JP2004131515A - 蓄熱式室式コークス炉の端フリュー加熱システム - Google Patents

Abstract

【課題】室式コークス炉の炉端部の大気への熱放散による炉温降下に伴う端フリュー近傍の温度上昇を図り、炭化室の不均一加熱を解消する。
【解決手段】富ガスおよび／または貧ガスもしくは混合ガスによって加熱される蓄熱式の室式コークス炉の燃焼室の端フリューにおいて、端フリュー内面より大気側表面にいたる窯口煉瓦構造４内に設けた端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６と、端フリュー内に前記端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６に通じる吐出孔７とよりなり、蓄熱室出側の予熱した空気または燃料ガス（貧ガスまたは混合ガス）を端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６通し、端フリューの窯口煉瓦構造４を加熱する。
【選択図】　　　　　図１

Description

【産業上の利用分野】
【０００１】
本発明は、新規な蓄熱式の室式コークス炉の端フリューの加熱システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
室式コークス炉においては、炭化室を挟んで間接加熱するフリュー列の炉体表面に接する端フリューにおいて、大気への熱放散による炉温降下に伴い、炉端部の乾留遅れが生じ、炭化室の均一加熱上問題となっていた。
この端フリューに対し、均一加熱を目的として増熱するための技術として特許文献１が開示されている。
この技術文献１は、炉外より専用の燃料ガス等の供給配管を設置し、端フリュー内の燃焼を高め、端フリュー内の温度を積極的に上昇させようとするものである。
また、フリュー内に供給ダクトの吐出孔を高さ方向に複数設置した例として特許文献２、特許文献３が存在する。
ここで特許文献２では、少なくとも３つ以上の高さステップで燃焼空気供給のための流出開口を設け、燃焼空気の量を段階的に調整することで、窒素酸化物形成の軽減を図っている。
更に、特許文献３は、特に４ｍ以上の炉室の高いコークス炉の、均一な加熱を図ることになされたもので、４個のフリューを１組として、それぞれのフリュー内の高さ方向に複数（実施例では５つ）の流出スリットを設け、４個のフリューがフリュー上部に共通の水平焔道を介して接続する構成として、流出スリットから排出される空気等により効率的な燃焼を行い、各フリューの高さ方向の温度分布の均一化を図っている。
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−２１０４８号のマイクロフィルム
【特許文献２】特公平０６−７４４２７号公報
【特許文献３】特公昭６１−１６３０９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、室式コークス炉の炭化室を挟んで間接加熱するフリュー列の端フリューにおいて、大気への熱放散による炉温降下に伴い、炉端部の乾留遅れが生じ、炭化室が不均一加熱となる問題を、特許文献１に開示されている如く、端フリューに系外から補助的な燃料ガスと空気を供給することにより燃焼を高め、端フリュー内の温度を積極的に上昇させる技術と異なり、室式コークス炉の端フリュー部分の構造を改良し、単純な構成でありながら、効率的な端フリュー近傍の温度上昇を図り、炭化室の不均一加熱の問題を解決する点にある。そして、コークス炉の燃料として、富ガスおよび／または貧ガスもしくは混合ガスがいずれも使用でき、空気と合わせ、これらのガスがコークス炉に備え付けられる蓄熱室によって予熱後供給されることにより熱効率がよく、ヘアピン炉、二分割炉、四分割炉等、種々の炉型式に適用可能な、調整機構を有する、蓄熱式室式コークス炉の新規な端フリューの燃焼構造を提供するものである。
【０００５】
なお、蓄熱式の室式コークス炉では、蓄熱室の受熱／排熱切替に対応して、蓄熱室と連絡するフリューの燃焼切替が生じる。一般的にコークス炉の端フリューでは、燃焼排ガス温度は、「燃焼側」の底部付近が最も温度が高く、炭化室への乾留抜熱および炉体表面からの放熱により、フリュー高さ方向で徐々に降温する。
端フリューが「排ガス引落側」となるとき、燃焼は完結していないが、「燃焼側」に比較して、燃焼の進行は小さく、炭化室への乾留抜熱および炉体表面からの放熱により排ガス温度低下が進行していく。
すなわち、端フリューでは乾留抜熱に加え、炉体表面からの放熱が伴うため、内部のフリューに比較して、燃焼切替に伴う「燃焼側」と「排ガス引落側」の状態変化で、温度差が大となる問題がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために、
