(57)【要約】【課題】コークス炉上昇管から大気中に放散される副生物を低減する。【解決手段】炭化室１の天井に設置された上昇管２の頂部に、縦置円筒１１を連続状に設置する。縦置円筒１１には、必要に応じて、空気流入用の開口部１１ｂ〜１１ｅや開口１１ｆを設ける。縦置円筒１１を上昇管２の頂部に固定する場合は、この固定した縦置円筒１１に、天蓋４の開閉動作を可能とするための切り欠き部１１ａを設ける。【効果】強制的な助燃ガスの吹込みを実施して旋回流を作り出すようにしなくても、コークス炉から放散される副生ガスが大気中に放散されるのを効率的に抑制することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化室の天井に設置された上昇管の頂部に、縦置円筒を連続状に設置したことを特徴とするコークス炉上昇管。
【請求項２】
前記縦置円筒に、空気流入用の開口部を設けたことを特徴とする請求項１に記載のコークス炉上昇管。
【請求項３】
前記縦置円筒を上昇管の頂部に固定し、
この固定した縦置円筒に、前記上昇管の頂部に設けられた天蓋の開閉動作を可能とするための切り欠き部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス炉上昇管。
【請求項４】
前記縦置円筒は、高さが１m以上であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のコークス炉上昇管。
【請求項５】
前記縦置円筒の一部または全部を、単独で移動が可能なように設置することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のコークス炉上昇管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高炉用コークスを製造するコークス炉において、コークス製造時にコークス炉で生成される副生物が、大気中に放散されるのを防止できるコークス炉上昇管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉では、炭化室に装入された原料石炭は、炭化室両側に煉瓦を介して配置された燃焼室からの熱で温度が上昇する。そして、石炭乾留中、すなわちこの原料石炭から赤熱コークスへの転換過程において、石炭からは水素を主成分とするガスやタールあるいはタール軽油などが同時に副生される。
【０００３】
この副生ガスは、図７に示すように、炭化室１の上部の空間１ａ（ガス道等とも称する。）から上昇管２を介して集気本管３に集められ、吸引ブロワー（図示せず。）により吸引されて、ガス分離精製工程に導入され、処理されている。なお、前記上昇管２の頂部には、大気に開放するための天蓋４が、また、上昇管２と集気本管３を接続するベンド管５の下部には、ガス回収流路を連絡又は遮断するための皿弁と称するシール弁６が設けられている。
【０００４】
前記炭化室１の幅は、４５０mm前後であり、この幅の炭化室１内に装入された原料石炭７が、主として両隣の燃焼室からの伝導伝熱で昇温されることになる。原料石炭７はこのような形で加熱されるため、その昇温速度は小さく、結局、その中心部（炭中部）が１０００℃程度にまで焼き上がるのに約一昼夜を要することになる。
【０００５】
すなわち、ガスやタール等の揮発成分の発生が顕著となる４００℃の温度領域が１０mm／時間の速度で壁側から炭中部に向かって移動し、炭化室の壁側から炭中部に向かって常に温度勾配が存在することになる。従って、ガスやタール等の副生物は乾留処理時間を通して常に発生していることになる。
【０００６】
また、コークス炉の炭化室の大きさは、長さが１５m程度で、高さが６m前後にも達するため、この広大な面を均一に加熱するのはもともと容易ではない。さらに、炭化室は炉長方向に６０mm程度のテーパを有していること、あるいは炉蓋が設置された炉長方向両端部では、放熱量が不可避的に多い等の事実がある。このようなことから、炭化室に装入された石炭は、程度の差こそあれ不均一に乾留されている。従って、乾留終了時点のコークス排出時においても、局部的に乾留の進行が遅れ、副生物が発生している部分が残存している可能性が高い。
【０００７】
