JPH07119418B2 - コークス炉装入炭の抽気孔開孔法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、室炉式コークス炉の炭化室に装入された水
分を含む装入炭の炭中部に、炭化室上部空間に通じる水
蒸気の抽気孔を開孔する方法ならびにその装置に関す
る。

従来の技術 室炉式コークス炉によるコークスの製造法においては、
炭化室に装入された原料炭は、両側の燃料室から炉壁を
介して間接加熱され、コークス化される。この炭化室は
コークスの排出を考慮してテーパを持たせ、マシンサイ
ドよりコークサイドの炉幅を50〜70mm程度広く設定して
いる。このため、20〜30余のフリュー列からなる燃焼室
は、炭化室とは逆にコークサイドがマシンサイドより幅
が50〜70mm広い。また、燃焼室の温度は、マシンサイド
よりコークサイドの方を炉幅のテーパに合せ50〜100℃
程度高く設定し、炉長方向でのコークス化の均一化を図
っている。

しかしながら、コークス炉炭化室への装入炭の装炭作業
は、一般に装炭車のホッパーから炉上の装炭口を介して
自然落下により行なわれている。このため、落下時の衝
撃を受ける装炭口直下は、落下時の衝撃を受けない装炭
口と装炭口との間、あるいは炉蓋側に比較して装入嵩密
度が高く、炉長方向でのコークス化の均一化を阻害して
いる。

近時、コークス炉の乾留効率化と炉体延命化とを図りな
がら、コークス品質の安定向上を達成することが要求さ
れており、そのための技術開発が進められている。例え
ば、乾留効率化を図るため通常８〜10％含有されている
装入炭の全水分を、５〜６％に低減する調湿炭装入法お
よび装入炭を170〜250℃まで乾燥予熱して水分を２％以
下に低減する予熱炭装入法が実用化されている。

これらの技術は、乾留所要時間短縮によるコークス炉生
産性の向上、装入嵩密度の増大と乾留中の石炭の軟化溶
融層幅の拡大によるコークス化性の改善向上、乾留所要
熱量の低減を図ることができる。しかし一方では、装入
炭の乾燥あるいは予熱のために莫大な設備投資を必要と
する問題がある。

このため、調湿炭装入法や予熱炭装入法は、一般に普及
するに至らず、一部のコークス工場は採用されるに止ど
まっているのが実情である。

さらに、調湿炭装入法や予熱炭装入法は、装入嵩密度が
増大するため、乾留の際に炉壁へ大きな石炭膨脹圧がか
かり、炉壁を損傷する虞がある。

また、乾留効率化のために炉幅あるいは炉高を拡大する
検討もなされているが、これらは新規にコークス炉を設
置する場合に有効であるが、既設のコークス炉に適用で
きないため、既設炉の乾留効率化にはつながらない。

さらに、炉壁煉瓦を薄くして伝熱性を改善する方法も、
一部実用化されているが、これは炉体の堅牢性を損う虞
があって、必ずしも採用できるとは限らない。

さらにまた、炉体延命対策として、近年補修技術が進歩
して大きな効果を上げているが、これは損傷した炉体の
補修であって、事後処理の技術である。また、炉体延命
のためには、炉温を下げて操業することが考えられる
が、これは生産性を下げてしまうため、乾留効率化とは
相矛盾した方法である。

したがって、乾留効率化と炉体延命とを両立させなが
ら、コークス品質の安定向上を達成することは、極めて
難しい問題であった。

本発明者らは、装入炭に８〜11％含有される水分の乾留
過程における脱水挙動に着目し、水分を含有する装入炭
を乾留する際、乾留効率を低下させている原因が、乾留
初期に石炭層内で発生する水蒸気の壁側への流れにあ
り、その流れを高温の炉壁（少なくとも1000℃以上）方
向から低温の炭化室上部空間部（750〜850℃）方向に変
えれば、炉壁から炭中部への伝熱効率の改善と、炉壁へ
の膨脹圧を抑制できることを確認した。そして炭化室に
装入された水分を含有する装入炭の上面を、レベリング
したのち炉上の装炭口から開孔部材を炉内の石炭内に差
込み、これを引抜くことにより炭化室上部空間部と通じ
る抽気孔を設けることができ、乾留初期に発生する水蒸
気の流れを炭化室上部空間方向に変換できることを究明
し、既に特願昭63−299173号として特許出願している。

