(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼フリュー内に多段に設置されたガスポート及び／又は空気ポートに、コークス炉の操業中に、撮像手段により前記ガスポート又は前記空気ポートの位置を撮像しながら、耐火物を差し込み、前記ガスポート及び／又は空気ポートの開口率を縮小するためのコークス炉の燃焼調整装置であって、前記ガスポート又は前記空気ポートの位置を撮像するための撮像手段と、前記耐火物を着脱自在に保持するための保持手段と、前記耐火物を昇降させるための昇降手段と、前記保持手段から取り外された耐火物がその自重により前記ガスポート又は前記空気ポートに向かって移動するのを案内するための案内手段とを備えることを特徴とするコークス炉の燃焼調整装置。
【請求項２】
前記案内手段は前記燃焼調整装置に回転可能に取り付けられたガイド板を備え、該ガイド板は前記耐火物を案内する際に所定角度まで傾斜されることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の燃焼調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉の燃焼調整装置に関し、特に燃焼フリューにガスポート及び／又は空気ポートが多段に設けられたコークス炉の燃焼調整装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コークス炉は蓄熱室の上部に炭化室と燃焼室が交互に並べられて炉団をなしていて、石炭を乾留する炭化室、燃料ガスを燃焼させる燃焼室、燃焼廃ガスの予熱を利用するための蓄熱室等から成る。燃焼室は多数のフリューに細分されている。燃焼フリュー内でガスと空気が会合して燃焼し、この燃焼熱によって煉瓦を挟んだ炭化室に装入される石炭が乾留される。燃焼フリュー内のガス又は空気のポートは、炭化室の高さが低い炉では単段が多く、炭化室の高さが高い炉では炭化室の上下を均一に加熱するために多段、例えば５段、６段設けられることが多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図１０は炉の高さと温度との関係を示す。燃料ガス又は空気のポートを単段にすると、図１０に示すように炉の高さ方向に上にいけばいくほど温度が低くなる（図１０中▲１▼参照）。一方燃料ガス又は空気のポートを複数段、例えば６段にすると、高さ方向に均等な温度（図１０中▲２▼参照）であるか、あるいは高さ方向に上にいけばいくほど温度が上がる傾向、所謂上熱傾向（図１０中▲３▼参照）が生じる。特に稼働率が上がり、燃料ガス又は空気の流量が大きくなると、上段から燃料ガス又は空気が吹き出る確率が高くなり、上熱傾向にシフトしていく。この上熱傾向が生じると、炭化室が高い温度になり、石炭から発生するガスの熱分解によるカーボンが増加する。
【０００４】
カーボンが増加すると、押出機のラムがカーボンに衝突するトラブルが起きる。カーボンを除去するためには、炭化室を空釜にして焼き落としをしたり、バール等で掻き落としをしたりする作業が必要になる。このような作業は、コークスの減産を招いたり、炭化室の煉瓦に損傷を与えたり、あるいは炉寿命を短縮したりする。
【０００５】
コークス炉を一旦築炉すると、後から改修することができないので、従来は上熱傾向がでた場合でもそのまま操業しなければならず、上熱傾向の修正方法がなかった。燃料ガス又は空気の流量を絞ることで上熱傾向を防止することができるが、投入熱量が下がり、乾留不足となる。
【０００６】
そこで、本発明は、燃焼フリュー内にガスポート及び／又は空気ポートが多段に設置されたコークス炉において、築炉後にコークス炉の上熱傾向を防止することができるコークス炉の燃焼調整装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、ガスポート及び／又は空気ポートに熱間で耐火物を差し込み、その開口部面積を調整することで上熱傾向を防止することができることを知見した。
【０００８】
