JPH0860160A - コークス炉蓄熱室 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 蓄熱室内の燃焼や燃料の漏洩を引き起こす仕
切り壁の目地切れを防止可能なコークス炉蓄熱室を提供
すること。 【構成】 コークス炉燃焼室２からの高温排ガスと、こ
の燃焼室２へ供給する空気又は燃料である低発熱量ガス
を熱交換する蓄熱室３ａ・３ｂにおいて、蓄熱室３ａ・
３ｂにおける仕切り壁４や前壁５の内側に内張り煉瓦６
を施工する。 【効果】 仕切り壁４や前壁５の温度変動がより緩やか
に、かつより小さくなり、目地切れの発生や進展が可及
的に抑制でき、これによって蓄熱室３ａ・３ｂの損傷や
燃料損失を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コークス炉の蓄熱室に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知の通りコークス炉は、図１に示すよ
うに、大きく分けて３つの部分、すなわち石炭を乾留す
る炭化室１と、炭化室１へ熱を供給するするために燃料
を燃焼する燃焼室２と、燃焼室２からの燃焼排ガスと燃
料ガス或いは燃焼用空気（以下、単に「空気」という）
との熱交換を行う蓄熱室３ａ・３ｂとから構成されてい
る。

【０００３】そして一般には、前記した蓄熱室３ａ・３
ｂはさらに２組に分けられ、一方の蓄熱室３ａで予熱し
た燃料ガス或いは空気を燃焼室２に供給して燃焼させた
後、もう一方の蓄熱室３ｂで燃焼ガスの顕熱を蓄熱する
という操作を２０〜３０分間行い、その後ガスの流れを
反対にして、先に蓄熱した蓄熱室３ｂで予熱を行い、予
熱を行った蓄熱室３ａで蓄熱を行う、という操作を繰り
返して熱交換を行う。なお、蓄熱室３ａ及び３ｂは更に
燃料ガスの予熱を行う蓄熱室と空気の予熱を行う蓄熱室
とで構成されている。

【０００４】蓄熱室３ａ・３ｂ内には蓄熱煉瓦３ａａ・
３ｂａが充填されており、一定時間高温排ガスで蓄熱煉
瓦３ａａ・３ｂａを加熱して顕熱を蓄熱し、加熱された
蓄熱煉瓦３ａａ・３ｂａに燃料ガス又は空気を流して予
熱を行っている。この蓄熱煉瓦３ａａ・３ｂａの温度は
高温排ガスが流れる蓄熱期には次第に温度が上昇し、低
温の燃料ガス又は空気が流れる予熱期には次第に温度が
低下する。つまり、高温排ガスから燃料ガス又は空気
へ、そしてまた燃料ガス又は空気から高温排ガスへと切
り替わる期間内に蓄熱煉瓦３ａａ・３ｂａの温度は大き
く変動し、この温度変動は大きなところで１００〜２０
０℃にもなる。

【０００５】ところで、コークス炉は前記した炭化室と
燃焼室が交互に並び、数十門を１炉団として構成されて
いる。そして、その下に位置する蓄熱室は炉団全体で
は、低発熱量燃料を予熱する蓄熱室と、空気を予熱する
蓄熱室と、排ガス顕熱を蓄熱する蓄熱室が順に幾つも並
んだ構成となっており、これらそれぞれの蓄熱室は仕切
り壁と呼ばれる壁で仕切られている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この仕切り壁はコーク
ス炉の他の部分と同じように煉瓦でつくられているの
で、排ガスや燃料ガス又は空気にさらされている仕切り
壁の表面も、上記した蓄熱煉瓦と同様に大きく温度変動
し、この温度変動によって仕切り壁煉瓦の表層は膨張収
縮を繰り返すことになる。その結果、煉瓦と煉瓦の隙間
を繋ぐ目地に亀裂、いわゆる目地切れが生じる。

【０００７】一旦発生した目地切れは、膨張収縮の繰り
返しによって次第に上下左右及び奥行き方向に進行す
る。奥行き方向に進行した目地切れがついには隣の蓄熱
室まで進展した場合、例えば燃料ガスを予熱する蓄熱室
と空気を予熱する蓄熱室の間の目地切れが進行して燃料
ガス側蓄熱室に空気が、あるいは空気側蓄熱室に燃料ガ
スが漏れ込むと、蓄熱室内で燃焼が起こって仕切り壁の
損傷をさらに進行させることになる。加えて、燃焼室に
供給される熱量が減少し、より多くの燃料を必要とする
ようになる。また、燃料ガスと高温排ガスとの間の目地
切れも燃料ガスの損失による消費燃料増加や高温排ガス
中の余剰空気と漏洩燃料との燃焼による蓄熱室の損傷を
招く。

