JP6281709B2 - コークス炉の解体方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉の解体方法に関し、特に、コークス炉の蓄熱室に使用されているアスベスト材料の影響を受けることなくコークス炉を解体することができるコークス炉の解体方法に関する。

稼働中のコークス炉は、その多くが建設から数十年経過しているものが多く、老朽化の影響が顕在化し始めている。そのため、近年、コークス炉は、これを解体して再構築する例が多くなっている。解体すべきコークス炉の中には、建設当初に蓄熱室の煉瓦目地断熱材としてアスベストを施工している例がある。そのアスベストを施工している部分は、作業員の健康被害を防止するという観点から、外部から直接除去することができないため、コークス炉の解体に際しては、外部へのアスベストの飛散防止を図る必要がある。

アスベストの外部への飛散を防止する方法としては、従来、アスベストが存在する蓄熱室の煉瓦を解体する時に、蓄熱室の工事範囲を完全に覆う他、アスベスト対応設備（蓄熱室の密閉、負圧集塵化および保護具装着）を整備するなどが採用されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−４７８１２号公報

以上説明したように、従来技術は、コークス炉の解体の際、即ち蓄熱室のアスベスト含有の煉瓦を解体する際、前記アスベスト対応設備などの設置が必須となる。従って、従来技術の場合、コークス炉の解体に、多大なコストが掛かり、また解体工事日数もかかるという問題があった。

本発明の目的は、コークス炉の蓄熱室にアスベスト材料が使用されていてもその影響を受けることなく、短期間で低コストでのコークス炉の解体を行うことができるコークス炉の解体方法を提案することにある。

一般に、アスベストは、繊維状組織を有し、それが外部に浮遊し、人体に摂取されやすい物質であることが知られている。発明者らは、このようなアスベストの特性を考慮し、上記問題に対し試験を繰り返して検討を行った結果、アスベストの繊維状組織を分断し有害性を示さない球状組織にすること（非アスベスト化）が有効であることを知見し、本発明を開発するに到った。

即ち、本発明は、蓄熱室にアスベスト含有煉瓦が用いられているコークス炉の解体に当たり、解体に先立ち、まず、前記蓄熱室全体を６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度に加熱しその温度で１時間以上保持した後、アスベストを使用している蓄熱室の解体を行うことを特徴とするコークス炉の解体方法である。

本発明の前記コークス炉の解体方法においては、
（１）コークス炉解体前に、コークス炉内に石炭やコークスの無い状態で、２分割された燃焼室および蓄熱室のうち一方の燃焼室および蓄熱室に対し燃焼と排気の切り替えを行わない片側燃焼を継続し、６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度まで空焚きを実施した後、この蓄熱室をアスベスト分解温度で１時間以上の保持し、その後、もう一方の燃焼室および蓄熱室に対し、反対燃焼に切り替えて先ほどと同様に６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度まで空焚き実施した後、このもう一方の蓄熱室をアスベスト分解温度で１時間以上保持すること、
（２）前記蓄熱室の温度を、蓄熱室から内部ガスが排気される排気口に温度計を設けて測定すること、
がより好ましい。

本発明は、コークス炉を解体する前に、蓄熱室全体を６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度に１時間以上保持して、蓄熱室内のアスベストを非アスベスト化することができる。そのため、従来は必須とされていたアスベスト対応設備の設置なしでコークス炉の解体を行うことができるようになる。この結果、本発明によれば、アスベスト対応設備費用および解体日数の削減を図ることで、コストの低下、工期の短縮などが達成される。

本発明の適用対象となる従来から知られているコークス炉の一例を説明するための図である。 コークス炉の蓄熱室および燃焼室の一例を説明するための図である。 蓄熱室における煉瓦を積み重ねて形成した仕切り壁の構成の一例を説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の好適例として、蓄熱室全体を６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度に１時間以上保持するためにコークス炉を使用する例を説明するための図である。

