JP5930854B2 - Gas introduction valve and furnace lid for coke oven - Google Patents
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Description
本発明は、ガス導入弁及びコークス炉用の炉蓋に関する。 The present invention relates to a gas introduction valve and a furnace lid for a coke oven.
石炭を乾留してコークスを製造する装置としてコークス炉が知られている。このコークス炉では、原料として石炭を用い、高温に加熱して石炭を乾留しコークスを製造する。コークス炉にて製造されたコークスは、コークス炉の両端に取り付けられた炉蓋を開放して取り出される。乾留は高温で行われることから、コークス炉は耐火物で構成されている。炉蓋も高温に耐えられるようにフレーム構造体に耐火煉瓦を内張りする構造が採用されている。このような炉蓋は、石炭の乾留中に発生するコークス炉ガス（ＣＯＧ）の漏洩を抑制するために気密性を確保する必要がある。このため、耐熱金属製のシールプレート等を設ける技術が採用されている。 A coke oven is known as an apparatus for producing coke by carbonizing coal. In this coke oven, coal is used as a raw material, heated to a high temperature and carbonized to produce coke. The coke produced in the coke oven is taken out by opening the furnace lids attached to both ends of the coke oven. Since carbonization is performed at a high temperature, the coke oven is composed of a refractory. A structure in which refractory bricks are lined on the frame structure is adopted so that the furnace lid can withstand high temperatures. Such a furnace lid needs to ensure airtightness in order to suppress leakage of coke oven gas (COG) generated during the dry distillation of coal. For this reason, a technique of providing a heat-resistant metal seal plate or the like is employed.
炉蓋に取り付けられた耐火煉瓦は、石炭の乾留熱を吸収するため、炉蓋付近に収容された石炭は、他の場所に収容された石炭に比べて充分に乾留がなされにくい傾向にある。このため、コークス炉の両端部において、不良コークスが生成したり、シール部にタールが生成したりする現象が知られている。コークス炉は、乾留の進行に伴って、炉内圧力が正圧域と負圧域を交互に繰り返しながら、時間の経過とともに徐々に降下していく傾向にある。特許文献１，２では、このような圧力変化を利用して、炉蓋に外気を導入することが可能な制御ノズルを設ける技術が提案されている。
Since the refractory brick attached to the furnace lid absorbs the carbonization heat of coal, the coal accommodated in the vicinity of the furnace lid tends not to be sufficiently carbonized compared to the coal accommodated in other places. For this reason, it is known that defective coke is generated at both ends of the coke oven or tar is generated at the seal portion. In the coke oven, as the carbonization proceeds, the pressure in the furnace tends to gradually decrease with time while alternately repeating the positive pressure region and the negative pressure region.
これらの技術によれば、炉内が負圧状態になっているとき、炉蓋に設けられた制御ノズルから空気を導入して、未燃焼又は不完全燃焼のＣＯＧを燃焼する。図９は、従来のコークス炉の炉蓋に設けられる制御ノズルの構造を示す模式図である。従来の制御ノズル９０は、チャンバー２２０がガイド板２２３によって左右に二分された構造となっており、一方のスペースには空気吸引パイプ２２４、他方のスペースには空気送出パイプ２３０が設けられている。
According to these techniques, when the inside of the furnace is in a negative pressure state, air is introduced from a control nozzle provided in the furnace lid to burn the unburned or incompletely burned COG. FIG. 9 is a schematic diagram showing the structure of a control nozzle provided on the furnace lid of a conventional coke oven. The
空気吸引パイプ２２４の空気吐出口には、着脱自在な閉塞弁板２２２が載置されている。この閉塞弁板２２２に圧縮コイルばね２２６が連結されており、コイルばね２２６は閉塞弁板２２２の重量で圧縮された構成となっている。コークス炉内が負圧になると、閉塞弁板２２２が空気吸引パイプ２２４から浮き上がり、図９に示す矢印のように空気吸引パイプ２２４から導入された空気が、チャンバー２２０内及び空気送出パイプ２３０を通過して、コークス炉内に導入される。一方、コークス炉内が正圧になり、コークス炉から炉内ガスが逆流しようとした場合、同伴される石炭やタールなどの浮遊粒子は、ガイド板２２３によって分離される。
A
しかしながら、本発明者らが検討したところ、炉内の圧力は正圧と負圧を行き来しながら変動するため、図９に示すような単一の弁を用いた構造では、コークス炉から逆流する石炭やタールなどの飛散物によってノズルが閉塞してしまい、十分に長い期間安定してコークス炉を操業することが困難であることがわかった。 However, as a result of investigations by the present inventors, the pressure in the furnace fluctuates while going back and forth between a positive pressure and a negative pressure. Therefore, in a structure using a single valve as shown in FIG. It turned out that it was difficult to operate the coke oven stably for a sufficiently long period of time because the nozzles were clogged by scattered matter such as coal and tar.
コークス炉が負圧になったときに、炉内に空気を導入しすぎると、窯口煉瓦のカーボンを燃焼してしまうため、設備的なダメージが発生してしまう。また、過剰な空気がコークス炉内に導入されると、生成したコークスを燃焼してしまい、乾留歩留まりが低下してしまうことも懸念される。特に石炭の乾留工程の末期には、ＣＯＧの発生量が著しく少なく炉内の圧力が下降しやすいことから、このような問題が顕在化する。 If too much air is introduced into the furnace when the coke oven is at a negative pressure, carbon in the kiln bricks will be burned, resulting in equipment damage. Moreover, when excess air is introduced into the coke oven, the generated coke is burned, and there is a concern that the dry yield may be reduced. In particular, at the end of the coal carbonization process, the amount of COG generated is remarkably small, and the pressure in the furnace tends to drop, so this problem becomes apparent.
このように、石炭の乾留の進行状況によって、炉内の圧力が変動するとともに、炉蓋へ供給する必要な空気量が変動するため、乾留工程全体に亘って、安定的に品質の良いコークスを安定的に生成することが可能な技術を確立することが求められている。 In this way, the pressure in the furnace fluctuates depending on the progress of coal carbonization, and the amount of air required to be supplied to the furnace lid fluctuates, so stable and high quality coke can be produced throughout the carbonization process. It is required to establish a technique that can be stably generated.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、高い品質を有するコークスを高い歩留まりで安定的に生産することが可能なコークス炉用の炉蓋を提供することを目的とする。また、コークス炉など圧力変動がある装置において、圧力の変動状態に応じて、ガス導入を良好な感度で制御することが可能なガス導入弁を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the furnace cover for coke ovens which can produce the coke which has high quality stably with a high yield. It is another object of the present invention to provide a gas introduction valve capable of controlling gas introduction with good sensitivity according to the pressure fluctuation state in an apparatus having pressure fluctuation such as a coke oven.
本発明者らは、コークス炉の炉蓋等に設けられるガス導入弁においては、一つの弁でガスの供給量を調整するという従来の発想を転換し、複数の弁を連動させることによって、上述の課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は、チャンバーと、チャンバーの外部と内部とを連通する第１の流路を有する第１の配管と、該第１の配管に接続されチャンバーの内部に収容された第１の弁と、チャンバーの外部と内部とを連通する第２の流路を有する第２の配管と、該第２の配管に接続されチャンバーの内部に収容された第２の弁と、を具備するガス導入弁を提供する。 The present inventors changed the conventional idea of adjusting the gas supply amount with a single valve in the gas introduction valve provided in the furnace lid of the coke oven, etc. I found that I could solve the problem. That is, the present invention includes a chamber, a first pipe having a first flow path communicating with the outside and the inside of the chamber, and a first valve connected to the first pipe and housed in the chamber. And a second pipe having a second flow path communicating between the outside and the inside of the chamber, and a second valve connected to the second pipe and housed in the chamber Provide a valve.
本発明において、第１の弁は、第１の流路を開閉可能に設けられた第１の弁体と、該第１の弁体に連結され、該第１の弁体を第１の配管とは反対側に付勢する引っ張りコイルばねと、を有する。第２の弁は、第２の流路を開閉可能に設けられた第２の弁体と、該第２の弁体に連結され、該第２の弁体を第２の配管とは反対側に付勢するコイルばねと、第２の弁体の第２の配管とは反対側への移動を規制するストッパーと、を有する。 In the present invention, the first valve is connected to the first valve body provided to be capable of opening and closing the first flow path, the first valve body, and the first valve body is connected to the first pipe. And a tension coil spring biased to the opposite side. The second valve is connected to the second valve body provided to be able to open and close the second flow path, and the second valve body is opposite to the second pipe. And a stopper for restricting the movement of the second valve body to the opposite side of the second pipe.
