JP5644709B2 - コークス炉燃焼室炉底部への調整用耐火煉瓦の配置装置及び配置方法と、調整用耐火煉瓦及びその装入冶具 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉燃焼室炉底部への調整用耐火煉瓦の配置装置及び配置方法と、調整用耐火煉瓦及びその装入冶具に関し、具体的には、コークス炉燃焼室炉底部に位置するガス開口部からのガスの吐出方向、吐出速度さらには吐出量等を変更してコークス炉の燃焼状況を制御するための調整用耐火煉瓦と、その装入治具、配置装置及び配置方法とに関する。

図７は、室炉式コークス炉０の燃焼室１、炭化室２及び蓄熱室３の位置関係を炉団方向（炉幅方向）について示す説明図である。同図に示すように、室炉式コークス炉０は、基本的に燃焼室１、炭化室２及び蓄熱室３から構成される。一般的に、室炉式コークス炉０は、燃焼室１と炭化室２とが交互に５０列前後並列に配置され、その下部に燃料ガスと燃焼用空気を予熱するための蓄熱室３が配置された構造を有する。

燃焼室１では、蓄熱室３を上部方向へ流れてきた燃料ガス及び燃焼用空気が混合されて燃焼する。この燃焼熱によって、炭化室２に装入された石炭は、炭化室２と燃焼室１を仕切る煉瓦壁１８を介して間接的に加熱され、乾留される。なお、炭化室２の一般的な寸法は、幅４００〜５００ｍｍ、高さ４０００〜７５００ｍｍ、長さ１３０００〜１７０００ｍｍである。

図８は、燃焼室１における燃焼状態及び排気ガスの流れを炉長方向について示す説明図である。各列の燃焼室１は、炉長方向（炭化室２の長さ方向）に３０区画程度に区分された燃焼室１から構成される。

燃焼室１での燃焼形態は炉型式によっても異なるが、最も一般的な炉型式は、図８に示すように、隣接する二つの燃焼室１ａ、１ｂが、上方部１ｃを除いて、燃焼室仕切煉瓦壁４により隔てられた構造を有する。隣接する二つの燃焼室１ａ、１ｂが一対をなし、一方の燃焼室１ａでガス燃焼が行われ、発生した排ガスは前述の仕切られていない上方部１ｃを通り、他方の燃焼室１ｂへ引き落とされ、燃料ガスと燃焼用空気が通ってきた蓄熱室３とは別の蓄熱室３を通りながら蓄熱煉瓦１９との熱交換を経て、煙道２０を通ってから煙突から大気排出される。このガス流れは、炭化室２内の石炭への熱授与を均一にするとともに熱効率を高めるため、通常２０〜３０分間毎に逆方向へ切り替えられる。

室炉式コークス炉０の個別の燃焼室１内における燃焼形態は、単段燃焼方式と多段燃焼方式とに大別される。単段燃焼方式は、燃焼室１の炉底部にのみ燃料ガスと燃焼用空気の吐出口５（ポート）が設置される方式であり、多段燃焼方式は、一般的には燃料ガスを炉底部で一括して吐出し、燃焼用空気をポート高さ方向に複数段に設けて吐出することによって分割燃焼させる方式である。

コークス炉の操業では、極力少ない熱量を用いて均一な品質のコークスを安定して製造することが最も重要である。しかし、実際のコークス炉、特に単段燃焼方式の炉では、大部分の燃料ガス及び燃焼用空気は燃焼室１の炉底部から燃焼室１内へ供給されるために炉底部１ｄにおいて燃料ガスと燃焼用空気の混合が促進され、これにより、炉底部１ｄの温度が高くなるとともに炉上部１ｅの温度が低くなるという上下方向での温度偏差が生じ易く、顕著な場合にはこの温度偏差は１００℃以上にも達する。

このような温度偏差が発生すると、温度の低い炉上部１ｅでの乾留を完了させるために、温度の高い炉底部１ｄにとっては余剰となる多量の熱量を投入する必要が生じ、省エネルギーの面から好ましくない。また、乾留温度の違いは、コークス品質のバラつきを誘発する。さらに、炉底部１ｄのコークスが過剰な高温で乾留されることにより乾留中の亀裂生成が顕著となってコークス粒径が低下し、コークスの押出性に悪影響を及ぼすことも懸念される。

また、品質のバラつき抑制という点からは、コークス炉０の炉長方向の温度分布調整も重要である。コークス炉０の炉幅は、コークス押出性を良好にするために押出側よりも排出側が７０ｍｍほど広く設定されているため、炭中部まで乾留を同時に進行させるには、排出側の燃焼室１ほど温度を高くする必要がある。

このような観点から、コークス炉０の燃焼室１内の燃焼状況を制御するための様々な手法が提案されている。
図９は、燃焼室１の炉底部１ｄの断面形状と、燃料ガス及び燃焼用空気の流れとを示す説明図である。非特許文献１には、図９に示すように、燃焼室１の燃料ガスポート２１と燃焼用空気ポート２２にスライド可能な調整用耐火煉瓦６（以下「スライド煉瓦」ともいう）を設置し、スライド煉瓦６の位置を調整することによって燃料ガス及び燃焼用空気の混合状態を変化させ、燃焼を調整する発明が開示されている。

また、特許文献１には、単段燃焼方式のコークス炉燃焼室において、燃料ガス及び燃焼用空気の吐出口上部近傍に火炎分布を調節するための調整用耐火煉瓦を配置する発明が開示されている。

特開昭６１−４７７９０号公報

木村英雄、藤井修冶共著「石炭化学と工業」三共出版株式会社（１９７７）、２８２頁

非特許文献１により開示された発明を実施するには、例えば平坦な形状の先端を有する鋼製棒状冶具を、図７に示す炉頂部１ｆの燃焼室覗き孔１２から装入し、図９に示すスライド煉瓦６の隙間２３に差し込みながらスライド煉瓦６の位置を少しずつずらして調整する必要がある。しかし、煉瓦面同士の摩擦や固着によりスライド煉瓦６の移動は容易でない。

