JP2017014344A - コークス炉のコークス詰まり除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】コークス炉炭化室内の詰まりコークスを押出機側５４から迅速に排出するためのコークス詰まり除去装置を提供する。
【解決手段】コークス詰まり除去装置１は、押出機を搭載し炉団長方向に走行する押出機台車２１上に搭載され、炉長方向５１に移動して炭化室内に挿入する水冷構造の挿入プローブ５を有し、挿入プローブ５の炉内側先端にはアーム駆動装置３とそれに回動可能に接続されたアーム機構２を有し、アーム機構２の先端には詰まりコークス４１を排出するためのコークス排出ツール４が配置されている。挿入プローブ５を窯口２３から炭化室内に挿入し、アーム機構２を動作させてコークス排出ツール４で詰まりコークス４１を切り崩し、切り崩したコークスをアーム機構２によって炉外に押し出す。炭化室内の詰まりコークスを押出機側から迅速に排出することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、室炉式コークス炉において炭化室内に押し詰まりしたコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置に関するものである。

室炉式コークス炉においては、炉長方向に細長い炭化室内で石炭を乾留してコークスを製造し、炭化室の押出機側から押出機の押出ラムを挿入して反対のガイド車側からコークスを押し出す。このとき、炭化室内にコークスが押し詰まり、押出機の押出力ではコークスが押し出されない状況が発生することがある。炭化室炉壁にカーボンが過剰に付着したり、コークス炉の長期稼働によって炉壁が損耗してコークスが炉壁損耗部分に拘束され、それによって押し詰まり現象が生じるものと考えられる。

コークスの押し詰まりが発生した場合には、内部の赤熱コークスを押出機以外の手段で排出する必要がある。従来、特許文献１に記載のように、押出機の押出ラムの前面下部にスコップを装着した上で、この押出ラムの進退により炉内の詰まりコークスを掻き出す技術が提案されている。しかしこの方法では、スコップを装着した部分のコークスが掻き出されるのみで、炭化室高さ方向のその他の部分のコークスを掻き出すためには、その都度スコップ装着位置を付け替えて装着高さを変更する必要がある。また、押出機の押出ビームや押出ラムは非水冷であるため、詰まりコークス掻き出しのために長時間押出機を炭化室内に挿入すると、ラム等の損耗が急速に進行し、通常の耐用年数よりも短い期間で寿命を迎えることになり、好ましくない。

特許文献２に記載のコークス排出装置は、ガイド車の側から詰まりコークスの掻き出しを行うものである。ガイド車の側からの掻き出しも有効であるが、あわせて押出機側からも掻き出しを行うことが必須となる場合もあり、押出機側からの有効な詰まりコークス排出方法が要望される。

特許文献３、４には、押出機を搭載する押出機台車とは別にコークス排出装置を設け、コークス排出装置は押出機が床面との間に形成する空間部を通過可能であり、コークスを掻き出すためのラムは昇降・旋回が可能である装置が開示されている。走行時はラムを炉団長方向に向けることによって押出機の下の空間を通過可能とし、コークス排出時はラムを旋回して炉長方向に向けて炭化室内に挿入し、詰まりコークスを掻き出す。ラムの先端にはスコップが取り付けられ、スコップを炭化室内で前進させることによって詰まりコークスを排除するとしている。

実公平０５−４３０８３号公報 特開２００６−１２４５３９号公報 特開２０１４−５１６０９号公報 特開２０１４−１１８４９６号公報

特許文献３、４に記載の発明では、ラムの先端にはスコップが取り付けられ、スコップを炭化室内で前進させることによって詰まりコークスを排除している。１回のラムの進入と後退でスコップ１杯分のコークスが排出されるのみであり、詰まりコークスの排出に時間がかかり、排出効率が悪い。赤熱コークスをスコップに受けて炉外まで後退しても、排出した赤熱コークスを人手で処理する必要があり、安全、操業の障害となる。

また、コークス排出時にはラムを炉長方向に向け、炉団長方向に走向するときにはラムを９０°旋回させて炉団長方向に向ける。そのため、炉団長方向の長さが長くなり、炉団長方向の走行、ジャッキセットに時間がかかるとともに、旋回時に大きな平面空間が必要となり、押出機の操業に大きな影響を与える。

さらにこれら文献に記載のものは、押出機台車が走行するレールとは別のレールを用いて走行する。そのような既存のレールが存在しない場合には、新たにレールを炉団長方向の全長に敷設する必要があり、設置とメンテナンスに費用がかかる。

