(57)【要約】【課題】より簡単な構成でコークスの強度を向上させることができるコークス処理システム及びコークス処理方法を提供する。【解決手段】コークス炉１から高炉４へ搬送されるコークスに対して、有機化合物を含む水溶液からなる有機系溶液６を散布することによって、当該有機系溶液６をコークスに付着させるとともに、当該有機系溶液６の水分をコークスの熱により蒸発させて、上記有機化合物でコークスを被覆させる。このようにコークスを有機化合物で被覆することにより、コークスの粉化を抑制して強度を向上させることができる。特に、有機系溶液６をコークスに散布するだけの構成であるため、複雑な構造を有する設備などを導入する必要がなく、より簡単な構成でコークスの強度を向上させることができる。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉から高炉へ搬送されるコークスに対する処理を行うためのコークス処理システムであって、
上記コークス炉から上記高炉へ搬送される上記コークスに対して、有機化合物を含む水溶液からなる有機系溶液を散布することによって、当該有機系溶液を上記コークスに付着させるとともに、当該有機系溶液の水分を上記コークスの熱により蒸発させて、上記有機化合物で上記コークスを被覆させる溶液散布装置を備えたことを特徴とするコークス処理システム。
【請求項２】
上記コークス炉から搬送される上記コークスを冷却するための冷却装置を備え、
上記溶液散布装置が、上記冷却装置により冷却された後の上記コークスに対して上記有機系溶液を散布することを特徴とする請求項１に記載のコークス処理システム。
【請求項３】
上記有機化合物の熱分解開始温度が、上記冷却装置により冷却された後の上記コークスの温度よりも高いことを特徴とする請求項２に記載のコークス処理システム。
【請求項４】
コークス炉から高炉へ搬送されるコークスに対する処理を行うためのコークス処理方法であって、
上記コークス炉から上記高炉へ搬送される上記コークスに対して、有機化合物を含む水溶液からなる有機系溶液を散布することによって、当該有機系溶液を上記コークスに付着させるとともに、当該有機系溶液の水分を上記コークスの熱により蒸発させて、上記有機化合物で上記コークスを被覆させる溶液散布ステップを備えたことを特徴とするコークス処理方法。
【請求項５】
上記コークス炉から搬送される上記コークスを冷却するための冷却ステップを備え、
上記溶液散布ステップでは、上記冷却ステップにより冷却された後の上記コークスに対して上記有機系溶液を散布することを特徴とする請求項４に記載のコークス処理方法。
【請求項６】
上記有機化合物の熱分解開始温度が、上記冷却ステップにより冷却された後の上記コークスの温度よりも高いことを特徴とする請求項５に記載のコークス処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉から高炉へ搬送されるコークスに対する処理を行うためのコークス処理システム及びコークス処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石炭がコークス炉で乾留されることにより生成されるコークスの強度を向上させる方法としては、石炭の配合構成を変更する方法が一般的であるが、他の方法として、コークス炉で生成されたコークスの乾式消火設備（冷却装置）において、コークスに対して所定の処理を施す方法などが提案されている（例えば、特許文献１及び２）。
【０００３】
特許文献１には、乾式消火設備の反応器（冷却塔）の上部第一の区域へコークスを投入し、上部第一の区域の下部から炭化水素化物を吹き込んで上方へ流通させ、下部第二の区域に不活性ガスを流通させる技術が開示されている。特許文献２には、乾式消火設備のプレチャンバ部内のコークス装入分布に合わせて、複数の空気吹込みノズルからの空気吹込み量又は空気吹込み角度を変更する技術が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−７０７７９号公報