また、十数ｍｍという微細な移動を、スライド煉瓦６から上方へ４０００〜７５００ｍｍ程度離れた非常に高い場所である炉頂部１ｆから行うことや燃焼室１の内部は１０００℃を超える熱間状態であるため、スライド煉瓦６の移動作業を迅速に完了できない場合には、移動作業の途中で長尺の鋼製棒状治具が熱変形して曲がってしまい、スライド煉瓦６を移動させるための力を伝達できなくなるおそれがある。

さらに、最も懸念されるのは、スライド煉瓦６を移動させる際に少しでも力のかけ方を誤ると、スライド煉瓦６が倒れて蓄熱室３に通ずるダクト内に落下したり、あるいはスライド煉瓦６が割損することである。スライド煉瓦６の落下や割損が発生すると、このスライド煉瓦６を炉頂部１ｆから取り出すことは不可能であり、さらにダクトが閉塞した場合には燃料ガスや燃焼用空気の供給が大幅に低下したり、最悪の場合には全く供給されないこととなり、コークス炉０の操業に対し甚大な影響を及ぼす。

このため、非特許文献１により開示された発明を実施するために必要なスライド煉瓦６の移動作業は、高い習熟度を必要とする難作業であり、その実施は容易ではない。
一方、特許文献１では、火炎を調整するための調整用耐火煉瓦の設置は、炉頂部１ｆの燃焼室覗き孔１２から挟持して垂下することによって行うことができるとされている。しかし、炭化室２の高さである４０００〜７５００ｍｍよりも高い場所から調整用耐火煉瓦を挟み込みによって入れることは実際には容易ではなく、万一設置の途中で調整用耐火煉瓦を落下させてしまうと、落下の衝撃により燃焼室１の炉底部１ｄを損傷するばかりか、非特許文献１により開示された方法と同様に、調整用耐火煉瓦が蓄熱室３へ通ずるダクト内に落下してしまう可能性がある。

また、燃焼室覗き孔１２の直径は１００ｍｍ程度しかないため、調整用耐火煉瓦を挟みこむ冶具を装入するために必要となる空間を勘案すると、燃焼室覗き孔１２から挿入できる調整用耐火煉瓦の大きさが不可避的に相当程度制約される。

さらに、数十年間にわたるコークス炉の操業において、火炎調整を異なった条件に変更して設定する必要が生じた場合、燃焼室１の炉底部１ｄに設置されている調整用耐火煉瓦を挟持して取り出すことは、設置時よりも落下等のトラブルを誘発するおそれが高く、その実施は困難である。

さらに、非特許文献１や特許文献１により開示された調整用耐火煉瓦の移動作業や設置作業を、現実に操業中のコークス炉で行うには、上述した調整用耐火煉瓦の転倒や落下の防止もさることながら、これらの作業を簡便に行うことができることも極めて重要になる。

なぜならば、例えば、炭化室２の数が１００門（５０門×２炉団）で構成されるコークス０において燃焼室列が３０の燃焼室１からなる場合、端部の燃焼室列を含み総燃焼室１の数は｛（５０＋１）×２×３０｝＝３０６０となるため、調整用耐火煉瓦の移動作業や設置作業が簡便でないと、このような膨大な数の燃焼室１に対してこれらの作業を行うことは事実上不可能になるからである。

これに加え、上述したようにこれらの作業は、極めて繊細な作業であるために限られた習熟者にしか実施できない難作業であり、作業者の経験の積み重ねと技能の伝承に多大な労力及び時間が必要になり、その実施は容易ではない。

本発明の目的は、コークス炉の燃焼室の炉底部における燃料ガス及び燃焼用空気の吐出口の近傍に、燃焼状況を制御するための調整用耐火煉瓦を、調整用耐火煉瓦の落下や割損を伴うことなく、簡便、容易、確実かつ迅速に配置することができる技術を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、コークス炉の燃焼室の炉底部に位置する開孔部からのガスの吐出方向、吐出速度さらには吐出量等を変更してコークス炉の燃焼状況を制御するための調整用耐火煉瓦を燃焼室の炉底部に設置する際に、特殊な形状及び動作機構を有する調整用耐火煉瓦の装入治具によって、この装入冶具に対応した特殊な形状を有する調整用耐火煉瓦を、掛止して吊り上げた後にコークス炉の炉頂部の燃焼室覗き孔から吊り下げて燃焼室内に装入することによって、調整用耐火煉瓦を、落下や割損を伴うことなく、簡便、容易、確実かつ迅速に配置することができるようになることを想到し、さらに検討を重ねて本発明を完成した。

本発明は、コークス炉の燃焼室の燃焼状況を制御するための調整用耐火煉瓦を、調整用耐火煉瓦の装入治具により掛止して吊り上げ、燃焼室に連通して燃焼室の上部に穿設された燃焼室覗き孔から吊り下ろして燃焼室の内部に装入し、燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置する調整用耐火煉瓦の配置装置であって、
装入治具は、長尺の持ち手部と、持ち手部の下方に配置される掛止部とを備え、
掛止部は、直線状に延びる本体部、及びこの本体部の下部に設けられて水平面内で１８０度回転した位置で調整用耐火煉瓦に掛止する特定形状部を有し、
本体部は、持ち手部の長手方向と略平行な方向、及びこの長手方向と交差する方向の２方向の間で回動自在に持ち手部に支持され、かつ
持ち手部の長手方向への長さと、本体部が長手方向と略平行な方向へ延在する場合における掛止部の長手方向への長さとの和は、燃焼室の内部の高さと燃焼室覗き孔の深さとの和よりも大きいとともに、
調整用耐火煉瓦は、治具貫通孔と特定形状部収容空間とを内蔵し、
治具貫通孔は、調整用耐火煉瓦の重心位置を境として調整用耐火煉瓦の最大長さ方向の一方の側に偏って、かつ本体部が長手方向と略平行な方向へ延在する場合における掛止部が出し入れ可能となるように穿設され、かつ
特定形状部収容空間は、治具貫通孔に連通し、かつ掛止部が治具貫通孔に挿設された状態で本体部の延設方向回りに回転する特定形状部を収容して特定形状部に掛止すること
を特徴とするコークス炉燃焼室炉底部への調整用耐火煉瓦の配置装置である。

