JPH0559368A - コークス炉水平フリユーの加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】水平フリューを有する室炉式コークス炉におい
て、操業トラブルにつながる炭化室の天井部でのカーボ
ンの析出を抑制し、かつ、乾留効率を向上させて乾留所
要熱量を低減することができるフリューの加熱方法を提
供する。 【構成】上部フリューの温度を、炭化室５内の石炭層の
脱水が完了するまでの乾留の前半においては炭化室上部
空間６の温度が 800℃以下になるように調整し、炭中温
度が 600℃以上となる乾留の後半においては下部フリュ
ーの温度と同等以上の温度となるように調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水平フリューを有する
室炉式コークス炉でコークスを製造する際の水平フリュ
ーの加熱方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉は、近年における炉の
大型化に伴って垂直フリューが主流となってきている
が、一部小型のコークス炉、特に垂直式コークス炉にお
いては水平フリューが採用されている。

【０００３】図１は垂直式コークス炉の水平フリューの
一つの垂直方向断面図、図２は同じく水平方向断面図で
ある。この例では、図に示すように、水平フリュー１a
、１b により１本の水平フリュー（ツインフリュー）
が構成されている。垂直式コークス炉ではこのような水
平フリューが炭化室５を挟んで上下方向に複数段設けら
れている。

【０００４】水平フリューでの燃焼方式は、燃料ガスと
して高カロリーの富ガス（コークス炉ガス）を用いる富
ガス専焼方式で、ツインをなすフリューの一方のフリュ
ー１a から燃料ガス（富ガス）２と予熱空気３を導入し
て燃料ガスを燃焼させ、もう一方のフリュー１b から燃
焼排ガス４を排出する。通常は、燃料ガス２を導入する
フリューと燃焼排ガス４を排出するフリューは固定され
ている。すなわち、水平フリュー１a では常に燃料ガス
を燃焼させ、生成した高温の燃焼排ガス４を水平フリュ
ー１b を通過させて燃焼排ガス煙道10へ導く。各段の水
平フリュー１bから排出された燃焼排ガス４は燃焼排ガ
ス煙道10を経て熱交換室（図示せず）へ導入され、燃焼
用空気を予熱する。

【０００５】上記の水平フリューを有するコークス炉に
おいてフリューを加熱する場合、従来は、乾留を炉高方
向で均一に進行させるため、炉高方向の各フリューの燃
焼量がほぼ一定量になるように調整し、かつ、各乾留サ
イクル内において時間的にも燃焼量を変化させずに加熱
を行っていた。

【０００６】しかし、このような燃焼方法では、炉の上
部空間で発生ガス温度が高温となり、炭化室の天井部に
おけるカーボンの析出量が増大して操業上の支障となる
ばかりでなく、発生ガスの炉外への排出に伴う顕熱の損
失が大きく、乾留所要熱量が増大する原因となってい
る。また、乾留が炉高方向で均一に進行するので、乾留
初期から炉の上部におけるコークス層および軟化層の形
成が進行し、炉芯部の石炭層内で生成する水蒸気は炉上
部の通気抵抗が大きい軟化層を通過することができず、
加熱壁側に流れる水蒸気の割合が大きくなり、高温の加
熱壁から熱が奪われるため乾留速度が低下する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解決するためになされたもので、炭化室の天井
部でのカーボンの析出に起因する操業トラブルがなく、
かつ、乾留効率を向上させて乾留所要熱量を低減するこ
とができる水平フリューの加熱方法を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、「コー
クス炉の水平フリューの加熱に際し、上部フリューの温
度を、炭化室内の石炭層の脱水が完了するまでの乾留前
半においては炭化室上部空間の温度が 800℃以下になる
ように調整し、炭中温度が 600℃以上となる乾留後半に
おいては下部フリューの温度と同等以上の温度となるよ
うに調整することを特徴とするコークス炉水平フリュー
の加熱方法」にある。

【０００９】前記の上部フリューとは、炭化室内に石炭
を装入した時に、石炭の上面と同じ高さ以上の位置にあ
るフリューをいう。例えば、後述の図３に示すように、
装入石炭の上面の高さがＬ₁ の場合は最上段のフリュー
が上部フリューであり、上面の高さがＬ₂ の場合は上か
ら二段目までの二つのフリューが上部フリューである。
通常は、最上部のフリューのみが上部フリューである。
また、下部フリューとは、前記の上部フリューより低い
位置にあるすべてのフリューをいう。

【００１０】

【作用】コークス炉のフリューを加熱して石炭を乾留す
る際、乾留の前半、特に石炭層の脱水が完了するまでの
間は、カーボン析出反応を生じさせる主因子であるター
ルを含む炭化水素ガスの生成が多い。一方、カーボンの
析出反応は 800℃を超えると急激に増大する。従って、
乾留の前半においては炉の上部フリューでの燃料（富ガ
ス）供給量を減らし、燃焼量を低減させて炭化室上部空
間の温度を 800℃以下に設定することによって、炭化室
天井部でのカーボンの析出を抑制することができるとと
もに、発生ガスを比較的低温でコークス炉外に排出する
ことができるので、乾留所要熱量を低減することもでき
る。

【００１１】また、乾留の前半に炉上部における炉温を
上記のように低めに維持すれば、炭化室上部でのコーク
ス層、軟化層の形成を遅らせることができ、炉高方向の
通気抵抗を低く保持することができる。その結果、乾留
中に石炭層内で生成した水蒸気は加熱壁側に流れずに、
比較的低温の炉上部を通過して炉外に排出されるので高
温の加熱壁から熱が奪われることがなく、乾留が促進さ
れ、乾留所要熱量を低減することができる。

