JPH07100793B2 - コークス炉装入炭の抽気孔開孔法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、室炉式コークス炉の炭化室に装入された水
分を含む装入炭の炭層中に、炭化室上部空間に通じる水
蒸気の抽気孔を開孔する方法ならびにその装置に関す
る。

従来の技術 室炉式コークス炉によるコークスの製造法においては、
炭化室に装入された装入炭は、両側の燃焼室から炉壁を
介して間接加熱され、コークス化される。この炭化室は
コークスの排出を考慮してテーパを持たせ、マシンサイ
ドよりコークサイドの炉幅を50〜70mm程度広く設定して
いる。このため、20〜30余のフリュー列からなる燃焼室
は、炭化室とは逆にコークサイドがマシンサイドより幅
が50〜70mm広い。また、燃焼室の温度は、マシンサイド
よりコークサイドの方を炉幅のテーパに合せ50〜100℃
程度高く設定し、炉長方向でのコークス化の均一化を図
っている。

しかしながら、コークス炉炭化室への装入炭の装炭作業
は、一般に装炭車のホッパーから炉上の装炭口を介して
自然落下により行なわれている。このため、落下時の衝
撃を受ける装炭口直下は、落下時の衝撃を受けない装炭
口と装炭口との間、あるいは炉蓋側に比較して装入嵩密
度が高く、炉長方向でのコークス化の均一化を阻害して
いる。

近年、コークス炉の乾留効率化と炉体延命化とを図りな
がら、コークス品質の安定向上を達成することが要求さ
れており、そのための技術開発が進められている。

コークス炉の乾留効率の向上と炉体の延命化とは相反す
る要求であり、これらを両立させることは容易なことで
はない。例えば、乾留効率の向上を図る方法としては、
通常８〜10％含有されている装入炭の全水分を５〜６％
に低減する調湿炭装入法、および装入炭を170〜250℃ま
で乾燥予熱して全水分を２％以下に低減する予熱炭装入
法が知られている。

これらの技術は、乾留所要時間短縮によるコークス炉生
産性の向上、装入嵩密度の増大と乾留中の石炭の軟化溶
融層幅の拡大によるコークス化性の改善向上、乾留所要
熱量の低減を図ることができる。しかし、一方では装入
炭の乾燥あるいは予熱のために莫大な設備投資を必要と
する問題がある。

このため、調湿炭装入法や予熱炭装入法は、一般に普及
するに至らず、一部のコークス工場に採用されるに止ど
まっているのが実情である。

さらに、調湿炭装入法や予熱炭装入法は、装入嵩密度が
増大するため、乾留の際に炉壁へ大きな石炭膨脹圧がか
かり、炉壁を損傷する虞がある。

また、乾留効率を向上する方法としては、炉幅あるいは
炉高を拡大する検討もなされているが、これらは新規に
コークス炉を設置する場合に有効ではあるが、既設のコ
ークス炉に適用できないため、既設炉の乾留効率化には
つながらない。

さらに、炉壁煉瓦を薄くして伝熱性を改善する方法も、
一部実用化されているが、これは炉体の堅牢性を損う虞
があって、必ずしも採用できるとは限らない。

一方、炉体の延命化を実現する最も簡便な方法は、炉温
を下げて低負荷操業を実施することであるが、これは乾
留効率の向上を逆行することは言うまでもない。また、
近年の補修技術の進歩は、炉体寿命の増大に大きな効果
を上げているが、これは損傷した炉体の補修であって、
事後処理の技術である。

したがって、乾留効率の向上と炉体の延命化とを両立さ
せながら、コークス品質の安定向上を達成することは、
極めて難しい問題である。

本発明者らは、装入炭に８〜11％含有される水分の乾留
過程における脱水挙動に着目し研究を行った。その結
果、水分を含有する装入炭を乾留する際の乾留効率が低
下する原因は、乾留初期に石炭層内で発生する水蒸気の
壁側への流れにあることを見い出した。そこでその流れ
を高温の炉壁（少なくとも1000℃以上）方向から低温の
炭化室上部空間部（750〜850℃）方向に変えれば、炉壁
から炭層中への伝熱効率の改善と、炉壁への膨脹圧を抑
制できることを確認した。そして炭化室に装入された水
分を含有する装入炭の上面を、レベリングしたのち炉上
の装炭口から開孔部材を炉内の石炭層内に差込み、これ
を引抜くことにより炭化室上部空間部に通じる抽気孔を
設けることができ、乾留初期に発生する水蒸気の流れを
炭化室上部空間方向に変換できることを究明し、既に特
願昭63−299173号として特許出願している。

