停止するようにしてもよい。
【実施例１】
【００３７】
室炉式コークス炉で、図１、図２に示したコークス押し出し装置２０を用いて、コークス塊に振動を付与しながら押し出しを行った。過去の操業データから、押し詰まりは押し出し力が５８８ｋＮ（押し出し電流１８０Ａ）の時に、発生することが分かっていた。振動の付与は、押し出しの最初から行なわずに、押し出し時の押し出し電流値を測定することで押し出し力をモニターし、押し出し力が２０６ｋＮ以上（押し出し電流６３Ａ）となり、最大押し出し力の３５％まで上昇した時から行なった。振動を付与する際には、コークス塊の端面からラムヘッド２２によりコークス塊１１に振動（周波数５０Ｈｚ、加速度レベル１Ｇ、正弦波）を加えながら、押し出しラム駆動装置（油圧シリンダ）により一定速度で押し出し、押し出し力（押し出し荷重）の測定を続けた。なお、ラムヘッド２２は押し出し面２２ａ、２２ｂ、２２ｃに三分割されていて、そのうちの押し出し面２２ｂ（押し出し面の全体面積の１／２）を振動可能とし、背面より加振機２３で加振した。なお、加振機２３は、振動モーター（偏芯した錘を高速回転）を用いた。押し出し終了時に振動を停止（振動ＯＦＦ）した。
【００３８】
その際、押し出し力は、ラムヘッド２２に取り付けたロードセルの信号をストレインアンプで変換し、計測器（パソコン）で記録して求めた。また、加速度レベルは、ラムヘッド２２の加振部分（押し出し面２２ｂ）に取り付けた加速度ピックアップ（Ｂ＆Ｋ社製Piezoelectric Charge Accelerometer 型番Type 4383）の信号をチャージアンプ（Ｂ＆Ｋ社製Charge Amplifier 型番Type 2635）で変換し、計測器（パソコン）で記録して求めた。
【００３９】
以上のような方法でコークスの製造を継続したところ、振動の付与を行なわない操業の際には、従来５０回の押し出しに付き３回の押し詰まりが発生していたところ、押し出し力の増加後の振動の付与により、６０回の押し出しを行なっても１回の押し詰まりしか発生しなかった。
【００４０】
図３に、押し出し電流値が上昇した炭化室において振動を付与した際に測定した、押し出し力の時間変化を実線で示す。また参考に、以前に同じ炭化室で押し詰まりが発生した時に測定した押し出し力の時間変化を点線で併せて示す。図３によれば、振動を付与しない場合は押し出し力が５８８ｋＮまで上昇して押し詰まりが発生したが、押し出し力が最大押し出し力の３５％である２０６ｋＮに達した時点から振動を付与することで、押し出し力が低下して、押し詰まりが発生しなかったことが分かる。
【００４１】
以上のような方法でコークス塊に振動を付与することで、コークス炉における押し詰まりの発生を防止して、コークスを製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態を示す説明図である。
【図２】コークス押し出し装置の一例を示す斜視図である。
【図３】押し出し力の時間変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１０  コークス炉の炭化室
１１  コークス塊
２０  コークス押し出し装置
２１  押し出しラム
２２  ラムヘッド
２２ａ  上部押し当て面
２２ｂ  中間押し当て面
２２ｃ  下部押し当て面
２３  加振機
２４  加振ロッド
【図１】
2008007540.tif 000003
【図２】
2008007540.tif 000004
【図３】
2008007540.tif 000005