JP6375686B2 - コークス炉仮設上屋およびコークス炉の建設方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉仮設上屋およびコークス炉の建設方法に関する。

コークス炉は、コークスを生成するための窯炉である。コークス炉の炉体の上部には炭化室と燃焼室とが交互に配列され、下部には蓄熱室が設けられる。コークスは、蓄熱室でそれぞれ予熱された燃焼ガスと燃焼用空気とを燃焼室で燃焼させ、発生した熱によって炭化室に装入された石炭を乾留することによって生成される。コークス炉は、コンクリート基礎の上に炉体を構築することによって建設されるが、耐火レンガを積んで炉体を構築するために、その建設には長期間を要する。一方で、炉体の構築中や昇温中には耐火レンガを水濡れから守る必要があるため、コークス炉の建設中には、炉体を覆う仮設上屋が構築される。

かかるコークス炉の仮設上屋に関する技術が、種々提案されている。例えば、特許文献１には、積み重ねられた耐火レンガに可及的に荷重が作用しないコークス炉建設における炉頂設備据付方法が記載されている。また、特許文献２には、コークス炉仮設上屋を用いてコークス炉を建設する際に、コークス炉に設置されたレールを仮設上屋の移動用レールとして用いて、建設後に仮設上屋を解体することなく建設位置から移動する方法が記載されている。特許文献３には、特に既設のコークス炉に隣接してコークス炉を新設する場合に、新設コークス炉の上方でかつ上屋根の下方から片持ち梁を突設し、その片持ち梁から折り畳み収納可能な側壁部を吊り下げ、ガイド車の補修時には側壁部を折り畳み収納するコークス炉仮設上屋が記載されている。特許文献４には、コークス炉を操業させながら部分的に補修する際に、コークス炉仮設上屋を支持する柱をバックステー上部に設置することによって、石炭装入車や押出機、ガイド車などの移動を妨げないコークス炉仮設上屋が記載されている。

特開２０１０−２８０８０９号公報 特開２００８−２６６５３３号公報 特開２０１０−２７５４５１号公報 特開２００８−７５０１８号公報

図３に、上記の特許文献１〜３に記載されたような従来のコークス炉仮設上屋の典型的な例を示す。図３を参照すると、従来の仮設上屋９１は、柱９２と、梁９３とを含む。柱９２は、コークス炉の基礎構造１１の煙道１２の上、または基礎構造１１の外側に設置される仮設上屋基礎９４の上に立設される。梁９３は幅方向の両側を柱９２の上端部に固定され、柱９２と梁９３とによってほぼ門型のラーメン構造が形成される。梁９３の上面には金属板ぶきの屋根面９３ｒが形成される。また、柱９２の外側には壁材９２ｗが設けられる。これによって、仮設上屋９１の内側にある炉体を雨水による水濡れから守ることができる。

コークス炉を建設する際には、新設でも改修でも、耐火レンガで炉体を構築する前にバックステー１３が設置される。バックステー１３は、Ｈ型鋼などの鋼材で形成される柱であり、コークス炉の炭化室部分を両側から支持および補強する。従って、炉体の構築は、バックステー１３が既に設置された状態で進められる。炉体の構築後、コークス炉窯口金物やコークス炉炉上金物などが取り付けられる。このとき、コークス炉窯口金物やコークス炉炉上金物などの部材は、梁９３に設置される天井クレーン９５によって仮設上屋９１内を移動する。天井クレーン９５を設置するために、梁９３や柱９２には高い剛性が求められる。また、例えばコークス炉窯口金物は仮設上屋９１内でバックステー１３の上を越えて移動するために、梁９３は、バックステー１３の高さに対して十分なクリアランス（高さｈ_０）をもって配置されなければならない。

