(57)【要約】　　　（修正有）【課題】石炭を乾留する際、抽気孔を有効に利用したうえに、抽気孔が高流動性物質で塞がれてしまうのを防止することができかつ安定操業とコークス炉寿命の延長を図ることが可能な石炭の乾留方法を提供する。【解決手段】水分含有量が８ｍａｓｓ％以下の石炭を室炉式コークス炉の炭化室１に装入した後、前記炭化室内の石炭層２の上部に抽気孔３を開口し、次いで該抽気孔の内部に装入物４として水分含有量が５０ｍａｓｓ％以下の廃木材を充填し、前記石炭の乾留を行うか、前記廃木材に代えて、平均水分含有量が５０ｍａｓｓ％以下となるように廃木材とパルプ廃液を混合した廃材を充填し、石炭の乾留を行う石炭の乾留方法。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分含有量が８ｍａｓｓ％以下の石炭を室炉式コークス炉の炭化室に装入した後、前記炭化室内の石炭層の上部に抽気孔を開口し、次いで該抽気孔の内部に水分含有量が５０ｍａｓｓ％以下の廃木材を充填し、前記石炭の乾留を行うことを特徴とする石炭の乾留方法。
【請求項２】
水分含有量が８ｍａｓｓ％以下の石炭を室炉式コークス炉の炭化室に装入した後、前記炭化室内の石炭層の上部に抽気孔を開口し、次いで該抽気孔の内部に平均水分含有量が５０ｍａｓｓ％以下となるように廃木材とパルプ廃液を混合した廃材を充填し、前記石炭の乾留を行うことを特徴とする石炭の乾留方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室炉式コークス炉による石炭の乾留方法に関し、特に、コークス炉の安定操業とコークス炉の寿命延長化を図ることが可能な石炭の乾留方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高炉用コークスは、例えば炭化室と燃焼室が炉壁で交互に仕切られた室炉式コークス炉の炭化室で石炭を乾留し、コークスケーキを炭化室の窯口から押出機により室外に排出し、冷却して製造される。室炉式コークス炉の炭化室の形状は例えば幅４００　〜５００　ｍｍ程度、高さ４〜７ｍ程度、長さ１３〜１７ｍ程度であって、図１に示すように、左右の炉壁１Ａ間の幅が狭く、上下に高く、前後方向に長い部屋である。なお、図１は炭化室１の装入口５近くの要部を示す縦断面模式図であり、前後に平行な方向がコークス押し出し方向である。炭化室内の直方体状の乾留後のコークスはコークスケーキと称される。炉壁１Ａはレンガを積層して普通構築されている。
【０００３】
室炉式コークス炉で石炭を乾留する際には、装入口５から石炭を装入し、炭化室１の上部近くにまで充填し、幅方向に隣接する燃焼室から左右の炉壁１Ａを介して熱を与え、２次元的に乾留する。このような石炭の乾留プロセスでは、石炭の乾留が左右の炉壁１Ａを介した間接加熱によること、石炭充填層の熱伝導率が非常に小さいことなどにより、炭化室１に装入された質量が１５〜４０ｔ　程度の石炭をコークス化するのに１６〜２４時間要するのが普通である。この熱源は、炭化室１内で石炭が乾留される時に発生、生成する燃料性ガス（Ｃガス）、またはＣガスと高炉で生成するＢガスを混合したＭガスを燃焼室内で燃焼させた熱を用いるのが一般的である。
【０００４】
ところでこのような室炉式コークス炉は、わが国においてはその建設から２０年以上経過しており、その老朽化が著しく、炭化室１の炉壁１Ａを構成するレンガの損傷や、炉壁１Ａを構成するレンガ間の目地切れなどが起こりやすくなっている。レンガの目地切れは、これを放置して操業を続けた場合、燃焼室への微粉石炭の流出を招き、燃焼室内での酸素不足により黒煙発生に（不完全燃焼によるすすの生成）つながる。このため、早期に炭化室１の補修工事や隣接する燃焼室での燃焼ガスの燃焼停止を行わなければならず、コークス操業を不安定にする。
