JPH05736U - コークス炉の炉蓋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コークス炉の炉蓋本体に内張した断熱材との
間にガス通路を保持して固定された耐熱板からなる炉蓋
の欠点であるガス通路への装入炭の侵入を防止し、しか
も、窯口部分における乾留遅れによるコークス品質の低
下を抑制する。 【構成】 補強用ファイバーを混入し中央部にガス通路
５を形成せしめると共に、断熱部３との連結部は装入炭
がガス通路５に侵入しないよう閉じた形状としたキャス
タブルからなる複数個の断熱部材４を、それぞれ空隙部
を残して嵌合して、コークス炉の炉蓋１の本体金物２の
内側に設けた断熱部３に連結部材７を用いて固定してな
る。 【効果】 窯口部分のコークスの乾留遅れを改善でき、
乾留時間の短縮、火落ち不良による黒煙の発生を防止で
きる。また、ガス通路への装入炭の侵入を防止して窯口
への落骸を抑制できる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、コークス炉の炉蓋部分からの熱放散を抑制できると共に、窯口部 の乾留遅れを改善できるコークス炉の炉蓋に関する。

【０００２】

【従来の技術】

室炉式コークス炉におけるコークスの製造においては、炭化室の炉長方向、炉 高方向、炉幅方向で生成するコークスに品質のバラツキが発生することが知られ ている。 通常、室炉式コークス炉の炭化室は、炉長１３０００〜１７０００ｍｍ、炉高 ４０００〜７５００ｍｍ、炉幅４００〜５００ｍｍである。このコークス炉の炭 化室への原料石炭の装入は、通常水分７〜１０％、３ｍｍ以下の粒分８０〜９０ ％の配合炭、あるいは該配合炭と粒径２０〜５０ｍｍの成型炭からなる装入炭を 、装炭車から自然落下によって装入している。このため、炭化室内の装入嵩密度 は、落下時の衝撃や粒径差に基く安息角の相違等によって、炭化室の上下方向な らびに水平方向で嵩密度に偏析が生じることは避けられない。

【０００３】 また、炭化室は、両側燃焼室から炉壁を介して間接加熱されるが、生成コーク スの排出を考慮してマシンサイドよりコークサイドの炉幅を５０〜７０ｍｍ程度 広く設定している。このため２５〜３０余のフリュー列からなる燃焼室の温度は 、端フリューておいてマシンサイドよりコークサイドの方を５０〜１００℃程度 高く設定し、炉長方向でのコークス化の均一化を図っている。

【０００４】 しかしながら燃焼室の端フリューは、炉壁を介して外気と接触しており、また 、コークス押出しの度毎に炉蓋が取外され、窯口が外気に晒されるので、熱放散 が大きく、各フリュー列の平均温度に比較して１００℃近く低くなる。しかも、 コークス押出し終了後取付けられる炉蓋は、コークス押出しの間外気に接触して 冷却され、かつ、装入される常温の装入炭と接触すると共に、炉蓋からの熱放散 が大きい。このため、窯口近傍の装入炭は、コークス化が炉中央部より遅れるこ とが避けられない。

【０００５】 この対策としては、端部フリューに供給する燃料ガス量を他のフリューに比べ て多くしたり、燃料ガスのカロリーを高くして昇温する等の対策も試みられてい る。しかし、端フリューの温度の上昇には限度があり、十分な効果を挙げるまで には至っていない。また、窯口部に装入する装入炭の水分を、中央部に装入する 装入炭の水分より低減する方法（特開昭６０−３２８８５号公報）が提案されて いる。この方法は、原理的には肯定できるものの、水分の異なる装入炭を炭化室 の窯口部と中央部にそれぞれ装入する具体的な方法が確立されておらず、実用的 でない。

【０００６】 他方、炉蓋からの熱放散を抑制する対策としては、図７に示すとおり、炉蓋１ １の本体金物１２に断熱煉瓦もしくはキャスタブル等の断熱材１３を内張した炉 蓋が採用されていた。この場合、キャスタブルにスチールファイバーを混入し、 強度を補強する等の対策が施されている。しかし、この構造の炉蓋は、断熱材１ ３の熱容量が大きいため、装入後の装入炭層１４と接触する断熱材１３の昇温が 遅く、乾留遅れの大きな原因となる。

