(57)【要約】      （修正有）【課題】炭化室内におけるコークスの押し出し負荷を軽減することにより、設備コストを抑えつつ、押し詰まりの発生を防止することが可能なコークス炉の操業方法を提供する。【解決手段】本発明に係るコークス炉の操業方法は、コークス炉の炭化室１頂部に設けられた複数の石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから炭化室内１へ石炭Ｓを装入する工程と、炭化室１内に装入された石炭Ｓを乾留してコークスＣを製造する工程と、製造されたコークスＣを炭化室内１から押出す工程とを有し、炭化室１内におけるコークスＣの高さを、コークスＣの押し出し方向において、下流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下方におけるコークスＣの平均高さが、上流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下方におけるコークスＣの平均高さ以下となるように設定する。【選択図】図３
2008001839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炭化室頂部に設けられた複数の石炭装入口から前記炭化室内へ石炭を装入する工程と、
前記炭化室内に装入された前記石炭を乾留してコークスを製造する工程と、
製造された前記コークスを前記炭化室内から押出す工程とを有してなるコークス炉の操業方法において、
前記炭化室内における前記コークスの高さを、前記コークスの押し出し方向において、下流側に設けられた前記石炭装入口の下方における前記コークスの平均高さが、上流側に設けられた前記石炭装入口の下方における前記コークスの平均高さ以下となるように設定することを特徴とするコークス炉の操業方法。
【請求項２】
コークス炉の炭化室頂部に設けられた複数の石炭装入口から前記炭化室内へ石炭を装入する工程と、
前記炭化室内に装入された前記石炭を乾留してコークスを製造する工程と、
製造された前記コークスを前記炭化室内から押出す工程とを有してなるコークス炉の操業方法において、
前記各石炭装入口から装入される前記石炭の重量を、前記コークスの押し出し方向において、下流側に設けられた前記石炭装入口から装入される前記石炭の重量が、上流側に設けられた前記石炭装入口から装入される前記石炭の重量以下となるように設定することを特徴とするコークス炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の操業方法に関するものであり、特に、炭化室内におけるコークスの押し出し負荷を軽減することにより、押し詰まりの発生を防止することが可能なコークス炉の操業方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉におけるコークスの製造は、石炭を炭化室内に装入し、炭化室の両側に配置された燃焼室においてガスを燃焼し、その熱により炭化室内の石炭を加熱乾留することにより行われる。
そして、製造されたコークスは、炭化室の一端側に備えられた押し出し機により、炭化室の他端側へと押出され、その後、乾式消火法あるいは湿式消火法により冷却されることで製品コークスとなる。
【０００３】
ここで、上記コークス炉においては、押し出し機により炭化室内からコークスを押出す際において、コークスと炭化室内の炉壁との間の摩擦抵抗が過大となり、コークスを炭化室内から排出することができない、いわゆる押し詰まり現象が発生する場合がある。
そして、押し詰まり現象が発生すると、炭化室内において掻出し処理が必要となり、かかる掻出し処理は炉体損傷及び生産性悪化を招くこととなる。
【０００４】
従来、押し詰まり現象の発生を防止する方法とて、炭化室内への石炭装入量を減らし、コークスと炭化室の炉壁との間に生じる摩擦抵抗を軽減する方法がある。
しかしながら、かかる方法においては、炭化室内への石炭の装入量を減らすことにより、コークスの製造量が低下するとともに、炭化室内の上部において温度上昇が生じ、かかる温度上昇により炭化室内の炉壁の損傷が激しくなるという問題があるため、炭化室内への石炭の装入量を減らすことなく、コークスの押し出し負荷を軽減する必要がある。
【０００５】
従来、炭化室内への石炭の装入量を減らすことなく、押し詰まり現象の発生を防止する方法とて、例えば、押し出し機側コークスの端部の温度を制御することにより押し詰まりを防止する発明（特許文献１参照）、押し出しラムの速度を制御することにより押し出し不良を防止する発明（特許文献２参照）、コークス炉における必要押し出し力とコークスの収縮量（焼減り率）との関係に基づいて、装入石炭のコークス化時の収縮量（焼減り率）を制御することで押し詰まりを防止する発明（特許文献３参照）等が開示されている。
【０００６】
