JP6502435B2 - コークス炉補修用のモジュールブロックの水平配列方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉の燃焼室の壁体を補修する際に、壁体を構築するためのモジュールブロックを水平に配列する方法に関するものである。

図３はコークス炉の要部を模式的に示す水平断面図であり、図４は燃焼室壁体の例を模式的に示す斜視図である。

一般にコークス炉は、図３に示すように、石炭を乾留する炭化室２、燃料ガスを燃焼させる燃焼室１、燃焼排ガスの余熱を利用して燃料ガスや燃焼用空気を予め加熱する蓄熱室（図示せず）で構成され、燃焼室１と炭化室２は交互に配置される。つまり図４に示すように、互いに隣接する炭化室２を隔離する耐火煉瓦の壁体３の内部に燃焼室１が形成される。

そしてコークス炉の操業中に、炭化室２へ石炭を装入し、さらに燃焼室１で発生する燃焼熱によって乾留した後、得られたコークスを炭化室２から排出する作業が繰り返し行なわれる。その結果、耐火煉瓦で形成される壁体３が損耗し、燃焼室１から燃焼排ガスや未燃焼の燃料ガスが炭化室２内に漏出するという問題が生じる。

そこで、燃焼室１の壁体３を適宜補修しなければならないが、コークス炉の燃焼室１と炭化室２を全て停止して補修を行なうのはコークスの生産に支障を来たす。したがって、コークス炉を操業しながら、補修の対象となる燃焼室１のみ燃焼を停止して、補修を行なう。その補修工事の手順は、
(A)補修すべき燃焼室１の壁体３を解体して炉外へ搬出し、
その後、
(B)新たに壁体３を構築する
という２段階の工程に大別される。

従来から上記(B)の工程では、作業員が炉内で耐火煉瓦を１個ずつ積み上げて壁体３と天井を構築している。しかし、耐火煉瓦の積み上げを手作業で行なうので、極めて長時間を要する。しかも作業環境が高温であるから、作業員の安全を確保するための装備が必要となり、施工コストの上昇を招く。

そこで、耐火煉瓦を積み上げて、たとえば図５に示すような所定の形状（すなわち壁体３の一部をなす形状）に成形した耐火煉瓦集合体９（以下、モジュールブロックという）を、炉外の地組場で予め製作しておき、上記(B)の工程でそのモジュールブロック９を炉内に搬入して、壁体３を構築する補修工事が普及し始めている。モジュールブロック９を用いることによって、補修工事を効率良く行なうことが可能となり、工期の短縮を図ることができる。しかも、作業員の負荷が軽減され、安全性が向上するという効果も得られる。

ところが、補修工事でモジュールブロック９の配列に段差や傾斜が生じると、壁体３を構築するのが困難になるばかりでなく、壁体３の変形や倒壊を招く惧れがある。

そこで、燃焼室の押出機側から消火車側まで耐火煉瓦の水平を保持して積み上げていく技術が検討されている。たとえば特許文献１には、耐火煉瓦の目地に可縮性を有するモルタルを用いて、耐火煉瓦を積み上げながら熱膨張を測定し、その膨張量に応じてモルタルの可縮率を調整することによって、最終的に天井煉瓦を水平に保持する技術が開示されている。

しかしこの技術は、コークス炉内で耐火煉瓦を１個ずつ積み上げる過程で膨張量を調整するものであり、モジュールブロック９を用いた補修工事には適用できない。つまり、モジュールブロック９を地組場で製作する過程で熱膨張は発生しないので、モルタルの可縮率の調整は不可能である。

特開2012-236896号公報

本発明は、従来の技術の問題点を解消し、モジュールブロックを用いて燃焼室の壁体を補修するにあたって、壁体の押出機側から消火車側までモジュールブロックを水平に配列し、ひいては耐火煉瓦を水平に配列することによって、モジュールブロックを積み上げて構築される壁体の変形や倒壊を防止できるモジュールブロックの水平配列方法を提供することを目的とする。

本発明者は、空間に水平線を明示する技術として、建築工事等で杭と杭の間の空間に張り渡される水糸に着目した。水糸は、建屋の外構工事（たとえばブロック積み等）や基礎工事などで、作業の基準となる水平線を示すために広く使用されている。

しかし、燃焼室の壁体の補修工事は、既に説明した通り、コークス炉を操業しながら行なうので、高温の環境における作業となる。そのため、補修すべき燃焼室の壁体を解体して炉外へ搬出した後の空間に水糸を張り渡しても、その水糸が焼失するという問題が生じる。