【０００８】上記仕切り壁を蓄熱室の左右の壁とする
と、蓄熱室の前後の壁、即ち、炉長方向の壁は蓄熱室と
外界とを仕切る壁であり、前壁と呼ばれている。前壁も
仕切り壁と同様にその表面は大きく温度変動し、膨張収
縮によって目地切れの生成、進展が起こる。目地切れが
進展して外界につながると、燃焼ガス予熱の蓄熱室では
空気が漏れ込み、蓄熱室内で燃焼が起こる。また、空気
予熱の蓄熱室や排ガス顕熱蓄熱の蓄熱室では温度が低下
し、燃料が余分に必要となる、即ち、消費燃料の増加と
なる。

【０００９】ところで、前述のように蓄熱室は４つの蓄
熱室、即ち、燃料ガス予熱の蓄熱室、空気予熱の蓄熱
室、排ガス蓄熱の蓄熱室で切り替え時燃料ガスを予熱す
る蓄熱室、同じく切り替え時空気を予熱する蓄熱室の４
室を１組として機能するが、４室の配置方式にはいろい
ろある。４室が炉団方向（左右）に並び炉長方向（前
後）には一続きのもの、炉長方向に２分割あるいはそれ
以上分割されているもの、炉団方向には２室が並び炉長
方向に２室が並ぶもの等である。

【００１０】炉長方向に一続きの蓄熱室の場合、蓄熱室
の壁は左右の仕切り壁と前後の前壁で構成される。炉長
方向に分割されたり、２室が並ぶ場合、蓄熱室の壁は左
右の仕切り壁、炉長方向に隣接する蓄熱室との仕切り
壁、前壁で構成される。炉長方向の仕切り壁も炉団方向
の仕切り壁と同様の問題が起こる。

【００１１】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、蓄熱室内の燃焼や燃料の漏洩、熱
損失を引き起こす仕切り壁や前壁、即ち蓄熱室の壁の目
地切れを防止可能なコークス炉蓄熱室を提供することを
目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明のコークス炉蓄熱室は、コークス炉燃焼
室からの高温排ガスと、この燃焼室へ供給する空気又は
燃料である低発熱量ガスを熱交換する蓄熱室において、
蓄熱室における壁の内側に内張りを施しているのであ
る。

【００１３】本発明において、仕切り壁，前壁の内側に
施す内張りとしては、コークス炉体と同じ硅石煉瓦や、
蓄熱煉瓦と同じ粘土質煉瓦等を使用すればよいが、膨張
率が小さく煉瓦内部への伝熱速度（熱拡散率）が小さい
ことから粘土質煉瓦のほうがより好ましい。また、これ
ら内張り煉瓦を施工する際、内張り煉瓦には目地切れが
生じる可能性はあるが、内張り煉瓦の目地と仕切り壁や
前壁の目地を同じ位置にさえしなければ目地切れは仕切
り壁や前壁のなかには進展しない。

【００１４】

【作用】本発明のコークス炉蓄熱室は、蓄熱室における
仕切り壁や前壁の内側に内張りを施しているので、仕切
り壁や前壁の温度変動がより緩やかに、かつより小さく
なり、目地切れの発生や進展は可及的に抑制できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明のコークス炉蓄熱室を図１〜図
４に示す１実施例に基づいて説明する。図１は本発明の
炉蓄熱室を採用したコークス炉の炉団方向断面図、図２
は同じくコークス炉の炉長方向断面図、図３は本発明の
コークス炉蓄熱室の断面図、また、図４は炉長方向の中
間部に仕切り壁を有する蓄熱室への本発明の適用例を示
す図である。

【００１６】本発明のコークス炉蓄熱室は、蓄熱室３ａ
・３ｂ間の仕切り壁４や前壁５の内側に、内張り煉瓦６
として例えば粘土質煉瓦を内張り施工し、蓄熱室３ａ・
３ｂ内の燃焼や燃料の漏洩を引き起こす仕切り壁４や前
壁５の目地切れの進行を防止しているのである。

