JPS6156268B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、コークス製造装置に関するもので、
コークス製造のための原料石炭をコークス炉から
発生する高温の粗コークス炉ガスにより乾燥又は
予熱処理した後、コークス炉に装入してコークス
を製造することを目的とする。

周知のように、石炭をコークス炉でコークス化
するに先立つて乾燥または予熱処理を行うと、
数々の利点を生ずる。例えば、コークス炉におい
て石炭をコークス化するに要する時間が短縮さ
れ、それだけ生産性が高くなる。また、斯かる熱
処理を受けた石炭からは高品質のコークスが得ら
れる。さらに、予熱処理とコークス化に消費され
るエネルギーの合計は、予熱処理を行わないでコ
ークス化する場合に消費されるエネルギーより低
減される等の効果がある。

このような予熱炭装入法としてCoaltek法、
Precarbon法、Thermocharge法、U.S.Steel法が
ある。例えば、Thermocharge法では、燃焼室に
おいてコークス炉ガスまたは天然ガスを燃焼さ
せ、循環ガスを混合させることによつてガス量、
ガス温度を調整した後、このガスをスプレーチヤ
ンバーに導入し、ここで水スプレーによりガス温
度微調整してほぼ200℃の高温ガスとし、２本の
気流輸送管において粉状石炭と向流原理に基づい
て接触させて予熱処理を行うものであつて、石炭
の乾燥は前記の予熱処理に用いた後の温度の下つ
たガスを用いる。次に、この予熱炭はガス流から
分離され、コークス炉へ装入する際の石炭のキヤ
リーオーバーを低減させるためのオイル添加が行
われる。

又、発明者らのグループが先に特願昭53−
62183号（特開昭54−154404号）をもつて提案し
たコークス炉ガスの熱回収方法は、コークス炉か
ら発生する高温の粗コークス炉ガスあるいはこれ
と酸素を殆んど含まないガスとの混合ガスによつ
て石炭を乾燥又は予熱し、これにより前記粗コー
クス炉ガスの熱回収を行うと共に、該粗コークス
炉ガス中に含まれるタール分を石炭に付着せしめ
ることによつて分離するものであつた。この方法
によるものは、前記Thermocharge法に比し次の
利点があつた。石炭の熱処理に通常は利用され
ずに捨てられていた粗コークス炉ガスの保有熱を
有効利用するので消費エネルギーが大巾に低減さ
れる。熱処理後の石炭にはタール分が付着して
いるのでオイル添加は必要でなく、かつ発塵によ
る大気汚染も防止できる。石炭に付着したター
ル分が粘着剤の働きをするのでコークス強度が向
上する。

しかるに、上記特願昭53−62183号の方法は、
それなりの効果はあるものの、利用する高温の粗
コークス炉ガスがコークス炉から石炭の微粉を伴
つて排出されて来るので、粗コークス炉ガスが通
過する配管内壁に石炭の微粉が付着し、その一部
が熱分解を起して固着・蓄積するいわゆるカーボ
ントラブルの問題が避けられなかつた。このカー
ボントラブルは、次のようにして起ることがその
後の研究により明らかとなつた。即ち、配管内を
通過する粗コークス炉ガスの温度が500℃以上の
温度領域の場合は粗コークス炉ガスに含有される
炭化水素の一部が熱分解を起してカーボンとなり
配管内壁に付着する。500〜300℃の温度領域では
粗コークス炉ガスに含有されるタールが凝縮と熱
分解を活発に起すけれども、該ガスが激しく運動
する石炭と接触するので配管内壁への付着が疎止
され、凝縮タールは石炭へ付着して移動する。
300℃以下の温度領域では凝縮タールは熱分解し
ないので石炭と接触後液状で石炭微粉を巻込んで
移動し、配管内壁へ付着はするけれども固着・蓄
積はしない。

本発明は、上記特願昭53−62183号のコークス
炉ガスの熱回収方法が抱えている問題点である配
管内壁へのカーボントラブルを、石炭の微粉の比
較的多量に発生するコークス乾溜初期の発生ガス
を分離することにより改善し、結果としてコーク
ス化の時間を短縮し生産性を高めると共に、消費
エネルギーの節約を図るものである。

即ち、本発明のコークス製造装置の要旨とする
ところは、 (A) 給炭装置と、該給炭装置に連続しかつ底部に
高温ガス吹込口を有する気流輸送管と、該気流
輸送管の頂部に連続するガス・石炭分離用サイ
クロンとを備えた石炭熱処理装置、 (B) コークス炉に乾溜初期発生ガスを排出させる
水封可能な低温ガス排出用配管及びその後に発
生する高温ガスを排出させる高温ガス排出用配
管を遮断弁を介して備え、該高温ガス排出用配
管の一端を上記気流輸送管の高温ガス吹込口に
連続させた高温ガス供給装置、 上記(A)(B)を設けたことを特徴とするコークス製
造装置である。

