JP3355014B2 - コークス炉熱間補修方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２分割式及び又は多段
燃焼式のコークス炉の熱間補修時の熱遮断方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】コークス炉は莫大な数の珪石レンガと粘
土レンガを組み合わせ、これらをモルタル目地によって
結合した構築物であって、通常燃焼室温度１２００℃〜
１３００℃、蓄熱室温度１１００℃〜３００℃で操業が
行われる。

【０００３】コークス炉を冷却すると、レンガが収縮す
る結果、レンガを繋ぎ合わせているモルタル目地に亀裂
が入り、ガスリークの原因になるので、通常操業中に冷
却することを極力避けるのは勿論、何らかの理由により
温度変化を与えざるを得ない場合でも慎重な配慮の下、
炉体に与える影響を最小限度に止めるような手当てを施
してから冷却が行われる。

【０００４】コークス炉を長期間使用すると、老朽化に
伴って支障が生じるようになる。また時にはレンガ壁の
崩壊現象が起こることもある。そういう事態が予想され
る場合には、大規模な修理を行って事故を未然に防止し
なければならない。その際、前記のような理由で、コー
クス炉を冷却するわけにはいかない為、損傷部位の周辺
を防熱壁、防熱カーテン等により囲纏して、修理する部
分と修理しない部分とを隔離し、修理する部位以外は通
常操業時と類似の高温を維持しつつ修理する部分のみを
冷却し、老朽化した部分のレンガ壁を撤去して新品レン
ガで積みなおした後、徐々に昇温して元の作業状態に復
帰させる作業を行う。従来は全ての炉式の燃焼室にも、
炭化室にもそして蓄熱室にも適用できるような安全かつ
確実なコークス炉壁熱間補修方法は存在しなかった。

【０００５】ここでコークス炉の一般的構成について簡
単に説明する。コークス炉の補修作業とは別に炉自体、
即ち、炭化室自体は均一に加熱されかつ消費熱量が低
く、堅牢で安定した構造を有することが必要であるた
め、燃焼室及び蓄熱室の配置や燃焼用ガスや空気の供給
方法に種々工夫が凝らされており、これらの組み合わせ
によって図６記載の如く多くの炉式が開発されて実用に
供されている。コークス炉をその上半分に位置する燃焼
室の配置によって分類すると、大きくは２分割式とヘヤ
ピン式に区別することができる（他の形式はこの２方式
から派生した方式と考えられるので、それらの説明を省
略する）。コークス炉の代表的なガスの流れを記載した
図６によって説明すると、（ａ）カールスチル式、
（ｅ）新日鉄Ｓ式が２分割式であり、そして（ｂ）コッ
パース式、（ｃ）オットー式及び（ｄ）新日鉄Ｍ式がヘ
ヤピン式である。

【０００６】また燃焼形式によって分類するとコークス
炉は単段燃焼式と多段燃焼式に分類することができる。
図６により説明すると、（ｂ）コッパース式、（ｅ）新
日鉄Ｓ式及び（ｆ）ウイルプット式が単段燃焼式、
（ａ）カールスチル式、（ｃ）オットー式及び（ｄ）新
日鉄Ｍ式が多段燃焼式である。

【０００７】図４及び図５によれば、コークス炉におい
て燃焼室５１、炭化室５３及び蓄熱室５５の公知の熱間
補修の方法が示される。図示の状態は端部燃焼室レンガ
を積み替えている状況を表している。

【０００８】熱間補修作業を成功に導く要諦は断熱を完
璧に行うことである。即ち、冷却補修部６１と高温保定
部６２の境界部を断熱壁レンガ６４によって完全に覆う
と共に、高温状態に保持する部分と冷却する部分とを連
絡するあらゆる連絡口を冷却前に完全に閉塞して熱の漏
洩を防止し、更に、炉壁積み替え後昇温中の適当な時期
には開口し、その後の操業に支障がないようにすること
が必要不可欠である。従来熱間補修はヘアピン式単段燃
焼式についてしか実施されていないのでこれらの作業は
比較的容易であった。通常の熱間補修の対象は図示の例
のようにコークス炉の上半分、即ち、燃焼室５１と燃焼
室壁レンガ５２によって区切られた炭化室５３と蓄熱室
５５である。

