JP2018150424A - コークス炉の熱間煉瓦積替え補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コークス炉の熱間煉瓦積替え補修において、補修範囲に隣接する非補修範囲のフリューでの燃焼を可能にし、煉瓦が損傷しない温度域を維持する。【解決手段】２分割式コークス炉における熱間煉瓦積替え補修方法であって、上部水平焔道の補修範囲と非補修範囲との境界位置に、繊維状断熱部材からなる第１の封止部材を設置して上部水平焔道を封止し、補修範囲の上部水平焔道上部の炉頂部煉瓦を解体する第１の工程と、補修範囲の炉頂部煉瓦の解体後、第１の封止部材を撤去し、煉瓦からなる第２の封止部材により上部水平焔道を封止して、補修範囲の上部水平焔道下部の煉瓦を解体し、新たな煉瓦を積み上げる第２の工程と、上部水平焔道下部に新たな煉瓦を積み上げた後、第２の封止部材を撤去して、燃焼室の燃焼温度より低い温度で脆化する断熱材からなる第３の封止部材により上部水平焔道を封止し、補修範囲の炉頂部煉瓦を新たに積み上げる第３の工程とを含む。【選択図】図５

Description

本発明は、燃焼室上部に水平焔道を有する２分割式コークス炉の熱間煉瓦積替え補修方法に関する。

コークス炉は、炭化室に装入した石炭を、隣接する燃焼室からの熱で間接加熱することにより石炭を乾留してコークスを製造する設備である。一般に、コークス炉１は、図１に示すように下部に蓄熱室３０を備え、その上に煉瓦で構築された炉壁によって区画された燃焼室１０と炭化室２０とを交互に配列して炉団を形成している。燃焼室１０を形成する外壁は、隣接する炭化室２０の炉壁となる。なお、図１は、コークス炉１を炉団長方向から見た断面図（上側の左側は燃焼室の断面、右側は炭化室の断面）であり、紙面に対して前後（炉団長方向）に、燃焼室１０と炭化室２０とが交互に配置されている。燃焼室１０は炉長方向にフリューと呼ばれる複数の燃焼室に区分けされている。また、蓄熱室３０と燃焼室１０とは連通しており、蓄熱室３０の下部には、燃焼室１０へ供給される燃料ガス及び空気の通路、及び、燃焼の結果として発生する燃焼排ガスの通路となるソールフリュー３５が形成されている。ソールフリュー３５は、燃料ガスを供給する燃料ガス供給管４１、４３と、燃焼排ガスが排出される煙道５１、５３と連結されている。

コークス炉１の炭化室２０中に装入された石炭を乾留するためには、炭化室２０内の温度を均一にする必要がある。このため燃焼室の燃焼構造には、例えば２分割式やヘアピン式等の種々の型式がある。例えば、図２に、２分割式のコークス炉１の一例を示す。２分割式のコークス炉１では、各燃焼室１０は、炉長方向に、燃料ガスの燃焼が行われる燃焼側１０Ａと、燃焼排ガスを煙道５１、５３へ引き落とす引き落とし側１０Ｂとに２分割され、各燃焼室１０の上部が、コークス炉１の炉長方向にわたって形成されたトンネル状の上部水平焔道１５で繋がっている。燃焼側１０Ａにて発生した燃焼排ガスは、上部水平焔道１５を経由し、引き落とし側１０Ｂを通って蓄熱室３０へと流れ、煙道５１、５３へ排出される。２０〜３０分間このような燃焼をした後に、燃焼側１０Ａと引き落とし側１０Ｂが入れ替わって燃焼が行われる。このように、燃焼と排ガスの引き落としとが交互に行われることで、温度が均一になるようにしている。

ところで、コークス炉は長年の使用により炉壁煉瓦が損傷し、特に炉蓋付近の炉壁煉瓦はコークスを押出すために炉蓋を開放した際に外気が流入し大きな温度履歴を受けるため、損傷が顕在化することが多い。損傷の著しい場合は損傷した部分の炉壁煉瓦の熱間積替えが行われる。前述のように、炭化室の炉壁は燃焼室の外壁でもあることから、炉壁煉瓦を積み替えることは、燃焼室の煉瓦そのものを積み替えることを意味する。したがって、炉蓋近傍の炭化室の煉瓦を解体することは、当該煉瓦を共有する燃焼室の煉瓦を解体することになる。

