特開 2024-104101 コークスの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104101

(43)【公開日】2024-08-02

(54)【発明の名称】コークスの製造方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 45/02 20060101AFI20240726BHJP

【ＦＩ】

C10B45/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023008150

(22)【出願日】2023-01-23

(71)【出願人】

【識別番号】000001258

【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001542

【氏名又は名称】弁理士法人銀座マロニエ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】秋山 征太郎

(72)【発明者】

【氏名】中島 崇秀

(57)【要約】

【課題】石炭ケーキをコークス炉の炭化室に装入する際における、石炭ケーキの装入方向前端の上部や後端の上部の崩壊をなくすことができる、コークスの製造方法を提案する。
【解決手段】石炭を成形してブロック状の石炭ケーキとし、得られたブロック状の石炭ケーキをコークス炉に装入し、装入した石炭ケーキをコークス炉で乾留してコークスを得る、コークスの製造方法において、前記ブロック状の石炭ケーキとして、石炭ケーキの装入方向前端上部および後端上部のいずれか一方または両方に切り欠き部を設けた石炭ケーキを用いて、石炭ケーキの乾留を行う。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

石炭を成形してブロック状の石炭ケーキとし、得られたブロック状の石炭ケーキをコークス炉に装入し、装入した石炭ケーキをコークス炉で乾留してコークスを得る、コークスの製造方法において、前記ブロック状の石炭ケーキとして、石炭ケーキの装入方向前端上部および後端上部のいずれか一方または両方に切り欠き部を設けた石炭ケーキを用いて、石炭ケーキの乾留を行うことを特徴とする、コークスの製造方法。

【請求項2】

前記切り欠き部が、斜面、段部、矩形、台形のいずれかの形状であることを特徴とする、請求項１に記載のコークスの製造方法。

【請求項3】

前記切り欠き部の形状が斜面である場合、石炭ケーキの高さをＨ、幅をＷ、長さをＬとしたとき、切り欠き部の高さＨＢが（Ｗ／２）以上であり、切り欠き部の長さＬＢが（Ｗ／２）以上であることを特徴とする、請求項２に記載のコークスの製造方法。

【請求項4】

前記切り欠き部の形状が斜面である場合、切り欠き部を除いた石炭ケーキの斜面の水平方向に対する角度θが５０°以下であることを特徴とする、請求項２に記載のコークスの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、石炭を成形してブロック状の石炭ケーキとし、得られたブロック状の石炭ケーキをコークス炉に装入し、装入した石炭ケーキをコークス炉で乾留してコークスを得る、コークスの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コークス用原料としての石炭として、良質の強粘結炭は資源的に枯渇状態になってきているため、劣質炭を用いても強度を確保することが求められている。強度を向上させる技術としては、コークス炉に装入する石炭の嵩密度を増加させる方法があり、一例としてスタンプチャージ法が知られている（特許文献１）。

【0003】

特許文献１で開示されているスタンプチャージ法では、まず、石炭の配合炭をハンマーにより上からスタンプして成形し、嵩密度が大きいブロック状の石炭ケーキとする。その後、得られたスタンプ状の石炭ケーキをコークス炉に装入し、石炭ケーキをコークス炉で乾留してコークスを製造する方法である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１８－４４１２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、スタンプチャージ法で形成されたブロック状の石炭ケーキの強度は場所によりばらつきがあり、石炭ケーキの上部では上から自重で押しつぶされないことから嵩密度が少なく、強度が弱くなりやすい。また、ブロック状の石炭ケーキは、コークス炉内に装入するために、コークス炉の炭化室の形状に合わせる必要があり、一例として幅が０．４５ｍ、高さが６ｍ、長さが１５ｍと、幅が大変に狭い形状となっている。

