(57)【要約】      （修正有）【課題】蓄熱室から除去された異物が、再び、蓄熱室に戻ることを防止できる異物の除去方法を提供する。【解決手段】室炉式コークス炉１０における蓄熱室４２の異物の除去方法であって、蓄熱室４２の上方の耐火物を解体除去した後に、蓄熱室４２の下方から蓄熱室４２へ気体を送給して異物を除去する方法。蓄熱室４２から除去された異物は、燃焼室２４に留まることなく室炉式コークス炉１０の系外に除去する方法【効果】前記除方法により、蓄熱室から除去された異物が再び蓄熱室に戻ることを防止できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室炉式コークス炉における蓄熱室の異物の除去方法であって、
蓄熱室の上方の耐火物を解体除去した後に、前記蓄熱室の下方から蓄熱室へ気体を送給して異物を除去する、異物の除去方法。
【請求項２】
前記蓄熱室の上端における気体の流速が３．２ｍ／ｓｅｃより高くなるように、前記蓄熱室の下方より気体を送給する、請求項１に記載の異物の除去方法。
【請求項３】
前記蓄熱室の下方から前記蓄熱室へ気体を送給するとともに、前記蓄熱室の上方から前記気体を吸引する、請求項１または請求項２に記載の異物の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱室の異物を除去する異物の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
室炉式コークス炉は、炭化室と、当該炭化室に熱を供給する燃焼室とが、炉幅方向に交互に並ぶように設けられた上部構造と、燃焼室に燃焼用空気と燃料ガスとを供給する蓄熱室が形成された下部構造とから構成される。燃焼室で発生した熱は、炉壁レンガを介して炭化室に供給され、この熱によって石炭が乾留されてコークスが生成する。コークスは、側面の炉口の炉蓋を開放し、一方の炉口から他方の炉口へ向けて押出されて排出される。
【０００３】
蓄熱室は、燃焼排ガスの余熱を利用して燃焼室に供給される燃焼用空気と燃料ガスを予熱する。蓄熱室は、蓄熱室内に棒状レンガを格子状に組み上げる方式、蓄熱室内に多孔質レンガを組み上げる方式、ないしは両者を組み合わせた方式から構成される。蓄熱室にこれら方式によりレンガを設置し、これらのレンガに燃焼排ガスが有する余熱を受熱させ、受熱した熱で燃焼室に供給する燃焼用空気と燃料ガスとを予熱する。
【０００４】
近年では、コークス炉の寿命が４０年を超えるものが出てきている。コークス炉の長期間の使用により炭化室および燃焼室の炉壁レンガは劣化・損傷するが、コークス炉を全て取り壊し、改めて建設を行うと膨大な費用がかかる。このため、炉壁レンガの劣化・損傷に対しては、劣化・損傷した炉壁レンガのみを部分的に解体し、これを積み替える補修が実施されている。
【０００５】
燃料ガスおよび燃焼用空気は、蓄熱室を経由して燃焼室に供給される。燃焼室の燃焼機能を維持するには、蓄熱室のガス流路の健全性を確保する必要がある。蓄熱室は、棒状レンガおよび／または多孔質レンガが組み上げられて構成されており、老朽炉では、損傷レンガやばいじん等によってこれらレンガの間隙で形成されるガス流路が閉塞し、これにより、燃料ガスまたは燃焼用空気の通気抵抗が上昇し、燃焼室の燃焼機能が低下する。
【０００６】
蓄熱室のガス流路の健全性を確保する技術として、特許文献１には、気吹ノズルが設けられたテレスコープ式の伸縮管と、当該伸縮管内に配設されたホースと巻き取りリールとを備え、気吹ノズルから蓄熱室へ直接空気を送り込み、蓄熱室内の比較的軽い異物を除去する蓄熱室清掃装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−４４９５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