ラム先端のスコップで炭化室内に堆積した詰まりコークスを突き崩すに際しては、ラムを設置する台車に大きな回転モーメントがかかる。詰まり除去装置の専用台車でこの回転モーメントを受け止めるため、台車の傾斜や転倒を防止するため、反力受け、姿勢維持機構が必要となる。

本発明は、従来技術のこれら問題を解消して、コークス炉の炭化室内の詰まりコークスを押出機側から迅速に排出するためのコークス詰まり除去装置を提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）コークス炉炭化室内の詰まりコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置であって、
該コークス詰まり除去装置は、押出機を搭載し炉団長方向に走行する押出機台車上に搭載され、
前記コークス詰まり除去装置は、炉長方向に移動して炭化室内に挿入する水冷構造の挿入プローブを有し、該挿入プローブは押出機台車上に設置されたプローブ駆動装置によって炭化室内への進入と後退が可能であり、
挿入プローブの炉内側先端にはアーム駆動装置とそれに回動可能に接続されたアーム機構を有し、アーム機構の先端には詰まりコークスを排出するためのコークス排出ツールが配置されていることを特徴とするコークス詰まり除去装置。
（２）前記アーム機構は、回動可能に関節で接続された２以上のアームから構成されることを特徴とする上記（１）に記載のコークス詰まり除去装置。
（３）前記コークス排出ツールが、回転羽根又は水冷板であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のコークス詰まり除去装置。
（４）前記コークス排出ツールが、内部にコークス破砕装置を有する吸引装置であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のコークス詰まり除去装置。
（５）前記挿入プローブを挟んで対面する２枚のガイド板を有し、当該ガイド板はガイド板移動装置によって炉長方向に動作可能であり、コークス詰まり除去時にはガイド板を炭化室窯口の炉団長方向両側に近接させ、窯口から排出する詰まりコークスをガイドすることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれか１つに記載のコークス詰まり除去装置。
（６）炭化室窯口の下端に近接するコークス移載装置と貯留ホッパーとを有し、コークス詰まり除去時には窯口から排出された詰まりコークスを当該コークス移載装置によって移動して貯留ホッパーに貯留し、貯留ホッパーの下部には排出シュートとホッパーゲートを有し、ホッパーゲートを開くことによって貯留ホッパーに貯留した詰まりコークスが排出シュートを経由して下方に排出されることを特徴とする上記（１）乃至（５）のいずれか１つに記載のコークス詰まり除去装置。
（７）前記アーム駆動装置の下部に、炭化室の炉底に接触する挿入シューを備えていることを特徴とする上記（１）乃至（６）のいずれか１つに記載のコークス詰まり除去装置。
（８）前記アーム機構又はガイド板移動装置に撮像装置を備え、該撮像装置によってコークス詰まり除去状況を観察可能であることを特徴とする上記（１）乃至（７）のいずれか１つに記載のコークス詰まり除去装置。

本発明のコークス炉炭化室内の詰まりコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置は、押出機を搭載し炉団長方向に走行する押出機台車上に搭載され、炉長方向に移動して炭化室内に挿入する水冷構造の挿入プローブを有し、挿入プローブの炉内側先端にはアーム駆動装置とそれに回動可能に接続されたアーム機構を有し、アーム機構の先端には詰まりコークスを排出するためのコークス排出ツールが配置されているので、炭化室内の詰まりコークスを押出機側から迅速に排出することができる。

本発明のコークス詰まり除去装置の稼働状況を示す図であり、図２のＢ−Ｂ矢視側面断面図である。 本発明のコークス詰まり除去装置の稼働状況を示す図であり、図１のＡ−Ａ矢視平面断面図である。 本発明のコークス詰まり除去装置の稼働状況を示す部分側面断面図である。 コークス排出ツールの一例を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ矢視平面断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視側面断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ矢視正面断面図である。 コークス排出ツールの一例を示す図である。 プローブ駆動装置を示す図であり、（ａ）はＡ−Ａ（図１のＣ−Ｃ）矢視断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視平面図、（ｃ）はＣ−Ｃ矢視側面図である。 室炉式コークス炉の全体を示す平面図である。

