JPH08283736A - コークス炉装入炭の予備処理における脱灰方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 冶金用コークスの製造を目的としてコークス
炉に装入される装入炭の灰分を低下させる方法を提供す
る。 【構成】 予熱炭製造工程の予熱塔出口サイクロンから
石炭の一部を切り出して、系内で石炭の乾燥、予熱、お
よび石炭の搬送に使用する循環ガスを加熱昇温する燃焼
加熱炉内、あるいは燃焼加熱炉出口近傍の高温部分に供
給する。 【効果】 冶金用コークスの製造に使用される装入炭の
灰分を、予熱炭製造工程を利用して除去することがで
き、経済的、技術的効果が極めて大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冶金用コークスの製造
を目的としてコークス炉へ装入する石炭（以下装入炭と
称する）中の灰分を低下させる方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】露天掘りや坑内堀で掘り出された原炭
は、山元（炭鉱のある場所）において選炭工程で処理さ
れる。この工程では、水や重液（比重が１．５程度）を
利用した比重選鉱法により、灰分（空気中で石炭を８１
５±１０℃で加熱し、有機分を完全に燃焼させた後の残
留分。石炭中にはＳｉやＡｌの炭酸塩や硫化物といった
無機成分として存在する）を多く含んだ重たい成分と、
灰分が少ない軽い成分に分離され、後者が製品として出
荷の対象となる。分離の程度は要求される灰分含有量の
スペックによって異なり、それに対応してジグ選別機
（干渉沈降を利用した水による比重分離法。石炭を水と
混合した状態で空気などで上下方向の脈動を生じさせ、
灰分含有率が高く比重の大きい成分を下部に、灰分含有
率が低く比重の小さい成分を上部に移動させて分離する
方法）などによる簡単な洗炭から、泡沫分離機（石炭−
水の混合液に下部から空気を吹き込むと、気泡が上昇す
る間に石炭本体が疎水性のため気泡表面に集積し、気泡
に同伴されて水表面に集まる。これに対して灰分は親水
性のため、水中に残ることを利用した分離方法）などに
よる高度な洗炭まで処理方法が異なる。しかし、石炭の
販売価格を考えると、処理コストの高い高度な洗炭処理
を常に実施することは不可能であり、また、山元で出荷
先のスペックごとに細かく処理方法を変えることは極め
て非効率的である。冶金用コークス製造に使用する石炭
の場合には、石炭中の灰分含有量に対するスペックは、
炭種によっても異なるが、例えば６％〜１２％を上限と
して設定しており、灰分含有量の異なる石炭を数種から
十数種類配合することにより、高炉使用に適したコーク
ス灰分含有量になるように調整している。

【０００３】しかし、将来的には原料石炭の品質は劣質
化（例えば灰分含有量の上昇）する傾向にあり、上述の
灰分含有量に対する品質スペックに見合った石炭を購入
するためにはコスト増を余儀なくされることは疑う余地
がない。

【０００４】また、例え品質スペックを満たす石炭が将
来的に安定供給されたとしても、灰分濃度の低い石炭を
利用することはエネルギー効率の面でも非常に有利であ
る。このような観点から、石炭の脱灰方法に関する研究
がなされ、いくつかの方法が提案されている。

【０００５】例えば特開昭６２−１７７０９２号公報に
ある方法では、先ずコークス炉に装入する原炭中の高灰
分炭を１００〜５００μｍに粉砕し、次いで、コークス
炉発生ガスから分離したタールをバインダーとして、該
タールと水とで前記の粉砕炭を撹拌・混練し、これによ
って石炭と灰とを分離すると共に、脱灰した石炭を造粒
する。さらに、該造粒物に付着した水分を除去後、これ
を前記の原炭中の未処理の低灰分炭と混合してコークス
炉へ装入するものである。

