JP2001342463A - 気密性にすぐれた石炭層表面レベラー装入口をもつコークス炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 炭化炉に気密性のすぐれた石炭層表面レ
ベラー装入口をもつコークス炉を提供するものである。 【解決手段】 炭化炉の出入口を開閉する気密構造の炉
蓋の上方部に穿設した石炭層表面レベラー装入用開口孔
１５に、長さが口径対角線長さの２０〜５０％でかつ外
径が炭化炉壁１４に接近する大きさの石炭層表面レベラ
ー挿通用耐熱内枠部材１７を炉内側にまた気密構造の開
閉蓋１９を炉外側に連接した石炭層表面レベラーガイド
外枠部材１６を装着したコークス炉である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、石炭を乾留してコ
ークスを製造するコークス炭化室（炉）の気密性にすぐ
れた石炭層表面レベラー装入口をもつコークス炉に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉の炭化炉内に挿入された石炭
粒子を空気を遮断しながら加熱昇温していくと、１００
℃までは水分が蒸発、３００℃になると一酸化炭素や吸
蔵ガスを放出する。さらに昇温すると石炭の熱分解が始
まってガスやタールを発生。５００℃近くになると固化
し、７００℃付近で収縮して脆弱な部分から亀裂を発
生、９００℃以上になると乾留コークスが得られる。ま
たこの様なコークスを製造する設備は、石炭を一定大き
さの粒子にする粉砕機、数種類の石炭を配合するための
配合槽や混炭機、装炭車など多くの付帯設備に、コーク
ス押出機やコークス消火装置などの炉周り設備とコーク
ス炉で構成されている。

【０００３】コークス炉の基本構造は、図３に一部切欠
斜視図で示す様に、炉体下部に蓄熱炉Ａがあり、上部に
燃焼炉Ｂと炭化炉Ｃが交互に配列されている。Ｄは石炭
装入口で、炭化炉Ｃの上部に設けられている。Ｅは炭化
炉蓋で、炭化炉Ｃの前後の出入口を閉塞する。適宜に配
合された石炭は、装炭車で石炭装入口Ｄから炭化炉Ｃに
装入し、コークス押出機に付随する平均機（レベラー）
で石炭層の表面を掻き均らした後、燃料ガスが燃焼炉Ｂ
の底部からまた蓄熱炉Ａで予熱された後燃焼炉Ｂで燃焼
し、９００〜１２００℃の高温度に昇温し隣の炭化炉Ｃ
の石炭を加熱する。石炭の加熱中に発生した廃棄ガス
は、炭化炉Ｃの上部に設けた排気管（図示せず）を経て
蓄熱炉Ａの格子煉瓦を加熱しながら煙道Ｆを通って煙突
から放出される。コークス炉は、９００℃以上の高温度
域で使用されるため耐火物材料で築炉され、しかも多量
に発生するガスの漏洩を防止するため、例えば炉殻を鉄
板で覆うなど炉内気密性を保持する設計構造に組立てら
れている。

【０００４】また最近では、最も過酷に使用される炭化
炉の炉蓋改善が図られている。炉蓋の炉内気密性が悪け
れば、炭化炉内で発生した炭化水素などのガスを放出し
て作業環境や大気を汚染する。また過剰な空気が炭化炉
内に進入すると石炭乾留層に混在し適度の圧力が伴えば
引火爆発する危険性もあった。また炭化炉の出入口付近
は、酸化と高温度に曝され、炭化炉の早期炉壁損傷の原
因にもなり兼ねない問題もあった。この事から炉蓋は、
炭化炉の出入口を閉塞する耐火煉瓦を内張りした鋼質製
シールプレートの炉内側周端部に炭化炉出入口の周壁部
に当接するナイフエッジ断面形状のフランジ部材を設
け、炉外側に閂を設けた着脱自在な蓋が使用されてい
る。

