(57)【要約】【課題】改良されたコークス炉室を提供する。【解決手段】モノリスソールフリュー区分であって、その内部に蛇行経路を有するモノリスソールフリュー区分と、前記モノリスソールフリュー区分から垂直に上方に延びる前壁、及び前記前壁と対向する後壁と、前記前壁と前記後壁との間で床から垂直に上方に延びる第１の側壁、及び前記第１の側壁と反対側の第２の側壁と、前記モノリスソールフリュー区分の上に位置付けられ、前記第１の側壁から前記第２の側壁に架かるモノリスクラウンと、を備えるコークス炉室である。【選択図】図１Ａ
2020176277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉室であって、
モノリスソールフリュー区分であって、その内部に蛇行経路を有するモノリスソールフリュー区分と、
前記モノリスソールフリュー区分から垂直に上方に延びる前壁、及び前記前壁と対向する後壁と、
前記前壁と前記後壁との間で床から垂直に上方に延びる第１の側壁、及び前記第１の側壁と反対側の第２の側壁と、
前記モノリスソールフリュー区分の上に位置付けられ、前記第１の側壁から前記第２の側壁に架かるモノリスクラウンと、
を備える、コークス炉室。
【請求項２】
前記モノリスクラウンは、前記第１の側壁から前記第２の側壁に架かる複数のモノリス部分を含み、前記複数のモノリス部分は、前記前壁と前記後壁の間で互いに概ね隣接して位置付けられる、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項３】
前記モノリスクラウンまたは側壁のうちの少なくとも１つは、前記コークス炉室を加熱または冷却すると、調整量だけ平行移動、収縮、または拡張するように構成され、
前記モノリスクラウンは、前記第１の側壁上に載っている第１の端部、及び前記第１の端部に対向し、前記第２の側壁上に載っている第２の端部を含み、
前記第１の側壁及び前記第２の側壁は、前記調整量よりも大きな境界面面積を有する、
請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項４】
前記モノリスクラウンは、複数の隣接するアーチを含む、請求項３に記載のコークス炉室。
【請求項５】
前記モノリスクラウンは、非アーチ形状を含む、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項６】
前記モノリスクラウンは、略平坦な形状を含む、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項７】
前記モノリスクラウンは、熱的に体積安定な材料を含む、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項８】
前記モノリスクラウンは、溶融シリカ、ジルコニア、または耐火材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項９】
水平熱回収コークス炉室を含む、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項１０】
前記モノリスクラウンは、重なり合ったまたは組み合った接合部により前記第１の側壁または前記第２の側壁のうちの少なくとも１つと交わる、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項１１】
前記第１及び第２の側壁はモノリス区分である、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項１２】
前記モノリスソールフリュー区分、前記第１及び第２の側壁、ならびに前記クラウン区分は、モノリス構成要素である、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項１３】
炉は実質的に煉瓦を含まない、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項１４】
コークス炉室であって、
室床と、
前記室床に略直交する複数の側壁と、
前記室床の上に位置付けられ、少なくとも２つの側壁の間の領域に少なくとも部分的に架かるモノリス構成要素と、を備え、前記モノリス構成要素が、熱的に体積安定な材料を含む、コークス炉室。
【請求項１５】
前記熱的に体積安定な材料は、溶融シリカまたはジルコニアを含む、請求項１４に記載のコークス炉室。
【請求項１６】
前記モノリス構成要素は、床に対して平行、アーチ状、または角度を持つ表面を含む、請求項１４に記載のコークス炉室。
【請求項１７】
コークス製造室またはソールフリューを含む、請求項１４に記載のコークス炉室。
【請求項１８】
複数のモノリス構成要素を含む、請求項１７に記載のコークス炉室。
【請求項１９】
水平熱回収コークス炉の温度を下げる方法であって、
床と、第１の側壁及び前記第１の側壁と反対側の第２の側壁と、前記床の上部において少なくとも部分的に前記第１の側壁と前記第２の側壁間の空間にある炉クラウンと、を有するコークス炉構造であって、前記床、前記第１の側壁、前記第２の側壁、または前記炉クラウンのうちの少なくとも１つはモノリシック構成要素であるコークス炉構造を形成すること、
前記コークス炉を加熱すること、
前記コークス炉の温度を熱的に体積安定な温度未満に下げること、および、
前記コークス炉構造を維持すること、
を含む、方法。
【請求項２０】
前記コークス炉構造を形成することは、炉を、少なくとも部分的に、熱的に体積安定な材料で形成することを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記コークス炉構造を形成することは、前記第１の側壁と前記第２の側壁との間の距離の少なくとも一部に架かるモノリスを形成すること含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２２】
前記コークス炉構造を形成することは、少なくとも部分的にシリカ煉瓦で前記コークス炉構造を形成することを含み、前記コークス炉を熱的に体積安定な温度未満に下げることは、前記コークス炉を１，２００°Ｆの温度未満に下げることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２３】
前記コークス炉の温度を下げることは、炉運転を運転能力の５０％以下に下げることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２４】
前記コークス炉の温度を下げることは、該炉を停止させることを含む、請求項１９に記載の方法。
【請求項２５】
コークス炉室であって、
炉床と、
前端部及び前記前端部と反対側の後端部と、
前壁と後壁との間の前記床から垂直に上方に延びる第１の側壁及び前記第１の側壁と反対側の第２の側壁と、
前記床の上方に位置付けられ、前記第１の側壁から前記第２の側壁に架かるクラウンと、
熱的に体積安定な材料を含み、前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に複数の隣接する道を有するソールフリューと、
を備える、コークス炉室。
【請求項２６】
前記熱的に体積安定な材料は、溶融シリカまたはジルコニアを含む、請求項２５に記載のコークス炉室。
【請求項２７】
前記ソールフリューは、複数のソールフリュー壁セグメントから構成される少なくとも１つのソールフリュー壁を含む、請求項２５に記載のコークス炉室。
【請求項２８】
前記ソールフリュー壁セグメントは、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項２７に記載のコークス炉室。
【請求項２９】
前記ソールフリュー壁セグメントは、前記ソールフリュー壁セグメントの端部に関連する隆起及び溝特徴部の協働によって互いに結合されている、請求項２７に記載のコークス炉室。
【請求項３０】
前記ソールフリュー壁セグメントは、前記ソールフリュー壁セグメントの端部に関連するノッチ及び突起特徴部の協働によって互いに結合されている、請求項２７に記載のコークス炉室。
【請求項３１】
前記ソールフリューは、少なくとも１つのソールフリュー壁に結合されかつそこから概ね横方向に延びる少なくとも１つの遮断壁区分を含み、前記少なくとも１つの遮断壁区分は、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項２５に記載のコークス炉室。
【請求項３２】
前記少なくとも１つの遮断壁区分及び少なくとも１つのソールフリュー壁は、前記少なくとも１つの遮断壁セグメントの端部及び前記少なくとも１つのソールフリュー壁の側面部分と関連する隆起及び溝特徴部の協働によって互いに結合されている、請求項３１に記載のコークス炉室。
【請求項３３】
前記ソールフリューは、少なくとも１つのソールフリュー壁の端部とソールフリュー端壁との間の隙間に架かる少なくとも１つの略Ｊ形状のアーチ区分を含む、請求項２５に記載のコークス炉室。
【請求項３４】
前記アーチ区分は、アーチ状の上端部及び該上端部の一端から垂下する脚を含み、前記アーチ状の上端部の反対側の自由端は、ソールフリュー床と前記炉床との間の前記ソールフリュー端壁に動作的に結合されている、請求項３３に記載のコークス炉室。
【請求項３５】
前記少なくとも１つのアーチ区分が、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項３３に記載のコークス炉室。
【請求項３６】
前記ソールフリューは、前記複数の隣接する道のうちの少なくとも１つの角部領域に係合するような形状にされた後面と、対向する曲線状または凹面の前面とを有する、少なくとも１つのソールフリュー角部区分を含み、前記ソールフリュー角部区分は、前記角部領域を越えて流体の流れを導くように位置付けられている、請求項２５に記載のコークス炉室。
【請求項３７】
前記少なくとも１つのソールフリュー角部区分は、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項３６に記載のコークス炉室。
【請求項３８】
前記ソールフリューは、前記複数の隣接する道のうちの少なくとも１つの角部領域に係合するような形状にされた後面と、対向する曲線状または凹面の前面とを有する、少なくとも１つのソールフリュー角部区分を含み、前記ソールフリュー角部区分は、前記角部領域を越えて流体の流れを導くように位置付けられている、請求項２５に記載のコークス炉室。
【請求項３９】
前記第１の側壁及び第２の側壁のうちの少なくとも１つを通って延びるダウンカマーチャネルから更に構成され、前記ダウンカマーチャネルは、前記炉室及び前記ソールフリューと開放流体連通している、請求項２５に記載のコークス炉室。
【請求項４０】
前記ダウンカマーチャネルは、曲面の側壁を有する、請求項３９に記載のコークス炉室。
【請求項４１】
前記ダウンカマーチャネルは、様々な幾何学的形状の断面を有する、請求項３９に記載のコークス炉室。
【請求項４２】
前記ダウンカマーチャンネルは、熱的に体積安定な材料を用いて鋳造される、請求項３９に記載のコークス炉室。
