JP7135359B2

JP7135359B2 - コークス炉の解体方法

Info

Publication number: JP7135359B2
Application number: JP2018054473A
Authority: JP
Inventors: 正起福永; 真人上野
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2038-03-22
Also published as: JP2019167400A

Description

本発明は、コークス炉の解体方法に関する。

室炉式コークス炉は、下部に蓄熱室、上部に多数の炭化室と燃焼室が交互に連接して構成される。蓄熱室と燃焼室は耐火煉瓦で構成されており、隣り合う燃焼室の向かい合った炉壁が炭化室の炉壁を構成する。炭化室は細長い形状を有し、一方の端部が押出側、他方の端部がガイド側と呼ばれる。炉団長方向に多数形成された各燃焼室の押出側とガイド側の端部にはＨ形鋼で形成されたバックステイ及び炉体保護金物が立設され、押出側とガイド側のバックステイの間を連結するクロスタイロッドの炉締力によって燃焼室煉瓦が保持されている。

炭化室に石炭を装入し、炉壁を介して燃焼室より炭化室に９００℃～１１００℃の高熱を約２０時間連続して加え、石炭を乾留し、一窯当たり１５～３０トンのコークスを製造する。炭化室の押出側には押出機が配設されており、炭化室でのコークスの乾留が完了すると、炭化室の押出側から押出機の押出ラムを挿入してコークスを反対側のガイド側に排出する。ガイド側には消火車が設置され、ガイド車を介して消火車に赤熱コークスを受け、赤熱コークスはコークス乾式消火装置（ＣＤＱ）または湿式消火装置によって消火される。湿式消火装置で消火される場合、消火車に赤熱コークスを搭載したままで水冷却によって赤熱コークスが消火され、その後、消火車から一時仮置場（ワーフ）に移載されてワーフ上でさらにコークスを冷却し、冷却完了後にワーフ上で保管され、必要に応じてベルトコンベアに移載されて高炉に運ばれ、高炉装入原料となる。

コークス炉を３０～４０年を超える期間にわたって運転し続け、コークスの乾留と排出を繰り返すと、炭化室の炉壁（燃焼室の炉壁でもある）表面が損耗する。炭化室炉壁が損耗したままでコークス炉操業を継続すると、炉壁損耗部にコークスが引っかかってコークス押し出しが困難となり、さらには炉壁が欠損して炭化室と燃焼室の間に貫通穴が形成されることとなる。このため、煉瓦の損耗が進行した段階では、燃焼室、蓄熱室を構成する煉瓦を解体するとともに、バックステイを撤去し、新たなバックステイを構築するとともに、耐火煉瓦にて蓄熱室と燃焼室を形成するコークス炉の更新工事が行われる。

従来、コークス炉を解体する方法については、例えば特許文献１に記載されている。図１（Ａ）に示したように、コークス炉の押出側２０に解体用建機２を設置し、この解体用建機２によって押出側２０のバックステイ１ａ、プラットホーム１ｂ、プラットホーム１ｂ内に形成したガス管サポートと点検デッキ１ｃ等の金物構造物１を解体する。次いで、損耗した煉瓦を解体する。煉瓦の解体に際しては、押出側２０からガイド側１０に向けて解体を進行し、図１（Ｂ）に示したように、解体した解体煉瓦３については、建機２ａによって、押出側２０から炉内範囲３０から外に排出し、押出側２０の作業ヤードで待機している搬出手段２ｂに移送され、搬出手段２ｂにより他の場所に搬出される。煉瓦を解体し、解体煉瓦３を一部残留させて、一部搬出させた後、図１（Ｃ）に示したように、ガイド側１０の金物構造物１を、押出側２０に設置した解体用建機２で押出側２０に引き倒して撤去する。

特開２０１５－１３９３７号公報

コークス炉の解体工事では、上記のように、煉瓦の解体と、金物構造物１の解体が工程の最初の段階で実行される。その際、押出側２０の金物構造物１、煉瓦、ガイド側１０の金物構造物１の全てを、押出側２０に設置した解体用建機２により解体することが常識である。これは、ガイド側１０には、図示しないワーフがあるために、大型の解体用建機２を設置することが難しく、解体した金物構造物１をガイド側１０に引き倒したり、解体した金物構造物１を一時載置するような作業場所が確保できないためである。

