(57)【要約】      （修正有）【課題】  機側操作の危険性を排除することができる新たなコークス炉用放散弁を提供する。【解決手段】  コークス炉用放散弁は、コークス炉の集気管内のコークス炉ガスの圧力が上昇したときに、コークス炉ガスを大気に開放する。コークス炉用放散弁は、コークス炉ガスが通過する開口が形成されるケーシング１２と、回転軸２０を中心に回転して開口を開閉する弁本体２１と、弁本体２１を回転駆動させるシリンダーアクチュエータ３５ａを備える。シリンダーアクチュエータ３５ａを作動させることによって弁本体２１が回転して開口が開き、また、コークス炉ガスの圧力により弁本体２１に働くモーメントが、弁本体２１の自重によるモーメントよりも大きいときに、シリンダーアクチュエータ３５ａを作動させなくても弁本体２１が回転して開口が開く。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の集気管内のコークス炉ガスの圧力が上昇したときに、コークス炉ガスを大気に開放するコークス炉用放散弁であって、
コークス炉ガスが通過する開口が形成されるケーシングと、
前記ケーシング内に設けられ、回転軸を中心に回転して前記開口を開閉する弁本体と、
前記弁本体を回転駆動させる駆動源と、を備え、
前記駆動源を作動させることによって、前記弁本体が回転して前記開口が開閉し、
また、コークス炉ガスの圧力により前記弁本体に働くモーメントが、前記弁本体の自重によるモーメントよりも大きいときに、前記駆動源を作動させなくても前記弁本体が回転して前記開口が開くことを特徴とするコークス炉用放散弁。
【請求項２】
前記駆動源は、出力軸を進退できるシリンダーアクチュエータであり、
前記回転軸には、駆動アームが取り付けられ、
前記駆動アームから分離された前記出力軸で前記駆動アームを押すことにより、前記弁本体が回転して前記開口が開閉することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉用放散弁。
【請求項３】
前記シリンダーアクチュエータは、長手方向の中央が前記回転軸に取り付けられた前記駆動アームの両端部近傍に２つ設けられ、
一方のシリンダーアクチュエータが、前記駆動アームの一方の端部を押すことにより、前記弁本体が回転して前記開口が開き、
他方のシリンダーアクチュエータが、前記駆動アームの他方の端部を押すことにより、前記弁本体が回転して前記開口が閉じることを特徴とする請求項２に記載のコークス炉用放散弁。
【請求項４】
前記回転軸には、前記弁本体の自重によるモーメントに対抗させるためにカウンタウェイトが取り付けられることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のコークス炉用放散弁。
【請求項５】
前記ケーシングは、底部プレートと、この底部プレートから上方に突出すると共に前記開口を形成する管部と、を有し、
前記弁本体は、前記ケーシングの前記開口を覆うと共に、前記管部の上端に接触することなく、前記底部プレートにその縁が接触するカバーと、前記カバーに固定される柄と、を有し、
前記ケーシングの前記管部の周囲に水が張られることを特徴とする請求項１ないし４いずれかに記載のコークス炉用放散弁。
【請求項６】
コークス炉の集気管内のコークス炉ガスの圧力が上昇したときに、コークス炉ガスを大気に開放するコークス炉用放散弁であって、
コークス炉ガスが通過する開口が形成されるケーシングと、
回転軸を中心に回転して前記開口を開閉する弁本体と、
回転軸に取り付けられる駆動アームと、
出力軸を進退できるシリンダーアクチュエータと、を備え、
前記駆動アームから分離された前記出力軸で前記駆動アームを押すことにより、前記弁本体が回転して前記開口が開閉することを特徴とするコークス炉用放散弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の集気管内のコークス炉ガスの圧力が上昇したときに、コークス炉ガスを大気に開放するコークス炉用放散弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉は蓄熱室の上部に炭化室と燃焼室が交互に並べられて炉団をなしている。炭化室では石炭を乾留し、燃焼室では燃料ガスを燃焼させ、蓄熱室では燃焼排ガスの予熱を利用する。炭化室に装入された石炭は、炭化室の両側の燃焼室より炉壁煉瓦を通して供給される熱量によって加熱される。石炭の乾留過程で石炭の揮発分は分解してガスを発生する。炭化室で発生したコークス炉ガスはコークス炉の上昇管を通り、集気管（ドライメーン）に集まり、冷却されてガス精製工場に導かれる。このコークス炉ガスはガス排送機の吸引によって炭化室から引き抜かれ、ガス精製工場に導かれる。
