JP2006206767A - コークス炉およびコークス炉の補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コークス炉蓄熱室内部のノズルプレート受けレンガが損傷してもノズルプレートの傾きや脱落を発生させることなくその着脱を可能とし、さらにノズルプレート受けレンガの損傷を防止して、ノズルプレートの傾きや脱落を防止可能なコークス炉およびコークス炉の補強方法を提供すること。
【解決手段】コークス炉蓄熱室１とソールフリュー２との間に両側をノズルプレート受けレンガ３により支持されたノズルプレート４を備えたコークス炉において、前記ノズルプレート４受けレンガと前記ノズルプレート４との間に金属部材５を介在させたことを特徴とするコークス炉を用いる。金属部材５が、少なくとも対向するノズルプレート受けレンガ３の各上部角部に係合可能なコーナー部を有する一対のレンガ保護部と、該両レンガ保護部をその長手方向の複数箇所で連結する連結部とを備えていることが望ましい。
【選択図】図３

Description

本発明は、コークスを製造するためのコークス炉およびコークス炉の補強方法に関し、特にコークス炉蓄熱室内のノズルプレート受けレンガに関するものである。

室炉式のコークス炉は、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構造を有している。燃料ガスと空気の供給方法にはいくつかのタイプがあるが、その一つとして、炉体下部のソールフリュー（水平炎道）より燃料と空気を供給し、ソールフリューと蓄熱室下部との中間部に複数の通気孔を有する鉄板製の調整板（ノズルプレート）を取り付け、炉長方向のガスと空気の流量分配を可能とする方式の炉が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

コークス炉はレンガ構造物であり、構造上、レンガ同士の積み重ねにより強度を保持している部分が存在する。そのような部分の中でも、ノズルプレートを支えるノズルプレート受けレンガは、ノズルプレートとノズルプレート受けレンガとが接触してノズルプレートを支える構造であり、またレンガ材は侵食・損傷等により劣化し易く、構造上の強度保持が困難である。

上記のようにノズルプレート受けレンガは、コークス炉の構造上強度的に弱い部分であるうえに、ノズルプレートを交換する際にノズルプレートの引き出し、挿入の作業が発生し、損傷が発生し易い部分である。ノズルプレート受けレンガに損傷が発生すると、ノズルプレートの傾きや脱落が発生し、ガス流量分布の制御が困難となり、その結果蓄熱効率が低下する、ノズルプレートの出し入れが不可能になるなど、操業上の問題が多数発生する。

このような蓄熱室の下部におけるコークス炉の補修技術として、例えばソールフリュー部の補修方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。特許文献２においては、ソールフリュー部内に自走式の台車を走らせて損傷部を検出し、損傷部にモルタルを吹き付けることで操業中の補修を可能としている。
特開平８−７３８５９号公報 （［従来の技術］欄参照） 特開平７−２７８５５４号公報

しかし、特許文献２等に示されている従来の補修技術で補修できるのは、目地切れや亀裂程度であり、ノズルプレート受けレンガのような蓄熱室内部（ソールフリュー上部）のレンガ構造部自体の崩れ等の損傷に対応できるものではない。稼動中のコークス炉蓄熱室内部のノズルプレート受けレンガの修復は、現状では事実上不可能であり、ノズルプレートの着脱を長期間に渡ってスムーズに行なうことは困難である。

したがって本発明の目的は、このような従来技術の課題を解決し、コークス炉蓄熱室内部のノズルプレート受けレンガが損傷してもノズルプレートの傾きや脱落を発生させることなくその着脱を可能とし、さらにノズルプレート受けレンガの損傷を防止して、ノズルプレートの傾きや脱落を防止可能なコークス炉およびコークス炉の補強方法を提供することにある。

このような課題を解決するための本発明の特徴は以下の通りである。
（１）コークス炉蓄熱室とソールフリューとの間に両側をノズルプレート受けレンガにより支持されたノズルプレートを備えたコークス炉において、前記ノズルプレート受けレンガと前記ノズルプレートとの間に金属部材を介在させたことを特徴とするコークス炉。
（２）金属部材が、少なくとも対向するノズルプレート受けレンガの各上部角部に係合可能なコーナー部を有する一対のレンガ保護部と、該両レンガ保護部をその長手方向の複数箇所で連結する連結部とを備えていることを特徴とする（１）に記載のコークス炉。
（３）コークス炉蓄熱室とソールフリューとの間に備えられているノズルプレートを支えるノズルプレート受けレンガが、金属部材を介して前記ノズルプレートを支える構造を有することを特徴とするコークス炉の補強方法。
（４）コークス炉蓄熱室とソールフリューの間に備えられているノズルプレートを支えるノズルプレート受けレンガの前記ノズルプレートを支える部分を金属部材で補強することを特徴とするコークス炉の補強方法。

