JP6330503B2 - コークス炉のバックステー取替え方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉の炉体を支持するバックステーを、確実にかつ短時間で取替える方法に関するものである。

室炉式コークス炉は、石炭を乾留する炭化室と、燃料ガスを燃焼させる燃焼室と、燃焼排ガスの顕熱を利用して燃料ガス及び燃焼用空気を予熱する蓄熱室から構成され、これら炭化室、燃焼室、蓄熱室は、ほとんど硅石煉瓦と粘土質煉瓦で構築されている。

このような煉瓦で構築されたコークス炉は、炉団方向（炭化室と燃焼室が重層している方向）両端の炉壁擁壁に沿って垂直に、所定の間隔で相対配置したバックステーの上下２か所に通したクロスタイロッドの両端からスプリングを介して締付けることで炉体を保持している。

また、炉長方向も同様に、炉長方向（同じ高さ平面において炉団方向と直交する方向）両端の炉端壁に沿って垂直に、所定の間隔で相対配置したバックステーの上下２か所に通したクロスタイロッドの両端からスプリングを介して締付けることで炉体を保持している。

つまり、煉瓦の集合体であるコークス炉は、前記スプリングからの反力により、その形状が保持されている。すなわち、クロスタイロッドは、両端に設置したスプリングによって常に炉団方向或いは炉長方向に張られており、その反力がバックステーを介してコークス炉の炉体を締付け、その形状を保持しているのである。

ところで、炭化室に面する部位は、炭化室で乾留されたコークスを炉外に排出する際、１０００℃近い温度履歴を少なくとも１日１回は受けて熱変形する。従って、コークス炉の長期間の稼働により、この部位に配置されたバックステーも同様の温度履歴を受けて熱変形することになる。

この熱変形が進行すると、ついには炭化室の煉瓦を保持する炉締力が大きく低下してしまい、炭化室の煉瓦が変形して正常な操業ができなくなるという問題が発生する。従って、当該部位のバックステーが著しく変形した場合には、コークス炉の稼働中であっても、新しいバックステーに取替える必要が生じる。

以下、コークス炉１の炭化室２の、炉長方向の炉端壁に沿って垂直に所定の間隔で相対配置されたバックステー３の取替えについて、図８を用いて説明する。なお、図８の紙面右側が押出機側（ＰＳ側）、紙面左側がガイド車側（ＣＳ側）である。

先に説明したように、炭化室２は、バックステー３の上下２か所に通したクロスタイロッド４ａ，４ｂの両端からスプリング５ａ，５ｂを介して締付けることで保持されている。

これらバックステー３の上部には、装炭車やガイド車（いずれも図示せず）に電源を供給するトロリー６，７や、コークス炉１から発生する石炭ガスを吸引するガス管８，９類、操業時に発生する粉塵を吸引する集塵ダクト１０類が設置されている。

また、前記バックステー３の中間部には、作業員が通行するプラットホーム１１や、ガイド車が走行するプラットホーム１２が設置されている。なお、１３は押出機の走行部である。
このようにバックステー３には、様々なコークス炉の付帯機器が設置されている。

従来、このようなバックステーの取替えは、バックステーを切断してその上部のみを取替えるか、或いは、バックステー全体を取替えることによって行われている。

このうち、前者の場合は、切断したバックステーの上部を撤去した後、新しいバックステーの上部をクレーンで吊ってバックステーの下部の切断箇所に位置合わせをしながら溶接し、その後、締付けることによって行う。また、後者の場合は、変形したバックステーを撤去した後、新しいバックステーをクレーンで吊って位置合わせをしながら締付けることによって行う。

前記何れの取替えにおいても、前記の付帯機器の撤去又は移設が必要であり、極めて効率が悪い。また、クレーン等を使用してのバックステーの取替えにはこれら付帯機器が障害物となって取替え作業が困難になる。

さらに、バックステーの上部のみを取替える際には、この取替えるバックステーの上部側のスプリングを撤去する必要があるが、この撤去時には、相対するバックステーの上部側のスプリングを予め固定する必要がある。従って、バックステーの取替え作業そのものよりも取替え前後の作業が非常に煩雑で、時間を要するという問題がある。