【０００５】この様な構造に組立てられた炉蓋は、炭化
炉内で発生したガスを炉内に封じ込めながらガス通路を
経て回収し、燃料として使用する、気密な構造に製作さ
れている。また炉蓋の上方部には、装炭車で石炭装入口
から炭化炉に装入された石炭層の表面を掻き均らすレベ
ラー用の気密な開閉式装入口が設けられている。図４
は、炭化炉壁のレベラー装入口近傍を、一部断面図で示
したものである。炭化炉２の出入口周縁部フレーム６に
押圧駆動部材１３で押圧するナイフエッジ断面形状のフ
ランジ部材１２を介して炭化炉２の出入口をシールプレ
ート２９で閉塞する押圧締結構造シール製炭化炉蓋１の
上方側に、該炉蓋１から炭化炉壁１４を貫通して炭化炉
２に通じる石炭層表面レベラー装入用開口孔１５を穿設
すると共に、該石炭層表面レベラー装入用開口孔１５を
遊貫して先端部が炭化炉２に突き出る様な長尺な石炭層
表面レベラーガイド用内枠部材１７を設け、さらに該内
枠部材１７の炉外側には外枠部材１６を介して外部との
通気性を遮断する開閉蓋を設けた気密なレベラー装入口
が作られている。また該内枠部材１７は、石炭層表面レ
ベラー装入用開口孔１５から装入し炭化炉２の石炭表面
を前進後退しながら平坦に掻き均らすレベラーを安定に
ガイドし支持するものであって、炉蓋の付属部材を焼損
防止するため耐熱鋳鋼材料の長尺物で高温度の炉内熱を
遮断する様に遠ざけ、しかも高所取替作業時の取扱い便
利さから薄手材なもの程よいものとして使用されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この様な構造の石炭層
表面レベラー装入口をもったコークス炉は、新品稼働初
期はレベラーを円滑に走行させまた気密性も保持されて
炉内ガスの漏洩もなく、安心して使用する事ができる。
しかしながら、長尺薄手材の内枠部材を長期間使用して
いると、その先端部が、高温度のコークス乾留熱を受け
て焼損しさらに炭化炉を開閉する度に急熱急冷サイクル
の熱歪みを受けて変形し、レベラー装入ガイドの機能を
失う。さらには炉蓋部材までも変形をもたらし、コーク
ス炉の気密性が損なわれる問題から頻繁に取替えなけれ
ればならず、炉体維持費が嵩む問題があった。

【０００７】本発明者らはこうした問題を解消する事を
目的に種々検討した結果、石炭層表面レベラーの装入口
に設けられるレベラー装入ガイド用の内枠部材を従来の
ものと同等または同等以下の重さで短尺厚肉化にする事
によって、レベラーの装入ガイド機能を失う事もなく、
高温度のコークス乾留熱を受けて焼損、変形する事もな
くコークス炉内の気密性が長期間保持できるコークス炉
を提供する事を知見した。本発明は、この知見を発明の
技術思想にして構成したものである。

【０００８】

【発明が解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成したもので、その要旨は、コークス炉の炭化炉の出入
口周縁フレームに押圧機構で当接するナイフエッジ断面
形状のフランジ部材を介して炭化炉の出入口を耐熱シー
ル積層プレートで閉塞する押圧締結構造の炭化炉蓋の上
方側に、該炉蓋から炭化炉壁を貫通して炭化炉内に通ず
る石炭層表面レベラー装入用開口孔を穿設すると共に、
先端部が該石炭層表面レベラー装入用開口孔に遊嵌して
長さが口径対角線長さの２０〜５０％でかつ外径が炭化
炉壁に接近する大きさの石炭層表面レベラー挿通用耐熱
内枠部材を炉内側に連接した石炭層表面レベラーガイド
外枠部材と、押圧駆動機を背して該石炭層表面レベラー
ガイド外枠部材の炉外側端面に押圧するナイフエッジ断
面形状のレベラー装入口用フランジ部材を周設して石炭
層表面レベラー装入用開口孔を閉塞する耐熱シールプレ
ートを介して該外枠部材に遊嵌する突出防熱部材を押圧
堅締機構のレベラー出入口開閉蓋に設けて構成した気密
性にすぐれた石炭層表面レベラー装入口をもつコークス
炉である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
しながら詳細に説明をする。図は本発明の一実施例を示
したもので、図１は炭化炉蓋の正面図（ａ）とその
（ａ）図のＸ−Ｘ線断面図（ｂ）を示す。図１におい
て、１は押圧締結構造の炭化炉蓋で、炭化炉２（図３の
Ｃに相当）のコークス押出機側とコークス排出側の出入
口を閉塞する開閉自在な炉蓋である。３は炉蓋フレーム
である。炉蓋フレーム３は、周端部に強化用のフランジ
部材を設けた上方開放溝型断面形状の鋼鉄製フレーム部
材で、上下方向に長尺な炭化炉２の出入口を大きさで開
閉自在に設けられている。４は閂で、押圧軸５を介し
て、炉蓋フレーム３を炭化炉２の出入口を強く押圧する
ものである。閂４は、炭化炉２の出入口周縁フレーム６
の相対向する位置に立設された押圧支持部材７に該閂４
の先端部分が遊挿されて炉蓋フレーム３を跨越す様に架
設され、かつ炉蓋フレーム３と閂４との間には強力な圧
縮バネ８を介装して組立てられている。本発明におい
て、閂４は、炉蓋フレーム３の全長で炭化炉２の出入口
を強く押圧する様に、上下位置あるいはその他の任意な
位置に設けられている。図２は、圧縮バネ８に皿バネを
使用した場合の一実施例を示したもので、バネの代わり
に螺子ボルトを使用してもよい。すなわち、閂４は、炉
蓋フレーム３を炭化炉２側へ押圧しまた解除する気密性
を保持する締結構造に設けられている。

