JPH07126642A

JPH07126642A - 高炉用コークスの製造方法

Info

Publication number: JPH07126642A
Application number: JP27220893A
Authority: JP
Inventors: Tsukasa Chikada; 司近田; Keizo Inoue; 恵三井上; Kazuya Uebou; 和弥上坊
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1993-10-29
Filing date: 1993-10-29
Publication date: 1995-05-16

Abstract

(57)【要約】【目的】コークス炉で石炭を乾留して高炉用コークス
を製造する際に、コークス炉の生産性向上等の理由か
ら、乾留温度の低下、乾留時間の短縮を行ったため低下
したコークス品質を、乾式消火設備（CDQ)で回復させ
る。【構成】乾留温度が900 ℃よりも低いコークスの乾式
消火処理に際して、消火設備の上部入口部に設置された
分散器を介して赤熱コークスを装入し、該赤熱コークス
に可燃性ガスを含有する乾式消火設備内熱交換用循環ガ
スの燃焼によって生じた熱風を吹き込み、赤熱コークス
を乾留温度以上に再加熱することを特徴とする高炉用コ
ークスの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コークス炉で石炭を乾
留して高炉用コークスを製造する方法において、乾式消
火設備（以下CDQ と称する) でコークスの品質の向上を
図る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的なコークス製造方法は、以下の工
程から成り立っている。通常８〜10％の水分を有する数
種または10種ほどの原料石炭を所定比率、所定粒度に配
合、粉砕調製して、コークス炉の炉上に設けられた石炭
塔と称される貯炭槽までベルトコンベアーで搬送する。
貯炭槽からコークス炉１窯分に相当する石炭 (以下、装
入炭と称す) を秤量して装炭車に払い出す。装炭車は炉
上を所定窯まで走行し、コークス炉の炉上に設けられた
４〜５孔の装炭口より積載した装入炭全量を炭化室に装
入する。炭化室のレンガ壁を介して両側に設けられた燃
焼室から装入炭を間接加熱し、約1000℃程度まで24時間
程度乾留する。その後、コークスとして炉外に排出し、
消火設備に装入し、そこで散水による湿式冷却もしくは
不活性ガスによる乾式冷却により消火し、高炉用コーク
スとする。

【０００３】このようにコークス炉は非常に高温で操業
されるため、大量のエネルギー、例えば石炭１kgを乾留
するのに500 〜600kcal 程度の熱量が必要である。この
投入エネルギーの低減は、経済性の向上即ちコークス製
造コストの低下をもたらすため、従来から予熱炭装入
や、熱の回収等、熱源の有効利用がなされている。また
一方で、乾留温度を低下させ、乾留時間の短縮、投入エ
ネルギーの低減をねらう技術開発もなされている。

【０００４】しかし、乾留温度の低下はコークス品質
(強度、反応性) の低下をもたらす。図１に乾留温度に
対してのコークス強度変化を示した。強度はJIS K2151
の6.3に規定している回転強度指数DI₁₅ ¹⁵⁰(150 回転の1
5mm指数) で表わしてある。乾留温度950 ℃以上では強
度は一定だが、900 ℃以下では温度低下に伴い、強度も
直線的に低下していることがわかる。即ち、同一原料炭
を使用した場合には、乾留温度の低下と共に製造される
コークスの強度低下は不可避であり、したがって900 ℃
以下の中温で乾留したコークスを高品質が要求される高
炉用として使用するためには、何らかの工夫を施すこと
が不可欠である。

【０００５】なお、以下、乾留温度950 ℃程度以上の従
来のコークスを高温乾留コークス、900 ℃程度以下のコ
ークスを中温乾留コークス、コークス炉から排出され、
熱をもった状態のそれを赤熱コークスと称する。

【０００６】一例として、配合原料を高級化してコーク
ス品質の向上を図る方法が挙げられるが、これは原料コ
ストの大幅な上昇を引き起こすために好ましくない。こ
のように、高品質が要求されるコークスの製造において
は、乾留温度の大幅低下は困難である。

