JPH0662954B2 - コ−クス炉の密封装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、コークス炉炉室の両側開口の閉鎖の密封装
置に関するものである。

［従来の技術］ 生成コークスを一方の側から押して他方の側に出すよう
にされている水平室式コークス炉の両側の開口部は、着
脱自在にされたドアによつて閉鎖されており、このドア
は炉室端に取り付けられているドア枠に係止され、閉鎖
の位置でドアの周囲に備えたシール材をドア枠面に密に
当接して密封するようにされている。ドア枠は高さ４ｍ
から８ｍの炉室の開口を囲む大きさに一体に形成され、
大抵、鋳鉄製の充実体であり、炉体煉瓦に形成された周
溝に、嵌め着け装甲板から突き出ている係止金具によつ
て炉体側面に合わせて押し付けると共に、両側辺の中間
部が内側に脹出変形して開口幅が狭まらないように、拘
束して留められている。このドア枠はドアの係止と共
に、装甲板からの力を加熱壁に伝達し緊縛する炉体保護
の役割を持っている。

ドア枠は、内側からコークス化の強い熱作用の影響を受
け、一方が外気に接しているために、大きな温度勾配が
あり、温度差によつて熱反り変形を起こし、この熱反り
変形が原因となつて、閉鎖部からのガス漏れや、加熱壁
の気密性を損なう問題がある。すなわち、炉内側の表面
温度が４００℃から７００℃になるのに対して、外気と
接する外気表面温度は１００℃から３００℃程度にしか
ならないために、上下端が炉外側に湾曲する態様に熱膨
張するのであり、一方、炉体側面は加熱壁各部分の不均
等な熱膨張によつて、大抵、中間部が炉外側に脹出し
て、ドア枠とは逆の態様で湾曲している。この場合に、
ドア枠両側辺を全体にわたつて炉体側面に合わすよう
に、無理に拘束すると、加熱壁の一部分に過大な力が働
いて、加熱壁に損傷を生じるか、或いはドア枠が折損す
ることがある。このために、ドア枠は許容の曲げ量の範
囲だけ熱反り変形を戻すように拘束して、湾曲状態で嵌
め着けられ、炉体側面とドア枠の両側辺との間の各部分
の異なる隙間は、モルタル又はパツキング材を充填して
密着するようにされている。この熱変形量はコークス化
工程の間の閉鎖領域の温度変化に相応して刻々変動し、
気温や風雨など外気条件変化の影響をも受ける。このド
ア枠の熱変形変動によつて、炉体各部に均一に緊縛力が
伝達されないために、加熱壁が部分的に弛み気密を損な
う、ドア枠周囲の充填材が弛み気密を損なう、ドアのシ
ール材との間に隙間が生じて密封を損なう等の不都合を
引き起こす。ドアも同様にドア枠と異なる曲率の熱反り
変形を起こし、その変形量は変動している。ドアのシー
ル材を、湾曲したドア枠のシール面に合わせて密封する
ため、最新のドアは、薄鋼板で弾性的に成型されたシー
ル材をドア周囲に備えた多数のばねで押し付けて、密封
するようになされている。しかし、この種の密封方法で
も、ドア枠とドアの互いの熱変動を補償して十分な密封
状態に維持できない上に、ドア全体の重量が重くなり、
押し付けのばね負荷の調節は複雑で、多くの労力を要す
る。したがつて環境保護と、炉体維持面から密封方法の
改良が要請されている。

［発明が解決しようとする課題］ この発明は、以上に述べたような事情に鑑みなされたも
ので、ドア枠の温度勾配を緩くして、通常の拘束力で、
炉体側面に良く合わせて嵌め着けでき、より一層気密性
が高くかつ操作容易にされたコークス炉の密封装置を提
供することにある。