ここで、第１の流路の圧力をＰｆ、第２の流路の圧力をＰｓとし、ΔＰ＝Ｐｆ−Ｐｓとしたとき、ΔＰ≦０のとき、第１の弁は第１の弁体が第１の配管の端部に当接して閉状態にあるとともに、第２の弁は第２の弁体がストッパーに当接して開状態にある。ΔＰが０からＰ１（但し、Ｐ１＞０）に向けて増加しはじめると、まずは第２の弁は開状態を維持したまま第１の弁は第１の弁体が第１の配管の端部から離れて開状態となる。その後、ΔＰがＰ１に到達したときに、第２の弁が閉状態になるとともに第１の弁も閉状態となる。一方、ΔＰがＰ１から０に減少しはじめると、まずは第１の弁及び第２の弁が閉状態から開状態となり、その後第２の弁は開状態を維持したまま第１の弁は閉状態となる。 Here, when the pressure of the first flow path is P f , the pressure of the second flow path is P s, and ΔP = P f −P s , when ΔP ≦ 0, the first valve is the first valve The valve body is in contact with the end of the first pipe and is in a closed state, and the second valve is in an open state with the second valve body in contact with a stopper. When ΔP starts to increase from 0 toward P1 (where P1> 0), first, the first valve body is the end of the first pipe while the second valve remains open. It will be opened away from. Thereafter, when ΔP reaches P1, the second valve is closed and the first valve is also closed. On the other hand, when ΔP starts to decrease from P1 to 0, first, the first valve and the second valve are changed from the closed state to the open state, and then the second valve is kept open and the first valve is closed. It becomes.
上記本発明におけるガス導入弁は、第１の流路と第２の流路の圧力の変動に応じて、それぞれの流路を開閉することが可能な第１の弁と第２の弁とを備える。第１の弁は、第１の弁体が引っ張りコイルばねで、第１の配管側とは反対側に付勢された状態で収容されている。このため、例えば第１の流路が大気圧の状態で、第２の流路がわずかに負圧になった場合でも、容易に開状態となり、第１の流路側から第２の流路側に向けてガスを流通させることができる。ここで、引っ張りコイルばねを用いていることから、圧縮式コイルばねを用いる場合に比べて、第１の弁を開閉させる圧力を精度よく制御することができる。例えば、圧縮式コイルばねを用いた場合、微小なΔＰで第１の弁を作動させようとしてばね定数を小さくするとばねの自重の影響によって第１の弁体が傾斜してしまい、第１の弁が閉状態にならなくなる可能性がある。しかしながら、引っ張りコイルばねを用いた本発明では、このような現象が発生することを十分に抑制することができる。 The gas introduction valve according to the present invention includes a first valve and a second valve that can open and close each flow path according to fluctuations in pressure in the first flow path and the second flow path. Prepare. The first valve is accommodated in a state where the first valve body is a tension coil spring and is biased to the opposite side to the first piping side. For this reason, for example, even when the first flow path is at atmospheric pressure and the second flow path is slightly negative pressure, it is easily opened, and the first flow path side is changed to the second flow path side. The gas can be circulated towards. Here, since the tension coil spring is used, the pressure for opening and closing the first valve can be accurately controlled as compared with the case where the compression coil spring is used. For example, when a compression type coil spring is used, if the spring constant is made small to operate the first valve with a small ΔP, the first valve body is inclined due to the influence of the spring's own weight, so that the first valve May not close. However, in the present invention using the tension coil spring, occurrence of such a phenomenon can be sufficiently suppressed.
第２の弁は、ΔＰが過剰に大きくなった場合に、閉状態となって、第１の流路から第２の流路への過剰なガスの導入を抑制する。ここで、第２の弁にも、第２の弁体を第２の配管とは反対側に付勢するコイルばねが設けられているため、ΔＰが小さくなったら容易に開状態となり、第１の弁と連動して、第１の流路から第２の流路へのガスの導入を容易に再開することができる。このように、コイルばねを有する弁として、第１の弁のみならず、第２の弁を設け、これらを連動させることによって、ΔＰの値に応じてガスの導入をきめ細やかに調整することができる。すなわち、本発明のガス導入弁によれば、コークス炉など圧力変動がある装置において、圧力の変動状態に応じて、ガス導入の開始及び停止をきめ細やかに制御することができる。 The second valve is closed when ΔP becomes excessively large, and suppresses the introduction of excessive gas from the first flow path to the second flow path. Here, since the second valve is also provided with a coil spring that urges the second valve body to the side opposite to the second pipe, the first valve is easily opened when ΔP decreases. In conjunction with this valve, the introduction of gas from the first flow path to the second flow path can be easily resumed. Thus, as a valve having a coil spring, not only the first valve but also the second valve is provided, and by interlocking them, the introduction of gas can be finely adjusted according to the value of ΔP. it can. That is, according to the gas introduction valve of the present invention, the start and stop of gas introduction can be finely controlled in an apparatus with pressure fluctuation such as a coke oven, according to the pressure fluctuation state.
このような本発明のガス導入弁を、コークス炉の炉蓋に備え付ければ、石炭の乾留を促進するとともに生成コークスの燃焼を抑制することが可能となり、コークスの高い品質と高い歩留まりを両立させることができる。つまり、本発明のガス導入弁は、コークス炉用の空気導入弁として極めて有用である。 If such a gas introduction valve of the present invention is provided in the furnace lid of a coke oven, it is possible to promote the dry distillation of coal and to suppress the combustion of the produced coke, thereby achieving both high coke quality and high yield. be able to. That is, the gas introduction valve of the present invention is extremely useful as an air introduction valve for a coke oven.
本発明のガス導入弁は、第２の流路と連通する第３の流路を有する第３の配管と、第３の配管に接続され上記チャンバー内に収容される第３の弁と、を備え、この第３の弁は、第３の流路を開閉可能に設けられた第３の弁体と、第３の弁体に連結され、第３の弁体を第３の配管とは反対側に付勢するコイルばねと、第３の弁体の第３の配管とは反対側への移動を規制するストッパーと、を有することが好ましい。 The gas introduction valve of the present invention includes a third pipe having a third flow path communicating with the second flow path, and a third valve connected to the third pipe and accommodated in the chamber. The third valve is connected to the third valve body, which is provided so as to be able to open and close the third flow path, and the third valve body is opposite to the third pipe. It is preferable to have a coil spring that is biased to the side and a stopper that restricts the movement of the third valve body to the side opposite to the third pipe.
このようなガス導入弁において、ΔＰ≦０のとき、第３の弁は第３の弁体がストッパーに当接して開状態にある。そして、ΔＰがＰ１に向けて増加してＰ１に到達したときに、第２の弁が閉状態となるに伴って、第３の弁は、開状態から第３の弁体が第３の配管の端部に当接して閉状態となることが好ましい。また、ΔＰをＰ１から減少する際に、第３の弁が開状態となるに伴って第２の弁が開状態になることが好ましい。 In such a gas introduction valve, when ΔP ≦ 0, the third valve is in an open state with the third valve body in contact with the stopper. When ΔP increases toward P1 and reaches P1, as the second valve is closed, the third valve is opened from the third valve body to the third pipe. It is preferable that the closed portion is brought into contact with the end portion of the. Further, when ΔP is decreased from P1, it is preferable that the second valve is opened as the third valve is opened.
このような第３の弁を備えることによって、ΔＰ＞０の範囲において、ΔＰが増加傾向にある場合とΔＰが減少傾向にある場合とにおける、第２の弁が開閉動作するそれぞれのΔＰの値を近づけることができる。したがって、圧力の変動状態に応じて、ガス導入の開始及び停止を一層きめ細やかに制御することができる。このようなガス導入弁をコークス炉の炉蓋に備え付ければ、石炭の乾留を一層促進するとともに生成コークスの燃焼を一層抑制することが可能となり、コークスの品質と歩留まりを一層高水準で両立させることができる。 By providing such a third valve, each value of ΔP at which the second valve opens and closes when ΔP tends to increase and when ΔP tends to decrease in the range of ΔP> 0. Can be brought closer. Therefore, the start and stop of gas introduction can be controlled more finely according to the pressure fluctuation state. If such a gas introduction valve is provided in the furnace lid of the coke oven, it is possible to further promote the dry distillation of coal and further suppress the combustion of the produced coke, thereby achieving a higher level of coke quality and yield. be able to.
本発明において、上記第２の配管は、第２の弁体に近接するにつれて内径が小さくなるテーパー部を有しており、第２の弁は、第２の流路が開状態において、第２の弁体が第２の配管の内部におけるテーパー部の上部又は上方に配置されており、第２の弁は、第２の弁体が第２の配管の端部に当接する代わりに、第２の弁体が該テーパー部の下部又は下方にまで挿入されることによって閉状態となることが好ましい。 In the present invention, the second pipe has a tapered portion whose inner diameter decreases as it approaches the second valve body, and the second valve has a second flow path in an open state. The second valve body is disposed above or above the taper portion inside the second pipe, and the second valve has the second valve body instead of contacting the end of the second pipe. It is preferable that the valve body is closed by being inserted to the lower part or below the tapered part.
