JP5589600B2

JP5589600B2 - 上昇管掃除装置

Info

Publication number: JP5589600B2
Application number: JP2010142546A
Authority: JP
Inventors: 宏治平子; 邦広怒田
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-06-23
Also published as: JP2012007032A

Description

本発明は、コークス炉の上昇管を掃除する上昇管掃除装置に関する技術に係り、上昇管からの熱に対する防熱技術に関する。

コークス炉上には各窯毎に上昇管が設置されている。上昇管は、炉内で発生したＣガスの流路となり、また石炭乾留完了を確認を行うための設備である。そして、操業中に発生したＣガス中に含まれるカーボン分が上昇管内面に付着し、徐々に管内が閉塞してくる。このため、上昇管の閉塞を回避するための掃除が必要となる。

例えば特許文献１には、上昇管内面を掃除するための上昇管掃除装置が開示されている。この上昇管掃除装置は、下端部にカッターが設けられている軸部（上下動体）を、上側から上昇管内に進入する。そして、上記軸部を上下にストロークさせながら回転することによって、カッターで上昇管内壁に付着しているカーボンなどを掻き落して上昇管内を掃除する。

なお、上記特許文献１には、カッターに設けた噴射口からエアーを噴射してカッターを冷却することが記載されている。

特許第２７８７５７８号公報

コークス炉は炉内（乾留）温度が約１０００℃程度と高温で、上昇管を掃除する際、炉内から上昇管に向けて熱気および火炎が放出される過酷な環境である。

このため、上昇管掃除装置における、上記上昇管に接近する機械構造物や部品が、高熱負荷の作用により、数年の使用程度で熱損傷（変曲・亀裂等）する。熱損傷すると、正常な使用状態が維持出来ず、損傷部位の補修や交換が必要となるため、稼動率低下の原因となる。

本発明は、上記のような点に着目してなされたもので、上昇管掃除装置の寿命向上を図ることを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、機台と、機台の横架部を貫通し且つ昇降可能な軸部と、を備え、上記軸部の下部を上記横架部の下方に位置する上昇管内に挿入して当該上昇管内の掃除を行う上昇管掃除装置であって、
上記横架部に支持されて、上記昇降可能な軸部外周と横架部との間の隙間を覆うカバー部材と、
上記昇降可能な軸部外周に摺動可能に取り付けられると共に上記カバー部材に支持されることで、上記軸部とカバー部材との間の隙間をシールするシーリング部材と、
を備え、
上記カバー部材は、内周側で上記シーリング部材を上下から挟持すると共に外周側を横架材に連結する上側部材及び下側部材を備えるボックス部からなり、
上記ボックス部は、上記シーリング部材と横架材との間に、上記シーリング部材の外周を囲む空間を形成し、
上記ボックス部内の空間に対し空気を圧送可能な圧送手段を備え、
上記下側部材に対し下方に開口した吹出口を設けることで、上記圧送手段で上記ボックス部内の空間に圧送された空気が上記吹出口を通じて下方に吹き出されることを特徴とするものである。

次に、請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した構成に対し、上記ボックス部の下方に上記吹出口と隙間を開けて対向配置する遮蔽部材を設けて、上記吹出口から下方に噴射した空気によって、少なくとも上記ボックス部下面と上記遮蔽部材との間に断熱の空気層を形成することを特徴とするものである。

本発明によれば、上昇管からの高熱負荷（熱風や火炎など）が、軸部と横架部との間の隙間から上方に向かうことが、カバー部材によって低減する。さらに、不可避的に存在するカバー部材と軸部との間の隙間が、シーリング部材でシールされることで、より確実に、上記上昇管からの高熱負荷（熱風や火炎など）が、軸部と横架部との間の隙間から上方に向かうことを阻止可能となる。この結果、上昇管掃除装置における、上記上昇管に接近して配置される機械構造物や部品を、高熱負荷から保護できて、当該上昇管掃除装置の寿命が向上する。

また、請求項１に係る発明によれば、ボックス部を構成する上側部材及び下側部材でシーリング部材を挟持している。この結果、横架部へのシーリング部材の支持を確実に実施可能となる。また、例えば上側部材を外すことなどによって、シーリング部材の交換も簡単に実施可能である。

