JPH101676A - コークス炉炭化室の天井煉瓦へのカーボン付着防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コークスを製造する際、炭化室の天井煉瓦への
カーボンの付着を防止する方法を提供する。 【解決手段】炭化室の上部煉瓦に設けられた通気孔（パ
イプ２）に冷却用流体を導入して炭化室１０の天井煉瓦
１１へのカーボンの付着を防止するに際し、あらかじめ
求めてある炭化室内の上部の温度とカーボンの析出量と
の関係に基づいて天井煉瓦へのカーボンの付着が少なく
なるように、前記冷却用流体の導入流量を調整すること
によって炭化室内の上部の温度を制御する。炭化室内の
上部の温度を８５０℃以下にすると、カーボンの付着防
止に特に効果的で、その付着量をコークス炉の操業に支
障をきたすことがないようにすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室炉式コークス炉
でコークスを製造する際、炭化室の天井煉瓦へのカーボ
ンの付着を防止する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉でコークスを製造する
際、石炭から発生するコークス炉ガス中の炭化水素が炭
化室内の上部空間で熱分解し、熱分解カーボン（以下、
単に「カーボン」という）として析出し、炭化室の天井
煉瓦に付着する。なお、カーボンの付着は天井煉瓦に限
らず、その近辺の側壁煉瓦、装入口の側壁煉瓦等にも付
着するが、それらを含め、ここでは、「天井煉瓦に付着
する」、あるいは「炭化室の上部煉瓦に付着する」とい
う。

【０００３】このカーボンの付着は、炭化室の装入口
や、炭化室内の上部空間の閉塞をまねき、炭化室への石
炭の装入や、コークス（コークスケーキ）の排出等、コ
ークス炉の操業に支障をきたす原因となる。

【０００４】上記のカーボンの析出量は、一般に、石炭
に含まれる揮発分の増加、あるいは炭化室の温度の上昇
とともに増加し、石炭中の水分量の増加とともに減少す
る。しかし、低揮発分炭を常時装入炭として使用するこ
とは、配合上の制約があり、しかもコークス炉ガスを燃
料ガスとして回収、利用している現状では、容易なこと
ではない。すなわち、高炉での使用に耐え得る強度を有
するコークスを製造できる配合炭を使用する必要があ
り、また、低揮発分炭のみを使用するのでは十分なガス
量が得られないからである。

【０００５】装入炭中の水分の増加はカーボンの析出量
を減少させる上で好ましいが、現状は、乾留に要する熱
量を低減し、コークス炉内の嵩密度を増加させてコーク
スの品質を向上させるために、装入炭中の水分を極力減
少させる操業が行われる方向にある。

【０００６】また、炭化室の温度の上昇を抑えることも
カーボンの析出量を減少させるために有効であるが、コ
ークス生産量の低下に直結するため、カーボンの付着抑
制のための手段としては採用できない。

【０００７】したがって、炭化室の上部煉瓦へのカーボ
ンの付着による操業トラブルを回避するための対策とし
ては、コークスケーキの排出後に、空気を吹き込んで付
着したカーボンを燃焼させる方法や、カッター等を用い
て付着カーボンを機械的に除去する方法などが採用され
ている。

【０００８】しかし、空気を吹き込む場合、コークスケ
ーキを押し出した後に作業を行うためコークス炉の稼働
率が低下し、カーボンの燃焼に伴う熱による炉壁煉瓦の
損傷が避けられない。また、カッター等を用いてカーボ
ンを取り除く方法を用いる場合、押し出し機のラムにカ
ッターを取り付けてコークスケーキの押し出しと同時に
カーボンを除去すれば、稼働率の低下は避けられるが、
カーボンと一緒に炉壁煉瓦も削り取るおそれがあり、炉
壁煉瓦の損傷につながる。

【０００９】一方、カーボンの付着を抑制する方法とし
て、乾留中に炭化室内の上部空間に低温の水蒸気や炭酸
ガス（Ｃ０₂ ）等を吹き込んで、この空間部分の温度を
低下させるとともに、付着カーボンのガス化反応を促進
する方法も提案されている。しかし、水蒸気や炭酸ガス
等の吹き込みは、燃料ガスとして回収されるコークス炉
ガスの熱量の低下を招き、また、水蒸気の吹き込みの場
合は、その全てがガス化反応に関与するわけではなく、
安水が増加するという問題もあって、操業上好ましくな
い。

