JP2015131869A - コークス炉の炉締構造及び炉締方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クロスタイロッドによってバックステイに締め付け力を付与するコークス炉の炉締構造において、クロスタイロッド中空部に空気を流すに際し、クロスタイロッドへの空気供給配管の接続手段と、クロスタイロッドの各々に均一に冷却空気を供給し、クロスタイロッド溝内における小爆発を防止し、クロスタイロッドの腐食を防止する方法を提供する。
【解決手段】クロスタイロッド５に空気を供給する支管１２とクロスタイロッドとの間をフレキシブル配管１４で接続し、支管に流量調整機構を有することにより、クロスタイロッドに空気を供給できる。クロスタイロッドはクロスタイロッド溝２２内に収容され、クロスタイロッド溝内を粉粒体で充填し、クロスタイロッド溝内での小爆発を防止する。クロスタイロッドとして、Ｍｏを含有する合金鋼鋼管を用い、クロスタイロッドの腐食による減肉を遅らせ、優れた高温強度が実現するコークス炉の炉締構造。
【選択図】図１

Description

本発明は、コークス炉の炉長方向両側に垂直方向に配置したバックステイに、炉頂煉瓦内を貫通するクロスタイロッドによって締め付け力を付与し、これによってコークス炉の煉瓦構造を拘束するコークス炉の炉締構造及び炉締方法に関するものである。

室炉式のコークス炉においては、図６に示すように、多数の炭化室２と燃焼室３とが交互に配置され、各炭化室と燃焼室との間は煉瓦で炉壁が構築される。炭化室の長手方向を炉長方向３１とよぶ。また、多数の炭化室の配置方向を炉団長方向３２という。このように構築された煉瓦構造が緩まないように、炉長方向両端に垂直にバックステイ４を配置し、両端のバックステイ間の炉締力によって煉瓦構造を拘束する。炉団長方向３２では、燃焼室配置部に対応してバックステイが配置される。バックステイは剛性の高いＨ形鋼であり、１本又は２本１組にして直立させ、炉長方向両端に配置する。炉長方向両端のバックステイの間には、上下各２本または多い場合には６本ずつのクロスタイロッド５と呼ばれる棒鋼を配置し、このクロスタイロッド５とバックステイ４とをナット４６及びスプリング４７を用いて接続することにより、両バックステイ間に締め付け力を発生させ、それによってバックステイ間の煉瓦構造を拘束している。以後、特に限定しない限り、本明細書においてクロスタイロッドとは炉頂側に配置されたクロスタイロッドを意味する。

クロスタイロッドは、炉頂煉瓦に設けられた溝あるいは孔の中に貫通して配置される（以下、クロスタイロッドが配置される溝又は孔を、総称して「クロスタイロッド溝」という）。そのため、高温の燃焼室や炭化室の熱が炉頂煉瓦を介してクロスタイロッドに伝わり、クロスタイロッドの温度が上昇し、その結果クロスタイロッドが伸びるために張力が低下してバックステイによる拘束力を維持できなくなり、さらにはクロスタイロッドの引張許容応力が低下して切れてしまうことがある。

炭化室頂部の一端には、石炭乾留中に炭化室２内で発生したガス（コークス炉ガス）を排出するための上昇管２４が設けられている。炉長方向に配置されたクロスタイロッドのうち、上昇管に隣接する部分については、高温のガスとの距離が近いため、ガスが有する熱が炉頂部煉瓦を伝わってクロスタイロッドを加熱し、クロスタイロッドの温度が５００℃以上にまで達することがある。クロスタイロッドには引張力がかかった状態なので、この高温状態によってクロスタイロッドが伸び、さらには断裂することがある。

このようにしてクロスタイロッドによる拘束力が低下し、あるいは拘束力がなくなると、各炭化室における装入・窯出作業の繰り返しによる温度変化、または窯出の影響などにより、コークス炉を構成する炉体煉瓦が炉長方向に膨張することとなる。

