(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉で石炭を乾留する際に発生するコークス炉ガスを炉蓋に形成したガス通路へ導入し、乾留中に空気もしくは酸素を吹き込んで前記コークス炉ガスを燃焼させ、窯口部の石炭の乾留を促進する方法において、前記空気もしくは酸素をコークス炉窯口のソールプレート部より炉蓋に形成したガス通路へ吹き込むことを特徴とするコークス炉窯口部の乾留促進方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、室炉式コークス炉でコークスを製造する方法において、不均一乾留を改善するための窯口部の乾留促進方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常の室炉式コークス炉は、炉体の下部に蓄熱室があり、その上部に燃焼室と炭化室とが交互に配列されている。炭化室は、炉幅４００〜５００ｍｍ、炉高４０００〜７５００ｍｍ、炉長１３０００〜１７０００ｍｍで、コークスの押出しを容易にするため、コークサイドがマシンサイドより５０〜８０ｍｍ程度広幅のテーパが設けられている。
コークス炉の炭化室へ装入する原料石炭は、通常全水分５〜１０％、粒度３ｍｍ以下８０〜９０％の配合炭、あるいは該配合炭と粒径２０〜５０ｍｍの成型炭からなる装入炭を、装炭車から重力落下により装入している。このため、炭化室内の装入嵩密度は、落下時の衝撃や粒径差に基づく安息角の相違等によって、炭化室の上下、水平方向で偏析が生じることは避けられない。
室炉式コークス炉によるコークスの製造においては、炭化室の炉長、炉高、炉幅方向で生成するコークスの品質にバラツキの生じることが知られている。
【０００３】
また、炭化室に装入された装入炭は、両側の２５〜３０余のフリュー列からなる燃焼室から炉壁を介して間接加熱される。この燃焼室の端フリューは、図４に示すとおり、炉壁４１を介して外気と接触しており、また、コークスの窯出しの都度炉蓋４２が取外され、窯口が外気に晒されるので、熱放散が大きく、各フリュー列の平均温度に比較して１００℃近く低くなる。しかも、コークス窯出し終了後取り付けられる炉蓋４２は、コークス押出しの間外気に接触して冷却され、かつ、炉蓋４２の断熱煉瓦４３は装入される常温の装入炭４４と接触して冷却されると共に、炉蓋４２からの熱放散が大きい。このため、窯口近傍の装入炭４４は、コークス化が炉中央部より遅れることが避けられない。
このように、窯口部における品質偏差は、際立って大きく、これら窯口部の不均一乾留の改善を図らなければ、コークス炉の乾留効率化とコークス品質の安定化はあり得ないとさえ言えるほどである。
【０００４】
この窯口部の乾留遅れを改善するための対策としては、端フリューに供給する燃料ガス量を他のフリューに比べて多くしたり、燃料ガスのカロリーを高くして昇温する等の対策も試みられているが、端フリューの温度の上昇には限度があり、十分な効果を上げるには至っていない。また、他の方法としては、窯口部に装入する装入炭の水分を中央部に装入する装入炭の水分より低減する方法（特開昭６０−３２８８５号公報）が提案されている。この方法は、原理的には肯定できるものの、水分の異なる装入炭を炭化室の窯口部と中央部にそれぞれ装入する具体的な方法が確立されておらず、実用的ではない。
【０００５】
また、炉蓋側の積極的対策としては、図５に示すとおり炉蓋５１の本体金物５２に断熱材５３を内張りし、連結部材５４を介して耐熱板５５を設置し、断熱材５３と耐熱板５５の間に乾留時の発生ガスの導出を促進するガス通路５６を垂直に形成せしめ、さらにこのガス通路内に管５７から空気または酸素を導入して積極的に増熱をはかる炉蓋（特公平５−３８７９５号公報）が提案されている。