しかしながら、押出側２０に設置した解体用建機２により、ガイド側１０の金物構造物１を押出側２０方向に引き倒して解体する場合、以下の問題がある。

押出側２０の金物構造物１は、押出側２０に引き倒して解体できるので、金物構造物１はコークス炉の炉内範囲３０の外側に倒れ、解体煉瓦３が残っている炉内範囲３０へ倒れ込まない（図１（Ａ））。そのため、押出側２０の金物構造物１と、解体煉瓦３が混在することがない。

ところが、ガイド側１０の金物構造物１を引き倒す際は、押出側２０に設置された解体用建機２により、解体煉瓦３が残っている炉内範囲３０へ引き倒されることになる（図１（Ｃ））。その結果、解体煉瓦３と金属である金物構造物１が混在してしまい、ガイド側１０の金物構造物１を引き倒した後に、煉瓦と金物を各々分離しなければならない。

また、ガイド側１０の金物構造物１を押出側２０（炉内範囲３０）に引き倒すと、倒れた金物構造物１は、コークス炉の炉内範囲３０の図１には図示を省略している炉床盤４上（図２参照）に倒されることになり、炉床盤４を損傷する虞がある。また、電気室等が近い場合、解体による衝撃振動により、電気室の機器が損傷したり、瞬間停電等、停止する場合がある。

さらに、押出側２０から解体用建機２のアームを伸ばしてガイド側１０の金物構造物１を解体するには、約３０ｍの長いアームを持つ、国内最大級の巨大な建機が必要となる。巨大な建機を運用することはコストがかかり、しかも、建機の設置場所から離れた解体物に正確な位置決めを必要とする作業をしなければならないので作業効率が悪く、安全性の維持が難しい。さらに、押出側２０の一方向のみからの解体では、作業効率が悪い。

本発明は、上記の問題にかんがみて、巨大な建機を用いず、ガイド側１０の金物構造物１を解体煉瓦３と混在させたり、衝撃を抑えて炉床盤４の損傷や周辺に設置された電気室の電気機器の損傷や瞬間停電をさせずに、ガイド側１０の金物構造物１を効率的に解体するコークス炉の解体方法を提供することを目的とする。

本発明者は、コークス炉のガイド側１０においても、コークス炉の特定の場所では、必ずしもワーフが設けられていない解体用建機２を設置できる場所があること、また、ワーフの損傷を考慮しなければ解体用建機２をガイド側１０に設置できることに着目し、本発明を完成した。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）コークス炉のガイド側の金物構造物を解体するコークス炉の解体方法であって、押出側に設置した解体用建機により、押出側の金物構造物を押出側に引き倒して解体し、次いで煉瓦の全撤去または、半分まで撤去した状態のときに、前記ガイド側にワーフがない場所に解体用建機を設置し、前記ガイド側に設置した解体用建機によって、前記ガイド側から、前記ガイド側の金物構造物を、その構造を維持したまま、前記ガイド側へ引き倒して解体することを特徴とするコークス炉の解体方法。
（２）コークス炉の擁壁間で形成される一炉団分または半炉団分のガイド側の金物構造物を解体する際に、数窯分単位ごとに分割して、前記ガイド側の金物構造物を引き倒し、これを繰り返して擁壁間で形成される一炉団または半炉団全体の前記ガイド側の金物構造物を解体するか、ガイド側に解体用建機を複数機設置して同時に擁壁間で形成される一炉団または半炉団全体の前記ガイド側の金物構造物を引き倒して解体することを特徴とする（１）に記載のコークス炉の解体方法。
（３）コークス炉のガイド側の金物構造物を解体するコークス炉の解体方法であって、前記ガイド側に設けられたワーフを解体して更地にし、前記更地に解体用建機を設置し、押出側に設置した解体用建機により、押出側の金物構造物を押出側に引き倒して解体し、次いで煉瓦の全撤去または、半分まで撤去した状態のときに、前記更地に設置した解体用建機によって、前記ガイド側から、前記ガイド側の金物構造物を、その構造を維持したまま、前記ガイド側へ引き倒して解体することを特徴とするコークス炉の解体方法。

