(57)【要約】      （修正有）【課題】コークス押出し機によりコークス炉よりコークスを押出す際に、コークスケーキの崩れを防止して、窯詰まりの発生や、炭化室壁の損傷を防止できるコークス押出し機を提供する。【解決手段】コークスをコークス炉の炭化室から排出するための押出しラムを装備したコークス押出し機において、前記押出しラムヘッド１のコークスとの接触面の垂直方向の略中心線上に、コークス押出し方向に、炭化室の入口幅の１．５倍以上の長さで突出した突起物２を備えたことを特徴とするコークス押出し機を用いる。または押出しラムのコークスとの接触面の垂直方向の略中心線上に、コークス押出し方向に突出した突起物を備え、該突起物の炭化室幅方向での厚さが炭化室の入口幅の１０％以下であることを特徴とするコークス押出し機を用いる。押出しラムが、少なくとも高さ方向における下部領域に突起物を備えることが好ましい。【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークスをコークス炉の炭化室から排出するための押出しラムを装備したコークス押出し機において、前記押出しラムのコークスとの接触面の垂直方向の略中心線上に、コークス押出し方向に、炭化室の入口幅の１．５倍以上の長さで突出した突起物を備えたことを特徴とするコークス押出し機。
【請求項２】
コークスをコークス炉の炭化室から排出するための押出しラムを装備したコークス押出し機において、前記押出しラムのコークスとの接触面の垂直方向の略中心線上に、コークス押出し方向に突出した突起物を備え、該突起物の炭化室幅方向での厚さが炭化室の入口幅の１０％以下であることを特徴とするコークス押出し機。
【請求項３】
突起物は、前記押出しラムの少なくとも高さ方向における下部領域に設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のコークス押出し機。
【請求項４】
突起物が平板状の板状部材で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコークス押出し機。
【請求項５】
突起物が炉幅方向への湾曲部および／または屈曲部を有する非平板状の板状部材で構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコークス押出し機。
【請求項６】
突起物が間隔をおいて設けられた複数の棒材からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のコークス押出し機。
【請求項７】
突起物の表面に、さらに突起部を設けることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のコークス押出し機。
【請求項８】
突起物の先端部が先細り状に構成されたことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のコークス押出し機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室炉式コークス炉において石炭類を乾留してコークスを製造する際に用いるコークス押出機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
室炉式コークス炉は、炭化室、燃焼室、蓄熱室及びソールフリュー等から構成されており、それに付属設備として装入車、コークス押出し機、コークスガイド車及び消火車等が備えられている。
【０００３】
このコークス炉の炭化室内で石炭類を乾留して製造されたコークスは、押出側、消火車側のドアを開放して、コークス押出し機により消火車側に押し出され、消火車上に積載され、湿式消火あるいは乾式消火されて製品コークスとなる。このコークス押出機には、炭化室内のコークスの端面に荷重を与え、コークスを移動、排出させることができる押出しラムと呼ばれる可動部材が設置されている。
【０００４】