石炭乾留末期になると、集気本管３への空気の混入を抑止するために、図８に示すようにシール弁６が閉じられ、集気本管３と上昇管２の間でのガスの移動が遮断され、代わりに上昇管２の上部に設置された天蓋４が開放される。この状態を上昇管縁切り（単に、縁切りとも言う。）と呼ぶ。
【０００８】
この天蓋が開放された状態では、炭化室内にガスやタール等の副生物が残留している場合、これらが上昇管の上部から大気中に放散される危険性を有している。つまり、炭化室と集気本管との縁切り時には、炭化室内に残留するガス等の副生物が大気中に放散されないようにすることが必要となる。
【０００９】
大気中に放散される副生物は、上昇管出口で空気と接触してガスの温度が高い場合は自然着火し、また着火しない場合は、イグナイタ−等の種火により着火させる場合もあるが、いずれにしても、発火・燃焼によりその大部分は燃焼生成物としてＣＯ2やＨ2Ｏに転化するので、環境上問題は無い。
【００１０】
しかしながら、副生物の発生状況や燃焼条件によっては、放散される副生物のごく一部が未燃焼のまま大気中に拡散する危険性がある。拡散された副生物が蓄積することは地球環境を保護する視点から好ましくなく、何らかの対策が必要である。
【００１１】
また、上昇管の縁切り時には、炉内付着カーボン焼落としのため、装入孔を開放し、大気を炭化室内に吸引させるので、十分な燃焼用空気が導入され、副生物可燃成分の大部分は、上昇管から排出されるまでに燃焼して消滅する。
【００１２】
しかしながら、縁切り直後及び押出し作業直前には、装入孔を開けられない時間が有るので、その間は、上昇管の周囲からの空気巻き込み接触のみでの燃焼となり、上昇管の円周方向の中央部付近では、酸素不足状態となって、副生物が未燃焼状態で大気に放散される場合が多い。
【００１３】
また、炭化室の上部や上昇管では常に石炭からの発生ガスが流通しているが、炭化室の上部や上昇管内の温度は常に高温であるため、ガスの一部がカーボン化することがある。カーボン化が進行すると最終的には上昇管または上昇管基部の閉塞に至り、ガスが大気に漏洩する。カーボン成長の進行は空気を吹き付ける等で抑制しているが、過度の吹き付けは炭化室内のシール性を損ないその制御は困難であるため、最終的にカーボン付着時は手作業での除去が必要となっている。
【００１４】
この上昇管から大気に放散される副生物の低減方法として、特許文献１には、ノズル等により助燃ガスとして酸素含有ガスを添加して、上昇管内もしくは上昇管頂上部に強制的に旋回流を生じさせて副生物を低減する方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−１６４２５７号公報
【００１５】
また、特許文献２には、助燃ガスを、強制的に旋回流を生じるように吹込む方法として、副生物と助燃ガスを併せた全体ガスのスワール数を規定して、安定に燃焼させる技術が開示されている。
【特許文献２】特開２００２−１９４３５８ 号公報
【００１６】
さらに、特許文献３には、複数のノズルから酸素含有ガスを強制的に吹き込むに際して、吹込み位置を上昇管の上部または上方とした上で、吹込みノズルの仰角（０〜４５度）と法線角（１０〜９０度）を規定して生成する炎を乱さないようにすること、さらに、吹込む酸素ガス量を規定して、その上限以上では騒音面からも好ましくないことが開示されている。
【特許文献３】特開２００２−２０１４７６ 号公報
【００１７】
そして、特許文献４には、上昇管から放出されるガスに空気（あるいは酸素）を強制的に吹き付けるに際して、強風下でも安定していることと、吹き出し空気等による乱れのない範囲である吹き込み圧力（３０〜６０ｋＰａ）が開示されている。
【特許文献４】特開２００２−２９４２４２ 号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、特許文献１〜４に記載された方法は、全て、上昇管放出ガスを燃焼させるために強制的に空気、酸素、酸素含有ガスなどの助燃ガスを吹き込むものであるため、縁切り作業とリンクさせる制御が必要となる。
【００１９】
また、吹込み用のノズル等を多数の上昇管の各設定部位に設置して稼動するには、費用及びランニングコストが多大であり、メンテナンス費用も嵩む。また、強制燃焼の場合、燃焼の際に発生する音が大きくなるが、縁切り作業では同時に数本の上昇管が開状態となっているので、騒音が問題となる。
【００２０】
