JP4143410B2 - コークス炉煙道ガス共用 - Google Patents

Description

本発明はコークス炉（ｃｏｋｅ ｏｖｅｎｓ）、特に炉の寿命が向上し、排気物（ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ）が減少しかつ炉のコークス収率が向上するコークス炉の操作方法および装置に関する。

コークスは鋼生産で鉄鋼を溶融しかつ還元する目的で用いられる固体状の炭素燃料および炭素源である。鉄製造工程中、鉄鉱石、コークス、加熱された空気および石灰石または他の融剤を高炉（ｂｌａｓｔ ｆｕｒｎａｃｅ）に送り込む。その加熱された空気によって前記コークスが燃焼することにより熱が生成し、かつ酸化鉄を鉄に還元するための炭素源が生成する。石灰石または他の融剤を添加して、それらを酸性不純物、いわゆるスラグと反応させることで、その不純物をその溶融した鉄から除去することができる。その石灰石−不純物はその溶融した鉄の上部に浮遊し、それをすくい取る。

「トンプソンコークス化工程（Ｔｈｏｍｐｓｏｎ Ｃｏｋｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ）」として知られる１つの方法では、金属鉱石の精錬で用いられるコークスは、粉砕した石炭をバッチ式に炉に供給しそしてその炉を密封して緊密に制御した雰囲気条件下で非常に高い温度に２４から４８時間加熱することにより製造される。石炭を製司コークス（ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｃｏｋｅ）に変換する目的でコークス炉が長年に亘って用いられてきた。このコークス化工程中、微粉砕した石炭を制御した温度条件下で加熱して石炭の揮発物を除去（ｄｅｖｏｌａｔｉｌｉｚｅ）することにより前以て決めておいた間隙率と強度を有する溶融塊（ｆｕｓｅｄ ｍａｓｓ）を生成させる。このようなコークスの製造はバッチ方法であることから、多数のコークス炉を同時に操作することが行われており、それを本明細書では以降「コークス炉一式（ｃｏｋｅ ｏｖｅｎ ｂａｔｔｅｒｙ）」と呼ぶ。

コークス化サイクル（ｃｏｋｉｎｇ ｃｙｃｌｅ）の終点で完成したコークスを炉から取り出して水で急冷する。この冷却したコークスをふるい分けした後、列車またはトラックに積んで輸送または後で使用するか、或は直接取り出して鉄溶融炉（ｉｒｏｎ ｍｅｌｔｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ）に送り込むことができる。

その加熱工程中に石炭粒子が起こさせる溶融および融解工程がコークス化工程の最も重要な部分である。その生成するコークスの特徴は前記石炭粒子が溶融する度合および前記石炭粒子が溶融塊になる融合（ａｓｓｉｍｉｌａｔｉｏｎ）の度合で決まる。粒状の石炭または石炭ブレンド物から最も強力なコークスを製造するには、石炭に含まれている反応性構成要素と不活性構成要素の最適比率が存在する。鉱石精錬工程ではコークスの間隙率および強度が重要であり、これは石炭源および／またはコークス化工程で決まる。

石炭粒子もしくは石炭粒子ブレンド物を熱炉に前以て決めておいたスケジュールで仕込みそしてその石炭を前記炉内で前以て決めておいた時間加熱することにより、得られたコークスから揮発物を除去する。このコークス化工程は、使用する炉の設計、石炭の種類および転化温度に極めて依存する。コークス化工程中、石炭の各仕込み物がほぼ同じ時間サイクルでコークス化される（ｃｏｋｅｄ ｏｕｔ）ように炉を調整する。その石炭がコークスになった時点で、そのコークスを前記炉から取り出して水で急冷し、それを着火温度以下に冷却する。また、そのコークスが水分をあまりにも多量に吸収することがないように、その急冷操作を注意深く制御すべきである。そのコークスを急冷した後、ふるい分けし、輸送する場合には列車またはトラックに積み込む。

コークス化操作で用いるに適した高品質の石炭の源が減少し続けていることから、コークスの製造で用いるには余り望ましくない石炭の量が使用されてきている。そのようなあまり望ましくない石炭は水分および揮発物を様々な量で含有している可能性があり、それらがコークス化操作に影響を与える。冶金工程（ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ）用の高品質のコークスを得るにはコークス化工程の制御が重要である。高品質のコークスをもたらすように改良されたコークス化方法および装置が継続して求められている。

本発明は、前記および他の利点を考慮して、少なくとも１番目のコークス炉とこの１番目のコークス炉に隣接して位置する２番目のコークス炉を含有するコークス炉一式（ｃｏｋｅ ｏｖｅｒ ｂａｔｔｅｒｙ）を提供する。前記１番目および２番目のコークス炉は各々が室側壁（ｃｈａｍｂｅｒ ｓｉｄｅｗａｌｌｓ）と室屋根（ｃｈａｍｂｅｒ ｒｏｏｆ）と室床（ｃｈａｍｂｅｒ ｆｌｏｏｒ）で限定されているコークス化室（ｃｏｋｉｎｇ ｃｈａｍｂｅｒ）を含有し、ここで、各コークス化室はコークス床（ｃｏｋｅ ｂｅｄ）の上に気体空間部（ｇａｓ ｓｐａｃｅ）を含有する。前記１番目のコークス炉の室床は１番目の炉床煙道ガス装置（ｓｏｌｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｓｙｓｔｅｍ）で加熱されそして前記２番目のコークス炉の室床は２番目の炉床煙道ガス装置で加熱される。前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間に位置する室側壁の少なくとも１つは、煙道ガスを前記１番目のコークス化室の気体空間部から前記１番目の炉床煙道ガス装置に向かわせるための少なくとも１つの下降管（ｄｏｗｎｃｏｍｅｒ）を前記１番目のコークス化室の気体空間部と前記１番目の炉床煙道ガス装置の間に流動伝達状態（ｉｎ ｆｌｏｗ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）で含有する。前記コークス炉一式は、また、前記１番目のコークス化室の気体空間部から来る煙道ガスの少なくとも一部を前記２番目のコークス炉に向けるための連結用気体導管（ｃｏｎｎｅｃｔｉｎｇ ｇａｓ ｃｏｎｄｕｉｔ）を、前記１番目のコークス化室の気体空間部と少なくとも前記２番目のコークス化室の気体空間部または少なくとも前記２番目のコークス炉の炉床煙道ガス装置の間に気体流動伝達状態で含有し、前記１番目の炉床煙道ガス装置の中のガス流量を低下させる。

