JP6326953B2

JP6326953B2 - コークス炉の石炭装入方法

Info

Publication number: JP6326953B2
Application number: JP2014100453A
Authority: JP
Inventors: 裕樹藤田; 鈴木　博; 博鈴木; 深澤　康裕; 康裕深澤; 正梅津; 健介正木
Original assignee: Nippon Steel and Sumitomo Metal Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2014-05-14
Filing date: 2014-05-14
Publication date: 2018-05-23
Anticipated expiration: 2034-05-14
Also published as: JP2015218189A

Description

本発明は、高炉向けコークスを製造するコークス炉に装入する石炭の装入方法に関し、殊に、石炭の装入嵩密度を制御可能なコークス炉の石炭装入方法に関するものである。

高炉向けコークスは、石炭をコークス炉に装入し、乾留して、石炭中の揮発分を除去することによって製造される。従来、石炭の嵩密度向上によるコークス強度の向上や、乾留時間の短縮による生産性の向上等の観点から、原料石炭を事前に乾燥、加熱する事前処理を行った後に、コークス炉に装入することが行われている。

また、原料石炭には、粒径の比較的大きな（例えば０．５ｍｍ超）粗粒炭と、粒径の比較的小さな（例えば０．５ｍｍ以下）細粒炭とが含まれている。このうち、細粒炭は、乾燥、加熱の際に発塵したり、コークス炉での乾留によって発生するコークス炉ガス等に乗って、炉頂空間や上昇管等に付着し通気性を阻害する、キャリーオーバー現象と呼ばれる現象が起こることがある。そのため、従来、原料石炭を乾燥、加熱するとともに、分級して粗粒炭と細粒炭とに分離し、分離した細粒炭を塊成化した後に、粗粒炭と混合してコークス炉に装入することが行われている。

コークス炉に装入する石炭は、嵩密度を上昇させることにより、コークスの品質が向上するというメリットはあるが、押出負荷が増大するため、炉況や窯のコンディションに合わせて嵩密度を制御することが望ましい。

例えば特許文献１には、装入炭の水分や成型炭の配合率等を変化させて、装入炭の嵩密度を制御する技術が開示されている。また、特許文献２には、処理炭の粒度分布を調整することで、装入炭の嵩密度分布のバラツキを低減させることが開示されている。

特開昭６３−２０２６９１号公報特開昭５９−３６１８８号公報

しかしながら、嵩密度を制御する手段として水分を調整する場合、水分を下げすぎると過熱する場合があり、上げすぎると送炭過程でベルトコンベアなどに付着してトラブルを生じる場合がある。また、成型炭配合率による制御の場合は、成型炭配合率が高すぎると偏析が起こりやすくなる等の問題がある。したがって、これらの手段では、嵩密度の制御範囲に制限が生じる。

本発明の目的は、コークス炉に装入する石炭において、水分や成型炭配合率を変化させることなく、装入炭の嵩密度を制御することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は、原料石炭を流動層乾燥機に装入し、前記流動層乾燥機で前記原料石炭を乾燥させるとともに粗粒炭と細粒炭とに分級し、前記細粒炭のみを混練機でバインダと混練し、その混練物を塊成機の成型ロールで加圧して成型炭を形成し、前記成型炭と前記粗粒炭とを混合した装入炭をコークス炉に装入するコークス炉の石炭装入方法において、前記混練機は横型混練機であり、パドル周速を２．４〜４．９ｍ／ｓｅｃに制御し、且つ、前記成型ロールの周速を０．２５〜０．３１ｍ／ｓｅｃに制御することで、前記成型炭の成型率を変化させ、前記装入炭の嵩密度を０．７５〜０．８３ｔ／ｍ^３に制御することを特徴とする、コークス炉の石炭装入方法を提供する。

本発明によれば、装入炭の水分や成型炭配合率を変化させることなく、コークス炉装入炭の嵩密度を制御することができる。

本発明の一実施形態に係るコークス炉装入炭の製造設備の全体構成の概略を示す説明図である。パドル周速および成型ロールの周速毎の成型炭の成型率を示すグラフである。パドル周速および成型ロールの周速毎の成型炭の嵩密度を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。