発明が解決しようとする課題 前記炭化室に装入された装入炭の上面をレベリングした
のち、石炭層中に炭化室上部空間に通じる抽気孔を開孔
するには、炉上の装炭口から開孔部材を炉内の石炭内に
差込み、引抜くのが最も簡便で、装炭車に開孔部材およ
び該開孔部材の上下機構からなる抽気孔開孔装置を付設
することにより解決できる。しかしながら、装炭車に抽
気孔開孔装置を付設しても、抽気孔の形成は装炭口の個
数により制限されるという難点がある。

すなわち、４〜５個の装炭口に対応して形成される４〜
５個の抽気孔では、装入炭から発生する水蒸気量に対
し、十分な抽気能力を得ることは困難で、乾留効率の向
上および炉体の延命化を阻害する炉壁に向かう水蒸気の
流れを、常時十分に抑制することができない。また、常
に装炭口下の同一位置にしか開孔できず、窯口部等の炉
内低温部近傍に抽気孔を開孔できない。さらにコークス
炉のヒートパターンは、均一ではなく、窯口部以外にも
炉団によっては低温部が出現する場合がある。

この発明は、かかる現状に鑑み、装入炭層中に任意に傾
斜した抽気孔を設けることにより、乾留初期に装入炭の
含有水分に基づき発生する水蒸気などを十分に抽気でき
る抽気孔の開孔方法およびその装置を提供するものであ
る。

課題を解決するための手段 本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討を行っ
た。その結果、コークス炉の窯出し作業は、通常５窯ピ
ッチあるいは数窯ピッチで行なわれており、装炭作業位
置で前回装炭された炭化室位置に、装入蓋蓋取装置、開
孔部材および該開孔部材の上下駆動機構からなる抽気孔
開孔装置、抽気孔開孔装置の傾動機構を付設し、開孔部
材を装炭口中心を通る鉛直線を含む炉長方向断面内で、
鉛直線に対し５゜以上40゜以下の角度で炭化室内の装入
炭層中に差込み、直ちに引抜いて抽気孔を形成しても、
崩れることなく抽気孔が保持されることを確認した。

また、抽気孔開孔装置の上端は、装炭車の受炭走行時の
石炭塔下面で制約されるので、給炭ホッパー上端より下
部に位置する必要がある。しかし、前回装入窯位置に設
置するから装炭車の炉団方向端部に抽気孔開孔装置が設
置され、上下駆動機構を炉上近傍に設置できるため、１
本の開孔部材で十分な深さの抽気孔を開孔することがで
きる。

さらに、抽気孔開孔装置は、装炭作業のために停止した
装炭車上の前回装入窯位置に設置したから、抽気孔開孔
作業を装炭作業中に行うことができる。

また、抽気孔開孔作業時に装炭口から噴出する発塵、火
炎の問題については、装炭時の発塵防止のため実施され
ている上昇管への高圧安水の噴射を継続し、炭化室内を
負圧に維持することにより解決できることを究明し、こ
の発明に到達した。

すなわちこの発明は、室炉式コークス炉の炭化室に装入
された水分を含む装入炭の表面から、装入炭層中に炭化
室上部空間と通じる抽気孔を開孔する方法において、装
炭口中心を通る鉛直線を含む炉長方向断面内で、鉛直線
に対し５゜以上40゜以下の角度で炭化室内の装入炭層中
に１ないし複数本の抽気孔を設けるのである。

また、室炉式コークス炉の炭化室に装入された水分を含
む装入炭の表面から、装入炭層中に炭化室上部空間と通
じる抽気孔を開孔する装置において、装炭位置に停止し
た装炭車の前回の装炭窯位置に装入蓋蓋取装置、開孔部
材とその上下動駆動手段からなる抽気孔開孔装置および
該抽気孔開孔装置の傾動機構を設置したのである。