別の観点からは、本発明は、コークス炉の燃焼室の燃焼状況を制御するための調整用耐火煉瓦を、調整用耐火煉瓦の装入治具を用いて燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置する調整用耐火煉瓦の配置方法であって、
装入治具は、長尺の持ち手部と、持ち手部の長手方向と略平行な方向、及びこの長手方向と交差する方向の２方向の間で回動自在に持ち手部に支持され、かつ直線状に延びる本体部、及び本体部に設けられて水平面内で１８０度回転した位置で調整用耐火煉瓦に掛止する鉤型形状部を有し、かつ持ち手部の先端に配置される掛止部とを備えるとともに、調整用耐火煉瓦は、重心位置を境として最大長さ方向の一方の側に偏って、かつ本体部が長手方向と略平行な方向へ延在する場合における掛止部が出し入れ可能となるように穿設される治具貫通孔と、治具貫通孔に連通し、かつ掛止部が治具貫通孔に挿設された状態で本体部の延設方向回りに回転する特定形状部を収容して特定形状部に掛止する特定形状部収容空間とを内蔵し、かつ
燃焼室の炉頂部において、本体部を長手方向と略平行な方向へ延在させた状態における掛止部を、治具貫通孔の内部に挿設した後に、掛止部を本体部の延設方向回りに回転して特定形状部を調整用耐火煉瓦に掛止させることによって、装入治具を調整用耐火煉瓦に掛止して吊り上げ、
調整用耐火煉瓦を、燃焼室に連通して燃焼室の上部に穿設された燃焼室覗き孔から吊り下ろして燃焼室の内部に装入し、装入治具をさらに下ろすことにより、調整用耐火煉瓦を燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置した後に、
掛止部を本体部の延設方向回りに回転するとともに、装入治具を引き上げることによって、特定形状部を調整用耐火煉瓦から外すこと
を特徴とするコークス炉燃焼室炉底部への調整用耐火煉瓦の配置方法である。

別の観点からは、本発明は、長尺の持ち手部と、持ち手部の先端に配置される掛止部とを備え、コークス炉の燃焼室の燃焼状況を制御するための調整用耐火煉瓦を、掛止して吊り上げ、燃焼室に連通して燃焼室の上部に穿設された燃焼室覗き孔から吊り下ろして該燃焼室の内部に装入し、燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置する調整用耐火煉瓦の装入冶具であって、
掛止部は、直線状に延びる本体部、及び本体部に設けられて水平面内で１８０度回転した位置で調整用耐火煉瓦に掛止する特定形状部を有し、
本体部は、持ち手部の長手方向と略平行な方向、及びこの長手方向と交差する方向の２方向の間で回動自在となるように持ち手部に支持され、かつ
持ち手部の長手方向への長さと、本体部が長手方向と略平行な方向へ延在する場合における掛止部の長手方向への長さとの和は、燃焼室の内部の高さと燃焼室覗き孔の深さとの和よりも大きいこと
を特徴とする調整用耐火煉瓦の装入冶具である。

さらに別の観点から、本発明は、長尺の持ち手部と、持ち手部の長手方向と略平行な方向、及びこの長手方向と交差する方向の２方向の間で回動自在となるように持ち手部に支持され、かつ直線状に延びる本体部、及び本体部に設けられて水平面内で１８０度回転した位置で調整用耐火煉瓦に掛止する特定形状部を有する掛止部とを備える調整用耐火煉瓦の装入治具により掛止されて吊り上げられ、コークス炉の燃焼室に連通して燃焼室の上部に穿設される燃焼室覗き孔から吊り下ろされて燃焼室の内部に装入され、燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置されることによって、燃焼室の燃焼状況を制御する調整用耐火煉瓦であって、
調整用耐火煉瓦は、治具貫通孔と特定形状部収容空間とを内蔵し、
治具貫通孔は、調整用耐火煉瓦の重心位置から調整用耐火煉瓦の最大長さ方向の一方の側の位置に偏って、かつ本体部が長手方向と略平行な方向へ延在する場合における掛止部を出し入れ可能に穿設され、かつ
特定形状部収容空間は、治具貫通孔に連通し、かつ掛止部が治具貫通孔に挿設された状態で本体部の延設方向回りに回転する特定形状部を収容して特定形状部を掛止すること
を特徴とする調整用耐火煉瓦である。

これらの本発明では、特定形状部は、鉤型に屈曲する鉤型形状部であることが望ましい。

本発明により、コークス炉の燃焼室における、燃料ガス及び燃焼用空気の吐出口の上部近傍に、燃焼状況を制御するための調整用耐火煉瓦を、落下や割損を伴うことなく、簡便、容易、確実かつ迅速に配置することができる。従来の技術での懸念事項であった燃焼室の炉底部のガス吐出調整用のスライド煉瓦あるいは調整用耐火煉瓦の落下による燃焼室の破損や吐出孔詰まりによる操業及び炉体への悪影響を回避できるとともに、少ない工数での柔軟な対応を実現することができる。

