JP5803968B2 - コークス炉の窯口補修方法及び窯口枠厚み調整部材 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉の窯口補修方法、及び、該窯口補修方法で用いる窯口枠厚み調整部材に関する。

コークス炉には炭化室が設けられており、該炭化室上部の装入孔から石炭を装入して、この石炭を乾留してコークスを得る。炭化室の長手方向両側には窯口が設けられており、石炭を乾留する間は、窯口をコークス炉蓋で覆っておき、乾留終了後にコークス炉蓋を開放して炭化室内のコークスを押出す操作を行なう。

窯口の前にコークス炉蓋を設置するために、窯口の周縁部には、閂受けを有する窯口枠が設けられている。コークス炉蓋は、閂が設けられている炉蓋本体と、コークス炉蓋が窯口に設置された状態で、閂から窯口へ炉蓋本体を付勢する付勢機構と、を有する。閂を閂受けに載置してコークス炉蓋を窯口の前に設置することで、付勢機構によってコークス炉蓋を窯口枠に押し付けて、窯口をコークス炉蓋で覆っている。

窯口枠を長期間使用していると、熱により歪みが発生する場合がある。この歪みに起因して、コークス炉蓋が窯口枠に密着しにくくなるため、歪んだ窯口枠を取り替える必要がある。特許文献１には、コークス炉の炉蓋（本発明の「コークス炉蓋」に対応する）に係止される少なくとも二つの係止部が設けられた炉蓋リフタと、該炉蓋リフタに着脱可能で、炉体フレーム（本発明の「窯口枠」に対応する）に一体的に嵌合され、かつ前記炉体フレームを仮り受け係止する炉体フレーム取り外し枠と、前記炉体フレームを起倒させる預け台とを備えるコークス炉の炉体フレームの取替装置が提案されている。この炉体フレームの取替装置によって、短時間で、安全かつ容易に炉体フレームの取り替えることができる。

特開平９−４０９６５号公報

近年、コークス炉の老朽化に伴い、コークス炉を構成する積み上げられた耐火物の一部が緩んだり、目地が広がったりすることなどに起因して、コークス炉の建設時には略直立していたコークス炉の側壁が変形してきている。この変形が窯口の周縁部に生じると、該周縁部が傾き、この傾きに伴い窯口枠が変形してしまい、変形していない（略直立している）窯口枠を前提とした既存のコークス炉蓋脱着設備によって、コークス炉蓋の取り付け及び取り外しが不可能となってしまう。このため、窯口をコークス炉蓋で覆うことができなくなり、ひいては、その炭化室でコークスを生産することできなくなるという問題がある。

特許文献１に提案されている炉体フレームの取替装置は、コークス炉の側壁が直立していることを前提として、窯口の周縁部に設けられた窯口枠を取り替えるに過ぎず、上記の問題に対して、コークス炉の側壁（窯口の周縁部）が変形することを考慮して、窯口枠を取り替えることに関するものではない。このように、従来においては、変形した周縁部に窯口枠を取り付ける方法が未だ確立されていないという問題がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、コークス炉の側壁の変形した部分が窯口の周縁部である場合に、早期に、その窯口を補修するコークス炉の窯口補修方法、及び、該窯口補修方法で用いる窯口枠厚み調整部材を提供することである。

上記課題を解決するための本発明の要旨は以下のとおりである。
（１）コークス炉の窯口に用いられる窯口枠の下側の横部に、窯口枠厚み調整部材を取り付けて、前記窯口枠を略直立するように、前記窯口枠厚み調整部材を前記窯口の下方に設けられた台座に設置し、前記窯口枠の周縁部と前記窯口枠との間に充填材を詰めることを特徴とするコークス炉の窯口補修方法。
（２）上記（１）に記載のコークス炉の窯口補修方法で用いる窯口枠厚み調整部材であって、前記窯口枠の下側の横部に取り付けられ、前記台座に設置される土台部を備え、該土台部は、前記窯口枠を略直立するように前記台座に設置可能とする厚みを有することを特徴とする窯口枠厚み調整部材。

本発明によって、コークス炉の側壁の変形した部分が窯口の周縁部である場合に、早期に、窯口に取り付けられた窯口枠を補修して、窯口枠を直立した状態とし、既存のコークス炉蓋脱着設備によって、コークス炉蓋の取り付け及び取外しを可能としている。