また、コークス炉炭化室からのコークスの押し出し時における突上げ詰まりを防止する方法として、例えば、特許文献４に係るコークス炉の操業方法が知られている（特許文献４参照）。特許文献４に係るコークス炉の操業方法は、石炭を、室炉式コークス炉の炭化室頂部に設けた複数個の装入口から該炭化室内に装入し乾留することにより、コークスを製造するにあたり、炭化室内におけるコークス高さを、コークス押し出し方向に沿って、押し出し機側では低く、コークス排出側では高くなるように操業する構成を採用している。
【特許文献１】特開平８−２８３７２８号公報
【特許文献２】特開平８−２８３７２９号公報
【特許文献３】特開平８−２８３７３０号公報
【特許文献４】特開２００５−２５５６９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１〜３に係る発明においては、複雑な制御が必要となり、設備コストが増大するという問題がある。
ここで、一般的に、炭化室内においては、コークス押し出し方向に沿って、押し出し機側の側壁に対して、コークス排出側の側壁の方がスポーリング（スポーリング：炉壁の面損傷）が形成される量が多く、よって、側壁とコークスとの間の摩擦抵抗は、押し出し機側に対して、コークス排出側の方が大きくなる。
【０００８】
したがって、特許文献４に係る発明においては、コークスを製造するにあたり、炭化室内におけるコークス高さを、コークス押し出し方向に沿って、押し出し機側では低く、コークス排出側では高くなるように操業する構成を採用しているため、炭化室内の側壁とコークスとの間の摩擦抵抗が非常に大きくなり、炭化室内におけるコークスの押し出し負荷が増加するという問題がある。
【０００９】
本発明は上記した従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、炭化室内におけるコークスの押し出し負荷を軽減することにより、設備コストを抑えつつ、押し詰まりの発生を防止することが可能なコークス炉の操業方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のうち請求項１に係るコークス炉の操業方法は、コークス炉の炭化室頂部に設けられた複数の石炭装入口から前記炭化室内へ石炭を装入する工程と、
前記炭化室内に装入された前記石炭を乾留してコークスを製造する工程と、
製造された前記コークスを前記炭化室内から押出す工程とを有してなるコークス炉の操業方法において、
前記炭化室内における前記コークスの高さを、前記コークスの押し出し方向において、下流側に設けられた前記石炭装入口の下方における前記コークスの平均高さが、上流側に設けられた前記石炭装入口の下方における前記コークスの平均高さ以下となるように設定することを特徴とする。
【００１１】
また、  本発明のうち請求項２に係るコークス炉の操業方法は、コークス炉の炭化室頂部に設けられた複数の石炭装入口から前記炭化室内へ石炭を装入する工程と、
前記炭化室内に装入された前記石炭を乾留してコークスを製造する工程と、
製造された前記コークスを前記炭化室内から押出す工程とを有してなるコークス炉の操業方法において、
前記各石炭装入口から装入される前記石炭の重量を、前記コークスの押し出し方向において、下流側に設けられた前記石炭装入口から装入される前記石炭の重量が、上流側に設けられた前記石炭装入口から装入される前記石炭の重量以下となるように設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本願請求項１に係るコークス炉の操業方法によれば、炭化室内における前記コークスの高さを、前記コークスの押し出し方向において、下流側に設けられた前記石炭装入口の下方における前記コークスの平均高さが、上流側に設けられた前記石炭装入口の下方における前記コークスの平均高さ以下となるように設定する構成により、炭化室内におけるコークスの押し出し負荷を軽減することができ、設備コストを抑えつつ、押し詰まりの発生を防止することが可能となる。
【００１３】
また、本願請求項２に係るコークス炉の操業方法によれば、各石炭装入口から装入される前記石炭の重量を、前記コークスの押し出し方向において、下流側に設けられた前記石炭装入口から装入される前記石炭の重量が、上流側に設けられた前記石炭装入口から装入される前記石炭の重量以下となるように設定する構成により、炭化室内におけるコークスの押し出し負荷を軽減することができ、設備コストを抑えつつ、押し詰まりの発生を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態に係るコークス炉の操業方法を図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態が適用されるコークス炉に備えられる炭化室の断面図である。図２は炭化室の炉室内の炉壁の状態を示す断面図である。図３は炭化室内におけるコークスの装入状態を示す断面図である。
