(57)【要約】      （修正有）【課題】腐食性ガスおよび温度上昇による閂バネの劣化を防止し、気密性および耐久性に優れたコークス炉の炉蓋を提供する。【解決手段】（１）炉蓋本体のコークス炉対向面側にシールプレート１５を有するコークス炉の炉蓋において、炉蓋をコークス炉に押圧固定するための閂バネ３を格納した閂バネケース２の下部に開口部１を設けたことを特徴とするコークス炉の炉蓋。および（２）前記開口部への気体の吹き込み機構を有することを特徴とする前記(1)に記載のコークス炉の炉蓋。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉蓋本体のコークス炉対向面側にシールプレートを有するコークス炉の炉蓋において、炉蓋をコークス炉に押圧固定するための閂バネを格納した閂バネケースの下部に開口部を設けたことを特徴とするコークス炉の炉蓋。
【請求項２】
前記開口部への気体の吹き込み機構を有することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の炉蓋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気密性および耐久性に優れたコークス炉の炉蓋に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉の炉蓋は石炭を乾留する間、コークス炉内部（炭化室）と外部とを遮断し、円滑な乾留を進行させるとともに、炉外部への乾留ガスの漏洩を防止する重要な役割を有する。コークス炉の炉蓋は、炉蓋本体が炉蓋煉瓦と接触する構造を有し、炉蓋本体は、１０００℃以上の炉内の乾留物および乾留ガスにより、炉蓋煉瓦を介して加熱されている。炉蓋本体が加熱されると、炉蓋をコークス炉に固定する役割を有する閂（かんぬき）バネも加熱され、約３００℃程度にまで昇温される。
【０００３】
また、石炭を乾留して生成したコークスの排出直前では、最高温度に達すること、老朽化したコークス炉では、コークス炉内壁面に付着したカーボンを焼却するために、コークス排出後に再度炉蓋を取付けて、空気などを強制的に炉内に導入し、付着カーボンを燃焼させる作業工程が増加する傾向にあることなどから、これらがコークス炉内の温度を上昇させ、ひいては炉蓋の閂バネ部の著しい温度上昇を招く結果となっている。
【０００４】
炉蓋の閂バネは、そのほとんどが、穴あき円板を皿形に成形した皿バネを使用しており、この温度上昇は、バネ本来の機能を低下させ、炉蓋のシール性能を低下させる。加えて、閂バネ部は、閂バネが閂バネケース内部に収められているなどの方式によりカバーがなされており、これがバネの温度上昇をさらに助長させる要因となっている。
【０００５】
上記の問題点を解決すべく、コークス炉内部と外部とを遮断するシールプレートを介して炉蓋本体を炉蓋煉瓦に取付けた構造が提案されている。図１は、シールプレートを介した従来のコークス炉の炉蓋の閂部を示す水平断面図である。同図によれば、後に詳述するとおり、炉蓋本体５のコークス炉対向面側に、その両端部が炉蓋本体５の両側のナイフエッジ１４に接合されたシールプレート１５が設けられ、コークス炉内部と外部とが仕切られている。
【０００６】
また、特許文献１には、炉蓋本体とシールプレートとの間に空間を有するコークス炉の炉蓋において、ナイフエッジをコークス炉の枠へ圧接するためのスピンドルケースと、炉蓋をコークス炉へ固定するための閂を付勢するバネを格納したバネケースとを備えた炉蓋本体が鋼鉄構造体として形成されたコークス炉の炉蓋が開示されている。ここで開示された炉蓋は、炉蓋本体を鋳鉄製から熱伝導性の良い鋼鉄製とすることにより温度低減効果を得ようとするものである。
【０００７】
しかしながら、コークス炉内部からの熱伝達は、炉蓋煉瓦７を介しての伝熱だけではなく、コークス炉本体のドアフレーム６から炉蓋本体側のナイフエッヂ１４を介しての伝熱があり、前記図１に示される構造を採用しても、コークス排出直前およびコークス炉内のカーボン焼却時の閂バネケース２の内部温度上昇は、なお大きいことが判明した。
【０００８】
閂バネケース２の部分の温度を低下させる方法としては、コイルバネなどを使用して閂バネケースを設けない構造も考えられるが、コークス炉から漏洩する石炭ガス、粉塵および風雨などの腐食性環境の影響を直接受け、バネの腐食進行などによる障害が発生することは明白であり、必ずしも好ましい構造ではない。