【０００５】
上記の問題点から、コークス炉の操業においては、またレンガの損傷が発生した場合、これを補修しないとコークス押し出し時、損傷が生じた凸凹に起因して余分な力が炉壁に加わることになり、炉体に大きなダメージを与えることになる。炉体の老朽化に対応する炉寿命の延長技術と安定操業によるコークスの生産性向上が望まれている。
【０００６】
しかしながら、石炭乾留速度の向上によるコークスの生産性向上と炉体寿命の延長とを両立させる操業は非常に困難である。
例えばコークス炉操業における石炭乾留速度の向上は、これまで石炭の水分含有量が９〜１０ｍａｓｓ％程度の湿炭を装入することから始まり、石炭の水分含有量が５〜７ｍａｓｓ％程度の調湿炭の装入（ＣＭＣ）を経、石炭の水分含有量が２〜３ｍａｓｓ％程度の炭塊成化装入法（ＤＡＰＳ）や、石炭の水分含有量が０ｍａｓｓ％の予熱炭装入等、炭化室へ装入する石炭の水分含有量を低減することにより達成されてきた。
【０００７】
だが、このような装入炭の水分含有量の低減は、炭化室内における装入炭の充填密度が増加し、装入炭の充填密度が増加したことにより石炭を乾留する際、膨張圧が大きくなって炉壁へのダメージを大きくし、炉体寿命の延長に対しては相反していた。
安定操業による生産性向上と炉体寿命の延長とを両立させるという課題に対して、特開平２−１４５６８７号公報には、炭化室で石炭を乾留する際、発生する水蒸気を効率よく逃がすため図１に示すような抽気孔３を迅速にかつ確実に形成する技術が開示されている。また、特開平８−１８３９５８号公報には、石炭を乾留する際、軟化溶融物等の流動性の高い物質が図１に示す抽気孔３に流れ込んで抽気孔が塞がれてしまうのを防止するため、抽気孔内に装入物４としてコークスを装入する技術が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平８−１８３９５８号公報に開示された方法は、コークス炉寿命の延長効果があるかどうかが不明であるうえ、コークス炉の生産物であるコークスを装入物として抽気孔に充填しているため、この抽気孔の体積物に相当するコークスが再使用されてしまうという無駄があった。
【０００９】
本発明は、石炭を乾留する際、抽気孔を有効に利用したうえに、抽気孔が高流動性物質で塞がれてしまうのを防止することができかつ安定操業とコークス炉寿命の延長を図ることが可能な石炭の乾留方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、安定操業とコークス炉寿命の延長を図る方法として、石炭を乾留する前に水蒸気を効率よく逃がすための抽気孔を設け、この抽気孔への装入物を限定することにより上記課題を解決した。
本発明は、以下の通りである。
１．水分含有量が８ｍａｓｓ％以下の石炭を室炉式コークス炉の炭化室に装入した後、前記炭化室内の石炭層の上部に抽気孔を開口し、次いで該抽気孔の内部に水分含有量が５０ｍａｓｓ％以下の廃木材を充填し、前記石炭の乾留を行うことを特徴とする石炭の乾留方法。
２．水分含有量が８ｍａｓｓ％以下の石炭を室炉式コークス炉の炭化室に装入した後、前記炭化室内の石炭層の上部に抽気孔を開口し、次いで該抽気孔の内部に平均水分含有量が５０ｍａｓｓ％以下となるように廃木材とパルプ廃液を混合した廃材を充填し、前記石炭の乾留を行うことを特徴とする石炭の乾留方法。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図１を用いて説明する。
本発明では、石炭を炭化室に装入した後、図１に示すように開口冶具である例えば金棒６を装入口５から下降させ、炭化室１内の石炭層２の上部に抽気孔３を開口し、次いで該抽気孔３の内部に装入物４を充填し、その後石炭を乾留する。
【００１２】
