(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の炭化室が並列して並ぶ室炉式コークス炉において、各炭化室の天井部を貫通してコークス炉炉上に突出する縦パイプ（以下「ミニスタンドパイプ」と呼ぶ。）を有し、ミニスタンドパイプ先端外周部を一周する樋（以下「水封樋」という。）を有し、隣接する炭化室の２つのミニスタンドパイプ間を連通することのできるジャンパーパイプを有し、ジャンパーパイプの２つの下向きの先端部をそれぞれ隣接する２つのミニスタンドパイプの前記水封樋内に存する水に浸漬させることによって前記ミニスタンドパイプ先端部と対応するジャンパーパイプ先端部との間を水封することができ、ジャンパーパイプ先端部の内周部にシールリングを有し、該シールリングはジャンパーパイプ先端部の内周部を摺動することかでき、シールリングの内径はミニスタンドパイプの内径と同等かそれよりも小さく、シールリングの上部形状は外周から内周に向かって下に傾斜する傾きを有し、ジャンパーパイプ先端部の内周部にシールリングが摺動できる下端位置を定めるシールリングストッパを有することを特徴とする室炉式コークス炉。
【請求項２】
ジャンパーパイプ先端部が水封樋の底部に接したときに、シールリング上端位置がジャンパーパイプ先端直管部の最も低い位置よりもさらに低い位置にあることを特徴とする請求項１に記載の室炉式コークス炉。
【請求項３】
ジャンパーパイプ先端部内径とシールリング外径との差が１〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の室炉式コークス炉。
【請求項４】
ジャンパーパイプはコークス炉の装炭車に上下動可能に設けられ、石炭を装入する炭化室とそれに隣接する炭化室の各ミニスタンドパイプの間をジャンパーパイプによって連通することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の室炉式コークス炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の炭化室が並列して並ぶ室炉式コークス炉であって、炭化室への石炭装入時に装入窯と隣接窯との間をジャンパーパイプで連通させる室炉式コークス炉に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
室炉式コークス炉は、多数の炭化室と燃焼室とが交互に配置され、炭化室に装入した石炭を高温で乾留し、コークスを製造する。図６にコークス炉炭化室の断面図を示す。コークス乾留中に発生するコークス炉ガスは、炭化室２の天井部２３に設けた上昇管６から排出する。各炭化室の上昇管６からベンド部７を経て、集合管であるドライメーン８にガスが排出される。ベンド部内７に安水が噴射され、安水噴射のエジェクター効果によってコークス炉ガスが吸引される。ベンド部７から噴射する安水の系統としては、低圧安水と高圧安水とが準備される。石炭乾留中はコークス炉ガス発生量が比較的少ないので、低圧安水をベンド部から噴射してコークス炉ガスの吸引を行う。
【０００３】
原料石炭は装炭車５によって炭化室の上部に運ばれ、炭化室２の天井部２３に設けられた装入口４から装入される。高温状態にある炭化室内に石炭を装入すると、石炭中に含まれる揮発分が急激に揮発し、大量のガスが発生する。石炭装入時には、ベンド部から噴射する安水を、低圧安水から高圧安水に切り替え、ガス吸引量の増大を図る。しかし、石炭装入時に大量に発生するガスは、高圧安水を噴射したとしても、上昇管からのガス吸引のみでは吸引しきれない。従来のコークス炉においては、装炭車５に設けた装炭車集塵装置２４によってガスを吸引し、上昇管６からのガス吸引と装炭車集塵装置２４によるガス吸引によって、石炭装入時の発生ガスを吸引していた。
【０００４】
近年、石炭を装入する炭化室２（以下「装入窯２１」ともいう。）とそれに隣接する炭化室（以下「隣接窯２２」ともいう。）を協働させ、装入窯２１で発生する大量のガスを、装入窯２１と隣接窯２２両方の上昇管を経由してドライメーン８へのみ吸引する方法が採用され始めた。例えば、非特許文献１に記載されている。
