(57)【要約】【課題】炭化室の窯口の全高にわたって乾留進行を均一化させることにより窯口上部での乾留遅れを解消し、炭化時間を短縮する。【解決手段】炭化室１に充填した石炭を支持するための炉蓋内張ライニング４の水平方向（押出方向）の厚みを、炭化室１の上部に向かって徐々に厚くする。また、炉蓋内張ライニング４は、炉蓋の上半部において水平方向（押出方向）の厚みを徐々に厚くすることが可能である。また、炉蓋内張ライニング４の水平方向（押出方向）の厚みが炭化室１の上部付近において炭化室１の底部付近に対して１０〜２０％大となるように形成されていることが好ましい。【選択図】　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
室式コークス炉の炉蓋において、
炭化室に充填した石炭を支持するための炉蓋内張ライニングの水平方向の厚みを、炭化室上部に向かって徐々に厚くしたことを特徴とする室式コークス炉の炉蓋。
【請求項２】
前記炉蓋内張ライニングは、前記炉蓋の上半部において水平方向の厚みを徐々に厚くしたことを特徴とする請求項１記載の室式コークス炉の炉蓋。
【請求項３】
前記炉蓋内張ライニングは、炭化室上部付近の厚みが炭化室底部付近の厚みに対して１０〜２０％厚くなるように形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の室式コークス炉の炉蓋。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室式コークス炉の炉蓋に関し、特に、炭化室に充填した石炭を支持するための炉蓋内張ライニングに特徴を有する室式コークス炉の炉蓋に関する。
【０００２】
【従来の技術】
室式コークス炉の炉蓋の内面には、炭化室に充填した石炭を支持するための内張ライニングが施工されている。この内張ライニングは、耐火物、コーキングプレートをそれぞれ単体で施工し、あるいは耐火物とコーキングプレートとを複合的に施工して形成される。
図４を参照して、従来の室式コークス炉の炉蓋を説明する。
図４は、従来の室式コークス炉の炉蓋の立面断面図である。
従来の室式コークス炉の炉蓋は、図４に示すように、炭化室１の窯口に取り付けられるもので、炉蓋本体３の内側に、炭化室１に充填した石炭を支持するための炉蓋内張ライニング４が施工されている。この炉蓋内張ライニング４は、炉頂デッキ２の炉底付近から天井付近に向かって、水平方向（押出方向）の厚みがほぼ均一となっている。また、炉蓋内張ライニング４の厚み（Ｈ）は、約４００〜５００ｍｍとなっている。
このような従来の室式コークス炉の炉蓋では、生産性を向上させること等を目的として種々の改良が施されている。
例えば、内部に中空部または軽量断熱部材を有する内張耐火物を、内張耐火物の内部に取り付けた引張金物を介して炉蓋本体金物に装着した炉蓋が提案されている。このような構造とすることにより、軽量で熱伝導性が低く、コークス炉を大型化しても作業性に優れるとともに公害問題の発生を抑制することができるとしている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、石炭との接触面近傍に加熱装置を設け、炉蓋からの加熱量を時間的な変化に応じて、乾留初中期には炉端部を燃焼室からの伝熱に加えて炉蓋側から加熱するとともに、乾留末期にはオーバーヒートを防止して加熱を最適化するコークス炉の加熱機構付き炉蓋が提案されている。このような構造とすることにより、炉端部の炭化室中の昇温速度を向上させ、炭化時間を短縮させるとともに、炉蓋近傍のプラスチックゾーンを早期に生成させ、炭化室内部で発生するガスが炉端部へ流出してくるのを防止し、かつ炉蓋近傍におけるカーボン化を防止することができるとしている（特許文献２参照）。
【０００４】
また、補強用ファイバーを混入したガス通路を炉蓋ライニング断熱部材の中央部に形成するとともに、該断熱部材との連結部は、装入炭がガス通路に進入しないように閉じた形状としたキャスタブルからなる複数個の断熱部材を、それぞれ空隙部を残して嵌合して、コークス炉の炉蓋の本体金物の内側に設けた断熱部に連結部材を用いて固定した炉蓋が提案されている。このような構造とすることにより、窯口部分のコークスの乾留遅れを改善することができ、乾留時間の短縮、火落ち不良による黒煙の発生を防止することができるとしている。また、ガス通路への装入炭の進入を防止して、窯口への落骸を抑制できるとしている（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開昭４９−６７９０１号公報
【特許文献２】特開平６−２１２１５７号公報
