JP2011140599A - Apparatus for removing carbonaceous deposit and method for removing carbonaceous deposit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コークス炉の上昇管内に付着したカーボン付着物を除去するカーボン付着物除去装置及び方法に関する。 The present invention relates to a carbon deposit removing apparatus and method for removing carbon deposits deposited in a rising pipe of a coke oven.
コークス炉において石炭の乾留時に生じるコークス炉ガスは、炭化室の高温環境により熱分解してカーボンを発生させる。発生したカーボンは、炭化室の内壁や、炭化室上部からコークス炉ガスを導く上昇管、ベンド管などの周辺設備の内面に、析出・付着する。このように、コークス炉の上昇管の内面耐火物等に付着するカーボン付着物は、乾留ガス流路を閉塞する等の操業障害を引き起こす原因となっている。 The coke oven gas generated during the carbonization of coal in the coke oven is pyrolyzed by the high temperature environment of the carbonization chamber to generate carbon. The generated carbon precipitates and adheres to the inner wall of the carbonization chamber and the inner surfaces of peripheral equipment such as a riser pipe and a bend pipe that lead the coke oven gas from the upper part of the carbonization chamber. Thus, the carbon deposits adhering to the inner surface refractory etc. of the riser pipe of the coke oven cause operation troubles such as blocking the dry distillation gas flow path.
従来、上昇管1内のカーボン付着物2の除去方法としては、図1に示すように金属棒3を使用した人力による突き落とし作業による除去や、切削ツールを用いた機械的な破砕・切削による除去(例えば特許文献1参照。)が行われていた。また、近年では、図2に示すように、上昇管1の下部側に配置された吹き出し装置4から、圧縮空気又は酸素を上昇管1内のカーボン付着物2に吹き付けて燃焼除去する方法も実施されている(例えば特許文献2、3参照。)。
Conventionally, as a method for removing the
しかしながら、上昇管に長期間付着して硬質化したカーボン付着物は、組織が緻密化し、機械的強度も高いため、上記従来のいずれの除去方法によっても、硬質化したカーボン付着物を上昇管全長に渡ってムラ無く効率的に除去することは困難であった。 However, carbon deposits that harden by adhering to the riser for a long period of time have a dense structure and high mechanical strength. Therefore, it was difficult to remove efficiently without unevenness.
即ち、上記のように上昇管の内面耐火物等に付着したカーボン付着物は、長時間経過すると緻密化、硬質化して、より機械的強度を増すようになる。このため、図1に示した金属棒3による掻き取りや、特許文献1のような機械的な切削手法では、硬質化したカーボン付着物を切削不能であったり、また、切削できるとしても切削作業に多くの時間が掛かってしまうため、除去能率が極めて悪かった。従って、限られた短時間内で、上昇管内の全長に渡ってカーボン付着物を除去することが非常に困難であった。
That is, the carbon deposit adhered to the inner surface refractory or the like of the riser pipe as described above becomes denser and harder after a long time, and further increases the mechanical strength. For this reason, the scraping with the
また、図2に示した燃焼除去方法(特許文献2、3参照。)は、硬質化したカーボン付着物をも燃焼して除去可能であり、生産障害を起こさない時間で上昇管1内にアプローチでき、上記機械的切削と比較すれば能率の良い除去方法ではある。しかし、上昇管1の下部側から空気等を吹き込んで、下部側からカーボン付着物2を焼却除去する方式であるため、限られた短時間内では、上昇管1内の全てのカーボン付着物2を焼却しきれない。このため、上昇管の全長h(例えば、h=約6m、内径φ=550mm)に渡って、カーボン付着物2をムラ無く一様に除去することができなかった。
In addition, the combustion removal method shown in FIG. 2 (see
詳細には、コークス炉におけるコークスの生産障害を回避するためには、炭化室内のコークスを押し出して搬出する時間内(例えば約15〜20分)に、上昇管内のカーボン付着物の除去作業を行う必要がある。しかし、上記図2に示した燃焼除去方法を採用した場合、上昇管1の下部側から空気を吹き付けても、空気が当たる部分が選択的になるため、カーボン付着物2の除去能率が悪く、当該短時間での除去作業では、上昇管1の軸方向にも周方向にも、除去ムラが生じてしまう。例えば、空気が吹き込まれる上昇管1の下部側のカーボン付着物2を燃焼除去できても、上部側のカーボン付着物2が残存してしまっていた。
Specifically, in order to avoid coke production obstacles in the coke oven, the carbon deposits in the riser are removed within the time (for example, about 15 to 20 minutes) during which the coke in the carbonization chamber is pushed out and carried out. There is a need. However, when the combustion removal method shown in FIG. 2 is adopted, even if air is blown from the lower side of the
以上のように、従来の燃焼除去方法は、短時間の除去作業では除去しきれないカーボン付着物が局所的に残存し、除去ムラが発生するという欠点があった。このため、当該残存したカーボン付着物(取り残し部)の硬質化を招いて、より除去困難な状況を引き起こすという問題があった。 As described above, the conventional combustion removal method has a drawback in that carbon deposits that cannot be removed by a short-time removal operation remain locally, resulting in removal unevenness. For this reason, there has been a problem that the remaining carbon deposit (remaining part) is hardened and causes a more difficult removal.
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、上昇管全長に渡ってカーボン付着物を短時間でムラ無く除去することができ、当該除去作業を頻繁に実施することにより、カーボン付着物の硬質化及び除去難化を防止することが可能な、新規かつ改良されたカーボン付着物除去装置及び方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the object of the present invention is to remove carbon deposits in a short time without any unevenness over the entire length of the ascending pipe. It is an object of the present invention to provide a new and improved carbon deposit removing apparatus and method capable of preventing hardening and difficult removal of carbon deposits by frequently carrying out the above.
上記課題を解決するために、本願発明者は鋭意研究して、上昇管内のカーボン付着物を切削する切削装置を軽微な装置構成にして、各上昇管内のカーボン付着物の除去作業を高頻度で実施すれば、該カーボン付着物の硬質化及び除去軟化を防止できる点に着目した。上昇管内に付着したカーボン付着物が硬質化しないサイクルで、その除去作業を高頻度で実施するためには、切削装置を用いた個々の上昇管の除去作業時間を短時間に抑える必要がある。 In order to solve the above-mentioned problems, the inventor of the present application has made intensive research and made a cutting device that cuts carbon deposits in the riser with a light apparatus configuration, and frequently removes carbon deposits in each riser. When implemented, the inventors focused on the point that the carbon deposits can be prevented from being hardened and removed. In order to carry out the removal work at a high frequency in a cycle in which the carbon deposits adhering in the riser do not harden, it is necessary to reduce the removal work time of each individual riser using a cutting device in a short time.
そこで、上昇管内で既に硬質化してしまった硬質カーボンの除去を諦める一方、硬質化する前の比較的柔らかい軟質カーボンを、上昇管全長に渡って高頻度で繰り返し除去する方法を見出した。この方法により、上昇管全長に渡ってムラ無くカーボン付着物を除去できるとともに、個々の上昇管における除去作業時間を短縮できる。従って、コークス炉に設けられた多数の上昇管に対する除去作業を高頻度で実施できるので、上昇管内におけるカーボン付着物の硬質化及び除去難化を防止でき、上昇管が閉塞するといった重度の操業障害の発生を確実に防止できることとなる。本願発明者は、かかる知見に基づき、以下のような本願発明に想到した。 Then, while giving up the removal of the hard carbon that had already been hardened in the riser, a method of repeatedly removing the relatively soft soft carbon before being hardened frequently over the entire length of the riser was found. By this method, carbon deposits can be removed uniformly over the entire length of the riser, and the removal work time in each riser can be shortened. Therefore, since the removal work for a large number of risers installed in the coke oven can be carried out at a high frequency, it is possible to prevent the carbon deposits in the riser from becoming hard and difficult to remove, and severe operation failures such as the riser being blocked. It is possible to reliably prevent the occurrence of. The inventor of the present application has arrived at the present invention as follows based on such knowledge.