第２の弁をこのような構造とすることによって、想定外の圧力変動等に伴って生じ得る、第２の弁体が第２の配管の端部からずれたり他の部材に引っかかったりする現象を十分に抑制することができる。これによって、本発明のガス導入弁の信頼性を一層向上することができる。 By having such a structure for the second valve, a phenomenon that the second valve body may be displaced from the end of the second pipe or caught by another member, which may occur due to an unexpected pressure fluctuation or the like. Can be sufficiently suppressed. Thereby, the reliability of the gas introduction valve of the present invention can be further improved.
本発明ではまた、空気導入弁を備えるコークス炉用の炉蓋を提供する。この炉蓋は、空気導入弁として上述のガス導入弁を備える。すなわち、本発明の炉蓋に備えられる空気導入弁は、チャンバーと、該チャンバーの外部と内部とを連通する第１の流路を有する第１の配管と、該第１の配管に接続されチャンバーの内部に収容された第１の弁と、チャンバーの外部と内部とを連通する第２の流路を有する第２の配管と、該第２の配管に接続されチャンバーの内部に収容された第２の弁と、を具備する。第１の弁は、第１の流路を開閉可能に設けられた第１の弁体と、該第１の弁体に連結され、該第１の弁体を第１の配管とは反対側に付勢する引っ張りコイルばねと、を有する。第２の弁は、第２の流路を開閉可能に設けられた第２の弁体と、該第２の弁体に連結され、該第２の弁体を第２の配管とは反対側に付勢するコイルばねと、第２の弁体の第２の配管とは反対側への移動を規制するストッパーと、を有する。 The present invention also provides a furnace lid for a coke oven provided with an air introduction valve. This furnace lid includes the above-described gas introduction valve as an air introduction valve. That is, the air introduction valve provided in the furnace lid of the present invention includes a chamber, a first pipe having a first flow path communicating with the outside and the inside of the chamber, and a chamber connected to the first pipe. A first valve housed in the interior of the chamber, a second pipe having a second flow path communicating between the outside and inside of the chamber, and a second pipe connected to the second pipe and housed in the chamber. 2 valves. The first valve is connected to the first valve body provided to be capable of opening and closing the first flow path, and the first valve body is opposite to the first pipe. And a tension coil spring for biasing. The second valve is connected to the second valve body provided to be able to open and close the second flow path, and the second valve body is opposite to the second pipe. And a stopper for restricting the movement of the second valve body to the opposite side of the second pipe.
ここで、第１の流路の圧力をＰｆ、第２の流路の圧力をＰｓとし、ΔＰ＝Ｐｆ−Ｐｓとしたとき、ΔＰ≦０のとき、第１の弁は第１の弁体が第１の配管の端部に当接して閉状態にあるとともに、第２の弁は第２の弁体がストッパーに当接して開状態にある。ΔＰが０からＰ１（但し、Ｐ１＞０）に向けて増加し始めると、まずは第２の弁が開状態を維持したまま第１の弁が第１の弁体が第１の配管の端部から離れて開状態となる。その後、ΔＰがＰ１に到達したときに、第２の弁が閉状態になるとともに第１の弁も閉状態となる。一方、ΔＰがＰ１から減少するとき、第１の弁及び第２の弁が閉状態から開状態となり、その後第２の弁は開状態を維持したまま第１の弁は閉状態となる。 Here, when the pressure of the first flow path is P f , the pressure of the second flow path is P s, and ΔP = P f −P s , when ΔP ≦ 0, the first valve is the first valve The valve body is in contact with the end of the first pipe and is in a closed state, and the second valve is in an open state with the second valve body in contact with a stopper. When ΔP starts to increase from 0 toward P1 (where P1> 0), first, the first valve is the first valve body and the end of the first pipe while the second valve is kept open. It will be opened away from. Thereafter, when ΔP reaches P1, the second valve is closed and the first valve is also closed. On the other hand, when ΔP decreases from P1, the first valve and the second valve are changed from the closed state to the open state, and thereafter, the second valve is kept open and the first valve is closed.
上記本発明における炉蓋は、コークス炉の圧力の変動に応じて、流路を開閉することが可能な第１の弁と第２の弁とを備える空気導入弁を具備する。第１の弁は、第１の弁体が引っ張りコイルばねで、第１の配管側とは反対側に付勢された状態で収容されている。このため、例えば第１の流路が大気圧の状態で、第２の流路がわずかに負圧になった場合でも、容易に開状態となり、第１の流路側から第２の流路側に向けて空気を流通させることができる。ここで、引っ張りコイルばねを用いていることから、圧縮式コイルばねを用いる場合に比べて、第１の弁を開閉させる圧力を精度よく制御することができる。例えば、圧縮式コイルばねを用いた場合、微小なΔＰで第１の弁を作動させようとしてばね定数を小さくするとばねの自重の影響によって第１の弁体が傾斜してしまい、第１の弁が閉状態にならなくなる可能性がある。しかしながら、引っ張りコイルばねを用いた本発明では、このような現象が発生することを十分に抑制することができる。 The furnace lid in the present invention includes an air introduction valve including a first valve and a second valve that can open and close the flow path in accordance with fluctuations in the pressure of the coke oven. The first valve is accommodated in a state where the first valve body is a tension coil spring and is biased to the opposite side to the first piping side. For this reason, for example, even when the first flow path is at atmospheric pressure and the second flow path is slightly negative pressure, it is easily opened, and the first flow path side is changed to the second flow path side. The air can be circulated toward it. Here, since the tension coil spring is used, the pressure for opening and closing the first valve can be accurately controlled as compared with the case where the compression coil spring is used. For example, when a compression type coil spring is used, if the spring constant is made small to operate the first valve with a small ΔP, the first valve body is inclined due to the influence of the spring's own weight, so that the first valve May not close. However, in the present invention using the tension coil spring, occurrence of such a phenomenon can be sufficiently suppressed.
第２の弁は、コークス炉内の圧力が降下してΔＰが過剰に大きくなった場合に、閉状態となって、大気中からのコークス炉内への過剰な空気の導入を抑制する。ここで、第２の弁にも、第２の弁体を第２の配管とは反対側に付勢するコイルばねが設けられているため、ΔＰが小さくなっていた場合には、容易に開状態となり、第１の弁と連動して、大気中からコークス炉への空気の導入を容易に再開することができる。このように、コイルばねを有する弁として、第１の弁のみならず、第２の弁を設け、これらを連動させることによって、コークス炉内の圧力に応じて空気の導入の開閉動作をきめ細やかに制御することができる。このような作用によって、コークス炉において石炭の乾留を促進するとともに生成コークスの燃焼を抑制することが可能となり、コークスの高い品質と高い歩留まりを両立させることができる。 The second valve is closed when the pressure in the coke oven drops and ΔP becomes excessively large, and suppresses the introduction of excess air from the atmosphere into the coke oven. Here, since the second valve is also provided with a coil spring that urges the second valve body to the opposite side of the second pipe, it can be easily opened when ΔP is small. In this state, the introduction of air from the atmosphere to the coke oven can be easily resumed in conjunction with the first valve. Thus, as a valve having a coil spring, not only the first valve but also the second valve is provided, and by interlocking these, the opening / closing operation of air introduction is finely adjusted according to the pressure in the coke oven. Can be controlled. By such an action, it becomes possible to promote the dry distillation of coal in the coke oven and to suppress the combustion of the produced coke, and to achieve both high quality coke and high yield.
本発明によれば、コークス炉など圧力変動がある装置において、圧力の変動状態に応じて、ガス導入を良好な感度で制御することが可能なガス導入弁を提供することができる。また、高い品質を有するコークスを高い歩留まりで安定的に生産することが可能なコークス炉用の炉蓋を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in apparatuses with pressure fluctuations, such as a coke oven, the gas introduction valve which can control gas introduction with a favorable sensitivity according to the fluctuation state of a pressure can be provided. In addition, it is possible to provide a furnace cover for a coke oven that can stably produce high-quality coke with a high yield.
