JPH10121051A - コークス炉熱間積替え壁の昇温制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複雑な装置を必要とせず、設置ならびに撤去
に多くの工数を必要としないで、積替え炉壁煉瓦全体を
均一に、しかも所定の昇温速度で昇温する。 【解決手段】 燃料富ガス用水平ガスダクト２１、２２
に流量調整弁２８を有する冷却媒体用配管２６、２７を
配設し、積替え炉壁煉瓦１１、１２温度を測定し、該測
定した温度分布と予め定めた目標昇温パターンを比較し
て積替えフリュー６へ導入する冷却媒体の流量を流量調
整弁２８により調整すると共に、該積替えフリュー６の
点検孔から排気しながら昇温することによって、積替え
炉壁煉瓦１１、１２全体を均一に、所定の昇温パターン
で昇温し、積替え炉壁煉瓦１１、１２の目地切れ、亀裂
発生を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、室炉式コークス炉
の炭化室炉壁を熱間において部分的に積替え補修した場
合の積替え壁の昇温制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常の室炉式コークス炉は、図５に示す
とおり、炉体の下部に蓄熱室５１があり、その上部に燃
焼室５２と炭化室５３とが交互に配列されている。コー
クス炉は、耐火煉瓦で構築されており、特に炭化室５３
の炉壁煉瓦５４は、隣接する燃焼室５２から加熱され、
常に１０００〜１３００℃の高温に晒されると共に、炭
化室５３内に石炭が装入される毎に急冷され、しかも、
乾留終了したコークスの押出しによる摩耗や側圧、乾留
中に発生するカーボンの付着とその剥離等苛酷な条件下
での操業が繰り返されている。このため、炭化室５３を
構成する炉壁煉瓦５４は、長年の使用による損傷、例え
ば、目地切れ、クラック、溶損等を生じ、補修あるいは
煉瓦の部分的な積替え補修を行う必要の生じることがあ
る。特に窯口に近い炉壁煉瓦５４は、炉蓋取外しの都度
大気に晒されるため、中央部に比較して損傷の程度が大
きい。

【０００３】室炉式コークス炉の炉壁煉瓦の部分的な積
替え補修は、補修部位以外の燃焼室を燃焼させたまま
で、補修部位のフリューへの燃料ガス、燃焼用空気の供
給を停止し、補修炉壁に隣接する炉壁からの放射熱を遮
断し、かつ、隣接炉壁煉瓦が亀裂を生じない温度に保持
するための断熱材を取付け、補修する炉壁より奥側にも
断熱隔壁を取付けて奥側炭化室からの熱を遮断して作業
環境を確保し、損傷炉壁煉瓦を解体したのち、再度炉壁
煉瓦積みを行っている。この部分的な積替え補修は、非
補修部位の炉壁煉瓦の冷却による損傷が少ないこと、補
修期間が短いこと、コークス炉の操業を継続しながら補
修できるため、補修によるコークス生産量の減少が少な
いなどの利点を有している。

【０００４】この新しく積替えた炉壁煉瓦は、乾燥昇温
させたのち、再び通常の操業に復帰させるが、積替え炉
壁を均一かつ除々に加熱昇温させなければ、急激な異常
膨張による目地切れ、クラックの発生等を生じ、使用不
能となる場合がある。すなわち、補修炉壁と非補修炉壁
間は、断熱隔壁によって炭化室が仕切られているが、補
修炉壁の断熱隔壁に近い部分の温度が高く、断熱隔壁か
ら離れた窯口に近いほど低温となる温度分布を有してい
る。また、炉壁煉瓦の部分的な積替え補修は、当該炭化
室を空窯にして実施されるが、装入石炭のない状態では
一般に上熱となって上部が高温となる傾向があり、炉高
方向で上部が高い温度分布を有している。

【０００５】上記炉長方向および炉高方向の温度分布
は、炉壁煉瓦の積替えが完了し、昇温工程に移行しても
この傾向が殆ど変化せず、積替え煉瓦個々の目地切れ、
亀裂の発生は抑制できたとしても、炉壁煉瓦（補修部
位）として均一な膨張が実現せず、上部の非補修部位と
補修部位との間に適正な間隔が得られず、炉体としての
強度が確保できないか、あるいは上部の非補修部位と補
修部位が接触し、その後の膨張で煉瓦のせり出しが発生
し、再補修が必要となる場合もある。また、積替え炉壁
煉瓦の昇温は、中期ないし末期となると、補修部位も高
温となること、断熱隔壁の撤去作業などとの関係から、
簡便な昇温方法および装置が望まれている。