また、上昇管頂部に助燃ガスを吹込む場合は、気象条件（横風等）の影響を受け易く、大気開放状態での助燃ガス等の吹き込みでは失火の可能性がある。失火した場合は、再着火時の爆発音が環境問題（騒音）となる。
【００２１】
一方、上昇管内部（上方）への助燃ガスの強制吹込みの場合は、上昇管内部、特にノズル部での燃焼温度が過剰となるため、上昇管内部耐火物の局部損傷、上昇管の寿命短縮という問題がある。また、ノズルによる吹込みは、ノズルの状態により吹込み状態が大きく変わるので、常に同条件での燃焼を確保するのは難しい。
【００２２】
また、上昇管上部及びその周辺に吹込み用のノズルおよび配管等を付加した場合、上昇管または上昇管基部において発生ガスのカーボンの成長を点検することやカーボンの除去作業を実施する際の作業性が著しく悪化するか、作業自体が困難となり、閉塞に至った場合は発生ガスが系外へ漏洩することが挙げられる。
【００２３】
本発明が解決しようとする問題点は、従来のコークス炉の上昇管では、助燃ガスの吹き込みと縁切り作業とリンクさせる制御が必要となり、常に同条件での燃焼を確保するのは難しく、また、騒音や上昇管の寿命短縮、上昇管の閉塞によるガス漏れ等の問題があると言う点である。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
発明者らは、コークス炉上昇管から大気中に放散される副生物の低減について種々検討し、試験を行った結果、上昇管の上部に副生物の燃焼帯を作れば、ノズル等による強制的な酸素含有ガスの吹込みを実施して旋回流を作り出すようにしなくても、未燃焼の副生物を低減できることを見出し、以下の本発明を成立させた。
【００２５】
本発明のコークス炉上昇管は、
コークス炉からの副生物が大気中に放散されることを防止するために、
炭化室の天井に設置された上昇管の頂部に、縦置円筒を連続状に設置したことを最も主要な特徴としている。
【００２６】
前記本発明のコークス炉上昇管では、縦置円筒上端の開口部からドラフトを利用して大気を自然給気するので、強制的な助燃ガスの吹込みを実施して旋回流を作り出すようにしなくても、副生物の燃焼処理が効率的に行え、副生物の大気中への放散が防止できる。また、助燃ガスを供給する強制燃焼と比べて、燃焼音の点でも優れている。
【００２７】
前記本発明のコークス炉上昇管の前記縦置円筒に、空気流入用の開口部を設けることで、窯の老朽状態に影響されずに最適の燃焼が得られるようになる。
【００２８】
また、前記本発明のコークス炉上昇管の、
前記縦置円筒を上昇管の頂部に固定し、
この固定した縦置円筒に、前記上昇管の頂部に設けられた天蓋の開閉動作を可能とするための切り欠き部を設けた場合には、任意の縁切り作業に対しても副生物の燃焼処理が容易に行えるようになる。
【００２９】
また、前記本発明のコークス炉上昇管の前記縦置円筒の高さを１m以上とすれば、副生物の再燃焼がより確実に行えるようになる。
【００３０】
また、前記本発明のコークス炉上昇管の前記縦置円筒の一部または全部を、単独で移動が可能なように設置する場合、従来から行ってきた上昇管内の点検や清掃等の作業性を維持することが可能となり、上昇管内の閉塞による発生ガスの漏洩を防止できるようになる。
【００３１】
なお、前記縦置円筒の一部または全部を単独で移動する方法としては、たとえば通常の設置位置から作業性が確保できる等の目標位置までスライドプレートを設置し、このスライドプレートに沿って滑らせる、または該移動部に車輪等を設置して移動させても良い。また、吊り具を設置し、吊り上げて移動させても良い。さらに、該移動部に蝶番等を設置し、回転させることで移動させても良い。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、強制的な助燃ガスの吹込みを実施して旋回流を作り出すようにしなくても、コークス炉から放散される副生ガスが大気中に放散されるのを効率的に抑制できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための各種の形態と共に、最良の形態を、図１及び図２を用いて詳細に説明する。
図１は本発明のコークス炉上昇管に設置する、仮置きタイプの縦置円筒の各種形態を説明する図、図２は同じく固定タイプの縦置円筒の各種形態を説明する図である。
【００３４】
