JP5169034B2 - コークス乾式消火設備の建設、改修方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス乾式消火設備の建設、改修を行う方法に関し、とくに冷却塔を複数個に水平分割してブロック化したものを順次に積み重ねもしくは取り崩することにより、冷却塔本体の組立て、解体を行う建設、改修の方法について提案する。

近年、コークス炉から窯出しされた赤熱コークスの消火に、赤熱コークスの保有する熱量の有効利用を図ると共に公害対策上の見地から、従来の消火塔による湿式消火方法に代えて不活性ガスを冷却媒体として使用する乾式消火方法が採用されている。

図１は、一般的なコークス乾式消火設備の概要を示す図である。この設備では、始めに、コークス炉１の窯（炭化室）から押し出された赤熱コークスは、コークカーに積載した下開き式のバケット２に収容されたのち主巻上機１３によって巻き揚げられ、コークス乾式消化設備の冷却塔３の上方に運ばれ、そして、この冷却塔頂部のレシーバ３ｄを経由してプレチャンバ３ｃ内に装入される。その後、該冷却塔３内に装入された赤熱コークスは、頂部のレシーバ３ｄからプレチャンバ３ｃ部分を経て徐々に下方へ移動し、クーリングチャンバ３ｂ部に達する。このような流れの中で、冷却塔内を下降する赤熱コークス（黒矢印）は、クーリングチャンバ３ｂ内において、下方のベンチレータ３ａを通じて導入され、上昇する冷却ガス流（白ヌキ矢印）に接して急速に冷却される。

そして、冷却されたコークスは、ベンチレータ３ａの底部に設けられている排出装置（図示略）により塔外下部に排出される。一方、赤熱コークスと熱交換して高温になったガスは、環状煙道３ｅに吸引され、排気ダクト４を経て除塵器（図示略）、廃熱ボイラ（図示略）に送られて熱交換した後、再びクーリングチャンバ３ｂ内に導入される。

なお、前記プレチャンバ３ｃには、それの外周を周回するように環状煙道３ｅが仕切壁５を介して設けられ、かつ前記クーリングチャンバ３ｂ上部に開放された状態になっている。このような構造にすることで、湿式消火の場合に比べ、乾式消火設備では赤熱コークスのもつ熱を、この環状煙道３ｅを介して有効に回収することができるようになる。

ところで、上記冷却塔３は、老朽化すると内部の耐火ライニング６の損傷が発生し、定期的な改修、とくに補修が必要となることがあり、そのための解体と、いわゆる老朽更新のため、あるいは設備能力増強のため新たな建設の必要が生じる。この場合、従来は、特許文献１、２に開示されているように、主として、耐火ライニングの部分的な補修は別として、冷却塔３の全体をコークス炉の炉前において解体撤去し、その後、新らたに建設するには、該冷却塔３全体を現地において、即ちコークス炉の炉前において建設するのが普通である。
特開平７−３３１２４５号公報 特開昭６２−１４３９９３号公報

上述した従来のコークス乾式消火設備、とくに冷却塔３および巻上機１３の改修のための解体や再構築には、鉄皮の溶断撤去、溶接組立て、耐火ライニング施工のいずれをも、コークス炉の炉前で大掛かりにかつ長期に亘って行うのが普通であり、少なくとも、この冷却塔３および巻上機１３付近のコークス炉の複数の窯は総て、長期に亘って休止しなければならないという問題があった。そのため、その休止の期間、コークス炉ガスの回収が減るという問題、および、炉前の狭隘な空間（配管などによる高さ制限等）での作業を強いられ、安全上の問題も発生する他、作業能率が著しく低下し、改修（補修）の長期化が不可避になるという問題があった。

本発明の目的は、冷却塔および巻上機の組立て、解体を短期間で行うことができると共に、コークス炉操業への影響が小さく炉の休止を最小限に止めることができるコークス乾式消火設備の建設、改修の方法を提案することにある。

発明者らは、従来技術が抱えている上述した問題点を克服して上記目的を実現する方法として、冷却塔をブロック化すると共に、現地（コークス炉炉前）作業の部分を少なくして、大半の作業を製造工場で行うようにし、現地（コークス炉炉前）での建設と解体の作業を簡素化するために、ブロック工法について検討した。その結果、こうしたブロック工法を採用すると、作業の期間の短縮とコストの低下を図ることができることを知見し、本発明を開発するに到った。