特公平５−３８７９５号公報に開示の方式の耐熱板５５としては、経済性を考慮してステンレス鋼材が一般に使用されているが、熱変形や腐食等の問題から耐久性が不十分である。また、耐久性を有するセラミック材も試用されてはいるが、高価であると共に、耐衝撃性に劣り実用に耐えるものではない。さらに、連結部材５４は、導入された空気または酸素による高温燃焼ガスに直接さらされるために熱変形や腐食を受けその耐久性に問題がある。さらにまた、耐熱板５５と炉壁５８との間には、炉蓋装脱着時の接触トラブルを回避するために、所定の間隙が設けられているが、耐熱板５５が薄いためにこの間隙から装入炭の一部がガス通路５６に侵入し、コークス化して固着し、炉蓋脱着作業が円滑にできないばかりでなく、窯口への落骸が多量に発生し、窯出し作業に支障をきたす場合がある。特に最近の調湿炭操業では、この傾向は著しい。また、この炉蓋の構造では、ガス通路を通過するガスが窯口の金属製ドアフレームと直接接触することは避けられず、ガス通路内に導入した空気または酸素により燃焼した熱のかなりの部分はドアフレームを通じて外部へ放散され、窯口の乾留改善に有効に使用されないばかりか、ドアフレームを通じて鋳鉄製の保護板の昇温を招き、保護板の膨張損傷により、炉体に重大な損傷を与える可能性が大きい。これらの理由からいまだ実用化されるに至っていない。
【０００６】
そこで、本発明者らは、補強用ファイバーを混入したキャスタブル製耐熱部材を空隙部を残して嵌合して炉蓋の本体金物に取付け、形成したガス通路へ空気もしくは酸素を吹き込むことにより、窯口部ガス圧を減少し、さらに、ガス通路内への装入炭の侵入を防止しつつ炭化室からガス通路へのガス流れが確保でき、空気または酸素による安定的な燃焼が可能となると共に、ドアフレームへの抜熱が防止できることを見いだした。そして、図３に示すとおり、コークス炉の炉蓋３１の本体金物３２の内側に設けた断熱材３３に、断熱材３３との連結部は装入炭がガス通路３４に侵入しないよう閉じた形状とし、補強用ファイバー入りで中央部にガス通路３４を形成せしめたキャスタブルからなる複数個の耐熱部材３５を、それぞれ隙間３６を残して嵌合して、連結部材３７を用いて固定し、その形成せしめたガス通路３４に炉蓋３１に連結した管３８から空気もしくは酸素を吹き込み、乾留中に発生する可燃性ガスの一部を燃焼させることによって、コークス炉窯口部コークスの乾留が促進され、炉体への損傷を与えないことを確認し、すでに特願平６−２０１４４６号として特許出願している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
コークス炉の炉蓋に形成したガス通路へ乾留中の発生ガスを導入し、外部より空気もしくは酸素吹き込み、燃焼させる上記特願平６−２０１４４６号の発明は、窯口部の不均一乾留を改善するには極めて有効な方法である。しかし、この方法では、ガス通路へ外部から空気もしくは酸素を吹き込む方法が重要な課題である。通常コークス窯出しの際は、コークス炉の炉蓋を窯口から取外す仕組みになっており、炉蓋に直接、空気もしくは酸素を吹き込む配管を設けることは、炉蓋の離着脱のたびに配管を取外し、また取付ける必要がある。このため、実操業においては、非常に手間な作業となり、また、稼働率が高いときは、その作業に要する時間が生産性に響いてくる可能性がある。
【０００８】
この発明の目的は、上記コークス炉の炉蓋に形成したガス通路へ乾留中の発生ガスを導入し、外部より空気もしくは酸素を吹き込んで燃焼させる方法の欠点を解消し、炉蓋の離着脱に関係なく、容易に外部から炉蓋に形成したガス通路へ空気もしくは酸素を吹き込みできるコークス炉窯口部の乾留促進方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意試験検討を重ねた。その結果、コークス炉窯口のソールプレートに着目し、窯口のソールプレート部から炉蓋に形成したガス通路へ空気もしくは酸素を吹き込むことによって、炉蓋の離着脱に関係なく、容易に外部から炉蓋に形成したガス通路へ空気もしくは酸素を吹き込みできることを見出し、この発明に到達した。
【００１０】
すなわちこの発明は、コークス炉で石炭を乾留する際に発生するコークス炉ガスを炉蓋に形成したガス通路へ導入し、乾留中に空気もしくは酸素を吹き込んで前記コークス炉ガスを燃焼させ、窯口部の石炭の乾留を促進する方法において、コークス炉窯口のソールプレート部より前記ガス通路へ空気もしくは酸素を吹き込むことを特徴とするコークス炉窯口部の乾留促進方法である。
【００１１】
【作用】
この発明においては、コークス炉窯口のソールプレート部より前記ガス通路へ空気もしくは酸素を吹き込むことによって、炉蓋の離着脱のたびに配管を取外し、また取付ける必要がなく、炉蓋離着脱の際に、特別な労力や装置を取り付ける必要なく、炉蓋に形成したガス通路で任意にコークス炉ガスを燃焼させることができ、コークス炉の窯出し作業に支障を与えることなく、得られた熱を炭化室内装入炭に有効に伝達し、炉壁側への熱伝達を少なくして、ドアーフレームからの抜熱による熱損失を抑制してコークス炉窯口部の乾留促進を図ることができる。