【０００９】燃焼室５１等のための熱間補修の前作業と
して図５（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示すような個所の
レンガ、即ち燃焼室壁レンガ５２、炉底５６の炉底レン
ガ５７等が取り外され、補修の対象である燃焼室５１及
び炭化室５３と高温保定部６２との間に断熱レンガ６４
を構築し次いで壁に断熱カーテン６５が掛けられ、炉底
５６に断熱材６７が設置された後、補修部を冷却し、冷
却終了後は隔壁５２の最下部を穴に穿って燃焼室底部に
開口している空気口及びガス口を閉塞して蓄熱室との間
の熱の流通を遮断した後、古いレンガに代えて新規なレ
ンガ等が構築される。

【００１０】ところがこのような従来のコークス炉の熱
間補修方法では前述の如く適用し得る炉式が限定されて
おり、二分割燃焼式コークス炉にもヘアピン式コークス
炉にも、また単段燃焼式コークス炉にも多段燃焼式コー
クス炉にも共通して適用できる方法は見出されていな
い。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、コークス炉
において燃焼室、蓄熱室、炭化室の熱間補修の方法を案
出することを課題とし、図６に示すような各社で使用さ
れている公知のコークス炉に対してもコークス炉の形式
にかかわらず、特に二分割燃焼式コークス炉にもヘアピ
ン式コークス炉にも、また単段燃焼式コークス炉にも多
段燃焼式コークス炉にも適用できるコークス炉の熱間補
修方法である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この課題は本発明によれ
ば、特許請求の範囲の各請求項に記載の技術的手段によ
り解決される。

【００１３】

【実施例】図１〜図３に基づいて本発明の実施例を説明
する。図１には本発明による二分割単段燃焼式コークス
炉を対象とする。

【００１４】燃焼室１は図１（ａ）で中央の線によって
燃焼室１は左右のブロックに二分割されており、例えば
左側の燃焼室群で一定時間燃焼が行われた後右側の燃焼
室群で燃焼が行われる。この際炭化室３は図１（ｂ）で
見て、コークス炉の前後方向において隣接する燃焼室１
の間に設けられている。蓄熱室５は各炭化室２の下方に
位置し、それによって上方の燃焼室１に接続している。
燃焼室１と炭化室３との間の隔壁として炭化室壁４が設
けられている。一方の燃焼室群から他方の燃焼室群への
燃焼ガスの案内のために燃焼室１の上方には全燃焼室上
１に渡って上部水平焔道７が設けられている。

【００１５】図１中で８は冷却補修部であり、９は現在
は補修の対象とはなっていない高温保定部である。補修
部所を高温燃焼ガスから遮断しかつ高温保定部９を冷却
しないようにするために、以下のような措置を採りつつ
補修が行われる。

【００１６】二分割単段燃焼式コークス炉では、炉上か
ら燃焼室１内部を観察するために覗穴１０と呼ばれる直
径１２ｃｍ程度の垂直な穴が炉頂デッキを貫通し、上部
水平焔道７に達するように設けられている。また燃焼室
１と共通の焔道の会合部にはドラフト調整用のスライド
ブリックが設けられている。

【００１７】従って熱間補修の第１段階としての断熱作
業は次のようにして行われる。即ち、冷却補修部８の補
修のために燃焼室１を冷却するに先立って、当該燃焼室
列に対するガス及び空気の供給を断ち、先ず修理対象燃
焼室１全部と高温保定部９との境界部から数えて１又は
２室のドラフト調整用スライドブリックを全閉し、次に
高温保定部９と冷却補修部８の境界をなすそれぞれの燃
焼室１上部の上部水平焔道７に対して、覗穴１０上部よ
り又は上部水平焔道７の端部穴から操作部材を挿入して
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７を閉塞する措置を講ずる。これにより高温保定部９
より修理のために冷却する部分に対して上部水平焔道７
を経由してくる熱移動を防止し、的確な冷却が行われる
ようにする。燃焼室１と蓄熱室５との連通部の閉塞は公
知の方法、即ち修理部を冷却した後に燃焼室１の隔壁２
を壊して行われることができる。

【００１８】熱間補修の第２段階としての燃焼室１の冷
却後、冷却が終了して燃焼室１を構成する燃焼室壁２レ
ンガを撤去する作業に入った時点では、冷却側の上部水
平焔道７への充填物をまだ撤去せず、高温保定部９側の
上部水平焔道７に充填した耐高温断熱材を補強しておく
のが望ましい。レンガ積み作業が進行してその末期に上
部水平焔道７を閉塞する直前には、それまでに境界部を
閉塞していた耐高温断熱材を撤去し、耐高温断熱材を昇
温中に灰化する例えば石綿板のような断熱材によって置
換する。