【０００７】 また、最近になって、図８に示すとおり、炉蓋２１の本体金物２２に断熱材２ ３を内張し、連結部材２８を介して耐熱板２４を設置し、断熱材２３と耐熱板２ ４との間に乾留時の発生ガスの導出を促進するガス通路２５を垂直に形成せしめ た構造の炉蓋（特公昭６２−２８９９７号公報、特開昭６２−１１９２９０号公 報）が提案されている。そして、断熱材２３としては、断熱効率の高いセラミッ クファイバーが用いられている。しかし、この方式の炉蓋の耐熱板２４としては 、経済性を考慮してステンレス鋼材が一般に使用されているが、熱変形や腐食等 の問題から耐久性が不十分である。また、耐久性を有するセラミック材も試用さ れてはいるが、耐衝撃性が劣ると共に、高価で経済性に大きな問題を有している 。 さらに、耐熱板２４と炉壁２６との間には、炉蓋装脱着時の接触トラブルを回 避するため、所定の間隙が設けられているが、耐熱板２４が薄いためにこの間隙 から装入炭の一部がガス通路２５に侵入し、コークス化して固着し、炉蓋脱着作 業が円滑にできないばかりでなく、窯口への落骸が多量に発生し、窯出作業に支 障をきたす場合がある。

【０００８】 本考案者らは、この問題点を解決するため、図６の（ａ）図および（ｂ）図に 示すとおり、耐熱板の代替として補強用のファイバーを混入したキャスタブルを 耐熱材３４として使用し、かつ、断熱材３３を内張した炉蓋３１の本体金物３２ と耐熱材３４とを、耐熱性を有する連結部材３６によりガス通路３５を形成せし めて連結した炉蓋を考案し、既に出願（実願平１−９５２０５号）している。

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

上記実願平１−９５２０５号の炉蓋は、図８に示す型式のガス通路を有する炉 蓋の欠点である耐熱板の耐久性と経済性が改善されるが、炉壁と耐熱部との隙間 やガス通路に装入炭の一部が侵入することによる窯口への落骸の発生を十分に解 決することはできない。

【００１０】 この考案の目的は、炉蓋の本体金物に内張した断熱材との間にガス通路を保持 して固定された耐熱板とからなる炉蓋の欠点を解消し、しかも、前記窯口部分に おける乾留の遅れによるコークス品質の低下を抑制できるコークス炉の炉蓋を提 供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

本考案者らは、上記目的を達成すべく種々試験研究を行った。その結果、補強 用ファイバーを混入したキャスタブル製耐熱部材を空隙部を残して嵌合して炉蓋 の本体金物に取付けることにより、ガス通路と炭化室内とのガス流れを確保しつ つ、ガス通路内への装入炭の侵入が防止できることを見い出し、この考案に到達 した。

【００１２】 すなわちこの考案は、補強用ファイバーを混入し中央部にガス通路を形成せし めると共に、断熱部との連結部は装入炭がガス通路に侵入しないよう閉じた形状 としたキャスタブルからなる複数個の耐熱部材を、それぞれ空隙部を残して嵌合 して、コークス炉の炉蓋の本体金物に設けた断熱部に連結部材を用いて固定する ことを特徴とするコークス炉の炉蓋である。

【００１３】 この考案のコークス炉の炉蓋は、ガス通路を有する炉蓋の欠点である耐熱板の 耐久性と経済性の改善のため、スチールファイバーあるいはカーボンファイバー 等で補強した中央部にガス通路を形成し、断熱部との連結部は装入炭がガス通路 に侵入しないよう閉じた形状としたキャスタブルからなる耐熱部材を、それぞれ 空隙部を残して嵌合して、本体金物内側に設けた断熱部と連結部材で一体に連結 固定する。このため、高温に晒され、かつ、装入炭により押圧される耐熱部材は 、熱変形や腐食に強く、耐久性に優れる。

