JPH07100794B2 - 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。

例えば、乾留効率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で採用されているに
過ぎない。

さらに、調湿炭装入法や予熱炭装入法は、炉内での装入
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、乾留効率化を図る他の方法としては、炉幅あるい
は炉高を拡大する検討がなされている。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、これは生
産性を下げてしまうため、乾留効率化とは相矛盾した方
法である。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。

上記のとおり従来技術では、乾留効率化と炉体延命化と
を両立させながら、コークス品質の安定向上を図ること
は、極めて難しい問題であった。

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て研究を行った。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
から炭層中部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
を側壁方向から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。

コークス炉の炭化室に装入された装入炭表面から水蒸気
を抽気するための抽気孔を設ける方法としては、種々の
方法が考えられるが、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ある。しかし
ながら、装炭口から開孔部材を石炭層内に差込み、抽気
孔を開孔する作業は、高温、粉塵およびガスによる悪環
境下の筋力作業であり、常時入力で行うことは極めて困
難で、機械的に抽気孔を開孔することが要望されてい
る。さらに、抽気孔の開孔作業は、窯出しサイクルを乱
さないよう短時間で実施することも同時に要望されてい
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、石炭中に炭化室上部空間に通じる抽気孔を機械的
に開孔するためには、開孔部材を所定の窯に移動せしめ
る搬送機構と、該開孔部材を装炭口から装入された装入
炭上面の炉幅方向中央に挿入できる位置決めと上下駆動
機構が必要である。これは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、既に特願平１−333235、特願平１−
339567として出願している。

しかしながら、装炭車に付設した抽気孔開孔装置は、抽
気孔の形成が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、抽気能力が不足し、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
に抑制できるものではない。

この難点は、炭化室の長手方向に多数の抽気孔を形成す
ることにより解決できるが、このような抽気孔をコーク
ス炉の窯出作業に支障を与えることなく、短時間で形成
する方法は従来提案されていなかった。

この発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、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、炭層中より炭化室上部空間に十分に抽気できる抽気
孔を、コークス炉の窯出作業に支障を与えることなく炭
化室の長手方向に多数開孔できるコークス炉装入炭の抽
気孔開孔法及び装置を提供するにある。

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種々検討を行っ
た。その結果、コークス炉の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、炭層中に炭化室上部空間
と通じる抽気孔を機械的に開孔するためには、開孔部材
を所定の窯に移動せしめる搬送機構と、該開孔部材を装
入炭上面の炉幅方向中央に挿入できる位置決めと上下駆
動機構が必要である。これは押出機のレベラーに開孔部
材および該開孔部材の巻上げ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。開孔部材の長さ
は、レベラー高さ以内とする必要があるが、開孔部材は
短くても自由落下させれば、自重により抽気孔の開孔が
可能であることを究明し、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上面から、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、押出機
のレベラー幅方向中央に位置するレベラー高さ以内の長
さの開孔部材を自由落下させ、自重により装入炭内部に
侵入せしめたのち、巻上げ手段によって開孔部材を巻上
げるのである。

また、室炉式コークス炉の炭化室に装入された水分を含
む装入炭の上面から、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、押出機のレベラー先部
幅方向中央に位置し、自由落下可能なレベラー高さ以内
の長さの開孔部材と、該開孔部材上端と連結手段を介し
て連結した巻上げ機構をレベラー基端部に設置したので
ある。

作用 この発明においては、押出機のレベラー幅方向中央に位
置するレベラー高さ以内の長さの開孔部材を自由落下さ
せ、自重により装入炭内部に侵入せしめたのち、巻上げ
手段によって開孔部材を巻上げることによって水蒸気を
装入炭中から上部空間に抽出する抽気孔が開孔される。

また、押出機のレベラー先部幅方向中央に位置し、自由
落下可能なレベラー高さ以内の長さの開孔部材と、該開
孔部材上端と連結手段を介して連結した巻上げ機構を設
置したので、装炭後レベリングが終了した時点で、レベ
ラーを任意位置に移動し、開孔部材を自由落下せしめて
自重により装入炭内部に侵入せしめ、巻上げ機構により
開孔部材を巻上げることにより抽気孔が開孔される。こ
の操作を繰返すことによって、炉長方向任意位置に任意
本数の抽気孔を短時間で開孔することができる。

