蜂の巣オーブン
アリゾナ州コクランのゴーストタウン近くにある放棄されたビーハイブ型コークス炉

ビーハイブオーブンは、ヨーロッパで中世から使用されているオーブンの一種です。 [ 1 ]ドーム型の形状が、昔ながらの蜂の巣箱であるスケップに似ていることから、この名前が付けられました。

アメリカ大陸とヨーロッパでは、ガスオーブンと電気オーブンが登場した産業革命まで、その人気は頂点に達しました。ビーハイブオーブンは、パイ、ケーキ、肉を焼くために家庭でよく使われていました。また、タイルや鍋の製造、石炭からコークスを作るなど、工業分野でも利用されました。

工事

ドーム状の耐火レンガ造りの炉室が用いられる。通常、幅4メートル（13フィート）、高さ2.5メートル（8フィート2インチ）である。天井には、上から石炭やその他の着火材を投入するための穴が開けられている。排出口は壁の下部の円周に設けられている。コークス炉団では、複数の炉が一列に並べられ、隣接する炉の間には共通の壁が設置されている。団は多数の炉、時には数百もの炉が一列に並んで構成されている。一部の鉱山では、並列の炉団が用いられていた。[ 2 ]

コークス製造

修復中のコークス炉（コロラド州レッドストーン）

石炭は産業革命期の主要燃料であったが、高炉で鉄を製造するのに適した原料炭はごくわずかであった。しかし、多くの石炭は、揮発性成分を蒸留することにより、高炉の燃料として非常に適した硬くて炭素質の鉱物泡であるコークスに変換することができる。[ 3 ] 1900年代初頭には、米国だけで数千基のビーハイブ型コークス炉がコークスの製造に使用されていた。これらは通常、直径約3.6メートル（12フィート）で、長い列に背中合わせに配置され、炉の高い擁壁の後ろに囲まれ、土でしっかりと覆われていた。各列の中央には、炉に装入する車が通るためのレール付きの線路があった。各列の正面には、コークスを保管および冷却するための炉のドア敷居レベルのプラットフォームがあり、その上にコークスを出荷するための鉄道線路があった。[ 4 ]

ビーハイブ型コークス炉はバッチ処理機だった。高温の炉で、コークス化サイクルはまず上から石炭を追加し、約 60～90 センチメートル (24～35 インチ) の深さの均一な層を作ることから始まる。次にドアはレンガで塞がれて密閉され、小さな通気口だけが残る。表面の石炭が熱せられると、破壊蒸留が起こり、可燃性のガスや蒸気が発生し、すぐに発火して、進行中の蒸留に熱を供給する。加熱はドアの通気口に入る空気の量を制限することで調節される。余分な留出物は上部から逃げて炉の上部で燃焼し、壮観な夜間景観を作り出す。蒸留は上から下へ進む。石炭が熱せられると、石炭は軟化してタール状の塊になり、その中には発生する留出物の泡が浸透し、コークスに特徴的な細胞構造を与える。固定炭素の大部分はコークスに保持されますが、揮発性ガスの一部は分解され、その炭素がコークスの上層に堆積します。これにより、「上端」は貴重な金属光沢を放ちます。蒸留が完了するとガス発生量が大幅に減少し、コークスを取り出せるまで上端の穴が塞がれます。コークスはまだ空気に触れると発火するほど高温であるため、炉内の扉を外すと同時に水を注入して冷却します。炉内はまだ高温で中に入ることができないため、コークスは砕かれ、長柄のスクレーパーで引き出されます。理想的には、炉内の残留熱を最大限に活用するために、前の投入物を取り出した直後に次のサイクルが開始されます。[ 4 ]

サイクルタイムは、原料炭の化学的・物理的特性、特に揮発分の割合、初期の装入深度、空気導入速度、コークスの抜き取りと再装入の迅速さによって変化しました。典型的なサイクルタイムは、高炉用コークスで48時間、特殊用途コークスで最大72時間でした。原料炭のサイズと粉度が均一であれば、均一かつ迅速なコークス化が促進されるため、原料炭は通常、出荷原料から篩い分けされたスラックストックを使用し、粉砕原料を補充しました。主要な汚染物質である硫黄とリンはコークス化時に残留するため、コークス化前に石炭を「洗浄」することが非常に望まれました。これは通常、密度に基づく濃縮技術を用いて、より重い黄鉄鉱や粘板岩を除去するために行われました。大気にさらされると石炭のコークス化特性が低下するため、コークス炉は篩い分け工場に隣接して建設される傾向がありました。[ 3 ] [ 4 ]

料理をする

紙に包んだろうそくの蝋、乾燥した焚き付け（小枝、小枝、木片など）、そして松ぼっくりを使って、オーブンの前方に小さな火を起こします。火が燃え移ると、さらに焚き付けを追加して濃い煙を発生させ、オーブンを黒い煤で覆います。その後、鍬を使って火をオーブンの中央に戻します。しっかりとした火になるまで、さらに薪を追加します。これらの手順をすべて終えると、食材を焼く準備が整います。[ 5 ]

