JP2007297444A - コークス炉炉壁補修装置及び補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】連続作業性に優れる、石炭を乾留してコークスを製造するコークス炉の炭化室の炉壁煉瓦を補修する方法およびその装置を提供する。
【解決手段】コークス炉の炭化室の幅方向に移動自在な位置決め台車と、該位置決め台車上に載置された前記炭化室の奥行き方向に移動自在な差込台車と、該差込台車上に俯仰自在に設置されたビームと、前記差込台車上に設置された該ビームを俯仰する俯仰駆動手段と、前記ビームの先端に設置された炉壁を補修する溶射装置とを有するコークス炉々壁補修装置を用いた炉壁補修方法で、前記溶射装置の溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔を４０ｍｍ以上として溶射する。溶射装置は、溶射ノズル先端と炉壁との距離を測定するレーザ距離計と溶射位置近傍の炉壁を照射する照明ランプを備え、前記レーザ距離計は、距離測定用として波長６５０ｎｍの可視光半導体レーザを用い、前記照明ランプはイグナイタ内蔵型の安定器を有し、色温度が３０００Ｋとする。
【選択図】図３

Description

本発明は、石炭を乾留してコークスを製造するコークス炉の炭化室の炉壁煉瓦を補修する方法およびその装置に関し、特に連続作業性に優れるものに関する。

図５はコークス炉の概略構造を示し、コークス炉６００は燃焼室６１０と炭化室６２０が交互に配置される構造で、図６に示すように、炭化室６２０は、石炭を乾留して製造したコークスを矢印Ｃの方向に押し出す際、炉壁６３０に付着したカーボンが押出し抵抗となり、カーボンと炉壁６３０の一部がコークスと共に押し出されて炉壁６３０に欠損が生じる。

炉壁６３０に生じる欠損は深さが最大で３６．５ｍｍ程度で、押出し力を増大させるため、炉壁６３０を平滑とする補修が、溶射材と酸素を損傷した炉壁６３０に吹き付ける溶射補修装置により定期的におこなわれる。

特許文献１はコークス炉溶射補修装置及び補修方法に関し、溶射補修装置を炭化室に出入り自由なビームの先端に昇降駆動機を備えたスライド駆動機を取り付け、前記昇降駆動機には溶射バーナと、壁面に溶射された溶射材を平滑にするコテを有するランス駆動機を取り付け、前記ビームには更に溶射に係るユーティリティを取り付けた構造とし、操作性を向上させることにより、操業の空き時間において溶射補修を実施することが記載されている。

特許文献２、３はコークス炉補修装置に関し、特許文献２にはその先端に溶射ノズルなどを取り付けた多段伸縮ランスを水平面内およびランス軸周りに回転可能とし、炭化室の左右２面の炉壁の観察や補修をランス全体を取り替えることなく可能とする補修装置が記載されている。

特許文献３にはコークス炉の炭化室の奥行き方向および幅方向に移動自在な位置決め台車と、当該位置決め台車に載置され炭化室の奥行き方向に移動可能で、溶射ノズルなどが取り付けられる、俯仰可能なビームを設置する差込台車を備えた補修装置が記載されている。
特開平９−３０２３５４号公報 特開平７−１２６６３８号公報 特開２００３−３２１６７９号公報

ところで、コークスの実操業は連続操業であり、炭化室の炉壁の補修作業はコークス実操業と並行して行われるため押出機等のコークス炉移動機との干渉を防止するために補修作業時間を最小限にすることが要望される。

特に、補修作業能率を向上させるためには、溶射補修作業において溶射条件を適正にすることにより、失火や溶射材がリバウンドし噴射口を塞ぐことによる逆火の発生を防止し、作業能率の低下による補修時間増加を抑制することが強く要望される。

しかしながら、特許文献１はビームの撓み防止をするために炉底にアウトリガーを設置しているが、コークス炉炭化室の底面は平坦でなく、また、コークス塊が残存しビームの水平度を保証することは困難であり、溶射位置を適切に制御することに問題があり補修効率の低下をきたす。

また、特許文献２はランスが多段伸縮方式であり、ランスを伸縮した場合に撓みとガタにより変位が大きくなり溶射位置を精度良く制御することができなく補修効率に支障をきたす。また、特許文献３には失火や逆火を防止し補修効率を向上させることについての一切の開示はない。
そこで、本発明は安定した連続補修作業が可能な炉壁補修方法および炉壁補修装置を提供することを目的とする。

