(57)【要約】【課題】ホッパから切り出される石炭の炉幅方向中央部にだけ添加剤を混入させて、この添加剤を含有する炉幅方向中央部と添加剤を含まない炉幅方向両端側部との分割精度を高めることにより、コークス強度の均一性を向上させる。【解決手段】炭化室への石炭装入開始時に装入筒２の伸縮スリーブ４を炭化室底部まで伸長させてからホッパで石炭を排出し、この石炭の炉幅方向中央だけに液状添加剤投入器１２で添加剤を投入すると共に、伸縮スリーブ４を石炭の堆積状況に応じて徐々に収縮させる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉における燃焼室と交互に配列された炭化室に装炭口から石炭を装入する石炭装入装置において、貯留した石炭を排出する石炭排出器と、該石炭排出器の石炭排出口と装炭口との間に介在して当該石炭排出器から排出される石炭を炭化室に導入すると共に、装炭口側が炭化室底部との間で伸縮可能な装入筒と、該装入筒を炭化室への石炭装入開始時に炭化室底部まで伸長させ、次いで石炭の堆積状況に応じて収縮させる伸縮制御手段と、前記装入筒を通過する石炭のうち炉幅方向の中央部における石炭だけに乾留後のコークス強度を増加させる添加剤を投入する添加剤投入手段とを備えることを特徴とする石炭装入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉の炭化室に石炭を装入する石炭装入装置に関し、製造されるコークス強度の均一化を図るものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉は、石炭をコークスに乾留する多数の炭化室と燃料ガスを燃焼する燃焼室とを交互に配列した構造となっており、炭化室で製造されるコークスは、燃焼室との隔壁側が隔壁間中央部に比べて強度が高まる、即ち炭化室の配列方向（以下、炉幅方向と称す）で、コークス強度に偏差が生じてしまうという特性があった。このため、従来より炉幅方向におけるコークス強度の均一化を図る技術開発が進められており、例えば、特開平９−６７５７８号公報に記載されたものが提案されている。
【０００３】
この従来例には、石炭装入車に付帯したホッパからの石炭切り出し方法に、最も一般的なテーブルフィーダ方式を採用し、装炭口までの長さを有し、且つ内部を炉幅方向に３分割した装入筒を介して、ホッパから排出される石炭をコークス炉の炭化室に装入するときに、ホッパから切り出されて炭化室へと落下する石炭の炉幅方向の中央部にだけ、乾留後のコークス強度や石炭嵩密度を増加させる添加剤を投入するようにしたコークス炉への石炭装入方向及び装置が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例のコークス炉への石炭装入方法及び装置にあっては、装炭口までの長さを有する装入筒により炉幅方向中央と炉幅方向両側とに分割された石炭が、装炭口から炭化室に落下するときに、炭化室内で発生する一酸化炭素、二酸化炭素、水蒸気、炭化水素ガス等の上昇気流に乱されて、折角分割したにも拘らず添加剤を混入させた石炭と添加剤を含まない石炭とが混じり合ってしまい、その効果を十分に発揮することができないという未解決の課題がある。
【０００５】
そこで、本発明は上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、石炭排出器から切り出される石炭のうち炉幅方向の中央部にだけ添加剤を混入させて、この添加剤を含有する炉幅方向中央部と添加剤を含まない炉幅方向両端側との分割精度を高めることにより、コークス強度の均一性を向上させる石炭装入装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る石炭装入装置は、燃焼室と交互に配列された炭化室に装炭口から石炭を装入するコークス炉用石炭装入装置において、貯留した石炭を排出する石炭排出器と、該石炭排出器の石炭排出口及び装炭口間に介在して当該石炭排出口から排出される石炭を炭化室に導入すると共に、装炭口側が炭化室底部との間で伸縮可能な装入筒と、該装入筒を炭化室への石炭装入開始時に炭化室底部まで伸長させ、次いで石炭の堆積状況に応じて収縮させる伸縮制御手段と、前記装入筒を通過する石炭のうち炉幅方向の中央部における石炭だけに乾留後のコークス強度を増加させる添加剤を投入する添加剤投入手段とを備えることを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明における石炭装入装置を示す概略構成図である。図中、１は一時的に貯留した粉状の原料石炭を必要に応じて排出可能な石炭排出器としてのホッパであり、図示しない装炭車に搭載されている。
【０００８】