【００１４】 また、耐熱部材と断熱部を連結する連結部材は、耐熱部材のキャスタブル中に 埋設されているから、腐食することなく耐久性がある。 さらに、耐熱部材は、断熱部との連結部は装入炭がガス通路に侵入しないよう 閉じた形状とし、かつ耐熱部材と耐熱部材を、上方に傾斜した空隙部を残して嵌 合して取付けたから、耐熱部材と炉壁との間隙および耐熱部材と耐熱部材との空 隙部から重力装入により装入された装入炭のガス通路への侵入が防止される。

【００１５】

【実施例】

以下にこの考案の詳細を実施の一例を示す図１ないし図５に基いて説明する。 なお、本考案は、既に述べた技術思想に基くものであれば、図１ないし図４に示 す実施例に限定されるものではない。例えば、耐熱部材の炉壁側側部に、上方に 傾斜したスリット状開口部を複数個設けても、同様の効果が得られる。 図１ないし図４において、１はこの考案の炉蓋で、炉蓋１は本体金物２、断熱 部３および中央部にガス通路５を形成せしめた耐熱部材４からなる。耐熱部材４ は、スチールファイバーあるいはカーボンファイバー等の補強用ファイバーを混 入したキャスタブルで形成する。そして装入炭のガス通路５への侵入を防止する ため、図２ないし図４に示すとおり、耐熱部材４、４間の空隙部の間隔Ａを５０ ｍｍ以下、ガス通路５との間隔Ｂを５０ｍｍ以上とし、炭化室の炉壁６と耐熱部 材４との間隙を、従来一般に用いられてきた図７に示す炉蓋並に１０〜２０ｍｍ に設定する。耐熱部材４の厚みＣは、熱容量を小さくするために薄い方が好まし く、強度の得られる範囲内で適宜選択すればよい。

【００１６】 この耐熱部材４、４間の空隙部の間隔Ａを５０ｍｍ以下としたのは、これ以上 ではガス通路５への装入炭の侵入が十分防止できないことがテストにより確認さ れたからである。また、この間隔Ａは、ガス通路５と炭化室内とのガス流れ確保 の点から広い方がよく、５０ｍｍ以下でできるだけ広い方が好ましい。 耐熱部材４、４間のガス通路５との間隔Ｂを５０ｍｍ以上としたのは、ガス通 路５への装入炭の侵入防止のためには最低５０ｍｍが必要なことをテストにより 確認したからである。

【００１７】 また、耐熱部材４と炉蓋１の本体金物２とは、補強用ファイバーを混入したキ ャスタブルからなる耐熱部材４中に埋設された鉄筋７からなる連結部材によって 、発生ガスを十分に導出できるよう耐熱部材４の中央部に形成したガス通路５の 幅を１５０〜２００ｍｍ程度確保して連結するのである。 これにより、耐熱部材４と断熱部３との連結が強固なものとなるだけでなく、 鉄筋７の熱疲労や発生ガスの腐食による劣化が防止され、耐久性が大幅に改善さ れるのである。

【００１８】 炉高７１２５ｍｍ、炉幅４６０ｍｍ、炉長１６５００ｍｍのコークス炉におい て、稼働率１００％、平均フリュー温度１１８５℃、マシンサイド端フリュー温 度９８７℃、コークサイド端フリュー温度１０３２℃、装入炭水分８．７〜９． ４％、平均装入炭嵩密度７１５ｋｇ／ｍ³の条件下、図７に示す従来一般に使用 されていた炉蓋、図８に示す型式で耐熱板として１０ｍｍのステンレス鋼板を用 いた炉蓋、図６に示す型式で、断熱部の厚みを５０ｍｍとした炉蓋および図１な いし図４に示すこの考案の炉蓋のそれぞれについて操業試験を行った。その結果 、図７の従来一般に使用されたいた炉蓋に比較し、ガス通路を有するこの考案の 炉蓋、図８、図６に示す炉蓋共に、火落ち時間が約１時間短くなり、その分置時 間を長くすることができた。

