JP2004018852A - コークス炭化炉蓋近傍部の昇温促進用コークス炉蓋 - Google Patents

Abstract

【課題】コークス炭化炉の炉蓋近傍部に装入された石炭粒子のコークス化を促進し、タールの発生やその付着を著しく抑制した昇温促進用コークス炉蓋を提供する。
【解決手段】石炭粒子２を装入する炭化炉１の出入口４を開閉する炉蓋構造体３の炉内側に設けた断熱ボックス１１に、炉高方向を複数段に分割する位置に間隔横体枠１６を取付けると共に、該間隔横体枠１６の上下離隔間に石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を左右に微小な通気用隙間１８を設けて縦横に並列しかつ該遮蔽用短冊板１７の上方端部を間隔横体枠１６に遊動可能に吊設した無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室１５を設けたコークス炉蓋。
【選択図】　　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークスを製造するコークス炭化室（炉）の出入口（炉蓋）近傍部に装入された石炭粒子を昇温し、コークス化を促進するコークス炉蓋に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉において、炭化炉の出入口を開閉する炉蓋は、炭化炉内に装入された石炭粒子を９００℃以上の高温度を乾留する製造条件から、高温度に耐え、しかも高い熱を炭化炉内で消費するために、例えば特公昭６０−２５０７２号公報や実開平５−５６９４０号公報など多くの特許公報で掲載される様に、炭化炉の炉内側に大きな重量の耐火煉瓦で封印し、その周辺部にナイフエッジ状断面のシール用押圧条片を設けた、密閉式の構造物である。実に、剛強な鋼鉄製フレーム構造に作られた炉蓋である。しかしながら、厚さ４００ｍｍ程度の大きな重量の耐火煉瓦が、炭化炉に隣接する加熱室（炉）から石炭粒子を乾留するために供給された高温度の熱を吸熱し、その上コークスを取出し閉塞した際の昇温時にもかなりの熱を吸熱する。このため炭化炉の出入口側すなわち炉蓋近傍部に装入された石炭粒子は、充分な乾留温度と乾留時間が得られない不良コークスのまま、他の乾留コークスと共に取り出（窯出し）され、コークスの歩留低下を来す。さらには、不良コークスが乾留コークスに混ざり込んでコークスの品質劣化を招く原因から、コークス選別作業を行わねばならないなど、生産性に大きな影響を及ぼす問題があった。
【０００３】
この様な問題を解消する理由から、炭化炉内の熱効率を向上するコークス炭化炉蓋の開発が多く試みられ、多くの特許公報ある。例えば特公平３−４００７４号公報（昭和５５年出願）には「装入物から生成する熱い気体を、該装入物と接触する少なくとも一つの扉の熱伝導性金属隔壁で炭化室の内部と分離する扉の中の垂直な通路を通して送気管へ送り、該気体の通路での上昇と該隔壁の熱伝導性によって、該隔壁を介して該隔壁に接触する上記装入物の上末端領域に該気体の熱の一部を移して該装入物をコークス化する方法」が開示されている。この方法に基づいて、特公昭６１−４９３５３号公報（昭和５７年出願）には「炉内側に、スペーサ片を介してコーキングプレートを結合した個々の遮蔽部材を重なり合う様に設けた炉内発生ガス通過用の遮蔽体を取り付けた、コークス炉」、特開昭６２−７２７８２号公報（昭和６０年出願）には「遮蔽体を、高さ方向に区分されたＵ字状断面をもつ複数の遮蔽板で構成した、コークス炉の炉蓋」、実公平６−４３１４６号公報には「金属製ガス通路遮蔽体のコークス炉壁に対向する両側に、耐熱性で可撓性を有するパッキンを取付けたコークス炉の炉蓋」、特許第２８９４０６５号公報には「金属製のガス通路構成部材の装入炭を接する部分の内面を、温度差の大きい気体との接触から保護する断熱材で被覆した、コークス炉の炉蓋」、さらにはガス通路を構成するコーキングプレートに、厚さ２５ｍｍ以下のセラミックスを使用する「実開平２−６９９４６号公報」、酸化亜鉛あるいはアルミナファイバーを含有するコーディエライト複合体セラミックスを使用する「実開平３−１８１５０号公報」など、多くの構造と適用材質の技術が特許公報によって開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この様に炉内発生ガスを通過させる空間ボックス型の遮蔽体技術の出現によって、高温度の熱を保有する炉内発生ガスの熱損失は、それ以前の炉蓋に較べ、軽減されている。しかしながら、実用化に供されていないのが現状である。