本発明は、別の面において、少なくとも１番目のコークス炉と２番目のコークス炉を含有するコークス炉一式用の煙道ガス共用装置（ｆｌｕｅ ｇａｓ ｓｈａｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）を提供する。前記１番目のコークス炉は１番目の炉床煙道ガス装置、１番目のコークス化室および前記１番目のコークス化室の中のコークス床の上に存在する１番目の気体空間部を有する。前記２番目のコークス炉は２番目の炉床煙道ガス装置、２番目のコークス化室および前記２番目のコークス化室の中のコークス床の上に存在する２番目の気体空間部を有する。前記煙道ガス共用装置は、前記１番目の気体空間部と少なくとも前記２番目の気体空間部または前記２番目の炉床煙道ガス装置の間に気体流動伝達状態の耐火性内張りダクト（ｒｅｆｒａｃｔｏｒｙ ｌｉｎｅｄ ｄｕｃｔ）を含んでおり、それにより前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量が前記耐火性内張りダクトが存在しない時の前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量に比べて低下する。

本発明は、更に別の面において、コークス化炉に石炭を仕込んだ後の少なくとも初期コークス化操作中にコークス炉用炉床煙道ガス装置の中の気体流量を低下させる方法を提供する。この方法は、前記１番目の気体空間部の中に入っている気体の少なくとも一部を少なくとも前記２番目の気体空間部または前記２番目のコークス炉用の前記２番目の炉床煙道ガス装置に向けるためのダクト装置（ｄｕｃｔ ｓｙｓｔｅｍ）を１番目のコークス炉（１番目のコークス化室、１番目のコークス床の上に存在する１番目の気体空間部および１番目の炉床煙道ガス装置を有する）と２番目のコークス炉（２番目のコークス化室、２番目のコークス床の上に存在する２番目の気体空間部および２番目の炉床煙道ガス装置を有する）の間に設けることにより前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の気体流量を低下させることを包含する。

本発明は、耐火性内張り炉の寿命を長くし、かつコークス化操作で生成する望ましくない排気物の量が更に減少するようにピーク炉温度が低くかつコークス化室内の気体流量が低いユニークな装置を提供するものである。この装置は、コークス炉一式の中にコークス炉が少なくとも２基存在する場合に適用可能でありかつコークス炉が３基以上存在する時にも使用可能である。その上、この装置は、現存コークス炉の主要な改造を行うこともコークス炉操作を実質的に変えることもなく現存コークス炉に容易に適用可能である。

以下により詳細に記述するように、コークス炉の温度は、石炭の品質、この炉への石炭仕込み量およびこの炉に供給される燃焼用空気の量に依存する。一定の石炭源に対しピーク炉温度を制御する唯一の方法は、本発明以前では、実用上の観点から、炉に仕込む石炭の量を少なくすることであった。石炭に入っている揮発物の量が多いと結果としてその揮発物の完全燃焼を確保する目的で追加的燃焼用空気を炉に供給する必要がある。しかしながら、炉に供給する燃焼用空気の量はコークス装置一式（ｃｏｋｅ ｂａｔｔｅｒｙ）に自然に生じるか或は誘発される気流系（ｄｒａｆｔ ｓｙｓｔｅｍ）によって制限される。燃焼用空気を追加するとコークス炉一式の中に生じる自然または誘発される気流が減少し、その結果として、仕込みおよびコークス化操作中に炉から出る排気物の量が多くなる可能性がある。本発明は、向上したコークス生産を達成することができるようにコークス炉一式を操作するユニークな手段を提供するものである。

石炭コークス化プラント１０を図１および２に示し、これは好適には一式１４において横に並んだ関係で構成されている多数のコークス炉１２を含有し、この一式の中の隣接する炉１２は好適には共通の側壁１６を有する。この一式１４の中の個々の炉１２は、各々、垂直に伸びる相対する側壁１６とこの側壁１６で支えられている一般に弧状の屋根２０とコークス化すべき石炭の仕込み物を担持する水平床２２で限定されている細長いコークス化室１８を有する。前記炉は室１８の相対する末端部が開放された状態で構成されており、そしてその末端部は、コークス化工程中には、取り外し可能なドア２４および２６（図２）［ドア２４が仕込み末端部を閉鎖しかつドア２６が炉１２のコークス末端部（ｃｏｋｅ ｅｎｄ）を閉鎖する］で閉じられている。側壁１６と屋根２０と床２２は適切な耐熱性材料、例えばコークス化工程中に遭遇する高温および加熱されている炉室１８に石炭の新しい仕込み物を入れる時に結果として生じる熱衝撃に耐え得る耐火性れんがまたは鋳造可能耐火性材料などから形成されている。

図３および４で最も良く分かるであろうように、床２２は好適には鋳造可能（ｃａｓｔａｂｌｅ）耐火性材料の床３０［これは各炉室１８の下方を伸びる一般に長方形の細長い炉床煙道室（ｓｏｌｅ ｆｌｕｅ ｃｈａｍｂｅｒｓ）３４の装置のれんが製弧状上部３２の上に鋳造されている］の上に位置する耐火性れんがの上部層２８で構成されている。前記弧状上部３２は炉側壁１６および多数の平行に位置する中間の耐火性れんが側壁３６で支えられており、前記炉側壁１６と中間側壁３６が協力して前記床２２の下方に位置する細長い炉床煙道室３４を前記細長いコークス化室１８の長さ全体に亘って限定している。以下により詳細に記述するように、前記炉床煙道ガス装置は個々別々の炉床煙道室セクション（ｓｏｌｅ ｆｌｕｅ ｃｈａｍｂｅｒ ｓｅｃｔｉｏｎｓ）を室床２２の下方に含むことができる。

