JP3123487U - 石炭粒子の壁面流入を低減した加熱促進用コークス炭化炉蓋 - Google Patents

Abstract

【課題】コークス炭化炉の側壁面と炉内ガス流通ボックスの側壁面との間の狭隘な隙間から流れ込む石炭粒子の低減化を図ったコークス炭化炉蓋を提供する。
【解決手段】炉蓋構造体３のコークス炭化炉内側に設けた断熱ボックス１１の炉高方向を複数段に分割する位置に、横体支持枠１３を設けかつ該横体支持枠１３のコークス炭化炉内側には少なくとも外表面が平坦な形状の石炭粒子侵入防止前面バー１４を、またコークス炭化炉壁面側には少なくとも外表面が凹面形状の石炭粒子侵入防止側面バー１５を上下左右に通気間隙を設けて着脱自在に固定した炉内ガス流通ボックス１２を設けた加熱促進型のコークス炭化炉蓋である。
【選択図】図２

Description

本考案は、コークス炭化室（炉）の出入口（または炉蓋）近傍部に装入された石炭粒子を加熱する炉内ガス流通ボックスを設けた、コークス炭化炉蓋に関するものである。

コークス炭化炉のコークス押出機側とコークス排出側の出入口を開閉する炉蓋は、コークス炭化炉に装入された石炭粒子を該コークス炭化炉の両側に設けた加熱室（炉）から乾留する高温度の熱と石炭粒子から発生する炉内ガスの侵食に耐えられる様に、耐熱鋳鉄製炉蓋フレームのコークス炭化炉側にスライドプレートや可撓性シールプレートや炉内プレートなどの気密保持集合部材を介してコークス炭化炉内に突出する耐火煉瓦を一体的に締結した、耐熱気密構造に製作されている。しかしながら、乾留コークスの窯出し毎に開閉する炉蓋は、大気中で冷却されるため昇温するまでに相当の時間を要し、炉蓋近傍部に装入された石炭粒子の乾留処理が充分に行えず、未乾留コークスすなわち不良コークスを多発する問題があった。また炉蓋近傍部は長い時間の低温乾留によって石炭粒子や炉内ガスから発生したタールが、コークス炭化炉の炉口枠近傍まで滲み出し、外気に冷やされて固化し、炉蓋の密着性すなわちシール性を阻害し、炉内ガスを放出する問題があった。

この様な問題に対処して開発された特許公報もある。例えば特公平３−４００７４号公報の特許請求の範囲を要約すれば「石炭粒子を装入したコークス炭化炉で発生し高い温度の熱を保有する炉内ガスを、炉蓋本体のコークス炭化炉側に石炭粒子と分離する熱伝導性金属隔壁のガス通路室を通過させる事で、高温度に上昇した該ガス通路室の熱伝導性金属隔壁を介して炉蓋近傍に装入された石炭粒子をコークス化する方法」であるが、その方法の具体的な装置を同公報で図示する様に、ガス通路室の炉内ガス導入口が、金属隔壁部材の伸縮を許容する程度の狭口のため、タールによって塞がれ、所定の目的が達成されない問題があった。また炉内ガス導入口の閉塞を防止した炉蓋に、例えば特公昭６１−４９３５３号公報や実開平３−１８１５０号公報などの様に「コーキングプレートまたは金属遮蔽板を、スペーサー片または間隔片を介して、炉蓋本体のコークス炭化炉側へ突き出す様に設けた炉蓋」、あるいは特公平５−３８７９５号公報や特開平９−５３０７８号公報などの様に「上記した熱伝導性金属隔壁やコーキングプレートなどのガス通路室に、該ガス通路室を流れる炉内ガスを燃焼させるに必要な空気または酸素を吹き込むノズルを設け、ガス通路室内の温度を上昇させる炉蓋」もある。しかしながら、いずれの炉蓋も、熱伝導性金属隔壁やコーキンクプレートに使用される材料の板厚が薄いため、高い温度とコークス窯出し毎に開閉される炉蓋の急熱急冷熱サイクルの影響を受けてガス通路室が歪に変形し、この歪な変形がコークス炭化炉壁煉瓦を削り落とし、この煉瓦屑が窯出しされる乾留コークスに混ざり込む問題があった。

そこで本考案者らは、上記したガス通路室すなわち炉内ガス流通ボックスを設けたコークス炭化炉蓋の諸問題を解消する目的から、特開２００４−１８８５２号公報で開示する様に「炉蓋本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、間隔横体枠を取付けかつ該間隔横体枠に耐熱性の分厚い石炭粒子侵入防止用短冊板を左右上下に通気用の隙間を設けて縦横に並列させ吊設し構成した炉内ガス流通ボックスを設けたコークス炉蓋」、さらには特開２００４−３５９９２１号公報や特開２００５−１２６６５９号公報などの様に「前記した炉内ガス流通ボックスに、該炉内ガス流通ボックスを通過する未然性ガスを含有する炉内ガスを燃焼するに必要な量の空気を供給するノズルを設けた炭化炉蓋」を開発した。これらのコークス炉蓋は、前記した特公平３−４００７４号公報や特公昭６１−４９３５３号公報などの炉蓋に較べ、炉内ガス流通ボックスの形状性が長期間にわたって保持すると共に、炉内ガス流通ボックスを流動する未然性ガスを完全燃焼させて該流通ボックス内を昇温し、タールの生成を防止する効果を有する。
特公平３−４００７４号公報 特公昭６１−４９３５３号公報 特公平５−３８７９５号公報 特開２００４−１８８５２号公報 特開２００４−３５９９２１号公報 特開２００５−１２６６５９号公報

