JP2564582B2 - コークス炉の炭化室上部空間温度制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はコークス炉装入炭の装入量とは無関係に装入
密度を調節することにより装入炭上面レベルを変化さ
せ、コークス炉の炭化室上部空間容積を調節して乾留中
の炭化室上部空間温度を制御する方法に関する。

〔従来の技術〕

一般にコークス炉の燃焼制御は特公昭57−53,832号公
報や特公昭61−8868号公報にみられるように、燃焼室温
度を連続制御することで実施されてきた。しかし燃焼室
温度が一定でも炭化室上部空間温度が変化してしまう欠
点を有していた。

炭化室上部空間とは炭化室内に装入された石炭層の最
上部と炭化室天井レンガとの間に形成されるガスが通過
する空間を称すものとする。

従来コークス炉における操業はコークスの品質と量の
制御をいかに効率的に行うかがポイントであり、与えら
れた装入炭の条件下では前記のごとくフリュー温度のみ
が操業管理の中心であった。かつて与えられたコークス
炉設備で、一定時間に最大量の質のコークスの生産が要
請された時は、炭化室の装入量を多くして、装入時の炭
化室上部空間容積を小さくした時があったが、この時期
にはコークス炉の稼動率も大きくする必要があったた
め、フリュー温度も高くして、火落時間を短くする操業
が行われ、この炭化室上部空間容積の減少は問題となら
なかった。

近時、コークスの減産、コークス炉の稼動率の低下、
コークス炉の省エネ操業が行なわれるに伴い、炭化室装
入量を減少させることは省エネに反するため、炭化室上
部空間容積はそのままでフリュー温度を下げる作業が行
われてきた。これにより乾留消費熱量は大巾に低下した
ものの、タール等副産物品質面の悪化が顕著となり、タ
ール等からの製品の品質保持の観点からコークス炉の乾
留制御を見直す必要にせまられている。

この対策の技術としては、特開昭59−172,584号公報
がある。これは目標の装入炭高さになるように装入炭量
を調整して装入炭をコークス炉に装入し、装入炭量に合
わせてレベリングできるレベラー装置で装入炭高さを均
一にして、装入炭高さとフリュー上部炎道の相対的な高
さ関係を保ち、この調整により生じた炭化室上部空間で
乾留副産物を熱改質するものである。

また特開昭61−9491号公報は炭化室内の上部空間の温
度を高めるためこの部分に電熱、ラジアントチューブ等
の温度制御機構を設けるものである。

また特開昭61−120,890号公報は、炭化室上部ガス道
温度を制御し発生タール中のキノリン不溶分を制御する
ものである。その手段としてはフリューの燃料ガスのカ
ロリー選択により、燃焼速度を変え、フリュー頂部温度
を頂するものである。

特開昭61−120,891号公報は、石炭の乾留過程のター
ル中のキノリン不溶分の変化に着目し、乾留中期にキノ
リン不溶分の少ないタールを回収し、その他の時期にキ
ノリン不溶分の多いタールを回収するものである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

特開昭59−172,584号公報の技術について考察する。
これは装入炭高さを目標の位置にして、装入炭量を減少
し、炭化室上部空間容積を大きくし、タールを改質しよ
うとするものであるが、炭化質上部空間を大きくするこ
とによりタールを改質し得るという定性的な思想は昭和
30年代から公知で、ただコークスの生産性増大に反し、
コークスｔ当りのエネルギー消費量増大につながるた
め、実施されなかったのである。そうするとこの技術は
レベラー位置を上下に調節できるようにして、目標の装
入炭高さとなるようにレベラー位置を下げられるように
して炭化室上部空間容積を増大させ、タールを改質する
技術となる。しかしコークス炉でレベラー装置挿入開口
部は、炉蓋の上方であり、この開口部をむやみに大きく
することは、炉蓋の構造的強度を低下させるばかりでな
く、ガス漏れ等が生じ易くなるという問題がある。即ち
レベラー装置の位置の調整は限度がある。

特開昭61−9491号公報の技術は炭化室上部空間の温度
を制御するために電熱や間接加熱装置をつけるものであ
るが、炭化室上部空間がカーボン付着が著るしい場所で
あり、装入炭上方にはレベラー往復があり、また押出機
のコークス押出に伴う、コークスのもり上り等もあっ
て、実現は極めて困難である。特開昭61−120,890号公
報での炭化室上部空間温度の制御手段は、結局フリュー
の燃料ガスのカロリー選択である。