【０００３】
例えばガス排送機が故障して停止すると、コークス炉に可燃性のコークス炉ガスが溜まって危険である。このため一種の安全装置として、コークス炉の集気管内の圧力が異常に高くなったときに、集気管内のガスを大気に逃がす放散弁が設けられる。放散弁は、概略コークス炉ガスが通過できる開口を弁本体で覆う構造になっている。
【０００４】
放散弁には、圧力による自動開閉、シリンダーアクチュエータによる自動開閉、シリンダーアクチュエータによる手動開閉の３種類のタイプがある。
【０００５】
圧力による自動開閉タイプの放散弁では、集気管内の圧力が高くなると、集気管内の圧力によって弁本体が回転軸の回りを自動的に回転して放散弁が開になる。
【０００６】
シリンダーアクチュエータによる自動開閉タイプの放散弁では、集気管内の圧力を検出し、圧力が所定値以上になると、シリンダーアクチュエータを作動させて放散弁を開にする。
【０００７】
シリンダーアクチュエータによる手動開閉タイプの放散弁では、集気管内の圧力に関わらず、ガス排送機の故障時等の異常時に、作業員の遠隔操作によりシリンダーアクチュエータを作動させて放散弁を開にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし上述の３種類のタイプの放散弁はそれぞれ以下のような問題を有する。
圧力による自動開閉タイプの放散弁では、弁本体の回転軸を回転可能に支持する軸受け等のかじり、錆、障害物のつまり等により、集気管内の圧力が高くなっても弁本体が回転しないことがある。こうなると作業員が放散弁の傍ら（機側）に行き、レバーを操作して放散弁を開閉するしかなく、危険な作業になる。
【０００９】
シリンダーアクチュエータによる自動開閉タイプの放散弁では、集気管内の圧力を検出する必要があり、圧力検知装置のメンテナンスが必ず必要になる。
【００１０】
シリンダーアクチュエータによる手動開閉タイプの放散弁では、集気管内の圧力が高くなったら直ちに放散弁を開けることができないことがあり、安全装置としての役割を果たさないおそれがある。
【００１１】
そこで本発明は、機側操作の危険性を排除することができる新たなコークス炉用放散弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために請求項１の発明は、コークス炉の集気管内のコークス炉ガスの圧力が上昇したときに、コークス炉ガスを大気に開放するコークス炉用放散弁であって、コークス炉ガスが通過する開口が形成されるケーシングと、前記ケーシング内に設けられ、回転軸を中心に回転して前記開口を開閉する弁本体と、前記弁本体を回転駆動させる駆動源と、を備え、前記駆動源を作動させることによって前記弁本体が回転して前記開口が開閉し、また、コークス炉ガスの圧力により前記弁本体に働くモーメントが、前記弁本体の自重によるモーメントよりも大きいときに、前記駆動源を作動させなくても前記弁本体が回転して前記開口が開くことを特徴とする。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載のコークス炉用放散弁において、前記駆動源は、出力軸を進退できるシリンダーアクチュエータであり、前記回転軸には、駆動アームが取り付けられ、前記駆動アームから分離された前記出力軸で前記駆動アームを押すことにより、前記弁本体が回転して前記開口が開閉することを特徴とする。
【００１４】
請求項３の発明は、請求項２に記載のコークス炉用放散弁において、前記シリンダーアクチュエータは、長手方向の中央が前記回転軸に取り付けられた前記駆動アームの両端部近傍に２つ設けられ、一方のシリンダーアクチュエータが、前記駆動アームの一方の端部を押すことにより、前記弁本体が回転して前記開口が開き、他方のシリンダーアクチュエータが、前記駆動アームの他方の端部を押すことにより、前記弁本体が回転して前記開口が閉じることを特徴とする。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１ないし３いずれかに記載のコークス炉用放散弁において、前記回転軸には、前記弁本体の自重によるモーメントに対抗させるためにカウンタウェイトが取り付けられることを特徴とする。