【０００９】
上述のとおり、コークス炉の炉蓋の閂バネを腐食性の石炭ガスから保護するとともに、温度上昇を防止することによってバネの耐久性を向上させ、炉蓋のシール性能を長期にわたり維持するためには、解決されねばならない設備上の問題が残されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平７−２７８５５２号公報（特許請求の範囲および図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、コークス炉の炉蓋に設置されている閂バネケース内の閂バネを腐食性ガスから保護するとともに、閂バネケース内部の温度上昇を抑制することにより、閂バネ本来の機能を長期にわたり維持し、炉蓋のシール性能を長期間維持することのできるコークス炉の炉蓋を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者らは、上述の課題を解決するために、前記した従来の問題点を踏まえて、コークス炉の炉蓋の閂バネを腐食性ガスから保護するとともに、温度上昇を抑制できる構造を検討し、下記の（ａ）〜（ｅ）の知見を得て、本発明を完成させた。
（ａ）従来の炉蓋のように閂バネケースを密閉構造にすると、コークス炉操業時には閂バネケース内の温度は３００℃程度にまで上昇し、バネの寿命が低下しやすい。
（ｂ）また、コークス炉の炉蓋の開閉時に、前記（ａ）の閂バネケース内に粉塵などの異物が侵入し、バネの寿命がさらに低下しやすくなる。
（ｃ）閂バネケースに開口部を設けると、閂バネケース内に蓄積した熱を放熱し、また、侵入した異物などを閂バネケース外に放出しやすくなり、過度の温度上昇や異物などの蓄積を防止することができる。
（ｄ）前記（ｃ）の開口部に気体を吹き込むことにより、閂バネケース内の放熱をさらに一層促進し、また、閂バネケース内に侵入した異物などの放出も一段と促進されるので、閂バネの寿命を一層高めることができる。
（ｅ）前記（ｃ）の開口部の大きさは、閂バネケースの表面積に対する開口部面積の比率で約２％以内が好ましい。ここで、閂バネケースが円筒形の場合には、表面積として側面積を採用すればよい。開口部の面積比率が大きすぎると、閂バネを腐食性ガスから保護する閂バネケースの本来のガスシール効果が低減し、ケースの機械的強度も低下するため、好ましくない。
【００１３】
本発明は、上記の知見に基いて完成されたものであり、その要旨は、下記の（１）および（２）に示すコークス炉の炉蓋にある。
【００１４】
（１）炉蓋本体のコークス炉対向面側にシールプレートを有するコークス炉の炉蓋において、炉蓋をコークス炉に押圧固定するための閂バネを格納した閂バネケースの下部に開口部を設けたことを特徴とするコークス炉の炉蓋。
【００１５】
（２）前記開口部への気体の吹き込み機構を有することを特徴とする前記（１）に記載のコークス炉の炉蓋。
【００１６】
本発明において、「シールプレート」とは、コークス炉の内部と外部とを密閉遮断するための遮蔽板を意味する。
【００１７】
「気体」とは、空気、ならびに窒素およびアルゴンなどの非酸化性ガスをいう。
【００１８】
また、「吹き込み機構」とは、開口部への気体の吹き付けまたは吹き込みまたは両機能を有する機構を意味し、例えば、ノズル先端部から気体を噴射する機構または開口部に気体配管を接続して気体を吹き込む機構のいずれでもよい。  
【発明の効果】
【００１９】
本発明のコークス炉の炉蓋は、閂バネケースの下部に開口部を設けたことにより、コークス炉の炉蓋の閂バネケース内に格納された閂バネを腐食性ガスから保護するとともに、閂バネケース内部の温度上昇を抑制できるので、閂バネ本来の機能を長期にわたり維持し、炉蓋のシール性能を長期間維持することができる。さらに、開口部への気体の吹き込み機構を設け、気体を吹き込むことにより、閂バネの温度上昇をさらに一層抑制でき、閂バネケース内への異物などの侵入および蓄積を防止できるので、閂バネの寿命、ひいては炉蓋の寿命を一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明は、前記のとおり、炉蓋本体のコークス炉対向面側にシールプレートを有するコークス炉の炉蓋において、炉蓋をコークス炉に固定するための閂バネを格納した閂バネケースの下部に開口部を設けるコークス炉の炉蓋、および、さらに前記開口部への気体の吹き込み機構を有するコークス炉の炉蓋である。