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、図面中、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Further, the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified. Further, the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
図１は、本発明の好適な一実施形態であるガス導入弁を模式的に示す断面図である。図１のガス導入弁１０は、例えば、コークス炉の炉蓋に用いられる空気導入弁として好適に用いられる。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a gas introduction valve which is a preferred embodiment of the present invention. The
図２は、コークス炉の炉蓋の一実施形態を示す模式図である。炉蓋１００の内部には、本実施形態のガス導入弁１０が設けられている。このガス導入弁１０から延びる配管１５は、コークス炉の内部と連通している。このガス導入弁１０は、空気導入弁として、大気中の空気がコークス炉の内部に導入可能な構造を有している。以下、本実施形態のガス導入弁１０が、炉蓋用の空気導入弁として用いられた場合について説明する。
FIG. 2 is a schematic view showing an embodiment of a coke oven lid. Inside the
空気導入弁１０は、キャップ状のカバー１２と底板１４とで形成される、外気と隔離された空間を有するチャンバー１６、チャンバー１６内に収容された第１の弁２０及び第２の弁３０、第１の流路２３を有する筒状の第１の配管２４、並びに第２の流路３３を有する筒状の第２の配管３４を備える。
The
第１の配管２４は、底板１４を貫通するようにして底板１４に固定されており、一端が大気中に露出し、他端がチャンバー１６内となるように配置されている。このように配置されることによって、第１の配管２４の第１の流路２３を通って、空気がチャンバー１６内に流入可能な構造となっている。
The
第２の配管３４は、底板１４を貫通するようにして底板１４に固定されており、一端がコークス炉の内部に連通する配管１５の内部に配置されており、他端がチャンバー１６内となるように配置されている。このように配置されることによって、チャンバー１６内の空気が第２の配管３４及び配管１５を通って、コークス炉の内部に流入可能な構造となっている。
The
第１の弁２０は、板状の第１の弁体２２（以下、第１の弁板２２という）と、第１の弁板２２に連結され、第１の弁板２２を第１の配管２４とは反対側に付勢する第１のコイルばね２６と、第１の弁板２２の第１の配管２４とは反対側への移動を規制する第１のストッパー２５と、第１のコイルばね２６を固定するボルト２８と、を有する。ボルト２８及び第１のストッパー２５は、第１の配管２４に固定された架台２７に固定されている。第１のストッパー２５は、コークス炉内の圧力が急激に降下した際に、第１の弁体２２が勢いよく上昇してはね上がることを防止する機能を有する。ただし、第１のストッパー２５は本発明において必須の構成ではなく、第１のストッパー２５がなくても、コークス炉内に空気を導入することは可能であり、本発明の目的を達成することができる。
The
第１のコイルばね２６の一端は第１の弁板２２に連結され、他端はボルト２８に連結されている。第１のコイルばね２６は引っ張りコイルばねである。第１のコイルばね２６は、３本以上であることが好ましい。３本未満であると、第１の弁板２２が傾いたり、位置ずれが発生したりする傾向にある。
One end of the
第２の弁３０は、板状の第２の弁体３２（以下、第２の弁板３２という）と、第２の弁板３２に連結され、第２の弁板３２を第２の配管３４とは反対側に付勢する第２のコイルばね３６と、第２の弁板３２の第２の配管３４とは反対側への移動を規制する第２のストッパー３５と、第２のコイルばね３６を固定するボルト３８と、を有する。ボルト３８及び第２のストッパー３５は、第２の配管３４に固定された架台３７に固定されている。
The
すなわち、第２のコイルばね３６の一端は第２の弁板３２に連結され、他端はボルト３８に連結されている。第２のコイルばね３６は、例えば、引っ張りコイルばねである。第２のコイルばね３６は、３本以上であることが好ましい。３本未満であると、第２の弁板３２が傾いたり、位置ずれしたりしやすくなる傾向にある。
That is, one end of the
ここで、第１の流路２３の圧力をＰｆ、第２の流路３３の圧力をＰｓとし、これらの差圧をΔＰ＝Ｐｆ−Ｐｓとする。本実施形態では、第１の流路２３は大気と連通していることから、Ｐｆは大気圧に等しい。また、第２の流路３３は、配管１５を介してコークス炉と連通していることから、コークス炉内の圧力変動に追従する。ここで、コークス炉内の圧力が変動した場合、すなわち、ΔＰが変動した場合に空気導入弁１０がどのように作動するかを以下に説明する。
Here, the pressure of the
コークス炉の圧力が大気圧に等しい場合、すなわちΔＰ＝０の場合、第１の弁板２２は、第１の配管２４の上端の開口を覆うように上端に当接している。このように、第１の配管２４の上端の開口が塞がれている状態を「閉状態」という。このとき、第１の配管２４は弁座として機能している。
When the pressure in the coke oven is equal to the atmospheric pressure, that is, when ΔP = 0, the
第１の弁板２２は、第１のコイルばね２６によって、第１の配管２４とは反対側の方向に引っ張られている。このため、コークス炉内の圧力の降下に伴って、チャンバー１６内の圧力が降下すると、第１のコイルばね２６の引っ張り力の作用によって、第１の弁板２２は第１の配管２４の上端から容易に浮き上がるようになっている。ΔＰが所定の値まで増加すると、第１の弁板２２が第１の配管２４の上端から離れて、第１の弁板２２と第２の配管２４との上端との間に隙間が生じる。このような状態を「開状態」という。この開状態では、当該隙間を通じて、大気中からチャンバー１６内部に空気を導入することができる。
The
コークス炉内の圧力が大気圧以上の場合、すなわちΔＰが０未満の場合、第１の弁２０は閉状態にあり、第２の弁３０は開状態にある。通常、石炭の乾留工程の初期段階では、炉内ガス（ＣＯＧ）の発生量が多いため、コークス炉内の圧力は大気圧以上となる傾向にある。このため、石炭の乾留工程の初期段階において、第１の弁２０及び第２の弁３０が作動して、空気導入弁１０からコークス炉内に空気が導入されることはない。また、第１の弁２０が閉状態にあるため、コークス炉内のＣＯＧが大気に流出することはない。
When the pressure in the coke oven is equal to or higher than atmospheric pressure, that is, when ΔP is less than 0, the
図３（ａ）は、本実施形態の炉蓋を備えるコークス炉において、時間の経過に伴うコークス炉内の圧力Ｐの変化、及びコークス炉内に導入される空気量Ｍの変化を示すグラフである。石炭の乾留工程では、乾留開始当初は大量の炉内ガス（ＣＯＧ）が発生するため、コークス炉内の圧力は増加傾向にある。この間、ＣＯＧが外部に流出することを防止するため、第１の弁２０が閉状態にあり、空気量Ｍは０である。その後、石炭の乾留がある程度進行すると、炉内ガス（ＣＯＧ）の発生量が減少し圧力Ｐは降下傾向に転じる。そして、コークス炉内の圧力Ｐが大気圧未満になると、炉蓋の空気導入弁１０における第１の弁２０が開状態となって空気が導入され始め、コークス炉内の圧力降下に伴って、コークス炉内に導入される空気量Ｍは徐々に増加する。そして、石炭の乾留工程の最終段階において上昇管を開放した場合に、コークス炉内の圧力が大きく降下しても、第２の弁２０が閉状態になるため、コークス炉内に導入される空気量Ｍが０となる。これによって、コークス炉内に余剰空気が導入されるのを防止することができる。
FIG. 3A is a graph showing changes in the pressure P in the coke oven and the changes in the amount of air M introduced into the coke oven over time in a coke oven equipped with the furnace lid of the present embodiment. is there. In the coal carbonization process, since a large amount of in-furnace gas (COG) is generated at the beginning of the carbonization, the pressure in the coke oven tends to increase. During this time, in order to prevent the COG from flowing out, the
図３（ａ）のＱは、コークス炉内において、空気導入弁１０によって導入された空気によって炉内ガスが燃焼する期間を示している。本実施形態では、コークス炉が負圧にあるとすぐに空気導入弁から空気が導入されるため、コークス炉の炉蓋付近において炉内ガスを燃焼させて、炉蓋付近の温度低下を十分に抑制することができる。これによって、炉蓋付近に生成するコークスの品質劣化やタールの生成を十分に抑制することができる。
Q in FIG. 3A indicates a period during which the in-furnace gas is combusted by the air introduced by the
図３（ｂ）は、従来の炉蓋を備えるコークス炉において、時間の経過に伴うコークス炉内の圧力Ｐの変化、及びコークス炉内に導入される空気量Ｍの変化を示すグラフである。従来のコークス炉においても、圧力Ｐが大気圧未満になると、炉蓋の制御ノズル９０（図９）から空気が導入される。 FIG.3 (b) is a graph which shows the change of the pressure P in a coke oven with progress of time, and the change of the air quantity M introduce | transduced in a coke oven in a coke oven provided with the conventional furnace lid. Also in the conventional coke oven, when the pressure P becomes less than atmospheric pressure, air is introduced from the control nozzle 90 (FIG. 9) of the furnace lid.