また、請求項１に係る発明によれば、シーリング部材の外周の空間に空気を圧送可能となって、シーリング部材の高熱負荷を緩和できる。これによって、シーリング部材の交換周期を延長することが可能となる。

また、請求項２に係る発明によれば、ボックス部内に圧送した空気が吹出口から下方に噴射することで、当該噴射した空気によって、少なくともボックス部下面と遮蔽部材との間に断熱の空気層が形成される。この結果、遮蔽部材自身と上記空気層との２層の熱遮断層によって、上昇管からの高熱負荷が上方に伝達されることを低減する。

本発明に基づく実施形態に係る上昇管掃除装置の全体構成を説明する図である。本発明に基づく実施形態に係る上昇管掃除装置の全体構成を説明する図である。本発明に基づく実施形態に係る熱負荷遮断用保護装置を説明する断面図である。本発明に基づく実施形態に係る熱負荷遮断用保護装置を説明する分解図である。本発明に基づく実施形態に係る遮蔽部材の構造を示す断面図である。支柱部と遮蔽部材との関係を示す図である。カバー部材の別例を示す図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
図１及び図２は、上昇管掃除装置の全体図である。

コークス炉１上に複数の上昇管２が突設する。その上昇管２の並びに沿って、一対のレール３が敷設されている。一対のレール３は、図１に示すように、上昇管２を挟んで配置されている。その一対のレール３の上に、車輪４を介して門型台車５が配置されている。これによって、門型台車５は、上記レール３に沿って移動可能となっていると共に、上昇管２の上を跨ぐ様に配置される。この門型台車５が機台を構成する。

門型台車５は、複数の支柱部５ａと横架材とを骨組みとし、複数の支柱部５ａの上端部には、横架部としての上面板６を備える。その上面板６の上に掃除装置本体が支持されている。

すなわち、上面板６からレール部材７が立設し、そのレール部材７を縦長枠体８で支持させる。

そのレール部材７と並んで軸部１０が配置されている。軸部１０は、軸を上下に向けて配置される。軸部１０は、支持枠部材１１及び弾性リング１２を介して上記レール部材７に支持されている。すなわち、軸部１０の下部は、弾性リング１２によって摺動可能に上記レール部材７に支持されると共に、軸部１０の上部は、支持枠部材１１に固定されている。

上記支持枠部材１１は、上記レール部材７に沿って上下方向に移動可能となっている。その支持枠部材１１に対し、チェーン１９の一端部が連結している。そのチェーン１９は、一度上側に延在し、レール部材７の上端部に設けた滑車１３を介して下方に延びて、下側の滑車１４に連結している。その下側の滑車１４は、減速機１５を介して昇降用モータ１６によって駆動可能となっている。そして、上記昇降用モータ１６を駆動制御することで上記支持枠部材１１が上下動し、当該支持枠部材１１に支持された上記軸部１０も昇降する。ここで、上記下側の滑車１４、減速機１５、モータ１６は、上面板６の上に設けた設置台１７に設けられている。

また、軸部１０の上端部には、回転駆動用モータ１８が取り付けられていて、当該回転駆動用モータ１８を駆動することで、軸部１０が軸回転可能となっている。

上記軸部１０の下部は、図３に示すように、横架部を形成する上面板６に形成した開口部６ａを貫通しており、その軸部１０の下端部に対しカッター２０が取り付けられている。図１では、コニカルカッターの場合を例示している。

以上の構成によって、対象とする上昇管２の上に軸部１０が来たら、昇降用モータ１６を駆動して、軸部１０の下部を上昇管２内に挿入する。そして、昇降用モータ１６で軸部１０を例えば７ｍ位のストロークで上下動させながら、回転駆動用モータ１８を軸部１０を回転駆動することで、上昇管２内面に付着している付着物をカッター２０の刃で除去する。

また、本実施形態では、上記軸部１０を貫通させるための、上記上面板６の開口部６ａに対して、熱負荷遮断用保護装置が取り付けられている。
その熱負荷遮断用保護装置について、図３及び図４を参照して説明する。

カバー部材によって、上記昇降可能な軸部１０外周と横架部との間の隙間が覆われている。

本実施形態のカバー部材は、上面板６の上側に位置する上側押え板２１と、上面板６の下側に位置する下側押え板２２とが対向配置して構成される。この上側押え板２１及び下側押え板２２が上側部材及び下側部材を構成する。そして、上記上側押え板２１及び下側押え板２２には、上記軸部１０を遊挿可能な貫通孔２１ａ，２２ａが同軸に開口している。その貫通孔２１ａ，２２ａに対して昇降可能に軸部１０が貫通している。