【００１６】
請求項５の発明は、請求項１ないし４いずれかに記載のコークス炉用放散弁において、前記ケーシングは、底部プレートと、この底部プレートから上方に突出すると共に前記開口を形成する管部と、を有し、前記弁本体は、前記ケーシングの前記開口を覆うと共に、前記管部の上端に接触することなく、前記底部プレートにその縁が接触するカバーと、前記カバーに固定される柄と、を有し、前記ケーシングの前記管部の周囲に水が張られることを特徴とする。
【００１７】
請求項６の発明は、コークス炉の集気管内のコークス炉ガスの圧力が上昇したときに、コークス炉ガスを大気に開放するコークス炉用放散弁であって、コークス炉ガスが通過する開口が形成されるケーシングと、回転軸を中心に回転して前記開口を開閉する弁本体と、回転軸に取り付けられる駆動アームと、出力軸を進退できるシリンダーアクチュエータと、を備え、前記駆動アームから分離された前記出力軸で前記駆動アームを押すことにより、前記弁本体が回転して前記開口が開閉することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明によれば、通常はコークス炉ガスの圧力によって放散弁が自動的に開き、また、たとえ軸受け等のかじりが発生して弁本体が回転しないことがあっても、駆動源の作動によって放散弁を開閉することができる。コークス炉ガスの圧力による自動開閉と駆動源の作動による開閉とを併用するので、機側操作の危険性を排除することができる。
【００１９】
請求項２の発明によれば、圧力による自動開閉と駆動源の作動による開閉とを併用することができる。
【００２０】
請求項３の発明によれば、放散弁を開けるためのシリンダーアクチュエータと、放散弁を閉じるためのシリンダーアクチュエータとを設けることで、放散弁を確実に開閉することができる。
【００２１】
請求項４の発明によれば、コークス炉ガスの圧力が低くても、放散弁を開けることができる。
【００２２】
請求項５の発明によれば、金属同士の接触でなく、水でコークス炉ガスをシールするので、放散弁が閉じているときにコークス炉ガスを確実にシールすることができる。
【００２３】
請求項６の発明によれば、駆動源を作動させることで放散弁を開閉することができる。また、駆動源の出力軸と駆動アームとを分離しているので、駆動源を作動させなくても、コークス炉ガスの圧力によって放散弁を自動的に開けることができる。したがって、圧力による自動開閉と駆動源の作動による開閉とを併用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１はコークス炉の炭化室の断面図を示す。コークス炉では炉体の下部に蓄熱室１があり、蓄熱室１の上部に燃焼室と炭化室２とが交互に配列されている。石炭が装入される炭化室２の両側（図１中の奥行き方向）に多数のフリューからなる燃焼室がある。燃焼室で燃焼ガスを燃焼し、炉壁を通して炭化室２の石炭を加熱する。燃焼ガス及び空気（富ガス加熱の場合は空気のみ）は、蓄熱室１で予熱され、燃焼室で燃焼後、隣接する蓄熱室１に戻って熱回収され、煙道３を経て排出される。コークス炉には、コークス炉ガス（富ガス）のみを燃料とする単式炉と、発熱量の低い高炉ガス（貧ガス）、及びコークス炉ガス（富ガス）のいずれも使用できる複式炉とがある。図１には複式炉が示され、富ガスを供給する富ガス供給設備４と、貧ガスを供給する貧ガス供給設備５の双方を有している。
【００２５】
空気を遮断して粘結炭を加熱昇温していくと、加熱温度の上昇に伴って一般的に次のような変化を生ずる。１００℃までは水分蒸発と同時にＣＨ４や吸蔵ＣＯを放出する。１００℃から３００℃にかけては鉱物中に含まれる結晶水や石炭に吸蔵されている少量のＣＯとＨ２を放出する。３００℃をすぎると石炭本来の熱分解が始まって、ガスや化合水やタールが急激に発生するとともに、軟化溶融して膨張現象を示す。５００℃になるとほとんどが固化し、多孔質塊状の半成コークスとなる。分解ガスはこの後も発生し、一方残分はこれに伴って収縮をおこし、９００℃以上では分解ガスの発生はほとんど終わり、高温乾留コークスが得られる。
【００２６】
このようにコークス製造に際し石炭の乾留過程で、石炭中の揮発分が分解してガスが発生する。ガスはコークス炉の上昇管６を通り集気管７（ドライメーン）に集まる。上昇管６あるいは集気管７では、ガス液が散布されてガスが例えば約８００℃から８０〜１００℃まで冷却される。冷却後のガスはガス排送機の吸引によってガス精製工場に導かれる。
