JPH05132672A

JPH05132672A - 垂直式コークス炉

Info

Publication number: JPH05132672A
Application number: JP29533791A
Authority: JP
Inventors: Keizo Inoue; 恵三井上; Kiyoshi Miura; 潔三浦; Kazuya Uebou; 和弥上坊; Tsukasa Chikada; 司近田
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1993-05-28

Abstract

(57)【要約】【目的】炭化室の炉長方向に石炭、床敷粉コークスを均
一に装入することができる垂直式コークス炉を提供す
る。【構成】炭化室１の上部の石炭装入口２の直下に、２枚
の分散板６が、下方に向けて炉長方向に末広がりの状態
で対向して設けられている装入口構造をもつ垂直式コー
クス炉。分散板の大きさ、取り付け角度、左右の分散板
の間隔および分散板と炭化室の天井壁との間隔は、炉の
形状、分散板までの落下距離等に応じて適宜定める。【効果】床敷粉コークスおよび石炭を炭化室の炉長方向
に均一に装入することができ、炉底部における炉長方向
の乾留の不均一を減少させるとともに、石炭装入率を高
めて乾留効率を向上させることができる。同一炉長に対
する装入口の数を減少させることができるので、設備費
の低減、環境保全の面からも有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、炭化室の炉長方向に
石炭および床敷コークスを均一に装入し、炭化室内への
石炭装入率を高めることのできる装入口構造をもつ垂直
式コークス炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在一般に使用されているコークス炉
は、水平式コークス炉と呼ばれる形式のもので、石炭は
炉の上部から装入され、コークスは押出機により水平方
向に排出される。この形式のコークス炉は長い歴史を持
ち、操業に関する知見も多いが、その構造上コークスを
排出するために炉の両側面に炉の高さと同じ高さの扉
（炉蓋と称する）を設ける必要がある。また、乾留中に
は炉蓋からのガス漏れが多く、コークスの排出時には煤
塵の発生が避けられず、環境汚染を引き起こすという問
題を抱えている。さらに、付帯設備として装炭車、押出
機、ガイド車、消火車などの移動機械を必要とするた
め、それらの設備費の負担が大きく、運転要員の確保が
必要であり、しかもその作業環境は必ずしも良好とは言
えない。

【０００３】近時、コークス炉の設備更新に際しては、
上記水平式コークス炉の問題点を軽減するために、コー
クス炉の大型化による生産性の向上と、環境汚染の原因
となる煤塵の発生やガス漏れの防止が図られているが、
コークス炉を大型化すると、それに伴って移動機械も大
型化するので必ずしも設備費の低減には結び付かず、ま
た、環境汚染の防止も十分にはなし得ない。

【０００４】このような従来の水平式コークス炉におけ
る課題を整理すると、次のとおりである。

【０００５】付帯設備である移動機械が不可欠で、
設備費の増加を伴い、省力（運転要員の削減）の面でも
不利である。

【０００６】乾留効率、すなわち加熱効率が悪く、
コークス炉の設備容量を削減できない。

【０００７】炉の開口部から煤塵が発生するため作
業環境が悪く、環境汚染の防止が難しい。

【０００８】炉の休止が困難で生産量の調整が難し
く、生産弾力性に乏しい。

【０００９】ところで、歴史的にはヨーロッパで水平式
コークス炉以外に一部垂直式コークス炉も実用に供さ
れ、わが国でも一部で用いられている。垂直式コークス
炉は、石炭を炉の上部から装入し、コークスの排出を炉
の下部から自重で行うもので、移動機械を必要とせず、
炉の開口部が少ないだけに煤塵抑制には効果があると推
察される。しかし、それらのほとんどが大型化されない
まま消滅し、または小規模での操業が続けられているに
すぎない。

【００１０】他方、これまで操業の無人化、連続化、無
公害を特徴とする成型コークス法も種々検討されてきた
が、まだ実用に供されるまでには至っていない。成型コ
ークス法は、粉状の石炭を豆炭状に塊成化し、この塊成
物を直接ガス加熱することによりコークスとするもので
あるが、成型時に使用するタールやピッチ系の結合材か
ら発する臭気は、環境上好ましいものではなく、原料と
して使用される石炭の種類にも制約がある。また、乾留
に使用する加熱用ガスは乾留で発生するガスと混合され
るので必然的にガス量が増え、ガス処理設備は水平式コ
ークス炉の場合の設備規模の数倍にまで増強しなければ
ならず、設備費の大幅な低減も期待できない。

