JP2002309259A - 炉口気密性に優れたコークス炭化炉蓋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 長期間にわたって炉口気密性に優れたコーク
ス炭化炉蓋を提供する。 【解決手段】 コークス炭化炉２の出入口を開閉する炉
蓋フレーム４のコークス炉内側に、コークス炉口を閉塞
する可撓性耐熱金属シールプレート８の周端部に設けた
フランジ部材９の上端外周部にコークス炭化炉２の炉口
枠３に当接する枠体部材のナイフエッジ断面形状プレー
ト１０を端部溶接で接合し、該可撓性耐熱金属シプレー
ト８の炉内側に耐火物材料１２を内張りした金属製炉内
プレート１３をまた炉外側には金属製スライドプレート
１６を面着したこれらを、可撓性耐熱金属シールプレー
ト８の可撓性拘束板面域を遊通ボルトで締結した炉口気
密重合部材Ｆを設けたコークス炭化炉蓋である。

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炉の上部で、燃焼室と交互に
配列されるコークス炭化室（炉）の炉口枠に圧着する、
気密性に優れたコークス炭化炉蓋に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気を遮断しながら石炭粒子を加熱昇温
すると、３００℃付近で一酸化炭素やタールを発生し、
５００℃近傍で固化が始まり、９００℃以上でガスの発
生が終わって乾留コークスが得られる。コークスの製造
原理は、簡単である。しかしながら、コークスを工業的
に製造するコークス製造設備には、石炭粒子を乾留する
コークス炉本体の他に、塊状石炭を一定大きさの粒子に
破壊する粉砕機や数種類の原料炭を配合する配合槽やそ
れを混合する混炭機などの事前処理装置、石炭粒子装入
車やコークス押出機や消火車などの炉回り装置など、多
くの種類の付帯装置が必要である。コークス炉本体は古
くから日鉄式、コッパース式、オットー式など多くの種
類の型式があるが、その構造は、炉体下部に設けた蓄熱
炉の上部に燃焼炉と炭化炉を交互に配列して組み合わせ
た耐火煉瓦製の一つの構造物を、水平方向に５０〜１０
０組を一連状に並べて１団として形成されたものであ
る。すなわち、コークス炉本体は、供給された燃料ガス
と空気を蓄熱炉で予熱した後、燃焼炉で燃焼ガスになっ
て１０００〜１２００℃の高温度に昇温し、隣接の炭化
炉に装入された石炭粒子を加熱する。加熱し終わった燃
焼ガスは廃棄ガスとなり、排気管に誘導されて蓄熱炉の
格子煉瓦を加熱し、煙道を通って煙突へと流れる様な構
造に造られている。また、コークス炉の本体は、一度築
炉すると２０〜３０年も使用するため、１０００℃以上
の高温度領域に長期間耐えられる材料を使用し、しかも
熱の放散やガスの放出を防止するために炉体全体を包み
込む頑丈な鉄皮構造に築造されている。

