JP5566107B2 - 改善された加熱特性を有するコークス炉 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉炭化室(Verkokungskammer)の内壁の少なくとも一部が二次的な加熱面として、該内壁が高放射性コーティング(Hochemissionsbeschichtung)（ＨＥＢ）でコーティングされていることによって形成されており、その際、この高放射性コーティングの放射率は０．９以上である、水平構造におけるコークス炉（非／熱回収型(Non-/Heat Recovery Typ)）に関する。このＨＥＢは、有利には物質Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３から成るか、またはこれらの物質を含有する混合物から成り、その際、Ｆｅ_２Ｏ_３の割合は、混合物中で少なくとも２５質量％であり、かつＣｒ_２Ｏ_３の割合は、混合物中で少なくとも２０質量％である。

水平構造におけるコークス炉は、従来技術において公知であり、かつ多岐にわたって使用される。このタイプのコークス炉の例は、ＵＳ４，１１１，７５７、ＵＳ４，３４４，８２０、ＵＳ６，５９６，１２８Ｂ２またはＤＥ６９１０６３１２Ｔ２の中に記載されている。コークス炉および共通の設計タイプの調査は、Ｗ．Ｅ．Ｂｕｓｓ他によってＩｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒ，３３−３８，Ｊａｎｕａｒｙ １９９９の中で示されている。

それらが特徴とする点は、必要とされるエネルギーの供給量が部分的に、石炭ケーキまたは石炭堆積物の上方のガスチャンバ内で易揮発性の石炭成分の燃焼から直接的に取り込まれることである。コークス化エネルギーのさらに別の一部は、煙道ガスによって裏面が加熱された壁および室内床を介して石炭ケーキまたは石炭堆積物に運び込まれる。

直接的なエネルギー作用に基づき、炭化されたコークスの上層の厚みの成長が最も速い。それゆえ壁に対して平行に、または下からかつ室内床に対して平行に成長する炭化された層は、炭化時間の終わりに上層より小さい厚みを有する。

石炭の炭化時間を早めるために、従来技術から様々の方法が公知である。炭化過程を速めるものと考えられるコークス炉炭化室内での温度の上昇により、貴重な物質の損失がより高くなり、かつ材料的な理由から一般に可能でない。それゆえ優先して、間接的な熱輸送を壁および室内床によって改善すること（これらは例えばＤＥ１０２００６０２６５２１の中に記載されている）が試されていた。

ＥＰ０７４２２７６Ｂ１は、構造上様々の水平室炉において、実際の炉チャンバーの外側の平行な煙道から石炭堆積物へと向かう熱移行の改善法を記載する。この際、コークス炉室に対して平行な煙道の表面がコーティングされ、そうして該表面は黒体として作用し、かつ熱輸送は壁を通して改善されることになる。

しかし依然として、炭化時間を減らし、ひいては方法の経済性を改善する必要が存在する。

この課題は、独立請求項に記載の定義された水平構造におけるコークス炉（非／熱回収型）によって解決される。このコークス炉は、少なくとも１つのコークス炉炭化室、これに対して側方に配置された垂直の排ガスダクト（"ダウンカマー"）ならびにコークス炉炭化室を間接的に加熱するための水平にかつコークス炉炭化室の下方に配置された底部ダクトを包含し、その際、コークス炉炭化室の内壁の少なくとも一部は二次的な加熱面として、該内壁が高放射性コーティング（ＨＥＢ）でコーティングされていることによって形成されており、その際、この高放射性コーティングの放射率は０．９以上である。

このＨＥＢは、有利には物質Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３から成るか、またはこれらの物質を含有する混合物から成り、その際、Ｆｅ_２Ｏ_３の割合は、混合物中で少なくとも２５質量％であり、かつＣｒ_２Ｏ_３の割合は、混合物中で少なくとも２０質量％である。代替的に、ＨＥＢはＳｉＣも少なくとも２０質量％の割合で含有してよい。改善された熱反射のための炉壁のコーティングに関する最先端技術の調査は、Ｍ．Ｓｃｈｕｌｔｅ他によってＳｔａｈｌ ｕｎｄ Ｅｉｓｅｎ，１１０（３），９９−１０４，１９９０の中で示されている。