クロスタイロッドの温度上昇を防止する手段として、クロスタイロッドの長手方向にクロスタイロッドを包囲するように外管を設ける方法が、既に昭和５０年代に建設されたコークス炉において実用化されている。さらに、特許文献１においては、クロスアンカー（クロスタイロッド）の保護管を二重管とし、外管と内管との間に空気断熱部を形成し、内管とクロスアンカー間の空気断熱部との相乗効果によって、クロスアンカーへの熱伝達を抑制する発明が開示されている。特許文献２には、保護パイプ（外管）の内面下端にテンションロッド（クロスタイロッド）を支持する部材を配設することにより保護パイプを経由してテンションロッドに伝わる熱伝導が軽減され、テンションロッドの局部過熱を防止する発明が開示されているとともに、保護パイプ上面に炉頂煉瓦を貫通した流体吹き込み用短管を設け、ロッドが部分加熱した場合でも流体吹き込み用短管から冷却水等を吹き込むことで加熱部分の冷却が可能であり寿命の延長につながる発明が開示されている。

しかしながら、クロスタイロッドを包囲する外管内の自然空冷または強制空気を流通させても、上述したような局所的高温化によるクロスタイロッドの局所過加熱に対してはほとんど効果を発揮しておらず、依然としてクロスタイロッドの伸張現象は解消されない。また、外管上面に設けた流体吹き込み用短管を用いて冷却水を吹き込む方法を採用しても、排水孔又は蒸発水分の放出孔がない場合、吹込量が制限されタイロッドが過加熱されること、局所的に注水することによりタイロッドの長手方向又は断面内で温度差が発生し脆くなるという問題があった。

特許文献３には、コークス炉におけるクロスタイロッドの局所的過加熱を防止することのできる冷却を実現するための２つの炉締構造が開示されている。第１の手段では、クロスタイロッドあるいはクロスタイロッドを包囲する外管に配管を沿わせ、その配管又は外管内に冷却媒体を流すことによってクロスタイロッドを冷却する。ただし、当該第１の手段は、構造が複雑で設備費が高くなり、またクロスタイロッドを設置する炉頂煉瓦の溝内に収まらなくなることがある。第２の手段では、図５（ａ）に示すように、クロスタイロッド５として中空鋼管を用い、中空鋼管の中空部１７に冷却媒体として空気を流すことによってクロスタイロッドを冷却する。

実開平５−３０１３７号公報 登録実用新案第３０００２５９号公報 特開２００４−１２４００１号公報

炭化室、燃焼室を構成する煉瓦は、建設時の常温状態に比較し、稼働して高温に保持されると炉長方向に熱膨張する。そして、コークス炉の稼働状況に対応して熱膨張量も変動する。炉長方向両端に配置されたバックステイは、炭化室の熱膨張に応じて位置が変化する。クロスタイロッドに冷却空気を供給するための設備はバックステイに固定することとなるので、当該設備はバックステイの位置変動に対応して炉長方向の位置が変動することとなる。一方、クロスタイロッドと煉瓦構築物は線膨張率が異なるため、空気供給設備とクロスタイロッド端部との位置関係は、炭化室の膨張に応じて変化することとなり、空気供給設備とクロスタイロッド端部との間の空気供給配管の接続が困難となる。次に、長さの経年変化についてみると、同じ稼働状況であれば煉瓦構築物の長さはゆっくりとした速度で膨張して行くのに対して、クロスタイロッドの長さは、夏冬の温度変化や降雨などの繰り返し温度変化により経年変化するため、長い時間経過では、空気供給設備とクロスタイロッド端部との間の空気供給配管の接続が困難となる。本発明は第１に、空気供給設備とクロスタイロッド端部との間の空気供給配管の接続手段を提供することを目的とする。

炉団式のコークス炉において、炉団長方向に多数の炭化室と燃焼室が配置されている。バックステイは燃焼室ごとに配置されており、バックステイごとにクロスタイロッドも配置されている。そのため、クロスタイロッドの数は炉団長方向で多数となる。前記特許文献３に記載の第２の手段である、クロスタイロッドとして中空鋼管を用い、中空鋼管の中空部に冷却媒体として空気を流すことによってクロスタイロッドを冷却する炉締構造において、炉団長方向に多数配列されたクロスタイロッドのそれぞれに均一に冷却用空気を供給することが困難であった。本発明は第２に、炉団長方向に多数配列されたクロスタイロッドのそれぞれに均一に冷却用空気を供給することを目的とする。

