(57)【要約】【課題】高い強度を有する成型コークスを高い歩留まりで製造することが可能な成型コークスの製造装置を提供すること。【解決手段】成型コークスの製造装置１００は、熱風を供給する羽口１４を有し、成型炭を下降させながら、熱風によって成型炭を加熱して乾留するシャフト部１０と、シャフト部１０よりも下方においてシャフト部１０とは炉芯をずらして配置され、成型コークスを排出する排出部３０と、シャフト部１０の下端１６と排出部３０の上端２６とを連結する連通部２０と、を備える。連通部２０はバーナ２２を有し、バーナ２２の燃焼によって、シャフト部１０からの成型炭をさらに加熱して成型コークスを製造する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱風を供給する羽口を有し、成型炭を下降させながら、前記熱風によって前記成型炭を加熱して乾留するシャフト部と、
前記シャフト部よりも下方において前記シャフト部とは炉芯をずらして配置され、成型コークスを排出する排出部と、
前記シャフト部の下端と前記排出部の上端とを連結する連通部と、を備え、
前記連通部はバーナを有し、当該バーナの燃焼によって、前記シャフト部からの前記成型炭をさらに加熱して成型コークスを製造する成型コークスの製造装置。
【請求項２】
前記連通部において、前記成型炭の表面部及び内部を含む全体を９００℃以上に加熱して前記成型コークスを製造する、請求項１に記載の成型コークスの製造装置。
【請求項３】
前記連通部において、前記成型炭は前記排出部に向かって下降する斜面を形成し、
前記連通部は、その中心線を通る鉛直断面において、前記連通部の底辺と、該底辺の前記排出部側の端点と前記連通部の上辺の前記シャフト部側の端点とを結ぶ線分と、のなす角度θ２が、前記連通部における前記成型炭の安息角θ１よりも小さくなるように構成される、請求項１又は２に記載の成型コークスの製造装置。
【請求項４】
前記バーナは、前記シャフト部の炉頂部から排出される排出ガスの少なくとも一部を燃焼する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の成型コークスの製造装置。
【請求項５】
前記シャフト部の炉頂部から排出される排出ガスの少なくとも一部を燃焼して、前記熱風を調製する熱風炉を有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の成型コークスの製造装置。
【請求項６】
熱風を供給する羽口を有するシャフト部と、前記シャフト部よりも下方において前記シャフト部とは炉芯をずらして配置される排出部と、前記シャフト部の下端と前記排出部の上端とを連結する連通部と、を備える製造装置における成型コークスの製造方法であって、
前記シャフト部において、成型炭を下降させながら、前記熱風によって前記成型炭を加熱して乾留する第１加熱工程と、
前記連通部において、バーナの燃焼によって前記シャフト部からの成型炭をさらに加熱して成型コークスを得る第２加熱工程と、
前記連通部で得られる成型コークスを前記排出部から排出する排出工程と、を有する、成型コークスの製造方法。
【請求項７】
前記第２加熱工程では、前記成型炭の表面部及び内部を含む全体を９００℃以上に加熱して前記成型コークスを得る、請求項６に記載の成型コークスの製造方法。
【請求項８】
前記第２加熱工程では、
前記連通部において、前記成型コークスは前記排出部に向かって下降する斜面を形成し、
前記連通部の中心線を通る鉛直断面において、前記連通部の底辺と、該底辺の前記排出部側の端点と前記連通部の上辺の前記シャフト部側の端点とを結ぶ線分と、のなす角度θ２が、前記連通部における前記成型炭の安息角θ１よりも小さい状態で前記成型炭を加熱する、請求項６又は７に記載の成型コークスの製造方法。
【請求項９】
前記第２加熱工程では、前記成型炭を２時間以上加熱して前記成型コークスを得る、請求項６〜８のいずれか一項に記載の成型コークスの製造方法。
【請求項１０】
前記第２加熱工程では、前記シャフト部の炉頂部から排出される排出ガスの少なくとも一部を前記バーナで燃焼する、請求項６〜９のいずれか一項に記載の成型コークスの製造方法。
【請求項１１】