【００１０】そのため、炭化室の天井煉瓦に通気孔を設
け、この通気孔に冷却用ガスを強制的に流通させて天井
煉瓦を冷却し、炭化室内の上部の温度を低下させて石炭
の乾留中に発生するコークス炉ガス中の炭化水素の熱分
解を抑制し、カーボンの析出、付着を防止する方法が提
案されている（特開昭５２−２１００１号公報）。

【００１１】上記提案の方法は、上述したコークス炉の
稼働率の低下や炉壁煉瓦の損傷、あるいは回収されるガ
スの熱量の低下等の問題がなく、炭化室の天井煉瓦への
カーボンの付着防止方法として極めて有効な方法であ
る。しかし、炭化室内の上部の温度はコークス炉の稼働
率によって変化するばかりでなく、乾留中も遂次変化し
ている。そのため、冷却用ガスの流量を、稼働率による
温度の変化や、乾留中における温度の変化に応じて制御
しなければ、天井煉瓦の冷却不足によりカーボンが析出
したり、過度の冷却により炭化室内の上層部のコークス
に焼け不足が生じ、あるいは燃焼室の熱が奪われるため
乾留悪化が生じる原因となる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような状
況に鑑みなされたもので、コークス炉炭化室の上部煉瓦
に設けられた通気孔に冷却用流体を導入して炭化室の天
井煉瓦へのカーボンの付着を防止するに際し、乾留熱量
の悪化や、コークスの焼け不足を生じさせることなくカ
ーボンの付着を防止できる方法を提供することを目的と
している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために検討を重ねた結果、煉瓦の表面温度
とその煉瓦の表面へのカーボンの付着厚みとの間に、図
１に示す関係があることを見いだした。なお、この図に
示した関係は、炉の上部に乾留により生じるガスを排出
するための上昇管を備えた小型のカーボン付着実験装置
を用い、乾留温度を変化させながら試料石炭５ｋｇを乾
留し、前記上昇管の内壁に取り付けたアルミナ磁製の円
筒管の表面に付着したカーボンの厚みをその表面の温度
とともに測定して求めたものである。

【００１４】さらに、コークス炉炭化室の上部煉瓦に設
けられた通気孔に導入する冷却用流体の流量を調整する
ことによって炭化室内の上部の温度（その周囲の煉瓦な
いしは煉瓦表面の温度と実質的に同じとみなし得る）を
コントロールし、前記図１の関係に基づいて炭化室の天
井煉瓦へのカーボンの付着を抑制できることを確認し
た。また、同図に示した関係から、炭化室内の上部の温
度を８５０℃以下とすれば、カーボンの付着防止に特に
効果的で、その付着量を確実に抑制して、コークス炉の
操業に支障をきたすことがないようにすることができ
る。

【００１５】本発明は上記の知見に基づいてなされたも
ので、その要旨は、下記のカーボン付着防止方法にあ
る。

【００１６】コークス炉炭化室の上部煉瓦に設けられた
通気孔に冷却用流体を導入して炭化室の天井煉瓦へのカ
ーボンの付着を防止する方法であって、あらかじめ求め
てある炭化室内の上部の温度とカーボンの析出量との関
係に基づいて天井煉瓦へのカーボンの付着が少なくなる
ように、前記冷却用流体の導入流量を調整することによ
って炭化室内の上部の温度を制御することを特徴とする
コークス炉炭化室の天井煉瓦へのカーボン付着防止方
法。

【００１７】前記の炭化室内の上部の温度とは、上記の
ように、炭化室内の上部のコークスケーキの存在してい
ない空間部の温度であって、その空間部を形成する周囲
の煉瓦ないしは煉瓦表面の温度とほぼ同じとみなし得
る。

【００１８】また、天井煉瓦へのカーボンの付着とは、
前述したように、天井煉瓦をはじめ、その近辺の側壁煉
瓦、装入口の側壁煉瓦等へのカーボンの付着をいう。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の炭化室天井煉瓦へ
のカーボン付着防止方法（本発明方法）を図面に基づい
て説明する。

