JP3985149B2 - 補修容易なコークス炭化炉蓋 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炭化室（炉）の出入口（炉蓋）近傍部に装入された石炭粒子の昇温を促進しかつ補修容易な炉内発生ガス回遊離隔室をもつ、コークス炭化炉蓋に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コークスを製造するコークス炭化炉の出入口を開閉する炉蓋は、炭化炉に装入された石炭粒子を９００℃以上の高温度で乾留するコークスの製造条件から高温度の熱に耐えられる様に頑丈な鋼鉄製フレーム構造に作られ、しかも乾留中に発生するＣＨ_４やＣＯなどのガスリークによる環境悪化防止対策からシール性の高い炉蓋構造物が要求されている。例えば特公昭６０−２５０７２号公報、実公平５−５６９４０号公報や特開２００１−２８８４７２号公報など多くの特許公報で紹介される様に、炭化炉の出入口を大きな重量の耐火煉瓦で封印し、その周辺部をナイフエッジ状断面の押圧条片でシールする密閉式構造の炉蓋が使用されている。しかしながら、耐熱性の要求から使用される厚さ４００ｍｍ程度の大きな重量の耐火煉瓦は、炭化炉に隣接する加熱室（炉）から、石炭粒子を乾留するために供給される高温度の熱を吸熱する。このため、炭化炉の出入口すなわち炉蓋近傍部に装入された石炭粒子は、充分な乾留温度と乾留時間が得られない不良コークスが、他の乾留コークスと共に窯出しされ、コークスの歩留低下を来す問題があった。さらに乾留コークスの中の不良コークスが品質劣化を招く原因から、その後においてコークス選別作業を行わねばならないなど、生産性に大きく影響する問題もあった。
【０００３】
この様な問題を解消する理由から、炭化炉の熱効率を改善するコークス炭化炉の炉蓋開発が試みられ、多くの特許公報で紹介されている。例えば特公平３−４００７４号公報（昭和５５年出願）では「炭化室の装入物から生成する熱い気体を、該装入物と接触する少なくとも一つの扉の熱伝導性金属隔壁によって炭化室の内部と分離する扉の中の垂直な通路を通して送気管へ送り、該気体の通路での上昇と該隔壁の熱伝導性によって、該隔壁を介して該隔壁に接触する上記装入物の上方末端領域に該気体の熱の一部を移して該装入物をコークス化する方法」が開示されている。この方法に基づいて開発されたのが特公昭６１−４９３５３号公報（昭和５７年出願）で、「炉内側に、スペーサ片を介してコーキングプレートを結合した個々の遮蔽部材が重なり合う様に設けた炉内発生ガス通過用の遮蔽体を取り付けたコークス炉蓋」がある。さらに特開昭６２−７２７８２号公報（昭和６０年出願）には「炉壁の内側に取付けられる遮蔽体を、高さ方向に区分されたＵ字状の断面をもつ複数の遮蔽板で構成した、コークス炉の炉蓋」、実公平６−４３１４６号公報には「ガス通路の金属製遮蔽体のコークス炉壁に対向する両側に、耐熱性で可撓性を有するパッキンを取付けたコークス炉の炉蓋」、さらにはガス通路を構成するコーキングプレートに厚さ２５ｍｍ以下のセラミックスを使用する「実開平２−６９９４６号公報」など、多くの種類の遮蔽構造体を装備したコークス炉蓋が特許公報によって紹介されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この様に炉内発生ガスを通過させる空間ボックス型の遮蔽体技術の出現によって、高温度の熱を保有する炉内発生ガスの熱損失は、それ以前の炉蓋に較べ、著しく軽減されている。しかしながら、実用化に供されていないのが現状である。その理由は定かではないが、本発明者らの推測によると、次の様な問題があるものと考えられる。実開平１−１４７２３６号公報の様に「断熱板の炉内側に炉内発生ガスを通過させる空気層の遮蔽体を設け、その炉内側に耐火煉瓦の内張りを施したコークス炉の炉蓋」では、炉内発生ガスの高い保有熱の放散を効果的に使用しているが、（耐火煉瓦の吸熱量が依然と大きいため、炉蓋近傍部に装入された石炭粒子の加熱温度が上がらず、不良コークスが製造される問題がある。さらには炉蓋開閉作業の際に、耐火煉瓦が何かに衝突して一部を剥離する問題、剥離した耐火煉瓦の破片がコークスに混ざり込む問題があるものと考えられる。
【０００５】