室炉式コークス炉は、蓄熱室と燃焼室とが連結して閉じた系になっているので、特許文献１に開示された蓄熱室清掃装置では、圧縮空気の吹込みにより飛散した異物が燃焼室内にとどまり、コークス炉外へ排出されない。このため、コークス炉を使用していくうちに、再び、異物が蓄熱室に入り蓄熱室のガス流路を閉塞していた。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蓄熱室から除去された異物が、再び、蓄熱室に戻ることを防止できる異物の除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
このような課題を解決するための本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）室炉式コークス炉における蓄熱室の異物の除去方法であって、
蓄熱室の上方の耐火物を解体除去した後に、前記蓄熱室の下方から蓄熱室へ気体を送給して異物を除去する、異物の除去方法。
（２）前記蓄熱室の上端における気体の流速が３．２ｍ／ｓｅｃより高くなるように、前記蓄熱室の下方より気体を送給する、（１）に記載の異物の除去方法。
（３）前記蓄熱室の下方から前記蓄熱室へ気体を送給するとともに、前記蓄熱室の上方から前記気体を吸引する、（１）または（２）に記載の異物の除去方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る異物の除去方法では、蓄熱室上方の燃焼室を構成する炉壁レンガを解体除去した後に、蓄熱室の下方から蓄熱室に気体を送給する。蓄熱室に気体を供給するまでに燃焼室はすでに解体除去されているので、蓄熱室から除去された異物は、燃焼室に留まることなく室炉式コークス炉の系外に除去できる。これにより、蓄熱室から除去された異物が再び蓄熱室に戻ることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】室炉式コークス炉の断面模式図である。
【図２】蓄熱室の断面模式図である。
【図３】蓄熱室に配置されているレンガの斜視図である。
【図４】清掃工程を説明する室炉式コークス炉の断面模式図である。
【図５】異物の直径と異物除去に必要な空気の流速との関係を示すグラフである。
【図６】各位置のフリュー温度を示すグラフである
【発明を実施するための形態】
【００１３】
高炉で使用されるコークスは、室炉式コークス炉で石炭が乾留されて製造される。図１は、室炉式コークス炉の断面模式図である。室炉式コークス炉１０は、石炭を乾留する炭化室２２と燃料ガスを燃焼させて乾留に必要な熱を供給する燃焼室２４とが交互に並ぶよう配設された上部構造２０を有する。燃焼室２４にはフリュー２６が多数形成されている。燃焼室２４と炭化室２２とは炉長方向に延在する炉壁レンガ２８によって炉幅方向に区画され、燃焼室２４は、炉幅方向に延在するビンダーレンガ３０によって炉長方向に多数のフリューに区画されている。本実施形態において、炉壁レンガ２８、ビンダーレンガ３０は、蓄熱室４２の上方に設けられた耐火物の一例である。
【００１４】
また、室炉式コークス炉１０は、燃焼室２４に供給される燃焼用空気と燃料ガスが通る蓄熱室４２および下部水平煙道４４と、燃焼排ガスが通る小煙道４６と、が形成された下部構造４０を有する。図２は、蓄熱室の断面模式図である。また、図３は、蓄熱室に配置されているレンガの斜視図である。蓄熱室４２は、クロスキャナル５０およびビンダーレンガ３０内部を介してフリュー２６に接続している。また、蓄熱室４２の下方には、蓄熱室４２を支えるグレートレンガ５２が設けられ、グレートレンガ５２の上方には吹かし孔５４が形成され、グレートレンガ５２の下方には下部水平煙道４４が形成されている。
【００１５】
本実施形態における蓄熱室４２は、上領域５６、中領域５８および下領域６０から構成される。上領域５６には、図３（ａ）に示す棒状のギッターレンガ６２が井桁状に組み上げられて設置されている。井桁状とは、格子状であって、ある段のギッターレンガ６２とその２段上のギッターレンガ６２とが上から見たときに隙間が見えないようにずらされた配置である。中領域５８には、図３（ｂ）に示す多孔質のチェッカーレンガ６４が組み上げられて設置されている。また、下領域６０には、上領域５６と同じギッターレンガ６２が井桁状に組み上げられて設置されている。
【００１６】
