JP2009046557A

JP2009046557A - コークス炉の炉蓋構造

Info

Publication number: JP2009046557A
Application number: JP2007212888A
Authority: JP
Inventors: Manabu Takigawa; 学滝川
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2007-08-17
Filing date: 2007-08-17
Publication date: 2009-03-05

Abstract

【課題】炉蓋へのタール分の付着を防止あるいは極めて少なくすることができる新規なコークス炉の炉蓋構造の提供。
【解決手段】コークス炉10の炭化室20の炉口21を密閉する炉蓋100のプラグ部60内にそのプラグ部60内を垂直上方に貫通する煙道62を形成すると共に、当該煙道62にこれより分岐してプラグ部60表面に貫通する貫通孔63を複数形成する。これによって、炭化室20内で発生したガスがその貫通孔63からプラグ部60内に流れ込み、そのプラグ部60内の煙道62を介して炭化室20の上部に達するようになるため、プラグ部60と炉蓋本体50との接続部に形成されるガス道70へ流れるガス量が少なくなってそのガス道70へのタールの付着量を大幅に減少することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、製鉄所における製銑工程などで必要なコークスを生成するためのコークス炉に係り、特にそのコークス炉の各炭化室の炉口を防ぐための炉蓋構造に関するものである。

従来から製鉄所の製銑工程などで必要となるコークスは、一般に高炉や鉄鉱石ヤードなどと同じ敷地内に併設されたコークス炉において石炭を蒸し焼き（乾留）にして生成するようになっているが、このコークス炉における石炭乾留時には、石炭の熱分解により大量のガスが発生する。
通常このガスは、例えば図３に示すようにコークス炉１０の各炭化室２０の天井部に連通された排ガス路３０から各炭化室２０の外部に流れ出た後、化成工場などに吸引されて処理された後、燃料ガスや化学物質の原料などとして活用されるようになっているが、その炭化室２０の内外は殆ど圧力差がないため、その炭化室２０内で一時的に大量にガスが発生すると、その発生したガスの一部がそのままその炭化室２０の出入口を開閉するための縦長垂直形状の炉蓋４０，４０の部分（隙間）から外部に漏れ出してしまうことがある。特に、炭化室２０への石炭装入から数時間の乾留初期などでは多くのガスが発生するため、そのガスの漏れ量が極端に多くなる。

そのため、例えば以下の特許文献１などでは、炉蓋フレームのコークス炭化炉側に、該コークス炭化炉出入口近傍の炉壁周面に当接するナイフエッジ断面形状のフランジ部材を周設し、このフランジ部材を壁炉周面に押圧する伸縮自在な駆動機構を付設した押圧式炭化炉蓋を構成し、この押圧式炭化炉蓋によって炭化炉（炭化室）両端の炉口を密閉してシール性を高めることでその部分からのガス漏れを防止するようにしている。

また、例えば図４に示すように、この炉蓋４０を構成する炉蓋本体５０とプラグ部６０との接続部の両側にその長手方向に沿って垂直方向に延びる一対のガス道７０，７０を形成し、そのプラグ部６０と炉壁８０との隙間から漏れ出してきたガスをこのガス道７０，７０を介して炭化室２０の上部空間に案内することで、その炉蓋４０部分からのガス漏れを防止するような炉蓋構造も採用されている。
特許第３４２１８４４号公報

ところで、このコークス炉１０の各炭化室２０で発生した炭素ガス中には、粘着質のタール分やカーボンが多く含まれており、このタール分やカーボンが図４に示すようにそのガス道７０，７０の壁面に付着・堆積してそのガス道７０，７０を閉塞してしまい、プラグ部６０と炉壁８０との隙間から流れてきたガスがそのガス道７０，７０を通過できずにそのままその炉蓋本体５０のナイフエッジ状のシール部９０などから外部に漏れ出してしまうことがあった。
また、同図に示すように、この炭化室２０で発生した炭素ガスは、プラグ部６０と炉壁８０との隙間を通過してそのガス道７０，７０に流れるようになっていることから、そのタール分がガス道７０，７０は勿論、このプラグ部６０と炉壁８０との隙間にも付着してその隙間を閉塞してしまうといった問題がある。

