JP2003129057A - コークス炉の燃焼調整方法、コークス炉の燃焼調整装置、耐火物、及びコークス炉の操業方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃焼フリュー内にガスポート及び／又は空気
ポートが多段に設置されたコークス炉において、築炉後
にコークス炉の上熱傾向を防止することができるコーク
ス炉の燃焼調整方法を提供する。 【解決手段】 燃焼フリュー内に多段に設置されたガス
ポート１及び空気ポート２に熱間で、すなわちコークス
炉の操業中に耐火物３を差し込み、ガスポート１及び空
気ポート２の開口率を縮小する。コークス炉の高さ方向
の温度分布を理想とする温度分布になるように調整する
ことができ、コークス炉の上熱傾向を防止することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コークス炉の燃焼
調整方法に関し、特に燃焼フリューにガスポート及び／
又は空気ポートが多段に設けられたコークス炉の燃焼調
整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉は蓄熱室の上部に炭化室と燃
焼室が交互に並べられて炉団をなしていて、石炭を乾留
する炭化室、燃料ガスを燃焼させる燃焼室、燃焼廃ガス
の予熱を利用するための蓄熱室等から成る。燃焼室は多
数のフリューに細分されている。燃焼フリュー内でガス
と空気が会合して燃焼し、この燃焼熱によって煉瓦を挟
んだ炭化室に装入される石炭が乾留される。燃焼フリュ
ー内のガス又は空気のポートは、炭化室の高さが低い炉
では単段が多く、炭化室の高さが高い炉では炭化室の上
下を均一に加熱するために多段、例えば５段、６段設け
られることが多い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１０は炉の高さと温
度との関係を示す。燃料ガス又は空気のポートを単段に
すると、図１０に示すように炉の高さ方向に上にいけば
いくほど温度が低くなる（図１０中参照）。一方燃料
ガス又は空気のポートを複数段、例えば６段にすると、
高さ方向に均等な温度（図１０中参照）であるか、あ
るいは高さ方向に上にいけばいくほど温度が上がる傾
向、所謂上熱傾向（図１０中参照）が生じる。特に稼
働率が上がり、燃料ガス又は空気の流量が大きくなる
と、上段から燃料ガス又は空気が吹き出る確率が高くな
り、上熱傾向にシフトしていく。この上熱傾向が生じる
と、炭化室が高い温度になり、石炭から発生するガスの
熱分解によるカーボンが増加する。

【０００４】カーボンが増加すると、押出機のラムがカ
ーボンに衝突するトラブルが起きる。カーボンを除去す
るためには、炭化室を空釜にして焼き落としをしたり、
バール等で掻き落としをしたりする作業が必要になる。
このような作業は、コークスの減産を招いたり、炭化室
の煉瓦に損傷を与えたり、あるいは炉寿命を短縮したり
する。

【０００５】コークス炉を一旦築炉すると、後から改修
することができないので、従来は上熱傾向がでた場合で
もそのまま操業しなければならず、上熱傾向の修正方法
がなかった。燃料ガス又は空気の流量を絞ることで上熱
傾向を防止することができるが、投入熱量が下がり、乾
留不足となる。

【０００６】そこで、本発明は、燃焼フリュー内にガス
ポート及び／又は空気ポートが多段に設置されたコーク
ス炉において、築炉後にコークス炉の上熱傾向を防止す
ることができるコークス炉の燃焼調整方法、コークス炉
の燃焼調整装置、耐火物、並びにコークス炉の操業方法
を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、ガスポート
及び／又は空気ポートに熱間で耐火物を差し込み、その
開口部面積を調整することで上熱傾向を防止することが
できることを知見した。

【０００８】すなわち請求項１の発明は、燃焼フリュー
内に多段に設置されたガスポート及び／又は空気ポート
に熱間で（すなわちコークス炉の操業中に）耐火物を差
し込み、前記ガスポート及び／又は空気ポートの開口率
を縮小することを特徴とするコークス炉の燃焼調整方法
により上述した課題を解決した。

【０００９】この発明によれば、コークス炉の高さ方向
の温度分布を理想とする温度分布になるように調整する
ことができ、コークス炉の上熱傾向を防止することがで
きる。

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載のコー
クス炉の燃焼調整方法において、前記耐火物は少なくと
も最上段の前記ガスポート及び／又は空気ポートに差し
込まれることを特徴とする。