このような問題を解決するために、取替えずに残したバックステーの下部と、新しいバックステーの上部の接続部分にそれぞれ接続ピースを設置し、これら接続ピースを回転自在に軸接合することで、安全かつ短時間に取替える方法が特許文献１で提案されている。

この特許文献１で提案された方法によれば、バックステー近傍に配設されている障害物を避けてバックステーを取替えることができる。

しかしながら、前記の付帯機器の撤去又は移設が必要であるという点を解決することはできない。また、取替えるバックステーの近傍までクレーン等で運搬する必要があるため、クレーンを配置できない場合には、何らかの運搬手段が必要になるという点も解決できない。また、相対するバックステーの上部側のスプリングを予め固定する必要があるという点を解決することもできない。

これに対して、特許文献２では、バックステー交換装置を搭載した作業台車を、取替えが必要なバックステーの前まで走行させてバックステーを取替える方法が提案されている。この特許文献２で提案された方法は、特許文献１のようなクレーンを使用することによって発生する問題点を解決することができる。

しかしながら、相対するバックステーの上部側のスプリングを予め固定する必要があるという点や、取替えるバックステーが前後及び左右に変形している場合には、交換装置をその変形状態に一致させる必要があり、特に新しいバックステーを取付ける際には時間を要することになる。

一方、特許文献３では、コークス炉窯口の保護板の取替えに伴い、バックステーを切断し、新たなバックステーを溶接・接続する方法が提案されているが、この特許文献３で提案された方法も、バックステーを上部と下部の２つに切断して取替えを行っているため、特許文献１で提案された方法と同じ問題を有することに変わりはない。

特開２０１３−１８８８９号公報 特開２００１−１１４６６号公報 特開平０４−３６６１９８号公報

本発明が解決しようとする問題点は、バックステーの取替えに際し、バックステーを上部と下部の２つに切断し、上部のみを取替える場合は、相対するバックステーの上部側のスプリングを予め固定する必要があるという点である。また、付帯機器の撤去又は移設が必要であるという点である。

本発明は、
バックステーの取替えを、確実にかつ短時間で行うために、
コークス炉の炉体を支持するバックステーの一部を取替える際に、
前記バックステーを上部、中間部、下部の３つに切断し、前記バックステーを締付けるクロスタイロッドを貫通させる前記上部及び前記下部は撤去せずに残し、前記中間部のみを撤去して新しいバックステーの中間部に取替える方法であって、
前記バックステーの切断は、前記クロスタイロッドが貫通する前記上部を、健全で取替えることのない隣接するバックステーに固定した後に行うことを最も主要な特徴としている。

本発明では、炉体を保持するスプリングや、トロリー、ガス管類、集塵ダクト類等の付帯設備を有するバックステーの上部を撤去せずに、変形した中間部分だけを取替えるので、前記スプリングの固定や、前記付帯設備を撤去する必要がない。

また、新しいバックステーの中間部の取付け時、この新しいバックステーの中間部の両端における両側面及び正面に取付けた当て板を、撤去せずに残したバックステーの前記上部及び前記下部に当接させて溶接すれば、溶接が不十分になることを防止できる。

切断するバックステーの上部或いはコークス炉の前記上部に隣接する位置と、コークス炉の炉団方向に走行する作業台車の、前記切断するバックステーの中間部の高さ方向中間位置と相対する位置に、前記中間部の引出し用と引込み用の機器を設置しておけば、前記作業台車のみで、バックステーの中間部の撤去と、新しいバックステーの中間部の取付けが行える。

本発明では、クロスタイロッドが貫通し、トロリー、ガス管類、集塵ダクト類等の付帯設備を設置したバックステーの上部を撤去せずに、変形した中間部分だけを取替えるので、スプリングの固定や前記付帯設備を撤去する必要がなく、確実にしかも短時間でバックステーの取替えが行える。