本発明の課題は以下の手段により達成可能である。
１ コークス炉の炭化室の幅方向に移動自在な位置決め台車と、該位置決め台車上に載置された前記炭化室の奥行き方向に移動自在な差込台車と、該差込台車上に俯仰自在に設置されたビームと、前記差込台車上に設置された該ビームを俯仰する俯仰駆動手段と、前記ビームの先端に設置された炉壁を補修する溶射装置とを有するコークス炉々壁補修装置を用いた炉壁補修方法において、前記溶射装置の溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔を４０ｍｍ以上として溶射することを特徴とする炉壁補修方法。
２ コークス炉の炭化室の幅方向に移動自在な位置決め台車と、該位置決め台車上に載置された前記炭化室の奥行き方向に移動自在な差込台車と、該差込台車上に俯仰自在に設置されたビームと、前記差込台車上に設置された該ビームを俯仰する俯仰駆動手段と、前記ビームの先端に設置された炉壁を補修する溶射装置を備えた炉壁補修装置であって、前記溶射装置は炉壁補修の際、溶射装置の溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔を４０ｍｍ以上とすることが可能な溶射装置であることを特徴とする炉壁補修装置。
３ 前記溶射装置が、溶射ノズル先端と炉壁との距離を測定するレーザ距離計と溶射位置近傍の炉壁を照射する照明ランプを備え、前記レーザ距離計は、距離測定用として波長６５０ｎｍの可視光半導体レーザを用い、前記照明ランプはイグナイタ内蔵型の安定器を有し、色温度が３０００Ｋであることを特徴とする２記載の炉壁補修装置。

本発明によれば、炉壁補修の際の溶射において、失火や逆火などの発生が抑制されので、安定な連続炉壁補修作業が可能となり産業上極めて有用である。

本発明は、溶射による炉壁補修において、溶射装置を小型化し、溶射装置と炉壁との間隔を溶射中に失火や逆火が発生しない距離とすることを特徴とする。以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。

図２は、炭化室６１の炉壁６３を溶射補修する際の、押出し機側（以下、ＰＳ）の窯口における溶射装置７と炉壁６３との位置関係を示す図で、溶射装置７は炉壁補修装置（図示しない）のビーム３の先端に取り付けられ、溶射装置７と炉壁６３との間隔ｌは、溶射中は一定とする。

図において間隔ｌは溶射装置７における溶射ノズルの先端と炉壁６３との間隔とする。尚、一般的に炭化室６１はＰＳからコークガイド車側（以下、ＣＳ）にかけて末広がりの形状で、ＰＳの窯口において、間隔ｌは最も短い距離となる。

また、図では溶射装置７と炉壁６３との間隔を左右で同じとしているが、本発明を限定するものではない。

本発明に係る炉壁補修方法では、溶射装置の溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔ｌを４０ｍｍ以上として溶射する。溶射装置の溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔が４０ｍｍ未満では失火または逆火が発生し、溶射が不可能となるため、４０ｍｍ以上とする。

図１は本発明に係る炉壁補修方法の実施に好適な炉壁補修装置の一例を示す図で、図において１は炉壁補修装置、２は差込台車、３はビーム、４は俯仰駆動機構、５は位置決め台車、６は炭化室、７は溶射装置、８はビーム支持手段を示す。

炉壁補修装置１は、位置決め台車５と、差込台車２と、その先端に溶射装置７を取り付けたビーム３と、ビーム３の俯仰駆動機構４を備える。

位置決め台車５はコークス炉の炭化室６のＰＳの窯口の前に敷設された軌道上（押出し機軌条）を移動して炭化室６の幅方向に移動可能なように駆動機構（図示しない）を備え、当該位置決め台車５の上には炭化室６の奥行き方向に移動自在な差込台車２が載置される。

そして、当該差込台車２の上には俯仰自在に設置された、その先端に溶射装置７を取り付けたビーム３と、当該ビーム３をビーム支持手段８を介して俯仰する俯仰駆動手段４が載置されている。

