JP3421844B2 - 炭化炉内の気密性が優れたコークス炉 - Google Patents
炭化炉内の気密性が優れたコークス炉Info
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Description
ークスを製造するコークス炭化室（炉）の気密性が優れ
たコークス炉に関するものである。
を空気を遮断しながら加熱昇温していくと、１００℃ま
では水分が蒸発、さらに３００℃になると一酸化炭素や
吸蔵ガスを放出する。さらに昇温すると石炭の熱分解が
始まってガスやタールを発生。５００℃近くなると固化
し、７００℃付近で収縮して脆弱な部分から亀裂を発
生、９００℃以上になると乾留コークスが得られる。こ
うしたコークスを製造する設備は、石炭を一定大きさの
粒子にする粉砕機、数種類の石炭を配合するための配合
槽や混炭機など多くの付帯設備の他に、コークス押出機
やコークス消化装置などの炉回り設備とコークス炉で構
成されている。コークス炉の基本構造は、図６に一部切
欠斜視図で示す様に、炉体下部に蓄熱炉Ａがあり、その
上部に燃焼炉Ｂと炭化炉Ｃが交互に配列されている。Ｄ
は石炭装入口で、炭火炉Ｃの上部に設けられている。Ｅ
は炭火炉蓋で、炭火炉Ｃの前後の出入口を閉塞する。す
なわち、燃料ガスは燃焼炉Ｂの底部からまた空気は蓄熱
炉Ａで予熱されて該燃焼炉Ｂで燃焼し、１０００℃〜１
２００℃の高温度に昇温して隣炉の炭化炉Ｃの石炭を加
熱する。廃棄ガスは、炭火炉Ｃの上部に設けた排気管
（図示せず）を経て蓄熱炉の格子煉瓦を加熱し煙道Ｆを
通って煙突に逃出する。またコークス炉を築造する炉材
は、１０００℃以上の高温領域で機械的強度が大きいこ
と、頻繁に炉口が開放されるため体積変化が小さいこ
と、熱伝導性の良い特性を持った耐火煉瓦が使用されて
いる。またコークスを大量に使用する高熱作業の製鉄業
においては、高品質（特に、強度特性）なコークスが要
求されている。
動化や中央管理システムによる遠隔自動操業に切り換え
られて労働負荷の軽減や安全な作業性の確保が図られる
様になった。さらに公害問題を解消した作業環境の改善
や生産性の向上など総合的見地から設備技術を見直す技
術開発が進められている。その一つが、コークス炭化炉
の炉蓋である。炉蓋の炉内気密性が悪ければ、コークス
炉内で発生する一酸化炭素などを放出して作業環境や大
気を汚染し、過剰な空気が炉内に進入すると石炭乾留層
に混在し、圧力が伴えば引火爆発の危険性もある。ま
た、炭化室炉の炉壁損傷の原因にもなり兼ねない問題が
あった。このため炉蓋は、コークス炉の炭化炉出入口を
閉塞する耐火煉瓦を内張りした鋼質製シールプレートの
炉内側周縁部に炭化炉出入口近傍の壁炉周面に当接し密
着するフランジ状のナイフエッジ部材を設け、かつ炉外
側に閂を設けた着脱自在機構の蓋が使用されている。こ
の様な構造の炉蓋は、低温加熱域では発生するガスを炉
内に封じ込める事ができるが、さらに昇温した高温加熱
域では綱質製シールプレートが膨張して変形し、ナイフ
エッジ部材の当接密着部に形成された漏出隙間から大量
の炉内発生ガスを流出する問題があった。
−９７９号や特願平９−１９５２９号の公報などで紹介
されている。これらの炉蓋は、炭化炉の両端部に存在す
る出入口を閉塞する耐火煉瓦を内張した炉内プレートの
炉外側に、炭化炉出入口近傍の壁炉周面に当接し密着す
るフランジ状のナイフエッジ部材を枠体状に周設したシ
ールプレートを張り合わせ、さらに該シールプレートの
炉外側にスライドプレートを張り合わせたプレート合板
構造の前衛板を、炉内側に設けたスライド用保持金具を
介して炉蓋フレームに摺動可能に架設したコークス炉蓋
が使用されている。
衛板を設けたコークス炉蓋は、高温度の熱を受けて膨張
するスライドプレートの変形を摺動矯正できる構造に組
み立てられているため、前記した以前の炉蓋に較べ、炉
内発生ガスの流出を著しく防止する効果を有するが、時
には炉内に装入された石炭層の堆積密度差によって炉内
発生ガスの流出経路が異なり、不均一な温度上昇を呈し
