JP2006169487A

JP2006169487A - コークス炭化炉昇温炉蓋

Info

Publication number: JP2006169487A
Application number: JP2004382540A
Authority: JP
Inventors: Kesao Yamazaki; 今朝夫山▲崎▼
Original assignee: KIKUTAKE MASANOBU
Current assignee: KIKUTAKE MASANOBU
Priority date: 2004-12-14
Filing date: 2004-12-14
Publication date: 2006-06-29

Abstract

【課題】炉蓋側に装入された石炭粒子２加熱する炭化炉蓋３のコークス炭化炉側に設けた炉内ガス燃焼室１３に、逆流する炉内ガスに混入する石炭やタールなどの浮遊粒子を除去しながら、炉内ガスを燃焼する必要な量の空気を長期間安定して送給する炉内ガス燃焼用空気送出量制御装置１７を設けたコークス炭化炉用昇温炉蓋を提供する。
【解決手段】空気吸引パイプ２７から供給される炉内ガスを燃焼するに必要な空気と吸引空気を炉内ガス燃焼室１３に送給する吸引空気送出パイプまたは吸引空気送出カップ１３から逆流する炉内ガスが交互に行き交う空気チャンバー２０に、ガス昇降流通ガイド板２４を設けた炉内ガス燃焼用空気送出量制御装置１７を設けたコークス炭化炉用昇温炉蓋。
【選択図】図２

Description

本発明は、石炭粒子を乾留しコークスを製造する炭化室（炉）の炉蓋側に装入された石炭粒子を加熱促進せしめる、コークス炭化炉昇温ドア（炉蓋）に関するものである。

技術背景

コークス炭化炉に装入された石炭粒子が乾留処理を終えて製造されたコークスを取出す（窯出し）毎にコークス炭化炉の出入口を開閉する炭化炉蓋は、頑丈な鉄骨炉蓋フレーム構造体に厚さ４００ｍｍ程度の大型耐火煉瓦を内張りして耐熱性を確保し、さらに炉蓋フレーム構造体と耐火煉瓦との間にコークス炭化炉の炉口枠を押圧する密封用突条片のナイフエッジ部材を周設した耐熱金属材料のシールプレートを設け、コークス炭化炉の石炭粒子から発生する炉内ガスを漏洩防止する密封構造に製作されている。ところが、耐火煉瓦が高温度の乾留熱を吸収するため、炉蓋近傍部に装入された石炭粒子が充分に乾留されず、不良コークスを多く窯出しする問題があった。

この様な問題に対処して開発されたのが、特公平３−４００７４号公報（昭和５５年出願）や実公平２−２６９１４号公報（昭和６２年出願）や特開平９−５３０７８号公報などで紹介される様な「炉蓋の炭化炉側に熱伝導性金属隔壁で分離された垂直な炉内ガス通路の中空部に炉内ガス導入口を設けた炭化炉蓋、あるいはさらに該中空部に外気導入口を設けた炭化炉蓋」である。この様な炭化炉蓋は、炉蓋側に装入された石炭粒子の昇温速度を速め不良コークスの発生を少なめる効果を有するが、実用化するに至っていない。その理由は明らかでないが、本発明者らの推測によれば、炉蓋を開閉する毎に急熱急冷の熱サイクルの影響を受けて炉内ガス通路の中空部が変形し耐火物構造のコークス炭化炉壁を擦り落とす問題、擦り落とされた耐火物の破片が窯出しされる乾留コークスに混ざり込む問題、石炭粒子から舞い上がる石炭粉塵が狭隘な炉内ガス導入口に堆積しまたタール化されて炉内ガスを導入停止するなど、多くの問題を生じたものと思われる。