すなわち請求項１の発明は、燃焼フリュー内に多段に設置されたガスポート及び／又は空気ポートに、コークス炉の操業中に、撮像手段により前記ガスポート又は前記空気ポートの位置を撮像しながら、耐火物を差し込み、前記ガスポート及び／又は空気ポートの開口率を縮小するためのコークス炉の燃焼調整装置であって、前記ガスポート又は前記空気ポートの位置を撮像するための撮像手段と、前記耐火物を着脱自在に保持するための保持手段と、前記耐火物を昇降させるための昇降手段と、前記保持手段から取り外された耐火物がその自重により前記ガスポート又は前記空気ポートに向かって移動するのを案内するための案内手段とを備えることを特徴とするコークス炉の燃焼調整装置により上述した課題を解決した。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載のコークス炉の燃焼調整装置において、前記案内手段は前記燃焼調整装置に回転可能に取り付けられたガイド板を備え、該ガイド板は前記耐火物を案内する際に所定角度まで傾斜されることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、コークス炉の高さ方向の温度分布を理想とする温度分布になるように調整することができ、コークス炉の上熱傾向を防止することができる。
【００１１】
最上段のガスポート及び／又は空気ポートの開口率を縮小することでコークス炉の上熱傾向を防止することができる。また理想的にはコークス炉の高さ方向の温度分布は一定であるか、あるいは石炭の嵩密度は下の方が高いので、上にいくほど僅かに低くなるのが望ましい。本発明によればコークス炉の高さ方向の温度分布が一定であるか、あるいは上にいくほど温度を低くすることができる。
【００１５】
コークス炉を一旦築炉した後は、燃焼フリュー内は１００ｍｍφ程度の点検口から点検できるのみであった。このため、従来はガスポート又は空気ポートを一旦作ってしまうと改修できないのが常識であった。この発明によれば、撮像手段でガスポート又は空気ポートの位置を確認し、昇降手段でガスポート又は空気ポートの位置と耐火物の位置を合わせ、案内手段で耐火物がその自重によりガスポート又は空気ポートに向かって移動するのを案内することができる。したがって、ガスポート又は空気ポートに耐火物を差し込むことができる。
【００１７】
この発明によれば、点検口が狭くても傾斜板を閉じることで燃焼調整装置を挿入することができる。また、傾斜板が所定角度まで傾斜するように開けることでガスポート又は空気ポートに向かって耐火物が移動するのを案内することができる。また、斜めに傾斜されるガスポート又は空気ポートの傾斜角に合わせて案内手段を傾斜させることができるので、より確実にガスポート又は空気ポートに耐火物を差し込むことができる。
【００１８】
本発明においては、燃焼フリュー内に多段に設置されたガスポート及び／又は空気ポートに熱間で差し込まれ、前記ガスポート及び／又は空気ポートの開口率を縮小する耐火物によることが好ましい。
【００２０】
本発明においては、前記耐火物は楔形をなしていることが好ましい。
【００２１】
この発明によれば、ガスポート又は空気ポートに確実に耐火物を固定することができる。また耐火物が摩耗してきたときにも徐々に奥に入り、確実な固定が保たれる。
【００２２】
本発明においては、前記耐火物は繊維状耐火材成型品（すなわちセラミックファイバー）あるいは耐火煉瓦に繊維状耐火材を張り付けた複合耐火材であることが好ましい。
【００２３】
この発明によれば、耐火物にクッション性を持たせることができ、ポートに耐火物を確実に固定することができる。また、楔形耐火物の熱膨張による楔形耐火物自体の破損あるいはポート孔の破損が防止できる。
【００２４】
本発明においては、燃焼フリュー内に多段に設置されたガスポート及び／又は空気ポートに熱間で耐火物を差し込むことによって前記ガスポート及び／又は空気ポートの開口率を縮小し、燃焼フリューの高さ方向の温度分布を調整するコークス炉の操業方法によることが好ましい。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて、本発明のコークス炉の燃焼調整装置の一実施形態について説明する。図１は本発明のコークス炉の燃焼装置のが適用されるコークス炉の一例（具体的にはカールスチール式）を示す。コークス炉では蓄熱室の上部に炭化室と燃焼室が交互に並べられている。コークガイド車のある側がＣＳと呼ばれ、押出機のある側がＰＳと呼ばれる。このコークス炉は石炭を乾留する炭化室、燃料ガスを燃焼させる燃焼室、燃料廃ガスの余熱を利用するための蓄熱室、及び蓄熱室下部のソールフリューからなる。燃焼室は多数の燃焼フリューに細分されており、炭化室に沿った一列分のフリューの集まりがフリュー列と呼ばれる。
【００２７】
燃料ガスと空気はソールフリューを経てそれぞれ別の蓄熱室で加熱されて燃焼フリュー内に入る。燃焼フリュー内では燃料ガスと空気が会合して燃焼する。燃焼廃ガスはさらに引落し側の蓄熱室に引落され、蓄熱室の煉瓦を加熱してソールフリューを経て煙道に抜ける。カールスチール式のコークス炉では、フリュー列のＣＳ半分（例えば♯１〜１６）のフリューを同時に加熱し、ＰＳ半分（例えば♯１７〜３５）のフリューに廃ガスを引落す。