【０００７】このような課題に対して、特開昭63−8480
号公報には、コークス炉から排出した中温乾留コークス
をCDQ に装入し、この際タール等の炭化水素化合物を同
時にCDQ 内に吹き込むことにより、赤熱コークス上に熱
分解炭素を蒸着させてコークス品質を向上する技術が開
示されている。この方法ではコークス品質は確かに向上
するものの、添加したタールは完全には反応せず、未反
応タールが熱交換用循環ガス中に混入してボイラー部側
に導入され、ここで冷却されて凝縮、配管等に付着する
ことになり、その結果種々のトラブルを誘発する。

【０００８】また特開平２−194087号公報には、プレチ
ャンバーに空気を吹き込み、空気中の酸素と主にコーク
スから発生するガスを反応させ、その反応熱で温度上昇
させる方法が示されている。この方法は、設備的に非常
に簡便で魅力的だが、これは１バッチ1/4 トンのコーク
ス炉からのコークスを用い、鋼鉄製ボックスを用いた試
験であって、本発明の対象とする１バッチ30トン程度
で、CDQ を用いた場合には利用することができない。

【０００９】この場合問題となるのは、空気とガスが充
分接触するかどうかである。つまり、公知例の方法で
は、コークスからの発生ガスは略上向き、空気は略下向
きに流れるため、空気とガスは接触して燃焼する。

【００１０】しかし、本発明の対象とするCDQ において
は、ガスは最終的に煙道に導かれるので、プレチャンバ
ー内では、空気もコークスからの発生ガスも基本的には
下向きに流れる。このような流れの中では、空気とガス
が充分に接触して燃焼し、コークスを均一に加熱できる
か甚だ疑問である。

【００１１】即ち、実際のCDQ では空気は上層表面のコ
ークスと最初に接触する可能性が高く、この場合、空気
中の酸素の略全量は、コークス中の炭素と瞬時に反応す
る。この反応が生起すると以下の問題が生じる。

【００１２】・CDQ 炉頂部表層のコークスが燃え尽きて
しまう。・空気が吹き込まれた領域のコークスのみが局
部的に燃焼し局部加熱が起こる。以上のように、本発明
の対象であるCDQ に空気を導入するとコークスとの急速
な燃焼反応を起こし、製品コークスを無駄に燃焼消失さ
せてしまう危険性、および局部加熱を起こす危険性が非
常に大きくなるため、実際の工程に適用することは難し
い。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、コー
クス炉で石炭を乾留して高炉用コークスを製造する際
に、コークス炉の生産性向上等の経済的理由から、乾留
温度の低下、乾留時間の短縮を行ったため低下したコー
クス品質を、乾式消火設備（CDQ)で効率的に赤熱コーク
スの再加熱を行うことによって、コークス品質を向上さ
せ、高温乾留コークス並へ回復させる方法を提供するこ
とである。それにより、高品質が要求される高炉用コー
クスの製造の際にも、乾留温度の低下、乾留時間の短縮
を可能とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、中温乾留
コークスの品質をCDQ で向上させる方法についての問題
点を種々検討した。その結果分散器によりコークスのCD
Q 内半径方向粒度分布を調節し、その赤熱コークスに可
燃性ガスを含有するCDQ 内熱交換用循環ガスの燃焼によ
って生じた反応性の低い熱風を吹き込むことによってコ
ークス品質の向上ができることを知見し、経済的かつ装
置トラブルを引き起こすことなく顕著な効果を発揮でき
る本発明法を完成させた。

【００１５】即ち、本発明法の要旨は、コークス炉より
排出された赤熱コークスの乾式消火処理に際して、消火
設備の上部入口部に設置された分散器を介して赤熱コー
クスを装入し、該赤熱コークスに可燃性ガスを含有する
乾式消火設備内熱交換用循環ガスの燃焼によって生じた
熱風を吹き込み、赤熱コークスを乾留温度以上に再加熱
することを特徴とする高炉用コークスの製造方法であ
る。

【００１６】さらに好ましくは、上記方法において乾式
消火設備に投入される赤熱コークスのコークス炉での乾
留温度が、平均乾留温度で900 ℃よりも低いことを特徴
とする方法である。