【０００５】
各炭化室の天井部２３を貫通してコークス炉炉上に突出する縦パイプを設ける。図５に示すように、以下、この縦パイプを「ミニスタンドパイプ１１」と呼ぶ。ミニスタンドパイプ１１は、各炭化室の上昇管６と反対側の端部付近に設ける。各炭化室のミニスタンドパイプ１１が、同じ間隔で１列に並んで配置される。隣接する炭化室の２つのミニスタンドパイプ間を連通することのできるジャンパーパイプ１３を設ける。多数の炭化室のうちの一の炭化室に石炭を装入するに際し、その炭化室（装入窯２１）のミニスタンドパイプと、それに連接する炭化室（隣接窯２２）のミニスタンドパイプの間をジャンパーパイプ１３で連通する。これにより、装入窯２１と隣接窯２２の間はジャンパーパイプ１３を介して連通することになる。そして、装入窯２１と隣接窯２２の両炭化室とも、ベンド部７から高圧安水を噴射し、ガス吸引量の増大を図る。これにより、従来のように装炭車に装炭車集塵装置を設けることなく、装入窯への石炭装入時に発生する大量のガスを、装入窯と隣接窯の両方からそれぞれの上昇管を経てドライメーンに吸引・排出することが可能となる。
【０００６】
多数の炭化室を有する室炉式コークス炉において、石炭を装入する炭化室は、コークス炉炉上に配置した装炭車が移動することによって順次次の炭化室に移行する。上記ジャンパーパイプ１３は装炭車５に設けられ、装炭車５の移動にともなってジャンパーパイプ１３は位置を移動する。ある時点で石炭を装入する装入窯２１の上に装炭車５が移動すると、ジャンパーパイプ１３はその装入窯２１に設けられたミニスタンドパイプ１１と、装入窯に隣接する隣接窯２２に設けられたミニスタンドパイプ１１との間を連通するように位置が決まる。その位置で、装炭車５とジャンパーパイプ１３との間に設けられたジャンパーパイプ駆動装置２０を駆動してジャンパーパイプ１３を下降することにより、ジャンパーパイプ１３の２つの先端部は、２つのミニスタンドパイプ先端部と接合する。なお、ジャンパーパイプを接合する装入窯と隣接窯以外の炭化室については、ミニスタンドパイプ１１の先端に蓋１９をかぶせておく。
【０００７】
【非特許文献１】A. Winter et.al. "New Operation for the Emission-Free Charging of Coke Ovens and the Development of a Corresponding Computer Simulation Model"2nd International Coke Making Congress  発行国イギリス、１９９２年９月発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ジャンパーパイプ先端部とミニスタンドパイプ先端部とを接合したとき、接合部は密封され、内外のガス流通が遮断されていなければならない。通常は、水封によって密封を行う。図７（ａ）に示すように、ミニスタンドパイプ１１側に、ミニスタンドパイプ先端外周部を一周する樋（以下「水封樋１２」という。）を設け、水封樋１２の中に水封水１６を満たす。ジャンパーパイプ１３の２つの下向きの先端部をそれぞれ隣接する２つのミニスタンドパイプの前記水封樋１２内に存する水封水１６に浸漬させることによって前記ミニスタンドパイプ先端部と対応するジャンパーパイプ先端部との間を水封する。ジャンパーパイプ先端部は、ミニスタンドパイプ外周に設けた水封樋に浸漬するので、ジャンパーパイプ先端部の内径はミニスタンドパイプの外径よりも大きな直径となる。
【０００９】