【請求項４３】
前記ダウンカマーチャネルは、チャネルブロックを貫通するチャネルを有する複数のチャネルブロックから形成され、前記複数のチャネルブロックは、隣接するチャネルブロックからのチャネルが互いに整列してダウンカマーチャネルの区分を画定するように、垂直に積み重ねられている、請求項３９に記載のコークス炉室。
【請求項４４】
少なくとも１つのチャネルブロックは、前記ダウンカマーチャネル用の出口を提供するために、前記チャネルブロックの上端部及び下端部ならびに前記チャネルブロックの側面を貫通するチャネルを含む、請求項４３に記載のコークス炉室。
【請求項４５】
少なくとも１つのダウンカマーチャネルへの開口部と動作的に結合されたダウンカマーカバーを更に備え、前記ダウンカマーカバーは、前記ダウンカマーカバーを貫通するアクセス開口部内に受容されるような形状にされたプラグを含む、請求項３９に記載のコークス炉室。
【請求項４６】
前記第１の側壁及び第２の側壁のうちの少なくとも１つを通って延びる取り込みチャネルから更に構成され、前記取り込みチャネルは、前記ソールフリュー及び前記コークス炉室の流体出口と開放流体連通している、請求項２５に記載のコークス炉室。
【請求項４７】
前記取り込みチャネルは、様々な幾何学的形状の側壁を有する、請求項４６に記載のコークス炉室。
【請求項４８】
前記取り込みチャネルは、様々な幾何学的形状の断面を有する、請求項４６に記載のコークス炉室。
【請求項４９】
前記取り込みチャネルは、熱的に体積安定な材料を用いて鋳造される、請求項４６に記載のコークス炉室。
【請求項５０】
前記取り込みチャネルは、チャネルブロックを貫通するチャネルを有する複数のチャネルブロックから形成され、前記複数のチャネルブロックは、隣接するチャネルブロックからのチャネルが互いに整列して取り込みチャネルの区分を画定するように、垂直に積み重ねられている、請求項４６に記載のコークス炉室。
【請求項５１】
少なくとも１つのチャネルブロックは、前記取り込みチャネル用の入口を提供するために、前記チャネルブロックの上端部及び下端部ならびに前記チャネルブロックの側面を貫通するチャネルを含む、請求項５０に記載のコークス炉室。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、水平熱回収コークス炉、非熱回収コークス炉、及びビーハイブコークス炉におけるプレキャスト幾何学的形状の使用、例えば、水平コークス炉を構成するモノリス構成要素の使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１４年９月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／０５０，７３８号に対する優先権の利益を主張し、その開示はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
コークスは、鉄鋼の生産において鉄鉱石を溶融及び還元するために使用される固体炭素燃料及び炭素源である。「トンプソンコークス化プロセス（Thompson Coking Process）」として知られている１つのプロセスでは、粉砕した石炭を炉にバッチ方式で供給し、該炉は密閉され、厳密に制御された大気条件下で２４〜４８時間非常な高温に加熱されコークスを製造する。コークス炉は、石炭を製司コークスに変換するために長年使用されてきた。コークス化プロセス間、細かく粉砕された石炭は、制御された温度条件下で加熱されて石炭を液化し、所定の多孔度及び強度を有するコークスの溶融した塊を形成する。コークスの製造はバッチプロセスであるので、複数のコークス炉が同時に運転される。
【０００４】
加熱プロセス中に石炭粒子が受ける溶融及び融合プロセスは、コークス化の重要な部分である。石炭粒子の溶解塊への融解度及び同化度は、生成されたコークスの特性を決定する。特定の石炭または石炭混合物から最も強いコークスを製造するためには、石炭中の不活性物質に対する最適な反応比が存在する。コークスの多孔性及び強度は、鉱石精製プロセスにとって重要であり、石炭源及び／またはコークス化方法によって決定される。
【０００５】
石炭粒子または石炭粒子のブレンドを熱い炉に充填し、石炭を炉中で加熱して、得られたコークスから揮発性物質（「ＶＭ」）を除去する。コークス化プロセスは、炉の設計、石炭の種類、及び使用される転化温度に大きく依存する。典型的には、コークス化プロセス中に炉が調整され、充填した各石炭はほぼ同じ時間内にコークス化が完了される。石炭が「コークス化完了（coked out）」または完全にコークスにされると、コークスは炉から取り出され、水で急冷され、その発火温度よりも低い温度に冷却される。あるいは、コークスは、不活性ガスで乾式冷却される。コークスが過度の水分を吸収しないように、急冷運転中も注意深く制御しなければならない。一旦急冷されると、コークスはふるい分けられ、輸送のために鉄道車両またはトラックに積み込まれる。
【０００６】
石炭は熱い炉に供給されるので、石炭の供給プロセスの多くは自動化されている。スロット型または垂直型炉では、通常、石炭は炉の上部のスロットまたは開口部を通して充填される。そのような炉は、高く狭い傾向がある。コークスを製造するために、水平非回収型または熱回収型コークス化炉も使用される。非回収型または熱回収型コークス化炉では、細長い石炭の層を提供するために、石炭粒子を炉内に水平に搬送するコンベヤーが使用される。
【０００７】
原料炭（「コークス化石炭」）を形成するのに適した石炭源が減少するにつれて、コークス石炭と弱または低品質の石炭（「非コークス化石炭」）を混合して、炉に適切な石炭を供給する試みがなされている。非コークス化及びコークス化石炭を組み合わせる１つの方法は、圧縮またはスタンプチャージ（stamp-charged）された石炭を使用することである。石炭は、炉の前または後に圧縮されてもよい。いくつかの実施形態では、コークス製作プロセスにおいて非コークス化石炭を使用するために、非コークス化石炭とコークス化石炭との混合物を立方フィートあたり５０ポンド超に圧縮する。石炭混合物中の非コークス化石炭の割合が増加するにつれて、より高いレベルの石炭圧縮が必要とされる（例えば、立方フィートあたり最大約６５〜７５ポンド）。商業的には、石炭は典型的に、約１．１５〜１．２の比重（ｓｇ）または立方フィートあたり約７０〜７５ポンドに圧縮される。
【０００８】
水平熱回収（「ＨＨＲ」）炉は、ＨＨＲ炉内の相対運転大気圧条件に基づいて、化学的副産物炉と比較して特有の環境上の利点を有する。ＨＨＲ炉は負圧で作動するが、一方、化学的副産物炉はわずかに正の大気圧で作動する。両方の炉タイプは、通常、耐火煉瓦及び他の材料から構成され、実質的に気密な環境を作ることは、日常の運転中にこれらの構造に小さな亀裂が形成される可能性があるため困難であり得る。化学的副産物炉は、回収可能製品が酸化し炉が過度に加熱することを避けるために、正の圧力に保たれる。逆に、ＨＨＲ炉は負圧に保たれ、炉の外側から空気を引き込み、石炭のＶＭを酸化し、炉内の燃焼熱を放出する。環境への揮発性ガスの損失を最小限に抑えることは重要であり、正の大気条件と化学的副産物炉の小さな開口部または亀裂の組み合わせにより、原コークス炉ガス（「ＣＯＧ」）と有害な汚染物質が大気に漏れることがある。反対に、ＨＨＲ炉内の負の大気条件及び小さな開口部もしくは亀裂またはコークスプラントの他の場所では、炉またはコークスプラントの他の場所に追加の空気を引き込むことができ、負の大気条件はＣＯＧの大気への損失を阻止することができる。
【０００９】
伝統的にＨＨＲ炉は、潜在的に炉を損傷させることなく設計された能力より下の著しく低い温度で運転（例えば、それらのコークス製造）することができなかった。この制約は炉の温度制限に関連している。より具体的には、伝統的なＨＨＲ炉は、主にシリカ煉瓦から作製される。シリカ炉が建造されると、炉クラウン内の煉瓦の間に可燃スペーサが配置され、煉瓦の膨張が可能になる。一旦炉が加熱されると、スペーサが燃え尽きて、煉瓦が隣接して膨張する。一旦ＨＨＲシリカ煉瓦炉が加熱されると、それらはシリカ煉瓦の熱的に体積安定な温度より下に落ちることはなく、温度は、シリカが一般的に体積安定の（すなわち膨張または収縮しない）温度である。煉瓦がこの温度より下に下がると、煉瓦は収縮し始める。スペーサが燃え尽きると、従来のクラウンは冷却時に数インチまで収縮する可能性がある。これは、潜在的にクラウン煉瓦がシフトし始め、潜在的に崩壊するのに十分な動きである。したがって、煉瓦を熱的に体積安定な温度より高く保つために、十分な熱を炉内に維持しなければならない。これが、ＨＨＲ炉を決して停止することができないと述べられている理由である。炉は、鉄鋼及びコークスの需要が低い期間でも大幅に冷却することができないため、コークスの生産を維持する必要がある。更に、加熱されたＨＨＲ炉のメンテナンスを行うことが困難な場合がある。コークス炉システムの他の部分は、同様の熱的及び／または構造的制限を受ける可能性がある。例えば、炉床の下を走るソールフリューのクラウンは、崩壊するか、または炉床のうねり、地面沈降、熱的もしくは構造的循環、もしくは他の疲労を有することで悪い影響を受けることがある。これらの応力により、ソールフリュー内の煉瓦がシフトして脱落する可能性がある。
【発明の概要】
【００１０】
本技術は、一般に、モノリス構成要素構造を有する水平熱回収コークス炉に関する。いくつかの実施形態では、ＨＨＲコークス炉は、対向する炉側壁の間の炉幅に架かるモノリスクラウンと、コークス炉の高さ及び長さに延びるモノリス壁、ならびに／またはコークス炉の長さ及び幅に延びるモノリス床を含む。モノリス構成要素は、単一の構造として、加熱すると膨張し冷却すると収縮する。更なる実施形態では、モノリス構成要素は、熱的に体積安定な材料を含む。各種実施形態では、モノリス構成要素及び熱的に体積安定な特徴部は、組み合わせまたは単独で使用可能である。これらの設計は、モノリス構成要素の構造的一体性を維持しながら、炉を伝統的に実施可能な温度未満に下げることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１Ａ】本技術の実施形態に従って構成された水平熱回収コークス工場の等角図であり、部分的な破断図である。
【図１Ｂ】本技術の実施形態に従って構成された水平熱回収コークス炉のソールフリュー区分の上面図である。
【図１Ｃ】図１Ｂに示され、本技術の実施形態に従って構成されたソールフリューと共に使用するためのモノリスクラウンの正面図である。
【図２Ａ】本技術の実施形態に従って構成されたモノリスクラウンを有するコークス炉の等角図である。
【図２Ｂ】本技術の実施形態による収縮構成と膨張構成との間を移動する図２Ａのモノリスクラウンの正面図である。
【図２Ｃ】本技術の更なる実施形態に従って構成されたモノリスクラウンを支持する炉側壁の正面図である。
【図２Ｄ】本技術の更なる実施形態に従って構成されたモノリスクラウンを支持する炉側壁の正面図である。
【図３】本技術の更なる実施形態に従って構成されたモノリスクラウンを有するコークス炉の等角図である。