【特許文献３】実開平５−７３６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、室式コークス炉では、炭化室の天井付近において炉頂デッキからの放熱の影響を受け、石炭／コークスの受熱量が、それ以下の高さの部位に比較して小さくなっている。
同様に、燃焼室においては、窯口表面から大気への放熱により、端フリューでは、中フリューと比較して炉温が低下する。特に、垂直加熱焔道の室式コークス炉では、炭化室の底部レベルより燃焼室の燃焼が開始されるため、一般的に燃焼開始点近傍において最も火炎温度が高くなるとともに、燃焼室の上方に向かって火炎温度が徐々に低下する。このため、燃焼室における上下温度差が存在し、端フリューの燃焼室上部、すなわち、炉蓋近傍の炭化室上部では、燃焼室からの加熱量が最も低くなる。
さらに、炉蓋近傍においては、炉蓋表面から大気への放熱が加わるため、炭化室上部における炉蓋近傍の石炭／コークスへの加熱状態は、炭化室全域において最も悪い。このため、当該部位の乾留遅れが、コークス炉の生産性を支配する炭化時間の律速となっている。
【０００７】
しかしながら、上述した従来の技術では、炉蓋近傍上部に着目した乾留遅れには、何ら対策が施されていない。すなわち、特許文献１に記載された技術は、炉蓋ライニング材の断熱性を向上させることを目的としたものである。また、特許文献２に記載された技術は、コーキングプレート化に伴い、炭化室発生ガスを炉蓋近傍に流動させて、発生ガス顕熱によりライニング材の炭化室内の表面温度を上昇させることを目的としたものである。さらに、特許文献３に記載された技術は、ライニング材内面において発生ガスを一部燃焼させることを目的としたものである。
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、炭化室の全体にわたって燃焼温度を均一化させることにより乾留遅れを解消し、炭化時間を短縮化することが可能な室式コークス炉の炉蓋を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
＜特徴点＞
本発明に係る室式コークス炉の炉蓋は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を備えている。
すなわち、本発明に係る室式コークス炉の炉蓋は、炭化室に充填した石炭を支持するための炉蓋内張ライニングの水平方向の厚みを、炭化室上部に向かって徐々に厚くしたことを特徴とするものである。
この場合、前記炉蓋内張ライニングは、前記炉蓋の上半部において水平方向の厚みを徐々に厚くすることが可能である。
また、前記炉蓋内張ライニングは、炭化室上部付近の厚みが炭化室底部付近の厚みに対して１０〜２０％だけ厚くなるように形成することが好ましい。
【０００９】
＜作用＞
本発明に係る室式コークス炉の炉蓋は、上述した構成を備えているため、炭化室上部における放熱が炉底付近と比較して減少する。このため、炉底付近と比較して低温となりやすい炭化室上部における温度低下を防止して、炭化室の全体にわたって燃焼温度を均一化することができる。
特に、炉底付近と比較して低温となりやすい炭化室の上半部において炉蓋内張ライニングの水平方向の厚みを厚くすることにより、より効果的に、炭化室の全体にわたって放散熱を含み、正味の燃焼室から炭化室に投入される熱量を均一化することができる。また、炉蓋の全体にわたってライニング材の厚みを厚くする必要がないため、ライニング材の使用量を抑制して低コスト化を図ることができる。
また、炉底付近におけるライニング材の厚みを４００〜５００ｍｍとした場合に、最大厚みの１０〜２０％に相当する５０〜１００ｍｍの範囲でライニング材の厚みを厚くすることにより、的確に炭化室上部における放散熱量を低減することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示す具体的な実施例に基づいて、本発明に係る室式コークス炉の炉蓋の実施の形態を説明する。
＜実施例１＞
図１は、本発明の実施例１に係る室式コークス炉の炉蓋の縦断面図である。
実施例１に係る室式コークス炉の炉蓋は、図１に示すように、炭化室１の窯口に取り付けられるもので、炉蓋本体３の内側に、炭化室１に充填した石炭を支持するための炉蓋内張ライニング４が施工されている。
【００１１】
この炉蓋内張ライニング４は、耐火物、コーキングプレートをそれぞれ単体で施工し、あるいは耐火物とコーキングプレートとを複合的に施工して形成される。また、炉蓋内張ライニング４は、炉蓋本体３の高さ方向のほぼ中程から上部に向かって、水平方向（押出方向）の厚みが徐々に厚くなるように施工される。例えば、炉頂デッキ２の炉底付近におけるライニング材の厚み（Ｈ）を４００〜５００ｍｍとした場合に、炉頂デッキ２の天井付近におけるライニング材の厚み（ΔＨ）は、炉頂デッキ２の炉底付近の最大厚みの１０〜２０％に相当する５０〜１００ｍｍの範囲で厚くなっている。