【０００３】最近のコークス製造設備は、人手操作から
装置機器の自動化や中央管理システムの遠隔自動操作に
切り換えられ、労働負荷の軽減や安全な作業性の確保が
図られる様になった。さらに公害問題を解消した作業環
境への改善とコークスの歩留や生産性の向上する総合的
見地から、設備技術を見直す技術開発が進められてい
る。その一つが、コークス炭化炉の出入口を閉塞する開
閉構造の炉蓋である。炉蓋は、炭化炉側に耐火煉瓦を内
張しかつ炭化炉の炉口枠に押圧する機構のナイフエッジ
プレートを周端部に設けたシールプレート構造の閂付き
蓋が使用されている。また最近では、特願平９−９７９
号や特願平９−１９５２９号の公報などで紹介される様
に、シールプレートのコークス炭化炉側に金属製炉内プ
レートを介して耐火煉瓦を内張りし、その反対の炉外側
に金属製スライドプレートを張り合わせた後、締結ボル
トを通して一体物に締結し、この一体物を前記した金属
製スライドプレートを介して炉蓋フレームに取付ける構
造の炉蓋が開発されている。炉蓋は、石炭の炭化時にお
いてコークス炭化炉の出入口を閉塞して使用するため、
コークス炭化炉の高温度の熱によって昇温し、炭化が完
了すれば、赤熱状態のコークスを取り出すために開蓋
し、外気に曝されて急速に冷却する。この様に炉蓋は、
加熱と冷却の熱サイクルを繰り返しながら長期間使用さ
れるため、徐々に変形する。変形すれば、コークス炭化
炉の炉口枠との間で隙間を形成し、炉内（炉口）気密性
が損なわれる問題があった。炉口気密性が損なわれたコ
ークス炭化炉は、その隙間から、該炭化炉内で発生する
一酸化炭素ガスを放出して作業周辺や大気を汚染し、や
がてタールも漏れ出しその隙間で凝固しながら堆積し、
炉蓋の閉塞作業に支障を来す問題があった。さらに熱サ
イクルが過度に繰り返される毎に隙間が大きくなり、空
気を過剰に吸い込む大きな通路を形成し、石炭層の炭化
反応に支障を来し、コークスの歩留や品質に影響を及ぼ
す問題があった。またコークス炭化炉から外部に通じる
気体流通孔が形成されると、その部分の炉壁損傷を速め
る原因にもなっていた。

【０００４】この様な炉蓋の問題から、長期間に渡って
繰り返される熱サイクルに変形を起こす事がなく、コー
クス炭化炉の気密性を保持するためには、コークス炭化
炉の炉口枠を強く押しても変形しない頑丈な構造物であ
るほど好ましいとされ、熱変形の小さい高強度質材料を
選んで使用されている。例えば、炉蓋フレーム部材にに
は、硬質な鉄鋼厚物材が使用されている。またコークス
炭化炉の出入口を閉塞するシールプレートも大きい押圧
力に耐えられる硬質材がよいとされ、板厚２．０ｍｍ以
上の厚いステンレス鋼の如き耐熱性高強度鋼板が使用さ
れている。これら部材を固定する締結具にしても硬質な
大型長尺ボルトが使用されているが、炉蓋自体の軽量化
から、ボルト貫通孔は炉蓋の閂付近で４０〜５０ｃｍの
間隔、装入石炭均し口の小蓋付近では６０〜８０ｃｍの
間隔、しかも出来るだけ少ない数で締結する様に大きい
締結間隔でボルト貫通孔が穿設されている。

【０００５】しかしながら、コークス炭化炉の気密性を
数年間保証するものとして各プレート間を密着する構造
に設計された炉蓋の構造も、過度な熱サイクルに耐え切
れず、膨張による変形がシールプレートから徐々に始ま
って隙間を形成し、コークス炭化炉の炉口気密性を劣化
する問題があった。