【図４Ａ】本技術の更なる実施形態に従って構成されたモノリスクラウンを有するコークス炉の等角図である。
【図４Ｂ】本技術の更なる実施形態に従って構成された図４Ａのモノリスクラウンの正面図である。
【図５Ａ】本技術の実施形態に従って構成された水平熱回収コークス炉のモノリスソールフリュー部分の等角図であり、部分的な破断図である。
【図５Ｂ】図５Ａに示され、本技術の実施形態に従って構成されたモノリスソールフリューと共に使用するためのモノリスソールフリュー壁の区分の等角図である。
【図５Ｃ】図５Ａに示され、本技術の実施形態に従って構成されたモノリスソールフリューと共に使用するための遮断壁区分の等角図である。
【図５Ｄ】図５Ａに示され、本技術の実施形態に従って構成されたモノリスソールフリューと共に使用するためのモノリスソールフリュー壁の別の区分の等角図である。
【図５Ｅ】図５Ａに示され、本技術の実施形態に従って構成されたモノリスソールフリューと共に使用するための流体チャネルを有するモノリス外側ソールフリュー壁区分の等角図である。
【図５Ｆ】図５Ａに示され、本技術の実施形態に従って構成されたモノリスソールフリューと共に使用するための開放流体チャネルを有する別のモノリス外側ソールフリュー壁区分の等角図である。
【図５Ｇ】図５Ａに示され、本技術の実施形態に従って構成されたモノリスソールフリューと共に使用するためのモノリスソールフリュー角部区分の等角図である。
【図５Ｈ】図５Ａに示され、本技術の実施形態に従って構成されたモノリスソールフリューと共に使用するためのモノリスアーチ支持の等角図である。
【図６】本技術の実施形態に従って構成された水平熱回収コークス炉のモノリスクラウン床及びモノリスソールフリュー部分の部分等角図である。
【図７】モノリス構成要素構造を有する水平熱回収コークス炉の温度を下げる方法を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
この技術のいくつかの実施形態の特定の詳細を、図１Ａ〜図７を参照して以下に説明する。コークス炉によく関連する周知の構造及びシステムを説明する他の詳細は、本技術の様々な実施形態の説明を不必要に不明瞭にすることを避けるために、以下の開示に記載されていない。図面に示される多くの詳細、寸法、角度、及び他の特性は、本技術の特定の実施形態の単なる例示である。したがって、他の実施形態は、本技術の趣旨または範囲から逸脱することなく、他の詳細、寸法、角度、及び特性を有することができる。したがって、当該技術分野において当業者は、本技術が追加の要素を有する他の実施形態を有することができること、または図１Ａ〜図７を参照して以下に示され説明される特性のいくつかを伴わない他の実施形態を有し得ることを理解する。
【００１３】
図１Ａは、本技術の実施形態に従って構成された水平熱回収（「ＨＨＲ」）コークスプラント１００の等角図であり、部分的な破断図である。プラント１００は、複数のコークス炉１０５を含む。各炉１０５は、床１６０と、実質的に炉の一方の面の全体を形成する前部ドア１６５と、実質的に前部ドアの反対側の炉側の全体を形成する前部ドア１６５の反対側の後部ドア（図示せず）と、前部ドア１６５と後部ドアとの中間の炉床１６０から上方に延びる２つの側壁１７５と、炉室１８５の開放空洞の上面を形成するクラウン１８０と、により画定された開放空洞を含むことができる。クラウン１８０の第１の端部は第１の側壁１７５に載せられ、クラウン１８０の第２の端部は図示のようと反対側の側壁１７５上に載せられる。隣接する炉１０５は共通の側壁１７５を共有することができる。
【００１４】
運転中、炉室１８５内に位置付けられた石炭から放出された揮発性ガスは、クラウン１８０内に収集され、システム全体の下流で一方または両方の側壁１７５に形成されたダウンカマーチャネル１１２に引き込まれる。ダウンカマーチャネル１１２は、炉床１６０より下に位置するソールフリュー１１６と炉室１８５とを流体接続する。ソールフリュー１１６は、炉床１６０より下に迂回路を形成する複数の横並びの道１１７を含む。図１Ａの道１１７は炉１０５の長手方向軸に実質的に平行である（すなわち、側壁１７５に平行である）ように示されているが、更なる実施形態では、ソールフリュー１１６は、道１１７の少なくともいくつかのセグメントが炉１０５の長手方向軸に対して概ね垂直（すなわち、側壁１７５に垂直）であるように構成することができ、また更なる実施形態では、ソールフリュー１１６は、道１１７の全部または一部が長手方向軸に対して垂直ではないように、すなわち概ね蛇行しているように構成することができる。この配置は図１Ｂに示されており、以下に更に詳細に説明する。石炭から放出された揮発性ガスは、ソールフリュー１１６で燃焼され、それにより石炭のコークスへの還元を支援するための熱を発生させることができる。ダウンカマーチャネル１１２は、一方または両方の側壁１７５に形成された煙突すなわち取り込みチャネル１１４に流体接続されている。
【００１５】
炉室１８５が炉床１６０の下に位置するソールフリュー１１６と開放流体連通状態を維持することを確保するために、時折、ダウンカマーチャネル１１２は検査またはサービスを必要とすることがある。したがって、各種実施形態では、ダウンカマーカバー１１８は、個々のダウンカマーチャネル１１２の上端部の開口部の上に位置付けられる。いくつかの実施形態では、ダウンカマーカバー１１８は単一のプレート構造として提供されてよい。図１Ａに示すような他の実施形態では、ダウンカマーカバー１１８は、互いに近接して位置付けられた、または互いに固定された複数の別個のカバー部材から形成されてもよい。ダウンカマーカバー１１８の特定の実施形態は、ダウンカマーカバー１１８の中央部分を貫通する１つ以上の検査口部１２０を含む。丸みを帯びて描かれているが、検査口部１２０は、特定の用途に望まれるほぼ任意の曲線状または多角形状に形成されてもよいと考えられる。プラグ１２２は、検査口部１２０の形状に近似した形状を有するように設けられている。したがって、プラグ１２２はダウンカマーチャネル１１２の目視検査または修理のために取り外すことができ、揮発性ガスの意図しない放出を制限するために戻すことができる。追加の実施形態では、裏張り（liner）が検査口部と接合するようにチャネルの全長にわたって延在してもよい。代替的な実施形態では、裏張りは、チャネル長さの一部のみ延在することができる。
【００１６】
炉１０５内で、最初に石炭を炉室１８５に装填し、酸素欠乏環境で石炭を加熱し、石炭の揮発性留分を追い出し、次いで炉１０５内でＶＭを酸化し、熱を捕捉して発生した熱を利用することで、コークスは製造される。石炭揮発物は、延長されたコークス化サイクルにわたって炉１０５内で酸化され、熱を放出して、石炭を炭化してコークスに再生的に駆動する。コークス化サイクルは、前部ドア１６５が開けられ、石炭が炉床１６０に充填されるときに始まる。炉床１６０上の石炭は石炭層として知られている。炉からの熱で（以前のコークス化サイクルの）炭化サイクルを開始させる。石炭層への全熱伝達のおおよそ半分は、石炭層の発光炎とクラウン１８０放射炉から石炭層の上面に放射されている。熱の残りの半分は、炉床１６０からの伝導によって石炭層に伝達され、炉床１６０は、ソールフリュー１１６内のガスの揮発により対流的に加熱される。このようにして、石炭粒子塑性流動の炭化プロセス「波」及び高強度凝集コークスの形成が、石炭層の上下の境界の両方から進行する。
【００１７】
典型的には、各炉１０５は負圧で操作されるので、炉１０５と大気との間の圧力差に起因して、還元プロセス中に空気が炉に引き込まれる。燃焼のための一次空気が炉室１８５に加えられて石炭揮発物を部分的に酸化するが、この一次空気の量は、石炭から放出された揮発性物質の一部のみが炉室１８５で燃焼されるように制御され、それによって炉室１８５内の燃焼エンタルピーの一部のみを放出する。一次空気は、石炭層の上方の炉室１８５に導入される。部分的に燃焼されたガスは炉室１８５からダウンカマーチャネル１１２を通ってソールフリュー１１６に流れ、二次空気が部分的に燃焼されたガスに加えられる。二次空気が導入されると、部分的に燃焼されたガスは、ソールフリュー１１６でより完全に燃焼され、それにより、炉床１６０を通って搬送されて炉室１８５で熱を加えられ、残りの燃焼エンタルピーが抽出される。完全にまたはほぼ完全に燃焼された排ガスは、取り込みチャネル１１４を通ってソールフリュー１１６を出る。コークス化サイクルの終わりには、石炭はコークスを製造するためコークス化完了され炭化されている。コークスは機械的抽出システムを利用して後部ドアを通し炉１０５から取り出すことができる。最後に、コークスを急冷（例えば、湿式または乾式急冷）して、ユーザに送達する前に寸法決定する。
【００１８】
図２Ａ〜図４Ｂを参照して以下に更に詳細に説明するように、いくつかの実施形態では、クラウン１８０、床１６０、及び／または側壁１７５は、モノリス要素構造またはプレキャスト形状を含む。モノリスクラウン１６０は、モノリス側壁１７５の間の距離の全部もしくは一部、及び／またはモノリス側壁を含むように構成される。更なる実施形態では、モノリスクラウンは、モノリスクラウンの片側または両側にモノリス側壁１７５の一部または全部を含むことができる。また更なる実施形態では、モノリス床１６０は、モノリスクラウン１６０の片側または両側にモノリス側壁１７５の一部または全部を含むことができる。例えば、モノリスクラウン１８０は、側壁１７５の間に架かる単一のセグメントを含むことができ、または側壁１７５と側壁１７５との間の組み合わせ範囲の間で合致する２つ、３つ、４つ、もしくはそれ以上のセグメントを含むことができ、または一体型モノリス側壁１７５を有するモノリスクラウンを含むことができる。同様に、例えば、モノリス床１６０は、側壁１７５の間に架かる単一のセグメントを含むことができ、または側壁１７５と側壁１７５との間の組み合わせ範囲の間で合致する２つ、３つ、４つ、もしくはそれよりも多くのセグメントを含むことができ、または一体型モノリス側壁１７５を有するモノリス床を含むことができる。また更なる実施形態では、モノリスクラウン１６０、モノリス側壁１７５、及びモノリス床１６０は１つのモノリス構造を形成することができ、定位置に鋳造されてもよいし、プレキャストされて定置に移動してもよい。モノリス構造は、炉加熱時にクラウン１８０を膨張させ、個々の煉瓦を収縮させて炉室１８５に落下させることやモノリスクラウン１８０を崩壊させることなく、冷却して収縮させる。したがって、モノリスクラウン１８０は、所与のクラウン材料の伝統的に実現可能な温度未満で炉１０５を運転停止または温度をさげることができる。上述したように、シリカのようないくつかの材料は、一般に、特定の温度（すなわち、シリカについては約１，２００°Ｆ）を超えて熱的に体積安定である。モノリスクラウン１８０を使用して、シリカ煉瓦炉を１，２００°Ｆ以下に下げることができる。アルミナのような他の材料は、熱的に体積安定な上限を有しない（すなわち、体積が不安定または膨張性のままである）ので、モノリスクラウン１８０は、冷却収縮による崩壊なしにこれらの材料の使用を可能にする。他の実施形態では、モノリスクラウンのために、様々な関連する熱的に体積安定な温度を有する異なった材料と共に、他の材料または材料の組み合わせを使用することができる。更に、全体のアーチを持ち上げて単一構造として配置できるので、モノリスクラウン１８０を迅速に設置することができる。更に、多数の個々の煉瓦の代わりにモノリスセグメントを使用することによって、モノリスクラウン１８０は、平坦なすなわち直線定規状の形状のような、従来のアーチとは異なる形状に構築することができる。これらの設計のいくつかを図３及び図４Ａに示す。様々な実施形態において、モノリスクラウン１８０は、プレキャストもしくは前形成、または現場で形成することができる。モノリスクラウン１８０は、様々な��施形態において、様々な幅（例えば、側壁から側壁まで）を有することができ、または代替実施形態では側壁を含むことができる。いくつかの実施形態では、モノリスクラウン１８０の幅は約３フィート以上であり、特定の実施形態では、幅は１２〜１５フィートである。他の実施形態では、本開示によるコークス炉で使用されるプレキャスト形状は、単純な煉瓦形状を除外して表現されるすべての三次元形状を含む様々な複雑な幾何学形状のものである。