【特許文献２】特開２００３−３１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１や特許文献２のような方法では、複雑な構造を有する乾式消火設備を導入する必要があるため、比較的高いコストがかかるといった問題がある。
【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、より簡単な構成でコークスの強度を向上させることができるコークス処理システム及びコークス処理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】
【０００７】
第１の本発明に係るコークス処理システムは、コークス炉から高炉へ搬送されるコークスに対する処理を行うためのコークス処理システムであって、上記コークス炉から上記高炉へ搬送される上記コークスに対して、有機化合物を含む水溶液からなる有機系溶液を散布することによって、当該有機系溶液を上記コークスに付着させるとともに、当該有機系溶液の水分を上記コークスの熱により蒸発させて、上記有機化合物で上記コークスを被覆させる溶液散布装置を備えたことを特徴とする。
【０００８】
このような構成によれば、コークス炉から高炉へ搬送されるコークスに対して散布された有機系溶液が、当該コークスに付着するとともに、その水分がコークスの熱で蒸発することにより、当該有機系溶液に含まれる有機化合物でコークスが被覆される。このようにコークスを有機化合物で被覆することにより、コークスの粉化を抑制して強度を向上させることができる。特に、有機系溶液をコークスに散布するだけの構成であるため、複雑な構造を有する設備などを導入する必要がなく、より簡単な構成でコークスの強度を向上させることができる。
【０００９】
第２の本発明に係るコークス処理システムは、上記コークス炉から搬送される上記コークスを冷却するための冷却装置を備え、上記溶液散布装置が、上記冷却装置により冷却された後の上記コークスに対して上記有機系溶液を散布することを特徴とする。
【００１０】
このような構成によれば、冷却された後のコークスに対して散布された有機系溶液の水分が、コークスの余熱により蒸発して、当該有機系溶液に含まれる有機化合物でコークスが被覆される。これにより、冷却された後のコークスを有機化合物で良好に被覆することができるので、コークスの強度を効果的に向上させることができる。
【００１１】
第３の本発明に係るコークス処理システムは、上記有機化合物の熱分解開始温度が、上記冷却装置により冷却された後の上記コークスの温度よりも高いことを特徴とする。
【００１２】
このような構成によれば、冷却された後のコークスに対して散布される有機系溶液に含まれる有機化合物が、コークスの余熱により熱分解するのを防止できるので、冷却された後のコークスを有機化合物で良好に被覆することができ、コークスの強度を効果的に向上させることができる。
【００１３】
第４の本発明に係るコークス処理方法は、コークス炉から高炉へ搬送されるコークスに対する処理を行うためのコークス処理方法であって、上記コークス炉から上記高炉へ搬送される上記コークスに対して、有機化合物を含む水溶液からなる有機系溶液を散布することによって、当該有機系溶液を上記コークスに付着させるとともに、当該有機系溶液の水分を上記コークスの熱により蒸発させて、上記有機化合物で上記コークスを被覆させる溶液散布ステップを備えたことを特徴とする。
【００１４】
このような構成によれば、上記第１の本発明に係るコークス処理システムと同様の効果を奏するコークス処理方法を提供することができる。
【００１５】
第５の本発明に係るコークス処理方法は、上記コークス炉から搬送される上記コークスを冷却するための冷却ステップを備え、上記溶液散布ステップでは、上記冷却ステップにより冷却された後の上記コークスに対して上記有機系溶液を散布することを特徴とする。
【００１６】
このような構成によれば、上記第２の本発明に係るコークス処理システムと同様の効果を奏するコークス処理方法を提供することができる。
【００１７】
第６の本発明に係るコークス処理方法は、上記有機化合物の熱分解開始温度が、上記冷却ステップにより冷却された後の上記コークスの温度よりも高いことを特徴とする。
【００１８】