コークス炉の炭化室に装入された装入炭中に、装入炭中
に含有される水分に基づく水蒸気を抽気するための抽気
孔を設ける方法としては、種々の方法が考えられるが、
炉上の装炭口から開孔部材を炉内の石炭内に差込み、引
抜くのが最も簡便である。しかしながら、装炭口から開
孔部材を石炭内に差込み、抽気孔を開孔する作業は、高
温、粉塵およびガスによる悪環境下の筋力作業であり、
常時入力で行うことは極めて困難で、機械的に抽気孔を
開孔することが要望されている。

発明が解決しようとする課題 この発明は、上記要望に基づいてなされたもので、乾留
初期に装入炭の含有水分に基づき発生する水蒸気など
を、炭化室上部空間に炭中より抽気する抽気孔を、コー
クス炉の装炭作業中に開孔できるコークス炉装入炭の抽
気孔開孔法及び装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、前記炭化室に装入された装入炭の炭中に
炭化室上部空間と通じる抽気孔を機械的に開孔するにつ
いて鋭意検討の結果、コークス炉の窯出し作業は、通常
５窯ピッチあるいは数窯ピッチで行なわれていることに
着目し、装炭作業位置で前回装炭された炭化室位置に、
装入蓋蓋取装置、開孔部材および該開孔部材の上下駆動
機構からなる抽気孔開孔装置を付設することにより解決
できる。また、抽気孔開孔装置の上端は、装炭車の受炭
走行時の石炭塔下面で制約されるので、給炭ホッパー上
端より下部に位置する必要があるが、装炭車の前回装入
窯位置に設置するから炉団方向端部に抽気孔開孔装置が
設置され、上下駆動機構を装炭口近傍に設置できるた
め、１本の開孔部材で抽気孔の開孔が可能となる。さら
に、抽気孔開孔装置を装炭作業のため停止した装炭車上
の前回装入窯位置に設置したから、、抽気孔開孔作業を
装炭作業中に行うことができる。

また、抽気孔開孔作業時に装炭口から噴出する発塵、火
炎の問題については、装炭時の発塵防止のため上昇管部
で実施されている高圧安水の噴射を継続し、炭化室内に
負圧に維持することにより解決できることを発明し、こ
の発明に到達した。

すなわちこの発明は、室炉式コークス炉の炭化室に装入
された水分を含む装入炭の上面から、装入炭層中に炭化
室上部空間と通じる抽気孔を開孔する方法において、装
炭位置に停止した装炭車の前回の装炭窯位置に装入蓋蓋
取装置、開孔部材および該部材の上下駆動手段を設置
し、装炭作業中に前回装入窯の装入蓋を取外し、開孔部
材を上下駆動手段を介して装入炭層中に挿入、上昇せし
めたのち、装入蓋を装着するのである。

また、炉室式コークス炉の炭化室に装入された水分を含
む装入炭の上面から、装入炭層中に炭化室上部空間と通
じる抽気孔を開孔する装置において、装炭位置に停止し
た装炭車の前回の装炭窯位置に、各装炭口に対応する装
入蓋蓋取り装置、開孔部材および該開孔部材の上下駆動
手段を設置したのである。

作用 この発明においては、装炭位置に停止した装炭車の前回
の装炭窯位置に、装入蓋蓋取装置、開孔部材および該部
材の上下駆動手段を設置し、装炭作業中、前回装炭した
炭化室の装入蓋を蓋取装置により取外し、開孔部材を上
下駆動手段を介して装入炭中に挿入、上昇せしめること
によって、装入炭中に水蒸気の抽気孔が開孔される。

したがって、抽気孔開孔のために余分な作業時間を費
し、コークス炉の窯出し作業を遅延させることもない。

実施例 実施例１ この発明の抽気孔開孔方法ならびに開孔装置について、
実施の一例を示す第１図ないし第３図に基づいて詳細に
説明する。

コークス炉（１）の炉上に敷設されたレール（２）上に
は、装炭車（３）が走行自在に載置されている。この装
炭車（３）には、装入炭を炭化室（４）に装入するため
の複数の給炭ホッパー（５）が設けられている。