【００１９】
いくつかの実施形態では、モノリスクラウン１８０は、炉室１８５を加熱または冷却するとモノリスクラウン１８０を所定の位置に調整しなくて済むように、少なくとも部分的に熱的に体積安定な材料で作製される。全体的モノリス炉設計と同様に、熱的に体積安定な材料で作製されたモノリスクラウン１８０は、クラウン１８０内の個々の煉瓦が収縮して炉室１８５内に崩壊することなく、炉１０５を運転停止または温度を下げることができる。本明細書では、用語「熱的に体積安定な材料」が使用されるが、この用語は、加熱及び／または冷却時に生じる材料の、ゼロ膨張、ゼロ収縮、ほぼゼロ膨張、及び／またはほぼゼロ収縮、またはこれらの特性の組み合わせを意味する。いくつかの実施形態では、熱的に体積安定な材料は、個々の形状またはモノリスセグメントを含んだ設計された形状に、プレキャストまたは事前作製することができる。更に、いくつかの実施形態では、熱的に体積安定な材料は、材料の膨張特性に影響を及ぼすことなく繰り返し加熱及び冷却することができ、一方で他の実施形態では、材料は、その後の膨張特性に影響する相または材料の変化を受ける前に、一度だけ加熱及び／または冷却することができる。特定の実施形態では、熱的に体積安定な材料は、溶融シリカ材料、ジルコニア、耐火材料、またはセラミック材料である。更なる実施形態では、炉１０５の他の部分は、追加的または代替的に、熱的に体積安定な材料で形成することができる。例えば、いくつかの実施形態では、ドア１６５用のリンテルは、このような材料を含む。熱的に体積安定な材料を使用する場合、クラウン１８０として伝統的なサイズの煉瓦またはモノリス構造を使用することができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、モノリスまたは熱的に体積安定な設計は、例えばソールフリュー１１６の上、炉床１６０または側壁１７５の一部、または炉１０５の他の部分として、プラント１００の他の部分で使用することができる。これらの場所のいずれにおいても、モノリスまたは熱的に体積安定な実施形態は、個々の構造としてまたは区分の組み合わせとして使用することができる。例えば、クラウン１８０または炉床１６０は、熱的に体積安定な材料から作製される１つのモノリス構成要素、複数のモノリスセグメント及び／または複数のセグメントを備えることができる。別の実施形態では、図１Ａに示すように、ソールフリュー１１６上のモノリスセグメントは、複数の横並びのアーチ形状を含み、各アーチ形状は、ソールフリュー１１６の道１１７を覆う。アーチ形状は単一の構造を含んでいるため、単一のユニットとして膨張及び縮小できる。更なる実施形態（以下に更に詳細に説明する）では、ソールフリューのクラウンは、平坦な頂部などの他の形状を含むことができ、このような他の形状は、単一のモノリスセグメントまたは複数のモノリスセグメントであり得る。また更なる実施形態では、モノリスソールフリュークラウンは、ソールフリュー１１６の１つの道１１７にそれそれ架かる個々のモノリスセグメント（例えば、個々のアーチ形状または平坦部分）を含む。
【００２１】
図１Ｂは、本技術の実施形態に従って構成された水平熱回収コークス炉のモノリスソールフリュー１２６の上面図である。モノリスソールフリュー１２６は、図１Ａを参照して上述したモノリスソールフリュー１１６と概ね同様のいくつかの特性を有する。例えば、モノリスソールフリューは、ダウンカマーチャネル１１２及び取り込みチャネル１１４を介してコークス炉（例えば、図１Ａのコークス炉１０５）と連絡するように構成された蛇行または迷路パターンの道１２７を含む。コークス炉室の内部に位置付けられた石炭から放出された揮発性ガスは、ダウンカマーチャネル１１２内の下流に引き込まれ、ソールフリュー１２６に引き込まれる。石炭から放出された揮発性ガスは、ソールフリュー１２６で燃焼され、それにより石炭のコークスへの還元を支援するための熱を発生させることができる。ダウンカマーチャネル１１２は、煙突すなわち取り込みチャネル１１４に流体接続され、ソールフリュー１２６から完全にまたはほぼ完全に燃焼されたガスを抜き取る。
【００２２】
図１Ｂにおいて、道１２７の少なくともいくつかのセグメントは、炉１０５の長手方向軸に概ね垂直である（すなわち、図１Ａに示す側壁１７５に対して垂直である）。代替的に、ソールフリュー経路は蛇行していてもよく、または方向性流動バッフルを含んでいてもよい。また更なる実施形態では、ソールフリュー１２６は、単一のモノリスセグメント、または隣接する及び／もしくは組み合った複数のモノリスセグメントであってもよい。図１Ａに示すモノリスソールフリュー１１６と同様に、図１Ｂのモノリスソールフリュー１２６は、個々の道１２７または複数の道１２７に架かるモノリスクラウン部分を含むことができる。モノリスソールフリュークラウンは、平坦なモノリスセグメント、単一モノリスアーチ、複数の隣接モノリスアーチ、これらモノリス形状の組み合わせ、または他のモノリス形状を含むことができる。更に、モノリスソールフリュークラウンは、道１２７のソールフリュー蛇行経路のターンまたは曲線に架かること及び／または従うことができる。
【００２３】
図１Ｃは、図１Ｂに示され、本技術の実施形態に従って構成されたモノリスソールフリュー１２６と共に使用するためのモノリスクラウン１８１の正面図である。図示の実施形態では、モノリスクラウン１８１は、平坦な頂部１８３を有する複数の隣接するアーチ形状部分１８１ａ、１８１ｂを含む。各部分１８１ａ、１８１ｂは、ソールフリュー１２６内の個々の道のためのモノリスクラウンとして使用することができる。更に、平坦モノリス頂部１８３は、図１Ａを参照して上述した炉室１８５用のモノリス床または下張り床（subfloor）を含むことができる。いくつかの実施形態では、煉瓦の層を平らなモノリス頂部１８３の上に配置することができる。
【００２４】
各種実施形態では、モノリスクラウン１８１は、破線で示される任意の接合部１８６によって分離される単一のモノリスセグメントまたは複数の個別セグメント（例えば、個々のアーチ形状部分１８１ａ、１８１ｂ）を含むことができる。したがって、単一のモノリスクラウン１８１は、モノリスソールフリュー１２６の１つの道または複数の隣接する道を覆うことができる。上述したように、更なる実施形態では、モノリスクラウン１８１は、平坦な頂部を有するアーチ状の下面以外の形状を有することができる。例えば、クラウン１８１は、完全に平坦であってもよく、完全にアーチ状または湾曲していてもよく、またはこれらの特性の他の組み合わせであってもよい。モノリスクラウン１８１は、図１Ｂのモノリスソールフリュー１２６との使用について説明されたが、図１Ａに示すソールフリュー１１６またはコークス化室１８５と同様に使用することができる。
【００２５】
図２Ａは、本技術の実施形態に従って構成されたモノリスクラウン２８０、モノリス壁２７５、及びモノリス床２６０を有するコークス炉２０５の等角図である。炉２０５は、図１を参照して上述した炉１０５と概ね同様である。例えば、炉２０５は、モノリス炉床２６０と、対向するモノリス側壁２７５とを含む。モノリスクラウン２８０はモノリス構造を含み、モノリスクラウン２８０はモノリス側壁２７５及び／またはモノリスクラウン２８０と側壁２７５との間に延在し、側壁２７５は１つのモノリス構造である。図示した実施形態では、モノリスクラウン２８０は、互いにほぼ隣接する複数のモノリスクラウンセグメント２８２を含み、炉２０５の前部と後部の間の炉２０５の長さに沿って整列される。３つのセグメント２８２が図示されているが、更なる実施形態では、より多くのまたはより少ないセグメント２８２が存在し得る。また更なる実施形態では、クラウン２８０は、炉２０５の前部から後部まで延びる単一のモノリス構造を含む。いくつかの実施形態では、構成を容易にするために複数のセグメント２８２が使用される。個々のセグメントは接合部２８４で交わることができる。いくつかの実施形態では、接合部２８４は、空気漏れ及び意図しない排気を防止するために、耐火ブランケット、モルタル、または他の適切な材料などの耐火材料で充填される。また更なる実施形態では、以下の図４を参照して説明するように、モノリスクラウン２８０は、モノリス構造を形成するために炉床２６０上で交わるまたは接合する側壁２７５の間に複数の側面セグメントを含むことができる。
【００２６】
モノリス側壁２７５はモノリス構造を含み、モノリス側壁２７５はモノリス床２６０からモノリスクラウン２８０まで１つのモノリス構造として延びている。図示された実施形態では、モノリス側壁２７５は、互いに概ね隣接する複数のモノリスクラウンセグメント２７７を含み、炉２０５の前部と後部の間の炉２０５の長さに沿って整列される。３つのセグメント２７７が図示されているが、更なる実施形態では、より多くのまたはより少ないセグメント２７７が存在し得る。また更なる実施形態では、壁２７５は、炉２０５の前部から後部まで延びる単一のモノリス構造を含む。いくつかの実施形態では、構成を容易にするために複数のセグメント２７７が使用される。個々のセグメントは接合部２７９で交わることができる。いくつかの実施形態では、接合部２７９は、空気漏れ及び意図しない排気を防止するために、耐火ブランケット、モルタル、または他の適切な材料などの耐火材料で充填される。また更なる実施形態では、以下の図４を参照して説明するように、モノリス壁２７５は、モノリスクラウン２８０と炉床２６０との間に複数の側方セグメントを含み、モノリス構造を形成することができる。
【００２７】