【０００６】また、特公昭５８−５２３２号公報にある
方法では、濃度約５０％以下の石炭微粉水性スラリー
に、石炭量に対して１０〜２０００ｐｐｍの界面活性剤
と、水性スラリーに対して５％以下の無機電解質を添加
し、次に石炭量に対して２〜３０％の油分を加えて、こ
れを約３００〜１５００ｒｐｍの回転速度で撹拌して脱
灰・造粒する。次に得られた粒度０．２〜５ｍｍ程度の
粉末をふるい分け、非造粒物および灰を含むスラリーを
分離除去し、脱灰された石炭造粒物を得るものである。

【０００７】また、このような処理をしなくても、装入
炭は数種から十数種類の銘柄を配合して調製されるのが
普通であり、その配合の中で他の要因（揮発分、流動
性、硫黄含有量等）とバランスの取れる範囲内で、灰分
の低い石炭と混合させることによって装入炭の灰分を低
下させることが可能である。

【０００８】このような方法で高炉で使用されるコーク
ス中の灰分濃度は、高炉の安定操業上要求される灰分濃
度、例えば通常１２％以下を維持できる。しかし、コー
クス炉に装入する前に、装入炭の灰分を低下させる簡便
で経済的な方法があれば、それだけ灰分の高い原料石を
使用して装入炭を調製することができ、石炭使用上の制
約を取り除くことができる。また、装入炭の灰分が低下
することは、石炭中の炭素含有率が高まることであり、
したがって、コークス炉においては石炭乾留に必要な熱
量が低減するし、また、コークス中の灰分濃度が低下す
ることから、高炉においては燃料比（銑鉄１トンを生産
するのに必要な燃料の量）の低減につながり大きなメリ
ットを生み出す。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】いずれの方法で脱灰処
理するにしても、そのために処理設備が必要であり、当
然処理コストが必要である。また、灰分濃度の低い石炭
と混合する方法では、灰分濃度の低い石炭を安定して供
給する必要があり、また、このような低灰分の石炭が常
に冶金用コークスの製造に適した品質を提供できるとは
限らない。

【００１０】山元で行った洗炭処理された石炭の灰分を
更に低下させようとした場合に、さらに処理設備を必要
としない灰分濃度の低下方法については、現状では見当
たらない。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、 （１）．石炭を乾燥塔で乾燥して乾燥炭とした後、予熱
塔に搬送し、燃焼加熱炉の燃焼ガスを予熱塔下部から導
入して前記乾燥炭を予熱した後にコークス炉に装入する
コークス炉装入炭の予備処理において、予熱後の石炭の
一部を燃焼加熱炉に供給し、燃焼ガスと共に予熱塔下部
から導入して、予熱塔に装入した前記乾燥炭と混合、予
熱した後、２５０μｍ以下の前記予熱後の石炭を分離除
去することを特徴とするコークス炉装入炭の予備処理に
おける脱灰方法。

【００１２】（２）．（１）項のコークス炉装入炭の予
備処理における脱灰方法において、燃焼加熱炉のガス出
口配管に予熱後の石炭の一部を供給することを特徴とす
る。

【００１３】（３）．（１）項のコークス炉装入炭の予
備処理における脱灰方法において、乾燥塔から前記乾燥
炭と分離されたガスを燃焼加熱炉へ供給する配管に予熱
後の石炭の一部を供給することを特徴とする。

【００１４】（４）．（１）〜（３）項のコークス炉装
入炭の予備処理における脱灰方法において、予熱後の石
炭の５％〜１５％を燃焼加熱炉に供給することを特徴と
する。 （５）．（１）〜（４）項のコークス炉装入炭の予備処
理における脱灰方法において、燃焼加熱炉の加熱温度が
３５０℃〜５００℃であることを特徴とする。

【００１５】

【作用】本発明の要旨について以下に詳しく説明する。

【００１６】本発明者らは、上記の課題を解決するため
に鋭意検討を重ねてきた結果、装入炭の水分含有量をほ
ぼ０％まで除去する予熱炭製造設備において、循環ガス
の流量を調整するために系内のガスを大気中に放散する
配管途中に設けられた集塵装置で得られる微粒石炭中の
灰分濃度が、予熱炭製造設備に供給される石炭よりも高
くなることを見い出し、この知見に基づき本発明を完成
するに至ったものである。