通常、熱間積替え補修時には、該当する燃焼室の補修範囲のフリューでの燃焼を停止する一方、非補修範囲のフリューの燃焼を継続し、非補修範囲の煉瓦温度を維持することで、炉壁の温度変動による煉瓦損傷を抑制する。この際、補修範囲と非補修範囲との境界部は断熱材で覆われ、補修範囲への熱気の流入を抑制しながら作業が行われる。しかし、２分割式のコークス炉では、補修範囲と非補修範囲とは上部水平焔道で繋がっているため、これらの境界部で上部水平焔道を封止して、非補修範囲から燃焼排ガスが流出するのを防止する必要がある。

その対策として、例えば特許文献１には、２分割式のコークス炉の燃焼室の煉瓦の部分熱間積替補修にあたり、積替部分に隣接する非補修部分の２以上のフリュー上端を断熱材で塞ぐと共に、水平焔道断面を閉塞する技術が開示されている。これにより、隣接するフリュー内の熱風の流れを抑止し、積替境界部からの放熱を抑えている。また、例えば特許文献２には、部分積替えを行う煉瓦側の燃焼室において、分割された２つの室間を連通する室間ガス通過部を一時的に閉塞すると共に、分割された各室に連通する蓄熱室におけるガス導入排出口をそれぞれ一時的に閉塞した状態で、煉瓦の部分積替えを行う技術が開示されている。さらに、特許文献３には、二分割単段燃焼式コークス炉の熱間補修において、網状又は繊維状の耐高温断熱材を詰め込んで上部水平焔道を閉塞する技術が開示されている。

特開２００１−２６７８１号公報 特許第５２２３８７５号公報 特許第３３５５０１４号公報

しかし、上記特許文献１の技術では、上部水平焔道を封止するために、積替え部分に対して炉長方向に隣接する２以上のフリューを閉塞すると、閉塞されたフリューの燃焼は継続できず、当該フリューの温度維持および温度調整が困難となる。その結果、非補修範囲のフリューの温度低下を引き起こし、非補修範囲の煉瓦損傷に至る可能性がある。

また、上記特許文献２の技術では、上部水平焔道と蓄熱室とを閉鎖するため、非補修範囲の燃焼が完全に停止されてしまい、燃焼室の煉瓦温度の低下や煉瓦損傷に至る可能性がある。

さらに、上記特許文献３の技術のように、網状または繊維状の耐高温断熱材を充填するだけでは、非補修範囲からのガス圧（正圧）によるガス吹き出しに対する密閉性確保が困難である。また、燃焼切換え時に燃焼室内は負圧となるため、その際に充填した耐高温断熱材が引き込まれる可能性がある。熱間積替え補修作業においては、１〜２ヶ月程度の長期間の上部水平焔道の封止が必要であるが、網状または繊維状の耐高温断熱材では長期間の使用に耐え得る安定性を確保できない。

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、補修範囲に隣接する非補修範囲のフリューでの燃焼を可能にし、煉瓦が損傷しない温度域を維持することが可能な、新規かつ改良されたコークス炉の熱間煉瓦積替え補修方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、煉瓦で形成された炉壁によって構築された炭化室と燃焼室とが交互に配列され、燃焼室の上部に上部水平焔道を有する２分割式コークス炉において炉壁の煉瓦を熱間で部分的に積み替える熱間煉瓦積替え補修方法であって、上部水平焔道の、炉壁の煉瓦積替えを行う補修範囲と非補修範囲との境界位置に、繊維状断熱部材からなる第１の封止部材を設置して上部水平焔道を封止し、補修範囲の上部水平焔道の上部の炉頂部煉瓦を解体する第１の工程と、補修範囲の炉頂部煉瓦の解体後、第１の封止部材を撤去し、煉瓦からなる第２の封止部材により上部水平焔道を封止して、補修範囲の上部水平焔道の下部の煉瓦を解体し、新たな煉瓦を積み上げる第２の工程と、上部水平焔道の下部に新たな煉瓦を積み上げた後、第２の封止部材を撤去して、燃焼室の燃焼温度より低い温度で脆化する断熱材からなる第３の封止部材により上部水平焔道を封止し、補修範囲の炉頂部煉瓦を新たに積み上げる第３の工程と、を含む、コークス炉の熱間煉瓦積替え補修方法が提供される。

第１の封止部材、第２の封止部材、及び、第３の封止部材は、補修範囲と非補修範囲との境界位置にある燃焼室のフリューの仕切壁上に設置される。

第１の工程では、第１の封止部材が設置される燃焼室と当該燃焼室に隣接する炭化室とを区分する炉壁の一部を貫通させ、炭化室から燃焼室に第１の封止部材を押し込み、上部水平焔道を封止する。