コークス炉炭化室で発生するコークス炉ガスは、多量の粉塵及び揮発性のガスを含んでいる。コークス炉ガスが装入窯から隣接窯へジャンパーパイプを経由して流れるに際し、ガス中の粉塵がジャンパーパイプ壁にダストとして堆積する。水封樋についても、図７（ａ）に示すように、ジャンパーパイプ内周とミニスタンドパイプ外周との間の隙間から粉塵が降下し、ダストの流れ３１が生じ、水封樋１２の中にダスト３０が堆積することとなる。また、ジャンパーパイプ内に堆積したダストは、ジャンパーパイプを上昇する際に、振動によりジャンパーパイプの下向きの先端部から落下し、水封樋の中に堆積することとなる。図７（ｂ）に示すように、水封樋１２内のダスト３０の堆積量がある限度を超えると、水封の効果が失われ、ジャンパーパイプ１３とミニスタンドパイプ１１との間の密封性が損なわれることになり、コークス炉の周辺の雰囲気中に粉塵が発生し、あるいは炭化室内に空気が吸い込まれることとなって好ましくない。
【００１０】
本発明は、水封樋へのダストの堆積を防止し、良好な水封を維持することのできる室炉式コークス炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）複数の炭化室２が並列して並ぶ室炉式コークス炉において、各炭化室２の天井部２３を貫通してコークス炉炉上に突出する縦パイプ（以下「ミニスタンドパイプ１１」と呼ぶ。）を有し、ミニスタンドパイプ先端外周部を一周する樋（以下「水封樋１２」という。）を有し、隣接する炭化室の２つのミニスタンドパイプ間を連通することのできるジャンパーパイプ１３を有し、ジャンパーパイプ１３の２つの下向きの先端部をそれぞれ隣接する２つのミニスタンドパイプ１１の水封樋１２内に存する水封水１６に浸漬させることによって前記ミニスタンドパイプ先端部と対応するジャンパーパイプ先端部との間を水封することができ、ジャンパーパイプ先端部の内周部にシールリング１４を有し、シールリング１４はジャンパーパイプ先端部の内周部を摺動することかでき、シールリング１４の内径はミニスタンドパイプ１１の内径と同等かそれよりも小さく、シールリング１４の上部形状は外周から内周に向かって下に傾斜する傾きを有し、ジャンパーパイプ先端部の内周部にシールリングが摺動できる下端位置を定めるシールリングストッパ１５を有することを特徴とする室炉式コークス炉。
（２）ジャンパーパイプ先端部１８が水封樋１２の底部に接したときに、シールリング上端位置がジャンパーパイプ先端直管部の最も低い位置よりもさらに低い位置にあることを特徴とする上記（１）に記載の室炉式コークス炉。
（３）ジャンパーパイプ先端部内径とシールリング外径との差が１〜１０ｍｍであることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の室炉式コークス炉。
（４）ジャンパーパイプ１３はコークス炉の装炭車５に上下動可能に設けられ、石炭を装入する炭化室とそれに隣接する炭化室の各ミニスタンドパイプの間をジャンパーパイプによって連通することを特徴とする上記（１）乃至（３）のいずれかに記載の室炉式コークス炉。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、隣接する炭化室天井部を貫通するそれぞれのミニスタンドパイプをジャンパーパイプで連接して、石炭装入時の発生ガスをドライメーンに排出する室炉式コークス炉において、ミニスタンドパイプ先端外周部を一周する樋（水封樋）を有し、ジャンパーパイプ先端部の内周部にシールリングを有し、該シールリングはジャンパーパイプ先端部の内周部を摺動することかでき、シールリングの内径はミニスタンドパイプの内径と同等かそれよりも小さく、シールリングの上部形状は外周から内周に向かって下に傾斜する傾きを有するので、水封樋内にダストが堆積することを防止でき、ミニスタンドパイプとジャンパーパイプ間の水封を良好に保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明が対象とするコークス炉は、複数の炭化室が並列して並ぶ室炉式コークス炉である。図５に示すように、各炭化室２には、炭化室２の天井部２３を貫通してコークス炉炉上に突出する縦パイプを有する。縦パイプの先端部は開口している。この縦パイプを「ミニスタンドパイプ１１」と呼ぶ。ミニスタンドパイプ１１は、通常は各炭化室２の上昇管６と反対側の端部付近に設ける。各炭化室のミニスタンドパイプ１１が、同じ間隔で炭化室配列方向に１列に並んで配置される。