この発明における抽気孔は、短時間に多数開孔すること
が好ましいため、レベラーに設置する開孔部材は、１個
以上設けるのが有利である。

また、開孔部材としては、先端円錐状の金棒が好適であ
り、材質としては比重の重いものほど好ましい。

開孔する抽気孔の深さは、乾留時水蒸気の流れを疎外す
る石炭の軟化層が、装入炭の上面から50cmを超えない範
囲に形成されるので、50cm以上あればよい。また、抽気
孔の直径は、30mm以上あれば前記軟化層の脹らみにより
閉塞されることがないから、30mm以上あればよい。

開孔部材と巻上げ手段を連結する連結手段としては、耐
熱性のスチールワイヤーが好適であり。巻上げ手段とし
ては、クラッチ付きの電動モーターが好適であるが、い
ずれも開孔部材を自由落下せしめたのち、巻上げること
ができればよく特に限定されるものではない。

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。

第１図はコークス炉に装入された装入炭の抽気孔開孔方
法が実施されるコークス炉の概略縦断面図で、コークス
炉（１）の炉団方向に敷設されたレール（２）上には、
押出機（３）が走行自在に載置されている。この押出機
（３）には、炭化室（４）内の乾留終了した赤熱コーク
スを排出するラムビーム（５）と、炭化室（４）に装入
された装入炭の上面を平坦に均し、ガス道を形成するレ
ベラー（６）が設置されている。

また、第２図および第３図は、この発明の抽気孔開孔装
置を２組設けた場合の要部を示す平面図および側面図
で、押出機（３）のレベラー（６）の幅方向中央部に抽
気孔開孔装置（20）が付設されている。この抽気孔開孔
装置（20）は、開孔部材（21）、ワイヤーロープ（2
2）、巻上げ機構（23）および位置センサー（24）から
構成されている。

上記開孔部材（21）は、レベラー（６）の幅方向中央部
に位置決めされ、長さがレベラー高さ以内で、炉蓋均し
口（12）からのレベラー（６）の進退入を妨げないよう
設置されている。また、巻上げ機構（23）は、開孔部材
（21）上端とワイヤーロープ（22）で滑車（25）を介し
て連結され、巻上げ機構（23）のクラッチを解放するこ
とにより開孔部材（21）が自由落下し、自重によって装
入炭中に侵入して抽気孔（26）を形成し、位置センサー
（24）により開孔部材（21）の上下位置が調整される。

また、装入炭中に侵入した開孔部材（21）は、巻上げ機
構（23）のクラッチを継いでワイヤーロープ（22）を巻
取ることによって、レベラー（６）内に収納されるよう
に構成されている。

上記のとおり構成したから、押出機（３）が所定の炭化
室（４）の窯出位置まで走行してきて停止し、炉蓋
（７）を取外したのち、ラムビーム（５）を前進せしめ
て炭化室（４）内のコークスをコークガイド（８）を介
して消火車（９）に押出し、しかるのち炉蓋（７）を装
着する。

一方、コークス炉（１）の炉上の図示しない装炭車から
は、コークスを排出した炭化室（４）の装炭口（10）を
介して装入炭が装入される。

そして装入炭の装入が終了すると、炉蓋（７）の均し口
（12）からレベラー（６）を挿入して進退させ、装入炭
（11）の上面をレベリングする。レベリングが終了する
とレベラー（６）を所定位置に停止させ、巻上げ機構
（23）のクラッチを解放して開孔部材（21）を自由落下
させ、自重により装入炭（11）中に侵入せしめる。その
後直ちに巻上げ機構（23）を起動してクラッチを継ぎ、
ワイヤーロープ（22）を巻取って開孔部材（21）をレベ
ラー（６）内に収納すれば、炭層中に炭化室（４）の上
部空間に通じる抽気孔（26）が形成される。

上記抽気孔開孔操作をレベラー（６）を順次所定位置に
後退させて繰返すことによって、炭化室（４）内に装入
された装入炭（11）の任意位置に、任意数の抽気孔（2
6）を開孔することができる。