炭化室で生成されたコークスは、３０〜１００ｍｍ径程度のコークス塊の集合体であり、コークスケーキと呼ばれ、内部に無数の亀裂が生じている。図１２はコークス押出し機によって炉壁に囲まれた炭化室２１から、押し出される際のコークスケーキ４の状態を示す、コークス炉の水平断面の模式図である。一般的にコークス押出し機の先端部分である押出しラムのラムヘッド１の形状は図１２に示すように平面的にみれば、コークス押出面に対し平行な平板形状である。
【０００５】
このような形状のラムヘッドを有する押出しラムでコークスケーキを押し出すと、押出力の炭化室壁方向分力により押出しラム周辺のコークスケーキの崩れが生じ、窯詰まりが発生したり、炭化室壁が損傷する場合がある。
【０００６】
コークスケーキの崩れ防止のために、コークス押出し時の押出し抵抗が小さくなるように、コークスケーキと炭化室壁の間にコークスケーキ崩れ防止板を設置し、押出力の炭化室壁方向分力をコークスケーキ崩れ防止板に作用させることにより、炭化室壁へ力を作用させないことで窯詰まりの発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
また、ラムヘッドの形状を平板形状以外としたコークス押出し機の技術も公知であり、押出しラムのコークス押出し面の上下に、コークスケーキに食い込み可能な突起物を設けて、コークス押出し時に押出ラム（ラムヘッド）が傾かないようにする押出し機が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００８】
【特許文献１】
実開平３−１０６３３６号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開昭５７−７８４７９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されているコークスケーキ崩れ防止板は、押出し力の炭化室壁方向分力により炭化室壁側に撓みを生じるという問題がある。
コークスケーキ崩れ防止板を押出し方向に長くしすぎると、機能的に片持ち構造であるので、その先端の撓みが大きくなりすぎて、押出中にコークスケーキ崩れ防止板の先端が炭化室壁に接触して、コークスケーキ崩れ防止板により窯詰まりが発生し、炭化室壁が損傷する恐れがある。一方で、接触を恐れてコークスケーキ崩れ防止壁の押出し方向の長さが短いとその効果が十分発揮できない。仮に、コークスケーキ崩れ板が撓みを生じないものとしても、コークスケーキ崩れ防止板と炭化室壁の隙間にコークス塊が入りこんだ場合に極めて大きな内部反力が炭化室壁に作用し、結局、窯詰まりの状態に陥いる危険が大きい。したがって、コークスケーキ崩れ防止板を用いる方法は、設備上の大きな制約、問題が存在し、現実的ではない。
【００１１】
また、特許文献２で開示されているような押出しラムの押出し面の突起物は、コークス押出ラムの傾きを防止するという観点を出ていないので、突起物の押出し方向長さが不十分であり、窯詰まりを防止するまでには至っていない。
【００１２】
したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、コークス押出し機によりコークス炉よりコークスを押出す際に、コークスケーキの崩れを防止して、窯詰まりの発生や、炭化室壁の損傷を防止できるコークス押出し機を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
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）、コークスをコークス炉の炭化室から排出するための押出しラムを装備したコークス押出し機において、前記押出しラムのコークスとの接触面の垂直方向の略中心線上に、コークス押出し方向に、炭化室の入口幅の１．５倍以上の長さで突出した突起物を備えたことを特徴とするコークス押出し機。
（２）、コークスをコークス炉の炭化室から排出するための押出しラムを装備したコークス押出し機において、前記押出しラムのコークスとの接触面の垂直方向の略中心線上に、コークス押出し方向に突出した突起物を備え、該突起物の炭化室幅方向での厚さが炭化室の入口幅の１０％以下であることを特徴とするコークス押出し機。
（３）、突起物は、前記押出しラムの少なくとも高さ方向における下部領域に設けられることを特徴とする（１）または（２）に記載のコークス押出し機。
