(57)【要約】【課題】ベント管内のなるべく広い範囲に噴水可能であると共に、噴水するノズルが閉塞しにくい構造を有するカーボン付着抑制装置を提供する。【解決手段】コークス炉のベント管３の管内に圧力水を供給するためのノズル管４と、ベント管３とコークス炉の上昇管１の接続部分に設けられ、圧力水の逆流防止用の開口部５ｈを形成するためのリング管５と、を有する。開口部５ｈの上部縁には、リング管５の垂直端面５０から水平方向に突出する突板５１が設けられる。突板５１は、リング管５の管軸方向ＡＤに沿って見た場合に円弧状に配置され、突板５１とリング管５の内周面５２との間に、リング管５の周方向ＣＤに沿って圧力水を流すための流路ｆが形成されている。ノズル管４は、管先端の噴射口からノズル管４の軸方向に沿って圧力水を噴射可能に構成され、突板５１のうち最も高い位置にある頂面５１ａの上方から頂面５１ａに向けて圧力水を噴射する位置に取り付けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉のベント管の管内に圧力水を供給するためのノズル管と、前記ベント管と前記コークス炉の上昇管の接続部分に設けられ、前記圧力水の逆流防止用の開口部を形成するためのリング管と、を備え、
前記開口部の上部縁には、前記リング管の垂直端面から水平方向又はほぼ水平方向に突出する突板が設けられ、
前記突板は、前記リング管の管軸方向に沿って見た場合に円弧状に配置され、前記突板と前記リング管の内周面との間に、前記リング管の周方向に沿って前記圧力水を流すための流路が形成されており、
前記ノズル管は、管先端の噴射口から前記ノズル管の軸方向に沿って圧力水を噴射可能に構成され、前記突板のうち最も高い位置にある頂面の上方から前記頂面に向けて圧力水を噴射する位置に取り付けられていることを特徴とするカーボン付着抑制装置。
【請求項２】
前記頂面は、平坦面に形成されている請求項１に記載のカーボン付着抑制装置。
【請求項３】
前記突板の円弧端部は、前記頂面から円弧に沿って周方向先端へ向かうほど突出量が小さくなるように形成されている請求項１又は２に記載のカーボン付着抑制装置。
【請求項４】
前記突板の円弧端部は、前記垂直端面との接続部分である根本から前記リング管の管軸方向に沿って突出端に向かうにつれて前記リング管の径方向外側を向いている請求項１〜３のいずれかに記載のカーボン付着抑制装置。
【請求項５】
前記リング管は、前記リング管の垂直端面から前記上昇管側へ傾斜する傾斜壁と、前記傾斜壁の側部から前記垂直端面まで延びる側壁と、を有し、前記傾斜壁及び側壁が前記圧力水の逆流を防止するための受け面を形成しており、
前記突板の円弧に沿って仮想円弧線を描いた場合に、前記仮想円弧線よりも前記リング管の径方向外側であって、前記垂直端面を伝いながら前記突板から落下する水を受ける位置に前記側壁が配置されている請求項１〜４のいずれかに記載のカーボン付着抑制装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のカーボン付着抑制装置が取り付けられたことを特徴とするコークス炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉のベント管内にカーボンが付着することを抑制するカーボン付着抑制装置及びそれを備えたコークス炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉において石炭を乾留するときに発生するガスは、炭化室上部に設けた上昇管に導かれ、ベント管で噴霧される安水によって冷却された後、集気本管に吸引され、後工程のガス精製工程に送られる。その際、ベント管の内壁には、ガス中のカーボンが付着し成長する。付着したカーボンはガスの流通の妨げになるだけでなく最終的には管内を閉塞するため、定期的な除去作業が必要となる。
【０００３】
ベント管内にカーボンが付着することを抑制するためには、散水ノズルをベント管内に散水するノズルを設け、ベント管内のなるべく広い領域に噴水し、管内に水膜を形成すれば良いことが知られている。