そこで本発明者は、高温の環境において水平線を明示する技術について検討し、線状に収束した可視光領域のレーザー光を水平方向に照射すれば、そのレーザー光は熱の影響を受けることなく、空間に水平線を示すことが可能であるという知見を得た。

本発明は、このような知見に基づいてなされたものである。
すなわち本発明は、コークス炉の燃焼室の壁体を補修する際に、壁体を構築するためのモジュールブロックを水平に配列する水平配列方法において、モジュールブロックを燃焼室の押出機側から消火車側まで配列して１段分のブロック列とし、ブロック列の上方で線状の可視光領域のレーザー光を水平方向に照射し、ブロック列の上面とレーザー光の光軸との距離Ｈ（mm）をｎケ所の測定点で測定し、得られた測定値の中の最小値Ｈ_MINとｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の測定点における測定値Ｈ_iとの差Ｓ_i＝Ｈ_i−Ｈ_MINに等しい厚みを有するスペーサーをｉ番目の測定点にてブロック列の下面に当接させて挿入し、さらにスペーサーによって生じる隙間にモルタルを流し込むことによって、ブロック列の上面を水平に保つモジュールブロックの水平配列方法である。

本発明の水平配列方法においては、スペーサーが檜または松の材木から切り出した木製スペーサーであることが好ましい。

本発明によれば、モジュールブロックを用いて燃焼室の壁体を補修するにあたって、壁体の押出機側から消火車側までモジュールブロックを水平に配列し、ひいては耐火煉瓦を水平に配列することによって、モジュールブロックを積み上げて構築される壁体の変形や倒壊を防止できるので、産業上格段の効果を奏する。

本発明を適用してモジュールブロックを水平に配列する例を模式的に示す垂直断面図である。 ブロック列の上面とレーザー光の光軸との距離を測定する測定点を示す平面図である。 コークス炉の要部を模式的に示す水平断面図である。 図３の壁体の例を模式的に示す斜視図である。 モジュールブロックの例を模式的に示す図であり、(a)は平面図、(b)は側面図、(c)は正面図である。 スペーサーの例を模式的に示す斜視図である。

図１は、押出機側から消火車側までモジュールブロック９（図５参照）を配列して、１段分のブロック列４とした例を模式的に示す垂直断面図である。なお、図１に示すブロック列４は第１段目である。

ブロック列４を形成した後、そのブロック列４の上面にレーザー発振器５（以下、発振器という）を載置し、線状の可視光領域のレーザー光６を、押出機側および消火車側へ水平方向に照射する。発振器５は、高温の環境で使用されるので、断熱性の容器に収納して保護することが好ましい。

あるいは、図示を省略するが、発振器５をコークス炉外に設置してレーザー光を押出機側から消火車側まで（あるいはその逆方向に）貫通させても良い。この場合は、発振器５を耐熱材で保護する必要はない。

いずれの方法であっても、レーザー光６をブロック列４の上方で水平方向に照射する。その結果、ブロック列４の上面とレーザー光６の光軸との間に隙間が生じる。

そして、ブロック列４の上面とレーザー光６の光軸との距離Ｈ（mm）を測定する。距離Ｈは、物差し等を用いて容易に測定できる。ただし、物差しの素材は、高温の環境で変形（たとえば膨張、溶解等）しない材質（たとえばセラミック等）が好ましい。

距離Ｈ（mm）を測定する測定点の数ｎは２以上（ｎ≧２）とする。図２は、測定点７の配置の例である。図１に示す発振器５から照射するレーザー光６を旋回させる、あるいは、発振器５を水平方向に移動させることによって、図２に示す測定点７のそれぞれにおいて距離Ｈを測定することが可能となる。

こうして測定した距離Ｈの測定値の中の最小値をＨ_MIN（mm）とする。距離Ｈが最小となる測定点（以下、最小Ｈ点という）は、ブロック列４の上面が最も高くなっている測定点であることを意味する。一方で、ｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の測定点における距離Ｈの測定値をＨ_i（mm）とする。そして、Ｓ_i＝Ｈ_i−Ｈ_MINを算出し、そのＳ_i値と同じ厚みＴ（mm）を有するスペーサー８（図６参照）を、ｉ番目の測定点にてブロック列４の下面に当接させて挿入する。その結果、ｉ番目の測定点におけるブロック列４の上面を上昇させて、最小Ｈ点におけるブロック列４の上面と同じ高さに合わせることができる。