【００１４】
隣接する炭化室の２つのミニスタンドパイプ間を連通することのできるジャンパーパイプ１３を設ける。ジャンパーパイプ１３は装炭車５に設けられ、ジャンパーパイプ駆動装置２０によって上下動が可能である。装炭車５の移動にともなってジャンパーパイプ１３は炭化室配列方向に移動する。
【００１５】
多数の炭化室のうちの一の炭化室に石炭を装入するに際し、その炭化室（装入窯２１）のミニスタンドパイプ１１と、それに連接する炭化室（隣接窯２２）のミニスタンドパイプ１１の間をジャンパーパイプ１３で連通する。これにより、装入窯２１と隣接窯２２の間はジャンパーパイプ１３を介して連通することになる。そして、装入窯２１と隣接窯２２の両炭化室とも、ベンド部７から高圧安水を噴射し、ガス吸引量の増大を図る。これにより、従来のように装炭車に装炭車集塵装置を設けることなく、装入窯への石炭装入時に発生する大量のガスを、装入窯２１と隣接窯２２の両方からそれぞれの上昇管６を経てドライメーン８に吸引・排出することが可能となる。
【００１６】
ある時点で石炭を装入する装入窯２１の上に装炭車５が移動すると、図５（ｃ）に示すように、ジャンパーパイプ１３はその装入窯２１に設けられたミニスタンドパイプ１１と、装入窯に隣接する隣接窯２２に設けられたミニスタンドパイプ１１との間を連通するように位置が決まる。その位置でジャンパーパイプを下降することにより、図５（ｂ）に示すように、ジャンパーパイプ１３の２つの先端部は、２つのミニスタンドパイプ先端部と接合する。なお、ジャンパーパイプ１３を接合する装入窯と隣接窯以外の炭化室については、ミニスタンドパイプの先端に蓋１９をかぶせておく。
【００１７】
図１、図２に示すように、ミニスタンドパイプ先端部には、その外周部を一周する樋（以下「水封樋１２」という。）を有する。ジャンパーパイプ１３を下降させると、ジャンパーパイプ１３の下向きの先端部がミニスタンドパイプの水封樋１２内に存する水封水１６に浸漬し、これによってミニスタンドパイプ先端部と対応するジャンパーパイプ先端部との間を水封することができる。ジャンパーパイプの２つの先端部は、それぞれ装入窯と隣接窯のミニスタンドパイプと接続される。
【００１８】
本発明の特徴は、図１、図２に示すように、ジャンパーパイプ先端部の内周部にシールリング１４を有する点にある。シールリング１４の外径は、ジャンパーパイプ先端部の内径よりやや小さい径を有し、シールリング１４はジャンパーパイプ先端部の内周部を摺動することかできる。ジャンパーパイプ１３を上昇してミニスタンドパイプ１１との接合を外したときに（図１（ｂ）、図２（ｂ））、シールリング１４がジャンパーパイプ先端部から落下しないよう、ジャンパーパイプ先端部の内周部にシールリング１４が摺動できる下端位置を定めるシールリングストッパ１５を有する。ジャンパーパイプ１３がミニスタンドパイプ１１との接合から外れているときは、シールリング１４はシールリングストッパ１５に接触して位置を保持する。
【００１９】
図４に示すように、シールリング１４の内径ｄｓはミニスタンドパイプ１１の内径ｄｍと同等かそれよりも小さい。ジャンパーパイプ１３をミニスタンドパイプ先端部と接合する際に、ジャンパーパイプ１３が下降し、シールリング１４下端にミニスタンドパイプ１１先端部が接触する。ジャンパーパイプ１３がさらに下降すると、シールリング１４はミニスタンドパイプ１１との接触を保持しつつ、ジャンパーパイプ１３の下降に伴ってシールリング１４はジャンパーパイプ内周部を摺動し、シールリング１４の上下方向位置が一定に保たれる。
【００２０】