【００２０】図２〜図４は本発明方法を実施するための
炉構造の一例を示す図で、図２は上面図、図３は図２の
Ａ−Ａ線断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【００２１】これらの図において、符号１０が炭化室、
符号９が燃焼室であり（図３および図４参照）、符号１
が炭化室１０の上面に複数個設けられた装入炭の装入
口、符号３が乾留の際発生するガス、タール蒸気などを
炉外に排出するための上昇管である（図２および図
３）。炭化室１０の天井煉瓦１１には、冷却用流体を導
入するための通気孔としてのパイプ２が埋設されてい
る。

【００２２】上記の炉構造を有するコークス炉におい
て、本発明方法を実施するには、乾留する間、炭化室内
の上部７の温度を測定する。

【００２３】この温度の測定は、天井煉瓦１１に孔を開
けて炭化室内の上部７の温度の測定ができるように熱電
対を設置したり、煉瓦１１の目地に沿って熱電対の先端
部を炭化室内の上部７まで導いたり、あるいは、装炭後
に、装入口１から炭化室内の上部７まで熱電対を挿入で
きるようにする、等の処置を講じることにより行えばよ
い。

【００２４】次いで、あらかじめ求めてある前記の図１
に示した関係に基づき、パイプ２内への冷却用流体の導
入流量を調整することによって炭化室内の上部７の温度
を制御する。冷却用流体の流量の調整は、そのときの炭
化室内の上部７の温度に応じて直ちに行ってもよい。し
かし、天井煉瓦１１に設けられたパイプ２と炭化室１０
との間の煉瓦の厚みにもよるが、一般に、煉瓦の熱応答
は悪いので、１サイクル前の乾留中の炭化室内の上部の
温度変化と冷却用流体の流量制御アクションの変化量を
加味し、フィードッバック制御で行うのが好ましい。

【００２５】上記本発明方法は、図５〜図７に示したコ
ークス炉を用いても実施することができる。

【００２６】図５〜図７に示したコークス炉は、本発明
方法を実施するための炉構造の他の例を示す図で、図５
は上面図、図６は図５のＣ−Ｃ線断面図、図７は図５の
Ｄ−Ｄ線断面図である。前記の図２〜図４に示した炉構
造を有するコークス炉との違いは、炭化室１０の天井煉
瓦１１に冷却用流体を導入するための通気孔として、パ
イプ２を埋設する代わりに天井煉瓦１１の一部に蜂の巣
型煉瓦８を用いている点である。冷却用流体はこの蜂の
巣型煉瓦８が有している多数の細い貫通孔内を通過する
ことができるので、パイプを埋設した場合と同等の効果
が得られる。

【００２７】通気孔の設置位置および数等について特に
限定はない。通気孔に冷却用流体を導入し、その周囲の
天井煉瓦を冷却することによって炭化室内の上部の温度
を制御できるように配置されていればよい。例えば、前
記図２に示したように、装入口１を挟んで炭化室１０の
長さ方向に２本配し、さらにこの２本の通気孔をつない
で炭化室の幅方向に数本を配し、符号５−1 、５−2 で
示したように冷却用流体を送通すれば、炭化室の天井煉
瓦の全体が冷却されるので、効果的である。

【００２８】冷却用流体は、特に限定されず、例えば、
水、空気、窒素ガス（Ｎ₂ ）等を使用することができ
る。

【００２９】上記本発明方法によれば、炭化室内の上部
の温度を制御することができ、乾留の悪化や、コークス
の焼け不足を生じさせることなくカーボンの付着を防止
することができる。

【００３０】また、本発明方法を実施することによる副
次的な効果として、コークス炉の有する顕熱の有効利用
が挙げられる。すなわち、冷却用流体を熱媒体とし、熱
交換器を用いて冷却用流体から熱を回収すれば、通常な
らば放散している熱を回収することができる。

【００３１】上記のように、冷却用流体の導入流量を調
整することによって炭化室内の上部の温度を制御する
際、前述したように、炭化室内の上部の温度が８５０℃
以下となるようにすれば、カーボンの付着防止に特に効
果的で、その付着量を確実に抑制して、コークス炉の操
業に支障をきたすことがないようにすることができる。
温度の下限は、カーボン付着に関しては低いほどよく、
特に限定しないが、冷却用流体を多量に流し、炭化室内
の上部の冷却が過度にすぎると、乾留の悪化につながる
ので、冷却用流体の流量をコントロールして炭化室内の
上部７の温度を８５０℃以下でなるべくこれに近い温度
になるように制御することが望ましい。