コークス炉の窯口及びコークス炉蓋を示す説明図である。 コークス炉の側壁の一部が変形することで傾いた窯口枠を示す説明図である。 窯口枠厚み調整部材を示す説明図である。 窯口枠厚み調整部材が取り付けられた窯口枠が略直立するように、窯口枠を窯口の周縁部の前に配置している状態を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して本発明を具体的に説明する。図１は、コークス炉の窯口及びコークス炉蓋を示す説明図であり、図１（ａ）は、それらを示す概略斜視図である。図１（ｂ）は、（ａ）におけるII−II線矢視断面を示している。コークス炉１には、複数の炭化室２が並列して設けられており、該炭化室２上部の装入孔（図示せず）から、石炭が炭化室２に装入され、該炭化室２で乾留されて、コークスとなる。炭化室２の内部には耐火物４が設けられている。複数の耐火物４が積み上げられてコークス炉１が構成されている。

図１に示すように、積み上がった耐火物４（コークス炉１）を支えるべく、その側壁にはバックステー５が複数並んでおり、複数のバックステー５の間には、窯口３が複数並んでいる。窯口３の周縁部には、窯口枠７が取り付けられている。図１（ｂ）に示すように、窯口３の周縁部と窯口枠７との間、及び、コークス炉１の側壁とバックステー５との間には、鉄皮１１が介在している。窯口３の周縁部（鉄皮１１）の下側には、台座１２が取り付けられており、該台座１２に窯口枠７が支持されている。

窯口枠７には、更に、コークス炉蓋６を支持する閂受け８が設けられており、該閂受け８は、「コ」字形状の切り欠きが設けられており、コークス炉蓋６は、この切り欠きに嵌合可能な閂９を有している。図示は省略しているが、コークス炉蓋６の炉蓋本体と閂９との間には、弾性部材を備える付勢機構が設けられており、その閂９が切り欠きに嵌合する。この嵌合によって、その付勢機構によってコークス炉蓋６の炉蓋本体を窯口３へ付勢して、コークス炉蓋６を窯口枠７に押し付けつつ、コークス炉蓋６を窯口３に設置する。このようにして、炭化室２で石炭を乾留する際に、このコークス炉蓋６によって、炭化室２に装入された石炭や内容物を保持し、外気の流入や発生ガスの流出を抑止し、高温となる炭化室２からの熱放散を防止している。

図２は、コークス炉の側壁の一部が変形することで傾いた窯口枠を示す説明図である。コークス炉１の老朽化に伴い、耐火物４の一部が緩んだり、目地が広がったりすることなどに起因して、コークス炉１の側壁のうちの一部が変形する。変形した部分が窯口３の周縁部であると、その周縁部が傾き、それに伴い鉄皮１１が変形してしまう。加えて、側壁が変形する部分によっては、バックステー５も変形する。

窯口３の周縁部が変形する場合には、変形した鉄皮１１に取り付けられていた台座１２及び窯口枠７が傾く。直立した窯口枠７を前提とした既存のコークス炉蓋脱着設備によって、コークス炉蓋６を、傾いた窯口枠７に取り付け、または、傾いた窯口枠７から取り外しすることができなくなってしまう。このため、窯口枠７を直立した状態とするために、傾いた窯口枠７を取り替えて、周縁部が変形した窯口３を補修する。具体的には、まず、傾いた窯口枠７を周縁部から取り外し、次いで、新しい窯口枠７の下側の炉体に面した横部に、窯口枠厚み調整部材を取り付け、その後、窯口枠７に取り付けられた窯口枠厚み調整部材１５（図３参照）を台座１２に設置する（図４参照）。この窯口枠厚み調整部材１５は、台座１２に設置された際に、窯口枠７が略直立となるように、窯口枠７の下側に接する部分の横部の厚みｄを設定する。

図示は省略しているが、既存のコークス炉蓋脱着設備は、コークス炉１の側壁近傍（窯口３の前）を往来している。図１に示すように、台座１２は、窯口枠７を支持するために、台座表面がコークス炉１の側壁と略一致するように窯口３の下部に設置され、両側のバックステー５により固定されていて、構造上台座１２の厚みを増加させることは困難である。一方で、窯口枠７の下側の横部の厚みは、略直立した窯口枠７と窯口３の周縁部との間隔距離分、延長することが可能である。

図３は、窯口枠厚み調整部材を示す説明図である。図３（ａ）は、窯口枠厚み調整部材を示しており、図３（ｂ）は、窯口枠厚み調整部材が取り付けられた窯口枠の側面図であり、図３（ｃ）は、窯口枠厚み調整部材が取り付けられた窯口枠の正面図である。図３（ａ）に示すように、窯口枠厚み調整部材１５は、窯口枠７の下側の横部７ａに取り付けられる土台部１５ａと、該土台部の両端から突出するように形成されている２つの突出部１５ｂ１，１５ｂ２とを備える。