［課題を解決するための手段］ すなわちこの発明は、コークス炉炉室の両端開口の閉鎖
において、炉室（１）端に取り付けられるドア枠（４）
が、シール面に柔軟な金属膜（８′）のシール素子を持
つ中空状とされるか、或いは、ドア枠（４）のシール面
に開口周縁を囲んで環状に形成された別体の柔軟な金属
製の中空体（８）のシール素子を備え、閉鎖の状態で加
圧流体を注入してこのシール素子を膨らませて、ドア
（３０）周囲のシール材（３２）に密に当接して密封す
るようにし、この際前記金属膜（８′）又は中空体
（８）によつて循環流路が形成され、この循環流路が熱
回収器につながれ、かつ温度３００℃から５００℃で安
定して使用できる蒸気圧力の低い液状熱媒体を加圧循環
し、熱回収下にドア枠（４）を冷却し、コークス化工程
の間を通じてドア枠を温度一定に保つようにし、かつ前
記循環流路が、前記ドア枠（４）の両側縦辺の内部にほ
ぼ全長にわたつて形成される流路（５）と、この流路
（５）を通過して熱せられた流体を流通すると共に前記
金属膜（８′）又は中空体（８）によつて形成される流
路（６）とを備えて成ることを特徴とするコークス炉の
密封装置を提案するものである。

［作用］ この発明の上記装置においては、ドア枠自体でその熱変
形を防ぐと共に、シール面を柔軟に形成して内部の流体
圧力によつて膨らませ、常に一定の力でドアのシール材
に当接可能にするようにされる。すなわち、ドア枠のシ
ール面に、柔軟な金属膜を中空体に形成するか、或い
は、ドア枠の両側辺の内部にほぼ全長にわたつて流路を
設け、ドア枠のシール面に別体の柔軟な金属性の中空体
を備え、その内部に加圧流体を循環し、冷却させて温度
差を小さくかつコークス化工程の間を通じて温度変化を
少なく維持すると共に、シール面の金属膜又は、中空体
を膨らませて、係止されたドアの周囲のシール材に均一
に押し付けて、密封するようにさせる。使用流体は、気
体又は流体の何れであつてもよいが、なるべく、温度３
００℃から５００℃で長時間安定して使用できる液状熱
伝達剤とされ、ドア枠の流路を通過して熱せられた流体
は、構内の適当な位置に備えられた熱回収器に送り、そ
こで熱回収利用下に冷却、加圧してドア枠部に戻され
る。

［実施例］ 以下添付図面にしたがってこの発明のコークス炉の密封
装置を説明する。

第１ａ図、第１ｂ図、第２図、第３図、第４ａ図、第４
ｂ図、第４ｃ図及び第４ｄ図はこの発明のおけるドア枠
を示すもので、ドア枠４は、炉室１端の開口を囲む大き
さに一体に形成され、内部に流体の流路５を設けると共
に、外側のシール面に内部の流体圧力によつて、膨らむ
柔軟な中空体８のシール素子を備えた構造とされてい
る。

シール素子は成型薄型金属膜８′を気密に溶接して流路
６の壁辺として、ドア枠４と一体に構成されるか（第２
図示）、又は、成型薄金属膜８′をドア枠４と別体の炉
室開口を囲む環状の中空体８に形成して、シール面に交
換可能に取り付けられるようにしてなる（第３図示）。
すなわち、第２図に示すように、少なくとも両側辺が、
その全長にわたつて中空状の流路５とされ、外側面に環
状の溝９が形成され、この溝９に被装される大きさの成
型薄金属膜８′を溶接して中空状の流路６を形成して密
閉されている。流路５と流路６とは壁辺１１に穿孔され
た複数の穴１２によつて互いに連通されている。成型薄
金属膜８′は薄い耐熱鋼板を凸状断面に形成して成り、
内部の流体圧力によつて２mmから１０mm膨らむように柔
軟にされている。この金属膜８′は、一枚だけのいわゆ
るシングルプライでもよいし、複数の膜材を重ねて外側
の膜材で内側の流体遮断の膜材を保護するようにされる
こともある。また第３図に示すように、ドア枠４の両側
辺の内部に流路５を設け、外側の周溝９に、同様の金属
膜８′で柔軟につくられた別体とされる環状の中空体８
を交換可能に取り付けて構成されることもある。