このような構成によれば、上記第３の本発明に係るコークス処理システムと同様の効果を奏するコークス処理方法を提供することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、有機系溶液をコークスに散布するだけの構成で、コークスを有機化合物で被覆し、コークスの粉化を抑制することができるので、複雑な構造を有する設備などを導入する必要がなく、より簡単な構成でコークスの強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
＜実施形態＞
図１は、本発明の一実施形態に係るコークス処理システムの一例を示したブロック図である。このコークス処理システムは、コークス炉１、ＣＤＱ（乾式消火設備）２、溶液散布装置３及び高炉４などを備え、コークス炉１から高炉４へ搬送されるコークスに対する処理を行う。すなわち、コークス炉１で石炭が乾留されることにより生成されたコークスが、搬送路５を介して高炉４まで搬送される過程で、ＣＤＱ２や溶液散布装置３などにより各種処理が施されるようになっている。
【００２１】
コークス炉１から搬出されるコークスは、赤熱コークスであり、ＣＤＱ２の乾式消火処理によって所定の温度以下にまで冷却される。このＣＤＱ２は、コークス炉１から搬送されるコークスを冷却するための冷却装置を構成している。ＣＤＱ２により冷却された後のコークスの温度は、２００℃以下であることが好ましく、例えば１３０℃〜１９０℃の温度範囲内に設定されていてもよい。
【００２２】
溶液散布装置３は、コークス炉１から高炉４へ搬送されるコークスに対して、有機化合物を含む水溶液からなる有機系溶液６を散布するものであり、この例では、ＣＤＱ２により冷却された後のコークスに対して有機系溶液６を散布するようになっている。溶液散布装置３は、ＣＤＱ２により冷却された直後のコークスに対して有機系溶液６を散布するようになっていることが好ましく、そのためには、図１のように溶液散布装置３をＣＤＱ２の直後に設置してもよいし、有機系溶液６が熱分解を起こさないようにして溶液散布装置３をＣＤＱ２に組み込んでもよい。
【００２３】
上記有機系溶液６は、有機化合物を水に溶解させた状態で接着性を有するものであって、例えばポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル樹脂溶液、ポリスチレン樹脂溶剤、α―オレイン系接着剤などを用いることができる。このような有機系溶液６をコークス炉１から高炉４へ搬送されるコークスに対して散布することによって、当該有機系溶液６をコークスに付着させるとともに、当該有機系溶液６の水分をコークスの熱により蒸発させて、当該有機系溶液６に含まれる有機化合物でコークスを被覆することができる。すなわち、有機系溶液６に含まれる有機化合物が、コークスの表面を被覆する有機系被覆剤として機能する。
【００２４】
このようにコークスを有機化合物で被覆することにより、コークスの粉化を抑制して強度を向上させることができる。特に、有機系溶液６をコークスに散布するだけの構成であるため、複雑な構造を有する設備などを導入する必要がなく、より簡単な構成でコークスの強度を向上させることができる。
【００２５】
また、この例では、ＣＤＱ２により冷却された後のコークスに対して有機系溶液６が散布されるので、当該有機系溶液６の水分が、コークスの余熱により蒸発して、当該有機系溶液６に含まれる有機化合物でコークスが被覆される。これにより、冷却された後のコークスを有機化合物で良好に被覆することができるので、コークスの強度を効果的に向上させることができる。
【００２６】
上記有機化合物は、その熱分解開始温度がＣＤＱ２により冷却された後のコークスの温度よりも高いことが好ましく、例えば２００℃以上の熱分解開始温度であってもよい。これにより、冷却された後のコークスに対して散布される有機系溶液６に含まれる有機化合物が、コークスの余熱により熱分解するのを防止できるので、冷却された後のコークスを有機化合物で良好に被覆することができ、コークスの強度を効果的に向上させることができる。
【００２７】