【００１９】熱間補修の第３段階としてレンガ積み替え
完了後昇温作業中に、先に挿入した断熱材を除去するこ
とにより通常運転に移行後のガス又は空気の流通経路を
復活させることができる。この際上記灰化する断熱材の
使用により、灰化した断熱材は通常の燃焼運転に切り換
える直前にコークス炉側壁上部水平焔道７に設けられた
穴若しくは覗穴１０上部から鉄棒等の操作部材を押し込
んで開孔し、高温保定部９とレンガ積み替え部とを連通
させることによりスムーズな昇温が保証される上、その
後操業が支障なく行われることができる。

【００２０】上記は冷却に先立ち、境界部の熱間部、冷
間部両方の上部水平焔道に炉上より覗穴を経由して断熱
材を充填する方法について述べたが、熱間部又は冷間部
のみに個別的に断熱材を充填した後、冷却工程に移行す
ることも可能である。またレンガ積み末期に上部水平焔
道閉塞材料を昇温途中で灰化する材料と置換する代わり
に耐高温断熱材を残置し、昇温末期に覗穴から炉上に引
き上げる方法をとっても差し支えない。

【００２１】図２には本発明による二分割多段燃焼式コ
ークス炉を対象とする補修方法が記載されている。燃焼
室１１は図２（ａ）で中央の線によって左右のブロック
に二分割されており、例えば左側の燃焼室群で燃焼が行
われた後右側の燃焼室群で燃焼が行われる。燃焼室１１
自体は空気用道１１Ａと貧ガス用道１１Ｂとを備え、１
つの燃焼室１１は複数の、図２では５つのバーナ１１′
を備えている。炭化室１３は図２（ｂ）で見て、コーク
ス炉の前後方向において隣接する燃焼室１１の間に設け
られている。１２は燃焼室１１の隔壁を示す。蓄熱室１
５は空気用蓄熱室１５Ａと貧ガス用蓄熱室１５Ｂとから
成り、蓄熱室１５は各炭化室１３の下方に位置し、両室
１５と１３は蓄熱室・燃焼室連絡道１４によって連通し
ている。燃焼室１１と炭化室１３との間の隔壁として炭
化室隔壁１３′が設けられている。一方の燃焼室群から
他方の燃焼室群への燃焼ガスの案内のために燃焼室１１
の上方には全燃焼室１１上に渡って上部水平焔道１７が
設けられており、上部水平焔道１７の端には上部水平焔
道端部孔１７′が設けられており、この孔１７′は運転
中は閉塞されかつ熱間補修の際には開放される。１６は
上部水平焔道１７に設けられているドラフト調整用スラ
イドブリックを示す。

【００２２】図２中で１８は冷却補修部であり、１９は
現在は補修の対象とはなっていない高温保定部である。
熱間補修の第１段階としての断熱作業は次のようにして
行われる。即ち、冷却補修部１８の補修のために燃焼室
１１を冷却するに先立って、当該燃焼室列に対するガス
及び空気の供給を断ち、先ず修理対象燃焼室１１全部と
高温保定部１９との境界部から数えて１又は２室のドラ
フト調整用スライドブリック１６を全閉し、次に覗穴２
０上部より高温保定部１９と冷却補修部１８の境界をな
すそれぞれの燃焼室１１上部の上部水平焔道１７に対し
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１７を閉塞する措置を講ずる。これにより高温保
定部１９より修理のために冷却する部分に対して上部水
平焔道１７を経由してくる熱移動を防止し、的確な冷却
が行われるようにする。次に蓄熱室と燃焼室との連絡を
遮断する方法を請求項３に記載する方法によって実施す
る。多段燃焼式では高温保定部１９との境界にある燃焼
室１１の壁１２に多数のバーナ１１′が開口しているの
で、高温保定部１９との完全な断熱のために燃焼室１１
の壁１２に断熱カーテン２１が掛ける方法を補修部冷却
後に追加することが必要である。

【００２３】熱間補修の第２段階としての燃焼室１１の
冷却後、冷却が終了し燃焼室１１を構成する燃焼室壁１
２レンガを撤去する作業に入った時点では、冷却側の上
部水平焔道１７への充填物をまだ撤去せず、高温保定部
１９側の上部水平焔道１７に充填した耐高温断熱材を補
強しておくのが望ましい。燃焼室１１及び必要な場合に
炭化室１３及び蓄熱室１５の壁レンガ積み替えが行われ
る。レンガ積み作業が進行してその末期に上部水平焔道
１７を閉塞する直前には、断熱カーテン２１を撤去し、
次いでそれまでに境界部を閉塞していた耐高温断熱材を
撤去し、耐高温断熱材を昇温中に灰化する、例えば石綿
板のような断熱材によって置換する。

