JP2005264129A - 炉内発生ガス燃焼式コークス炭化炉蓋 - Google Patents

Abstract

【課題】炭化炉蓋の炭化室側に設けた炉内発生ガス燃焼室に供給する空気の量の過少と過大で起こるタールの発生問題やコークスの灰分化問題を解消し、該炉内発生ガス燃焼室を効率的に昇温する事の出来るコークス炭化炉蓋を提供する。
【解決手段】炭化炉蓋３の炭化室側に設けた炉内発生ガス燃焼室１１に流入した炉内発生ガスの室内圧を電気的な制御に依らず自ら機械的な操作で感知しながら、該炉内発生ガスが燃焼するに必要な必要な空気を供給し、予熱しながら、炭化炉室側へ噴出する燃焼用空気供給ノズル１５を設けたコークス炭化炉蓋である。
【選択図】図１

Description

本発明は、石炭粒子を乾留してコークスを製造するコークス炭化炉のコークス押出機側またはコークス窯出側の出入口を閉塞する炉蓋の炭化室（炉）側に設けた炉内発生ガス燃焼室に流入する炉内発生ガスを燃焼させるに必要な量の空気を供給する炉内発生ガス燃焼式コークス炭化炉蓋（ドア）に関するものである。

石炭粒子を乾留してコークスを製造する炭化炉の出入口を閉塞する開閉動作のコークス炭化炉蓋は、温度９００℃以上のコークス乾留温度に耐え、しかも乾留時の石炭粒子から発生するＣＨ_４、Ｃ_２Ｈ_６、ＣＯ_２などの熱分解ガスやタールなどを炭化炉内に封止するため、シール性の高い頑丈な構造物に製作されている。この種の炭化炉蓋は、例えば実開平６−５６９４０号公報の図１および図２や特開２００１−２８８４７２号公報の図３および図４などの特許公報で紹介される様に、頑丈な構造に組立てられた鋼鉄製炉蓋フレームの炭化炉側に、高さ方向を複数段に区切られたブロック状の内張耐火煉瓦を積み上げて築造されている。炉蓋の耐熱性は内張耐火煉瓦の築造で確保されるが、内張耐火煉瓦が石炭粒子を乾留するに必要なコークス乾留熱を奪取するため、炭化炉蓋近傍に装入された石炭粒子を充分に乾留しないまま窯出し作業をし、多くの未乾留不良コークスを発生する問題があった。また炉蓋を装着し高温度に昇温される炭化炉の炉口枠は、コークス窯出し毎に高温度から急速度に冷却されるため徐々に異様な形状に変形し、装着間に形成した微小な隙間から熱分解ガスが漏洩し、タールも滲み出す問題があった。炉蓋の開閉作業に支障を来す大きな変形によっては、炉蓋を開閉する際に内張耐火煉瓦が炉口枠や炭化炉内耐火煉瓦壁に衝突し損傷し、破壊した耐火煉瓦の破片が、乾留をを終えたコークス内に混ざり込む問題があった。

また耐火煉瓦が引き起こす問題を解消した炉蓋も開発されている。例えば特開昭５６−７００８７号公報の図１や図８で示す様に、耐熱金属板の壁面に炉内発生ガスのガス吸引孔を穿設した垂直なガス流通空間ボックスのガス捕集室を扉本体すなわち鋼鉄製炉蓋フレームの炭化炉側に設け、さらに上昇管を経てコークス炉から排出する構造の炭化炉蓋がある。同様に実公平２−２６９１３号公報には、遮蔽板と間隔片で形成されるガス流通空間ボックスを、断熱ボックスを介して、鋼鉄製炉蓋フレームに設けた炭化炉蓋が紹介されている。この様に内張耐火煉瓦に代わって、ガス流通空間ボックスを鋼鉄製炉蓋フレームの炭化炉側に設ける事によって、上記した耐火煉瓦で起こる諸問題を解消する。さらに上記したガス流通空間ボックスを流通する炉内発生ガスに空気や酸素を吹き込んで燃焼させ、その燃焼熱で炭化炉側に装入した石炭粒子を加熱しコークス化を促進せしめる炭化炉蓋が、特公平５−３８７９５号公報や特開平８−２８３７３５号公報などによって紹介されている。この様にガス流通空間ボックスを流れる炉内発生ガスを燃焼させる事により、該ボックスから放出される高温度の熱で炭化炉蓋付近に装入された石炭粒子を加熱し乾留速度を速め、それ以前の炭化炉蓋に較べ、不良コークスの発生を低減する。
実開平６−５６９４０号公報（第２頁 図１および図２） 特開２００１−２８８４７２号公報（第５頁 図３および図４） 特開昭５６−７００８７号公報（第７頁 図１） 実公平２−２６９１３号公報（第２頁 図２） 特公平５−３８７９５号公報（第４頁 図１） 特開平８−２８３７３５号公報（第５頁 図１）