て局部的に不均一な膨張と変形を起こし、自己摺動矯正
機能を失って複雑な形状に変形し、炭化炉開閉口近傍の
壁炉周面と炉蓋の間に微小隙間を形成して炉内発生ガス
を放出する問題があった。
種々検討した結果、炉内に装入された石炭層の堆積密度
差によって起こる炭化炉出入口近傍の炉壁周面と炉蓋の
間の微小隙間を、スライドプレートと耐火煉瓦内張層と
の間に耐熱性パッキングシートを介してシールプレート
と炉内プレートを挟み込んで締結ボルトで一体的に重ね
合わせたフロント重合部材と、シールプレート板面に変
形矯正作用を為す締結ボルト用遊通孔を穿設する炉蓋構
造による事によって、炉内発生ガスの放出を防止した炭
化炉内の気密性が優れたコークス炉を提供するものであ
る。
成したもので、その要旨は、コークス炭化炉の出入口に
開閉自在な炉蓋フレームの炉内側に、該コークス炭化炉
出入口近傍の炉壁周面に当接するナイフエッジ断面形状
のフランジ部材を周設しかつ板面に締結ボルト用遊通孔
を穿設した耐熱金属製シールプレートの炉内側にはコー
クス炭化炉内に突設する耐火煉瓦を内張りした金属製炉
内プレートを耐熱性パッキングシートを介して面着しま
た炉外側には弯曲防止補強リブを背面に設けた金属製ス
ライドプレートを面着すると共に締結ボルトを通して一
体的に重ね合わせたフロント重合部材を摺動可能に設
け、さらに該炉蓋フレームの周縁部に前記した耐熱金属
製シールプレートのフランジ部材を壁炉周面に押圧する
伸縮自在な駆動機構を付設して構成した炭化炉内の気密
性が優れたコークス炉である。
て、ナイフエッジ断面形状のフランジ部材を周設した耐
熱金属製シールプレートの厚みが１．０〜３．０ｍｍ
で、弯曲防止補強リブを背面に設けた金属製スライドプ
レートの厚みが９ｍｍ以上でかつ金属製スライドプレー
トの厚みが耐熱金属製シールプレート厚みの７倍以上で
ある前記記載の炭化炉内の気密性が優れたコークス炉で
ある。
しながら詳細に説明する。図１は本発明コークス炉蓋の
一実施例を正面図、図２は図１のＸ−Ｘ線断面拡大図を
示す。図１および図２において、１は押圧式炭化炉蓋
で、コークス炭化炉２（図６のＣに相当）のコークス押
出機側またはコークス排出側の出入口を閉塞する開閉自
在な炉蓋である。押圧式炭化炉蓋１は、図３に図１のＹ
−Ｙ線拡大断面図をまた図４に図１のＺ−Ｚ線拡大断面
図を示す様に、押圧構造の耐熱構造に設けられている。
図３および図４において、３は炉蓋フレームである。炉
蓋フレーム３は、周端部にフランジ部材を設けた片側開
放型溝型断面形状の鋼鉄製フレーム部材で、上下方向に
長尺なコークス炭化炉２の出入口を閉塞する大きさで開
閉自在に設けられている。４は閂で、押圧軸５を介し
て、炉蓋フレーム３をコークス炭化炉２の出入口を強く
押圧するものである。閂４は、図３に一実施例で示す様
に、コークス炭化炉２の出入口炉壁枠フレーム６に相対
向する位置で立設された押圧支持部材７に該閂４の先端
部分が遊挿されて炉蓋フレーム３を跨越す様に架設さ
れ、かつ炉蓋フレーム３と閂４との間には強力な圧縮バ
ネ８を介装して組立てられている。また本発明におい
て、閂４は、炉蓋フレーム３の全長でコークス炭化炉２
の出入口を強く押圧する様に、炉蓋フレーム３の上下位
置あるいはその他任意な位置に設けられる。図３は、圧
縮バネ８に皿バネを使用した場合の一実施例で、皿バネ
の代わりにコイル圧縮バネを使用してもよく、これらバ
ネの代わりに螺子ボルトを使用してもよい。すなわち、
閂４は、圧縮バネ８や螺子ボルトなどによって、炉蓋フ
レーム３をコークス炭化炉２側へ押圧しまた解除する進
退自在駆動構造に設けられている。また図２において、
９はリンク機構の蝶番である。蝶番９は、一端はコーク
ス炉本体に取付けられ他端は炉蓋フレーム３に取付けら
れて、押圧式炭化炉蓋１を枢動自在かつコークス炭化炉
２の出入口を開閉自在に保持するものである。すなわ
ち、本発明において、押圧式炭化炉蓋１の炉蓋フレーム
３は、コークス押出機側とコークス排出側に設けられ、