上記上側押え板２１及び下側押え板２２の外周側はそれぞれ、上面板６の上面及び下面に当接すると共に、ボルト２３によって着脱可能に上面板６に固定されている。

上記構成によって、上記上側押え板２１と下側押え板２２との間には、軸部１０外周を囲繞する空間Ｓが形成されて、ボックス部となる。上記上側押え板２１及び下側押え板２２は、平板状である必要は無い。

ここで、上記カバー部材で、軸部１０と上面板６との間の隙間を覆って閉塞するが、軸部１０の昇降を許容するために、構造上不可避的にカバー部材と軸部１０との間に隙間が形成される。この隙間を後述のシーリング部材２４で閉塞する。

すなわち、上側押え板２１と下側押え板２２との間の空間Ｓ位置において、軸部１０外周に対し、無端環状のシーリング部材２４が摺動可能に取り付けられている。なお、シーリング部材２４には、無端環状を分断する切欠きが形成されているので軸部１０に横方向から、シーリング部材２４を取り付けることが可能である。

上記シーリング部材２４の外周側は、上下方向からみて、上記上側押え板２１と下側押え板２２の内周側と重なっている。

そして、上記無端環状のシーリング部材２４は、上記上側押え板２１及び下側押え板２２を介して、横架部を構成する上面板６に支持されている。本実施形態では、上記上側押え板２１及び下側押え板２２の内周側で上記シーリング部材２４を上下から挟持させている。本実施形態では、下側押え板２２の上面に当接用の環状シーリング２５を設け、当該環状シーリング２５を介して下側押え板２２をシーリング部材２４に当接させている。

また、本実施形態では、上記ボックス部が形成する空間Ｓに対し空気を圧送可能な圧送手段を備える。次に、本実施形態における圧送手段について説明する。

上記上側押え板２１の上方に環状のダクト２６を配置し、その環状のダクト２６と上記ボックス部の空間Ｓとを連通管２７によって連通している。すなわち、上側押え板２１に複数の連通穴２１ｂ（図４では４個の連通穴）を設け、その連通穴２１ｂに、上記環状のダクト２６に設けた連通管２７を差し込んで固定する。また、上記環状のダクト２６には、開閉電磁弁２８を介してブロアー２９が接続する。そして、開閉電磁弁２８を開とした状態でブロアー２９を駆動することで、圧縮空気が、当該ダクト２６に圧送され、更に連通管２７を介してボックス部内の空間Ｓに圧送される。図３では、上記開閉電磁弁２８が、タイマによって予め設定した時間だけ開状態に駆動可能な場合を例示している。例えば、門型台車５が対象とする上昇管に接近したことを検出すると、それをトリガとしてタイマが作動して、掃除開始の数分前から掃除終了後の数分の間だけ開指令を上記開閉電磁弁２８に供給可能とする。この場合、必要なときにだけ空気を圧送するようなるので、使用する空気量を抑えることが可能となる。

また、上記下側押え板２２に、下方に開口した吹出口２２ｂを設ける。これによって、ボックス内の空間Ｓに圧送された空気は、吹出口２２ｂを通じ下方に吹き出されることとなる。この吹出口２２ｂから噴射された空気は、エアカーテンを形成して、ボックス側への熱負荷を低減する働きを有する。

さらに、本実施形態では、少なくとも上記ボックス部と隙間を開けて対向配置する遮蔽部材３０を設ける。本実施形態の遮蔽部材３０は、図５に示すように、２枚の鋼板３０ａの間にセラミックウール等の断熱材３０ｂを挟み込んで形成される板材で構成する。本実施形態では、図１及び図２に示すように、上面板６の下面に沿って且つ当該下面と隙間を持って配置されると共に、支柱部５ａに沿って下方に延在している。図２に斜線で示すＸによって、遮蔽部材３０を設ける範囲を示している。支柱部５ａとの間についても図６のように、隙間を持って遮蔽部材３０を配置する。

