JP2018087288A - コークス炉の補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チェッカー煉瓦の通気孔に炉壁煉瓦解体時の廃棄物が入り込まないように、チェッカー煉瓦の通気孔を容易に養生できるコークス炉の補修方法を提供する。【解決手段】コークス炉における燃焼室の炉壁煉瓦を解体して積替えるコークス炉の補修方法であって、コークス炉は、炭化室と燃焼室とが炉幅方向に交互に配置された上部構造と、蓄熱室が設けられた下部構造と、燃焼室と蓄熱室とを接続する通路が設けられたコーベルとを備え、蓄熱室には、通気孔が設けられたチェッカー煉瓦が配置されており、炉壁煉瓦を解体する前に、通気孔に入らない大きさの耐火物を燃焼室に充填して通気孔を養生する、コークス炉の補修方法。【選択図】図３

Description

本発明は、コークス炉の燃焼室の炉壁煉瓦を積替えるコークス炉の補修方法に関する。

コークス炉は、炭化室と燃焼室とが炉幅方向に交互に配置された上部構造と、燃焼室に燃焼空気と燃料ガスを供給する蓄熱室が配置された下部構造とから構成されている。炭化室内に装入された石炭は、燃焼室内で発生する熱を、炉壁煉瓦を介して受けて乾留されてコークス化する。コークスが生成すると、炭化室の一方の側面に設置された炉蓋を開放し、炭化室の他方の側面に設けられた押出機を用いて一方の側面側へ押出して排出する。

蓄熱室は、燃焼排ガスの余熱を利用して燃焼ガス及び燃焼空気を予熱する。蓄熱室には、多数の通気孔が設けられたチェッカー煉瓦が設置されている。このように、多数の通気孔が設けられたチェッカー煉瓦を蓄熱室内に設置することで、効率的に燃焼排ガスの有する余熱を受熱し、また、効率的に受熱した熱で燃焼ガスおよび燃焼空気を予熱している。

２０〜３０年を越える期間、コークス炉では乾留および排出が繰り返し実施されるので、コークス炉の炭化室壁および燃焼室壁を形成している炉壁煉瓦は損耗する。また、コークスが排出されるたびに、炭化室の一方の側面の炉蓋が開放され、激しい温度変化に曝されるので、炉蓋設置側の炉壁煉瓦は特に激しく損耗する。このため、コークス炉の炉壁煉瓦を積替えるコークス炉の補修が行なわれる。

コークス炉の炉壁煉瓦を積替えてコークス炉を補修する技術として、特許文献１には、燃焼室に隣接する炭化室に断熱壁を設置し、断熱壁で囲まれた作業空間の温度を作業可能な温度まで降下させた後に積替え範囲内の燃焼室の炉壁煉瓦を解体し、その後、炉外で形成された耐火物集合体を用いて炉壁煉瓦を築造するコークス炉の補修方法が開示されている。

特許第３３９７７２３号公報

蓄熱室に設けられたチェッカー煉瓦の通気孔に炉壁煉瓦解体時の廃棄物が入ると、蓄熱室が閉塞する場合がある。蓄熱室の閉塞を解消させて復旧させるには、蓄熱室を解体してチェッカー煉瓦を取り出す必要があり、復旧させるのに多大な時間を要する。特許文献１には、蓄熱室のチェッカー煉瓦の通気孔に炉壁煉瓦解体によって発生する廃棄物が入ることを防止する技術については何ら記載されていない。本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、チェッカー煉瓦の通気孔に炉壁煉瓦解体時の廃棄物が入り込まないように、チェッカー煉瓦の通気孔を容易に養生できるコークス炉の補修方法を提供することにある。