前記流路５の上下各端はフランジ接合端を持つ導管が継
がれ延ばされており、又は流路５端の開口を盲板又はプ
ラグで閉じ、外側面から穿設された連通する別の穴の端
を接続口とすることもある。流路６はドア枠４に面する
側又は及びその反対側に成型薄鋼板７を溶接して環状に
形成され、周囲に適当な間隔で突設したラグ板１３を、
ボルト１４で留めてドア枠４に取り付けられる。また流
路６とドア枠４の間には耐熱性の軟質ガスケツト材１０
が設けられる。この流路６を形成する金属薄膜８′又は
中空体８は、閉鎖の状態で内部の流体圧力で膨らみ、ド
ア３０のシール材３２の間に形成される間隔の異なる隙
間を封隙できる柔軟なものであれば、その構造、形状及
び取り付け方法は何であつてもよく、その詳細を問わな
い。例えば、第４ａ図によると、Ｉ状の異形材かるなる
鋼板７のドア枠４に面して形成される溝に、ガスケツト
材１０が保持され、外側に成型金属膜８′を溶接して流
路６が形成されている。第４ｂ図によるとドア枠に形成
された周溝９に、ガスケツト材１０が保持され、その外
側に異形材からなる鋼板７と成型薄金属膜８′とによつ
て流路６が形成されている。第４ｃ図のものによると、
流路６がＵ状材からなる鋼板７と、成型薄金属膜８′と
から成り、成型薄金属膜８′が周溝９のガスケツト材１
０に面する側に配置されている。第４ｄ図によると、ド
ア枠４に面する側の異形材からなる鋼板７に成型薄金属
膜８′ａ，８′ｂを溶接して流路６が形成され、内部の
流体遮断の金属膜８′ａが外側の金属膜８′ｂで保護さ
れている。また流路６は薄金属チユーブによつて形成さ
れることもあり、図示の例に限定されない。この流路６
は上下の各端にドアの着脱に支障ない位置まで突き出た
部分を持ち、ここに固定された管継手１５ａ，１５ｂに
流体の供給と導出の管が継がれている。

前記のように構成されたドア枠４は、路室１側面の開口
を囲んで形成されている周溝１ａに嵌め込み、炉体保護
の装甲板３から突き出ている複数の鍵状の係止金具１７
によつて炉体に押し付けると共に、長い両側辺の中間部
が開口の中側に脹出して開口幅を狭めないように、引張
つて拘束して留められる。この係止金具１７は、装甲板
３にねじ込まれたボルト１８で締結され、炉体方向への
押し付けの力はこのボルト１８の締め付け力によつて作
り出され、引張り力は、係止金具１７の両側に突出して
溶接されている鋼片１９によつて支持されている。係止
金具１７先端の鍵状部はドア枠４に一体に形成されたラ
グ１６に掛けられている。このラグ１６の掛合面の長さ
は、使用の温度下で熱膨張した状態において、十分に掛
け合わされる長さにされている。２１はドア３０を係止
するためのラツク板であり、ドア枠４に突き出して一体
に形成されているラグ２０にボルト締め固定されてい
る。炉体とドア枠４の間の隙間は、適当な耐火材料２２
を充填して気密に封じられている。

前記流路５，６内に連通される流体は、気体又は液体の
何れであってもよいが、なるべく、温度３００℃から５
００℃に加熱しても品質変化がなく長時間安定して使用
でき、腐食性が無く、蒸気圧力が低く、かつ熱容量の大
きい液状熱伝達剤を使用すると、表面温度を高めてガス
中に含まれるタールの凝縮を少なくしても、循環動力消
費量を少なく操作することができて有利である。