本発明のバックステー取替え方法を説明するコークス炉炭化室のガイド車側の図で、バックステーの取替え直前の状態を示す拡大図である。 （ａ）はバックステーの取替え部を示した斜視図、（ｂ）は取替える中間部の斜視図である。 バックステーの中間部を切断した後、作業台車に搭載する状態を示すガイド車側の拡大図である。 切断したバックステーの中間部を作業台車に固定した状態を示すガイド車側の拡大図である。 （ａ）は両端部に当て板を取付けた新しいバックステーの中間部を、撤去せずに残したバックステーの上部及び下部に位置合わせする状態を説明する斜視図、（ｂ）は新しいバックステーの中間部と撤去せずに残したバックステーの上部（下部）との溶接部を示した図である。 Ｈ型バックステーの溶接範囲を示した図である。 ダブルＨ型バックステーの溶接範囲を示した図である。 コークス炉の炭化室を炉長方向に断面して示した図である。

本発明は、バックステーの取替えを、確実にかつ短時間で行うという目的を、クロスタイロッドが貫通し、トロリー、ガス管類、集塵ダクト類等の付帯設備を設置したバックステーの上部を撤去せずに、変形した中間部分だけを取替えることで実現した。

以下、本発明方法により炉長方向の炉端壁に沿って垂直に所定の間隔で相対配置された、図２（ｂ）に示すダブルＨ型のバックステー３（Ｄ＝５００mm、Ｗ＝４００mm、高さＨ＝１５m ）を取替える場合（取替え高さ７m ）の実施例を、図１〜図７を用いて説明する。なお、「ダブルＨ型」とは、Ｈ形鋼にウエッブを追加して強度を補強した鋼材の通称である。

図１はコークス炉炭化室のガイド車側を示した図である。本発明は、コークス炉１の炉体を支持する前記バックステー３の一部を取替える際に、バックステー３を、クロスタイロッド４ａ（図２（ａ）、図８参照）を貫通させる上部３ａ、中間部３ｂ、及びクロスタイロッド４ｂ（図２（ａ）、図８参照）を貫通させる下部３ｃの３つに切断する。

そして、３つに切断したうちの、健全な前記上部３ａ及び前記下部３ｃは撤去せずにそのまま残し、炭化室２からの熱によって歪みを発生した前記中間部３ｂのみを撤去して新しいバックステー３の中間部３ｂに取替えるのである。

このように、バックステー３の上部３ａを撤去せずに残すことで、炉体を保持するスプリング５ａ（図２（ａ）、図８参照）や、トロリー６，７、ガス管８，９（図８参照）類、集塵ダクト１０類等の付帯設備を撤去や移設を行わずに、そのままにしておくことができる。

この本発明方法の実施に際し、バックステー３の中間部３ｂを撤去することで、撤去せずに残す上部３ａに前記付帯設備を支える強度が不足する場合には、隣接する、健全で取替えないバックステー３に、例えば補強部材を取付けて前記上部３ａを固定すればよい。

また、前記バックステー３を切断してその中間部３ｂを撤去する際には、例えば、当該中間部３ｂの高さ方向の上部位置と中間位置に、それぞれ吊りピース２１，２２を設置しておく。

そして、上部位置に設置した吊りピース２１にワイヤー２３を取付け、このワイヤー２３を例えば撤去せずに残す上部３ａに設置したチェーンブロック２４で引寄せておく。一方、中間位置に取付けた吊りピース２２にもワイヤー２５を取付け、このワイヤー２５を、炉団方向に走行して取替えるバックステー３の正面に停止させた作業台車２６に設置したチェーンブロック２７で引寄せておく（図１参照）。

この状態で、バックステー３を上部３ａ、中間部３ｂ、下部３ｃの３つに切断し、その後、図３に示すように、前記チェーンブロック２４を緩めつつ、前記チェーンブロック２７を引寄せて作業台車２６の上に載せる。そして、さらに、前記チェーンブロック２４を緩めつつ、前記チェーンブロック２７を引寄せて、作業台車２６の上の所定の位置まで移動させる。

作業台車２６の上の所定位置に移動させた後は、図４に示すように、固定ロープ２８で撤去した中間部３ｂを作業台車２６に固定し、上部位置に設置した吊りピース２１に取付けたワイヤー２３を取外す。このようにすれば、クレーンやバックステー固定兼引込み用子台車等を必要とすることなく、作業台車２６だけで中間部３ｂの撤去が可能になる。