（動作その他）
軸部１０の下部を対象とする上昇管２に挿入して、約７ｍ程度のストロークで昇降、かつ軸を回転させながら先端部のカッター２０の刃によりカーボンを除去する。

このとき、構造上、カバー部材と軸部１０との間には、５ｍｍ程度の隙間を設ける必要がある。この隙間があると、掃除中に、この隙間を経由して熱風・火炎（高熱負荷）が上面板６の上側に作用して、上面板６の上に存在する機械機器、制御機器の損傷を早めていた。

これに対し、本実施形態では、シーリング部材２４を設けることで、上記構造上設ける必要がある隙間を閉塞することで、上昇管掃除中に、可動・固定機器の隙間を経由して機上へ放出する熱風・火炎を遮断する。これによって、周辺の機械機器、制御機器の熱損傷を防止出来る。すなわち、軸部１０が貫通する、掃除機設備本体フレームである上面板６に設けた開口部６ａと軸部１０との隙間のメカニカルシールとしてシーリング部材２４を導入することで、下方からの熱風、火炎吹き上げに対して高シール性を確保出来る。また、シーリング部材２４は周期的に交換が必要であるが、上側押え板２１や下側押え板２２を取り外すことで、容易に交換することが可能となる。

更に、メカニカルシールの交換周期を延長する目的で、圧縮空気（工場内空気または掃除機搭載空気源を利用）を、シーリング部材２４を囲むボックス部の空間Ｓに圧送することで、シーリング部材２４を囲む空間Ｓの雰囲気温度が低減可能となる。これによって、シーリング部材２４の交換周期を長くすることが可能となる。

以上のように本実施形態では、機械設備の高熱負荷作用状態からの回避により、熱損傷によるトラアル、補修作業および掛かる費用を低減出来る。

ここで、図４では、上側押え板２１及び下側押え板２２が無端環状の板部材を例示しているが、各板が２分割されていても良い。２分割されている場合には、板部材を軸部１０から容易に取り外せる。

また、カバー部材は、図７に示すように、上面板６の上側にカバー部材５０を設置するようにしても良い。ただし、上述のようにボックス部で構成した方が、高熱負荷の遮断効果は大きい。図７のようなカバー部材５０であっても、カバー部材の内側（Ｂ位置）若しくはカバー部材５０の上面（Ｃ位置）に対して、上記シーリング部材２４を固定すればよい。

１コークス炉
２上昇管
３レール
５門型台車（機台）
６上面板（横架部）
６ａ開口部
１０軸部
２０カッター
２１上側押え板（上側部材）
２１ａ，２２ａ貫通孔
２１ｂ切欠
２１ｂ連通穴
２２下側押え板（下側部材）
２２ｂ吹出口
２４シーリング部材
２６ダクト
２７連通管
２８開閉電磁弁
２９ブロアー（圧送手段）
３０遮蔽部材
５０カバー部材
Ｓ空間

Claims

機台と、機台の横架部を貫通し且つ昇降可能な軸部と、を備え、上記軸部の下部を上記横架部の下方に位置する上昇管内に挿入して当該上昇管内の掃除を行う上昇管掃除装置であって、
上記横架部に支持されて、上記昇降可能な軸部外周と横架部との間の隙間を覆うカバー部材と、
上記昇降可能な軸部外周に摺動可能に取り付けられると共に上記カバー部材に支持されることで、上記軸部とカバー部材との間の隙間をシールするシーリング部材と、
を備え、
上記カバー部材は、内周側で上記シーリング部材を上下から挟持すると共に外周側を横架材に連結する上側部材及び下側部材を備えるボックス部からなり、
上記ボックス部は、上記シーリング部材と横架材との間に、上記シーリング部材の外周を囲む空間を形成し、
上記ボックス部内の空間に対し空気を圧送可能な圧送手段を備え、
上記下側部材に対し下方に開口した吹出口を設けることで、上記圧送手段で上記ボックス部内の空間に圧送された空気が上記吹出口を通じて下方に吹き出されることを特徴とする上昇管掃除装置。
上記ボックス部の下方に上記吹出口と隙間を開けて対向配置する遮蔽部材を設けて、上記吹出口から下方に噴射した空気によって、少なくとも上記ボックス部下面と上記遮蔽部材との間に断熱の空気層を形成することを特徴とする請求項１に記載した上昇管掃除装置。