（１）富ガスおよび／または貧ガスもしくは混合ガスによって加熱される蓄熱式の室式コークス炉の燃焼室の端フリューにおいて、
端フリュー内面より大気側表面にいたる窯口煉瓦構造内に設けた端フリュー窯口煉瓦加熱ダクトと、端フリュー内に前記端フリュー窯口煉瓦加熱ダクトに通じる吐出孔とよりなり、蓄熱室で予熱した空気または燃料ガス（貧ガスまたは混合ガス）を端フリュー窯口煉瓦加熱ダクトに通し、端フリュー窯口煉瓦を加熱することを特徴とする。
（２）前記（１）の端フリューの加熱システムにおいて、ダクトを分岐し単独の吐出孔を、端フリューの高さ方向に複数個設置したことを特徴とする。
（３）端フリュー窯口煉瓦加熱ダクトの吐出孔の少なくとも１個に、開度調整用のスライド煉瓦を設置したことを特徴とする。
【０００７】
すなわち、端フリュ一内面から大気側に向かう窯口煉瓦構造内に、蓄熱室より予熱された空気または燃料ガス（貧ガスまたは混合ガス）を通過させる多段端フリュー窯口煉瓦加熱ダクトを設けることにより、端フリューの燃焼時においては約１０００℃に予熱された空気または燃料ガス（貧ガスまたは混合ガス）を通過させることにより、端フリュー加熱ダクトの大気側表面温度を、蓄熱室出側の約１０００℃付近にほぼ恒温維持することが可能となる。これにより、燃焼側でのフリュー底部から上方に向かう燃焼排ガスの温度変化がフリュー内面温度変化に及ぼす影響を緩和し、端フリューから大気側への放熱量のフリュー高さ方向における変化を低減可能となる。上記の「恒温ガス層」としての端フリュー加熱ダクトの機能に加え、窯口煉瓦内に新たな加熱源が設けられる事により、端フリューの排ガス温度を上昇させることができる。
端フリューの排ガス引落時においては、ほぼ燃焼が完結し、乾留抜熱および炉体表面からの放熱が進行時の約１０００℃の燃焼排ガスが、該端フリュー加熱ダクトを通過することになり、端フリューの燃焼時と同様な「恒温ガス層」の高価を享受することができる。
【０００８】
また、ダクトを分岐し単独の吐出孔を端フリューに対し高さ方向に複数個設置したことを特徴とする端フリューの多段加熱システムにより、端フリューの高さ方向の均一加熱を容易とし、端フリューの高さ方向に対し、中フリューとの温度差を縮小することが出来る。
また、１個の端フリューに対し、多段端フリュー窯口煉瓦加熱ダクトの吐出孔の少なくとも１個に開度調整用のスライド煉瓦を配置することにより、コークス炉の生産調整等に伴う炉温変更に対し、端フリューの炉温調整機能を向上させ、これらの、端フリューの均一加熱性向上技術により、炭化室端部への投入熱量を増加し、炭化室端部での乾留遅れの低減および高さ方向の乾留進行均一化を図ることが可能となる。
なお、本発明技術は、窯口煉瓦内に、新たに蓄熱室と直結した加熱ダクトを設置することを特徴としており、コークス炉の炉型式（ヘアピン炉、二分割炉、四分割炉等）に拘わらず、任意の炉型式に適用可能な技術である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面やグラフに基づいて、本発明に係る蓄熱式室式コークス炉の端フリュー加熱システムの一実施形態を説明する。
以下の説明においては、１例として、ヘアピン炉の場合の実施例を示すが、窯口煉瓦構造内に加熱ダクトを設ける技術は、他の炉型式においても同様に適用可能である。
図１は、本発明の燃焼室の水平断面を示したものであり、図２は、本発明による、ヘアピン式炉の燃焼室の立面断面図を示したものであり、図３は、本発明の二つの吐出孔を有する一実施態様の燃焼室の立面断面を示したものである。
燃焼室２は、複数のフリュー５により構成され、窯口煉瓦構造４に隣接したフリュー５を特に「端フリュー」と称する。
窯口煉瓦構造４は、保護板３３とバックステイ３１より炉締され、保護板３３に炉蓋枠３２が取り付けられ、該炉蓋枠３２に炭化室１を閉塞する炉蓋３０が固定される。
窯口煉瓦構造４には、燃焼室２中心線上に、図示しない蓄熱室の小室と連結し、予熱された空気、または燃料ガス（貧ガスまたは混合ガス）の多段端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６を設ける。
図１は、該加熱ダクト６を予熱空気が通過する場合を示しており、空気の供給に対応して貧ガスまたは混合ガス用に多段ダクト７４を設けている。同様に加熱ダクト６に貧ガスまたは混合ガスを通過させることができる。
該端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６を通過する蓄熱室で予熱された空気、または燃料ガス（貧ガスまたは混合ガス）の顕熱により、該加熱ダクトがフリュー高さ方向でほぼ恒温ガス層となるとともに窯口煉瓦構造４の放熱を熱補償する。
