JPH11131074A

JPH11131074A - コークス炉の操業方法

Info

Publication number: JPH11131074A
Application number: JP30058097A
Authority: JP
Inventors: Hidetaka Sugibe; 英孝杉辺
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1997-10-31
Filing date: 1997-10-31
Publication date: 1999-05-18

Abstract

(57)【要約】【課題】火落ち時間が設定値より遅れた炭化室に対する
装炭量を、一定の範囲内で減量することにより炉全体の
炭化時間を均一化せしめて、炭化不良を未然に防止する
コークス炉の操業方法を提供する。【解決手段】通常の装炭量で乾留したときに、設定火落
ち時間ｔ_S（ｈｒ）に対してΔｔ（ｈｒ）だけ火落ちが
遅れた炭化室への装炭量を、前記通常の装炭量よりも少
なくとも（Δｔ／ｔ_S）×１００（％）だけ減じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉の操業
方法の改良に関し、特に、炭化不良コークスの押出しを
未然に防止することが可能なコークス炉の操業方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉には、燃料，空気の供給方
法、蓄熱室の配列、燃焼室等の構造の違いにより種々の
タイプがある。一般に、下部に蓄熱室、上部には交互に
配列した燃焼室と炭化室とを備えて、それぞれ炉長方向
に多数に分割配置されている。その炭化室に粉体状の原
料石炭を装入して、燃料ガスと空気を蓄熱室で予熱した
のち燃焼室で燃焼し、その燃焼熱を隣接の炭化室に伝熱
せしめて室内の石炭を乾留する。炭化室内の石炭は、空
気を遮断して加熱されると温度上昇に伴って水分や吸蔵
ＣＯ，ＣＨ₄等を放出していき、３００℃を越えると石
炭自体の熱分解が始まってガス，化合水やタールが急激
に発生するとともに軟化溶融する。そして５００℃近く
になると再び固化して多孔質塊状の半成コークスとな
る。更に温度が上昇して９００℃以上になると揮発分の
放出はほぼ終了して高温乾留コークスになる。上記の加
熱開始からガス発生終了迄の所要時間を火落ち時間と称
する。この火落ち時間の経過で、炉内の石炭乾留は終了
する筈であるが、実際には炉蓋の近傍などでは乾留の進
行が部分的に遅れる結果、完全にはコークスになってい
ない。そこで、更に１〜数時間程度の熟成及び均熱化の
時間（置時間と称する）を置いた後、炭化室内から押し
出している。この置時間と前記火落ち時間との合計を炭
化時間といい、これが押し出しサイクルとなる。

【０００３】適切な火落ち時間を経ずに、乾留が不完全
なままで押し出すと、残存揮発分が空気との接触で不完
全燃焼して煤（黒煙）が放散されるという問題がある。
反対に乾留過多であると過剰にエネルギーが浪費される
ため経済的損失をまねくという問題がある。一般に、所
要の火落ち時間の長短は、石炭自体の性状の他に、各炭
化室の装入密度，昇温速度，最終到達温度等の乾留条件
や、付着カーボン量などの個々の炭化室（窯）の状態等
によっても影響され、炭化室間でバラツキが生じる。

【０００４】コークス炉の操業のポイントは各窯毎の炭
化時間の均一性の確保にあり、炉の各窯間の火落ち時間
のバラツキ対策が重要とされている。そのためには、各
炭化室における火落ち時間の把握と炉温の把握が必須で
ある。火落ち時間については、実際の操業で炭化処理し
た後に炉を開けて状態を観察し、今回処理にあたり設定
した火落ち時間の適否を確認して、次回の処理に反映さ
せるという方法が採られている。