なお、有機系溶液６に含まれる有機化合物の濃度は、１ｗｔ％以上であることが好ましく、上記有機化合物がポリビニルアルコールである場合を例にとると、１〜１２．５ｗｔ％（飽和点）であることが好ましい。水分を蒸発させるためのエネルギーを少なくするという観点から、上記濃度は、飽和点以下においてできるだけ高い方が好ましい。
【００２８】
図２は、図１のコークス処理システムにより行われる処理の一例を示したフローチャートである。コークス炉１で石炭が乾留されることにより生成されたコークスは、コークス炉１から搬送路５に搬出された後（ステップＳ１０１）、ＣＤＱ２の乾式消火処理により冷却される（ステップＳ１０２：冷却ステップ）。そして、ＣＤＱ２により冷却された後のコークスに対して、溶液散布装置３から有機系溶液６が散布されることにより（ステップＳ１０３：溶液散布ステップ）、当該有機系溶液６がコークスに付着する。
【００２９】
コークスに付着した有機系溶液６は、その水分がコークスの熱により蒸発し、当該有機系溶液６に含まれる有機化合物でコークスが被覆される（ステップＳ１０４）。コークスは、その表面全体が有機化合物で被覆されることが好ましいが、表面の一部のみが被覆された場合であっても、コークスの強度を向上させることができる。このようにして有機化合物で表面が被覆されたコークスは、搬送路５を介して高炉４に搬入される（ステップＳ１０５）。
【００３０】
本実施形態では、溶液散布装置３が、ＣＤＱ２により冷却された後のコークスに対して有機系溶液６を散布するような構成について説明したが、このような構成に限らず、コークス炉１から搬出され、搬送路５を介してＣＤＱ２に至るまでの間に、コークスに対して有機系溶液６を散布するような構成であってもよい。
【００３１】
＜実施例＞
以下では、有機化合物の一例であるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）で被覆させたコークスを用いて行った強度試験について説明する。この試験を行う前の前処理工程として、ＣＤＱ２により冷却された後のコークスを採取し、ＪＩＳ（日本工業規格）の規格Ｋ２１５１に準拠したドラム試験用の試料を作成した。そして、当該ドラム試験用の試料をポリビニルアルコール溶液中に１分間浸けた後、取り出した試料の水分を乾燥させることにより、ポリビニルアルコールで被覆されたコークスからなる供試料を作成した。その後、ＪＩＳの規格Ｋ２１５１に準拠した通常の評価方法に従って、上記のようにして作成した供試料をドラム試験機により１５０回転させた後、強度を評価した。
【００３２】
図３は、強度試験により得られたコークスに対するポリビニルアルコールの付着量と強度（ＤＩ１５０１５）との関係を示したグラフである。このグラフから、コークスに対するポリビニルアルコールの付着量が増加するほど、ＤＩ１５０１５の値が高くなり、コークスの強度が向上していることが分かる。特に、ポリビニルアルコールの付着量が０．０１ｋｇ／ｋｇ以上の場合には、ポリビニルアルコールを付着させていないベースコークス（Ｂａｓｅ）と比較して、ＤＩ１５０１５の値が大幅に向上している。
【００３３】
以上のような実験結果から分かるように、コークスに対するポリビニルアルコールの付着量を増加させることで、コークスの高強度化を図ることができる。また、コークスに対するポリビニルアルコールの付着量を制御することにより、コークスの強度を制御することも可能である。
【００３４】
次に、ポリビニルアルコールを付着させたコークスのＣＯ２反応試験時に発生するガスの測定を行った。具体的には、コークスにポリビニルアルコールを１０％配合し、小型乾留炉を用いて、ＣＯ２雰囲気において１０００℃で２時間反応させた。そして、反応後のガスをテドラーバッグに捕集し、その捕集したガスのガス組成をガスクロマトグラフを用いて分析した。また、ポリビニルアルコールを付着させていないベースコークスのみでも同様の試験を実施した。
【００３５】
図４は、ベースコークスとポリビニルアルコールを付着させたコークスとについてＣＯ２反応試験時のガス組成を示したグラフである。この図４では、ベースコークスの反応時におけるガス組成を左側に示し、ポリビニルアルコールを付着させたコークスの反応時におけるガス組成を右側に示している。このグラフから、ポリビニルアルコールを配合することで、不飽和重炭化水素の量が増加し、ガスの発熱量（カロリー）が増加することが分かる。