【００１１】最上段のガスポート及び／又は空気ポート
の開口率を縮小することでコークス炉の上熱傾向を防止
することができる。また理想的にはコークス炉の高さ方
向の温度分布は一定であるか、あるいは石炭の嵩密度は
下の方が高いので、上にいくほど僅かに低くなるのが望
ましい。本発明によればコークス炉の高さ方向の温度分
布が一定であるか、あるいは上にいくほど温度を低くす
ることができる。

【００１２】請求項３の発明は、燃焼フリュー内に多段
に設置されたガスポート及び／又は空気ポートに熱間で
耐火物を差し込み、前記ガスポート及び／又は空気ポー
トの開口率を縮小することを特徴とするコークス炉の燃
焼調整装置により、上述した課題を解決する。

【００１３】本発明によれば、コークス炉の高さ方向の
温度分布を理想とする温度分布になるように調整するこ
とができ、コークス炉の上熱傾向を防止することができ
る。

【００１４】請求項４の発明は、請求項３に記載のコー
クス炉の燃焼調整装置において、前記ガスポート又は前
記空気ポートの位置を撮像する撮像手段と、前記耐火物
を着脱自在に保持する保持手段と、前記耐火物を昇降さ
せる昇降手段と、（所定角度に傾斜され、）前記保持手
段から取り外された耐火物がその自重により前記ガスポ
ート又は前記空気ポートに向かって移動するのを案内す
る案内手段とを備えることを特徴とする。

【００１５】コークス炉を一旦築炉した後は、燃焼フリ
ュー内は１００ｍｍφ程度の点検口から点検できるのみ
であった。このため、従来はガスポート又は空気ポート
を一旦作ってしまうと改修できないのが常識であった。
この発明によれば、撮像手段でガスポート又は空気ポー
トの位置を確認し、昇降手段でガスポート又は空気ポー
トの位置と耐火物の位置を合わせ、案内手段で耐火物が
その自重によりガスポート又は空気ポートに向かって移
動するのを案内することができる。したがって、ガスポ
ート又は空気ポートに耐火物を差し込むことができる。

【００１６】請求項５の発明は、請求項４に記載の燃焼
調整装置において、前記案内手段は前記燃焼調整装置に
回転可能に取り付けられたガイド板を備え、該ガイド板
は前記耐火物を案内する際に所定角度まで傾斜されるこ
とを特徴とする。

【００１７】この発明によれば、点検口が狭くても傾斜
板を閉じることで燃焼調整装置を挿入することができ
る。また、傾斜板が所定角度まで傾斜するように開ける
ことでガスポート又は空気ポートに向かって耐火物が移
動するのを案内することができる。また、斜めに傾斜さ
れるガスポート又は空気ポートの傾斜角に合わせて案内
手段を傾斜させることができるので、より確実にガスポ
ート又は空気ポートに耐火物を差し込むことができる。

【００１８】請求項６の発明は、燃焼フリュー内に多段
に設置されたガスポート及び／又は空気ポートに熱間で
差し込まれ、前記ガスポート及び／又は空気ポートの開
口率を縮小することを特徴とする耐火物により、上述し
た課題を解決する。

【００１９】この発明によれば、コークス炉の高さ方向
の温度分布を理想とする温度分布になるように調整する
ことができ、コークス炉の上熱傾向を防止することがで
きる。

【００２０】請求項７の発明は、請求項６に記載の耐火
物において、前記耐火物は楔形をなしていることを特徴
とする。

【００２１】この発明によれば、ガスポート又は空気ポ
ートに確実に耐火物を固定することができる。また耐火
物が摩耗してきたときにも徐々に奥に入り、確実な固定
が保たれる。

【００２２】請求項８の発明は、請求項７に記載の耐火
物において、前記耐火物は繊維状耐火材成型品（すなわ
ちセラミックファイバー）あるいは耐火煉瓦に繊維状耐
火材を張り付けた複合耐火材であることを特徴とする。

【００２３】この発明によれば、耐火物にクッション性
を持たせることができ、ポートに耐火物を確実に固定す
ることができる。また、楔形耐火物の熱膨張による楔形
耐火物自体の破損あるいはポート孔の破損が防止でき
る。

【００２４】請求項９の発明は、燃焼フリュー内に多段
に設置されたガスポート及び／又は空気ポートに熱間で
耐火物を差し込むことによって前記ガスポート及び／又
は空気ポートの開口率を縮小し、燃焼フリューの高さ方
向の温度分布を調整することを特徴とするコークス炉の
操業方法により、上述した課題を解決する。

