JPH06104832B2 - コ−クスの連続的製造方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 本発明はコークスの連続的製造方法およびその装置に係
り、冶金用コークスの如きを連続的且つ能率的で、しか
も熱原単位を低減し、又弾力性をもつた生産方式により
製造せしめ、又高強度コークスを得ることのできる方法
およびその装置を提供しようとするものである。

産業上の利用分野 冶金用コークスなどの製造技術。

従来の技術 コークスは高炉装入原料その他の冶金用、あるいは鋳物
用、燃料用、化学用その他に広く利用され、その製造に
ついては古くから実施されて来たところであるが、今日
においてその大部分は通常単にコークス炉と称されてい
る水平室炉式コークス炉で製造されている。

即ちこの水平室炉式コークス炉は例えば最新燃料便覧
（コロナ社）の183〜192頁に記載されている如くで、一
般的に幅400〜500mm、高さが４〜8mで奥行が12〜18mの
耐火煉瓦で形成された炭化室中に粉炭を装入し、該炭化
室両側に形成された燃焼室からの伝熱により加熱しコー
クス化する。

つまり前記燃焼室においてはガス燃焼によつて温度1100
〜1350℃の火熱を得、これを耐火煉瓦壁を介して炭化室
内の粉炭に伝熱せしめ、約1000℃に加熱してコークスと
なる。石炭は装炭車により炉頂から前記炭化室に装入さ
れ、得られたコークスは炉側の押出機により反対側のガ
イド車を介して消化車に押出され、消火設備に搬送され
る。なお一部に例えば最新燃料便覧175〜181頁に示され
るように品質改善、使用原料炭の範囲拡大を目的として
乾燥炭装入、スタンプ装入、予熱炭装入、成型炭配合法
などが提案され、又燃料協会誌第63巻10号889頁におけ
る如く炭化室の薄壁化、高熱伝導率煉瓦の採用、蓄熱煉
瓦形状の改良、炭化室の大型化ないし広幅化が生産性の
向上を目的として提案されている。

又燃料協会誌第61巻第659号169〜177頁における如く連
続式成型コークス法が開発され、非粘結炭を主原料とし
粉砕成型後乾留することが提案されて一部実用化テスト
されている。

発明が解決しようとする問題点 然し上記したような従来法によるものは何れもそれなり
の問題点を有し、それぞれに好ましい手法となし得な
い。

即ち前記した一般的な水平室炉式コークス炉においては
下記するような不利点を有している。

高価な耐火物を多量に使用した構造であつて建設費
は製鉄所用コークス炉の場合、数百億円にも達する漠大
なものとなる。

乾留温度が高く、生産性も低い。

席達の熱伝導率は一般に0.2〜03KCal/mh℃と小さいので
乾留速度は伝熱律速状態で進行する。又煉瓦壁を介して
燃焼室からの火熱が伝導されるので必ずしも効率的でな
く、従つて現在の炉幅では乾留温度を高くしても乾留時
間は15〜20時間のように相当に長いものとなり、必然的
に生産性は非常に低い。

使用原料炭としては粘結炭が90％以上のように多量
に必要となる。

長期間に亘る連続操業とならざるを得ない。

即ち炭化室は各室毎に独立したものを多数個燃焼室を介
して連続したものとなるので装炭車、コークス押出機、
ガイド車、消火車などの付属移動機械の組合わせによる
バツチ式作業であるため自動化、省力化が困難であり、
上記のように長い乾留時間を必要とし、更には炉体が
殆んど耐火煉瓦積構造であつて温度変化への追従性が甚
だしく劣り、急激な生産変更ができないと共に生産弾力
性に乏しく、又長期休止後の運転再開が非常に困難であ
る等の事情が複合し、操業開始後は炉の耐用期間が尽き
るまでのような長期連続操業となる。

炉頂や炉側に開閉部が多く、発生ガスのシールを完
全にすることが困難であると共に装炭や窯出し時の発塵
対策を完全にすることが困難で、それらの対策に莫大な
設備費を必要とする。