従って、従来の仮設上屋９１では、柱９２や梁９３の部材が大型化し、また仮設上屋９１自体もコークス炉を大きく囲うものになる。それゆえ、仮設上屋９１自体にかかるコストが高かった。また、梁９３に設置される天井クレーン９５は炉体構築後に使用されるが、仮設上屋９１自体は炉体の構築中を通じて設置しなければならないため、天井クレーン設備の遊休期間が発生していた。なお、特許文献４に記載されたコークス炉仮設上屋は、コークス炉を操業させながら部分的に補修する際に用いられるものであるため、新設時や全面的な改修時に発生する上記のような課題はそもそも発生しない。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、コークス炉の建設にあたって短工期で経済的な施工を実現することが可能な、新規かつ改良されたコークス炉仮設上屋およびコークス炉の建設方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、コークス炉の炉団長方向の両側方を覆う側部架構と、前記コークス炉の上方を覆う屋根部とを備えるコークス炉仮設上屋であって、前記側部架構が前記コークス炉のバックステーよりも外側に設けられ、前記屋根部は前記バックステーの外側を含む領域を覆い、前記炉団長方向について複数の屋根ユニットに分割され、かつ開放可能であり、バックステーよりも外側の領域で、前記側部架構に前記炉団長方向のホイストレール及びホイストが設けられ、前記コークス炉仮設上屋の前記側部架構の上端部には、前記コークス炉を幅方向に横切って架設される上部架構と連結する斜梁が固定され、前記斜梁の上面には、前記仮設上屋の側端部領域を覆い、前記屋根部と覆う領域が部分的に重複する屋根面が設けられ、さらに、前記コークス炉仮設上屋の前記バックステー上には前記バックステー及び前記上部架構を鉛直方向に接続するバックステー連結部が設けられ、前記コークス炉仮設上屋の前記屋根ユニットは、前記バックステーの直上に設けられた移動用レール上にて移動可能に設けられる、ことを特徴とする、コークス炉仮設上屋が提供される。

上記のコークス炉仮設上屋において、屋根ユニットは、炉団長方向に移動することが可能であってもよい。また、屋根ユニットは、吊り上げて取り外すことが可能であってもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記のコークス炉仮設上屋を用いたコークス炉の建設方法であって、屋根部が開放されている間に、コークス炉仮設上屋の上方からコークス炉仮設上屋の内部に資材を搬入するコークス炉の建設方法が提供される。

上記のコークス炉の建設方法では、屋根部を、コークス炉のバックステーによって支持される上部架構に載設し、コークス炉の炉体構築後に上部架構および屋根部に先行して側部架構を撤去してもよい。

屋根部が開放可能であることによって、仮設上屋の外側に配置した移動式クレーンを用いて仮設上屋内に資材を搬入することができる。これによって、仮設上屋内に天井クレーンを設置しなくてもよくなり、仮設上屋の構造をスリム化できるとともに、天井クレーン設備の遊休期間も発生しなくなる。従って、コークス炉の建設にあたって、従来よりも経済的な施工を実現することができる。

以上説明したように本発明によれば、コークス炉の建設にあたって経済的な施工を実現することができる。

本発明の一実施形態に係るコークス炉の仮設上屋を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係るコークス炉仮設上屋の屋根ユニットの移動について説明するための図である。 従来のコークス炉仮設上屋の典型的な例を示す断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

図１は、本発明の一実施形態に係るコークス炉の仮設上屋を示す断面図である。図１を参照すると、仮設上屋１は、柱２と、斜梁３と、上部架構４と、移動用レール５と、屋根部６と、ホイストレール７とを含む。

柱２は、コークス炉の炉団長方向の両側方で、基礎構造１１の上に立設される。後述するように、本実施形態では従来に比べて柱２をスリム化できる。柱２を支持する際の負担荷重が削減されるために、コークス炉の基礎構造１１の上に柱２を立設することができ、必ずしも仮設上屋用の基礎を設けなくてよい。柱２の外側には壁材２ｗが設けられ、コークス炉の側方を遮蔽する。また、柱２の内側にはバックステー支持梁２ｂが設けられてもよい。斜梁３は、柱２の上端部に固定され、柱２と上部架構４とを連結する。斜梁３の上面には、後述する屋根部６から外れた仮設上屋１の側端部領域を覆うための屋根面３ｒが形成される。本実施形態では、柱２および斜梁３によって側部架構が形成される。つまり、側部架構は、コークス炉の炉団長方向の両側方を覆い、バックステー１３よりも外側に設けられる。