第２の工程において、少なくとも第１の封止部材を撤去した後、第２の封止部材が設置されるまでの間、第２の封止部材の設置位置に対応する炉頂部煉瓦のフリュー孔から上部水平焔道にエア吹き部材を挿入し、エア吹き部材によって、非補修範囲に向かってエアを吹き出すようにしてもよい。

第３の工程において、補修範囲の炉頂部煉瓦が新たに積み上げられた後、炉頂部煉瓦のフリュー孔から上部水平焔道にエア吹き部材を挿入して第３の封止部材にエアを吹き出し、第３の封止部材を上部水平焔道から撤去してもよい。

第３の封止部材には、例えば耐熱温度が５００℃〜１０００℃の断熱材を用いてもよい。

以上説明したように本発明によれば、非補修範囲のフリューでの燃焼を全て継続したまま熱間積替え補修が可能となるため、非補修範囲の残存煉瓦に対する温度変化を抑制することができ、非補修範囲の煉瓦の健全性を保つことができる。

コークス炉を炉団長方向から見た断面図を示す説明図である。 ２分割式のコークス炉の一構成例を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る熱間煉瓦積替え補修開始前のコークス炉の平面模式図である。 図３のＡ−Ａ切断線における燃焼室の断面模式図及びＢ−Ｂ切断線における炭化室の断面模式図である。 本発明の一実施形態にかかる２分割式のコークス炉における熱間煉瓦積替え補修方法の工程を示すフローチャートである。 第１の封止部材の設置工程（Ｓ１００）を説明する燃焼室及び炭化室の模式図である。 第１の封止部材の設置工程を示す燃焼室の炉団長方向断面の模式図である。 第１の封止部材の一設置例を示す模式図である。 炉頂部煉瓦の解体工程（Ｓ１０２）を説明する燃焼室及び炭化室の模式図である。 第２の封止部材の設置工程（Ｓ１０６）を説明する燃焼室及び炭化室の模式図である。 第２の封止部材として用いる煉瓦ブロックの一例を示す説明図である。 第２の封止部材が設置された状態を示す燃焼室及び炭化室の模式図である。 上部水平焔道下部の煉瓦解体工程（Ｓ１０８）を説明する燃焼室及び炭化室の模式図である。 上部水平焔道下部の煉瓦が解体された状態を示すコークス炉の平面模式図である。 上部水平焔道下部の新たな煉瓦積み上げ工程（Ｓ１１０）を説明する燃焼室及び炭化室の模式図である。 第３の封止部材が設置された状態を示す燃焼室及び炭化室の模式図である。 新たな炉頂部煉瓦が積み上げられた状態を示す燃焼室及び炭化室の模式図である。 第３の封止部材の撤去工程（Ｓ１１８）を示す燃焼室及び炭化室の模式図である。

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。

＜１．概要＞
本発明の２分割式のコークス炉における熱間煉瓦積替え補修方法では、炉壁の煉瓦積替えを行う補修範囲と非補修範囲との境界位置において、燃焼室の上部水平焔道を封止する際、熱間煉瓦積替えの作業段階に応じて異なる封止部材を用いる。これにより、非補修範囲のフリューでの燃焼を継続したまま熱間積替え補修を可能とする。その結果、非補修範囲の煉瓦に対する温度変化を抑制することができ、非補修範囲の煉瓦の健全性を保つことができる。

２分割式のコークス炉は、図１に示したように、炭化室と燃焼室とが炉団長方向に互いに交互に隣接した構造となっている。かかるコークス炉１の模式図を図３及び図４に示す。図３は、熱間煉瓦積替え補修開始前のコークス炉の平面模式図である。図４は、図３のＡ−Ａ切断線における燃焼室１０の断面模式図及びＢ−Ｂ切断線における炭化室２０の断面模式図である。これらの図において、Ｘ方向は炉長方向、Ｙ方向は炉団長方向、Ｚ方向は炉高方向を示している。

燃焼室１０は、炉長方向の両端がバックステー５により支持されている。燃焼室１０は、図３に示すように、１つの燃焼室内に複数のフリュー１３と呼ばれる燃焼室が炉長方向に配列されている。各フリュー１３は、仕切壁（ビンダー煉瓦）１１によって炉長方向に区画されているが、２分割式のコークス炉では、図４に示すようにフリュー１３の上部は連通している。この連通部分を上部水平焔道１５といい、燃焼排ガスの経路となる。上部水平焔道１５は、各フリュー１３の上方が炉頂部煉瓦１７によってトンネル状に覆われることで形成されている。なお、炉頂部煉瓦１７には、各フリュー１３に対応する位置にフリュー孔１９が設けられている。

