JP2006028465A - 昇温用コークス炭化炉蓋 - Google Patents

Abstract

【課題】炭化炉蓋近傍部に装入された石炭粒子を昇温速度を速めて乾留を促進する昇温型のコークス炭化炉蓋を提供する。
【解決手段】炭化炉１の出入口１１を開閉する炉蓋構造体３の炉化炉側に断熱ボックス１２を設ると共に該断熱ボックス１２の炭化炉側に、炉高方向へ多数の環状又は不連続環状の耐熱金属短冊フレーム１４の上下側に通気間隙口１５を設けて横設しあるいは炭化炉側を低く断熱ボックス側を高く傾設し、必要によっては通気間隙口１５の下段側耐熱金属短冊フレーム１４の上面側隅角部を傾斜面に施工した炉内ガス回遊離隔室の炭化炉蓋。
【選択図】図１

Description

本発明は、炭化室（炉）に装入された炉蓋側の石炭粒子を加熱促進せしめる昇温用コークス炭化炉ドア（炉蓋）に関するものである。

技術背景

炭化炉に装入した石炭粒子を乾留し、製造されたコークスを取出し（窯出し）する毎に炭化炉の出入口を開閉する炭化炉蓋は、例えば実開平５−５６９４０号公報や特開２００１−２８８４７２号公報など多くの特許等公報によって炭化炉内の気密性に優れたコークス炭化炉蓋が紹介される様に、９００℃以上の高温度に耐えられる鉄骨フレーム構造の炉蓋本体に厚さ４００ｍｍ程度の大型耐火煉瓦を内張りした頑丈な構造体に製作し、しかも乾留中の炭化炉で発生するＣＨ_４、ＣＯなどを放出する事は作業環境の悪化や大気汚染の問題から、耐熱金属材料のシールプレートを介して炭化炉の出入口を閉塞する気密構造体に製作されている。この様な構造の炭化炉蓋は、高温度の長期間に耐え、炉内ガスの漏洩を防止する効果から多く使用されている。
ところが、炉蓋本体に内張された大型耐火煉瓦が、コークスの窯出し毎に外気に晒され冷却されまた炭化炉の出入口閉塞後においては炭化炉に隣接する加熱室（炉）から石炭粒子の乾留に供給された高温度の熱を吸収するため、炭化炉の出入口すなわち炉蓋近傍部に装入された石炭粒子が、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窯出しされるためコークスの歩留りを低下する。さらに不良コークスが乾留コークスの品質劣化を招く事からコークス選別作業を行わねばならないなど、多くの問題があった

この様な問題を解消する理由から、炉蓋近傍部に装入された石炭粒子の加熱を促進する炭化炉蓋の開発を試みた多くの特許公報がある。例えば特公平３−４００７４号公報（昭和５５年出願）には、特許請求の範囲に記載した事項を参酌し「装入物から生成する熱い気体を、該装入物と接触する熱伝導性金属隔壁によって炭化室の内部と分離しかつ熱い気体の通気口をもつ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と接触する上記装入物の上方末端領域へと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開発された装置が同公報の第１図でありまた特公昭６１−４９３５３号公報掲載された図８であって、「炉蓋本体に、ボックス状の壁部材を炉内発生ガス通気口を介して炉高方向に並べて製作した垂直な通路のガス捕集室を設けた炭化炉蓋」である。さらに特公平５−３８７９５号公報の第１図や特開平８−２８３７３５号公報の図３で掲載される様に、「炉蓋金物の炉内側に断熱材壁と支持枠を介して加熱板からなるガススペースに、空気または酸素の吹込ノズルを設けたコークス炭化炉蓋」もある。
この様に炭化炉蓋を昇温型構造に改善する事で、炭化炉の炉蓋近傍部に装入された石炭粒子を加熱し、乾留効率を向上し、コークスの生産率を向上する。しかしながら、この様な効果を奏するものとして開発された昇温型炭化炉蓋が、今だに実用化されない現状にある。
特公平３−４００７４号公報（第４頁 第１図） 特公昭６１−４９３５３号公報（第７頁 第１図） 特公平５−３８７９５号公報（第２頁 第１図） 特開平８−２８３７３５号公報（第２頁 図３）