その理由は定かではないが、本発明者らの推測によると、次の様な問題があるものと考えられる。実開平１−１４７２３６号公報の様に、断熱板の炉内側に炉内発生ガスを通過させる遮蔽体を設け、その炉内側に耐火煉瓦の内張りを施した炭化炉では、炉内発生ガスの高い保有熱を効果的に消費しているが、耐火煉瓦の吸熱量が依然と大きいため、炉蓋近傍部に装入された石炭粒子の加熱温度が上がらず、不良コークスが製造される問題がある。さらに炉蓋の開閉作業の際に耐火煉瓦が何かに衝突して一部を剥離する問題、剥離した耐火煉瓦の破片がコークスに混する問題があるものと考えられる。
【０００５】
また、上記した特公平３−４００７４号公報などの様にガス通気口の小さい遮蔽体では、炉内ガスの流通量が抑制されるため、遮蔽体内の温度が低く、炉蓋近傍部の石炭粒子の加熱温度もそれ程上昇されない問題がある。また遮蔽体は巾広い金属板の遮蔽部材で製作されているため、遮蔽部材が、コークスを取出す毎に繰り返される高温度（膨張）から急冷（収縮）される際の多大な熱応力の影響を受けて歪に変形し、ガス通気口を閉塞しあるいは一層狭くする問題がある。さらに乾留中に生成した泥状のタールが通気口に流れ込んで凝固し閉塞する問題、変形やタールが密着して閉塞された通気口の開口作業や浄化作業を高い熱を保有する環境の中で手短に行わねばならない問題など、これから解決しなければならない多くの問題を抱えているものと考えられる。
【０００６】
本発明者らは、上記の様に今日までに多く開発された遮蔽体が使用されない理由の問題点を探索し、さらにその問題点を解消する事を目的に実験と検討を重ねた結果、金属製の遮蔽用短冊部材で、しかも隣接する該遮蔽用短冊部材の左右に微小な通気用隙間を設けて縦横に並べて遮蔽壁とする構造の炉内発生ガス回遊隔離室をコークス炉蓋の炭化炉側に内設する事によって、炭化炉内で発生した高温度の熱を保有する多量の炉内発生ガスが、石炭粒子間を通って回遊隔離室へ流動する際に、炉蓋近傍部に装入された石炭粒子を直接的に加熱する。また、高温度の炉内発生ガスは、遮蔽用短冊部材の左右に設けた微小な通気用隙間から何の流動抑制を受ける事もなく流入させる事によって、炉内発生ガス回遊隔離室内を高温度に昇温し、高温度となった該室内の熱が、遮蔽壁を通して炉蓋近傍の石炭粒子を間接的に加熱する。つまり、本発明者らは、炉蓋近傍部に装入された石炭粒子を、炉内側と炉蓋側の両方向から熱で挟み込む加熱方式のコークス炉蓋構造に改善する事によって、炉蓋近傍部の石炭粒子のコークス化を促進し、同時にタールの発生や付着が著しく抑制する事を知見した。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明はこの知見に基づいて構成したもので、その要旨は、石炭粒子を装入する炭化炉の炉口枠を押圧するシールプレートを介して炭化炉の出入口を開閉する炉蓋構造体の炉内側に、断熱ボックスを設け、さらに該断熱ボックスの炉高方向を複数段に分割する位置に間隔横体枠を設けると共に、該間隔横体枠の上下離隔間に石炭粒子侵入遮蔽用短冊板を左右に微小な通気用隙間を設けて縦横に並列しかつ該石炭粒子侵入遮蔽用短冊板の上方端部を間隔横体枠に遊動可能に吊設した無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室遊隔離室を設けて構成したコークス炭化炉蓋近傍部の昇温促進用コークス炉蓋である。
【０００８】
【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、詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施例を炉高方向の断面図で示す。図２は、図１のＡ−Ａ線断面の一部省略拡大斜視図を示す。図中において、１は、コークス炉の炭化炉である。２は、炭化炉１に装入された石炭粒子である。３は炉蓋構造体で、炭化炉１の出入口４を開閉するものである。炉蓋構造体３は、枠体フレームとその他必要な部分にフランジ部材で補強した鋼鉄製枠体フレーム５の炭化炉側に炭化炉１の炉口枠６を押圧する肉薄なシールプレート７を介して炭化炉１の出入口４を開閉する構造に組立てられている。８は閂で、鋼鉄製枠体フレーム５を炭化炉１の出入口４に強く押圧し締結するもので、圧縮バネや螺子ボルトなどの締結用部材を組合わせて構成されている。またシールプレート７の周縁部には、ナイフエッジ断面形状（先細断面形状）のフランジ部材９を接合すると共に、該フランジ部材９を炉口枠６へ押圧するシリンダーやスプリングなどを使用した進退自在な押圧治具１０が設けられている。すなわち、本発明における炉蓋構造体３は、炭化炉１の炉口枠６を押圧しつつ炭化炉１内を密閉するシールプレート７を介して炭化炉１の出入口４を閉塞し、また炉蓋構造体３の進退駆動操作によって出入口４を開閉する構造に設けられている。