前記側壁１６の中に好適には多数の垂直に伸びる下降管、即ち通路３８を形成させ、その個々の下降管３８は入り口４０［石炭仕込み物４３の上の個々の炉室１８の上方部分の中の気体空間部４１から通じる］および出口４２［前記側壁１６（この中に下降管３８を形成させる）に隣接する炉床煙道室３４に通じる］を有する（図４）。前記側壁１６の中にまた１つ以上の煙路（ｕｐｔａｋｅ）、即ち煙突４４も形成させ、各煙突４４は基部に入り口４６［前記側壁１６（この中に煙突４４を形成させる）に隣接する隣接炉床煙道室３４から通じる］を有する。この煙突４４は前記側壁１６を通って上方に屋根２０の上に間隔を置いて位置する地点にまで伸びている（本明細書の以下により詳細に記述するように）。

各炉１２の炉床煙道ガス装置４７（図５において破線で囲んだ領域）に関連した下降管３８、炉床煙道ガス室３４および煙突４４を好適には図５に示すように２つの個々別々の炉床煙道ガスセクション４８および５０の中に配置する。従って、図５に示した床２２の下方に閉じ込められている構造物が単一炉１２のための炉床煙道ガス装置４７を構成している。図５に示すように、炉床煙道ガス装置４７のセクション４８および５０は好適には各々が少なくとも３個の下降管３８ａまたは３８ｂおよび少なくとも１個の煙突４４ａまたは４４ｂ、好適には２個の煙突４４ａまたは４４ｂを各側壁１６の中に含有する。前記下降管３８ａを炉床煙道ガスセクション４８の中に位置させて、煙突４４ａを前記下降管３８ａとは反対側の側壁１６の中に位置させる。同様に、前記下降管３８ｂを炉床煙道ガスセクション５０の中に位置させて、煙突４４ｂを前記下降管３８ｂとは反対側の側壁１６の中に位置させる。１組の分割壁（ｄｉｖｉｄｅｒ ｗａｌｌｓ）５２は中間壁３６ａおよび３６ｂおよび側壁１６に対して垂直に伸びていて、炉床煙道ガス装置４７を各炉１２の相対する末端部に存在していて互いから孤立しているセクション４８と５０に分割している。各セクション４８または５０の中の中間壁３６ａおよび３６ｂは、各セクション４８または５０を通る迷路を各炉１２のコークス化室１８の全幅に亘って与えており、その迷路は、中間壁３６ａおよび３６ｂと末端壁５６ａおよび５６ｂの間の隙間５４ａまたは５４ｂを通る気体流路を設けることにより形成させた迷路（ｌａｂｙｒｉｎｔｈ）である。同様に、下降管３８ａおよび３８ｂから煙突４４ａおよび４４ｂに至る全体に亘る気体流れのための隙間５８ａおよび５８ｂも中間壁３６ａおよび３６ｂと分割壁５２の間に設けられる。

従って、各炉１２の炉床煙道装置４７の中の気体は屋根２０に隣接する炉室１８の上方部分の中の気体空間部４１から壁１６（図２および５）の右側末端部の中の下降管３８ａを通って炉床煙道セクション４８の中に入り、炉１２の幅を横切りそして前記炉床煙道ガスセクション４８の反対側に位置する壁１６の中の煙突４４ａを通って出る。同様に、壁１６（図２および５）の左末端部に位置する下降管３８ｂは、気体が炉１２の幅を横方向に横切る前後パターンで流れて壁１６の中の煙突４４ｂを通って出るように炉室１８の上方部分に存在する気体空間部４１から炉床煙道ガスセクション５０の中に入る流れパターンを与え、その結果として、その気体は、炉１２の相対する縦方向末端部で方向を逆にして炉１２を横切って炉床煙道ガスセクション４８および５０の中を流れる。

図１および２で最も良くに分かるであろうように、多数の細長い燃焼隧道（ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｔｕｎｎｅｌｓ）６０は一式１４の本質的に長さ全体に亘って炉１２の弧状屋根２０の上を伸びており、各隧道６０は好適には一群の隣接する炉１２、好適には少なくとも約６個の炉の上を伸びている。前記隧道６０は耐火性れんがまたは他の適切な高温耐性材料で作られていて鋼製梁６１［これは逆に直立ブロック、即ち柱６２（側壁１６の各々の上部で支えられている）で支えられている］で支えられている。前記ブロック６２は適切な任意の耐荷重材料、例えばコンクリートまたは耐火性れんがなどで構成可能である。

各炉床煙道ガス装置４７の煙突４４を隧道６０につなげているダクト装置６４は隧道支持ブロック６２に隣接する各側壁１６の上部で支えられており、個々の側壁１６の中の煙突４４ａおよび４４ｂはダクト装置６４の内部の中に放出する。各ダクト装置６４には気体流れを炉床煙道加熱装置４８および５０から隧道構造物６０の縦方向に伸びる内部通路７０の中に向けるための煙突拡張過渡部分（ｃｈｉｍｎｅｙ ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）６６およびエルボーセクション（ｅｌｂｏｗ ｓｅｃｔｉｏｎ）６８を含有している。煙突拡張過渡部分６６およびエルボーセクション６８は耐火性れんがまたは炉床煙道ガス装置４７から来る気体の強力な熱に耐え得る他の適切な材料で構成される。