【００２８】
このコークス炉ではガスポート１…及び空気ポート２…が多段（例えば６段）に設けられ、多段に設けられた各ガスポー１から燃料ガスが吹き出され、空気ポート２から空気が吹き出される。本発明では、燃焼フリュー内に６段設置されたガスポート１…及び空気ポート２…の最上段（すなわち６段目）及び最上段から２番目（すなわち５段目）に熱間で耐火物を差し込む。
【００２９】
図２及び図３は耐火物が差し込まれたガスポート１又は空気ポート２を示す。ポート１，２は煉瓦母材（珪石煉瓦）からなり、開口部下部が突き出た形状になっている。ガスポート１又は空気ポート２の正面形状は扁平な長方形状に形成され、ポートの横幅全体の半分程度が耐火物３で埋められる。これによりポートの開口率が半分程度に縮小される。上段のポート１，２の開口率をあまり減少させすぎると、上部の温度が低くなりすぎ、上部の石炭が乾留不足になるので、開口率を半分程度に縮小するのが望ましい。耐火物３は斜面を有する形状、すなわち楔形をなす。この耐火物３は、繊維状耐火材成型品（すなわちセラミックファイバー）あるいは耐火煉瓦に繊維状耐火材を張り付けた複合耐火材からなる。耐火物３の密度は０．４g/cm3以上に設定されるのが望ましい。耐火物３の密度がこれより小さいと燃料ガス又は空気の吹き出しによって耐火物３が吹き飛ばされるおそれがあり、その自重により耐火物をポート１，２に差し込むのが困難になる。
【００３０】
このように上段側のガスポート１及び空気ポート２の開口率を縮小することで、コークス炉の高さ方向の温度分布を理想とする温度分布になるように調整することができる。理想的にはコークス炉の高さ方向の温度分布は一定であるか、あるいは石炭の嵩密度を考慮すると下の方が高いので、上にいくほど僅かに低くなるのが望ましい。本発明によればコークス炉の高さ方向の温度分布が一定であるか、あるいは上にいくほど温度を低くすることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態では６段のガスポート１及び６段の空気ポート２を有するコークス炉に本発明を適用しているが、ガスポート１及び空気ポート２の段数は複数段であれば良く、例えば３段でもよい。またガスポート１及び空気ポート２の６段目及び５段目に耐火物を差し込んでいるが、最上段の６段目のみに差し込んでも良い。さらに上記実施形態では２分割炎道式（カールスチール式）のコークス炉について説明したが、ガスポート又は空気ポートを複数段有するものであれば、双子炎道式、４分割炎道式、クロスオーバ式いずれのコークス炉等であってもよい。
【００３２】
図４乃至図６は本発明のコークス炉の燃焼調整装置の一実施形態を示す。この燃焼調整装置が燃焼フリュー内に多段に設置されたガスポート１及び空気ポート２に熱間で耐火物３を差し込み、ガスポート１及び空気ポート２の開口率を縮小する。この燃焼装置は、燃焼フリュー内に挿入される挿入装置４と、この挿入装置４を昇降させるための昇降手段としての昇降装置５とを備える。昇降装置５は手動ウィンチあるいは電動ウィンチからなり、そのロープ６の先端には支柱７を介して挿入装置４が吊り下げられる。昇降装置５は支柱７に吊られた挿入装置４を昇降させ、目的のポートに耐火物を位置合わせする。
【００３３】
挿入装置４はガスポート１又は空気ポート２の位置を撮像するためのＴＶカメラ、ＣＣＤカメラ等の撮像装置８を装備し、オペレータがＴＶモニターでガスポート１又は空気ポート２の位置を観察しながら耐火物３を挿入することができるようになっている。
【００３４】
挿入装置４の先端には、耐火物３を着脱自在に保持するための保持手段としての支え板９と、支え板９から取り外された耐火物３がその自重によりガスポート１又は空気ポート２に向かって移動するのを案内するための案内手段としてのガイド板１０が設けられる。ガイド板１０は挿入装置４にその一端１０ａが回転可能に取り付けられる。このガイド板１０は図５に示すように挿入装置４を燃焼フリュー１１内に挿入する際は鉛直下方に向けられ、図に６示すように耐火物を案内する際はポート１，２の傾き角度に合わせた所定角度まで傾斜される。
【００３５】
コークス炉の燃焼調整装置の使用方法について説明する。まず後述する台車を作動させ、挿入装置４を対象とする燃焼フリューの点検口の位置に移動させる。次に昇降装置５を作動させ、挿入装置４を燃焼フリュー内で徐々に下降させる。ＴＶカメラで目的とするポート１，２を探し当てたら挿入装置４の降下を止める。挿入装置４の下降中はガイド板１０が邪魔になるのでガイド板１０は閉じられる。次にガイド板１０を所定角度傾斜させる。次に支え板９を外す（すなわち耐火物３を保持している留め金９ａを外す）。これにより耐火物３がその自重によってガイド板１０上をスライドし、最終的には目的とするポート１，２に挿入される。