＜本発明の適用対象となるコークス炉について＞
図１は本発明の適用対象となる従来から知られているコークス炉の一例を説明するための図である。図１に示す例において、コークス炉１は、石炭を装入する炭化室２と炭化室２を加熱する燃焼室３とが交互に配置された構造体（炉団）である。炭化室２においては、上部から装入した石炭を蒸し焼き（乾留）して、コークスを製造している。製造したコークスは、炭化室２の前後方向の端部のドア４を開け、水平方向に図示しない押し出しラムにより押し出すことで、炭化室２から取り出される。

燃焼室３の下部には、一体に蓄熱室５が設けられており、燃焼室３と蓄熱室５とにより、燃料ガス６を空気１３により燃焼して燃焼排ガス７としてコークス炉１の外部に排出することで、隣接する炭化室２を石炭を乾留する温度まで加熱している。上記構成のコークス炉１は、石炭処理能力が高く、熱効率も良好で、強度の高いコークスを得ることができる。

コークス炉のうち、一例として図１に示す構成のコークス炉１では、図２に燃焼室３および蓄熱室５の構成を示すように、燃焼室３および蓄熱室５が長さ方向に燃焼−冷却側と加熱側とに仕切り壁１２により２分割されており、燃料ガス６と燃焼した燃焼ガスを、図２に矢印で示すように、（蓄熱室５の燃焼側）→（燃焼室３の燃焼側）→（燃焼室３の引き落とし側）→（蓄熱室５の引き落とし側）と流通させて、隣接する炭化室２を、石炭を乾留するための温度例えば約１１００℃に加熱している。そして、この状態を２０〜３０分程度継続したら、ガスの流れを反対向きにして燃焼と排気の切り替えを行い、燃焼側と引き落とし側を入れ替えて加熱することを繰り返す操業を行う。

図３に蓄熱室５の煉瓦を積み重ねて形成した仕切り壁８（外壁：隣接する蓄熱室５と接合される）の構成を示すように、現在３０〜５０年の寿命を終えて解体すべきコークス炉１では、仕切り壁８と蓄熱室５内を上下に複数の通路に区分するピラーウォール（図示せず）との接触部に、アスベスト９が施工されていることが多い。上述した従来技術で説明したように、コークス炉の解体により空気中に飛散したアスベスト９は人体に悪影響を与えるため、解体前に無害化する必要がある。そのようなコークス炉１の解体時の処理が本発明の対象となる。

＜本発明のコークス炉の解体方法について＞
本発明の特徴は、コークス炉の解体にあたり、蓄熱室全体を６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度で１時間以上保持する前処理を行う点にある。後述する実施例から明らかなように、アスベストの存在する蓄熱室全体を６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度で１時間以上保持する前処理を行うことで、アスベストを無害化することができる。アスベストを無害化できる理由は定かではないが、上記前処理を行うことで、アスベストの結晶構造が崩壊し繊維状でなくなるためと推定される。アスベストが繊維状でなければ、人体に対する悪影響もなくなる。その結果、その後コークス炉を、アスベスト対応設備などを用いずに解体しても、解体に伴うアスベストの悪影響はなくなる。

ここで、前処理条件のうち「６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度」とは、以下の表１に示すように、アスベストの種類毎に分解温度が異なるため、処理すべきアスベストの種類毎に定めた分解温度の最高温度の範囲から求めた。また、前処理条件のうち「１時間以上」とは、アスベストの種類毎に変化する分解温度によって最適な保持時間が異なるため、その最適な処理可能な時間のことをいう。

なお、本発明において、６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度で１時間以上保持するとの前処理は、アスベストを溶融させてガラス化することを目的としておらず、アスベスト繊維を崩壊させることを目的とする。そのため、アスベスト溶融温度（例えば１５００℃）までの温度であれば本発明を行うことができるが、蓄熱室の保持温度が高くなればなるほど蓄熱室の加熱に時間とコストがかかるため、上記のように規定した。また、保持する時間についても１時間以上であれば本発明を行うことができ上限は規定していないが、あまり保持時間を長くすると保持温度と同様に蓄熱室の加熱に時間とコストがかかるため、アスベストの種類毎に１時間以上の最適な保持時間を定めることが好ましい。さらに、本発明における前処理は、蓄熱室全体を加熱していき、蓄熱室全体が６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度になった時から１時間以上保持することによって実施される。