【００１２】
ソールプレート部より前記炉蓋ガス通路への空気もしくは酸素の吹込みは、マシンサイドおよびコークサイドの作業デッキのコークス炉に沿って空気もしくは酸素の供給管を配設し、該空気もしくは酸素の供給管から各窯口のソールプレートの炉蓋ガス通路に対応する位置に切替弁付きの支管を配設し、切替弁を開閉することによって、炉蓋のガス通路へ空気もしくは酸素を供給することができる。
ガス通路を流れる乾留中に発生したコークス炉ガスの一部を吹き込みノズルから吹き込む空気または酸素により燃焼させる場合のガス通路の温度は、６００℃以上とすることが必要である。これは、乾留中に発生するコークス炉ガス中にはタール成分が含有されており、６００℃以下では一部コンデンスし炭化室とガス通路の空隙部を閉塞する恐れがあるからである。また、乾留末期の窯口部コークス端面温度は、７００℃以上となるように加熱することが好ましい。その理由は、乾留不足による窯出し時の黒煙・粉塵発生防止、コークスの収縮確保の観点から当然のことである。ガス通路温度の上限については、温度上昇に伴う炉蓋の本体金物の熱歪みによるシール性悪化の程度を勘案して決定すればよい。
【００１３】
【実施例】
実施例１
以下にこの発明方法の詳細を実施の一例を示す図１ないし図２に基づいて説明する。図１はこの発明方法の概略説明図、図２はこの発明方法で使用する炉蓋の横断面図である。
図１および図２において、１はこの発明方法に使用する炉蓋で、炉蓋１は本体金物２、断熱材３、内部にガス通路４を形成せしめた断面凹状の耐熱部材５、断熱材３に耐熱部材５を密着固定する連結部材６とからなる。
７は炭化室８の窯口下部の作業デッキ９上にコークス炉列に沿って配設した空気配管、１０は空気配管７からの分岐管で、開閉弁１１を介して各炭化室８の窯口のソールプレート１２部に開口し、開閉弁１１を開放すれば、炉蓋１のガス通路４にソールプレート１２部から空気を吹込みでき、耐熱部材５、５間の隙間からガス通路４内に流入した発生コークス炉ガスを点火燃焼させるよう構成されている。なお、空気吹き込み分岐管１０の先端には、図示していないがイグニッションプラグ等の着火装置が設けられている。
【００１４】
炉蓋１の耐熱部材５は、各種スチールファイバー、カーボンファイバー、セラミックファイバー等の補強用ファイバーを混入したキャスタブルで形成し、装入炭のガス通路４への侵入を防止するため、図１に示すとおり、上端面を外向き傾斜面１３とし、下端面を内向き傾斜面１４となし、耐熱部材５の複数個を、縦向きに配列して上下端の傾斜面を隙間１５をもって対向させ、各耐熱部材５、５間の間隔Ａは、５０ｍｍ以下とし、重複部Ｂを５０ｍｍ以上として隙間１５を設けて連結部材６により断熱材３に密着固定することが好ましい。
この耐熱部材５、５間の間隔Ａを５０ｍｍ以下としたのは、これ以上ではガス通路４への装入炭の侵入が十分防止できないことがテストにより確認されたからである。また、この耐熱部材５、５間の間隔Ａは、ガス通路４と炭化室とのガス流れ確保の点から広い方がよく、５０ｍｍ以下でできるだけ広い方が好ましい。さらに、各耐熱部材５、５間の重複部Ｂを５０ｍｍ以上としたのは、ガス通路４への装入炭の侵入防止のためには最低５０ｍｍが必要なことをテストにより確認したからである。耐熱部材５、５間の間隔Ａを５０ｍｍ以下、ガス通路４との間隔Ｂを５０ｍｍ以上とし、炭化室８の炉壁１６と耐熱部材５との隙間を、従来一般に用いられてきた図４に示す炉蓋並みに１０〜２０ｍｍに設定する。
【００１５】
また、耐熱部材５は、側面部厚みＤを前面部厚みＣより厚くし、ガス通路４に侵入した発生コークス炉ガスの燃焼により得られた熱を炭化室内石炭層に有効に伝達し、炉壁１６側への熱伝達を少なくして、ドアーフレーム１７からの抜熱による熱損失を抑制する。耐熱部材５の側面部厚みＤと前面部厚みＣとの比率は、使用する耐熱部材５の断熱性能により異なるが、概ねＤ／Ｃ＝２以上とすればドアフレーム１７への抜熱量を最小限度に抑えることができる。また前面部厚みＣは、熱容量を小さくするために薄い方が好ましく、強度の得られる範囲内で適宜選択すればよい。
【００１６】
上記のとおり構成したことによって、各耐熱部材５、５の外向き傾斜面１３と内向き傾斜面１４間の隙間１５からガス通路４内に流入した発生コークス炉ガスは、開閉弁１１の開放により炉蓋１のガス通路４にソールプレート１２部から吹込まれる空気によって燃焼し、ガス通路４の煙突効果によって上部空間に導出される間に、燃焼熱が各耐熱部材５の前面を介して炭化室内の装入炭１８に伝達され、各耐熱部材５の前面に接触した装入炭１８が加熱されて、乾留が促進される。