再び、図１を参照する。燃焼室２４と蓄熱室４２は、炉長方向の中央部を境に左右２つに区分されている。図面の左側の燃焼室２４における燃料ガスの燃焼によって生じた高温の燃焼排ガスは、図面右側の燃焼室２４、蓄熱室４２を通り、右側の下部水平煙道４４を通って小煙道４６から排出される。このとき、高温の燃焼排ガスが蓄熱室４２のギッターレンガ６２およびチェッカーレンガ６４の間隙（以後、ガス流路と記載する）を通ることで、高温の燃焼排ガスの余熱がこれらレンガに受熱される。その後、ガス系統を切り換え、右側の下部水平煙道４４と右側の蓄熱室４２を通じて燃焼室２４に燃焼用空気と燃料ガスを供給する。これにより、蓄熱室４２のギッターレンガ６２およびチェッカーレンガ６４に受熱させた熱で燃焼用空気と燃料ガスとを予熱する。このようにして、室炉式コークス炉１０では熱の有効利用が図られている。
【００１７】
損傷レンガやばいじん等の異物が蓄熱室４２に入り込み、当該異物によってギッターレンガ６２およびチェッカーレンガ６４のガス流路が閉塞されると、当該ガス流路の通気抵抗が上昇し、各フリュー２６に送られる燃焼用空気または燃料ガスが減少する。これにより、フリュー２６における燃焼機能が低下し、フリュー２６の温度および炭化室２２の温度が低下し、この結果、コークスの生産性が低下する。このため、ギッターレンガ６２およびチェッカーレンガ６４のガス流路を閉塞する異物の除去は、室炉式コークス炉１０の生産性を維持するために重要である。
【００１８】
本実施形態に係る異物の除去方法は、燃焼室２４を構成する炉壁レンガ２８およびビンダーレンガ３０を解体除去する除去工程と、蓄熱室４２の異物を除去する清掃工程とで構成される。除去工程では、異物の除去を行う蓄熱室４２を特定し、当該蓄熱室４２とクロスキャナル５０で接続された燃焼室２４の炉壁レンガ２８およびビンダーレンガ３０を解体除去する。炉壁レンガ２８およびビンダーレンガ３０を解体除去する方法は、特に限定するものではないが、例えば、重機を用いて炉頂側から順次、解体除去してよい。
【００１９】
炉壁レンガ２８およびビンダーレンガ３０を解体除去する除去工程が実施された後、蓄熱室４２の異物を除去する清掃工程が実施される。図４は、清掃工程を説明する室炉式コークス炉の断面模式図である。清掃工程は、蓄熱室４２の下方から蓄熱室４２へ空気を送給することで実施される。蓄熱室４２への空気の送給は、例えば、清掃装置７０を用いて実施される。なお、本実施形態において、空気は気体の一例である。
【００２０】
清掃装置７０は、長尺ノズル７２と、長尺ノズル７２の先端に設けられた上向きの空気噴出口７４とを備える。長尺ノズル７２および空気噴出口７４は、室炉式コークス炉１０の炉長方向の側端側から下部水平煙道４４に挿入され、上向きの空気噴出口７４が蓄熱室４２に対向する位置に位置決めされる。その状態で、空気噴出口７４から蓄熱室４２へ空気が直接送給される。
【００２１】
この蓄熱室４２への空気の送給により、ガス流路を閉塞させていた異物のうち、小さい異物は吹き飛ばされ、その一部は、クロスキャナル５０から外部に排出される。本実施形態に係る異物の除去方法では、清掃工程の前に除去工程が実施され、蓄熱室４２の上方の炉壁レンガ２８およびビンダーレンガ３０は解体除去されているので、クロスキャナル５０を通って排出された異物を室炉式コークス炉１０の系外に容易に除去できる。このため、蓄熱室４２から排出された異物は、再び蓄熱室４２に戻ることがない。
【００２２】
本実施形態に係る異物の除去方法では、清掃装置７０から蓄熱室４２へ空気を送給するが、蓄熱室４２の上端における空気の流速が３．２ｍ／ｓｅｃより高くなるように清掃装置７０から送給される空気の流量を定めることが好ましい。図５は、異物の直径と異物除去に必要な空気の流速との関係を示すグラフである。図５の横軸は異物直径（μｍ）であり、縦軸は空気の必要流速（ｍ／ｓ）である。図５は、異物重量と異物面圧（動圧×表面積）が同じになる空気の流速が異物除去に必要な流速であるとし、下記表１に示した条件で各直径の異物の除去に必要な空気の流速を算出したグラフである。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