即ち、本発明は、コークス炉の炉前に構築されるコークス乾式消火設備の冷却塔を、高さ方向の下から順に、ベンチレーター、クーリングチャンバ、プレチャンバおよびレシーバからなる複数のブロックにしてこれを工場において製作し、コークス炉の炉前においては、該冷却塔を支える常設の支持櫓と常設の主巻上機とを設けると共に、該支持櫓の反コークス炉側の延在位置には仮設の下付設櫓と上付設櫓とを連設し、かつ該下付設櫓上には前記ブロック搬送用移送台車を配設する他、該上付設櫓上には作業用巻上機を配設し、工場で製作された前記各ブロックのうちベンチレーター、クーリングチャンバ、プレチャンバおよびレシーバについては，前記移動台車および主巻上機と作業用巻上機とを使って支持櫓内に順次に搬入して積み重ねまたは順次に取り外すことにより、該冷却塔本体の組立て、解体を行うようにしたことを特徴とするコークス乾式消火設備の建設、改修方法である。

本発明においては、上記の構成に加えてさらに、
（１）前記のクーリングチャンバおよびプレチャンバは、その内側にそれぞれ耐火ライニングを有すること、
（２）前記冷却塔の組立てに当たっては、先行するブロックと後続ブロックとの溶接接続を果したのち、次の後続ブロックの搬入と溶接接続とを行うこと、
（３）前記冷却塔の解体に当たっては、取外し予定ブロックのみの溶断分離を行ってこれを搬出したのち、次の取り外し予定ブロックの溶断分離を行うこと、
のいずれか１以上を採用することがより好ましい解決手段を与えることになる。

上述した構成に係る本発明のコークス乾式消火設備の建設、改修方法によれば、以下のような効果が期待できる。
（１）冷却塔を複数のブロック、例えば、下からベンチレータ、クーリングチャンバ、プレチャンバ、レシーバに分割したブロックとし、これらをコークス炉とは離れた工場において予め製作し、その後、これらのブロックをコークス乾式消火設備の建設、改修現場（コークス炉の炉前）に搬入し、その現場では、主として、前記各ブロックの単なる組立て作業のみを行うようにしたので、現場工事期間を大幅に短縮することができる。
（２）現場作業が少なく短期に終るので、コークス炉の操業、とくに窯の操業停止を最小限に止めることができ、コークス生産性の向上、コスト低下に寄与する他、コークス炉ガスの発生量減少を抑えることができる。
（３）前記各ブロックの搬入、搬出ならびに組立て、解体には、上・下の付設櫓と作業用巻上機を設置して行うので簡易な建設と改修のための工事ができる。

これらの効果により、本発明によれば、消火能力１７０トン／ｈ、設備重量約６５００トンのコークス乾式消火設備の建設を約１０ケ月、設備能力増強を伴う既存設備の改修であれば約３ケ月という短い期間で終了させることができるようになる。

以下、本発明に係るコークス乾式消火設備の改修時における、とくに冷却塔の組立て時の工法（建設）の例を、発明者らが提案する上記ブロック工法に従って説明する。但し、本発明は、以下に述べる具体例にのみ限られるものではなく、改修時の工事にも利用できる。

図２は、冷却塔３の組立て初期、即ち、第１段階から第２段階に亘る改修工事の模様を示すものである。この工事の施工に当たっては、冷却塔３を支える常設の支持櫓９の他に、この支持櫓９の反コークス炉１側に延在させた仮設の下付設櫓１０および図３に示すような上付設櫓１１が設けられると共に、後述する作業用巻上機１４やリフトジャッキ等も設置される。

まず、既設もしくは新設された通常４個組からなるケーソン８上に、最下部の漏斗状ベンチレータ３ａを、移送台車等を使って搬入しかつ主巻上機１３にて懸吊して、支保工８ａを介してこれを固定設置する。なお、このベンチレータ３ａは、図１に示すように、赤熱コークスを乾式冷却するために必要な冷却用不活性ガスを導入して、クーリングチャンバ３ｂ等へ送給する役割を担う部分である。

