JP4977866B2 - コークス押し出し装置 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉において、生成されたコークスを炭化室から押し出すためのコークス押し出し装置に関し、特に、押し出し負荷を低減して、炭化室の炉壁（側壁）の損傷を軽減し、炉壁の延命化を図ることができるコークス押し出し装置に関するものである。なお、本発明では、特に断らない限り、コークス炉は、室炉式コークス炉のことを言う。室炉式コークス炉は、炉体の下部に蓄熱室があり、その上部に燃焼室と炭化室とが交互に配列されている。

コークス炉において、炭化室内で石炭を乾留して生成されたコークス（コークス塊）を押し出し装置を用いて炭化室から押し出す際に、炭化室内でコークスの押し詰りを起こし、その結果、押し出し負荷が増大して、炭化室の炉壁に大きな力が作用し、炉壁を損傷することがある。押し詰りが激しい場合には、炉壁を破壊したり、あるいは押し出し装置で押し出すことができず炉の温度を下げてから、人力でコークスを掻き出したりする。このため、炉壁の補修費が増大するとか、炉の停止による生産量の低減を余儀なくされるなどの問題を抱えている。

それに対して、押し出し負荷を低減し、炉壁の損傷を防止するための技術として、以下のようなものが提案されている。

例えば、コークス炉の炭化室の炉底レンガを補修する際に、乾燥粉コークスを炭化室に入れ、乾燥粉コークスが炉底レンガ表面の凹部を埋めて平坦にすることによって、コークス押し出し時におけるコークス塊と炉底間の摩擦を低減する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、原料石炭を炭化室内へ装入するに先立ち、粒状（５ｍｍ以下）の耐火材料（グラファイトやＳｉ_３Ｎ_４など）を傾斜付きの炉底に敷き詰めておき、コークス押し出し時におけるコークス塊と炉底間の摩擦を低減して、結果として炉壁損傷を防ぐという技術も提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

また、特許文献３には、水平シャベルを上下に振動させて、炭化室内のコークスをバケット内に崩落させて、コークスを搬出する装置が開示されている。

なお、［発明が解決しようとする課題］の欄において、本出願人の未公開先行出願について説明するが、その出願番号をここに記載しておく。すなわち、特願２００５−３７７３１２号（未公開出願１）である。
特開昭５９−１８７０８２号公報 特開平８−１２０２７８号公報 ソビエト連邦特許第９８１３４０号明細書

しかしながら、前記の特許文献１、２に記載されている技術では、十分な押し出し負荷低減には結びつかない。

すなわち、前記の特許文献１、２に記載されている技術は、いずれも、コークス塊と炭化室炉底との摩擦力低減を図ろうとするものであるが、コークスの押し詰りの発生及び押し出し負荷の増大の主原因は、コークス塊と炭化室炉底との摩擦力ではなく、押し出し装置を用いてコークス塊の押し出しを行なう際に、押し出し装置のラムヘッドで押されたコークス塊が変形・崩壊して、押し出し方向と直交する水平方向にひろがることにより、コークス塊と炭化室炉壁との摩擦力が増すことにあるからである。

また、特許文献３に記載の技術は、本願が対象としている押し出し装置を使用せずに、バケットに取り付けられた水平シャベルを上下に振動させて、炭化室内のコークスをバケット内に崩落させて、バケットで炉内にあるコークスを何度もすくい出すもので、押し出し装置を用いるコークス炉に比べて、コークスの搬出作業に多くの時間を要する。

そこで、上記の問題を解決するために、出願人は、前記非公開出願１において、炭化室内のコークス塊に振動を付与しながら押し出すことによって、的確に押し出し負荷を低減して、炭化室の炉壁の損傷を軽減することができるコークス押し出し方法およびコークス押し出し装置を提案している。

図４は、前記非公開出願１において提案しているコークス押し出し装置の一例を示す側面図であり、図５は、そのコークス押し出し装置の斜視図である。

図４、図５中、１５が前記非公開出願１において一例として示したコークス押し出し装置であり、ラムロッド２１とラムヘッド２２からなる押し出しラム２０と、押し出しラム駆動装置（図示せず）を備えているとともに、炭化室１内のコークス塊２に押し当てられるラムヘッド２２の押し当て面が、上下方向に、上部押し当て面２２ａ、中間押し当て面２２ｂ、下部押し当て面２２ｃの３個の押し当て面に分割されていて、その内の中間押し当て面（加振板）２２ｂを加振ロッド２９を介して押し出し方向に振動させるための加振機（加振モータまたは油圧加振機等）２８がラムロッド２１に取り付けられている。