そこで本発明者らは、推測するこれらの問題を解消する事を目的に、特開２００４−１８８５２号公報や特開２００４−２７１６７号公報で紹介される様に「炉蓋構造体の断熱ボックスに、炉高方向を複数段に分割する位置に横体支持枠を設け、該横体支持枠の上下離隔間に石炭粒子遮蔽用の耐熱金属製短冊板を左右に通気間隙を設けて縦横に並列かつ着脱自在に吊設して構成したコークス炉内ガス回遊隔離室を設けた、昇温促進用コークス炭化炉蓋」を開発した。
特公平３−４００７４号公報特開２００４−１８８５２号公報特開２００４−２７１６７号公報

発明を解決しようとする課題

さらに本発明者らが先に開発した上記昇温促進用コークス炭化炉蓋の炉内ガス回遊隔離室すなわち炉内ガス燃焼室に、正圧域と負圧域の炉圧変化を交互に繰り返しながら徐々に低圧化するコークス炭化炉から流入する未燃焼性の炉内ガスを燃焼させるに必要な量の空気を、電気的動作に依らずコークス炭化炉の炉圧変化に対応する機械的動作で、長期間安定して送給し、該炉内ガス燃焼室で未燃焼性炉内ガスを燃焼させ、燃焼で上昇した該燃焼室の高温度の熱で炉蓋側に装入されたコークス炭化炉の石炭粒子を加熱促進せしめ、同時に炉蓋または炉蓋近傍部で発生するタールを燃焼分解で焼失するコークス炭化炉用昇温炉蓋を提供するものである。

課題を解決するための手段

その課題を対応した本発明の要旨は、空気チャンバー内にガス昇降流通ガイド板を設けて二分する隔離室の一側には下方側を空気吸入口とし上方側を水平端面な吸入空気吐出口とする空気吸引パイプとまた該隔離室の他側には下方側を炭化炉蓋のコークス炭化炉側に設けた炉内ガス燃焼室に連通する吸入空気送出口としかつ側壁面上方側に吸入空気流入孔を穿設した吸入空気送出カップあるいは上方側端部を吸入空気流入口とする吸入空気送出パイプを前記空気チャンバーの底板を貫通して該空気チャンバー内に突設し、さらに前記した空気吸引パイプの吸入空気吐出口に着脱自在な閉塞弁盤を載置しかつ該空気吸引パイプの外周に該閉塞弁盤の搭載自重で圧縮するコイルバネを遊嵌すると共に、空気吸引パイプの吸入空気吐出口上方に閉塞弁盤飛行制止板を架設しかつ外周上部側に吸入空気の整流ガイド板を囲繞した閉塞弁盤昇降ガイドフレームを該空気吸引パイプから圧縮コイルバネを介して離隔する位置に設けて構成した炉内ガス燃焼用空気送出量制御装置を、前記炉内ガス燃焼室に付設したコークス炭化炉用昇温炉蓋を提供するものである。

発明の効果

本発明のコークス炭化炉用昇温炉蓋は、コークス炭化炉で生成し炉内ガス燃焼室に流れ込んだ未燃焼性の炉内ガスが燃焼するに必要な量の空気を高感度な機械的動作で炉内ガス燃焼室に送給するため、過剰な量の空気の送給による炉内ガス燃焼室の温度降下を完全に防止する。また炉内ガス燃焼室の高圧変化で炉内ガス燃焼室から空気吸引パイプを経て空気チャンバーに逆流する炉内ガスに含まれる石炭やタールなどの浮遊粒子は、ガス昇降流通ガイド板の減圧（または減速）作用によって、吸入空気送出カップまたは吸入空気送出パイプ取付け側の隔離室で分離され除去されるため、空気吸引パイプの吸入空気吐出口の可動付近を汚染する事がない。従って、本発明は、炉内ガス燃焼用空気送出量制御装置を長期間にわたって稼働できるため、コークスを安定して生産する。