この様に高温度の熱を保有する炉内発生ガスを流通させかつ燃焼させるガス流通空間ボックスを設けた炭化炉蓋は、上記の様な多くの効果を生む。しかしながら、実用化に供されていないのが現状である。この理由は定かでないが、本発明者らの推測によれば、次の様な問題があるものと考えられる。ガス流通空間ボックスは、板厚の薄い金属板を枠体構造に組み合わせて製作されているため、コークスの窯出しを繰り返す毎に高温度（膨張）から急冷（収縮）される際に多大な熱応力の影響を受けて歪に変形し、炉内発生ガス導入孔を閉塞し、炭化炉内耐火煉瓦壁の一部が擦り落ちるなど、改めて解決しなければならない問題があったものと考えられる。

さらに炉内発生ガスのガス流通空間ボックス流入量は、常に変化し、一様でない。従って特許文献６（特開平８−２８３７３５号公報）の様に、開閉弁の開閉度を一定にしノズルから空気を吹き込む方法では、空気吹込量が過少の場合は、炉内発生ガスを燃焼させるに至らず、多量のタールを発生する。その反対に過多の場合は、ガス流通空間ボックスに吹き込まれた空気の一部が炭化炉に流れ込み、炭化炉内の石炭粒子を燃焼させ灰分化する問題がある。この動作をガス流通空間ボックスの圧力を感知しつつ電気的制御で操作可能であるが、高い温度とガスと塵埃の舞う作業環境の中では故障が多く、常に多くの数の開閉弁を点検管理しなければならない問題があった。

本発明者らは、前記した実開平６−５６９４０号公報の如き内張耐火煉瓦を築造した炭化炉蓋や特開昭５６−７００８７号公報の如きガス流通空間ボックスを設けた炭化炉蓋の問題点を解消した炭化炉蓋を提供する事を目的に種々検討した結果、電気的な制御操作に依らず自ら機械的操作で、炉蓋の炭化室側に設けたガス流通空間ボックスすなわち炉内発生ガス燃焼室に流入した炉内発生ガスの室内圧を感知しながら、該炉内発生ガスを燃焼するに必要な必要な空気を供給し、予熱しながら、ノズルの下部側から噴出する燃焼用空気供給ノズルを設けたコークス炭化炉蓋を既に開発した。さらに本発明者らは、ノズルの下部から直下方向に噴出される空気を炭化炉室側へ指向させるノズルの噴出口を斜面形状に形成する事によって、炉内発生ガス燃焼室内全体の昇温効果を一層促す事を知見した。本発明は、この知見に基づいて構成したものである。

本発明の要旨は、空気吸込口に開閉自在な空気吸込口閉塞板を設けた空気チャンバーを連接しまた他方の下端側に着脱自在な石炭粉末排出用キャップを設けた空気導入パイプと、一端が該空気送給パイプの長手方向の中間位置に連接しまた他端が炭化炉蓋を貫通して炉内側に設けた耐熱金属短冊板枠体構造の炉内発生ガス燃焼室の下部方向に延伸しかつ先端開口部を炭化炉側に指向する斜面形状の空気噴出口とする長尺な空気噴出パイプから構成する空気供給制御ノズルを、炉蓋外壁面に架設した炉内発生ガス燃焼式コークス炭化炉蓋である。

本発明の炉内発生ガス燃焼式コークス炭化炉蓋は、炉内発生ガス燃焼室に流れ込んだ未燃焼性の炉内発生ガスを燃焼させるに必要な量を吸い込んで供給する空気を、炉内発生ガス燃焼室の下部側に伸びる長尺な空気噴出パイプを通過する際に予熱し、しかも該空気噴出パイプの炭化炉内側へ指向する斜面形状の空気噴出口から炭化炉内側に向けて噴出するため、大きく火炎化し、炉内発生ガス燃焼室内全域を速やかに昇温せしめ、炉蓋近傍に装入された石炭粒子の乾留速度を速め、不良コークス発生の低減化を図る。また炉内発生ガス燃焼室に侵入した石炭粒子から発生したタールも凝固する間もなく燃焼し分解し消失するため、窯出し毎のタールクリーナー作業の必要性が無くなるなど多くの利点がある。