前記第１加熱工程では、前記シャフト部の炉頂部から排出される排出ガスの少なくとも一部を燃焼して得られる熱風を前記シャフト部に供給する、請求項６〜１０のいずれか一項に記載の成型コークスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成型コークスの製造装置、及び、成型コークスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
成型炭を乾留することによって製造される成型コークスは、高炉又は廃棄物などを溶融処理するガス化溶融炉等に用いることが種々検討されている。成型コークスは、還元材及び熱源としての役割を果たすとともに、高炉又は溶融炉等の通気性を維持するための支持体としても機能する。このため、容易に割れたり摩耗したりして微粒化しないように、高い強度を有することが求められる。
【０００３】
成型コークスの製造方法としては、竪型シャフト炉を用いて成型炭を乾留する方法が用いられている。このような竪型シャフト炉には、６５０℃程度のガスを吹き込む低温羽口と、９００℃程度のガスを吹き込む高温羽口の２つの熱風吹き込み口が設けられる。このように、複数の熱風吹き込み口を設けて、ヒートパターンを制御し、成型炭の割れを低減することと歩留まりを向上することが種々試みられている。
【０００４】
しかしながら、羽口を複数設けるだけでは、成型炭の昇温速度を適正に制御するのは困難であることから、他の手法が種々検討されている。例えば、特許文献１では、シャフト炉を末広がり形状にすることが提案されている。これによって、シャフト炉の高温部における降下速度を遅くして高温部での滞留時間を長くする方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３０６３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
成型炭から成型コークスを製造する際の成型炭の割れ等を抑制するとともに、成型コークスの強度を向上するためには、成型炭の表面部のみならず成型炭の内部まで十分に加熱することが有効である。成型炭の内部まで十分に加熱する方法としては、高温領域での滞留時間を長くすることが考えられる。しかしながら、特許文献１のように、高温領域での滞留時間を長くするために、シャフト炉を末広がり形状にすると、径方向の中心にまで熱風が到達し難くなり、成型炭の加熱及び乾留が不均一となることが懸念される。十分に乾留されていない成型コークスは炉内で粉化し易いため、成型コークスの歩留まりが低下してしまう。
【０００７】
高温領域での滞留時間を長くするための別の手段としては、高温羽口を鉛直方向に沿って複数並べて配置し、高温領域の長さを大きくすることが考えられる。しかしながら、この場合、高温羽口を増設することのみならず、製造量を一定に保つために、シャフト炉を高くすることが必要となり、設備費が高くなってしまう。このため、シャフト炉を高くしなくても成型炭を高温領域で十分に加熱することが可能であり、それによって、高い強度を有する成型コークスを高い歩留まりで製造する技術を確立することが求められている。
【０００８】
本発明は、高い強度を有する成型コークスを高い歩留まりで製造することが可能な成型コークスの製造装置、及び成型コークスの製造方法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】
【０００９】
本発明は、一つの側面において、熱風を供給する羽口を有し、成型炭を下降させながら、熱風によって成型炭を加熱して乾留するシャフト部と、シャフト部よりも下方においてシャフト部とは炉芯をずらして配置され、成型コークスを排出する排出部と、シャフト部の下端と排出部の上端とを連結する連通部と、を備え、連通部はバーナを有し、当該バーナの燃焼によって、シャフト部からの成型炭をさらに加熱して成型コークスを製造する成型コークスの製造装置を提供する。
【００１０】
この製造装置では、シャフト部で加熱して乾留された成型炭が、連通部を移動する際に連通部に設けられたバーナの燃焼でさらに加熱される。このとき、成型炭は、バーナの燃焼によって生じる熱風のみならず、バーナの火炎による輻射熱によっても加熱される。これによって、成型炭全体を、すなわち、成型炭の表面部のみならず内部をも十分に加熱することが可能となる。これによって、成型炭の割れ等の発生が抑制され、高い強度を有する成型コークスを高い歩留まりで製造することができる。また、上記製造装置は、従来のシャフト炉を転用することも可能であることから、設備費を低減することができる。