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はコークス炭化炉のコークス排出側（またはコークス押出側）の出入口を閉塞した炭化炉蓋とその近傍のコークス炭化炉の断面図を示す。図１において１はコークス炭化炉で、石炭粒子２が装入されている。すなわち、コークス炭化炉１は、両側に隣接した加熱炉（図示せず）で、石炭粒子２を乾留する炉体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、コークス炭化炉１の出入口４を押圧する締結機能構造に製作された頑丈な鋼鉄製炉蓋フレーム５のコークス炭化炉側にスライドプレート６、ナイフエッジ断面形状のフランジ部材７を周設してコークス炭化炉１の炉口枠８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などを介装し、さら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１１を充填した断熱ボックス１２を介してコークス炭化炉１の出入口４に突出する炉内ガス燃焼室１３を設けて構成されている。炉内ガス燃焼室１３は、コークス炭化炉１で石炭粒子２を乾留する際に発生する炉内ガスが流れ込み易い様に、対面あるいは側面にも狭隘なガス流通隙間（流通孔）を設けた耐熱金属製の中空構造体であって、例えば図示する様に、断熱ボックス１２の炉高方向を複数段に分割する位置に固定した横支持枠１４に耐熱金属製の短冊板１５を左右または上下あるいはその両者にガス流通隙間１６を設けかつ着脱自在な係合手段を利用して縦横に架設した構造体である。また炉内ガス燃焼室１３は、多数の環状または不連続環状の耐熱製短冊フレームの上下側にガス流通隙間を設けて多段状に横設したり、コークス炭化炉側を低く断熱ボックス側を高く傾設した中空構造体でもよい。すなわち、本発明において炉内ガス燃焼室１３とは、炉内ガスが流れ込む枠体構造の炉内ガス流通構造に設けられたものであればよく、その構造について特に限定するものでない。１７は炉内ガス燃焼用空気送給量制御装置で、炭化炉蓋３に付設され、接続パイプを介して炉内ガス燃焼室１３に連通する構造に設けられている。炉内ガス燃焼用空気送給量制御装置１７は、コークス炭化炉１からガス流通隙間１６を通って炉内ガス燃焼室１３に流れ込んだ炉内ガスを燃焼させるに必要な量の空気を吸い込み炉内ガス燃焼室１３に送給する装置で、その構造の詳細については後述するが、炭化炉蓋３の炉高方向に１基また任意な間隔を設けて２基以上が付設される。１８は閂で、炭化炉蓋３を強く押圧し出入口４を閉塞し固定するもので、圧縮バルブや螺子ボルトなどの締結部材を組合わせて製作されている。また炭化炉蓋３には、出入口４を封着するシールプレート９のフランジ部材７を炉口枠８に押圧するシリンダーやバネなどを使用した進退自在な押圧機具１９が設けられている。すなわち、炭化炉蓋３は、コークス炭化炉１の出入口４を開閉可能に設け、炉内ガスを燃焼させる構造に設けられている。