発明を解決しようとする課題

本発明者らは、上記で述べた様な従来の昇温型構造の炭化炉蓋が実用されない理由について検討した結果、垂直な通路のガス捕集室やガススペースなどが、巾広い金属板を溶接して製作されているため、コークスを窯出しする毎に繰り返される高温度（膨張）から低温度に急冷（収縮）する大きな熱応力の影響を受けて歪に変形し、狭隘なガス通気口を一層狭めまたは閉塞し、ガス捕集室やガススペースなどの室内温度を高めるに充分な炉内ガスの流入がなく、狭隘なガス通気口に泥状のタールが流れ込んで凝固し閉塞するなど充分使用するに堪えない問題があったものと思われる。

本発明者らは、こうした問題を解消するため、溶接法に依らないガス捕集室やガススペースすなわち炭化炉で発生した炉内ガスの回遊離隔室を設けたコークス炭化炉の昇温用炉蓋を、先に開発した。つまり、炉蓋構造体の炉内側に設けた断熱ボックスの炉高方向を複数段に分割する位置に耐熱金属部材の横体枠を介して金属部材の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板を懸吊しながら縦横に並列しかつ該短冊板の左右に微小な通気用間隙を設けて炉内発生ガスを積極的に流入し流動する炉内ガス回遊隔離室、さらに必要によっては空気や酸素などの燃焼用ガスを吹込むノズルを設けた炉内ガス回遊離隔室を付設した、昇温型のコークス炭化炉蓋を開発した。さらに本発明者らは昇温型コークス炭化炉蓋の軽量化を目的に追試実験を重ねた結果、横体枠の使用厚が薄過ぎると、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板の懸吊集合荷重に耐えられず、コークス乾留中の高温度で強度低下する問題もあって、炭化炉側の先端部を押し下げる様に歪に変形し、局部的に拡張した通気用間隙から炉内ガス回遊離隔室に流れ込んだ石炭粒子が、下部側で厚い堆積層を形成しタールを生成する懸念が予想された。また横体枠と板状の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板で炉内ガス回遊離隔室を形成する事は、全く形状が異なる２種類の部材の他に、該炉内ガス回遊離隔室の隅角部に並列する円弧断面形状のコーナー部材も準備しなければならない部材管理上の問題があった。

本発明者らは、先に自ら開発した炉内ガス回遊離隔室の歪性と部材管理上の問題点を解消する事を目的にさらに試作と検討を行った結果、炉蓋構造体の炉内側に設けた断熱ボックスの炉高方向へ環状又は不連続環状の耐熱金属短冊フレームの上下側に通気間隙を設けて並列する事によって、石炭粒子による通気間隙で目詰まりを起こる事もなく、炭化炉蓋近傍部に装入された石炭粒子を昇温速度を速めて乾留を促進し、激しく焼損した耐熱金属短冊フレーム部材のみの部分取換えで簡単に修復でき、しかも本発明者らが開発した先の炭化炉蓋と同様の効果が得られ、さらに単一形状部材の耐熱金属短冊フレームで昇温速度を速めるコークス炭化炉蓋を開発した。

課題を解決するための手段

本発明はその検討結果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フレームを押圧するナイフエッジ断面形状のフランジ部材を周端部に接合したシールプレートを介して前記炭化炉の出入口を開閉する炉蓋構造体の炉化炉側に、断熱ボックスを設けると共に該断熱ボックスの炭化炉側に、炉高方向へ多数の環状又は不連続環状の耐熱金属短冊フレームを上下側に微小な通気間隙口を設けて横設しあるいは炭化炉側を低く断熱ボックス側を高く傾設し、必要によっては該通気間隙口の少なくとも下段側耐熱金属短冊フレームの上面側隅角部を傾斜面に施工した炉内ガス回遊離隔室を付設した昇温用コークス炭化炉蓋である。