炭化室内の空間部にはコークス炉ガスが充満しており、炭化室炉頂煉瓦構造体の煉瓦目地を経由して、コークス炉ガスが前記クロスタイロッド溝まで漏洩してくる。コークス炉ガスは可燃性ガスであり、クロスタイロッド溝内において外気と混合し、クロスタイロッド溝内において頻繁に小爆発を起こすこととなる。小爆発が起こると、衝撃により周囲の煉瓦の目地の開きを増大して炉上にＣＯガスが漏れ出す可能性が高まるだけでなく、高温火炎がクロスタイロッドに接触してその高温化をもたらし、その寿命を低下させる。本発明は第３に、クロスタイロッド溝内におけるコークス炉ガスの小爆発を防止することを目的とする。

クロスタイロッド溝に漏洩するコークス炉ガスは２〜８グラム／ｍ³程度のＳ分を含有しており、クロスタイロッド溝内に配置されたクロスタイロッドを腐食させる原因となる。クロスタイロッドが腐食すると、クロスタイロッドの有効外径を減少させ、最終的にクロスタイロッドを破断に至らしめる原因となる。本発明は第４に、コークス炉ガスとの接触に起因するクロスタイロッドの腐食を防止することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）コークス炉々団長方向に複数配列したクロスタイロッド５によってバックステイ４に締め付け力を付与するコークス炉の炉締構造において、クロスタイロッド５として中空鋼管を用い、該中空鋼管の中空部１７に冷却媒体として空気を流すものであって、
炉団長方向に伸びる空気供給管（以下「枕管１１」ともいう。）を配置し、枕管１１には供給空気を分岐する支管１２を複数設け、各支管１２から１又は複数のクロスタイロッド５に空気を供給し、各支管１２とクロスタイロッド５との間は、フレキシブル配管１４によって接続されていることを特徴とするコークス炉の炉締構造。
（２）支管１２には空気流量を調整するための流量調整機構１５を有していることを特徴とする上記（１）に記載のコークス炉の炉締構造。
（３）コークス炉々団長方向に複数配列したクロスタイロッドによってバックステイに締め付け力を付与するコークス炉の炉締構造において、クロスタイロッド５として中空鋼管を用い、該中空鋼管の中空部１７に冷却媒体として空気を流すものであって、
炉頂煉瓦上辺には炉長方向に伸びるクロスタイロッド溝２２を有し、クロスタイロッド５はクロスタイロッド溝２２内に収容され、当該溝内は粉粒体１８で充填されてなることを特徴とするコークス炉の炉締構造。
（４）炉頂煉瓦上辺には炉長方向に伸びるクロスタイロッド溝２２を有し、クロスタイロッド５はクロスタイロッド溝２２内に収容され、当該溝内は粉粒体１８で充填されてなることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載のコークス炉の炉締構造。
（５）クロスタイロッド５として、Ｍｏを含有する合金鋼鋼管を用いることを特徴とする上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のコークス炉の炉締構造。
（６）上記（１）、（２）、又は（４）のいずれかに記載のコークス炉の炉締構造を用いた炉締方法であって、流量調整機構１５の調整については、炉団長方向に配列するクロスタイロッドに供給する空気流量が炉団長方向位置によらず均一になるように調整することを特徴とするコークス炉の炉締方法。

本発明は、コークス炉々団長方向に複数配列したクロスタイロッドによってバックステイに締め付け力を付与するコークス炉の炉締構造において、クロスタイロッドとして中空鋼管を用い、該中空鋼管の中空部に冷却媒体として空気を流すに際し、空気を供給する支管とクロスタイロッドとの間をフレキシブル配管によって接続することにより、支管とクロスタイロッド端部との位置に変化が生じても、支障なく空気を供給することが可能となる。

本発明はまた、クロスタイロッド溝内を粉粒体で充填することにより、たとえクロスタイロッド溝内へのコークス炉ガスの混入と外気の混入があったとしても、爆発に至らしめないこととすることができる。

本発明はさらに、クロスタイロッドとして、Ｍｏを含有する合金鋼鋼管を用いることにより、クロスタイロッドの腐食による減肉を遅らせ、クロスタイロッドの寿命を増大することが可能となるとともに、高温強度に優れるので、中空鋼管の肉厚を減らして冷却効果を増大することが可能となる。