本考案者らが開発したコークス炉蓋は、石炭粒子侵入防止用短冊板の軽量化と石炭粒子の搭載防止から、炉内ガス流通ボックスの内側表面が凹面で外側表面がフラット（平担）とする形状の石炭粒子侵入防止用短冊板を使用している。ところがコークス炭化炉に装入された石炭粒子の微細粒子や粉塵などの一部が、コークス炭化炉の側壁面と炉内ガス流通ボックスの側壁面との間の温度の低い狭隘な隙間に流れ込み、炉内ガス流通ボックス下部に落下堆積し、窯出しの際に乾留コークスに混ざり込む問題、短いコークス炉蓋開閉時間にクリーナー作業を行わねばならない問題があった。

考案を解決するための手段

本考案者らは、コークス炭化炉側に炉内ガス流通ボックスを設けたコークス炭化炉蓋において、コークス炭化炉の側壁面と炉内ガス流通ボックスの側壁面との間の狭隘な隙間に流れ込む石炭粒子の低減化を図ったコークス炭化炉蓋を提供する事を目的に種々な表面形状の石炭粒子侵入防止用短冊板について実験を行った。その結果、炉内ガス流通ボックスのコークス炭化炉側壁面に対向する側の石炭粒子侵入防止用短冊板の表面を凹面状に形成する事によって、炉内ガスを側壁面から流入しつつ石炭粒子の流れ込みを著しく低減する事を知見した。本考案はこの知見に基づいて構成したもので、その要旨は、炉蓋構造体のコークス炭化炉内側に、断熱ボックスを設けると共に、該断熱ボックスの炉高方向を複数段に分割する位置に横体支持枠を設けかつ該横体支持枠のコークス炭化炉内側には少なくとも外表面が平坦な形状の石炭粒子侵入防止前面バーをまたコークス炭化炉壁面側には少なくとも外表面が凹面形状の石炭粒子侵入防止側面バーを、上下左右に通気間隙を設けて着脱自在に固定した炉内ガス流通ボックスを設けてなる、石炭粒子の壁面流入を低減した加熱促進用コークス炭化炉蓋である。

考案の効果

上記した本考案によれば、炉蓋近傍に装入された石炭粒子の乾留速度を速め、コークスの歩留を向上せしめる。また、コークス炭化炉の側壁面と炉内ガス流通ボックスの側壁面との隙間側に凹面形状の石炭粒子侵入防止側面バーを配列する事によって、凹面形状の突出部でより狭い隙間を形成し炉内ガス流れ込み抵抗を増し石炭粒子の流れ込み量を少なめると共に、一瞬の速い流速の炉内ガスに後押しされ該突出部を通過し炉内ガス流れ込み抵抗の小さい窪み部に流れ込み自重落下で炉底下部に堆積した石炭粒子も量的に少なく燃焼し易い状況にある。従って、固いタールを生成する事がないため、短いコークス炉蓋開閉時間毎のコークス炭化炉蓋のクリーナー作業を簡素化しまた不必要とする。