そして、上記のように構成されたコークス押し出し装置１５を用いて、加振機２８で中間押し当て面（加振板）２２ｂを押し出し方向に振動させて、コークス塊２に振動を付与しながら、ラムヘッド２２を前進させることによって、コークス塊２と炭化室１の炉壁との間の摩擦が静摩擦から動摩擦に変化して、摩擦係数が低下し、それによって押し出し負荷が低減する。その結果、炉壁の損傷を抑止することができる。

ただし、図４、図５に示したコークス押し出し装置においては、加振機２８が高温の状態下にある炭化室１内に進入すると熱損傷を受けてしまうことや、室炉式コークス炉では炉幅が４００ｍｍ程度と狭いことを考慮して、加振機２８をラムロッド２１後方の炭化室１に入らない部分に取り付け、加振板２２ｂに加振ロッド２９を介して振動を伝えるようにしているが、それを一般的に使用されているコークス押し出し装置に適用した場合、以下のような問題がある。

まず、一般的に使用されているコークス押し出し装置の構造を以下に述べる。

一般的に使用されているコークス押し出し装置には、図６と図７に示すような２つの方式があり、図６に示すコークス押し出し装置５１は、ラムロッド２１が最初から一直線になっている方式であり、図７に示すコークス押し出し装置５２は、ラムロッド２１の後端が折れ曲がっていて、ラムロッド２１の進行するにしたがって、折れ曲がり部２１ｂが水平方向に倒れて水平部２１ａと一直線になる方式である。ちなみに、図６に示した直線状ラムロッドを用いる方式の方が構造はシンプルになるが、図７に示した折れ曲がりラムロッドを用いる方式の方が設置スペースは少なくてすむことから主流となっている。

そして、いずれの方式のコークス押し出し装置５１、５２においても、図６、図７に示すように、ラム２０が、ラムロッド２１と、ラムロッド２１の先端に取り付けられたラムヘッド２２と、の上面全長に取り付けられたラック２３を有しているとともに、ラムヘッド２２の後方近傍にラムロッド２１を跨ぐようにラム駆動装置２４が設置されており、ラムロッド２１上面のラック２３とラム駆動装置２４のピニオン２４ａによるラック−ピニオン方式の駆動機構によって、ラム２０を炭化室１に押し込むようになっている。なお、図６、図７中の２６は、ラム２０を支持するためにラムロッド２１に取り付けられて一緒に移動するラムシューであり、２７は、通過するラムロッド２１を支持案内するためのガイドローラである。

したがって、上記のようなコークス押し出し装置５１、５２に対応して、図４、図５に示したコークス押し出し装置を適用した場合、ラム２０が前進していくと加振機２８がラム駆動装置２４あるいは炭化室１の炉壁に衝突して、押し出し作業の中断や設備破損の可能性がある。それを避けるためには、ラムロッド２１を長くして、押し出しが終了するまでラム駆動装置２４等に衝突しない位置に加振機２８を取り付ければよいが、ラムロッド２１を長くすると設備コストがかかる。しかも、折れ曲がりラムロッド方式のコークス押し出し装置５２は、折れ曲がり部２１ｂには加振機２８を取り付けられないことから、その分だけラム駆動装置２４と加振機２８との距離が短くならざるを得ないので、ラム駆動装置２４等に衝突しない位置に加振機２８を取り付けるためには、ラムロッド２１の水平部２１ａをより一層長くする必要がある上に、そもそも折れ曲がりラムロッド方式を採用しているのは設置スペースの制約等からであり、ラムロッド２１を長くすることは困難である。