【００１１】
連通部では、成型炭の表面部及び内部を含む全体を９００℃以上に加熱して成型体を製造することも可能である。すなわち、成型炭の表面部のみならず内部をも９００℃以上に加熱することによって、一層高い強度を有する成型コークスを製造することができる。
【００１２】
連通部において、成型炭は排出部に向かって下降する斜面を形成し、連通部は、その中心線を通る鉛直断面において、連通部の底辺と、該底辺の排出部側の端点と連通部の上辺のシャフト部側の端点とを結ぶ線分とのなす角度θ２が、連通部における成型炭の安息角θ１よりも小さくなるように構成されていてもよい。このような連通部を有することによって、斜面の面積を十分に大きくすることが可能となり、バーナの火炎からの輻射熱を十分に活用することができる。
【００１３】
バーナは、シャフト部の炉頂部から排出される排出ガスの少なくとも一部を燃焼してもよい。また、シャフト部の炉頂部から排出される排出ガスの少なくとも一部を燃焼して、熱風を調製する熱風炉を有していてもよい。シャフト部の炉頂部から排出される排出ガスは、一酸化炭素、水素及びメタン等の可燃性成分を含有する。この排出ガスを燃料として活用することによって、運転コストを低減することができる。
【００１４】
本発明は、別の側面において、熱風を供給する羽口を有するシャフト部と、シャフト部よりも下方においてシャフト部とは炉芯をずらして配置される排出部と、シャフト部の下端と排出部の上端とを連結する連通部と、を備える製造装置における成型コークスの製造方法であって、シャフト部において、成型炭を下降させながら、熱風によって成型炭を加熱して乾留する第１加熱工程と、連通部において、バーナの燃焼によってシャフト部からの成型炭をさらに加熱して成型コークスを得る第２加熱工程と、連通部で得られる成型コークスを排出部から排出する排出工程と、を有する、成型コークスの製造方法を提供する。
【００１５】
この製造方法では、シャフト部で加熱して乾留された成型炭が、連通部を移動する際に連通部のバーナでさらに加熱される。このとき、成型炭は、バーナの燃焼によって生じる熱風のみならず、バーナからの火炎による輻射熱によっても加熱される。これによって、成型炭全体を、すなわち成型炭の表面部のみならず内部をも十分に加熱することが可能となる。したがって、成型炭の割れ等の発生が抑制され、高い強度を有する成型コークスを高い歩留まりで製造することができる。また、上記製造方法は、従来のシャフト炉を転用することも可能であることから、設備費を低減することができる。
【００１６】
第２加熱工程では、成型炭の表面部及び内部を含む全体を９００℃以上に加熱して成型コークスを製造することも可能である。すなわち、成型炭の表面部のみならず内部をも９００℃以上に加熱することによって、一層高い強度を有する成型コークスを製造することができる。
【００１７】
第２加熱工程では、連通部において、成型コークスは排出部に向かって下降する斜面を形成し、連通部の中心線を通る鉛直断面において、連通部の底辺と、該底辺の排出部側の端点と連通部の上辺のシャフト部側の端点とを結ぶ線分とのなす角度θ２が、連通部における成型炭の安息角θ１よりも小さい状態で成型炭を加熱してもよい。このような状態における斜面は、十分に大きい表面を有することから、バーナの火炎からの輻射熱を十分に活用することができる。
【００１８】
第２加熱工程では成型炭を２時間以上加熱して成型コークスを得てもよい。これによって、成型炭全体が十分に加熱されることとなり、一層高い強度を有する成型コークスを製造することができる。
【００１９】
第２加熱工程では、シャフト部の炉頂部から排出される排出ガスの少なくとも一部をバーナで燃焼してもよい。また、第１加熱工程では、シャフト部の炉頂部から排出される排出ガスの少なくとも一部を燃焼して得られる熱風をシャフト部に供給してもよい。シャフト部の炉頂部から排出される排出ガスは、一酸化炭素、水素及びメタン等の可燃性成分を含有する。この排出ガスを燃料として活用することによって、運転コストを低減することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高い強度を有する成型コークスを高い歩留まりで成型コークスを製造することが可能な成型コークスの製造装置、及び成型コークスの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の成型コークスの製造装置の一実施形態を示す断面図である。
