(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
竪型乾留炉本体と、
前記竪型乾留炉本体の第１の高さに設けられた、前記竪型乾留炉本体内へ高温ガスを吹き込むための少なくとも一つの高温羽口と、
前記竪型乾留炉本体の第２の高さに設けられた、前記竪型乾留炉本体内のガスを前記高温羽口から水平方向に異なる位置で抜き出すための、前記竪型乾留炉本体の外部に連通する少なくとも一つのガス排出口とを有し、
前記第１の高さと第２の高さの差が１．５ｍ以下である、フェロコークス製造装置。
【請求項２】
前記ガス排出口が、前記竪型乾留炉本体の壁面に設けられた排気口である、請求項１に記載のフェロコークス製造装置。
【請求項３】
前記竪型乾留炉本体の水平断面が、第１の対向する１組の壁面と、第２の対向する一組の壁面とによって画定される矩形であり、
前記高温羽口が、前記第１の対向する１組の壁面のそれぞれに、少なくとも１つずつ設けられ、
前記排気口が、前記第２の対向する１組の壁面のそれぞれに、少なくとも１つずつ設けられている、請求項２に記載のフェロコークス製造装置。
【請求項４】
前記竪型乾留炉本体の内部に、少なくとも１つの排気用パイプを有し、
前記ガス排出口が、前記排気用パイプの一端に設けられた吸気口であり、
前記吸気口が前記排気用パイプを通じて前記竪型乾留炉の外部に連通している、請求項１に記載のフェロコークス製造装置。
【請求項５】
前記竪型乾留炉本体の水平断面が長方形であり、
前記長方形の１組の長辺に、少なくとも２組の前記高温羽口が、それぞれ向かい合って設けられており、
少なくとも１つの前記吸気口が、前記長方形の短辺方向中央、かつ隣接する２組の前記高温羽口の前記長辺方向における中央に設けられている、請求項４に記載フェロコークスの製造装置。
【請求項６】
前記竪型乾留炉本体の、前記第１の高さとは異なる第３の高さに設けられた、前記竪型乾留炉本体内へ高温ガスを吹き込むための少なくとも一つの高温羽口をさらに有し、
前記第２の高さが、前記第１の高さと第３の高さの間であり、
前記第３の高さと第２の高さの差が１．５ｍ以下である、請求項１〜５のいずれか一項に記載のフェロコークス製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素含有物質と鉄含有物質とを含む成型物を竪型乾留炉で乾留する、フェロコークスの製造装置に関するものである。特に、本発明は、ガス排出口を設けることによって高温ガスの流れを制御し、原料を均一に加熱することを可能としたフェロコークスの製造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
製鉄の分野においては、原料である鉄鉱石をコークスとともに高炉に装入し、両者を高温で反応させることによって銑鉄を製造している。コークスは、石炭を乾留することによって得られるものであり、高炉内においては、通気をよくするためのスペーサー、熱源、および還元材として機能する。
【０００３】
近年、高炉における製鉄プロセスの効率を高めるために、高炉へ装入されるコークスの一部をフェロコークスに置き換えることが提案されている。フェロコークスとは、鉄鉱石等の鉄含有物質とともに石炭を乾留して製造されるものであり、その内部には、鉄含有物質が還元されて生成した微粒子状の金属鉄が含まれている。この金属鉄は、高炉内での反応の進行に伴って生成したＣＯ２がコークス（Ｃ）と反応して還元ガスであるＣＯを再生する反応を促進する触媒の機能を有している。そのため、フェロコークスを使用することにより、高炉内の低温部からコークスのガス化反応を開始させ、熱保存帯の温度を低くすることができる。したがって、フェロコークスの使用は、還元材比を大きく低減し、省エネルギーおよびＣＯ２排出量削減に寄与するものと期待されている。このような有用性のため、フェロコークスの製造技術に関する研究が進められている。
【０００４】
現在用いられている一般的な冶金用コークスは、原料である石炭を室炉式コークス炉で乾留して製造される。そこで、同様に、室炉式コークス炉を用いてフェロコークスを製造する方法が検討された。例えば、ａ）石炭と粉鉄鉱石の混合物を室炉式コークス炉に装入して乾留する方法や、ｂ）石炭と鉄鉱石を冷間、すなわち室温で成型し、得られた成型物を室炉式コークス炉に装入して乾留する方法などが提案されている（非特許文献１）。
