JPH07118660A - コークス炉のプログラム加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 炭化室上部空間でのカーボン析出によるトラ
ブルを防止し、乾留所要熱量を低減する。 【構成】 コークス炉のフリューへ供給する熱量を経時
的に変化させるプログラム加熱方法において、炭化室内
石炭層の脱水が完了するまでの乾留前半は炭化室上部空
間の温度が８００℃以下になるように熱量供給を低下し
て乾留し、炭化室内の石炭層の炭中温度が６００℃以上
となる乾留後半は、同一稼働率での一定加熱の場合の熱
量以上に熱量供給を増加して乾留を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、コークス炉で石炭を
乾留してコークスを製造するに際し、乾留効率を向上さ
せるためのプログラム加熱方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉における燃焼管理は、コーク
ス品質の確保、熱量原単位の低減、炉操業の安定化、炉
体の損傷防止の観点から最も重要な作業の一つである。
炉温管理においては、炉団全体の温度レベルを稼働率に
対応した温度に安定維持し、かつ、石炭の乾留が均一に
進行するよう炉長、炉高、炉団方向の温度分布が適正に
維持されている。上記コークス炉の通常操業において
は、石炭の装入から赤熱コークスの窯出しまでの間、各
燃焼室へ供給する燃料ガス量およびガスカロリー値は一
定であり、燃焼室への供給熱量は一定で操業されてい
る。

【０００３】上記通常の乾留法とは別に、乾留過程にお
いて供給熱量を変化させ、高品質コークスを製造した
り、乾留所要熱量の低減を図る方法が提案されている。
例えば、窯出しコークス温度を通常操業法と同じレベル
に維持しながら、石炭の軟化溶融域における昇温速度を
５℃／ｍｉｎ以上になるように加熱パターンを設定する
方法（特開昭５８−２２２１８３号公報）、乾留初期の
大流量加熱から小流量加熱へ切替えるタイミングを炭中
温度が３５０〜７００℃に達した時点で行う方法（特開
昭５９−１７９５８１号公報）、装入石炭が軟化溶融す
る温度域での昇温速度および窯出しコークス温度に目標
値を設定して、これに基づき加熱パターンを設定し、操
業時の昇温速度の実績値を前記昇温速度の目標値と比較
して偏差を求め、出窯コークス温度を含む後続の加熱パ
ターンを修正するコークス炉の乾留制御方法（特開昭６
３−２６８７９４号公報）等が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記特開昭５８−２２
２１８３号公報、特開昭５９−１７９５８１号公報およ
び特開昭６３−２６８７９４号公報に開示の方法は、石
炭の軟化溶融域における昇温速度を高くするために乾留
初期に多量の熱量を供給し、乾留後期に少量の熱量を供
給することを基本思想としている。また、これらの乾留
方法は、炉幅方向の乾留パターンを制御することを目標
にしており、炉高方向については上下均一に乾留が進行
するように調整される。しかし、これらの方法は、炉高
方向を上下均一に加熱すれば、炭化室上部空間での発生
コークス炉ガス温度が高温となり、炭化室上部空間での
タール等の熱分解によるカーボン析出が増大し、炉壁へ
のカーボン付着による操業トラブルが発生するばかりで
なく、炉から持ち出される発生ガス顕熱が増大し、乾留
所要熱量の悪化の原因となっている。

【０００５】また、上記各方法は、炉高方向の乾留が均
一に進行することにより、炭化室上部での石炭軟化層・
コークス層の形成が乾留初期より進行し、石炭層内で生
成した水蒸気は、炉上部の通気抵抗が大きい石炭軟化層
を破れず、加熱壁側に流れやすく、高温の加熱壁と熱交
換する水蒸気の比率が大きくなり、乾留速度が低下する
という欠点を有している。

【０００６】この発明の目的は、従来の前記問題点を解
決するためになされたもので、炭化室上部空間でのカー
ボン析出によるトラブルを防止し、かつ乾留効率向上に
より乾留所要熱量を低減できるコークス炉のプログラム
加熱方法を提供することにある。

【０００７】

【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研究を重ねた。その結果、乾留前
半、特に石炭層の脱水が完了するまでの間はカーボン析
出反応の原料であるタールを含む炭化水素ガスが多く生
成するので、乾留前半にはプログラム加熱によって熱量
供給を低減させて上部空間温度を低下させれば、炭化室
上部空間での発生コークス炉ガス温度の高温化が防止で
き、タール等の熱分解によるカーボン析出が抑制される
と共に、炉から持ち出される発生ガス顕熱を低下でき、
しかも、乾留速度の低下を防止できることを究明し、こ
の発明に到達した。