図３（ｂ）に示すように、石炭の乾留工程の最終段階において上昇管を開放して、コークス炉内の圧力が大きく降下した場合に、大量の余剰空気がコークス炉内に導入される。このため、コークス炉内には図３（ｂ）の点線で囲われた領域に示すとおり、大量の余剰空気が発生してしまう。これによって、コークスが燃焼して品質が低下したり、コークスの歩留まりが低下したりする傾向にある。すなわち、本実施形態の空気導入弁１０は、第１の弁２０と第２の弁３０とを連動させることによって、コークス炉内の圧力の変動に応じて空気の導入量を制御し、コークスの品質向上と歩留まり向上とを実現したものであるといえる。
As shown in FIG. 3 (b), when the riser pipe is opened at the final stage of the coal carbonization process and the pressure in the coke oven drops greatly, a large amount of surplus air is introduced into the coke oven. For this reason, a large amount of surplus air is generated in the coke oven as shown in the region surrounded by the dotted line in FIG. As a result, the coke burns and the quality is lowered, or the coke yield tends to be lowered. That is, the
図４は、コークス炉内と大気との差圧の変化に伴う空気導入弁１０の第１の弁２０及び第２の弁３０の作動状態を説明するための図である。図４において、実線は閉状態を示し、点線は開状態を示している。図４（ａ）は、コークス炉内の圧力が徐々に降下した場合の第１の弁２０及び第２の弁３０の開閉状態を説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operating states of the
図４（ａ）に示すとおり、ΔＰ＝０、すなわちコークス炉の内部及び第２の流路３３が大気圧と同じ圧力にある場合、第１の弁２０は閉状態にあり、第２の弁３０は開状態にある。ここで、徐々にコークス炉内の圧力が降下し、ΔＰがＰ０に到達すると、第１の弁板２２が第１の配管２４の端部から離間して、第１の弁２０が開状態となる。すなわち、第１の弁板２２が図１の点線で示す部分に移動して、第１の弁２０が開状態となる。
As shown in FIG. 4A, when ΔP = 0, that is, when the inside of the coke oven and the
第１の弁２０が閉状態から開状態となる際のΔＰ、すなわちＰ０は、第１のコイルばねのばね定数や、第１の弁板２２の質量を変えることによって調整することができる。第１の弁２０を閉状態から開状態にするＰ０としては、例えば、０〜３０Ｐａ（但し、０は含まず）、好ましくは１０〜３０Ｐａである。
ΔP when the
さらにコークス炉内の圧力が降下して、ΔＰがＰ１に到達すると、第２の弁板３２が第２のストッパー３５から離れて第２の配管３４の上端に当接して、第２の弁３０が閉状態となる。すなわち、第２の弁板３２が図１の点線で示す部分に移動して、第２の弁３０が閉状態となる。これによって、第２の配管３４の上端の開口部が第２の弁板３２によって塞がれて、空気導入弁１０からコークス炉内への空気の導入が停止する。
When the pressure in the coke oven further decreases and ΔP reaches P1, the
第２の弁３０が閉状態となると、チャンバー１６内における空気の流れが止まるとともに、チャンバー１６内の圧力も大気圧となる。その結果、第１の弁板２２が、第１の配管２４の上端に当接して第１の弁２０が閉状態となる。炉蓋１００は、空気導入弁１０を備えていることから、コークス炉の圧力が大きく降下した場合に、炉内への空気の導入量が制限されて、炉内に空気を過剰に導入することを回避することができる。なお、上述の説明では、Ｐ１において第２の弁３０が閉状態となった後に第１の弁２０が閉状態となるように記載しているが、通常は、第１の弁２０と第２の弁３０とがほぼ同時に開状態から閉状態になる。
When the
すなわち、ΔＰがＰ０に増加したときに、第２の弁３０は開状態を維持したまま第１の弁２０は第１の弁板２２が開状態となる。そして、ΔＰがＰ０からＰ１にさらに増加したときに、第１の弁２０は閉状態になるとともに、第２の弁３０は第２の弁板３２が第２の配管３４の端部に当接して閉状態となる。
That is, when ΔP increases to P0, the
Ｐ１は、第２のコイルばね３６のばね定数、第２の弁板３２の質量、又は第２の弁板３２と第２の配管３４との隙間を変えることによって調整することができる。例えば、ばね定数を小さくすれば、小さなΔＰでも第２の弁３０を開状態から閉状態にすることができる。Ｐ１は、Ｐ０よりも大きい値であり、例えば、４０〜１５０Ｐａである。
P1 can be adjusted by changing the spring constant of the
図４（ｂ）は、コークス炉の圧力Ｐが、負圧の状態から徐々に増加した場合の第１の弁２０及び第２の弁３０の開閉状態を説明するための図である。図４（ｂ）に示すとおり、コークス炉内の圧力すなわち第２の流路の圧力がＰ１であるときに閉状態にあった第１の弁２０及び第２の弁３０は、ΔＰが徐々に減少してＰ２になった時点で、第２の弁板３２が第２の配管３４の端部から離れて第２のストッパー３５に当接し、第２の弁３０が閉状態から開状態となる。これによって、大気圧にあったチャンバー１６内の圧力が降下する。すると、第１の弁板２２が第１の配管２４の端部から離れて、第１の弁２０が開状態となる。このように、第１の弁２０と第２の弁３０とが連動して開状態となることによって、負圧状態にあるコークス炉内への空気の導入が開始される。
FIG. 4B is a diagram for explaining the open / closed state of the
さらにコークス炉内の圧力が上昇してΔＰがＰ３まで減少すると、第１の弁板２２が第１の配管２４の上端に当接して、第１の弁２０が閉状態となる。すなわち、第１の弁板２２が図１の実線で示す部分に移動して閉状態となる。これによって、第１の配管２４の上端の開口部が第１の弁板２２によって塞がれて、空気導入弁１０からコークス炉内への空気の導入が停止する。
When the pressure in the coke oven further increases and ΔP decreases to P3, the
すなわち、ΔＰがＰ２に減少したときに、第２の弁板３２が第２の配管３４から離れて第２のストッパー３５に当接して第２の弁３０が開状態になるとともに、第１の弁板２２が第１の配管２４から離れて第１の弁２０が開状態となる。そして、ΔＰがＰ２からＰ３（Ｐ３＜Ｐ２）にさらに減少したときに、第２の弁３０は開状態を維持したまま第１の弁２０は閉状態になる。Ｐ２は、通常Ｐ０とＰ１の間の数値であり、例えば３０〜１００Ｐａである。Ｐ３は、通常Ｐ０と同等の数値であり、例えば０〜３０Ｐａ（但し０は含まず）である。
That is, when ΔP decreases to P2, the
図４に示すとおり、ΔＰが増加する際の第１の弁２０及び第２の弁３０の作動圧力と、ΔＰが減少する際の第１の弁２０及び第２の弁３０の作動圧力は、必ずしも一致しなくてもよい。これらの作動圧力が一致しない理由の一つとして、第１の弁板２２又は第２の弁板３２と、第１の配管２４又は第２の配管３４との隙間を流れる空気の影響が挙げられる。
As shown in FIG. 4, the operating pressures of the
次に、本発明の別の実施形態を以下に説明する。図５は、本発明の別の実施形態の空気導入弁を模式的に示す断面図である。空気導入弁６０は、上記実施形態に係る空気導入弁１０の第２の弁３０及び第２の配管３４に代えて、第２の弁４０及び第２の配管４４を有する点で異なっている。以下、空気導入弁１０と異なっている点を中心に以下に説明する。
Next, another embodiment of the present invention will be described below. FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an air introduction valve according to another embodiment of the present invention. The
空気導入弁６０は、キャップ状のカバー１２と底板１４とで形成される、外気と隔離された空間を有するチャンバー１６、該チャンバー１６内に第１の弁２０及び第２の弁４０、第１の流路２３を有する筒状の第１の配管２４、並びに第２の流路４３を有する第２の配管４４を備える。
The
第２の配管４４は、底板１４を貫通するようにして底板１４に固定されており、一端がコークス炉の内部に連通する配管１５の内部に配置されており、他端がチャンバー１６内となるように配置されている。このように配置されることによって、チャンバー１６内の空気が第２の配管４４及び配管１５を通って、コークス炉の内部に流入可能な構造となっている。
The
第２の弁４０は、板状の第２の弁体４２（以下、第２の弁板４２という）と、第２の弁板４２に連結され、第２の弁板４２を第２の配管４４とは反対側に付勢する第２の引っ張りコイルばね４６と、第２の弁板４２の第２の配管４４とは反対側への移動を規制する第２のストッパー３５と、第２の引っ張りコイルばね４６を固定するボルト３８と、を有する。ボルト３８及び第２のストッパー３５は、第２の配管４４に固定された架台３７に固定されている。すなわち、第２のコイルばね４６の一端は第２の弁板４２に連結され、他端はボルト３８に連結されている。第２のコイルばね４６は、例えば、引っ張りコイルばねである。
The