【００１０】９は耐熱シール積層プレートで、炉蓋フレ
ーム３の押圧作用で炭化炉２の出入口を閉塞するもので
ある。耐熱シール積層プレート９は、炭化炉２の出入口
を閉塞する耐火煉瓦１０または不定形耐火物材料あるい
はその両者を内張りした金属製炉内プレート１１の炉外
側に、必要によっては耐熱性パッキングシートを張り付
け、炭化炉２の出入口周縁フレーム６に押圧するナイフ
エッジ断面形状のフランジ部材１２を設けた耐熱金属製
シールプレートさらに補強リブを設けた金属製スライド
プレートを張り付けた耐熱性シールプレート構造に製作
されている。１３はシリンダーやスプリングなどの伸縮
自在な押圧駆動部材で、炉蓋フレーム３の周縁に沿って
多数個が設けられ、耐熱金属製シールプレートのフラン
ジ部材１２を炭化炉２の出入口周縁フレーム６に押圧
し、炭化炉２を密封する。すなわち、押圧式締結構造の
炭化炉蓋１は、炭化炉２の出入口周縁フレーム６を押圧
機構で当接するナイフエッジ断面形状のフランジ部材１
２を介して、炭化炉２の出入口を耐熱シール積層プレー
ト９で閉塞する、気密構造に設けられている。