発明の効果

本発明の昇温用コークス炭化炉蓋によれば、炉内ガス回遊離隔室が炉内ガスを積極的に流入し流動する通気間隙口を設けて構成されているため、高温度の熱を保有する炉内発生ガスが、炉内ガス回遊離隔室に流入して該回遊離隔室内を炭化炉内温度に追従して昇温し、炭化炉蓋側に装入された石炭粒子をコークス化し、通気間隙口やその近傍に生成したタールを早期燃焼し分解する効果を奏する。また高温度に加熱される単一形状部材の耐熱金属短冊フレームは、個々に独立して断熱ボックスに着脱自在に設けられているため、焼損や損傷が激しい耐熱金属短冊フレーム材のみを簡単に取換えられる特長がある。

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（またはコークス押出機側）の出入口を閉塞したコークス炭化炉蓋とその近傍の炭化炉の断面図を示す。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は両側に設けた加熱炉（図示せず）で、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は炉蓋構造体である。炉蓋構造体３は、炭化炉１の炉口フレーム４に押圧する通常の締結構造５を付設した鋼鉄製炭化炉蓋フレーム６の炭化炉側に、スライドプレート７、ナイフエッジ断面形状のフランジ部材８を周設して炉口フレーム４に当接する耐熱金属製のシールプレート９や炉内プレート１０などを装着して構成したもので、炭化炉１の出入口１１を開閉するものである。本発明における炉蓋構造体３は、上記した構造に限定されるものでなく、炭化炉１の出入口１１から炉内発生ガスの漏洩を防止する構造であれば、通常使用される如何なる構造でもよい。１２は断熱ボックスで、金属製の断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もので、炉蓋構造体３の炉内側に突出させて設けられ、炭化炉内の高温度の熱が炉蓋構造体３から放熱される事を防止する効果を奏する。

１３は炉内ガス回遊離隔室である。炉内ガス回遊離隔室１３は、炭化炉１に装入し乾留する石炭粒子２から発生する炉内ガスが流入し易い構造の有底または無底の耐熱製中空構造物で、図２に図１Ａ−Ａ線断面の一部を拡大斜視図で示す様に、断熱ボックス１２の炭化炉側を炉高方向に沿って単一形状部材の環状又は不連続環状の耐熱金属短冊フレーム１４を、上下側に微小な通気間隙口１５を設けながら、多段状に横設して構成されている。図３は、本発明における別の実施例の炉内ガス回遊離隔室１３の断面図を示したもので、図１と同様に、多数の環状又は不連続環状の耐熱金属短冊フレーム１４の上下側に炉内ガスを流入する微小な通気間隙口１５を設けつつ、炭化炉側を低く断熱ボックス側を高く斜め状に多段傾設した炉内ガス回遊離隔室１３でもよく、得られる効果が代わるものでない。すなわち、本発明において炉内ガス回遊離隔室１３は、多数の環状又は不連続環状の耐熱金属短冊フレーム１４を、図１または図３で示す様に、多段状に横設または傾設のいずれの構造を用いてもよい。また環状又は不連続環状の耐熱金属短冊フレーム１４を、例えば上方側を横設し下方側を傾設する両者の併合方式で製作した炉内ガス回遊離隔室１３であっても、炉内発生ガスの流入量や流動性は変化するものでないが、形状が異なる２種類の部材を準備しなければならない不都合な問題が残る。
尚、本発明において、耐熱金属短冊フレーム１４を断熱ボックス１２に設ける場合は、溶接工法で固定してもよいが、焼損あるいは損傷した耐熱金属短冊フレーム１４を簡単に取換えられる本発明の目的から、ボルトナットによる締結方法、断熱ボックス１２の取付位置に沿って敷設した昇降用ガイドレールを介して耐熱金属短冊フレーム１４を上下方向に摺動するスライド式締結方法なと着脱容易な締結方法（締結具）を使用してもよい。