また、図４、図５に示したように、加振機２８をラムロッド２１の下面に取り付けた場合は、加振機２８とガイドローラ２７が衝突する可能性があるので、ラムロッド２１の支持案内方法を変更する必要がでてくる。例えば、加振機２８が移動する範囲のガイドローラをラムロッド２１と一緒に移動するラムシュータイプに変更するとか、その範囲にはガイドローラを配置しないとかであるが、そのための設備費用がかかる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コークス炉の炭化室内のコークス塊にラム先端のラムヘッドを押し当ててコークス塊を炭化室から押し出す際に、コークス塊に振動を加えながら押し出すことができるコークス押し出し装置として、コークス塊に振動を加えるための加振機とラムを駆動させるためのラム駆動装置等との衝突を回避することができる適切な構造を有したコークス押し出し装置を提供することを目的とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行なった結果、加振機とラム駆動装置との衝突を回避するためには、駆動装置と衝突する前に加振機をラムから切り離すことができるようにすればよいとの考えに至った。ちなみに、通常、押し出し荷重が最大になるのは、ラムヘッドが炭化室の中央部に前進するまでの間であるので、加振機がラム駆動装置に到達するまでの間、コークス塊に振動を加えることで、押し出し荷重を効果的に低減することができるからである。ただし、その際、図４、図５に示したような、ラムロッドの加振板に加振ロッドを介して加振機から振動を伝える方式では、構造が複雑になるので、加振機でラム全体を振動させることにした。

上記のような考え方に基づいて、本発明は以下のような特徴を有している。

［１］コークス炉の炭化室内のコークス塊にラム先端のラムヘッドを押し当ててコークス塊を炭化室から押し出す際に、コークス塊に振動を加えながら押し出すことができるコークス押し出し装置であって、加振機をラムに連結してラム全体を振動させることでコークス塊に振動を加えるとともに、加振機とラムとの連結を解除できるようになっていることを特徴とするコークス押し出し装置。

［２］前記加振機は、ラムが所定の位置に前進するまでの間は、ラムと連結して前進し、ラムが所定の位置まで前進したら、ラムとの連結を解除するようになっていることを特徴とする前記［１］に記載のコークス押し出し装置。

［３］加振機にはラックが取り付けられており、ラムロッドに取り付けられているラックと噛み合わせて、ラム全体を振動させることを特徴とする前記［１］または［２］に記載のコークス押し出し装置。

［４］加振機をラムロッドに固定する固定手段を備えていることを特徴とする前記［１］〜［３］のいずれかに記載のコークス押し出し装置。

［５］前記固定手段は、電磁石を用いたものであることを特徴とする前記［４］に記載のコークス押し出し装置。

［６］コークス炉の炭化室内のコークス塊にラム先端のラムヘッドを押し当ててコークス塊を炭化室から押し出す際に、コークス塊に振動を加えながら押し出すことができるコークス押し出し装置であって、ラムを炭化室内に押し込むためのラム駆動機構がラムロッド下方に設置されているとともに、加振機をラムに連結してラム全体を振動させることでコークス塊に振動を加えることを特徴とするコークス押し出し装置。

なお、本発明で言うコークス塊は、炭化室内にあるコークス全体のことを言い、コークス同士が、固着したブロック状のコークス塊だけを意味するものではない。コークスは、冷却過程で、ひび割れるが、押し出し過程で、コークス同士が、お互いに密に接触し、コークス全体に振動を伝えることができるので、コークスが固着したブロック状である必要はない。

本発明のコークス押し出し装置は、炭化室内のコークス塊にラムヘッドを押し当ててコークス塊に振動を加えながら押し出すことができるコークス押し出し装置であって、コークス塊に振動を加えるための加振機とラムを駆動させるためのラム駆動装置等との衝突を回避することができる適切な構造を有しているので、押し出し作業の中断や設備破損を防止しながら、的確に押し出し負荷を低減させることができる。その結果、炉壁の損傷を抑止することができるとともに、押し詰りによる操業遅延が回避され、生産性をあげることが可能となる。

本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。なお、ここでは、折れ曲がりラムロッド方式のコークス押し出し装置に適用した場合について説明するが、直線状ラムロッド方式のコークス押し出し装置に適用する場合も同様である。