本発明にかかるコークス炉装入炭の製造方法の概要は、先ず、コークス炉に装入する原料石炭を流動層乾燥機に装入し、原料石炭を乾燥、加熱するとともに、原料石炭を粗粒炭と細粒炭とに分級する。そして、細粒炭をバインダとともに混練機で撹拌して混練物とし、この混練物を、一対の加圧成型ロールを備えた塊成機へ送り、塊成機で成型炭を形成する。この成型炭と粗粒炭とを混合したものが、装入炭となる。

図１は、上記の装入炭の製造を行う製造設備の全体構成の概要を示す。本実施形態に係るコークス炉装入炭の製造設備１は、コークス炉７に装入する石炭の事前処理を行う設備であり、原料石炭を乾燥及び加熱することで、コークス炉７における乾留時間を短縮し、かつ、原料石炭中の細粒炭を分級して塊成化することで、細粒炭の発塵やキャリーオーバー現象を抑制するものである。

図１に示すように、コークス炉装入炭の製造設備１は、湿炭槽２、流動層乾燥機３、混練機４、塊成機５、石炭槽６を有している。

湿炭槽２には、コークス炉７に装入するために事前処理を行う対象となる原料石炭が貯蓄されている。原料石炭は、通常、８〜１２質量％程度の水分を含んでおり、これを乾燥して２〜５質量％程度の水分量まで低減させた後、コークス炉７に装入する。また、原料石炭は、広範な粒度を有する（０．１ｍｍ〜１０ｍｍ程度）ため、粒径に応じて、細粒炭と粗粒炭とに分級する。細粒炭と粗粒炭それぞれの粒径範囲は、コークス炉７の設備構成や塊成機５による塊成条件等によって適宜設定すればよいが、例えば、概ね、粒径が０．５ｍｍ（又は０．３ｍｍ）以下のものを細粒炭、粒径が０．５ｍｍ（又は０．３ｍｍ）超のものを粗粒炭とする。

流動層乾燥機３は、湿炭槽２から供給された原料石炭を、熱風により乾燥及び加熱するとともに、加熱した原料石炭中の粗粒炭と細粒炭とを分級する装置であり、従来公知の流動層乾燥装置を用いることができる。

流動層乾燥機３で加熱分級された粗粒炭は、流動層乾燥機３から排出されて、石炭槽６へ向けて搬送される。一方、流動層乾燥機３で加熱分級された細粒炭は、流動層乾燥機３から排出された後、混練機４へ搬送される。

混練機４は横型混練機が用いられ、流動層乾燥機３から搬送された細粒炭と、塊成用のバインダとが供給され、パドル１１によってこれらを混練する。そして、細粒炭とバインダとの混練物が、塊成機５に供給される。混練物にされる細粒炭は、例えば粒径が０．５ｍｍ以下、水分が１０質量％以下の粉状石炭である。バインダには、コークスから副生されるタール系のものが用いられ、例えば、コークス炉に装入した石炭を乾留することにより副生するコ−ルタールを蒸留し、タール軽油、カルボル油、ナフタリン油、洗浄油等の低沸点油が１０質量％以下、クレオソート油、ピレン等の軽質油と低沸点油との合計が１５〜２０質量％を含有するバインダが望ましい。なお、このバインダは、特開２００４−１４９６４７号公報に開示されているものである。このような細粒炭とバインダを混練機４へ供給して撹拌し、混練物を製造する。この混練機４は、例えば、従来公知のネスコニーダ、パドルミキサー、ピンミキサー、または、筒状の搬送路内に１本または２本のスクリュー（回転軸の周囲に螺旋状に羽根が設けられたもの）が回転可能に設けられたもの等を使用できる。

製造された混練物は、多数の細粒炭がバインダによって結合された擬似造粒物の形態となっている。この混練物を製造する際、パドル１１の周速を下げることで、細粒炭の滞留時間を確保でき、細粒炭とバインダとの混練が均一化される。それにより、装入炭の嵩密度を増加させることができる。ただし、パドル１１の周速を下げすぎると、十分な混練が行えなくなる。パドル周速を２．４〜４．９ｍ／ｓｅｃに制御することにより、水分が２〜５質量％の装入炭の嵩密度を適切に制御することができる。