次に、本発明のコークス製造装置を第１図に示
す実施例に基づいて説明する。１２は通常のコー
クス炉であり、１１は装炭車、１０は石炭塔ホツ
パー、９は輸送装置又はチエンコンベア、８′は
スクリユーフイダーであり、これらはいずれも通
常用いられているものが利用される。本発明にお
いて重要なのは前記コークス炉１２の上昇管１４
に、乾溜初期のガス発生ピーク時の炉圧上昇を避
けるために添加する水蒸気又は高圧安水の添加装
置１３と、それに続く低温集気管１５と、更にそ
れに続く低温ガス排出用配管１５′等の低温ガス
配管系を独立して水封可能に設け、この配管系と
は別個に前記上昇管１４に、遮断弁１６を介して
高温集気管１７と、それに続く高温ガス排出用配
管１とからなる高温ガス配管系を設けたことにあ
り、この高温ガス排出用配管１の一端を後述する
気流輸送管２の高温ガス吹込口２′に連続させて
ある。以上の装置を本発明では高温ガス供給装置
と呼んでいる。

前掲の２は気流輸送管であつて、その底部には
前記高温ガス吹込口２′が設けてあり、該高温ガ
ス吹込口２′の設置位置より若干上方には給炭装
置４が設けてあり、ここから水分６〜12％を含有
する粉状の原料石炭３が分散機５を経て供給され
る。気流輸送管２の頂部には、これと連続するガ
ス・石炭分離用サイクロン６が設けてある。この
サイクロン６は場合によつては複数のサイクロン
からなるいわゆるマルチクロン７であつてもよ
い。以上の装置を本発明では石炭熱処理装置と呼
んでいる。

８はブロワーであつて、約＋６mmAqに圧力制
御された前記高温集気管１７→高温ガス排出用配
管１→気流輸送管２→サイクロン６又はマルチク
ロン７の経路で粗コークス炉ガスを吸引するので
系内は負圧に保たれ、ブロワー８前で−800〜
1200mmAqの負圧となる。一方、ブロワー８で昇
圧された粗コークス炉ガスは、スプレーチヤンバ
ー１８においてスプレー１９により安水の噴霧・
冷却を受け80〜90℃となつて副生品回収のために
系外の化工工場へ送られる。以上が本発明のコー
クス製造装置である。

又、第１図に鎖線結線で示された構成部分はカ
ーボン燃焼装置である。２１は燃焼室であり、こ
こでコークス炉ガス、高炉ガス、天然ガス等の燃
料２３と燃焼用空気２４を燃焼させ、一方コーク
ス炉燃焼廃ガス、高炉の熱風炉燃焼廃ガス等の酸
素濃度３％以下、温度300℃以下の燃焼廃ガス２
２を導入して前記燃焼ガスと混合し、酸素濃度４
〜10％、温度500〜700℃に調整した燃焼ガスを
得、これを予め空窯にしたコークス炉１２の上昇
管１４の上部トツプカバー２５′を開とした上
で、該上昇管１４に連続して設けられた前記の高
温集気管１７→高温ガス排出用配管１→気流輸送
管２の下部に到る配管内壁の付着カーボンを局部
加熱を避けながら燃焼除去するものである。尚、
２５はバグフイルター、２６は煙突である。付着
カーボン燃焼除去の際に気流輸送管２を上昇した
剥離カーボン、酸化灰分、ガス分等は、気流輸送
管２に側設された散水装置２７によりミスト状に
した水を供給されてバグフイルター２５の耐熱温
度以下に冷却され、ブロワー８の吸引により気流
輸送管２を上昇し、サイクロン６又はマルチクロ
ン７を経て同伴する粉体の大部分を分離除去され
た後バグフイルター２５でさらに残留粉体を除去
した後煙突２６によつて大気中に放散される。

本発明のコークス製造装置は以上の構成になる
ものであるが、この装置によつてコークスを製造
するには、高温ガス排出用配管１から温度400〜
800℃の粗コークス炉ガスを垂直に設置した気流
輸送管２の吹込口２′から流入せしめ、一方給炭
装置４より粒径３mm以下が80〜85％を占める粉状
の水分６〜12％を含有する原料石炭を、定量切出
し機構例えばスクリユーフイダー（前記給炭装置
に備えられている）から切出し、分散機５を経て
気流輸送管２へ供給される。粗コークス炉ガスは
この湿つた原料石炭を上方へ移送しつつ熱交換
し、含有水分を全量除去し所定の温度まで加熱す
るいわゆる予熱操作を行い、かつ粗コークス炉ガ
スの温度低下に伴つて約520℃から凝縮を開始す
るタールを原料石炭に付着せしめる。この間ター
ルは気流輸送管２の内壁にも付着するが、気流輸
送される粉状の石炭によつて削取られるので成長
することはない。この石炭は上方へ行くに従つて
熱交換速度は次第に小さくなり、サイクロン６又
はマルチクロン７において粗コークス炉ガスと分
離される。斯くして温度90〜150℃の乾燥または
予熱炭が得られ、一方コークス炉ガスの温度は
150〜200℃に低下し既述した通りブロワー８の吸
引によりスプレーチヤンバー１８にてさらに冷却
され系外の化工工場へ送られる。