上記のように、シールリング１４の内径ｄｓはミニスタンドパイプ１１の内径ｄｍと同等かそれよりも小さく、さらにシールリング１４の上部形状は外周から内周に向かって下に傾斜する傾きを有する。ジャンパーパイプ１３を装入窯２１と隣接窯２２のミニスタンドパイプ１１に接合したとき、ジャンパーパイプ先端部の内周とミニスタンドパイプ外周との間の空間は、シールリング１４によって上からカバーされた状態となる。ジャンパーパイプ内周に沿って、水封樋１２に向かって落下した粉塵は、図３（ｃ）に示すようにシールリング１４によって遮断され、シールリング上部の傾斜に沿ってミニスタンドパイプ１１の内周側に落下する。これにより、水封樋内へのダストの堆積を防止することが可能となる。
【００２１】
ジャンパーパイプ１３をミニスタンドパイプ１１に接続したとき、ジャンパーパイプ１３の上下方向位置は、水封樋内のダスト堆積状況によって変化する。水封樋内にダストが全く堆積していない場合は、図３（ａ）に示すように、ジャンパーパイプ先端部は水封樋１２の底部に接する。一方、図３（ｂ）に示すように、水封樋内にダスト３０が堆積していると、ジャンパーパイプ先端部は水封樋の底部に接することができず、それよりも高い位置で停止する。このように、ジャンパーパイプの停止位置が一定しないので、ジャンパーパイプをミニスタンドパイプに接続した際におけるシールリングの相対位置（ジャンパーパイプに対して）も一定しない。水封樋内にダストが全く堆積しておらず、ジャンパーパイプ先端部が水封樋の底部に接する場合において、シールリングは相対的にジャンパーパイプに対して最も高い位置に保持される。
【００２２】
ジャンパーパイプはＵ字状あるいはＵ字状の上端がＶ字状となった形状を有し、装入窯と隣接窯のミニスタンドパイプを連通する機能を有する。そのため、ジャンパーパイプ先端の直管部の長さはさほど長くない。上記のように、ジャンパーパイプ先端部が水封樋の底部に接したときに、図３（ｄ）に示すように、シールリング上端位置２５がジャンパーパイプ先端直管部の最も低い位置２６よりも高い位置にあると、ジャンパーパイプの傾斜部において、シールリング上端が堰のように突出することとなる。このような突出があると、ジャンパーパイプの傾斜部を滑って落下するダストの流れ３１がせき止められ、シールリングの突出部に堆積することとなる。ジャンパーパイプ１３の内周とシールリング１４の外周との間には若干の隙間が形成されているので、シールリングの突出部に堆積したダストは、この隙間を通過して水封樋内に落下することとなり、好ましくない。
【００２３】
本発明において、好ましくは、図３（ｃ）に示すように、ジャンパーパイプ先端部が水封樋１２の底部に接したときに、シールリング上端位置２５がジャンパーパイプ先端直管部の最も低い位置２６よりもさらに低い位置にある。これにより、水封樋内のダスト堆積状況にかかわらず、シールリングの突出部が形成されることはなく、常に水封樋内へのダストの侵入を防止することができる。
【００２４】
ジャンパーパイプ先端部内周側とシールリング外周部との隙間ｗについては（図４）、広すぎるとその隙間からダストが水封樋内に落下するので好ましくない。一方、この隙間が狭すぎると、シールリングの摺動をスムーズに行うことができなくなるので好ましくない。本発明においては、ジャンパーパイプ先端部内径とシールリング外径との差が１〜１０ｍｍであると好ましい。これにより、ダストが隙間を通して水封樋内に落下する量を最小限としつつ、シールリングがジャンパーパイプ内周部をスムーズに摺動することができる。
【００２５】
シールリング上部の傾斜が小さすぎ、図４に示す傾斜角θが小さすぎると、ダストがスムーズに流れ落ちないので好ましくない。一方、傾斜角θが大きすぎると、シールリングの高さｈが高くなり過ぎ、シールリング上端位置をジャンパーパイプ先端直管部の最も低い位置よりもさらに低い位置とすることが困難となる。θの範囲を２０°〜６０°とすれば、このような問題を生じることなく好適に用いることができる。
【００２６】
以上述べたとおり、ジャンパーパイプ１３はコークス炉の装炭車５に上下動可能に設けられ、石炭を装入する炭化室２１とそれに隣接する炭化室２２の各ミニスタンドパイプ１１の間をジャンパーパイプ１３によって連通することができる。