塊成機５は、一対の成型ロール２１、２２を有している。混練機４から供給された細粒炭とバインダとの混練物は、塊成機５の上部に設けられた調整板２３で成型ロール２１、２２への噛み込み量を調整され、押し込みスクリュー２４によって一対の成型ロール２１、２２の間に押し込まれる。成型ロール２１、２２は、所定のロールギャップを有して配置されており、一方の成型ロール２１が固定され、他方の成型ロール２２が油圧により一定圧力で押されて回転し、これにより、塊成された成型炭が得られる。

このように、混練物が一対の成型ロール２１、２２により加圧成形されて成型炭が製造される際、成型ロール２２の周速を下げることによって、混練物にかかる仕事量が増し、嵩密度を増加させるとともに、成型炭の歩留を向上させることができる。ただし、成型ロールの周速を下げすぎると、生産性が低下する。成型ロールの周速を０．２５〜０．３１ｍ／ｓｅｃに制御することにより、水分が２〜５質量％の装入炭の嵩密度および成型炭の成型率を適切に制御することができる。この水分の条件において、装入炭の嵩密度の下限は、成型率０％に相当する０．７５ｔ／ｍ^３程度である。嵩密度の上限は、成型率の上限９０％程度に相当する０．８３ｔ／ｍ^３程度である。

塊成機５で製造された成型炭は、粗粒炭と合流して混合されたのち、石炭槽６まで搬送されて石炭槽６で貯留され、粗粒炭及び成型炭は、装入コンベア等によってコークス炉７に装入される。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

図１に示すコークス炉装入炭の製造設備１により、装入炭の製造を行った。原料石炭は、流動層乾燥機で２〜５質量％の水分量とし、混練機４のパドル周速を、２．４ｍ／ｓｅｃ、３．７ｍ／ｓｅｃ、４．９ｍ／ｓｅｃの３種類とし、それぞれのパドル周速に対して、塊成機５の成型ロールの周速を、０．２５ｍ／ｓｅｃ、０．２８ｍ／ｓｅｃ、０．３１ｍ／ｓｅｃの３種類とした。

図２は、パドルの周速および成型ロールの周速毎の成型炭の成型率を示し、図３は、パドルの周速および成型ロールの周速毎の装入炭の嵩密度を示す。図２、図３に示すように、パドル周速、ロール周速のいずれについても、低くするにつれて、成型炭の成型率および装入炭の嵩密度が高くなった。例えばパドル周速を２．４ｍ／ｓｅｃとした場合には、成型ロールの周速が図２に示す本実施例の範囲において、成型率を３０％〜８６％とすることができた。ここでいう成型率とは、１０ｍｍ篩上の割合を意味する。そして、例えばパドル周速が４．９ｍ／ｓｅｃで、成型ロールの周速が図３に示す本実施例の範囲では、装入炭の嵩密度が０．７６〜０．７９ｔ／ｍ^３となり、パドル周速が２．４〜４．９ｍ／ｓｅｃで、成型ロールの周速が図３に示す本実施例の範囲において、装入炭の嵩密度を０．７６〜０．８３ｔ／ｍ^３とすることができた。また、パドル周速が２．４〜４．９ｍ／ｓｅｃの範囲において、さらに成型ロールの周速を０．２５〜０．２８ｍ／ｓｅｃに制御することで、装入炭の嵩密度を０．７７〜０．８３ｔ／ｍ^３に制御することができた。

本発明は、高炉向けコークスを製造するコークス炉に装入する原料石炭の事前処理に適用できる。

１コークス炉装入炭の製造設備
２湿炭槽
３流動層乾燥機
４混練機
５塊成機
６石炭槽
７コークス炉
１１パドル
２１、２２成型ロール

Claims

原料石炭を流動層乾燥機に装入し、前記流動層乾燥機で前記原料石炭を乾燥させるとともに粗粒炭と細粒炭とに分級し、前記細粒炭のみを混練機でバインダと混練し、その混練物を塊成機の成型ロールで加圧して成型炭を形成し、前記成型炭と前記粗粒炭とを混合した装入炭をコークス炉に装入するコークス炉の石炭装入方法において、
前記混練機は横型混練機であり、パドル周速を２．４〜４．９ｍ／ｓｅｃに制御し、且つ、前記成型ロールの周速を０．２５〜０．３１ｍ／ｓｅｃに制御することで、前記成型炭の成型率を変化させ、前記装入炭の嵩密度を０．７５〜０．８３ｔ／ｍ^３に制御することを特徴とする、コークス炉の石炭装入方法。