以下、コークス炉炭化室内の詰まりコークスを除去するための、コークス詰まり除去装置について説明する。

図７に示すように、炉団式のコークス炉３１は、一方の側（押出機側５４）に押出機３２が配置され、その反対側（ガイド車側５５）にガイド車３３が配置されている。炭化室からコークスを押し出すための押出機３２は、炉団長方向５２に走行する押出機台車２１の上に搭載されている。コース炉の押出機側５４には炉団長方向５２にレール４０が敷設され、押出機台車２１はレール４０上を走行し、炉団長方向５２の全長に移動可能である。押出機３２によって炭化室１８からガイド車側５５に押し出されたコークスは、ガイド車３３のガイド格子３４にガイドされて鍋３５に排出される。

本発明のコークス詰まり除去装置１は、図２、７に示すように、押出機３２を搭載し炉団長方向５２に走行する押出機台車２１上に搭載されていることを特徴とする。押出機台車２１そのものに搭載されているので、従来の、押出機台車とは別の台車に搭載した詰まり除去装置のように、押出機台車と床面との間の空間部を通過可能にするような配慮は一切必要なくなる。また、押出機台車が走行するレールと別に炉団長方向の全長にレールを敷設する必要もなくなる。既設のコークス炉における押出機台車２１の大きさは、その上に新たに本発明のコークス詰まり除去装置１を搭載するに十分であることが多い。

本発明のコークス詰まり除去装置１は、炉長方向５１に移動して炭化室内に挿入する水冷構造の挿入プローブ５を有する。炉長方向長さが１６ｍ程度である炭化室の詰まりコークスを押出機側とガイド車側の双方から掻き出して詰まりを解消するに際し、押出機側５４については、窯口２３から１６ｍ程度までの詰まりコークス４１を除去できると好ましい。そこで挿入プローブ５についても、窯口２３から進入して先端部が１６ｍまで到達できる長さを有すると好ましい。挿入プローブ５は水冷構造としているので、たとえコークス除去のための炭化室内での作業が長時間化しても、挿入プローブ５が熱によって劣化することを防止でき、長寿命を保つことができる。

挿入プローブ５は押出機台車２１上に設置されたプローブ駆動装置７によって炭化室内への進入と後退を可能としている。プローブ駆動手段としてはチェーンスプロケット２０を用いると好ましい。チェーンスプロケット２０の炉長方向稼働長さを挿入プローブ５の進退範囲と同等またはそれ以上としておく。挿入プローブ５の反炉側をチェーンスプロケット２０のチェーンと接続する。チェーンスプロケット２０を動作させることにより、挿入プローブ５を炭化室内に進退動作させることができる。

挿入プローブ５の炉内側先端にはアーム駆動装置３とそれに回動可能に接続されたアーム機構２を有する。アーム機構２は、１又は２以上の水冷のアーム２６によって構成される。アーム機構２の先端には詰まりコークス４１を排出するためのコークス排出ツール４が配置されている。アーム機構２を回動することにより、アーム機構先端のコークス排出ツール４の炉内位置、特に高さを自由に変化させることができる。コークス排出ツール４は、後述するように炉内の詰まりコークスを切り崩し、集め、窯口側に排出する機能を有している。

アーム機構２のアーム２６が１本の場合、アーム駆動装置３との接続点を回転軸としてアーム２６が回動し、アーム先端のコークス排出ツール４を上下方向に移動して任意高さの詰まりコークスを排除することができる。

アーム機構のアームは１本であっても良いが、図１〜３に示すように、回動可能に関節で接続された２以上のアームから構成されるとより好ましい。アームが２本の場合、２本のアームのうちの先端側のアームを「先端アーム２８」、アーム駆動装置側のアームを「根本アーム２７」と呼ぶ。根本アーム２７は、根本アーム２７とアーム駆動装置３の接続点を回転軸として回動する。先端アーム２８は、根本アーム２７と先端アーム２８を接続する水冷関節２９を回転軸として回動する。アームが２本であるため、任意高さの詰まりコークスの切り崩しが可能であることに加え、コークス排出ツール４によって切り崩され、炉底に堆積したコークス４２を、窯口側に移動させることができる。図３に示すように、先端アーム２８の先端（コークス排出ツール側）を下方に向け、コークス排出ツール４がアーム駆動装置側に移動するように先端アーム２８を回動させることにより、炉底に堆積したコークス４２をアーム駆動装置側に引き寄せることができる。また、先端アーム２８の先端を下方に向けたままでコークス詰まり除去装置１全体を炉内から引き出す方向に移動することによって、炉底に堆積したコークス４２を窯口側に移動することができる。