【００３６】
図７乃至図９は、挿入装置４を対象とする燃焼フリューに移動させるための台車１３を示す。挿入装置４、支柱７、昇降装置は台車１３上に設置されている。この台車１３は全体を支え、フリュー列に交差する方向（炉団方向）に挿入装置４を移動させるための走行台車１４と、挿入装置４が載せられ、フリュー列の列方向（炉長方向）に挿入装置４を移動させる横行台車１５とによって構成される。
【００３７】
走行台車１４はコークス炉の炉頂でコークス炉に石炭を装炭するための装炭車が乗っているレールと同じ装炭車レール１６，１６の上を走り、対象とする燃焼フリューのフリュー列の位置まで挿入装置４を移動させる。図８及び図９に示すようにこの走行台車は、作業をしていないときは回転ジャッキ１７によってジャッキアップされ、９０度回転して装炭車レール１６，１６と平行に置かれる。これにより走行台車１４は、作業のないときは装炭車の走行及び格納に邪魔にならないように保管される。燃料調整装置全体が細長くなっているので、作業中、風の影響でバランスがくずれて倒れるおそれがある。このため作業中はアウトトリガ１８，１８を出すことで燃料調整装置が倒れないような構造になっている。
【００３８】
横行台車１５には挿入装置４を昇降するための支柱７が設置されている。この支柱７は図８に示すように格納時、炉頂と水平になるまで９０度倒され、挿入装置を載せた状態で保管できるようになっている。この横行台車１５は走行台車１４上に設けられたレールを走行し、挿入装置４を燃焼フリューの点検口の位置に移動させる。
【００３９】
また挿入装置４は１８０度回転することができ、燃焼フリューのポートの向きに応じてどちら向きのポートにも耐火物３を挿入して開口調整ができるようになっている。燃焼フリューではフリュー番号が奇数番と偶数番とでガスポート及び空気ポートの位置が変わる。挿入装置４は１８０度回転することができるので、このような燃焼フリューの番号毎のガスポート及び空気ポートの位置の変化にも対応することができる。
【００４０】
【発明の効果】
これまで、一度設計され建設された多段燃焼方式のコークス炉では、ガスポート及び空気ポートの開口部の調整は無理で、操業面で不都合が生じてもそのまま操業しなければならなかった。しかし、本発明のコークス炉の燃焼調整装置を使用すれば、ガスポート又は空気ポートに耐火物を差し込み、ガスポート又は空気ポートの開口率を縮小することができるので、より良い燃焼条件で操業できるようになる。また上部温度を相対的に低くすることができるので、稼働率を上げることができるという付帯効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のコークス炉の燃焼調整装置の一実施形態が適用されるコークス炉を示す概略図。
【図２】耐火物が差し込まれたガスポート又は空気ポートを示す正面図。
【図３】耐火物が差し込まれたガスポート又は空気ポートを示す断面図。
【図４】本発明のコークス炉の燃焼調整装置の一実施形態を示す断面図。
【図５】燃焼フリューに挿入する直前の挿入装置を示す図。
【図６】燃焼フリューに挿入された挿入装置を示す図。
【図７】台車に載せられた燃焼調整装置を示す図。
【図８】折り畳まれた状態の燃焼調整装置を示す図。
【図９】ジャッキアップされた燃焼調整装置の回転を示す図。
【図１０】炉の高さと温度の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…ガスポート
２…空気ポート
３…耐火物
４…挿入装置
５…昇降装置（昇降手段）
８…撮像装置（撮像手段）
９…支え板（保持手段）
１０…ガイド板（案内手段）
１１…燃焼フリュー
【図１】
0004025532.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
0004025532.tif 000005
【図５】
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【図６】
0004025532.tif 000007
【図７】
0004025532.tif 000008
【図８】
0004025532.tif 000009
【図９】
0004025532.tif 000010
【図１０】
0004025532.tif 000011