【００１９】 また、マシンサイドの炉蓋に接している部分の昇温状況を測定した。その結果 を図５に示す。図５に示すとおり、図７に示す従来一般に使用されていた炉蓋は 、乾留初期に炉蓋の耐熱煉瓦に蓄熱があるため、４００℃程度の比較的高い温度 を示しているが、他の部位の常温の装入炭に熱を奪われるため、端面温度は一旦 低下する。その後、端フリューからの熱伝導により温度は徐々に回復するものの 、窯出し時点でも６００℃程度である。しかし、図８に示す型式の炉蓋や図６の 型式の炉蓋およびこの考案の炉蓋は、耐熱部と断熱部との間にガス通路を有して いるため、耐熱部と接している部分の端面温度は、乾留初期から端フリューの熱 伝導に依存して昇温し、乾留完了時点で図５に示すとおり８００℃程度となる。

【００２０】 ただし、図６の型式の炉蓋やこの考案の炉蓋では、耐熱部のスチールファイバ ーを混入したキャスタブルの厚みが図８に示す型式の炉蓋のステンレス鋼板の５ 倍で、しかも熱伝導率が低いため初期の昇温が遅い。しかし、乾留後期では、熱 伝導率が低い分放熱が少ないため、端面温度の昇温速度が大きくなり、最終的に は高い温度で乾留されたことが理解される。 このように窯口部の乾留遅れの改善は、火落ち時間の短縮に見られるとおり、 コークス炉の乾留効率化に有効であるばかりでなく、置き時間延長によるコーク ス品質の偏差改善にも効果のあることが容易に推察される。

【００２１】 さらに、操炉作業上最も重要な問題となる炉蓋取外し時の落骸量は、図８の型 式の炉蓋では３０〜７０ｋｇ／回と非常に多く、図６に示す型式の炉蓋でも５〜 ９ｋｇ／回であるのに対し、この考案の炉蓋では、図７に示す従来の炉蓋と同程 度でほとんど認められなかった。 すなわち、この考案の炉蓋では、乾留時間の短縮化と同時に炉蓋取外し時の落 骸量を大幅に低減でき、操炉作業の改善に寄与するところ大である。

【００２２】

【考案の効果】

以上述べたとおり、この考案の炉蓋は、コークス炉窯口部分のコークスの乾留 遅れを改善でき、全体の乾留時間の短縮および火落ち不良による窯出し時の黒煙 の発生を防止できると共に、操炉作業上の支障となるガス通路内への装入炭の侵 入も防止することができる。さらに、この考案の耐熱部材の材質として用いた補 強用ファイバーを混入したキャスタブルは、ステンレス鋼板やセラミック材に比 較して安価であり、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の炉蓋の横断面図である。

【図２】この考案の炉蓋の要部側面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ要部´縦断面図である。

【図４】この考案の炉蓋の断熱部材嵌合部の模式図であ
る。

【図５】マシンサイドの炉蓋煉瓦または耐熱部と接する
端面部分の昇温状況を示すグラフである。

【図６】耐熱板の代替として補強用のファイバーを混入
したキャスタブルを耐熱材として使用した従来の炉蓋を
示すもので、（ａ）図は横断面図、（ｂ）図は（ａ）図
のＡ−Ａ要部縦断面図である。

【図７】従来一般的に使用されていた炉蓋の横断面図で
ある。

【図８】耐熱板と断熱材を用いた従来の炉蓋の横断面図
である。

【符号の説明】

１、１１、２１、３１ 炉蓋 ２、１２、２２、３２ 本体金物 ３ 断熱部 ４ 耐熱部材 ５、２５、３５ ガス通路 ６、２６ 炉壁 ７ 鉄筋 １３、２３、３３ 断熱材 １４ 装入炭層 ２４ 耐熱板 ３４ 耐熱材 ３６ 連結部材

【手続補正書】

【提出日】平成３年９月１０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図２】

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 補強用ファイバーを混入し中央部にガス
   通路を形成せしめると共に、断熱部との連結部は装入炭
   がガス通路に侵入しないよう閉じた形状としたキャスタ
   ブルからなる複数個の耐熱部材を、それぞれ空隙部を残
   して嵌合して、コークス炉の炉蓋の本体金物に設けた断
   熱部に連結部材を用いて固定することを特徴とするコー
   クス炉の炉蓋。