【０００４】
例えば特許文献１〜３では、水平方向に扇状に散水するための横穴をノズル管の側面に複数形成することにより、水平方向のほぼ全方位に散水可能にしたノズル管が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−９２５６４号公報
【特許文献２】実開平６−８３７５５号公報
【特許文献３】実開平６−５４７５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１〜３のように、ノズル管の側面に横穴を形成し、横穴から放射状又は扇状に安水を噴射する構成は、ノズル管に付着したカーボンの成長に伴って、スリットのように細い横穴が閉塞してしまう不具合が生じる。
【０００７】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、ベント管内のなるべく広い範囲に噴水可能であると共に、噴水するノズルが閉塞しにくい構造を有するカーボン付着抑制装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００９】
すなわち、本発明のカーボン付着抑制装置は、コークス炉のベント管の管内に圧力水を供給するためのノズル管と、前記ベント管と前記コークス炉の上昇管の接続部分に設けられ、前記圧力水の逆流防止用の開口部を形成するためのリング管と、を備え、前記開口部の上部縁には、前記リング管の垂直端面から水平方向又はほぼ水平方向に突出する突板が設けられ、前記突板は、前記リング管の管軸方向に沿って見た場合に円弧状に配置され、前記突板と前記リング管の内周面との間に、前記リング管の周方向に沿って前記圧力水を流すための流路が形成されており、前記ノズル管は、管先端の噴射口から前記ノズル管の軸方向に沿って圧力水を噴射可能に構成され、前記突板のうち最も高い位置にある頂面の上方から前記頂面に向けて圧力水を噴射する位置に取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
ここで「ほぼ水平方向」は、水平方向に対して±２０°の範囲内を意味する。より遠くまで水を散水するためには、±５°の範囲内が好ましい。
【００１１】
このように、ノズル管が、管先端の噴射口からノズル管の軸方向に沿って圧力水を噴射可能に構成されているので、噴射口をスリットのように細く形成することで放射状に噴射可能にしたノズル管に比べて、噴射口を大きく形成でき、カーボンによる噴射口の閉塞を抑制することが可能となる。それでいて、突板のうち最も高い位置にある頂面の上方から頂面に向けて圧力水を噴射するので、突板に当たった圧力水が突板に沿って水平方向に飛散し、圧力水をリング管の管軸方向へ放射状に噴射可能となる。また、突板は、リング管の管軸方向に沿って見た場合に円弧状に配置され、突板とリング管の内周面との間に、リング管の周方向に沿って圧力水を流すための流路が形成されているので、圧力水を突板に沿ってリング管の周方向に周回させることができる。したがって、ノズル管を一方向にしか噴射しない簡素な構成にしても、突板が圧力水をリング管の管軸方向及び周方向に案内するので、ベント管内の広い範囲に噴水可能となる。
【００１２】
ノズル管の閉塞をより一層抑制するためには、前記頂面は、平坦面に形成されていることが好ましい。
【００１３】
カーボンが付着し易いリング管の垂直端面に適切な水膜を形成するためには、前記突板の円弧端部は、前記頂面から円弧に沿って周方向先端へ向かうほど突出量が小さくなるように形成されていることが好ましい。
【００１４】
上昇管への逆流を低減するためには、前記突板の円弧端部は、前記垂直端面との接続部分である根本から前記リング管の管軸方向に沿って突出端に向かうにつれて前記リング管の径方向外側を向いていることが好ましい。
【００１５】