【0006】

そのため、嵩密度を高めてブロック状に成形した石炭ケーキを、コークス炉の炭化室に装入する際、図６（ａ）に示すように、石炭ケーキ５１の装入方向前端５１ａの上部が崩壊したり、図６（ｂ）に示すように、石炭ケーキ５１の装入方向後端５１ｂの上部が崩壊したり、する場合があった。その場合、図７に示すように、スタンピング＆装入押出機５２からコークス炉５３の炭化室５４に装入しようとすると、石炭ケーキ５１の崩壊した装入方向前端上部の石炭５５が、石炭ケーキ５１の前端５１ａとコークス炉５３の炭化室の側面５３ａとの間に入り込む。この場合、崩壊した石炭５５のため、石炭ケーキ５１全体をコークス炉５３の炭化室５４内に装入できず、石炭ケーキ５１の乾留ができなくなる問題があった。また、石炭ケーキ５１の装入方向後端上部５１ｂが崩壊した場合はコークス炉の炭化室の外側に石炭が落下し、安全や防災面での課題が発生する。

【0007】

本発明の目的は、上記の問題点を解決して、石炭ケーキの形状を最適化することで、石炭ケーキをコークス炉の炭化室に装入する際における、石炭ケーキの装入方向前端の上部や後端の上部の崩壊をなくすことができる、コークスの製造方法を提案することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のコークスの製造方法は、石炭を成形してブロック状の石炭ケーキとし、得られたブロック状の石炭ケーキをコークス炉に装入し、装入した石炭ケーキをコークス炉で乾留してコークスを得る、コークスの製造方法において、前記ブロック状の石炭ケーキとして、石炭ケーキの装入方向前端上部および後端上部のいずれか一方または両方に切り欠き部を設けた石炭ケーキを用いて、石炭ケーキの乾留を行うことを特徴とする、コークスの製造方法である。

【0009】

なお、前記のように構成される本発明に係るコークスの製造方法においては、
（１）前記切り欠き部が、斜面、段部、矩形、台形のいずれかの形状であること、
（２）前記切り欠き部の形状が斜面である場合、石炭ケーキの高さをＨ、幅をＷ、長さをＬとしたとき、切り欠き部の高さＨＢが（Ｗ／２）以上であり、切り欠き部の長さＬＢが（Ｗ／２）以上であること、
（３）前記切り欠き部の形状が斜面である場合、切り欠き部を除いた石炭ケーキの斜面の水平方向に対する角度θが５０°以下であること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。

【発明の効果】

【0010】

本発明のコークスの製造方法によれば、従来コークス炉への装入時に石炭ケーキに崩壊が発生しやすかった箇所、具体的には、石炭ケーキの装入方向前端上部および後端上部のいずれか一方または両方に切り欠き部を設けている。そのため、石炭ケーキをコークス炉に装入する際、石炭ケーキの崩壊を防止することができ、石炭ケーキの崩落による装入不足（コークス炉の奥まで石炭ケーキを装入できない）や、その処置のための操業遅延を防止できる。その結果、コークスの製造において、安定した操業の継続が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の適用対象となる従来から知られているコークス炉の一例を説明するための図である。

【図2】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、従来および本発明で用いる石炭ケーキの形状の一実施形態を説明するための図である。

【図3】本発明のコークスの製造方法における石炭ケーキのコークス炉の炭化室への装入状態の一実施形態を説明するための図である。

【図4】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明で用いる石炭ケーキにおいて切り欠き部が斜面の場合の形状の一実施形態を説明するための図である。

【図5】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明で用いる切り欠き部を有する石炭ケーキの作成方法の一実施形態を説明するための図である。

【図6】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、従来の石炭ケーキをコークス炉の炭化室に装入する際に発生する石炭ケーキの崩壊を説明するための図である。

【図7】従来のコークスの製造方法における石炭ケーキのコークス炉の炭化室への装入状態を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。

【0013】

＜本発明の適用対象となるコークス炉について＞
図１は本発明の適用対象となる従来から知られているコークス炉の一例を説明するための図である。図１に示す例において、コークス炉１は、石炭ケーキを装入する炭化室２と炭化室２を加熱する燃焼室３とが交互に配置された構造体（炉団）である。炭化室２においては、上部の装入孔（図示せず）から装入した石炭を蒸し焼き（乾留）して、コークスを製造している。製造したコークスは、炭化室２の前後方向の端部の窯口に着脱自在に設けられた炉蓋４を開け、水平方向に図示しない押し出しラムにより押し出すことで、炭化室２から取り出される。