（４）、突起物が平板状の板状部材で構成されていることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載のコークス押出し機。
（５）、突起物が炉幅方向への湾曲部および／または屈曲部を有する非平板状の板状部材で構成されていることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載のコークス押出し機。
（６）、突起物が間隔をおいて設けられた複数の棒材からなることを特徴とする（１）ないし（３）のいずれかに記載のコークス押出し機。
（７）、突起物の表面に、さらに突起部を設けることを特徴とする（１）ないし（６）のいずれかに記載のコークス押出し機。
（８）、突起物の先端部が先細り状に構成されたことを特徴とする（１）ないし（７）のいずれかに記載のコークス押出し機。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のコークス押出し機は、コークスをコークス炉の炭化室から排出するための押出しラムを装備したコークス押出し機において、前記押出しラムのコークスとの接触面の垂直方向の略中心線上に、コークス押出し方向に、炭化室の入口幅の１．５倍以上の長さで突出した、または炭化室幅方向での厚さが炭化室の入口幅の１０％以下である、突起物を備えている。前記のような突起物を備えることにより、コークスケーキ内部に押出力を伝達することが可能となり、内部押出力により、コークスケーキ内方向分力が低下し、炭化室方向への分力も低下するので、窯詰まりの発生が防止でき、炭化室壁の損傷を防止できる。
【００１５】
以下、本発明を図面を用いて詳しく説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態である、コークス押出し機の押出しラムの先端部分の概略図である。図１において、１は押出しラムのコークスとの接触面であるラムヘッドであり、ラムヘッド１のコークスとの接触面の垂直方向の中心線上に、押出し方向に伸長した突起物２を備えている。図１中の矢印は、コークスの押出し方向を示す。
【００１７】
図２〜図４は、図１に示すラムヘッドを有するコークス押出し機を用いてコークスを押出しを行う場合の、コークス炉の炭化室の水平断面の概略図である。図５は従来のラムヘッドを用いた場合のコークス炉の炭化室の水平断面の概略図であり、コークスとの接触面は平面形状である。
【００１８】
図２において、押出しラム３でコークスケーキ４を押すと、コークスケーキ４内に、図３の点線で示すような滑り面５が発生する。コークスケーキ４は滑り面５でせん断破壊し、楔形状の塊（コークスケーキ楔）６となる。滑り面５の角度は、例えば、クーロン土圧理論、ランキン土圧により決定される。
【００１９】
図３に示すような滑り面５が発生した場合の、コークスケーキ４内部での力のつり合いを図４に示す。また、突起物２を設けない場合のコークスケーキ４内部での力のつり合いを図５に示す。図に示す力のベクトルはコークスケーキ楔６が受ける力を示している。尚、図４、図５ともにコークスケーキ楔６同士の相互作用力は省略してある。
【００２０】
図４によれば、ラムヘッドが突起物２を有する場合には、炭化室壁７面ではコークスケーキ楔６と炭化室壁７の相互作用により壁面摩擦力８がコークスケーキ４に対して抵抗力として作用し、内部ではコークスケーキ楔６と突起物２の相互作用により内部摩擦力９がコークスケーキ４を押出す方向に発生する。
【００２１】
一方で、突起物２がない図５の場合には、炭化室壁７面ではコークスケーキ楔６と炭化室壁７の相互作用により壁面摩擦力８がコークスケーキに対して抵抗力として作用し、内部ではコークスケーキ同士が押し合うのみである。
【００２２】
したがって突起物２の存在により、コークスケーキ内部に内部摩擦力９が押出し方向に発生することで、壁面摩擦力８が低下する。
【００２３】