【０００５】
しかし、通常の室炉式コークス炉は珪石煉瓦で構成されているため、鉄鉱石を装入して乾留を行うと、珪石煉瓦の主成分であるシリカが鉄鉱石と反応し、低融点のファイアライトが生成する。この反応による珪石煉瓦の損傷が問題となるため、従来の室炉式コークス炉を用いたフェロコークスの製造は、工業的には実施されていない。
【０００６】
そこで、室炉式コークス製造方法に代わるフェロコークス製造方法として、竪型乾留炉を用いる方法が提案されている（特許文献１、２）。この方法においては、乾留炉として、珪石煉瓦ではなくシャモット煉瓦で構成される竪型シャフト炉が使用される。また、原料である石炭と鉄鉱石は、バインダーとともに混合し、冷間で所定の大きさに成型して得られる成型炭として、前記竪型炉に装入される。そして、竪型炉内に熱媒ガスを吹込んで加熱することにより成型炭を乾留し、成型フェロコークスが製造される。この方法によれば、鉄鉱石による煉瓦の損傷を受けることなく、乾留を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４６６６１１４号公報
【特許文献２】特許第５５０４７３１号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「コークス技術年報」燃料協会、１９５８年、ｐ．３８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記竪型炉を用いた方法で得られるフェロコークスには、以下に述べる理由により、品質のばらつきがあることが分かった。
【００１０】
竪型炉では、炉壁に設けられた高温ガス吹込み羽口（高温羽口）から炉内に高温のガスを吹込むことによって加熱が行われる。しかし、炉内には成型炭が充填されているため、吹込まれたガスの流量は羽口から離れるにしたがって急激に減少し、その結果、高温羽口に近い部分は高温であるが、高温羽口から離れた位置の温度は羽口付近に比べて低いという温度分布が炉内に形成される。原料である成型炭は、竪型炉の炉頂から装入されて炉内を下降しつつ乾留され、最終的に炉の下部より排出されるため、炉内部を通過する成型炭の温度は、高温羽口からの水平方向距離によって異なることとなる。この水平方向における温度の不均一性のために、炉の下部から排出される製品の乾留の度合いにばらつきが生じてしまう。
【００１１】
本発明は、上記の実情に鑑み開発されたものであり、高温羽口からの水平方向距離による炉内温度差を低減し、均一な品質のフェロコークスを製造することのできるフェロコークス製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
発明者らは、上記の目的を達成すべく、鋭意研究を行った結果、竪型乾留炉を備えるフェロコークス製造装置において、竪型乾留炉本体の適切な位置に、高温羽口から吹き込まれた高温ガスを前記高温羽口から水平方向に異なる位置で抜き出すための、該竪型乾留炉本体の外部に連通したガス排出口を設けることによって、炉内における高温ガスの流れを制御し、水平方向における温度差を低減できることを見出した。本発明は、前記知見に立脚するものである。
【００１３】
すなわち、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
（１）竪型乾留炉本体と、
前記竪型乾留炉本体の第１の高さに設けられた、前記竪型乾留炉本体内へ高温ガスを吹き込むための少なくとも一つの高温羽口と、
前記竪型乾留炉本体の第２の高さに設けられた、前記竪型乾留炉本体内のガスを前記高温羽口から水平方向に異なる位置で抜き出すための、前記竪型乾留炉本体の外部に連通する少なくとも一つのガス排出口とを有するフェロコークス製造装置。
【００１４】
（２）前記第１の高さと第２の高さの差が１．５ｍ以下である、前記（１）に記載のフェロコークス製造装置。
【００１５】
（３）前記ガス排出口が、前記竪型乾留炉本体の壁面に設けられた排気口である、前記（１）または（２）に記載のフェロコークス製造装置。