このような課題を解決する本発明の特徴は、以下の通りである。
（１）コークス炉における燃焼室の炉壁煉瓦を解体して積替えるコークス炉の補修方法であって、前記コークス炉は、炭化室と燃焼室とが炉幅方向に交互に配置された上部構造と、蓄熱室が設けられた下部構造と、前記燃焼室と前記蓄熱室とを接続する通路が設けられたコーベルとを備え、前記蓄熱室には、通気孔が設けられたチェッカー煉瓦が配置されており、前記炉壁煉瓦を解体する前に、前記通気孔に入らない大きさの耐火物を前記燃焼室に充填して前記通気孔を養生する、コークス炉の補修方法。
（２）前記耐火物は前記通路に入る大きさであって、前記耐火物を前記蓄熱室に充填して前記通気孔を養生する、（１）に記載のコークス炉の補修方法。
（３）前記耐火物は前記通路に入らない大きさであって、前記耐火物で前記通路を塞ぐことで前記通気孔を養生する、（１）に記載のコークス炉の補修方法。
（４）前記耐火物は、前記燃焼室の上部に設けられたガス孔点検口に入る大きさである、（１）から（３）の何れか１つに記載のコークス炉の補修方法。
（５）前記耐火物は、球形である、（１）から（４）の何れか１つに記載のコークス炉の補修方法。

本発明のコークス炉の補修方法を実施することで、チェッカー煉瓦の通気孔の養生作業を容易に実施でき、これにより、蓄熱室の閉塞を抑制することができる。

本実施形態に係るコークス炉１０の補修方法が実施できるコークス炉１０の正面断面模式図と側面断面模式図である。 チェッカー煉瓦３０の斜視図と上面図を示す。 本実施形態に係るコークス炉の補修方法を説明する正面断面模式図である。

本発明者らは、炉壁煉瓦解体前に、チェッカー煉瓦の通気孔に入らない大きさの耐火物を燃焼室に充填することで、容易にチェッカー煉瓦の通気孔を養生でき、炉壁煉瓦解体によって発生する廃棄物が当該通気孔に入ることで発生する蓄熱室の閉塞を抑制できることを見出して本発明を完成させた。以下、本発明の実施形態を通じて、本発明を説明する。

図１は、本実施形態に係るコークス炉１０の補修方法が実施できるコークス炉１０の正面断面模式図と側面断面模式図である。図１（ａ）は、コークス炉１０の正面断面模式図であり、図１（ｂ）は、コークス炉１０の側面断面模式図である。

コークス炉１０は、炭化室１２と燃焼室１４とが炉幅方向に交互に配置された上部構造と、燃焼室１４に燃焼空気と燃料ガスを供給する蓄熱室１６が配置された下部構造と、上部構造と下部構造の間に設けられたコーベル１８を有する。炭化室１２および燃焼室１４は、炉壁煉瓦に仕切られることによって形成され、炭化室１２では、燃焼室１４から供給される熱により石炭を乾留してコークスを製造する。

燃焼室１４は、炉長方向において多数のフリュー２０に細分されている。フリュー２０の上部には、フリュー２０の内部のガスポートを点検する円形のガス孔点検口２２が設けられている。ガス孔点検口２２の直径は、１００〜１５０ｍｍである。また、フリュー２０の下部には、炉長方向に高さが異なる４本のガスポートが４隅に設けられている。高さの高い２本のガスポートがＨポート２４であり、高さが低い２本のガスポートがＬポート２６である。Ｈポート２４およびＬポート２６は、高炉ガス（Ｂガス）とコークス炉ガス（Ｃガス）を混合したＭガス燃焼方式またはＢガス専焼方式に使用される。また、Ｈポート２４およびＬポート２６の中心には、Ｃガスポート２８が設けられている。Ｃガスポート２８は、コークス炉ガスのみを用いたＣガス専焼方式に使用される。本実施形態に係るコークス炉の補修方法は、フリュー２０の下部に蓄熱室１６と接続したガスポートが設けてあるコークス炉であれば適用可能である。

Ｈポート２４の断面形状は、矩形であって炉長方向の寸法が８０ｍｍ、炉幅方向の寸法が１３０ｍｍである。Ｌポート２６の断面形状も矩形であって、炉長方向の寸法が８０ｍｍ、炉幅方向の寸法が１４５ｍｍである。また、Ｃガスポート２８の断面形状は、円形であって、直径は５０ｍｍである。なお、上述したＨポート２４、Ｌポート２６の断面形状および寸法はあくまで一例であり、Ｈポート２４、Ｌポート２６の断面形状および寸法は、後述する耐火物３６が入る断面形状および寸法であればよい。また、Ｃガスポート２８の断面形状および寸法も、上述したＣガス専焼方式に用いることができれば、断面形状および寸法を限定するものではない。