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。
図面は本発明の一実施例を示したもので、図１は炭化炉のコークス排出側出口（またはコークス押出機側の入口）を閉塞したコークス炭化炉蓋と該炉蓋近傍の炭化炉の縦断面図を示す。図１において、１は炭化炉で、石炭粒子２が装入されている。すなわち、炭化炉１は、両側に隣接する加熱炉（図示せず）によって、石炭粒子２を乾留しコークス化する構造に設けられている。３は、炭化炉蓋である。炭化炉蓋３は、炭化炉１を押圧する通常の締結具を付設した鋼鉄製炉蓋フレームの構造体４の炭化炉側に、スライドプレート５、ナイフエッジ断面形状のフランジ部材６を周設して炭化炉１の炉口枠７に当接する耐熱金属製のシールプレート８や炉内プレートなどを介装し、さらに金属製耐熱ボックスにアルミナシリケートやセラミックスなど一般に使用される断熱材を充填した断熱ボックス９を介して炭化炉１の出入口１０に突入する最前位置に、炉内発生ガス燃焼室１１を設けて構成されている。炉内発生ガス燃焼室１１は、炭化炉１で乾留中の石炭粒子２から発生する炉内発生ガスが流れ込み易い様に、断熱ボックス９の炉高方向を複数段に分割する位置に固定した横体支持枠１２に耐熱金属短冊板１３を着脱自在な係合手段と微小な通気間隙１４を設けて縦横に並列した有底または無底構造のガス燃焼室である。本発明においては、炉内発生ガス燃焼室の構造や形状については特に限定するものでないが、耐熱構造でガスの流通性に優れ、過熱や外部から何らかの衝撃を受けて耐熱金属短冊板１３が局部的に焼損や変形を起こしても補修し易く、容易に復元できる利点がある。

図２は、図１に示す鋼鉄製炉蓋フレーム構造体４の外壁面に取付けられた空気供給制御ノズル１５の一実施例を、部材の一部断面図とする拡大図で示す。１６は、空気送給パイプである。空気送給パイプ１６の上端側には、空気吸込口１７に下開き動作の開閉自在な空気吸込口閉塞板１８を設けた空気チャンバー１９を連接し、他方の下端側には、該空気送給パイプ１６に侵入し堆積した石炭粉末を排出するための着脱自在なキャップ２０を装着して構成されている。また本発明の他の一実施例として、上端面に昇降自在な空気吸込口閉塞板１８を載置する空気送給パイプ１６を内蔵した構造の空気チャンバー１９に設けてもよい。すなわち、空気送給パイプ１６は、空気吸込口閉塞板１８が空気チャンバー１９の空気吸込口１７を開閉する動作で、空気の導入と停止をする構造に設けられている。２１は先端側を下方位置とし他端側を上方位置とする斜行通路の石炭粒子排除カバーであり、上方から落下する微細な石炭粒子２の吸込みを防止するために必要に応じて設けられるもので、図示する様に、空気チャンバー１９の側面に空気吸込口１７を設けて使用される。２２は、直状または任意な形状に曲げられた長尺な空気噴出パイプである。空気噴出パイプ２２は、一端が前記した空気送給パイプ１６の長手方向の任意な中間位置に連通し、また他端が炭化炉蓋３の壁面２３を貫通して炉内発生ガス燃焼室１１の下部方向に延伸し先端開口部を炭化炉側に指向する斜面形状の空気噴出口２４を設けて構成されている。２５は開閉バルブで、炉内発生ガス燃焼室１１への空気の導入を一時的にまたは長期間にわたって停止する場合に設けられたものである。図は、開閉バルブ２５を空気噴出パイプ２２の空気送給パイプ１６側にの間に取付けた場合の例で、その取付位置については炭化炉蓋３の大気側で開閉操作ができる位置であればよく特に限定するものでない。また本発明においては、炉内発生ガス燃焼室１１に延伸する空気噴出パイプ２２の空気噴出口２４から噴出する空気を、その位置より上方位置でも噴出させた場合は、図２で示す様に、該空気噴出パイプ２２の上方側に噴出孔２６を設けてもよい。
上記から明らかな様に、本発明における空気供給制御ノズル１５は、炭化炉１から炉内発生ガス燃焼室１１に流れ込んだ未燃焼性の炉内発生ガスが燃焼状況にある場合は該炉内発生ガス燃焼室１１が正圧（高圧）になるため空気吸込口閉塞板１８が空気吸込口１７を閉塞し、その反対に未燃焼状況にある場合は該炉内発生ガス燃焼室１１が負圧（真空圧）になるため空気吸込口閉塞板１８が開放する様に、空気吸込口閉塞板１８が炉内発生ガス燃焼室１１の圧力変化に同調して迅速に作動し、炉内発生ガスが炉内発生ガス燃焼室１１で燃焼するに必要な空気の量を供給する構造に構成されている。