図１は、本発明に係る調整用耐火煉瓦の装入冶具の先端を示す説明図であり、図１（ａ）は調整用耐火煉瓦の装入冶具の先端を立体的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は掛止部を伸ばした状態を示す説明図であり、図１（ｃ）は掛止部を９０度曲げた状態を示す説明図である。 図２は、本発明に係る調整用耐火煉瓦の形状の一例を示す説明図であり、図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は平面図であり、図２（ｃ）は側面図であり、図２（ｄ）は正面図である。 図３（ａ）〜図３（ｃ）は、調整用耐火煉瓦の配置装置の装入冶具を用いて燃焼室覗き穴から調整用耐火煉瓦を装入して設置する状況を示す説明図である。 図４は、調整用耐火煉瓦の装入治具を用いて燃焼室覗き穴から、燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置された調整煉瓦を引き上げる状況を示す説明図である。 図５は、燃焼室底部仕切煉瓦壁におけるサーキュレーション孔を示す鳥瞰図である。 図６（ａ）は、製作した模擬燃焼室の炉底部の平面図であり、図６（ｂ）は炉底部の断面図である。 図７は、室炉式コークス炉の燃焼室、炭化室及び蓄熱室の位置関係を炉団方向（炉幅方向）について示す説明図である。 図８は、燃焼室における燃焼状態及び排気ガスの流れを炉長方向について示す説明図である。 図９は、燃焼室の炉底部の断面形状と、燃料ガス及び燃焼用空気の流れとを示す説明図である。

以下、コークス炉の燃焼室の炉底部における、燃焼制御用の調整用耐火煉瓦の装入及び取り出しの作業を例に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以降の説明では、特定形状部が、鉤型に屈曲する鉤型形状部である場合を例にとるが、本発明はこの場合に限定されるものではなく、特定形状部は、水平面内で１８０度回転した位置で調整用耐火煉瓦に掛止することが可能であればよく、特定の形状には限定されない。

図１は、本発明に係る調整用耐火煉瓦の装入冶具２４の先端を示す説明図であり、図１（ａ）は装入冶具２４の先端を立体的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は掛止部７を伸ばした状態を示す説明図であり、図１（ｃ）は掛止部７を９０度曲げた状態を示す説明図である。

図１（ａ）〜図１（ｃ）に示すように、装入冶具２４は、長尺の持ち手部８と、持ち手部８の先端に配置される掛止部７と、これらを回動自在に接続する関節部９とを有する。関節部９は、掛止部７の先端から末端方向（持ち手部８方向）へ向かった任意の１点に設けられる。

掛止部７は、直線状に延びる本体部７ａと、本体部７ａに対して鉤型に略９０度屈曲して設けられる鉤型形状部７ｂとを有する。鉤型形状部７ｂは、後述する調整用耐火煉瓦（以下、「調整煉瓦」と略記する）に掛止する。このように、掛止部７は、全体として、垂直に近い鉤型をなすように一方向へ屈曲した形状を有する。

本体部７ａは、図１（ｂ）に示すように持ち手部８の長手方向と略平行な方向、及び図１（ｃ）に示すように持ち手部８の長手方向と交差する方向（図示例では直交する方向）の２方向の間で回動自在となるように、持ち手部８に軸支される。

装入冶具２４は、図７に示すコークス炉０の炉高４０００〜７５００ｍｍよりも高い位置である炉頂部１ｆにおいて、コークス炉の燃焼室１の燃焼状況を制御するための調整煉瓦を掛止して吊り上げ、燃焼室１に連通して燃焼室の上部に穿設された、直径１００ｍｍ程度の燃焼室覗き孔１２から吊り下ろして燃焼室１の内部に装入し、燃焼室１の炉底部１ｄに設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置する装入作業や、この位置に配置された調整煉瓦の取出し作業に用いられる。

このため、持ち手部８は、長尺であること、具体的には、炉高以上の長さを有することが必要である。例えば、持ち手部８の長手方向への長さと、本体部７ａが持ち手部８の長手方向と略平行な方向へ延在する場合（図１（ｂ）参照）における掛止部７の長手方向への長さとの和は、燃焼室１の内部の高さと燃焼室覗き孔１２の深さとの和よりも大きいことが望ましい。

装入冶具２４の運搬や収納を考慮した場合、持ち手部８の長手方向の複数の位置に適宜関節機構を設け、持ち手部８の折り畳みが可能な構造としてもよい。これにより、装入治具２４のハンドリング性が向上する。

また、略棒状をなす装入冶具２４は、１０００℃以上にも達する燃焼室１内へ装入されるために頑強さが要求されるが、持ち手部８の外法を過剰に大きく設定すると、大重量となって装入冶具２４のハンドリング性が悪化する。また、冶具先端部分は燃焼温度が最も高くなる燃焼室下部に滞在する時間が長くなるため、特に耐熱性が必要とされる。このように、ハンドリング性や耐熱性の観点からは、冶具をステンレス製とすることが望ましく、持ち手部８はステンレス鋼製であることが好ましく、持ち手部８が円形の横断面形状を有する場合の実用的な外径は１０〜２０ｍｍ程度であることが好ましい。

装入冶具２４は以上のように構成される。次に、本発明に係る調整煉瓦を説明する。
図２は、本発明に係る調整煉瓦２５の形状の一例を示す説明図であり、図２（ａ）は燃焼室１の炉底部１ｄに設置した際に上面となる面２５ａからの斜視図であり、図２（ｂ）は平面図であり、図２（ｃ）は側面図であり、図２（ｄ）は正面図である。

調整煉瓦２５は、図１（ａ）〜図１（ｃ）を参照しながら説明した装入治具２４により掛止されて吊り上げられ、コークス炉０の燃焼室１に連通して燃焼室１の炉上部に穿設された燃焼室覗き孔１２から吊り下ろされて燃焼室１の内部に装入され、燃焼室１の炉底部１ｄに設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置されることによって、燃焼室１の燃焼状況を制御するためのものである。