【０００９】
１１は、断熱ボックスである。断熱ボックス１１は、金属製の耐熱ボックス１２にアルミナシリケート、イソライト類、カーボンウッド、セラミックス材など一般に使用される断熱効果の高い耐火断熱材を充填したもので、シールプレート７を介して炉蓋構造体３に、また炉内プレート１３とシールプレート７あるいはさらにスライドプレート１４を介して炉蓋構造体３に設けられる。図は、断熱ボックス１１を炉内プレート１３とシールプレート７さらにスライドプレート１４を介して炉蓋構造体３に、ボルト継手（図示せず）で取付けた場合の一実施例を示す。すなわち、断熱ボックス１１は、シールプレート７を熱から防護すると共に、炉蓋構造体３に伝熱して放出する熱を防止し、炭化炉１の炉蓋側を循環する炉内発生ガスが高温度の熱を維持する作用効果を奏するものである。
【００１０】
さらに本発明においては、上記の様な構造に組立てられた炉蓋構造体３の炉内側に、炭化炉１で発生した高温度のガスを流通（回遊）する無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室１５を設ける。無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室１５は、炉高方向を複数段に分割する位置に袋状、筒状などの抱持形状あるいは任意な形状の中空フレーム部材に加工または組立てられて装入石炭２の押圧力やその他の外圧に変形する事がない耐熱性の鋼鉄製あるいはその他の耐熱性金属材料製の間隔横体枠１６を断熱ボックス１１に取付けると共に、該間隔横体枠１６に、同様の該材料からなる石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を左右に微小な通気用の隙間１８を設けて図示する様な格子状の配列にあるいは上下交互にに間欠する配列で並列し、かつ該石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７の上方端部が間隔横体枠１６にボルトやその他の係合具１９を介して揺動可能に吊設されている。尚、本発明においては、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を縦横に並列する場合、縦方向の上下間で該短冊板の膨張代に相当する隙間を設ける事が好ましく、横方向の通気用隙間１８についても、該短冊板の膨張代と石炭粒子２が侵入しない程度の大きさを考慮して設ける事が好ましい。また無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室１５には、炉内発生ガスが円滑に流入しかつ回遊する様に必要によっては上方側に炉内発生ガスの排気パイプを設けてもよい。すなわち、無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室１５は、炭化炉１で流動する炉内発生ガスを左右に隣接する石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７の間の微小な通気用隙間１８から流入し、該室内を回遊した後、別の通気用隙間１８から炭化炉１にあるいは排気パイプに流出する様に設けられている。
【００１１】