【００１６】
（４）前記竪型乾留炉本体の水平断面が、第１の対向する１組の壁面と、第２の対向する一組の壁面とによって画定される矩形であり、
前記高温羽口が、前記第１の対向する１組の壁面のそれぞれに、少なくとも１つずつ設けられ、
前記排気口が、前記第２の対向する１組の壁面のそれぞれに、少なくとも１つずつ設けられている、前記（３）に記載のフェロコークス製造装置。
【００１７】
（５）前記竪型乾留炉本体の内部に、少なくとも１つの排気用パイプを有し、
前記ガス排出口が、前記排気用パイプの一端に設けられた吸気口であり、
前記吸気口が前記排気用パイプを通じて前記竪型乾留炉の外部に連通している、前記（１）または（２）に記載のフェロコークス製造装置。
【００１８】
（６）前記竪型乾留炉本体の水平断面が長方形であり、
前記長方形の１組の長辺に、少なくとも２組の前記高温羽口が、それぞれ向かい合って設けられており、
少なくとも１つの前記吸気口が、前記長方形の短辺方向中央、かつ隣接する２組の前記高温羽口の前記長辺方向における中央に設けられている、前記（５）に記載のフェロコークス製造装置。
【００１９】
（７）前記竪型乾留炉本体の、前記第１の高さとは異なる第３の高さに設けられた、前記竪型乾留炉本体内へ高温ガスを吹き込むための少なくとも一つの高温羽口をさらに有し、
前記第２の高さが、前記第１の高さと第３の高さの間であり、
前記第３の高さと第２の高さの差が１．５ｍ以下である、前記（１）〜（６）のいずれか一つに記載のフェロコークス製造装置。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のフェロコークスの製造装置によれば、高温羽口からの水平方向距離による炉内温度差を低減し、均一な品質のフェロコークスを製造することできる。これにより、品質の安定した冶金用フェロコークスを工業的に生産することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図である。
【図２】本発明の第１の実施形態におけるフェロコークス製造装置の、Ａ−Ａ面における水平断面概略図である。
【図３】本発明の第２の実施形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図である。
【図４】本発明の第３の実施形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図である。
【図５】本発明の第４の実施形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図である。
【図６】本発明の第４の実施形態におけるフェロコークス製造装置の側面概略図である。
【図７】本発明の第４の実施形態におけるフェロコークス製造装置の、Ｂ−Ｂ面における水平断面概略図である。
【図８】本発明の第５の実施形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図である。
【図９】本発明の第５の実施形態におけるフェロコークス製造装置の側面概略図である。
【図１０】本発明の第６の実施形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図である。
【図１１】本発明の実施例１におけるシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】本発明の実施例２におけるシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
次に、本発明を実施する方法について具体的に説明する。
・  竪型乾留炉
本発明のフェロコークス製造装置では、乾留炉として竪型炉（竪型シャフト炉）を使用する。竪型炉は、炉頂部に装入口を、下部にフェロコークス排出口を、それぞれ備えており、前記装入口から原料が装入される。原料としては、常法にしたがい、石炭と鉄鉱石をバインダーとともに混合し、冷間で成型して得られる成型炭を使用することができる。前記装入口より炉内に充填された原料は、炉内をゆっくりと下降しながら乾留され、フェロコークスとして前記フェロコークス排出口から排出される。