図２（ａ）〜図２（ｄ）に示すように、調整煉瓦２５は、治具貫通孔１０と鉤型形状部収容空間１１とを内蔵する。
図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す治具貫通孔１０が、調整煉瓦２５の一つの平面２５ａに略直交する方向（煉瓦の厚み方向）へ向けて、穿設されている。

また、治具貫通孔１０は、調整煉瓦２５の重心位置２５ｅから調整煉瓦２５の最大長さ方向（図２（ｂ）及び図２（ｃ）における左右方向）の一方の側の位置に偏って設けられる。これにより、後述するように装入治具２４により掛止されて吊り上げられた調整煉瓦２５は、後述する図３（ｂ）及び図３（ｃ）に示すように、自らに作用する重力によって傾斜した状態となり、直径１００ｍｍ程度の燃焼室覗き孔１２の内部を通過することが可能になる。

さらに、治具貫通孔１０は、掛止部７の本体部７ａが持ち手部８の長手方向と略平行な方向へ延在する装入冶具２４（図１（ａ）及び図１（ｂ）に示す状態）であって、かつ鉤型形状部７ｂの先端が調整煉瓦２５の重心位置２５ｅ側を指向するように挿設される掛止部７を出し入れ可能となるように、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように水平断面形状が鍵穴形状になるように穿設される。しかし、これとは反対に、治具貫通孔１０は、鉤型形状部７ｂの先端が調整煉瓦２５の重心位置２５ｅ側を指向するように挿設される掛止部７を出し入れ可能となるように、穿設されていてもよい。

また、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す鉤型形状部収容空間１１は、治具貫通孔１０に連通して調整煉瓦２５の内部底部に設けられる。鉤型形状部収容空間１１は、掛止部７が治具貫通孔１０に挿設された状態で本体部７ａの延設方向回りに回転した場合に鉤形形状部７ｂを収容することができる円柱型の空間であって、この空間１１内に収容された鉤形形状部７を掛止するためのものである。上述した装入冶具２４の掛止部７を、治具貫通孔１０の内部に挿設した後にこの掛止部７を例えば１８０度回転することにより、掛止部７は装入冶具２４に掛止する。

なお、本例では冶具貫通孔１０の水平断面形状は鍵穴形状とするとともに鉤型形状部収容空間１１は円柱型の空間としたが、各々の形状はこれらに限定されるものではなく、掛止部７の治具貫通孔１０の内部への挿設及び掛止部７の水平面内での１８０度の回転によって掛止部７を装入冶具２４に掛止可能な形状であればよく、適宜変更可能である。例えば、鉤型形状部７ｂに替えて、特定形状部が二等辺三角形の板状部材であって、かつ特定形状部収容空間１１がこの板状部材が水平面内で１８０度旋回した場合の移動空間を収容できる区間であることが例示される。

治具貫通孔１０及び鉤型形状部収容空間１１を内蔵する調整煉瓦２５は、慣用される適宜手段により製造すればよく、例えば、外形（直方体形）は木で枠をつくり、内部の貫通孔や鉤型形状部収容空間１１などの複雑な部分は、その空間形状に対応したスペーサーを設けて、煉瓦原料を流し込み、乾燥後に枠およびスペーサーを取り外してから焼成し、製造することが例示される。

本発明に係る装入冶具２４及び調整煉瓦２５は、以上のように構成される。後述する図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、本発明に係る調整煉瓦の配置装置２６は、本発明に係る装入冶具２４及び調整煉瓦２５をともに備えるものであって、必要に応じて、装入冶具２４を支持するクレーンやホイスト等をさらに備えていてもよい。

次に、配置装置２６の装入冶具２４を用いた調整煉瓦２５の装入方法及び取出し方法を説明する。
図３（ａ）〜図３（ｃ）は、配置装置２６の装入冶具２４を用いて燃焼室覗き穴１２から調整煉瓦２５を装入して設置する状況を示す説明図である。

はじめに、図３（ａ）に示すように、図７における燃焼室１の炉頂部１ｆにおいて、装入冶具２４の本体部７ａを持ち手部８の長手方向と略平行な方向へ延在させた状態における掛止部７を（図１（ａ）参照）、その先端が治具貫通孔１０の底部に到達するまで、治具貫通孔１０の内部に挿入して設置する。

このようにして装入冶具２４の掛止部７を治具貫通孔１０へ挿入した後、装入冶具２４の掛止部７及び持ち手部８の中心軸Ａを回転軸として、掛止部７及び持ち手部８を挿入時の位置から１８０°回転させる。これにより、掛止部７の最先端の鉤型形状部７ｂも鉤型形状部収容空間１１内を１８０°回転し、鉤型形状部７ｂの上面が鉤型形状部収容空間１１の天井面に引っ掛かる。このようにして、装入冶具２４が調整煉瓦２５に掛止する。

この後、装入冶具２４の持ち手部８を上方へ引き上げると、上述したように治具貫通孔１０は調整煉瓦２５の重心位置２５ｅから調整煉瓦２５の最大長さ方向（図２（ｂ）及び図２（ｃ）における左右方向）の一方の側の位置に偏って設けられるため、調整煉瓦２５の鉤型形状部収容空間１１に鉤型形状部７ｂが掛止した掛止部７は、調整煉瓦２５に作用する重力によって関節部９を回動中心として回動し、図３（ｂ）の（ｉ）に示すように傾斜した状態となる。なお、調整煉瓦２５の傾き方は、調整煉瓦２５の重心位置２５ｅによる。

次に、図３（ｂ）の（ｉ）に示すように傾斜状態で吊り下げられた調整煉瓦２５を、装入冶具２４により懸吊して炉頂部１ｆの燃焼室覗き孔１２の上方へ搬送し、図３（ｃ）に示すように、燃焼室覗き孔１２から調整煉瓦２５を装入する。