【００２４】熱間補修の第３段階としてレンガ積み替え
完了後昇温作業中に、先に挿入した断熱材を除去するこ
とにより通常操移行後のガス又は空気の流通経路を復活
させることができる。この際上記灰化する断熱材の使用
により、灰化した断熱材は通常の燃焼運転に切り換える
直前にコークス炉側壁上部水平焔道１７に設けられた穴
若しくは覗穴２０上部から鉄棒を押し込んで開孔し、高
温保定部１９とレンガ積み替え部とを連通させると共に
冷却に先立ち蓄熱室・燃焼室連絡道１４に挿入した耐高
温断熱材も同時期に蓄熱室側から撤去することによりス
ムーズな昇温が保証される上、その後コークス炉運転が
支障なく行われることができる。

【００２５】上記は冷却に先立ち、境界部の熱間、冷間
両方の上部水平焔道に炉上より覗穴を経由して断熱材を
充填する方法であるが、熱間部又は冷間部のみに個別的
に断熱材を充填した後、冷却工程に移行することもでき
る。またレンガ積み末期に上部水平焔道閉塞材料を昇温
途中で灰化する材料と置換する代わりに耐高温断熱材を
残置し、昇温末期に覗穴から炉上に引き上げる方法を採
ることもできる。

【００２６】図３にはヘアピン式多段燃焼炉を対象とす
る補修方法が記載されている。燃焼室３１は図３（ａ）
から明らかなように、隣接した２つの燃焼室３１がヘア
ピン状に対に接続されている。そして燃焼室３１自体は
多段燃焼式であるため複数のバーナ、図示の例では２つ
のバーナ３１′、３１′を備え、燃焼室３１には空気用
道３１Ａと貧ガス用道１１Ｂが連通している。図３
（ｂ）によれば、ヘアピン式多段燃焼炉の前後方向にお
いて燃焼室３１の間に炭化室３３が位置している。３２
は燃焼室隔壁を示す。炭化室３３の下方には蓄熱室３５
が配設されており、蓄熱室３５は貧ガス又は空気用蓄熱
室３５Ａと排ガス引き落とし用蓄熱室３５Ｂとから成
る。燃焼室１１と蓄熱室３５とは蓄熱室・バーナ連絡道
３４によって連通している。３８は熱間補修部であり、
そして３９は高温保定部を示す。４０は覗穴である。

【００２７】熱間補修の第１段階としての断熱作業はヘ
アピン単位で行われる。即ち、冷却補修部３８の補修の
ために燃焼室３１を冷却するに先立って、先ず修理対象
燃焼室３１と高温保定部３９とを熱的に分離するため
に、先ず炭化室３３前面への断熱壁の構築、修理対象燃
焼室３１と向かい合う炭化室３３の壁に断熱カーテンを
掛けて断熱し、このようにして断熱壁と断熱カーテンに
より取り囲まれた炭化室３３の炉底部保温に次いで請求
項３による燃焼室と蓄熱室の間の熱遮断を行うことによ
って第１段階を終わる。

【００２８】その後補修部の冷却、燃焼室壁レンガ３２
等の新しいレンガによる積み替えによって補修される。
熱間補修の第３段階では補修部の昇温が行われるが昇温
工程の末期に、蓄熱室・燃焼室連絡道３４を閉塞した断
熱材を除去する。これにより昇温完了後の平常運転を支
障なく行うことができる

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、従来の方法では熱間補
修が不可能であったコークス炉において高温保定部と熱
間補修部との断熱を適切に行って高温保定部に影響なし
に燃焼室、蓄熱室、炭化室の熱間補修を行う方法が案出
され、これにより従来公知の各社のコークス炉の熱間補
修作業がコークス炉のその後の運転に支障をきたすこと
なく行われることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるコークス炉熱間補修の対象
となる二分割単段燃焼式コークス炉を示し、（ａ）はそ
の正面図そして（ｂ）はその部分断面図である。

【図２】本発明が適用される二分割多段燃焼式コークス
炉を示し、（ａ）は図（ｂ）の線ＩＩａ−ＩＩａ、ＩＩ
ａ′−ＩＩａ′に沿う部分断面図、そして（ｂ）は図
（ａ）の線ＩＩｂ−ＩＩｂ、ＩＩｂ′−ＩＩｂ′に沿う
部分断面図である。