本発明のコークス炉の炉締構造の一例を示す部分斜視図である。 本発明のコークス炉の炉締構造で用いるフレキシブル配管の一例を示す図であり、（ａ）Ｕ曲管、（ｂ）２偏心曲管、（ｃ）円形曲管、（ｄ）自在曲管である。 本発明のコークス炉の炉締構造の一例を示す部分図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 本発明のコークス炉の炉締構造の一例を示す部分平面図である。 クロスタイロッド溝内を示す断面図である。 コークス炉の炉締構造を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は正面図である。

図６に示すように、コークス炉のバックステイ４は、通常は燃焼室３の両端の位置に垂直に立設されるＨ形鋼である。クロスタイロッドは、炉頂煉瓦に設けられた溝あるいは孔（総称して「クロスタイロッド溝２２」という。）の中に貫通して配置される。炉長方向３１両端のバックステイ４との間をナット４６と炉締スプリング４７によって連結する。連結部に用いられる炉締スプリング４７によってバックステイ４に締め付け力が付与される。

本発明においては、クロスタイロッド５として図５に示すように中空部１７を有する中空鋼管を用い、該中空鋼管の中空部１７に冷却媒体として空気を流すことによってクロスタイロッドの冷却を図る。

コークス炉においては、各炉団毎に炉団長方向３２に多数のクロスタイロッド５を有しており、各クロスタイロッド毎に本発明の冷却媒体を流す配管がなされているので、配管の総数は極めて多くなる。本発明では、炉団長方向に伸びる空気供給管（枕管１１）を配置し、枕管１１には供給空気を分岐する支管１２を複数設け、各支管１２から１又は複数のクロスタイロッド５に空気を供給する。図４（ａ）に示すように、１本の支管１２から１本のクロスタイロッド５に空気を供給することとしてもよい。好ましくは、図１に示すように、１本の支管１２の先をさらに２本の枝支管１３に枝分かれさせ、２本の枝支管１３の先端をそれぞれ２本のクロスタイロッド５と接続することとしてもよい。本発明では、枝支管１３を含めて支管１２と呼ぶ。支管１２から枝分かれして供給する先は、各炭化室毎のクロスタイロッドを１組とすると好ましい。

クロスタイロッド５に冷却空気を供給するための枕管１１及び支管１２はバックステイ４に固定した支持装置に支持されることとなる。一方、前述のとおり、炉長方向両端に配置されたバックステイ４は、炭化室の熱膨張に応じて位置が変化するので、枕管１１及び支管１２はバックステイ４の位置変動に対応して炉長方向の位置が変動することとなる。これに対し、炭化室が長手方向に膨張し、クロスタイロッドとの長さの変化が発生した場合、空気供給設備の支管とクロスタイロッド端部との位置関係は変化することとなり、支管とクロスタイロッド端部との間の空気供給配管の接続が困難となる。長さの経年変化についてみると、稼働状況により煉瓦間の目地開きや亀裂発生、該部への煉瓦粉・モルタル粉の侵入などにより煉瓦構築物の長さは不規則に変化する一方、クロスタイロッドの長さは夏冬の温度変化や降雨などの繰り返し温度変化など、煉瓦構造物とは異なる要因により経年変化するため、長い時間経過では支管とクロスタイロッド端部との間の空気供給配管の接続が困難となる（本発明の第１の課題）。

本発明においては、各支管１２とクロスタイロッド５との間をフレキシブル配管１４によって接続することにより、上記第１の課題を解決した。図４（ａ）に示すように、支管が枝支管を有しない場合は、支管１２の先端部とクロスタイロッド５端部との間をフレキシブル配管１４によって接続する。図１に示すように、支管１２が枝支管１３を有する場合は、枝支管１３の先端部とクロスタイロッド５端部との間をフレキシブル配管１４によって接続する。フレキシブル配管とは、可撓性を有する配管の総称であり、図２（ａ）に示すＵ曲管、図２（ｂ）に示す２偏心曲管、図２（ｃ）に示す円形曲管、図２（ｄ）に示す自在曲管を含む概念である。自在曲管を用いれば、フレキシブル配管を設置するスペースを最小とすることができるので好ましい。自在曲管としては、例えば薄手ステンレス鋼管の表面をベローズ（蛇腹）加工したもの、あるいはその鋼管の表面をステンレス鋼製の網で保護したものが好適に用いられる。