燃焼室覗き孔１２の径は通常１００ｍｍ程度であるが、装入冶具２４は、持ち手部８の先端に関節部９を備えるため、挿入時（装入冶具２４による懸吊時）の調整煉瓦２５を図３（ｃ）に示すように傾斜状態で支持して搬送することができる。

このため、調整煉瓦２５の設置部２５ｂの表面積が燃焼室覗き孔１２の断面積よりも大きい場合であっても、調整煉瓦２５の最小面積の面２５ｃを上にして、燃焼室覗き孔１２の内部を搬送することが可能になる。

次に、図３（ｃ）に示す状態で調整煉瓦２５を降下させ続け、調整煉瓦２５の一角２５ｄを燃焼室１の炉底部１ｄに到達させる。
なお、図３（ｂ）の（ｉ）は、上述したように炉頂部１ｆにおいて調整煉瓦２５を装入冶具２４により懸吊した状態を示すが、調整煉瓦２５の一角２５ｄが燃焼室１の炉底部１ｄに到達した場合にも全く同じ状況となるので、以降の説明では、図３（ｂ）の（ｉｉ）及び（ｉｉｉ）のみならず図３（ｂ）の（ｉ）も、燃焼室１の炉底部１ｄに調整煉瓦２５を設置する状況を示す説明図としても用いることとする。

図３（ｂ）の（ｉ）に示すように、調整煉瓦２５の一角２５ｄを、燃焼室１の炉底部１ｄの所望の位置に設置させ、装入冶具２４の持ち手部８をさらに降下させると、図３（ｂ）の（ｉｉ）に示すように、調整煉瓦２５は一角２５ｄを回転中心として徐々に回転しながら倒れて行くとともに、これに応じて、これまで屈曲していた関節部９も徐々に伸びていく。

図３（ｂ）の（ｉｉｉ）に示すように、装入冶具２４の持ち手部８をさらに降下させることにより、調整煉瓦２５を燃焼室１の炉底部１ｄに円滑に配置することができる。
そして、装入冶具２４の持ち手部８の位置を水平面内で適宜移動することによって調整煉瓦２５の位置を微調整した後、装入冶具２４の掛止部７及び持ち手部８の中心軸Ａを回転軸として、掛止部７及び持ち手部８をこの時の位置から水平面内で１８０°回転することにより、掛止部７の鉤型形状部７ｂと調整煉瓦２５との掛止が開放される。この後に、装入冶具２４の持ち手部８及び掛止部７を上昇することにより、装入冶具２４を調整煉瓦２５から抜き取ることができる。

以上のようにして、装入治具２４を用いて、調整煉瓦２５を、燃焼室１に連通して燃焼室１の上部に穿設された燃焼室覗き孔１２から吊り下ろして燃焼室１の内部に装入し、装入治具２４をさらに下ろすことにより、調整煉瓦２５を燃焼室１の炉底部１ｄに設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置することができる。

図４は、装入治具２４を用いて燃焼室覗き穴１２から、燃焼室１の炉底部１ｄに設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置された調整煉瓦２５−１を引き上げる状況を示す説明図である。

調整煉瓦２５−１を燃焼室覗き穴１２から取り出す場合は、基本的に、調整煉瓦２５−１を装入する場合の逆の操作となる。
図４に示す例では、５００ｍｍ近い幅を有する燃焼室１３の内部において、斜めに傾いている調整煉瓦２５−１を、１００ｍｍ程度の内径の燃焼室覗き穴１２まで誘導するために、図４に示すように略垂直に近い傾斜状態の調整煉瓦２５−２となるまで、調整煉瓦２５−１の姿勢を調整する必要がある。

そこで、例えば、燃焼室覗き穴１２より径が若干小さい半円状の鋼製のガイド１４を、燃焼室覗き穴１２の内部に装入して配置し、調整煉瓦２５−１の下部の点１５を支点としガイド１４に押し当てながら装入治具２４−１を引き上げること等により、整煉瓦２５−１の姿勢を調整すればよい。

以上の説明では、調整煉瓦２５−１を押し当てるために半円状の鋼製のガイド１４を用いた場合を例にとったが、本発明はこのガイド１４に限定されるものではなく、調整煉瓦２５−１の姿勢を調整することができるものであれば、その形状や材質は任意に選択可能である。

以上は、燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置する調整用耐火煉瓦の配置装置および配置方法の説明であったが、同じく燃焼室炉底部への耐火煉瓦設置による燃焼調整という観点においては、以下のような用途にも適用可能である。

図８に示す燃焼室内の炉高方向温度偏差を抑制するための炉体構造として、コッパースサーキュレーション式の炉においては、燃焼室仕切煉瓦壁4の下部を一部分貫通させて、一度燃焼した排ガスを引き落とし側1bから立ち上がり側1aに循環させて、燃焼の緩慢化を図る手法が用いられている。

図５は、燃焼室底部仕切煉瓦壁におけるサーキュレーション孔を示す鳥瞰図である。
燃焼室仕切煉瓦壁4の下部における貫通孔は、サーキュレーション孔と称され、その開口部面積が大きいと排ガス循環率（サーキュレーション率）が高くなることで火炎長が長くなり、燃焼室上部がより加熱されやすくなる。サーキュレーション孔の面積は、炉体構造設計の段階で決まるもので操業開始後に変更することはできないため、たとえば燃焼室上部が加熱されすぎる燃焼特性を示した場合は、天井部へのカーボン付着等の操業阻害要因への対応に多大な労力を割かれることとなる。

そこで、先に述べた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置する調整用耐火煉瓦の配置装置および配置方法を適用し、サーキュレーション孔が適正な面積になるように設計した調整用耐火煉瓦をサーキュレーション孔の手前に設置することによって、本来ならば不可能である操業開始後のサーキュレーション孔の面積の調整が可能となる。