【００１７】なお、本発明の方法により品質改善が達成
されたコークスは、次いで公知の方法により、CDQ 内冷
却部において熱交換用循環ガスと接触して熱交換し、20
0 ℃以下に冷却され、最終的にCDQ 下部から抜き出され
ることになる。一方、高温となった循環ガスはボイラー
部に導入され、ここで熱交換、冷却された後再びCDQ下
部に循環されることになる。さらにその循環ガスの一部
は燃焼させ、再加熱用ガス（熱風）としてコークスを再
加熱する。

【００１８】

【作用】以下に構成要件についての作用効果を詳述す
る。分散器について CDQ に投入される赤熱コークスは一般的には広い粒径分
布を有するため、投入方法によっては粒度偏析が生じ、
加熱または冷却用ガスの通過、ひいてはCDQ 内赤熱コー
クスの温度分布に影響を与える。

【００１９】分散器等が無い典型的なケースでは、上部
から投入されたコークスはほぼ山型で堆積する。そして
この場合、粒径の大きなコークスほど山の斜面を転がり
落ち易いために中心から遠い外周部に堆積し易く、逆に
小粒径のコークスが中心部分に偏在する。したがって、
CDQ 内部では中心付近に細粒コークスが堆積し、そして
外周部には粗粒コークスが主に堆積することになる。

【００２０】この場合、外周部の方が通気抵抗が少ない
ために、CDQ 上部から投入した再加熱用ガスは外周部に
流れ易く、一方細粒コークスが偏析して周囲より通気抵
抗の高い炉中心部にはガスが流れにくいという現象が起
こる。なお、この再加熱用ガスはプレチャンバー部を上
部から下に向かって流れた後、下部から上がってきた熱
交換用循環ガスと中央部で合流してCDQ 中央外周部から
煙道に抜き出されることになる。このように、再加熱用
ガスは最終的には外周部に流れることになるので、粒径
分布の点でも外周部を流れ易い場合には、外周部のみ再
加熱用ガスが通過し加熱される傾向が助長されることに
なる。

【００２１】したがって、分散器等なしで再加熱用ガス
をCDQ 上部に吹き込むと、外周部の赤熱コークスは温度
が上昇するものの再加熱用ガスが通りにくい中心部では
逆に温度が上昇しにくいことになる。即ち、CDQ 内部で
は半径方向でコークス温度が不均一となり、その結果と
してコークス品質が大きくばらつくことになる。

【００２２】それに対し本発明のように分散器を設置し
た場合、赤熱コークスのCDQ 内の半径方向の粒度分布を
調整でき、例えばひとつの望ましい形として中心部に粗
粒コークスが優先的に存在するような粒径分布を実現す
ることが可能となる。その結果、中央部のコークスも再
加熱用ガスが通過し、以上の様な不都合を解消し、均一
な加熱ができる。

【００２３】本発明で用いる分散器は、すでに粉体処理
の技術分野でよく知られているものであればよく、その
種類および具体的形状は本発明法に何ら制約を及ぼすも
のではないが、例えば円錐型分散器、あるいは投入位置
可変型シュート等でよい。このような分散器を使用する
ことにより、例えばCDQ 外周部から赤熱コークスを堆積
させ、すり鉢状にすることで、中心部に粗粒コークスを
優先的に存在させることが可能となる。換言すれば、そ
のような作用を発揮する限り、特定のものに制限されな
い。

【００２４】再加熱用ガスについて再加熱用ガスは、CDQ 上部より吹き込み、投入直後の赤
熱コークスを通過させ、コークスの再加熱を行う。コー
クスの再加熱方法には、ガス中の酸素と赤熱コークス
またはそこから発生するガスとの反応熱を用いる方法と
酸素等がなく反応性の低い熱風を吹き込み、伝熱させ
る方法がある。は、公知技術の欠点として前述したよ
うに、CDQ を用いた大規模設備では、コークスの局部加
熱と燃焼消失が問題である。はより広い範囲の赤熱コ
ークスをより均一に加熱でき好ましい。したがって、本
発明はの方法で加熱する。つまり、再加熱用ガス成分
は酸素濃度が低く、赤熱コークスとの反応性が低いも
の、温度は乾留温度以上のガスを用いる。