【０００５】また、通常の室炉式コークス炉では、乾留
に必要な熱は、燃焼室と炭化室との間に介在する炉壁れ
んがを通して、両側から炭化室内の石炭層に伝達され
る。すなわち、乾留における火落ちは伝熱律速であり、
基本的には当該炉壁の温度で決定される。それゆえ、火
落ち時間を所定値に保つべく、炉内温度を把握して燃焼
室に供給する燃焼ガス量の調整を行う。このため種々の
温度測定方法が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、温度把
握のために数十室もある各炭化室毎に温度センサを設置
すると、莫大な費用を要することになるという未解決の
課題がある。

【０００７】また、たとえ火落ち時間や炉温が各炭化室
毎に把握され、炭化不良となる炭化室の分布状態が事前
に検知されたとしても、それら全ての炭化不良の炭化室
からの押し出しを完全に回避することは実際には難し
い。というのは、炭化不良となった炭化室に対しては、
他の炭化室よりも火落ち時間を長くとる（置時間は同一
でよい）ことで十分な乾留状態が得られるのであるが、
その場合、押し出しサイクルが設定値より長くなる結
果、炉全体の計画押し出しサイクルから外れて、いわゆ
る飛び窯となってしまう。この飛び窯が出ると、コーク
ス炉の付帯設備である装炭車，押出機，ガイド車等の移
動が不規則，不連続となる。これにより、次回サイクル
のための炭化室への装炭時に石炭の誤装入をまねき易く
なって生産本数の低下を来すばかりでなく、炉上面に石
炭が飛散して発塵する危険性があるという未解決の課題
がある。

【０００８】また、炉温や火落ち時間を把握して燃焼ガ
ス量を調整したとしても、コークス炉の熱容量が大きい
ことから応答に時間がかかる。そのため、当該処理サイ
クルにおける調整効果を、処理が終了して押し出された
コークスをみて確認し、その結果を勘案して次回処理サ
イクルで更に調整を実施するというフィードバックサイ
クル処理を数回繰り返すことが必要となり、その間の炭
化不良は避けられないという未解決の課題もある。

【０００９】本発明は、このような従来のコークス炉に
おける課題を解決するためになされたものであり、火落
ち時間が設定値より遅れた炭化室に対する装炭量を、一
定の範囲内で減量することにより炉全体の炭化時間を均
一化せしめて、以後の炭化不良を未然に防止するコーク
ス炉の操業方法を提供することを目的とす。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るコークス炉の操業方法にあっては、
通常の装炭量で乾留したときに、設定火落ち時間ｔ
_S（ｈｒ）に対してΔｔ（ｈｒ）だけ火落ちが遅れた炭
化室への装炭量を、前記通常の装炭量よりも（Δｔ／ｔ
_S）×１００（％）以上減じることを特徴とする。

【００１１】ここで、請求項１記載のコークス炉の操業
方法において、前記火落ちが遅れた炭化室への装炭量の
減少程度は、通常の装炭量の２０％減を上限とするのが
よい。２０％を越えて装炭量を減量しても、もはや火落
ち時間の短縮率は飽和してしまい効果が認められないた
めである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面を参照して説明する。図１〜図３は、本発明を好適に
適用できるコークス炉の一例を示す概要図で、図１は斜
視図、図２はそのII−II断面図、図３は図２のIII − I
II断面図である。図示のものは、カールスチル式コーク
ス炉であって、炉体下部に多数の蓄熱室１が隣接させて
設置され、その各蓄熱室の上部に燃焼室２と炭化室３と
が交互にそれぞれ７０〜１００室程、炉長方向に配列さ
れている。蓄熱室１は蓄熱れんが４により、燃焼室２は
整流板（ダクト）５により、いずれも二分割構造とされ
ており、両室の間は炉壁れんが６で仕切られている。燃
料ガス及び空気は蓄熱室１で予熱された後、整流板５に
設けた開口５ａから６段に分かれて燃焼室２に供給され
て燃焼する。そのため上下の温度差は少ない。燃焼後の
ガスは、隣接する蓄熱室１を通り蓄熱れんが４で熱回収
された後、煙道７を経て排出される。燃焼室２内の燃焼
熱は炉壁れんが６を通して炭化室３内の石炭層に伝達さ
れ、これを加熱する。蓄熱れんが４や整流板５により各
燃焼室２の加熱はできるだけ均一に行われるようになっ
ているが、実際は炉蓋９，１０のある端の方が昇温しに
くく、例えば炭化室３の中央部が１０００℃のとき両端
部８００℃程度になる。