本発明に係るコークス炉の操業方法が適用されるコークス炉（図示せず）は、石炭Ｓが装入される炭化室１と、炭化室１の両側に配置され、室内においてガスを燃焼することにより発生する熱により炭化室１内の石炭Ｓを加熱する燃焼室（図示せず）とを備えてなり、通常、炭化室１と燃焼室とを交互に複数組並列に配置してなる。
【００１５】
炭化室１は、図１に示すように、石炭Ｓが装入される炉室２と、炉室２内に石炭２を装入する複数（本実施形態においては４箇所）の石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄと、炉室２の天井面（頂部）に設けられ、炉室２内において発生した生成ガスを回収する上昇管４とを備えてなる。そして、炭化室１の長手方向（図１における左右方向）（押し出し方向）両側のうち一方には押し出し機６が配置されるとともに、炭化室１の長手方向両側のうち他方にはガイド車７が配置される。
【００１６】
炉室２は、煉瓦により長手方向に長い部屋として形成され、炉室２の長手方向各端面には開閉自在の炉蓋５が配設されている。
複数の石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、炉室２の天井面の長手方向において、押し出し機６側から順に、石炭装入口３ａ、石炭装入口３ｂ、石炭装入口３ｃ、石炭装入口３ｄの順で設けられている。
【００１７】
押し出し機６は、長手方向に伸縮自在のアーム９と、アーム９の長手方向炭化室１側の先端部に接続され、炉室２内のコークスＣを押し出し可能な押し出し板１０とを備えてなる。
ガイド車７は、押し出し機６により炭化室１の炉室２内から押し出されたコークスＣを案内し、乾式消火法では、バケット台車上のコークバケットに、湿式消火法では、消火車に装入して、かかるコークスＣを運搬可能に構成されている。
【００１８】
次に、本発明に係るコークス炉の操業方法について説明する。
コークス炉におけるコークスＣの製造においては、まず、炭化室１の炉室２の両炉蓋５を閉じた状態において、各石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから石炭Ｓを装入する。
次に、炭化室１の炉室２内へ装入された石炭Ｓを、炭化室１に隣接する燃焼室内においてガスを燃焼することにより発生する熱により加熱し、石炭Ｓを加熱乾留することによりコークスＣを製造する。
【００１９】
そして、コークスＣの製造後、炉室２の両炉蓋５を開放し、押し出し機６のアーム９を延ばし、押し出し板１０を炉室２内において長手方向に進行させることで、炉室２内のコークスＣをガイド車７内へと押し出す。
さらに、ガイド車７内に押し出されたコークスＣは、ガイド車７の案内で、バケット台車あるいは消火車により次工程へと搬送され、次工程において冷却等の加工が行われることにより、製品コークスとなる。
【００２０】
ここで、押し出し機６による炭化室１の炉室２内からのコークスＣの押し出し時においては、コークスＣと炉室２の炉壁１２との間において摩擦抵抗が生じる。そして、かかる摩擦抵抗が過大となる場合には、押し出し機６によりコークスＣを炉室２内から排出できない、いわゆる押し詰まり現象が発生することとなる。
そして、かかる押し詰まり現象は、主として、炭化室１の炉室２内の炉壁１２に形成されたスポーリングＨ（欠損、亀裂、目地切れ）にコークスＣが当接することによる摩擦抵抗の増加に起因して発生することとなる。
【００２１】
特に、図２に示すように、コークス炉は操業中、炉壁１２面にカーボンが付着してスポーリングＨ部を埋めるように作用している。そのために、炉壁１２とコークスＣ間には、コークス化時の収縮により間隙を生じ摩擦抵抗を低くしているが（図２（補修前）参照）、コークス炉の補修時においては、燃焼室からの熱量供給が削減され炉室２内に温度変動が生じることにより、炉壁１２の熱間膨張率とカーボン１３の熱間膨張率との差に起因して、炉室２内の炉壁１２に形成されたスポーリングＨを埋めるように付着していたカーボン１３が剥離し、スポーリングＨが直接表面化するため、スポーリングＨとコークスＣとが直接当接して大きな摩擦抵抗が生じることから、押し詰まり現象の発生が顕著となる。
【００２２】
ここで、炭化室１の炉室２内の長手方向においては、押し出し機６側の炉壁１２に対して、ガイド車７側の炉壁１２の方が炉壁の損傷が激しいことが判明している。すなわち、コークスＣと炉室２の炉壁１２との間に生じる摩擦抵抗は、炉室２内の長手方向において、押し出し機６側の炉壁１２部分に対して、ガイド車７側の炉壁１２部分の方が大きいこととなる。
【００２３】
そこで、本発明に係るコークス炉の操業方法においては、炭化室１の炉室２内におけるコークスＣの高さを、長手方向下流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下方におけるコークスＣの平均高さが、長手方向上流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下方におけるコークスＣの平均高さ以下となるように設定している。