そのため、この炉蓋４０を開いたときなどに作業員が高圧水回転ガンを用いてそのガス道７０，７０部分やプラグ部６０に高圧水を吹き付けて付着したタールを吹き飛ばして除去したり、あるいはスクレーパなどによって付着したタール分などを掻き取って除去するなどの清掃作業を定期的に実施する必要があるが、その作業には多大な労力と時間を要するといった問題がある。
そこで、本発明はこのような課題を有効に解決するために案出されたものであり、その目的は、炉蓋へのタール分の付着を防止あるいは極めて少なくすることができる新規なコークス炉の炉蓋構造を提供するものである。

前記課題を解決するために請求項１の発明は、
炭化室の垂直縦長の炉口を密閉すべく当該炉口に着脱される垂直縦長の炉蓋本体と、当該炉蓋本体と一体となっていると共に、当該炉蓋本体を前記炉口に取り付けたときに当該炉口から炭化室内に嵌め込まれるように位置する垂直縦長のプラグ部とを有するコークス炉の炉蓋構造において、前記プラグ部内にそのプラグ部内を垂直上方に貫通する煙道を形成すると共に、当該煙道にこれより分岐してプラグ部表面に貫通する貫通孔を複数形成したことを特徴とするコークス炉の炉蓋構造である。
また、請求項２の発明は、
請求項１に記載のコークス炉の炉蓋構造において、前記プラグ部を水平断面矩形状に形成すると共に、当該プラグ部内の煙道から分岐する各貫通孔を前記炭化室の炉壁側に接する面に臨むように形成したことを特徴とするコークス炉の炉蓋構造である。

また、請求項３の発明は、
請求項１または２に記載のコークス炉の炉蓋構造において、前記プラグ部内の煙道から分岐する各貫通孔をその分岐部より下向きに傾斜させて形成したことを特徴とするコークス炉の炉蓋構造である。
また、請求項４の発明は、
請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉の炉蓋構造において、前記炉蓋本体とプラグ部との接続部にその長手方向に沿って延びるガス道を有することを特徴とするコークス炉の炉蓋構造である。

請求項１の発明によれば、プラグ部内にそのプラグ部内を垂直上方に貫通する煙道を形成すると共に、その煙道にこれより分岐してプラグ部表面に貫通する貫通孔を複数形成したため、炭化室内で発生したガスがプラグ部表面に開口した各貫通孔からプラグ部内に流れ込み、そのプラグ部内の煙道を介して炭化室の上部に達するようになる。
この結果、プラグ部と炉蓋本体との接続部に形成されるガス道へ流れるガス量が少なくなるため、そのガス道へのタールの付着量が減少し、清掃の頻度や時間を大幅に短縮することができる。

また、請求項２の発明によれば、前記プラグ部を水平断面矩形状に形成すると共に、当該プラグ部内の煙道から分岐する各貫通孔を前記炭化室の炉壁側に接する面に臨むように形成したため、炭化室内の石炭やコークスがこの貫通孔の内部に入り込んでこれが閉塞してしまうといった不都合を未然に回避できる。
また、請求項３の発明によれば、さらに前記プラグ部内の煙道から分岐する各貫通孔をその分岐部より下向きに傾斜させて形成したため、炭化室内の石炭やコークスがこの貫通孔の内部に入り込み難くなり、これが閉塞してしまうといった不都合をより確実に回避できる。
さらに請求項４の発明によれば、前記炉蓋本体とプラグ部との接続部にその長手方向に沿って延びるガス道を有する場合であってもこのガス道へ流れるガス量が少なくなるため、そのガス道へのタールなどの付着量が減少して、そのガス道の清掃の頻度や時間を大幅に短縮することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面を参照しながら詳述する。
図１および図２は、本発明に係るコークス炉の炉蓋１００の実施の一形態を示したものであり、図１はその水平断面図、図２（ａ）はその側面図、同図（ｂ）はその背面図である。
図示するようにこの炉蓋１００は、隣接する燃焼室２２，２２間に位置する炭化室２０の両端に位置する垂直縦長の炉口２１を開閉自在に塞ぐためのものであり、その炉口２１の外側に位置する垂直縦長の炉蓋本体５０と、この炉蓋本体５０と一体となっている垂直縦長のプラグ部６０とから主に構成されている。

