JP2006206668A - コークス炉装入車のガス着火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装入フード内に流入する装炭ガスに確実に着火可能で、燃料の漏洩、火災、爆発の危険性がなく、燃料を用いる場合に必要となる設備や、燃料を補給するための作業を必要としないコークス炉装入車のガス着火装置を提供する。
【解決手段】装入車からコークス炉の装入口に石炭を導く装入スリーブ１０と前記装入スリーブの外側に設けられた装入フード１１との間に形成されるガス流入空間１６に配置され、前記ガス流入空間内のガスに着火するコークス炉装入車のガス着火装置であって、棒状の発熱体を有することを特徴とするコークス炉装入車のガス着火装置を用いる。発熱体８と、前記発熱体に電流を供給する導体２との接続部３が、隔壁４によりガス流入空間と分離されていること、接続部への送風手段を備えることが好ましい。
【選択図】図２

Description

本発明は、コークス炉の炭化室上方にある装入口に装入車から石炭を装入する際に、前記装入車の装入フード内のガスに着火する、装入車のガス着火装置に関するものである。

図５及び図６に示すコークス炉２０の炉体２１には、石炭Ｃが装入される炭化室２２と、ガスが燃焼する燃焼室２３とが交互に配置されており、炭化室２２と燃焼室２３とは炉壁レンガにより仕切られている。石炭Ｃは炭化室２２内で燃焼室２３から伝わる熱によって昇温、乾留されてコークスに変わる。このとき炭化室２２から発生するコークスガスは、上昇管２５に設置された図６中のエジェクタ２７によってドライメーン２６に向け吸引され、離れた場所にある図示しない貯蔵設備へ送られる。生成したコークスは、炭化室２２の図５中手前側と図示しない奥側にある、両側の炉蓋を開いた上で、図５中手前側から押出機４０により押し出されて奥側に配置した図示しない消火電車上に移され、冷却された後、高炉等での利用に供せられる。

また、コークス炉２０の炉体２１には、炉頂ダクト４１が配設されており、炉頂ダクト４１の下流側には、図６に示すように、集塵機４２、ブロア４３及び煙突４４等が設置されている。

石炭Ｃを炭化室２２に装入するには、装入車３０が用いられる。装入車３０は炉体２１上に敷設された軌条２８上を走行する。装入車３０をある炭化室２２上方にある装入口２４上で停止し、装入口２４を開き、装入車３０のホッパ３１と装入口２４とを接続し、石炭Ｃを装入口２４から炭化室２２へ装入する。装入が完了次第、装入車３０が別の装入口２４上まで走行して停止し、というように、順次別の炭化室２２への装入を行う。

ところで、石炭Ｃを装入口２４を開いて炭化室２２に装入する際、炭化室２２内から装炭ガスＧが放出する。装炭ガスＧは、炭化室２２に残存しているコークスガス、水蒸気、炭塵等が混合したものであり、ベンゼン等、大気中にそのまま放出するには問題のある成分も含むとともに、引火すると爆発の危険性も有するガスである。したがって、コークス炉２０から装炭ガスＧがそのまま大気中に放出するのを抑制するとともに、引火するのを抑制しなければならない。このため、放出する装炭ガスＧの一部を上昇管２５に設置されたエジェクタ２７によってドライメーン２６に向け吸引している。また、それだけでは取り切れない装炭ガスＧの残りを、ブロア４３により装入口２４から炉頂ダクト４１に向け吸引しつつ燃焼させ、燃焼した装炭ガスＧを炉頂ダクト４１からさらに集塵機４２に向け吸引して、集塵機４２では除塵し、その後、煙突４４から大気中に放散している。

装炭ガスＧを装入口２４から炉頂ダクト４１に向け吸引しつつ燃焼させるために、装入車３０に装着する集塵フードがある（例えば、特許文献1を参照。）。特許文献1に記載の集塵フードの一例を図７に示す。

