(57)【要約】      （修正有）【課題】炉蓋３の炭化炉側に付設した炉内ガス燃焼室３で、炭化炉側に装入した石炭粒子２の乾留速度を速めると共に、不必要な量の空気の供給による石炭粒子２の過熱と小爆発現象を防止したコークス炉の操業方法を提供する。【解決手段】石炭粒子２を乾留するコークス炉の炭化炉１から炉蓋３の該炭化炉側に設けた炉内ガス燃焼室１３に流入する炉内ガスを燃焼させるに必要な量の空気を供給する炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズル１７の空気供給側に連接した空気供給バルブ１８を、炭化炉１または炉内ガス燃焼室１３に流れ込む炉内ガス中のＨ２ガス成分が急激に増加しまたＣＨ４ガスが急激に減少する乾留末期に閉締する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭粒子を乾留するコークスの炭化炉から炉蓋の該炭化炉側に設けた炉内ガス燃焼室に流入する炉内ガスを燃焼させるに必要な量の空気を供給する炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズルの空気供給バルブを、炭化炉から炉内ガス燃焼室に流れ込んだ炉内ガス中のＨ２ガス成分が急激に増加しＣＨ４ガス成分が急激に減少する乾留末期の始端時に、閉締する事を特徴とする炉蓋の炭化炉側に炉内ガス燃焼室を設けたコークス炭化炉の操業方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、石炭粒子を乾留するコークス炉の炭化室（炉）の出入口を開閉する炉蓋構造体の炭化炉側に、断熱ボックスを介して、炉内ガス燃焼室を設けたコークス炉の操業方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  コークス炉の炭化炉に装入された石炭粒子を乾留する該炭化炉の出入口を開閉する炉蓋は、頑丈な鉄骨フレームの炉蓋構造体にシールプレートを介して大型耐火煉瓦を内張りした耐熱密封構造の炉蓋が多用されているが、耐火煉瓦が高温度の熱を吸収するため、炭化炉の炉蓋付近に装入された石炭粒子を乾留温度に到達する事なく窯出しされる。従って、良質な乾留コークスの中に未乾留の不良コークスが混ざり込むため、コークスの品質を劣化しまたコークスの生産性を低下する問題があった。この問題を解決するために開発された炉蓋が、特公平３−４００７４号公報で開示される様に「炉蓋構造体に熱絶縁体を介して炭化炉から発生する熱い気体の炉内ガスが、石炭粒子と接触する熱伝導性金属隔壁体の垂直な通路を上昇し送気管へ流れる際に、該熱伝導性金属隔壁体を介して、炉蓋側に装入された石炭粒子を加熱する炉蓋」である。【０００３】  さらに炉蓋側に装入された石炭粒子の乾留速度を一層速めるため、例えば実用新案登録第２９５３３１９号公報や特開平８−２８３７３５号公報などで開示される様に「炉蓋構造体の炭化炉側にガス通路を垂直方向に形成した耐熱部材の隙間からガス通路に流入した炉内ガスを燃焼させるため、空気配管に開閉弁を介してガス通路に連通する吹込みノズルまたは空気吹込み分岐管の先端にイグニッションプラグなどの着火装置を設け、装入炭２時間後または乾留開始１０時間後から火落時間（乾留終了時間）または２０時間後まで空気を吹込み、ガス通路温度を８００℃以上に保持するコークス炉の操業方法」がある。この様な操業方法は、コークスの生産性も品質も改善するが、開閉弁の開放度合によっては炉内ガス流入量以上に多量の空気をガス通路に供給するため、必要以上に炉蓋付近に装入された石炭粒子を、過熱しまた炉内発生ガス流少通路で小爆発を引き起こす危険性もあった。
【特許文献１】特公平３−４００７４号公報（第１欄）
【特許文献２】実用新案登録第２９５３３１９号公報（第７欄、第８欄）
【特許文献３】特開平８−２８３７３５号公報（第４欄、第５欄、第６欄）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  本発明者らは、上記した特公平３−４００７４号公報の「熱伝導性金属隔壁体」または実用新案登録第２９５３３１９号公報は「ガス通路を垂直方向に形成した耐熱部材」さらには本発明者らが開発した特開２００４−４３７５３号公報や特開２００４−９９８５９号公報などの「炉蓋構造体の炉内側に断熱ボックスを介してガス流通間隙を縦横に設けた炉内ガス回遊離隔室」などに空気吹込みノズルを付設した炭化炉蓋によるコークス操業方法において、不必要な量の空気の供給による石炭粒子の過熱と小爆発現象を防止したコークス炉の操業方法を提供する事を目的に、石炭乾留時間（乾留温度）と炉内ガス発生挙動および炉内ガス組成の関係を調査した。