蓄熱室１６には、多数の通気孔３２が設けられたチェッカー煉瓦３０が積重ねられて設置されている。コーベル１８には、フリュー２０におけるＨポート２４またはＬポート２６の一方と、蓄熱室１６とを連通する通路１９が設けられている。通路１９の断面形状は、接続しているＨポート２４またはＬポート２６と同じ矩形であって、寸法も同じである。フリュー２０において燃料ガスが燃焼することによって発生した高温の燃焼排ガスは、通路１９を通じて蓄熱室１６を通過し、蓄熱室１６と接続した不図示の煙道を通って系外へ排出される。高温の燃焼排ガスは、蓄熱室１６を通過する際、チェッカー煉瓦３０に熱を与えて蓄熱させる。チェッカー煉瓦３０には、多数の通気孔３２が設けられており、これにより、効率的にチェッカー煉瓦３０に燃焼排ガスの熱を蓄熱させることができる。そして、所定時間毎に、燃焼系統を切り替えることで、チェッカー煉瓦３０に蓄熱させた熱で燃料ガスおよび燃焼空気を予熱する。

図２は、チェッカー煉瓦３０の斜視図と上面図を示す。図２（ａ）は、チェッカー煉瓦３０の斜視図であり、図２（ｂ）は、チェッカー煉瓦の上面図である。チェッカー煉瓦３０は、上述したように、蓄熱室１６に積重ねられて設置されている。チェッカー煉瓦３０には多数の通気孔３２がチェッカー煉瓦３０を貫通して設けられている。通気孔３２は、その断面形状が矩形であって、短手寸法は１６ｍｍである。なお、通気孔３２の断面形状および短手寸法もあくまで一例であり、通気孔３２の断面形状および寸法は、後述する耐火物３６が入らない断面形状および寸法であればよい。

次に、コークス炉の補修方法について説明する。図３は、本実施形態に係るコークス炉の補修方法を説明する正面断面模式図である。本実施形態に係るコークス炉の補修方法を、図３（ａ）の紙面左側のフリュー２０の炉壁煉瓦が損耗し、当該炉壁煉瓦を新たな炉壁煉瓦に積替えて補修するとして説明する。

本実施形態に係るコークス炉の補修方法では、まず、燃焼室１４への燃料ガスおよび燃焼空気の供給を遮断して、フリュー２０およびその両側の炭化室１２を冷却する。燃焼室１４およびその両側の炭化室１２が冷却した後、フリュー２０に隣接する炭化室１２内に断熱材３４を設置する。この状態を示したのが図３（ａ）である。

炉壁煉瓦解体前に、袋３８に詰め込まれた耐火物３６をガス孔点検口２２からフリュー２０に充填する。この状態を示したのが図３（ｂ）である。本実施形態において、耐火物３６は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）製であって、直径が１９ｍｍの球である。耐火物３６の材質は、アルミナに限定するものではなく、フリュー２０に充填する際の落下衝撃で容易に破砕されない程度の強度が発現される材質であればよい。なお、耐火物３６の充填は、炉壁煉瓦の解体前であれば、断熱材３４の設置前に行なってもよく、断熱材３４の設置とともに行なってもよく、断熱材３４の設置後に行なってもよい。

耐火物３６の直径は上述したように１９ｍｍであって、チェッカー煉瓦３０に設けられた通気孔３２の断面形状の短手寸法（１６ｍｍ）よりも長い。このため、耐火物３６は、チェッカー煉瓦３０の通気孔３２に入らない。一方、耐火物３６は、Ｈポート、Ｌポート２６およびＣガスポート２８のいずれの断面形状より小さいので、フリュー２０に充填された耐火物３６は、Ｌポート２６またはＨポート２４と、これらポートに接続した通路１９を通って蓄熱室１６に充填される。なお、耐火物３２の形状および寸法はあくまで一例であり、耐火物３２の形状および寸法は、Ｈポート２４、Ｌポート２６に入る形状および寸法であって、通気孔３２に入らない形状および寸法であればよい。