垂直に動く耐火性弁板７４と弁本体７６を含有する気流制御弁７２を、好適には、これが図２に示す下方位置［この位置の時に気体の流れが煙突４４と隧道６０の内部通路７０の間を直接伝達する］と上方位置［この位置の時に煙道ガス装置４７から隧道６０の内部通路７０の中に流れる気体の流れが止まる］の間を動くように各エルボーセクション６８と隧道６０の間に取り付ける。前記気流制御弁７２を用いて燃焼用空気が気体空間部４１の中に入る速度およびそれが炉床煙道室３４の中に入る速度を制御する。炉床煙道ガスセクション４８または５０のいずれかにおいて温度が均衡していない時には、また、前記気流制御弁７２を用いて石炭の揮発物を炉床煙道ガスセクション４８または５０（図５）のいずれかに向ける。一般的には、コークス化サイクルの早い時期には前記気流制御弁板７４ｂを全開にしそしてコークス化サイクルの後期段階中には徐々に閉じる。前記耐火性弁板７４を開放位置から封鎖位置に動かす目的で適切な任意手段、例えば空気式シリンダー、ギアモーターなどを用いることができる。適切な弁７２の詳細をＣｈｉｌｄｒｅｓｓ他の米国特許第５，１１４，５４２号（これの開示はあたかも完全に記載される如く引用することによって本明細書に組み入れられる）に見ることができる。

気流が煙道ガス装置４７から隧道６０の中に入るように隧道６０を好適には約−０．３から約−０．５インチ水の範囲の大気圧以下の圧力下で操作する。自然の気流または誘発気流ファン（ｉｎｄｕｃｅｄ ｄｒａｆｔ ｆａｎｓ）［調気弁（ｄａｍｐｅｒｓ）を含有］を用いて隧道６０の中に大気圧以下の圧力を生成させることができる。

燃焼用隧道６０の内部通路７０から出る気体は垂直に伸びるスタック（ｓｔａｃｋｓ）８６［これらはスタック８６の基部の所で燃焼用隧道６０と直接流体伝達状態にある］の上部から大気に放出可能であるか、或はその燃焼用気体を熱回収装置に向けて蒸気を発生させることも可能である。スタック８６を隧道６０の上部、即ち炉１２の側壁１６の中の１つの直接上に担持させ、前記スタック８６の基部が燃焼用隧道６０の通路７０に直接開放されるようにする。

本発明に従う炉に粉末もしくは圧縮炭を好適にはＴｈｏｍｐｓｏｎの米国特許第３，７８４，０３４号、４，０６７，４６２号、４，２８７，０２４号および４，３４４，８２０号そしてＰｒｕｉｔｔの米国特許第５，４４７，６０６号（これらの開示はあたかも完全に記載される如く引用することによって本明細書に組み入れられる）に開示されている種類の押し込み仕込み機（ｐｕｓｈｉｎｇ ａｎｄ ｃｈａｒｇｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）を用いて前方ドアに通して仕込む。そのような仕込み機を好適にはドア２４に隣接していて一式１４の炉１２の前方に位置してこれと平行に伸びているレールの上を移動させる。前記仕込み機のドア取り扱いアセンブリ（ｄｏｏｒ ｈａｎｄｌｉｎｇ ａｓｓｅｍｂｌｙ）をこれらが炉のドア２４とかみ合うように適合させることで、コークスを押し出して炉に仕込む操作を行っている間、それがドア２４を動かしかつ支えるようにする。コークス化すべき石炭を炉１２の中に送り込むことで、前記炉への充填が仕込み末端部８８から炉１２のコークス取り出し末端部９０に向かう累進的な所望厚さで成されるようにする。

炉１２に石炭が完全に仕込まれた後、ドア２４を下げて、炉の仕込み末端部８８が炉１２を密封する位置に固定する。ドア２４を固定するやいなや煙道ガス装置４７の中の気流によって屋根２０に隣接するその仕込まれた炉１２の上方部分の中の気体空間部４１に若干負の圧力が直ちに作り出され、その結果、コークス化工程中に炉の気体がドア２４または２６の回りから出て行く傾向が低下する。

コークス化操作が完了した後、ドア２６を炉１２のコークス取り出し末端部９０から取り外す。そのコークスを炉１２からコークスガイド（ｃｏｋｅ ｇｕｉｄｅ）に通してコークス炉１２のコークス取り出し末端部９０に隣接するレール上に担持されている熱コークスカー（ｈｏｔ ｃｏｋｅ ｃａｒ）の中に押し出す。次に、その炉１２から取り出された白熱コークスは熱コークスカーに入った状態で急冷ステーション（ｓｔａｔｉｏｎ）に移動し、このステーションで、そのコークスを水で湿らせることで急冷する。

本発明の重要な特徴は、初期のコークス化操作中の炉の温度を制御する目的で炉床煙道ガス共用装置（ｓｏｌｅ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｓｈａｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）を用いる点にある。今までは、各コークス炉１２は隣接するコークス炉１２から実質的に独立して操作されてきた。煙道ガスを共用すると、コークス炉の操作が実質的に向上することで炉仕込み容量をより大きくすることが可能になり、排気物量が少なくなりそして／またはコークス化時間を短縮することが可能になる。

コークス化操作中に石炭から揮発性排気物が出て来る点で、炉１２への石炭仕込み物から発生する揮発物の量はコークス化サイクル期間中一定ではない。４８時間に亘る典型的なコークス化サイクルでは、石炭から発生する揮発物は炉１２に石炭を仕込んだ後の最初の３時間の間が最も多い。そのように石炭から発生する揮発物の初期体積は、コークス化サイクル全体に亘って石炭から発生する揮発物の平均体積のほぼ２倍から３倍であり得る。揮発物の体積は最初の３時間後に次第に低下して次の約４から約３６時間の間に平均的割合になる。その後、揮発物の体積はコークス化サイクルの約３６から約４８時間の間に徐々に減少して揮発物の平均体積の約１／５から１／１０になる。