【００２５】この発明によれば、コークス炉の高さ方向
の温度分布を理想とする温度分布になるように調整する
ことができ、コークス炉の上熱傾向を防止することがで
きる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に基づいて、本発
明のコークス炉の燃焼調整方法の一実施形態について説
明する。図１は本発明のコークス炉の燃焼方法が適用さ
れるコークス炉の一例（具体的にはカールスチール式）
を示す。コークス炉では蓄熱室の上部に炭化室と燃焼室
が交互に並べられている。コークガイド車のある側がＣ
Ｓと呼ばれ、押出機のある側がＰＳと呼ばれる。このコ
ークス炉は石炭を乾留する炭化室、燃料ガスを燃焼させ
る燃焼室、燃料廃ガスの余熱を利用するための蓄熱室、
及び蓄熱室下部のソールフリューからなる。燃焼室は多
数の燃焼フリューに細分されており、炭化室に沿った一
列分のフリューの集まりがフリュー列と呼ばれる。

【００２７】燃料ガスと空気はソールフリューを経てそ
れぞれ別の蓄熱室で加熱されて燃焼フリュー内に入る。
燃焼フリュー内では燃料ガスと空気が会合して燃焼す
る。燃焼廃ガスはさらに引落し側の蓄熱室に引落され、
蓄熱室の煉瓦を加熱してソールフリューを経て煙道に抜
ける。カールスチール式のコークス炉では、フリュー列
のＣＳ半分（例えば♯１〜１６）のフリューを同時に加
熱し、ＰＳ半分（例えば♯１７〜３５）のフリューに廃
ガスを引落す。

【００２８】このコークス炉ではガスポート１…及び空
気ポート２…が多段（例えば６段）に設けられ、多段に
設けられた各ガスポー１から燃料ガスが吹き出され、空
気ポート２から空気が吹き出される。本発明では、燃焼
フリュー内に６段設置されたガスポート１…及び空気ポ
ート２…の最上段（すなわち６段目）及び最上段から２
番目（すなわち５段目）に熱間で耐火物を差し込む。

【００２９】図２及び図３は耐火物が差し込まれたガス
ポート１又は空気ポート２を示す。ポート１，２は煉瓦
母材（珪石煉瓦）からなり、開口部下部が突き出た形状
になっている。ガスポート１又は空気ポート２の正面形
状は扁平な長方形状に形成され、ポートの横幅全体の半
分程度が耐火物３で埋められる。これによりポートの開
口率が半分程度に縮小される。上段のポート１，２の開
口率をあまり減少させすぎると、上部の温度が低くなり
すぎ、上部の石炭が乾留不足になるので、開口率を半分
程度に縮小するのが望ましい。耐火物３は斜面を有する
形状、すなわち楔形をなす。この耐火物３は、繊維状耐
火材成型品（すなわちセラミックファイバー）あるいは
耐火煉瓦に繊維状耐火材を張り付けた複合耐火材からな
る。耐火物３の密度は０．４g/cm³以上に設定されるの
が望ましい。耐火物３の密度がこれより小さいと燃料ガ
ス又は空気の吹き出しによって耐火物３が吹き飛ばされ
るおそれがあり、その自重により耐火物をポート１，２
に差し込むのが困難になる。

【００３０】このように上段側のガスポート１及び空気
ポート２の開口率を縮小することで、コークス炉の高さ
方向の温度分布を理想とする温度分布になるように調整
することができる。理想的にはコークス炉の高さ方向の
温度分布は一定であるか、あるいは石炭の嵩密度を考慮
すると下の方が高いので、上にいくほど僅かに低くなる
のが望ましい。本発明によればコークス炉の高さ方向の
温度分布が一定であるか、あるいは上にいくほど温度を
低くすることができる。

【００３１】なお、上記実施形態では６段のガスポート
１及び６段の空気ポート２を有するコークス炉に本発明
を適用しているが、ガスポート１及び空気ポート２の段
数は複数段であれば良く、例えば３段でもよい。またガ
スポート１及び空気ポート２の６段目及び５段目に耐火
物を差し込んでいるが、最上段の６段目のみに差し込ん
でも良い。さらに上記実施形態では２分割炎道式（カー
ルスチール式）のコークス炉について説明したが、ガス
ポート又は空気ポートを複数段有するものであれば、双
子炎道式、４分割炎道式、クロスオーバ式いずれのコー
クス炉等であってもよい。