また、燃焼室２の底部付近には、蓄熱室出側の予熱された空気、貧ガスまたは混合ガスの吐出孔７０，７１があり、その接続例を図２に示している。
なお、空気および貧ガスまたは混合ガスを予熱するための、蓄熱室には種々の構成があり、該図に限定されない。
また、富ガスは、蓄熱室を経由せず、燃焼室の底部に有する富ガス吐出孔７２に供給される。
【００１０】
図２において、破線は、蓄熱室の蓄熱／排熱に対応して、この燃焼排ガスの流れ方向を表示したものである。
すなわち、赤熱コークスの押出に対応した炉長方向において、消火車側より押出機側に向かって、フリュー番号を連続で割り付けることとし、奇数フリュー群と偶数群のフリューが交互に配置されることになり、図２の（１）偶数引燃焼、（２）奇数引き燃焼の形態が生じる。いずれの燃焼形態でも、端フリューの加熱には、窯口煉瓦構造内の垂直分岐ダクトが使用されており、中フリューと端フリューの燃焼形態は同一とした。
なお、燃焼排ガスの下流側の部分が炉端部となる部分（（１）偶数引燃焼の場合には図の右端、（２）奇数引き燃焼場合には図の左端）の部分は、前述の排ガス引落側の状態となっており、約１０００℃の燃焼排ガスにより、燃焼側と同様な恒温ガス層が加熱ダクト６に生成される。
【００１１】
図３においては、フリュー高さ方向に、炉底部、高さ方向中心、および高さ方向上部の３段燃焼の場合を示している。このように、該ガス端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６は、これを分岐し単独の吐出孔７を、端フリュー５の高さ方向に複数個設置することができ、端フリュー５の高さ方向の均一加熱が容易となる。
なお、上述図３では、３段燃焼の場合を示すが、２段燃焼あるいは３段以上の燃焼段数に対しても、同様に端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６の分岐構造を適用可能である。
【００１２】
図４は、窯口煉瓦構造４内の端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６の部分の構造の詳細を示す図であり、端フリュー５の増熱に使用する燃料ガス量および空気量が多いことと、窯口煉瓦構造４の加熱を極力均一とするために、スリット型のガスダクトとした。また、同加熱を均一とするために、燃焼室２の中心線上に該ダクトを配置している。
この端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６は、同図４のＡ−Ａ線断面図に図示したように、落としダボによる嵌合の構成とし、シール性と、煉瓦構造安定性を与えている。
【００１３】
また、本発明の窯口煉瓦構造内のフリュー窯口煉瓦加熱ダクト６の吐出部７に配置するスライドブリック８１の概略を図５に示す。
該図（ａ）は、端フリュー５から見た正面図、（ｂ）は同（ａ）の中央部の立面断面図、（ｃ）は同（ａ）の中央部の水平断面図であり、最上段の吐出部７の形状を示すが、他の吐出部７も同様な構成とすることが出来る。
同図に示すように端フリュー５内の端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６の吐出孔７の前方側の端フリュー５の側面に設けているスライドブロック装着穴８０内に、スライドブロック８１を移動可能に装着している。そして、コークス炉の上部より図示しない一般的な棒状の工具の先端で、スライドブロック８１を移動させ、前記吐出孔７の開口量を調整し、燃料（貧ガス、または混合ガス）、または空気の吐出孔７から吐出量を調整する。従って、１つ又は複数のスライドブロック８１を調整することで、燃焼室の燃焼状態を調整することが出来る。
【００１４】
本発明は上述のように構成し、窯口の煉瓦構造４に設けている端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６内に、蓄熱室で予熱された空気または燃料（貧ガス、または混合ガス）を通過させることにより、端フリューの均一燃焼に加え、該加熱ダクト６内の通過ガス等の顕熱により該加熱ダクトをほぼ恒温ガス層とするとともに炉体の窯口煉瓦構造４を加熱することにより、放熱に対する窯口煉瓦構造４の温度補償するように作用する。
【００１５】
（実施例）
上述の実施の形態の構成で、３００×５０ｍｍの大きさのスリット状の端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６を端フリュー５から８０ｍｍ離し、端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６から外側の方向は、従来の窯口煉瓦構造４と同様の大きさに形成した。そして、窯口煉瓦構造４に配置された端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６内を通過するガス体として、蓄熱室出側の「空気」は、ほぼ１０００℃の予熱温度として供給した。また、吐出口７には、それぞれスライドブリックを取り付けた。前述のように、該加熱ダクトに蓄熱室出側の貧ガスまたは混合ガスを通過させても同様である。