石炭から発生する揮発物の量はまた炉１２に仕込む石炭の量、この石炭の水分含有量および石炭の揮発物含有量にも依存する。水分含有量が低く、約６重量％以下でありかつ揮発物含有量が高く、約２６重量％以上から約２８重量％の石炭を用いると、結果として、炉が有する増加した燃焼ガス流れを取り扱う能力を超えてしまう可能性があり、結果として、炉床煙道温度がより高くなって、約２７００度Ｆを超える温度になり、それによって、炉床煙道弧（ｓｏｌｅ ｆｌｕｅ ａｒｃｈｅｓ）３２および炉床２２が熱で損傷を受けてしまう。

再び図４Ａを参照して、隣接する炉１２と炉１２の間で煙道ガスを共用させる１つの手段を示す。本発明の１つの面に従い、揮発物を石炭仕込み物４３の上部の室１８の中の気体空間部４１から隣接する１つ以上の炉１２の下降管３８の中に向ける煙道ガス通路９４が炉１２の側壁１６の中に設けられる。コークス化サイクル中、隣接する炉１つまたは２つ以上（１２）を更に一緒にすることで、隣接する炉１つまたは２つ以上（１２）の中に入れた石炭から発生する揮発物の体積の方が最近仕込んだ炉の体積よりも実質的に小さくなるようにすることを意図する。

煙道ガスを共用させる別の手段は、外部の耐火性内張りダクト１００（図５）を隣接する炉１２の炉床煙道室３４の間に設けるか或は隣接する炉の室１８の上方部分の中の気体空間部４１をつなげる耐火物内張りジャンパーパイプ（ｊｕｍｐｅｒ ｐｉｐｅｓ）９６とジャンパーパイプ連結具９８［屋根２０または炉壁１６を貫く］（図４Ｂ）を設けることである。現存するコークス化炉１２の場合、特に、揮発物を１番目の炉１２の気体空間部４１から隣接する炉１２の気体空間部４１に流す目的で炉屋根２０を貫くジャンパーパイプを設けるのが好適である。新しい炉１２では、炉と炉の間の共通炉壁１６の中に開口部または開口を持つ炉を構築することもでき、それによって、これらの炉の気体空間部４１をつなげて互いに気体流動伝達状態にする。

コークス炉１２の煙道ガス通路９４またはジャンパーパイプ９６の断面流れ面積（ｃｒｏｓｓ−ｓｅｃｔｉｏｎａｌ ｆｌｏｗ ａｒｅａ）は好適にはこのコークス炉に仕込む石炭１００トン当たり約１．５から約１．８平方フィートの範囲である。ジャンパーパイプのその計画した流量に関して、気体流量１０００ｓｃｆｍ当たり約０．５５から約０．６２平方フィートの範囲の断面流れ面積にするのが好適である。新しいコークス炉１２の場合、この上に記述した装置から選択した適切な煙道ガス共用装置有するコークス炉１２を最初から構築し得ることは認識されるであろう。その装置は少なくとも２基の炉１２の間の煙道ガス共用に適合し得るが、３基の炉、４基の炉またはコークス一式１４の中のあらゆる炉の間の煙道ガス共用でも使用可能である。操作上の観点から、コークス炉一式１４の中の２基、３基または４基の炉１２の間で煙道ガスを共用させるのが好適である。

気体流量が充分なようにジャンパーパイプを適切に設計すると、好適には、ジャンパーパイプ内の気体流れを制限する必要がなくなる。しかしながら、望まれるならば、炉と炉の間で共用される煙道ガス流れを更に調節する目的で適切な流れ制御装置を用いることも可能である。その上、共通導管（ｃｏｍｍｏｎ ｃｏｎｄｕｉｔ）［これはコークス装置一式１４の中のあらゆる炉の気体空間部４１と気体シャットオフ弁（ｇａｓ ｓｈｕｔ ｏｆｆ ｖａｌｖｅ）（前記共通導管と炉１２の各々の間に位置する）をつなげている］を用いることで、最近仕込んだ炉と他の任意の炉の間で煙道ガスを共用する装置をコークス装置一式１４に設けることも可能である。炉と炉の間で共用させる煙道ガスの量を、また、この上に記述した如き耐火性弁７２を調節して気体空間部４１の中に入り込む燃焼用空気の速度および炉１２の炉床煙道室３４の中に入り込む燃焼用空気の速度を変えることで調節することも可能である。

本発明の１つ以上の利点を説明する目的で下記の実施例を与える。下記の表に示す炉番号２は揮発物含有量が２８重量％で水分含有量が６重量％の石炭を４５トン最近仕込んだ炉である。炉番号２の中に入る全路頂空気（ｔｏｔａｌ ｃｒｏｗｎ ａｉｒ）は１分当たり２８０標準立方フィート（ｓｃｆｍ）であると仮定する。炉番号１および３を２４時間の時にコークス化サイクルに加入させる。炉番号１および３の中に入る路頂空気は３２５ｓｃｆｍであると仮定する。

前記表に示した煙道ガス流量を比較することで分かるように、炉番号２と炉番号１および３の間で煙道ガスを共用すると炉番号２の炉床煙道の中の気体流量が有意に約２５パーセント以上低下し、従って、炉床煙道および炉床がその示した空気流および燃料条件にさらされる時の温度が低下する。従って、初期コークス化サイクル中に炉番号２から出る揮発性気体を隣接する１つ以上の炉を用いて転換させることは最近仕込んだコークス炉から発生する揮発物の気体流量を低くするに有効であり、その結果として、炉床煙道ガス装置の温度および気体流量に関して設計容量を超えることがなくなる。さもなければ、初期コークス化操作中の煙道ガスの高い燃料値を補う目的で燃焼用空気を追加する必要があり、それによって、煙道ガス装置の中のその設計した気体流量を超え、そして／または炉の圧力を高くする必要があり、それによって、その炉への気流が低下する。