【図２】成型炭の内部温度と圧潰強度との関係を示すグラフである。
【図３】図１の成型コークスの製造装置における本体部分の断面図である。
【図４】図１の成型コークスの製造装置の上面図である。
【図５】成型コークスの圧潰強度の測定に用いられる測定装置の模式図である。
【図６】実施例１及び比較例１において、製造装置への成型炭の供給を開始してからの経過時間と、成型炭の内部温度との関係を示すグラフである。
【図７】比較例１の成型コークスの製造装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００２３】
図１は、成型コークスの製造装置１００を側方からみたときの鉛直方向に沿う断面図である。図１に示す製造装置１００は、鉛直方向に延在するシャフト部１０と、シャフト部１０の下方において、シャフト部１０とは炉芯をずらして配置され、成型コークスを排出する排出部３０と、シャフト部１０の下端１６と排出部３０の上端２６とを連結する連通部２０と、を備える。
【００２４】
シャフト部１０は、通常の縦型シャフト炉を用いることができる。シャフト部１０は、上部に、成型炭をシャフト部１０内に導入する供給部１２を有する。シャフト部１０は、中央部よりも下方に、熱風をシャフト部１０の内部に供給する羽口１４を有する。羽口１４からシャフト部１０内に吹き込まれる際の熱風の温度は、例えば６００〜７００℃である。シャフト部１０内に吹き込まれた熱風は、シャフト部１０内を上昇する。供給部１２からシャフト部１０内に供給された成型炭は下降しながら熱風と向流接触する。これによって、成型炭５０は加熱され、成型炭５０の乾留が進行する。
【００２５】
成型炭５０の導入当初の加熱温度は、シャフト部１０の頂部の温度を変えることによって調整することができる。シャフト部１０の頂部の温度は、例えば２５０〜４００℃である。成型炭５０の温度を２００℃から４００℃まで昇温するときの昇温速度の平均値は、例えば５〜２５℃／分である。成型炭５０の温度を４００℃から５００℃まで昇温するときの昇温速度の平均値は、例えば５〜１０℃／分である。５００℃から８００℃に昇温する際の昇温速度の平均値は、例えば０．１〜３℃／分である。
【００２６】
昇温速度は、成型炭の供給量、羽口１４の位置、及び羽口１４からの熱風の風量及び温度を変えることによって調整することができる。なお、羽口１４の数及び位置は特に限定されるものではなく、適宜調整することができる。
【００２７】
成型炭５０は、シャフト部１０を下降して連通部２０に到達する。連通部２０に到達する時点で、成型炭５０の少なくとも表面部は乾留が進行していてもよい。一方、成型炭５０の内部は乾留が進行していなくてもよい。連通部２０に到達する際の成型炭５０は、後述するバーナ２２からの燃焼ガスとの接触によって、例えば６００〜８００℃に加熱されている。
【００２８】
連通部２０の内壁には、バーナ２２が設けられている。バーナ２２は、排出部３０側の連通部２０の側壁に設けられている。このため、バーナ２２は、連通部２０の成型炭５０とは空間を隔てて設けられている。この空間において、バーナ２２の燃焼によって火炎が形成される。本実施形態では、バーナ２２は、火炎の吐出方向と、連通部２０における成型炭５０の移動方向とが、互いに対向するように設けられる。バーナ２２の設置位置は、連通部２０の側壁に限定されるものではなく、成型炭５０を輻射熱で加熱できるような位置を適宜選択できる。例えば、連通部２０の上側の壁に設置して、成型炭５０の斜面を輻射熱で加熱してもよい。
【００２９】
連通部２０は、略水平方向に延在している。一方、連通部２０における成型炭５０は、排出部３０の入口に向かって斜面を形成している。斜面を形成する成型炭５０は、バーナ２２の火炎の輻射熱と燃焼に伴って生じる燃焼ガスとの接触によって加熱される。このように、連通部２０では、成型炭５０は、燃焼ガスとの接触のみならず、火炎の輻射熱によって加熱される。これによって、成型炭５０の表面のみならず成型炭５０の内部まで十分に加熱することができる。