特許文献１に記載の集塵フードは、装入スリーブ１０とその外側の装入フード１１とを備え、装入スリーブ１０と装入フード１１とが二重管構造をなしている。

装入スリーブ１０は上部スリーブ１０Ｕと下部スリーブ１０Ｌとからなり、上部スリーブ１０Ｕが装入車３０のホッパ３１の下部にあたる図６中のフィーダー３２に接続されているとともに、その下部には、上部スリーブ１０Ｕに対し上下にスライド可能に下部スリーブ１０Ｌが接続されており、下部スリーブ１０Ｌがスライドすることによって装入スリーブ１０は上下に伸縮可能な構成となっている。この伸縮動作により、下部スリーブ１０Ｌの下端が炉体２１と着脱するしくみになっており、さらに、下部スリーブ１０Ｌの下端にはガス導入口１４が形成されていて、装入スリーブ１０と装入フード１１との間のガス流入空間１６に、放出してくる装炭ガスＧを導入するしくみになっている。

装入フード１１は上部フード１１Ｕと下部フード１１Ｌとからなり、上部フード１１Ｕが装入車３０のフィーダー３２の下部に固定され、上部フード１１Ｕに対し上下にスライド可能に下部フード１１Ｌが接続されており、下部フード１１Ｌがスライドすることによって装入フード１１は上下に伸縮可能な構成となっている。下部フード１１Ｌの下端には空気取込口１５が形成されている。上部フード１１Ｕの上方には、ダクト１２が接続されており、ダクト１２は図６に示す集合ダクト１３に接続しており、集合ダクト１３は、図５、６で示した炉頂ダクト４１と着脱可能なように構成されている。

また、装入スリーブ１０と装入フード１１との間のガス流入空間１６に着火が可能な着火装置１が設置されている。

装入車３０から炭化室２２に石炭Ｃを装入する場合、装入車３０を、これから石炭Ｃを装入しようとするある炭化室２２の上方位置まで走行させて停止させ、図示しないリフテイングマグネットにより、これも図示しない装入口２４の蓋を取り外し、集塵フード１００から装入スリーブ１０の下部スリーブ１０Ｌ及び装入フード１１の下部フード１１Ｌを、そのある炭化室２２上方にある装入口２４に向け降下させる。そして、装入口２４に下部スリーブ１０Ｌの下端を接続する。また、図６に示す集合ダクト１３を炉頂ダクト４１と接続する。

石炭Ｃは装入車３０のホッパ３１からフィーダー３２及び装入スリーブ１０を通って装入口２４に至り、装入口２４から炭化室２２に装入される。また、ブロア４３が炭化室２２から装炭ガスＧを吸引する。装炭ガスＧは、装入口２４から下部スリーブ１０Ｌのガス導入口１４を経て装入スリーブ１０と装入フード１１との間のガス流入空間１６に流入し、下部フード１１Ｌの空気取込口１５からガス流入空間１６に流入する空気Ａと混合され、着火装置１によって着火され、ガス流入空間１６内で燃焼する。燃焼した装炭ガスＧはガス流入空間１６からダクト１２に向け吸引されて、集合ダクト１３を通って炉頂ダクト４１へ流入する。

着火装置１には、従来、種々の方式が知られている。公知技術として、プロパンまたは重油などのバーナ、電気プラグ、ニクロム線、さらに、新規技術として、装炭装置の外筒に固体燃料を収納する燃焼ボックスを取付けた吸引ガス着火装置が知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
特開昭６３−２７３６９５号公報 特開昭４８−７８２０２号公報

しかしながら、特許文献２に記載の着火装置は、以下に述べる問題を有していた。

すなわち、プロパンまたは重油などのバーナは、気体あるいは液体の燃料を用いているため、燃料の漏洩、火災、爆発を引き起こす危険性があるという問題があった。また、燃料を用いる場合に必要となる設備のほか、燃料を補給するための作業が必要となるため、設備コストがかかり、さらに、燃料の消費に伴うランニングコストがかかるため、経済的でないという問題もあった。

電気プラグでは、着火源となる高温領域がごく狭く、かつ、瞬間的に作動するだけであるため、装炭ガスの成分や量が、装入フード内で一様に分布しない場合や時間的に変動する場合に、着火できないという問題があった。

ニクロム線では、上限使用温度が１２００℃程度と低く、装炭ガス燃焼時に高温になり溶断する場合があるという問題があった。

また、固体燃料では、固体燃料の補給が頻繁に必要になるという問題があった。さらに、固体燃料を収納する燃焼ボックスが、高温のため破損する場合があるという問題もあった。

本発明は、上記した従来技術の問題を解決するべくなされたものであり、装入フード内に流入する装炭ガスに確実に着火可能で、燃料の漏洩、火災、爆発の危険性がなく、燃料を用いる場合に必要となる設備や、燃料を補給するための作業を必要としないコークス炉装入車のガス着火装置を提供するものである。