【００２３】
前記竪型乾留炉の本体部分の形状は特に限定されず、各種公知の形状とすることができる。使用可能な炉の水平断面形状としては、例えば、正方形、長方形、円形などが挙げられる。なお、ここで炉の水平断面形状とは、耐火物などからなる炉壁に囲まれた炉内空間の水平方向断面における形状を意味する。
【００２４】
・  高温羽口
前記竪型乾留炉の第１の高さには、少なくとも１つの高温羽口が設けられている。高温羽口とは、炉壁を貫通して設けられた、炉内へ高温ガスを吹き込むための導入口である。前記高温羽口の個数と配置は、炉本体の形状や寸法に応じて、適切に乾留を行うために必要な温度が得られるよう設定される。高温羽口は、炉壁上の同じ高さに、互いに対向するように少なくとも１組設けることが好ましい。ここで、高さとは、炉底からの炉長方向の位置を意味する。また、十分に加熱を行うために、異なる高さに複数段の高温羽口を設けることもでき、その場合には、特に２段とすることが好ましい。具体的には、竪型乾留炉本体の、前記第１の高さとは異なる第３の高さに、少なくとも一つの高温羽口をさらに設けることが好ましい。
【００２５】
・  冷却羽口
本発明における乾留炉は、その下部に冷却のための設備を備えた連続式乾留炉とすることが好ましい。具体的には、炉の下部、高温羽口より下方の炉底付近に、乾留されたコークスを冷却するためのガスを吹き込む冷却羽口を設ける。前記冷却羽口より吹き込まれた低温のガスは、コークスを冷却しながら炉内を上昇し、高温羽口から吹き込まれた高温ガスと合流した後に、さらに上昇し、炉頂から排出される。排出されたガスは、炉外に設けた冷却装置によって温度を調整した後に、再度、前記冷却羽口から炉内へ吹き込んで、循環使用することが好ましい。また、炉頂より排出されたガスの一部を、炉外に設けた加熱装置によって再加熱し、上記高温羽口から吹き込んで循環使用することがより好ましい。
【００２６】
・  ガス排出口
本発明においては、上記高温羽口の近傍に、該高温羽口から吹き込まれた高温ガスを該高温羽口から水平方向に異なる位置で抜き出すための、前記竪型乾留炉本体の外部に連通した、少なくとも一つのガス排出口を設けることが重要である。
高温羽口近傍にガス排出口を有しない従来の竪型炉では、高温羽口から吹き込まれたガスは下方の冷却羽口より吹き込まれたガスと合流し、炉内を上昇して炉の上部から排出される。このように炉頂方向へのガスの流れが存在する一方、水平方向のガスの流れは炉内に充填された成型炭によって阻害される。その結果、水平方向における温度のばらつきが生じ、高温羽口から近い部分を通過する成型炭は十分に加熱されるが、高温羽口から水平方向に離れた位置を通過する成型炭は十分に加熱されないことになる。
【００２７】
これに対し本発明では、高温羽口から導入され、成型炭層を通過したガスを、前記ガス排出口から炉外へガスを抜き出すことによって炉内における水平方向のガスの流れを促進し、炉内水平方向における温度分布を均一化することができる。前記効果を得るために、本発明のフェロコークス製造装置においては、前記竪型乾留炉内のガスを前記高温羽口から水平方向に異なる位置で抜き出すための、少なくとも一つのガス排出口を設ける。
【００２８】
上記ガス排出口の位置は、前記高温羽口から水平方向に異なる位置であればよいが、高温羽口の高さを第１の高さ、ガス排出口の高さを第２の高さとしたとき、前記第１の高さと第２の高さの差を１．５ｍ以下とすることが好ましい。このように、高温羽口とガス排出口を高さ方向に近い位置に設置することにより、炉内における水平方向のガスの流れを効果的に形成し、炉内水平方向における温度分布を一層均一化することができる。なお、前記第１の高さと第２の高さの差は、１．０ｍ以下とすることがより好ましく、０ｍ、すなわち、高温羽口とガス排出口を同じ高さとすることがさらに好ましい。なお、本発明における羽口およびガス排出口の高さは、それらの開口部の炉長方向における中心を基準として規定することとする。羽口の場合、炉の内壁面における開口部の中心を基準とする。
【００２９】