炭化室２０は、炉団長方向に隣接する燃焼室１０と燃焼室１０との間にある、コークスが装入される空間である。炭化室２０の上部には、図４に示すように、原料である石炭を装入するための装入孔２１と、コークス炉ガスを排出するための排出管２３が設けられている。

このようなコークス炉において、例えば、窯口から所定のフリュー１３までの範囲を補修範囲Ｔとして煉瓦の積替えを行うとする。一般に、コークス炉の熱間積替え補修は、炉頂部煉瓦１７から解体を開始し、炉底レベルＬｂまで解体を行った後、炉底レベルＬｂから順に炉頂に向かって煉瓦を築造する補修である。ここで、補修中は、煉瓦保護のため、非補修範囲では燃焼を継続し、炉壁温度を所定の温度に維持しなければならない。しかし、２分割式のコークス炉の熱間積替え補修では、上部水平焔道１５は補修範囲Ｔと非補修範囲とで繋がっているため、補修範囲Ｔと非補修範囲とを区分するように上部水平焔道１５を封止しなければ、非補修範囲から補修範囲Ｔへ燃焼排ガス、熱風が吹き出すことになる。また、非補修範囲は温度維持のため燃焼を継続する必要があることから、補修範囲Ｔに隣接するフリューも閉塞させることなく上部水平焔道１５を封止することが望ましい。

以上より、本発明の２分割式のコークス炉における熱間煉瓦積替え補修方法では、補修範囲と非補修範囲との境界位置で上部水平焔道１５を封止する。かかる熱間煉瓦積替え補修方法について、以下、詳細に説明していく。

＜２．熱間煉瓦積替え補修方法＞
以下、図５〜図１８に基づいて、本発明の一実施形態に係る２分割式のコークス炉における熱間煉瓦積替え補修方法について説明する。図５は、本実施形態にかかる２分割式のコークス炉における熱間煉瓦積替え補修方法の工程を示すフローチャートである。図６〜図１８は、本実施形態に係る熱間煉瓦積替え補修方法の各工程を説明するための説明図である。

本実施形態に係る熱間煉瓦積替え補修方法では、従来と同様、炉頂部煉瓦１７から解体を開始し、炉底レベルＬｂまで解体を行った後、炉底レベルＬｂから順に炉頂に向かって煉瓦を築造する。具体的には、補修範囲Ｔの上部水平焔道１５の上部の炉頂部煉瓦１７を解体する第１の工程、補修範囲Ｔの上部水平焔道１５の下部の煉瓦を解体し、新たな煉瓦を積み上げる第２の工程、及び、補修範囲Ｔの炉頂部煉瓦を新たに積み上げる第３の工程からなる。

［第１の工程（炉頂部煉瓦解体）］
コークス炉の熱間煉瓦積替えは、まず、上部水平焔道１５に第１の封止部材を設置することから開始される（Ｓ１００）。熱間煉瓦積替えの作業開始前は、図４に示したように上部水平焔道１５には補修範囲と非補修範囲とを仕切るものはないため、補修範囲及び非補修範囲で燃焼、燃焼排ガスの排出が行われている。ステップＳ１００では、補修範囲Ｔの冷却促進のために補修範囲Ｔと非補修範囲との境界位置に第１の封止部材を設置する。

第１の封止部材は、補修範囲Ｔの燃焼室１０に隣接する炭化室２０から、上部水平焔道１５の位置の炉頂部煉瓦１７を部分的に解体して挿入される。炉長方向における炉頂部煉瓦１７の解体位置は、図６に示すように、補修範囲Ｔと非補修範囲との境界位置にある仕切壁１１のうち、非補修範囲側の仕切壁１１ａの位置とする。例えば図７に示すように、燃焼室１０を炉長方向から見ると、炉頂部煉瓦１７のうち、上部水平焔道１５の炭化室２０と隣接する部分が解体部分Ｓとなる。炉頂部煉瓦１７を解体すると、炭化室２０と上部水平焔道１５とが連通した状態となる。この解体部分Ｓを介して、炭化室２０から第１の封止部材を上部水平焔道１５に挿入し、図６に示すように補修範囲Ｔと非補修範囲との境界位置にある仕切壁１１ａ上に第１の封止部材７１を設置して、上部水平焔道１５を封止する。これにより、非補修範囲のフリューは、補修範囲Ｔに隣接するフリュー１３ａも含めて燃焼を継続することができる。