上昇管側へ突出する受け面に水膜を形成しやすくするためには、前記リング管は、前記リング管の垂直端面から前記上昇管側へ傾斜する傾斜壁と、前記傾斜壁の側部から前記垂直端面まで延びる側壁と、を有し、前記傾斜壁及び側壁が前記圧力水の逆流を防止するための受け面を形成しており、前記突板の円弧に沿って仮想円弧線を描いた場合に、前記仮想円弧線よりも前記リング管の径方向外側であって、前記垂直端面を伝いながら前記突板から落下する水を受ける位置に前記側壁が配置されていることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明のカーボン付着抑制装置が適用されるコークス炉の上昇管及びベント管の周辺構造を模式的に示す断面図。
【図２】リング管をベント管側から見た正面図。
【図３】図２におけるＡ−Ａ部位断面図。
【図４】突板の円弧端部を内側から見た斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１８】
図１に示すように、鉛直方向に延びる上昇管１に対し、ベント管３が水平方向に接続されている。上昇管１はコークス炉の炭化室に連通している。ベント管３は集気本管２に連通している。ベント管３の管内に圧力水を供給するためのノズル管４が設けられている。上昇管１とベント管３の接続部分には、圧力水の逆流防止用の開口部５ｈを形成するためのリング管５が設けられている。石炭を乾留するときに炭化室で発生するガスは、図中矢印で示すように、上昇管１を通り、リング管５の開口部５ｈを通ってベント管３に至り、ノズル管４から噴射される安水（図中点線で示す）により冷却され、集気本管２に吸引される。
【００１９】
図１〜３に示すように、リング管５は、その管軸方向ＡＤがベント管３とほぼ同軸になるように取り付けられ、開口部５ｈが形成された垂直端面５０を有する短い筒状をなしている。リング管５の開口部５ｈの上部端には、垂直端面５０から水平方向に突出する突板５１が設けられている。突板５１は、リング管５の管軸方向ＡＤに沿って見た場合に円弧状に配置されている。これにより、突板５１とリング管５の内周面５２との間に、リング管５の周方向ＣＤに沿って圧力水を流すための流路が形成されている。
【００２０】
ノズル管４は、断面円形の筒状に形成され、管先端の噴出口からノズル管４の軸方向に沿って圧力水を噴射可能に構成される。ノズル管４は、突板５１のうち最も高い位置にある頂面５１ａの上方から頂面５１ａに向けて圧力水を噴射する位置に取り付けられる。本実施形態では、ノズル管４は真下に向かって圧力水を噴射する。
【００２１】
リング管５の突板５１は円弧状に配置されているため、上面が湾曲しているが、圧力水が噴射される部位には平板５３が取り付けられている。平板５３により、頂面５１ａが平坦面に形成されている。これにより、頂面５１ａに当たった圧力水が上方へ跳ね返りやすくなる。
【００２２】
図３及び図４に示すように、突板５１の円弧端部５１ｂは、頂面５１ａから円弧に沿って周方向先端５１ｃに向かうほど突出量が小さくなるように形成されている。図中に示す突出量Ｄ１は、突出量Ｄ２よりも小さい。具体的には、円弧端部５１ｂの角を取った面取りが施され、テーパ状に傾斜している。これにより、突板５１を伝う圧力水が垂直端面５０側（上昇管１側）に向かいやすくなり、カーボンが付着しやすい受け面（傾斜壁５４，側壁５５）及び垂直端面５０に適切に水膜を形成することが可能となる。
【００２３】
さらに、図２に示すように、突板５１の円弧端部５１ｂは、垂直端面５０との接続部分である根本５１ｄからリング管５の管軸方向ＡＤに沿って突出端５１ｅ（図３及び図４参照）に向かうにつれて径方向外側ＲＤ１を向いている。これにより、圧力水が円弧端部５１ｂから離れるときに、径方向外側ＲＤ１に向かいやすくなる。
【００２４】
図２〜４に示すように、リング管５は、リング管５の垂直端面５０から上昇管側へ傾斜する傾斜壁５４と、傾斜壁５４の側部から垂直端面５０まで延びる側壁５５とを有する。図３に示すように、傾斜壁５４及び側壁５５が垂直端面５０よりも上昇管側へ突出しており、これらが圧力水の逆流を防止するための受け面を形成している。図２及び図４に示すように、リング管５の開口部５ｈは、傾斜壁５４と、側壁５５と、突板５１の根本５１ｄとで区画された閉領域に形成される。