【００２１】
図１は、シールプレートを有する従来のコークス炉の炉蓋の閂部を示す水平断面図である。同図において、コークス炉は、炭化室８の排出口に設置されるコークス炉の炉蓋によって、コークス炉の内部と外部とが隔てられている。コークス炉の炉蓋は、炉蓋本体５、コークス炉内部からの熱を遮蔽するため、煉瓦または不定形耐火物からなりアジャスティングボルト１３を介して炉蓋本体５に対して位置を調節可能に取り付けられた炉蓋煉瓦７、炉蓋本体５の両端部に設けられ圧接スプリング１６を介してコークス炉のドアフレーム６に圧接されて炉内と炉外との間をシールするナイフエッジ１４、炉蓋本体５と炉蓋煉瓦７との間にあってその両端部を炉蓋本体５の両側のナイフエッジ１４に接合されたシールプレート１５、ドアフレーム６に設けられた閂フック１７に支えられる閂４と炉蓋本体５の間にあって炉蓋本体５を炭化室８に向かって押圧する作用を有する閂バネ３、閂バネを格納する閂バネケース２、および閂バネケースの先端部に取り付けられ、ドアフレーム６に設けられた閂フック１７に支承される閂４により主として構成されている。なお、番号９はコークス炉煉瓦、番号１０は保護盤、そして番号２１はバックステイである。
【００２２】
図２は、前記図１に示したシールプレートを有する従来のコークス炉の炉蓋を使用した時の石炭乾留の推移にともなう温度推移を示す図である。同図において測温箇所は、炉蓋とコークス炉内との境界部および閂バネケース内部である。炉蓋とコークス炉内との境界部２３、および閂バネケース内部２２の温度はともに、石炭装入直前において最も高く、乾留が進行するにつれて徐々に低下し、コークス炉内との境界部２３の温度は、乾留の終了が近づくにつれて上昇する。さらに、乾留後のコークスを排出した後に、炭化室の炉壁に付着したカーボンの焼却作業を行う場合には、コークス炉内部との境界部２３および閂ケース部２２の温度は、ともに急激に上昇する。
【００２３】
特に、シールプレートを有する炉蓋においては、シールプレートと炉蓋本体との間の空気層が断熱効果を有し、この断熱効果によりコークス炉内との境界部の温度は上昇する。この温度上昇は、コークス炉内で石炭の乾留により製造されるコークスの品質を均一化する点では好都合であるが、他方、この温度上昇分の熱がコークス炉のドアフレームに伝達され、さらに炉蓋ナイフエッジから閂ケースに伝達されて、閂ケース部の温度上昇を招くことが判明した。すなわち、炉蓋本体は、コークス炉からの伝熱により温度が上昇しても、比較的早く放熱されるのに対して、閂バネケース内部は、放熱されにくく、温度上昇を招くこととなる。
【００２４】
このように温度上昇を経た閂バネは、バネ特性が急激に劣化するため、バネの押し付け力は低下し、炉蓋のガスシール性能は著しく低下する。
上記の調査結果から以下のような解決策を見出した。すなわち、(1)閂バネケース内部の放熱を促進すべく閂バネケースの一部に開口部を設ける構造、および(2)炉蓋脱着時に、その開口部に気体をブローすることにより温度上昇をさらに一層抑制し、加えて、閂バネケース内に気体の旋回流を生じさせることにより、容易に粉塵などを排出可能とする構造とすることである。
【００２５】
図３は、本発明のコークス炉の炉蓋を示す水平断面図である。図１において説明したのと同様に、同図において、コークス炉は、炭化室８の排出口に設置されるコークス炉の炉蓋によって、コークス炉の内部と外部とは隔てられている。コークス炉の炉蓋は、炉蓋本体５、コークス炉内部からの熱を遮蔽するために炉蓋本体５に取り付けられた炉蓋煉瓦７、炉蓋本体５の両端部に設けられ圧接スプリング１６を介してコークス炉のドアフレーム６に圧接されて炉内と炉外との間をシールするナイフエッジ１４、炉蓋本体５と炉蓋煉瓦７との間にあってその両端部を炉蓋本体５の両側のナイフエッジ１４に接合されたシールプレート１５、炉蓋本体５に取り付けられ、炉蓋本体５をコークス炉炭化室８に向かって押しつける作用を有する閂バネ３、下部に開口部１を有し、閂バネ３を格納するための閂バネケース２、および、閂バネケース２のコークス炉とは反対側の先端部に鉛直面内で回転可能に取り付けられ、コークス炉のドアフレーム６に設けられた閂フック１７に支承される閂４などにより主として構成されている。