上部架構４は、側部架構の斜梁３に連結され、コークス炉を幅方向に横切って架設される。本実施形態において、上部架構４はバックステー連結部４ｂを有し、バックステー１３にも連結される。なお、図示された例では、バックステー連結部４ｂのピッチや耐荷重を適切に設定することによって、バックステー１３だけでも、つまり側部架構がなくても上部架構４および屋根部６が支持可能になっている。上部架構４の上方には、移動用レール５を介して屋根部６が載設される。移動用レール５は、屋根部６を開放するための可動支持部であり、屋根部６がコークス炉の炉団長方向、つまり図１の奥行き方向に移動することを可能にする。なお、本明細書において、炉長方向はコークス炉の短手方向、すなわちコークスを押し出す方向を意味し、炉団長方向は炉長方向に直角なコークス炉の長手方向を意味する。

屋根部６は、コークス炉の上方を覆う。屋根部６は、移動用レール５上を炉団長方向に移動することによって、部分的に開放される。図示された例において、屋根部６は、バックステー１３の外側まで延伸され、斜梁３の上面の屋根面３ｒと部分的に重複している。屋根部６と屋根面３ｒとの重複部分は、バックステー１３よりも外側に位置するため、移動用レール５を用いて屋根部６を炉団長方向に移動させた場合、バックステー１３の外側を含むコークス炉の上方の空間が開放されることになる。この開放された領域を通して、仮設上屋１の外側に配置した移動式クレーンを用いて仮設上屋１内にコークス炉窯口金物やコークス炉炉上金物などの資材を搬入することができる。

ホイストレール７は、バックステー１３よりも外側の斜梁３に設けられる。ホイストレール７はコークス炉の炉団長方向に延設されており、ホイストを走行させることが可能である。ホイストレール７が設けられることによって、炉体の構築中の仮設上屋１内での耐火レンガなどの運搬には、バックステーの外側を走行するホイストを利用することができる。従って、炉体の構築中には屋根部６を開放する必要がなく、炉体の耐火レンガを雨水による水濡れから守ることができる。ホイストの荷重は天井クレーンに比べてずっと小さいため、ホイストレール７を設置するとしても、仮設上屋１の構造は従来よりもスリム化することができる。

上記の通り、本実施形態に係る仮設上屋１では、仮設上屋１の外側に配置した移動式クレーンを用いて仮設上屋１内にコークス炉窯口金物やコークス炉炉上金物などの資材を搬入することが可能である。屋根部６を移動させることによってバックステー１３の外側を含むコークス炉の上方の空間を開放することができるため、バックステー１３の外側にコークス炉窯口金物を搬入するような場合にも移動式クレーンを使用することができる。そのため、仮設上屋１の内部には天井クレーンを設置する必要がなく、側部架構を構成する柱２および斜梁３や、上部架構４に必要とされる剛性は、従来よりもずっと小さくてよい。また、バックステー１３の高さに対する屋根部６のクリアランス（高さｈ_１）を従来のコークス炉上屋のように大きくとる必要がないため、仮設上屋１を、コークス炉を囲う必要最小限のサイズにすることができる。

本実施形態では、仮設上屋１自体のサイズや、柱２、斜梁３、および上部架構４などの部材をスリム化できることによって、仮設上屋１に使用される材料を削減することができる。一例として、炉団長方向について、バックステー１３のピッチが１．３５ｍ、柱２、斜梁３、および上部架構４のピッチが５．４ｍ（バックステーの４スパン分）、屋根部６のフレームのピッチが２ｍである場合、仮設上屋１に使用される材料は、従来の仮設上屋の１／２程度になる。また、工期も、従来の仮設上屋に比べて１／２程度に短縮できる。柱２、斜梁３、および上部架構４などの部材が軽量化されることによって、これらの部材を予め組み立てた上でコークス炉の建設地に搬入することが容易になり、仮設上屋１を現地で構築するための工程を簡略化することができる。また、壁材２ｗについても、所定の大きさ（例えば、５ｍ×６ｍなど）のブロックとして予め組み立てた上で、柱２が構築された後に一括して設置することで、工程を簡略化することができる。本実施形態では、仮設上屋１自体のサイズが小さく、また柱２もスリム化することによって、両側の柱２をコークス炉の基礎構造１１の上に構築することができ、従来のような仮設上屋用の基礎が不要になる。