【００３０】
連通部２０において、成型炭５０の表面部及び内部を含む全体の温度を、例えば９００℃以上、又は９５０℃以上にすることができる。通常、成型炭５０の内部は表面よりも加熱され難いため、内部の方が、温度が低い傾向にある。しかしながら、本実施形態では、バーナ２２の燃焼ガスの対流熱のみならず火炎からの輻射熱によって成型炭５０を加熱することができる。これによって、連通部２０において、成型炭５０における内部の温度を、９００℃以上又は９５０℃以上にすることができる。したがって、成型炭全体の強度の均一性が高くなり、割れ等の発生を抑制することができる。
【００３１】
図２は、成型炭の内部温度と圧潰強度との関係を示すグラフである。図２に示すように、成型炭の内部温度、すなわち成型炭全体の温度を高くすることによって、圧潰強度を十分に高くすることができる。なお、従来のシャフト炉では、成型炭の内部温度は８５０℃程度であり、得られる成型コークスの圧潰強度は３６００Ｎ程度であった。製造装置１００では、バーナ２２を有する連通部２０を有することによって、加熱ガスによる対流熱のみならず、輻射熱によっても成型炭５０が加熱される。これによって、成型炭５０の内部まで乾留が十分に進行するため、圧潰強度が６０００Ｎ以上の成型コークスを製造することも可能である。
【００３２】
連通部２０は、成型炭５０をバーナ２２の火炎からの輻射熱及び第２の加熱ガスによる対流熱によって加熱しつつ、成型炭５０を排出部３０まで移動させる。連通部２０は、バーナ２２が設けられる側壁とは反対側の側壁に、往復駆動するプッシャ２４を有する。このプッシャ２４を、図１中、左右方向に一定のストロークで往復運動させて、成型炭５０を水平方向に移動することができる。プッシャ２４の往復運動の速度、及びストロークの長さを変えることによって、成型炭５０の移動速度を調整することができる。成型炭５０の移動速度を変えることによって、成型炭５０の昇温速度及び加熱時間を調整することができる。
【００３３】
連通部２０の形状は、例えば円筒形状であってもよく、角筒形状であってもよい。連通部２０は、連通部２０の上辺２７を通る水平面においてシャフト部１０との境界をなし、底辺２８（下辺）を通る水平面において排出部３０との境界をなす。連通部２０の高さをＨ、連通部２０の底辺２８の長さをＬとしたとき、比（Ｈ／Ｌ）は、成型コークスの製造量を維持しつつ成型炭５０を十分に均一に加熱する観点から、例えば０．１〜０．４であってもよく、０．２〜０．４であってもよい。
【００３４】
図３は、製造装置１００における本体部分の断面図であり、シャフト部１０、連通部２０及び排出部３０の位置関係を示す図である。図３に示すような断面において、シャフト部１０の下端は上辺２７の延長線上にある。すなわち、上辺２７の延長線が、シャフト部１０と連通部２０との境界線となる。また、排出部３０の上端は底辺２８の延長線上にある。すなわち、底辺２８の延長線が、連通部２０と排出部３０との境界線となる。別の幾つかの実施形態では、連通部２０の中心線が水平面に対して傾斜するように構成されてもよい。この場合も、連通部２０の上辺２７及び底辺２８の延長線が、それぞれ、シャフト部１０と連通部２０の境界線、及び、連通部２０と排出部３０との境界線となる。
【００３５】
図４は、図１に示す成型コークスの製造装置の本体部分を上方からみたときの図である。図１及び図４に示すように、略水平方向に延在する連通部２０における成型炭５０は、連通部２０の中心線Ｐを通る鉛直断面（図１）において、安息角θ１で、排出部３０に向かって下降する斜面を形成している。成型炭５０の安息角θ１は、例えば１０〜４０°である。図１において、連通部２０の底辺２８と、底辺２８の排出部３０側の端点５２、及び連通部の上辺２７のシャフト部１０側の端点５４とを結ぶ線分（図１中の点線）と、がなす角度をθ２としたとき、下記式（１）の関係が成立する。θ２は、例えば５〜３０°である。
θ１＞θ２    （１）
【００３６】
連通部２０が、上記式（１）を満足するような大きさを有することによって、バーナ２２の火炎の輻射熱で、連通部２０において斜面を形成する成型炭５０を十分に長い時間加熱することができる。成型炭５０は、連通部２０において、例えば１〜４時間滞留してもよい。滞留時間を長くすることによって、成型炭５０の表面部と内部との温度差を十分に小さくすることができる。成型炭５０は、連通部２０において、成型炭５０の内部の温度（最低温度）が９００℃を超えるように加熱される。なお、成型炭５０の内部の温度は、成型炭５０に熱電対を突き刺して、熱電対の先端を成型炭５０の中心部に配置することによって測定することができる。