ここで、上部水平焔道１５を封止する第１の封止部材７１は、炉頂部煉瓦１７の僅かな解体部分から上部水平焔道１５へ挿入されるため、耐熱性を有することに加え、上部水平焔道１５に容易に設置しやすいものがよい。このような部材としては、例えばロックウール等の繊維状断熱部材がある。繊維状断熱部材を用いる場合、より容易に設置でき、かつ、遮断性を高めるために、例えば図８に示すように、２種類のサイズの繊維状断熱部材を用いて設置するとよい。具体的には、まず、サイズの大きな第１繊維状断熱部材７１ａで上部水平焔道１５をおおよそ塞いだ後、サイズの小さな第２繊維状断熱部材７１ｂを第１繊維状断熱部材７１ａの間に埋め込む。これにより、作業者が高温の熱風を受ける時間を短縮できるとともに、上部水平焔道１５をより確実に封止することができる。

第１の封止部材７１により上部水平焔道１５を封止した後、補修範囲Ｔの上部水平焔道１５を構成している炉頂部煉瓦１７を解体する（Ｓ１０２）。上部水平焔道１５を構成する炉頂部煉瓦１７を解体し、図９に示すように、上部水平焔道１５を封止する第１の封止部材７１が露出する状態とする。第１の封止部材７１は、炉頂部煉瓦１７の解体が完了するまでは設置したままとする。

［第２の工程（上部水平焔道下部の煉瓦の解体と積み上げ）］
炉頂部煉瓦１７の解体が完了すると、第１の封止部材７１を撤去し（Ｓ１０４）、上部水平焔道１５を第２の封止部材で封止する（Ｓ１０６）。第１の封止部材７１は、限られたスペースで上部水平焔道１５を封止する作業を行わなければならないため、作業性を考慮して、繊維状断熱部材等の形状を容易に変形できて設置のしやすい部材を用いた。一方、上部水平焔道１５の下部の煉瓦（燃焼室と炭化室をを構成する炉壁や仕切壁）の解体と新たな煉瓦の積み上げには１ヶ月程度の時間を要する。第１の封止部材７１では作業性を重視して封止部材を選定したため、長期にわたって上部水平焔道１５を封止するにはより耐久性のある部材を選定するのが望ましい。そこで、本実施形態では、上部水平焔道１５の下部の煉瓦の解体前に、第１の封止部材７１を撤去して、より耐久性の高い第２の封止部材を新たに設置する。

第２の封止部材には、長期の安定性を重視し、高温環境への耐久性の高い材質からなる部材が望ましく、例えば煉瓦等を用いる。第２の封止部材７３の設置作業は上部水平焔道１５に目前にして行われるため、作業者は高温の燃焼排ガスを受けながら作業することになる。そこで、作業者の安全性や作業のし易さを考慮して、例えば図１０に示すように、非補修範囲側にあって第２の封止部材７３を設置する位置付近のフリュー孔１９から、エアを吹き出すエア吹き部材８０を上部水平焔道１５に挿入し、非補修範囲側に向かってエアを噴射するようにしてもよい。これにより、非補修範囲側から補修範囲側に向かって上部水平焔道１５を流れる熱気を非補修範囲側に押し戻し、作業者が作業しやすい作業環境にすることができる。

また、第２の封止部材７３として煉瓦を用いる場合には、上部水平焔道１５を効率的に封止するため、例えば図１１に示すように、組み合わせた際に上部水平焔道１５の開口形状となる、複数の煉瓦ブロック７３ａ〜７３ｈを事前に形成してもよい。そして、上部水平焔道１５の開口部に煉瓦ブロック７３ａ〜７３ｈを積み、上部水平焔道１５を封止した後には、上部水平焔道１５を密閉するため、煉瓦目地材（モルタル）を煉瓦ブロック７３ａ〜７３ｈ全面に塗布してもよい。