本発明によれば、ノズルプレート受けレンガの損傷を防止可能であり、ノズルプレートの傾きや脱落を防止することができるので、長期間ガス流量分布の制御を安定して行なうことができ、蓄熱効率の低下を防止できる。ノズルプレートの出し入れも長期間スムーズに行なうことができ、コークス炉の寿命が延命する。

本発明者らは、コークス炉蓄熱室内部のノズルプレート受けレンガが損傷した場合、その修復を稼動中に行なうのは非常に困難であるため、直接レンガを補修する以外の方法でこの問題を解決することに発想を転換し、同時にノズルプレート受けレンガを補強して、損傷を防止することが重要であると考えた。コークス炉はレンガ構造物であり、コークス炉の長期使用の観点からは熱膨張差を有する金属の使用は一般的に望ましくないとされていたが、本発明者らはノズルプレート受けレンガのノズルプレート受け部分である、ノズルプレートに接触するレンガ部分を金属部材で補強することを検討した。そして、稼動中のコークス炉において、ノズルプレート受けレンガを金属部材により補強すること、金属部材を介してノズルプレートを支える構造とすることが非常に効果的であることを見出して、本発明を完成した。すなわち、コークス炉蓄熱室とソールフリューとの間に両側をノズルプレート受けレンガにより支持されたノズルプレートを備えたコークス炉において、ノズルプレート受けレンガとノズルプレートとの間に金属部材を介在させたことを特徴とするものである。

本発明を図面を用いて説明する。

図１は炉長方向に垂直な方向でのコークス炉下部の断面の概略図である。図１において、蓄熱室１とソールフリュー２との間に位置するノズルプレート受けレンガ３の上に、燃料ガスまたは空気の流量分配を行なうためのノズルプレート４が設けられている。ノズルプレート受けレンガ３は、ノズルプレート４を接触して支える構造であり、ノズルプレートを交換する際にノズルプレートの引き出し、挿入の作業を行なうため、ノズルプレート受けレンガ３のノズルプレート受け部分である図１中の丸で囲んだ部分に特に損傷が発生し易い。

図２は、図１のコークス炉においてノズルプレート受けレンガ３に損傷が発生した場合の状況を示す概略図である。ノズルプレート受けレンガ３に欠けが発生したことにより、ノズルプレート４が傾き、放置した場合ノズルプレート脱落の危険があることが分かる。

図２のような状態のコークス炉に本発明を適用した状態を図３に示す。図３において、金属部材をノズルプレート受けレンガ３の上に挿入して、金属部材を介してノズルプレートを支える構造とすることで、ノズルプレート４の傾きは修正され、所定位置に保持される。また金属部材５の存在によりノズルプレート受けレンガ３のノズルプレート受け部分は補強され、損傷が防止される。金属部材５はノズルプレート受けレンガ３に接触して設置され、ノズルプレート４の少なくとも一部を支える構造を有するものであれば効果がある。金属部材５はノズルプレートを出し入れする際にガイドレールとなるように、炉長方向に連続した構造であることが望ましいが、必ずしもノズルプレート受けレンガ３全部に対して設置する必要はない。また、金属部材５はノズルプレートを受ける部材であるため、ノズルプレート４の通気孔を閉塞しない構造である必要がある。

ノズルプレート受けレンガに設置する金属部材は交換可能であることが望ましい。金属部材であるために、長期間の操業においては腐食等により劣化する場合があり、コークス炉内から出し入れ可能とすることが望ましい。また、交換可能な構造とすることで、操業中のコークス炉への適用も容易である。

金属部材の材質は、コークス炉内での耐熱性、耐腐食性を考慮して、適宜設定する。寿命の点ではステンレス・チタン材等が望ましいが、雰囲気温度は３００℃以下であり、ノズルプレート本体や、Ｃガス配管と同材質とすることも可能であり、例えばＳＳ４１を用いることができる。