【0014】

燃焼室３の下部には、一体に蓄熱室５が設けられており、燃焼室３と蓄熱室５とにより、燃料ガス６を空気９により燃焼して燃焼排ガス７としてコークス炉１の外部に排出することで、隣接する炭化室２を石炭が乾留される温度まで加熱している。上記構成のコークス炉１は、石炭処理能力が高く、熱効率も良好で、強度の高いコークスを得ることができる。

【0015】

図１に示す構成のコークス炉１では、図１に燃焼室３および蓄熱室５の構成を示すように、燃焼室３および蓄熱室５が長さ方向に燃焼側と引き落とし側とに仕切り壁８により２分割されており、燃料ガス６と燃焼した燃焼ガスを、図１に矢印で示すように、（蓄熱室５の燃焼側）→（燃焼室３の燃焼側）→（燃焼室３の引き落とし側）→（蓄熱室５の引き落とし側）と流通させて、隣接する炭化室２を、石炭を乾留するための温度例えば約１１００℃に加熱している。そして、この状態を２０～３０分程度継続したら、ガスの流れを反対向きにして燃焼と排気の切り替えを行い、燃焼側と引き落とし側を入れ替えて加熱することを繰り返す操業を行う。

【0016】

＜本発明のコークスの製造方法で用いる石炭ケーキについて＞
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、従来および本発明で用いる石炭ケーキの形状の一実施形態を説明するための図である。図２（ａ）に示す従来用いられている石炭ケーキ５１は、石炭を成形して幅の狭い直方体の形状となっている。一例として、石炭ケーキ５１の形状は、幅Ｗが０．４５ｍ、高さＨが６ｍ、長さＬが１５ｍである。一方、図２（ｂ）に示す本発明で用いられている石炭ケーキ１１は、基本的に従来用いられている石炭ケーキ５１の形状と同じ直方体の形状であるが、本例では、石炭ケーキ１１の装入方向前端１１ａの上部に、斜面状の切り欠き部１２を設けている。

【0017】

切り欠き部１２の形状として、図２（ｂ）に示す例では、斜面状の切り欠きとしている。しかしながら、切り欠き部１２の形状は、斜面状に限定されるものではなく、従来石炭ケーキ１１をコークス炉の炭化室に装入する際崩壊しやすかった装入方向前端１１ａの上部に石炭ケーキが存在しなければ、他の形状でも構わない。例えば、切り欠き部１２を段部や台形とすることもできる。この点で、切り欠き部１２の形状が斜面状であると、切り欠き部１２の形状が段部または台形の場合と比べて、石炭ケーキ１１を構成する石炭量を多く維持できる。そのため、切り欠き部１２の形状は、段部または台形よりも斜面状の方が好ましい。

【0018】

また、図２（ｂ）に示す例では、切り欠き部１２を、石炭ケーキ１１の装入方向前端１１ａの上部のみに設けている。しかしながら、切り欠き部１２を形成する位置は、石炭ケーキ１１の装入方向後端１１ｂの上部のみ、あるいは、装入方向前端１１ａの上部および装入方向後端１１ｂの上部の両方でも構わない。この点で、石炭ケーキ１１の装入の際の崩壊は、装入方向前端１１ａの上部に発生する場合が多い。そのため、少なくとも石炭ケーキ１１の装入方向の前端１１ａの上部に切り欠き部１２を設けることが好ましい。

【0019】

本発明によれば、上述した切り欠き部１２を有する石炭ケーキ１１をコークス炉の炭化室に装入することで、従来コークス炉への装入時に石炭ケーキ１１に崩壊が発生しやすかった箇所においても、石炭ケーキ１１の崩壊を防止することができる。そのため、図３に本発明のコークスの製造方法における石炭ケーキ１１のコークス炉１の炭化室２への装入状態を示すように、スタンピング＆装入押出機１０により石炭ケーキ１１の全体を炭化室に２装入することができる。