その際、装入物４について種々検討し、水分含有量が５０ｍａｓｓ％以下の廃木材、あるいは平均水分含有量が５０ｍａｓｓ％以下となるように廃木材とパルプ廃液を混合した廃材を装入物４とすることにより、石炭を乾留する際の抽気孔を保持する効果に加え、炭化室１の炉壁１Ａとコークスケーキ間のクリアランス量の増大を図ることができた。また、さらに炭化室１　の炉壁面を含む炭化室１上部面へのカーボン付着量の低減も達成した。
【００１３】
炉壁１Ａとコークスケーキ間のクリアランス量の増大により、コークス押し出し時、コークスケーキから炉壁に加わる力が減少し、コークス炉に対するダメージを少なくできるのである。なお、炉壁１Ａとコークスケーキ間のクリアランス量が増大したということは、石炭を乾留する際、炉壁１Ａへ加わる圧力が減少していることになるから、炉体寿命の延長につながる効果が大きい。また、装入物から発生する水蒸気ガスにより、炭化室１上部空間の温度低下とＣガス濃度低下により、Ｃガスの分解による炭化室１の炉壁面を含む炭化室１上部面へのカーボン付着量の低減が達成でき、カーボン付着による押出しトラブルの軽減という効果を奏する。
【００１４】
さらに本発明では、装入物４として抽気孔３にコークスを充填するのではなく、上記した廃材を充填したので、抽気孔３の体積を有効利用して資源のリサイクルを行いつつ、コークスの生成量もわずかながら増加する。また、抽気孔３に水分含有量が５０ｍａｓｓ％以下の廃材を充填するように限定した理由は、水分含有量が５０ｍａｓｓ％を超えた場合、乾留消費熱量増や、逆に抽気孔周辺部の乾留不良などの不都合が発生する。一方、水分含有量が５０ｍａｓｓ％以下の廃材の場合には、抽気孔の容積を有効利用して資源のリサイクルを行いつつ、廃材の有する水分と石炭の有する水分とで乾留中の水蒸気生成量が増加し、炭化室１上部空間においてカーボンと水蒸気による水生ガス化反応等の反応が促進され、炭化室１の炉壁１Ａ面を含む炭化室１上部面へのカーボン付着量を低減することができるからである。なお、水分含有量が５ｍａｓｓ％を下回るようになると、廃材から発生する水蒸気量が少なくなって、カーボン付着量の低減効果が小さくなるので廃材の平均水分含有量を５ｍａｓｓ％以上とするのが好ましい。
【００１５】
なお、前記廃材の水分含有量の調整は、廃木材に比べ含水率の高いパルプ廃液を混合して５０ｍａｓｓ％以下とする他、脱水処理を施しても良く、脱水処理としては天火乾燥、遠心脱水等で行えば良い。水分含有量が不足する時は加水して加湿すれば良い。
勿論、本発明では、図１で示したように石炭を乾留する前に予め抽気孔３に上記したコークス化する装入物４を充填し、その後石炭を乾留するので、抽気孔３が高流動性物質で塞がれてしまうのを防止することができ、石炭の乾留速度を速めることができる。
【００１６】
【実施例】
コークス炉の炭化室内に水分８％以下の石炭を装入した後、図１に示すように炭化室内の石炭層の上部に所定深さの抽気孔を開口し、次いで該抽気孔の内部に表１に示す装入物を充填した場合、本発明の範囲内では、抽気孔を設けない場合より炭火室内の膨張圧が低下し、炉壁とコークスケーキ間のクリアランス量増大効果が有ることを確かめた。
【００１７】
鋼鉄製レトルトが装入できる石炭充填量が４０Ｋｇ乾留炉を用い、この乾留炉に水分含有量が６ｍａｓｓ％の石炭を装入し、乾留時間（炭芯が９５０　℃になった時間、ｈｒ）、乾留炉内にセッティングしたカーボン付着用レンガについたカーボン量（ｇ／ｔ−ｃｏａｌ）、コークス歩留（％）、およびコークスタンブラー強度（４００　回転後の６ｍｍ以上の歩留％）を調査した。また、石炭充填量が２Ｋｇ（ｄｒｙ　）の小型模擬炉を用い、この小型炉に水分含有量が６ｍａｓｓ％の石炭を装入し、クリアランス測定用コークスを製造してクリアランス量を調べた。
【００１８】