【００１７】次に、本発明の効果を確認するために行っ
た実験結果について説明する。蓄熱煉瓦を３ｍ積める蓄
熱室に、１１００℃の燃焼排ガスを上部から、２５℃の
空気を下部から３０分切替えで流して熱交換させた。発
明例１〜３は仕切り壁の内側に、内張り煉瓦として硅石
煉瓦を１００ｍｍ，８０ｍｍ，５０ｍｍの厚さ施工した
もの、発明例４〜６は同様に内張り煉瓦として粘土質煉
瓦を１００ｍｍ，８０ｍｍ，５０ｍｍの厚さ施工したも
のである。なお、比較例として内張り煉瓦を施工しない
ものについて同様の実験をした。上記したそれぞれの場
合について仕切り壁の表面温度の温度変動幅を測定した
結果を下記表１に示す。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１より明らかなように、比較例では温度
変動幅は１２０℃もあったが、内張り煉瓦を施工した本
発明では、硅石煉瓦による内張りを行った場合には５０
ｍｍで２５℃に減少し、１００ｍｍでは２℃にまで小さ
くなった。また、粘土質煉瓦を施工した場合には、同じ
厚みでも硅石煉瓦を施工した場合よりも温度変動は小さ
く、８０ｍｍで２℃、１００ｍｍでは１℃未満になっ
た。

【００２０】以上の実験より、仕切り壁の温度変動を小
さくするためには内張り煉瓦は厚い方がよいのが判る。
しかし、あまり厚くすると蓄熱煉瓦の充填部分が狭くな
るので適度に抑える必要がある。内張り煉瓦として粘土
質煉瓦を使用する場合には５０〜１００ｍｍ程度が適当
である。但し、蓄熱煉瓦の充填部分が十分な蓄熱室の場
合には内張り煉瓦をもっと厚くすればよいことは明白で
ある。また、内張り煉瓦としてより熱拡散率の小さい材
質を使用すれば内張りの厚みを薄くすることができる
し、耐熱，耐久性を満足すれば煉瓦に限らなくてもよ
い。

【００２１】熱交換効率の減少を避けるため蓄熱煉瓦の
充填部分を広くし、なおかつ本発明の効果を比較的多く
得るには、燃料ガス側蓄熱室と空気側蓄熱室の仕切り
壁、燃料ガス側蓄熱室の前壁のみに内張りを施す方法が
考えられる。蓄熱室の目地切れによってもたらされる最
も悪い影響は、燃料ガスの蓄熱室内燃焼による燃料ガス
消費増加や壁の更なる損傷である。燃料ガスと空気との
接触を防止することでこの悪影響が防止できるのであ
る。

【００２２】上記した本発明例１〜６と比較例の蓄熱室
で約２年熱交換を行った後、仕切り壁の目地切れを調査
したところ、比較例については微細な目地切れが観察さ
れたが、本発明例についてはいずれも目地切れは観察さ
れなかった。本実験では炉団方向の仕切り壁についての
み内張り煉瓦を施工したものについて説明したが、仕切
り壁のほか、蓄熱室と外界とを区切る前壁や蓄熱室の配
置によっては炉長方向の仕切り壁に施工しても目地切れ
防止として効果を発揮できることはいうまでもない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコークス
炉蓄熱室は、蓄熱室における仕切り壁及び必要に応じて
前壁の内側に内張りを施しているので、仕切り壁や前壁
の温度変動がより緩やかに、かつより小さくなり、目地
切れの発生や進展が可及的に抑制できる。これによって
蓄熱室の損傷や消費燃料増加を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の炉蓄熱室を採用したコークス炉の炉団
方向断面図である。

【図２】本発明の炉蓄熱室を採用したコークス炉の炉長
方向断面図である。

【図３】本発明のコークス炉蓄熱室の断面図である。

【図４】炉長方向の中間部に仕切り壁を有する蓄熱室へ
の本発明の適用例を示す図である。

【符号の説明】

２ 燃焼室 ３ａ 蓄熱室 ３ｂ 蓄熱室 ４ 仕切り壁 ５ 前壁 ６ 内張り煉瓦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コークス炉燃焼室からの高温排ガスと、
   この燃焼室へ供給する空気又は燃料である低発熱量ガス
   を熱交換する蓄熱室において、蓄熱室における壁の内側
   に内張りを施したことを特徴とするコークス炉蓄熱室。