図１２に示すように、第２の封止部材７３の設置が完了すると、上部水平焔道１５の下部の煉瓦の解体を行う（Ｓ１０８）。この際、第２の封止部材７３は設置されたままであり、非補修範囲のフリューは、補修範囲Ｔに隣接するフリュー１３ａも含めて燃焼を継続する。そして、図１３に示すように、炉底レベルＬｂまで煉瓦を解体する。煉瓦を解体すると、非補修範囲の煉瓦が露出する状態となるため、露出した非補修範囲の煉瓦を保護するため、煉瓦の表面全体を繊維状の断熱材で覆い、保温（断熱）処置をとるのが望ましい。図３に示した補修範囲の煉瓦の解体後は、図１４に示すように、中央２つの燃焼室１０の炉蓋近傍の煉瓦が撤去された状態となっている。かかる状態から新たな煉瓦を積み、図１５に示すように、上部水平焔道１５直下まで煉瓦積み作業を実施する（Ｓ１１０）。図１５の範囲Ｎは新たな煉瓦が設置された場所を示している。

［第３の工程（炉頂部煉瓦積み上げ）］
上部水平焔道１５直下まで煉瓦を積み上げると、第２の封止部材７３を撤去し（Ｓ１１２）、上部水平焔道１５を第３の封止部材で封止する（Ｓ１１４）。第２の封止部材７３は、長期にわたって安定して上部水平焔道１５を封止するため、煉瓦等の耐久性の高い部材を使用していたが、第２の封止部材７３は上部水平焔道１５を形成する煉瓦に強固に固定されているため、容易に撤去することはできない。このため、新たな炉頂部煉瓦１７を積み上げた後、炉頂部煉瓦１７に覆われた第２の封止部材７３を撤去するのは難しく、第２の封止部材７３を撤去できなければ補修されたフリュー１３を活用することができない。そこで、本実施形態では、新たな炉頂部煉瓦１７を積み上げる前に、第２の封止部材７３を撤去して、補修作業完了後に容易に撤去可能な第３の封止部材７５を新たに設置する。

第３の封止部材には、補修作業完了後に容易に撤去でき、かつ、その後の燃焼を阻害しない部材が望ましく、燃焼室の燃焼温度より低い温度で脆化する断熱材、例えば耐熱温度が５００℃〜１０００℃であり、１０００℃超の温度で脆化する材質からなる部材等を用いる。第３の封止部材には、燃焼室の温度よりも低い温度で脆化することが求められるため、耐熱温度の上限を１０００℃とする。一方、上部水平焔道１５に設置されてすぐに脆化しないことも必要であるため、耐熱温度の下限を５００℃とする。このような部材としては、例えばケイ酸カルシウム板（いわゆるケイカルボード）等の不燃ボードがある。ケイ酸カルシウム板は約６５０℃の耐熱性を有する。燃焼室の最高温度（約１３００℃）の半分程度の温度の耐熱性を有していれば、第３の封止部材は上部水平焔道１５に設置されてすぐに脆化することはない。また、上部水平焔道１５への設置後、第３の封止部材は多少脆化しても、燃焼排ガスを遮断できていれば問題ない。また、後述するように、第３の封止部材は衝撃により撤去するため、燃焼排ガスを遮断した上で多少脆化することで、僅かな衝撃で第３の封止部材を撤去することができるようになる。

第３の封止部材は、上部水平焔道１５の断面形状に対応する形状を有し、第２の封止部材７３の撤去後、図１６に示すように、第２の封止部材７３が設置されていた位置に押し込まれ設置される。そして、補修範囲Ｔに新たに炉頂部煉瓦１７が設置されると（Ｓ１１６）、図１７に示すように、第３の封止部材７５は、炉頂部煉瓦１７に覆われた状態となる。

煉瓦の積み上げが完了すると、最後に、第３の封止部材７５が上部水平焔道１５から撤去される（Ｓ１１８）。上述したように、第３の封止部材７５は、煉瓦で覆われた状態となっているため、炉外に取り出すことはできない。そこで、本実施形態では、第３の封止部材７５に対して衝撃を与え、上部水平焔道１５からフリュー１３内へ落下させる。第３の封止部材７５へ衝撃を与える手法としては、例えば図１８に示すように、フリュー孔１９から上部水平焔道１５にエア吹き部材８０を挿入し、第３の封止部材７５に対してエアを噴射する方法や棒等の道具を用いて衝撃を与える等の方法がある。第３の封止部材７５が上部水平焔道１５から外れることで、上部水平焔道１５は補修範囲と非補修範囲とで連通した状態となり、補修範囲での燃焼を再開することができる。なお、第３の封止部材は、熱により脆化するため、その後の燃焼を阻害することはない。