本発明においては、上述のとおり、炉団長方向３２に伸びる空気供給管（枕管１１）を配置し、枕管１１には供給空気を分岐する支管１２を複数設け、各支管１２からクロスタイロッド５に空気を供給する。枕管１１の中を空気が一方向に流れるため、流体の抵抗に基づく圧力損失が発生し、枕管１１に空気が供給される側（上流側）の空気圧力は十分に高いものの、空気供給の下流側においては枕管内の空気圧力が低下する。そのためクロスタイロッドに供給される空気量は、枕管圧力が高い上流側は十分であるものの、下流側において流量不足となる。下流側の流量を確保しようとすると、上流側で流量が過大となる。炉団長方向に多数配列されたクロスタイロッドのそれぞれに均一に冷却用空気を供給することが必要である（本発明の第２の課題）。また、炉団を構成する各炭化室及び燃焼室列は、老朽化に伴い温度ばらつきが発生する。その場合、温度が過大に上昇したクロスタイロッドについては、他のクロスタイロッドに比較して冷却空気流量を増大することが好ましい。

本発明は、クロスタイロッドに空気を供給する支管１２に空気流量を調整するための流量調整機構１５を設けることによりこの課題を解決することができる。流量調整機構１５は支管１２ごとに設ける。支管の先端がさらに枝支管に枝分かれする場合、図４（ｂ）に示すように枝分かれ前に流量調整機構１５を設ける方法と、図３に示すように枝分かれ後の各枝支管１３に流量調整機構１５を設ける方法のいずれかを採用することができる。流量調整機構１５としては、ボール弁などの通常の流量調整弁を好ましく用いることができる。支管ごとの流量調整機構の調整によって空気流量を最適化するに際し、支管ごとに空気流量計を設け、空気流量が一定になるように流量を調整することとしてもよい。あるいは、クロスタイロッドに温度計を設置し、クロスタイロッド温度が目標温度に冷却されるよう、空気流量を調整することとしてもよい。

支管ごとの空気流量調整に際し、単純に枕管内の圧力損失に基づく空気流量不均一を調整するのみでも、本発明の効果を十分に発揮することができる。そしてその場合、枕管内の圧力損失状況を予測することができ、枕管からの支管入り口部における空気圧力に応じて空気流量を目標値とするための空気流量調整機構の抵抗量を予測することができる場合は、本発明の空気流量調整機構として、抵抗力可変の弁を設けるのではなく、抵抗力固定の抵抗板（オリフィス）を設けることとしてもよい。枕管の圧力が高い上流側ほど抵抗を大きくし、枕管の圧力が低い下流側ほど抵抗を小さくすることとなる。

クロスタイロッド５は、図５に示すように炉頂煉瓦２１に設けられたクロスタイロッド溝２２内に配置されている。炭化室上部に充満するコークス炉ガスは、炭化室炉頂煉瓦構造体の煉瓦目地開き部を経由してクロスタイロッド溝２２まで漏洩してくる。コークス炉ガスは水素ガスを約５０％含む可燃性ガスであり、クロスタイロッド溝内において外気と混合し、クロスタイロッド溝内において頻繁に小爆発を起こすこととなる（本発明の第３の課題）。

本発明は、図５（ｂ）に示すように、クロスタイロッド溝２２内を粉粒体１８で充填することにより、この問題を解決した。クロスタイロッド溝２２は、その上部に設けた蓋２３によって外気と隔てられている。蓋２３の隙間からクロスタイロッド溝内に外気が混入し、溝内でコークス炉ガスと外気が混合し、溝内で小爆発を起こすこととなる。本発明においては、クロスタイロッド溝内を粉粒体で充填することにより、たとえ溝内へのコークス炉ガスの混入と外気の混入があったとしても、爆発に至らしめないこととすることができる。

クロスタイロッド溝内に充填する粉粒体１８としては、砂が好適に用いられる。粉粒体として煉瓦粉を用いることとしてもよい。また、クロスタイロッド溝の下部にモルタル１９を敷いて固化させ、クロスタイロッドをそのモルタルの上部に配設し、残りの空間を粉粒体１８で充填することとしてもよい（図５（ｂ））。