【００２６】
ここで、閂バネ３は、圧縮された状態で閂バネケース２内に格納さているので、炉蓋本体５は、閂バネ３の弾性復元力によりコークス炉炭化室８に向かって押しつけられ、炉内と炉外との間をシールする作用を有する。なお、炉蓋本体５をコークス炉に向かって押圧する反力は、閂４を介して閂フック１７により支えられる構造となっている。
【００２７】
コークス炉の炉蓋の好ましい態様
１）閂バネケースの開口部の大きさおよび形状
閂バネケース２の下部に設ける開口部の面積は、大きければ大きいほど冷却効果は増大するが、閂バネケースの構造体としての強度は低下する。したがって、閂ケースの表面積の２％程度以下とすることが好ましい。また、その開口部の形状は、閂バネケースの外表面からバネ収納部の内部に向かって拡大された形状であることが好ましい。異物などの侵入を抑制しながら閂バネケース内の熱を放熱することができ、また、後述する気体の吹き込み時に気体の侵入、閂バネケース内での気体の旋回流の形成およびバネケース外への気体の放出にとって好ましいからである。
【００２８】
２）閂バネケース開口部への気体吹き込み機構
図４は、図３に記載の本発明のコークス炉炉蓋の閂バネケースの開口部に気体を吹き込み、バネケースの内部をガスブローする状況をＡ−Ａ断面において示した縦断面概略図である。閂バネケース２の下部に設けられた開口部１の内部に向けて圧縮気体を吹き込むための気体吹き込みノズル１１が設けられており、気体吹き込みノズル１１から噴射された気体は、破線１１０にて示されるように閂バネケース内を旋回した後、矢印で示されるようにケースの外部に放出される。このようにして閂バネケース内に吹き込まれ、旋回後にバネケース外に放出される気体の流れにより、閂バネケース内は強制冷却される。
【００２９】
上記の気体吹き込みノズル１１の設置角度（α）は、噴射された気体が閂バネケース２に設けられた開口部１の入口部からバネケース内部にわたる孔の拡がり形状２０に沿って閂バネケース内に容易に流れ込み、旋回流を形成するように調整することが好ましい。
【００３０】
なお、図４には、ノズルから開口部へ圧縮気体を吹き付けることにより閂バネケース内に気体を吹き込む方式を示したが、この他に、開口部に気体配管を接続して気体を吹き込む方式であってもよい。
【００３１】
図５は、コークス炉の炉蓋および脱着装置の概略を示す側面図であり、図６は、図５におけるコークス炉炉蓋の閂部Ｂを拡大した側面図である。また、図７は、コークス炉全体の縦断面を示す概略図である。炉蓋５は、コークス排出時に、コークス炉に併設されている押出機１８とガイド車１９に搭載されている炉蓋脱着機１２により取り外され、炉蓋脱着機１２の炉蓋吊り上げ用フック２５により、吊り上げ、移動させる。そして、コークス排出が完了した後、再度コークス炉本体８に装着される。なお。図中の番号２４は、閂開閉用プッシングシリンダーである。
【００３２】
気体吹き込みによるガスブローのタイミングは、コークス炉の炉蓋取り外し時、炉蓋装着時または炉蓋取り外し後装着までの間のいずれの時期においても可能であるが、気体吹き込みのために使用するコンプレッサーなどの能力を考慮すると、炉蓋取り外し時または炉蓋装着時のいずれかの時期に行うのが好ましい。
【実施例】
【００３３】
本発明のコークス炉の炉蓋の効果を確認するため、以下に示す本発明例および比較例についての試験を行った。
（実施例１）
石炭乾留にともなうコークス炉の炉蓋の温度推移を、本発明例による試験と従来の炉蓋を用いた比較例による試験とで比較した。
【００３４】
図８は、本発明のコークス炉の炉蓋を使用した試験における石炭乾留の推移にともなう炉蓋の温度推移を示す図である。試験においては、図３に示されるとおり、閂バネケースの下部に開口部を設けた炉蓋を使用した。また、開口部の大きさは閂バネケース表面積（側面積）の２％とし、開口部への気体の吹き込みは行わない条件で試験を行った。同図において、「炉内との境界部」とは、図３において番号２３で示す炉蓋とコークス炉内との境界部での測温結果を示し、また、「閂バネケース部」とは、図３において番号２２で示す閂バネケース内部での測温結果を示す。
【００３５】
図８の測定結果を、図１に示した従来の炉蓋を使用した前記図２の測定結果（以下「比較例」という）と比較すると、乾留期間中のいずれの時点においても、閂バネケース部の温度は、本発明例の炉蓋を用いた場合の方が従来の炉蓋を用いた比較例よりも低く、安定した温度推移を示した。