本発明のある観点によれば、コークス炉の上昇管内に挿入され、前記上昇管の内面に付着したカーボン付着物を切削する切削手段と、前記切削手段を前記上昇管内で鉛直方向に移動させる移動手段とを備え、前記切削手段は、鉛直方向に延びる回転軸に軸支された回転体と、前記回転軸を介して前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記回転体の外周に設けられた可倒式の切削刃と、を備えることを特徴とする、カーボン付着物除去装置が提供される。 According to an aspect of the present invention, a cutting means that is inserted into a riser pipe of a coke oven and cuts carbon deposits attached to the inner surface of the riser pipe, and a movement that moves the cutting means in the vertical direction within the riser pipe And the cutting means is provided on a rotating body supported by a rotating shaft extending in a vertical direction, a rotation driving device for rotating the rotating body via the rotating shaft, and an outer periphery of the rotating body. And a retractable cutting blade. A carbon deposit removing device is provided.
また、本発明の別の観点によれば、コークス炉の上昇管内に付着したカーボン付着物を除去するカーボン付着物除去方法において、鉛直方向に延びる回転軸に軸支された回転体と、前記回転軸を介して前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記回転体の外周に設けられた可倒式の切削刃とを備える切削手段を、前記上昇管内に挿入して鉛直方向に移動させ、前記切削刃によって、前記上昇管の全体に渡って前記カーボン付着物を切削することを特徴とする、カーボン付着物除去方法が提供される。 According to another aspect of the present invention, in the carbon deposit removal method for removing the carbon deposit adhered to the riser pipe of the coke oven, the rotating body supported by a rotating shaft extending in the vertical direction, and the rotation A cutting means comprising a rotation drive device for rotating the rotating body via a shaft and a retractable cutting blade provided on the outer periphery of the rotating body is inserted into the rising pipe and moved in the vertical direction, A carbon deposit removing method is provided, wherein the carbon deposit is cut over the entire riser by the cutting blade.
さらに、前記可倒式の切削刃は、前記回転体の回転に伴う遠心力により起立して、所定強度未満の前記カーボン付着物を切削し、前記所定強度以上の前記カーボン付着物に当接したときには、傾倒するようにしてもよい。 Further, the retractable cutting blade stands up by a centrifugal force accompanying the rotation of the rotating body, cuts the carbon deposit less than a predetermined strength, and comes into contact with the carbon deposit greater than the predetermined strength. Sometimes it may be tilted.
また、前記カーボン付着物は、前記上昇管の内面に付着して硬質化した、気孔率が40%未満の硬質カーボンと、前記硬質カーボンの内周側に付着した、気孔率が40%以上の軟質カーボンとを含み、前記可倒式の切削刃は、前記軟質カーボンに当接したときには、起立した状態で前記軟質カーボンを切削し、前記硬質カーボンに当接したときには、該硬質カーボンから逃げるように傾倒するようにしてもよい。 In addition, the carbon deposit is hardened by adhering to the inner surface of the riser, the hard carbon having a porosity of less than 40%, and the porosity adhering to the inner peripheral side of the hard carbon having a porosity of 40% or more. The retractable cutting blade cuts the soft carbon in an upright state when it comes into contact with the soft carbon, and escapes from the hard carbon when it comes into contact with the hard carbon. You may make it lean to.
上記のカーボン付着物除去装置及び方法によれば、可倒式の切削刃を備えた回転体を回転させながら、上昇管内を鉛直方向に移動させることで、当該切削刃によりカーボン付着物を切削して除去できる。このとき、可倒式の切削刃は、回転体の回転に伴う遠心力により起立して、主に、硬質化する前の比較的柔らかい軟質カーボン付着物を切削することで、上昇管の全長に渡って該軟質カーボン付着物を短時間でムラ無く除去できる。さらに、該可倒式の切削刃は、硬質化した硬質カーボン付着物に当接したときには、該硬質カーボン付着物から逃げるように水平方向又は垂直方向に傾倒できるため、該硬質カーボン付着物を無理に切削することはない。従って、上記可倒式の回転刃状の切削装置を用いることで、硬質化する前の軟質カーボン付着物を能率的に除去できるとともに、切削除去が困難な硬質カーボン付着物については放置することができる。よって、個々の上昇管に対する除去作業時間を短縮化できるので、多数の上昇管の除去作業を高頻度で実施できる。 According to the carbon deposit removing apparatus and method described above, the carbon deposit is cut by the cutting blade by moving the inside of the rising pipe in the vertical direction while rotating the rotating body having the tiltable cutting blade. Can be removed. At this time, the retractable cutting blade stands up by the centrifugal force accompanying the rotation of the rotating body, and mainly cuts relatively soft soft carbon deposits before being hardened, so that the entire length of the riser pipe is increased. The soft carbon deposit can be removed in a short time without unevenness. Further, the retractable cutting blade can tilt in the horizontal direction or the vertical direction so as to escape from the hard carbon deposit when it comes into contact with the hardened hard carbon deposit. Never cut. Therefore, by using the above-described retractable rotary blade-shaped cutting device, it is possible to efficiently remove the soft carbon deposits before being hardened, and to leave the hard carbon deposits that are difficult to remove by leaving them alone. it can. Therefore, since the removal work time for each riser can be shortened, the removal work of a large number of risers can be performed with high frequency.