作用 この発明においては、装炭口中心を通る鉛直線を含む炉
長方向断面内で、鉛直線に対し５゜以上40゜以下の角度
で炭化室内の装入炭層中に１ないし複数本の抽気孔を設
けるので、各装炭口あたりの抽気孔開孔数を従来の２〜
３倍に増加させることができ、石炭層内部に発生する水
蒸気量に対し、十分な抽気能力を得ることができ、乾留
効率の向上効果を発揮することができる。

なお、抽気孔の開孔角度を装炭口中心を通る鉛直線を含
む炉長方向断面内で、鉛直線に対し５゜以上、40゜以下
としたのは、５゜以下の角度では左右２本の抽気孔を開
孔する際に、２本目の抽気孔が１本目に近接するため、
両方の抽気孔が崩れて正常に抽気孔を設けることができ
ない。また、40゜以上の角度では装炭口から開孔部材を
挿入できなくなるからである。

また、装炭位置に停止した装炭車の前回の装炭窯位置に
装入蓋蓋取装置、開孔部材とその上下動駆動手段からな
る抽気孔開孔装置および該抽気孔開孔装置の傾動機構を
設置したので、装炭作業中に前回装炭した炭化室の装入
蓋を蓋取装置により取外し、抽気孔開孔装置を傾動機構
により所定角度に傾動させ、開孔部材を上下駆動手段を
介して装入炭中に挿入、上昇せしめることを繰返せば、
各装炭口毎に数本の抽気孔を開孔することができる。

傾動機構としては、抽気孔開孔装置を下部の枢軸を中心
に傾動できるものであればよく、モーターと歯車の組合
せ、あるいはアクチェータとリンク機構の組合せ等いず
れも使用することができる。

開孔する抽気孔の深さは、乾留時水蒸気の流れを阻害す
る石炭の軟化層が、装入された装入炭の上面から50cmを
超えない範囲に形成されることから、50cm以上あればよ
い。

また、抽気孔の大きさは、前記軟化層の膨張により、抽
気孔が閉塞されないよう30mm以上とすべきである。

この発明においては、石炭装入中に水蒸気抽出のための
抽気孔が開孔され、抽気孔開孔のために余分な作業時間
を費し、コークス炉の窯出作業を遅延させることもな
い。

実施例 実施例１ この発明の抽気孔開孔方法ならびに開孔装置について、
実施の一例を示す第１図ないし第３図に基づいて詳細に
説明する。

コークス炉（１）の炉上に敷設されたレール（２）上に
は、装炭車（３）が走行自在に載置されている。この装
炭車（３）には、装入炭を炭化室（４）に装入するため
の複数の給炭ホッパー（５）が設けられている。

また、装炭車（３）の炉団方向の前回の装入炭化室位置
には、装入蓋（６）の蓋取装置（19）、抽気孔開孔装置
（20）および抽気孔開孔装置（20）の傾動機構（33）が
付設されている。この抽気孔開孔装置（20）は、ガイド
パイプ（21）とガイドローラー（22）、下部ガイドパイ
プ（23）に支持されたラック（24）を有する開孔部材
（25）、上下駆動用モーター（26）、上部位置センサー
（27）、下部位置センサー（28）、開孔部材（25）のス
カーフィングノズル（29）および架台（30）からなり、
下部を支点として傾動用モーター（33）により装炭口中
心を通る鉛直線を含む炉長方向断面上で角度５゜から40
゜まで自由に傾動するよう構成されている。

この開孔部材（25）は、ガイドパイプ（21）、ガイドロ
ーラー（22）および下部ガイドパイプ（23）によって位
置決めされており、上部位置センサー（27）および下部
位置センサー（28）によって、所定深度の抽気孔（31）
を形成すべくその上下ストロークが決定される。また、
上下駆動用モーター（26）には、第３図に示すとおり開
孔部材（25）の側部長手方向に設けられたラック（24）
に噛み合うように歯車（32）が設けられ、開孔部材（2
5）の駆動速度は、例えば1m/秒としてある。また、ラッ
ク（24）は、抽気孔（31）を開孔したのち、上部へ移動
する間スカーフィングノズル（29）から噴射される圧縮
空気により、付着した装入炭の清掃と冷却が同時に行な
われるように構成する。