高温羽口が、高さ方向に複数段設けられている場合には、少なくとも１つの段の高温羽口に対応する高さにガス排出口が設けられていれば本発明の効果を得ることができる。例えば、高温羽口が上下２段に設けられている場合、すなわち、前記第１の高さとは異なる第３の高さに、さらに高温羽口が設けられている場合には、上段と下段の少なくとも一方の段に対応する高さにガス排出口を設ければよい。また、上段と下段の高温羽口それぞれに対応する高さに、１段ずつガス排出口を設けることが好ましい。
【００３０】
別の好ましい態様として、上段と下段の間の高さに、１段のガス排出口を設けることもできる。このように配置することによって、上段と下段の高温羽口から吹き込まれた高温ガスを、前記１段のガス排出口から抜き出すことができる。その際、前記１段のガス排出口の高さは、上段と下段のいずれからも１．５ｍ以内とすることが好ましい。また、この場合、ガス排出口の高さを上段と下段の中央の高さとすることがより好ましい。
【００３１】
上記ガス排出口の具体的な形態は限定されず、炉外に連通し、ガスを炉外へ排気できるものであれば使用できる。例えば、炉壁に設けられた排気口や、炉内に設置された排気用パイプの先端に設けられた吸気口などが、本発明におけるガス排出口として利用できる。
【００３２】
なお、本発明におけるガスの吹き込み、排気、循環には、ブロワーなど、各種公知の送風手段を用いることができる。
【００３３】
次に、本発明の実施形態について、図面に基づいてさらに具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の好適な例を示すものであり、本発明は、その記載によって何ら限定されるものではない。本発明の実施形態は、本発明の趣旨に適合する範囲で適宜変更することが可能であり、それらは何れも本発明の技術的範囲に包含される。また、各図面において、共通する構成要素には、同一の参照番号を使用する。
【００３４】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図を図１に示す。図中、１は竪型乾留炉本体であり、その上部に装入部２、下部にフェロコークス排出部３を備えている。竪型乾留炉本体１の中央付近には高温羽口４および排気口５が設けられており、前記高温羽口４から高温のガスが炉内に吹き込まれる一方、該高温ガスの一部は炉内の成型炭層を通って排気口５から炉外へ排出される。したがって、本実施形態においては、排気口５がガス排出口として機能する。高温羽口と排気口の高さ方向における中心間距離は１．５ｍ以下とすることが好ましいが、本実施形態では両者を同じ高さに配置した。また、竪型乾留炉本体１の下部には、冷却羽口６が設けられており、乾留が終了したフェロコークスを冷却するための低温ガスが前記冷却羽口６から吹き込まれる。
【００３５】
図２は、図１に示した装置のＡ−Ａ面における水平断面概略図である。本実施形態における竪型乾留炉１の水平断面の形状は、図２に示したように略正方形であり、炉壁は耐火物７で構成されている。高温羽口４は、一方の対向する一組の壁面に、それぞれ一つずつ設けられており、排気口５は、他方の対向する一組の壁面に、それぞれ一つずつ設けられている。前記高温羽口４と排気口５は、それぞれの壁面の中央に設けることとする。
【００３６】
高温羽口４より吹き込まれた高温ガス８は、充填された成型炭の間隙を進み、成型炭を乾留する。成型炭を乾留する過程で、成型炭からは揮発成分がガスとして発生するため、竪型乾留炉１内のガスは、吹き込まれた高温ガス８と成型炭からの揮発成分とが混合したものとなる。竪型乾留炉１内のガスの一部は排気ガス９として、排気口５から炉外へ排出される。前記排気口の働きにより、炉内における水平方向のガスの移動が促進され、その結果、炉内の水平面内における温度均一性が改善される。また、残りのガスは、炉内を上昇して炉の上部から排出される。
【００３７】
加熱に用いる高温ガスは、炉外に設けた加熱装置によって加熱された後、高温羽口から炉内へ吹き込まれる。高温ガスの温度は８００〜１１００℃とすることが好ましく、８２０℃〜１０００℃とすることがより好ましい。
【００３８】