ビーハイブオーブンの加熱には通常2～3時間かかり、冬場には4時間かかることもあった。ビーハイブオーブンが最も熱くなった時に、まずパンが焼かれ、シナモンロール、ケーキ、パイなどの焼き菓子が焼かれた。オーブンが冷めると、マフィンやビスケット、プディングやカスタードなどが焼かれるようになった。一日焼いた後でも、リンゴなどの果物、野菜、ハーブを乾燥させるのに十分な熱が残っているのが一般的だった。豆の入った鍋は、オーブンの奥に置かれ、一晩かけてじっくりと煮込まれることもあった。[ 5 ]

歴史

17 世紀のアメリカの蜂の巣型オーブン正面、エフライム ホーリー ハウス
ビーハイブオーブンの天井 エフライム・ホーリー・ハウス
後ろ側、水ポンプの隣にある蜂の巣型オーブン

後にアメリカ合衆国となった13植民地では、ほとんどの家庭にビーハイブオーブンがありました。パンは通常、週に一度、パイやクラッカーなどの焼き菓子と一緒に焼かれていました。オーブンを温めるために、パン職人は中に炭と焚き付けを山盛りにし、数時間待ちました。厳格な管理が必要で、適切な量の薪を燃やして灰になるまで燃やし、その後、手を入れて確認する必要がありました。その後、薪を足したり、扉を開けて適切な温度まで冷ましたりする必要がありました。

蜂の巣炉は製鉄にも使用されました。それ以前の製鉄には、木材を燃やして生産された大量の木炭が使用されていました。森林が危険なほど減少するにつれ、イギリスでは木炭の代わりにコークスが使用されるようになりました。コークスは、地面に積み上げた石炭を燃焼させることで製造され、外側の層だけが燃え、内側は炭化した状態のままでした。19世紀後半には、レンガ造りの蜂の巣炉が開発され、燃焼プロセスをより細かく制御できるようになりました。[ 6 ]

1870年から1905年の間に、ビーハイブオーブンの数は200基から3万1000基近くにまで急増し、ピッツバーグ地域だけで約1800万トンのコークスが生産されました。[ 7 ]ある観察者は、年間の生産量を列車に積み込むと「その列車の長さはあまりにも長く、先頭の機関車がサンフランシスコまで行き、コネルズビルの操車場から車掌車が出発する前にコネルズビルに戻ってくるほどだった」と自慢していました。ピッツバーグ炭層におけるビーハイブオーブンの数は1910年に約4万8000基に達し、ピークを迎えました。[ 8 ]

ビーハイブオーブンは最高品質の燃料を生産していたものの、周囲の景観を汚染していました。1900年以降、ビーハイブコークスによる深刻な環境被害は、数十年にわたりこの地域を悩ませてきたにもかかわらず、全国的な注目を集めました。「一部のオーブンから発生する煙とガスは、小さな鉱山集落周辺の植生をすべて破壊します」と、1911年に米国移民委員会のWJ Lauckは述べています。[ 9 ]ウィスコンシン大学の学長チャールズ・ヴァン・ハイズは、列車でこの地域を通過した際、「ビーハイブオーブンの長い列から炎が噴き出し、濃い煙が立ち上り、空を暗くしていました。夜になると、これらの無数の燃える穴によって、その光景は言葉では言い表せないほど鮮明になります。ビーハイブオーブンは、コークス製造地域全体を、どんよりとした空、陰鬱で不健康なものにしています」[ 9 ] 。

中国では、蜂の巣オーブンは1996年まで禁止されておらず、この禁止は2011年まで完全には施行されませんでした。[ 10 ]

参考文献

  1. ^ 「ビーハイブオーブン」。フリーディクショナリー。Farlex。
  2. ^ 「セーラム第1鉱山コークス工場におけるコークスの製造」 。 2013年7月3日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年4月21日閲覧。
  3. ^ a b !--明記されていません--> (1900–1910).コーキングの原理. 国際通信教育.
  4. ^ a b c !--明記されていない--> (1900–1910).ビーハイブオーブンでのコークス化. 国際通信教育.
  5. ^ a bマーティン、スコット・C、「キリング・タイム：ペンシルベニア南西部の余暇と文化、1800-1850」、ピッツバーグ：ピッツバーグ大学出版局
  6. ^クーパー、アイリーン・マウントジョイ。「コークスの歴史」。特別コレクション＆アーカイブ：石炭粉塵、インディアナ郡の初期鉱業。ペンシルベニア州立インディアナ大学。2013年7月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年4月21日閲覧。
  7. ^ディチッチョ、カルメン（1996年）、ペンシルベニア州の石炭とコークス、ハリスバーグ、ペンシルベニア州：ペンシルベニア州歴史博物館委員会
  8. ^ウォーレン、ケネス（2001）、富、浪費、疎外：コネルズビルコークス産業の成長と衰退、ピッツバーグ、ペンシルバニア州：ピッツバーグ大学
  9. ^ a bイーヴェンソン、ハワード・N（1942年）、アメリカの石炭産業の最初の1世紀と25年、ピッツバーグ、ペンシルバニア州：ウェイバリー・プレス
  10. ^ 「中国、小型石炭オーブンの禁止に15年かかった」 2018年2月28日。
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