モノリス床２６０はモノリス構造を含み、ここでモノリス床２６０はモノリス側壁２７５の間を伸び、及び／またはモノリス床２６０と側壁２７５は１つのモノリス構造である。図示の実施形態では、モノリス床２６０は、互いに概ね隣接する複数のモノリス床セグメント２６２を含み、炉２０５の前部と後部の間の炉２０５の長さに沿って整列される。３つのセグメント２６２が図示されているが、更なる実施形態では、より多くのまたはより少ないセグメント２６２が存在し得る。また更なる実施形態では、モノリス床２６０は、炉２０５の前部から後部まで延びる単一モノリス構造を含む。いくつかの実施形態では、構成を容易にするために複数のセグメント２６２が使用される。個々のセグメントは接合部２６４で交わることができる。いくつかの実施形態では、接合部２６４は、空気漏れ及び意図しない排気を防止するために、耐火ブランケット、モルタル、または他の適切な材料などの耐火材料で充填される。また更なる実施形態では、以下の図４を参照して説明するように、モノリス床２６０は、モノリスクラウン２８０の下で交わるまたは接合する側壁２７５の間に複数の側方セグメントを含むことができ、モノリス構造を形成する。
【００２８】
図２Ｂは、本技術の実施形態による収縮構成２８０ａと膨張構成２８０ｂとの間を移動する図２Ａのモノリスクラウン２８０の正面図である。上述のように、従来のクラウン材料は、炉加熱時に膨張し、冷却時に収縮する。この収縮により、個々の炉煉瓦の間に空間が形成され、クラウンの煉瓦を炉室内に崩壊させる。しかしながら、モノリスクラウンなどのモノリスセグメントを使用すると、モノリスクラウン２８０は単一の構造として膨張及び収縮し、冷却しても崩壊しない。同様に、モノリス床２６０、モノリス壁２７５、または一体化モノリスセグメントは、単一構造として膨張及び収縮する。
【００２９】
炉２０５の設計は、加熱及び冷却時のモノリス形状または構造の間のそのような膨張及び収縮のための構造的支持を提供する。より具体的には、モノリスクラウン２８０を支持するモノリス側壁２７５は、モノリスクラウン２８０が収縮した２８０ａ及び膨張した２８０ｂの構成の間を横方向に移動するので、モノリスクラウン２８０を完全に支持するためにモノリスクラウン２８０の幅よりも十分に大きい幅Ｗを有することができる。例えば、幅Ｗは、モノリスクラウン２８０の少なくとも幅に膨張の距離Ｄを加えたものであり得る。したがって、モノリスクラウン２８０は、加熱すると膨張するかまたは横方向外向きに平行移動し、冷却すると収縮して再度横方向内向きに平行移動し、モノリス側壁２７５はモノリスクラウン２８０の支持を維持する。モノリスクラウン２８０は、同様に加熱すると長手方向外向きに膨張または平行移動し、冷却すると収縮して長手方向内向きに平行移動する。したがって、炉２０５の前壁及び後壁（またはドアフレーム）は、このシフトを受け入れるような大きさにすることができる。
【００３０】
更なる実施形態では、モノリスクラウン２８０は、モノリス側壁２７５上に直接ではなくクラウン足場を載せることができる。このような足場は、側壁２７５に結合されてもよく、側壁２７５の独立した構造であってもよい。また更なる実施形態では、炉全体が膨張及び収縮材料で作製されており、クラウン２８０とともに膨張及び収縮することができ、モノリスクラウン２８０が加熱及び冷却の際に膨張するモノリス側壁２７５と概ね整列したままであることから、図２Ｂに示す幅Ｗの幅を有する側壁を必要としないことがある。同様に、モノリスクラウン２８０及びモノリス側壁２７５の両方が熱的に体積安定な材料で作製されていると、モノリス側壁２７５は加熱及び冷却時にモノリスクラウン２８０と概ね整列したままであり、モノリス側壁２７５は、モノリスクラウン２８０と実質的に幅広（または同じ幅）である必要はない。いくつかの実施形態では、側壁２７５（モノリスまたは煉瓦）、前もしくは後部ドアフレーム、及び／またはクラウン２８０は、ばね負荷システムなどの圧縮または張力システムを介して適所に保持することができる。特定の実施形態では、圧縮システムは、側壁２７５の外側部分に１つ以上の控梁を含み、側壁２７５を外側に移動させないように構成することができる。更なる実施形態では、そのような圧縮システムは存在しない。
【００３１】
図２Ｃは、本技術の更なる実施形態に従って構成されたモノリスクラウン２８１を支持する炉モノリス側壁１７７の正面図である。モノリス側壁１７７及びモノリスクラウン２８１は、図２Ｂに示すモノリス側壁１７５及びモノリスクラウン２８０と概ね同様である。しかしながら、図２Ｃに示す実施形態では、モノリス側壁１７７及びモノリスクラウン２８１は、角度のあるまたは傾斜した境界面２８７を有する。したがって、モノリスクラウン２８１が加熱によって距離Ｄに広がる（すなわち、位置２８１ａから位置２８１ｂに平行移動する）と、モノリスクラウン２８１は、境界面２８７のパターンに従いモノリス側壁１７７の頂部の傾斜面に沿って平行移動する。同様に、高さＨで加熱時にモノリス側壁１７７が膨張すると、モノリスクラウン２８１は、境界面２８７のパターンに従いモノリス側壁１７７の頂部の傾斜面に沿って平行移動し、熱膨張差に対応する。
【００３２】
他の実施形態では、モノリスクラウン２８１及びモノリス側壁１７７は、凹部、スロット、重なり部分、及び／または組み合った特徴部など他のパターンで接合することができる。例えば、図２Ｄは、本技術の更なる実施形態に従って構成されたモノリスクラウン２８３を支持する炉モノリス側壁１７９の正面図である。モノリス側壁１７９及びモノリスクラウン２８３は、図２Ｂに示すモノリス側壁１７５及びモノリスクラウン２８０と概ね同様である。しかしながら、図２Ｄに示す実施形態では、モノリス側壁１７９及びモノリスクラウン２８３は、階段状すなわちジグザグの境界面２８９を有する。したがって、モノリスクラウン２８３が加熱によって距離Ｄに広がる（すなわち、位置２８３ａから位置２８３ｂに平行移動する）と、モノリスクラウン２８３は、境界面２８９のパターンに従いモノリス側壁１７９の頂部の段差面に沿って平行移動する。
【００３３】
同様に、他の実施形態では、モノリス床及びモノリス側壁は、凹部、スロット、重なり部分、及び／または組み合った特徴部など同様のパターンで接合することができる。例えば、モノリス側壁は、本技術の更なる実施形態に従って構成されたモノリス床によって支持されてもよい。モノリス側壁及びモノリス床は、図２Ｂに示すモノリス側壁１７５及びモノリス床２６０と概ね同様である。しかしながら、モノリス側壁及びモノリス床は、図２Ｄに示す実施形態に示されるモノリス側壁及びモノリスクラウン界面と同様の階段状すなわちジグザグ状の境界面を有してもよい。また更なる実施形態では、モノリス構成要素は、様々な刻み目／戻り止め、さねはぎ、角度を持つもしくは同様の境界面を含む。また他の境界面パターンは、凹部、スロット、重なり部分、及び／または組み合った特徴部を含む。
【００３４】
図３は、本技術の更なる実施形態に従って構成されたモノリスクラウン３８０を有するコークス炉３０５の等角図である。モノリスクラウン３８０は予備成形されているので、従来のアーチ状以外の形状をとることができる。図示された実施形態では、例えば、モノリスクラウン３８０は、略平坦な表面を含む。この設計は、材料費を最小限に抑えることができる。他の実施形態では、炉３０５内のガス分布を改善し、材料コストを最小限にするために、または他の効率因子のために、他のモノリスクラウン形状を採用することができる。更に、図３にて示すように、モノリスクラウン３８０、モノリス床３６０、及びモノリス壁３７５は、モノリス構造体またはモノリスのコークス炉を形成するため結合してもよい。
【００３５】
図４Ａは、本技術の他の実施形態に従って構成されたモノリスクラウン４８０を有するコークス炉４０５の等角図である。クラウン４０５は、炉床１６０上の接合部４８６で交わる複数（例えば２つ）のモノリス部分４８２を含む。接合部４８６は、必要に応じて、任意の適切な耐火材料で密閉及び／または断熱することができる。各種実施形態では、接合部（複数可）４８６は、クラウン４８０の中心に置くことができ、または中心から外れることができる。モノリス部分４８２は、同じサイズまたは様々なサイズであり得る。モノリス部分４８２は、炉床１６０に対して（図示されているように）全体的に水平または角度がついている。この角度は、炉室内の空気分布を最適化するように選択することができる。更なる実施形態では、モノリス部分４８２は、より多くまたはより少なくてもよい。更に、モノリスクラウン、モノリス床、及びモノリス壁は、モノリス構造またはモノリスコークス炉を形成するために結合してもよい。
【００３６】
図４Ｂは、本技術の更なる実施形態に従って構成された図４Ａのモノリスクラウン４８０の正面図である。図４Ｂに示すように、モノリス部分４８２は、モノリス部分４８２を互いにより良好に固定するために、接合部４８６に境界面特徴部を含むことができる。例えば、図示された実施形態では、接合部４８６は、隣接するモノリス部分４８２上のスロット４９０内に滑り込んで接続するように構成された１つのモノリス部分４８２上のピン４９２を含む。更なる実施形態では、接合部４８６は、他の凹部、スロット、重なり合った特徴部、組み合った特徴部、または他のタイプの境界面を含むことができる。また更なる実施形態では、モルタルは、接合部４８６を密閉するかまたは充填するために使用される。また更なる実施形態では、モノリスクラウン、モノリス床、及びモノリス壁は、モノリス構造またはモノリスコークス炉を形成するために結合してもよい。
【００３７】
図示された境界面特徴部は、側壁１７５に概ね平行な接合部４８６に沿っているが、更なる実施形態では、この境界面特徴部は、側壁１７５に概ね垂直な接合部で使用することができる。例えば、図２Ａのクラウンセグメント２８２の間の接合部２８４において、上述した境界面機能のいずれかを使用することができる。したがって、モノリス部分が炉床の上を左右または前後に向いているかどうかにかかわらず、境界面特徴部はクラウン４８０の任意の接合部で使用することができる。本開示の態様に従って、クラウンまたはプレキャスト区分は、炉クラウン、アップカマーアーチ、ダウンカマーアーチ、Ｊ−部品、単一のソールフリューアーチまたは複数のソールフリューアーチ、ダウンカマー掃除穴、曲線角部区分、及び／または上記区分の任意の部分であってよい。いくつかの実施形態では、モノリスクラウンは、少なくとも部分的に熱的に体積安定な材料で形成される。更なる実施形態では、モノリスクラウンは、炉の側壁などの支持体の間に架かるいくつかのモノリスまたはモノリスセグメントとして形成される。更なる実施形態では、モノリスクラウンは複数の炉に架かるように形成される。また更なる実施形態では、モノリスクラウンは、一体モノリス側壁を含む。
【００３８】
図５Ａは、本技術の実施形態に従って構成された水平熱回収コークス炉のモノリスソールフリュー５１６部分の部分的な破断図を示す。ダウンカマーチャネル１１２は、炉室１８５をモノリスソールフリュー５１６と流体的に接続させる。モノリスソールフリュー５１６は、炉床下の複数の横並びの道５１７を含む。炉１０５に関して説明したように、図５Ａの道５１７は、炉の長手方向軸に実質的に平行であるように示されている。しかしながら、他の実施形態では、モノリスソールフリュー５１６は、道５１７の少なくともいくつかのセグメントが炉の長手方向軸に対して概ね垂直になるように構成することができる。更なる実施形態では、モノリスソールフリューは、少なくとも１つのファン５１７のセグメントが非垂直または蛇行しているように構成することができる。
【００３９】