さらに、図１に示された例では、バックステー１３だけでも、つまり側部架構がなくても、上部架構４および屋根部６が支持可能である。この場合、仮設上屋１の解体時に、上部架構４および屋根部６を残したまま、側部架構の柱２や斜梁３などを先行して撤去することができる。構築後に炉体を昇温および乾燥させる工程では、屋根部６による上方の遮蔽は必要であるが、壁材２ｗによる側方の遮蔽は必ずしも必要ではない。従って、昇温および乾燥の工程に並行して側部架構の撤去を開始することによって、工期を短縮することができる。バックステー１３だけでは上部架構４および屋根部６を支持可能ではないとしても、側部架構によって負担されるべき荷重のうち一部がバックステー１３によって負担されることによって、側部架構を構成する柱２や斜梁３の部材をさらにスリム化することができる。

加えて、バックステー１３がバックステー連結部４ｂを介して上部架構４に接続されることによって、コークス炉の構築中のバックステー１３の位置を固定し、変形を防止することができる。従来は、炉体構築中のバックステーの変形防止のためにタイロッドなどを用いて外部から固定していたが、バックステー連結部４ｂが設けられる場合にはそうした設備は必要ない。なお、本発明の実施形態において、上部架構４は必ずしもバックステー１３に連結されなくてもよい。例えば、別途の手段によってバックステー１３の位置の固定が可能であるような場合には、柱２および斜梁３を含む側部架構だけで上部架構４および屋根部６を支持してもよい。

図２は、本発明の一実施形態に係るコークス炉仮設上屋の屋根ユニットの移動について説明するための図である。図２を参照すると、仮設上屋１の屋根部６は、炉団長方向について、複数の屋根ユニット６ａ〜６ｈに分割されている。また、図示された例では、コークス炉の基礎構造１１上で、コークス炉の両端部にそれぞれ端デッキ１４，１５が設けられている。端デッキ１４，１５は、例えば操業時に石炭装入車などの機械のメンテナンスなどに利用される。仮設上屋１が設置されている間、つまりコークス炉の建設中は、仮設上屋１に設けられる移動用レール５が、端デッキ１４まで延長される。このために、仮設上屋１で移動用レール５を支持する上部架構４の上面の高さが、端デッキ１４の高さと略同一に設計される。なお、他の例では、端デッキ１５側についても同様の構成が採用されてもよい。

図では、屋根ユニット６ａ〜６ｈがすべて所定の位置に配置されて建設中のコークス炉を遮蔽した状態と、屋根ユニット６ｆ，６ｇ，６ｈが移動用レール５上を端デッキ１４の方向に移動したことによって屋根ユニット６ｅと屋根ユニット６ｆとの間が開放された状態とが示されている。上述の通り、屋根部６が移動してコークス炉の上方が開放された部分では、仮設上屋１の外側から移動式クレーンを用いてコークス炉窯口金物やコークス炉炉上金物などの資材を搬入することができる。図示された例では、屋根部６を屋根ユニット６ａ〜６ｈに分割し、屋根ユニット６ａ〜６ｈを個別に移動用レール５を用いて移動させることによって、屋根部６の任意の部分を開放し、移動式クレーンを用いた仮設上屋１の外側からの資材の搬入を実施することができる。なお、屋根部６の各屋根ユニットは、例えば移動用レール５の車輪に取り付けられたモータを駆動させることによって自走してもよいし、仮設上屋１の外側から移動式クレーンなどを用いて移動させられてもよい。