以上説明したように本発明によれば、上昇管全長に渡ってカーボン付着物を短時間でムラ無く除去することができ、当該除去作業を頻繁に実施することにより、カーボン付着物の硬質化及び除去難化を防止することができる。 As described above, according to the present invention, carbon deposits can be removed uniformly in a short time over the entire length of the ascending pipe. By frequently performing the removal operation, the carbon deposits are hardened and Removal difficulty can be prevented.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Exemplary embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
[1.コークス炉の概要]
まず、図3を参照して、本発明の第1の実施形態に係るカーボン付着物除去装置20を具備したコークス炉10の概要について説明する。図3は、本実施形態に係るコークス炉10を示す斜視図である。
[1. Outline of coke oven]
First, with reference to FIG. 3, the outline | summary of the
図3に示すように、コークス炉10は、炭化室11と燃焼室12が水平方向に交互に配列される構造を有し、炭化室11と燃焼室12は、耐火物等からなる炉壁13で区分されている。炭化室11と燃焼室12の設置数は、任意の複数であってよいが、一般には、1つのコークス炉10において、数十〜数百門の炭化室11と燃焼室12が設置される。
As shown in FIG. 3, the
炭化室11の上部には、複数の装入口14が設けられており、該装入口14から炭化室11内に石炭が装入される。また、コークス炉10の炉頂面には、レール15、15が敷設されており、装入車16は、このレール15、15上を走行して、上記装入口14から各炭化室11内に石炭を装入する。また、炭化室11の上部一側には、コークス炉ガス(石炭乾留ガス)を排出するための上昇管1(図1、図2参照。)が立設されている。
A plurality of charging
燃焼室12では、外部から導入された燃焼ガスが燃焼し、その燃焼熱が炭化室11に伝導される。炭化室11では、この燃焼室12からの熱を用いて該石炭を乾留して、コークスを生成する。この石炭の乾留時に発生するコークス炉ガスは、上昇管1を通じて炉外に排出される。また、コークスの生成後には、押出機18は、押出機ラム19を用いて、炭化室11内のコークスを一側から他側に向けて押し出して、炉外に搬出する。このようなコークスの押出・搬出作業中に、上昇管1内のカーボン付着物2の除去作業が行われる。
In the
ここで、カーボン付着物2について説明する。上述したように、コークス炉10における原料炭の乾留時にはコークス炉ガスが発生し、このコークス炉ガスが炭化室の高温環境により熱分解すると、カーボンが発生する。当該発生したカーボンが析出して、上記上昇管1の内面に付着し、図1及び図2で示したようなカーボン付着物2が形成される。かかるカーボン付着物2は、長時間経過すると緻密化、硬質化して、より機械的強度を増すようになるため、該硬質化したカーボン付着物2を除去することは困難である。
Here, the
そこで、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置及び方法は、上昇管1内面に付着したカーボン付着物2が硬質化する前に該カーボン付着物2を除去するために、軽量、コンパクトかつ高出力の切削装置を用いて、該カーボン付着物2の除去作業を迅速かつ頻繁に行うことを特徴としている。
Therefore, the carbon deposit removing apparatus and method according to the present embodiment is light, compact and has a high output in order to remove the
[2.カーボン付着物除去装置の構成]
以下に、図3及び図4を参照して、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置20について説明する。図4は、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置20を具備したコークス炉10を示す正面図である。
[2. Configuration of carbon deposit removal device]
Below, with reference to FIG.3 and FIG.4, the carbon
図3及び図4に示すように、カーボン付着物除去装置20は、コークス炉10の上部に設けられる。カーボン付着物除去装置20は、上記レール15、15上を走行する台車21と、該台車21に設置されたクレーン機構22と、クレーン機構22により吊持される枠体23と、枠体23に設けられる切削装置30と、該切削装置30を鉛直方向に上下動させる移動機構40とを備える。なお、切削装置30は、本発明の切削手段に相当し、コークス炉10の上昇管1内に挿入され、上昇管1の内面に付着したカーボン付着物2を切削する機能を有する。また、移動機構40は、本発明の移動手段に相当し、切削手段である切削装置30を上昇管1内で鉛直方向に移動させる機能を有する。
As shown in FIGS. 3 and 4, the carbon
台車21は、不図示の駆動装置により、上記装入車16と同一のレール15、15上を走行する。これにより、カーボン付着物除去装置20は、コークス炉10の上部を水平方向に移動して、複数の上昇管1にアクセスできる。クレーン機構22は、不図示の駆動装置によりアームを回動させて、切削装置30が搭載された枠体23を、上昇管1の上方に位置づける。
The
枠体23は、筒状の鉛直枠24と、鉛直枠24の中央部付近に設けられた水平台25とからなる。該枠体23は、上記クレーン機構22により吊持されており、枠体23の鉛直枠24の下端は、上昇管1の上端に対して着脱自在に係合するように構成されている。該枠体23には、切削装置30と移動機構40が搭載されている。
The
移動機構40は、水平台25上に設置されたウィンチ41と、切削装置30を支持する支持体42と、支持体42の上端とウィンチ41とを結ぶワイヤ43とを備える。ワイヤ43は、枠体23の上端に設けられた滑車44を介して懸架され、支持体42を吊持する。かかる構造により、ウィンチ41がワイヤ43を送り出す/巻き取ることによって、支持体42の下端に装着された切削装置30が鉛直方向に上下動する。
The moving
以上のような構成のカーボン付着物除去装置20を用いて、上昇管1内のカーボン付着物2を除去する方法について説明する。
A method for removing the
まず、台車21を走行させて、カーボン付着物除去装置20を清掃対象の上昇管1付近に移動させる。次いで、クレーン機構22を用いて枠体23を上昇管1の上部に配置し、該枠体23の下端を上昇管1の上端に係合して固定する。その後、移動機構40のウィンチ41からワイヤ43を送り出すことで、切削装置30を下方に移動させて、上昇管1内に切削装置30を挿入する。そして、切削装置30の回転刃を回転させながら、切削装置30を上昇管1内の上部から下部にかけて一定速度で移動(走査)させる。これにより、該切削装置30により、上昇管1の内面に付着したカーボン付着物2を上昇管1の全長に渡って切削して除去する。なお、切削装置30の詳細は後述する。
First, the
かかる上昇管1内のカーボン付着物2の除去作業(清掃作業)は、上昇管1の全長(例えば6m)に渡って一定速度で切削装置30を走査するだけでよいので、短時間で実行できる。このようにして1本の上昇管1の除去作業が終了した後は、台車21を移動させて、カーボン付着物除去装置20を次の清掃対象の上昇管1付近に配置して、上記と同様に除去作業を行う。以上のようにして、カーボン付着物除去装置20は、コークス炉10に設けられた多数本(例えば100本)の上昇管1に順次アクセスして、カーボン付着物2を除去していく。
The removal work (cleaning work) of the
なお、コークス炉10の炉頂面では、上述した装入車16等の操業機械が常時稼働しているので、上記カーボン付着物除去装置20は、装入車16等の操業に干渉しないようにしなければならない。例えば、装入車16による石炭の装入作業を邪魔することなく、カーボン付着物除去装置20による除去作業を遂行することが求められる。そこで、カーボン付着物除去装置20を折り畳んで、装入車16に作業員の通路として設けられている開口部16aを通過できる構造にしてもよい。かかる構造により、カーボン付着物除去装置20が、炉頂面上で装入車16を追い越して移動できるので、石炭の装入作業に支障を及ぼすことなく、カーボン付着物2の除去作業を実行できるようになる。
Since the operation machine such as the above-mentioned
次に、図5を参照して、本実施形態の変更例に係るカーボン付着物除去装置20について説明する。図5は、本実施形態の変更例に係るカーボン付着物除去装置20を具備したコークス炉10を示す正面図である。
Next, with reference to FIG. 5, the carbon