操作において、使用ドア３０はなるべく、周囲に軟質の
パツキング材料から成るシール材３２を備え、ドア枠４
に沿つて炉室１全高にわたつて延びる横断面積の大きい
コークス化生成ガス導出のガスチヤンネル２５の形成さ
れたドアが使用される。このドアはシール材３２を周囲
の押しボルト３５によつてほぼドア枠４の湾曲にあわせ
て曲げられ、公知の適当な係止装置３７をドア枠４のラ
ツク板２１に係合して係止される。

閉鎖状態においてドア枠４のシール素子は、内部の流体
圧力によつて脹らみ、ドアのシール材３２に密に接し
て、その自由膨出が阻止される力のバランスの位置に保
たれる。コークス化の加熱部分からガスチヤンネル２５
に集まつた高温のガスは、ドア枠４に沿つて上昇する間
に、保有熱の一部をドア枠４の流路５内部の流体に伝え
て温度降下し、炉室１上部のガススペースに流れる。

シール素子に前記熱せられた流体を通じて密封部の温度
を高め、タールの表面凝縮を少なくするために、加圧流
体は上端の入口ａ及びｂから供給され、流路５を通つて
熱せられた下端の出口ｃ及びｄから取り出され、その一
部は１５ｂから流路６内に入り、ここを通つて１５ａか
ら出て出口ｃ及びｄからの残余と合流するように、管で
つながれている。各入口ａ，ｂ及び出口ｃ，ｄの接続管
には、図示されていない流量調節の弁が備えられてい
る。もちろん、別体の中空体８を備えた場合には、流路
５と中空体８にそれぞれ異なる流体を通じて操作するこ
ともできる。各ドア枠４内部を通過して熱せられた流体
は、図示されていない熱回収装置に導かれ、ここで熱回
収下に冷却され、加圧してドア枠４に循環される。熱回
収装置は構内の適当な位置に備えられ、コークス炉団に
沿つて設けられた供給と導出のマニホールド管に接続し
て閉循環回路に構成される。もちろん別に設置されてい
る。上昇管熱回収設備などと連結して共通の熱回収装
置、循環路並びに熱伝達剤を使用して操作することもで
きる。

ドア枠のシール素子と装甲板３の間の表面を断熱材料２
６によつて被装し、ドアのシール板３１とシール材３２
の背後にこの断熱材料２６にほぼ被装される大きさの断
熱材料層３６を設けて、外部への熱放射を少なくする
と、より一層密封部の温度が高まり、タール凝縮が少な
く、かつ熱回収の効率をよくして操作することができ
る。

ガスチヤンネル２５を通過するガスの総保有熱量は、コ
ークス化の進行にしたがつて次第に変化し、この変化に
相応してドア枠４の温度も変化するが、流体循環量を段
階的又は連続的に加減すると、コークス化工程の間のド
ア枠４の温度変化を少なくすることができる。

［発明の効果］ この発明のコークス炉の密封装置は、上記のように、ド
ア枠をシール面に柔軟な金属薄膜によつて形成される流
路を備えた中空体にするか、或いは内部に流路を設けシ
ール面に別体の柔軟な金属製の中空体を備え、金属薄膜
によつて形成される流路又は中空体の内部に加圧流体を
循環し、内部から冷却して温度制御すると共に、金属薄
膜又は中空体を膨らませて、ドアのシール材に当接し、
密封をするように成されたものであり、作動上次ぎのよ
うな利点がある。

ドア枠の内部を循環する流体で冷却することによつて、
炉内側表面と炉外側表面の温度差が著しく小さくなり、
特に、この温度差により引き起こされる両側辺の熱反り
変形が僅かであり、したがつて、この熱変形拘束の応力
が僅かになるため、ドア枠の折損や加熱壁の損傷に至る
ようなことなく、無理なく炉体側面によく合わせて、固
定することができると共に、より一層均一な力で加熱壁
を緊縛することができる。上記の温度差が１００℃以下
になると操業上支障をもたらすような熱反り変形が生じ
ないうえに、係止金具にかかる力も著しく小さくなるこ
とが明らかにされている。