本発明は上記問題を解決するために以下のような構成をとる。

請求項１に係る発明のコークス炉装入車のガス着火装置は、装入車からコークス炉の装入口に石炭を導く装入スリーブと前記装入スリーブの外側に設けられた装入フードとの間に形成されるガス流入空間に配置され、前記ガス流入空間内のガスに着火するコークス炉装入車のガス着火装置であって、棒状の発熱体を有することを特徴とするコークス炉装入車のガス着火装置である。

請求項２に係る発明のコークス炉装入車のガス着火装置は、発熱体と、前記発熱体に電流を供給する導体との接続部が、隔壁によりガス流入空間と分離されていることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉装入車のガス着火装置である。

請求項３に係る発明のコークス炉装入車のガス着火装置は、接続部への送風手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のコークス炉装入車のガス着火装置である。

本発明によれば、上記のような着火装置であるため、装入フード中の空間内に流入する装炭ガスに確実に着火可能となり、燃料の漏洩、火災、爆発の危険性がなくなり、燃料を用いる場合に必要となる設備のほか、燃料を補給するための作業をなくすことができ、設備コスト、ランニングコストを低減できる。

本発明の一実施形態を図１及び図２を参照しつつ説明する。図１は本実施の形態に係る着火装置の断面図、図２（ａ）は本実施の形態に係る着火装置を組み込んだ集塵フード１００の縦断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ位置から見た水平断面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る着火装置１は、棒状の発熱体８を有するものである。発熱体８の両端には、発熱体８に電流を供給するための導体２を接続部３を介して接続している。

着火装置１を構成する発熱体８は、金属を用いることも可能であるが、後述のように、装入フード１１と装入スリーブ１０との間のガス流入空間１６はおよそ１１００℃の高温となり、さらに発熱体８の表面に炭塵が付着し燃焼すると発熱体表面はおよそ１４００℃の高温となる場合もあり、それよりも融点の高い材質であることが好ましく、その観点からはセラミックのように非金属材質のものも好ましい。

発熱体８にセラミックを用いる場合は、脆く、割れたり欠けたりしやすいため、導体２の接続は、発熱体８外面に導体２を接触させ、導体２の上からクランプ等により締め付けることで行うことが好ましい。導体２は、図示しない電源に接続されている。

なお、棒状の発熱体とは、発熱体が直線の棒状態のものだけでなく、その一部を屈曲させたＵ字状、コの字状等の曲線状のものも含み、さらに３次元的な直線または曲線状とする場合も含むものであるが、表面に凹みがなく、また、内部にも空洞がないことを意味するものとする。内部に空洞がある状態とは、例えばコイルのように、発熱体をらせん状に形成することで、軸心部分に空隙が形成されている状態である。棒の断面形状は、円形でも、多角形でも、その他の形状でもよいが、円形の場合なら直径、長方形の場合なら長辺、という具合に、最も太い部分の断面寸法にして、太さ５〜２０ｍｍとするのが好ましい。

本発明では、発熱体を用い、燃料を一切使用しないことから、燃料の漏洩、火災、爆発の危険性がなく安全であり、加えて、燃料を用いる場合に必要となる設備のほか、燃料を補給するための作業、そして、燃料そのものが不要となることから、設備コストやランニングコストが省略できるので経済的である。

さらに、発熱体を棒状とすることで、着火源となる領域が広くなり、装炭ガスの成分や量が、装入フード内で一様に分布していない場合でも確実に着火できるようになる。また、常時着火源として機能するため、装炭ガスの成分や量が、時間的に変動する場合でも確実に着火させることが可能である。

また、発熱体を空洞がない棒状とすることで、ガス流入空間内でガスと接触しても炭塵が付着せず、長期間使用することができるようになる。また、セラミックの発熱体を用いれば、上限使用温度が装炭ガス燃焼時の温度に比べて高く、一層確実に、炭塵の付着を防止でき、長期間使用することができるようになる。

棒状の発熱体８とそれに電流を供給する導体との接続部３を有する場合は、その接続部３と集塵フード１００内のガス流入空間との間には、隔壁４を配置するのが好ましく、本実施の形態ではそのような配置としている。