本発明の他の非限定利点には、仕込みを受ける炉の中の気流が高くなることが理由で放出される排気物の量が少なくなること、炉床煙道の温度が低くなることが理由で炉の寿命が長くなること、隣接するコークス炉の中に侵入する空気の量が少なくなることが理由で炉の収率が高くなること、ピーク揮発物流量が低くなることが理由で炉の操作がより容易になること、そして炉の燃焼条件がより良好になることで空気を汚染する排気物の量が少なくなることが含まれる。

この上に記述した構成に関していろいろな修正を本発明の精神および範囲から逸脱することなく成され得ることは明らかであると考える。従って、本発明の好適な態様を具体的に開示してきたが、本発明をそれのみに限定することを意図するものでなく、むしろ、本分野の技術者に明らかになると思われかつ本発明の精神および範囲内に入るそれのあらゆる態様を包含させることを意図することは理解されるであろう。
本発明の好適な実施の態様は次のとおりである。
１．少なくとも１番目のコークス炉と少なくとも２番目のコークス炉を含んで成っていて前記１番目および２番目のコークス炉の各々が室側壁と室屋根と室床で限定されているコークス化室を含んでおり、ここで、各コークス化室がコークス床の上に気体空間部を含んでいて、前記１番目のコークス炉のコークス床の下方に位置する室床が１番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、前記２番目のコークス炉の室床が２番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、そして前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間に位置する室側壁の少なくとも１つが、煙道ガスを前記１番目のコークス化室の気体空間部から前記１番目の炉床煙道ガス装置に向かわせるための少なくとも１つの下降管を前記１番目のコークス化室の気体空間部と前記１番目の炉床煙道ガス装置の間に流動伝達状態で含有しているコークス炉一式であって、前記１番目のコークス化室の気体空間部からの煙道ガスの少なくとも一部を前記２番目のコークス炉に向けるための連結用気体導管を前記１番目のコークス化室の気体空間部と少なくとも前記２番目のコークス化室の気体空間部または少なくとも前記２番目のコークス炉の炉床煙道ガス装置の間に気体流動伝達状態で含有することにより、前記気体導管が存在しない時の１番目のコークス炉に関して前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量が低下しているコークス炉一式。
２．前記１番目および２番目のコークス炉の各々が個々別々の１番目および２番目の炉床煙道ガスセクションを有する炉床煙道ガス装置および前記個々別々の炉のコークス化室から前記１番目および２番目の炉床煙道ガスセクションの各々に至る下降管を少なくとも１つ含有する上記１記載のコークス炉一式。
３．各下降管が前記コークス化室と流動伝達状態にある入り口および前記炉床煙道ガス装置と流動伝達状態にある出口を有する上記２記載のコークス炉一式。
４．各下降管が前記コークス化室と流動伝達状態にある入り口および前記炉床煙道ガス装置と流動伝達状態にある出口を有する上記１記載のコークス炉一式。
５．前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間に位置する室側壁が前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉により共有されている室側壁である上記１記載のコークス炉一式。
６．前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間に位置する室側壁が耐火性れんがを含有する耐火性室側壁である上記５記載のコークス炉一式。
７．前記気体導管が前記１番目のコークス化室と２番目のコークス化室または前記２番目の炉床煙道ガス装置の下降管の間の気体流動伝達を与える開口を前記室側壁の中に含んで成り、前記開口が前記室側壁から耐火性れんがを取り除くことにより得られた開口である上記６記載のコークス炉一式。
８．前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間に位置する室側壁が耐火性れんがを含有する耐火性室側壁である上記１記載のコークス炉一式。
９．前記気体導管が前記１番目のコークス化室と２番目のコークス化室または前記２番目の炉床煙道ガス装置の下降管の間の気体流動伝達を与える開口を前記室側壁の中に含んで成り、前記開口が前記室側壁から耐火性れんがを取り除くことにより得られた開口である上記８記載のコークス炉一式。
１０．気体導管が前記１番目の気体空間部と少なくとも前記２番目のコークス炉の気体空間部の間にクロスオーバーダクトを含んで成る上記１記載のコークス炉一式。
１１．前記気体導管が前記１番目のコークス炉の気体空間部と少なくとも前記２番目のコークス炉の気体空間部または前記２番目のコークス炉の下降管の間に連結用ダクトを含んで成る上記１記載のコークス炉一式。
１２．少なくとも１番目のコークス炉と２番目のコークス炉を含有していて前記１番目のコークス炉が１番目の炉床煙道ガス装置、１番目のコークス化室および前記１番目のコークス化室の中のコークス床の上に存在する１番目の気体空間部を有しそして前記２番目のコークス炉が２番目の炉床煙道ガス装置、２番目のコークス化室および前記２番目のコークス化室の中のコークス床の上に存在する２番目の気体空間部を有するコークス炉一式用の煙道ガス共用装置であって、前記１番目の気体空間部と少なくとも前記２番目の空間部または前記２番目の炉床煙道ガス装置の間に気体流動伝達状態の耐火性内張りダクトを含んで成り、それにより前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量が前記耐火性内張りダクトが存在しない時の前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量に比べて低下している煙道ガス共用装置。