ホッパ１は、略カップ状に形成されたテーブルフィーダ方式であり、側面の下側の一部には、石炭を排出する石炭排出口１ａが設けられている。このホッパ１は、スクレイパ（図示省略）の付いたテーブル１ｂを回転させることにより貯留した石炭を連続して排出する。ホッパ１の石炭排出量は、テーブル１ｂの回転速度や石炭排出口１ａの面積により自在に調節することができる。
【０００９】
そして、ホッパ１には、石炭排出口１ａから排出される石炭を炭化室に導入すると共に、装炭口側が炭化室底部との間で伸縮可能な略筒状の装入筒２が連結されている。装入筒２は、中心軸が略垂直になるように設けられており、石炭導入口３ａを有する装入筒本体３と、装入筒本体３に周設された伸縮スリーブ４とで構成されている。
【００１０】
石炭導入口３ａは、フラッシング性のある石炭を受容できるように石炭排出口１ａを覆うように形成されており、装入筒本体３は、装炭口までの間に介在できるように装炭口のやや上方まで届く長さに形成されている。そして、伸縮スリーブ４は、順に大径となる耐熱性の内スリーブ４ａ、中スリーブ４ｂ、及び外スリーブ４ｃとで構成された入れ子構造になっており、少なくとも外スリーブ４ｃの外形が、装炭口の開口径よりも小さくなるように形成されている。
【００１１】
そして、装入筒本体３、並びに各スリーブ４ａ、４ｂ、及び４ｃは、図２に示すように、装入筒本体３の下端に設けた外向きの片鍔５ａと、各スリーブ４ａ、４ｂ及び４ｃの上端に設けた内向きの片鍔５と、内スリーブ４ａ及び中スリーブ４ｂの下端に設けた内・外両向きの両鍔６と、外スリーブ４ｃの下端に設けた内向きの片鍔５ｂとにより、伸縮自在に連結されており、伸縮スリーブ４の最大伸長時の長さが、略炭化室の高さ（例えば、６ｍ程度）と同等になるように設定されている。したがって、装入筒２は、最小収縮時には伸縮スリーブ４が装入筒本体３の下端近傍まで収縮し、最大伸長時には伸縮スリーブ４が炭化室底部から０．５〜１．０ｍの位置まで伸長するように構成されている。
【００１２】
そして、外スリーブ４ｃには、円筒面の上側の円周を等分した２箇所にリング状の保持金具７が配設されており、この保持金具７にワイヤ８の一端が固定されている。ワイヤ８は、他端側が、中スリーブ４ｂ及び内スリーブ４ｃの円筒面に配設されたガイド９を介して、装入筒本体３に設けられた巻取り器１０によって巻回されており、この巻取り器１０によるワイヤ８の巻上げ及び巻下げにより伸縮スリーブ４の伸縮が可能になっている。したがって、巻取り器１０は、伸縮スリーブ４が最小収縮状態にあるときの上端よりも上側に設けてある。
【００１３】
巻取り器１０は、伸縮スリーブ４の最小収縮時の巻上げ位置、及び最大伸長時の巻下げ位置の夫々でワイヤ８を停止させるリミッタを有している。そして、炭化室への石炭装入開始時には、伸縮スリーブ４を炭化室底部まで伸長させる最大伸長時の巻下げ位置まで巻下げ、次いで伸縮スリーブ４を石炭の堆積状況に応じて徐々に収縮させるために巻き上げる。この、収縮時のワイヤ８の巻上げ速度は、ホッパ１による石炭排出速度に応じて決定される。ここで、片鍔５、５ａ、５ｂ、及び両鍔６と、保持金具７と、ワイヤ８と、巻取り器１０とが、伸縮制御手段に対応している。
【００１４】
そして、装入筒２には、伸縮スリーブ４が最小収縮状態にあるときの上端よりも上側の位置に、内部を炭化室配列方向（以下、炉幅方向と称す）に３分割する分割板１１と、装入筒２を通過する石炭のうち、分割板１１で分割された中央の区画を通過する石炭だけに、乾留後のコークス強度や石炭嵩密度を増加させる液状添加剤を投入する添加剤投入手段としての液状添加剤投入器１２とが配設されている。なお、液状添加剤には、例えばタール、又は界面活性剤の水溶液を使用する。
【００１５】
この液状添加剤投入器１２は、分割板１１で分割された中央区画に、装入筒２の外側から略水平に内部へ挿入され、液状添加剤を下方に一定の広がりもって噴射するノズルで構成されている。なお、液状添加剤投入器１２は、ホッパ１から排出された石炭の円滑な降下を阻害しないように可及的に小さくする。
また、添加剤投入手段には、図３に示すように、液状添加剤投入器１２に替えて、粉状添加剤を投入する粉状添加剤投入器１３を使用してもよい。この場合には、粉状添加剤として、例えばコールタールピッチ、強粘結炭、又は廃プラスチック等を使用する。
【００１６】
この粉状添加剤投入器１３は、装入筒２における上側開口芯の上方に排出口が位置するように略水平に設けられたスクリューフィーダ１３ａと、スクリューフィーダ１３ａの排出口に上端を支持されて装入筒２の炉幅方向中央に挿入された投入配管１３ｂと、分割板１１で分割された中央区画の上方に位置するように投入配管１３ｂの下端に設けられ、炉幅方向の厚みが投入配管１３ｂの外径幅と同等で、炉幅方向との直角方向が下方に向けて次第に拡がる投入口１３ｃとで構成されている。