すなわち、押し出し機６による炭化室１の炉室２内からのコークスＣの押し出し時において、コークスＣの押し出しに必要な力Ｆ0は下記式（１）により算出される。
Ｆ0＝（Ｗｂ／２Ｌｋ）（ｇμS／μW＋ｇｈｋ／ｂ）[ｅｘｐ（２μWｋＬ／ｂ）−１]      ・・・（１）
ここで、Ｗはコークス重量、Ｌはコークス長さ、ｂはコークス幅、ｈはコークス高さ、μSはコークスと炉底との間の摩擦係数、μWはコークスと炉壁との間の摩擦係数、ｇは重力加速度、ｋは定数とする。
【００２４】
そして、炭化室１の炉室２内の長手方向において、炉壁２とコークスＣとの接触面積を減少させることにより、炉室２内のコークスＣ全体が押し出し機６に対してかける負荷を軽減することとしている。
これにより、本発明に係るコークス炉の操業方法によれば、炭化室１内におけるコークスＣの押し出し負荷を軽減することができ、設備コストを抑えつつ、押し詰まりの発生を防止することが可能となる。
【００２５】
ここで、炭化室１の炉室２内におけるコークスＣの高さを、長手方向下流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下方におけるコークスＣの平均高さが、長手方向上流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下方におけるコークスＣの平均高さ以下となるように設定する方法としては種々の方法が考えられるが、本実施形態においては以下の方法を採用している。
【００２６】
すなわち、本実施形態においては、各石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから装入される石炭Ｓの重量を、長手方向下流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから装入される石炭Ｓの重量が、長手方向上流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから装入される石炭Ｓの重量以下となるように設定している。
ここで、各石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから装入された石炭Ｓは、各石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの直下付近においては、各石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄからの装入重量に比例した高さとなる。
【００２７】
また、炭化室１の炉室２内に装入された石炭Ｓは、加熱乾留によりコークスＣに変化する際において収縮することとなるが、装入された石炭Ｓの性状及び充填状態が同一であれば収縮率も同一となり、炭化室１の炉室２内において製造されたコークスＣの高さは、石炭Ｓの高さに略比例したものとなる。
したがって、各石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから装入される石炭Ｓの重量を、長手方向下流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから装入される石炭Ｓの重量が、長手方向上流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから装入される石炭Ｓの重量以下となるように設定することにより、炭化室１の炉室２内におけるコークスＣの高さを、長手方向下流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下方におけるコークスＣの平均高さが、長手方向上流側に設けられた石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下方におけるコークスＣの平均高さ以下となるように設定することが可能となる。
【００２８】
例えば、図３に示すように、石炭装入口３ａから５ｔ、石炭装入口３ｂから４ｔ、石炭装入口３ｃから３ｔ、石炭装入口３ｄから３ｔの合計１５ｔの石炭Ｓを装入した場合、各石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの下方におけるコークスＣの平均高さは、石炭装入口３ａの下方において約４．２ｍ、石炭装入口３ｂの下方において約３．３ｍ、石炭装入口３ｃの下方において約２．５ｍ、石炭装入口３ｄの下方において約２．５ｍに設定することが可能となる。図３において、炉室２に実線で示す形状は、石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから装入された石炭Ｓの堆積形状例を示すものである。