金属部材は、少なくとも対向するノズルプレート受けレンガの各上部角部に係合可能なコーナー部を有する一対のレンガ保護部と、該両レンガ保護部をその長手方向の複数箇所で連結する連結部とを備えていることが望ましい。レンガ保護部はノズルプレート受けレンガの角部を保護すると同時に、ノズルプレート受けレンガがノズルプレートを支える部分である上部角部の上面において炉内で支えられ、炉長方向に連続する２つのレンガ保護部が、連結部により適当な間隔で連結されているものである。

金属部材５の一実施形態を図４に示す。図４の金属部材５はコークス炉に設置した状態で炉長方向に垂直な方向での断面図であり、例えば２本の山形鋼６を炉長方向で所定の間隔ごとに接続部材７（連結部）で接続した構造とすることができる。図４の金属部材の平面図を図５に示す。また、金属部材５の他の一実施形態を図６に示す。金属部材５によりノズルプレート受けレンガ３のノズルプレート受け部分が補強され、損傷を防止し、また既に損傷している場合でも損傷部分が補修されたと同様の効果を有するため、金属部材５の上部をスライドさせながらノズルプレートの出し入れをスムーズに行なうことができる。

次に、金属部材の設置方法を説明する。金属部材は、コークス炉建設時に設置することも可能であるが、操業中のコークス炉に設置する場合や、交換する場合には、比較的温度の低いコークス炉羽口部からノズルプレート受けレンガのノズルプレート受け部分に差し込むことが望ましい。金属部材は予め分割した形で製造しておき、コークス炉に挿入する際に溶接しながら挿入することで挿入作業を効率的に行なうことができる。同様に、金属部材をコークス炉から取り出す際には、切断しながら取り出すことが望ましい。

また、コークス炉の全長に渡って（ＰＳ−ＣＳ間貫通）金属部材を設置する場合にはコークス炉の押出し機側（ＰＳ側）からも、コークス排出側（ＣＳ側）からも挿入することが可能であるが、ＰＳ側、ＣＳ側の入り口付近のみに金属部材を設置する場合は、それぞれＰＳ側、ＣＳ側から挿入、取り出しを行なえばよい。ＣＳ側は特にノズルプレート受けレンガが崩れやすい傾向があるため、ＣＳ側のノズルプレート受けレンガのみに金属部材を設置することも効果的である。

コークス炉のＣＳ側のノズルプレート受けレンガの一部が崩れ、ノズルプレートに傾きが発生した。ノズルプレートを取り出して、コークス炉のノズルプレート受けレンガにノズルプレート受け部分を補強する金属部材として山形鋼を挿入して、ノズルプレートのガイドレールとした。金属部材はノズルプレート本体と同じ材質の鋼材（ＳＳ４１）を用いて、コークス炉内での膨張代を考慮した長さとし、２本の山形鋼を１２００ｍｍ間隔で接続した図４に示すものと同様の形状とした。金属部材を挿入後に金属部材をガイドレールとしてノズルプレートをコークス炉内に挿入したところ、ノズルプレートを水平に設置することができた。

コークス炉下部の断面の概略図。 コークス炉下部の断面の概略図（ノズルプレート受けレンガに損傷が発生した場合）。 コークス炉下部の断面の概略図（本発明例）。 金属部材の一実施形態の概略図（断面図）。 金属部材の一実施形態の概略図（平面図）。 金属部材の他の一実施形態の概略図（断面図）。

符号の説明

１ 蓄熱室
２ ソールフリュー
３ ノズルプレート受けレンガ
４ ノズルプレート
５ 金属部材
６ 山形鋼
７ 接続部材

Claims (4)

1. コークス炉蓄熱室とソールフリューとの間に両側をノズルプレート受けレンガにより支持されたノズルプレートを備えたコークス炉において、前記ノズルプレート受けレンガと前記ノズルプレートとの間に金属部材を介在させたことを特徴とするコークス炉。
2. 金属部材が、少なくとも対向するノズルプレート受けレンガの各上部角部に係合可能なコーナー部を有する一対のレンガ保護部と、該両レンガ保護部をその長手方向の複数箇所で連結する連結部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉。
3. コークス炉蓄熱室とソールフリューとの間に備えられているノズルプレートを支えるノズルプレート受けレンガが、金属部材を介して前記ノズルプレートを支える構造を有することを特徴とするコークス炉の補強方法。
4. コークス炉蓄熱室とソールフリューの間に備えられているノズルプレートを支えるノズルプレート受けレンガの前記ノズルプレートを支える部分を金属部材で補強することを特徴とするコークス炉の補強方法。

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