内部摩擦力９を押出し方向に大きくするという観点から、突起物２は長いほど好ましい。一方でコークスケーキの内部に長い突起物を炉壁に水平な状態に維持して挿入することは困難であり、構造的にも長くできない場合がある。壁面摩擦力８は炭化室入口付近が最も大きくなり、この個所の壁面摩擦力８を低減できれば窯詰まりの発生頻度を低下させることが可能であるので、コークスケーキ楔６の傾き角度から考えると、突起物２のコークス押出し方向の長さは少なくとも炭化室入口幅（図２のａ）の１．５倍以上であることが望ましい。
【００２４】
突起物の水平方向（炭化室幅方向）での厚さは、炭化室入口幅の１０％以下とすることが好ましい。突起物の水平方向厚さが厚い方が、突起物のコークス押出し方向長さを長くしても突起物の強度を維持できるが、突起物の水平方向厚さが厚すぎると、コークスケーキへの挿入が困難となり、突起物に押しのけられたコークスケーキが炭化室壁に押し付けられることになるため、突起物の水平方向厚さは、炭化室入口幅の１０％以下とすることが好ましい。
【００２５】
突起物の水平方向（炭化室幅方向）での厚さを、炭化室入口幅の５％以下とすると、より好ましい。通常のコークス炉では、炭化室入口幅が４００ｍｍ程度の場合コークスケーキと炭化室壁との隙間は片側約１０ｍｍであり、突起物の厚さを炭化室入口幅の５％である２０ｍｍとした場合でも、突起物をコークスケーキに挿入した時に炭化室幅方向に押されたコークスケーキが炭化室壁に押付けられることがない。また、突起物の水平方向厚さが炭化室入口幅の５％程度であれば、突起物の強度が比較的高く、突起物の長さを比較的長く設定することが可能である。
【００２６】
さらに好ましくは、突起物の水平方向（炭化室幅方向）での厚さを、炭化室入口幅の２％以下とする。図６は押出し方向に垂直方向の炭化室の断面の概略図であり、乾留後の炭化室内のコークスの状態を示す。図６に示すように、乾留後の炭化室内のコークスケーキ４は押出し方向に垂直な断面の、中心部の上下方向に亀裂１０を有することが知られており、突起物の水平方向厚さが炭化室入口幅の２％以下であれば、突起物をコークスケーキ中央の亀裂に挿入することができるので、突起物挿入時にコークスケーキを炭化室壁に押付けることがほとんどない。
【００２７】
また突起物は、少なくとも押出しラムの高さ方向における下部領域に備えることが好ましい。コークスケーキはその自重のために下部ほど炭化室壁との摩擦力が大きいので、押出しラムの高さ方向で中心部以下の下部領域のみに突起物を有するだけでも、摩擦力の低減効果が大きく、突起物をコークスケーキに挿入する際の抵抗も小さくなるので、図７に示すような下部領域のみに突起物を有するラムヘッドも効果的である。なお、図７の場合、下部領域は、押出しラムの高さ方向下半分としているが、下部領域の範囲は下１／３や下２／３等と、挿入抵抗と摩擦力低減効果との関係を考慮して適宜調整してもよい。
【００２８】
したがって突起物は平板状の板状部材で構成されていることが好ましい。突起物の形状が図１や図７に示すような板状であると、突起物をコークスケーキ中央の亀裂に挿入する際の抵抗が小さくなるためである。
【００２９】
また本発明の他の実施形態として、突起物を板状部材で構成し、板状部材を炉幅方向への湾曲および／または屈曲部を有する非平板状とすることができる。たとえば、図８に示すように突起物２の炉幅方向の垂直断面を波状とすることで、突起物の板厚が薄い場合でも突起物の強度を増すことができる。突起物の強度が増すことで、突起物の押出し方向長さを長くすることが可能となる。また、板厚を薄くすることで、コークスケーキへの挿入時に、コークスケーキが炭化室壁に押し付けられる状態となることを防止できる。
【００３０】
また本発明の他の実施形態として、突起物を間隔を置いて設けられた複数の棒材で構成することができる。棒材の集合体とすることで、突起物のコークスケーキ内への挿入が容易となる。これは突起物に押し退けられたコークスケーキの移動できる自由度が多くなるためである。図９に突起物を、間隔を置いて直線状に並んだ棒材１１の集合体とした場合の一実施形態を示す。なお、図９の場合は、押出しラムの高さ方向に棒材が並んでいる。
【００３１】