【０００６】本発明者らはこの様な問題点を解消し、長
期間にわたって炉口気密性の優れたコークス炭化炉蓋を
提供する事を目的に種々なる構造の設計と数多くの実用
化試験を試みた結果、他のプレート材または炉蓋フレー
ム材を任意な間隔でボルト締結するシールプレートのボ
ルト締結間で膨張による形状変化を起こし、また他のプ
レート材との間で形成する微小な空間がコークス炭化炉
で発生した高温度の熱をもつ一酸化炭素ガスの溜まり場
となり、さらに成長して炉内ガスの放出排気路を形成
し、炉口気密性を劣化することを知見した。さらに本発
明者らは、この様な現象の知見を基にシールプレートの
変形を抑制する構造上の実用化試験を重ねた結果、炉蓋
においてシールプレートと枠体構造部材のナイフエッジ
断面形状プレートとの接合形状、該シールプレート材に
可撓性耐熱金属材料を使用しかつその材料の可撓性を拘
束する板面内を２５〜３５ｃｍの間隔毎にボルトで締結
する事によって、目的のコークス炭化炉の蓋が製作でき
る事を知見した。本発明は、これらの知見に基づいて構
成したものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、コーク
ス炭化炉の出入口に開閉自在に設けた炉蓋フレームのコ
ークス炉内側に、コークス炉口を閉塞する可撓性耐熱金
属シールプレートの周端部に設けたフランジ部材の上端
外周部にコークス炭化炉の炉口枠に当接する枠体部材の
ナイフエッジ断面形状プレートを円弧状の全周端部肉盛
溶接で接合し、さらに該可撓性耐熱金属シールプレート
の炉内側にはコークス炭化炉に突出する耐火物材料を内
張りした金属製炉内プレートを面着し、必要によっては
耐熱性パッキングシートを介して面着し、また炉外側に
は湾曲防止補強リブを背面に設けた金属製スライドプレ
ートを面着し、さらにまた面着するこれらプレート間を
可撓性耐熱金属シールプレートの可撓性拘束板面域に２
５〜３５ｃｍの間隔で穿設した植込ボルト遊通孔と止着
ボルト遊通孔）を介して耐火物材料の炉外側に設けた植
込ボルトと金属製炉内プレートに設けた止着ボルトを貫
通して一体的に締結した炉口気密重合部材を設けると共
に、前記した炉蓋フレームの周端部に枠体部材のナイフ
エッジ断面形状プレートを炉口枠に押圧する伸縮自在な
駆動機構を付設して構成した炉口気密性に優れたコーク
ス炭化炉蓋である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明のコークス炭化炉蓋
について図面を参照しながら、詳細に説明する。図１は
本発明コークス炉蓋の一実施例を示したもので、ａ図は
側面図、ｂ図は正面図を示す。図１において、１は押圧
式のコークス炭化炉蓋で、耐火煉瓦や不耐火物材料など
の耐火材料を使用して築造したコークス炭化炉２のコー
クス押出機側またはコークス排出側の出入口周縁部に装
着された炉口枠３を押圧しながら閉塞し、該コークス炭
化炉２内を気密化するもので、開閉自在な炉蓋フレーム
４のコークス炭化炉側に耐熱閉塞構造体を設けて構成さ
れている。炉蓋フレーム４は、鋼鉄プレートを組合わせ
た枠体構造の鋼鉄製フレーム部材で、上下方向に長尺な
コークス炭化炉２の出入口を閉塞する大きさで開閉自在
に設けれている。さらに炉蓋フレーム４には、押圧ボル
ト５を介して閂６あるいはその間に圧縮バネ７を嵌装し
た閂６など、コークス炭化炉２側に強く押圧しまた離脱
する押圧駆動装置が設けられている。本発明において、
炉蓋フレーム４に設けられる押圧駆動装置の機構構造に
ついては特に限定するものでなく、通常使用されるもの
に係わらず、押圧機構のものであれは如何なる構造でも
よい。

【０００９】さらに本発明においては、炉蓋フレーム４
のコークス炭化炉２側には、炉口気密重合部材Ｆを設け
ている。図２は、本発明における炉口気密重合部材Ｆの
一実施例の分解斜視図であり、図１の押圧式コークス炭
化炉蓋１の長さと幅を短縮して示したものである。図２
において、８は、可撓性耐熱金属シールプレートであ
る。可撓性耐熱金属シールプレート８は、コークス炭化
炉２の出入口を全面閉塞する可撓性耐熱金属板Ｓの周端
部にフランジ部材９を設け、さらに該フランジ部材９の
上端外周部には前記したコークス炭化炉２の炉口枠３に
当接する刃形断面形状すなわちナイフエッジ断面形状の
プレート１０が、図３で示す様に、円弧状の全周端部肉
盛溶接１１を施して接合する一体構造に造られている。
なお、本発明において、可撓性耐熱金属シールプレート
８は、可撓性耐熱金属板Ｓとフランジ部材９を、図３で
示す様なプレス成形法による他に、両部材を溶接方法で
接合してもよい。すなわち、可撓性耐熱金属シールプレ
ート８は、炉蓋フレーム４の押圧機構によってコークス
炭化炉２の出入口全面を閉塞し、コークス炭化炉２内で
発生する炉内ガスの漏出を防止するもので、１０００℃
以上の高温度に耐えかつコークス炭化炉２の出入口側に
弾性変形し易い可撓性を有する金属板で、例えば可撓性
を失わない程度の厚みで、例えば２．０ｍｍ未満のＳＳ
４１やステンレス鋼板などを使用するとよい。