特開昭61−120,891号公報は、乾留過程のタールの変
化に着目しているが、タール中のキノリン不溶分に注目
して分別回収を目指している。

本発明は単に炭化室上部空間容積を大きくすればター
ルの改質ができるという定性的な思想ではなく、炉温
｛フリュー温度（以下T_fという）｝と炭化室上部空間温
度（以下T_sと称する）との関係を炭化室上部空間容積を
パラメーターとして定量的に明らかにして、この関係に
基いて、T_sをT_fと炭化室上部空間容積に基いて制御でき
る手段を提供する。

本発明の目的は、コークス炉の品質、量ばかりでな
く、副産物の品質をも制御することにある。この副産物
の品質の制御は、乾留中の炭化室上部空間温度（T_s）と
発生ガスの滞留時間（τ）によって、おおよその性状が
決定づけられることに着目し、直接的には、装炭時の装
入量ではなく、装入炭へのタール、重油などのオイル添
加率、成型炭配合率、粒度調整、装入炭水分などの装入
密度を決定する因子を変化させて炭化室上部空間容積に
影響する因子を制御することにより、定量的に乾留期間
を通してのT_sをT_fとは独立に制御する方法を提供するこ
とである。

更に本発明の目的は、炭化室の装入量を減少させた時
に起るコークスのエネルギー原単位の上昇を最小限に押
えながら前記目的を達成する方法を提供することであ
る。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは前記問題点を解決するための鋭意研究を
行なった。

従来から、コールタール等の副産物性状に対して炭化
室上部空間温度（T_s）が関与していることは公知であっ
たが、その他の要因や、要因相互の寄与率については不
明な点が多かった。そこでコークス炉操業条件のタール
品質への影響を明らかにするため、操業条件を大巾に変
更した実験を行い、コールタール品質におよぼす要因構
造の定量的解明を行った。その結果、炭化室上部空間容
積をパラメータとするT_fとT_sの関係を明らかにし、更に
乾留中の炭化室上部空間容積は、装入炭へのタール、重
油などの重質湯添加率、成型炭配合率、粒度調整、装入
水分等により定まる装入密度によって決まってくる事に
着目し、これら装入炭特性を調整することにより問題点
を解決し得ることを見い出し本発明を完成した。

すなわち本発明はあらかじめ炭化質上部空間容積ごと
のフリュー温度と炭化室上部空間温度の関係を求め、こ
の関係に基づいて炭化室の上部空間容積を装入密度の調
整により増減させることによって、乾留時の炭化室上部
空間温度をフリュー温度とは独立して目標値となるよう
に制御することを特徴とするコークス等の炭化室上部空
間温度制御方法である。

以下本発明を詳細に説明する。

本発明における炭化室上部空間容積とは、炭化室内に
装入された石炭層の最上部と炭化室天井レンガとの間
に、乾留期間を通して形成される空間部分の平均容積の
ことであり、炭化室内に発生したガスが集合し、上昇管
基部に至るまでの空間を称する。

ここで炭化室上部空間容積は、炭化室の寸法（巾、高
さ、長さ）が既知であれば、装入時の装炭高さを測定す
ることにより計算によって求められる。

装炭高さの測定は、例えば本出願人が先に提案した特
開昭60−260687号公報（コークス炉の石炭装入口より炭
化室内にパイプを装入し、このパイプ内に一定圧の流体
を供給すると共に、炭化室内に装入された石炭がパイプ
先端部まで達したときの上記流体の圧力変化を検知して
石炭の装入レベルを検出する。）などの公知技術を応用
することにより自動的に計測できる。

また炭化室上部空間温度は炭化室発生ガスの大部分が
集合する上昇管近傍で測定することが望ましい。

かかる炭化室上部空間容積を増減する具体例として
は、従来法のように装入量を増減するのではなく、同一
装入量を維持しながらタールや重油などの重質油の添加
率の調整による、装入密度の増減によって変化させるこ
とができる。また上記オイリングだけでなく装入炭の水
分、粒度調整や成型炭配合率調整により装入密度を増減
することによって炭化室上部空間の容積を増減させるこ
とができる。

本発明においては、上記した如き装入密度の調整によ
りコークス炉における炭化室上部空間容積をあらかじめ
設定しておいて、その際フリュー温度（T_f）をそれぞれ
変化させた場合の炭化室上部空間温度をそれぞれ求めれ
ば、当該コークス炉独自の装入炭調整によって決定され
る空間容積におけるT_fとT_sの関係は通常直線の関係式と
して求められる。