また上記した特公平３−４００７４号公報などの様に、ガス通気口の小さい遮蔽体では、炉内発生ガスの流入量が制限されるため、遮蔽体内の温度が低く、炉蓋近傍部の石炭粒子の加熱温度もそれ程上昇されない問題がある。また遮蔽体が巾広い金属板の遮蔽体で製作されているため、遮蔽部材がコークスを窯出しする毎に繰り返される高温度（膨張）から急冷（収縮）される際に過大な熱応力の影響を受けて歪に変形し、ガス通気口を閉塞しあるいは一層狭める問題がある。さらに乾留中に生成した泥状のタールが通気口に流れ込んで凝固し閉塞する問題、変形やタールが密着して閉塞された通気口の改修作業や浄化作業を高い熱を保有する環境の中で迅速に行わねばならない問題など、これから解決しなければならない多くの問題を抱えているものと考えられる。
【０００６】
本発明者らは、上記の様に今日まで開発された遮蔽体が使用されない理由と問題を探索し、その問題点を解消したコークス炉蓋を提供する事を目的に実験と検討を重ねた結果、金属製の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板を縦横に並べ左右に微小な通気用間隙を設けた遮蔽壁の炉内発生ガス離隔室を炉蓋構造体の炉内側に設けた断熱ボックスに付設する事によって、炭化炉で発生し高温度の熱を保有する炉内発生ガスが、石炭粒子間を通って該ガス離隔室へ流動する際に炉蓋近傍部の石炭粒子を加熱し、また高温度になった炉内発生ガス回遊離隔室の熱が、遮蔽壁を通して炉蓋近傍部の石炭粒子を間接的に加熱する、コークス炉蓋を開発した。さらに本発明者らは、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板が個別的に簡単に取替えられる炉内発生ガス離隔室の構造について検討した結果、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板の上下端部を引掛締結方式で縦合させる事により、炉蓋近傍部の石炭粒子の加熱を促進し、かつ改修（補修）容易なコークス炭化炉蓋を提供できる事を知見した。
【０００７】
本発明はこの知見に基づいて構成したもので、その要旨は、石炭粒子を装入する炭化炉の炉口枠に押圧するシールプレートを介して炭化炉の出入口を開閉する炉蓋構造体の炉内側に設けた断熱ボックスに、炉高方向を複数段に分割する位置に横体支持枠を設けかつ該横体支持枠の上下離隔間に石炭粒子侵入遮蔽用短冊板を左右に微小な通気用間隙を設けて縦横に並べ無底構造の炉内発生ガス回遊離隔室を布設するにあたり、炉内発生ガス回遊離隔室の少なくとも炭化炉側壁面を上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板の下方端部と下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板の上方端部を上下方向に縦合し形成される双方の接合側を摺動面とする切欠断面形状の段差付き継手構造に設けると共に、上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板の摺動面に炉高方向へ指向する長尺孔を穿設しまた下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板の摺動面に前記長尺孔を遊貫して前記横体支持枠に掛着する下向き係合突起片を設け、さらに下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板の下方側には横体支持枠に衝止する突上駐止突起物を設けた壁面に構成した補修容易なコークス炭化炉蓋である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
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１は、本発明の一実施例で、炉高方向の断面図を示す。図２は、図１のＺ−Ｚ線断面を、一部省略した拡大斜視図で示す。図１および図２において、１は、コークス炉の炭化炉である。２は、炭化炉１に装入された石炭粒子である。３は炉蓋構造体である。炉蓋構造体３は、炉体フレームとその他必要な部分にフランジ部材を補強した鋼鉄製枠体フレーム４で、炭化炉側に炭化炉１の炉口枠５を押圧する薄肉のシートプレート６を介して、炭化炉１の出入口７を開閉する構造に組立てられている。８は閂である。閂８は、鋼鉄製枠体フレーム４を炭化炉１の出入口７に強く押圧し締結するもので、圧縮バネや螺子ボルトなどの締結用部材を組合わせて構成されている。またシールプレート６の周縁部には、ナイフエッジ断面形状のフランジ部材９を接合すると共に、該フランジ部材９を炉口枠５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治具１０が設けられている。すなわち、本発明における炉蓋構造体３は、前記した特開２００１−２８８４７２号公報に掲載された図面と同様に、炭化炉１の出入口７を開閉する構造に設けられている。