本発明のコークス炉の解体方法により、ガイド側１０の金物構造物１を解体煉瓦３と混合させたり、炉床盤４を損傷させずに、ガイド側１０の金物構造物１を効率的に解体するコークス炉の解体方法を提供することができる。

従来のコークス炉の解体方法において、ガイド側１０の金物構造物１を解体するまでの手順を示した図である。（Ａ）押出側２０の金物構造物１の解体を示す図である。（Ｂ）煉瓦を解体していることを示す図である。（Ｃ）ガイド側１０の金物構造物１の解体を示す図である。本発明のコークス炉の解体方法において、押出側２０の金物構造物１を撤去し、煉瓦をある程度撤去した後であって、ガイド側１０の金物構造物１を引き倒す前の状態を示す図である。本発明のコークス炉の解体方法において、押出側２０の金物構造物１を撤去し、煉瓦をある程度撤去した後であって、ガイド側１０の金物構造物１を引き倒した後の状態を示す図である。

本発明は、ガイド側１０に設置した解体用建機２によりガイド側１０から、ガイド側１０の金物構造物１をガイド側１０へ引き倒す点を特徴としている。

これまで、ガイド側１０に、乾留された赤熱コークスを消火して仮置きするワーフが設けられているため、ガイド側１０には、解体用建機２を設置しないのが一般的であった。
近年、乾留後の赤熱コークスの消火、冷却は、コークス乾式消火装置（ＣＤＱ）で行って高炉に供給されることが多いが、非常の際には、ワーフに仮置き（貯蔵）されたコークスを高炉に供給する。そのため、コークス炉を解体する際にも、非常手段であるワーフは撤去できないと考えられていた。撤去しない場合、ワーフがガイド側１０にあるため、ガイド側１０から近づくことができず、仮に近づいたとしても、金物構造物１をガイド側１０に倒すと、ワーフの設備を壊してしまう。したがって、事実上、ガイド側１０から金物構造物１を引き倒したり、解体することは不可能と思われていた。

ところで、コークス炉は、燃焼室と炭化室が連接して設置されて一つの窯を構成し、この窯が炉団長方向に複数（たとえば５０窯）集まって炉団または半炉団を形成している。さらに、この炉団も、炉団長方向に複数、連接して建設されている。炉団同士の間は、石炭塔、擁壁、炉頂デッキにより隔てられている。
この連接する炉団同士は、一つのワーフを共用している場合があった。すなわち、炉団Ａのガイド側１０に設けたワーフを、炉団Ａに連接する炉団Ｂ、さらに炉団Ｃが共用することがある。この場合、炉団Ａはガイド側１０にワーフを持つが、炉団Ｂ及び炉団Ｃはガイド側１０にワーフを持たない。

このように、ガイド側１０にワーフを持たない炉団または半炉団については、図２に示したように、ガイド側１０に解体用建機２を設置することが可能であり、図３に示したように、ガイド側１０の金物構造物１をガイド側１０に引き倒すことも可能となる。

ガイド側１０に解体用建機２を設置し、ガイド側１０の金物構造物１をガイド側１０に引き倒すことにより、解体煉瓦３が散乱する炉内範囲３０に、金物構造物１が引き倒されないので、煉瓦と金物が混在することがない。そのため、解体後に煉瓦と金物を分離する必要がない。同様に、炉内範囲３０に金物構造物１が引き倒されないので、特段、炉床盤４を保護する対策を施さなくとも、炉床盤４を損傷する虞がない。

さらに、引き倒された金物構造物１が、炉内範囲３０にないので、炉内範囲３０内での作業、たとえば、煉瓦解体作業をガイド側１０の金物構造物１の解体と並行して行うことができる。そして、解体煉瓦３の排出も、押出側２０から、並行して行うことができる。すなわち、押出側２０、ガイド側１０の両側で解体作業を進めることができるので、作業効率がよい。