上述した図4の例では、コークス炉10の炉頂面に敷設されたレール15、15上を台車21が走行することで、カーボン付着物除去装置20を移動させる構造であった。これに対し、図5に示す例では、レール15、15とは別に、上昇管1付近に別途設けられたレール27、27上を門型台車26が走行することで、カーボン付着物除去装置20を移動させる構造である。
In the example of FIG. 4 described above, the carbon
詳細には、図5に示すように、コークス炉10の炉頂面の上昇管1側に、上昇管1を跨ぐ位置に水平台28が設けられる。水平台28は、適宜の間隔で配設された支柱29により支持されている。この水平台28上にレール27、27を敷設し、該レール27、27上を走行する門型台車26を、上昇管1上を跨ぐようにして配設する。この門型台車26には、上述した切削装置30及び移動機構40を搭載した枠体23が設置されている。なお、当該枠体23は、図4で説明したものと同様な構造であるので、その詳細説明は省略する。
Specifically, as shown in FIG. 5, a horizontal base 28 is provided at a position straddling the
かかる図5に示す構造であっても、門型台車26の走行により、切削装置30及び移動機構40を搭載した枠体23を水平方向に移動させて、上昇管1の直上に位置づけることができる。さらに、移動機構40により切削装置30を上下動させて、各上昇管1内に挿入できる。従って、図5に示す構造のカーボン付着物除去装置20においても、切削装置30は、複数の上昇管1に容易かつ迅速にアプローチできる。また、門型台車26は上昇管1の上方を移動するので、カーボン付着物除去装置20が、コークス炉10の炉頂面に設けられた装入車16等の操業移動装置に干渉することもない。従って、コークス炉10の連続操業に障害を与えることなく、カーボン付着物除去装置20による除去作業を遂行できる。
Even in the structure shown in FIG. 5, the
以上、図3〜図5を参照して説明したように、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置20は、軽微な切削装置30と、炉上移動用兼上昇管アプローチ用の移動機構とを組み合わせた構造である。そして、該移動機構は、コークス炉10の操業移動装置(装入車16等)に干渉しない構造であり、コークス炉10の操業に障害を与えないようになっている。
As described above with reference to FIGS. 3 to 5, the carbon
上記構成のカーボン付着物除去装置20により、各炭化室11内のコークスを押出機18にて押し出して搬出する短時間内(例えば15〜20分)に、該炭化室11の上昇管1の全長に渡ってムラ無く、迅速にカーボン付着物2を除去できる。従って、1つのコークス炉10に多数の上昇管1が設けられている場合でも、各上昇管1の内面に付着するカーボン付着物2の除去作業を、高頻度で継続することができる。よって、各上昇管1においてカーボン付着物2が硬質化する前に、比較的柔らかい状態のカーボン付着物2を頻繁に除去できるので、少なくとも上昇管1の寿命が尽きるまでの期間(例えば数年間)は、カーボン付着物2による上昇管1の閉塞を防止できる。
The entire length of the
[3.切削装置の構成]
次に、図6を参照して、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置20が具備する切削装置30の構成について詳細に説明する。図6は、本実施形態に係る切削装置30を示す縦断面図である。
[3. Configuration of cutting device]
Next, with reference to FIG. 6, the structure of the cutting
図6に示すように、切削装置30は、上昇管1内に挿入可能な大きさの略円筒形のハウジング31と、ハウジング31内に設置された回転駆動装置32と、回転駆動装置32の回転軸33の下端に装着された回転体34と、回転体34の外周に取り付けられた複数の可倒式の切削刃35とを備える。
As shown in FIG. 6, the cutting
回転駆動装置32は、例えばエアモータ、電動モータ等の任意のモータで構成され、回転体34を水平面内で回転させるための駆動力を生成する。回転駆動装置32からの回転駆動力は回転軸33を介して回転体34に伝達される。回転軸33は、鉛直方向に延設され、その下端はハウジング31の下部から突出している。回転体34は、該回転軸33の先端に軸支されている。該回転体34は、略円板形状を有し、回転駆動装置32により水平方向に回転する。この回転体34の外周には、複数(例えば3つ)の切削刃35が、水平面内で起立/傾倒自在に設置されている。
The
ここで、図7を参照して、本実施形態に係る切削装置30の先端部の構造について詳述する。図7は、本実施形態に係る切削装置30の先端部を示す縦断面図(a)と底面図(b)である。
Here, with reference to FIG. 7, the structure of the front-end | tip part of the cutting
図7に示すように、回転駆動装置32から下方に延びる回転軸33には、回転体34を軸設するための軸設部材36が装着されている。回転体34は該軸設部材36に装着されており、留め具37を軸設部材36の下部に設けられた水平貫通孔36bに差し込むことで、回転体34は、円筒状のスペーサ38と軸設部材36の基部36aとの間に固定される。
As shown in FIG. 7, a
回転体34は、共に略円板形状を有する金属製の上部回転板34aと下部回転板34bとからなる。上部回転板34aと下部回転板34bの間には、外周側に環状の隙間34cが形成されており、この隙間34cに切削刃35を挟み込んだ状態で、上部回転板34aと下部回転板34bはボルト39とナット391で固定される。ボルト39の胴部39aは、上方から順に、上部回転板34a、切削刃35、下部回転板34bを貫通して、ナット391に螺着される。
The rotating
切削刃35は、比較的硬質な金属、例えばステンレス鋼からなり、略短冊形状を有する。図示の例では、回転体34に3つの切削刃35が設置されているが、かかる例に限定されず、切削対象となるカーボン付着物2の特性に応じて、切削刃35の設置数、厚み、材質等を適宜選定することが好ましい。
The
切削刃35の先端部は鋭利な刃となっており、切削刃35の後端部は、上記回転体34に対して回動自在に装着される。該切削刃35の後端部には、切削刃35の長手方向に延びる長円孔35aが形成されており、この長円孔35aに上記ボルト39の胴部39aが挿通される。これによって、切削刃35は、ボルト39の胴部39aにより係止されつつ、回転体34の上部回転板34aと下部回転板34bとの間で水平方向に自由に回動可能となる。図7(b)の二点鎖線で示す円形軌跡Aは、切削刃35が胴部39aを中心として水平方向に回動したときの切削刃35の先端の軌跡を表している。
The front end portion of the
このように、切削刃35は、胴部39aを中心として水平方向に回動することで、回転体34に対して起立したり、傾倒したりすることができる。なお、図7(b)の実線で示した切削刃35は、切削刃35が回転体34に対して起立した状態であり、この起立状態では、切削刃35の長手方向が、回転体34の法線方向に一致又は近くなっている。一方、図7(b)の二点鎖線で示した切削刃35は、切削刃35が回転体34に対して傾倒した状態であり、この傾倒状態では、切削刃35の長手方向は、回転体34の接線方向に一致又は近くなっている。
As described above, the
以上、本実施形態に係る切削装置30の構造について説明した。かかる構造の切削装置30は、回転刃状の切削ツールとして機能する。即ち、回転駆動装置32により回転体34を回転させることで、回転体34の回転により生じる遠心力により、切削刃35が起立して、切削刃35の先端が回転体34の外周から突出する。回転体34の回転時には、起立した切削刃35の先端の軌跡は、図7(b)の二点鎖線Bで示す円形軌跡Bとなり、この円形軌跡Bの内部に存在する切削対象物を切削刃35により切削可能となる。この円形軌跡の直径φ1(例えばφ1=440mm)は、上昇管1の内径φ(例えばφ=550mm)よりも適切な値だけ小さくなるように設定されている。
The structure of the cutting
[4.切削装置の変形例]
次に、図8を参照して、本実施形態の変更例に係る切削装置30の構成について説明する。図8は、本実施形態の変更例に係る切削装置30の先端部を示す縦断面図(a)と底面図(b)である。
[4. Modification of cutting device]
Next, with reference to FIG. 8, the structure of the cutting
上記図7に示す切削装置30の例では、切削刃35は水平方向にのみ傾倒可能な構造であったが、図8に示す切削装置30の例では、切削刃35は水平方向のみならず垂直方向にも傾倒可能な構造である。
In the example of the cutting
詳細には、図8に示すように、回転軸33には、図7の例と同様に回転体34を軸設するための軸設部材36が装着され、回転体34は、留め具37を用いて該軸設部材36に装着されている。回転体34は、上部回転板45と、該上部回転板45よりも小径であり、その下部側に接合される下部回転部材46と、該上部回転板45と該下部回転部材46を結ぶ湾曲部材47とからなる。湾曲部材47は、中心角90°で円弧状に湾曲しており、湾曲部材47の一端は上部回転板45に固定され、湾曲部材47の他端は下部回転部材46に固定されている。該湾曲部材47は切削刃35の長円孔35aに挿通されており、切削刃35は、その後端部で湾曲部材47により係止される。切削刃35は、図7の例と同様に例えばステンレス鋼からなる略短冊形状の金属板であり、切削刃35の設置数は図8のような3つの例に限定されず、2つ又は4つ以上であってもよい。