図２は、図１において炭化炉蓋３の炉内ガス燃焼室１３に付設する炉内ガス燃焼用空気送給量制御装置１７の一実施例を、拡大断面図で示す。２０は空気チャンバーである。空気チャンバー２０は、底板２１と天板２２と側面板２３をボックス状に接合した中空状の矩形断面、円筒断面など任意な中空断面形状に成形した密閉構造のボックスで、コークス炭化炉１から炉内ガス燃焼室１３に流れ込んだ未燃焼性の炉内ガスを燃焼させるに必要な量の空気を吸い込みまた送給する空気量制御機器が組み込まれている。空気チャンバー２０には、任意な位置にガス昇降流通ガイド板２４を設けて該室内を二分する隔離室Ａ室と８室を設け、一側の隔離室Ａ（または８）には下方側を空気吸入口２５としまた上方側を水平端面な吸入空気吐出口２６とする空気吸引パイプ２７を、また他側の隔離室Ｂ（またはＡ）には、下方側を炉内ガス燃焼室１３に連通する吸入空気送出口２８としかつ側壁面上方側に吸入空気流入孔２９を穿設した吸入空気送出カップ３０あるいは上方側端部を吸入空気流入口とする吸入空気送出パイプとを、空気チャンバー２０の底板２１を貫通して該空気チャンバー２０内に突出する如く設けている。図２は、空気チャンバー２０内に吸入空気送出カップ３０を設けた場合の一実施例で示す。ガス昇降流通ガイド板２４は、炉内ガス燃焼室１３の高圧変化で炉内ガス燃焼室１３から吸入空気送出カップ３０（または吸入空気送出パイプ）を経て空気吸引パイプ２７に逆流する炉内ガスを減圧（または減速）させ炉内ガス中に含まれる石炭やタールなどの浮遊粒子を落下させて分離除去し清浄化するものであって、空気チャンバー２０の上下間長さよりも短いガス流堰板３１を１枚底板２１または天板２２の一側に固定し、あるいは２枚以上の多数枚を左右に炉内ガス流通間隙３２を設けて空気チャンバー２０の底板２１と天板２２との間を交互に固定して構成されている。またガス流堰板３１は平板断面、弧状断面、波状断面の板材の他に空気吸引パイプ２７または吸入空気送出カップ３０の周辺を取り巻く円筒断面材など任意な形状の材料とこれらを任意に組合わせ、空気チャンバー２０内を流通する炉内ガスが上下に蛇行するガス昇降流通ガイド板２４に製作する。また吸入空気送出カップ３０または吸入空気送出パイプには、逆流する炉内ガスに含有する石炭などの浮遊粒子を早期落下させるため、該吸入空気送出カップ３０などの外周を取り囲む様に大口径のパイプまたはカップを天板２２に固定し、炉内ガスを昇降させながらガス昇降流通ガイド板２４に流通する構造に必要に応じて設けてもよい。図２は、吸入空気送出カップ３０の外周を囲む大口径のパイプ３３を天板２２に固定した場合の一実施例を示す。すなわち、本発明においてガス昇降流通ガイド板２４は、吸入空気送出カップ３０または吸入空気送出パイプから高速度で噴き出された炉内ガスが空気吸引パイプ２７に流通する間に狭隘な炉内ガス流通間隙３２の直前で減速し、含有する石炭やタールなどの浮遊粒子を落下し分離除去し清浄化する構造に製作している。

さらに本発明においては、炉内ガス燃焼室１３に送給する空気の吸引量（または送出量）を必要量に制御するため、空気吸引パイプ２７の吸入空気吐出口２６に着脱自在な閉塞弁盤３４を載置し、かつ該空気吸引パイプ２７の外周上方側に該閉塞弁盤３４の搭載自重で圧縮するコイルバネ３５を遊嵌すると共に、該空気吸引パイプ２７の外周から離隔する位置に閉塞弁盤飛行制止板３６を架設した閉塞弁盤昇降ガイドフレーム３７が架台または空気チャンバー２０の底板２１に固定される。閉塞弁盤３４は、炉内ガス燃焼室１３に流れ込んだ炉内ガスの量と燃焼で、正圧と負圧が繰返される空気チャンバー２０の圧力変化に対応し、昇降する。炉内ガス燃焼室１３が正圧になった場合は、空気チャンバー２０も正圧になり、閉塞弁盤３４の上面に圧力が掛かって圧縮コイルバネ３５を縮めながら空気吸引パイプ２７の上端面に吸着される様に載着し、空気の吸引を制止する。その反対に炉内ガス燃焼室１３に連通し空気チャンバー２０が負圧になった場合は、閉塞弁盤３４が吸上げられる様に浮上し圧縮コイルバネ３５も伸長し、空気吸引パイプ２７の吸入空気吐出口２６を開放し、空気を吸引する。つまり、本発明における炉内ガス燃焼用空気送給量制御装置１７は、炉内ガス燃焼室１３に流入した炉内ガスを燃焼するに必要な量の空気を、空気チャンバー２０を介して、該炉内ガス燃焼室１３に送り込む構造に設けられている。閉塞弁盤３４の昇降動作を効果的に駆動させるにはガラス板、金属板、雲母板や合成樹脂などの軽量材料を使用するとよい。中でもガラス板が、ガスに変質する事がなく使用温度に変形する事がなく、平坦性にも優れているため、他の材料よりも適している。圧縮コイルバネ３５は、閉塞弁盤３４の浮上作用を助けまた降下時の衝撃を吸収するもので、閉塞弁盤３４の搭載自重を担う程度の圧縮力と伸長力を有するバネを使用する必要がある。