次に、コークス排出ツール４の好ましい形態について説明する。

コークス排出ツール４として回転羽根２２を用いることができる。図１に示すように、先端アーム２８の先端に金属製の回転羽根２２を取り付け、回転羽根駆動装置で回転羽根２２を回転する。回転羽根２２の回転速度は５〜３０ｒｐｍ程度が好ましい。回転羽根冷却のために、水噴霧装置２５を設けると良い。

コークス排出ツールとして水冷板３６を用いることができる（図４）。先端アーム２８の先端に接続フランジ７１を介して、水路７３を有する水冷板３６を取り付け、先端には掻歯７４を設ける。掻歯７４の材質は、耐熱耐磨耗鋳鉄もしくは鋳鋼が好ましい。

コークス排出ツール４として、図５に示すように、内部にコークス破砕装置３９を有する吸引装置３７を用いることができる。図５（ａ）は全体概略図、図５（ｂ）は吸引装置３７の拡大断面図である。先端の吸引管３８の内部にコークス破砕装置３９を設け、破砕モータ６３は水冷された先端アーム内に格納される。コークス破砕装置３９は破砕モータ６３によって回転する回転歯６２で構成され、吸引管入口から吸引管内に吸引されたコークスを破砕する。先端の吸引管３８は排出管６１につながれ、破砕されたコークスは吸引管３８から排出管６１を経由して炉外に排出される。吸引管３８の口径は２００〜３００ｍｍ程度が好適である。吸引管３８は直接赤熱コークスに接触するので、耐熱鋳鋼もしくはＳＵＳ３１６系の耐熱鋼材を使う。

コークス排出ツールによって切り崩された詰まりコークスがある程度炉底に堆積したところで、挿入プローブ５を後退させて炉外に移動しつつ、アーム機構２によって堆積したコークス４２を炉外側に押し出す。押出機側５４において、窯口２３の外側の炉底と同じ高さにはプラットフォーム４３が設けられている。炉底に堆積したコークスが窯口から排出されると、プラットフォーム上に赤熱したコークスが散乱することになる。

本発明において好ましくは、図１、２に示すように、挿入プローブ２を挟んで対面する２枚のガイド板１０を有し、ガイド板１０はガイド板移動装置１１によって炉長方向５１に動作可能であり、コークス詰まり除去時にはガイド板１０を炭化室窯口２３の炉団長方向両側に近接させ、窯口２３から排出するコークス４２をガイドする。窯口２３の外方の両側にガイド板１０が設けられているので、窯口２３から排出されたコークスは両側のガイド板１０によってガイドされながらプラットフォーム上を移動することができ、赤熱したコークスがプラットフォーム上に散乱することを防止できる。

さらに、炭化室窯口の下端に近接するコークス移載装置１３と貯留ホッパー１４とを有すると好ましい。コークス詰まり除去時には窯口２３から排出されたコークスをコークス移載装置１３によって移動して貯留ホッパー１４に貯留する。貯留ホッパー１４は押出機台車２１上であってプラットフォーム４３に近接した位置に設けられている。コークス移載装置１３は例えばチェーンコンベアによって構成され、窯口２３から排出されたコークスを貯留ホッパー１４の直上まで移動する。貯留ホッパー１４の下部には排出シュート１６とホッパーゲート１７を有し、ホッパーゲート１７を開くことによって貯留ホッパー１４に貯留したコークスが排出シュート１６を経由して下方に排出される。排出シュート１６の下方に回収ホッパー１５を配置することにより、コークスを回収ホッパー１５に回収することができる。

アーム駆動装置３の下部に、炭化室の炉底に接触する挿入シュー６を備えていると好ましい。アーム駆動装置３とアーム機構２の重量は挿入シュー６が炉底１９に接触することによって支えられる。また、挿入プローブ５の前進・後退に際しては、挿入シュー６が炉底１９に接触しながら移動することができる。

前述のように、挿入プローブ５は押出機台車２１上に設置されたプローブ駆動装置７によって炭化室内への進入と後退を可能としている。プローブ駆動手段としてはチェーンスプロケット２０を用いることができる。図１、６に示すように、チェーンスプロケット２０において、上側チェーンと下側チェーンとの間に受けローラ８を設け、挿入プローブ５の反炉側荷重を受けローラ８によって受ける。また、チェーンスプロケットの炉長方向の複数箇所に、サイドガイドローラ９を設けると好ましい。サイドガイドローラ９は挿入プローブ５の左右両側に設け、挿入プローブ５の炉長方向軸回りの転倒を防止することができる。