【００３２】図４乃至図６は本発明のコークス炉の燃焼
調整装置の一実施形態を示す。この燃焼調整装置が燃焼
フリュー内に多段に設置されたガスポート１及び空気ポ
ート２に熱間で耐火物３を差し込み、ガスポート１及び
空気ポート２の開口率を縮小する。この燃焼装置は、燃
焼フリュー内に挿入される挿入装置４と、この挿入装置
４を昇降させるための昇降手段としての昇降装置５とを
備える。昇降装置５は手動ウィンチあるいは電動ウィン
チからなり、そのロープ６の先端には支柱７を介して挿
入装置４が吊り下げられる。昇降装置５は支柱７に吊ら
れた挿入装置４を昇降させ、目的のポートに耐火物を位
置合わせする。

【００３３】挿入装置４はガスポート１又は空気ポート
２の位置を撮像するためのＴＶカメラ、ＣＣＤカメラ等
の撮像装置８を装備し、オペレータがＴＶモニターでガ
スポート１又は空気ポート２の位置を観察しながら耐火
物３を挿入することができるようになっている。

【００３４】挿入装置４の先端には、耐火物３を着脱自
在に保持するための保持手段としての支え板９と、支え
板９から取り外された耐火物３がその自重によりガスポ
ート１又は空気ポート２に向かって移動するのを案内す
るための案内手段としてのガイド板１０が設けられる。
ガイド板１０は挿入装置４にその一端１０ａが回転可能
に取り付けられる。このガイド板１０は図５に示すよう
に挿入装置４を燃焼フリュー１１内に挿入する際は鉛直
下方に向けられ、図に６示すように耐火物を案内する際
はポート１，２の傾き角度に合わせた所定角度まで傾斜
される。

【００３５】コークス炉の燃焼調整装置の使用方法につ
いて説明する。まず後述する台車を作動させ、挿入装置
４を対象とする燃焼フリューの点検口の位置に移動させ
る。次に昇降装置５を作動させ、挿入装置４を燃焼フリ
ュー内で徐々に下降させる。ＴＶカメラで目的とするポ
ート１，２を探し当てたら挿入装置４の降下を止める。
挿入装置４の下降中はガイド板１０が邪魔になるのでガ
イド板１０は閉じられる。次にガイド板１０を所定角度
傾斜させる。次に支え板９を外す（すなわち耐火物３を
保持している留め金９ａを外す）。これにより耐火物３
がその自重によってガイド板１０上をスライドし、最終
的には目的とするポート１，２に挿入される。

【００３６】図７乃至図９は、挿入装置４を対象とする
燃焼フリューに移動させるための台車１３を示す。挿入
装置４、支柱７、昇降装置は台車１３上に設置されてい
る。この台車１３は全体を支え、フリュー列に交差する
方向（炉団方向）に挿入装置４を移動させるための走行
台車１４と、挿入装置４が載せられ、フリュー列の列方
向（炉長方向）に挿入装置４を移動させる横行台車１５
とによって構成される。

【００３７】走行台車１４はコークス炉の炉頂でコーク
ス炉に石炭を装炭するための装炭車が乗っているレール
と同じ装炭車レール１６，１６の上を走り、対象とする
燃焼フリューのフリュー列の位置まで挿入装置４を移動
させる。図８及び図９に示すようにこの走行台車は、作
業をしていないときは回転ジャッキ１７によってジャッ
キアップされ、９０度回転して装炭車レール１６，１６
と平行に置かれる。これにより走行台車１４は、作業の
ないときは装炭車の走行及び格納に邪魔にならないよう
に保管される。燃料調整装置全体が細長くなっているの
で、作業中、風の影響でバランスがくずれて倒れるおそ
れがある。このため作業中はアウトトリガ１８，１８を
出すことで燃料調整装置が倒れないような構造になって
いる。

【００３８】横行台車１５には挿入装置４を昇降するた
めの支柱７が設置されている。この支柱７は図８に示す
ように格納時、炉頂と水平になるまで９０度倒され、挿
入装置を載せた状態で保管できるようになっている。こ
の横行台車１５は走行台車１４上に設けられたレールを
走行し、挿入装置４を燃焼フリューの点検口の位置に移
動させる。

【００３９】また挿入装置４は１８０度回転することが
でき、燃焼フリューのポートの向きに応じてどちら向き
のポートにも耐火物３を挿入して開口調整ができるよう
になっている。燃焼フリューではフリュー番号が奇数番
と偶数番とでガスポート及び空気ポートの位置が変わ
る。挿入装置４は１８０度回転することができるので、
このような燃焼フリューの番号毎のガスポート及び空気
ポートの位置の変化にも対応することができる。