【０００９】
１１は、断熱ボックスである。断熱ボックス１１は、金属製の耐熱ボックス１２にアルミナシリケート、カーボンウッド、セラミックス材など一般に使用される断熱効果の大きい耐火断熱材を充填したもので、シールプレート６を介して炉蓋構造体３に、また炉内プレート１３とシールプレート６あるいはさらにスライドプレート１４を介して炉蓋構造体３に設けられる。図２は、断熱ボックス１１を炉内プレート１３とシールプレート６さらにスライドプレート１４を介して炉蓋構造体３に、ボルト継手（図示せず）で取付けた場合の一実施例を示す。すなわち、断熱ボックス１１は、シールプレート６を熱から防護すると共に、炉蓋構造体３から放出する熱を防止し、炭化炉１の炉蓋側を循環する炉内発生ガスの高温度の熱を維持する作用効果を奏するものである。
【００１０】
さらに本発明においては、上記の様な構造に組立てられた炉体構造物３の炉内側に、断熱ボックス１１を介して、炭化炉１で発生した高温度の炉内発生ガスを流通（回遊）する無底構造の炉内発生ガス回遊離隔室１５が設けられている。
無底構造の炉内発生ガス回遊離隔室１５は、炉高方向を複数段に分割する位置に袋状、筒状などの抱状形状あるいはこの他任意な形状の中空フレームに加工または組立てられて石炭粒子２の押圧力やその他の外圧に変形する事のない耐熱性の鋼鉄製あるいはその他耐熱性金属材料製の横体支持枠１６を断熱ボックス１１に取付けると共に、該横体支持枠１６の外周には、同様の材料からなる石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を左右に通気様間隙１８を設けて縦横に配列し、上端部には必要によっては天板１９あるいは排気パイプ（図示せず）に連通する排気口を設けて構成されている。
本発明において、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を横体支持枠１６に取付けるにあたり、炉内発生ガス回遊離隔室１５の少なくとも炭化炉側の壁面は、図３に斜視図で示す様に、上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ａの下方端部と下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ｂの上方端部を、横体支持枠１６の相当位置でかつ上下方向に縦合して形成される双方の接合側を摺動面とし膨出のない切欠断面形状の段差付き継手構造で上下方向に繋ぎ合わせる事により石炭粒子２や乾留コークスの落下衝撃による変形や損傷を防止し、さらに石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７の上下両端部で縦合しかつ双方の接合側を摺動面とする段差付き継手構造の上下側に石炭侵入遮蔽用短冊板１７の膨脹を逃避させるに必要な摺動空間Ｓを設ける事により該石炭粒子侵入遮蔽用短冊板の形状性を維持し、延いては無底構造の炉内発生ガス回遊離隔室１５の形状性を長期間にわたって維持する作用効果を奏する。上下方向に縦合する双方接合面の切欠断面形状については、図示する様に一部に傾斜面を持つ切欠断面形状でもよく、矩形状の切欠断面形状でもよく、特に限定するものでない。
【００１１】
さらに上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ａの摺動面には炉高方向へ指向する長尺孔２０を穿設し、また下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ｂの摺動面上方側には前記長尺孔２０を遊貫して横体支持枠１６に掛着する下向き係合突起片２１を設けると共に、下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ｂの下方側には、該遮蔽用短冊板が異常に高く突き上げられて双方接合側の摺動面からの離脱を防止するため、横体支持枠１６に衝止する突上駐止突起物２２を設けている。