コークス化工程の間を通じてドア枠の温度変化が少なく
維持され、この温度変化による熱反応り変形が僅かにな
るため、加熱壁の緊縛力の変動が小さくなる。

炉体側のドア枠のシール素子を内部圧力によって、膨ら
ませて、ドアのシール材に押し付け密封するため、もは
や、ドアの密封調節の作業が不要になり、ドアを単純な
構造にすることができる。

またコークス化工程の間にドア体の熱変形量が変動して
シール材とドア枠の隙間の大きさが変動しても、その変
動量がシール素子の残余の脹出変位行程量の範囲であれ
ば、内部圧力によってシール素子が密着の位置に変位し
て、常に良好な密封状態に保つことができる。

内部の流体圧力によって作動するシール素子は、圧力一
定に保たれるとき封隙のための変位行程量の多少に関係
無く、長い開口周囲の密封部の各部分で一定の当接力を
得ることができるため、ドアの閉鎖力支持と、伝達の構
造材を最小の曲げ抵抗に造ることができる。

ドア枠に沿つて炉室全高に延びたガスチヤンネルに集ま
り上昇する生成ガスの保有熱を循環流体に伝えて、回収
利用するために、コークス炉団の熱効率が高まると共
に、閉鎖領域における炭化水素の二次熱分解によるカー
ボンの形成を抑制して、汚染を少なくすることができ、
かつドアに強い熱が働かないようにすることができる。

上記のように、この発明のコークス炉の密封装置の奏す
る効果は、大なるものである。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図及び第１ｂ図はドア枠の正面図及び側面図、第
２図はこの発明における一実施例を示す部分横断平面
図、第３図はこの発明における別の実施例を示す横断平
面図、第４ａ図、第４ｂ図、第４ｃ図及び第４ｄ図はこ
の発明のそれぞれ異なる実施例における金属製の中空体
を示す部分拡大横断平面図である。 なお図面において、 １…炉室 ２…加熱室 ３…装甲板 ４…ドア枠 ５，６…流路 ８…中空体 ８′…成型薄金属膜 １０…ガスケツト材 １３…固定ラグ １７…係止金具 ２１…ラツク板 ２５…ガスチヤンネル ２６…ドア枠表面断熱材 ３０…ドア ３１…シール板 ３２…軟質のシール材 ３３…断熱材料 ３４…ドア体 ３５…押しボルト ３７…係止装置 １５ａ，１５ｂ，ａ，ｂ，ｃ，ｄ…接続口 である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コークス炉炉室の両端開口の閉鎖におい
   て、炉室（１）端に取り付けられるドア枠（４）が、シ
   ール面に柔軟な金属膜（８′）のシール素子を持つ中空
   状とされるか、或いは、ドア枠（４）のシール面に開口
   周縁を囲んで環状に形成された別体の柔軟な金属製の中
   空体（８）のシール素子を備え、閉鎖の状態で加圧流体
   を注入してこのシール素子を膨らませて、ドア（３０）
   周囲のシール材（３２）に密に当接して密封するように
   し、この際前記金属膜（８′）又は中空体（８）によつ
   て循環流路が形成され、この循環流路が熱回収器につな
   がれ、かつ温度３００℃から５００℃で安定して使用で
   きる蒸気圧力の低い液状熱媒体を加圧循環し、熱回収下
   にドア枠（４）を冷却し、コークス化工程の間を通じて
   ドア枠を温度一定に保つようにし、かつ前記循環流路
   が、前記ドア枠（４）の両側縦辺の内部にほぼ全長にわ
   たつて形成される流路（５）と、この流路（５）を通過
   して熱せられた流体を流通すると共に前記金属膜
   （８′）又は中空体（８）によつて形成される流路
   （６）とを備えて成ることを特徴とするコークス炉の密
   封装置。