Specifically, as shown in FIG. 8, the
かかる切削刃35は、湾曲部材47により係止されつつ、回転体34の上部回転板45aに沿って水平方向に回動自在であり、かつ、湾曲部材47に沿って垂直方向にも回動自在である。図8(b)の二点鎖線で示す円形軌跡Aは、切削刃35が湾曲部材47を中心として水平方向に回動したときの切削装置30の先端の軌跡を表している。また、図8(a)の二点鎖線で示す円形軌跡Cは、切削刃35が湾曲部材47に沿って垂直方向に回動したときの切削刃35の先端の軌跡を表している。
The
このように、切削刃35は、水平方向又は垂直方向に回動することで、回転体34に対して起立したり、傾倒したりすることができる。図8の例では、図7の例と同様に、切削刃35は水平方向に回動して、回転体34に対して起立/傾倒することができる。さらに、図8(a)、(b)の実線で示した切削刃35は、切削刃35が回転体34に対して起立した状態であり、この起立状態の切削刃35は、回転体34の外周よりも外側に突出する。一方、図8(a)、(b)の二点鎖線で示した切削刃35は、切削刃35が回転体34に対して垂直方向に傾倒した状態であり、この傾倒状態の切削刃35は、回転体34の外周よりも内側に入り込む。回転体34が回転していないときには、切削刃35は、垂直方向に傾倒して、湾曲部材47から垂下する(図8(a)の二点鎖線)。
Thus, the
以上説明したような図8の構造の切削装置30においても、回転駆動装置32により回転体34を回転させることで、回転体34の回転により生じる遠心力により、切削刃35が垂直方向及び水平方向に回動して起立し、切削刃35の先端が回転体34の外周から突出する。回転体34の回転時には、起立した切削刃35の先端の軌跡は、図8(b)の二点鎖線Bで示す円形軌跡Bとなり、この円形軌跡Bの内部に存在する切削対象物を切削刃35により切削可能となる。
In the cutting
ここで、上述した図7と図8の構造の切削装置30の相違について説明する。図7の構造の切削装置30の切削刃35は、水平面内のみの可倒性を有し、図8の構造の切削装置30の切削刃35は、水平及び垂直方向の双方向での可倒性を有する。このような切削刃35の可倒方向の自由度は、除去対象物(カーボン付着物2)への打撃力伝達と、切削装置30の昇降(走査)動作障害に得失を与える。切削刃35自体の形状は、図7、図8ともに同一であるが、当該切削刃35を支持するピン部品(図7のボルト39、図8の湾曲部材47)の形状差異が、当該打撃力伝達と昇降動作障害の特徴を示す。例えば、図7の構造では、切削刃35の可倒方向が水平方向のみであるので、カーボン付着物2に対する打撃力は大きくなるという利点があるが、切削装置30の昇降動作障害として、カーボン付着物2に対する切削刃35の引っ掛りが生じうる。一方、図8の構造では、切削刃35の可倒方向が水平及び垂直方向であるので、カーボン付着物2に対する打撃力は小さくなるが、上記切削刃35の引っ掛りが生じにくく、切削装置30の昇降動作障害が低いという利点がある。
Here, the difference between the cutting
[5.切削装置によるカーボン付着物の切削・除去動作]
次に、上記図7、図8で説明した切削装置30を用いて上昇管1内のカーボン付着物2を除去するときの動作について、再び図6を参照して説明する。
[5. Cutting / removing action of carbon deposits by cutting device]
Next, the operation when the
図6に示したように、切削装置30の回転駆動装置32により回転体34を回転させながら、該切削装置30を上昇管1内に挿入し、上昇管1の上端から下端に向けて一定速度で移動させる。これにより、回転体34に対して起立した切削刃35により、上昇管1の内面に付着したカーボン付着物2を上昇管1の上部側から順に切削して、上昇管1の内部空間(即ち、乾留ガス流路)を拡開することが可能である。
As shown in FIG. 6, the rotating
このとき、可倒式の切削刃35は、回転体34の回転に伴う遠心力により起立して、上昇管1の内面に付着したカーボン付着物2に当接して切削する。カーボン付着物2が所定強度未満の軟質カーボンである場合、切削刃35は、該軟質カーボンに当接したときも起立状態を維持して、該軟質カーボンを好適に切削して除去する。一方、カーボン付着物2が所定強度以上の硬質カーボンである場合、切削刃35は、該硬質カーボンに当接したときには、水平方向(回転方向後方)に傾倒して、該硬質カーボンを切削せずに逃げる。
At this time, the
ここで、硬質カーボンと軟質カーボンは、カーボンの気孔率により定義される。気孔率は、組織の緻密度を表しており、組織の結合力の強さに関係するため、切削ツールによる切削除去の難易度に直接関係する。本明細書では、気孔率が40%以上のカーボン付着物2を軟質カーボン(スポンジ状カーボン)と定義し、気孔率が40%未満のカーボン付着物2を硬質カーボン(緻密カーボン)と定義する。
Here, hard carbon and soft carbon are defined by the porosity of carbon. The porosity represents the density of the tissue and is related to the strength of the bonding force of the tissue, and is directly related to the difficulty of cutting removal by the cutting tool. In this specification, the
上記のように、本実施形態に係る切削装置30の切削刃35は、可倒式であり、所定強度未満の切削対象物に当接したときは、傾倒せずに起立状態を維持し、一方、所定強度以上の切削対象物に当接したときは、傾倒するように構成されている。従って、該可倒式の切削刃35は、比較的柔らかい軟質カーボンを好適に切削できる一方で、切削困難な硬質カーボンを無理に切削することなく、水平方向に傾倒して逃げることができる。従って、切削装置30は、上昇管1内に付着して硬質化した硬質カーボンを切削することなく、敢えて放置しておくことで、該硬質カーボンの内周側に形成された比較的柔らかい軟質カーボンのみを容易かつ迅速に切削・除去できる。よって、切削装置30による切削速度(切削装置30の下降速度)を高速にすることができるので、限られた短時間内で、上昇管1の全長に渡ってカーボン付着物2の除去作業を完遂できる。
As described above, the
上述したように1本の上昇管1の除去作業時間は、炭化室11内のコークスの押し出し・搬出作業が行われる短時間(例えば15〜20分)に限られている。しかし、本実施形態に係る切削装置30を用いれば、当該短時間内で上昇管1の全長に渡ってカーボン付着物2を能率的に除去できるので、コークス炉10の操業障害を引き起こすことがない。
As described above, the time for removing one
また、本実施形態では、上記のように回転刃状の切削ツールを高速回転させながら、上昇管1の全長(例えば約6m)に渡って一定速度で上昇管1内を移動させる。このとき、切削刃35の厚みdや設置数n、回転体34の回転数r、及び、切削装置30の移動速度vなどといった切削条件の組合せを適切に選択することにより、切削刃35が上昇管1内面に一様に当接する状態となることが好ましい。また、1本の上昇管1の除去作業に許容されるサイクルタイムの範囲内で、切削刃35の厚みdや設置数nを増加させる、回転体34の回転数rを増加させる、或いは、切削装置30の移動速度vを低下させるほど、カーボン付着物2の除去性能が向上し、より硬質なカーボン付着物2を除去することが可能となる。
Moreover, in this embodiment, the inside of the
ここで、上記切削刃35の厚みdや設置数n、回転体34の回転数r、及び、切削装置30の移動速度vなどといった各パラメータの設定基準について考察する。「切削装置30による1回の走査で、上昇管1内のカーボン付着物2全面に必ず1度は切削刃35が当接すること」を条件とすれば、例えば、切削刃35の厚みd=10mm、設置数n=3、回転数r=2000rpmの場合に、移動速度v=1m/secと決定できる。このとき、厚みd、設置数n及び回転数rを変えずに、移動速度vを1/60倍にすれば(v=1m/min)、切削装置30による1回の走査で、カーボン付着物2の同一箇所を少なくとも60回は打撃することになる。
Here, consideration will be given to the setting criteria for each parameter such as the thickness d of the
図7に示す切削装置30の例では、切削刃35の設置数nは3枚であることが好ましい。切削刃35の設置数nが2枚以下である場合には、切削装置30の切削力が低下してしまう。一方、切削刃35の設置数nが4枚以上である場合には、切削刃35が硬質カーボンと接触したときに隣接する切削刃35と干渉するため、可倒しなくなる。このように、切削刃35の設置数nは、切削力と可倒性を考慮して適切な数に決定される。