また、装炭車（３）の炉団方向の前回の装入炭化室位置
には、装入蓋（６）の蓋取装置（19）と抽気孔開孔装置
（20）が付設されている。この抽気孔開孔装置（20）
は、ガイドパイプ（21）とガイドローラー（22）、下部
ガイドパイプ（23）に支持されたラック（24）を有する
開孔部材（25）、上下駆動用モーター（26）、上部位置
センサー（27）、下部位置センサー（28）、開孔部材
（25）のスカーフィングノズル（29）および架台（30）
から構成されている。

この開孔部材（25）は、ガイドパイプ（21）、ガイドロ
ーラー（22）および下部ガイドパイプ（23）によって位
置決めされており、上部位置センサー（27）および下部
位置センサー（28）によって、所定深度の抽気孔（31）
を形成すべくその上下ストロークが決定される。また。
上下駆動用モーター（26）には、第３図に示すとおり開
孔部材（25）の側部長手方向に設けられたラック（24）
に噛み合うように歯車（32）が設けられ、開孔部材（2
5）の駆動速度は、例えば1m/秒としてある。また、ラッ
ク（24）は、抽気孔（31）を開孔したのち、上部へ移動
する間スカーフィングノズル（29）から噴射される圧縮
空気により、付着した装入炭の清掃と冷却が同時に行な
われるように構成する。

上記のとおり構成したから、装炭車（３）が給炭ホッパ
ー（５）に図示しない石炭塔で装入炭を積載し、所定の
炭化室（4a）の装炭位置まで走行してきて停止し、図示
しない蓋取装置により装入蓋（６）を取外す。ついで装
入フード（９）を装炭口（11）上に降下せしめたのち、
スライドゲート（７）を開放し、各給炭ホッパー（５）
内の装入炭を図示しないテーブルフィーダーで切出し、
補助ホッパー（８）、移動スリーブ（９）を介して炭化
室（4a）内に装入する。そして装入炭の装入終了後にレ
ベラー（10）により上面レベリングされる。その間、す
なわち前記炭化室（4a）の装入蓋（６）を取外すと同時
に、蓋取装置（19）によって前回装入した炭化室（4b）
の装入蓋（６）を取外す。そして上下駆動モーター（2
6）を駆動し、歯車（32）およびラック（24）を介して
開孔部材（25）を下方に移動させ、炭化室（4b）内に装
入された装入炭中に挿入する。その後直ちに上下駆動モ
ーター（26）を逆転させて開孔部材（25）を上端まで移
動させれば、炭中に炭化室（4b）の上部空間に通じるガ
ス抽気孔（31）が形成される。

そして再び蓋取装置（19）により装炭口（11）の装入蓋
（６）が装着される。その間は、当該炭化室（4b）の上
昇管（12）に設置された高圧安水ノズル（13）からは高
圧安水を噴射し、炭化室（4b）内を負圧に保持し、装炭
口（11）からの粉塵と火炎の噴出を防止する。

装炭作業が終了して装炭口の装入蓋（６）が装着される
と、装炭車（３）を石炭塔に移動させ、給炭ホッパー
（５）に装入炭を積込み、次ぎの所定の炭化室（４）ま
で移動し、同様の作業を行う。

これら一連の作業によって、各炭化室（４）には、装炭
口（11）の数だけ炭中に炭化室上部空間と通じる抽気孔
（31）が形成される。しかも、抽気孔（31）が形成され
る位置は、炭化室（４）のうちで最も嵩密度の高い装炭
口（11）の直下であるから、炉長方向のコークス化の均
一化に寄与するところ大である。

実施例２ 炉高7125mm、炉長16500mm、炉幅460mmのコークス炉にお
いて、平均フリュー温度1210℃、平均乾留時間22時間の
操業条件で、第１表に示す全水分9.2％の装入炭を実施
例１で説明した装炭車（３）を用いて装入し、その装炭
作業中に蓋取装置（19）で前回の装入炭化室（4b）の装
入蓋（６）を取外し、４ケの各装炭口（11）から装入炭
の炉幅方向中央部上面から、炭中部に向かって直径50mm
の開孔部材（25）を開孔深度2mまで差込み、直ちに開孔
部材（25）を上昇させて炭化室上部空間に通じる抽気孔
（31）を設けた。