１３．前記１番目および２番目のコークス炉の各々が個々別々の１番目および２番目の炉床煙道ガスセクションを有する炉床煙道ガス装置を含有しかつ前記コークス化室から前記１番目および２番目の炉床煙道ガスセクションの各々に至る下降管を少なくとも１つ含有する上記１２記載の煙道ガス共用装置。
１４．各下降管が前記コークス化室と流動伝達状態にある入り口および前記炉床煙道ガス装置と流動伝達状態にある出口を有する上記１３記載の煙道ガス共用装置。
１５．各コークス炉が前記コークス化室と流動伝達状態にある入り口および前記炉床煙道ガス装置と流動伝達状態にある出口を有する下降管を含有する上記１２記載の煙道ガス共用装置。
１６．少なくとも１番目のコークス炉と２番目のコークス炉を含有していて前記１番目のコークス炉が１番目の炉床煙道ガス装置および１番目のコークス化室を有しそして前記２番目のコークス炉が２番目の炉床煙道ガス装置および２番目のコークス化室を有するコークス炉一式用の煙道ガス共用装置であって、前記１番目のコークス化室と前記２番目のコークス化室の間に気体流動伝達状態の耐火性内張りダクトを含んで成り、それにより前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量が前記耐火性内張りダクトが存在しない時の前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量に比べて低下している煙道ガス共用装置。
１７．前記１番目および２番目のコークス炉の各々が個々別々の１番目および２番目の炉床煙道ガスセクションを有する炉床煙道ガス装置を含有しかつ前記コークス化室から前記１番目および２番目の炉床煙道ガスセクションの各々に至る下降管を少なくとも１つ含有する上記１６記載の煙道ガス共用装置。
１８．各下降管が前記コークス化室と流動伝達状態にある入り口および前記炉床煙道ガス装置と流動伝達状態にある出口を有する上記１７記載の煙道ガス共用装置。
１９．各コークス炉が前記コークス化室と流動伝達状態にある入り口および前記炉床煙道ガス装置と流動伝達状態にある出口を有する下降管を含有する上記１６記載の煙道ガス共用装置。
２０．少なくとも１番目のコークス炉と２番目のコークス炉を含有していて前記１番目のコークス炉が１番目の炉床煙道ガス装置および１番目のコークス化室を有しそして前記２番目のコークス炉が２番目の炉床煙道ガス装置および２番目のコークス化室を有するコークス炉一式用の煙道ガス共用装置であって、前記１番目の炉床煙道ガス装置と前記２番目の炉床煙道ガス装置の間に気体流動伝達状態の耐火性内張りダクトを含んで成り、それにより前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量が前記耐火性内張りダクトが存在しない時の前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量に比べて低下している煙道ガス共用装置。
２１．前記１番目および２番目のコークス炉の各々が個々別々の１番目および２番目の炉床煙道ガスセクションを有する炉床煙道ガス装置を含有しかつ前記コークス化室から前記１番目および２番目の炉床煙道ガスセクションの各々に至る下降管を少なくとも１つ含有する上記２０記載の煙道ガス共用装置。
２２．各下降管が前記コークス化室と流動伝達状態にある入り口および前記炉床煙道ガス装置と流動伝達状態にある出口を有する上記２１記載の煙道ガス共用装置。
２３．各コークス炉が前記コークス化室と流動伝達状態にある入り口および前記炉床煙道ガス装置と流動伝達状態にある出口を有する下降管を含有する上記２０記載の煙道ガス共用装置。
２４．コークス化炉に石炭を仕込んだ後の少なくとも初期コークス化操作中にコークス炉用炉床煙道ガス装置の中の気体流量を低下させる方法であって、前記１番目の気体空間部の中に入っている気体の少なくとも一部を少なくとも前記２番目の気体空間部または前記２番目のコークス炉用の前記２番目の炉床煙道ガス装置に向けるためのダクト装置を１番目のコークス化室、コークス床の上に存在する１番目の気体空間部および１番目の炉床煙道ガス装置を有する１番目のコークス炉と２番目のコークス化室、２番目のコークス床の上に存在する２番目の気体空間部および２番目の炉床煙道ガス装置を有する２番目のコークス炉の間に与えることを含んでなり、それにより前記１番目のコークス炉の前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の気体流量を低下させる方法。
２５．ダクト装置が前記１番目の気体空間部と気体流動伝達状態にある入り口および前記１番目のコークス炉用の前記１番目の炉床煙道ガス装置と気体流動伝達状態にある出口を有する下降管を耐火性れんがで出来ていて前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉が共有する室側壁の中に含有しており、この方法が、更に、前記室側壁から１個以上の耐火性れんがを取り除くことにより気体流動伝達用の開口を前記１番目の気体空間部と前記２番目の気体空間部または前記２番目の炉床煙道ガス装置の間に与えることを含んで成る上記２４記載の方法。
２６．前記１番目の炉床煙道ガス装置と前記２番目の炉床煙道ガス装置の間を前記ダクト装置でつなげることにより、煙道ガスを前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間で共用させる上記２４記載の方法。
２７．前記１番目の気体空間部と前記２番目の炉床煙道ガス装置の間を前記ダクト装置でつなげることにより、煙道ガスを前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間で共用させる上記２４記載の方法。
２８．前記１番目の気体空間部と前記２番目の気体空間部の間を前記ダクト装置でつなげることにより、煙道ガスを前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間で共用させる上記２２記載の方法。