図１及び図２において、１１は炭化室の天井に設置された既存の上昇管２の頂部に設置する縦置円筒であり、縦置円筒１１の上端開放部からのドラフトを利用して大気を自然吸気することで、コークス炉から排出する副生物を、この縦置円筒１１内で再燃焼処理するものである。
【００３５】
前記の縦置円筒１１は、図１に示したように、天蓋４が開放された状態において、必要に応じて設置して使用する、上昇管２よりも若干小径の仮置きタイプとしたものでも良い。この場合には、適宜、縦置円筒１１の交換が可能であるために、安価である。
【００３６】
一方、図２に示したように、上昇管２の頂部に固定して常設するものでも良い。この場合には、縦置円筒１１は、上昇管２よりも大径のものを使用し、天蓋４の開閉動作を邪魔しない様に、切り欠き部１１ａを設ける必要がある。なお、図２に示した縦置円筒１１は、上昇管２の頂部に設置する大径部の上に小径部を接続した２段に形成したものを示している。
【００３７】
この固定タイプの場合は、前記仮置きタイプと異なり、任意の縁切り作業に対して、副生物の燃焼処理が可能になる。
【００３８】
このような縦置円筒１１を上昇管２の頂部に設置する本発明では、自然吸気による燃焼のため、従来のように助燃ガスを供給して強制燃焼するものに比べて、燃焼音の面からも優れている。
【００３９】
ところで、コークス炉の燃焼状態は窯毎の老朽状態によって影響されるので、図１（ｂ）、（ｄ）〜（ｆ）や図２のように、空気流入用の開口部１１ｂ〜１１ｆを設ける場合もある。
【００４０】
たとえば図１（ｂ）（ｄ）は直径が１００mmの開口部１１ｂを、円周方向の等角度位置に８つ設けたものである。
【００４１】
また、図１（ｅ）と図２（ｂ）は、縦置円筒１１の軸中心部に向かう直径が１００mmの開口部１１ｃと、この開口部１１ｃより若干上方において、軸中心の周囲に向かう直径が８０mmの開口部１１ｄを円周方向の等角度位置に４つ設けたものである。
【００４２】
また、図１（ｆ）は、矩形の開口部（幅が２０mmで、高さが１００mm）１１ｅを円周方向等角度位置に４つ設け、向かい合った開口部１１ｅ間に、上方が開口するコの字型の筒１１ｊを、平面視十字状に形成すべく設置したものである。
【００４３】
また、図２（ａ）は、縦置円筒１１を上昇管２より大径として上昇管２の上端より被せ、縦置円筒１１と上昇管２の間隙より空気を流入するようにしたもの、図２（ｄ）は天蓋４との干渉部に、１００mm×５０mmの矩形状の開口１１ｆを設けたものである。
【００４４】
また、図２（ｃ）は、縦置円筒１１の軸中心部に向かう直径が１００mmの開口部１１ｃと、この開口部１１ｃより若干上方において、矩形の開口部（幅が２０mmで、高さが１００mm）１１ｅを円周方向等角度位置に４つ設け、向かい合った開口部１１ｅ間に、上方が開口するコの字型の筒１１ｊを、平面視十字状に形成すべく設置したものである。
【００４５】
また、縦置円筒１１の高さ、すなわち燃焼距離による影響を確認するために、図１（ａ）（ｂ）と図１（ｃ）（ｄ）では高さのみを異ならせた。
【００４６】
また、混合流れを促進するための設備設置による影響を確認するために、図１（ｅ）、図２（ａ）では、縦置円筒１１の内部の、前記開口部１１ｃ，１１ｄから流入する空気が縦置円筒１１内に流出する位置に螺旋状の突起物１１ｇを、図２（ｂ）では、逆円錐状の突起物１１ｉをそれぞれ設置した。
【００４７】
以上の縦置円筒１１の仕様を下記表１にまとめて示す。
【００４８】
【表１】
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【００４９】
前記図１及び図２に示した表１の仕様の縦置円筒１１を、上昇管２の頂部に設置した場合の効果を確認した際の、未燃焼副生物成分としてベンゼン排出量を調査した結果を図６に示した。
【００５０】
縦置円筒１１を設置しないベースでは、燃焼状態による差が大きくベンゼン排出量が大きくなる場合が生じていた。
これに対して、本発明を適用した図１及び図２の各例では、何れの場合も、問題の生じないレベルまでベンゼン排出量を低減することができた。
【００５１】
但し、図１（ｃ）（ｄ）のように縦置円筒１１の高さが１mより短い場合は、副生物の再燃焼のための燃焼距離が短いので、副生物の低減効果が小さく、高さの影響がみられた。従って、副生物燃焼効果を大きくするには、縦置円筒の高さを１m以上とすることが望ましい。