この炉蓋本体５０は、主に耐熱性および熱伝導性（放熱性）に優れた金属から構成されており、炭化室２０の炉口２１と同じく垂直縦長をした水平断面Ｕ字状のフレーム５１と、このフレーム５１の両側に設けられた出没自在なナイフエッジ５２を有するシール部５３と、これを炭化室２０の炉口２１に取り付けるための取付部（図示せず）から主に構成されている。
そして、図示するようにこのフレーム５１を取付部によって炭化室２０の炉口２１に取り付けた際に、そのシール部５３のナイフエッジ５２がその炉口２１の縁に沿って形成された金物枠２３側に食い込むように密着することでその炉口２１を密閉するようになっている。

一方、プラグ部６０は、耐火煉瓦などの耐火物からなる縦長のブロック体であり、その内部に予め埋め込まれた複数のアンカ６１，６１…を介して締結ボルト（図示せず）などの締結部材によって炉蓋本体５０側に一体的に取り付けられるようになっている。そして、図示するように炉蓋本体５０を炉口２１に取り付けた際に、このプラグ部６０全体がその炉口２１内に嵌め込まれるように位置することでその炉口２１を上下に亘って塞ぐと共に、その炭化室２０内のコークスの熱が直接炉蓋本体５０側に伝達しないように断熱する機能も発揮するようになっている。

なお、このプラグ部６０の側面とその炭化室２０を構成する炉壁８０，８０との間にはある程度の隙間Ｃ、Ｃが形成されており、この炉口２１に対するそのプラグ部６０の脱着が容易に行えるように、すなわちこの炉蓋１００の脱着時などにこのプラグ部６０と炉壁８０，８０とがいたずらに干渉しないようになっている。
また、このプラグ部６０と炉蓋本体５０との接続部には、メタルシール７１で区画されたガス道７０，７０がその上下方向に沿って形成されており、炭化室２０内からプラグ部６０の側面と炉壁８０，８０との隙間Ｃ、Ｃを通過してきたガスをそのまま上方に流してその炭化室２０内の上部空間に案内するようになっている。

さらに、図１および図２に示すようにこのプラグ部６０には、その内部を垂直上方に貫通するように複数（本実施の形態では３本）の煙道６２，６２，６２が形成されていると共に、この煙道６２，６２，６２には、これより斜め下方に分岐してそのプラグ部６０の表面に貫通する貫通孔６３が複数接続されている。
すなわち、図示するようにこのプラグ部６０の炭化室２０側には、その幅方向に沿って２つの煙道６２，６２が、また、このプラグ部６０の炉蓋本体５０寄りの中央部には、１つの煙道６２が、それぞれこれを垂直に貫通するように形成されている。そして、このプラグ部６０の炭化室２０側に位置している２つの煙道６２，６２には、これより斜め下方に分岐してプラグ部６０の側面（炉壁側）に貫通する貫通孔６３が複数上下多段に設けられている。また、このプラグ部６０の炉蓋本体５０寄りに設けられた１つの煙道６２にも、これより斜め下方に分岐してプラグ部６０の両側面（炉壁側）に貫通する貫通孔６３が複数上下多段に接続されている。

従って、このような構成をした本発明の炉蓋１００にあっては、炭化室２０内で発生したガスの一部がそのプラグ部６０表面に開口した各貫通孔６３からプラグ部６０内に流れ込み、そのプラグ部６０内の煙道６２で合流した後、この煙道６２をそのまま上方に流れた後、その炭化室２０の上部に達するようになる。
この結果、プラグ部６０と炉蓋本体５０との接続部に形成されるガス道７０へ流れるガス量が大幅に少なくなるため、そのガス道７０へのタールの付着量が減少し、その部分などの清掃の頻度や時間を大幅に短縮または省略することが可能となる。