道５１７は、モノリスソールフリュー壁５２０によって分離されている。モノリスソールフリュー壁５２０は、単一鋳造または現場鋳造ユニットのようなモノリシックで形成することができると考えられる。しかしながら、他の実施形態では、複数のモノリスソールフリュー壁セグメント５２２が互いに結合して、個々のモノリスソールフリュー５２０を画定する。図５Ｂ及び図５Ｄを参照すると、個々のモノリスソールフリュー壁セグメント５２２には、一方の端部から垂直方式に外向きに延びる隆起５２４が設けられている。同様に、モノリスソールフリュー壁セグメント５２２は、反対側の端部において垂直方式に内向きに延びる溝５２６を含むことができる。このようにして、対向するモノリスソールフリュー壁セグメント５２２は、互いに近接して位置付けられて、１つのモノリスソールフリュー壁セグメント５２２の隆起５２４が、隣接するモノリスソールフリュー壁セグメント５２２の溝５２６内に配置される。噛み合う隆起５２４及び溝５２６に加えて、またはその代わりに、モノリスソールフリュー壁セグメント５２２は、一端にノッチ５２８を有し、反対端から延びる突起５３０を備えてよい。ノッチ５２８及び突起５３０は、１つのモノリスソールフリュー壁セグメント５２２がノッチ５２８と突起５３０との組み合わせを介して、隣接するモノリスソールフリュー壁セグメント５２２と結合するように成形及び位置付けられる。当業者には理解されるように、本開示の範囲内で代替の幾何学的、往復式、またはロック式システムが考慮される。
【００４０】
炉内の石炭から放出された揮発性ガスは、ダウンカマーチャネル５１２を通ってソールフリュー５１６に導かれ、それらはソールフリュー５１６によって煙突すなわち取り入れチャネル５１４に流体接続されている。揮発性ガスは、ソールフリュー５１６に沿った迂回路に沿って導かれる。図５Ａを参照すると、揮発性ガスは、ダウンカマーチャネル５１２を出て、道５１７を通る流体経路に沿って導かれる。特に、遮断壁区分５３２は、ソールフリュー壁５２０と外側のソールフリュー壁５３４との間、ダウンカマーチャネル５１２と取り込みチャネル５１４との間で横方向に延びるように位置付けられる。少なくとも１つの実施形態では、ソールフリュー壁セグメント５２３は、ソールフリュー壁セグメント５２３から垂直方式に外向きに延びる隆起５３６を含む。遮断壁区分５３２の一端は、垂直方式に内向きに延びる溝５３８を含む。このようにして、ソールフリュー壁セグメント５２３は、遮断壁区分５３２に近接して位置付けられてよく、隆起５３６が溝５３８内に配置されて、対向する構造の位置を互いに固定する。このようにして、揮発性ガスは、ダウンカマーチャネル５１２及び取り込みチャネル５１４からの流体経路の短絡を実質的に防止する。
【００４１】
揮発性ガスが５１６を通る流体経路に沿って進むにつれて、ソールフリュー壁５２０の端部周りに押しやられ、ソールフリュー端壁５４０との合流不足のために停止することがある。ソールフリュー壁５２０の端部とソールフリュー端壁５４０との間の隙間は、様々な実施形態において、隙間に架かるようにアーチ区分５４２を備えている。いくつかの実施形態では、アーチ区分５４２はＵ形状であってよく、ソールフリュー床５４３と係合する一対の対向する脚と、炉床と係合するための上端部とを備えている。他の実施形態では、アーチ区分５４２は、ソールフリュー壁５２０と一体化されて延びるアーチ状または平坦な片持ち区分であってもよい。図５Ａ及び図５Ｈに示されているような他の実施形態では、アーチ区分５４２はＪ形状であり、アーチ形の下面５４６を有する上端部５４４と、炉床に係合する形状を有する上面５４８とを有する。単一の脚５５０が上端部５４４の一端から下向きに延びてソールフリュー床５４３と係合する。脚５５０の側部部分は、ソールフリュー壁５２０の自由端部に近接して位置付けられる。いくつかの実施形態では、脚５５０と反対側の上端部５４４の自由端部５５２は、アーチ部５４２の側部を支持するためにソールフリュー壁５２０上のアンカーポイント５５４と係合する。いくつかの実施形態では、アンカーポイント５５４は、ソールフリュー壁５２０に形成されたくぼみまたはノッチである。他の実施形態では、アンカーポイント５５４は、ソールフリュー端壁５４０のような隣接構造の棚状部分として設けられる。揮発性ガスがソールフリュー壁５２０の端部の周りを移動するにつれて、特定の実施形態では、揮発性ガスが角部に直面し、ソールフリュー端壁５４０が外側ソールフリュー壁５３４及びソールフリュー壁５２０と合流する。定義上、そのような角部は、表面と対向して揮発性ガスと係合し、揮発性ガスの滑らかな層流を乱す乱流を誘発する。したがって、本技術のいくつかの実施形態は、揮発性ガス流れの乱れを低減するために、ソールフリュー角部区分５５６を含む。図５Ｇを参照すると、ソールフリュー角部区分５５６の実施形態は、ソールフリュー５１６の角部領域に係合するような形状にされた角のある後方面５５８を含む。ソールフリュー角部区分５５６の対向する前方面５６０は、曲線状または凹状に成形されている。他の実施形態では、角部は曲面のポケットである。運転中、曲線状の形状は、デッドフロー帯を減少させ、流れの移行を滑らかにする。このようにして、流体経路がソールフリュー５１６の角部領域を移動するにつれて、揮発性ガス流れの乱れが低減され得る。ソールフリュー角部区分５５６の上面は、更なる支持のために炉床に係合するような形状とすることができる。
【００４２】
種々の従来技術のコークス炉では、外側ソールフリュー壁は煉瓦から形成される。従って、外側のソールフリュー壁を通って延びるダウンカマーチャネルと取り込みチャネルは、角部で合致する平坦な対向する壁で形成される。従って、ダウンカマーチャネル及び取り込みチャネルを通る流体経路は乱流であり、最適な流体流れを減少させる。更に、ダウンカマーチャネル及び取り込みチャネルの煉瓦の不規則な表面及び角のある幾何学的形状は、時間がたつと破片及び微粒子の蓄積を促進し、流体の流れを更に制限する。図５Ａ及び図５Ｅを参照すると、本技術の実施形態は、モノリスチャネルブロック５６２を有する外側のモノリスソールフリュー壁５３４の少なくとも一部を形成する。いくつかの実施形態では、チャネルブロック５６２は、モノリスチャネルブロック５６２の幅を貫通する開放端部と閉じた側壁を有する１つまたは複数のチャネル５６４含む。他の実施形態では、モノリスチャネルブロック５６６は、モノリスチャネルブロック５６６の幅を貫通する開放端部を有する１つ以上の開放チャネル５６８と、モノリスチャネルブロック５６６の一方の側に開いてチャネル開口部５７０を画定する側壁を含む。様々な実施形態において、モノリスチャネルブロック５６６は、ソールフリュー床レベルに位置付けられる。チャネルブロック５６２はモノリスチャネルブロック５６６の上に位置付けられ、チャネル５６４の端部及び開放チャネル５６８の端部は互いに開放した流体連通状態に置かれる。この位置では、モノリスチャネルブロック５６６のセットのチャネル開口部５７０は、ダウンカマーチャネル５１２の出口として機能できる。同様に、チャネルブロック５６６の別のセットのチャネル開口部５７０は、取り込みチャネル５１４の入口として機能することができる。外側のソールフリュー壁５３４及びソールフリュー５１６の所望の高さに応じて、複数のチャネルブロック５６２を各チャネルブロック５６６の上に位置することができる。
【００４３】
図６を参照すると、ソールフリュー５１６の道５１７は、炉床６６０によって覆われてもよく、熱的に体積安定な材料で作製された複数のモノリスセグメント６６２を含むことができる。特に、図６に示すように、ソールフリュー５１６上のモノリスは、複数の並列アーチから形成され、各アーチは、ソールフリュー５１６の道５１７を覆う。モノリスセグメント６６２の下端部６６４は、ソールフリュー壁５２０及び外側ソールフリュー壁５３４の上面に位置付けられる。更なる態様によれば、平面モノリス層またはセグメント化された煉瓦層がモノリスセグメント６６２の上部を覆うことができる。更に、本技術の他の態様に関して先に論じたように、炉全体はモノリス構成要素または構造物質を膨張及び収縮させるように作ることができ、炉の構造的構成要素のいくつかまたはすべてが互いに膨張及び収縮することができる。したがって、モノリスセグメント６６２、ソールフリュー壁５２０、及び外側ソールフリュー壁５３４が熱的に体積安定な材料で作製されている場合、モノリスセグメント６６２、ソールフリュー壁５２０、及び外側ソールフリュー壁５３４は、加熱及び冷却時に互いに概ね整列したままである。しかしながら、ある種の用途においては、モノリスセグメント６６２、ソールフリュー壁５２０、及びソールフリュー壁５３４のうちの１つ以上が、熱的に体積安定な材料以外の材料から作製され得ることが企図される。そのような事例は、既存のコークス化炉をプレキャスト構造構成要素で修理または改装する際に生じることがある。更なる用途では、モノリスセグメント、ソールフリュー壁、及び外部ソールフリュー壁のうちの１つ以上は、アルミナまたは他の熱膨張性材料から作製することができる。同様に、ダウンカマーカバー１１８、遮断壁区分５３２、ソールフリュー端壁５４０、アーチ区分５４２、ソールフリュー角部区分５５６、チャネルブロック５２２、及びチャネルブロック５２３のような、本明細書に記載された他の構成要素のいくつかまたはすべてが、熱的に体積安定な材料から形成することができ、及び／または熱的に体積安定な材料で裏張りすることができる。
【００４４】
本開示の態様によれば、炉は、プレキャスト炉を形成するモノリスプレキャスト組み合わせまたは接触形状で構成されてもよい。例えば、一体の側壁を有するモノリスクラウンは、モノリスのソールフリュー壁を有するプレキャスト床上に位置することができ、したがって、図１Ａに示すように、炉全体を複数のプレキャスト形状で構成してもよい。代替実施形態では、炉全体を１つのプレキャスト片で構成してもよい。更なる実施形態では、炉は、個々の煉瓦と接触してハイブリッド炉構造を形成する１つまたは複数のプレキャスト形状で構成されてもよい。ハイブリッド炉構造の態様は、図に更に示されるように、炉修理において特に効率的であり得る。
【００４５】
図７は、水平熱回収コークス炉の温度を下げる方法７００を示すブロック図である。この方法は、煉瓦構造に取って代わるプレキャストモノリシック構成要素の使用を含んでもよいし、またはプレキャストモノリシック区分で建設された水平コークス炉を含んでもよい。ブロック７１０において、方法７００は、炉室上に炉クラウンを有するコークス炉構造を形成することを含む。クラウンまたはプレキャスト区分は、炉クラウン、アップカマーアーチ、ダウンカマーアーチ、Ｊ−部品、単一のソールフリューアーチまたは複数のソールフリューアーチ、ダウンカマー掃除穴、曲線角部区分、及び／または上記区分の任意の部分であってよい。いくつかの実施形態では、クラウンは、少なくとも部分的に熱的に体積安定な材料で形成される。更なる実施形態では、クラウンは、炉の側壁などの支持体の間に架かるモノリス（またはいくつかのモノリスセグメント）として形成される。更なる実施形態では、方法７００は、複数のモノリシック区分を有するコークス炉構造を形成することを含む。
【００４６】