かつ閂４の駆動操作によって、コークス炭化炉２の出入
口に強く押圧しまた離脱する開閉自在な駆動機構に組立
てられている。
のコークス炭化炉２側に、フロント重合部材Ｋが設けら
れている。図５は、本発明におけるフロント重合部材Ｋ
の一実施例の分解斜視図で、図１の押圧式炭化炉蓋１の
長さをやや短縮して示したものである。図５において、
１０は耐熱金属製シールプレートである。耐熱金属製シ
ールプレート１０は、コークス炭化炉２の出入口を全面
閉塞する着脱自在な耐熱金属板の周端部に、前記した開
閉口炉壁枠フレーム６に当接する先細断面形状すなわち
ナイフエッジ断面形状のフランジ部材１１を周設し、か
つ板面に後述する多数の締結ボルトの遊通孔１２を穿設
した耐熱金属性シート材である。すなわち、耐熱金属製
シールプレート１０は、コークス炭化炉２の開閉口炉壁
枠フレーム６に当接するフランジ部材１１を押圧して、
コークス炭化炉２で生成する炉内発生出ガスの漏出を防
止するものであって、１０００℃以上の高温度に耐え極
端に大きく変形することなくシート性を保持する厚手の
鋼板、例えばＳＳ４１やステンレス鋼板など各種の耐熱
性金属板材料を使用する。
は、コークス炭化炉２に突出する耐火煉瓦１３を内張り
した金属製炉内プレート１４が、耐熱性パッキングシー
ト１５を介して面着される。耐火煉瓦１３は、コークス
炭化炉２内の高温度に保持し、この高温度に曝される押
圧式炭化炉蓋１の焼損を防止するもので、図示する様に
築造作業や補修作業の容易性から短尺な耐火煉瓦を並べ
て使用したり、あるいはさらに耐火煉瓦間の目地から炉
内ガス漏れを防止するために不定形耐火物を内張りを施
して築造される。耐火煉瓦１３の材質については、特に
限定するものではなく、シャモット質やドロマイト質な
ど多くの種類の耐火物材料が使用される。また耐熱性パ
ッキングシート１５は、コークス炭化炉２の高温度の熱
を受けて膨張する耐火煉瓦１３または湾曲状に形状変化
する金属製炉内プレート１４の変形押圧力（応力）を吸
収しあるいは和らげて耐熱金属製シールプレート１０さ
らには押圧式炭化炉蓋１の変形を防止し、延いては本発
明が目的のコークス炭化炉２内のシール性が阻害される
のを防止するものであって、耐熱性ゴムの他にセラミッ
クファイバー材やグラファイト材などの様に、変形する
する際に生じる応力を吸収するシート状の弾性材料が使
用される。また耐熱金属製シールプレート１０の炉外側
には、湾曲防止補強リブ１６を背面に設けた金属製スラ
ドプレート１７が面着されている。金属製スライドプレ
ート１７は、炉内側に設けた各種のシートや耐火煉瓦１
３を把持するもので、これらの把持部材の重量にも耐え
られまた高温度にも湾曲変形する事なく一定の形状が保
持される様に、形状変化防止用の補強リブ１６が任意な
形状と本数と位置に設けられている。さらに本発明にお
いては、上記の様に各種のシートや耐火煉瓦１３を面着
した後、各隣接間をボルトで強固に締結し、あるいは図
５で明白に示す様に、耐火煉瓦１３に植設した締結ボル
ト１８を通して一体的に重ね合わせ、フロント重合部材
Ｋを構成する。１９および２０は、金属製炉内プレート
１４および耐熱性パッキングシート１５に穿設された締
結ボルト１８のボルト挿通孔で、前記した耐熱金属製シ
ールプレート１０の締結ボルト用遊通孔１２と同様に、
耐火煉瓦１３の任意な位置に植設された締結ボルト１８
の位置に合わせて穿設されている。なお、本発明におい
て、耐熱金属製シールプレート１０の締結ボルト用遊通
孔１２を締結ボルト１８の直 径よりも大きく穿設する事
によって、耐熱金属製シールプレート１０が膨脹しなが
らスライドする際に締結ボルト１８に抑制されて捲り上
がり皺になるのを防止する効果を奏する。つまり、締結
ボルト用遊通孔１２は、耐熱金属製シールプレート１０
のスライド用逃避孔でもある。上記の様に締結されたフ
ロント重合部材Ｋは、加熱と冷却が繰り返される過酷な
使用条件においても、耐熱金属製シールプレート１０が
変形する事なく、高温度のコークス炭化炉１２を密封す
る事ができる。