本実施態様のフェロコークス製造装置では、高温羽口と同じ高さに排気口を設けているため、水平方向における温度差を効果的に低減し、その結果、製造されたフェロコークスの乾留の度合いがばらつくことを防止できる。また、炉壁にガス排出口を設けるため、炉の内部にガスを排気するための部材を設置する必要が無く、装置の構造が単純であるとともに、炉内における成型炭の移動が妨げられることもない。
【００３９】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図を図３に示す。この実施形態は、上記第１の実施の形態における高温羽口４と排気口５の両者を、上下２段に配置したものである。このように２段に高温羽口４を設けることによって、１段に設けた場合に比べて広い範囲を加熱することができ、より効率的に乾留を行うことができる。さらに本実施形態では、各段の高温羽口に対応する位置、すなわち、同じ高さに排気口を設けているため、水平方向における温度のばらつきを効果的に抑制することができる。
【００４０】
なお、この実施の形態においては高温羽口４と排気口５を、それぞれ上下２段に設けているが、３段以上に配置することも可能である。また、特許文献１、２に記載されているように、上段の吹き込み羽口を低温ガス吹き込み羽口（低温羽口）とすることもできる。その場合、前記低温羽口から吹き込まれるガスの温度は、３５０〜７５０℃とすることが好ましく、３００〜７００℃とすることがより好ましい。
【００４１】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図を図４に示す。本実施形態においては、上記第２の実施形態において２段に設けられていた排気口５を、１段に変更している。前記排気口５を設置する高さは、上段の高温羽口と下段の高温羽口の間の高さとすることが好ましく、本実施形態においては上段の高温羽口と下段の高温羽口の中央の高さとした。その際、前記排気口５の高さ方向における位置は、上段と下段のいずれの高温羽口のからも１．５ｍ以内とした。
【００４２】
本実施形態では、高温羽口を２段に設けているため、高温羽口を１段のみ設ける場合に比べて広い範囲を加熱することができ、より効率的に乾留を行うことができる。そして、排気口５を、上段の高温羽口４と下段の高温羽口４の間に設けることにより、両方の高温羽口から吹き込まれたガスを炉外へ排気し、水平方向における温度のばらつきを効果的に抑制することができる。さらに、上記第２の実施形態のように排気口を２段に設ける場合に比べて、装置の構造を簡略化できるため、設備コストの面で有利である。
【００４３】
（第４の実施の形態）
本発明の第４の実施形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図を図５に、側面概略図を図６に、それぞれ示す。また、図７は、図５に示した装置のＢ−Ｂ面における水平断面概略図である。この実施形態では、竪型乾留炉本体を横方向に長い形状とし、その水平断面を図７に示したように長方形とする。炉本体が横方向に長いため、装入部２、高温羽口４、および冷却羽口６は、それぞれ横方向に複数、等間隔に設ける。
【００４４】
本実施形態では、炉内からガスを排気するための手段として、上記第１〜第３の実施形態における排気口に代えて、排気用パイプ１０を使用する。前記排気用パイプ１０は、炉の底部から炉長方向に垂直に設置されており、該排気用パイプ１０の上端に設けられた吸気口１１が、本発明におけるガス排出口として機能する。したがって、上記吸気口１１の高さと高温羽口４の高さの差は１．５ｍ以下とすることが好ましく、本実施形態では図５〜７に示したように両者を同じ高さとしている。
【００４５】
排気用パイプ１０は炉内で高温にさらされるため、耐熱性材料からなるものであることが好ましい。前記耐熱性材料としては、例えば、耐熱ステンレス鋼、Ｎｉ基超合金、セラミックなど、各種公知の材料を使用することができる。
【００４６】