耐火物３６は、チェッカー煉瓦３０の通気孔３２が開口している端面を覆い、当該通気孔３２を耐火物３６で塞ぐまで蓄熱室１６に充填される。これにより、耐火物３６によって通気孔３２が塞がれ、炉壁煉瓦解体によって発生する廃棄物が通気孔３２に入らないように養生できる。なお、耐火物３６は、通気孔３２を塞ぐまで充填されていればよいので、耐火物３６で蓄熱室１６が埋まるまで耐火物３６を充填してもよく、蓄熱室１６だけでなく通路１９の一部または全部が埋まるまで耐火物３６を充填してもよく、さらには、蓄熱室１６、通路１９およびフリュー２０の下方の一部が埋まるまで、耐火物３６を充填してもよい。耐火物３６を蓄熱室１６、通路１９およびフリュー２０の下方の一部が埋まるまで充填した状態を示したのが図３（ｃ）である。

Ｃガスポート２８は蓄熱室１６と接続されていないので、Ｃガスポート２８に耐火物３６を充填する必要はないが、Ｃガスポート２８の断面形状が直径５０ｍｍの円形であるので、耐火物３６は、Ｃガスポート２８内にも充填される。しかしながら、Ｃガスポート２８と接続されている通路には、バルブが設けられているので当該バルブを閉じておけば、Ｃガスポート２８内に耐火物３６が充填されたとしても、後に吸引除去できる。

耐火物３６を充填して通気孔３２を養生した後、燃焼室１４の炉壁煉瓦を解体する。炉壁煉瓦は、重機を用いて炉頂面から順次解体される。また、炉壁煉瓦の解体とともに、Ｌポート２６、Ｈポート２４およびＣガスポート２８も解体する。炉壁煉瓦の解体によって廃棄物が発生したとしても、通気孔３２は耐火物３６によって塞がれているので、当該廃棄物は、通気孔３２に入ることができない。

炉壁煉瓦を解体した後、フリュー２０に充填された耐火物３６を吸引除去する。耐火物３６の吸引除去は、例えば、兼松エンジニアリング株式会社製のパワーブロベスター（登録商標）を用いて実施できる。Ｌポート２６、Ｈポート２４およびＣガスポート２８を解体した後、フリュー２０と通路１９の接合部にパワーブロベスター（登録商標）の吸引ホースを近づけることで蓄熱室１６に充填された耐火物３６を容易に吸引除去できる。

耐火物３６を吸引除去した後、煉瓦を積上げてＬポート２６、Ｈポート２４およびＣガスポート２８を形成させる。その後、フリュー２０の炉壁煉瓦を積直してコークス炉の補修が実施される。

以上、説明したように、本実施形態に係るコークス炉の補修方法では、炉壁煉瓦解体前に、燃焼室１４を細分したフリュー２０に耐火物３６を充填して、チェッカー煉瓦３０の通気孔３２を養生する。これにより、チェッカー煉瓦３０の通気孔３２の養生を容易に行なうことができ、炉壁煉瓦解体によって発生する廃棄物がチェッカー煉瓦３０の通気孔３２に入ることを抑制でき、この結果、蓄熱室１６が閉塞することを抑制できる。

さらに、フリュー２０には人が入ることが許されないので、通気孔３２の養生を行なうには、炭化室１２側から燃焼室１４の炉壁煉瓦を解体して養生するしかなく、このため、従来は、通気孔３２の養生作業と、炉壁煉瓦の解体作業とを切り離して実施することができなかった。一方、本実施形態に係るコークス炉の補修方法は、耐火物３６の充填作業を炉壁煉瓦の解体の事前工事として、炉壁煉瓦の解体作業と切り離して実施できる。これにより、コークス炉の補修工程の効率化が図れ、コークス炉の補修期間を短縮できる。そして、このように事前工事として炉壁煉瓦の解体と切り離して実施することで、３２個のフリュー２０を積替えるコークス炉の補修工事を３日間短縮することができた。例えば、１日に１００ｔの塊コークスが製造できるコークス炉であれば、本実施形態に係るコークス炉の補修方法を用いることで、３００ｔの塊コークスの増産が期待できる。