いずれの形状の突起物を用いる場合にも、突起物の表面に、さらに突起部を設けると、突起物とコークスケーキの間のすべり摩擦係数が大きくなるのでより好ましい。突起部は、突起物とコークスケーキとの間に摩擦を生じる、突起物の側板または周面に設けることが好ましい。図１０に突起物が間隔を置いて並んだ複数の棒材である場合に、各棒材１１がコークス押出し方向に適宜の間隔を置いて笠状の突起部１２を有する場合を示す。笠状の突起部１２は、棒材の先端部に近い側を笠の先端とし、ラムヘッドに近い側に向かって開いていく形状とすることで、コークスケーキへの挿入を容易としながら、笠状の突起部１２にコークスケーキが引っかかり、内部摩擦を大きくできるので、コークスの押出し力をより小さくすることができるので効果的である。
【００３２】
さらに、突起物の先端部が先細り状に構成されていると、いずれの形状の突起物を用いる場合にも、突起物のコークスケーキへの挿入が容易となるので好ましい。
【００３３】
次に、図１と同様の形状のラムヘッドを有するコークス押出し機を用いてコークス炉炭化室からのコークスの押出しを行なう場合の一実施形態について説明する。
【００３４】
ラムヘッドは、幅４００ｍｍ、高さ４ｍであり、ラムヘッドの突起物の形状は、厚さ２０ｍｍ、高さ３．９ｍ、押出し方向での長さ約３ｍの板状とする。このようなラムヘッドを有するコークス押出し機を用いて、コークス炉炭化室の入口幅４００ｍｍ、高さ４ｍのコークス炉から、幅４００ｍｍ、高さ４ｍ、長さ１５ｍの寸法のコークスケーキの押出しを行うと、突起物を有しない通常のラムヘッドを用いた場合に比べて、押出し力が約１割削減できる。
【００３５】
図１１に、上記の本発明のラムヘッドと、従来技術である突起物のない通常のラムヘッドとを用いた場合の、コークス炉入口からの位置と、コークス炉の高さ方向底部付近でのコークスケーキと炉壁面との壁面摩擦力の関係を表すグラフを示す。図１１によれば、従来技術のラムヘッドを用いた場合、壁面摩擦力はコークス炉入口付近で急激に増大しているが、ラムヘッドに突起物を設ける本発明では、入口付近の壁面摩擦力を低減できることが分かる。壁面摩擦力が大きいほどコークス炉壁は損傷しやすく、壁面摩擦力を低減することで、コークス炉壁が損傷しにくくなり、炉壁の補修費を大幅に低減できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、コークス押出し機のラムヘッドの形状をわずかに変更するだけで、コークスを押出す際のコークスケーキの崩れを防止して、窯詰まりの発生や、炭化室壁の損傷を、低コストで防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である、コークス押出し機の押出しラムの先端部分の概略図。
【図２】図１に示すラムヘッドを有するコークス押出し機を用いてコークス押出しを行う場合の、コークス炉の炭化室の水平断面の概略図。
【図３】図１に示すラムヘッドを有するコークス押出し機を用いてコークス押出しを行う場合の、コークス炉の炭化室の水平断面の概略図。
【図４】図１に示すラムヘッドを有するコークス押出し機を用いてコークス押出しを行う場合の、コークス炉の炭化室の水平断面の概略図。
【図５】従来のラムヘッドを用いた場合のコークス炉の炭化室の水平断面の概略図。
【図６】押出し方向に垂直方向の炭化室の断面の概略図。
【図７】本発明の一実施形態である、下部領域のみに突起物を有するラムヘッドの概略図。
【図８】本発明の一実施形態である、断面が波状の突起物を有するラムヘッドの概略図。
【図９】本発明の一実施形態である、間隔をおいて設けられた複数の棒材からなる突起物を有するラムヘッドの概略図。
【図１０】突起物が棒材で、笠状の突起部を有する場合の一実施形態を示す概略図。
【図１１】コークス炉入口からの位置と、コークスケーキと炉壁面との壁面摩擦力の関係を示すグラフ。
【図１２】コークス炉の水平断面の模式図（従来技術）。
【符号の説明】
１：ラムヘッド、
２：突起物、
３：押出しラム、
４：コークスケーキ、
５：滑り面、
６：コークスケーキ楔、
７：炭化室壁、
８：壁面摩擦力、
９：内部摩擦力、
１０：亀裂、
１１：棒材、
１２：突起部、
２１：炭化室、
ａ：炭化室入口幅
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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