本実施形態のように吸気口１１が上を向いている場合、炉内を下降してきた原料（成型炭）が吸気口１１から排気用パイプ１０に入り込んでしまう可能性がある。これを防止するために、排気用パイプの先端に、原料侵入防止手段を設ける。図５〜７には、前記原料侵入防止手段として、コーン状のカバー１２を用いた場合を示している。カバー１２は、吸気口１１の上部を塞がないように排気用パイプ１０の上端に取り付けられており、カバー１２と吸気口１１との隙間からガスが排気される。なお、前記原料侵入防止手段としては、原料の侵入を防止できる部材であればカバー１２以外のものも使用することができる。その一例としては、原料を通さない程度に目が細かい網、メッシュ、穴あき板、多孔性材料などが挙げられる。
【００４７】
前記排気用パイプ１０の形状は特に限定されず、吸気口１１から吸い込んだガスを炉外へ排出できるものであればよいが、炉内における原料と乾留後のコークスの移動を阻害しないために、図５〜７に示したように垂直に設けることが好ましい。
【００４８】
吸気口１１は、その設置高さが上記条件を満たしていればよく、水平方向における位置は特に限定されない。しかし、本実施形態では、水平面内における温度分布を均一にするという観点から、図７に示したように配置することとする。
【００４９】
図７に示した例では、竪型乾留炉本体の水平断面が長方形であり、前記長方形の１組の長辺に、４組の高温羽口４が、それぞれ向かい合わせに、前記長方形の長手方向に等間隔に配置されている。一方、吸気口１１は、前記長方形の長手方向に、前記高温羽口と同じ間隔で５個配置されているが、その位置は、前記間隔の１／２だけ長辺方向にずらされている。また、前記長方形の短辺方向における吸気口１１の位置は、中央とした。
【００５０】
本実施形態では、排気用パイプを用いるため、壁面に設けた排気口を用いる場合と異なり、任意の場所にガス排出口を設けることができる。そのため、竪型乾留炉本体が横方向に長い場合であっても、炉内に複数の吸気口を設け、効果的にガスの流れを制御することができる。特に、高温羽口と吸気口１１を図７に示したように配置することによって、吸気口と、該吸気口に隣接する高温羽口との距離が等しくなるため、炉内の温度分布をより均一にすることができる。
【００５１】
本実施形態では、排気用パイプ１０を一列に同一線上に配置するようにしたが、排気用パイプ１０は、必要に応じて複数列を配置してもよい。また必ずしも同一線上に配置する必要は無く、必要に応じて適当な位置に配置してもよい。
【００５２】
（第５の実施の形態）
本発明の第５の実施形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図を図８に、側面概略図を図９に、それぞれ示す。本実施形態においては、上記第４の実施形態において竪型炉底部に炉頂方向に向けて設置されていた排気用パイプ１０を、竪型炉の上方から炉底部の方向に垂直に設置する形態としている。それ以外の配置については、第４の実施形態と同様とした。
【００５３】
本実施形態によれば、排気用パイプを用いるため、任意の場所にガス排出口を設けることができ、炉内の温度分布を効果的に均一化できる。また、排気用パイプを炉の底部から炉長方向に垂直に設置する第４の実施形態の場合と異なり、吸気口１１、すなわち、排気用パイプの先端が下方を向いているため、原料が排気用パイプの内部に入り込むことがない。したがって、原料侵入防止手段を設ける必要がなく、装置の構造を簡略化できる。
（第６の実施の形態）
本発明の第６の実施形態におけるフェロコークス製造装置の正面概略図を図１０に示す。この実施形態は、上記第５の実施形態における高温羽口４を、上下２段に配置したものである。一方、排気用パイプ１０の本数は第５の実施形態と同じであり、吸気口１１を、上段の高温羽口４と下段の高温羽口４の中央の高さに設けた。前記吸気口１１の高さは、上段と下段のいずれの高温羽口からも１．５ｍ以内の位置とした。
【００５４】
本実施形態でも、排気用パイプ１０を、必要に応じて複数列配置してもよい。また、必ずしも同一線上に配置する必要は無く、必要に応じて適当な位置に配置してもよい。
【００５５】
本実施形態では、高温羽口を２段に設けているため、高温羽口を１段のみ設ける場合に比べて広い範囲を加熱することができ、より効率的に乾留を行うことができる。そして、吸気口１１を、上段の高温羽口４と下段の高温羽口４の間に設けることにより、両方の高温羽口から吹き込まれたガスの一部を成型炭層通過後に炉外へ排気し、水平方向における温度のばらつきを効果的に抑制することができる。