【００５２】
また、図１の仮置きタイプや図２の固定タイプの場合には、どの場合も副生物低減効果は大きく、混合流れ促進装置の有無によって差異はみられなかった。図２に示したように、縦置円筒１１の上部円筒直径を小さくした２段に形成した場合には、絞り効果も加味されたものと考えられるが、縦置円筒１１の上部を絞らない場合でも、低減効果は問題無いレベルであることは言うまでもない。
【００５３】
図３〜図５は本発明のコークス炉上昇管に設置する、縦置円筒１１の移動形態を説明する図である。
このうち、図３は上昇管２の近傍に吊り具１２を設置し、この吊り具１２によって図１に示す仮置きタイプの縦型円筒１１を吊り上げて移動させるものを示している。
【００５４】
また、図４は（ａ）図に示す通常の設置位置より作業性が確保できる（ｂ）図に示す目標位置までスライドプレート１３を設置し、このスライドプレート１３上に図２に示す固定タイプの縦型円筒１１を取り付けるものである。この図４の例では、縦型円筒１１を縦型円筒１１に設置した取っ手１１ｋを引いてスライドプレート１２に沿って滑らせることで移動させる。
【００５５】
また、図５は図２に示す固定タイプの縦置円筒１１の基部に蝶番１４を設置し、垂直方向に回転させることで移動させるものを示している。なお、水平方向に回転させるものでもよい。
【００５６】
これらのような移動手段をもたせることにより、上昇管１１の上部に任意の空間が確保できることになるので、従来から行ってきた上昇管内の点検や清掃等の作業性を維持できるようになり、上昇管内の閉塞による発生ガスの漏洩を防止することが可能となる。
【００５７】
本発明は上記の例に限らず、空気の流入用開口部の形状や位置は、図１や図２に示したものに限らない等、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、コークス炉の上昇管のみならず、環境を汚染する可燃性の副生ガスを放散する配管であれば、どのような配管にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明のコークス炉上昇管に設置する縦置円筒の各種の形態を説明する図で、仮置きタイプのものである。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明のコークス炉上昇管に設置する縦置円筒の各種の形態を説明する図で、固定タイプのものである。
【図３】本発明のコークス炉上昇管に設置する縦置円筒を吊り具によって移動させる形態の図である。
【図４】本発明のコークス炉上昇管に設置する縦置円筒をスライドプレート上に設けて移動させる形態の図で、（ａ）は通常の設置位置に取り付けた状態を示す図、（ｂ）は作業性が確保できる目標位置までスライドさせた状態を示す図である。
【図５】本発明のコークス炉上昇管に設置する縦置円筒の基部に蝶番を設置して垂直方向に回転させることで移動させる形態を説明する図で、（ａ）は全体図、（ｂ）は要部の拡大図である。
【図６】各縦置円筒の副生物燃焼への影響結果を示した図である。
【図７】通常乾留状態における炭化室を説明する図である。
【図８】縁切り状態における炭化室の炉内状態を説明する図である。
【符号の説明】
【００６０】
１    炭化室
２    上昇管
３    集気本管
４    天蓋
５    ベンド管
６    シール弁
７    原料石炭
１１    縦置円筒
１１ａ    切り欠き部
１１ｂ〜１１ｅ    開口部
１１ｆ    開口
１１ｇ    螺旋状突起物
１１ｊ    筒
１１ｋ    取っ手
１２    吊り具
１３    スライドプレート
１４    蝶番
【図１】
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【図２】
2006321975.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2006321975.tif 000009
【図７】
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【図８】
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