図３（ｂ）及び（ｃ）に示すように、窯口３に対面する横部７ａの面に土台部１５ａを取り付け、縦部７ｃ，７ｄに２つの突出部１５ｂ１，１５ｂ２を取り付ける。図３（ａ）及び（ｃ）に示すように、土台部１５ａ、及び、突出部１５ｂ１，１５ｂ２に適宜貫通孔を形成しておき、この貫通穴にボルトを通して、土台部１５ａを横部７ａの面に固定化し、突出部１５ｂ１，１５ｂ２を、窯口３に向かう縦部７ｃ，７ｄの面に固定化して、窯口枠厚み調整部材１５を窯口枠７に取り付ける。また、窯口枠厚み調整部材１５を溶接によって窯口枠７に取り付けてもよい。窯口枠厚み調整部材１５の材料は、窯口枠７に取り付けることができれば、特に限定されるものではないが、コークス炉１の高温に耐えうる耐熱鋼であることが好ましい。

図３（ａ）〜（ｃ）では、窯口枠厚み調整部材１５は、突出部１５ｂ１，１５ｂ２を備えているが、この形態に限られず、窯口枠厚み調整部材１５は、窯口枠７を略直立するように、台座１２に設置され得る厚みを有する土台部１５ａを備えていれば、台座１２に設置可能であるため、突出部１５ｂ１，１５ｂ２を備える必要はない。但し、突出部１５ｂ１，１５ｂ２があれば、窯口枠７と窯口枠厚み調整部材１５とを接着する力を強めることができる。

窯口枠厚み調整部材１５を用いたコークス炉１の窯口３の補修は、下記の工程で行なう。
１．窯口３の周縁部（変形した鉄皮１１）から窯口枠７を取り外す。
２．新たな窯口枠７の下側の横部７ａに、窯口枠厚み調整部材１５を取り付ける。
３．窯口枠厚み調整部材１５を、略直立するように窯口３の下方に設けられた台座１２に設置する。
４．窯口３の周縁部と窯口枠７との間に、充填材１６を詰める。

［上記工程１］
図１（ａ）及び図３（ｃ）に示すように、窯口枠７は、直線状の材料が「ロ」字形状に繋がった構造を有しており、この構造は、窯口３の周縁部に沿う形状となっており、「ロ」字形状における、下側と上側との横部７ａ，７ｂがあり、縦部７ｃ，７ｄを有している。窯口枠７の直線状の材料としては、例えば、中実または中空の金属材がある。横部７ａ，７ｂ及び縦部７ｃ，７ｄが曲がっている場合には、直線状にして窯口３の周縁部に沿うように窯口枠７を加工する。

窯口枠７の取り外しのタイミングに拘らず、歪みのない新しい窯口枠７を準備しておく。新しい窯口枠７としては、標準型の寸法を有する窯口枠（変形していない側壁の窯口に設けられている複数の窯口枠）を用いる。また、窯口３の周縁部から取り外した窯口枠を、標準型の寸法に準じた形状に戻すことが可能であれば、その取り外した窯口枠７をその形状に戻して、形状が戻った窯口枠を、新たな窯口枠７としてもよい。

［上記工程２］
窯口枠７に窯口枠厚み調整部材１５が取り付けられると、該横部７ａの厚みに加えて土台部１５ａの厚みによって、横部７ａの底面と土台部１５ａの底面とが大きくなるため、窯口枠７を略直立としつつ、窯口枠厚み調整部材１５を台座１２に配置しやすい。

［上記工程３］
図４は、窯口枠厚み調整部材１５が取り付けられた窯口枠７が略直立するように、窯口枠７を窯口３の周縁部の前に配置している状態を示す説明図である。図３（ａ）に示すように、２つの突出部１５ｂ１，１５ｂ２は、突出する方向に向けて先細るように、それらの厚みを小さくすることが好ましい。窯口枠厚み調整部材１５が取り付けられた窯口枠７を略直立する姿勢で窯口３の周縁部の前に配置する際に、窯口３の周縁部の傾きによっては、突出部１５ｂ１，１５ｂ２の厚みが均一である場合には、それらの端が周縁部に当接して、窯口枠７を略直立にし難くなる可能性があるが、突出部１５ｂ１，１５ｂ２を先細るようにしておけば、窯口枠７を略直立にしやすくなる。