上記の様に、上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ａと下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ｂの接合面は、図３で示した様な、引掛締結方式で縦合されている。つまり、炉内発生ガス回遊離隔室１５の炭化炉側側面に設けられた石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７が何かの原因で変形や損傷を起こした場合、下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ｂを、下方側から押し上げる様に上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ａの長尺孔２０に沿って上方側へ移動させ、下向き係合突起片２１が横体支持枠１６を離脱した位置で停止した後、引き抜く様に下向き係合突起片２１を横体支持枠１６から切り離し、さらに長尺孔２０から抜き取って外す。新品の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を嵌め込む場合は、逆の操作を行う。本発明において、上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ａの下方側に穿設された長尺孔２０は、上下の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を繋ぎ合わせるための孔であり、また下向き係合突起片２１を横体支持枠１６に掛着するためのガイド孔であり、さらには孔の長さによって下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ｂの摺動長さを決定する重要な孔でもある。
本発明は、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７が引掛締結方式でかつ着脱自在構造に取付けられているため、損傷した箇所の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板を箇所毎に簡単に取替えられるため、炉内発生ガス回遊離隔室１５の補修も極めて簡単に終える事ができる。また石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７が、炭化炉１の出入口了を開閉する時あるいは何かに当たって過度に高く突き上げる衝撃を受けても、突上駐止突起物２２によって安全な位置に制止されるため、不必要に離脱する事も防止できる。
【００１２】
本発明において、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を少なくとも炭化炉側壁面に付設する理由は、炉内発生ガス回遊離隔室１５の炭化炉側に直面する壁面が、高い温度と石炭粒子の衝突を受け易い過酷の使用条件から、石炭粒子侵入遮蔽短冊板を頻繁に取替えなければならない理由から制定したものである。従って、炉内発生ガス回遊離隔室１５の全壁面を、石炭粒子遮蔽用短冊板１７で付設してもよい。必要によっては炉内発生ガス回遊離隔室１５を、図２で示す様に、炭化炉側の壁面には上記した引掛締結方式の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を付設し、使用条件がそれ程過酷でなく損傷も少ない他の壁面については単に板面形状の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板２３をボルト２４で吊設する壁面構造に製作しても差し支えない。
【００１３】
上記の様に構成された本発明のコークス炉蓋は、従来のコークス化操業と同様に、炭化炉１の出入口７をシールプレート６で密閉しつつ炉蓋構造体３で閉塞した後、石炭粒子２を炭化炉１に装入する。炭化炉１に装入された石炭粒子２は、隣接する加熱炉から供給される高温度の熱で乾留されながら、徐々にコークス化へ変成する。この時、炭化炉１の中央部に装入された石炭粒子２から発生した高温度の熱を保有する炉内発生ガスは、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７側へ流動しながら炉蓋近傍部の低温度の石炭粒子２を加熱し、さらに石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７の微小な通気用間隙１８から無底構造の炉内発生ガス回遊離隔室１５に流入する。また炉内発生ガス回遊離隔室１５に流入した炉内発生ガスは、該回遊離隔室を回遊しながら石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を介しまた別の通気用間隙１８から流出しながらあるいはその一部を上部排気口から処分されながら、炉蓋近傍部の石炭粒子２を加熱する。本発明は、この様に炉蓋近傍部に装入された石炭粒子２を、高温度の熱を保有する炉内発生ガスで両側から挟み込む様に加熱するため、早い時期に乾留コークスに変成する。また低温域で生成した泥状のタールは、凝固する事なくガス化するか、無底構造の炉内発生ガス回遊離隔室１５の底部から外部に自然排出される。