前記石炭熱処理装置において熱処理を受けた石
炭は、スクリユーフイダー８′により輸送装置９
を経て石炭塔ホツパー１０へ送られ、装炭車１１
へ切出される。この装炭車１１により装入を必要
とするコークス炉１２まで輸送され装入される。
コークス炉１２への装入時および装入後の短期間
に、原料石炭に付着したタールの蒸発と熱分解お
よび石炭の熱分解が激しく起るので、一時的にガ
ス発生のピークを生ずる。このピークによる炉圧
上昇を避けるために、水蒸気又は高圧安水１３に
より発生ガスを上昇管１４を経て低温集気管１５
へ吸引し、冷却する。この期間発生ガスに伴われ
て多量の石炭の微粉が飛散するので、前記の吸引
はこれを挿集し、次に述べる高温ガス排出用配管
１へのカーボン付着量を少くするための配慮によ
るものである。この期間を過ぎたところで遮断弁
１６を開とし、上昇管１４と高温集気管１７とを
連通せしめると同時に水封により上昇管１４と低
温集気管１５との連通を遮断する。以後火落ちに
至るまでの期間、コークス炉１２から発生する高
温粗コークス炉ガスは、高温状態のまま高温集気
管１７で炉団を構成する各炉から発生する高温粗
コークス炉ガスと混合され、平均化されてガス温
度、ガス組成の変動の少ないガスとなり高温ガス
排出用配管１へ導かれ、前述のように石炭の乾燥
又は予熱処理に使われる。以上のように高温集気
管１７のほかに低温集気管１５を備えることによ
つて、石炭装入時および石炭装入終了直後の炉圧
上昇に伴うコークス炉１２からのガス漏洩が防止
されると共に高温集気管１７と高温ガス排出用配
管１の内壁へのカーボン付着量が低減される。

第１図においては、一本の上昇管１４に低温集
気管１５と高温集気管１７の２本の集気管を接続
させてあるが、上昇管１４をマシンサイドとコー
クサイドに各々１本宛設け、その夫々に前記集気
管を接続させてもよい。

また気流輸送管２において粉状の石炭を気流輸
送するには、石炭の終端速度以上のガス流速が必
要である。ところが、粗コークス炉ガスの発生量
は基本的には生産計画やコークス炉の稼動率によ
り決定されるが、操業上これの発生量は時間と共
に変動し、もしトラブルが発生すると変動幅は更
に大きくなる。しかしこのようなガス発生量の変
動にもかかわらず、前述の気流輸送のためのガス
量を確保しなければならない。このためにブロワ
ー８の後にガス循環用配管２８を設けその一端を
前記高温ガス排出用配管１に接続することによつ
てガス量を補給する。

12〜16時間の乾留時間を経過して生成された温
度約1000℃のコークス２０は押出し機（図示省
略）によつて押出されて消火工程に送られる。

このようにしてコークス製造を続けると、上昇
管１４の粗コークス炉ガス出口から気流輸送管２
の下部に到る配管内壁にはカーボンが付着・蓄積
してくるので、このカーボンを一定期間毎に除去
しなければならない。しかして、この付着カーボ
ンは管内壁では600〜800℃に加熱されているが、
常温の空気に触れさせると着火せず、むしろ逆に
冷却される。従つて常温空気による燃焼除去はで
きない。500℃以上に加熱した空気を用いるとコ
ークスの場合は着火するが、局部的に高熱になり
過ぎて設備の損傷を惹起する。そこで、局部加熱
を起すことなく付着カーボンを燃焼除去するに
は、酸素濃度４〜10％、温度500〜700℃の燃焼ガ
スを用いればよい。そのため既述したように燃焼
室２１において前記の酸素濃度および温度に調整
されたガスを得、このガスを前記高温ガス排出用
配管１の上流と下流へ同時又は切替により時期を
ずらして送る。上流へ向つたガスは高温ガス排出
用配管１の部分と高温集気管１７を経て空窯にし
たコークス炉の上昇管１４に到る。この上昇管１
４の上部のトツプカバー２５′を開としガスを大
気放散する。この場合付着カーボンは酸化されて
一部はガス化し、一部は剥離して粉状のコークス
と灰分となり、気流に同伴され上昇管１４に到
る。ここで粒径の大きい粉状物はコークス炉１２
へ落下し、他は大気放散されることになる。下流
へ向つたガスは高温ガス排出用配管１の部分を経
て気流輸送管２へ入る。この部分の付着カーボン
はガスによつて酸化されて一部はガス化し、一部
は剥離して粉状のコークスと灰分となり、気流に
同伴されて気流輸送管２を上昇する。気流輸送管
２には散水装置２７が側設されているのでこれに
よりガスは冷却され、吸引ブロワー８の吸引によ
りサイクロン６又はマルチクロン７において粒径
の大きい粉状物は分離除去され、ガスはバグフイ
ルター２５を経て煙突２６より大気放散される。