次の段階は、前記ベンチレータ３ａ上に、リング状のクーリングチャンバ３ｂを積み重ねるステップである。このステップのために、前記支持櫓９には、上述したように、工事用の下付設櫓１０が反コークス炉側に連設状態で設置される。そして、この下付設櫓１０上には、移送台車１２がレール１０ａ上において移動可能に配設される。この下付設櫓１０上を移動する移送台車１２上には、図３例と同じようにして搬入されたクーリングチャンバ３ｂが載置される。次いで、そのクーリングチャンバ３ｂは、移送台車１２ごと支持櫓９内の前記ベンチレータ３ａ上に移送され、バケット２を運ぶための前記主巻上機１３にて上方に懸吊され、一方、移送台車１２の方は、図示のコークス炉１側の位置１２’に退避させたのち、センタリングしながら該ベンチレータ３ａ上に積み重ね、その後、外周囲の鉄皮を溶接して接合する。

なお、このクーリングチャンバ３ｂでは、赤熱コークスがベンチレータ３ａ部から上昇してくる冷却ガスによって、急速に乾式冷却される。そのために、このクーリングチャンバ３ｂ内は赤熱コークスの温度に耐えられるように、耐火れんがによる耐火ライニング６が搬入に先立つ工場製作時に施工される。このことから判るように、本発明工法では、現場での築炉作業も不要になるから、工期を大幅に短縮することが可能になるのである。

上述したように、ベンチレータ３ａ、クーリングチャンバ３ｂの組立て作業が終ると、次に、そのクーリングチャンバ３ｂ上には、プレチャンバ３ｃならびに赤熱コークスの装入口となるレシーバ３ｄが積み重ねられ、冷却塔３としての最終的な組立てが行われる、この段階のもようを図３に例示する。

図３に示すように、このステップの作業を行うため、前記下付設櫓１０上には別途、上付設櫓１１が設置され、そして、この上付設櫓１１上にはさらに作業用巻上機１４が移動可能に配設される。図示したように、この段階の作業については、環状煙道３ｅを設けてなるプレチャンバ３ｃ本体とそのコーン状頂部３ｃ’とを別体として搬入することができる他、プレチャンバ３ｃ全体を１つのブロックとして搬入することもでき、本発明はいずれの場合であってもよい。以下は、図示に従い、コーン状頂部３ｃ’をレシーバ３ｄと一緒にし、プレチャンバ３ｃ本体とは切り分けてハンドリングする例で説明する。

図示例では、プレチャンバ３ｃ本体を上付設櫓１１内に作業用巻上機１４にて懸吊して搬入し、ひとまず、これを後方に退避させておく。次いで、コーン状頂部３ｃ’とレシーバ３ｄの組立て複合ブロックを作業用巻上機にて懸吊して搬入すると同時に、これを予め搬入しておいた前記プラチャンバ３ｃ本体上に載置し、かつこれらを互いに溶接固定して組立てる。そして、その組立ての後のプレチャンバ３ｃおよびレシーバ３ｄを一体として、移送台車１２と主巻上機１３を使って支持櫓９内に移送し、その後、前記クーリングチャンバ３ｂとの間を溶接固定して冷却塔３としての組立てを行う。なお、作業用巻上機１４は主巻上機１３をそのまま利用して、上付設櫓１１へ移動させ作業用巻上機１４として活かしてもかまわない。

本発明のこの段階の作業方法としては、上記例の他、以下に述べるような方法で組立てを行ってもよい。即ち、もう一つの実施形態としては、まず、プレチャンバ３ｃ本体を上付設櫓１１内に作業用巻上機１４にて懸吊して搬入し、移送台車１２にて後方に退避１２’させる。次いで、コーン状頂部３ｃ’とレシーバ３ｄとを同時に作業用巻上機１４にて搬入し、下付設櫓１０上にある前記移送台車１２上に載置し、支持櫓９内に移送した上で、主巻上機１４を使って上方に巻上げて懸吊退避させる。この状態で、後方に退避させてあるプレチャンバ本体３ｃを移送台車１２を使って支持櫓９内の所定の位置にて搬入し、センタリングをしながら、クーリングチャンバ３ｂ上に積み重ねて溶接固定する。

その後、上方に退避しているコーン状頂部３ｃ’とレシーバ３ｄとの組立てブロックをプレチャンバ３ｃ上に吊り降し、鉄皮溶接内張り耐火ライニングの接合を行って冷却塔３の組立てを完了する。