【００１３】このコークス炉の付帯設備として、石炭塔
１２から移載した石炭を各炭化室３内に装入口３ａから
投入する装炭車１３、炭化室３内のコークスを外に押し
出す押出機１４、押し出されたコークスを受け止めて下
方に落とすコークガイド車１５、そのコークガイド車１
５から落とされた赤熱コークスを廃熱回収用の消化装置
に搬送する消化電車１６等を備えている。

【００１４】上記コークス炉の操業にあたり、初めは各
炭化室３内に通常の操業における装炭量で石炭を装入す
る。その量は各炭化室３とも同一量である。先に述べた
火落ち時間に及ぼす各種要因を勘案して、その装炭量に
対応する火落ち時間ｔ_S（ｈｒ）を設定し、これに１〜
２時間の置時間を加えた炭化時間をもって押し出しサイ
クルとする。そして、燃焼室２に燃料ガスを予め設定し
た所定の流量で供給して燃焼させ、炭化室３内の石炭層
を加熱する。押し出しサイクル時間が経過したら加熱を
止めて、炉蓋９，１０を開く。このとき、未だ乾留不十
分であった炭化室３のコークスは残存揮発分が空気との
接触で不完全燃焼して煤を出すので（発塵）見分けるこ
とができ、その炭化室３は炭化不良と判断される。

【００１５】炭化不良の炭化室３は炉蓋９，１０閉じて
再加熱する。発塵が認められなくなるまで加熱を行い、
その再加熱所要時間Δｔ（ｈｒ）を求めれば、その分が
火落ちの遅れた時間であり、換言すれば短縮すべき火落
ち時間である。次いで、コークス炉１の全炭化室３内の
コークスは押出機１４で炉外へ排出する。この押し出し
作業は、押出機１４を順次移動させながら繰り返され
る。排出が終われば、次のサイクルの装炭を行う。この
とき、炭化不良と判断された炭化室３への装炭量は減量
する。その減量の程度（装炭量削減率）は、通常の装炭
量で乾留した前回のサイクルにおける設定火落ち時間ｔ
_S（ｈｒ）に対する火落ち遅れ時間Δｔ（ｈｒ）の割合
（火落ち時間短縮率）と少なくとも同率とする。すなわ
ち、（Δｔ／ｔ_S）×１００（％）以上の減量とする。

【００１６】この装炭量の減量により、前回サイクルで
は炭化不良となった炭化室３については、単位石炭当た
りの受熱量が多くなり、火落ち時間が前回より短縮され
ると共に乾留の遅れた部分のコークス化が促進される。
そのため、押出計画を乱すことなく、炭化不良炭化室の
コークス押し出しを確実に防止することができる。

【００１７】但し、図４に示した実炉での試験結果によ
れば、装炭量削減の火落ち時間短縮効果は必ずしも直線
的ではない。すなわち、装炭量が２０％以下のうちは火
落ち時間短縮率との関係は略直線的であるが、装炭量が
２０％を越えると火落ち時間短縮率が飽和してしまい、
得策とはいえなくなる。それゆえ、本発明における装炭
量削減率の上限は２０％とするのがよい。

【００１８】また、装炭量削減率の値に対して対応する
火落ち時間短縮率の値の方が小さくなっている。例え
ば、装炭量削減率２０％，１０％，５％に対して火落ち
時間短縮率はそれぞれ１３％，７％、３．５％であり、
火落ち時間短縮率のおよそ１．５倍が装炭量削減率にな
っている。したがって、目標とする火落ち時間短縮率Δ
ｔ／ｔ_Sを達成するには、その１．５倍の数値の装炭量
削減率とするのが好ましい。