【００１１】そこで、本発明者等は、移動機械を必要と
せず、環境汚染の防止を図る上から有利と考えられる垂
直式コークス炉について研究を重ね、「垂直式コークス
炉およびコークス製造設備」の開発を行い、先に特許出
願した（特開平−99940 号公報）。これは、炭化室の水
平断面が矩形をなし、この炭化室の上部に石炭の挿入
口、底部にコークスの排出口が設けられ、炭化室の相対
する２面にレンガ壁を挟んで垂直フリューと空気道が設
けられているコークス炉、および、この炉に石炭の乾燥
・予熱機と気流搬送装置とが設けられているコークス製
造設備であって、設備費の低減、乾留効率の向上、作業
環境の改善など種々の面で従来の水平式コークス炉およ
びコークス製造設備よりも優れている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の垂直式
コークス炉において、炭化室に粉炭、特に湿炭を装入す
る場合、図４に示すように、装入炭４は炭化室１内でそ
の安息角にしたがって中央部で厚く、端部で薄く装入さ
れていくので、装入口２から離れた部分（同図の左側お
よび右側部分）ではその上方に空間部が残り、石炭の装
入率が低下して乾留効率の低下を招く。また、炉低部の
断熱性を向上させるために装入する床敷粉コークス５
も、装入炭の場合と同様にその安息角によって床敷厚み
に偏差を生じ、炉低部で炉長方向における乾留の不均一
が生じる原因となる。装入口２を一つではなく多数設け
れば上記の問題は解決されるが、設備費を抑え、石炭装
入の際の発塵を減らすためには、装入口の数は少ない方
がよい。

【００１３】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたもので、装炭口の数を少なくしても炭化室の炉長
方向に石炭および床敷コークスを均一に装入することが
でき、炭化室内の石炭装入率を高くすることができる装
入口構造をもつ垂直式コークス炉を提供することを目的
とす。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、「石炭
を炉の上部から装入し、乾留後のコークスは炉底部から
自重により排出する垂直式コークス炉であって、炭化室
の上部の石炭装入口の直下に、２枚の分散板が、下方に
向けて炉長方向に末広がりに対向して設けられているこ
とを特徴とする垂直式コークス炉」にある。

【００１５】

【作用】以下、本発明の垂直式コークス炉の作用を図に
基づいて説明する。

【００１６】図１は、本発明の装入口構造をもつ垂直式
コークス炉の炭化室の炉長方向の縦断面とこのコークス
炉における床敷粉コークスおよび石炭の装入状況を示す
模式図である。この図において、装入口２の直下に、２
枚の分散板６が下方に向けて炉長方向に末広がりの状態
で、すなわち、２枚の分散板６が鉛直方向に対してそれ
ぞれθの傾きをもって対向し、かつ、両分散板６の間お
よび両分散板６と炭化室１の天井壁との間に間隔が設け
られた状態で取り付けられている。なお、ここでいう炭
化室１の天井壁とは、装入口２の下方傾斜部（図２(a)
のｓの部分）ないしはその部分から天井壁８の下面にわ
たる部分で分散板６の近傍を意味する。

【００１７】図２は分散板６の取り付け方法の一例を示
す図で、(a) 図は炉長方向縦断面図、(b) 図は(a) 図の
Ａ−Ａ矢視図であるが、この図に示すように、分散板６
は炭化室の炉長方向の両側壁を支えとして固定されてい
る。築炉時にこのように設置するのが最も好ましい。