撤去後は、コークス炉１の操業に支障のない位置まで作業台車２６を走行し、クレーン等で撤去したバックステー３の中間部３ｂを取外す。

その後、新しいバックステー３の中間部３ｂをクレーンで作業台車２６の上に載せて固定し、新しいバックステー３の中間部３ｂの取付け位置まで移動させて停止し、新しいバックステー３の中間部３ｂの上部位置に設置した吊りピース２１にワイヤー２３を取付けて前記チェーンブロック２４と繋ぐ。

その後は、前記チェーンブロック２４を引寄せつつ、新しいバックステー３の中間部３ｂの中間位置に設置した吊りピース２２とワイヤー２５で繋いだチェーンブロック２７を緩めることで、撤去せずに残した上部３ａと下部３ｃの間に新しいバックステー３の中間部３ｂを設置する。

この設置時の位置合わせの際、撤去せずに残した上部３ａ及び下部３ｃの切断面と、新しいバックステー３の中間部３ｂの上下端面が完全には一致しないので、これらを溶接接合することは難しい。また、バークステー３の炭化室２と相対する裏面側は溶接することができない。

この場合、例えば図５（ａ）に示すように、新しいバックステー３の中間部３ｂの両端における両側面及び正面に、両端から突出するように当て板２９ａ，２９ｂ，２９ｃを取付けておく。そうすれば、撤去せずに残した上部３ａ及び下部３ｃの切断面と、新しいバックステー３の中間部３ｂの上下端面が完全に一致しなくても、当て板２９ａ，２９ｂ，２９ｃと前記上部３ａ及び前記下部３ｃとを、図５（ｂ）に示すように、溶接接合することができる。

この当て板２９ａ，２９ｂ，２９ｃを用いた溶接接合は、図６に示した一般的なＨ型のバックステー３に比べて溶接可能な範囲ａが狭い、図７に示したダブルＨ型のバックステー３を採用している場合に有効である。

本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、上記の実施例では、ガイド車側のバックステー３を取替える場合について説明したが、押出機側のバックステー３を取替える場合も、同様の方法で取替えることができる。

また、上記の実施例では、中間部３ｂの高さ方向の上部位置に設置した吊りピース２１に取付けるワイヤー２３に繋ぐチェーンブロック２４を撤去せずに残す上部３ａに設置したものを示しているが、コークス炉１における当該上部３ａの近傍位置に設置してもよい。

また、上記実施例では、チェーンブロック２４，２７でバックステー３の中間部３ｂの引出しや引込みを行うものを示したが、同様の作用を奏するものであれば、チェーンブロック以外の機器を使用してもよい。

１ コークス炉
３ バックステー
３ａ 上部
３ｂ 中間部
３ｃ 下部
４ａ，４ｂ クロスタイロッド
２３，２５ ワイヤー
２４，２７ チェーンブロック
２９ａ，２９ｂ，２９ｃ 当て板

Claims (3)

1. コークス炉の炉体を支持するバックステーの一部を取替える際に、
   前記バックステーを上部、中間部、下部の３つに切断し、前記バックステーを締付けるクロスタイロッドを貫通させる前記上部及び前記下部は撤去せずに残し、前記中間部のみを撤去して新しいバックステーの中間部に取替える方法であって、
   前記バックステーの切断は、前記クロスタイロッドが貫通する前記上部を、健全で取替えることのない隣接するバックステーに固定した後に行うことを特徴とするコークス炉のバックステー取替え方法。
2. 新しいバックステーの中間部の取付け時、この新しいバックステーの中間部の両端における両側面及び正面に当て板を取付け、これら当て板と撤去しないバックステーの前記上部及び前記下部を溶接接合することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉のバックステー取替え方法。
3. 前記切断するバックステーの上部或いはコークス炉の前記上部に隣接する位置と、コークス炉の炉団方向に走行する作業台車の、前記切断するバックステーの中間部の高さ方向中間位置と相対する位置に、前記中間部の引出し用と引込み用の機器を設置し、バックステーの前記切断後、これら引出し用と引込み用の機器を操作して撤去する中間部を作業台車に搭載した後、当該台車に搭載した新しいバックステーの中間部を、前記引出し用と引込み用の機器を用いて取付けることを特徴とする請求項１又は２に記載のコークス炉のバックステー取替え方法。

Images