１番目からｎ番目までの各測定点ごとに、この作業を行なうことによって、ブロック列４の上面全体を最小Ｈ点と同じレベルに合わせることができ、ひいてはブロック列４の上面を精度良く水平に保つことができる。

次に、図１に示す第１段目のブロック列４の上面に新たなブロック列（すなわち第２段目）を配列して、同様の作業を行なう。その結果、第２段目のブロック列の上面も水平に保つことができる。第３段目以降も同様の作業を繰り返し行なって、壁体３を構築していく。

このときブロック列４の下面には、スペーサー８を挿入することによって、その下段のブロック列との間に隙間が生じる。その隙間にモルタルを流し込んで充満させて、モジュールブロック９を固定する。そうすることによって、水平なモジュールブロック９の配列、すなわち水平な耐火煉瓦の配列を精度良く、かつ長期にわたって維持できる。

スペーサー８は、材木から切り出した木製のスペーサー８が好ましく、とりわけ檜または松が好適である。その理由は、モジュールブロックを据え付ける際、変形しない強度を持つ材料で、多種の厚みを容易に作成できる材料であり、また、コークス炉を立ち上げた後、スペーサーが燃焼炭化し、耐火物へ影響を与えないことで檜や松が適しているからである。

スペーサー８の厚みＴは既に説明した通りであるが、幅Ｗ（mm）と長さＬ（mm）は、モジュールブロック９の寸法や荷重に応じて適宜設定する。特に、木製のスペーサー８を使用した場合は、補修した燃焼室を稼動させることによって、スペーサー８が焼失して、モルタルに空洞が生じる。そのような空洞が生じても、モジュールブロック９が沈下しないように十分な量のモルタルを充満させる観点から、スペーサー８の幅Ｗと長さＬを設定する。

また、図示を省略するが、レーザー光６を鉛直方向に照射すれば、モジュールブロック９の側面を垂直に保ちながら、ブロック列４を積み上げることができる。つまり、モジュールブロック９の側面とレーザー光６の光軸との距離Ｐ（mm）を、複数の測定点で測定し、各測定点における距離Ｐの測定値が一定となるように、モジュールブロック９の配列を調整する。

コークス炉（炉高６ｍ、炉長34フリュー）の１燃焼室の壁体と天井を全て解体して炉外へ搬出（上記(A)の工程）した後、モジュールブロックを炉内に搬入して、第１段目のブロック列を形成（上記(B)の工程）した。次いで、ブロック列の上面に発振機を載置して水平方向にレーザー光を照射し、複数の測定点で距離Ｈを測定した。その結果、距離Ｈの最大値と最小値の差は３／1000mmであった。

次に本発明の水平配列方法を適用し、ブロック列の上面とレーザー光の光軸との距離Ｈの測定結果に基づいて、檜製スペーサーを用いてブロック列の高さを調整し、かつモルタルで固定して、ブロック列の水平配列を行なった。そして再び、ブロック列の上面に発振機を載置して水平方向にレーザー光を照射し、複数の測定点で距離Ｈを測定した。その結果、距離Ｈの最大値と最小値の差は１／1000mmであった。

つまり、本発明によればモジュールブロックの水平配列の精度が大幅に向上することが確認された。

１ 燃焼室
２ 炭化室
３ 壁体
４ ブロック列
５ 発振器
６ レーザー光
７ 測定点
８ スペーサー
９ モジュールブロック

Claims (2)

1. コークス炉の燃焼室の壁体を補修する際に、前記壁体を構築するためのモジュールブロックを水平に配列する水平配列方法において、前記モジュールブロックを前記燃焼室の押出機側から消火車側まで配列して１段分のブロック列とし、該ブロック列の上方で線状の可視光領域のレーザー光を水平方向に照射し、前記ブロック列の上面と前記レーザー光の光軸との距離Ｈ（mm）をｎケ所の測定点で測定し、得られた測定値の中の最小値Ｈ_MINとｉ番目（１≦ｉ≦ｎ）の測定点における測定値Ｈ_iとの差Ｓ_i＝Ｈ_i−Ｈ_MINに等しい厚みを有するスペーサーを前記ｉ番目の測定点にて前記ブロック列の下面に当接させて挿入し、さらに前記スペーサーによって生じる隙間にモルタルを流し込むことによって、前記ブロック列の上面を水平に保つことを特徴とするモジュールブロックの水平配列方法。
2. 前記スペーサーが檜または松の材木から切り出した木製スペーサーであることを特徴とする請求項１に記載のモジュールブロックの水平配列方法。

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