【０００６】従来の熱間積替え補修後の炉壁煉瓦の昇温
方法としては、補修炉壁に対面する炭化室炉壁面に断熱
材を装着したまま、補修炉壁煉瓦を炭化室にバーナーを
挿入し、あるいはバーナーを使用せずに隣接両燃焼室か
らの放射熱により、または補修炉壁の燃焼室内に加熱ガ
スを導入して加熱乾燥する方法（特公昭４９−２３５６
４号公報）、断熱された空間内に両隣の炭化室で加熱し
た空気を導入して乾燥させる方法（特開昭５２−６２３
０３号公報）、補修炭化室の奥側断熱隔壁に開閉自在の
通風口を設け、測温結果に対応して通風口の開度を調整
し、奥側炭化室内の熱風を適宜流入せしめ、積替え炉壁
の昇温速度を制御する方法（特公昭６１−３１７４９号
公報）等が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記特公昭４９−２３
５６４号公報に開示の方法は、設備的に高いコストを必
要としないが、積替え炉壁の均一な昇温には加熱用バー
ナー等のこまめな調整が必要であり、かつ、積替え炉壁
の燃焼室側と炭化室側で温度差が生じるので、難しい温
度調整作業となる。また、特開昭５２−６２３０３号公
報に開示の方法は、補修炉室以外に加熱に使用する高熱
空気を吸出するための空状態の炉室が必要であり、その
分コークス生産量が低下する。さらに、特公昭６１−３
１７４９号公報に開示の方法は、設備的に高いコストを
必要としないが、積替え炉壁の均一な昇温には通風口の
こまめな調整が必要であり、操作が煩雑であるという欠
点を有している。

【０００８】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消し、積替え炉壁煉瓦全体を均一に、しかも昇温速度の
調整を容易に実施でき、かつ、複雑な装置を必要とせ
ず、さらに、設置ならびに撤去に多くの工数を必要とし
ないコークス炉熱間積替え壁の昇温制御方法を提供する
ことにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく種々試験研究を重ねた。その結果、燃料富
ガス用水平ガスダクトに流量調整弁を有する冷却媒体用
配管を配設し、積替え炉壁煉瓦温度を測定し、該測定し
た温度分布と予め定めた目標昇温パターンを比較して積
替えフリューへ導入する冷却媒体の流量を調整すると共
に、該積替えフリューの点検孔から排気しながら昇温す
ることによって、設置ならびに撤去に多くの工数や特別
な加熱手段を使用することなく、簡便に昇温できること
を究明し、この発明に到達した。

【００１０】すなわち、本発明の熱間積替え壁の昇温制
御方法は、燃料富ガス用水平ガスダクトに流量調整弁を
有する冷却媒体用配管を配設し、積替え炉壁煉瓦温度を
測定し、該測定した温度分布と予め定めた目標昇温パタ
ーンを比較して積替えフリューへ導入する冷却媒体の流
量を調整すると共に、該積替えフリューの点検孔から排
気しながら昇温することとしている。このように、燃料
富ガス用水平ガスダクトに流量調整弁を有する冷却媒体
用配管を配設し、積替え炉壁煉瓦温度を測定し、該測定
した温度分布と予め定めた目標昇温パターンを比較して
積替えフリューへ導入する冷却媒体の流量を調整すると
共に、該積替えフリューの点検孔から排気しながら昇温
することによって、所定の昇温パターンで昇温でき、積
替え炉壁煉瓦に目地切れ、亀裂を発生させることなく、
炉高ならびに炉長方向の積替え炉壁煉瓦の膨張を均一化
できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明において積替えフリューへ
導入する冷却媒体としては、常温の空気、窒素ガス等を
使用できるが、通常常温の空気を使用し、燃料富ガス用
の水平ガスダクト内に流量調整弁を有する冷却媒体用配
管を配設し、ブロワーを用いて該冷却媒体用配管を介し
て積替えフリューへ空気を導入する。また、積替えフリ
ューからの排気は、フリュー点検孔の蓋を開放して排風
煙突を立設すれば、ドラフトによって積替えフリュー内
の熱風を吸引排気することができる。