また、蓄熱室４２のガス流路を閉塞させる異物を調査した所、異物の約９０質量％が石炭を含む粒度５００μｍ以下の微粉であることがわかった。この結果と図５から、ガス流路を閉塞させる異物を移動させて閉塞を解消させるには、蓄熱室４２内の空気の流速を３．２ｍ／ｓｅｃより高くすればよいことがわかる。
【００２５】
蓄熱室４２には、チェッカーレンガ６４およびギッターレンガ６２が組み上げられており、これらレンガによる圧損があるが、蓄熱室４２の上端における空気の流速を３．２ｍ／ｓｅｃより高くすれば、それより下方の空気の流速は３．２ｍ／ｓｅｃより高くなる。このため、蓄熱室４２の上端における空気の流速を３．２ｍ／ｓｅｃより高くすることで、蓄熱室４２のガス流路を閉塞させるほぼ全ての異物を移動させることができ、これによりガス流路の閉塞を解消させることができる。
【００２６】
蓄熱室４２の上端における空気の流速は、クロスキャナル５０から排出される空気の流速を測定することによって測定できる。すなわち、クロスキャナル５０の断面積と空気の流速とからクロスキャナル５０から排出される空気の流量を算出し、当該空気の流量を蓄熱室４２の断面積で除算することで蓄熱室４２の上端における空気の流速を算出できる。
【００２７】
また、清掃工程では、蓄熱室４２の下方から蓄熱室４２へ空気を送給するとともに、空気を送給位置に最も近いクロスキャナル５０から空気を吸引することが好ましい。空気を吸引する設備として、吸引車８０を用いてよい。吸引車８０としては、例えば、兼松エンジニアリング株式会社製のパワープロベスター（登録商標）を用いることができる。除去工程によって蓄熱室４２の上方の炉壁レンガ２８およびビンダーレンガ３０は解体除去されているので、容易に吸引車８０の吸引ノズル８２をクロスキャナル５０の上端に密着させて蓄熱室４２の空気を吸引できる。
【００２８】
クロスキャナル５０から排出されない異物は、下部水平煙道４４に落下して除去されるか、蓄熱室４２に留まる。蓄熱室４２に留まった異物は、再び、ガス流路を閉塞させるおそれがある。吸引能力の高い吸引車８０を使用することで、蓄熱室４２の上方に吹き飛ばされた異物をクロスキャナル５０側に引き寄せ、当該異物をクロスキャナル５０の上方から捕集できる。このように、吸引車８０を使用することで、下方からの空気の送給だけでは除去できなかった異物も除去できるので、蓄熱室４２から除去される異物の量を増やすことができる。そして、蓄熱室４２から除去される異物の量を増やすことで、ガス流路の閉塞解消の効果を高めることができ、さらには、異物の飛散による作業環境の悪化をも抑制できる。
【００２９】
また、空気を吸引する装置として、例えば、掃除機のような簡易吸引装置を用いてもよい。除去工程によって蓄熱室４２の上方の炉壁レンガ２８およびビンダーレンガ３０は解体除去されているので、容易に掃除機の吸引ノズル８２をクロスキャナル５０の端部に密着させて空気を吸引できる。これにより、蓄熱室４２から排出される異物を捕集でき、異物の飛散による作業環境の悪化を抑制できる。このような清掃工程が実施された後に、除去工程で解体除去された蓄熱室４２の上方の炉壁レンガ２８およびビンダーレンガ３０を積み直し、フリュー２６を再構築する。
【００３０】
なお、本実施形態に係る清掃工程において、清掃装置７０を用いて空気を蓄熱室４２に送給する例を示したがこれに限らない。例えば、空気を蓄熱室４２に案内する整流板を下部水平煙道４４に設置し、ブロワーを用いて空気を下部水平煙道４４に送給することで、空気を蓄熱室４２に送給してもよい。
【００３１】
また、本実施形態に係る清掃工程において、清掃装置７０を下部水平煙道４４に挿入して実施する例を示したがこれに限らない。例えば、清掃装置７０をグレートレンガ５２の上方の吹かし孔５４に挿入して清掃工程を実施してもよい。
【００３２】
また、除去工程において、まず、異物の除去を行う蓄熱室４２を特定し、当該蓄熱室４２と接続した燃焼室２４の炉壁レンガ２８およびビンダーレンガ３０を解体除去する例を示したがこれに限らない。例えば、まず、炉壁レンガ２８およびビンダーレンガ３０の積み替え補修が実施される燃焼室２４が特定され、当該燃焼室２４と接続した蓄熱室４２に、本実施形態に係る異物の除去方法を実施するとしてもよい。