【００１７】予熱炭製造設備のプロセスフローの一例を
図１に示す。石炭は乾燥と予熱の２段階の処理を経て含
有水分をほぼ０％まで除去される。すなわち、湿炭供給
ホッパー１に充填された湿炭（水分含有率例：９〜１０
％）は、先ず乾燥塔２において、配管９から供給された
高温ガス（温度例：２００〜３００℃）によって塔頂方
向へと気流搬送され、同時に水分含有率が数％（水分含
有率例：２〜３％）程度まで除去される（この石炭を乾
燥炭と称する）。乾燥炭は乾燥塔出口部に設置された乾
燥塔出口サイクロン３において搬送ガスと分離されて配
管１１によって予熱塔４に送られる。一方、乾燥塔出口
サイクロン３で分離された搬送ガスは、循環ブロアー８
によって配管１２を通して燃焼加熱炉６に送られ、加熱
昇温（温度例：３５０〜５００℃）される。この高温ガ
スは配管１０を通って予熱塔４下部に送られ、乾燥炭の
水分除去に使われる。予熱塔４において水分含有率がほ
ぼ０％まで低減された石炭（予熱炭と称する）は、予熱
塔４の出口部に設置された予熱塔出口サイクロン５によ
って搬送ガスと分離され、配管１３によってコークス炉
へ送られる。また、分離されたガスは配管９を通して乾
燥塔２の下部へと送られ、再び湿炭の乾燥に循環利用さ
れる。この過程で水蒸気等の余剰ガスが発生するが、系
内のガスバランスを確保するために、通常循環ガス量の
１／５程度が配管８の途中から分岐して設けた配管１４
を通して大気へ放散される。ただし、サイクロンで取り
きれなかった微細な石炭粒子が余剰ガスと一緒に大気中
へ放散されるのを防ぐために、配管１４の途中には集塵
装置７を設けてある。

【００１８】この予熱炭製造プロセスにおいて、石炭処
理過程で灰分がどのように変化するかを調査するため
に、平均的な操業が行われている時に湿炭供給ホッパー
１、乾燥塔出口サイクロン３、予熱塔出口サイクロン
５、および集塵装置７から石炭を捕集し、その灰分濃度
を比較した。その結果の一例を表１に示す。表より、乾
燥炭の灰分は供給石炭と同じで変化しないが、予熱炭で
は０．８％低下している。これに対して、集塵装置で捕
集された石炭の灰分は２４．５％と非常に高い値になっ
ている。

【００１９】集塵装置７で捕集された石炭粒子は、２５
０μｍ以下が９０重量％、平均粒子径：１６９μｍの微
細粒子であり、予熱炭の平均粒子径：１７００μｍと比
べてはるかに小さい。一般に石炭を粉砕すると細粒側に
灰分が多く含まれることが知られており、したがって、
集塵装置で捕集された微細石炭粒子中に灰分が多い理由
は定性的には説明ができる。

【００２０】

【表１】

【００２１】次に、集塵装置で捕集された２５０μｍ以
下の微細粒子（ダストと称する）の起源は、元々供給石
炭中に含まれる２５０μｍ以下の石炭粒子と考え、実際
にその量を湿炭供給ホッパー１から毎時３０トンの石炭
を供給して操業した場合を例に考察した。

【００２２】この時、供給石炭中に占める２５０μｍ以
下の石炭の割合は５．５％（１．６５トン）であった。
これがダストとして系内を循環ガスと共に移動するが、
上述したように循環ガスの約２０％が大気放散される過
程で集塵装置で捕集される。その量は１．６５トン×２
０％＝０．３トンとなる。実際に測定されたダストの生
成量は毎時０．６トンであり、両者は大きく異なってい
る。