なお、例えば、土台部１５ａの厚みｄや、突出部１５ｂ１の厚みｔ、窯口枠厚み調整部材１５の長さＬや突出部１５ｂの傾斜角度αなどは、窯口３の周縁部の傾きや台座１２の傾きに基づいて、窯口枠７が略直立しかつ窯口枠厚み調整部材１５を台座１２に配置し得るように、適宜変更することが可能である。図３（ｄ）は、（ａ）に示した部材とは別の例の窯口枠厚み調整部材を示しており、土台部１５ａ及び突出部１５ｂ１，１５ｂ２の寸法は、（ａ）に示した部材とは異なっている。図３（ｄ）の窯口枠厚み調整部材１５のように、コークス炉１の奥行き方向に沿って、側壁が傾いた場合には、土台部１５ａの厚みｄ及び突出部１５ｂ１の厚みｔや、突出部１５ｂ２の厚みを変更して、それらの上面にテーパーを付けることができる。

［上記工程４］
図４に示すように、窯口３の周縁部と窯口枠７との間に、充填材１６を詰める。窯口３の周縁部と窯口枠７との間には、鉄皮１１が存在しているが、その場合には、窯口３の周縁部と鉄皮１１との隙間、及び、鉄皮１１と窯口枠７との隙間に、充填材１６を詰める。これにより、窯口３とコークス炉蓋６との間の隙間のシール性が向上し、コークス炉蓋６によって炭化室２からのガス漏洩や熱放散を効果的に防ぐことができる。なお、該充填材１６は、レンガやモルタルなどの不定形耐火物であることが好ましい。

なお、窯口３の周縁部の変形は、炭化室の上部が張り出す場合が多いことが知られており、窯口枠７の下部に窯口枠厚み調整部材を取り付けることが効果的な例について説明したが、炭化室下部が張り出した場合には、窯口枠７の上部に窯口枠厚み調整部材を取り付けて、窯口枠を略直立に設置することも可能である。

以上のようにして、コークス炉の老朽化に伴い、その側壁の一部が変形して、窯口３の周縁部が変形したとしても、その周縁部に設けられていた窯口枠７を取り外し、窯口枠７を直立した状態で窯口３の周縁部に窯口枠７を新たに設置して、窯口３を補修することができる。これにより、既存のコークス炉蓋脱着設備によって、コークス炉蓋の取り付け及び取外しを可能としている。

更には、従前は、変形した個々の周縁部に応じた窯口枠を新たに設計製作し、変形した窯口枠を周縁部から取り外して、新たに設計製作した窯口枠を取り付けて、既存のコークス炉蓋脱着設備によって、コークス炉蓋の取り付け及び取外しを可能としていた。本発明を適用して、窯口枠を直立した状態として該窯口枠を、変形した窯口の周縁部に設置する時間は、変形した窯口の周縁部に応じた窯口枠を設計製作するために掛かる時間と、その窯口枠を、変形した周縁部に設置する時間と、の合計時間の１／６程度となる。また、窯口周縁部の個々の変形に合せた窯口枠を個別に製作するのではなく、標準型の窯口枠に対して窯口枠厚み調整部材を取り付ける本発明の方法によれば、複数の代表的な寸法をもつ窯口枠厚み調整部材を準備しておくだけで標準の窯口枠を様々な炭化室の窯口に用いることができるようになり、標準の窯口枠の汎用性が向上する。本発明によって、従前のコークス炉の窯口補修方法より早期に、窯口を補修可能としている。

１ コークス炉
２ 炭化室
３ 窯口
４ 耐火物
５ バックステー
６ コークス炉蓋
７ 窯口枠
７ａ，７ｂ 横部
７ｃ，７ｄ 縦部
８ 閂受け
９ 閂
１１ 鉄皮
１２ 台座
１５ 窯口枠厚み調整部材
１５ａ 土台部
１５ｂ１，１５ｂ２ 突出部
１６ 充填材

Claims (2)

1. コークス炉の窯口に用いられる窯口枠の下側の横部に、窯口枠厚み調整部材を取り付けて、
   前記窯口枠を略直立するように、前記窯口枠厚み調整部材を前記窯口の下方に設けられた台座に設置し、
   前記窯口枠の周縁部と前記窯口枠との間に充填材を詰めることを特徴とするコークス炉の窯口補修方法。
2. 請求項１に記載のコークス炉の窯口補修方法で用いる窯口枠厚み調整部材であって、
   前記窯口枠の下側の横部に取り付けられ、前記台座に設置される土台部を備え、
   該土台部は、前記窯口枠を略直立するように前記台座に設置可能とする厚みを有することを特徴とする窯口枠厚み調整部材。

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