以上、本発明の一実施形態に係る２分割式のコークス炉における熱間煉瓦積替え補修方法について説明した。かかる補修方法では、炉壁の煉瓦積替えを行う補修範囲と非補修範囲との境界位置において、燃焼室の上部水平焔道を封止する際、熱間煉瓦積替えの作業段階に応じて異なる封止部材を用いる。すなわち、補修範囲の上部水平焔道の上部の炉頂部煉瓦１７を解体する第１の工程では、作業性を考慮して繊維状断熱部材により上部水平焔道を封止し、補修範囲の上部水平焔道の下部の煉瓦を解体し、新たな煉瓦を積み上げる第２の工程では、長期に安定して上部水平焔道を封止することを考慮して、煉瓦によって上部水平焔道を封止する。そして、補修範囲の炉頂部煉瓦を新たに積み上げる第３の工程では、補修完了後の撤去の容易性を考慮して、ケイ酸カルシウム板により上部水平焔道を封止する。これにより、非補修範囲のフリューでの燃焼を全て継続したまま熱間積替え補修を可能とする。その結果、非補修範囲の残存煉瓦に対する温度変化を抑制することができ、非補修範囲の煉瓦の健全性を保つことができる。また、作業者に対する上部水平焔道からの熱風の吹き出しも抑制されるため、作業時間も短縮することができる。

分割式のコークス炉における熱間煉瓦積替え補修を、以下の手順で行った。まず、炉頂部煉瓦を解体する第１の工程では、煉瓦解体開始前に、補修範囲の煉瓦冷却を促進するために上部水平焔道を第１の封止部材により封止した。第１の封止部材の設置にあたり、炭化室から水平煙道位置の煉瓦を部分的に解体し、炭化室から上部水平焔道に第１の封止部材を設置できる状態を形成した。このときの炭化室の解体範囲は必要最小限とした。炉頂部煉瓦を解体して上部水平焔道の下部の煉瓦の解体を開始するまでの期間は、数日間と短期間であるため、作業性を考慮し、第１の封止部材として繊維状の高温断熱材（断熱ウール、耐熱温度１０００℃以上）を充填した。第１の封止部材の設置作業は、高温断熱材を炭化室から煉瓦解体部分を介して、上部水平焔道部へと押し込み行った。高温断熱材は、補修範囲のフリューと非補修範囲のフリューとの境界位置の燃焼室仕切壁上に設置した。第１の封止部材の設置完了後も境界位置に隣接するフリューの燃焼は継続させた。

炉頂部煉瓦を解体した後、上部水平焔道下部の煉瓦の解体と積み上げを行う第２の工程を行うにあたり、第１の封止部材である高温断熱材を撤去した後、同位置に、第２の封止部材として、事前に煉瓦をブロック状に形成した煉瓦ブロックを積み上げた。煉瓦ブロックは最終的に解体し撤去するため、煉瓦ブロックの積み時に煉瓦ブロックの上下には煉瓦目地材（モルタル）は塗布しなかった。上部水平焔道に積み上げる煉瓦ブロックは、補修範囲側は大気開放、非補修範囲側は燃焼室温度となるため、温度変化（熱衝撃）に耐えうる材質を選定することが望ましい。そこで、本実施例では第２の封止部材として断熱煉瓦を選定した。

煉瓦ブロックの積み上げ後、当該煉瓦ブロック前面（補修範囲側）に煉瓦目地材（モルタル）を塗布し、煉瓦ブロック同士の隙間から燃焼排ガスや熱気が漏れないよう密閉処置を施した。その後、周囲の非補修範囲の煉瓦保護のため、露出した非補修範囲の煉瓦表面全体を繊維状の断熱材で覆い、保温（断熱）処置をとった。第２の封止部材である煉瓦ブロックは、この後行われた煉瓦の解体及び新たな煉瓦積みの間は解体されず、約１ヶ月設置されていた。非補修範囲の燃焼は全てのフリューで継続したが、ガス漏れや封止部材設置位置からの熱気の吹き出しはなかった。