閉塞弁盤昇降ガイドフレーム３７の上方に架設した閉塞弁盤飛行制止板３６は、過剰の高さに浮上する閉塞弁盤３４の飛行を制止するものであって、その形状は円板や環状板あるいはリボン状など任意な形状の板物や条物が使用される。また閉塞弁盤昇降ガイドフレーム３７そのものは、閉塞弁盤３４の昇降動作に阻害しない程度の隙間を設け、しかも空気吸引パイプ２７から吸い込まれた空気が空気チャンバー２０を自由に流動し易い様に、空気吸引パイプ２７を取り囲む離隔位置に２本または３本以上のガイドフレーム棒を立設する枠組み構造に設けられている。さらに空気吸引パイプ２７から吸込まれた吸引空気が空気チャンバー２０内を還流状で均一に流出される様に、閉塞弁盤昇降ガイドフレーム３７の外周上部側を囲繞する整流ガイド板３８を設けている。

さらに上記した炉内ガス燃焼用空気送給量制御装置１７は、図１で示す様に、吸入空気送出カップ３０または吸入空気送出パイプと炉内ガス燃焼室１３に内設される空気噴出ノズルパイプ３９とを、送給空気誘導用接続ハイプ４０あるいは開閉バルブ４１を介して接合される。特に本発明においては、炉内ガス燃焼用空気送給量制御装置１７や各種の接続パイプに目詰まりや損傷などを起こした場合に分解補修作業や部品交換作業に都合がよい様にネジ継手法による組立工法が便利である。また開閉バルブ４１を使用する事によって、急遽不必要になった空気を人為的に送出停止する場合に便利である。また空気噴出ノズルパイプ３９のノズル形状については、特に限定するものでなくパイプ孔、分散ノズル孔などの任意な形状のノズル孔を使用してもよい。

以上の様に構成された本発明のコークス炭化炉昇温炉蓋は、前記した従来の炉蓋同様のコークス製造作業に倣って行われる。石炭粒子２の乾留初期においては、石炭粒子２から発生した未燃焼性ガスを含有した正圧の炉内ガスが上方の排気口（図示せず）から流れ出るが、その一部が炉内ガス燃焼室１３に流れ込んで該炉内ガス燃焼室１３を正圧にする。この時の炉内ガス燃焼用空気送給量制御装置１７は、炉内ガス燃焼室１３の正圧の影響を受けて空気チャンバー２０の閉塞弁盤３４が空気吸引パイプ２７の吸入空気吐出口２６を押圧する様に降下し、外気の空気の吸引を遮断する。乾留時間の経過に石炭粒子２から発生する炉内ガスの生成量が徐々に減少し、炉内ガス燃焼室１３も負圧傾向へ変化する。さらに乾留時間が経過すると炉内ガスの生成量を減じ、炉内ガス燃焼室１３は、正負圧境界域を交互に繰返しながら乾留末期まで続く。この現象が起因する理由は現時点で実証できないが、本発明者らの推測によれば、石炭粒子２から発生する炉内ガス生成量の減少でコークス炭化炉１と炉内ガス燃焼室１３との間のガス流通経路の変化によるものと考える。この様に炉内ガス燃焼室１３が負圧化すると、吸入空気送出カップ３０または吸入空気送出パイプを介して空気チャンバー２０内も負圧化し、閉塞弁盤３４が吸上げられ浮上高さと浮上時間に見合った量の空気すなわち炉内ガス燃焼室１３に流れ込んだ炉内ガスを燃焼するに必要な量の空気が、空気吸引パイプ２７、空気チャンバー２０、吸入空気送出カップ３０または吸入空気送出パイプを経て炉内ガス燃焼室１３に送り込まれ、未燃焼性ガスが燃焼する。炉内ガスの燃焼で周囲の温度を上昇させ、コークス炭化炉１の炉蓋近傍の石炭粒子２を加熱し、燃焼した際の熱圧によって炉内ガス燃焼室１３を正圧化し、閉塞弁盤３４を空気吸引パイプ２７の吸入空気吐出口２６に押下げ、空気の吸引を絶つ。また炉内ガス燃焼室１３の急激な正圧変化で勢いよく空気チャンバー２０に逆流する炉内ガスに噴出される石炭微粒子などの浮遊粒子は、ガス昇降流通ガイド板２４を流れる炉内ガスの減圧効果で、吸入空気送出カップ３０内に戻され、一部が空気チャンバー２０の隔離室Ｂで降下し分離除去される。従って、ガス昇降流通ガイド板２４を通過した炉内ガスは、隔離室Ａに設けられた空気吸引パイプ２の空気吸引動作に支障を来す事なく、炉内ガス燃焼用空気送給量制御装置１７が長期間わたって稼働する。