なお、４０Ｋｇ乾留炉の乾留条件は、石炭粒度：−６ｍｍ１００　％、石炭充填密度：７７５Ｋｇ／ｍ３　（ｄｒｙ　）、乾留温度：１０５０℃、乾留時間：炭芯が９５０　℃になった時間であり、４０Ｋｇ乾留炉の容器寸法は、幅４００　ｍｍ、高さ３００　ｍｍ、長さ５００　ｍｍである。また、２Ｋｇの小型模擬炉の乾留条件は、石炭粒度を−３ｍｍ１００　％とした以外は４０Ｋｇ乾留炉の乾留条件と同じとした。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
実施例１は、石炭充填後に、レトルト中心の上部に直径１００　ｍｍ、深さ２００　ｍｍの抽気孔を開け、その抽気孔の内部に水分含有量が７．１　ｍａｓｓ％の廃木材（辺の長さが約２０ｍｍの立方体）を２９０　ｇだけ充填した。実施例２は、石炭充填後に、実施例１と同じ寸法の抽気孔を開け、廃木材（約２０ｍｍ）を２９０　ｇと脱水パルプ廃液１０００ｇを充填した。抽気孔に充填した廃木材と脱水パルプ廃液の水分含有量はそれぞれ７．１　ｍａｓｓ％と５８．３％ｍａｓｓで、平均水分含有量は４６．８ｍａｓｓ％である。実施例３は、石炭充填後に、実施例１と同じ寸法の抽気孔を開け、廃木材（約２０ｍｍ）を２９０　ｇと脱水パルプ廃液５００　ｇを充填した。充填物の平均水分含有量は３９．５％である。
【００２１】
これら実施例１〜３に対し、比較例１は石炭充填後に抽気孔を設けず、乾留を行った場合であり、比較例２は石炭充填後に、実施例１と同じ寸法の抽気孔を開け、その内部に本発明の範囲を外れた装入物として脱水パルプ廃液５００　ｇのみを充填し、乾留を行った場合である。その他の条件は実施例と同じとした。
表１に示す実験結果から以下のことがわかる。
【００２２】
本発明の範囲内の装入物を充填した実施例１、２、３の場合、抽気孔を設けてない比較例１に比べてカーボン付着量が低減し、クリアランス量が増加した。さらに、石炭乾留速度を速めることができるため乾留時間が短縮され、コークス歩留が向上した。
また、廃木材に脱水パルプ廃液を加えて装入物とした実施例２、３の場合、カーボン付着量の低減効果は実施例１よりも大きいものの、クリアランス量の増大効果は実施例１よりも小さい。なお、実施例２、３のコークス歩留は実施例１より高くなる一方、乾留時間は実施例１より長くなる。コークス強度については、いずれの実施例でも問題はなかった。
【００２３】
一方、装入物の水分含有量が本発明の範囲外の比較例２の場合、カーボン付着量の低下効果はあるものの、抽気孔を設けない比較例１と比べてクリアランス量を増大することができないうえに、コークス歩留向上効果も小さく、乾留時間は大幅に長くなった。
以上の石炭乾留結果より抽気孔に水分が５０ｍａｓｓ％以下の廃木材を充填するか、または水分が５０ｍａｓｓ％以下となるように廃木材とパルプ廃液を混合して充填することによって、カーボン付着量の低減と炉壁とコークスケーキ間のクリアランス量の増加が達成できることがわかった。またさらに、乾留時間を短縮することができ、コークス歩留を向上できることがわかった。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、カーボン付着量の低減とクリアランスの増加が達成できるので、コークス炉の安定操業とコークス炉の寿命延長化が可能である。また、本発明によれば、コークスの生産性を向上することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は炭化室の装入口近くの要部を示す縦断面模式図である。
【符号の説明】
１　炭化室
１Ａ　炉壁
２　石炭層
３　抽気孔
４　装入物
５　装入口
６　金棒（開口冶具）
７　金棒押し込み方向
【図１】
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