【実施例】
【００５６】
（実施例１）
次に、本発明の効果を示すために、竪型炉の操業を模擬した熱流体シミュレーションを実施した。まず、実施例１として、上記第１の実施の形態におけるフェロコークス製造装置（図１、２）のモデルにおけるシミュレーション結果を示す。なお、前記シミュレーションにおいては、成型炭が降下する竪型乾留炉本体の内部寸法を、幅１．８ｍ×奥行き１．８ｍ×高さ１６ｍとし、高温羽口４と排気口５は同じ高さに設けられているものとした。高温羽口４からは８５０℃の高温ガスを、流量３，６００Ｎｍ３／ｈで吹き込む条件とした。また、排気口５からは、流量８００Ｎｍ３／ｈでガスを排気する条件（実施例１）と、ガスを一切排気しない条件（比較例１）でシミュレーションを行い、両者の結果を比較した。なお、排気口５からガスを排気する条件では、排気したガスを８５０℃に再加熱して高温羽口４へ循環させたため、高温羽口４からは合計４，４００Ｎｍ３／ｈでガスを吹き込むことになる。冷却羽口６からは５０℃の冷風を、流量２，０００Ｎｍ３／ｈで吹き込む条件とした。また、装入部２からは５．４ｔ／ｈの速度で成型炭を投入した。
【００５７】
上記実施例１の条件におけるシミュレーションの結果を図１１に示す。この図は、定常状態に達した時点での、高温羽口高さの水平断面における炉内温度分布を示したものであり、色の薄い部分が高温であることを、色の濃い部分が低温であることを、それぞれ示している。
【００５８】
上記実施例１と比較例１における、高温部温度と低温部温度を表１に示す。ここで、前記高温部温度と低温部温度は、それぞれ、高温羽口高さの水平断面における最高温度と最低温度を表す。図１１に示したように、高温羽口からの距離に応じて温度分布が生じているが、ガスの排気を行った実施例１では、排気口からガスの排気を行わなかった比較例１に比べて、低温部の温度が高くなっており、炉内における温度差が減少していることが分かる。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
（実施例２）
同様に、実施例２として、上記第５の実施の形態のフェロコークス製造装置（図８、９）のモデルにおけるシミュレーションを行った。前記シミュレーションでは、成型炭が降下する竪型乾留炉本体の内部寸法を、幅７．２ｍ×奥行き１．８ｍ×高さ１６ｍとした。また、高温羽口４からは８５０℃の高温ガスを、各羽口３，６００Ｎｍ３／ｈ、合計１４，４００Ｎｍ３／ｈの流量で吹き込む条件とした。また、排気用パイプ１０の吸気口１１からは、合計３，２００Ｎｍ３／ｈの流量でガスを排気する条件（実施例２）と、ガスを一切排気しない条件（比較例２）でシミュレーションを行い、両者の結果を比較した。なお、排気用パイプからガスを排気する条件では、排気したガスを高温羽口４へ循環させたため、高温羽口４からは合計１７，６００Ｎｍ３／ｈでガスを吹き込むことになる。冷却羽口６からは５０℃の冷風を、各羽口から２，０００Ｎｍ３／ｈ、合計８，０００Ｎｍ３／ｈの流量で吹き込む条件とした。また、装入部２からは２１．６ｔ／ｈの速度で成型炭を投入した。
【００６１】
上記実施例２の条件におけるシミュレーションの結果を図１２に示す。また、実施例２と比較例２における、高温部温度と低温部温度を表２に示す。高温羽口からの距離に応じて温度分布が生じているが、排気用パイプからガスの排気を行った実施例２では、ガスの排気を行わなかった比較例２に比べて、低温部の温度が高くなっており、炉内における温度差が減少していることが分かる。
【００６２】
【表２】
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【符号の説明】
【００６３】
１：竪型乾留炉本体
２：装入部
３：フェロコークス排出部
４：高温羽口
５：排気口（ガス排出口）
６：冷却羽口
７：耐火物
８：高温ガス
９：排気ガス
１０：排気用パイプ
１１：吸気口（ガス排出口）
１２：カバー
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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