発熱体８と導体２との接続部３と、装入フード１１内のガス流入空間１６との間に隔壁４を配置して、隔壁４によりガス流入空間と分離することで、接続部３は装入フード１１内の高温のガスによる加熱を受けず、接続部３の熱による損耗が大幅に軽減されるので、着火装置１をより長期間使用することができる。

また、接続部３を有する場合は、接続部３への送風手段を備えることが望ましい。本実施の形態では、発熱体８と隔壁４は、装入フード１１への取付けおよび取外しを容易にするため、ともに収納金物５に収納されている。収納金物５には、接続部３に向けて送風するための、送風口６が設けられており、本実施の形態では、送風口６は図示しない送風手段に接続されている。７は排風口である。なお、図１に示す両方向矢印は、着火装置１の左側部分が通気可能であることを意味し、収納金物５が開口部を有することを示している。

接続部３への送風手段を備えることで、接続部３を冷却可能であり、接続部３の熱による損耗が大幅に軽減されるので着火装置１をより長期間使用することができる。

本実施の形態では、図２に示すように、発熱体８と隔壁４は、収納金物５に内包されて装入フード１１に取付けられ、着火装置１は装入スリーブ１０と装入フード１１との間に形成されるガス流入空間１６に、その着火源となる高温になる領域が配置される。接続部３は、隔壁４によりガス流入空間１６から隔てられている。

本実施の形態では、着火装置１は上記のように構成されており、次に、コークス炉に石炭を装入する際に、上記の着火装置１を用いて装炭ガスを燃焼させる一実施形態を図１、２、５、６を参照して説明する。

装入車３０から炭化室２２に石炭Ｃを装入する場合、装入車３０をこれから石炭Ｃを装入しようとするある炭化室２２の上方位置まで走行させて停止させ、集塵フード１００が装入口２４の上方に位置したら、リフテイングマグネットにより装入口２４の蓋を取り外し、集塵フード１００から装入スリーブ１０の下部スリーブ１０Ｌ及び装入フード１１の下部フード１１Ｌを、そのある炭化室２２上方にある装入口２４に向け降下させる。こうして装入口２４と装入車３０のフィーダー３２との間に集塵フード１００のセットがまず行われる。そして、装入口２４に下部スリーブ１０Ｌの下端を接続する。このとき、下部スリーブ１０Ｌの下端と装入口２４との間には、装炭ガスＧが通過可能な隙間をあけておく。また、ダクト１２が接続している図６で示した集合ダクト１３が炉頂ダクト４１と接続する。

このとき、着火装置１の発熱体８に電流を流し、発熱させ、発熱体８の表面を高温にしておく。その熱が集塵フード１００内の装炭ガスＧに着火するしくみである。

また、送風口６から接続部３に向けて送風しておく。

石炭Ｃが、装入車３０のホッパ３１からフィーダー３２、上部スリーブ１０Ｕ、下部スリーブ１０Ｌ、装入口２４を順番に通り、炭化室２２に装入される。炭化室２２に石炭Ｃを装入すると、装炭ガスＧの一部が炭化室２２から装入口２４に向け上昇してくる。図６で示したブロア４３が炉頂ダクト４１及び集合ダクト１３さらにダクト１２を介して、炭化室２２から上昇してくる装炭ガスＧを吸引する。装炭ガスＧは、装入口２４から下部スリーブ１０Ｌと装入口２４との間の隙間を通り、装入フード１１と装入スリーブ１０との間のガス流入空間１６に流入する。

ガス流入空間１６に流入した装炭ガスＧは、装入フード１１と炭化室２２上端とのすきまから吸引される空気Ａと混合する。空気Ａと混合した装炭ガスＧは、一部が収納金物５の端の開口部から収納金物５内部へ流入し、発熱体８に接触する。発熱体８の表面は高温となっており、空気Ａと混合した装炭ガスＧは着火する。

装炭ガスＧの成分や量が、装入フード内で一様に分布していない場合でも、発熱体を棒状とすることで、着火源となる領域が広くなり、どこか一箇所で着火すれば装炭ガスＧに着火する。そして、ひとたび装炭ガスＧに着火すると、装炭ガスＧの燃焼は自然に進行し、周囲の装炭ガスＧへ広がる。なお、装炭ガスＧの成分や量が、装入フード内で一様に分布していない場合や、時間的に変動するなどした場合に、一時的に着火が途切れることがあっても、着火装置１は、常時着火可能な状態であるので、装炭ガスＧの成分や量が再び着火可能な状態となった時には、直ちに着火し、燃焼が再開する。