なお、本発明に係るコークス炉仮設上屋の屋根ユニットを移動させるための構造は、上記で図２を参照して説明した例には限られない。例えば、移動用レール５を設けて屋根ユニットを炉団長方向に移動させる代わりに、屋根ユニットを個別に移動式クレーンなどで吊り上げて取り外すことによって、屋根部６を部分的に開放してもよい。この場合、屋根部６を開放する範囲を自由に決定することができ、必要であればすべての屋根ユニットを一時的に取り外してコークス炉全体で上方を開放することもできる。あるいは、図２の例と同様に屋根部６を複数の屋根ユニットに分割する場合であっても、必ずしも移動用レール５を端デッキ１４まで延長しなくてもよくなる。例えば、屋根ユニットのうちのいずれかを移動式クレーンを用いて取り外せば、空いた部分に他の屋根ユニットを移動させることによって、図２の例と同様に屋根部６の任意の部分を開放することができる。

上記のように、屋根部６を複数の屋根ユニットに分割する構成は、仮設上屋１の構築後に屋根部６を開放する際だけではなく、仮設上屋１の構築中に屋根部６を設置する際にも有利でありうる。屋根部６が適切な大きさの屋根ユニットに分割されることによって、各屋根ユニットを予め組み立てた上でコークス炉の建設地に搬入することが容易になり、仮設上屋１を現地で構築するための工程を簡略化することができる。また、例えば、図２に示した例のように、仮設上屋１に設けられる移動用レール５が端デッキ１４まで延長される場合、屋根ユニット６ａ〜６ｈのそれぞれを順次、端デッキ１４上の移動用レール５に載設し、移動用レール５上を走行させることによって所定の設置位置まで移動させてもよい。この場合、クレーンを移動させることなくすべての屋根ユニットを載設できるため、工程の簡略化および工期の短縮につながる。なお、移動用レール５を端デッキ１４まで延長しない場合にも、移動用レール５上の任意の位置に各屋根ユニットを順次載設して所定の設置位置まで走行させることによって、同様の効果が得られる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１ 仮設上屋
２ 柱
２ｗ 壁材
２ｂ 梁
３ 斜梁
３ｒ 屋根面
４ 上部架構
５ 移動用レール
６ 屋根部
７ ホイストレール
１１ 基礎構造
１２ 煙道
１３ バックステー
１４，１５ 端デッキ

Claims (5)

1. コークス炉の炉団長方向の両側方を覆う側部架構と、前記コークス炉の上方を覆う屋根部とを備えるコークス炉仮設上屋であって、
   前記側部架構が前記コークス炉のバックステーよりも外側に設けられ、
   前記屋根部は前記バックステーの外側を含む領域を覆い、前記炉団長方向について複数の屋根ユニットに分割され、かつ開放可能であり、バックステーよりも外側の領域で、前記側部架構に前記炉団長方向のホイストレール及びホイストが設けられ、
   前記コークス炉仮設上屋の前記側部架構の上端部には、前記コークス炉を幅方向に横切って架設される上部架構と連結する斜梁が固定され、
   前記斜梁の上面には、前記仮設上屋の側端部領域を覆い、前記屋根部と覆う領域が部分的に重複する屋根面が設けられ、
   さらに、前記コークス炉仮設上屋の前記バックステー上には前記バックステー及び前記上部架構を鉛直方向に接続するバックステー連結部が設けられ、
   前記コークス炉仮設上屋の前記屋根ユニットは、前記バックステーの直上に設けられた移動用レール上にて移動可能に設けられる、
   ことを特徴とする、コークス炉仮設上屋。
2. 前記屋根ユニットは、前記炉団長方向に移動することが可能であることを特徴とする、請求項１に記載のコークス炉仮設上屋。
3. 前記屋根ユニットは、吊り上げて取り外すことが可能であ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仮設上屋。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉仮設上屋を用いたコークス炉の建設方法であって、
   前記屋根部が開放されている間に、前記コークス炉仮設上屋の上方から前記コークス炉仮設上屋の内部に資材を搬入することを特徴とする、コークス炉の建設方法。
5. 前記屋根部を、前記コークス炉のバックステーによって支持される上部架構に載設し、
   前記コークス炉の炉体構築後に前記上部架構および前記屋根部に先行して前記側部架構を撤去することを特徴とする、請求項４に記載のコークス炉の建設方法。

Images