これらの一連の作業が終ったのちは、前記上・下付設櫓１０、１１は、移送台車１２および作業用巻上機１４とともに撤去し、建設作業を終了させる。

なお、前記プレチャンバ３ｃは、その外周部に、上述した排気ダクト４に連通する環状煙道３ｅが設けられている。この環状煙道３ｅからは、冷却塔３の操業時に赤熱コークスとの熱交換によって発生した高温の不活性ガスが吸引され、排気ダクト４を通じて排熱回収設備の熱交換器（図示せず）に排出される。

なお、開示を省略したが、付設櫓１０、１１上を移動する移送台車１２の駆動は、主に主巻上機１３を利用するが、補助ウインチ等を下付設櫓１０上に設置して牽引する方法に代えてもよい。また、移送台車１２上への各ブロック３ａ〜３ｄの載置にはリフトアップジャッキを利用してもよい。さらに、主巻上機１３は、建設、改修後のバケット２の巻上機として、そのまま利用でき、不要な設備費も軽減することもできる。

また、上述した例は、各ブロック３ａ〜３ｄ解体後の、もしくは新規の組立て工程の説明であるが、冷却塔３の改修のための解体に当たっては、各ブロック（３ａ〜３ｄ）を、上から順に、ブロックの溶断分離後、組立て時とは全く逆の工程で溶断分離、搬出撤去を繰り返していくことで、短期にしかもコークス炉操業への影響を最小限に止めて作業を完了させることができる。コークス炉炉前における建設のための準備、即ち各ブロックの製作については全て製作工場において行う。

なお、コークス乾式消火設備の改修工事では、従来、冷却塔３のまわりに数十人もの溶接作業員を配置して昼夜連続して実施していた。これに対し、本発明方法によれば、この作業が少なくなるため、建設、改修の精度も向上する。

本発明に係るコークス乾式消火設備の建設、改修方法は、上述した例の他、基本的には同様な構成をもつ技術分野での改修技術としても利用が可能である。

コークス乾式消火設備の部分断面図である。 本発明ブロック工法の第１段階の作業のもようを示す略線図である。 本発明ブロック工法の第２・３段階の作業のもようを示す略線図である。

符号の説明

１ コークス炉
２ バケット
３ 冷却塔
３ａ ベンチレータ
３ｂ クーリングチャンバ
３ｃ プレチャンバ
３ｃ’ コーン状頂部
３ｄ レシーバ
３ｅ 環状煙道
４ 排気ダクト
５ 仕切壁
６ 耐火ライニング
８ ケーソン
８ａ 支保工
９ 支持櫓
１０ 下付設櫓
１１ 上付設櫓
１０ａ レール
１２ 移送台車
１３ 主巻上機
１４ 作業用巻上機

Claims (4)

1. コークス炉の炉前に構築されるコークス乾式消火設備の冷却塔を、高さ方向の下から順に、ベンチレーター、クーリングチャンバ、プレチャンバおよびレシーバからなる複数のブロックにしてこれを工場において製作し、コークス炉の炉前においては、該冷却塔を支える常設の支持櫓と常設の主巻上機とを設けると共に、該支持櫓の反コークス炉側の延在位置には仮設の下付設櫓と上付設櫓とを連設し、かつ該下付設櫓上には前記ブロック搬送用移送台車を配設する他、該上付設櫓上には作業用巻上機を配設し、工場で製作された前記各ブロックのうちベンチレーター、クーリングチャンバ、プレチャンバおよびレシーバについては，前記移動台車および主巻上機と作業用巻上機とを使って支持櫓内に順次に搬入して積み重ねまたは順次に取り外すことにより、該冷却塔本体の組立て、解体を行うようにしたことを特徴とするコークス乾式消火設備の建設、改修方法。
2. 前記のクーリングチャンバおよびプレチャンバは、その内側にそれぞれ耐火ライニングを有することを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消火設備の建設、改修方法。
3. 前記冷却塔の組立てに当たっては、先行するブロックと後続ブロックとの溶接接続を果したのち、次の後続ブロックの搬入と溶接接続を行うことを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消火設備の建設、改修方法。
4. 前記冷却塔の解体に当たっては、取外し予定ブロックのみの溶断分離を行ってこれを搬出したのち、次の取り外し予定ブロックの溶断分離を行うことを特徴とする請求項１に記載のコークス乾式消火設備の建設、改修方法。

Images