（実施例２）
次に、閂バネの劣化の改善状況を調査した。表１に、閂バネの劣化状況についての調査結果を示した。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
同表において、比較例は、図１に示す従来の炉蓋を使用した場合を、本発明例１は、閂バネケースの下部に開口部（開口部面積比率：２％）を設置した場合を、そして、本発明例２は、本発明例１において、さらにバネケースの開口部への気体吹き込み機構を設け、３Ｎｍ3／分で空気を吹き込んだ場合をそれぞれ示す。「閂バネの自由長」とは、バネの無負荷状態における長さをいい、バネの自由長が短くなるほど塑性変形が進行して弾性によるバネの復元力が低下したことを意味する。
【００３８】
比較例に比べて、本発明例１および本発明例２では、閂バネの自由長の減少が極めて小さく、３０００回の使用後においても、１〜２ｍｍの減少に止まっている。特に、バネケース開口部への気体吹き込みを併用した本発明例２では、バネの劣化が極めて少なく、したがって、炉蓋のシール性も極めて良好であった。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明のコークス炉の炉蓋は、閂バネケースの下部に開口部を設けたことにより、コークス炉の炉蓋の閂バネケース内に格納された閂バネを腐食性ガスから保護するとともに、閂バネケース内部の温度上昇を抑制できるので、閂バネ本来の機能を長期にわたり維持し、炉蓋のシール性能を長期間維持することができる。さらに、開口部への気体の吹き込み機構を設け、気体を吹き込むことにより、閂バネの温度上昇をさらに一層抑制でき、閂バネケース内への異物などの侵入および蓄積を防止できるので、閂バネの寿命を一層高めることができる。よって、本発明のコークス炉の炉蓋は、炉蓋の寿命延長、ひいてはコークス炉の延命技術分野において広範に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】シールプレートを有する従来のコークス炉の炉蓋を示す水平断面図である。
【図２】シールプレートを有する従来のコークス炉の炉蓋を使用したときの石炭乾留の推移にともなう炉蓋の温度推移を示す図である。
【図３】本発明のコークス炉の炉蓋を示す水平断面図である。
【図４】本発明のコークス炉の炉蓋の閂バネケース内部をガスブローする状況を図３におけるＡ−Ａ断面において示した縦断面図である。
【図５】コークス炉の炉蓋および脱着装置の概略を示す側面図である。
【図６】図５におけるコークス炉の炉蓋の閂部の側面を示す拡大図である。
【図７】コークス炉の縦断面を示す概略図である。
【図８】本発明のコークス炉の炉蓋を使用したときの石炭乾留の推移にともなう炉蓋の温度推移を示す図である。
【符号の説明】
【００４１】
１：閂ケース開口部、  ２：閂バネケース、  ３：閂バネ、  ４：閂、
５：炉蓋本体、  ６：ドアフレーム、  ７：炉蓋耐火物、
８：コークス炉内部（炭化室）、  ９：コークス炉煉瓦、  １０：保護盤、
１１： 気体吹き込みノズル（ガスブローノズル）、  １１０：吹き込み気体の旋回流、１２：炉蓋脱着機、  １３：アジャスティングボルト、  １４：ナイフエッジ、
１５：シールプレート、  １６：圧接スプリング、  １７：閂フック、  １８：押出機、１９：ガイド車、  ２０：閂バネケース開口部の孔の拡がり形状、２１：バックステイ、
２２：閂バネケース部の測温箇所、２３：炉蓋耐火物とコークス炉内との境界部の
測温箇所、  ２４：閂開閉用プッシングシリンダー、  ２５：炉蓋吊り上げ用フック
【図１】
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【図２】
2005162813.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005162813.tif 000008
【図６】
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【図７】
2005162813.tif 000010
【図８】
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