【００１７】
次に、上記実施形態の石炭装入装置による石炭装入時の動作を図４に基づいて説明する。
今、炭化室１４で製造されたコークスを炉外に押出してコークス製造の１サイクルが完了した状態にあるとすると、次のコークスを製造するために炭化室１４への石炭装入が開始される。
【００１８】
装炭車（図示省略）はホッパ１に石炭を積載してから石炭装入位置に移動する。なお、このとき伸縮スリーブ４は最小収縮状態にある。そして、装炭車は、炭化室１４の天井面に設けられた装炭口１５の装炭口蓋（図示省略）を取外し、装入筒２を装炭口１５の上方に位置させる。
その後、装入筒２の伸縮スリーブ４を下方に向けて伸長させ、炭化室１４に挿入する。すなわち、先ず、巻取り器１０がワイヤ８を巻下げると、各スリーブ４ａ、４ｂ、及び４ｃが一斉に降下を始め、連結し合うスリーブ同士が、片鍔５ａ及び両鍔６の外側上面と片鍔５の下面とで当接することにより、内スリーブ４ａ、中スリーブ４ｂ、そして外スリーブ４ｃの順で下降が停止する。このとき、伸縮スリーブ４が最大伸長位置まで到達すると、巻取り器１０は自らのリミッタによりワイヤ８の巻下げを停止する。
【００１９】
こうして、装入筒２の下端が炭化室１４の底部から０．５〜１．０ｍの位置まで達すると、ホッパ１による石炭の排出が開始される。先ずは、ホッパ１のテーブル１ｂを回転させることにより、排出口１ａからほぼ一定量の石炭が連続して排出され、装入筒２を伝って炭化室１４に導入される。このとき、装入筒２を通過する石炭は、分割板１１により炉幅方向に３分割されると共に、その中央区画を通過する石炭のみに乾留後のコークス強度を増加させる添加剤が投入される。この添加剤は、前述した液状添加剤投入器１２、又は粉状添加剤投入器１３の何れか一方を使用して石炭に投入される。
【００２０】
炉幅方向中央のみに添加剤が投入された石炭は、炭化室１４の底部に達するまで伸長した伸縮スリーブ４に覆われているので、水平方向の飛散、及び散乱が抑制されている。また、このとき、炭化室１４で発生する炭素ガスの上昇気流が、伸縮スリーブ４を伝って降下してくる石炭を掻き乱すことがないので、装入筒２の内部にて分割された、添加剤を含有した炉幅方向中央の石炭と、添加剤を含まない炉幅方向両端側の石炭とが混じり合ってしまうことを抑制することができる。
【００２１】
そして、石炭が徐々に堆積してくると、その堆積高さに応じてワイヤ８を徐々に巻上げて伸縮スリーブ４を収縮させる。このときは、伸縮スリーブ４の伸長時とは逆に、外スリーブ４ｃ、中スリーブ４ｂ、そして内スリーブ４ａの順番で上昇してゆく。そして、炭化室１４への所定量の石炭装入が完了したときに、ホッパ１による石炭の排出と、液状添加剤投入器１２又は粉状添加剤投入器１３による添加剤の投入とを停止する。次いで、伸縮スリーブ４を最小収縮位置まで巻上げ、装炭口１５の装炭蓋を閉じてから、一連の石炭装入作業を終了する。
【００２２】
次に、本発明の石炭装入装置を使用した場合の効果を、実験結果に基づいて説明する。
先ずは、装入筒２を通過する炉幅方向中央の石灰粉（塗料の添加・付着が分かりやすいようにするため）に対して、液状添加剤の替わりに塗料を液状添加剤投入器１２により添加し、そして炭化室１４に堆積した石灰粉の炉幅方向の断面を調査する。すると、図５に示すように、炉幅方向中央の石灰粉のみに塗料が付着し、その両側との差が明確となり、炉幅方向中央のみへの正確な添加剤投入が選択的に実現可能であることが判明した。
【００２３】
続いて、炉幅方向中央に添加剤を投入しない通常時の場合（以下、比較例と称す）と、液状添加剤投入器１２及び粉状添加剤投入器１３を用いて実際に添加剤を投入した場合との比較調査を行う。ここで、液状添加剤には界面活性剤水溶液を、また粉状添加剤にはコールタールピッチ粉を用い、その性状を下記の表１に示し、また、炭化室１４に堆積した石炭を炉幅方向にサンプリングして、揮発分（ＶＭ）、水分、嵩密度（ＢＤ）、及び乾留後のコークス強度（ＴＩ６４００）を測定した結果を下記の表２及び表３に示す。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【表２】
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【００２６】
【表３】
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【００２７】
先ず、界面活性剤水溶液を添加した場合は、比較例に比べて炉幅方向中央の揮発分に変化はなく、水分及び嵩密度が増加しているので、界面活性剤水溶液が炉幅方向で選択的に添加されたことが判る。また、比較例に比べて乾留前の石炭嵩密度が増加することで乾留後のコークス強度が強化されている。