尚、炉壁補修作業は、ＰＳとＣＳの窯口に順次、実施しても、いずれか一方の窯口から実施しても良く本発明では特に規定しない。

図３は、本発明に係る炉壁補修方法での使用に好適な溶射装置７の構造の一例を説明する概略図でビーム３の軸方向の延長上における断面（以下、長手方向断面）を示す。

図において、７は溶射装置、７１は溶射ノズル、７２ａ，７２ｂは溶射ノズル７１と炉壁６３との距離ｌを制御するためのレーザ距離計、７３は溶射状況を監視するための監視用の光学系ヘッド、７４は溶射状況の監視が可能なように溶射部を照射する照明装置、７５はレーザ距離計７２ａ，７２ｂによる距離の測定と監視用光学系ヘッド７３の監視が可能なように設けられた開口部、７６は照明装置７４により溶射部の照明が可能なように設けられた開口部、７７は溶射材供給ホースと溶射用気体供給ホースを束ねた溶射ノズル供給系、７８は光学系ヘッド７３の電源ー信号ケーブル、７９は筐体を示す。

図４は溶射装置７の、ビーム３の軸方向と直交する断面方向（以下、直角方向断面）における溶射ノズル７１、レーザ距離計７２ａ，７２ｂ、監視用光学系ヘッド７３の配置を説明する概略図で、（ａ）は筐体７９内におけるレーザ距離計７２ａ，７２ｂと監視用光学系ヘッド７３の配置、（ｂ）は筐体７９内における溶射ノズル７１の配置を示す。

溶射装置７の筐体７９の内部には、その先端部から取り付けられているビーム３にかけて、溶射ノズル７１、レーザ距離計７２ａ，７２ｂ、監視用光学系ヘッド７３、照明装置７４の順に配置される。

溶射ノズル７１は溶射方向が炉壁６３と直角方向となるように配置し、レーザ距離計７２ａ，７２ｂは溶射ノズル７１の先端から炉壁６３までの距離（以下、溶射距離）ｌが正確に測定できるように、可能な限り溶射ノズル７１の近くに配置する。

溶射部の観察照明装置７４と監視用光学系ヘッド７３は、照明装置７４の照射光が開口部７６を通過して、溶射部を照射し、炉壁補修装置の操作者が開口部７５を通して監視用光学系ヘッド７３で溶射状況を観察できる位置であれば良く、筐体７９の内部において適宜選定する。

溶射装置７は、筐体７９内に配置される溶射ノズル７１、レーザ距離計７２ａ，７２ｂ、監視用光学系ヘッド７３、照明装置７４のうち、溶射ノズル７１、監視用光学系ヘッド７３、照明装置７４が、筐体７９と一体となってビーム３の軸周りに回転可能な構造とする。

レーザ距離計７２ａ，７２ｂは、距離を正確に測定するため、図示しない支持機構により、互いのビームの照射方向ｄが１８０°反対方向で、且つ、炉壁６３と直角方向となるようにビーム３に固定する。

炭化室の炉壁を補修する場合、一方の炉壁６３を、レーザ距離計７２ａで測定される炉壁６３と溶射ノズル７１との距離を本発明範囲内として溶射後、筐体７９を半回転（１８０°回転）し、溶射ノズル７１と監視用光学系ヘッド７３、照明装置７４を他方の壁面に対向させて溶射する。

この際、炉壁６３と溶射ノズル７１との距離は、レーザ距離計７２ｂからのレーザが筐体の開口部７５から照射されることにより測定される。

レーザ距離計７２ａ，７２ｂは、距離測定用として波長６５０ｎｍの可視光半導体レーザを用い、照明装置７４はランプとしてイグナイタ内蔵型の安定器を有し、色温度が３０００Ｋであるものを使用すると、溶射装置３が小型化され、一般的な寸法形状を有する炭化室の炉壁溶射補修において、溶射ノズル（３）と炉壁６３との間隔ｌを４０ｍｍ以上とすることが可能となる。

奥行きが１６ｍ、高さ６ｍで窯口がＰＳが０．３９５ｍ、ＣＳが０．４６５ｍの炭化室を、ＰＳの窯口からのみ図１に示す炉壁溶射装置を差込んで炉壁補修を行った。

溶射装置は、図３に示す溶射装置においてレーザ距離計は、距離測定用として波長６５０ｎｍの可視光半導体レーザを用い、照明装置はランプとしてイグナイタ内蔵型の安定器を有し、色温度が３０００Ｋであるものを使用し、溶射装置の外径を３００ｍｍとした。