さらに本発明は、上記した炉内ガス回遊離隔室１３を流通するあるいはその近傍の炭化炉内を浮遊する石炭微細粒子が、耐熱金属短冊フレーム１４に堆積しまたタール化して通気間隙口１５を閉塞し、炉内ガスの流通に支障を来す問題を回避する理由から、図４に図１の構造で示す様に、通気間隙口１５の少なくとも下段側耐熱金属短冊フレーム１４の上面側外周隅角部を傾斜面Ｋに施工した炉内ガス回遊離隔室を、断熱ボックス１２に付設したコークス炭化炉蓋でもある。

さらに本発明において特に限定するものでないが、炉内ガス回遊離隔室１３に流入し流動する炉内発生ガスを燃焼させ、該炉内ガス回遊離隔室内の温度を積極的に昇温させたい場合は、図１または図３で示す様に、炉内ガス回遊離隔室１３の底部側から酸素または空気などの燃焼用ガス供給ノズル１６を炉高方向に１基または２基以上を設けてもよい。

上記の様に構成された本発明の昇温コークス炭化炉蓋は、前記した通常のコークス作業と同様に炭化炉１の出入口１１を閉塞した後、該炭化炉１に石炭粒子２を装入し製造かる後炭化炉１に隣接する加熱炉から高温度の熱を供給しながら、乾留する。乾留中、し成し高温度の熱を保有する炉内ガスが、炉内ガス回遊離隔室１３を流動しながら、耐に生属短冊フレーム１４を加熱し、その熱で炉蓋付近に装入された低温度の石炭粒子２を熱金しながら昇温し、良好な乾留コークスを製造する。またコークス窯出し中の常備作業加熱れるタールクリーナ作業を著しく短縮され、時には省略される事もある。また昇温速度は、炉内ガス回遊離隔室１３に燃焼用ガス供給ノズル１６を設ける事によって一層速められる。

本発明は、炭化炉蓋付近に装入された石炭粒子の加熱を速めて乾留コークスの生産量を高め、コークス窯出し時のタールクリーナ作業を短縮または省略するなど、多くの利点があり、今後実用化される可能性が高い。

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（またはコークス押出機側）の出入口を閉塞したコークス炭化炉蓋とその近傍の炭化炉の断面図を示す。 図１におけるＡ−Ａ線上の炉内側断面の拡大図を示す。 本発明におけるコークス炭化炉蓋の別の一実施例を、断面図で示す。 本発明における耐熱金属短冊フレームの他の一実施例を、断面図で示す。

符号の説明

１ 炭化炉
２ 石炭粒子
３ 炉蓋構造体
４ 炉口フレーム
８ フランジ部材
９ シールプレート
１１ 出入口
１２ 断熱ボックス
１３ 炉内ガス回遊離隔室
１４ 耐熱金属短冊フレーム
１５ 通気間隙口
Ｋ 傾斜面

Claims (2)

1. 石炭粒子を装入する炭化炉の炉口フレームを押圧するナイフエッジ断面形状のフランジ部材を周端部に接合したシールプレートを介して前記炭化炉の出入口を開閉する炉蓋構造体の炭化炉側に断熱ボックスを設けると共に該断熱ボックスの炭化炉側に、炉高方向へ多数の環状又は不連続環状の耐熱金属短冊フレームを上下側に微小な通気間隙口を設けて横設しあるいは炭化炉側を低く断熱ボックス側を高く傾設して構成した炉内ガス回遊離隔室を付設した事を特徴とする昇温用コークス炭化炉蓋。
2. 石炭粒子を装入する炭化炉の炉口フレームを押圧するナイフエッジ断面形状のフランジ部材を周端部に接合したシールプレートを介して前記炭化炉の出入口を開閉する炉蓋構造体の炭化炉側に断熱ボックスを設けると共に該断熱ボックスの炭化炉側に、炉高方向へ多数の環状又は不連続環状の耐熱金属短冊フレームを上下側に微小な通気間隙口を設けて横設しあるいは炭化炉側を低く断熱ボックス側を高く傾設しかつ該通気間隙口の少なくとも下段側耐熱金属短冊フレームの上面側外周隅角部を傾斜面に施工して構成した炉内ガス回遊離隔室を付設した事を特徴とする昇温用コークス炭化炉蓋。

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