そして、コールタールピッチ粉を添加した場合は、比較例に比べて炉幅方向中央の揮発分が増加しているので、コールタールピッチ粉が炉幅方向で選択的に添加されたことが判る。なお炉幅方向中央の水分が低下した原因は、コールタールピッチ粉の水分が略０％のためである。また、比較例に比べて炉幅方向中央の嵩密度に変化はないが、乾留後のコークス強度が強化されている。
【００２８】
このように、上記実施形態によれば、炉幅方向中央の石炭に添加剤を確実に且つ正確に投入することができるので、炉幅方向中央における乾留後のコークス強度を確実に強化させ、その両側のコークス強度との均一性を向上させることができる。
なお、上記実施形態では、装入筒２に分割板１１を設けて、その内部を炉幅方向に３分割する構成について説明したが、これに限定されるものではなく、内部を３分割せずとも、石炭の炉幅方向中央とその両端側との分割精度に多大な影響を及ぼすことはないので、この分割板１１を省略することができる。
【００２９】
また、上記実施形態では、装入筒２が略円筒状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、略角筒状でもよい。
さらに、上記実施形態では、伸縮スリーブ４を内スリーブ４ａ、中スリーブ４ｂ、及び外スリーブ４ｃの３段階に構成した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、要は、外スリーブの外径が装炭口の開口径未満となれば、任意の段階に設定することができる。
【００３０】
さらに、上記実施形態では、外スリーブ４ｃのみに２本のワイヤ８を取付けて伸縮スリーブ４を伸縮させる構成について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、各スリーブ４ａ、４ｂ、４ｃ各々に２本ずつのワイヤ８を取付けて、伸縮スリーブ４を伸縮させてもよい。
さらにまた、上記実施形態では、ワイヤ８の巻上げ又は巻下げによって伸縮スリーブ４を伸縮させる構成について説明したが、これに限定されるものではなく、ワイヤ８に替えてチェーンを用いてもよい。更にはロッドを用いてもよく、この場合、ロッドは、ラックピニオン、又は流体圧シリンダー等で進退させればよい。なお、伸縮スリーブの内側にワイヤを通して、伸縮スリーブを伸縮させることもでき、図２中、二点鎖線で表示するように、各スリーブ４ａ、４ｂ、４ｃの内側にワイヤ８’、保持金具７’、ガイド９’を設けることで実現され、この構造であれば、コークス炉内の高温雰囲気から保護することができる。
【００３１】
また、上記実施形態では、液状添加剤投入器１２が装入筒２に挿入される一直線のノズルで構成した場合について説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば平面からみて略Ｕ字型となるような二股ノズルを挿入したり、或いは複数のノズルを挿入したりしてもよく、要は、炉幅方向の中央部を通過する石炭に対して、均一に液状添加剤を投入することができれば、如何なる形状のノズルをも使用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように、炭化室への石炭装入開始時に、装入筒を炭化室底部まで伸長させてから石炭排出器で石炭を排出し、装入筒における炉幅方向の中央部を通過する石炭だけに添加剤投入手段で添加剤を投入すると共に、装入筒を石炭の堆積状況に応じて徐々に収縮させているので、添加剤を含有する炉幅方向中央部と添加剤を含まない炉幅方向両端側部との分割精度を高めることにより、コークス強度の均一性を向上させることができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における概略構成図である。
【図２】伸縮スリーブの断面図である。
【図３】粉状添加剤投入器である。
【図４】石炭装入状況を示した説明図である。
【図５】炉幅方向中央の石炭のみに液状添加剤投入器で塗料を噴射した場合の実験結果を示した図である。
【符号の説明】
１　ホッパ（石炭排出器）
１ａ　排出口
２　装入筒
３　装入筒本体
４　伸縮スリーブ
５、５ａ、５ｂ　片鍔
６　両鍔
７　保持金具
８　ワイヤ
９　ガイド
１０　巻取り器
１１　分割板
１２　液状添加剤投入器
１３　粉状添加剤投入器
１３ａ　スクリューフィーダ
１３ｂ　投入配管
１３ｃ　投入口
１４　炭化室
１５　装入口
【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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