【００４０】

【発明の効果】これまで、一度設計され建設された多段
燃焼方式のコークス炉では、ガスポート及び空気ポート
の開口部の調整は無理で、操業面で不都合が生じてもそ
のまま操業しなければならなかった。しかし、本発明の
コークス炉の燃焼調整装置を使用すれば、ガスポート又
は空気ポートに耐火物を差し込み、ガスポート又は空気
ポートの開口率を縮小することができるので、より良い
燃焼条件で操業できるようになる。また上部温度を相対
的に低くすることができるので、稼働率を上げることが
できるという付帯効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のコークス炉の燃焼調整方法の一実施形
態が適用されるコークス炉を示す概略図。

【図２】耐火物が差し込まれたガスポート又は空気ポー
トを示す正面図。

【図３】耐火物が差し込まれたガスポート又は空気ポー
トを示す断面図。

【図４】本発明のコークス炉の燃焼調整装置の一実施形
態を示す断面図。

【図５】燃焼フリューに挿入する直前の挿入装置を示す
図。

【図６】燃焼フリューに挿入された挿入装置を示す図。

【図７】台車に載せられた燃焼調整装置を示す図。

【図８】折り畳まれた状態の燃焼調整装置を示す図。

【図９】ジャッキアップされた燃焼調整装置の回転を示
す図。

【図１０】炉の高さと温度の関係を示すグラフ。

【符号の説明】

１…ガスポート ２…空気ポート ３…耐火物 ４…挿入装置 ５…昇降装置（昇降手段） ８…撮像装置（撮像手段） ９…支え板（保持手段） １０…ガイド板（案内手段） １１…燃焼フリュー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 勉 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 長岡 博 東京都千代田区丸の内一丁目１番２号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 須藤 新太郎 東京都千代田区九段北四丁目１番７号 品 川白煉瓦株式会社内 (72)発明者 星 直忠 東京都大田区蒲田５丁目48番４号 品川フ ァーネス株式会社内 Ｆターム(参考） 4H012 AA02 AA05 AA08

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃焼フリュー内に多段に設置されたガス
   ポート及び／又は空気ポートに熱間で耐火物を差し込
   み、前記ガスポート及び／又は空気ポートの開口率を縮
   小することを特徴とするコークス炉の燃焼調整方法。
2. 【請求項２】 前記耐火物は少なくとも最上段の前記ガ
   スポート及び／又は空気ポートに差し込まれることを特
   徴とする請求項１に記載のコークス炉の燃焼調整方法。
3. 【請求項３】 燃焼フリュー内に多段に設置されたガス
   ポート及び／又は空気ポートに熱間で耐火物を差し込
   み、前記ガスポート及び／又は空気ポートの開口率を縮
   小することを特徴とするコークス炉の燃焼調整装置。
4. 【請求項４】 前記ガスポート又は前記空気ポートの位
   置を撮像するための撮像手段と、前記耐火物を着脱自在
   に保持するための保持手段と、前記耐火物を昇降させる
   ための昇降手段と、前記保持手段から取り外された耐火
   物がその自重により前記ガスポート又は前記空気ポート
   に向かって移動するのを案内するための案内手段とを備
   えることを特徴とする請求項３に記載のコークス炉の燃
   焼調整装置。
5. 【請求項５】 前記案内手段は前記燃焼調整装置に回転
   可能に取り付けられたガイド板を備え、該ガイド板は前
   記耐火物を案内する際に所定角度まで傾斜されることを
   特徴とする請求項４に記載のコークス炉の燃焼調整装
   置。
6. 【請求項６】 燃焼フリュー内に多段に設置されたガス
   ポート及び／又は空気ポートに熱間で差し込まれ、前記
   ガスポート及び／又は空気ポートの開口率を縮小するこ
   とを特徴とする耐火物。
7. 【請求項７】 前記耐火物は楔形をなしていることを特
   徴とする請求項６に記載の耐火物。
8. 【請求項８】 前記耐火物は繊維状耐火材成型品あるい
   は耐火煉瓦に繊維状耐火材を張り付けた複合耐火材であ
   ることを特徴とする請求項７に記載の耐火物。
9. 【請求項９】 燃焼フリュー内に多段に設置されたガス
   ポート及び／又は空気ポートに熱間で耐火物を差し込む
   ことによって前記ガスポート及び／又は空気ポートの開
   口率を縮小し、燃焼フリューの高さ方向の温度分布を調
   整することを特徴とするコークス炉の操業方法。