本発明の有用性を確認するため、模擬燃焼室を製作し、調整煉瓦の配置の作業性を確認した。図６（ａ）は、製作した模擬燃焼室２７の炉底部２８の平面図であり、図６（ｂ）は炉底部の断面図である。

実在のコークス炉とほぼ同じ寸法となるように、燃焼室覗き穴の炉頂部から燃焼室２８の炉底部２８までの高さは約７５００ｍｍとし、燃焼室覗き孔の直径は１２０ｍｍとした。本実施例では、燃焼室覗き孔１２を介して装入する調整煉瓦は、燃料ガスポート１６と燃焼用空気ポート１７の中心部にあるポート調整煉瓦設置位置２９に設置する。

本実施例では、表１に条件を示す作業を行い、作業性に対する評価を行った。本発明による調整煉瓦２５の設置作業に対し、スライド煉瓦６を４０ｍｍ中央部方向へ移動させる作業を比較例１とし、調整煉瓦２５の設置を挟持垂下により行う作業を比較例２とした。いずれの作業も１０回繰り返して実施した。また、比較例１、２の作業では熟練者と未経験者の場合を設定した。

結果を表２に示す。

比較例１においては、熟練者の場合（比較例１−１）でも作業を成功させることができたのは１０回中８回であり、成功した場合の１回あたりの作業時間は約２分であった。未経験者の場合（比較例１−２）では４回しか成功せず、しかも作業時間は熟練者の１．５倍以上を要した。また、失敗した場合においては１０分以上試行錯誤した場合もあり、実際に作業に要した時間は成功時に比較し非常に過大なものとなった。

比較例２においては、熟練者（比較例２−１）においても調整煉瓦２５の装入は難しく、装入中に４回落下させてしまった。落下した調整煉瓦２５はダクト内へこそ落ちなかったものの、鋏で拾い上げて所望の位置に設置し直すことはできなかった。なお、未経験者（比較例２−２）においては７回も調整煉瓦２５を落下させてしまう結果となった。

これに対し、本発明例は、作業者は未経験者のみであったが、調整煉瓦２５を一度も落下させることなく作業は１０回とも成功し、さらに比較例の熟練者（比較例１−１、２−１）よりも大幅に短い作業時間での実施が可能であった。

操業中の実在のコークス炉において、実施例１において述べた比較例１−１及び本発明例の手法を用いて、スライド煉瓦６、調整煉瓦２５の配置作業を実施した。各手法につき１燃焼室列を対象としたため、実施燃焼室数はそれぞれ３０となった。

その結果、実施例１と同様に、本発明例においては１つの失敗も無く迅速に作業を完了させることができた。一方、比較例１−１の手法では本発明例の倍近い時間を要したばかりか、スライド煉瓦６を２回倒してしまった。

これらの実施例より、燃焼室の炉高方向の温度偏差の緩和について同等の効果を得るにあたり、本発明例は従来法に比較し、その目的を迅速、確実かつ簡易に実施することができる手法であることが示された。

０ 室炉式コークス
１、１ａ、１ｂ 燃焼室
１ｃ 上方部
１ｄ 炉底部
１ｅ 炉上部
１ｆ 炉頂部
２ 炭化室
３ 蓄熱室
４ 燃焼室仕切煉瓦壁
５ 吐出口
６ スライド可能な調整用耐火煉瓦（スライド煉瓦）
７ 掛止部
７ａ 本体部
７ｂ 鉤型形状部
８ 持ち手部
９ 関節部
１０ 治具貫通孔
１１ 鉤型形状部収容空間
１２ 燃焼室覗き孔
１４ ガイド
１５ 下部の点
１６ 燃料ガスポート
１７ 燃焼用空気ポート
１８ 煉瓦壁
１９ 蓄熱煉瓦
２０ 煙道
２１ 燃料ガスポート
２２ 燃焼用空気ポート
２３ 隙間
２４、２４−１、２４−２ 本発明に係る装入冶具
２５、２５−１、２５−２ 本発明に係る調整煉瓦
２５ａ 上面となる面
２５ｂ 設置部
２５ｃ 最小面積の面
２５ｄ 一角
２５ｅ 重心位置
２６ 本発明に係る配置装置
２７ 模擬燃焼室
２８ 炉底部
２９ ポート調整煉瓦設置位置

Claims (8)