コークス炉の改善された一変法において、ＨＥＢはさらに１つまたは複数の無機バインダーを含有する。さらに明らかになったことは、ＨＥＢの内容成分が、１５μｍ以下でありかつ理想的には２．５〜１０μｍである特別な粒度を有するべき点である。

ＨＥＢによって、コークス炉室内での輻射状態が著しく改善され、かつ上から下へと進行する迅速な炭化過程がさらに速められる。

コークス炉は、コークス炉炭化室の下方で水平に延びている煙道ガスダクトの壁が全体的にまたは部分的に上記の材料組成におけるＨＥＢによりコーティングされていることによってさらに改善されえ、そのことによって間接的な熱輸送がコークス炉室の床によって改善される。

さらに別の改善された一変法は、コークス炉の規定に従った運転において固形物の充填に用いることが予定されていないガス室内で、同様に全体的にまたは部分的に上記のＨＥＢによりコーティングされている１つまたは複数の発熱体、いわゆる第三の発熱体(tertiaere Heizelemente)が配置されているという点にある。代替的に、これらの第三の発熱体はまた、全体的にまたは部分的にＨＥＢを形成する物質から成るかまたは形成されていてよい。

その際、第三の発熱体は任意の形状を有してよく、かつ理想的には吊り下げリブ(haengende Rippen)または吊り下げ壁として形作られている。第三の発熱体は、これらの開口部が部分的に開いた構造を有することによってさらに改善されうる。

基本的に、第三の発熱体は、任意の形で炉室内に固定されうる。理想的には、第三の発熱体は、取り外し可能な形で適したホルダーに吊され、その際、該ホルダーは、コークス炉炭化室の壁および／または天井に取り付けられている。これは一方では、第三の発熱体が、コークス炉炭化室での作業が必要とされる場合により簡単に取り出されえ、かつ他方では、延伸過程が炉煉瓦に転移することが回避されるという利点を有する。

コークス炉のさらに別の改善された一実施変法は、ガス経路を第三の発熱体の位置決めに合わせるという点にある。従って、第三の発熱体によってコークス炉炭化室が区分的に分けられる場合、これらの区分の各々に少なくとも１つの空気供給管が導き入れられ、かつこれらの区分の各々から１つまたは２つの排ガスダクト（ダウンカマー）が導き出される。

本発明には、前記のコークス炉の使用下でのコークスの製造法も包含されており、その際、実施態様の１つが使用される。その際、一般に、記載された多数のコークス炉が多かれ少なかれ平行して運転される。

該方法のとりわけ適した一変法は、コークス炉炭化室内での温度が炭化過程の間、理想的には平均して１０００〜１４００℃であることを予定する。その際、この温度を短時間超過してもよい。

断面図における本発明によるコークス炉の一実施例を示す図

図１は、断面図における本発明によるコークス炉の一実施例を示す。コークス炉１は、炉蓋２、炉壁３および炉床４を有し、それらは炉室５を取り囲む。炉室５の中に向かって点線で図示された空気供給管６が連結されている。装入された石炭堆積物７は炉床４に支えられており、かつ炉床４の下方には煙道ガスダクト８が延びている。さらに、断面図において炉土台９の中に準備された空気供給管１０が示されており、該空気供給管を介して空気が煙道ガスダクト８内に導通されうる。

炉壁３内で炉室５のガス室から炉床４の下方の水平な煙道ガスダクト８に向かって延びる垂直の煙道ガスダクト１１（"ダウンカマー"）を介して、炭化に際して発生するガスが排出されうる。