In the example of the cutting
また、カーボン付着物2を適切に除去するためには、当該切削刃35による打撃回数のみならず、切削刃35が有する打撃エネルギー(運動エネルギー)をも考慮することが好ましい。このために、切削条件を決定するパラメータとして、上記d、n、r、v以外にも、切削刃35の質量や刃先回転半径、回転数などを、カーボン付着物2の強度又は硬度に応じて適宜設定することが好ましい。
In order to appropriately remove the
また、本実施形態に係る切削装置30を用いた除去作業の結果、上昇管1には硬質カーボンが残存するが、軟質カーボンはほぼ残存しない。従って、次に除去作業を行うまでのサイクルタイムで、上昇管1内に残存した硬質カーボン上に新たな軟質カーボンが付着したとしても、該軟質カーボンが硬質化して硬質カーボンに変化することはない。よって、当該次の除去作業で該該軟質カーボンを適切に除去すれば、上昇管1内の硬質カーボンの厚みが急激に増大することはない。このため、上昇管1内でのカーボン付着物2の硬質化及び除去難化を抑制できる。
Further, as a result of the removal work using the
[6.第2の実施形態に係る切削装置]
次に、図9及び図10を参照して、本発明の第2の実施形態に係る切削装置30について説明する。図9、図10はそれぞれ、第2の実施形態に係る切削装置30を示す縦断面図、底面図である。
[6. Cutting device according to second embodiment]
Next, with reference to FIG.9 and FIG.10, the cutting
図9に示すように、第2の実施形態に係る切削装置30は、上昇管1内に挿入可能な大きさの略円筒形のハウジング31と、ハウジング31内に設置された回転駆動装置32と、回転駆動装置32の回転軸33の下端に装着された回転体52と、回転体52の外周に取り付けられた複数の可倒式の切削刃50とを備える。ハウジング31及び回転駆動装置32は、第1の実施形態と同様であるので、その詳細説明は省略する。
As shown in FIG. 9, the cutting
図9及び図10に示すように、回転体52は、回転駆動装置32から延びる回転軸33の先端に軸支されている。該回転体52は、略円柱形状を有し、回転駆動装置32により水平方向に回転する。この回転体52の外周には、複数(図示の例では8つ)のチェーン状の切削刃50が、等間隔で設置されている。この切削刃50は、例えばステンレス鋼等の金属製のチェーンで構成され、切削刃50の一端は回転体52の外周に固定され、他端は自由端となっている。
As shown in FIGS. 9 and 10, the rotating
回転体52の非回転時には、チェーン状の切削刃50は、重力により回転体52から下方に垂下する。一方、回転体52の回転時には、チェーン状の切削刃50は、該回転に伴う遠心力により、略水平方向に起立して、回転体52の周囲を周回する。このように切削刃50をチェーンで構成することによっても、回転刃状の切削ツールの切削刃を可倒式にすることができる。
When the
次に、このような第2の実施形態に係る切削装置30を用いて上昇管1内のカーボン付着物2を除去するときの動作について説明する。
Next, an operation when the
図9及び図10に示すように、切削装置30の回転駆動装置32により回転体52を回転させながら、該切削装置30を上昇管1内に挿入し、上昇管1の上端から下端に向けて一定速度で移動させる。これにより、回転体52に対して起立したチェーン状の切削刃50により、上昇管1の内面に付着したカーボン付着物2を上昇管1の上部側から順に切削して、上昇管1の内部空間を拡開することが可能である。
As shown in FIG. 9 and FIG. 10, the rotating
このとき、チェーン状の切削刃50は、回転体52の回転に伴う遠心力により起立して、上昇管1の内面に付着したカーボン付着物2に当接して切削する。カーボン付着物2が所定強度未満の軟質カーボンである場合、切削刃50は、該軟質カーボンに当接したときも起立状態を維持して、該軟質カーボンを好適に切削して除去する。一方、カーボン付着物2が所定強度以上の硬質カーボンである場合、切削刃50は、該硬質カーボンに当接したときには、水平方向(回転方向後方)若しくは垂直方向に傾倒して、該硬質カーボンを切削せずに逃げる。
At this time, the chain-shaped
以上のように、第2の実施形態に係るチェーン状の切削刃50を用いた場合も、第1の実施形態と同様に、可倒式の切削刃50を構成できる。そして、該可倒式の切削刃50は、比較的柔らかい軟質カーボンを好適に切削できる一方で、切削困難な硬質カーボンを無理に切削することなく、水平方向又は垂直方向に傾倒して逃げることができる。従って、切削装置30は、硬質カーボンを切削することなく該硬質カーボンの内周側に形成された比較的柔らかい軟質カーボンのみを容易かつ迅速に切削・除去できる。従って、切削装置30による切削速度(切削装置30の下降速度)を高速にすることができるので、限られた短時間内で、上昇管1の全長に渡ってカーボン付着物2の除去作業を完遂できる。
As described above, also when the chain-shaped
[7.カーボン付着物の除去作業のサイクル]
次に、上述したカーボン付着物除去装置を用いて複数の上昇管1内のカーボン付着物2を除去するサイクルについて説明する。
[7. Carbon deposit removal cycle]
Next, a cycle for removing the
上記のように、コークス炉10の上昇管1内面に付着したカーボン付着物2は、時間の経過とともに硬質化して、切削除去が困難な状態となるので、カーボン付着物2が硬質化する前に除去することが好ましい。カーボン付着物2が硬質化する速度は、様々な要因(例えばコークス炉10の温度、石炭の種類など)で変化するが、一般的に、上昇管1の内面に付着したカーボン付着物2が硬質化するまでには数ヶ月かかると考えられる。従って、切削装置30を用いた除去作業を高頻度で実施して、硬質化する前の比較的柔らかいカーボン付着物2を頻繁に除去すれば、上昇管1がカーボン付着物2により閉塞することを防止できる。
As described above, the
上昇管1の内面に付着したカーボン付着物2を、硬質化しないサイクルで除去し続けるためには、操業条件にも依るが、例えば、上昇管1の1本当たり「1回/週」程度の頻度での除去作業が必要である。従来の除去方法(図1、図2等参照)では、前述のように能率が悪いので、1本当たり「1回/週」程度の一様な除去作業ができなかった。
In order to keep removing
これに対し、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置20では、軽量、コンパクトな切削装置30を、高機動な移動気孔に搭載することにより、いずれの炭化室11の上昇管1にも容易にアプローチすることを可能とし、かつ、カーボン付着物2の除去作業を高頻度で行うことができる。これによって、毎回の除去作業を迅速かつ容易に実施できるとともに、各上昇管1内でカーボン付着物2が硬質化する前に除去可能となる。また、カーボン付着物除去装置20による除去作業を、自動運転ではなく、作業者による人的な観測・判断によって行うことにより、上昇管1内面の何れの場所においても、カーボン付着物2を取り残しなく一様に除去することも可能となる。
On the other hand, in the carbon
以下に、図11〜図15を参照して、カーボン付着物2の除去作業のサイクルについて検討した結果について説明する。
Below, with reference to FIGS. 11-15, the result of having examined the cycle of the removal operation | work of the
図11に示すように、上昇管1に対するカーボンの付着速度と、カーボン付着物2の硬質化速度は、コークス炉10の運転条件(例えば、温度、石炭装入レベル、石炭銘柄、石炭粒度、石炭水分量等)によって変化する。しかし、カーボン付着物2の厚みが、上昇管1の閉塞等の生産障害を及ぼすまでの時間は、数日〜数週間であり、一方、上昇管1に付着したカーボン付着物2が硬質化して除去困難となるのに要する時間は、1ヶ月〜数ヶ月であることが判っている。
As shown in FIG. 11, the carbon deposition rate on the
従って、図12に示すように、カーボンの付着速度の最も速い部類で考えると、除去サイクルの率束条件は、カーボン付着物2の硬質化時間ではなく、カーボン付着物2の厚みが生産障害(上昇管1からの石炭乾留ガスの吸引不良)を起こすまでの時間である。従って、図12に示すように、カーボン付着物2の厚みが、炭化室11におけるカーボンの生産効率維持限界となる厚み(175mm)となるまでに、上昇管1内のカーボン付着物2を所定のサイクルタイムt1で繰り返し除去する必要がある。
Therefore, as shown in FIG. 12, when considering the category with the fastest carbon deposition rate, the rate bundle condition of the removal cycle is not the hardening time of the
また、図13に示すように、カーボンの付着速度の遅い部類であっても、除去サイクルの率束条件は、図12の場合とほぼ同様となる。この場合も、図13に示すように、カーボン付着物2の厚みが、炭化室11におけるカーボンの生産効率維持限界となる厚み(175mm)となるまでに、上昇管1内のカーボン付着物2を所定のサイクルタイムt2(t2>t1)で繰り返し除去する必要がある。