【００３７】
連通部２０で得られた成型コークスは、プッシャ２４の往復運動によって排出部３０に向かって移動する。成型コークスは、排出部３０の上端２６まで移動した後、排出部３０内に落下する。排出部３０からは成型コークスが排出される。このようにして、成型コークスを製造することができる。
【００３８】
製造装置１００では、シャフト部１０で加熱して乾留された成型炭５０が、連通部２０を移動する際に連通部２０に設けられたバーナ２２の燃焼でさらに加熱される。このとき、成型炭５０は、バーナの燃焼によって生じる熱風のみならず、バーナの火炎による輻射熱によっても加熱される。これによって、成型炭５０の表面部及び内部を含む全体を、十分に加熱することが可能となる。したがって、成型炭５０の割れの発生が抑制され、高い強度を有する成型コークスを高い歩留まりで製造することができる。また、製造装置１００は、従来のシャフト炉を転用することも可能であることから、設備費を低減することができる。
【００３９】
製造装置１００で製造される成型コークスは、５０００Ｎ以上、又は６０００Ｎ以上の圧潰強度を有する。圧潰強度の上限は特に限定されないが、例えば１０，０００Ｎである。成型コークスは、このような高い圧潰強度を有するため、高炉用コークス、又はガス化溶融炉用コークスとして好適である。
【００４０】
本明細書における圧潰強度は、図５に示す測定装置６０を用いて以下の手順で測定される。まず、成型コークスを１０００℃の空気に３０分間暴露する。その後、成型コークスをＮ２雰囲気中で常温まで冷却する。冷却後、図５の測定装置６０において、加圧圧力が計測可能な油圧ジャッキ６２上に載置された可動板６４の上に、測定対象である成型コークス６６を配置する。そして、油圧ジャッキ６２のシリンダを上方に繰り出すことによって、可動板６４を上方に移動させる。これによって、成型コークス６６は、可動板６４と可動板６４の上方に固定された固定板６８との間に挟まれる。成型コークス６６には荷重が加えられて最終的に破壊される。破壊した時の荷重から、圧潰強度が求められる。
【００４１】
製造装置１００は、シャフト部１０の炉頂部から排出される排出ガスを燃料ガスとして利用するため以下の構成を備える。シャフト部１０の炉頂部から排出される排出ガスは、例えばクーラーを備えるガス精製部４２に導入される。ここで排出ガスに含まれる水分、タール及びピッチ等の軽質留分を除去する。ガス精製部４２で精製された排出ガスの少なくとも一部は、空気とともに熱風炉４４に導入される。熱風炉４４において、排出ガスを燃焼して得られた燃焼ガスは、熱風として羽口１４からシャフト部１０に供給される。一方、ガス精製部４２で精製された排出ガスの少なくとも一部は、バーナ２２の燃料として用いられる。なお、排出ガスは、熱風炉４４及びバーナ２２のどちらか一方の燃料として用いられてもよい。また、ガス精製部４２を設けずに、排出ガスをそのまま燃料として用いてもよい。
【００４２】
シャフト部１０の炉頂部から排出される排出ガスは、一酸化炭素、水素及び炭化水素のような可燃性成分を含有することから、上述のような設備を有することによって、排出ガスを有効利用することができる。これによって、製造装置１００の運転コストを低減することができる。
【００４３】
本実施形態で用いられる成型炭は、通常の方法によって調製することができる。成型炭の作製方法の一例を以下に説明する。まず、原料として、石炭とバインダとを準備する。
【００４４】
石炭としては、粘結炭及び非粘結炭などの様々な品種を特に制限なく用いることができる。本実施形態の製造方法では、非粘結炭を用いても、十分に高い強度を有する成型コークスを製造することができる。このため、石炭の品種選択の自由度を高くできるとともに、成型コークスの製造コストを低減することができる。
【００４５】
バインダは、粒状の非粘結炭を結合させる機能を有するものであり、通常の石炭タール、石油系ピッチ、石炭系ピッチ、軟ピッチ、ポリビニルアルコール、石油アスファルト及び廃油などを用いることができる。非粘結炭とバインダと必要に応じて熱水とを、混練機で混練して、成型炭の原料を調製する。