第２の配管４４は、第２の弁板４２に近接するにつれて内径が大きくなるテーパー部４９を有している。第２の弁４０は、開状態から閉状態になるとき、テーパー部４９の上方にある第２の弁板４２は、テーパー部４９を通って下方に移動する。第２の弁板４２は、図５に点線で示すとおり、テーパー部４９の下端付近まで移動し、第２の弁が閉状態となる。このように第２の配管４４はテーパー部４９を有していることから、第２の弁板４２を円滑に移動させることができる。
The
第２の弁体４２及び第２の配管４４を上述の構造とすることによって、第２の弁板４２が、第２の配管４４の端部に乗り上げる事象を未然に防止することができる。なお、第２の弁板４２は、閉状態において、第２の配管４４の内壁に接触する程度のサイズとしてもよい。また、第２の弁４０が閉状態において、第２の弁板４２が配管４４の内壁に接触しなくてもよい。この場合、第２の弁板４２の側面と第２の配管４４の内壁との間に隙間が生じることとなる。このような構成であっても、第２の弁４０が閉状態となれば、コークス炉内への空気の導入はほぼ停止できることから、特段の問題は生じない。
By making the
テーパー部４９は、第２の配管４４の上端にまで設けられていてもよい。また、第２の配管４４の内部に、第２の弁板４２の下方への移動を規制するストッパーを設けてもよい。空気導入弁６０における第２の弁４０及び第２の配管４４以外の構成は、上記実施形態の空気導入弁１０と同様のものとすることができる。
The tapered
次に、本発明のさらに別の実施形態を以下に説明する。図６は、本発明のさらに別の実施形態の空気導入弁を模式的に示す断面図である。空気導入弁８０は、第３の弁７０及び第３の配管７４を新たに有する点で、上記実施形態に係る空気導入弁１０と異なっている。この第３の弁７０は、パイロット弁としての機能を有する。以下、空気導入弁１０と異なっている点を中心に以下に説明する。
Next, still another embodiment of the present invention will be described below. FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing an air introduction valve according to still another embodiment of the present invention. The
空気導入弁８０は、キャップ状のカバー１２と底板１４とで形成される、外気と隔離された空間を有するチャンバー１６と、該チャンバー１６内に第１の弁２０、第２の弁３０及び第３の弁７０と、第１の流路２３を有する筒状の第１の配管２４と、第２の流路３３を有する第２の配管３４と、第３の流路７３を有する第３の配管７４と、を備える。
The
第２の配管３４は、底板１４を貫通するようにして底板１４に固定されており、一端がコークス炉の内部に連通する配管１５の内部に配置されており、他端がチャンバー１６内となるように配置されている。このように配置されることによって、チャンバー１６内の空気が第２の配管３４及び配管１５を通って、コークス炉の内部に流入可能な構造となっている。
The
第３の配管７４は、略Ｕ字状に屈曲した形状を有しており、両方の開口部がチャンバー１６内に配置されるように、底板１４を貫通して固定されている。第３の配管７４の一方の開口部は、第３の弁７０における第３の弁体７２が当接できるように配置されており、第３の配管７４の他方の開口部は、第２の配管３４の内部に配置されている。このため、第３の配管７４における第３の流路７３は、第２の流路３３を介してコークス炉の内部に連通している。このように配置されることによって、チャンバー１６内の空気が第２の弁３０及び／又は第３の弁７０を通って、コークス炉の内部に流入可能な構造となっている。
The
第３の弁７０は、板状の第３の弁体７２（以下、第３の弁板７２という）と、第３の弁体７２に連結され、第３の弁体７２を第３の配管７４の開口部とは反対側に付勢する第３のコイルばね７６と、第３の弁体７２の第３の配管７４の開口部とは反対側への移動を規制する第３のストッパー７５と、第３のコイルばね７６を固定するボルト７８と、を有する。ボルト７８及び第３のストッパー７５は、第３の配管７４に固定された架台７９に固定されている。すなわち、第３のコイルばね７６の一端は第３の弁板７２に連結され、他端はボルト７８に連結されている。第３のコイルばね７６は、例えば、引っ張りコイルばねである。第３のコイルばね７６は、３本以上であることが好ましい。３本未満であると、第３の弁板７２が傾いたり、位置ずれが発生したりする傾向にある。
The
第３の弁７０は、第２の弁３０よりも閉状態となりにくく且つ開状態となりやすいように調整することが好ましい。これによって、ΔＰが上昇してコークス炉内への空気の導入を停止する際の圧力と、ΔＰが下降してコークス炉内への空気の導入を再開する際の圧力とを近づけることができる。第３の弁７０の開閉作動する差圧は、第３のコイルばね７６のばね定数を変えたり、第３の弁板７２の質量、又は第３の弁体７２と第３の配管７４との隙間を変えたりすることで調整することができる。
The
図７は、コークス炉内と大気との差圧の変化に伴う空気導入弁８０の第１の弁２０、第２の弁３０及び第３の弁７０の作動状態を説明するための図である。図７において、実線は閉状態を示し、点線は開状態を示している。図７（ａ）は、コークス炉内の圧力が徐々に降下した場合、すなわちΔＰが徐々に増加した場合の第１の弁２０、第２の弁３０及び第３の弁７０の開閉状態を説明するための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining operating states of the
図７（ａ）に示すとおり、ΔＰ＝０、すなわちコークス炉の内部及び第２の流路３３が大気圧と同じ圧力にある場合、第１の弁２０は閉状態にあり、第２の弁３０及び第３の弁７０は開状態にある。ここで、徐々にコークス炉内の圧力が降下し、コークス炉内の圧力と大気との差圧がＰ０に到達すると、第１の弁板２２が第１の配管２４の端部から離れて第１のストッパー２５に当接し、第１の弁２０が開状態となる。
As shown in FIG. 7A, when ΔP = 0, that is, when the inside of the coke oven and the
さらにコークス炉内の圧力が降下して、ΔＰがＰ１に到達すると、第２の弁体３２が第２のストッパー３５から離れて第２の配管３４の上端に当接して、第２の弁３０が閉状態となる。すなわち、第２の弁板３２が図６の点線で示す部分に移動して、第２の弁３０が閉状態となる。第２の弁３０が閉状態となると、空気は、開状態にある第３の弁７０を通って、チャンバー１６内からコークス炉内へ流入することになる。
When the pressure in the coke oven further decreases and ΔP reaches P1, the
第２の弁３０が閉状態になったら、それに伴って、第３の弁７０は、第３の弁板７２が第３の配管７４の端部に当接して配管７４の開口を塞ぎ、閉状態となる。すなわち、第３の弁板７２が図６の点線で示す部分に移動して、第３の弁７０が閉状態となる。このようにして、空気導入弁８０からコークス炉内への空気の導入が停止する。
When the
第２の弁３０と第３の弁７０がともに閉状態となると、チャンバー１６内において空気の流れがほぼ止まるとともに、チャンバー１６内の圧力も大気圧となる。その結果、第１の弁板２２が、第１の配管２４の上端に当接して第１の配管２４の開口を塞ぎ、第１の弁２０が閉状態となる。空気導入弁１０と同様に、空気導入弁８０も、コークス炉の圧力が大きく降下した場合に、炉内への空気の導入量が制限し、炉内に空気が過剰に導入されることを抑制する作用を有する。このように、ΔＰがＰ１に到達すると、第１の弁２０、第２の弁３０及び第３の弁７０がほぼ同時に開状態から閉状態になる。
When both the
図７（ｂ）は、コークス炉内の圧力が、負圧の状態から徐々に増加した場合、すなわちΔＰが徐々に減少した場合の第１の弁２０、第２の弁３０及び第３の弁７０の開閉状態を説明するための図である。図７（ｂ）に示すとおり、ΔＰがＰ１以上であるときに閉状態にあった第１の弁２０、第２の弁３０及び第３の弁７０は、炉内圧力が徐々に上昇してΔＰがＰ４になった時点で、第３の弁体７２が第３の配管７４の端部から離れて第３のストッパー７５に当接し、第３の弁７０が閉状態から開状態となる。これによって、大気圧にあったチャンバー１６内の圧力が降下する。
FIG. 7B shows the
圧力の降下に伴って、チャンバー１６の内部と第２の流路３３との間の差圧が低下する。その結果、第２の弁体３２が第２の配管３４の端部から離れて第２のストッパー３５に当接し、第２の弁３０が閉状態から開状態となる。このように、第２の弁３０よりも大きい差圧で閉状態から開状態となる第３の弁７０を備えることによって、第２の弁３０が開状態から閉状態となるときの差圧（Ｐ１）と、開状態から閉状態となるときの差圧（Ｐ４）を近づけることができる。
As the pressure decreases, the differential pressure between the interior of the
第３の弁７０に続いて第２の弁３０も開状態になると、大気圧にあったチャンバー１６内の圧力がさらに降下する。その結果、第１の弁板２２が第１の配管２４の端部から離れて、第１の弁２０が開状態となる。このように、第１の弁２０、第２の弁３０及び第３の弁７０が連動して閉状態から開状態となることによって、負圧状態にあるコークス炉内への空気の導入が開始される。このように、Ｐ４において、第１の弁２０、第２の弁３０及び第３の弁７０がほぼ同時に閉状態から開状態になる。Ｐ４は、通常Ｐ１と同等又はＰ１よりもわずかに小さく、例えば、４０〜１５０Ｐａである。
When the
さらにコークス炉内の圧力が上昇してΔＰがＰ５に到達すると、第１の弁板２２が第１の配管２４の上端に当接し、第１の弁２０が閉状態となる。すなわち、第１の弁板２２が図６の実線で示す部分に移動して閉状態となる。これによって、第１の配管２４の上端の開口部が第１の弁板２２によって塞がれて、空気導入弁１０からコークス炉内への空気の導入が停止する。Ｐ５は、通常Ｐ０及びＰ３と同等の数値であり、例えば０〜３０Ｐａ（但し０は含まず）である。