【０００８】すなわちこの発明は、コークス炉のフリュ
ーへ供給する熱量を経時的に変化させるプログラム加熱
方法において、炭化室内石炭層の脱水が完了するまでの
乾留前半は炭化室上部空間の温度が８００℃以下になる
ように熱量供給を低減し、炭化室内石炭層の炭中温度が
６００℃以上となる乾留後半は、同一稼働率での一定加
熱の場合の熱量以上に熱量供給を増加して乾留を行なう
ことを特徴とするコークス炉のプログラム加熱方法であ
る。

【０００９】

【作用】この発明においては、炭化室内石炭層の脱水が
完了するまでの乾留前半は炭化室上部空間の温度が８０
０℃以下になるように熱量供給を低減し、炭化室内石炭
層の炭中温度が６００℃以上となる乾留後半は、同一稼
働率での一定加熱の場合の熱量以上に熱量供給を増加し
て乾留を行なうことによって、乾留前半、特に石炭層の
脱水が完了するまでの間に多く生成するカーボン析出反
応の原料であるタールを含む炭化水素ガスは、タールの
熱分解によるカーボン析出反応が急激に増大する８００
℃以上に加熱されることがなく、炭化室上部空間におけ
るカーボン析出を抑制できると共に、発生ガスをより低
温にてコークス炉外に排出できるので、炉から持ち出さ
れる発生ガス顕熱を低下でき、乾留所要熱量を低減する
こともできる。しかも、乾留前半に炉上部で炉温を低下
することは、炭化室上部での石炭軟化層・コークス層の
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ため、乾留中に石炭層内で生成し
た水蒸気は高温の加熱壁側よりも、より低温側の炉上部
に流れやすく、上部空間内により低温で水蒸気が流出す
るため、乾留が促進するとともに、乾留所要熱量を低減
することができる。

【００１０】一方、炭中温度が６００℃以上となる乾留
後半では、発生ガスの大部分が水素ガスで、タールを含
む炭化水素ガスの生成量はわずかであり、乾留後半に熱
量供給を増加して炉温を上昇させても、炭化室上部空間
におけるカーボン析出を低く抑えることができる。ま
た、水蒸気の炉上部流出による乾留促進効果も既に完了
しているため、炉温を上昇させ、炉上部での乾留遅れを
回復することが乾留過程全体における乾留効率の向上に
とって必要である。

【００１１】なお、この発明において乾留前半の炭化室
上部空間温度を８００℃以下としたのは、炭化室上部空
間温度が８００℃を超えると、乾留前半に多く生成する
タールを含む炭化水素ガスの熱分解によるカーボン析出
反応が急激に増大し、炭化室上部炉壁へのカーボン付着
によるトラブルを発生するからである。一方、乾留後半
における熱量供給を増大させる時の炭中温度を６００℃
以上としたのは、炭中温度が６００℃以上となると発生
ガスの大部分が水素ガスで、タールを含む炭化水素ガス
の生成量はわずかであり、熱量供給を増大して炉温を上
昇させても、カーボン析出は少なくカーボントラブル発
生に至らないからである。

【００１２】この発明方法を適用できるコークス炉とし
ては、通常の室炉式コークス炉ばかりでなく、垂直フリ
ューあるいは水平フリューを有する垂直式コークス炉に
も適用することができる。また、この発明における熱量
供給の増減は、乾留前半に炭化室上部空間温度を８００
℃以下に、また、炭化室内石炭層の炭中温度が６００℃
以上となる乾留後半は、同一稼働率での一定加熱の場合
の熱量以上に熱量供給を増加できればいかなる方法でも
よい。例えば、通常の室炉式コークス炉または垂直フリ
ューを有する垂直式コークス炉では、乾留前半には、燃
料ガス量を低減するか、あるいは高カロリーの富ガスを
供給しながらトータルの投入熱量を低減して加熱し、乾
留後半は、燃料ガス量を増加するか、あるいは低カロリ
ーの貧ガスを供給しながらトータルの投入熱量を増加し
て加熱する。また、水平フリューを有する垂直式コーク
ス炉の場合は、上部水平フリューへの熱量供給を低減な
いしは停止すればよい。