クロスタイロッド溝内を粉粒体で充填すると、何も充填しない空間とする従来例と比較し、クロスタイロッド溝内における熱伝導性は上昇する。そのため、クロスタイロッドの温度が上昇する原因となり得る。本発明においては、クロスタイロッドとして中空鋼管を用い、中空鋼管の中空部に冷却媒体として空気を流すこととしているので、たとえクロスタイロッド溝内を粉粒体で充填して温度上昇の要因が増えるとしても、クロスタイロッドを十分に冷却することができるので好ましい。

従来、クロスタイロッドの素材としては、通常の炭素鋼が用いられていた。クロスタイロッド溝に漏洩するコークス炉ガスはＳ分を含有しており、クロスタイロッド溝内に配置されたクロスタイロッドを腐食させる原因となる。この点は、クロスタイロッド溝内に粉粒体を充填する本発明においても解消されない。クロスタイロッドが腐食すると、クロスタイロッドの有効外径を減少させ、最終的にクロスタイロッドを破断に至らしめる原因となる（本発明の第４の課題）。

本発明は、クロスタイロッドとしてＭｏを含有する合金鋼鋼管を用いることにより上記問題を解決した。Ｍｏを含有する合金鋼鋼管は、Ｓその他不純物に対する腐食抵抗を有する。そのため、クロスタイロッドがＳ分を含有するコークス炉ガスと接触しても、クロスタイロッドの腐食による減肉を遅らせ、クロスタイロッドの寿命を増大することが可能となる。合金鋼鋼管のＭｏ含有量は０．４質量％以上とすること好ましい。これにより、十分な耐食性を有するとともに、高温強度を確保することができる。

Ｍｏを含有する合金鋼鋼管として、ＪＩＳＧ３４６２に規定するボイラ・熱交換器用合金鋼鋼管、ＪＩＳＧ３４５８に規定する配管用合金鋼鋼管が好ましく用いられる。

Ｍｏを含有する合金鋼鋼管、特に上記ＪＩＳに規定する鋼管はいずれも、耐食性に優れるとともに、通常の炭素鋼と比較して高温強度が優れている点を特徴とする。クロスタイロッドの破損は高温に上昇した部分において発生するので、高温強度が優れる素材を用いることにより、クロスタイロッドの破損を防止することができ、また、クロスタイロッドの断面積を低減する余地を提供することとなる。本発明においては、クロスタイロッドを従来のムクの棒から中空の鋼管に変更するため、外径を変更しなければ断面積が低減することとなる。クロスタイロッド溝として既定の寸法のものを用いるため、クロスタイロッドの外径を大幅に増加することも困難である。これに対し、クロスタイロッド鋼管の素材としてＭｏを含有する合金鋼鋼管を用いる本発明では、断面積を減少させることが可能となるので、外径を同一あるいは若干増加するのみによって、十分な高温強度を有するクロスタイロッドを設計することが可能となる。また、クロスタイロッドを中空鋼管として中空部に冷却空気を流す本発明において、クロスタイロッド鋼管の肉厚が薄いほど、冷却効果を増大することができる。高温強度に優れるＭｏを含有する合金鋼鋼管を用いることにより、鋼管の肉厚を薄くする余地が生まれるので、冷却効果を増大する上でも好ましい。

ＪＩＳＧ３４６２に規定するボイラ・熱交換器用合金鋼鋼管としてはＳＴＢＡ１２〜２６が規定され、ＪＩＳＧ３４５８に規定する配管用合金鋼鋼管としてはＳＴＰＡ１２〜２６が規定されている。末尾の数値が大きくなるほど、Ｃｒをはじめとする合金添加量が増大し、高温強度が向上する。本発明においては、性能とコストのバランスにおいて、ＳＴＢＡ２２、ＳＴＰＡ２２を好ましく用いることができる。

炭化室炉長１５ｍで装入孔を４個有する炭化室５０窯で構成されるコークス炉に本発明を適用した。図１、３、６に概要を示す。バックステイ４は燃焼室壁構造を両側から挟む位置に配置されており、炉頂側のクロスタイロッド５はバックステイ４の頂部から２００ｍｍ下のフランジ部を挟む位置にフランジ部に接するように配置され、炉頂煉瓦内のクロスタイロッド溝２２に埋設されている。従来例では、クロスタイロッド５としてＳＳ４００直径５０ｍｍφ長さ１６．５ｍの棒鋼を用いている。断面積は１９．６２ｃｍ²である。