前記燃焼の過程で、水素、メタン等の可燃成分は燃焼して除かれ、有害成分は燃焼あるいは分解して無害化される。

前記燃焼により、装入フード１１と装入スリーブ１０との間のガス流入空間１６はおよそ１１００℃の高温となる。しかしながら、例えば、炭化ケイ素の発熱体を用いた場合、発熱体の上限使用温度は１５００℃程度であり、発熱体の上限使用温度をガス流入空間１６の温度よりも十分高くすることができるので支障はない。

ガス流入空間１６が高温となっても、接続部３との間には隔壁４があり、気体の通過を阻害しているので、接続部３にはガス流入空間１６の熱が伝わらず、接続部３の温度上昇は抑えられる。さらに、送風口６から接続部３に向けて送り込まれた空気が接続部３を冷却することで、接続部３の温度上昇は一層抑えられる。このため、接続部３の損耗は大幅に軽減される。

ガス流入空間１６内の装炭ガスＧに含まれる炭塵が、発熱体８の表面に接触すると、接触部分で炭塵が燃焼するので、炭塵は容易に発熱体８から剥離する状態になり、重力やガス流入空間１６内の流れにより剥離する。発熱体を棒状とすることで、ガス流入空間１６内のガスとの接触部分には空洞がないことから、前述の剥離を妨げて付着の基点となる箇所がないので、炭塵は付着しない。これに対して、らせん状に巻いた発熱体のように発熱体の内部に空洞がある場合には、炭塵が付着する。図４は発熱体をらせん状に巻いた着火装置を用いて装炭ガスの燃焼を行なった後の発熱体の状態を示す写真であり、発熱体に炭塵が多量に付着している様子が観察される。図４に示すように炭塵が発熱体に付着すると、付着した炭塵による短絡や、付着した炭塵による断熱の結果起こる発熱体８の表面温度低下や、付着した炭塵の燃焼による発熱体８の異常過熱等の問題が発生する。本発明では棒状の発熱体を用いるため、長期間の使用が可能になる。

なお、着火装置１の形状は上記の実施形態のものに限るものでなく、例えば、図３に示すような収納金物５、送風口６を有さない構成のものを用いることもできる。接続部３を装入フード１１の外部に設置することで、隔壁４を設置することなく、上記と同様の効果を有するものとすることもできる。

本発明の実施の形態に係る着火装置の断面図である。 本発明の実施の形態に係る着火装置を組み込んだ集塵フードの断面図である。 本発明の他の実施の形態に係る着火装置を組み込んだ集塵フードの断面図である。 らせん状に巻いた発熱体を用いた場合の写真である。 従来からあるコークス炉の斜視図である。 従来からあるコークス炉の断面図である。 従来技術である集塵フードの断面図である。

符号の説明

１ 着火装置
２ 導体
３ 接続部
４ 隔壁
５ 収納金物
６ 送風口
７ 排風口
８ 発熱体
１０ 装入スリーブ
１０Ｕ上部スリーブ
１０Ｌ 下部スリーブ
１１ 装入フード
１１Ｕ 上部フード
１１Ｌ 下部フード
１２ ダクト
１３ 集合ダクト
１４ ガス導入口
１５ 空気取込口
１６ ガス流入空間
２０ コークス炉
２１ 炉体
２２ 炭化室
２３ 燃焼室
２４ 装入口
２５ 上昇管
２６ ドライメーン
２７ エジェクタ
２８ 軌条
３０ 装入車
３１ ホッパ
３２ フィーダー
４０ 押出機
４１ 炉頂ダクト
４２ 集塵機
４３ ブロア
４４ 煙突
１００ 集塵フード
Ａ 空気
Ｃ 石炭
Ｇ 装炭ガス

Claims (3)

1. 装入車からコークス炉の装入口に石炭を導く装入スリーブと前記装入スリーブの外側に設けられた装入フードとの間に形成されるガス流入空間に配置され、前記ガス流入空間内のガスに着火するコークス炉装入車のガス着火装置であって、棒状の発熱体を有することを特徴とするコークス炉装入車のガス着火装置。
2. 発熱体と、前記発熱体に電流を供給する導体との接続部が、隔壁によりガス流入空間と分離されていることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉装入車のガス着火装置。
3. 接続部への送風手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のコークス炉装入車のガス着火装置。