以下、本考案について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本考案の一実施例で、コークス炭化炉のコークス押出側（またはコークス押出機側）の出入口を炭化炉蓋で閉塞した加熱促進用コークス炭化炉蓋の縦断面図を示す。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、装入された石炭粒子２を両側に設けた加熱炉（図示せず）でコークスに乾留する、加熱炉体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、コークス炭化炉１の出入口４を開閉する頑丈な鋼鉄製の炉蓋フレーム５のコークス炭化炉側にスライドプレート６やナイフエッジ断面形状のフランジ部材７を周設し、炉口枠８に当接する耐熱金属のシールプレート９や炉内プレート１０などを一体的に装着して組立てられた通常の耐熱構造物である。すなわち、炉蓋構造体３は、コークス炭化炉１の出入口５を閉塞しまた開放する様に、開閉自在な駆動構造に設けられている。１１は、炉蓋構造体３のコークス炭化炉側に取付けられた断熱ボックスである。断熱ボックス１１は、コークス炭化炉１が保有する高温度の熱が炉蓋構造体３を介して放出されるのを防止するものであって、耐熱金属製ボックスにアルミナシリケートやセラミックスなどの断熱材料を充填して構成されている。また断熱ボックス１１のコークス炭化炉側には、炉内ガス流通ボックス１２を設けられている。炉内ガス流通ボックス１２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中空構造に設けられたもので、断熱ボックス１１の炉高方向を複数段に分割する位置に環状また不連続環状の横体支持枠１３を固定すると共に、横体支持枠１３の上下離隔間のコークス炭化炉内側には、図２に炉内ガス流通ボックス１２を断面斜視図で示す様に、外表面が少なくとも平坦な形状の石炭粒子侵入防止前面バー１４が、またコークス炭化炉壁面側には、図３に縦断面図で示す様な外表面が少なくとも凹面形状の石炭粒子侵入防止側面バー１５が、上下左右に通気間隙１６を設けて並列しかつ着脱自在に取付けられている。つまり、炉内ガス流通ボックス１２は、コークス炭化炉側には外表面が平坦な形状の石炭粒子侵入防止前面バー１４を使用する事で石炭粒子２が付着し難くなり、コークス炭化炉壁面側には外表面が凹面形状の石炭粒子侵入防止側面バー１５を使用する事で石炭粒子１の流れ込み量が徐々に減って燃焼し易い環境になりタールの生成を防止する。この様な作用効果の理由について、本考案者らの推察によれば、前記した様にコークス炭化炉壁と炉内ガス流通ボックス１２との間の狭隘な隙間に形成される凹面形状の突出部で炉内ガス流れ込み抵抗を増大せしめて炉内ガスの流れ込み速度を弱めて石炭粒子２の流れ込み量を少なめ、続いて形成される窪み部で炉内ガス中に浮遊する微細な石炭粒子２を自然落下させる事で、シールプレート９付近でタールの生成を防止するものと思われる。尚、本考案において、石炭粒子侵入防止側面バー１５の狭隘な隙間側に形成される凹面形状は、広域凹面の他炉高方向、横手方向、斜傾方向に１条または２以上の多条溝で形成してもよくあるいはこれらの２条以上を交錯方向に設けてもよく、特定するものでないが、中でも図２で示す様な炉高方向に刻む凹面溝が好ましい。

図１において１７は、空気または酸素を噴出するノズルパイプである。ノズルパイプ１７は、コークス炭化炉１から炉内ガス流通ボックス１２に流れ込んだ高温度の熱を保有する炉内ガス中の未燃焼ガスを燃焼させるに必要な空気または酸素を各種の流量調整弁１８を介して供給するもので、炉内ガス流通ボックス１２に１基または炉高方向に任意な間隔で２基以上が設けられている。尚、図中の１７は空気供給ノズルパイプで、空気供給側に空気吸引チャンバー１９を設けた場合の一実施例を示す。

上記の様に構成された本考案のコークス炭化炉蓋は、前記した従来技術の特公平５−３８７９５号公報や特開２００４−３５９９２１号公報などと同じ取扱いで、乾留コークスの窯出し毎に開閉作業を行う。また必要によっては、炉内ガス流通ボックス１２に流れ込んだ未燃焼ガスを燃焼させるに必要な量の空気または酸素を、空気供給ノズルパイプ１７から送供しながらコークス乾留作業が行ってもよい。

上記した本考案のコークス炭化炉蓋は、長期間使用しても断熱ボックス１１や炉内ガス流通ボックス１２の形状変化や機能劣化を起こす事なく、しかもコークス炭化炉壁と炉内ガス流通ボックス１２との間の狭隘な間隙に石炭粒子２の流れ込み量が著しく減少し、また流れ込んだ石炭粒子２は燃焼するためタールの発生もないく、コークス炉蓋開閉時間毎のクリーナー作業を不必要とするため、今後益々実用化される可能性が高い。

本考案の一実施例で、コークス炭化炉のコークス押出側出入口を炭化炉蓋で閉塞した加熱促進用コークス炭化炉内の縦断面図を示す。 炉内ガス流通ボックスの断面斜視図を示す。 炉内ガス流通ボックスのコークス炭化炉壁側に使用される石炭粒子侵入防止側面バーを示す。

符号の説明

１ コークス炭化炉
２ 石炭粒子
３ 炉蓋構造体
４ 出入口
５ 炉蓋フレーム
６ スライドプレート
７ フランジ部材
８ 炉口枠
９ シールプレート
１０ 炉内プレート
１１ 断熱ボックス
１２ 炉内ガス流通ボックス
１３ 横体支持枠
１４ 石炭粒子侵入防止前面バー
１５ 石炭粒子侵入防止側面バー
１６ 通気間隙
１７ 空気供給ノズルパイプ
１８ 流量調整弁
１９ 空気吸引チャンバー

Claims (1)

1. 炉蓋構造体のコークス炭化炉内側に、断熱ボックスを設けると共に、該断熱ボックスの炉高方向を複数段に分割する位置に横体支持枠を設けかつ該横体支持枠のコークス炭化炉内側には少なくとも外表面が平坦な形状の石炭粒子侵入防止前面バーをまたコークス炭化炉壁面側には少なくとも外表面が凹面形状の石炭粒子侵入防止側面バーを、上下左右に通気間隙を設けて着脱自在に固定した炉内ガス流通隔離ボックスを設けた事を特徴とする石炭粒子の側面流入を低減した加熱促進用コークス炭化炉蓋。

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