【００４６】
調製した成型炭の原料を、成型機で成型することによって、成型炭を得ることができる。成型方法は特に限定されず、ダブルロール成型機及び一軸加圧成型機など種々の成型機を用いることができる。成型炭の形状は特に限定されず、例えば、球形、ピロー形状又はマセック形状としてもよい。成型炭の平均粒径は、例えば３０〜１００ｍｍである。ここでいう平均粒径は、成型炭の体積Ｖ１［ｍｌ］を同一体積の球と仮定したうえで下記式（２）によって算出される粒径Ａ１［ｍｍ］の算術平均値である。
Ａ１＝２×（（Ｖ１×３／４／π）１／３）×１０      （２）
【００４７】
成型コークスの製造方法は、上述の製造装置１００を用いて、上述の説明に基づいて実施することができる。熱風を供給する羽口１４を有するシャフト部１０と、シャフト部１０よりも下方においてシャフト部１０とは炉芯をずらして配置される排出部３０と、シャフト部１０の下端１６と排出部３０の上端２６とを連結する連通部２０と、を備える製造装置１００における成型コークスの製造方法の一例を以下に説明する。当該製造方法は、シャフト部１０において、成型炭５０を下降させながら、熱風によって成型炭５０を加熱して乾留する第１加熱工程と、連通部２０において、バーナ２２の燃焼によってシャフト部１０からの成型炭５０をさらに加熱して成型コークスを得る第２加熱工程と、連通部２０で得られた成型コークスを排出部３０から排出する排出工程と、を有する。
【００４８】
第１加熱工程では、シャフト部１０において、主に成型炭５０を羽口１４からの熱風によって成型炭５０を加熱する。これによって、成型炭５０の少なくとも一部（例えば成型炭５０の表面部）が乾留されてもよい。第２加熱工程では、連通部２０において、成型炭５０の全体を例えば９００℃以上に加熱する。第２加熱工程では、連通部２０において、成型炭５０を２時間以上加熱して成型コークスを得てもよい。これによって、成型炭５０の内部まで十分に乾留が進行した成型コークスを得ることができる。
【００４９】
第２加熱工程では、連通部２０において、成型コークスは排出部３０に向かって下降する斜面を形成してもよい。第２加熱工程では、図１に示すような連通部２０の中心線Ｐを通る鉛直断面において、連通部２０における成型炭５０の安息角θ１が、連通部２０の底辺２８と、底辺２８の排出部３０側の端点５２と連通部２０の上辺２７のシャフト部１０側の端点５４とを結ぶ線分と、のなす角度θ２よりも大きい状態で成型炭５０を加熱してもよい。このような状態で成型炭５０を加熱することによって、バーナ２２からの火炎による輻射熱を十分に活用することができる。これによって、成型炭５０の内部を含む成型炭５０全体が十分に加熱されて、高い強度を有する成型コークスを高い歩留まりで製造することができる。
【００５０】
第２加熱工程では、シャフト部１０の炉頂部から排出される排出ガスの少なくとも一部をバーナ２２で燃焼してもよい。また、第１加熱工程では、シャフト部１０の炉頂部から排出される排出ガスの少なくとも一部を燃焼して得られた熱風をシャフト部１０に供給してもよい。このように、排出ガスに含まれる可燃性成分を有効に活用することによって、製造コストを低減することができる。排出ガスは、例えばクーラーを備えるガス精製部４２によって精製してもよい。これによって、排出ガスに含まれる水分、タール及びピッチ等の軽質留分を除去することができる。
【００５１】
排出工程では、連通部２０からの成型コークスを排出部３０から排出する。上述の製造方法では、成型炭５０の内部まで乾留が十分に進行することから、成型炭５０の割れ等の発生を十分に抑制することができる。これによって、成型コークスの歩留まりを十分に高くすることができる。
【００５２】
上述の成型コークスの製造方法及び各工程は、製造装置１００に関する上述の説明内容を適用して実施することができる。
【００５３】
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、連通部２０は、必ずしも水平に配置されなくてもよく、例えば、排出部３０に向かって、下方に傾斜するように設けられていてもよい。シャフト部１０からの排出ガスは、燃料として用いずに、製造装置１００の外部に排出してもよい。また、バーナ２２及び熱風炉４４に供給される燃料ガスは、排出ガスであることは必須ではなく、コークス炉ガス及び転炉ガス等の別の燃料ガスであってもよい。