When the pressure in the coke oven further rises and ΔP reaches P5, the
図７に示すとおり、本実施形態の空気導入弁８０によれば、ΔＰが増加して第１の弁２０、第２の弁３０及び第３の弁７０が開状態から閉状態になるΔＰ（＝Ｐ１）と、ΔＰが減少して第１の弁２０、第２の弁３０及び第３の弁７０が閉状態から開状態となるΔＰ（＝Ｐ４）とを、十分に近づけることができる。
As shown in FIG. 7, according to the
コークス炉内の圧力は、図３（ａ）に示すとおり、石炭の乾留の進行に伴って徐々に降下する。しかしながら、実際の操業においては、炉内の圧力は上下に大きく変動しながら下降していく。そこで、図８を参照して、炉内の圧力が変動した場合におけるガス導入弁１０及び８０の開閉動作を説明する。
As shown in FIG. 3A, the pressure in the coke oven gradually decreases with the progress of coal carbonization. However, in actual operation, the pressure in the furnace decreases while greatly fluctuating up and down. Therefore, the opening / closing operation of the
図８は、コークス炉内の圧力の経時変化と各弁の開閉動作を説明するための図である。図８のグラフは、横軸及び縦軸がそれぞれ時間及び圧力である。図８中、曲線Ｌはコークス炉内の実際の圧力を示し、曲線Ｖは当該圧力の所定時間あたりの平均圧力を示す。すなわち、曲線Ｌ及びＶは、コークス炉内の圧力は概ね下降基調にあるものの、実際には圧力が上下に変動しながら下降していくことを示している。 FIG. 8 is a diagram for explaining the change with time of the pressure in the coke oven and the opening / closing operation of each valve. In the graph of FIG. 8, the horizontal axis and the vertical axis are time and pressure, respectively. In FIG. 8, the curve L shows the actual pressure in the coke oven, and the curve V shows the average pressure per predetermined time. That is, the curves L and V indicate that although the pressure in the coke oven is generally in a downward trend, the pressure actually decreases while fluctuating up and down.
図８中「（１）」には、空気導入弁１０を用いた場合の第２の弁３０の開閉状態を示し、「（２）」には、空気導入弁８０を用いた場合の第２の弁３０の開閉状態を示している。空気導入弁１０を用いた場合は、図４で説明したとおり、ΔＰがＰ１以上になると、第２の弁３０は閉状態となる。その後、ΔＰがＰ２に減少するまでは閉状態を維持する。すなわち、図８において、点Ｌ１〜点Ｌ５まで第２の弁３０は閉状態を維持する。
In FIG. 8, “(1)” shows the open / closed state of the
空気導入弁８０を用いた場合、図７で説明したとおり、ΔＰがＰ１以上になると、第２の弁３０は閉状態となる。その後、ΔＰがＰ４まで減少すると開状態となる。すなわち、図８において、点Ｌ１〜点Ｌ２の間は閉状態にあるものの、点Ｌ２でΔＰがＰ４に到達すると第３の弁７０とともに第２の弁３０が開状態となり、コークス炉内に空気が導入される。その後、ΔＰがＰ４より小さい点Ｌ２〜Ｌ３の間においては、ΔＰがＰ５以上であるかぎり、第２の弁３０は開状態を維持する。
When the
ΔＰがＰ４付近（図７ではＰ１）にまで上昇して点Ｌ３に到達すると、第３の弁７０とともに第２の弁３０は閉状態となる。その後、ΔＰが大きい点Ｌ３〜Ｌ４の間、第２の弁３０は閉状態を維持する。そして、ΔＰが再び圧力Ｐ４まで減少すると第３の弁７０とともに第２の弁３０は開状態となり、コークス炉内に空気が導入される（点Ｌ４）。その後、第２の弁３０は、開状態を維持する。なお、図７では、Ｐ１とＰ４を区別して説明したが、図８ではＰ１＝Ｐ４として説明した。
When ΔP rises to around P4 (P1 in FIG. 7) and reaches point L3, the
図８に示すとおり、空気導入弁８０を用いれば、コークス炉内の圧力状況に応じて空気の導入の開始と停止をきめ細やかに切り替えることができる。これによって、コークスの品質の一層の向上を図りつつ、コークスの歩留まりをも一層高くすることができる。
As shown in FIG. 8, if the
以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、第１の弁体、第２弁体及び第３の弁体として、板状のものを挙げて説明したが、形状は板状のものに限定されず、例えばボール状のものであってもよい。また、移動する際の位置ずれや配管の端部への片乗り等の発生を抑制するため、第１の弁体、第２の弁体及び第３の弁体には、これらの移動方向を規制するガイドを設けてもよい。例えば、板状の弁体に厚さ方向に貫通する穴を形成し、弁体が、当該穴に棒状のガイドを挿入した状態で上下に移動できるような構造であってもよい。また、本発明のガス導入弁は、炉蓋の空気導入弁としての用途に限定されるものではなく、圧力の変動に応じてガスの導入の開始と停止を繰り返し行うことが必要な装置等に好適に用いることができる。 The preferred embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the first valve body, the second valve body, and the third valve body have been described as plate-shaped, but the shape is not limited to the plate-shaped, for example, a ball It may be in a shape. Further, in order to suppress the occurrence of positional deviation during movement and one-sided running to the end of the pipe, the first valve body, the second valve body, and the third valve body are provided with these moving directions. A guide for regulation may be provided. For example, a structure may be employed in which a hole penetrating in the thickness direction is formed in the plate-shaped valve body, and the valve body can move up and down with a rod-shaped guide inserted into the hole. In addition, the gas introduction valve of the present invention is not limited to the use as an air introduction valve for a furnace lid, but for an apparatus that needs to repeatedly start and stop the introduction of gas according to pressure fluctuations. It can be used suitably.
本発明によれば、石炭の乾留を促進するとともに生成コークスの燃焼を抑制することによって、コークスの高い品質と高い歩留まりを両立させることが可能なコークス炉用の炉蓋を提供することができる。また、コークス炉など圧力変動がある装置において、圧力の変動状態に応じて、ガス導入の開始及び停止をきめ細やかに制御することが可能なガス導入弁を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the furnace cover for coke ovens which can make high quality and high yield of coke compatible by promoting the dry distillation of coal and suppressing the combustion of produced coke can be provided. Further, it is possible to provide a gas introduction valve capable of finely controlling the start and stop of gas introduction according to the pressure fluctuation state in an apparatus having pressure fluctuation such as a coke oven.