は、さらに図２で示す様に、コークス炭化炉２の出入口
を閉塞する開閉自在かつ枢動自在な炉蓋フレーム３のコ
ークス炉内側を摺動可能に設けられる。この一例を示す
と、図５で示す様に、金属製スライドプレート１７に設
けた弯曲防止補強リブ１６の間隙でかつ該金属製スライ
ドプレート１７の長手方向に、切欠断面構造のスライド
用金物支持部材２１を取り付けると共に、該スライド用
金物支持部材２１に、図３および図４で示す様に炉蓋フ
レーム３に取付けたスライド用嵌合部材２２を嵌装する
摺動構造に設けている。また必要によっては、炉蓋フレ
ーム３に切欠断面構造のスライド用金物支持部材２１を
設け、金属製スライドプレート１７の弯曲防止補強リブ
１６を嵌装する摺動構造に設けてもよい。すなわち、フ
ロント重合部材Ｋは、コークス炭化炉２の出入口を閉塞
し易い様に、金属製スライドプレート１７を介して、炉
蓋フレーム３に摺動可能に設けられている。また本発明
においては、フロント重合部材Ｋと炉蓋フレーム３を摺
動可能に設ける事によって、コークス炭化炉２の熱で受
けたフロント重合部材Ｋの大きな熱歪みが炉蓋フレーム
３に伝播する事なく遮断されるため、構造上変形のない
炉蓋フレーム３が長期間維持される効果を奏する。
２３は、図３で示す様に、閂４が炉蓋フレーム３をコー
クス炭化炉２に強く押圧する場合に金属製スライドプレ
ート１７が妨害する事ない様に、該金属製スライドプレ
ート１７の押圧軸突出前方位置に穿設された押圧軸５の
先端部貫通孔である。また２４は、荷重片持突起物であ
る。荷重片持突起物２４は、コークス炭化炉２の出入口
を閉塞するフロント重合部材Ｋが有する大荷重を炉蓋フ
レーム３に係着保持するものである。
の周縁部に前記した耐熱金属製シールプレート１０のフ
ランジ部材１１を壁炉周面に押圧する伸縮自在な駆動機
構が付設されている。図３および図４はその一実施例を
示す。図３および図４において２５は、シリンダーやス
プリングなどの伸縮自在な駆動部材で、図１の如き炉蓋
フレーム３の周囲に沿って多数個が設けられ、耐熱金属
製シールプレート１０のフランジ部材１１をコークス炭
化炉２の出入口炉壁枠フレーム６に押圧し、コークス炭
化炉２内を密封する。図４において、２６は耐熱金属製
シールプレート１０の位置調整用ボルトで炉蓋フレーム
３に設けられ、耐熱金属製シールプレート１０がコーク
ス炭化炉２の出入口を押圧方向に振幅する度合いを調整
するものである。
２の開閉口に一様に密着しかつ高温度に曝されて起こる
変形を自己抑制し、常に気密性を安定に保持し、耐用寿
命の長いコークス押圧式窯蓋は、ナイフエッジ断面形状
のフランジ部材１１を周設した耐熱金属性シールプレー
ト１０の厚みが１．０〜３．０ｍｍが好ましい。また弯
曲防止補強リブ１６を背面に設けた金属製スライドプレ
ート１７の厚みが９ｍｍ以上で、かつ金属製スライドプ
レート１７の厚みが耐熱金属製シールプレート１０厚み
の７倍以上である事が好ましい。
は、前記した様に通常のコークス製造作業にしたがって
操業が行われる。コークス炭化炉２の出入口に、予め耐
熱金属製シールプレート１０の振幅間隙を位置調整用ボ
ルト２６で適宜に位置調整した押圧式炭化炉蓋１を当接
し、続いて閂４とフランジ部材１１を駆動してコークス
炭化炉２をしっかりと閉塞した後、コークス炉の石炭装
入口（図６のＤ）から石炭粒子を炭化炉（図６のＣ）に
挿入し、空気を遮断しながら昇温し、石炭粒子子を乾留
しながら、優れた品質のコークスを製造する。
構造と違って、耐熱性パッキングシート１５を介装して
耐熱金属製シールプレート１０と金属製炉内プレート１
４と金属製スライドプレート１７と耐火凍瓦１３を締結
ボルト１８を通して一体的に重ね合わせ、さらに耐熱金
属製シールプレート１０に締結ボルト１８の締結ボルト
用遊通孔１２を穿設したフロント重合部材Ｋを炉蓋フレ
ーム３に取付けた押圧式炭化炉蓋１であるため、高温度
の熱影響によって起こる変形すなわち変形応力が耐熱性
パッキングシート１５によって吸収されまた耐熱金属製
シールプレート１０の締結ボルト用遊通孔１２によって