なお、端フリューより内部のフリューへの燃料ガス等のダクトの構成は、前記端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６と同様の構成を用いる他、同様の構成で中フリューにスライドブリック８２を取り付けている。
上述のように構成し、窯口の煉瓦構造中に設けている端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト６内に、蓄熱室で、約１０００℃程度に予熱された空気を通過させつつ、コークス炉を操業した時の、窯口近傍フリューの温度分布例を図６に示す。
なお、図６中３４は断熱煉瓦である。
従来の同様なコ−クス炉稼動条件における比較として、湿炭装入において、炉温を最高稼働時の１３１０℃（押出稼側からコークガイド側に向かう炉長中心の炉底付近）とした場合、端フリュー部位において、約５０〜８０℃のフリュー温度上昇となっており、同温度上昇は、たとえば従来の先行技術での湿炭装入時の最高稼動における炭化時間を１８時間として、約１〜２時間の炭化時間の短縮効果を有することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の端フリューの加熱システムは、構造が簡易でありながら、炉端部の炉底付近のガス圧高、あるいは局部燃焼を生じることなく、増熱のための端フリューヘの燃料ガスおよび空気の供給が可能となる。
また、従来の同様な水平断面での炉温分布と比較すれば、端フリュー部位において、約５０〜８０℃のフリュー温度差低減となっており、同温度差縮小は、総炭化１８時間にして、約１〜２時間の短縮効果を有する。
なお、別の実施形態として、多段燃焼対応の窯口加熱ダクト内に蓄熱室出側の予熱空気を通し、貧ガスまたは混合ガスをフリュー底部において単段供給とする実施例を、図７に示す。端フリューより内部のフリューに対しては、同様に予熱空気のみを多段供給とする。
図７に示すように、燃焼構造は、図１に比較して単純化されるが、窯口煉瓦構造に設定した加熱ガスダクトに対しては、図１と同様の効果を得る事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様である、燃焼室の水平断面を示した説明図である。
【図２】本発明の一実施態様である、燃焼室の立面断面を示した説明図である。
【図３】本発明の３つの吐出孔を有する一実施態様である燃焼室の立面断面を示した説明図である。
【図４】本発明の一実施態様である、窯口煉瓦加熱ダクトを示した説明図である。
【図５】本発明の一実施態様である、端フリューより内部の中フリューおよび窯口ガスダクトに装着するスライドブリックを示した説明図である。
【図６】本発明の一実施態様である、押出機側窯口、炉底付近の温度分布例を示した説明図である。
【図７】本発明の一実施態様である、予熱空気のみ多段供給とする場合の、燃焼室の水平断面を示した説明図である。
【符号の説明】
１　　炭化室
２　　燃焼室
３０　　炉蓋
３１　　バックステイ
３２　　炉蓋枠
３３　　保護板
３４　　断熱煉瓦
４　　窯口煉瓦構造
５　　フリュー
６　　端フリュー窯口煉瓦加熱ダクト
７　　吐出孔
７０　　空気吐出孔
７１　　貧ガス吐出孔
７２　　富ガス吐出孔
７３　　空気ダクト
７４　　貧ガスダクト
８０　　スライドブロック装着穴
８１　　スライドブロック

Claims (3)

1. 富ガスおよび／または貧ガスもしくは混合ガスによって加熱される蓄熱式の室式コークス炉の燃焼室の端フリューにおいて、
   端フリュー内面より大気側表面にいたる窯口煉瓦構造内に設けた端フリュー窯口煉瓦加熱ダクトと、
   端フリュー内に前記端フリュー窯口煉瓦加熱ダクトに通じる吐出孔とよりなり、
   蓄熱室で予熱した空気、または燃料ガス（貧ガスまたは混合ガス）を端フリュー窯口煉瓦加熱ダクトに通し、端フリュー窯口煉瓦を加熱することを特徴とする端フリューの加熱システム。
2. 請求項１の端フリューの加熱システムにおいて、
   ダクトを分岐し単独の吐出孔を、端フリューの高さ方向に複数個設置したことを特徴とする端フリューの加熱システム。
3. 請求項２の端フリューの加熱システムにおいて、
   端フリュー窯口煉瓦加熱ダクトの吐出孔の少なくとも１個に、開度調整用のスライド煉瓦を設置したことを特徴とする端フリューの加熱システム。

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