図１、図２は、本発明の一実施形態に係るコークス押し出し装置を説明するための側面図である。

図１に示すように、この実施形態に係るコークス押し出し装置１１は、図７に示したものと同様に、ラム２０が、ラムロッド２１と、ラムロッド２１の先端に取り付けられたラムヘッド２２と、ラムロッド２１の上面全長に取り付けられたラック２３を有しているとともに、ラムヘッド２２の後方近傍にラムロッド２１を跨ぐようにラム駆動装置２４が設置されており、ラムロッド２１上面のラック２３とラム駆動装置２４のピニオン２４ａによるラック−ピニオン方式の駆動機構によって、ラム２０を炭化室１に押し込むようになっている。なお、図１中の２６は、ラム２０を支持するためにラムロッド２１に取り付けられて一緒に移動するラムシューであり、２７は、通過するラムロッド２１を支持案内するためのガイドローラである。

そして、このコークス押し出し装置１１においては、ラムロッド水平部２１ａの後端部の上方に、加振機（加振モータまたは油圧加振機等）２８が配置されている。この加振機２８の下面にはラック３０が取り付けられており、加振機２８の側面には電磁石２９が取り付けられているとともに、加振機２８を昇降させるための昇降機構（図示せず）を備えている。

これによって、適宜、図２に示すように、加振機２８を下降させ、加振機２８下面のラック３０とラムロッド２１上面のラック２３を噛み合わせて、加振機２８とラム２０を連結するとともに、電磁石２９によって加振機２８をラムロッド２１の上面に固定した後、加振機２８を作動させて、ラム２０全体を押し出し方向に振動させるようになっている。

そして、必要に応じて、電磁石２９を切り、加振機２８を上昇させることで、簡単に、加振機２８とラム２０の連結を解除して、加振機２８をラム２０から切り離すことができる。

したがって、ラムロッド２１の上面に固定された加振機２８がラム２０の前進にともなってラム駆動装置２４に近づいた場合は、加振機２８を上昇させて、加振機２８をラム２０から切り離すことで、加振機２８がラム駆動装置２４に衝突することを容易に回避することができる。

また、加振機２８がラムロッド２１の上面または上方に位置しているので、ラムロッド２１を下方から支持案内するガイドローラ２７に衝突することもない。

上記のように構成されたコークス押し出し装置１１を用いて、コークス塊２を炭化室１から押し出す場合の手順（作動状況）を図３に基づいて説明する。

（１）まず、図３（ａ）に示すように、加振機２８を下降させ、加振機２８下面のラック３０とラムロッド２１上面のラック２３を噛み合わせて、加振機２８とラム２０を連結する。

（２）次に、図３（ｂ）に示すように、ラムヘッド２２を炭化室１内のコークス塊２に押し当て、加振機２８によってラム２０全体を押し出し方向に振動させて、コークス塊２に振動を加えながら、ラムヘッド２２を前進させる。それにより、コークス塊２と炭化室炉壁との間の摩擦が静摩擦から動摩擦に変化して、摩擦係数が低下し、それによって押し出し負荷が低減する。なお、ラム２０の前進にともなって、ラムロッド２１の折れ曲がり部２１ｂも水平になり、水平部２１ｂと一直線になる。

（３）そして、図３（ｃ）に示すように、加振機２８がラム駆動装置２４に近づいたら、加振機２８を上昇させて、加振機２８とラム２０の連結を解除して、加振機２８をラム２０から切り離す。これによって、この時点でコークス塊２へ振動を加えることは終了する。ちなみに、通常、押し出し荷重が最大になるのは、ラムヘッド２２が炭化室１の中央部に前進するまでの間であるので、加振機２８がラム駆動装置２４に到達するまでの間、コークス塊に振動を加えることで、押し出し荷重を効果的に低減することができる。

（４）その後、ラムヘッド２２はそのまま前進を続け、コークス塊２を炭化室１から全て押し出す位置まで前進したら、そこで押し出しを終了する。

なお、上記においては、押し出し開始時から加振機２８をラム２０に連結させているが、場合よっては、押し出し開始時には連結せず、適宜、押し出し途中から連結するようにしてもよい。

上記のようにして、この実施形態に係るコークス押し出し装置１１は、炭化室１内のコークス塊２にラムヘッド２２を押し当ててコークス塊２に振動を加えながら押し出すことができるコークス押し出し装置であって、加振機２８をラム２０から容易に切り離すことができ、それによって、加振機２８とラム駆動装置２４等との衝突を回避することができる構造となっているので、押し出し作業の中断や設備破損を防止しながら、的確に押し出し負荷を低減させることができる。その結果、炭化室炉壁の損傷を抑止することができるとともに、押し詰りによる操業遅延が回避され、生産性をあげることが可能となる。