【0020】

＜斜面状の切り欠き部１２について＞
図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明で用いる石炭ケーキにおいて切り欠き部が斜面の場合の形状の一実施形態を説明するための図である。本発明の好適な実施形態として、まず、図４（ａ）に示すように、石炭ケーキの高さをＨ、幅をＷ、長さをＬとしたとき、切り欠き部１２の高さＨＢが（Ｗ／２）以上であり、切り欠き部１２の長さＬＢが（Ｗ／２）以上であることが好ましい。高さＨＢと長さＬＢを変えることで、切り欠き部１２の大きさを変えることができる。なお、石炭ケーキにおける石炭量を維持する観点からは、切り欠き部１２をなるべく小さくすることが好ましい。しかし、切り欠き部１２が小さすぎるとその役目を果たすことができない。

【0021】

また、本発明の好適な実施形態として、図４（ｂ）に示すように、水平方向に対する切り欠き部１２の斜面の角度θが５０°以下であることが好ましい。ここで、斜面の角度θが５０°以下であることが好ましいのは、斜面の角度θが５０°を超えると、石炭ケーキ１１の切り欠き部１２の存在しない部分１１ｃが滑ってしまい、石炭ケーキ１１の形状を維持できなくなる場合があるためである。

【0022】

＜切り欠き部を有する石炭ケーキの作成方法について＞
図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明で用いる切り欠き部を有する石炭ケーキの作成方法の一実施形態を説明するための図である。図５（ａ）は石炭ケーキ１１に切り欠き部１２を斜面状に作成する例を示し、図５（ｂ）は石炭ケーキ１１に切り欠き部１２を四角い段部に作成する例を示している。

【0023】

図５（ａ）に示す例では、装炭押出機２１の上部に複数のスタンピングハンマ２２を設け、装炭押出機２１内に上部から石炭２３を装入し、スタンピングハンマ２２を上下動させることで石炭２３を上部からスタンピングして、石炭ケーキ１１を成形している。その際、図中Ａから装入する石炭２３の切り欠き部１２を形成する部分への装入量を、図中Ｂから装入する石炭２３の装入量よりも減らしている。これにより、斜面状の切り欠き部１２を有する石炭ケーキ１１を作成している。なお、図５（ａ）においては、平坦な斜面を示しているが、実際には、スタンピングハンマ２２の先端が平らであるため、微小な段差がついた平面となる場合もある。

【0024】

図５（ｂ）に示す例でも、装炭押出機２１の上部に複数のスタンピングハンマ２２を設け、装炭押出機２１内に上部から石炭２３を装入し、スタンピングハンマ２２を上下動させることで石炭２３を上部からスタンピングして、石炭ケーキ１１を成形している。その際、切り欠き部１２を形成する部分に仕切り板２４を設け、さらに、図中Ａから装入する石炭２３の切り欠き部１２を形成する部分への装入量を、図中Ｂから装入する石炭２３の装入量よりも減らしている。これにより、四角い段部を有する切り欠き部１２を有する石炭ケーキ１１を作成している。

【0025】

なお、切り欠き部を有する石炭ケーキの作成方法は、上述したスタンプチャージ法に限られるものではない。例えば、何らかの方法で直方体の石炭ケーキを作成し、切り欠き部を形成する部分の石炭を、作成する切り欠き部の形状に応じて石炭ケーキから除去することで、切り欠き部を有する石炭ケーキを作成することができる。また、切り欠き部を形成する部分の石炭を上部からスタンピングして圧密することで切り欠き部を有する石炭ケーキを作成することができる。

【産業上の利用可能性】

【0026】

本発明のコークスの製造方法によれば、切り欠き部を有する石炭ケーキを用いることで、石炭ケーキの崩落による装入不足や、その処置のための操業遅延を防止でき、産業上有用である。

【符号の説明】

【0027】

１１ 石炭ケーキ
１１ａ 装入方向前端
１１ｂ 装入方向後端
１１ｃ 部分
２１ 装炭押出機
２２ スタンピングハンマ
２３ 石炭
２４ 仕切り板

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】