原料炭範囲の拡大や生産性向上を主目的として提案され
ている前記技術は上記したような水平室炉式コークス炉
における問題点の一部を改善することができたとしても
抜本的な解決をなすものでなく、しかも余分な処理工程
を必要とし、或いは耐火煉瓦の強度や使用機器の強度特
性などから限界があつて、充分な改善効果を得ることが
できない。

連続式成型コークス法においても原料炭にかなりの制限
が伴わざるを得ない。

「発明の構成」 問題点を解決するための手段 粉砕された原料炭の圧密成形体を容器内に密接した状態
に収容してから該容器を介して焼成し前記圧密成形体の
周面をコークス化し、次いでこの周面コークス化成形体
を取出しトンネル炉内において搬送しながら、初期、中
期および末期の各乾留処理を順次に行わしめることを特
徴とするコークスの連続的製造方法および、 原料炭を容器に装入すると共に圧密化する機構と、この
原料炭を圧密化状態で収容した容器を加熱し収容された
原料炭ケーキの周面をコークス化する機構を有し、この
周面コークス化ケーキの容器から取出されたものを間隔
を採つて多層状に受入れる搬送手段を備え、該搬送手段
を初期、中期および末期の各乾留手段をもつたトンネル
キルン内において通過させるようにしたことを特徴とす
るコークスの連続的製造装置。

作用 粉砕された原料炭の圧密成形体を容器内に密接した状態
で収容したものを焼成し、該圧密成形体周面にコークス
化層を形成したものはその後の加熱コークス化に当つて
配合原料炭の軟化溶融時における自由膨脹を抑制する。

軟化溶融時における自由膨脹が抑制されることにより得
られるコークスの品質が向上する。

上記のような圧密成形体とすることにより原料炭種の使
用範囲を拡大し、又コークスの高強度化を図る。

前記のように周面に薄層のコークス化層を形成した原料
炭ケーキは間接、直接および自然式のような任意の方式
で焼成乾留することができる。従つて低温乾留を図り、
又直接乾留や自然式乾留で乾留時間を短縮し、更に弾力
的生産を可能にする。

前記原料炭ケーキは台車その他の搬送手段によつてトン
ネルキルン内を搬送し、連続生産を図らしめる。

実施例 上記したような本発明について更に説明すると、本発明
においては第１図のような工程によつてコークスを製造
する。即ち大別して、事前処理、表層コークスの形成、
炉内での乾留および冷却製品化工程であり、これらの工
程について各別に説すると、以下の如くである。

事前処理 数種の原料炭を目的とするコークス品質が得られるよう
に配合すると共に該配合炭を乾留設備に即応したスラブ
状に圧密成形し、このスラブ状原料炭は容器内にその形
状が密接した状態に収容される。

前記した原料炭の配合に関しては必要に応じて、例えば
20メツシユ以下、100メツシユ以下の如きに粉砕され、
又この際配合炭は乾燥もしくは予熱を行つてよい。

又圧密成形はプレス、スタンプ、ローラなどの何れの方
法によつてもよいが、スラブ状の形状が維持し得る程度
まで圧密する。具体的な圧密程度としては嵩比重が0.9
以上、特に0.95以上である。

上記のようにして得られるスラブ状ケーキ11は第２図
（ａ）（ｂ）に示すように耐熱性金属容器10内に該ケー
キ11の周面が密接状態で収納され、蓋12が施される。

表層コークスの形成 良質なコークスを得るためには配合炭の軟化溶融時に生
ずる自由膨脹を抑制することが枢要な要因であり、上記
のような容器10内に密接して収容されたスラブ状ケーキ
はその容器ごと直接加熱して軟化溶融せしめ、容器の耐
圧性によつて内側からの石炭の膨脹を抑えるように設計
し、スラブ状ケーキの表面に薄層のコークス層を形成す
る。

このようなコークス層形成のための加熱方式はバーナ21
によつて直接加熱するもので、第２図（ｃ）（ｄ）に示
すように上下から容器10を加熱し、適度に加熱してから
反応せしめ、蓋12を下面として引続きバーナ21による加
熱をなすものであり、斯かる加熱によつて容器10内の原
料炭ケーキ厚の10〜20％程度がコークス化する程度に温
度および乾留時間を選び、ケーキ20が表裏および周側に
一体化した薄層コークス層20aの形成された状態で、容
器10の蓋12を開披し、ケーキ20を第２図（ｅ）のように
取出す。