Further, as shown in FIG. 13, the rate flux condition of the removal cycle is almost the same as in FIG. Also in this case, as shown in FIG. 13, the
ところが、コークス炉10の生産サイクルの都合上、上昇管1本当たりに掛けられる除去作業時間が15〜20分程度であるため、図1や図2のような従来の除去方法では、1回の除去作業で1本の上昇管1の全長に渡る除去が困難である。
However, for the convenience of the production cycle of the
従って、図14に示すように、限られた短時間(15〜20分)内での1回の除去作業では、カーボン付着物2の取り残しが発生するため、当該取り残した部分のカーボン付着物2の硬質化は、引き続き進行することとなる。このため、上昇管1内のカーボン付着物2が硬質化してしまうため、その後の除去作業における除去能力がより一層低減し、カーボン付着物2の付着厚みが時間の経過と共に増大していく。この結果、上昇管1内のカーボン付着物2の付着厚みが、生産効率維持限界(175mm)を超えて、上昇管1(φ=550mm)が閉塞するレベル(275mm)に達することなり、コークス炉10の操業を停止して、上昇管1の特別清掃作業を実施しなければならなくなる。このように、従来の除去方法では、1回の除去作業時間が短時間に限られる場合には、コークス炉10の操業停止といった重度の生産障害を引き起こすことがあった。
Therefore, as shown in FIG. 14, in one removal operation within a limited short time (15 to 20 minutes), the
これに対し、本実施形態に係るカーボン付着物除去方法によれば、上昇管1全長に渡ってカーボン付着物2を一様に除去でき、かつ、除去速度が迅速である。このため、図15に示すように、限られたサイクルタイムt1内での除去作業であっても、カーボン付着物2の除去し残しが無く、常にカーボン付着物2の厚みを生産効率維持限界(175mm)よりも小さくできるとともに、上昇管1内におけるカーボン付着物2の硬質化部位の発生を皆無化、若しくは大幅に抑制できる。
On the other hand, according to the carbon deposit removal method according to the present embodiment, the
上述したように上昇管1の1本当たりの除去作業時間が一定時間に限られている(コークス炉10の操業に合わせたサイクルを守らざるを得ない)ので、従来の人力による除去作業(図1参照。)では、上昇管1全長に渡って、カーボン付着物2を一様に除去しきれず、除去品質が悪かった(図14参照。)。
As described above, the removal work time per one
これに対し、本実施形態では、上記のカーボン付着物除去装置20の導入により、毎回の除去作業で、軟質カーボンを確実に一様除去できるため、除去し残しによる硬質カーボンの生成を抑制可能である。従って、硬質カーボンを除去するための生産停止(例えば、図14に示した特別清掃)が発生せず、生産障害を引き起こさないので、コークス炉10の生産性を高めることができる。また、硬質カーボンの成長に起因する上昇管1の寿命因子(例えば、上昇管1の内張り耐火物の痛み)を排除でき、上昇管1を高寿命化できる。さらに、上昇管1内に、安定した内径のガス流路を常に確保できるので、コークス炉10によるコークスの生産や品質が安定するという利点もある。加えて、図1の掻き落とし作業のような、作業者にとって、きつくて、汚く、危険な人力作業を排除できる。
On the other hand, in this embodiment, by introducing the carbon
また、図15に示すような、本実施形態に係る除去方法による除去サイクルタイムは、次の(a)カーボン付着物除去装置20の能力の条件と、(b)外的な制約条件とを考慮して決定される。
Moreover, the removal cycle time by the removal method according to the present embodiment as shown in FIG. 15 takes into consideration the following (a) capacity condition of the carbon
(a)カーボン付着物除去装置20の能力の条件
同一水平面内で回転する切削刃35の設置数nを増加させる、或いは、切削装置30の垂直方向に切削刃35を多段に設置して設置数nを増加させることで、短時間で同一の除去性能を得ることが可能となる(この場合、回転駆動機構32(例えば電動機)の出力や、切削装置30の昇降速度(上記移動速度vではない。)なども増加させる必要がある)。例えば、切削刃35を垂直方向に3mに渡って多段に積み上げた切削装置30を用いれば、該切削装置30による走査距離は3mになりますし、除去対象が打撃される回数も格段に増加する。例えば、図4又は図5に示したカーボン付着物除去装置20の装置構成では、切削装置30による除去作業の正味時間を12分、各上昇管1に対する該切削装置30の移動・位置決め時間を5〜8分として、17〜20分程度の除去サイクルタイムt1を実現可能である。しかし、上記のように切削刃35の設置数nを増加させれば、除去作業の正味時間をより削減して、除去サイクルタイムt1を短縮可能である。
(A) Conditions for the capacity of the carbon
(b)外的な制約条件
外的な制約条件は、カーボン付着物除去装置20の装置構成に起因するのではなく、コークス炉10の生産活動により制約される時間である。この外的な制約条件は、コークス炉10の操業条件(例えば、1台の生産移動機械(装入車16等)が担当する炭化室11の数、コークス炉10の生産状況(稼働率等)など)に応じて変化するので、一概には言えない。しかし、一般的なコークス炉10の操業条件を考慮すると、除去サイクルタイムt1は、例えば概ね10〜20分程度の短時間に制限される。しかし、本実施形態に係るカーボン付着物除去方法によれば、当該の短時間内でカーボン付着物2を必要十分に除去可能である。
(B) External restriction condition The external restriction condition is not caused by the device configuration of the carbon
[8.まとめ]
以上、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置及び方法について説明した。本実施形態によれば、可倒式の切削刃35、50を備えた簡易な回転刃状切削ツール(切削装置30)を用いて、上昇管1内のカーボン付着物2を切削する。これにより、上昇管1内面に付着した後に硬質化した、除去困難な硬質カーボンの切削・除去を諦め、該硬質カーボンの内周側に新たに形成された、硬質化する前の柔らかい軟質カーボンを、高速かつ能率的に除去することができる。従って、コークス炉10の操業障害を発生させることなく、限られた短時間内(例えば15〜20分以内)で、1本の上昇管1の全長に渡って、ムラ無く一様にカーボン付着物2を除去することができる。
[8. Summary]
The carbon deposit removal apparatus and method according to the present embodiment have been described above. According to the present embodiment, the
よって、コークス炉10に設けられた多数の上昇管1に対し、高頻度で繰り返し除去作業を遂行できるので、各上昇管1内に付着するカーボン付着物2が硬質化する前に、該カーボン付着物2を頻繁に除去できる。従って、上昇管1内におけるカーボン付着物2の硬質化、除去難化を防ぐことができる。
Therefore, since the removal work can be repeatedly performed at a high frequency with respect to a large number of ascending
一般的に上昇管1の寿命は数年(例えば4〜6年)であるが、本実施形態によれば、少なくとも当該寿命が尽きるまでの期間は、上昇管1に対する除去作業を短いサイクルタイムで頻繁に行うことができるため、上昇管1の閉塞等による生産障害を回避可能である。
Generally, the life of the
また、本実施形態に係るカーボン付着物除去装置20は、上記軽量・コンパクトな切削装置30と、機動性の高い炉上移動用兼上昇管アプローチ用の移動機構とを組み合わせた構造である。さらに、該移動機構は、コークス炉10の操業移動装置(装入車16等)に干渉しない構造である、従って、コークス炉10における操業障害を発生させることなく、多数の上昇管1内のカーボン付着物2の除去作業を、容易かつ高頻度に実行できる。
Further, the carbon