【００１２】また、積替え炉壁煉瓦温度の測定は、炭化
室の炉長方向ならびに炉高方向に複数の熱電対を、か
つ、積替えフリューの炉高方向に複数の熱電対を予め配
設しておき、該熱電対によって積替え炉壁煉瓦近傍の炭
化室内の炉長方向ならびに炉高方向の雰囲気温度、積替
えフリューの炉高方向の雰囲気温度を測定すればよい。

【００１３】一般に耐火煉瓦は、特有の変態点を有して
おり、例えば、炉壁を構成する珪石煉瓦は、１２０℃〜
３００℃にかけて急激に膨張する特性を有している。し
たがって、積替え炉壁煉瓦の昇温過程で最も重要なこと
は、昇温初期から昇温末期に至るいかなる温度レベル
（低〜高温）においても、昇温速度の調整が容易なこと
と、炉壁煉瓦全体を均一に昇温することである。一般に
昇温速度の制御は、昇温初期は温度レベルが低く、積替
え煉瓦を高温に晒すと急激な膨張によって亀裂が発生す
る恐れがあり、非補修部からの導入顕熱も低い方が望ま
しいが、昇温が進むにつれて持込み顕熱が高い方が望ま
しい。

【００１４】したがって、本発明においては、目標とす
る昇温パターンを予め設定しておき、その昇温パターン
となるよう、積替え部位の各部温度を測定し、その結果
に基づいて冷却媒体の導入量を調整し、昇温速度を制御
するのである。

【００１５】

【実施例】

実施例１ 以下に本発明のコークス炉熱間積替え壁の昇温制御方法
の詳細を実施の一例を示す図１ないし図３に基づいて説
明する。図１は端２フリューの熱間積替え完了後の昇温
工程の概略全体断面図、図２は同じく端２フリューの熱
間積替え完了後の昇温前の概略要部斜視図、図３は同じ
く端フリューの熱間積替え完了後の昇温工程の概略要部
平面図である。

【００１６】図１ないし図３において、１はコークス炉
で、炭化室２ａ〜２ｄと燃焼室３ａ〜３ｃが交互に配置
され、その下部に蓄熱室４が各燃焼室３ａ〜３ｃと接続
されている。各燃焼室３ａ〜３ｃは隔壁煉瓦５で区画さ
れた多数のフリュー６から構成されている。ここでは燃
焼室３ｂの炭化室２ｂ側の炉壁煉瓦７と炭化室２ｃ側の
炉壁煉瓦８とを窯口から２フリュー積替えした場合につ
いて説明する。

【００１７】１１、１２は炭化室２ｂ、２ｃ間の窯口か
ら端２フリュー６、６間の積替え炉壁煉瓦、１３、１４
は炭化室２ｂ、２ｃ間の非積替え炉壁煉瓦、１５は端２
フリュー６、６間の積替え隔壁煉瓦、１６は積替え炉壁
煉瓦１１、１２に対向する炉壁の窯口から端２フリュー
６、６間に亘って装着した断熱材、１７は炭化室２ｂ、
２ｃの積替え部の天井部に設置した断熱材、１８は積替
え炉壁煉瓦１１、１２と非積替え炉壁煉瓦１３、１４間
を遮断するための断熱隔壁、１９は炭化室２ｂ、２ｃの
積替え部の炉底部に設置した断熱材である。２０は炭化
室２ｂ、２ｃの窯口に装着した断熱蓋である。