従って炭化室上部空間容積をオイリング、成型炭配合
率、粒度調整、装入炭水分などの装入密度を決定する因
子の調整によって種々に変化させることによって、それ
ぞれのT_fとT_sTの関係式をあらかじめ、求めておけば、T
_fが一定条件下で乾留するときでも、炭化室上部空間容
積を装入密度の調整により増減させるだけで、乾留時の
炭化室上部空間温度（T_s）をT_fとは独立して目標値にな
るように制御することができる。

〔実施例〕

以下に実施例によって本発明を更に具体的に説明する
が本発明はこの実施例によって何等限定されるものでは
ない。

第１図は装炭量や装入密度を調節し、炭化室上部空間
容積を変化させた場合のT_fとT_sとの関係を示す。

イは比較例として、通常レベラー高さに相当する装炭
量で乾留した場合のT_fとT_sとの関係を示す。この場合は
コークス生産の前提となるコークス炉稼動率を決定する
基本的要因であるT_fにT_sが連動するためT_sを独立に制御
することが不可能であることは明らかである。

ロは本発明による、装入炭の装入密度を増大し、これ
により炭化室上部空間容積を変更し、T_fから独立してT_s
を変更した実施例である。

すなわちロはイと同一装炭量（t/チャージ）であるに
もかかわらず、装入炭にタールを２重量％添加したこと
により、装入密度が増大し、炭化室上部空間容積が拡大
し、結果的にT_sが上昇したことを示す。

炭化室上部空間容積の拡大に伴い、T_sが上昇すること
が明らかである。

また成型炭を配合すると、装入密度が増大するため、
通常操業（粉炭装入）の場合よりも、装炭高さが低下
し、炭化室上部空間容積が拡大する。このため装炭量を
減少する場合と同様にT_sを上昇させることが可能であ
る。

表１に通常操業（粉炭装入）の場合と成型炭配合の場
合の実施例を示す。（１チャージ当りの装入炭重量は同
一とする。） また装入炭水分によっても、装入密度が変化するた
め、同様にT_sの制御手段とすることができる。第２図に
その実施例を示す。

第２図は同一装炭量の場合において、装入炭水分をそ
れぞれ変化させた場合のT_fとT_sの関係を示す。装入炭水
分が少なくなる程、炭化室上部空間容積が拡大して、同
一フリュー温度でも、炭化室上部空間温度が上昇するこ
とが明らかである。

従って、これら実施例から明らかな如く、フリュー温
度（T_f）が一定条件下であっても、装炭量を減少させる
か、あるいはタール添加によるオイリング、成型炭配合
率、あるいは装入炭水分調整のいずれかまたはこれらの
組合わせによって装入密度を調整することによって、炭
化室上部空間容積V_sを大きくでき、炭化室上部空間温度
（T_s）は高温度側へ任意の目標値になるように制御する
ことができることが明らかである。

なお、T_fとT_sの関係は、コークス炉の種類、形状毎に
異なるため、あらかじめ関係式を求め、かつ装入炭量や
オイリング量、成型炭配合率、装入炭水分量、粒度分布
など装入炭密度を決定する因子の変更に伴う装炭時の炭
化室上部空間容積を求めておくだけで、T_fの設定温度に
対し、T_sを任意の目標値に制御できるのである。

〔発明の効果〕

本発明方法によれば、タール等の重質油添加や装入炭
水分、成型炭配合率、装入炭粒度調整などによる装入密
度の調整により、炭化室上部空間容積を制御すれば、T_s
をT_fから独立して任意の目標値に設定できることになる
ため、コークス炉稼動率の低下、省エネ操業の要請等に
よって、しわよせが来る副産物の品質を向上、制御する
道を拓いた技術であり、しかもコークス生産量、品質の
維持を可能にするなど、コークス工業に寄与する所大な
る発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図はフリュー温度（T_f）と炭化室上部空間温度
（T_s）の関係を 炭化室上部空間容積をパラメーターとして表した図であ
る。 第２図はフリュー温度（T_f）と炭化室上部空間温度
（T_s）の関係を 装入炭水分をパラメーターとして表した図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】あらかじめ、炭化室上部空間容積毎のフリ
   ュー温度と炭化室上部空間温度との関係を求め、一方装
   入炭のオイル添加率、成型炭配合率、粒度調整、装入炭
   水分などの装入密度を決定する因子の調節を行うことに
   よって、装入炭上面レベルを変化させ、これにより炭化
   室上部空間容積を調節し、乾留時の炭化室上部空間温度
   をフリュー温度とは独立して目標値になるように制御す
   ることを特徴とするコークス炉の炭化室上部空間温度制
   御方法。