また、加振機２８がラム２０から切り離すことができるので、補修等のメンテナンスが容易であり、加振機２８への電源配線などユーティリティの連絡がラム２０と別になるので有利である。

なお、この実施形態においては、ラム駆動装置２４がラムロッド２１を跨ぐように設置されているが、ラム駆動装置２４をラムロッド２１の下方に設置するようにすれば、より長い期間、コークス塊２に振動を加えることが可能となる。

すなわち、ラムロッド２１の上面のラック２３はそのままにして、ラムロッド２１の下面に新たなラックを取り付けるとともに、ラム駆動装置２４をラムロッド２１の下方に設置するようにすれば、ラムロッド２１の上面に連結した加振機２８がラム駆動装置２４に衝突することなく、炭化室１の近傍まで前進でき、その分だけ長い期間、コークス塊２に振動を加えることが可能になる。

さらに、ラムロッド２１の下面に新たなラックを取り付け、ラム駆動装置２４をラムロッド２１の下方に設置した上で、加振機２８をラムロッド２１上面で炭化室に入らない部分に取り付けるようにすれば、加振機２８がラム駆動装置２４および炭化室１炉壁に衝突することがなくなるので、加振機２８とラム２０の切り離しが不要となり、押し出しが終了するまでコークス塊２に振動を加えることが可能になる。

本発明の一実施形態に係るコークス押し出し装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係るコークス押し出し装置の側面図である。 本発明の一実施形態に係るコークス押し出し装置の作動状況を示す図である。 特願２００５−３７７３１２号において一例として示したコークス押し出し装置の側面図である。 特願２００５−３７７３１２号において一例として示したコークス押し出し装置の斜視図である。 直線状ラムロッド方式のコークス押し出し装置の説明図である。 折れ曲がりラムロッド方式のコークス押し出し装置の説明図である。

符号の説明

１ コークス炉の炭化室
２ コークス塊
１１ コークス押し出し装置
１５ コークス押し出し装置
２０ ラム
２１ ラムロッド
２１ａ ラムロッド水平部
２１ｂ ラムロッド折れ曲がり部
２２ ラムヘッド
２２ａ 上部押し当て面
２２ｂ 中間押し当て面（加振板）
２２ｃ 下部押し当て面
２３ ラック
２４ ラム駆動装置
２４ａ ピニオン
２６ ラムシュー
２７ ガイドローラ
２８ 加振機
２９ 電磁石
３０ ラック
５１ 直線状ラムロッド方式のコークス押し出し装置
５２ 折れ曲がりラムロッド方式のコークス押し出し装置

Claims (6)

1. コークス炉の炭化室内のコークス塊にラム先端のラムヘッドを押し当ててコークス塊を炭化室から押し出す際に、コークス塊に振動を加えながら押し出すことができるコークス押し出し装置であって、加振機をラムに連結してラム全体を振動させることでコークス塊に振動を加えるとともに、加振機とラムとの連結を解除できるようになっていることを特徴とするコークス押し出し装置。
2. 前記加振機は、ラムが所定の位置に前進するまでの間は、ラムと連結して前進し、ラムが所定の位置まで前進したら、ラムとの連結を解除するようになっていることを特徴とする請求項１に記載のコークス押し出し装置。
3. 加振機にはラックが取り付けられており、ラムロッドに取り付けられているラックと噛み合わせて、ラム全体を振動させることを特徴とする請求項１または２に記載のコークス押し出し装置。
4. 加振機をラムロッドに固定する固定手段を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコークス押し出し装置。
5. 前記固定手段は、電磁石を用いたものであることを特徴とする請求項４に記載のコークス押し出し装置。
6. コークス炉の炭化室内のコークス塊にラム先端のラムヘッドを押し当ててコークス塊を炭化室から押し出す際に、コークス塊に振動を加えながら押し出すことができるコークス押し出し装置であって、ラムを炭化室内に押し込むためのラム駆動機構がラムロッド下方に設置されているとともに、加振機をラムに連結してラム全体を振動させることでコークス塊に振動を加えることを特徴とするコークス押し出し装置。

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