その結果、乾留初期はＣＨ４やＣＯ２など多くのガス組成から成る炉内ガスが多量に発生し発熱量も高いが、乾留中期を過ぎるあたりから炉内ガスの発生量も徐々に低下してもＣＨ４量の多くの含有で発熱量も高いが、乾留末期になるとＨ２の発生が増えてＣＨ４と共に発熱量を急激に低下し火落時間に相当する事を知見した。炉内ガスに含有されるＣＨ４の量に関係なく、前記した実用新案登録第２９５３３１９号公報や特開平８−２８３７３５号公報などの様に、ガス通路すなわち炉内ガス燃焼室に空気や酸素を闇雲に吹込む事は、炉内ガスを燃焼させるに至らず爆発を引き起こす環境に近付け、乾留されたコークスをいたずらに過熱し灰分化する事を知見した。さらに本発明者らは、石炭粒子の乾留末期の炉内ガス中のＨ２ガス成分が急激に増加しＣＨ４ガスが急激に減少したときに空気の吹込みを停止する事によって、上記した問題点を解消し、前記した本発明が目的のコークス操業を行える事も知見した。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明はこの知見に基づいて構成したもので、その要旨は、石炭粒子を乾留するコークス炉の炭化炉から炉蓋の該炭化炉側に設けた炉内ガス燃焼室に流入する炉内ガスを燃焼させるに必要な量の空気を供給する炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズルの空気供給バルブを、炭化炉または炉内ガス燃焼室の炉内ガス中のＨ２ガス成分が急激に増加しまたＣＨ４ガス成分が急激に減少する乾留末期の始端時に閉締する、炉蓋の炭化炉側に炉内ガス燃焼室を設けたコークス炉の操業方法である。
【発明の効果】
【０００６】  本発明のコークス炉の操業方法は、炉蓋の炭化炉側に設けた炉内ガス燃焼室に流入した炉内ガスを燃焼するに必要な量の空気を吹込む空気供給バルブを付設する事によって該炉内ガス燃焼室の温度を上昇させて炉蓋側に装入された石炭粒子の乾留速度を速め、乾留コークスの製造歩留を高めると共に、炉蓋付近で生成しコークス炉口枠と炉蓋との密着性を阻害するタールを燃焼させ消失する効果を奏する。さらに本発明は、燃焼し難くなった炉内ガスの組成変化を検知して空気の吹込みを停止するため、乾留コークスの過熱と乾留末期の小爆発現象を未然に防止する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】  以下、本発明法について図面を参照しながら、詳細に説明する。
図１は、炭化炉のコークス排出側（またはコークス押出側）の出入口を閉塞した炭化炉蓋とその近傍を示すコークス炉の断面図で、本発明法を判り易く説明するために提示した一実施例である。１は炭化炉で、石炭粒子２が装入されている。すなわち、炭化炉１は、両側に隣設した加熱炉（図示せず）で、石炭粒子２を加熱し乾留する炉体構造に設けられている。３は炭化炉蓋である。炭化炉蓋３は、炭化炉１の炉口枠４を押圧する締結機能構造に製作された頑丈な鋼鉄製炉蓋フレーム５の炭化炉側にスライドプレート６、ナイフエッジ断面形状のフランジ部材７を周設して炭化炉１の炉口枠４に当接する耐熱金属のシールプレート８や炉内プレート９などを介装して炭化炉内を気密保持する構造に設け、さらにアルミナシリケートやセラミックスファイバーなど一般に使用される断熱材１０を充填した断熱ボックス１１を介して、炭化炉１の出入口１２を突出する炉内ガス燃焼室１３を設けて構成されている。炉内ガス燃焼室１３は、炭化炉１で石炭粒子２を乾留する際に発生する炉内ガスが流れ込み易い様に、前面または側面あるいはその両面にガス流通間隙またはガス流通孔を設けた耐熱金属製の中空構造物であって、例えば図示する様に、断熱ボックス１１を炉高方向を複数段に分割する位置に固定した横支持枠１４に、耐熱金属製の短冊板１５を、左右または上下あるいはその両者にガス流通隙間１６を設けかつ着脱自在な係合手段を用いて縦横に架設した構造体であってもよい。また炉内ガス燃焼室１３は、環状または不連続環状に成形した多数の耐熱金属製フレームの上下側にガス流通間隙を設けて多段状に横設したり、炭化炉側を低く断熱ボックス側を高く傾設した短冊フレームの中空構造体であってもよい。すなわち、本発明において炉内ガス燃焼室１３とは、炉内ガスが流れ込む枠体構造の炉内ガス流通構造に設けたもので、その形状と構造について特に限定するものでない。１７は炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズルである。１８は、ねじ込球形弁（メタルタッチボールバルブ）やちょう形弁（ダンパーバルブ）などの空気供給バルブである。