上部水平焔道下部に新たな煉瓦を積み上げた後、新たに炉頂部煉瓦を積み上げる第３の工程を行った。この際、炉頂部煉瓦を積み上げる前に、第２の封止部材として用いた煉瓦ブロックを撤去した。撤去後、事前に上部水平焔道の断面形状に加工した、高温で脆化する断熱材を、第３の封止部材として上部水平焔道の開口部に嵌め込み設置した。高温断熱材としては耐熱温度６５０℃のケイカルボードを用いた。上部水平焔道封止後、炉頂部煉瓦積みを行い、残りすべての煉瓦積みを進めた。煉瓦積み完了後、炉頂に設けられたフリュー孔から、エア吹き部材であるエアパイプを挿入し、上部水平焔道を封止していたケイカルボードに対してエアを噴射して、ケイカルボードを吹き飛ばし、フリュー底部へ落下させた。これにより、非補修範囲と補修範囲との上部水平焔道を連通させ、補修範囲も含め全てのフリューでの燃焼を再開させた。フリュー底部に落下したケイカルボードは、フリューの温度上昇と共に脆化が進行するため、フリューを閉塞することもなく、燃焼への影響もなかった。

このように、本発明の熱間煉瓦積替え補修方法を適用することで、補修範囲に隣接する非補修範囲のフリューでの燃焼も可能となり、煉瓦が損傷しない温度域を維持することができた。

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。

１ コークス炉
５ バックステー
１０ 燃焼室
１１ 仕切壁（ビンダー煉瓦）
１３ フリュー
１５ 上部水平焔道
１７ 炉頂部煉瓦
１９ フリュー孔
２０ 炭化室
２１ 装入孔
２３ 排出管
３０ 蓄熱室
３５ ソールフリュー
４１、４３ 燃料ガス供給管
５１、５３ 煙道
７１ 第１の封止部材
７１ａ 第１繊維状断熱部材
７１ｂ 第２繊維状断熱部材
７３ 第２の封止部材
７３ａ〜７３ｈ 煉瓦ブロック
７５ 第３の封止部材
８０ エア吹き部材

Claims (6)

1. 煉瓦で形成された炉壁によって構築された炭化室と燃焼室とが交互に配列され、前記燃焼室の上部に上部水平焔道を有する２分割式コークス炉において炉壁の煉瓦を熱間で部分的に積み替える熱間煉瓦積替え補修方法であって、
   前記上部水平焔道の、前記炉壁の煉瓦積替えを行う補修範囲と非補修範囲との境界位置に、繊維状断熱部材からなる第１の封止部材を設置して前記上部水平焔道を封止し、前記補修範囲の前記上部水平焔道の上部の炉頂部煉瓦を解体する第１の工程と、
   前記補修範囲の前記炉頂部煉瓦の解体後、前記第１の封止部材を撤去し、煉瓦からなる第２の封止部材により前記上部水平焔道を封止して、前記補修範囲の前記上部水平焔道の下部の煉瓦を解体し、新たな煉瓦を積み上げる第２の工程と、
   前記上部水平焔道の下部に新たな煉瓦を積み上げた後、前記第２の封止部材を撤去して、前記燃焼室の燃焼温度より低い温度で脆化する断熱材からなる第３の封止部材により前記上部水平焔道を封止し、前記補修範囲の炉頂部煉瓦を新たに積み上げる第３の工程と、
   を含む、コークス炉の熱間煉瓦積替え補修方法。
2. 前記第１の封止部材、前記第２の封止部材、及び、前記第３の封止部材は、前記補修範囲と前記非補修範囲との境界位置にある前記燃焼室のフリューの仕切壁上に設置される、請求項１に記載のコークス炉の熱間煉瓦積替え補修方法。
3. 前記第１の工程では、
   前記第１の封止部材が設置される前記燃焼室と当該燃焼室に隣接する前記炭化室とを区分する炉壁の一部を貫通させ、前記炭化室から前記燃焼室に前記第１の封止部材を押し込み、前記上部水平焔道を封止する、請求項１または２に記載のコークス炉の熱間煉瓦積替え補修方法。
4. 前記第２の工程において、少なくとも前記第１の封止部材を撤去した後、前記第２の封止部材が設置されるまでの間、前記第２の封止部材の設置位置に対応する前記炉頂部煉瓦のフリュー孔から前記上部水平焔道にエア吹き部材を挿入し、前記エア吹き部材によって、前記非補修範囲に向かってエアを吹き出す、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉の熱間煉瓦積替え補修方法。
5. 前記第３の工程において、前記補修範囲の炉頂部煉瓦が新たに積み上げられた後、前記炉頂部煉瓦のフリュー孔から前記上部水平焔道にエア吹き部材を挿入して前記第３の封止部材にエアを吹き出し、前記第３の封止部材を前記上部水平焔道から撤去する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコークス炉の熱間煉瓦積替え補修方法。
6. 前記第３の封止部材は、耐熱温度が５００℃〜１０００℃の断熱材である、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコークス炉の熱間煉瓦積替え補修方法。
   

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