上記のとおり構成したから、装炭車（３）が給炭ホッパ
ー（５）に図示しない石炭塔で装入炭を積載し、所定の
炭化室（4a）の装炭位置まで走行してきて停止し、図示
しない蓋取装置により装入蓋（６）を取外す。ついで装
入フード（９）の装炭口（11）上に降下せしめたのち、
スライドゲート（７）を開放し、各給炭ホッパー（５）
内の装入炭を図示しないテーブルフィーダーで切出し、
補助ホッパー（８）、移動スリーブ（９）を介して炭化
室（4a）内に装入する。そして装入炭の装入終了後にレ
ベラー（10）により上面がレベリングされる。その間、
すなわち前記炭化室（4a）の装入蓋（６）を取外すと同
時に、蓋取装置（19）によって前回装入した炭化室（4
b）の装入蓋（６）を取外す。ついで傾動モーター（3
3）により抽気孔開孔装置（20）を所定角度に傾動させ
る。そして上下駆動モーター（26）を駆動し、歯車（3
2）およびラック（24）を介して開孔部材（25）を下方
に移動させ、炭化室（4b）内に装入された装入炭中に挿
入する。その後直ちに上下駆動モーター（26）を逆転さ
せて開孔部材（25）を上端まで移動させれば、炭中に炭
化室（4b）の上部空間に通じるガス抽気孔（31）が形成
される。

つぎに傾動モーター（33）により抽気孔開孔装置（20）
の傾動角度を変え、再び上下駆動モーター（26）を駆動
し、歯車（32）およびラック（24）を介して開孔部材
（25）を下方に移動させ、炭化室（4b）内に装入された
装入炭中に挿入する。その後直ちに上下駆動モーター
（26）を逆転させて開孔部材（25）を上端まで移動させ
ることを数回繰返せば、各装炭口から数本の抽気孔が形
成される。

そして再び蓋取装置（19）により装炭口（11）の装入蓋
（６）が装着される。その間は、当該炭化室（4b）の上
昇管（12）に設置された高圧安水ノズル（13）からは高
圧安水を噴射し、炭化室（4b）内を負圧に保持し、装炭
口（11）からの粉塵と火炎の噴出を防止する。

装炭作業が終了して装炭口の装入蓋（６）が装着される
と、装炭車（３）を石炭塔に移動させ、給炭ホッパー
（５）に装入炭を積込み、次ぎの所定の炭化室（４）ま
で移動し、同様の作業を行う。

これら一連の作業によって、炭化室（４）の各装炭口
（11）には、数本の炭化室上部空間と通じる抽気孔（3
1）が形成される。しかも、抽気孔（31）が形成される
位置は、低温の窯口部近傍、炉内低温部等窯毎の燃焼特
性に合せた位置に開孔することが可能であり、コークス
の均一乾留に寄与するところ大である。

実施例２ 炉高7125mm、炉長16500mm、炉幅460mmのコークス炉にお
いて、平均フリュー温度1210℃、平均乾留時間22時間の
操業条件で、第１表に示す全水分9.2％の装入炭を実施
例１で説明した装炭車（３）を用いて装入し、その装炭
作業中に蓋取装置（19）で前回の装入炭化室（4b）の装
入蓋（６）を取外し、４ケの各装炭口（11）から傾斜角
度20゜で１装炭口あたり左右２本、炭中部に向かって直
径50mmの開孔部材（25）を開孔深度2mまで差込み、直ち
に開孔部材（25）を上昇させて炭化室上部空間に通じる
抽気孔（31）を設けた。

その間は、当該炭化室（4b）の上昇管（12）に設置され
た高圧安水ノズル（13）からは高圧安水を噴射し、炭化
室（4b）内を負圧に保持して装炭口（11）からの粉塵と
火炎の噴出を防止した。

このようにして傾動可能な抽気孔開孔装置（20）を設置
した装炭車（３）を使用し、炭化室（4b）に装入された
装入炭中に炭化室上部空間と通じる抽気孔（31）を設け
た場合のコークス炉の操業結果を、抽気孔を開孔しない
従来法１、各装炭口に垂直に１本の抽気孔を開孔した従
来法２と比較し、第２表に示す。

第２表に示すとおり、本発明法の場合は、従来法２に比
較し抽気孔数が２倍であるが、装炭作業中に抽気孔開孔
作業が実施でき、装入作業総計内に占める開孔作業時間
は０秒であり、装炭作業には全く影響を与えなかった。

また、角度20゜で各装炭口に左右２本の抽気孔を設けた
本発明法の場合は、石炭中の温度が乾留の終了を示す90
0℃に達するまでの時間が、従来法１に比較し２時間短
縮され、従来法２に比較しても0.8時間短縮されてい
る。