アーム機構２又はガイド板移動装置１１に撮像装置２４を備え、撮像装置２４によってコークス詰まり除去状況を観察可能とすると好ましい。コークス詰まり除去装置の運転を行う運転室において、撮像装置２４で撮像された映像によってコークス詰まり除去状況を遠隔監視しながら装置の運転を行うことにより、的確にコークス除去を行うことができる。

図７において、コークス炉の炉団は、第１炉団のコークス炉３１ａと第２炉団のコークス炉３１ｂを備えている。それぞれの炉団に対応して押出機台車（２１ａ、２１ｂ）を備えている。第１炉団のコークス炉３１ａにおいては、炭化室１８ａにおいて、押出機台車２１ａ上の押出機３２によって炉内からコークスを押し出し、ガイド車３３を経由して鍋３５にコークスを排出している。第２炉団のコークス炉３１ｂにおいては、炭化室１８ｂにおいて、押出機台車２１ｂ上のコークス詰まり除去装置１によって押出機側から詰まりコークスの除去を行っている。

１ コークス詰まり除去装置
２ アーム機構
３ アーム駆動装置
４ コークス排出ツール
５ 挿入プローブ
６ 挿入シュー
７ プローブ駆動装置
８ 受けローラ
９ サイドガイドローラ
１０ ガイド板
１１ ガイド板移動装置
１２ ガイド板移動装置架台
１３ コークス移載装置
１４ 貯留ホッパー
１５ 回収ホッパー
１６ 排出シュート
１７ ホッパーゲート
１８ 炭化室
１９ 炉底
２０ チェーンスプロケット
２１ 押出機台車
２２ 回転羽根
２３ 窯口
２４ 撮像装置
２５ 水噴霧装置
２６ アーム
２７ 根本アーム
２８ 先端アーム
２９ 水冷関節
３０ チェーン
３１ コークス炉
３２ 押出機
３３ ガイド車
３４ ガイド格子
３５ 鍋
３６ 水冷板
３７ 吸引装置
３８ 吸引管
３９ コークス破砕装置
４０ レール
４１ 詰まりコークス
４２ コークス
４３ プラットフォーム
５１ 炉長方向
５２ 炉団長方向
５３ 高さ方向
５４ 押出機側
５５ ガイド車側
６１ 排出管
６２ 回転歯
６３ 破砕モータ
７１ 接続フランジ
７３ 水路
７４ 掻歯

Claims (8)

1. コークス炉炭化室内の詰まりコークスを除去するためのコークス詰まり除去装置であって、
   該コークス詰まり除去装置は、押出機を搭載し炉団長方向に走行する押出機台車上に搭載され、
   前記コークス詰まり除去装置は、炉長方向に移動して炭化室内に挿入する水冷構造の挿入プローブを有し、該挿入プローブは押出機台車上に設置されたプローブ駆動装置によって炭化室内への進入と後退が可能であり、
   挿入プローブの炉内側先端にはアーム駆動装置とそれに回動可能に接続されたアーム機構を有し、アーム機構の先端には詰まりコークスを排出するためのコークス排出ツールが配置されていることを特徴とするコークス詰まり除去装置。
2. 前記アーム機構は、回動可能に関節で接続された２以上のアームから構成されることを特徴とする請求項１に記載のコークス詰まり除去装置。
3. 前記コークス排出ツールが、回転羽根又は水冷板であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス詰まり除去装置。
4. 前記コークス排出ツールが、内部にコークス破砕装置を有する吸引装置であることを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス詰まり除去装置。
5. 前記挿入プローブを挟んで対面する２枚のガイド板を有し、当該ガイド板はガイド板移動装置によって炉長方向に動作可能であり、コークス詰まり除去時にはガイド板を炭化室窯口の炉団長方向両側に近接させ、窯口から排出する詰まりコークスをガイドすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のコークス詰まり除去装置。
6. 炭化室窯口の下端に近接するコークス移載装置と貯留ホッパーとを有し、コークス詰まり除去時には窯口から排出された詰まりコークスを当該コークス移載装置によって移動して貯留ホッパーに貯留し、貯留ホッパーの下部には排出シュートとホッパーゲートを有し、ホッパーゲートを開くことによって貯留ホッパーに貯留した詰まりコークスが排出シュートを経由して下方に排出されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のコークス詰まり除去装置。
7. 前記アーム駆動装置の下部に、炭化室の炉底に接触する挿入シューを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のコークス詰まり除去装置。
8. 前記アーム機構又はガイド板移動装置に撮像装置を備え、該撮像装置によってコークス詰まり除去状況を観察可能であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のコークス詰まり除去装置。

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