【００１０】可撓性耐熱金属シールプレート８のコーク
ス炭化炉側には、コークス炭化炉２内に突出する耐火煉
瓦あるいはその上層に不定形耐火物材料を施して炉口気
密重合部材Ｆや炉蓋フレーム４を耐熱保護する耐火煉瓦
１２を内張りした金属製炉内プレート１３が、必要によ
っては使用される耐熱性パッキングシート１４を介して
面着されている。耐熱性パッキングシート１４は、コー
クス炭化炉２の高温度の熱を受けて膨張する耐火煉瓦１
２や形状変化する金属製炉内プレート１３の変形押圧力
（応力）を吸収する事によって、可撓性耐熱金属シール
プレート８や炉蓋フレーム４に係る変形応力を減衰し、
延いては本発明が目的のコークス炭化炉蓋１の気密性を
保持しょうとするものであって、耐熱性ゴムやセラミッ
クファイバー材の他にグラファイト材など、変形する際
に生じる応力を吸収するシート状の弾性材料が長尺また
は短冊で使用される。また可撓性耐熱金属シールプレー
ト８のコークス炭化炉外側には、湾曲防止補強リブ１５
を背面に設けた金属製スライドプレート１６が面着され
ている。金属製スライドプレート１６は、コークス炉内
側に設けた耐火煉瓦１２や各種のシートを把持するもの
で、これら把持部材の重量にも耐えまた高温度にも湾曲
変形する事なく一定の形状が保持される様に、形状変化
防止用の補強リブ１５が任意な形状と本数と位置に設け
られている。さらに本発明においては、可撓性耐熱金属
シールプレート８に面着する各プレートと耐火煉瓦１２
を、可撓性拘束板面内で各種の締結ボルトを介して強固
に一体的に重ね合わせ、炉口気密重合部材Ｆを構成す
る。図２および図３は、締結模様の一実施例を示したも
のであり、可撓性耐熱金属シールプレート８の周端部に
設けたナイフエッジ断面形状のプレート１０がコークス
炭化炉２の炉口枠３に当接する押圧振幅可動に必要な許
容範囲から離間する可撓性拘束板面域内（図３）で耐火
物材料１２と金属製炉内プレート１３と金属製スライド
プレート１６を、耐火物材料１２の炉外側に設けた植込
ボルト１７と金属製スライドプレート１６に設けた止着
ボルト１８を貫通させて一体的に締結されている。１９
は植込ボルト１７の植込ボルト遊通孔であり、２０は止
着ボルト１８の止着ボルト遊通孔である。さらに本発明
においては、各プレート間で隙間を有しない密着した一
体構造の炉口気密重合部材Ｆを構成し本発明の目的を達
成するためには、締結ボルトは、可撓性拘束板面域内
で、かつ、各々の締結ボルト間隔を２５〜３５ｃｍで設
ける必要がある。締結ボルト間隔が２５ｃｍ未満では多
数のボルト遊通孔などを穿設する事からプレートの板面
積の減少によりシール性が損なわれる問題、多数本の締
結ボルトの使用によって過重化し取扱作業に支障を来す
問題がある。またその反面、３５ｃｍを超える広い間隔
では、従来のコークス炭化炉蓋と同様に各プレート間で
隙間を形成し易くなってコークス炉内ガスの流通路を形
成し、コークス炭化炉蓋の気密性を損なう問題が発生す
る。従って、本発明においては、本発明の目的を達成す
るために、締結ボルトを可撓性耐熱金属シールプレート
８の可撓性拘束板面域内で、かつボルト間隔を２５〜３
５ｃｍで締結する必要がある。上記の様に締結された炉
口気密重合部材Ｆは、加熱と冷却が繰り返される過酷な
使用条件においても、高温度のコークス炭化炉を長期間
にわたって気密性を保持する事ができる。