１０，６０，８０…ガス導入弁（空気導入弁）、１２…カバー、１４…底板、１５…配管、１６…チャンバー、２０…第１の弁、２２…第１の弁体（第１の弁板）、２３…第１の流路、２４…第１の配管、２５…第１のストッパー、２７，３７，７９…架台、２８，３８，７８…ボルト、３０，４０…第２の弁、３２，４２…第２の弁体（第２の弁板）、３３，４３…第２の流路、３４，４４…第２の配管、３５…第２のストッパー、４９…テーパー部、７０…第３の弁（パイロット弁）、７２…第３の弁体（第３の弁板）、７３…第３の流路、７４…第３の配管、７５…第３のストッパー、９０…制御ノズル、１００…炉蓋、２２０…チャンバー、２２２…閉塞弁板、２２３…ガイド板。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記第１の弁は、
前記第１の流路を開閉可能に設けられた第１の弁体と、
該第１の弁体に連結され、該第１の弁体を前記第１の配管とは反対側に付勢する引っ張りコイルばねと、を有し、
前記第２の弁は、
前記第２の流路を開閉可能に設けられた第２の弁体と、
該第２の弁体に連結され、該第２の弁体を前記第２の配管とは反対側に付勢するコイルばねと、
前記第２の弁体の前記第２の配管とは反対側への移動を規制するストッパーと、を有し、
前記第１の流路の圧力をＰｆ、前記第２の流路の圧力をＰｓとし、ΔＰ＝Ｐｆ−Ｐｓとしたとき、
ΔＰ≦０のとき、前記第１の弁は前記第１の弁体が前記第１の配管の端部に当接して閉状態にあるとともに、前記第２の弁は前記第２の弁体が前記ストッパーに当接して開状態にあり、
ΔＰが０からＰ１に増加する間に、前記第１の弁は前記第１の弁体が開状態となり、ΔＰがＰ１に到達したときに、前記第２の弁は前記第２の弁体が前記第２の配管の端部に当接して閉状態になるとともに前記第１の弁も前記閉状態となり、
ΔＰがＰ１から０に減少する間に、前記第１の弁及び前記第２の弁が前記閉状態から前記開状態となり、その後前記第２の弁は前記開状態を維持したまま前記第１の弁は前記閉状態となる、ガス導入弁。
（但し、Ｐ１は、Ｐ１＞０であり、ΔＰが増加したときに前記第１の弁と前記第２の弁とが閉状態になるΔＰを示す。） A chamber, a first pipe having a first flow path communicating with the outside of the chamber, a first valve connected to the first pipe and housed in the chamber, and outside the chamber A second pipe having a second flow path communicating therewith, and a second valve connected to the second pipe and housed in the chamber;
The first valve is
A first valve body provided to be able to open and close the first flow path;
A tension coil spring coupled to the first valve body and biasing the first valve body to the opposite side of the first pipe;
The second valve is
A second valve body provided to be able to open and close the second flow path;
A coil spring coupled to the second valve body and biasing the second valve body to the opposite side of the second pipe;
A stopper for restricting movement of the second valve body to the opposite side of the second pipe,
When the pressure of the first flow path is P f , the pressure of the second flow path is P s, and ΔP = P f −P s ,
When ΔP ≦ 0, the first valve is in a closed state with the first valve body abutting against an end of the first pipe, and the second valve is closed with the second valve body. In contact with the stopper and in an open state,
While ΔP increases from 0 to P1, the first valve is opened, and when ΔP reaches P1, the second valve is The first valve is also in the closed state while being in contact with the end of the second pipe and in the closed state,
While ΔP decreases from P1 to 0, the first valve and the second valve are changed from the closed state to the opened state, and then the second valve is maintained in the opened state, while the first valve is maintained in the opened state. A gas introduction valve in which the valve is in the closed state.
(However, P1 indicates ΔP where P1> 0 and ΔP increases so that the first valve and the second valve are closed.)
前記第３の弁は、前記第３の流路を開閉可能に設けられた第３の弁体と、
該第３の弁体に連結され、該第３の弁体を前記第３の配管とは反対側に付勢するコイルばねと、
前記第３の弁体の前記第３の配管とは反対側への移動を規制するストッパーと、を有し、
ΔＰ≦０のとき、前記第３の弁は前記第３の弁体が前記ストッパーに当接して開状態にあり、
ΔＰがＰ１に到達したときに、前記第２の弁が前記閉状態となるに伴って、前記第３の弁は、前記開状態から前記第３の弁体が前記第３の配管の端部に当接して閉状態となり、
ΔＰがＰ１から減少する際に、前記第３の弁が前記開状態となるに伴って前記第２の弁が前記開状態になる、請求項１に記載のガス導入弁。
（但し、Ｐ１は、Ｐ１＞０であり、ΔＰが増加したときに前記第１の弁、前記第２の弁及び前記第３の弁が閉状態になるΔＰを示す。） A third pipe having a third flow path communicating with the second flow path, and a third valve connected to the third pipe and housed in the chamber;
It said third valve includes a third valve body provided with said third flow path to be opened and closed,
A coil spring connected to the third valve body and biasing the third valve body to the side opposite to the third pipe;
A stopper for restricting movement of the third valve body to the opposite side of the third pipe,
When ΔP ≦ 0, the third valve is in an open state with the third valve body in contact with the stopper,
When ΔP reaches P1, as the second valve is in the closed state, the third valve is moved from the open state to the end of the third pipe. To the closed state,
2. The gas introduction valve according to claim 1, wherein when ΔP decreases from P <b> 1, the second valve enters the open state as the third valve enters the open state.
(However, P1 is P1> 0, and indicates ΔP in which the first valve, the second valve, and the third valve are closed when ΔP increases.)
前記第２の弁は、前記開状態において、前記第２の弁体が前記第２の配管の内部における前記テーパー部の上部又は上方に配置されており、
前記第２の弁は、前記第２の弁体が前記第２の配管の端部に当接する代わりに、前記第２の弁体が該テーパー部の下部又は下端にまで挿入されることによって閉状態となる、請求項１又は２に記載のガス導入弁。 The second pipe has a tapered portion whose inner diameter decreases as it approaches the second valve body,
In the open state, the second valve body is disposed above or above the tapered portion in the second pipe in the open state,
The second valve is closed by inserting the second valve body to the lower or lower end of the tapered portion instead of the second valve body coming into contact with the end of the second pipe. The gas introduction valve according to claim 1 or 2, which is in a state.
前記空気導入弁は、
チャンバーと、該チャンバーの外部に連通する第１の流路を有する第１の配管と、該第１の配管に接続され前記チャンバーの内部に収容された第１の弁と、前記チャンバーの外部に連通する第２の流路を有する第２の配管と、該第２の配管に接続され前記チャンバーの内部に収容された第２の弁と、を具備し、
前記第１の弁は、
前記第１の流路を開閉可能に設けられた第１の弁体と、
該第１の弁体に連結され、該第１の弁体を前記第１の配管とは反対側に付勢する引っ張りコイルばねと、を有し、
前記第２の弁は、
前記第２の流路を開閉可能に設けられた第２の弁体と、
該第２の弁体に連結され、該第２の弁体を前記第２の配管とは反対側に付勢するコイルばねと、
前記第２の弁体の前記第２の配管とは反対側への移動を規制するストッパーと、を有し、
前記第１の流路の圧力をＰｆ、前記第２の流路の圧力をＰｓとし、ΔＰ＝Ｐｆ−Ｐｓとしたとき、
ΔＰ≦０のとき、前記第１の弁は前記第１の弁体が前記第１の配管の端部に当接して閉状態にあるとともに、前記第２の弁は前記第２の弁体が前記ストッパーに当接して開状態にあり、
ΔＰが０からＰ１に増加する間に、前記第１の弁は前記第１の弁体が開状態となり、ΔＰがＰ１に到達したときに、前記第２の弁は前記第２の弁体が前記第２の配管の端部に当接して閉状態になるとともに前記第１の弁も前記閉状態となり、
ΔＰがＰ１から０に減少する間に、前記第１の弁及び前記第２の弁が前記閉状態から前記開状態となり、その後前記第２の弁は前記開状態を維持したまま前記第１の弁は前記閉状態となる、コークス炉用の炉蓋。
（但し、Ｐ１は、Ｐ１＞０であり、ΔＰが増加したときに前記第１の弁と前記第２の弁とが閉状態になるΔＰを示す。） A coke oven lid provided with an air introduction valve,
The air introduction valve is
A chamber, a first pipe having a first flow path communicating with the outside of the chamber, a first valve connected to the first pipe and housed in the chamber, and outside the chamber A second pipe having a second flow path communicating therewith, and a second valve connected to the second pipe and housed in the chamber;
The first valve is
A first valve body provided to be able to open and close the first flow path;
A tension coil spring coupled to the first valve body and biasing the first valve body to the opposite side of the first pipe;
The second valve is
A second valve body provided to be able to open and close the second flow path;
A coil spring coupled to the second valve body and biasing the second valve body to the opposite side of the second pipe;
A stopper for restricting movement of the second valve body to the opposite side of the second pipe,
When the pressure of the first flow path is P f , the pressure of the second flow path is P s, and ΔP = P f −P s ,
When ΔP ≦ 0, the first valve is in a closed state with the first valve body abutting against an end of the first pipe, and the second valve is closed with the second valve body. In contact with the stopper and in an open state,
While ΔP increases from 0 to P1, the first valve is opened, and when ΔP reaches P1, the second valve is The first valve is also in the closed state while being in contact with the end of the second pipe and in the closed state,
While ΔP decreases from P1 to 0, the first valve and the second valve are changed from the closed state to the opened state, and then the second valve is maintained in the opened state, while the first valve is maintained in the opened state. A coke oven lid with the valve in the closed state.
(However, P1 indicates ΔP where P1> 0 and ΔP increases so that the first valve and the second valve are closed.)
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