また、各耐熱部材５の側面部厚みＤを前面部厚みＣより厚くしたことによって、ガス通路４に侵入した発生コークス炉ガスの燃焼により得られた熱が炭化室内の装入炭１８に有効に伝達され、炉壁１６側への熱伝達が少なくなって、ドアーフレーム１７からの抜熱による熱損失を抑制することができる。
しかも、炉蓋１のガス通路４への空気の供給は、作業デッキ９上にコークス炉列に沿って配設した空気配管７から開閉弁１１を介して分岐した分岐管１０により行われるから、炉蓋１の離脱着作業に煩わされることなく、実施することができる。
【００１７】
実施例２
炉高７１２５ｍｍ、炉幅４６０ｍｍ、炉長１６５００ｍｍのコークス炉において、稼働率１００％、平均フリュー温度１０５３℃、装入炭水分６％、平均装入蒿密度７８０ｋｇ／ｍ3の調湿炭操業条件下において、マシンサイドの炉蓋に、スチールファイバーで補強し、中央部にガス通路を形成せしめ、断熱部との連結部は装入炭がガス通路に侵入しないように閉じた形状としたキャスタブルからなる耐熱部材を、それぞれ上方に傾斜した空隙部を残して嵌合して、本体金物内側に設けた断熱部と連結部材で一体に連結固定した前記実施例１の本発明法の炉蓋と、比較例の図４に示す従来炉蓋の２種類の炉蓋を装着し、炉底から３．５ｍ、炉蓋端面より１００ｍの位置の昇温状況、コークスの火落ち状況を調査した。なお、本発明の炉蓋に対しては、コークス炉窯口のソールプレート部より乾留開始１０時間後より２０時間後まで空気を吹き込み、ガス通路でコークス炉ガスを燃焼させてガス通路の温度を８３０℃程度に保持した。その結果を表１に示す。
【００１８】
【表１】
0003838379.tif 000002
【００１９】
表１に示すとおり、窯出し時における炉窯端面より１００ｍｍの位置のコークス温度は、比較例の従来炉蓋では、５５５℃と乾留不十分で、十分なコークス化温度に達しているとは言えず、窯出し時の目視観察でも黒煙の発生が認められた。これに対し、本発明例では、コークス端面温度は７８２℃とほぼ十分なコークス化温度に到達しており、窯出し時の目視観察でも黒煙の発生は認められず、ドアフレーム温度、バックステー温度共に断熱を強化したため、従来炉蓋に比べて低下できた。
本発明例での火落ち時間は、窯口部での昇温が早く、乾留遅れが改善されたことにより、本発明例で１９．４時間と従来炉蓋の２１．６時間に比べ、大幅に改善されたことが確認された。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたとおり、この発明方法によれば、炉蓋の離脱着に何ら支障を与えることなく、炉蓋のガス通路に空気または酸素を供給でき、安定的に乾留中の発生ガスの一部を燃焼させることにより、ドアフレームの昇温に伴う炉体損傷の畏れなしに、有効に端部石炭の加熱が可能となり、乾留の均一化、生産性の向上、乾留熱量の低減およびコークス品質の改善を図ることができ、コークス炉の乾留効率化とコークス品質の安定化に大きく寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明方法の概略説明図である。
【図２】この発明方法で使用する炉蓋の横断面図である。
【図３】従来の炉蓋のガス通路への空気または酸素吹込み管の配置を示す縦断面図である。
【図４】従来の炉蓋構造例の一例を示す概略横断面図である。
【図５】従来の炉蓋構造例の他の一例を示す概略横断面図である。
【符号の説明】
１、３１、４２、５１  炉蓋
２、３２、５２  本体金物
３、３３、５３  断熱材
４、３４、５６  ガス通路
５、３５  耐熱部材
６、３７、５４  連結部材
７  空気配管
８  炭化室
９  作業デッキ
１０  分岐管
１１  開閉弁
１２  ソールプレート
１３  外向き傾斜面
１４  内向き傾斜面
１５、３６  隙間
１６、４１  炉壁
１７  ドアーフレーム
１８、４４  装入炭
３８、５７  管
４３  断熱煉瓦
５５  耐熱板
【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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