【図３】本発明が適用されるヘアピン多段燃焼式コーク
ス炉を示し、（ａ）は正面断面図、そして（ｂ）は側面
断面図である。

【図４】公知のコークス炉熱間補修の対象となる燃焼
室、炭化室及び蓄熱室を備えたコークス炉を示す図であ
って、（ａ）はその正面図、そして（ｂ）はその側面図
である。

【図５】公知のコークス炉熱間補修の対象となる燃焼
室、炭化室及び蓄熱室を備えたコークス炉を示す図であ
って、（ａ）はその正面図、（ｂ）はその側面図、そし
て（ｃ）はその上面図である。

【図６】公知のコークス炉における代表的なガスの流れ
（貧ガス使用時）を示す図式図であり、（ａ）はカール
スチル式、（ｂ）はコッパーズ式、（ｃ）はオットー
式、（ｄ）新日鉄Ｍ式、（ｅ）は新日鉄Ｓ式、そして
（ｆ）はウイルプット式における、それぞれのガスの流
れ（貧ガス使用時）を示す図である。

【符号の説明】

１ 燃焼室 ２ 燃焼室隔壁 ３ 炭化室 ４ 炭化室隔壁 ５ 蓄熱室 ７ 上部水平焔道 ８ 冷却補修部 ９ 高温保定部 １０ 覗穴 １１ 燃焼室 １２ 燃焼室隔壁 １３ 炭化室 １４ 蓄熱室・燃焼室連絡道 １５ 蓄熱室 １６ ドラフト調整用スライドブリック １７ 上部水平焔道 １８ 冷却補修部 １９ 高温保定部 ２０ 覗穴 ２１ 熱ガス遮断用断熱カーテン ３１ 燃焼室 ３２ 燃焼室隔壁 ３３ 炭化室 ３４ 蓄熱室・燃焼室連絡道 ３５ 蓄熱室 ３８ 冷却補修部 ３９ 高温保定部 ４０ 覗穴 ５１ 燃焼室 ５２ 燃焼室溝壁レンガ ５３ 炭化室 ５５ 蓄熱室 ５６ 炉底 ５７ 炉底レンガ ６１ 冷却補修部 ６２ 高温保定部 ６４ 断熱レンガ ６５ 断熱カーテン ６７ 断熱材

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２分割単段又は多段燃焼式コークス炉を
   熱間補修するに際し、冷却補修部（８；１８）の冷却を
   開始するに先立ち、コークス炉頂部より覗穴（１０；２
   ０）を経由するか若しくはコークス炉側面の上部水平焔
   道端部穴（１７′）より、耐高温断熱材を、燃焼室
   （１；１１）上部に位置する上部水平焔道（７；１７）
   の高温保定部（９；１９）と冷却補修部（８；１８）の
   境界部に挿入し、上部水平焔道（７；１７）を経由する
   熱の移動を遮断することを特徴とするコークス炉の熱間
   補修方法。
2. 【請求項２】 冷却補修部（８；１８）を冷却し、レン
   ガを積み替える作業の末期に、上部水平焔道（７；１
   ７）に挿入されている耐高温断熱材を、昇温工程中に灰
   化する断熱材と置換し、昇温完了後コークス炉側面の上
   部水平焔道端部穴（１７′）又は覗穴（１０、２０）よ
   り操作部材を挿入して灰化した断熱材を突き崩すことに
   よって、高温保定部とレンガ積み替え部を連通させる請
   求項１記載のコークス炉の熱間補修方法。
3. 【請求項３】 燃焼室隔壁レンガ（１２；３２）を垂直
   方向に貫通する導管を介して、ガス及び空気を燃焼室
   （１１；３１）内に多段供給する二分割多段燃焼式コー
   クス炉又はヘアピン多段燃焼式コークス炉の熱間補修方
   法において、 レンガ積み替え作業を行う部分の冷却を開始する前に、
   蓄熱室（１５；３５）側から耐高温断熱材を蓄熱室・燃
   焼室連絡道（１４；３４）に挿入し、冷却部分への熱の
   移動を抑止する一方、レンガ積み替え完了後昇温作業中
   に、先に挿入した断熱材を除去することにより通常操移
   行後のガス及び空気の流通経路を復活させることを特徴
   とするコークス炉の熱間補修方法。