【００１８】２１、２２は炭化室２ｂ、２ｃ下部の燃料
富ガスの水平ガスダクト、２３は各蓄熱室４に連結する
水平交道である。２４は積替え炉壁煉瓦１１、１２の昇
温速度制御のための冷却用空気配管、２５は水平ガスダ
クト２１、２２の端フリュー６および端から２番目のフ
リュー６より奧側とを遮断するガス止め部材、２６、２
７は冷却用空気配管２４から分岐して水平ガスダクト２
１、２２の端フリュー６および端から２番目のフリュー
６に冷却用空気を供給する分岐管で、流量調整弁２８が
設けられ、流量調整弁２８を調整することによって、非
積替え炉壁煉瓦１３、１４および非積替え隔壁煉瓦１
３、１４から積替え炉壁煉瓦１１、１２部へ導入する顕
熱を緩和できるよう構成されている。

【００１９】なお、２９は端フリュー６および端から２
番目のフリュー６の炉頂部の点検孔に立設した排気ダク
トで、分岐管２６、２７を介して端フリュー６および端
から２番目のフリュー６に冷却用空気を供給する場合の
排気煙突として作用する。３０は演算器で、積替え炉壁
煉瓦１１、１２または炭化室２ｂ、２ｃの主要部あるい
は端フリュー６および端から２番目のフリュー６の主要
部に取付けた各熱電対３１から入力される実測温度と、
予め入力設定されされている昇温カーブとを比較し、各
熱電対３１から入力される実測温度が昇温カーブに追従
するよう、流量調整弁２８を調節して端フリュー６およ
び端から２番目のフリュー６に供給する冷却用空気量を
制御すると共に、断熱隔壁１８に設けた図示しないダン
パーの開度を調整し、積替え炉壁煉瓦１１、１２の昇温
速度を予め入力設定されされている昇温カーブになるよ
う正確に、かつ均一に制御できるよう構成されている。

【００２０】上記のとおり構成したことによって、積替
え作業が完了し、積替え炉壁煉瓦１１、１２および積替
え隔壁煉瓦１５が完成したのち、積替え炉壁煉瓦１１、
１２および積替え隔壁煉瓦１５を加熱昇温する場合は、
先ず炭化室２ｂ、２ｃの窯口に断熱蓋２０を装着する。
次いで演算器３０は各熱電対３１から入力される実測温
度と、予め入力設定されている昇温カーブとを比較し、
各熱電対３１から入力される実測温度が昇温カーブに追
従するよう、流量調整弁２８を調節して端フリュー６お
よび端から２番目のフリュー６に供給する冷却用空気量
を制御すると共に、断熱隔壁１８に設けた図示しないダ
ンパーの開度を調整し、積替え炉壁煉瓦１１、１２の昇
温速度を予め入力設定されされている昇温カーブになる
よう正確に、かつ均一に制御する。

【００２１】上記のとおり、演算器３０で予め入力設定
されている昇温カーブに追従するよう流量調整弁２８お
よび断熱隔壁１８に設けた図示しないダンパーの開度を
調整することによって、昇温初期は積替え炉壁煉瓦１
１、１２および積替え隔壁煉瓦１５を高温に晒すと急激
な膨張によって亀裂が発生する恐れがあるので、端フリ
ュー６および端から２番目のフリュー６に供給する冷却
用空気量を多くし、非積替え炭化室２ｂ、２ｃおよび非
積替え隔壁煉瓦５からの導入顕熱を緩和して低温度レベ
ルでゆっくりと、昇温が進むにつれて持込み顕熱が高い
方が望ましいので、端フリュー６および端から２番目の
フリュー６に供給する冷却用空気量を低減して昇温カー
ブに追従するよう制御することができる。

【００２２】実施例２ 炉高７１２５ｍｍ、炉幅４６０ｍｍ、炉長１６５００ｍ
ｍのコークス炉の窯口から１２００ｍｍの炉壁煉瓦およ
びフリューの隔壁煉瓦を積替えたのち、積替え炉壁煉瓦
および積替え隔壁煉瓦を昇温するに際し、炭化室および
端から２番目のフリューの上部に熱電対を設置し、前記
実施例１の本発明法により昇温した場合と、端フリュー
および端から２番目のフリューに冷却用空気を導入する
ことなく、断熱隔壁に設けたダンパーの開度を調整して
非積替え炭化室２ｂ、２ｃからの高温ガスを導入して昇
温した従来法のそれぞれについて、炉高方向上部におけ
る昇温開始からの経過日数と炭化室側と燃焼室側温度と
の関係を測定した。その結果を図４、表１に示す。ま
た、積替え炉壁煉瓦および積替え隔壁煉瓦の目地切れ、
亀裂の発生状況を目視観察した。なお、昇温目標は、最
初の６日間は３０℃／日、次の３日間は４０℃／日、次
の２日間は５０℃／日、最後の３日間は１００℃／日と
した。