ブロック７２０において、方法７００は、コークス炉室を加熱することを含む。いくつかの実施形態では、炉室は、所与の材料の熱的に体積安定な温度（例えば、シリカ炉の場合、１，２００°Ｆを超える）を超えて加熱される。方法７００は、ブロック７３０において、コークス炉を熱的に体積安定な温度未満に下げることを含む。シリカのような熱的に体積安定な温度を有する材料の場合、これは、炉温度をこの温度より低く（例えば、シリカ炉の場合は１，２００°Ｆ未満）低下させることを含む。溶融シリカのような熱的に体積安定な材料、またはアルミナのような熱的に体積安定な温度を持たない材料の場合、コークス炉を熱的に体積安定な温度より下に下げるステップは、炉の温度を任意のより低い温度に下げることを含む。特定の実施形態では、コークス炉の温度を下げることは、コークス炉を完全に停止させることを含む。更なる実施形態では、コークス炉の温度下げることは、コークス炉を約１，２００°Ｆ以下の温度に下げることを含む。いくつかの実施形態では、コークス炉は、最大運転能力の５０％以下に温度が下げられる。ブロック７４０において、方法７００は、炉クラウンの一体性を含みコークス炉構造の維持を更に含む。したがって炉は伝統的な炉のように崩壊することなく温度が下げられる。いくつかの実施形態では、炉は、大きなクラウン収縮を引き起こすことなく温度が下げられる。上述した方法は、コークス製造室、ソールフリュー、ダウンカマー、アップカマー、壁、床、または炉の他の部分に適用することができる。
【実施例】
【００４７】
以下の実施例は、本技術のいくつかの実施形態を例示するものである。
１．コークス炉室であって、
モノリスソールフリュー区分であって、その内部に蛇行経路を有するモノリスソールフリュー区分と、
前記モノリスソールフリュー区分から垂直に上方に延びる前壁、及び前記前壁と対向する後壁と、
前記前壁と前記後壁との間の前記床から垂直に上方に延びる第１の側壁、及び前記第１の側壁と反対側の第２の側壁と、
前記モノリスソールフリュー区分の上方に位置付けられ、前記第１の側壁から前記第２の側壁に架かるモノリスクラウンと、を備える、コークス炉室。
２．前記モノリスクラウンは、前記第１の側壁から前記第２の側壁に架かる複数のモノリス部分を含み、前記複数のモノリス部分は、前記前壁と前記後壁の間で互いに概ね隣接して位置付けられる、請求項１に記載のコークス炉室。
３．前記モノリスクラウンまたは側壁のうちの少なくとも１つは、コークス炉室を加熱または冷却すると、調整量だけ平行移動、収縮、または拡張するように構成され、
前記モノリスクラウンは、前記第１の側壁上に載っている第１の端部、及び前記第１の端部に対向し、前記第２の側壁上に載っている第２の端部を含み、
前記第１の側壁及び前記第２の側壁は、前記調整量よりも大きな境界面面積を有する、
請求項１に記載のコークス炉室。
４．前記モノリスクラウンは、複数の隣接するアーチを含む、請求項３に記載のコークス炉室。
５．前記モノリスクラウンは、非アーチ形状を含む、請求項１に記載のコークス炉室。
６．前記モノリスクラウンは、略平坦な形状を含む、請求項１に記載のコークス炉室。
７．前記モノリスクラウンは、熱的に体積安定な材料を含む、請求項１に記載のコークス炉室。
８．前記モノリスクラウンは、溶融シリカ、ジルコニア、または耐火材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載のコークス炉室。
９．水平熱回収コークス炉室を含む、請求項１に記載のコークス炉室。
１０．前記モノリスクラウンは、重なり合ったまたは組み合った接合部により前記第１の側壁または前記第２の側壁のうちの少なくとも１つと交わる、請求項１に記載のコークス炉室。
１１．前記第１及び第２の側壁はモノリス区分である、請求項１に記載のコークス炉室。
１２．前記ソールフリュー区分、前記第１及び第２の側壁、ならびに前記クラウン区分は、モノリス構成要素である、請求項１に記載のコークス炉室。
１３．前記炉は、実質的に煉瓦を含まない、請求項１に記載のコークス炉室。
１４．コークス炉室であって、
室床と、
前記室床に略直交する複数の側壁と、
前記室床の上方に位置付けられ、少なくとも２つの側壁の間の領域に少なくとも部分的に架かるモノリス構成要素と、を備え、前記モノリス構成要素が、熱的に体積安定な材料を含む、コークス炉室。
１５．前記熱的に体積安定な材料は、溶融シリカまたはジルコニアを含む、請求項１４に記載のコークス炉室。
１６．前記モノリス構成要素は、床に対して平行、アーチ状、または角度を持つ表面を含む、請求項１４に記載のコークス炉室。
１７．コークス製造室またはソールフリューを含む、請求項１４に記載のコークス炉室。
１８．複数のモノリス構成要素を含む、請求項１７に記載のコークス炉室。
１９．水平熱回収コークス炉の温度を下げる方法であって、
床と、第１の側壁及び前記第１の側壁と反対側の第２の側壁と、前記床の上部において少なくとも部分的に前記第１の側壁と前記第２の側壁との間の空間にある炉クラウンと、を有するコークス炉であって、前記床、前記第１の側壁、前記第２の側壁、または前記炉クラウンのうちの少なくとも１つはモノリシック構成要素であるコークス炉を形成することと、
前記コークス炉を加熱することと、
前記コークス炉の温度を熱的に体積安定な温度未満に下げることと、
前記コークス炉構造を維持することと、を含む、方法。
２０．前記コークス炉構造を形成することは、炉を、少なくとも部分的に、熱的に体積安定な材料で形成することを含む、請求項１９に記載の方法。
２１．前記コークス炉構造を形成することは、前記第１の側壁と前記第２の側壁との間の距離の少なくとも一部に架かるモノリスを形成すること含む、請求項１９に記載の方法。
２２．前記コークス炉構造を形成することは、少なくとも部分的にシリカ煉瓦で前記コークス炉構造を形成することを含み、前記コークス炉を熱的に体積安定な温度未満に下げることは、前記コークス炉を１，２００°Ｆの温度未満に下げることを含む、請求項１９に記載の方法。
２３．前記コークス炉の温度を下げることは、炉運転を運転能力の５０％以下に下げることを含む、請求項１９に記載の方法。
２４．前記コークス炉の温度を下げることは、該炉を停止させることを含む、請求項１９に記載の方法。
２５．コークス炉室であって、
炉床と、
前端部及び前記前端部と反対側の後端部と、
前記前壁と前記後壁との間の前記床から垂直に上方に延びる第１の側壁及び前記第１の側壁と反対側の第２の側壁と、
前記床の上方に位置付けられ、前記第１の側壁から前記第２の側壁に架かるクラウンと、
熱的に体積安定な材料を含み前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に複数の隣接する道を有するソールフリューと、を備える、コークス炉室。
２６．前記熱的に体積安定な材料は、溶融シリカまたはジルコニアを含む、請求項２５に記載のコークス炉室。
２７．前記ソールフリューは、複数のソールフリュー壁セグメントから構成される少なくとも１つのソールフリュー壁を含む、請求項２５に記載のコークス炉室。
２８．前記ソールフリュー壁セグメントは、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項２７に記載のコークス炉室。
２９．前記ソールフリュー壁セグメントは、前記ソールフリュー壁セグメントの端部に関連する隆起及び溝特徴部の協働によって互いに結合されている、請求項２７に記載のコークス炉室。
３０．前記ソールフリュー壁セグメントは、前記ソールフリュー壁セグメントの端部に関連するノッチ及び突起特徴部の協働によって互いに結合されている、請求項２７に記載のコークス炉室。
３１．前記ソールフリューは、少なくとも１つのソールフリュー壁に結合されかつそこから概ね横方向に延びる少なくとも１つの遮断壁区分を含み、前記少なくとも１つの遮断壁区分は、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項２５に記載のコークス炉室。
３２．前記少なくとも１つの遮断壁区分及び少なくとも１つのソールフリュー壁は、前記少なくとも１つの遮断壁セグメントの端部及び前記少なくとも１つのソールフリュー壁の側面部分と関連して協働する隆起及び溝特徴部によって互いに結合されている、請求項３１に記載のコークス炉室。
３３．前記ソールフリューは、少なくとも１つのソールフリュー壁の端部とソールフリュー端壁との間の隙間に架かる少なくとも１つのＪ形状のアーチ区分を含む、請求項２５に記載のコークス炉室
３４．前記アーチ区分は、アーチ状の上端部及び前記上端部の一端から垂下する脚を含み、前記アーチ状上端部の反対側の自由端は、ソールフリュー床と前記炉床との間の前記ソールフリュー端壁に動作的に結合されている、請求項３３に記載のコークス炉室。
３５．前記少なくとも１つのアーチ区分が、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項３３に記載のコークス炉室。
３６．前記ソールフリューは、前記複数の隣接する道のうちの少なくとも１つの角部領域に係合するような形状にされた後面と、対向する曲線状または凹面の前面とを有する、少なくとも１つのソールフリュー角部区分を含み、前記ソールフリュー角部区分は、前記角部領域を越えて流体の流れを導くように位置付けられている、請求項２５に記載のコークス炉室。
３７．前記少なくとも１つのソールフリュー角部区分は、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項３６に記載のコークス炉室。
３８．前記ソールフリューは、前記複数の隣接する道のうちの少なくとも１つの角部領域に係合するような形状にされた後面と、対向する曲線状または凹面の前面とを有する、少なくとも１つのソールフリュー角部区分を含み、前記ソールフリュー角部区分は、前記角部領域を越えて流体の流れを導くように位置付けられている、請求項２５に記載のコークス炉室。
３９．前記炉室は、前記第１の側壁及び第２の側壁のうちの少なくとも１つを通って延びるダウンカマーチャネルから更に構成され、前記ダウンカマーチャネルは、前記炉室及び前記ソールフリューと開放流体連通している、請求項２５に記載のコークス炉室。
４０．前記ダウンカマーチャネルは、曲面の側壁を有する、請求項３９に記載のコークス炉室。
４１．前記ダウンカマーチャネルは、様々な幾何学的形状の断面を有する、請求項３９に記載のコークス炉室。
４２．前記ダウンカマーチャンネルは、熱的に体積安定な材料を用いて鋳造される、請求項３９に記載のコークス炉室。
４３．前記ダウンカマーチャネルは、チャネルブロックを貫通するチャネルを有する複数のチャネルブロックから形成され、前記複数のチャネルブロックは、隣接するチャネルブロックからのチャネルが互いに整列してダウンカマーチャネルの区分を画定するように、垂直に積み重ねられている、請求項３９に記載のコークス炉室。
４４．少なくとも１つのチャネルブロックは、前記ダウンカマーチャネル用の出口を提供するために、前記チャネルブロックの上端部及び下端部ならびに前記チャネルブロックの側面を貫通するチャネルを含む、請求項４３に記載のコークス炉室。