好適な態様を詳細な説明に引用することにより本図と協力させて考慮することで本発明のさらなる利点および利益が明らかになると思われ、本図は一定の比率に応じておらず、ここで、同様な引用文字は以下に示す如きいくつかの図全体に亘って同様または類似構成要素を表す。
図１は、一式のコークス炉の一部を示す等角投影図（ｉｓｏｍｅｔｒｉｃ ｖｉｅｗ）である。 図２は、前記一式のコークス炉の中のコークス炉を貫く縦方向断面図である。 図３は、図２の線３−−３に沿って取った拡大断片断面図であり、これは、コークス炉の内部、燃焼用ガス隧道および炉床煙道装置を示している。 図４Ａおよび４Ｂは、図２の線４−−４に沿って取った拡大断片断面図であり、これは、コークス炉の内部および炉床煙道装置を示している。 図５は、本発明に従うコークス炉用炉床煙道装置の平面図である。

Claims (5)

1. 少なくとも１番目のコークス炉と少なくとも２番目のコークス炉を含んで成っていて前記１番目および２番目のコークス炉の各々が室側壁と室屋根と室床で限定されているコークス化室を含んでおり、ここで、各コークス化室がコークス床の上に気体空間部を含んでいて、前記１番目のコークス炉のコークス床の下方に位置する室床が１番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、前記２番目のコークス炉の室床が２番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、そして前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間に位置する室側壁の少なくとも１つが、煙道ガスを前記１番目のコークス化室の気体空間部から前記１番目の炉床煙道ガス装置に向かわせるための少なくとも１つの下降管を前記１番目のコークス化室の気体空間部と前記１番目の炉床煙道ガス装置の間に流動伝達状態で含有しているコークス炉一式用の煙道ガス共用装置であって前記コークス炉一式が前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量を低下させるために、前記１番目のコークス化室の気体空間部からの煙道ガスの少なくとも一部を前記２番目のコークス炉に向けるための連結用気体導管を前記１番目のコークス化室の気体空間部と少なくとも前記２番目のコークス化室の気体空間部または少なくとも前記２番目のコークス炉の炉床煙道ガス装置の間に気体流動伝達状態で含有することを特徴とする煙道ガス共用装置。
2. 少なくとも１番目のコークス炉と少なくとも２番目のコークス炉を含んで成っていて前記１番目および２番目のコークス炉の各々が室側壁と室屋根と室床で限定されているコークス化室を含んでおり、ここで、各コークス化室がコークス床の上に気体空間部を含んでいて、前記１番目のコークス炉のコークス床の下方に位置する室床が１番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、前記２番目のコークス炉の室床が２番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、そして前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間に位置する室側壁の少なくとも１つが、煙道ガスを前記１番目のコークス化室の気体空間部から前記１番目の炉床煙道ガス装置に向かわせるための少なくとも１つの下降管を前記１番目のコークス化室の気体空間部と前記１番目の炉床煙道ガス装置の間に流動伝達状態で含有しているコークス炉一式用の煙道ガス共用装置であって、前記コークス炉一式が、前記１番目のコークス化室の気体空間部からの煙道ガスの一部を前記２番目のコークス炉に向け直すための、それにより前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量が低下する、前記１番目の気体空間部と少なくとも前記２番目の気体空間部または前記２番目の炉床煙道ガス装置の間に気体流動伝達状態の耐火性内張りダクトを含有することを特徴とする煙道ガス共用装置。
3. 少なくとも１番目のコークス炉と少なくとも２番目のコークス炉を含んで成っていて前記１番目および２番目のコークス炉の各々が室側壁と室屋根と室床で限定されているコークス化室を含んでおり、ここで、各コークス化室がコークス床の上に気体空間部を含んでいて、前記１番目のコークス炉のコークス床の下方に位置する室床が１番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、前記２番目のコークス炉の室床が２番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、そして前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間に位置する室側壁の少なくとも１つが、煙道ガスを前記１番目のコークス化室の気体空間部から前記１番目の炉床煙道ガス装置に向かわせるための少なくとも１つの下降管を前記１番目のコークス化室の気体空間部と前記１番目の炉床煙道ガス装置の間に流動伝達状態で含有しているコークス炉一式用の煙道ガス共用装置であって、前記コークス炉一式が、前記１番目のコークス化室からの煙道ガスの一部を前記２番目のコークス化室に向け直すための、それにより前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量が低下する、前記１番目のコークス化室と前記２番目のコークス化室の間に気体流動伝達状態の耐火性内張りダクトを含有することを特徴とする煙道ガス共用装置。
4. 少なくとも１番目のコークス炉と少なくとも２番目のコークス炉を含んで成っていて前記１番目および２番目のコークス炉の各々が室側壁と室屋根と室床で限定されているコークス化室を含んでおり、ここで、各コークス化室がコークス床の上に気体空間部を含んでいて、前記１番目のコークス炉のコークス床の下方に位置する室床が１番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、前記２番目のコークス炉の室床が２番目の炉床煙道ガス 装置で加熱され、そして前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間に位置する室側壁の少なくとも１つが、煙道ガスを前記１番目のコークス化室の気体空間部から前記１番目の炉床煙道ガス装置に向かわせるための少なくとも１つの下降管を前記１番目のコークス化室の気体空間部と前記１番目の炉床煙道ガス装置の間に流動伝達状態で含有しているコークス炉一式用の煙道ガス共用装置であって、前記コークス炉一式が、前記１番目の炉床煙道ガス装置からの煙道ガスの一部を前記２番目の炉床煙道ガス装置に向け直すための、それにより前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の煙道ガス流量が低下する、前記１番目の炉床煙道ガス装置と前記２番目の炉床煙道ガス装置の間に気体流動伝達状態の耐火性内張りダクトを含有することを特徴とする煙道ガス共用装置。
5. コークス化炉に石炭を仕込んだ後の少なくとも初期コークス化操作中にコークス炉用炉床煙道ガス装置の中の気体流量を低下させるための煙道ガスを共用する方法で、前記コークス炉が、少なくとも１番目のコークス炉と少なくとも２番目のコークス炉を含んで成っていて前記１番目および２番目のコークス炉の各々が室側壁と室屋根と室床で限定されているコークス化室を含んでおり、ここで、各コークス化室がコークス床の上に気体空間部を含んでいて、前記１番目のコークス炉のコークス床の下方に位置する室床が１番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、前記２番目のコークス炉の室床が２番目の炉床煙道ガス装置で加熱され、そして前記１番目のコークス炉と２番目のコークス炉の間に位置する室側壁の少なくとも１つが、煙道ガスを前記１番目のコークス化室の気体空間部から前記１番目の炉床煙道ガス装置に向かわせるための少なくとも１つの下降管を前記１番目のコークス化室の気体空間部と前記１番目の炉床煙道ガス装置の間に流動伝達状態で含有しているコークス炉一式であって、前記１番目のコークス炉と前記２番目のコークス炉の間にダクト装置を与え、そして前記１番目のコークス炉の前記１番目の炉床煙道ガス装置の中の気体流量を低下させるために、前記１番目の気体空間部の中に入っている気体の少なくとも一部を少なくとも前記２番目の気体空間部または前記２番目のコークス炉用の前記２番目の炉床煙道ガス装置に向けることを含む方法。

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