＜本発明における蓄熱室の加熱方法について＞
本発明において、前処理における蓄熱室の加熱方法は、蓄熱室全体を６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度まで加熱できるものであればどのような加熱方法でも良い。しかしながら、コークス炉自体は大きな構造物であり、その蓄熱室全体を別体の加熱装置を用いて加熱するのものとすると、現実的ではなく、場合によっては従来のアスベスト対応設備を利用した解体よりも、手間やコストがかかる可能性がある。

上述した観点から、本発明の好適例として、解体すべきコークス炉の蓄熱室および燃焼室を利用して、蓄熱室全体を加熱することが考えられる。ただし、通常のコークス炉の操業では、石炭を乾留するために必要な約１１００℃程度の温度まで燃焼室を加熱し、その燃焼排ガスを蓄熱室に流通させて蓄熱室内のレンガを加熱することを２０〜３０分程度で切り替えて繰り返すため、蓄熱室の出口近傍の温度は２００℃程度までしか上昇しない。そこで、蓄熱室を６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度まで加熱するために、特別の方法が必要となる。以下、解体すべき既存のコークス炉を利用して蓄熱室全体を６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度まで加熱するための好適例について説明する。

図４（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の好適例として、蓄熱室全体を６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度に１時間以上保持するためにコークス炉を使用する例を説明するための図である。図４（ａ）、（ｂ）に従ってその方法を説明すると、コークス炉解体前に、まず図４（ａ）に示すように、コークス１の炉内に石炭やコークスのない状態で、仕切り壁１２により２分割された燃焼室３−１、３−２および蓄熱室５−１、５−２（仕切り壁１２の上部には燃焼ガスを流通するための隙間がある）のうち一方の燃焼室３−１および蓄熱室５−１に対し、燃焼と排気の切り替えを行わないで燃料および空気供給口１０−１から供給した燃料ガスと空気を燃焼室で燃焼させて排出口１１−２から燃焼ガスを排出する片側燃焼を継続し、６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度まで空焚きを実施する。そして、アスベスト分解温度になった後、この蓄熱室５−１をアスベスト分解温度で１時間以上保持する。その後、図４（ｂ）に示すように、もう一方の燃焼室３−２および蓄熱室５−２に対し、反対燃焼に切り替えて、燃焼と排気の切り替えを行わないで燃料および空気供給口１０−２から供給した燃料ガスと空気を燃焼室で燃焼させて排出口１１−１から燃焼ガスを排出する片側燃焼を継続し、６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度まで空焚き実施する。そして、アスベスト分解温度になった後、このもう一方の蓄熱室５−２をアスベスト温度で１時間以上保持する。

前述のとおり、通常操業のコークス炉においては、蓄熱室下部の温度は高々２００℃程度であるため、そのような設計の炉において実際に上記のような加熱方法により蓄熱室全体の温度をアスベスト分解温度まで昇温できるかどうかは知られていなかった。発明者らは、実コークス炉において片側燃焼を継続して、蓄熱室の温度をどの程度まで上昇させうるかを検証した。試験にはカールスチル式コークス炉を用い、通常操業に用いる高炉ガスとコークス炉ガスの混合ガスを燃料として、片側燃焼を継続する実験を行った結果、燃焼ガス温度１２００℃の条件で、１１８時間燃焼を継続することで蓄熱室下部の温度が８００℃となり、実際にアスベストの分解温度まで蓄熱室全体を加熱可能であることを確認した。なお、この実験において、片側燃焼開始から１１８時間経過後でも蓄熱室下部の温度は上昇傾向にあり、約２００時間程度片側燃焼を継続すれば１０００℃以上まで蓄熱室を加熱可能であることが予測できた。

以上の方法により、蓄熱室全体を６００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度に１時間以上保持することが、別体の加熱装置を用いることなく解体すべきコークス炉を使用して蓄熱室全体に対し所定の加熱を行うことが出来る点で好ましい。