さらに本発明は、コークス乾留中に何らかの原因で、炉内ガス燃焼室１３に炉内ガスを燃焼させるに必要な量以上の空気を吸い込んで局部的に小爆発を起こす危険性を感じたときは、開閉バルブ４１を閉める事によって、空気の送出を完全に停止し、小爆発を未然に防止する構造に設けられている。

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、コークス生産歩留を工場するだけでなく、石炭粒子の乾留速度を速め、タールの発生を著しく低減するなどの多くの利点から、今後益々多く使用される可能性が高い。

本発明の一実施例を示したもので、コークス炭化炉のコークス排出側（またはコークス押出側）の出入口を閉塞した炭化炉蓋とその近傍のコークス炭化炉の縦断面図を示す。本発明における炉内ガス燃焼用空気送給量制御装置の一実施例を、詳細拡大断面図で示す。

符号の説明

３炭化炉蓋
１３炉内ガス燃焼室
１７炉内ガス燃焼用空気送出量制御装置
２０空気チャンバー
２４ガス昇降流通ガイド板
２５空気吸入口
２６吸入空気吐出口
２７空気吸引パイプ
２８吸入空気送出口
２９吸入空気通気口
３０吸引空気送出パイプまたは吸引空気送出カップ
３４閉塞弁盤
３５コイルバネ
３６閉塞弁盤飛行制止板
３７閉塞弁盤昇降ガイドフレーム
３８整流ガイド板
Ａ，Ｂ隔離室

Claims

空気チャンバー内にガス昇降流通ガイド板を設けて二分する隔離室の一側には下方側を空気吸入口とし上方側を水平端面な吸入空気吐出口とする空気吸引パイプと該隔離室の他側には下方側を炭化炉蓋のコークス炭化炉側に設けた炉内ガス燃焼室に連通する吸入空気送出口としかつ側壁面上方側に吸入空気通気孔を穿設した吸引空気送出パイプあるいは上方側端部を吸引空気流入口とする吸引空気送出カップを前記空気チャンバーの底板を貫通して該空気チャンバー内に突設し、さらに前記した空気吸引パイプの吸入空気吐出口に着脱自在な閉塞弁盤を載置しかつ該空気吸引パイプの外周に該閉塞弁盤の搭載自重で圧縮するコイルバネを遊嵌すると共に、空気吸引パイプの吸入空気吐出口上方に閉塞弁盤飛行制止板を架設しかつ外周上部側に吸入空気の整流ガイド板を囲繞した閉塞弁盤昇降ガイドフレームを該空気吸引パイプから圧縮コイルバネを介して離隔する位置に設けて構成した炉内ガス燃焼用空気送出量制御装置を、前記炉内ガス燃焼室に付設した事を特徴とするコークス炭化炉用昇温炉蓋。