その間は、当該炭化室（4b）の上昇管（12）に設置され
た高圧安水ノズル（13）からは高圧安水を噴射し、炭化
室（4b）内を負圧に保持して装炭口（11）からの粉塵と
火炎の噴出を防止した。

このようにして抽気孔開孔装置（20）を設置した装炭車
（３）を使用し、炭化室（4b）に装入された装入炭中に
炭化室上部空間と通じる抽気孔（31）を設けた場合のコ
ークス炉の操業結果を、従来の操業結果と比較して第２
表に示す。

第２表に示すとおり、本発明方法の場合は、装炭作業中
に前回装入炭化室の抽気孔開孔作業を実施するため、装
入作業総計内に占める開孔作業時間は０秒であり、装炭
作業には全く影響を与えない。

また、抽気孔開孔中も高圧安水の噴射を継続して炭化室
内を負圧に維持したため、大きな発塵はなく、従来方法
に比較して若干増加したが、操業には全く影響を与える
ものではなかった。

このようにこの発明方法は、抽気孔開孔作業により装炭
作業に支障を与える問題は何等発生せず、有効な抽気孔
の開孔法である。

また、コークス炉操業への影響は、本発明法の場合は、
900℃到達時間で1.2時間短縮されており、乾留促進効果
の大きいことが認められる。この結果コークスの乾留温
度も上がるため、ドラム強度が上昇し、そのバラツキも
低減してコークス品質の安定向上に有効である。さら
に、コークス押出し時の押出電流値も30アンペア低下し
ているから、乾留中の石炭膨脹圧力が低下し、コークス
ケーキの炉壁からの肌離れが十分に行なわれたものと推
定され、炉壁保全の面でも有効である。

発明の効果 この発明方法によれば、水分を含有する装入炭を室炉式
コークス炉で乾留時、コークス化の促進とコークス品質
の安定向上、炉体保全に効果的である。しかも、装入炭
の炭中に炭化室上部空間と通じる抽気孔を、装炭作業に
何等支障を与えることなく開孔できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の抽気孔開孔装置を供えた装炭車とコ
ークス炉の炉団方向の一部概略断面図、第２図は同じ装
炭車とコークス炉の炉長方向の一部概略断面図、第３図
は開孔部材を上下動する駆動手段を示す拡大図である。 １……コークス炉、２……レール、３……装炭車、４…
…炭化室、５……給炭ホッパー、６……装入蓋、10……
レベラー、11……装炭口、12……上昇管、13……高圧安
水噴射ノズル、19……蓋取装置、20……抽気孔開孔装
置、21、23……ガイドパイプ、22……ガイドローラー、
24……ラック、25……開孔部材、26……上下駆動モータ
ー、27……上部センサー、28……下部センサー、29……
スカーフィングノズル、30……架台、31……抽気孔、32
……歯車、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐地 孝文 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地 住友金 属工業株式会社鹿島製鉄所内 (72)発明者 渡辺 幹夫 茨城県鹿島郡鹿島町大字光３番地 住友金 属工業株式会社鹿島製鉄所内 (56)参考文献 特開 平１−198686（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−192191（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】室炉式コークス炉の炭化室に装入された水
   分を含む装入炭の上面から、装入炭層中に炭化室上部空
   間と通じる抽気孔を開孔する方法において、装炭位置に
   停止した装炭車の前回の装炭窯位置に装入蓋蓋取装置、
   開孔部材および該部材の上下駆動手段を設置し、装炭作
   業中に前回装入窯の装入蓋を取外し、開孔部材を上下駆
   動手段を介して装入炭層中に挿入、上昇せしめたのち、
   装入蓋を装着することを特徴とするコークス炉装入炭の
   抽気孔開孔法。
2. 【請求項２】室炉式コークス炉の炭化室に装入された水
   分を含む装入炭の上面から、装入炭層中に炭化室上部空
   間と通じる抽気孔を開孔する装置において、装炭位置に
   停止した装炭車の前回の装炭窯位置に、各装炭口に対応
   する装入蓋蓋取装置、開孔部材および該開孔部材の上下
   駆動手段を設置したことを特徴とするコークス炉装入炭
   の抽気孔開孔装置。