上記の様に構成された本発明のコークス炉蓋は、従来のコークス化操業と同様に、炭化炉１の出入口４をシールプレート７で密閉しつつ炉蓋構造体３で閉塞した後、石炭粒子２を炭化炉１に装入する。炭化炉１に装入された石炭粒子２は、隣接する加熱炉から供給される高温度の熱で乾留されながら、徐々にコークス化へ変成する。このとき炭化炉１の中央部に装入された石炭粒子２から発生した高温度の炉内発生ガスは、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７に流動しつつ、乾留温度の未到達の炉蓋近傍部の石炭粒子２を加熱しまた昇温しながら石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７の微小な通気用隙間１８から無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室１５に流入する。炉内発生ガスの流入で高温度に昇温された無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室１５は、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を介して、炉蓋近傍部の装入石炭粒子２を加熱する。この様に炉蓋近傍部に装入された石炭粒子２は、炉内発生ガスが炭化炉１の中央部から無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室１５へ流動する際に加熱され、高温度に加熱された該隔離室の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７から放出する熱によって加熱される。すなわち、本発明は、炉蓋近傍部の装入石炭２を炉内側と炉蓋側の両方向から熱で挟み込む加熱方式の炉蓋構造に構成されているため、炉蓋近傍部の装入石炭２の乾留を促進し、炭化炉１の中央部の装装入石炭に追従して早い時期にコークス化温度に到達する作用を奏する。また低温域で生成する泥状のタールは、凝固する事なくガス化するか、無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室１５の底部から外部へ自然排出される。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明した様に、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板を吊設した炉内発生ガス回遊隔離室を炉蓋構造体の炉内側に設けた本発明のコークス炉蓋は、炉蓋近傍部に装入された石炭粒子を、炭化炉内の中央部に装入された石炭粒子の加熱速度に追従して昇温するため、不良コークスの発生を著しく低減し、均一な品質のコークスを製造する。また乾留中の低温域で生成したタールは、自然排出するため、コークス取出し毎のタール清掃作業が著しく減り、その清掃時間も短縮する効果を奏する。また本発明においては、無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室がそれぞれ独立した石炭粒子侵入遮蔽用短冊板を縦横に並べしかも着脱自在な構造に製作されているため、損傷の激しい隔離室部分については該短冊板を簡単に取替える事で修復でき、またタールが通気用隙間を閉塞した場合でも上記した短冊板の表面を軽く擦る事で取除く事で復元できる特長がある。さらには石炭粒子侵入遮蔽用短冊板に耐熱性金属板を使用するため、損傷した一部を切削加工する事で再利用され、例え取替え廃棄処分材になっても鉄鋼業において再資源として活用される特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を炉高方向の断面図です。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面の一部省略拡大斜視図を示す。
【符号の説明】
１　炭化炉
２　石炭粒子
３　炉蓋構造体
４　出入口
６　炉口枠
７　シールプレート
１１　断熱ボックス
１５　炉内発生ガス回遊隔離室
１６　間隔横体枠
１７　石炭粒子侵入遮蔽用短冊板
１８　通気用隙間

Claims (1)

1. 石炭粒子（２）を装入する炭化炉（１）の炉口枠（６）に押するシールプレート（７）を介して炭化炉（１）の出入口（４）を開閉する圧炉蓋構造体（３）の炉内側に、断熱ボックス（１１）を設け、さらに該断熱ボックス（１１）の炉高方向を複数段に分割する位置に間隔横体枠（１６）を設けると共に、該間隔横体枠（１６）の上下離隔間に石炭粒子侵入遮蔽用短冊板（１７）を左右に微小な通気用隙間（１８）を設けて縦横に並列しかつ該石炭粒子侵入遮蔽用短冊板（１３）の上方端部を間隔横体枠（１６）に遊動可能に吊設した無底構造の炉内発生ガス回遊隔離室（１５）を設けて構成した事を特徴するコークス炭化炉蓋近傍部の昇温促進用コークス炉蓋。

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