【００１１】上記の様に構成された炉口気密重合部材Ｆ
は、図１で示す様に、コークス炭化炉２の出入口を閉塞
する様に開閉自在機構の炉蓋フレーム４のコークス炉内
側に金属性スライドプレート１６の長手方向に設けたス
ライド用金物支持部材２１と該スライド用嵌合部材２２
を介して炉蓋フレーム４に接合され、炉蓋フレーム４を
摺動可能に設けられる。

【００１２】さらに本発明においては、コークス炭化炉
蓋のコークス炭化炉の気密性を保持するために炉蓋フレ
ーム４の周縁部には、可撓性耐熱金属シールプレート８
の周端部に設けたナイフエッジ断面形状のプレート１０
がコークス炭化炉２の炉口枠３に押圧するシリンダーや
スプリングなど通常使用される伸縮自在な駆動機構２３
が多数付設されている。

【００１３】上記の様に構成された本発明のコークス炭
化炉蓋は、コークス炭化炉２の出入口を閉塞する様に当
接した後、閂６と伸縮自在な駆動機構２３を駆動してコ
ークス炭化炉２をしっかりと閉塞する。しかる後通常の
コークス製造作業にしたがっコークス炉が操業される。

【００１４】本発明は、上記の様に従来のコークス炭化
炉蓋と違って、可撓性耐熱金属シールプレート８のフラ
ンジ部材９にナイフエッジ断面形状のプレート１０が円
弧状の全周端部肉盛溶接法でコークス炉内とは反対側の
低温側で接合されるため、その接合部が高いコークス炉
内熱によって焼損する事もなく、コークス炉内で発生す
る塩素ガスなどの腐食性ガスによって接合部の材質劣化
も極めて少ない作用効果を奏する。さらに本発明におい
ては、炉口気密重合部材Ｆを可撓性耐熱金属シールプレ
ート８の可撓性拘束板面域内で、限定した締結ボルト間
隔でしかも締結ボルトの直径よりも大きい穿設孔の遊通
孔１９を通して植込ボルト１７を締結しまた同様の遊通
孔２０で止着ボルト１８で締結するため、可撓性耐熱金
属シールプレート８が膨張して捲り上がって皺になるの
を防止し、コークス炉蓋の気密性を長期間保持する効果
を奏する。

【００１５】

【発明の効果】上記の様に構成された本発明のコークス
炭化炉蓋は、前記した様に通常のコークス製造作業にし
たがって操業される。以上述べた様な本発明のコークス
炭化炉蓋を使用したコークス炉は、コークス炭化炉の気
密性が確実に長期間保持されるために、石炭を乾留する
際に発生する一酸化炭素ガスや塩素ガスなどの様な有害
で公害な炉内発生ガスの漏出を防止し、コークス炉上で
の安全な作業環境を確保する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコークス炉蓋の一実施例を示したもの
で、側面図（ａ）と正面図（ｂ）。