本発明例１として、クロスタイロッドを中空鋼管としたものを準備した。材質にはＪＩＳＧ３４５８に規定するＳＴＰＡ２２を採用し、外径６０．３ｍｍ、板厚１２．５ｍｍ、断面積は１８．７６ｃｍ²とした。

コークス炉の炉長方向一方の端部（押出機側）に、炉団長方向に伸びる空気供給管（枕管１１）を設けている。枕管１１は炉団長方向３２の全長にわたっており、枕管１１の一方の端部（石炭塔側）において空気ブロワ１６から空気を供給する。枕管１１の直径は ３００ｍｍ、全長は１３０ｍである。枕管１１から分岐する支管１２は、バックステイ４と対応した位置から分岐する。支管１２の総数はバックステイの総数に対応する。支管１２はさらに２つの枝支管１３に分岐し、１本の支管１２から２本のクロスタイロッド５に空気を供給する。ひとつの炭化室の両側に配置されたクロスタイロッドを一組とし、この一組２本のクロスタイロッドに、ひとつの支管から枝支管を経由して空気を供給する。

枝支管１３の先端と、クロスタイロッド５の端部との間を、本発明のフレキシブル配管１４で接続する。フレキシブル配管１４としては、薄手ステンレス鋼管の表面をベローズ（蛇腹）加工し、その表面をステンレス鋼製の網で保護した自在曲管を用いた。自在曲菅として呼び径３２Ａ、長さ８００ｍｍ程度のものを用いた。枝支管先端とフレキシブル配管との接続はフランジ接続とした。フレキシブル配管のクロスタイロッド側端部はユニオン（雄ねじ）とし、クロスタイロッド端部の内周側に接続したニップル（フレキシブル配管側端部を雌ねじとする）と接続した。フレキシブル配管の枝支管側端部とクロスタイロッド側端部との間に４００ｍｍ程度の高低差を設け、枝支管とクロスタイロッドとの間の位置が相対的に変化した際の逃げ代を確保している。

従来例と本発明例１それぞれのクロスタイロッド表面に熱電対を設置し、クロスタイロッドの温度測定を行った。熱電対設置位置は、クロスタイロッド温度が最も高くなる上昇管の真横位置とした。本発明例１では、中空管内を流れる空気流量の測定も行った。その結果、従来例（ムクの棒）では温度が５３０℃まで上昇したのに対し、本発明例１では、空気流量２．５ｍ³／Ｈで３６０℃程度、空気流量１０ｍ³／Ｈで２７０℃程度まで温度が低下した。そこで、本発明例１については、空気流量目標を１２ｍ³／Ｈとすることとした。なお、本発明例１ではクロスタイロッド材質としてＳＴＰＡ２２を用いているが、高温強度に関する限り、空冷によって温度が２７０℃程度まで低減するので、通常の炭素鋼でも十分な寿命を得ることができる。

本発明例１では、図３（ａ）に示すように、枝支管１３の途中に流量調整機構１５としてボール弁を設けている。このボール弁の開度を調整することにより、枝支管ごとに、即ちクロスタイロッドごとに、クロスタイロッド内に流れる空気流量を調整することができる。実施例において空気流量の調整は以下のように行った。ガイド車側の端部（図６（ｂ）の左側が押出機側で空気を導入する側、右側がガイド車側で排気する側）にクロスタイロッドの排気部が露出している。この部位に表面温度計を当て、各タイロッドの表面温度を測定した。温度が略一定となるように空気量を調整した。夏冬によって調整温度は異なるが、約８０℃で調整した。このほかに排気流れに温度計を当てて、排出してくる空気温度を測定して調整する方法も有る。この結果、クロスタイロッドの上昇管の真横位置に設置した温度計は、約２５０℃で安定した。