【実施例】
【００５４】
実施例及び比較例を参照して本発明の内容をより詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５５】
（実施例１）
図１に示すような製造装置１００を用いて、成型コークスの製造を行った。供給部１２から供給される成型炭としては、６０ｍｍ×８０ｍｍ×４０ｍｍのサイズを有するピロー形状のものを用いた。羽口１４から導入される熱風の温度（低温熱風温度）、及び、連通部２０内の温度（高温熱風温度）は、表１に示すとおりであった。成型炭の中心部に熱電対の先端が配置されるように、成型炭に熱電対を突き刺した状態で成型炭を製造装置１００に供給し、成型炭内部の温度の経時変化を測定した。
【００５６】
図６は、成型炭の供給を開始してからの経過時間と、成型炭の内部温度との関係を示すグラフである。図６中、実線１は実施例１の結果である。図６に示すとおり、成型炭の内部はシャフト部１０において約７００℃まで加熱された。成型炭は、約６時間経過後に連通部２０に到達し、その後さらに加熱された。そして、最終的には成型炭の内部が９６０℃まで加熱されたことが確認された。成型炭の内部は、９００℃以上の温度で２時間以上保持されていた。
【００５７】
得られた成型コークスの圧潰強度を図５の測定装置を用いて測定した。測定結果は表１に示すとおりであった。また、得られた成型コークスの歩留まりを、ふるい試験によって評価した。具体的には、成型コークスを目開き３０ｍｍの篩でふるったときのふるい上の成型コークスの割合（質量基準）を歩留まりの評価結果とした。結果は表１に示すとおりであった。
【００５８】
（比較例１）
図７に示すような製造装置２００を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、成型炭から成型コークスを製造した。製造装置２００は、従来型の製造装置であり、シャフト部１１０に第１羽口１１３と、第２羽口１１４とを有している。第１羽口１１３から導入される熱風の温度（低温熱風温度）、及び、第２羽口１１４から導入される熱風の温度（高温熱風温度）は、表１に示すとおりであった。なお、製造装置２００はバーナを有する連通部を備えていない。シャフト部１１０で加熱された成型炭は、排出部１３０から排出される。これによって、成型コークスが製造される。
【００５９】
実施例１と同様にして、成型炭の温度の経時変化を測定した。図６中、点線２は比較例１の結果である。図６に示すとおり、成型炭の内部は、第２羽口１１４近傍で８５０℃まで加熱されたことが確認された。その後、成型炭の内部の温度は９００℃まで到達することなく、排出部１３０から排出された。得られた成型コークスの圧潰強度及び歩留まりを実施例１と同様にして評価した。結果は表１に示すとおりであった。
【００６０】
【表１】
2016023231.tif 000003
【００６１】
表１に示すように、実施例１では、成型炭の中心部の温度が９６０℃まで上昇し、十分に高い圧潰強度を有する成型コークスを製造することができた。また、成型コークスの圧潰強度及び歩留まりは、比較例１よりも高くなることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明によれば、高い強度を有する成型コークスを高い歩留まりで成型コークスを製造することが可能な成型コークスの製造装置、及び成型コークスの製造方法を提供することができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０，１１０…シャフト部、１２…供給部、１４，１１３，１１４…羽口、１６…下端、２０…連通部、２２…バーナ、２４…プッシャ、２６…上端、２７…上辺、２８…底辺（下辺）、３０，１３０…排出部、４２…ガス精製部、４４…熱風炉、５０，６６…成型コークス、５２，５４…端点、６０…測定装置、６２…油圧ジャッキ、６４…可動板、６８…固定板、１００，２００…製造装置。
【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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