【００１１】また押圧式締結構造の炭化炉蓋１の上方側
に、石炭装入口から炭化炉に装入された石炭層の表面を
掻き均すレベラー（図示せず）の出入口が設けられてい
る。なお、図１は、コークス押出機側の押圧式締結構造
の炭化炉蓋１を示したものである。また図２は図１で示
すレベラー出入口近傍の拡大図を示したもので、正面拡
大図（ａ）とその（ａ）のＹ−Ｙ線一部切欠断面図
（ｂ）を示す。図２において、１５は石炭層表面レベラ
ー装入用開口孔で、押圧式締結構造の炭化炉蓋１の耐熱
シール積層プレート９を経て炭化炉壁１４を貫通して炭
化炉２に通ずる様に穿設されている。１６は石炭層表面
レベラーのガイド用外枠部材で、炉内側には石炭層表面
レベラー挿通用の耐熱内枠部材１７が連接され、石炭層
表面レベラー装入用開口孔１５に装着されている。この
場合、石炭層表面レベラーガイド外枠部材１６と石炭層
表面レベラー挿通用耐熱内枠部材１７の連接間に、気密
性を保持するために、耐熱性パッキンシート（図示せ
ず）を挟み込んでもよい。石炭層表面レベラーガイド外
枠部材１６は、炭化炉２に装入される進退自在なレベラ
ー（図示せず）を支持するものであって、その外径と内
径の大きさおよび部材長さについては限定するものでな
いが、特に内径については、石炭層表面レベラーを円滑
に挿通するため、石炭層表面レベラー挿通用耐熱内枠部
材１７と同じサイズが好ましい。また石炭層表面レベラ
ー挿通用耐熱内枠部材１７は、レベラーを装入した際に
炭化炉２から流出する高温度の炉内ガスに煽られて焼損
を防止するため耐熱性材料を使用し、しかも先端部が炭
化炉２内に突出する事のない位置で石炭層表面レベラー
装入用開口孔１５に遊嵌する事によって、高温度の炉内
熱の影響が遠ざけられ、該内枠部材１７の膨張による炭
化炉壁１４の亀裂の発生を防止する。さらに該内枠部材
１７の外周を炭化炉壁１４との遊嵌間隙を狭める大きさ
に形成する事によって、高温度の炉内ガスの流出を防止
し、該内枠部材１７ならびにその近傍の耐熱シール積層
プレート９など付帯部材の過熱と焼損を防止して気密性
を保持する効果を奏する。すなわち本発明において、石
炭層表面レベラー挿通用耐熱内枠部材１７は、熱容量と
熱変形抵抗を大ならしめて形状性を保持しかつ炭化炉壁
１４との遊嵌間隙内を流出する炉内ガス圧を高めて堰止
め気密性を保持するために、長さ（炉内ガス流出方向の
長さ）が口径対角線長さの２０〜５０％でかつ外径が炭
化炉壁１４に接近する大きさに限定する必要がある。特
に本発明において、口径対角線長さから石炭層表面レベ
ラー挿通用耐熱内枠部材１７の長さを規定する事は該内
枠部材１７を流出する炉内ガスの滞留時間を短縮し、し
かも外径を炭化炉壁１４に接近させるほど分厚くする事
により熱容量が大きくなり、高温度の熱に対する変形抵
抗が大きくなって形状性を安定に保持する効果を奏す
る。その効果は、２０％未満の短い長さでは前記した内
枠部材１７を流出する炉内ガスの滞留時間が短いため、
炉内ガスの温度が下げられず、炉外側の耐熱シール積層
プレート９など付帯部材を過熱し焼損する問題がある。
その反対に６０％を越える長い内枠部材１７は、必要以
上に加熱され変形し、走行する石炭層表面レベラーの障
害となる。この場合、石炭層表面レベラー挿通用耐熱内
枠部材１７と炭化炉壁１４との間の遊嵌間隙を無く密に
接合する事は、該内枠部材１７および炭化炉壁１４の熱
膨脹による応力が干渉し合い、相方の形状に変化ならし
め気密性を劣化する問題から避けなければならない。な
お、本発明において石炭層表面レベラー挿通用耐熱内枠
部材１７の断面形状は、特に限定するものではなく丸
形、正四角形、長方形などいかなる形状でもよい。また
本発明においては、石炭層表面レベラー挿通用耐熱内枠
部材１７と炭化炉壁１４との間の遊嵌間隙に直面する耐
熱シール積層プレート９の過熱による焼損を防止するた
めに、必要によっては炉内側には防熱シート１８を内張
りしてもよい。

【００１２】また石炭層表面レベラーガイド外枠部材１
６の石炭層表面レベラー装入口側すなわち炉外側には、
押圧堅締機構のレベラー装入口開閉蓋１９が、枢動片開
きアーム２０を介して開閉自在に取付けられている。２
１はボルトナットのネジ継手で、レベラー装入口開閉蓋
１９と枢動片開きアーム２０を接合するものである。レ
ベラー装入口開閉蓋１９は、石炭層表面レベラーガイド
外枠部材１６のレベラー装入口を閉塞する大きさの小蓋
フレーム２２に、シリンダーやスプリングなどの伸縮自
在な押圧堅締駆動機２３の多数個を周設すると共に、該
押圧堅締駆動機２３を背にして該石炭層表面レベラーガ
イド外枠部材１６の炉外側端面を押圧するナイフエッジ
断面形状のレベラー装入口用フランジ部材２４を周設し
て石炭層表面レベラーガイド外枠部材１６のレベラー装
入口を閉塞する耐熱シールプレート２５を設け、さらに
該耐熱シールプレート２５を介して石炭層表面レベラー
ガイド外枠部材１６に遊嵌する突出防熱部材２６を設け
て、気密性かつ防熱効果を奏する様に構成されている。
突出防熱部材２６は、炭化炉２の高温度の熱からレベラ
ー装入口開閉蓋１９の焼損を防止するもので、鋳鉄など
の耐熱性金属の他に耐火物材料やセラッミック材料など
の非金属材料を任意な形状や厚みにして使用されるもの
である。２７は締結具で、石炭層表面レベラーガイド外
枠部材１６に閉塞したレベラー装入口開閉蓋１９を強固
に締結するもので、容易に締結操作し易い様にシリンダ
ーやスプリングなどの伸縮自在な駆動締結機２８を連接
して構成されている。