【００２５】なお、再加熱用ガスの成分、熱源、製造方
法については具体的には様々あり、上記の条件を満たす
限り技術的な問題はないが（例えば、全量をN₂等の反応
性の低いガスを用いる）、熱効率、経済的観点から判断
し、本発明では可燃性ガスを含有するCDQ 内熱交換用循
環ガスの燃焼によって製造する。

【００２６】以下、本発明の循環ガスの燃焼によって製
造した再加熱用ガスについて詳述する。CDQ 内部を循環
する熱交換用循環ガスは、例えば投入コークス１トン当
たり1500Nm³程度であり、そしてこの循環ガス中には可
燃性成分が相当量含まれているのが一般的である。この
可燃性成分は、主に高温下で循環ガス中の二酸化炭素が
赤熱コークスの炭素にアタックして生成した一酸化炭素
と、中温乾留コークスを再加熱、昇温する過程において
生成した水素である。

【００２７】本発明では、この循環ガス中の可燃性成分
の燃焼を熱源とし、再加熱用ガス、さらに赤熱コークス
を熱する。例えば、CDQ プレチャンバー部に投入した平
均温度850 ℃の中温乾留コークスに対し、コークス１ト
ン当たり150 Nm³程度の循環ガスを燃焼させて製造した
熱風を再加熱用ガスとして供給することにより、赤熱コ
ークス温度を950 ℃程度にまで上昇させることが可能で
ある。その結果コークス品質が十分に改善される。

【００２８】プレチャンバー部に吹き込まれた再加熱用
ガスは、コークス加熱後CDQ 下部の循環ガスに合流し、
煙道からボイラー部に導入して熱回収がなされる。な
お、循環ガスの燃焼方法、燃焼場所は本発明法に対して
何ら制約を及ぼすものではなく、CDQ の外部で予め再加
熱用ガスを製造してCDQ に吹き込むことも可能である
し、CDQ 内部で循環ガスを燃焼させて再加熱用ガスとす
ることも、可能である。

【００２９】再加熱温度について本発明は、コークスは950 ℃までは、温度が高い程強度
が上がることを利用し、コークス炉で充分昇温しなくて
も、CDQ で昇温することでコークス品質( 強度等) を向
上させるものである。したがって、再加熱に際しては、
再加熱処理温度は乾留温度以上とする必要がある。な
お、実施例でコークス炉での乾留温度よりも再加熱温度
が低い場合にはコークス品質 (強度) の向上が認められ
ないデータを示した。

【００３０】乾留温度について本発明法により、安全かつ経済的に中温乾留コークスの
品質が改善されることになるが、ここで対象となるコー
クスとしては平均乾留温度が900 ℃以下であるものが好
ましい。

【００３１】900 ℃以上の温度で乾留されたコークスに
対して本発明法を採用した場合、品質の向上は認められ
るものの、現行の高炉向けコークス並の品質を確保する
という観点からすれば、手間の割には求められる品質の
改善、向上幅が小さく、このようなコークスを対象とす
ることは経済的に見て得策とは言えない。さらに、これ
以上乾留温度の高いコークスでは、再加熱時の水素を主
成分とする熱分解ガスの発生量が低下するため、循環ガ
ス中の可燃性成分が不足する可能性が高いからである。

【００３２】したがって、本発明は経済的効果が十分に
発揮され、かつさらにプロセスの安定性を保持するため
に、平均乾留温度が900 ℃以下のコークスを対象とする
のがよく、そしてその乾留温度が低いほど、効果が大き
く好ましいものである。ただし、乾留温度が低すぎる
と、コークス炉からのコークスケーキの排出の点で不都
合（例えば押し出し不能）が生じるので乾留温度は750
℃以上が好ましい。

【００３３】

【実施例】図２に本発明を実施するためのCDQ を例示し
た。これを用いて具体的に説明を行う。まず、本発明の
実施例に基づき、基本操作を説明する。平均乾留温度85
0 ℃で乾留してコークス炉から排出した中温乾留コーク
スである赤熱コークス１を分散器３を介してコークス乾
式消火設備 (CDQ)２のプレチャンバー部４に装入し、こ
れにCDQ 内循環ガスを燃焼炉16で所定の空燃比にて燃焼
し製造した高温燃焼廃ガス（再加熱用ガス）17を吹き付
けてコークス温度を950℃まで上昇させた。その後、CDQ
冷却部５において循環ガスでコークスを冷却し、175
℃まで温度低下した冷コークス６をCDQ 下部より切り出
した。