【００１８】装炭に際しては、先ず、炉底部の断熱性を
向上させるために床敷粉コークス５が装入口２から装入
され、次いで、装入炭４が装入される。これら床敷粉コ
ークス５および装入炭４は両分散板６の間を通過して炭
化室内に落下するが、その一部は分散板６に衝突し、そ
の方向を変えて両分散板６と炭化室１の天井壁との間を
通過して炉長方向へ飛散する。その結果、図１に示すよ
うに、装入炭４は炉長方向の端部にまで装入されるの
で、装入後の層頂レベルに若干の凹凸は残るものの、分
散板のない場合に比べて炉長方向により均一に装入さ
れ、炭化室１内における石炭装入率が高くなる。なお、
図中の点線は装炭途中における装入炭の層頂レベルを示
す。また、炉低部の断熱性を向上させるために装入する
床敷粉コークス５の厚さも炉長方向で比較的均一化され
るので、炉底部の乾留が均一に行われる。

【００１９】分散板の材質は、800 ℃までの高温に耐え
る耐摩耗性の材質であれば種類を問わない。例えば、珪
石レンガが好適である。

【００２０】分散板の大きさ、取り付け角度θ、左右の
分散板の間隔および分散板と炭化室の天井壁との間隔
は、炉の形状（炉長方向の長さ等）、装炭条件（分散板
までの落下距離等）に応じて適宜定めればよい。なお、
後述するように、左右の分散板の間に間隔を設けなくて
も効果はあるが、間隔を設けることにより顕著な効果が
得られる。

【００２１】図３は分散板に衝突した石炭の炉長方向飛
距離と分散板の角度θ（鉛直線と分散板とのなす角度）
との関係を示す図である。なお、使用した石炭は、粒度
が−３mm 80％（全粒子の80重量％が粒径３mm以下）、
水分が８％の通常配合炭であり、分散板までの装入炭の
落下距離は2mである。試験は、後述する実施例１で使用
した鋼製模型炉と同じ寸法の炭化室および分散板を有
し、炉高方向に６点、炉長方向に３点の装入炭サンプリ
ング口が設けられている試験コークス炉で行った。この
図に示されるように、分散板の角度θを例えば60°に設
定すると、装入炭を装入口直下から炉長方向に2.5m離れ
た位置まで分散させることができる。

【００２２】表１は上記と同じ鋼製模型炉で行った試験
結果で、装炭の際、左右の分散板の間に間隔を設けない
場合、80mmの間隔を設けた場合および分散板を使用しな
い場合について、模型炉に取り付けられた前記のサンプ
リング口から採取したサンプルの嵩密度の最大値と最小
値の差（最大嵩密度差）と、炉長方向における層頂レベ
ルの最高値と最低値の差（最大層頂レベル差）を示した
ものである。最大嵩密度差は、炉高方向、炉長方向およ
びそれらを併せた炭化室全体に分けて示した。

【００２３】なお、分散板の角度θは30°である。

【００２４】この表に示されるように、分散板の間に間
隔を設けない場合（間隔無し）は装入口から装入される
装入炭は左右に振り分けられるので、分散板を使用しな
い場合（分散板無し）に比べて炉長方向における最大層
頂レベル差が小さく、最大嵩密度偏差も小さくなってい
る。一方、分散板の間に間隔を設けた場合（間隔有り）
には、装入炭は左右に振分けられると同時に装入口の直
下へも落下するので、炉長方向における均一装入性に対
して顕著な効果を示し、また、嵩密度偏差の改善の点で
も効果が大きい。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【実施例１】寸法を高さ7m、炉幅0.45m 、炉長3.8mとし
た垂直式コークス炉の炭化室の鋼製模型を用いて、本発
明の装入口構造をもつ垂直式コークス炉を使用する場合
の効果を確認する石炭装入試験を実施した。床敷コーク
スとしては５mm以下の粉コークス 200kgを用いた。装入
炭は、粒度が−３mm 80％、水分が８％の通常配合炭
で、炭化室の上部中央に設けた装入口を介して通常の装
炭車から装入し、途中で装入を中断して炉長方向におけ
る装入炭の層頂レベル分布を計測した。また、層頂レベ
ル最高部が装入口下30cmに達した時点で装入を止めて装
炭量を計量した。