燃焼室２１の出口ガス配管は前述の通り高温ガ
ス排出用配管１に接続させてもよく、又高温集気
管１７へ直接接続させてもよい。さらに又分岐し
て上昇管１４へ接続させてもよい。

散水装置２７は石炭の予熱処理の場合の温度調
整に用いることも可能である。

燃焼室２１で酸素濃度３％以下、温度600〜800
℃に調整した燃焼ガスを製造し、このガスを気流
輸送管２へ送り、石炭を乾燥又は予熱処理するこ
とも可能である。

本発明は以上説明したとおり、給炭装置と、該
給炭装置に連続しかつ底部に高温ガス吹込口を有
する気流輸送管と、該気流輸送管の頂部に連続す
るガス・石炭分離用サイクロンとを備えた石炭熱
処理装置並びにコークス炉の上昇管に設置した水
蒸気又は高圧安水の添加装置に続く低温集気管に
低温排出用配管を接続してなるコークス炉から乾
溜初期発生ガスを排出させる低温ガス配管系を水
封可能に備え、コークス炉の上昇管に遮断弁を介
して設置した高温集気管に高温ガス排出用配管を
接続してなる上記乾溜初期発生ガスの発生後に発
生する高温ガスを排出させる高温ガス配管系を備
え、上記高温ガス排出用配管の他端を上記気流輸
送管の高温ガス吹込口に接続させた高温ガス供給
装置を設けてなり、まず遮断弁を閉じてコークス
炉内における多量の石炭の微粉が発生するコーク
ス乾溜初期発生ガスを上昇管より低温集気管を介
して低温ガス排出用配管へと吸引・挿集し、所定
時間経過後に低温ガス配管系を水封すると同時に
遮断弁を開き、コークス炉内における石炭の粉塵
が少ない高温粗コークス炉ガスを上昇管より高温
集気管を介して高温ガス排出用配管に導いて高温
ガス排出用配管へのカーボン付着量を少なくする
ようにしたから、コークス化の時間が短縮され、
それだけ生産性が高くなるばかりでなく、熱処理
を受けた石炭からは高品質のコークスが得られる
し、消費エネルギーも従来の装置より低減される
等の諸効果を奏することが確認された。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の系統図である。 １……高温ガス排出用配管、２……気流輸送
管、２′……高温ガス吹込口、３……原料石炭、
４……給炭装置、５……分散機、６……サイクロ
ン、７……マルチクロン、８……ブロワー、８′
……スクリユーフイダー、９……輸送装置、１０
……石炭塔ホツパー、１１……装炭車、１２……
コークス炉、１３……水蒸気又は安水添加装置、
１４……上昇管、１５……低温集気管、１５′…
…低温ガス排出用配管、１６……遮断弁、１７…
…高温集気管、１８……スプレーチヤンバー、１
９……スプレー、２０……コークス、２１……燃
焼室、２２……燃焼廃ガス、２３……燃料ガス、
２４……燃焼用空気、２５……バグフイルター、
２５′……トツプカバー、２６……煙突、２７…
…散水装置、２８……ガス循環用配管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (A) 給炭装置と、該給炭装置に連続しかつ底
   部に高温ガス吹込口を有する気流輸送管と、該
   気流輸送管の頂部に連続するガス・石炭分離用
   サイクロンとを備えた石炭熱処理装置、 (B) コークス炉の上昇管に設置した水蒸気又は高
   圧安水の添加装置に続く低温集気管に低温ガス
   排出用配管を接続してなるコークス炉から乾溜
   初期発生ガスを排出させる低温ガス配管系を水
   封可能に備え、コークス炉の上昇管に遮断弁を
   介して設置した高温集気管に高温ガス排出用配
   管を接続してなる上記乾溜初期発生ガスの発生
   後に発生する高温ガスを排出させる高温ガス配
   管系を備え、上記高温ガス排出用配管の他端を
   上記気温輸送管の高温ガス吹込口に接続させた
   高温ガス供給装置、 上記(A)(B)を設けたことを特徴とするコークス製
   造装置。