【００３２】

【実施例】炉高３ｍ、炉幅０．４５ｍ、炉長１ｍの試験
コークス炉において、天井煉瓦に冷却用流体を導入する
ための通気孔として５０ｍｍφのパイプを埋設し、本発
明方法を適用して乾留試験を行った。

【００３３】図８〜図１０は用いた試験コークス炉の炉
構造示す図で、図８は上面図、図９は図８のＥ−Ｅ線断
面図、図１０は図８のＦ−Ｆ線断面図である。なお、比
較のために、同じ寸法で、冷却用流体の通気孔を設けて
いない炉を用い、同一条件での乾留試験（従来法による
試験）を行った。

【００３４】装入炭としては、表１に示す性状の石炭を
用い、炉温１３５０℃、稼働率１４０％の操業条件下
で、乾留を行った。

【００３５】

【表１】

【００３６】冷却用流体としては常温の水を用い、その
流量は、炭化室の上部煉瓦に孔を開け、炭化室１０内に
熱電対１２を挿入して炭化室１０内の上部の温度を測定
し（図９参照）、この値が８５０℃になるように制御し
た。

【００３７】カーボン付着についての調査は、乾留終了
後、装入口の側壁部分に付着したカーボン１３−1 と、
炭化室の上部煉瓦の表面に付着したカーボン１３−2 を
目視観察することにより行った。

【００３８】また、炭化室内の上層部のコークスの品質
に対する影響を調査するために、コークスケーキ排出
後、上層部のコークスをサンプリングし、ＪＩＳ Ｋ２
１５１に規定される方法によりドラム強度の測定を行っ
た。

【００３９】試験結果を表２に示す。この結果から明ら
かなように、本発明方法を適用し、パイプ内に送通する
冷却水量をコントロールすることにより炭化室内の上部
の平均温度を８４７℃に制御することができ、カーボン
の析出を抑制することができた。これに対して、従来法
を用いた場合は炭化室内の上部の平均温度が９２５℃
で、カーボンの付着量が多く、装入口で若干閉塞の傾向
が認められた。

【００４０】コークスの品質（ドラム強度）について
は、従来法により得られたコークスと同程度で、炭化室
の天井煉瓦の冷却によるコークス品質への悪影響は見ら
れなかった。

【００４１】

【表２】

【００４２】

【発明の効果】コークス炉炭化室の天井煉瓦に設けられ
た通気孔に冷却用流体を導入して、前記天井煉瓦へのカ
ーボンの付着を防止するに際し、本発明方法を適用すれ
ば、炭化室内の上部の温度を制御することができる。そ
の結果、コークス炉の炉壁煉瓦の損傷やコークス炉ガス
のカロリー低下を招くことなく、また、コークス品質へ
の悪影響を生じさせることなく、コークス炉操業に支障
をきたす炭化室の天井煉瓦へのカーボンの付着を抑制す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】煉瓦の表面温度とその煉瓦の表面へのカーボン
の付着厚みとの関係を示す図である。

【図２】本発明方法を実施するための炉構造の一例を示
す上面図である。

【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ線断面図である。

【図５】本発明方法を実施するための炉構造の他の例を
示す上面図である。

【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。

【図７】図５のＤ−Ｄ線断面図である。

【図８】実施例で用いた試験コークス炉の炉構造を示す
上面図である。

【図９】図８のＥ−Ｅ線断面図である。

【図１０】図８のＦ−Ｆ線断面図である。

【符号の説明】

１：装入口 ２：パイプ（通気孔） ３：上昇管 ４：流量制御用バルブ ５−1 、５−2 ：冷却流体の流れ方向 ６：装入炭 ７：炭化室内の上部 ８：蜂の巣型煉瓦 ９：燃焼室 １０：炭化室 １１：天井煉瓦 １２：熱電対 １３−1 、１３−2 ：カーボン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コークス炉炭化室の上部煉瓦に設けられた
   通気孔に冷却用流体を導入して炭化室の天井煉瓦へのカ
   ーボンの付着を防止する方法であって、あらかじめ求め
   てある炭化室内の上部の温度とカーボンの析出量との関
   係に基づいて天井煉瓦へのカーボンの付着が少なくなる
   ように、前記冷却用流体の導入流量を調整することによ
   って炭化室内の上部の温度を制御することを特徴とする
   コークス炉炭化室の天井煉瓦へのカーボン付着防止方
   法。