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited to such examples. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、可倒式の切削刃として、矩形金属板からなる切削刃35やチェーン状の切削刃50を用いたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、三角金属板からなる切削刃や、円錐、三角錐等のビット状の切削刃など、任意の形状及び材質の切削部材を用いてもよい。また、切削刃の設置数や配置、可倒式の構造なども、上記実施形態の例に限定されず、任意に設計変更可能である。
For example, in the above-described embodiment, the
1 上昇管
2 カーボン付着物
10 コークス炉
11 炭化室
20 カーボン付着物除去装置
21 台車
22 クレーン機構
23 枠体
30 切削装置
31 ハウジング
32 回転駆動装置
33 回転軸
34、52 回転体
35、50 切削刃
40 移動機構
41 ウィンチ
42 支持体
43 ワイヤ
44 滑車
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記切削手段を前記上昇管内で鉛直方向に移動させる移動手段と、
を備え、
前記切削手段は、
鉛直方向に延びる回転軸に軸支された回転体と、
前記回転軸を介して前記回転体を回転させる回転駆動装置と、
前記回転体の外周に設けられた可倒式の切削刃と、
を備えることを特徴とする、カーボン付着物除去装置。 Cutting means inserted into the riser pipe of the coke oven and cutting carbon deposits adhered to the inner surface of the riser pipe;
Moving means for moving the cutting means in the vertical direction in the riser;
With
The cutting means is
A rotating body supported by a rotating shaft extending in a vertical direction;
A rotation drive device that rotates the rotating body via the rotating shaft;
A retractable cutting blade provided on the outer periphery of the rotating body;
A carbon deposit removing device comprising:
前記回転体の回転に伴う遠心力により起立して、所定強度未満の前記カーボン付着物を切削し、
前記所定強度以上の前記カーボン付着物に当接したときには、傾倒することを特徴とする、請求項1に記載のカーボン付着物除去装置。 The retractable cutting blade is
Standing up by centrifugal force accompanying the rotation of the rotating body, cutting the carbon deposits less than a predetermined strength,
2. The carbon deposit removing device according to claim 1, wherein the carbon deposit removing device tilts when it comes into contact with the carbon deposit having the predetermined strength or more. 3.
前記上昇管の内面に付着して硬質化した、気孔率が40%未満の硬質カーボンと、
前記硬質カーボンの内周側に付着した、気孔率が40%以上の軟質カーボンと、
を含み、
前記可倒式の切削刃は、
前記軟質カーボンに当接したときには、起立した状態で前記軟質カーボンを切削し、
前記硬質カーボンに当接したときには、該硬質カーボンから逃げるように傾倒することを特徴とする、請求項1又は2に記載のカーボン付着物除去装置。 The carbon deposit is
Hard carbon adhered to the inner surface of the riser and having a porosity of less than 40%;
Soft carbon adhering to the inner peripheral side of the hard carbon and having a porosity of 40% or more;
Including
The retractable cutting blade is
When contacting the soft carbon, the soft carbon is cut while standing,
3. The carbon deposit removing device according to claim 1, wherein the carbon deposit removing device tilts so as to escape from the hard carbon when contacting the hard carbon. 4.
鉛直方向に延びる回転軸に軸支された回転体と、前記回転軸を介して前記回転体を回転させる回転駆動装置と、前記回転体の外周に設けられた可倒式の切削刃とを備える切削手段を、前記上昇管内に挿入して鉛直方向に移動させ、前記切削刃によって、前記上昇管の全体に渡って前記カーボン付着物を切削することを特徴とする、カーボン付着物除去方法。 In the carbon deposit removal method for removing carbon deposits attached to the riser pipe of the coke oven,
A rotating body supported by a rotating shaft extending in the vertical direction, a rotation driving device that rotates the rotating body via the rotating shaft, and a retractable cutting blade provided on the outer periphery of the rotating body. A carbon deposit removing method, wherein a cutting means is inserted into the rising pipe and moved in the vertical direction, and the carbon deposit is cut over the entire rising pipe by the cutting blade.
前記回転体の回転に伴う遠心力により起立して、所定強度未満の前記カーボン付着物を切削し、
前記所定強度以上の前記カーボン付着物に当接したときには、傾倒することを特徴とする、請求項4に記載のカーボン付着物除去方法。 The retractable cutting blade is
Standing up by centrifugal force accompanying the rotation of the rotating body, cutting the carbon deposits less than a predetermined strength,
5. The carbon deposit removing method according to claim 4, wherein the carbon deposit is tilted when it comes into contact with the carbon deposit having a predetermined strength or more.
前記上昇管の内面に付着して硬質化した、気孔率が40%未満の硬質カーボンと、
前記硬質カーボンの内周側に付着した、気孔率が40%以上の軟質カーボンと、
を含み、
前記可倒式の切削刃は、
前記軟質カーボンに当接したときには、起立した状態で前記軟質カーボンを切削し、
前記硬質カーボンに当接したときには、該硬質カーボンから逃げるように傾倒することを特徴とする、請求項4又は5に記載のカーボン付着物除去方法。
The carbon deposit is
Hard carbon adhered to the inner surface of the riser and having a porosity of less than 40%;
Soft carbon adhering to the inner peripheral side of the hard carbon and having a porosity of 40% or more;
Including
The retractable cutting blade is
When contacting the soft carbon, the soft carbon is cut while standing,
The method for removing carbon deposits according to claim 4 or 5, wherein when contacting the hard carbon, the hard carbon is tilted so as to escape from the hard carbon.
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