【００１２】炭中温度が 600℃以上となる乾留の後半で
は、タールを含む炭化水素ガスの生成量はわずかで、炉
温を上昇させてもカーボンの析出は少ない。一方、水蒸
気の炉上部通過による乾留促進効果は乾留の前半で既に
完了しており、炉温を上昇させて炉上部での乾留の遅れ
を回復することが必要とされる。従って、上部フリュー
の温度を下部フリューの温度と同等以上になるように調
整する。

【００１３】上記のように乾留を前半と後半に分けて、
それぞれ前記の条件でフリューを加熱することにより、
炭化室天井部におけるカーボンの析出を抑えるととも
に、乾留過程全体としての所要熱量を低減し、乾留効率
を向上させることができる。

【００１４】

【実施例】図３および図４に示す試験コークス炉 (炭化
室寸法：高さ(H)2.6m 、長さ１m、炉幅(W) 450mm)を用
いて本発明の加熱方法により石炭の乾留試験を行った。
図３は試験コークス炉の垂直方向断面図であり、図４は
図３のＡ−Ａ矢視断面図である。試験コークス炉は炉高
方向に６段の水平フリュー１を有している。フリュー１
の加熱方式は電気加熱方式で、各フリュー１は電気ヒー
ター９を備え、それぞれのフリュー１の温度を独立に設
定することができる。

【００１５】装入炭は、水分 8.5％、揮発分 26.0 ％
（乾炭基準）、灰分 9.0％（乾炭基準）で、平均装入嵩
密度715kg/m³で乾留を行った。

【００１６】乾留時間は24時間で、フリューの加熱は、
炉高方向の最上部のフリューについては、プログラム加
熱により乾留の前半と後半でその温度を変化させ、乾留
開始から10時間までの間を1000℃に保持し、10時間から
15時間までに1150℃に昇温し、15時間から24時間までの
間を1150℃に保持した（図５参照）。最上部を除く５段
のフリューについては、1150℃の一定温度に制御した。
なお、比較のために、最上部のフリューも含め全フリュ
ーの温度を1150℃で一定とする従来の加熱方法を用いた
場合についても試験を行った。

【００１７】試験においては、窯出し時における炉高方
向中央部（炉底から高さ1.0mの位置）での炭中温度、火
落状況、炭化室上部空間のガス温度およびカーボン析出
量を測定した。火落状況は発生ガス組成の経時変化から
判定し、カーボン析出量については炭化室の上部空間に
吊り下げたレンガへのカーボンの析出厚さを求め、厚さ
（μm ）で表した。

【００１８】試験結果を表１および図５に示す。

【００１９】窯出し時における炉高方向中央部での炭中
温度は、本発明方法では従来法に比較して約50℃高く、
乾留が促進されていることがわかる。また、火落時間も
従来法では22.3時間であったのが本発明方法では20.5時
間まで短縮し、大幅な乾留促進効果が確認された。置時
間も本発明方法では 3.5時間で必要以上に長く、このこ
とは置時間を短くしてコークス炉の生産性を向上させる
か、炉温をさらに下げて乾留所要熱量を低減させ得るこ
とを意味し、本発明方法の効果が極めて大きいことがわ
かる。

【００２０】炭化室上部空間の温度は、乾留の前半で
は、本発明法方法の場合は 800℃以下であり、従来法に
比較して約70℃低かった（図５参照）。これは、最上部
のフリュー温度が低いことと、水蒸気が炉上部から低温
で排出されるためと考えられる。また、炭中温度が 600
℃以上となる乾留の後半では、本発明方法では炉温を上
昇させたため上部空間の温度も上昇したが、乾留後半の
平均では従来法とほぼ同等の温度にとどまった。この結
果により、乾留の全過程では、炭化室上部空間の温度は
本発明方法を適用した場合従来法に比較して低下してお
り、発生ガスにより炉外へもち去られる顕熱が減少し、
乾留所要熱量が低減していることが裏づけられる。

【００２１】また、上部空間に吊り下げたレンガへのカ
ーボンの析出量（厚さ）は本発明方法では僅少であり、
カーボンの析出が従来法に比較して著しく抑制されてい
ることも確認された。これによって、炭化室天井部に析
出したカーボンの焼き落とし作業が大幅に低減できるこ
とが期待される。

【００２２】

【表１】

【００２３】

【発明の効果】水平フリューを有する室炉式コークス炉
でコークスを製造するに際し、本発明のフリューの加熱
方法を適用することにより、炭化室の天井部におけるカ
ーボンの析出を防止し、かつ、乾留効率を向上させて乾
留所要熱量を大幅に低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】垂直式コークス炉の水平フリューの一例を示す
垂直方向断面図である。

【図２】垂直式コークス炉の水平フリューの一例を示す
水平方向断面図である。

【図３】本発明の実施例で用いた試験コークス炉の垂直
方向断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図５】実施例の結果を示すグラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コークス炉の水平フリューの加熱に際し、
   上部フリューの温度を、炭化室内の石炭層の脱水が完了
   するまでの乾留前半においては炭化室上部空間の温度が
   800℃以下になるように調整し、炭中温度が 600℃以上
   となる乾留後半においては下部フリューの温度と同等以
   上の温度となるように調整することを特徴とするコーク
   ス炉水平フリューの加熱方法。