【００１９】かくして、本発明にあっては、コークス炉
の多数の炭化室のうち炭化不良傾向となった炭化室につ
いては、予め装炭量を減量して炭化不良の発生する危険
性を排除したうえで操業を継続する。これにより、その
間に燃焼ガス量の調整を着実に実行する余地ができ、当
該ガス量調整の完了後は通常の装炭量への復帰がなされ
る。

【００２０】（実施例）以下に、実施例により本発明の
効果を説明する。カールスチル式の高さ６ｍ級の室炉を
用いて、１室（窯）あたりの通常装炭量３０．５ドライ
トン／窯にて実験した。１日当たり稼働率は１３０％
（押し出しサイクル＝火落ち時間＋置時間＝２４ｈｒ／
１３０×１００＝１８．５ｈｒ）に設定した。内訳は、
火落ち時間１６．５ｈｒ、置時間２ｈｒである。この条
件で処理した時に設定火落ち時間１６．５ｈｒを越える
炭化室は、全１０２室中の２５室あり、表１に示すよう
に、目視判定でそのうちの約半数に押し出し時の発塵が
認められた。

【００２１】

【表１】

【００２２】そこで、これらの発塵炭化室に対する装炭
量を次の通り減量した。設定火落ち時間ｔ_S：１６．５ｈｒ火落ち遅れ時間Δｔ：０．８ｈｒよって火落ち時間短縮率Δｔ／ｔ_S×１００＝４．８％この火落ち時間短縮率の１．５倍を装炭削減率とする。

【００２３】このように発塵炭化室の装炭量を削減して
再度コークス炉の操業を行ったところ、火落ち時間が設
定値１６．５ｈｒを越える炭化室は半減した。特に、１
ｈｒ以上越えるものは皆無であった。これにより押し出
し時の発塵はゼロとなり当初の押し出し計画を乱すこと
なく操業することができた。

【００２４】一方、比較例として、上記実施例と同一炉
を用い、実施例の終了後すぐに、全炭化室とも通常の装
炭量（３０．５ドライトン／窯）に戻して、定法通りの
操業を３日間継続して行った。その後、火落ち時間短縮
率Δｔ／ｔ_Sの０．５倍（５割）の装炭量削減率として
発塵炭化室に対する装炭量を減量した。

【００２５】その結果、火落ち時間は短縮されたもの
の、設定値１６．５ｈｒを越える炭化室は８０％程度あ
り、特に、１ｈｒ以上越えるものが２０％残存した。押
し出し時の発塵も減少はしたが、なお１／４の残存が認
められた。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るコー
クス炉の操業方法によれば、火落ちが遅れた炭化室への
装炭量を一定の範囲内で減量するため、各炭化室毎に高
価な温度センサを設置することなく炉全体の炭化時間が
均一化できて、飛び窯や炭化不良が未然に防止されると
いう効果を奏する。

【００２７】また、押し出し時の発塵も防止できて環境
保護に貢献できるという効果が得られる。また、押し出
し時に不完全燃焼して放散されていたＣガスを回収でき
て、省エネルギーにも効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコークス炉の一例を示す斜視図であ
る。

【図２】図１のII−II断面図である。

【図３】図２のIII − III断面図である。

【図４】装炭量削減率と火落ち時間短縮率との関係を示
す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】通常の装炭量で乾留したときに、設定火
落ち時間ｔ_S（ｈｒ）に対してΔｔ（ｈｒ）だけ火落ち
が遅れた炭化室への装炭量を、前記通常の装炭量よりも
少なくとも（Δｔ／ｔ_S）×１００（％）減じることを
特徴とするコークス炉の操業方法。
【請求項２】請求項１記載のコークス炉の操業方法に
おいて、前記火落ちが遅れた炭化室への装炭量の減少程
度は、通常の装炭量の２０％減を上限とするコークス炉
の操業方法。