【００２９】
一方、炭化室１の炉室２内の長手方向において、押し出し機６側における石炭Ｓの装入量を確保することにより、石炭Ｓの崇密度が確保され、石炭Ｓを加熱乾留して製造されるコークスＣの強度を維持することが可能となる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の実施形態においては、種々の変更を行うことが可能である。
【００３０】
例えば、押し出し機６側における石炭Ｓの装入量を確保することにより、石炭Ｓの崇密度が確保され、石炭Ｓを加熱乾留して製造されるコークスＣの強度を維持することが可能となるが、他方（反押し出し機６側）は石炭装入量不足により崇密度不足にいたるコークス品質悪化にいたる場合、装入する原料炭品質を高め、品質悪化を阻止するようにしてもよい。
また、装入高さ変更に加えてコークス化時の収縮量が多くなるような配合炭を用いる事を併用してもよい。
なお、補修後、本願発明になるコークス炉の操業は、１〜５回程度繰り返すことにより、炉室２の炉壁１２にはカーボン１３が付着して、スポーリングＨ部を埋めるように作用するため正常な装入形態に戻すことが可能になる。
【実施例１】
【００３１】
次に、炉室２内の長手方向押し出し機６側のコークスＣの高さを４ｍに設定した本発明例に係るコークス炉の操業方法によりコークスＣの押し出しを行った場合と、炉室２内の長手方向においてコークスＣの高さを３ｍ均一に設定した比較例１に係るコークス炉の操業方法によりコークスＣの押し出しを行った場合と、炉室２内の長手方向押し出し機６側のコークスＣの高さを２ｍに設定し、長手方向ガイド車７側にかけてコークスＣの高さを高くなるように設定した比較例２に係るコークス炉の操業方法によりコークスＣの押し出しを行った場合とを比較してその効果を説明する。なお、各場合において、炉室２内に装入されているコークスＣの総重量は同一となっている。
【００３２】
図４は本発明例に係るコークス炉の操業方法、比較例１に係るコークス炉の操業方法及び比較例２に係るコークス炉の操業方法によりコークスの押し出しを行った場合の押し出し機に対する荷重とガイド車からの距離との関係を示す図である。
図４に示すように、本発明例に係るコークス炉の操業方法によれば、比較例１及び２に係るコークス炉の操業方法に対して、押し出し機６に対する荷重が減少していることがわかる。
【実施例２】
【００３３】
次に、石炭装入口３ａから５ｔ、石炭装入口３ｂから４ｔ、石炭装入口３ｃから３ｔ、石炭装入口３ｄから３ｔの石炭Ｓを装入した場合の本発明に係るコークス炉の操業方法によりコークスＣの押し出しを行った場合と、各石炭装入口３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄから３．８ｔずつ同量の石炭Ｓを装入した場合の比較例３に係るコークス炉の操業方法によりコークスＣの押し出しを行った場合とを比較してその効果を説明する。
【００３４】
図５は本発明例に係るコークス炉の操業方法及び比較例３に係るコークス炉の操業方法によりコークスの押し出しを行った場合の押し出し機が必要とする電流と時間との関係を示す図である。
図５に示すように、本発明例に係るコークス炉の操業方法によれば、比較例３に係るコークス炉の操業方法に対して、押し出し機６が必要とする電流量が平均で１４．３Ａ減少していることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態が適用されるコークス炉に備えられる炭化室の断面図である。
【図２】炭化室の炉室内の炉壁の状態を示す断面図である。
【図３】炭化室内におけるコークスの装入状態を示す断面図である。
【図４】本発明例に係るコークス炉の操業方法、比較例１に係るコークス炉の操業方法及び比較例２に係るコークス炉の操業方法によりコークスの押し出しを行った場合の押し出し機に対する荷重とガイド車からの距離との関係を示す図である。
【図５】本発明例に係るコークス炉の操業方法及び比較例３に係るコークス炉の操業方法によりコークスの押し出しを行った場合の押し出し機が必要とする電流と時間との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
Ｓ  石炭
１  炭化室
２  炉室
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  石炭装入口
４  上昇管
５  炉蓋
６  押し出し機
７  ガイド車
Ｃ  コークス
９  アーム
１０  押し出し板
１２  炉壁
１３  カーボン
Ｈ  スポーリング
【図１】
2008001839.tif 000003
【図２】
2008001839.tif 000004
【図３】
2008001839.tif 000005
【図４】
2008001839.tif 000006
【図５】
2008001839.tif 000007