このように本発明法では、石炭層内部に発生する水蒸気
量に対し十分な抽気能力を得ることができ、乾留終了ま
での所要時間が大幅に短縮されている。

さらに注目すべきは、従来法２に比較して本発明法で
は、コークス強度が大幅に向上すると共に強度バラツキ
も明らかに大幅に低減している。これは、窯口近傍、低
温部の焼成遅れ部分への抽気孔の開孔により、その部分
の乾留が促進されたことによるものであり、本発明法が
コークス品質の安定向上に有効であることを示すもので
ある。

さらにまた本発明法は、第２表に示すとおり、乾留終了
したコークスを炭化室から押出し時の押出電流値が従来
法２よりもさらに小さく、コークスケーキの炉壁からの
肌離れが良好であることが明らかであり、炉壁保全の面
でも有効である。

実施例３ 炉高5000mm、炉長14620mm、炉幅450mmで、炭化室の中央
上部装炭口間に低温部のあるコークス炉において、平均
フリュー温度1140℃、平均乾留時間21.5時間の運転条件
で、第３表に示す装入炭を用いて操業を行った。

低温部の両側の装炭口から垂直に抽気孔を開孔した従来
法と、左右から角度20゜で低温部近傍に抽気孔を開孔し
た本発明法のそれぞれについて、生成コークスの平均強
度と強度バラツキを測定した。その結果を第４表に示
す。

第４表に示すとおり、窯の燃焼特性に合せて抽気孔を開
孔する本発明法は、コークス品質の安定と向上を図るこ
とができることが明らかである。

発明の効果 以上述べたとおり、この発明方法によれば、装炭口中心
を通る鉛直線を含む炉長方向断面内で、鉛直線に対し５
゜以上、40゜以下の角度で炭化室内の装入炭層中に抽気
孔を設けることにより、各装炭口毎に複数の抽気孔を開
孔することができ、石炭層内部に発生する水蒸気に対
し、十分な抽気能力を得ることができ、コークス化の促
進とコークス品質の安定向上、炉体保全に効果的であ
る。さらに、本発明装置は、鉛直線に対し５゜以上、40
゜以下の角度で各装炭口毎に複数本の抽気孔を、装炭作
業に何等支障を与えることなく開孔できる。

そのうえ、本発明方法および装置は、窯口部付近、各窯
の燃焼特性に合せて、抽気孔位置を変更することも可能
であり、さらなるコークス品質の安定向上を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の抽気孔開孔装置を供えた装炭車とコ
ークス炉の炉団方向の一部概略断面図、第２図は同じ装
炭車とコークス炉の炉長方向の一部概略断面図、第３図
は開孔部材を上下動する駆動手段を示す拡大図である。 １……コークス炉、２……レール、 ３……装炭車、４……炭化室、 ５……給炭ホッパー、６……装入蓋、 10……レベラー、11……装炭口、 12……上昇管、13……高圧安水噴射ノズル 19……蓋取装置、20……抽気孔開孔装置、 21、23……ガイドパイプ、 22……ガイドローラー、24……ラック、 25……開孔部材、26……上下駆動モーター、 27……上部センサー、28……下部センサー、 29……スカーフィングノズル、 30……架台、31……抽気孔、 32……歯車、33……傾動用モーター、

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室炉式コークス炉の炭化室に装入された水
   分を含む装入炭の表面から装入炭層中に炭化室上部空間
   と通じる抽気孔を開孔する方法において、装炭口中心を
   通る鉛直線を含む炉長方向断面内で、鉛直線に対し５゜
   以上、40゜以下の角度で炭化室内の装入炭層中に１ない
   し複数本の抽気孔を設けることを特徴とするコークス炉
   装入炭の抽気孔開孔法。
2. 【請求項２】室炉式コークス炉の炭化室に装入された水
   分を含む装入炭の表面から装入炭層中に炭化室上部空間
   と通じる抽気孔を開孔する装置において、装炭位置に停
   止した装炭車の前回の装炭窯位置に装入蓋蓋取装置、開
   孔部材とその上下動駆動手段からなる抽気孔開孔装置お
   よび該抽気孔開孔装置の傾動機構を設置したことを特徴
   とするコークス炉装入炭の抽気孔開孔装置。