【００２７】
例えばガス排送機が故障して停止すると、コークス炉に可燃性のコークス炉ガスが溜まり、危険である。このため一種の安全装置として、コークス炉の集気管７内の圧力が異常に高くなったとき（例えば数１０ｍｍＡｑ以上になるとき）に、集気管７内のガスを大気に逃がす放散弁８が設けられる。
【００２８】
図２及び図３は集気管７に取り付けられた放散弁８を示す。放散弁８は、略直方体形状のケーシング１２に弁機構を内蔵してなる。放散弁８の下端には、集気管７から分岐する分岐管９が接続される。放散弁８の上端には、煙突のように大気に開放される放散管１１が接続される。
【００２９】
ケーシング１２の底部プレート１２ａには管部１３が固定され、この管部１３の下端に分岐管９に接続される。管部１３は水平面内に配置される底部プレート１２ａから上方に僅かに突出する。この管部１３の内周にコークス炉ガスが通過する開口１３ａが形成されている。また管部１３の周囲には、管部１３の周囲に水を張ることができるように、水溜め壁１４が設けられる。
【００３０】
ケーシングの上部プレート１２ｂには、放散管１１に接続される接続管１５が設けられる。ケーシング１２の側部プレート１２ｃには、ケーシング１２の内部を覗くための覗き窓１６、ケーシング１２の内部を清掃するための点検口１７が設けられる。またケーシング１２の側部プレート１２ｃには、コークス炉ガスを水封すべく管部１３の周囲に水を張ったり、ケーシング１２の内部を清掃したりするための安水、工水、蒸気入口管１９が設けられる。
【００３１】
ケーシング１２の内部には、回転軸２０を中心に回転して開口１３ａを開閉する弁本体２１が設けられる。弁本体２１は、開口１３ａを覆うお椀状のカバー２３と、このカバー２３に固定される柄２４とを備える。カバー２３は略円盤状の部材の周囲を折り曲げて形成される。カバー２３の中央部２３ａは、中心が盛り上がるように湾曲される。カバー２３の中央部２３ａには、管部１３の上端に近接し、且つ管部１３の直径にその直径を略一致させた円盤状の内蓋２５が補強及びカバー２３の保護のために取り付けられる。弁本体２１が開になるときは、カバー２３に集気管７内の圧力がかかる。
【００３２】
円環状の枠部２３ｂの下部には、鋸状の刃２６が複数形成される。弁本体２１を閉じた状態（図２に示される状態）では、刃２６の先端が底部プレート１２ａに当接する一方、内蓋２５は管部１３の上端に接触することがなく、若干の隙間が空く。底部プレート１２ａ上に水を張ると、水が刃２６間の隙間を通過して管部１３の周囲に溜まる。水は刃２６の根元よりも高い位置まで溜められる。これにより、底部プレート１２ａ上に溜められた水によりコークス炉ガスをシールすることができる。また、柄２４の基端にはスリーブ２８が固定され、スリーブ２８はキー等の接合手段を介して回転軸２０に接合される（図３参照）。
【００３３】
図３に示されるように、回転軸２０は互いに対向する側部プレート１２ｃを貫通する。回転軸２０の中央部には弁本体２１を取り付けるためのキー溝２０ａが形成される。回転軸２０の軸線方向の一端には、弁本体２１の自重によるモーメントに対抗させるためにカウンタウェイト３０が取り付けられ、回転軸２０の他端には、弁本体２１を機側にて手動で作動させるためのレバー３１が取り付けられる。なお回転軸２０と弁本体２１の結合手段には、キーを用いるものの他、溶接等様々な手段を用いることができる。回転軸２０は、ケーシングの外面に固定された軸受け３９によって回転可能に支持される。
【００３４】
図４は放散弁の側面図を示す。回転軸２０の一端には、駆動アーム３２が連結される。駆動アーム３２は細長く伸び、その長手方向の中央が回転軸２０に連結される。駆動アーム３２の両端部には、ローラ３３が回転可能に取り付けられる。
【００３５】
駆動アーム３２の両端部近傍には、ローラ３３を押して駆動アーム３２を時計方向及び反時計方向に回転させる駆動源として、２つのシリンダーアクチュエータ３５ａ，３５ｂが設けられる。シリンダーアクチュエータ３５ａ，３５ｂは、ケーシング１２に固定された支持ブラケット３４に固定されている。シリンダーアクチュエータ３５ａ，３５ｂは、空気圧又は油圧によって出力軸３６ａ，３６ｂを直線運動させ、シリンダ本体に対して出力軸３６ａ，３６ｂを進退させる。出力軸３６ａ，３６ｂの先端には、ローラ３３を押す接触部３７ａ，３７ｂが設けられ、当該接触部３７ａ，３７ｂは駆動アーム３２のローラ３３とは分離されている。２つのシリンダーアクチュエータ３５ａ，３５ｂは、上方側に配置され、放散弁を開けるための開シリンダ３５ａと、下方側に配置され、放散弁を閉じるための閉シリンダ３５ｂとに分けられる。