【００３６】
上記のような実験により得られた各ガスの発生率（％）に基づいて、各ガスのカロリーを算出した。すなわち、熱分解して発生した各ガスの１Ｎｍ３当たりのカロリーに各ガスの発生率を乗算し、１００で除算する。例えば、発生するガスのうち水素（Ｈ２）を例にとってみると、コークスのみで反応させた場合の水素の発生率は１．６１％であった。また、水素の発熱量は、２５７０ｋｃａｌ／Ｎｍ３である。したがって、発生ガス１Ｎｍ３当たりの水素による発熱量は、次式のようになる。同様に、実験で発生した他のガスについても、その組成から発生ガス１Ｎｍ３当たりに寄与する発熱量を求めることができる。
【数１】
2009209286.tif 000003
【００３７】
また、コークスにポリビニルアルコールを配合して反応させた場合の各ガスの発生率Ｂと、コークスのみを反応させた場合の各ガスの発生率Ｃと、コークスに対するポリビニルアルコールの配合率Ｄとに基づいて、下記数式（α）により、ポリビニルアルコールのみを反応させた場合の各ガスのガス発生率Ａを求めることができる。このようにして得られた各ガスの発生率に各ガスの１Ｎｍ３当たりのカロリーを乗算し、１００で除算することにより、ポリビニルアルコールのみが反応時に熱分解して発生するガス１Ｎｍ３当たりの各ガスによる発熱量を求めることができる。
【数２】
2009209286.tif 000004
【００３８】
下記表１に、以上のような演算により算出された各ガスの発熱量を、コークス（ベースコークス）のみを反応させた場合と、コークスにポリビニルアルコールを配合して反応させた場合と、数式αで算出したポリビニルアルコールのみを反応させた場合とに分けて示すとともに、それぞれの場合における各ガスの発熱量の合算値を示す。
【表１】
2009209286.tif 000005
【００３９】
この表１によれば、コークスにポリビニルアルコールを１０％配合することにより、コークスのみを反応させた場合と比べて重炭化水素の量が増加し、発熱量の合算値が９００ｋｃａｌ／Ｎｍ３程度増加していることが分かる。このような結果から、コークスにポリビニルアルコールを付着させることで、高炉４内に投入されその後の加熱により熱分解し発生するガスのエネルギーを増加させることができ、製鉄所内のエネルギーなどとして再利用することができる。
【００４０】
以上の実施形態では、有機系溶液６に含まれる有機化合物の一例として、ポリビニルアルコールを例にとって説明したが、このような構成に限らず、ポリ酢酸ビニル樹脂溶液、ポリスチレン樹脂溶剤、α―オレイン系接着剤などの他の有機化合物を含む水溶液からなる有機系溶液を用いることも可能である。
【００４１】
なお、上記実施形態では、有機化合物を水に溶かした有機系溶液６がコークスに散布されるような構成について説明したが、このような構成に限らず、有機化合物を水に溶かすことなく加熱溶融してコークスに散布することにより、有機化合物でコークスを被覆させるような構成であっても、同様の効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態に係るコークス処理システムの一例を示したブロック図である。
【図２】図１のコークス処理システムにより行われる処理の一例を示したフローチャートである。
【図３】強度試験により得られたコークスに対するポリビニルアルコールの付着量と強度（ＤＩ１５０１５）との関係を示したグラフである。
【図４】ベースコークスとポリビニルアルコールを付着させたコークスとについてＣＯ２反応試験時のガス組成を示したグラフである。
【符号の説明】
【００４３】
１    コークス炉
２    ＣＤＱ
３    溶液散布装置
４    高炉
５    搬送路
６    有機系溶液
【図１】
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【図２】
2009209286.tif 000007
【図３】
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【図４】
2009209286.tif 000009