【００２５】
図２及び図４に示すように、突板５１に沿って仮想円弧線Ｌ（点線で示す）を描いた場合に、側壁５５は、仮想円弧線Ｌよりもリング管５の径方向外側ＲＤ１で垂直端面５０に接続されている。すなわち、仮想円弧線Ｌよりもリング管５の径方向外側ＲＤ１であって、垂直端面５０を伝いながら突板５１から落下する水を受ける位置に側壁５５が配置されている。これにより、図中にて一点鎖線で示すように、円弧状の突板５１に沿って流れる圧力水が側壁５５に差し掛かり、圧力水の一部が側壁５５に流れ込むので、側壁５５及び傾斜壁５４で構成される受け面に水膜を形成することが可能となる。
【００２６】
上記構成において、ノズル管４に供給する圧力水の水圧を所定圧力に設定すれば、図３にて一点鎖線で示すように、頂面５１ａに当たった水の一部は上方に跳ね返り、リング管５の内周面及びノズル管４の先端部に水膜を形成すると共に、圧力水の一部が垂直端面５０に向かい、垂直端面５０に水膜を形成する。また、図２及び図３に示すように、圧力水の一部がリング管５の管軸方向ＡＤに沿ってベント管３の下流側へ放射状に飛散する。さらに、図２に示すように、円弧状の突板５１に沿って圧力水の一部が流れ、リング管５の内周面５２に水膜を形成する。さらに、突板５１から流れ落ちた圧力水の一部が側壁５５に流れ込み、側壁５５及び傾斜壁５４で構成される受け面に水膜を形成する。このように、簡素な構成でありながら、広範囲に適切に水膜を形成することが可能となる。
【００２７】
以上のように、本実施形態のカーボン付着抑制装置は、コークス炉のベント管３の管内に圧力水を供給するためのノズル管４と、ベント管３とコークス炉の上昇管１の接続部分に設けられ、圧力水の逆流防止用の開口部５ｈを形成するためのリング管５と、を備える。開口部５ｈの上部縁には、リング管５の垂直端面５０から水平方向に突出する突板５１が設けられ、突板５１は、リング管５の管軸方向ＡＤに沿って見た場合に円弧状に配置されている。突板５１とリング管５の内周面５２との間に、リング管５の周方向ＣＤに沿って圧力水を流すための流路ｆが形成されている。ノズル管４は、管先端の噴射口からノズル管４の軸方向に沿って圧力水を噴射可能に構成され、突板５１のうち最も高い位置にある頂面５１ａの上方から頂面５１ａに向けて圧力水を噴射する位置に取り付けられている。
【００２８】
このように、ノズル管４が、管先端の噴射口からノズル管４の軸方向に沿って圧力水を噴射可能に構成されているので、噴射口をスリットのように細く形成することで放射状に噴射可能にしたノズル管に比べて、噴射口を大きく形成でき、カーボンによる噴射口の閉塞を抑制することが可能となる。それでいて、突板５１のうち最も高い位置にある頂面５１ａの上方から頂面５１ａに向けて圧力水を噴射するので、突板５１に当たった圧力水が突板５１に沿って水平方向に飛散し、圧力水をリング管５の管軸方向ＡＤへ放射状に噴射可能となる。また、突板５１は、リング管５の管軸方向ＡＤに沿って見た場合に円弧状に配置され、突板５１とリング管５の内周面５２との間に、リング管５の周方向ＣＤに沿って圧力水を流すための流路ｆが形成されているので、圧力水を突板５１に沿ってリング管５の周方向ＣＤに周回させることができる。したがって、ノズル管４を一方向にしか噴射しない簡素な構成にしても、突板５１が圧力水をリング管５の管軸方向ＡＤ及び周方向ＣＤに案内するので、ベント管３内の広い範囲に噴水可能となる。
【００２９】
本実施形態では、頂面５１ａは、平坦面に形成されている。この構成によれば、頂面５１ａに当たった圧力水が上方へ飛び散りやすくなり、ノズル管４の先端部への水膜を形成しやすくでき、ノズル管４の閉塞をより一層抑制することが可能となる。
【００３０】