取出されたコークス化表層20aをもつたケーキは耐熱金
属製パレツトなどの受器に１枚宛乗せたものを複数枚重
ねるか、或いは多段の棚状トレイに積み込み、これらの
パレツト又はトレイ等はそれぞれ原料ケーキ20の間に加
熱用ガスが流通し得ると共に乾留中のガス発生および放
出を妨げない構成として搬送手段34に載せられる。

上記したようなの工程について具体的設備の概要は
第３図に示す如くであり、輸送設備14で揚送された原料
配合炭はホツパー15に受入れられ第３図（ａ）（ｂ）に
示すようにホツパー15の底部から切出されて型枠16に装
入され、圧密機構17によつて圧密成形されてスラブ状ケ
ーキ11とされてから容器10内に装入されて表層コークス
化設備25に送り込まれる。該設備25においては第２図
（ｃ）（ｄ）の過程が第３図（ｂ）のような輸送設備14
の反転移送過程において適切に行われることは明らかで
あり、従つて表層コークス化設備25におけるバーナ21に
よる加熱およびその際の発生ガス処理関係は第３図
（ｃ）（ｄ）の如くであつて、混合ガス26でバーナ21に
よる燃焼が行われ、排ガスは予熱器27によつて燃焼用空
気28と熱交換してから煙突29から大気中に排出される。

炉内での乾留 乾留炉の構成は基本的にはトンネルキルン方式とし、又
その乾留ゾーンは３段階とする。即ち初期段階は第４図
（イ）に示すように混合ガスをトンネルキルン30内に設
けられている燃焼室31で燃焼させ耐火物などによる仕切
壁32を介して間接加熱によりタール含有分の多いガスを
発生させ、集気管33に導いて捕集するものである。台車
などの搬送手段34に搭載された表層コークス化ケーキ20
はその間において間接乾留されながら移動し、次の中期
乾留段階に送られる。

第４図（ロ）に示す中期乾留段階では高炉発生ガスなど
を熱風炉で加熱したものをバーナ35から直接炉内に吹き
込み、該ガスの熱量により前記ケーキ20に対し直火によ
る乾留を行わせる。発生した乾留ガスは捕集管36は上記
のような加熱用高炉ガスと一緒になり混合ガスとして回
収されるが、該混合ガスの顕熱は熱交換器において燃焼
用空気（前記した初期加熱段階などに用いられる）の予
熱に用いられる。なおこのときの加熱用高炉ガスの不足
分は回収混合ガスの一部を循環させることができる。

上記のような中期管乾段階を経て台車34上のケーキ20は
かなりの部分がコークス化しているが、未だ水素成分に
富んだガスを発生しており、このものが第４図（ハ）に
示す末期乾留段階に送られる。この末期乾留段階ではキ
ルン内に前記発生ガスを燃焼せしめる空気の導入し、自
然しながら乾留を終了するものであり、この段階での温
度コントロールは導入する空気量で行う。

冷却製品化段階 台車34は赤熱コークスを積載した状態で押出し部に搬出
され、前記赤熱コークスは押出し機構によつて排出さ
れ、乾式消火設備に搬送される。

空になつたトレイ又はパレツト等の受器は保温状態のま
ま、あるいは排熱回収設備をもつた受器冷却機構を経て
前記の表層コークス形成段階における容器10から取出
された表層コークス化ケーキの受入れに供される。

台車のような搬送手段34も同様に循環使用される。

上記したような〜の段階を一連に実施する装置の概
要は第５図に示す通りであり、トンネルキルン式の炉30
の一端部には台車などの予熱部41が前置され、これに続
いて前の段階を実施するための第２、３図に示すよ
うな輸送設備14を有する設備が炉30の長さ方向を横断し
て設けられている。

炉40内は第４図（イ）（ロ）（ハ）の初期、中期および
末期の各乾留を順次に行うように一連に形成され、その
末期乾留（ハ）部分の端部には押出機構42と乾式消火設
備43およびコークス整粒設備44が設けられる。中期乾留
域（ロ）においては熱風炉45などが附設されることは前
記の通りである。