【図２】本発明における炉口気密重合部材Ｆの一実施例
の分解斜視図。

【図３】本発明における可撓性耐熱金属シールプレート
８の可撓性耐熱金属板Ｓとナイフエッジ断面形状のプレ
ート１０の全周端部肉盛溶接断面図を示す。

【符号の説明】

２ コークス炭化炉 ３ 炉口枠 ４ 炉蓋フレーム ８ 可撓性耐熱金属シールプレート ９ フランジ部材 １０ ナイフエッジ断面形状のプレート １１ 全周端部肉盛溶接 １２ 耐火物材料 １３ 金属製炉内プレート １４ 耐熱性パッキングシート １５ 湾曲防止補強リブ １６ 金属製スライドプレート １７ 植込ボルト １８ 止着ボルト １９ 植込ボルト遊通孔 ２０ 止着ボルト遊通孔 ２３ 伸縮自在な駆動機構 Ｆ 炉口気密重合部材 Ｓ 可撓性耐熱金属板

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コークス炭化炉（２）の出入口に開閉自
   在に設けた炉蓋フレーム（４）のコークス炉内側に、コ
   ークス炉口を閉塞する可撓性耐熱金属シールプレート
   （８）の周端部に設けたフランジ部材（９）の上端外周
   部にコークス炭化炉（２）の炉口枠（３）に当接する枠
   体部材のナイフエッジ断面形状プレート（１０）を円弧
   状の全周端部肉盛溶接で接合し、さらに該可撓性耐熱金
   属シールプレート（８）の炉内側にはコークス炭化炉
   （２）に突出する耐火物材料（１２）を内張りした金属
   製炉内プレート（１３）を面着しまた炉外側には湾曲防
   止補強リブ（１５）を背面に設けた金属製スライドプレ
   ート（１６）を面着し、さらにまた面着するこれらプレ
   ート間を可撓性耐熱金属シールプレート（８）の可撓性
   拘束板面域に２５〜３５ｃｍの間隔で穿設した植込ボル
   ト遊通孔（１９）と止着ボルト遊通孔（２０）を介して
   耐火物材料（１２）の炉外側に設けた植込ボルト（１
   ７）と金属製炉内プレート（１３）に設けた止着ボルト
   （１８）を貫通して一体的に締結した炉口気密重合部材
   （Ｆ）を設けると共に、前記した炉蓋フレーム（４）の
   周端部に枠体部材のナイフエッジ断面形状プレート
   （８）を炉口枠に押圧する伸縮自在な駆動機構（２３）
   を付設して構成した事を特徴とする炉口気密性に優れた
   コークス炭化炉蓋。
2. 【請求項２】 コークス炭化炉（２）の出入口に開閉自
   在に設けた炉蓋フレーム（４）のコークス炉内側に、コ
   ークス炉口を閉塞する可撓性耐熱金属シールプレート
   （８）の周端部に設けたフランジ部材（９）の上端外周
   部にコークス炭化炉（２）の炉口枠（３）に当接する枠
   体部材のナイフエッジ断面形状プレート（１０）を円弧
   状の全周端部肉盛溶接で接合し、さらに該可撓性耐熱金
   属シールプレート（８）の炉内側にはコークス炭化炉
   （２）に突出する耐火物材料（１２）を内張りした金属
   製炉内プレート（８）を耐熱性パッキングシート（１
   ４）を介して面着しまた炉外側には湾曲防止補強リブ
   （１５）を背面に設けた金属製スライドプレート（１
   ６）を面着し、さらにまた面着するこれらプレート間を
   可撓性耐熱金属シールプレート（８）の可撓性拘束板面
   域に２５〜３５ｃｍの間隔で穿設した植込ボルト遊通孔
   （１９）と止着ボルト遊通孔（２０）を介して耐火物材
   料（１２）の炉外側に設た植込ボルト（１４）と金属製
   炉内プレート（１６）に設けた止着ボルト（１８）を貫
   通して一体的に締結した炉口気密重合部材（Ｆ）を設け
   ると共に、前記した炉蓋フレーム（４）の周端部に枠体
   部材のナイフエッジ断面形状プレート（１０）を炉口枠
   に押圧する伸縮自在な駆動機構（２３）を付設して構成
   した事を特徴とする炉口気密性に優れたコークス炭化炉
   蓋。