【００２３】そこで、予熱炭中に存在する２５０μｍ以
下の粒子の割合を求めたところ１０．４％（３．１２ト
ン）であり、これを基にダストの生成量を同様に計算し
たところ、毎時０．６トンとなり、実測結果と一致す
る。

【００２４】上述したような実測結果に基づく考察か
ら、予熱炭の灰分濃度が低下するのは灰分濃度の高い２
５０μｍ以下の成分がサイクロンで捕集されないため
に、系外へ除去されるためであることがわかった。な
お、供給石炭よりも予熱炭中に２５０μｍ以下の微細粒
子が多いのは、予熱塔において石炭が急速に加熱される
際に熱割れが発生するためと考えられる。

【００２５】以上のような原理に従えば、予熱炭製造過
程の燃焼加熱炉の高温部分に積極的に石炭を送り込み、
熱割れを起こさせて細粒化することによりサイクロンで
捕集不可能な程微細で灰分を多く含む石炭粒子を予熱炭
製造過程の系外へ除去することによって、予熱炭の灰分
を低減することが可能である。以下に、この原理に基づ
いてコークス炉に装入する予熱炭の灰分低下を実施した
例を示す。

【００２６】

【実施例】以下の実施例を行った際の予熱炭製造設備の
操業諸元を表２に示す。また、使用した石炭の性状を表
３に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【表３】

【００２９】［実施例１］図２に示すように、予熱塔出
口サイクロン５より予熱炭を抜き出す配管１３の途中か
ら分岐し、燃焼加熱炉６の出口部分に至る配管１７を配
置した。この配管を通して所定量の予熱炭を切り出した
場合に、サイクロン５で得られる予熱炭の灰分がどのよ
うに変化するか、配管１３の途中（図示せず）から採取
した予熱炭の灰分を分析して求めた。結果を図４に示
す。石炭供給量を１２％まで増加させたが、切り出し量
を増やすとともに予熱炭の灰分が低下しており、本発明
の効果が確認された。しかし、切り出し量が約５％を越
えると灰分の低下する割合が逆に小さくなっている。こ
れは石炭の供給量が増えるにつれて石炭の昇温に消費さ
れる熱量が増加して燃焼加熱炉出口近傍の温度が低下
し、石炭熱割れの程度が下がるためである。

【００３０】［実施例２］図３に示すように、予熱塔出
口サイクロン５より予熱炭を抜き出す配管１３の途中か
ら、乾燥塔出口サイクロン３から燃焼加熱炉６に至る配
管１２に接続される配管１８を設置した。この配管を通
して所定量の予熱炭を切り出した場合に、サイクロン５
で得られる予熱炭の灰分がどのように変化するか、配管
１３の途中（図示せず）から採取した予熱炭の灰分を分
析して求めた。結果を図４中に併記する。石炭供給量を
１８％まで増加させたが、切り出し量を増やすとともに
予熱炭の灰分が低下しており、実施例１と同様に本発明
の効果が確認された。しかも、灰分の低下効果は実施例
１の場合よりも大きい。これは、石炭を供給する部分の
温度が実施例１の場合よりも高いために、より多くの石
炭が供給できたことや、燃焼排ガス中に０．２〜０．８
％程度存在する酸素によって供給された石炭の有機質部
分の一部が燃焼によって除去されたためと考えられる。

【００３１】しかしながら、切り出し量が約１０％を越
えると灰分の低下する割合が逆に小さくなっている。こ
れは実施例１の場合と同様に、石炭の供給量が増えるに
つれて石炭の昇温に消費される熱量が増加して燃焼加熱
炉出口部分の温度が低下し、石炭熱割れの程度が下がる
ためである。すなわち、石炭の乾燥、予熱に使用するガ
スの温度を低下させて予熱炭製造工程の機能を低下させ
ることになり好ましくない。