すなわち、炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズル１７は、炉内ガス燃焼室１３に流れ込んだ炉内ガスを燃焼させるに必要な量の空気を吸い込み、空気供給バルブ１８を連接し空気誘導パイプ１９を介して該炉内ガス燃焼室１３に送り込む装置で、炉内ガス燃焼室１３に１基または炭化炉蓋３の高さ方向に任意な間隔を設けて２基以上が付設される。炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズル１７の構造についても、本発明法において特に限定するものでなく、前記した特開平８−２８３７３５号公報の様に空気配管に開閉弁を介してガス通路に連通する従来の吹込みノズルであってもよい。２０は閂である。閂２０は、炭化炉蓋３を炉口枠４に当接する様に押圧し締結するもので、圧縮バネや螺子ボルトなどの締結部材を組合わせて製作されている。【０００８】  上記の様な構造に構成されたコークス炭化炉は、前記した従来のコークス炭化炉と同様に炭化炉１の出入口１２をシールプレート８などの介装部材を介して炭化炉蓋３を閉塞しつつ炭化炉１を気密保持した後、石炭粒子２を該炭化炉１に装入する。炭化炉１に装入された石炭粒子２は、隣接する加熱炉から���給される高温度の熱で乾留されながらＨ２、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、ＣＯ、ＣＯ２などのガスを多く発生し、その一部が炉内ガス燃焼室１３に流れ込む。本発明法は、炉内ガス燃焼室１３に流れ込んだ炉内ガスの可燃性ガスを燃焼するに必要な量の空気を供給しながら燃焼させるコークス操業方法であって、炉内ガス燃焼室１３のガス挙動を逐次ガス圧計とガス分析計で検知しながら、その燃焼熱で炉蓋付近の石炭粒子を昇温し乾留を促す。乾留時間の経過にガスの発生量は徐々に減少し、炉内ガス燃焼室１３に流も込むガス量も減少する。乾留末期の始端部になると、炉内ガス燃焼室１３に流も込んだ炉内ガス中のＨ２ガス成分が急激に増加し、その反対にＣＨ４ガスが急激に減少する。この様なガス組成の変化を捉えて乾留末期と判断し、空気供給バルブ１８を直ちに閉締するかあるいはガス組成の変化が完全に終わった事を見届けて閉締し、炉内ガス燃焼室１３への空気の供給を停止する。この様に炉内ガスの組成変化を検知しながら空気の供給を停止するため、石炭粒子の過熱と乾留末期の小爆発現象を未然に防止する事ができる。
【実施例】
【０００９】  次に、本発明法の実施例について説明する。
図１で示す様なコークス炉の炭化炉１（炉高６．７ｍ、炉幅４３０ｍｍ、炉長１５．８ｍ）の出入口１２を炭化炉蓋３で閉塞した後、石炭粒子２を装入し、直ちに乾留作業を開始した。乾留開始後の４時間後に乾留初期の高圧から１０ｍｍＨ２Ｏ程度の負圧域から１０時間後に２ｍｍＨ２Ｏ程度の負圧域に減圧し、さらに１４時間後に５ｍｍＨ２Ｏ前後の負圧域を境にして正負両域を跨がる圧力変化を繰り返す状況の中で、負圧に対応した量の空気を炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズル１７から空気供給バルブ１８を介して供給しながら炉内ガス燃焼室１３に流れ込んだ炉内ガスを燃焼させ、炉蓋近傍に装入された石炭粒子２を炉内ガス燃焼室１３を介して加熱促進せしめ、炉内ガス燃焼室１３に流れ込んだ燃焼前の炉内ガスのガス組成を分析しながらコークス操業を行った。乾留作業を開始して１７時間後炉内ガス中のＨ２ガス成分が急激に増加しＣＨ４ガス成分が急激に減少し、その変化が安定した状態になった１時間後に空気供給バルブ１８を閉締し空気の供給を停止し、直ちにコークスの窯出し作業を行った。【００１０】  その結果、本発明によるコークス操業方法は、炉蓋側に装入された石炭粒子の加熱速度を速めて乾留コークスの製造歩留を高め、コークス炉口枠と炉蓋との密着性を阻害するタールを燃焼させ消失する効果を奏すると共に、乾留コークスの過熱と乾留末期に起こる小爆発現象を未然に防止する事が認められた。
【産業上の利用可能性】
【００１１】  世界的にコークス供給量の不足が叫ばれまたコークス炉の老朽化が加速される中で、良好なコークスの歩留を向上する共に、小爆発現象による炉体の損傷を防止し炉体寿命の延長を図る有効なコークスの操業法として大いに実用化される可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】炭化室（炉）のコークス排出側（またはコークス押出側）の出入口を閉塞した炭化炉蓋とその近傍を示すコークス炉の断面図を示す。
【符号の説３】
【００１２】    １    炭化炉
２    石炭粒子
３    炉蓋
４    炉口枠
１３    炉内ガス燃焼室
１７    炉内ガス燃焼用空気供給量制御ノズル
１８    空気供給バルブ
【図１】
2006321963.tif 000003