上記の様に構成された本発明のコークス炭化炉蓋は、前記した通常のコークス製造操業と同様に炭化炉１の出入口１０を閉塞した後、該炭化炉１に装入された石炭粒子２を、隣接された加熱炉で加熱しながら乾留する。その際、炭化炉１から炉内発生ガス燃焼室１１に流れ込んだ負圧状況にある未燃焼性の炉内発生ガスを燃焼するに必要な量の空気は、空気吸込口閉塞板１８を開放し空気吸込口１７から導入され、空気送給パイプ１６を経て炉内発生ガス燃焼室１１内の空気噴出パイプ２２を通過する際に予熱されながら、空気噴出パイプ２２の空気噴出口２４あるいはさらに必要に応じて設けられた噴出孔２６から炭化炉側に向けて噴出される。噴出された空気は、炉内発生ガス燃焼室１１の未燃焼性の炉内発生ガスを大きな火炎で燃焼させるため、炉内発生ガス燃焼室１１を広域にわたって高温度に昇温する。炉内発生ガスが燃焼した炉内発生ガス燃焼室１１は正圧化し、直ちに空気吸込口閉塞板１８が空気吸込口１７を閉塞し空気の導入が停止される。この動作を繰り返しながら、炭化炉１に装入らにはタ 粒子２を乾留し、コークス化する。また炉内発生ガス燃焼室１１に流れ込んだ炉内発生ガスが燃焼するに必要な量の空気を電気的制御に依らず自ら機械的操作で噴出するため故障が少なく、石炭粒子２を灰分化する事なく乾留コークスを製造し、さらにはタールの発生も極めて少ない特長がある。

世界的にコークス供給量の不足が叫ばれる中で、本発明のコークス炭化炉蓋は、既存のコークス炉以上にコークスの生産歩留を向上するだけでなく、耐火煉瓦壁の崩れ落ちやタールを著しく低減するなど多くの利点があり、今後、世界のコークス製造業界で多く使用されるものと判断する。

本発明の一実施例を示したもので、炭化炉のコークス排出側出口を閉塞したコークス炭化炉蓋と該炉蓋近傍の炭化炉の縦断面図を示す。 本発明における空気供給制御ノズルの一実施例を、部材の一部断面図とする拡大図で示す。

符号の説明

１ 炭化炉
２ 石炭粒子
３ 炭化炉蓋
１１ 炉内発生ガス燃焼室
１３ 耐熱金属短冊板
１５ 空気供給制御ノズル
１６ 空気送給パイプ
１７ 空気吸込口
１８ 空気吸込口閉塞板
１９ 空気チャンバー
２０ 石炭粉末排出用キャップ
２２ 空気噴出パイプ
２４ 空気噴出口

Claims (1)

1. 空気吸込口に開閉自在な空気吸込口閉塞板を設けた空気チャンバーを上端側に連設しまた他方の下端側に着脱自在な石炭粉末排出用キャップを設けた空気導入パイプと、一端が該空気送給パイプの長手方向の中間位置に連接しまた他端が炭化炉蓋を貫通して炉内側に設けた耐熱金属短冊板枠体構造の炉内発生ガス燃焼室に延伸しかつ先端開口部を炭化炉側に指向する斜面形状の空気噴出口とする長尺な空気噴出パイプから構成する空気供給制御ノズルを、炉蓋外壁面に架設した事を特徴とする炉内発生ガス燃焼式コークス炭化炉蓋。

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