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％の装入炭を装入
したのち、実施例１で説明した押出機（３）を用いて装
入炭（11）の上面をレベラー（６）でレベリングしたの
ち、実施例１で説明したとおり、レベラー（６）に設置
したタングステンカーバイド製の先端が45゜の円錐状
で、直径48mm、長さ350mm、重さ11kgの開孔部材（21）
を、レベラー（６）を2.8m後退させては巻上げ機構（2
3）を操作して装入炭（11）に侵入せしめる操作を繰返
し、深さ150cmの炭化室上部空間に通じる抽気孔（26）
を、約1.4mピッチで開孔した。

このようにして抽気孔開孔装置（20）を設置した押出機
（３）を使用し、炭化室（４）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（26）を設けた場合のコ
ークス炉の操業結果を、従来の操業結果と比較して第２
表に示す。

第２表に示すとおり、本発明法の場合は、押出作業の総
計時間は、抽気孔開孔作業に要した50秒延びるだけで、
窯出作業には大きな影響を与えるものではなかった。

また、抽気孔開孔中も均口集塵フードからの吸引と高圧
安水の噴射を継続して炭化室内を負圧に維持したため、
開孔作業中の発塵も従来方法に比較して何等変らなかっ
た。

このようにこの発明方法は、抽気孔開孔作業により押出
作業に支障を与える問題は何等発生せず、有効な抽気孔
の開孔法である。

また、コークス炉操業への影響は、本発明法の場合は、
900℃到達時間で1.0時間短縮されており、乾留促進効果
の大きいことが認められる。この結果コークスの乾留温
度も上がるため、ドラム強度が上昇し、そのバラツキも
低減してコークス品質の安定向上に有効である。さら
に、コークス押出し時の押出電流値は、24アンペア低下
しており、乾留中の石炭膨脹圧力が低下し、コークスケ
ーキの炉壁からの肌離れが十分に行なわれたものと推定
され、炉壁保全の面でも有効である。

実施例３ コークス炉団の端に設けた高さ7210mm、長さ7920mm、幅
450mm、容積25.7m³の実炉大（長さ1/2）の試験装置を使
用し、実機装炭車で装入炭を装入したのち、実施例１で
説明した押出機を用いてレベリングし、付設した抽気孔
開孔装置の開孔部材として、タングステンカーバイド製
の先端を45゜の円錐状とした直径48mm（ａ）と直径90mm
（ｂ）の金棒を用い、長さのみを350mm、250mm、150mm
の３段階に変えて抽気孔開孔試験を行い、金棒重量と金
棒侵入深さを測定した。その結果を第４図に示す。

第４図に示すとおり、長さ350mmの金棒を用いた場合
は、直径48mmで1.5m、直径90mmで1.8mまでの深さの抽気
孔の開孔が可能であった。

なお、抽気孔深度は、金棒材質を白金、イリジウム等の
比重のさらに重いものとすれば、さらに深くできること
は第４図から明らかである。

発明の効果 以上述べたとおり、この発明の抽気孔開孔方法および開
孔装置によれば、コークス押出し作業中に炭化室上部空
間と通じる抽気孔を、窯出作業に何等支障を与えること
なく開孔できるので、水分を含有する装入炭を室炉式コ
ークス炉で乾留時、乾留効率化の促進とコークス品質の
安定向上、ならびに炉体保全に極めて効果的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の抽気孔開孔方法を実施するコークス
炉の炉長方向の縦断面図、第２図は同じ抽気孔開孔装置
の要部を示す概略平面図、第３図は第２図の一部断面
図、第４図は実施例３の金棒重量と金棒侵入深さとの関
係を示す線図である。 １……コークス炉、２……レール、 ３……押出機、４……炭化室、 ５……ラムビーム、６……レベラー、 ７……炉蓋、８……コークガイド、 ９……消火車、10……装炭口、 11……装入炭、12……均し口、 20……抽気孔開孔装置、21……開孔部材、 22……ワイヤーロープ、23……巻上げ機構、 24……位置センサー、25……滑車、 26……抽気孔、

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
   分を含む装入炭の上面から、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、押出機のレベラ
   ー幅方向中央に位置するレベラー高さ以内の長さの開孔
   部材を自由落下させ、自重により装入炭内部に侵入せし
   めたのち、巻上げ手段によって開孔部材を巻上げること
   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
   分を含む装入炭の上面から、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、押出機のレベラ
   ー先部幅方向中央に位置し、自由落下可能なレベラー高
   さ以内の長さの開孔部材と、該開孔部材上端と連結手段
   を介して連結した巻上げ機構をレベラー基端部に設置し
   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。