この第５図に示したような装置における所要熱分布は一
般的に概略が次の第１表に示すようになる。

中期および末期の各乾留過程で発生するコークス炉ガス
は混合ガスとして一旦回収し、又水素リッチの末期乾留
ガスは自己消費する。具体的なコークス化処理結果につ
いて説明すると、ｏ＝1.13、MF＝300およびTin＝28％
の各原料炭を3mm以下80％および1mm以下100％に粉砕し
たものを190×235×200mmの金属容器内に充填し次の第
２表に示すように0.7t/m³および0.9t/m³の密度に圧接し
てから900℃の炉温で乾留し、前記金属容器の蓋取り時
間（前記段階より段階に移行）を種々に選び、全工
程（END）で４時間に及ぶ各乾留処理を行い、得られた
製品のコークス強度は第６図（Ａ）（Ｂ）に示す通りで
ある。又この場合においてその蓋取り時間とその蓋取り
時における周面のコークス化層厚は第７図の通りであつ
て、薄層コークスの形成により強度は向上するが前記の
ような900℃の温度条件においては60分からの効果が大
きく、このときの表面コークス化層の厚さは10mm前後で
ある。しかし、表面コークス化層厚は10mm前後でも第６
図の如くコークス強度の向上効果は示されており、十分
優れたコークスも得られることは明らかである。

「発明の効果」 以上説明したような本発明によるときは比較的低温条件
で、しかも短時間内に能率的なコークス製造をなし得る
ものであり、又高強度コークスの製造を可能にし、生産
に弾力性を得しめると共に無人化運転を可能にし、更に
は原料炭種の使用範囲を拡大することができるなどの効
果を有しており、工業的にその効果の大きい発明であ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであつて、第１図
は本発明による工程の概要を示した説明図、第２図はそ
の容器内に原料炭の圧密化ケーキ装脱および表層コーク
ス化過程を段階的に示した説明図、第３図はその容器に
対する原料炭の装入圧密ないし表面コークス化処理設備
の平面図、側面図および断面図、第４図は炉内における
初期、中期および末期の各乾留処理状態についての断面
図、第５図は本発明装置の全般的な構成関係の平面的説
明図、第６図は容器取出し時間とコークス強度の関係を
示した図表、第７図は容器取出し時間とケーキ周面にお
けるコークス化層厚との関係を示した図表である。 然してこれらの図面において、10は容器、11はスラブ状
ケーキ、12は蓋、14は容器輸送設備、15はホツパー、16
は型枠、17は圧密機構、20は原料ケーキ、20aはその表
面コークス化層、21はバーナ、25は表層コークス化設
備、26は混合ガス、27は予熱器、28は燃焼用空気、29は
煙突、30はトンネルキルン、31は燃焼室、32は仕切壁、
33は集気管、34は台車などの搬送手段、35はバーナ、36
は捕集管、41は予熱部、42は押出機構、43は乾式消火設
備、44はコークス整粒設備、45は熱風炉を示すものであ
り、又（イ）は初期乾留、（ロ）は中期乾留、（ハ）は
末期乾留の過程ないしゾーンを示すものである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】粉砕された原料炭の圧密成形体を容器内に
   密接した状態に収容してから該容器を介して焼成し前記
   圧密成形体の周面をコークス化し、次いでこの周面コー
   クス化成形体を取出しトンネル炉内において搬送しなが
   ら初期、中期および末期の各転留処理を順次に行わしめ
   ることを特徴とするコークスの連続的製造方法。
2. 【請求項２】初期乾留を間接加熱で行い、中期乾留を直
   接乾留で行うと共に末期乾留を自然方式によつて行う特
   許請求の範囲第１項に記載のコークスの連続的製造方
   法。
3. 【請求項３】原料炭を容器に装入すると共に圧密化する
   機構と、この原料炭を圧密化状態で収容した容器を加熱
   し収容された原料炭ケーキの周面をコークス化する機構
   を有し、この周面コークス化ケーキの容器から取出され
   たものを間隔を採つて多層状に受入れる搬送手段を備
   え、該搬送手段を初期、中期および末期の各乾留手段を
   もつたトンネルキルン内において通過させるようにした
   ことを特徴とするコークスの連続的製造方法。