【００１３】

【実施例】

実施例１ 図１に示すとおり、炉高方向にそれぞれ独立に６段の水
平フリュー内の温度を設定できる電熱加熱方式の炉高２
６００ｍｍ、炉幅４５０ｍｍ、炉長１０００ｍｍの試験
コークス炉１を使用し、全水分８．５％の装入炭を平均
装入高密度７１５ｋｇ／ｍ³で炭化室２に装入し、炉高
方向の最上部フリュー３をヒーターでプログラム加熱
し、フリュー温度を初期から１０時間までの間を１００
０℃、１０時間後より１５時間後までに１１５０℃に昇
温し、１５時間後から２４時間までの間を１１５０℃に
炉温変化させた。最上部を除くフリュー４〜８をヒータ
ーによりフリュー温度１１５０℃一定に制御して２４時
間乾留した本発明法と、最上部フリューも１１５０℃一
定とした以外は同条件の従来法の場合について、炉幅方
向中央部で炉底より１．０ｍ位置での炭中温度、上部空
間の発生ガス組成の経時変化より判定した火落状況およ
び炭化室２上部空間のガス温度、上部空間につり下げた
レンガへのカーボン析出量を測定した。測定結果を表１
と図２に示す。なお、９は炉蓋、１０は装炭口である。

【００１４】

【表１】

【００１５】表１、図２に示すとおり、窯出し時におけ
る炉高方向中央部での炭中温度は、本発明法は従来法に
比較して約５０℃高く乾留が促進されている。また、火
落時間は、従来法の２２．３時間から本発明法では２
０．５時間まで短縮され、大幅な乾留促進効果が確認さ
れた。置時間は、本発明法では３．５時間となり必要以
上に長い、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、炉温を下げて乾留所要熱量の低減
に結びつけられることを意味し、極めてその効果の大き
いことを示している。

【００１６】石炭層の脱水が完了するまでの乾留前半に
おける炭化室上部空間の温度は、本発明法では８００℃
以下であり、従来法に比較しても約７０℃低く、最上部
フリュー温度が低いことと、水蒸気が炉上部より低温で
流出してくるためと考えられる。また、本発明法では、
炭中温度が６００℃以上となる乾留後半で炉温を上昇さ
せるため、上部空間温度も上昇してくるが、乾留後半の
平均では従来法とほぼ同等の上部空間温度にとどまる。
したがって、乾留全過程では上部空間温度は従来法に比
較して本発明法では低下し、発生ガス顕熱の低下による
乾留所要熱量も低減することができる。また、上部空間
につり下げたレンガへのカーボン析出量は本発明法では
ほとんどなく、従来法の２０μｍに比較して大幅に低下
することも確認され、炭化室天井部でのカーボン析出に
よるカーボンの焼き落とし作業も大幅に負荷低減できる
と期待される。

【００１７】

【発明の効果】以上述べたとおり、この発明方法によれ
ば、コークス炉のプログラム加熱において炉高方向上部
の炉温を経時的に変化させ、乾留前半は炭化室上部の炉
温を低く設定して、炭化室上部空間部でのカーボン析出
量を抑制すると共に、発生水蒸気を選択的に炉上部に低
温のまま流出させ、乾留後半では炭化室上部の炉温を高
く設定し、炉上部での乾留遅れを回復して乾留全過程で
の乾留効率を大幅に向上させると共に、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】実施例で用いた試験コークス炉の縦断面図であ
る。

【図２】実施例における本発明法と従来法の乾留経過時
間と、炭化室上部空間温度、炭中温度、最上部のフリュ
ー温度との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 試験コークス炉 ２ 炭化室 ３ 最上部フリュー ４、５、６、７、８ フリュー ９ 炉蓋 １０ 装炭口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コークス炉のフリューへ供給する熱量を
   経時的に変化させるプログラム加熱方法において、炭化
   室内石炭層の脱水が完了するまでの乾留前半は炭化室上
   部空間の温度が８００℃以下になるように熱量供給を低
   下して乾留し、炭化室内の石炭層の炭中温度が６００℃
   以上となる乾留後半は、同一稼働率での一定加熱の場合
   の熱量以上に熱量供給を増加して乾留を行なうことを特
   徴とするコークス炉のプログラム加熱方法。