【００３６】
図５は、シリンダーアクチュエータの作動による放散弁の開閉状態を示す。通常の放散弁が閉じた状態（Ｓ１）では、開シリンダ３５ａ及び閉シリンダ３５ｂはいずれも縮んでいる。そしてアーム３２は、その上端部のローラ３３が開シリンダ３５ａに近接し、その下端部のローラ３３が閉シリンダ３５ｂから遠ざかるように垂直線から傾いている。
放散弁を開けるとき（Ｓ２）には、開シリンダ３５ａを作動させ、出力軸３６ａで上端部のローラ３３を押してアーム３２を反時計方向に回転させる。アーム３２の回転に伴って弁本体２１（図示せず）も回転し、開口１３ａが開く。その後、開シリンダ３５ａは出力軸３６ａを引き込む。
【００３７】
ローラ３３と出力軸３６ａとは分離されているので、開シリンダ３５ａが出力軸３６ａを引き込んでも放散弁は開いた状態を維持する（Ｓ３）。このときアーム３２は、その上端部が開シリンダ３５ａから遠ざかり、その下端部が閉シリンダ３５ｂに近接するように垂直線から反対方向に傾いている。
【００３８】
放散弁を閉じるとき（Ｓ４）には、閉シリンダ３５ｂを作動させ、出力軸３６ｂでローラ３３を押して駆動アーム３２を時計方向に回転させる。駆動アーム３２の回転に伴って弁本体２１も回転し、開口１３ａが閉じる。
【００３９】
その後、閉シリンダ３５ｂは出力軸３６ｂを引き込む。そして放散弁は通常の閉じた状態を維持する（Ｓ５）。
【００４０】
開閉シリンダ３５ａ，３５ｂの制御については、作業員の遠隔操作によるものと、ドライメーンの圧力検知によるものとが考えられる。作業員の遠隔操作による制御とは、例えば複数の放散弁のうちのいくつかが開いたが、残りが閉じているようなとき、作業員が遠隔操作で開かなかった開閉シリンダ３５ａ，３５ｂを作動させることをいう。この他にもドライメーンの圧力を検知して、所定の圧力以上になったら、開閉シリンダ３５ａ，３５ｂを自動的に作動させてもよい。
【００４１】
図６は、開閉シリンダ３５ａ，３５ｂの作動に関わらない、コークス炉ガスの圧力による放散弁の自動開閉を示す。放散弁を圧力によって自動開閉するときは、開シリンダ３５ａ及び閉シリンダ３５ｂがその出力軸３６ａ，３６ｂを引き込んであり、作動していない。
【００４２】
図７は圧力による自動開閉の作動原理を示す。コークス炉ガスの圧力により弁本体２１に働くモーメント及びカウンタウェイト３０の自重によるモーメントを合算したモーメントが、弁本体２１の自重によるモーメントよりも大きいときに、回転軸２０に取り付けられた弁本体２１が回転して開口が開になる。
【００４３】
図６に示されるように、ドライメーンのコークス炉ガスの圧力が上昇して弁本体２１が回転軸２０の回りを回転すると、回転軸２０に取り付けられる駆動アーム３２も回転する。開シリンダ３５ａ及び閉シリンダ３５ｂの出力軸３６ａ，３６ｂは、駆動アーム３２から分離されており、しかもいずれも駆動アーム３２の回転を妨げることがないように出力軸３６ａ，３６ｂを引き込んでいる。これにより、コークス炉ガスの圧力による自動開閉と開閉シリンダの作動による開閉とを併用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】コークス炉の炭化室の断面図。
【図２】放散弁の詳細図。
【図３】図２のIII-III線断面図。
【図４】放散弁の側面図。
【図５】シリンダーアクチュエータの作動による放散弁の開閉状態を示す図。
【図６】コークス炉ガスの圧力による放散弁の自動開閉を示す図。
【図７】弁本体の作動原理図。
【符号の説明】
【００４５】
７…集気管
８…放散弁
１２…ケーシング
１２ａ…底部プレート
１３…管部
１３ａ…開口
２０…回転軸
２１…弁本体
２３…カバー
２３ａ…中央部（カバー）
２３ｂ…枠部（カバー）
２４…柄
２５…内蓋（カバー）
３０…カウンタウェイト
３２…駆動アーム
３３…ローラ
３５ａ…開シリンダ（シリンダーアクチュエータ）
３５ｂ…閉シリンダ（シリンダーアクチュエータ）
３６ａ，３６ｂ…出力軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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