【００３４】一方、コークスの顕熱を回収した循環ガス
およびプレチャンバー部に供給した再加熱用ガスは、CD
Q から排出され、共に煙道11から除塵器12を経てボイラ
ー13に導入され、ここで熱交換した後サイクロン14で粉
コークスを除去してから再びCDQ 下部に循環ガス15とし
て、あるいは一部は燃焼炉16に導入した。このときのCD
Q 内の諸元は次に示す通りである。

【００３５】

【表１】

【００３６】また、このときのCDQ 下部から切り出した
冷コークス６については、JIS K2151 の6.3 に規定の方
法でドラム強度試験を行い、DI₁₅ ¹⁵⁰を決定した。 (実施例１)再加熱の有無、分散器の有無、従来法( コー
クス炉で充分加熱する方法) の比較を行った。これらの
結果をまとめて表２に示す。この表より明らかなよう
に、平均乾留温度950 ℃で排出した従来法のコークスの
ドラム強度が85.9であるのに対し、850 ℃で排出した中
温乾留コークスの強度は81.3であり、明らかにその強度
が劣っていることが分かる。一方、中温乾留コークスを
950 ℃まで再加熱した本発明法においては、その強度が
85.8で高温乾留コークスのそれにほぼ匹敵するまでに改
善されており、本発明法の効果が明らかである。さらに
この場合、分散器を設置しないとその強度は83.9であ
り、本発明法のように分散器を設置することが有意義で
あることが確認できる。

【００３７】(実施例２)乾留温度を種々変更してコーク
スの再加熱を実施し、処理後のコークスについてその強
度を測定した。結果を表３に示す。表より明らかなよう
に、コークス炉での乾留温度が低くても再加熱用ガスを
吹き付けて950 ℃まで再加熱することにより、その品質
が大幅に向上して、高温乾留コークス並にまで近づいて
いることが分かる。一方乾留温度が900 ℃以上のコーク
スについては再加熱の効果が小さく、この様なコークス
に対して再加熱処理を施すのは得策ではない。

【００３８】(実施例３)CDQ での赤熱コークスの再加熱
温度を種々変更しコークスの再加熱を実施し、処理後の
コークスについてその強度を測定した。結果を表４に示
す。表より明らかなように、コークス炉での乾留温度よ
りも再加熱温度が低い場合にはコークス品質の向上が認
められず、再加熱処理温度は乾留温度以上とする必要の
あることが理解できる。

【００３９】

【表２】

【００４０】

【表４】

【００４１】

【発明の効果】本発明の方法によって、コークス炉で石
炭を乾留して高炉用コークスを製造する際に、コークス
炉の生産性向上等の経済的理由から、乾留温度の低下、
乾留時間の短縮を行ったため低下したコークス品質を、
乾式消火設備（CDQ)で回復させることができる。それに
より、高品質が要求される高炉用コークスの製造の際に
も、乾留温度の低下、乾留時間の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】乾留温度とコークス品質（強度）との関係を示
すグラフである。

【図２】本発明を実施するためのCDQ の一例を表す説明
図である。

【符号の説明】

１：赤熱コークス２：乾式消火設備
（CDQ) ３：分散器４：プレチャンバー５：冷却部６：冷コークス取り
出し口 11：煙道 12：除塵器 13：ボイラー 14：サイクロン 15：循環ガス 16：燃焼炉 17: 再加熱用ガス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コークス炉より排出された赤熱コークス
の乾式消火処理に際して、消火設備の上部入口部に設置された分散器を介して赤熱
コークスを装入し、消火設備内に装入された該赤熱コークスに可燃性ガスを
含有する乾式消火設備内熱交換用循環ガスの燃焼によっ
て生じた熱風を吹き込み、前記赤熱コークスを乾留温度以上に再加熱することを特
徴とする高炉用コークスの製造方法。
【請求項２】乾式消火設備に投入される前記赤熱コー
クスのコークス炉での乾留温度が、平均乾留温度で900
℃よりも低いことを特徴とする請求項１記載の方法。