【実施例】
【００２７】
室炉式コークス炉に本発明を適用した。図５に示すように、各炭化室２の上昇管６と反対側にミニスタンドパイプ１１を設けた。装炭車５には、ジャンパーパイプ駆動装置２０を介してジャンパーパイプ１３を設置した。ミニスタンドパイプ１１外周部には、図１、２に示すように、水封樋１２を設け、水封水１６を充填した。ミニスタンドパイプ先端部において、ミニスタンドパイプ１１の外径は５２０ｍｍ、内径は５００ｍｍである。ジャンパーパイプ先端部において、ジャンパーパイプ内径は６２５ｍｍである。
【００２８】
ジャンパーパイプ先端部の内周部に、ジャンパーパイプ内を摺動可能にシールリング１４を設けた。シールリング１４の外径は６０５ｍｍ、内径は４５０ｍｍである。シールリング上部の傾斜角θを２０°とした。ジャンパーパイプ先端部が水封樋の底部に接したときに、シールリング上端位置がジャンパーパイプ先端直管部の最も低い位置よりもさらに低い位置にある。
【００２９】
上記本発明のシールリングを有するジャンパーパイプを用いてコークス炉操業を行った結果、ダストが水封樋へ堆積することなく、水封深さを維持することができた。
【００３０】
一方、シールリングを有しない従来のジャンパーパイプを用いてコークス炉操業を行った結果、水封樋にダストが堆積し、水封深さを維持することができなくなった。また、堆積したダストを除去するため、作業者が毎回掃除をしなければならなかった。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明のコークス炉の部分断面図であり、（ａ）はジャンパーパイプをミニスタンドパイプに接続した状態、（ｂ）はジャンパーパイプをミニスタンドパイプから上昇した状態を示す図である。
【図２】本発明のコークス炉の部分斜視断面図であり、（ａ）はジャンパーパイプをミニスタンドパイプに接続した状態、（ｂ）はジャンパーパイプをミニスタンドパイプから上昇した状態を示す図である。
【図３】本発明のジャンパーパイプとミニスタンドパイプの接続部を示す部分断面図であり、（ａ）は通常の接続状態、（ｂ）は水封樋にダストが堆積した状態、（ｃ）は通常の接続状態においてダストが通過する状況、（ｄ）はシールリングがジャンパーパイプ直管部から突出している状態においてダストが通過する状況を示す図である。
【図４】本発明のジャンパーパイプとミニスタンドパイプの接続部を示す部分断面図である。
【図５】ジャンパーパイプを有するコークス炉を示す図であり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ矢視部分断面図、（ｃ）は（ｂ）においてジャンパーパイプを上昇した状況を示す図である。
【図６】ジャンパーパイプを有しない従来のコークス炉を示す図である。
【図７】ジャンパーパイプを有する従来のコークス炉の部分断面図であり、（ａ）はダストが水封樋に堆積する状況を示す図、（ｂ）はダストによって水封が破られる状況を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  コークス炉
２  炭化室
３  燃焼室
４  装入口
５  装炭車
６  上昇管
７  ベンド部
８  ドライメーン
９  安水噴射部
１１  ミニスタンドパイプ
１２  水封樋
１３  ジャンパーパイプ
１４  シールリング
１５  シールリングストッパ
１６  水封水
１７  ミニスタンドパイプ先端部
１８  ジャンパーパイプ先端部
１９  蓋
２０  ジャンパーパイプ駆動装置
２１  装入窯
２２  隣接窯
２３  天井部
２４  装炭車集塵装置
２５  シールリング上端位置
２６  ジャンパーパイプ先端直管部の最も低い位置
３０  ダスト
３１  ダストの流れ
【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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