また、上述した熱処理を行う際の蓄熱室の温度測定は、コークス炉は大型構造物であり、それを構成する蓄熱室も大型であり均一に加熱することは難しい。この点で、蓄熱室から内部ガスが排気される排出口（例えば図４（ａ）、（ｂ）に示す例では排出口１１−１または１１−２）に設けた温度計で温度測定を行えば、蓄熱室全体は少なくともこの温度計で測定した温度以上であることは明らかである。そのため、蓄熱室の温度を、蓄熱室から内部ガスが排気される排気口に温度計を設けて測定することは、本発明のコークス炉の解体方法において好ましい態様となる。

なお、以上の本発明の好適例では、蓄熱室および燃焼室がコークス炉の炉長方向に２分割される構造の炉（例えばカールスチル式コークス炉）を例として説明したが、その他の炉形式の炉（例えばオットー式などのヘアピンフリュー構造の炉）にも本発明は適用可能である。水平室炉式コークス炉においては一般に、燃焼室は燃焼側と引き落とし側に２分割され、蓄熱室も燃料ガスや空気を予熱する側と燃焼ガスの熱を蓄熱レンガに蓄熱する側に２分割されるという構造であるため、本発明の方法は適用可能である。

コークス炉におけるアスベストの非アスベスト化を模擬して、クリソタイル含有の建材ボードを試料として、保持温度および保持時間を変化させて、非アスベスト化に必要な温度と時間を調べた。実際に、クリソタイル含有の建材ボードからなる試料を、管状炉内で以下の表２に示す水準１〜９の所望保持温度および所望保持時間で熱処理を実施した。

各水準の熱処理後の試料に対し、ＪＩＳ Ａ １４８１に規定のアスベスト含有分析に基づき、位相差分散顕微鏡による分散染色法およびＸ線回折分析法により、アスベスト含有量を求めた。結果を以下の表３に示す。

表３の結果から、クリソタイル含有建材ボードからなる試料において、アスベストの非アスベスト化のためには、７００℃以上のアスベスト分解温度で１時間以上保持することが必要であることがわかる。以上のことから、クリソタイルからなるアスベスト含有の蓄熱室全体を、７００℃以上の目標温度で１時間以上の所定時間保持することで、コークス炉におけるアスベストの非アスベスト化が可能であることがわかる。

本例は一例であり、クリソタイル以外の例でも、それぞれのアスベスト分解温度で１時間以上保持することで、コークス炉におけるアスベストの非アスベスト化ができることを確認した。

本発明のコークス炉の解体方法は、コークス炉の解体にあたり大規模なアスベスト対応設備を用いることなくアスベストの非アスベスト化が可能であり、アスベストを含む種々のタイプのコークス炉の解体に好適に用いることができる。

１ コークス炉
２ 炭化室
３、３−１、３−２ 燃焼室
４ ドア
５、５−１、５−２ 蓄熱室
６ 燃料ガス
７ 燃焼排ガス
８ 仕切り壁
９ アスベスト
１０−１、１０−２ 燃料および空気導入口
１１−１、１１−２ 排出口
１２ 仕切り壁
１３ 空気

Claims (3)

1. 蓄熱室にアスベスト含有煉瓦が用いられているコークス炉の解体に当たり、
   解体に先立ち、まず、前記蓄熱室全体を、アスベストが脱水反応を起こし、結晶構造が崩壊して強度を失う温度である、７００℃〜１０４０℃のアスベスト分解温度に加熱しその温度以上で１時間以上保持した後、アスベストを使用している蓄熱室の解体を行うことを特徴とするコークス炉の解体方法
2. コークス炉解体前に、コークス炉内に石炭やコークスのない状態で、２分割された燃焼室および蓄熱室のうち一方の燃焼室および蓄熱室に対し燃焼と排気の切り替えを行わない片側燃焼を継続し、前記アスベスト分解温度まで空焚きを実施した後、この蓄熱室を前記アスベスト分解温度以上で１時間以上保持し、その後、もう一方の燃焼室および蓄熱室に対し、反対燃焼に切り替えて先ほどと同様に前記アスベスト分解温度まで空焚き実施した後、このもう一方の蓄熱室を前記アスベスト分解温度以上で１時間以上保持することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の解体方法。
3. 前記蓄熱室の温度を、蓄熱室から内部ガスが排気される排気口に温度計を設けて測定することを特徴とする請求項１または２に記載のコークス炉の解体方法。
   

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