【００２７】なお、比較のため、分散板を使用しない場
合についても試験を行った。

【００２８】分散板は、長さが 240mmの鋼製分散板で、
角度（図１のθ）を30度、左右の分散板の間隔（分散板
の上端における間隔）を80mmとして、前記の図２に示し
た方法で、炉幅方向全長に設置した。

【００２９】分散板を用いた場合（実施例１）は、炉長
方向における装入炭層頂レベル分布は前記図１に示した
状態となり、分散板を使用しない場合（比較例１）は前
記の図４に示した状態となった。炉長方向における装入
炭層頂レベルの最高部と最低部の高さの差は、比較例１
では、床敷コークスで11cm（平均層厚20cm）、装入炭で
51cmあったが、実施例１では、床敷コークスで5 cm、装
入炭で12cmに改善された。また、装炭量は、比較例１で
は8.95dry-Ton であったのに対し、実施例１では9.21dr
y-Ton で、装炭に際し本発明の装入口構造を適用するこ
とにより約 2.9％増加し、炭化室内への石炭装入率を高
めることができた。

【００３０】

【実施例２】炭化室寸法が高さ2.7m、炉幅0.45m 、長さ
1.0mの垂直式試験コークス炉に、長さ 240mmの珪石レン
ガ製の分散板を、角度が20度、左右の分散板の間隔を80
mmとして、実施例１と同じ方法で炉幅方向全長に設置
し、石炭装入試験を行った。床敷コークスとしては５mm
以下の粉コークス40kg（平均層厚15cm）を用い、装入炭
としては表２に示す組成、性状をもつ、粒度が−３mm
80％の通常配合炭を用いた。石炭の装入は装入炭層頂レ
ベルの最高部が装入口下30cmに達した時点で停止し、装
炭量を計量した（実施例２）。また、比較のため、分散
板を用いない場合（比較例２）についても同様に実施し
た。

【００３１】次いで、平均フリュー温度1150℃で20時間
乾留を行い、窯出時に、炉底窯口部から炉高方向20cmの
レベルで、炉長方向中央部で１箇所、左右両端から10cm
の部分で各１箇所の３箇所について温度測定を行って温
度差の最大値（窯口部最大温度差）を求め、また、乾留
後コークスの強度（ドラム強度）を測定した。

【００３２】試験結果を表３に示す。この表から明らか
なように、同一乾留時間で得られたコークスの強度はほ
ぼ同等であるのに対し、実施例２では比較例２に比べて
装炭量が約1.5 ％向上しており、乾留効率が向上した。
また、窯口部の温度偏差も実施例２では比較例２の半分
になっており、炉底部における炉長方向の乾留の不均一
が減少した。

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の装入口構
造を有する垂直式コークス炉を用いると、装炭の際、床
敷粉コークスおよび石炭を炭化室の炉長方向に均一に装
入することができ、炉底部における炉長方向の乾留の不
均一を減少させるとともに、石炭装入率を高めて乾留効
率を向上させることができる。

【００３６】また、この垂直式コークス炉によると、分
散板を取り付けるだけの比較的簡単な構造で装入口の数
を増加したのと同様の効果が得られ、同一炉長に対する
装入口の数を減少させることができるので、設備費の低
減、環境保全の面からも有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装入口構造をもつ垂直式コークス炉の
炭化室の炉長方向の縦断面とこのコークス炉における床
敷粉コークスおよび石炭の装入状況を示す模式図であ
る。

【図２】本発明の装入口構造をもつ垂直式コークス炉の
分散板６の取り付け方法の一例を示す図で、(a) 図は炉
長方向縦断面図、(b) 図は(a) 図のＡ−Ａ矢視図であ
る。

【図３】本発明の垂直式コークス炉の分散板に衝突した
石炭の炉長方向飛距離と分散板の角度との関係を示す図
である。

【図４】従来の垂直式コークス炉における床敷粉コーク
スおよび装入炭の装入状況を示す模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者近田司大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住友金属工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】石炭を炉の上部から装入し、乾留後のコー
クスは炉底部から自重により排出する垂直式コークス炉
であって、炭化室の上部の石炭装入口の直下に、２枚の
分散板が、下方に向けて炉長方向に末広がりに対向して
設けられていることを特徴とする垂直式コークス炉。