【００２３】

【表１】

【００２４】図４、表１に示すとおり、図４×印の従来
法では、昇温パターンとの温度差は非常に大きくなって
いるのに対し、本発明法では、昇温パターンとの温度差
は従来法に比較して大幅に改善されている。また、本発
明法では、積替え炉壁煉瓦および積替え隔壁煉瓦の目地
切れ、亀裂の発生は認められなかった。

【００２５】実施例３ 炉高７１２５ｍｍ、炉幅４６０ｍｍ、炉長１６５００ｍ
ｍのコークス炉の窯口から１２００ｍｍの炉壁煉瓦およ
びフリューの隔壁煉瓦を積替えたのち、積替え炉壁煉瓦
および積替え隔壁煉瓦を昇温するに際し、炭化室の窯口
から３００ｍｍ、１０００ｍｍの各位置に、炉底から
２．０ｍ、４．０ｍ、６．０ｍの積替え炉壁煉瓦面に熱
電対を設置し、前記実施例１の本発明法により昇温した
場合の昇温開始からの経過日数と炉壁温度との関係を測
定した。その結果を表２に示す。

【００２６】

【表２】

【００２７】表２に示すとおり、炉長方向ならびに炉高
方向の温度差が約１０℃以下と、ほぼ平均的に、かつ、
昇温パターンに対しても、温度差がほぼ１０℃以下で昇
温することができた。

【００２８】

【発明の効果】本発明の熱間積替え壁の昇温制御方法に
よれば、コークス炉炭化室の炉壁煉瓦の熱間補修により
部分積替えした炉壁煉瓦の昇温において、多数の工数と
特別な加熱手段を用いることなく、簡便かつ正確に、炉
長方向ならびに炉高方向ほぼ均一に昇温でき、炉長方向
ならびに炉高方向の膨張が積替え炉壁煉瓦全体で均一に
行われ、補修部の積替え煉瓦の目地切れ、亀裂発生を防
止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】端２フリューの熱間積替え完了後の昇温工程の
概略全体断面図である。

【図２】同じく端２フリューの熱間積替え完了後の昇温
前の概略要部斜視図である。

【図３】同じく端フリューの熱間積替え完了後の昇温工
程の概略要部平面図である。

【図４】実施例２における従来法と本発明法の経過日数
と平均温度との関係を示すグラフである。

【図５】コークス炉の構造を示す炉団方向の縦断面図で
ある。

【符号の説明】

１ コークス炉 ２ａ〜２ｄ、５３ 炭化室 ３ａ〜３ｃ、５２ 燃焼室 ４、５１ 蓄熱室 ５ 隔壁煉瓦 ６ フリュー ７、８、５４ 炉壁煉瓦 １１、１２ 積替え炉壁煉瓦 １３、１４ 非積替え炉壁煉瓦 １５ 積替え隔壁煉瓦 １６、１７、１９ 断熱材 １８ 断熱隔壁 ２０ 断熱蓋 ２１、２２ 水平ガスダクト ２３ 水平交道 ２４ 冷却用空気配管 ２５ ガス止め部材 ２６、２７ 分岐管 ２８ 流量調整弁 ２９ 排気ダクト ３０ 演算器 ３１ 熱電対

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 室炉式コークス炉の炭化室炉壁煉瓦を部
   分的に熱間積替えしたのち、積替え炉壁煉瓦を加熱昇温
   時の昇温制御方法において、燃料富ガス用水平ガスダク
   トに流量調整弁を有する冷却媒体用配管を配設し、積替
   え炉壁煉瓦温度を測定し、該測定した温度分布と予め定
   めた目標昇温パターンを比較して積替えフリューへ導入
   する冷却媒体の流量を流量調整弁により調整すると共
   に、該積替えフリューの点検孔から排気しながら昇温す
   ることを特徴とするコークス炉熱間積替え壁の昇温制御
   方法。