【００１３】上記の様に構成された本発明のコークス炉
は、前記した様に通常のコークス製造作業にしたがって
操業が行われる。つまり、炉蓋１で閉塞された炭化炉２
に石装炭車で石炭装入口（図３のＤ）から装入された石
炭の不均一な表面をレベラー装入口開閉蓋１９を開蓋し
て装入されるレベラーで平坦な面に掻き均した後、石炭
層表面レベラーガイド外枠部材１６にレベラー装入口用
フランジ部材２４を押圧しながら閉蓋し、空気を遮断し
ながら加熱し、品質の優れたコークスが製造される。

【００１４】本発明は、図４に掲載した従来のコークス
炉の様な石炭層表面レベラー装入用開口孔を遊貫して先
端部が炭化炉２に突き出る様な長尺薄肉構造の石炭層表
面レベラーガイド用内枠部材と違って、炭化炉２内に突
き出る事がなく短尺でかつ厚肉の該内枠部材を使用する
事によって、レベラー装入用開口孔から流出する高温度
の炉内ガスの漏洩を防止して炭化炉の気密性が保持さ
れ、さらには高い熱容量の保有効果でその近傍の炉蓋部
材の焼損を防止しょうとするものである。

【００１５】

【発明の効果】以上の様な本発明の石炭層表面レベラー
ガイド用内枠部材を使用した炉蓋は、炭化炉の気密性を
保持して公害問題を引き起こす事もなく、安全な作業環
境を確保し、しかもレベラー装入付近の付帯部材の焼損
も防止して稼働時間の長いコークス炉を提供する事がで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示したもので、炭化炉蓋の
正面図（ａ）とそのＸ−Ｘ線断面図（ｂ）を示す。

【図２】図１におけるレベラー出入口近傍の拡大正面図
（ａ）とそのＹ−Ｙ線一部切欠断面図（ｂ）を示す。

【図３】コークス炉基本構造の一部切欠斜視図を示す。

【図４】従来のレベラー装入口近傍の断面図を示す。

【符号の説明】

１ 炉蓋 ２ 炭化炉 ３ 炉蓋フレーム ４ 閂 ９ 耐熱シール積層ブレート １２ フランジ部材 １４ 炭化炉壁 １５ 石炭層表面レベラー装入用開口孔 １６ 石炭層表面レベラーガイド外枠部材 １７ 石炭層表面レベラー挿通用耐熱内枠部材 １９ レベラー装入口開閉蓋 ２４ レベラー装入口用フランジ部材 ２５ 耐熱シールプレート ２６ 突出防熱部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コークス炉の炭化炉（２）の出入口周縁
   フレーム（６）に押圧機構で当接するナイフエッジ断面
   形状のフランジ部材（１２）を介して炭化炉（２）の出
   入口を耐熱シール積層プレート（９）で閉塞する押圧締
   結構造の炭化炉蓋（１）の上方側に、該炉蓋（１）から
   炭化炉壁（１４）を貫通して炭化炉（２）内に通ずる石
   炭層表面レベラー装入用開口孔（１５）を穿設すると共
   に、先端部が該石炭層表面レベラー装入用開口孔（１
   ５）に遊嵌して長さが口径対角線長さの２０〜５０％で
   かつ外径が炭化炉壁（１４）に接近する大きさの石炭層
   表面レベラー挿通用耐熱内枠部材（１７）を炉内側に連
   接した石炭層表面レベラーガイド外枠部材（１６）と、
   押圧駆動機を背して該石炭層表面レベラーガイド外枠部
   材（１６）の炉外側端面に押圧するナイフエッジ断面形
   状のレベラー装入口用フランジ部材（２４）を周設して
   石炭層表面レベラー装入用開口孔（１５）を閉塞する耐
   熱シールプレート（２５）を介して該外枠部材に遊嵌す
   る突出防熱部材（２６）を押圧堅締機構のレベラー装入
   口開閉蓋（１９）に設けて構成した事を特徴とする気密
   性にすぐれた石炭層表面レベラー装入口をもつコークス
   炉。