スライドするため、コークス炭化炉２の気密性が保持さ
れる。
を使用したコークス炉は、コークス炭化炉の気密性が確
実に保持されるために、石炭を乾留する際に発生する一
酸化炭素などの様な有害で公害な炉内発生ガスの漏出を
防止し、コークス炉上での安全な作業環境が確保される
効果を奏する。
−Ｘ線断面図。
−Ｙ線拡大断面図。
−Ｚ線拡大断面図。
の分解斜視図。
す。
Claims (2)
- 【請求項１】 コークス炭化炉（２）の出入口に開閉自
在に設けた炉蓋フレーム（３）のコークス炉内側に、該
コークス炭化炉出入口近傍の炉壁周面に当接するナイフ
エッジ断面形状のフランジ部材（１１）を周設しかつ板
面に締結ボルト用遊通孔（１２）を穿設した耐熱金属製
シールプレート（１０）の炉内側にはコークス炭化炉
（２）に突出する耐火煉瓦（１３）を内張りした金属製
炉内プレシート（１４）を耐熱性パッキングシート（１
５）を介して面着しまた炉外側には弯曲防止補強リブ
（１６）を背面に設けた金属製スライドプレート（１
７）を面着すると共に締結ボルト（１８）を通して一体
的に重ね合わせたフロント重合部材（Ｋ）を摺動可能に
設け、さらに該炉蓋フレーム（３）の周縁部に前記した
耐熱金属製シールプレート（１０）のフランジ部材（１
１）を壁炉周面に押圧する伸縮自在な駆動機構（２５）
を付設して構成した事を特徴とする炭化炉内の気密姓が
優れたコークス炉。 - 【請求項２】 ナイフエッジ断面形状のフランジ部材
（１１）を周設した耐熱金属製シールプレート（１０）
の厚みが１．０〜３．０ｍｍで、弯曲防止補強リブ（１
６）を背面に設けた金属製スライドプレート（１７）の
厚みが９ｍｍ以上でかつ金属製スライドプレート（１
７）の厚みが耐熱金属製シールプレート（１０）厚みの
７倍以上である請求項１記載の炭化炉内の気密性が優れ
たコークス炉。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2000140932A JP3421844B2 (ja) | 2000-04-04 | 2000-04-04 | 炭化炉内の気密性が優れたコークス炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000140932A JP3421844B2 (ja) | 2000-04-04 | 2000-04-04 | 炭化炉内の気密性が優れたコークス炉 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001288472A JP2001288472A (ja) | 2001-10-16 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000140932A Expired - Lifetime JP3421844B2 (ja) | 2000-04-04 | 2000-04-04 | 炭化炉内の気密性が優れたコークス炉 |
Country Status (1)
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| AU2003244118A1 (en) | 2002-06-13 | 2004-02-02 | Yamasaki Industries Co., Ltd. | Coke carbonization furnace cover for promoting increase in temperature of coal particles near the cover |
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2000
- 2000-04-04 JP JP2000140932A patent/JP3421844B2/ja not_active Expired - Lifetime
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