本実施形態では、突板５１の円弧端部５１ｂは、頂面５１ａから円弧に沿って周方向先端５１ｃへ向かうほど突出量が小さくなるように形成されている。この構成によれば、圧力水が、突板５１の円弧端部５１ｂにおいて突板５１を伝う圧力水が垂直端面５０側（上昇管１側）に向かいやすくなり、カーボンが付着し易い受け面（傾斜壁５４，側壁５５）及び垂直端面５０に適切な水膜を形成することが可能となる。
【００３１】
本実施形態では、突板５１の円弧端部５１ｂは、垂直端面５０との接続部分である根本５１ｄからリング管５の管軸方向ＡＤに沿って突出端５１ｅに向かうにつれて径方向外側ＲＤ１を向いている。この構成によれば、突板５１の円弧端部５１ｂから流れ落ちる水が径方向外側ＲＤ１へ向かうので、周方向内側にある開口部５ｈを介して上昇管１へ逆流することを防止することが可能となる。
【００３２】
本実施形態では、リング管５は、リング管５の垂直端面５０から上昇管１側へ傾斜する傾斜壁５４と、傾斜壁５４の側部から垂直端面５０まで延びる側壁５５と、を有し、傾斜壁５４及び側壁５５が圧力水の逆流を防止するための受け面を形成しており、突板５１の円弧に沿って仮想円弧線Ｌを描いた場合に、仮想円弧線Ｌよりもリング管５の径方向外側ＲＤ１であって、垂直端面５０を伝いながら突板５１から落下する水を受ける位置に側壁５５が配置されている。
【００３３】
この構成によれば、突板５１の円弧（仮想円弧線Ｌ）に沿って流れる圧力水の一部が、側壁５５に流れ込むので、上昇管側へ突出する受け面（傾斜壁５４，側壁５５）に水膜を形成することができ、カーボンの付着を抑制することが可能となる。
【００３４】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【００３５】
例えば、本実施形態では、突板５１は、水平方向に突出しているが、厳密に水平方向でなくてもよく、ほぼ水平方向であればよい。ここで「ほぼ水平方向」は、水平方向に対して±２０°の範囲内を意味する。より遠くまで水を散水するためには、±５°の範囲内が好ましい。
【００３６】
ノズル管４の圧力水の噴出方向は真下に限らず、頂面５１ａに向かっているのであれば、向きの変更は適宜可能である。
【００３７】
本実施形態では、突板５１の最も高い位置に平板５３が取り付けられ、頂面５１ａは平坦面に形成されているが、平板５３を取り付けずに、突板５１を加工して平坦面を形成してもよい。また、突板５１の最も高い位置は湾曲面のままでもよい。
【００３８】
本実施形態では、頂面５１ａから周方向先端５１ｃに向かうにつれて突板５１の突出量が漸減するようにテーパ面を形成しているが、突出量を変更しなくてもよい。また、テーパ面を形成して突出量を漸減させているが、これに限られず、例えば曲面を形成してもよい。
【００３９】
本実施形態では、突板５１の円弧端部５１ｂは、垂直端面５０との接続部分である根本５１ｄからリング管５の管軸方向ＡＤに沿って突出端５１ｅに向かうにつれて径方向外側ＲＤ１を向いているが、これに限定されない。例えば、突板５１は、垂直端面５０から直立していてもよい。
【００４０】
本実施形態では、側壁５５が仮想円弧線Ｌよりも径方向外側において垂直端面５０に接続されているが、これに限定されない。例えば、側壁５５が仮想円弧線Ｌ上又は仮想円弧線Ｌよりも径方向内側において垂直端面５０に接続されていてもよい。
【００４１】
上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１…上昇管
３…ベント管
４…ノズル管
５…リング管
５ｈ…開口部
５１…突板
５１ａ…頂面
５１ｂ…円弧端部
５１ｃ…周方向先端
５１ｄ…突板の根本
５１ｅ…突出端
５２…リング管の内周面
５４…傾斜壁
５５…側壁
５０…垂直端面
Ｌ…仮想円弧線
ｆ…流路
ＡＤ…リング管の管軸方向
ＣＤ…リング管の周方向
ＲＤ１…リング管の径方向外側
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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