炉室５の内部表面は、等分にＣｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３およびＳｉＣから成るＨＥＢで備え付けられている。内壁のこのＨＥＢ（それによってこれらは二次的な加熱面になる）は、さらに別に図示されていない。さらに、炉室５内では互いに垂直および平行に発熱体１２、第三の加熱面が取り付けられており、それらは石炭堆積物７の上方の自由断面を大部分満たし、同様にこのＨＥＢでコーティングされている。発熱体１２は、この場合、壁アンカーおよび天井アンカーの形状を有するホルダー部位１２に取り付けられている。示された実施例には、小さい環状のギャップ１４が、炉室５の内壁、石炭堆積物７および発熱体１２の外縁の間に残っており、そうして炉室５内での水平対流が可能となり、かつ構成材の延伸挙動の差違に基づき材料損傷が防止される。

石炭堆積物に接触しない全ての表面をコーティングすることによって、かつ炉室内の第三の加熱面によって導入された付加的に同様にコーティングされた輻射面によって、炉室内での輻射状況が本質的に改善されえ、後に続くコークスの炭化時間の短縮につながった。

１ コークス炉
２ 炉蓋
３ 炉壁
４ 炉床
５ 炉室
６ 空気供給管
７ 石炭堆積物
８ 煙道ガスダクト
９ 炉土台
１０ 空気供給管
１１ 煙道ガスダクト
１２ 発熱体
１３ ホルダー部位
１４ ギャップ

Claims (10)

1. 少なくとも１つのコークス炉炭化室、これに対して側方に配置された垂直の排ガスダクト（ダウンカマー）ならびにコークス炉炭化室を間接的に加熱するための水平にかつコークス炉炭化室の下方に配置された底部ダクトを包含する水平構造におけるコークス炉（非／熱回収型）において、
   コークス炉炭化室の内壁の少なくとも一部が二次的な加熱面として、該内壁が高放射性コーティング（ＨＥＢ）でコーティングされていることによって形成されており、その際、この高放射性コーティングの放射率が０．９以上であり、
   前記ＨＥＢが、物質Ｃｒ_２Ｏ_３またはＦｅ_２Ｏ_３から成るか、またはこれらの物質を含有する混合物から成り、その際、Ｆｅ_２Ｏ_３の割合は、混合物中で少なくとも２５質量％であり、かつＣｒ_２Ｏ_３の割合は、混合物中で少なくとも２０質量％であり、
   前記ＨＥＢが、さらにＳｉＣを少なくとも２０質量％の割合で含有することを特徴とする、水平構造におけるコークス炉。
2. 前記ＨＥＢが、さらに１つまたは複数の無機バインダーを含有することを特徴とする、請求項１記載のコークス炉。
3. 前記ＨＥＢの内容成分の粒径が１５μｍ以下であることを特徴とする、請求項１または２記載のコークス炉。
4. コークス炉炭化室の下方に水平に延びている煙道ガスダクトの壁が全体的にまたは部分的に高放射性コーティング（ＨＥＢ）でコーティングされていることを特徴とする、請求項１、２または３記載のコークス炉。
5. コークス炉の規定に従った運転において固形物の充填に用いることが予定されていないガス室内で、同様に請求項１から４までのいずれか１項記載のＨＥＢ物質から成る１つまたは複数の発熱体（第三の発熱体）が配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項記載のコークス炉。
6. 第三の発熱体が任意の形状を有し、かつ理想的には吊り下げリブまたは吊り下げ壁として形作られており、その際、これらの第三の発熱体は、開口部または部分的に開いた構造を有してよいことを特徴とする、請求項５記載のコークス炉。
7. 第三の発熱体が、取り外し可能な形で適したホルダーに掛けられえ、その際、該ホルダーは、コークス炉炭化室の壁および／または天井に取り付けられていることを特徴とする、請求項５または６記載のコークス炉。
8. 第三の発熱体によってコークス炉炭化室が区分的に分けられる場合、これらの区分の各々に空気供給管が導き入れられ、かつこれらの区分の各々から１つまたは２つの排ガスダクト（ダウンカマー）が導き出されることを特徴とする、請求項５から７までのいずれか１項記載のコークス炉。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載の、１つまたは複数のコークス炉の使用下でのコークスの製造法。
10. 炭化を１０００〜１４００℃の平均炉室温度で実施することを特徴とする、請求項９記載の方法。

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