【００３２】［実施例３］実施例１において、予熱炭の
切り出し量を６％に固定し、燃焼加熱炉６の制御温度を
変化させた場合に、サイクロン５で得られる予熱炭の灰
分がどのように変化するかを同様に調べた結果を図５に
示す。予熱炭中の灰分は燃焼加熱炉の制御温度を上げる
とともにほぼ直線的に低下しており、燃焼加熱炉の温度
を上げることによって本発明の効果がさらに顕著になる
ことが示された。なお、燃焼加熱炉の最高温度は、石炭
の種類にもよるが概ね６００℃程度である。

【００３３】以上の実施例で示したように、本発明の方
法に従えば予熱炭製造システムを利用して装入炭の灰分
を低減することが可能である。なお、燃焼加熱炉へ供給
する石炭として本実施例では予熱炭を用いたが、これは
予熱炭は水分を含まず、従って加熱昇温時の効率が湿炭
や乾燥炭に比べて極めて高いこと、および粉体としての
流動性が高く、配管で効率よく輸送できるからである。

【００３４】

【発明の効果】本発明を利用することによって、コーク
ス炉に装入する装入炭中の灰分を予熱炭を製造しながら
低減させることが可能となり、石炭の脱灰方法としての
技術的効果、およびコークス製造に対する経済的効果が
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】予熱炭製造設備の一実施態様の構成を模式的に
表す図。

【図２】本発明の実施例において、予熱塔出口サイクロ
ン内の石炭の一部を、燃焼加熱炉出口近傍に供給する機
能を有する予熱炭製造設備の一実施態様の構成を模式的
に示す図。

【図３】本発明の実施例において、予熱塔出口サイクロ
ン内の石炭の一部を、乾燥塔出口サイクロンから燃焼加
熱炉に至る配管に供給する機構を有する予熱炭製造設備
の一実施態様の構成を模式的に示す図。

【図４】本発明の実施例における燃焼加熱炉へ供給する
石炭量と得られた予熱炭の灰分濃度の関係を示す図。

【図５】本発明の実施例における燃焼加熱炉の制御温度
と予熱炭の灰分濃度の関係を示す図。

【符号の説明】

１…湿炭供給ホッパー ２…乾燥塔 ３…乾燥塔出口サイクロン ４…予熱塔 ５…予熱塔出口サイクロン ６…燃焼加熱炉 ７…集塵装置 ８…循環ブロア
ー ９〜１４，１７，１８…配管 １５…燃料ガス １６…燃焼空気 １９…石炭切り
出しバルブ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 石炭を乾燥塔で乾燥して乾燥炭とした
   後、予熱塔に搬送し、燃焼加熱炉の燃焼ガスを予熱塔下
   部から導入して前記乾燥炭を予熱した後にコークス炉に
   装入するコークス炉装入炭の予備処理において、予熱後
   の石炭の一部を燃焼加熱炉に供給し、燃焼ガスと共に予
   熱塔下部から導入して、予熱塔に装入した前記乾燥炭と
   混合、予熱した後、２５０μｍ以下の前記予熱後の石炭
   を分離除去することを特徴とするコークス炉装入炭予備
   処理における脱灰方法。
2. 【請求項２】 燃焼加熱炉のガス出口配管に予熱後の石
   炭の一部を供給することを特徴とする請求項１記載のコ
   ークス炉装入炭の予備処理における脱灰方法。
3. 【請求項３】 乾燥塔から乾燥炭と分離されたガスを燃
   焼加熱炉へ供給する配管に予熱後の石炭の一部を供給す
   ることを特徴とする請求項１記載のコークス炉装入炭の
   予備処理における脱灰方法。
4. 【請求項４】 予熱後の石炭の５％〜１５％を燃焼加熱
   炉に供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか
   に記載のコークス炉装入炭の予備処理における脱灰方
   法。
5. 【請求項５】 燃焼加熱炉の加熱温度が３５０℃〜５０
   ０℃であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに
   記載のコークス炉装入炭の予備処理における脱灰方法。