【００３３】
以上、説明したように、本実施形態に係る異物の除去方法の実施により、蓄熱室４２から除去された異物は、燃焼室２４に留まることなく室炉式コークス炉１０の系外に除去される。これにより、蓄熱室４２から除去された異物が再び蓄熱室４２に戻ることを防止できる。
【実施例】
【００３４】
室炉式コークス炉（炉高６．７ｍ、炉頂１５．８ｍ）における燃焼室の炉壁レンガ積み替え時に本実施形態に係る異物の除去方法を実施した。実施例１では、燃焼室を構成する炉壁レンガを解体除去後、図４に示した清掃装置７０と同じ装置を下部水平煙道に挿入し、圧縮空気（元圧０．５ＭＰａ）による蓄熱室への空気の送給を合計１時間実施した。
【００３５】
上記方法で異物を除去した後、炉壁レンガを積み直して燃焼室を再構築した。その後、炭化室に石炭を装炭し、所定時間乾留させた後のフリュー温度を、炉長方向の炉壁側から７点、炉中央側から７点の計１４点の位置で測定した。所定時間後の各位置のフリューの温度を実施例１として図６に示す。
【００３６】
実施例２では、燃焼室を構成する炉壁レンガを解体除去後、同じく図４に示した清掃装置７０と同じ装置を下部水平煙道に挿入し、圧縮空気（元圧０．５ＭＰａ）による蓄熱室への空気の送給を実施するとともに、パワープロベスター（登録商標）の吸引ノズルを、蓄熱室に空気を供給している位置に最も近いクロスキャナルに密着させて、蓄熱室の空気を吸引した。実施例２では、蓄熱室への空気の送給およびクロスキャナルからの空気の吸引（仕様吸引静圧：−９３ｋＰａ）を合計２時間実施した。
【００３７】
上記方法で異物を除去した後、炉壁レンガを積み直して燃焼室を再構築した。その後、炭化室に石炭を装炭し、所定時間乾留させた後のフリュー温度を、炉長方向の炉壁側から７点、炉中央側から７点の計１４点の位置で測定した。所定時間後の各位置のフリューの温度を実施例２として図６に示す。
【００３８】
比較例として、本実施形態に係る異物の除去方法が実施される前であって、実施例１、２と同じ条件でフリュー温度を、炉長方向の炉壁側から７点、炉中央側から７点の計１４点の位置で測定した。所定時間後の各位置のフリュー温度を比較例として図６に示す。
【００３９】
図６は、各位置のフリュー温度を示すグラフである。図６において、横軸は炉長方向１６点のフリューの位置を示し、Ｙ１〜Ｙ７は炉壁側からの位置であり、Ｙ１６〜Ｙ１０は炉中央側からの位置である。また、縦軸はフリュー温度（℃）である。
【００４０】
実施例１、２、比較例ともに炉壁側のフリュー温度は炉中央側のフリュー温度よりも低いが、これは、外気冷却および炉体劣化によるものである。実施例１、２のフリューの温度は、比較例のフリュー温度より高くなり、特に、実施例２のＹ１〜Ｙ７およびＹ１０〜Ｙ１６の平均温度は、比較例の平均温度より１０４℃も高くなった。この結果は、本実施形態に係る異物の除去方法の実施により各位置のフリューの燃焼性を向上できたことを示している。すなわち、本実施形態に係る異物の除去方法の実施により蓄熱室のガス流路を閉塞していた異物が除去され、且つ、この異物が除去された状態が維持され、これにより、各位置のフリューの燃焼性が向上したものと考えられる。
【符号の説明】
【００４１】
１０  コークス炉
２０  上部構造
２２  炭化室
２４  燃焼室
２６  フリュー
２８  炉壁レンガ
３０  ビンダーレンガ
４０  下部構造
４２  蓄熱室
４４  下部水平煙道
４６  小煙道
５０  クロスキャナル
５２  グレートレンガ
５４  吹かし孔
５６  上領域
５８  中領域
６０  下領域
６２  ギッターレンガ
６４  チェッカーレンガ
７０  清掃装置
７２  長尺ノズル
７４  空気噴出口
８０  吸引車
８２  吸引ノズル
【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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