４５．少なくとも１つのダウンカマーチャネルへの開口部と動作的に結合されたダウンカマーカバーを更に備え、前記ダウンカマーカバーは、前記ダウンカバーを貫通するアクセス開口部内に受容されるような形状にされたプラグを含む、請求項３９に記載のコークス炉室。
４６．前記炉室は、前記第１の側壁及び第２の側壁のうちの少なくとも１つを通って延びる取り込みチャネルから更に構成され、前記取り込みチャネルは、前記ソールフリュー及び前記コークス炉室の流体出口と流体連通している、請求項２５に記載のコークス炉室。
４７．前記取り込みチャネルは、様々な幾何学的形状の側壁を有する、請求項４６に記載のコークス炉室。
４８．前記取り込みチャネルは、様々な幾何学的形状の断面を有する、請求項４６に記載のコークス炉室。
４９．前記取り込みチャネルは、熱的に体積安定な材料を用いて鋳造される、請求項４６に記載のコークス炉室。
５０．前記取り込みチャネルは、チャネルブロックを貫通するチャネルを有する複数のチャネルブロックから形成され、前記複数のチャネルブロックは、隣接するチャネルブロックからのチャネルが互いに整列して取り込みチャネルの区分を画定するように、垂直に積み重ねられている、請求項４６に記載のコークス炉室。
５１．少なくとも１つのチャネルブロックは、前記取り込みチャネル用の入口を提供するために、前記チャネルブロックの上端部及び下端部ならびに前記チャネルブロックの側面を貫通するチャネルを含む、請求項５０に記載のコークス炉室。
【００４８】
前述の説明から、本発明の特定の実施形態が例示のために記載されているが、本技術の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な変更がなされ得ることが理解されるであろう。例えば、いくつかの実施形態がＨＨＲ炉の文脈で記載されているが、更なる実施形態では、モノリスまたは熱的に体積安定な設計は、副産物炉などの非ＨＨＲ炉で使用することができる。更に、特定の実施形態の文脈で記載された新技術の特定の態様は、他の実施形態では、組み合わせるか、または排除することができる。例えば、特定の実施形態がコークス製造室用のクラウンとの関連で説明されてきたが、上述した平坦なクラウン、モノリスクラウン、熱的に体積安定な材料、及び他の特性は、コークス炉システムの他の部分、例えば、ソールフリューのためのクラウンのようなものである。更に、技術の特定の実施形態に関連する利点は、それらの実施形態の文脈において記載されているが、他の実施形態もそのような利点を示すことができ、必ずしもすべての実施形態が技術の範囲内に入るような利点を示す必要はない。したがって、本開示及び関連技術は、本明細書において明示的に図示または説明されていない他の実施形態を包含することができる。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲を除いて限定されない。
【図１Ａ】
2020176277.tif 000003
【図１Ｂ】
2020176277.tif 000004
【図１Ｃ】
2020176277.tif 000005
【図２Ａ】
2020176277.tif 000006
【図２Ｂ】
2020176277.tif 000007
【図２Ｃ】
2020176277.tif 000008
【図２Ｄ】
2020176277.tif 000009
【図３】
2020176277.tif 000010
【図４Ａ】
2020176277.tif 000011
【図４Ｂ】
2020176277.tif 000012
【図５Ａ】
2020176277.tif 000013
【図５Ｂ】
2020176277.tif 000014
【図５Ｃ】
2020176277.tif 000015
【図５Ｄ】
2020176277.tif 000016
【図５Ｅ】
2020176277.tif 000017
【図５Ｆ】
2020176277.tif 000018
【図５Ｇ】
2020176277.tif 000019
【図５Ｈ】
2020176277.tif 000020
【図６】
2020176277.tif 000021
【図７】
2020176277.tif 000022
【手続補正書】
【提出日】令和2年9月7日(2020.9.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平熱回収コークス炉室であって、
炉床と、
前端部と、
前記前端部と反対側の後端部と、
前壁と後壁との間の前記床から垂直に上方に延びる第１の側壁と、
前記第１の側壁と反対側の第２の側壁と、
前記床の上方に位置付けられ、前記第１の側壁から前記第２の側壁に架かるクラウンと、
熱的に体積安定な材料を含み、前記第１の側壁と前記第２の側壁との間に複数の隣接する道を有するソールフリューと、
を備える、水平熱回収コークス炉室。
【請求項２】
前記熱的に体積安定な材料は、溶融シリカまたはジルコニアを含む、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項３】
前記ソールフリューは、複数のソールフリュー壁セグメントから構成される少なくとも１つのソールフリュー壁を含む、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項４】
前記ソールフリュー壁セグメントは、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項３に記載のコークス炉室。
【請求項５】
前記ソールフリュー壁セグメントは、前記ソールフリュー壁セグメントの端部に関連する隆起及び溝特徴部の協働によって互いに結合されている、請求項３に記載のコークス炉室。
【請求項６】
前記ソールフリュー壁セグメントは、前記ソールフリュー壁セグメントの端部に関連するノッチ及び突起特徴部の協働によって互いに結合されている、請求項３に記載のコークス炉室。
【請求項７】
前記ソールフリューは、少なくとも１つのソールフリュー壁に結合されかつそこから概ね横方向に延びる少なくとも１つの遮断壁区分を含み、前記少なくとも１つの遮断壁区分は、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項８】
前記少なくとも１つの遮断壁区分及び少なくとも１つのソールフリュー壁は、前記少なくとも１つの遮断壁セグメントの端部及び前記少なくとも１つのソールフリュー壁の側面部分と関連する隆起及び溝特徴部の協働によって互いに結合されている、請求項７に記載のコークス炉室。
【請求項９】
前記ソールフリューは、少なくとも１つのソールフリュー壁の端部とソールフリュー端壁との間の隙間に架かる少なくとも１つの略Ｊ形状のアーチ区分を含む、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項１０】
前記アーチ区分は、アーチ状の上端部及び該上端部の一端から垂下する脚を含み、前記アーチ状の上端部の反対側の自由端は、ソールフリュー床と前記炉床との間の前記ソールフリュー端壁に動作的に結合されている、請求項９に記載のコークス炉室。
【請求項１１】
前記少なくとも１つのアーチ区分が、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項９に記載のコークス炉室。
【請求項１２】
前記ソールフリューは、前記複数の隣接する道のうちの少なくとも１つの角部領域に係合するような形状にされた後面と、対向する曲線状または凹面の前面とを有する、少なくとも１つのソールフリュー角部区分を含み、前記ソールフリュー角部区分は、前記角部領域を越えて流体の流れを導くように位置付けられている、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのソールフリュー角部区分は、熱的に体積安定な材料から構成される、請求項１２に記載のコークス炉室。
【請求項１４】
前記ソールフリューは、前記複数の隣接する道のうちの少なくとも１つの角部領域に係合するような形状にされた後面と、対向する曲線状または凹面の前面とを有する、少なくとも１つのソールフリュー角部区分を含み、前記ソールフリュー角部区分は、前記角部領域を越えて流体の流れを導くように位置付けられている、請求項４に記載のコークス炉室。
【請求項１５】
前記第１の側壁及び第２の側壁のうちの少なくとも１つを通って延びるダウンカマーチャネルから更に構成され、前記ダウンカマーチャネルは、前記炉室及び前記ソールフリューと開放流体連通している、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項１６】
前記ダウンカマーチャネルは、曲面の側壁を有する、請求項１５に記載のコークス炉室。
【請求項１７】
前記ダウンカマーチャネルは、様々な幾何学的形状の断面を有する、請求項１５に記載のコークス炉室。
【請求項１８】
前記ダウンカマーチャネルは、熱的に体積安定な材料を用いて鋳造される、請求項１５に記載のコークス炉室。
【請求項１９】
前記ダウンカマーチャネルは、チャネルブロックを貫通するチャネルを有する複数のチャネルブロックから形成され、前記複数のチャネルブロックは、隣接するチャネルブロックからのチャネルが互いに整列してダウンカマーチャネルの区分を画定するように、垂直に積み重ねられている、請求項１５に記載のコークス炉室。
【請求項２０】
少なくとも１つのチャネルブロックは、前記ダウンカマーチャネル用の出口を提供するために、前記チャネルブロックの上端部及び下端部ならびに前記チャネルブロックの側面を貫通するチャネルを含む、請求項１９に記載のコークス炉室。
【請求項２１】
少なくとも１つのダウンカマーチャネルへの開口部と動作的に結合されたダウンカマーカバーを更に備え、前記ダウンカマーカバーは、前記ダウンカマーカバーを貫通するアクセス開口部内に受容されるような形状にされたプラグを含む、請求項１５に記載のコークス炉室。
【請求項２２】
前記第１の側壁及び第２の側壁のうちの少なくとも１つを通って延びる取り込みチャネルから更に構成され、前記取り込みチャネルは、前記ソールフリュー及び前記コークス炉室の流体出口と開放流体連通している、請求項１に記載のコークス炉室。
【請求項２３】
前記取り込みチャネルは、様々な幾何学的形状の側壁を有する、請求項２２に記載のコークス炉室。
【請求項２４】
前記取り込みチャネルは、様々な幾何学的形状の断面を有する、請求項２２に記載のコークス炉室。
【請求項２５】
前記取り込みチャネルは、熱的に体積安定な材料を用いて鋳造される、請求項２２に記載のコークス炉室。
【請求項２６】
前記取り込みチャネルは、チャネルブロックを貫通するチャネルを有する複数のチャネルブロックから形成され、前記複数のチャネルブロックは、隣接するチャネルブロックからのチャネルが互いに整列して取り込みチャネルの区分を画定するように、垂直に積み重ねられている、請求項２２に記載のコークス炉室。
【請求項２７】
少なくとも１つのチャネルブロックは、前記取り込みチャネル用の入口を提供するために、前記チャネルブロックの上端部及び下端部ならびに前記チャネルブロックの側面を貫通するチャネルを含む、請求項２６に記載のコークス炉室。