ここで、このプラグ部６０は、前述したように高熱のコークスと直接接すると共に耐火煉瓦などから形成されて一種の蓄熱体のような機能を発揮するため、その内部温度は数百度〜千度以上の高温となっている。そのため、この煙道６２や貫通孔６３を通過するガスが、放熱性に優れた炉蓋本体５０側に接するガス道７０のように急激に冷却されることなく、高温状態を保ったままその内部を流れるようになるため、そのガス中のタール分などがプラグ部６０内で凝縮したりすることがなくなり、従ってその煙道６２や貫通孔６３内に蓄積してその内部を閉塞してしまうようなことはない。

また、このプラグ部６０内の各煙道６２，６２，６２から分岐する各貫通孔６３を炭化室２０の炉壁８０側に接する面に臨むように形成したため、炭化室２０内の石炭やコークスがこの貫通孔６３の内部に入り込んでこれを閉塞させてしまうといった不都合も未然に回避できる。
また、さらにこのプラグ部６０内の煙道６２から分岐する各貫通孔６３をその分岐部より下向きに傾斜させて形成したため、炭化室２０内の石炭やコークスがこの貫通孔６３の内部に入り込み難くなり、また、仮に入り込んだとしても重量によって自然と排出されるようになるため、これを閉塞してしまうといった不都合をより確実に回避できる。

なお、本実施の形態では、プラグ部６０内に３つの煙道６２を形成した例で説明したが、この煙道６２の数は適宜増減しても良いことは勿論である。
また、この煙道６２を流れるガス量は、上方にいくに従って増大してくることから、その大きさ（内径あるいは太さ）を上方にいくに従って徐々に大きく（太く）なるようにしても良い。また、この煙道６２は、その上端側が炭化室２０の上部空間側に連通するように開口していれば良く、その下端側は特にその底部側に貫通している必要はない。

本発明に係るコークス炉の炉蓋１００の構造の実施の一形態を示す水平断面図である。（ａ）は本発明に係るコークス炉の炉蓋１００の構造の実施の一形態を示す背面図、（ｂ）はその側面図である。従来のコークス炉の構造例を示す説明図である。従来のコークス炉の炉蓋の構造例を示す水平断面図である。

符号の説明

１００…炉蓋
１０…コークス炉
２０…炭化室
２１…炉口
２２…燃焼室
５０…炉蓋本体
５３…シール部
６０…プラグ部
６２…煙道
６３…貫通孔
７０…ガス道
８０…炉壁

Claims

炭化室の垂直縦長の炉口を密閉すべく当該炉口に着脱される垂直縦長の炉蓋本体と、当該炉蓋本体と一体となっていると共に、当該炉蓋本体を前記炉口に取り付けたときに当該炉口から炭化室内に嵌め込まれるように位置する垂直縦長のプラグ部とを有するコークス炉の炉蓋構造において、
前記プラグ部内にそのプラグ部内を垂直上方に貫通する煙道を形成すると共に、当該煙道にこれより分岐してプラグ部表面に貫通する貫通孔を複数形成したことを特徴とするコークス炉の炉蓋構造。
請求項１に記載のコークス炉の炉蓋構造において、
前記プラグ部を水平断面矩形状に形成すると共に、当該プラグ部内の煙道から分岐する各貫通孔を前記炭化室の炉壁側に接する面に臨むように形成したことを特徴とするコークス炉の炉蓋構造。
請求項１または２に記載のコークス炉の炉蓋構造において、
前記プラグ部内の煙道から分岐する各貫通孔をその分岐部より下向きに傾斜させて形成したことを特徴とするコークス炉の炉蓋構造。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉の炉蓋構造において、
前記炉蓋本体とプラグ部との接続部にその長手方向に沿って延びるガス道を有することを特徴とするコークス炉の炉蓋構造。