なお、本実施形態において、耐火物３６として直径１９ｍｍの球を用いて、耐火物３６を蓄熱室１６および通路１９に充填した例を示したが、これに限られない。例えば、耐火物３６を、Ｈポート２４およびＬポート２６に入らない大きさにして、Ｈポート２４およびＬポート２６を当該耐火物で塞ぐことで通路１９を塞ぎ、これにより、通気孔３２を養生してもよい。このように、通気孔３２を養生することで、炉壁煉瓦解体後、耐火物３６をフリュー２０から容易に除去できる。

また、本実施形態において、耐火物３６の大きさをフリュー２０の上部に設けられたガス孔点検口２２に入る大きさにし、耐火物３６を当該ガス孔点検口２２から充填する例を示したが、これに限られない。例えば、炉壁煉瓦の一部に穴を開けて、当該穴から耐火物３６をフリュー２０に充填してもよい。但し、炉壁煉瓦に穴を開ける際に廃棄物が発生するおそれがあることから、耐火物３６の大きさをフリュー２０の上部に設けられたガス孔点検口２２よりも小さくし、ガス孔点検口２２から耐火物３６を充填することが好ましい。

また、本実施形態において、球形の耐火物３６を用いた例を示したが、これに限られない。耐火物の形状は、角部がない曲面形状から構成される形状であれば特に限定するものではなく、角部にＲ形状を設ければ正方形または長方形の耐火物であってもよい。但し、吸引除去する際に、球形の耐火物は他の形状よりも吸引除去しやすいことから、耐火物の形状は球形が好ましい。

また、本実施形態において、耐火物３６を蓄熱室１６から吸引除去し、その後に炉壁煉瓦を積直す例を示したが、耐火物３６を吸引除去した後であって炉壁煉瓦を積直す前に、Ｈポート２４、Ｌポート２６およびＣガスポート２８の入口を綿状の物質で養生してもよい。綿状の物質は、フリュー２０への入口を確保しながら炉壁煉瓦を積直し、当該入口を通って綿状の物質を取り除き、その後、当該入口を煉瓦で塞ぐことで、綿状の物質を残すことなく炉壁煉瓦を積替えることができる。

１０ コークス炉
１２ 炭化室
１４ 燃焼室
１６ 蓄熱室
１８ コーベル
１９ 通路
２０ フリュー
２２ ガス孔点検口
２４ Ｈポート
２６ Ｌポート
２８ Ｃガスポート
３０ チェッカー煉瓦
３２ 通気孔
３４ 断熱材
３６ 耐火物
３８ 袋

Claims (5)

1. コークス炉における燃焼室の炉壁煉瓦を解体して積替えるコークス炉の補修方法であって、
   前記コークス炉は、炭化室と燃焼室とが炉幅方向に交互に配置された上部構造と、蓄熱室が設けられた下部構造と、前記燃焼室と前記蓄熱室とを接続する通路が設けられたコーベルとを備え、
   前記蓄熱室には、通気孔が設けられたチェッカー煉瓦が配置されており、
   前記炉壁煉瓦を解体する前に、前記通気孔に入らない大きさの耐火物を前記燃焼室に充填して前記通気孔を養生する、コークス炉の補修方法。
2. 前記耐火物は前記通路に入る大きさであって、前記耐火物を前記蓄熱室に充填して前記通気孔を養生する、請求項１に記載のコークス炉の補修方法。
3. 前記耐火物は前記通路に入らない大きさであって、前記耐火物で前記通路を塞ぐことで前記通気孔を養生する、請求項１に記載のコークス炉の補修方法。
4. 前記耐火物は、前記燃焼室の上部に設けられたガス孔点検口に入る大きさである、請求項１から請求項３の何れか一項に記載のコークス炉の補修方法。
5. 前記耐火物は、球形である、請求項１から請求項４の何れか一項に記載のコークス炉の補修方法。

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