【００１２】
ライニング材の厚みの増加量は、炉蓋内張ライニング４の先端におけるフリュー内面からの挿入長と、炉蓋内張ライニング４の先端におけるコークスの窯出前の最高到達温度とに基づく解析により求められる。図３は、約６５０℃を基準値とした場合におけるライニング材の挿入長と窯出前の最高到達温度との関係を示すグラフである。
図３から明らかなように、ライニング材の厚みを約５０〜１００ｍｍ増加させた場合に、最高到達温度が効果的に上昇することがわかる。
このように、炉蓋内張ライニング４の上半部において、その厚みを上方へ向かって徐々に厚くすることにより、炉底付近と比較して乾留の遅れ易い炭化室１の上部における放散熱量を低減し、燃焼室からの正味の投入熱量を増加することができる。例えば、従来の技術では、乾留末期において約６５０℃であった炭化室１の上部付近の温度を、同一炉温および同一炭化時間において約７００〜７５０℃に上昇させることができる。そして、従来の技術と同一の炉温で操業した場合には、従来、最高稼動において約１８時間要していた炭化時間を約１時間短縮して、約１７時間とすることができる。
【００１３】
＜実施例２＞
図２は、本発明の実施例２に係る室式コークス炉の炉蓋の縦断面図である。
実施例２に係る室式コークス炉の炉蓋は、実施例１に係る室式コークス炉の炉蓋と比較して、炉蓋内張ライニング４の構造が若干異なっている。すなわち、実施例２に係る室式コークス炉の炉蓋では、図２に示すように、炉蓋内張ライニング４が、炉頂デッキ２の炉底付近から天井付近に向かって、水平方向（押出方向）の厚みが徐々に厚くなるように施工される。
【００１４】
実施例２に係る室式コークス炉の炉蓋は、実施例１に係る室式コークス炉の炉蓋と同様に、例えば、炉頂デッキ２の炉底付近におけるライニング材の厚み（Ｈ）を４００〜５００ｍｍとした場合に、炉頂デッキ２の天井付近におけるライニング材の厚み（ΔＨ）は、炉頂デッキ２の炉底付近の最大厚みの１０〜２０％に相当する５０〜１００ｍｍの範囲で厚くなっている。ライニング材の厚みの増加量は、実施例１に係る室式コークス炉の炉蓋と同様に、上述した解析により求められる。
【００１５】
このように、実施例２に係る室式コークス炉の炉蓋では、実施例１に係る室式コークス炉の炉蓋と比較して、炉蓋内張ライニング４の全体にわたってその厚みが徐々に厚くなっている。このため、実施例１に係る室式コークス炉の炉蓋と比較してライニング材の使用量が若干増加するが、炭化室１に投入される燃焼室の高さ方向の温度分布にばらつきが生じた場合であっても、炭化室１の窯口部の全高にわたって炉蓋からの放散熱量を低減することができる。
また、実施例２に係る室式コークス炉の炉蓋では、実施例１に係る室式コークス炉の炉蓋と同様に、乾留末期における炭化室１上部付近の温度を、約７００〜７５０℃に上昇させて、炭化時間を短縮することができる。
【００１６】
【発明の効果】
本発明に係る室式コークス炉の炉蓋は、上述した構成を備えているため、以下に説明する効果を奏することができる。
すなわち、本発明に係る室式コークス炉の炉蓋では、炉蓋内張ライニングの水平方向（押出方向）の厚みを、炭化室上部に向かって徐々に厚くすることにより、炭化室上部における放熱が炉底付近と比較して減少し、炉底付近と比較して乾留の遅れ易い炭化室上部における放散熱量を低減して、炭化室の窯口部の全高にわたって乾留進行を均一化することができる。
このため、炭化室上部における乾留遅れを解消することが可能となり、炭化時間を短縮化して、コークス炉の生産性を向上させることが可能となる。同時に、窯口コークスの品質が向上し、コークス品質の均一化を図ることが可能となる。
【００１７】
また、特に、炉底付近と比較して乾留のための投入熱量が少なくなる炭化室の上半部において炉蓋内張ライニングの水平方向の厚みを厚くすることにより、より効果的に、炭化室１の窯口の全高にわたって乾留進行を均一化することが可能となる。また、炭化室の全高にわたってライニング材の厚みを厚くする必要がないため、ライニング材の使用量を抑制してコストを低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係る室式コークス炉の炉蓋の立面断面図。
【図２】本発明の実施例２に係る室式コークス炉の炉蓋の立面断面図。
【図３】ライニング材の挿入長と窯出前の炭化室中心におけるコークスの最高到達温度上昇量との関係を示すグラフ。
【図４】従来の室式コークス炉の炉蓋の立面断面図。
【符号の説明】
１　炭化室
２　炉頂デッキ
３　炉蓋本体
４　炉蓋内張ライニング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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