1. コークス炉の燃焼室の燃焼状況を制御するための調整用耐火煉瓦を、調整用耐火煉瓦の装入治具により掛止して吊り上げ、前記燃焼室に連通して該燃焼室の上部に穿設された燃焼室覗き孔から吊り下ろして該燃焼室の内部に装入し、該燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置する調整用耐火煉瓦の配置装置であって、
   前記装入治具は、長尺の持ち手部と、該持ち手部の下方に配置される掛止部とを備え、
   前記掛止部は、直線状に延びる本体部、及び該本体部の下部に設けられて水平面内で１８０度回転した位置で前記調整用耐火煉瓦に掛止する特定形状部を有し、
   前記本体部は、前記持ち手部の長手方向と略平行な方向、及び該長手方向と交差する方向の２方向の間で回動自在に前記持ち手部に支持され、かつ
   前記持ち手部の長手方向への長さと、前記本体部が前記長手方向と略平行な方向へ延在する場合における前記掛止部の該長手方向への長さとの和は、前記燃焼室の内部の高さと前記燃焼室覗き孔の深さとの和よりも大きいとともに、
   前記調整用耐火煉瓦は、治具貫通孔と特定形状部収容空間とを内蔵し、
   前記治具貫通孔は、前記調整用耐火煉瓦の重心位置を境として該調整用耐火煉瓦の最大長さ方向の一方の側に偏って、かつ前記本体部が前記長手方向と略平行な方向へ延在する場合における前記掛止部が出し入れ可能となるように穿設され、かつ
   前記特定形状部収容空間は、前記治具貫通孔に連通し、かつ前記掛止部が前記治具貫通孔に挿設された状態で前記本体部の延設方向回りに回転する前記特定形状部を収容して該特定形状部に掛止すること
   を特徴とするコークス炉燃焼室炉底部への調整用耐火煉瓦の配置装置。
2. 前記特定形状部は、鉤型に屈曲する鉤型形状部である請求項１に記載されたコークス炉燃焼室炉底部への調整用耐火煉瓦の配置装置。
3. コークス炉の燃焼室の燃焼状況を制御するための調整用耐火煉瓦を、調整用耐火煉瓦の装入治具を用いて該燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置する調整用耐火煉瓦の配置方法であって、
   前記装入治具は、長尺の持ち手部と、該持ち手部の長手方向と略平行な方向、及び該長手方向と交差する方向の２方向の間で回動自在に前記持ち手部に支持され、かつ直線状に延びる本体部、及び該本体部に設けられて水平面内で１８０度回転した位置で前記調整用耐火煉瓦に掛止する特定形状部を有し、かつ前記持ち手部の先端に配置される掛止部とを備えるとともに、前記調整用耐火煉瓦は、重心位置を境として最大長さ方向の一方の側に偏って、かつ前記本体部が前記長手方向と略平行な方向へ延在する場合における前記掛止部が出し入れ可能となるように穿設される治具貫通孔と、該治具貫通孔に連通し、かつ前記掛止部が前記治具貫通孔に挿設された状態で前記本体部の延設方向回りに回転する前記特定形状部を収容して該特定形状部に掛止する特定形状部収容空間とを内蔵し、かつ
   前記燃焼室の炉頂部において、前記本体部を前記長手方向と略平行な方向へ延在させた状態における前記掛止部を、前記治具貫通孔の内部に挿設した後に、前記掛止部を前記本体部の延設方向回りに回転して前記特定形状部を前記調整用耐火煉瓦に掛止させることによって、前記装入治具を前記調整用耐火煉瓦に掛止して吊り上げ、
   該調整用耐火煉瓦を、前記燃焼室に連通して該燃焼室の上部に穿設された燃焼室覗き孔から吊り下ろして該燃焼室の内部に装入し、前記装入治具をさらに下ろすことにより、前記調整用耐火煉瓦を該燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置した後に、
   前記掛止部を前記本体部の延設方向回りに回転するとともに、前記装入治具を引き上げることによって、前記特定形状部を前記調整用耐火煉瓦から外すこと
   を特徴とするコークス炉燃焼室炉底部への調整用耐火煉瓦の配置方法。
4. 前記特定形状部は、鉤型に屈曲する鉤型形状部である請求項３に記載されたコークス炉燃焼室炉底部への調整用耐火煉瓦の配置方法。
5. 長尺の持ち手部と、該持ち手部の先端に配置される掛止部とを備え、コークス炉の燃焼室の燃焼状況を制御するための調整用耐火煉瓦を、掛止して吊り上げ、前記燃焼室に連通して該燃焼室の上部に穿設された燃焼室覗き孔から吊り下ろして該燃焼室の内部に装入し、該燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置する調整用耐火煉瓦の装入冶具であって、
   前記掛止部は、直線状に延びる本体部、及び該本体部に設けられて水平面内で１８０度回転した位置で前記調整用耐火煉瓦に掛止する特定形状部を有し、
   前記本体部は、該持ち手部の長手方向と略平行な方向、及び該長手方向と交差する方向の２方向の間で回動自在となるように前記持ち手部に支持され、かつ
   前記持ち手部の長手方向への長さと、前記本体部が前記長手方向と略平行な方向へ延在する場合における前記掛止部の該長手方向への長さとの和は、前記燃焼室の内部の高さと前記燃焼室覗き孔の深さとの和よりも大きいこと
   を特徴とする調整用耐火煉瓦の装入冶具。
6. 前記特定形状部は、鉤型に屈曲する鉤型形状部である請求項５に記載された調整用耐火煉瓦の装入冶具。
7. 長尺の持ち手部と、該持ち手部の長手方向と略平行な方向、及び該長手方向と交差する方向の２方向の間で回動自在となるように前記持ち手部に支持され、かつ直線状に延びる本体部、及び該本体部に設けられて水平面内で１８０度回転した位置で前記調整用耐火煉瓦に掛止する特定形状部を有する掛止部とを備える調整用耐火煉瓦の装入治具により掛止されて吊り上げられ、コークス炉の燃焼室に連通して該燃焼室の上部に穿設される燃焼室覗き孔から吊り下ろされて該燃焼室の内部に装入され、該燃焼室の炉底部に設けられた燃料ガスの吐出口の近傍の所定の位置へ配置されることによって、前記燃焼室の燃焼状況を制御する調整用耐火煉瓦であって、
   該調整用耐火煉瓦は、治具貫通孔と特定形状部収容空間とを内蔵し、
   該治具貫通孔は、該調整用耐火煉瓦の重心位置から該調整用耐火煉瓦の最大長さ方向の一方の側の位置に偏って、かつ前記本体部が前記長手方向と略平行な方向へ延在する場合における前記掛止部を出し入れ可能に穿設され、かつ
   前記特定形状部収容空間は、前記治具貫通孔に連通し、かつ前記掛止部が前記治具貫通孔に挿設された状態で前記本体部の延設方向回りに回転する前記特定形状部を収容して該特定形状部を掛止すること
   を特徴とする調整用耐火煉瓦。
8. 前記特定形状部は、鉤型に屈曲する鉤型形状部である請求項７に記載された調整用耐火煉瓦。

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