実施例において、クロスタイロッド溝２２の形状は、溝幅が９０ｍｍ程度、深さが２５０ｍｍ程度の溝を構成しており、表面に蓋２３を設置すると、高さ２００ｍｍ弱の空間となる。上記本発明例１では、図５（ａ）に示すように、クロスタイロッド溝内には何も充填物を充填しなかった。次に、本発明例２として、図５（ｂ）に示すように、クロスタイロッド溝内に粉粒体の充填を行った。具体的には、クロスタイロッド溝の下方については、深さ５０ｍｍの範囲でモルタル１９を敷き込み、クロスタイロッドがクロスタイロッド溝内に収まった後、クロスタイロッドの残りの空間に砂１８を充填し、さらに蓋２３をかぶせた。従来例及び本発明例１においては、コークス炉の稼働中、クロスタイロッド溝内で小爆発が起こっている小爆音をときどき発していたが、本発明例２においては小爆音の発生は皆無となった。その結果、蓋２３の目地切れ発生が大幅に減少したことで、炉上作業者が携帯するＣＯ検知器での５０ｐｐｍでのアラームは皆無となった。なお、クロスタイロッド溝内を粉粒体で充填することにより、クロスタイロッド温度が若干（５０℃〜１００℃）上昇することとなったが、中空管クロスタイロッド内に空気を流して冷却を行い、さらにはクロスタイロッド材質として高温強度に優れるＳＴＰＡ２２を用いていることにより、粉粒体充填によるクロスタイロッドの耐熱性への影響は皆無であった。

コークス炉の稼働２５年後の頂部煉瓦にも目地切れが起こるようになった老朽コークス炉に本技術を適用した。適用してから１０年経過後、本発明例と比較例のクロスタイロッド表面の変化を観察した。その結果、クロスタイロッドの状態は腐食所見や熱膨張による張力低下が見られず、炉締め機能も初期に設定した状態を維持していることを確認し、クロスタイロッド材質として耐食性に優れるＳＴＰＡ２２を用いたことによる効果が明らかとなった。

１ コークス炉
２ 炭化室
３ 燃焼室
４ バックステイ
５ クロスタイロッド
１１ 枕管
１２ 支管
１３ 枝支管
１４ フレキシブル配管
１４ａ Ｕ曲管
１４ｂ ２偏心曲管
１４ｃ 円形曲管
１４ｄ 自在曲管
１５ 流量調整機構
１６ 空気ブロワ
１７ クロスタイロッドの中空部
１８ 粉粒体
１９ モルタル
２１ 炉頂煉瓦
２２ クロスタイロッド溝
２３ 蓋
２４ 上昇管
２５ 挿入口
３１ 炉長方向
３２ 炉団長方向
３５ 押出機側
３６ コークサイド側
４６ ナット
４７ スプリング

Claims (6)

1. コークス炉々団長方向に複数配列したクロスタイロッドによってバックステイに締め付け力を付与するコークス炉の炉締構造において、クロスタイロッドとして中空鋼管を用い、該中空鋼管の中空部に冷却媒体として空気を流すものであって、
   炉団長方向に伸びる空気供給管（以下「枕管」ともいう。）を配置し、前記枕管には供給空気を分岐する支管を複数設け、各支管から１又は複数のクロスタイロッドに空気を供給し、各支管とクロスタイロッドとの間は、フレキシブル配管によって接続されていることを特徴とするコークス炉の炉締構造。
2. 前記支管には空気流量を調整するための流量調整機構を有していることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の炉締構造。
3. コークス炉々団長方向に複数配列したクロスタイロッドによってバックステイに締め付け力を付与するコークス炉の炉締構造において、クロスタイロッドとして中空鋼管を用い、該中空鋼管の中空部に冷却媒体として空気を流すものであって、
   炉頂煉瓦上辺には炉長方向に伸びるクロスタイロッド溝を有し、前記クロスタイロッドは当該クロスタイロッド溝内に収容され、当該溝内は粉粒体で充填されてなることを特徴とするコークス炉の炉締構造。
4. 炉頂煉瓦上辺には炉長方向に伸びるクロスタイロッド溝を有し、前記クロスタイロッドは当該クロスタイロッド溝内に収容され、当該溝内は粉粒体で充填されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス炉の炉締構造。
5. 前記クロスタイロッドとして、Ｍｏを含有する合金鋼鋼管を用いることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコークス炉の炉締構造。
6. 請求項１、２、又は４のいずれかに記載のコークス炉の炉締構造を用いた炉締方法であって、前記流量調整機構の調整については、炉団長方向に配列するクロスタイロッドに供給する空気流量が炉団長方向位置によらず均一になるように調整することを特徴とするコークス炉の炉締方法。

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