【００１４】
また本発明は長時間にわたるコークス化操業において、高温度に晒されまたコークスの窯出し毎に膨張（加熱）と収縮（冷却）が繰り返えされる無底構造の炉内発生ガス回遊離隔室１５は、石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７と通気用間隙１８が徐々に変形しまた損傷を起こし、その機能も著しく減退する。その時期を見計らって、炉内発生ガス回遊隔離室１５の補修作業を行う。図３において、先ずは変形または損傷した下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ｂは、上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７Ａの縦合面を摺り上げながら上方向へ移動させて下向き係合突起片２１が横体支持枠１６から切り離し、次いで下向き係合突起片２０が完全に離脱した位置で長尺孔２０から引き抜く。今度は、新品の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板１７を嵌め込んで炉内発生ガス回遊隔離室１５を再生する場合は、その逆の操作で補修を行う。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べた様な本発明のコークス炉蓋によれば、炉蓋近傍部に装入された石炭粒子の加熱を促進すると共に、変形しまたは損傷した炉内発生ガス回遊隔離室の石炭粒子侵入遮蔽用短冊板を個別的にかつコークスの生産操業に支障を来す事なく短時間で補修できる特長がある。また石炭粒子侵入遮蔽用短冊板に金属材料を使用するため、変形または損傷した箇所を矯正加工または切削作業を施して再生される特長もあり、例え取替えて廃棄処分材になっても鉄鋼業において再資源として活用される特長もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例で、炉高方向の断面図を示す。
【図２】図１のＺ−Ｚ線断面を、一部省略した拡大斜視図で示す。
【図３】本発明における石炭粒子侵入遮蔽用短冊板の上下端部の締結構造の斜視図を示す。
【符号の説明】
１ 炭化炉
２ 石炭粒子
３ 炉蓋構造体
５ 炉口枠
６ シールプレート
７ 出入口
１１ 断熱ボックス
１５ 炉内発生ガス回遊離隔室
１６ 横体支持枠
１７ 石炭粒子侵入遮蔽用短冊板
１７Ａ 上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板
１７Ｂ 下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板
１８ 通気用間隙
２０ 長尺孔
２１ 下向き係合突起片
２２ 突上駐止突起物

Claims (1)

1. 石炭粒子（２）を装入する炭化炉（１）の炉口枠（５）に押圧するシールプレート（６）を介して炭化炉（１）の出入口（７）を開閉する炉蓋構造体（３）の炉内側に設けた断熱ボックス（１１）に、炉高方向を複数段に分割する位置に横体支持枠（１６）を設けかつ該横体支持枠（１６）の上下離隔間に石炭粒子侵入遮蔽用短冊板（１７）を左右に微小な通気用間隙（１８）を設けて縦横に並べ無底構造の炉内発生ガス回遊離隔室（１５）を布設するにあたり、炉内発生ガス回遊離隔室（１５）の少なくとも炭化炉側壁面を上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板（１７Ａ）の下方端部と下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板（１７Ｂ）の上方端部を上下方向に縦合し形成される双方の接合側を摺動面とする切欠断面形状の段差付き継手構造に設けると共に、上段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板（１７Ａ）の摺動面に炉高方向へ指向する長尺孔（２０）を穿設しまた下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板（１７Ｂ）の摺動面に前記長尺孔（２０）を遊貫して前記横体支持枠（１６）に掛着する下向き係合突起片（２１）を設け、さらに下段側石炭粒子侵入遮蔽用短冊板（１７Ｂ）の下方側には横体支持枠（１６）に衝止する突上駐止突起物（２２）を設けた壁面に構成した事を特徴とする補修容易なコークス炭化炉蓋。

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