溶射装置の溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔を４７．５ｍｍ、４０ｍｍとした場合の其々について溶射補修を行った場合は、いずれの場合も溶射作業中に失火・逆火が発生しなかった。

溶射能力として、溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔が４７．５ｍｍの場合は４９ｋｇ／ｈｒ、４０ｍｍの場合は４０ｋｇ／ｈｒの溶射量が得られた。

次に、レーザ距離計を、距離測定用として波長７８０ｎｍの赤外半導体レーザとし、照明装置はランプとしてイグナイタ別置き型の安定器を有し、色温度が６５００Ｋのものを使用して、外径を３３０ｍｍとした溶射装置を用い、溶射装置の溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔を３２.５ｍｍ、２５ｍｍとした場合の其々についてPSからのみ溶射を行った。

その結果、いずれの場合も、溶射作業中に失火・逆火が発生し、溶射能力は、溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔が３２．５ｍｍの場合は２２ｋｇ／ｈｒ、２５ｍｍの場合は２０ｋｇ／ｈｒの溶射量であった。

本発明の実施に好適な炉内溶射補修装置の概略図。 ＰＳ側の窯口における溶射装置と炉壁との位置関係を説明する図。 本発明に係る炉壁補修方法での使用に好適な溶射装置の構造の一例を説明する概略図。 溶射装置の、直角方向断面における溶射ノズル、レーザ距離計、監視用光学系ヘッドの配置を説明する概略図で、（ａ）はレーザ距離計と監視用光学系ヘッドの配置、（ｂ）は溶射ノズルの配置を示す図。 コークス炉の構造を説明する図。 炭化室の構造を説明する図。

符号の説明

１ 炉壁補修装置
２ 差込台車
３ ビーム
４ 俯仰駆動機構
５ 位置決め台車
６ 炭化室
７ 溶射装置
８ ビーム支持手段
６１ 炭化室
６２ 燃焼室
６３ 炉壁
７１ 溶射ノズル
７２ａ，７２ｂ レーザ距離計
７３ 監視用の光学系ヘッド
７４ 照明装置
７５、７６ 開口部
７７ 溶射材供給ホースと溶射用気体供給ホースを束ねた溶射ノズル供給系
７８ 光学系ヘッドの電源ー信号ケーブル
７９ 筐体
６００ コークス炉
６１０ 燃焼室
６２０ 炭化室
６３０ 炉壁

Claims (3)

1. コークス炉の炭化室の幅方向に移動自在な位置決め台車と、該位置決め台車上に載置された前記炭化室の奥行き方向に移動自在な差込台車と、該差込台車上に俯仰自在に設置されたビームと、前記差込台車上に設置された該ビームを俯仰する俯仰駆動手段と、前記ビームの先端に設置された炉壁を補修する溶射装置とを有するコークス炉々壁補修装置を用いた炉壁補修方法において、前記溶射装置の溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔を４０ｍｍ以上として溶射することを特徴とする炉壁補修方法。
2. コークス炉の炭化室の幅方向に移動自在な位置決め台車と、該位置決め台車上に載置された前記炭化室の奥行き方向に移動自在な差込台車と、該差込台車上に俯仰自在に設置されたビームと、前記差込台車上に設置された該ビームを俯仰する俯仰駆動手段と、前記ビームの先端に設置された炉壁を補修する溶射装置を備えた炉壁補修装置であって、前記溶射装置は炉壁補修の際、溶射装置の溶射ノズル先端と前記炉壁との間隔を４０ｍｍ以上とすることが可能な溶射装置であることを特徴とする炉壁補修装置。
3. 前記溶射装置が、溶射ノズル先端と炉壁との距離を測定するレーザ距離計と溶射位置近傍の炉壁を照射する照明ランプを備え、前記レーザ距離計は、距離測定用として波長６５０ｎｍの可視光半導体レーザを用い、前記照明ランプはイグナイタ内蔵型の安定器を有し、色温度が３０００Ｋであることを特徴とする２記載の炉壁補修装置。
   

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