また、解体用建機２をガイド側１０に設置したので、設置場所からガイド側１０の金物構造物１まで距離が短くなるため、解体用建機２のアームが短くてよい。その結果、図１に示した３０ｍもの長いアームを有する巨大な解体用建機２を使用しなくとも、アームの長さが１５ｍ程度の小型の解体用建機２が使用できる。そして、設置場所から金物構造物１までの距離が短いため、作業がやりやすく、効率が良い。引き倒す際には、解体用建機２でバックステイ１ａの上部を挟み、ガイド側１０（炉内範囲３０とは反対側）へ引き寄せて倒せばよい。

さらに、本発明は、ガイド側１０の金物構造物１を、その構造を維持したまま、ガイド側１０へ引き倒す点を特徴としている。

金物構造物１は、バックステイ１ａ、プラットホーム１ｂを含み、プラットホーム１ｂは、内部にガス管サポートと点検デッキ１ｃが形成されている。コークス炉形式によっては、炉体保護金物１ｅも金物構造物１に含まれることがある。ガイド側１０の金物構造物１を、その構造を維持したまま、ガイド側１０へ引き倒す。構造を維持したまま、とは、引き倒されるまで、バックステイ１ａ、プラットホーム１ｂ、ガス管サポートと点検デッキ１ｃが完全には分離せずに、少なくとも一部で連結していることをいう。

図３では、バックステイ１ａとプラットホーム１ｂは、同時に根元から引き倒されているが、バックステイ１ａ、プラットホーム１ｂ、ガス管サポートと点検デッキ１ｃが分離していなければ、最初にバックステイ１ａの上部を引き倒し、その後、バックステイ１ａの下部とプラットホーム１ｂを引き倒してもよい。バックステイ１ａを途中から引き倒すには、バックステイ１ａの中間部分に切れ目を入れて、その切れ目から上のバックステイ１ａを引き倒し、その後、切れ目から上のバックステイ１ａを切断しないまま、切れ目から下のバックステイ１ａとプラットホーム１ｂを引き倒せば良い。なお、切れ目を入れる場所は、プラットホーム１ｂより上部のバックステイ１ａの高さの約半分程度の位置が好ましい。

ガイド側１０の金物構造物１を、その構造を維持したまま、ガイド側１０へ引き倒す際に、プラットホーム１ｂの内部のガス管サポートと点検デッキ１ｃの中には、金属製の変更弁１ｄが残してあり、ガス管サポートと点検デッキ１ｃも金属製である。これら金属製の変更弁１ｄ、ガス管サポートと点検デッキ１ｃが金物構造物１を倒す際の緩衝材となるため、引き倒した際の衝撃が小さくなる。すなわち、バックステイ１ａとプラットホーム１ｂ、ガス管サポートと点検デッキ１ｃの柱がそれぞれ連結して自立の強度を有するので、ガイド側１０の金物構造物１は、その構造を維持したまま引き倒すことにより、プラットホーム１ｂ、ガス管サポートと点検デッキ１ｃが緩衝材の役目をしている。その結果、電気室等が近い場合であっても、解体による衝撃振動は、ガイド側１０の金物構造物１の強度を維持することで大きな衝撃には至らず、電気室等の機器の損傷や、瞬間停電を防止でき、効率的に解体作業を進めることが可能である。

ガイド側１０の金物構造物１は、撤去するに際し、トラック輸送可能なサイズに重機による切断やガスバーナー等により細分化する必要がある。本発明では、引き倒されたガイド側１０の金物構造物１は、バックステイ１ａの下敷きになった状態で一体化したまま、略地上に横倒しになった状態である。そのため、ガイド側１０の金物構造物１の細分化作業は、地上に近い低い位置で行えるため、作業者用仮設足場の設置は殆どの場合が不要であり、金物の落下や飛散の範囲が小さく限定することが可能である。金物の落下や飛散の範囲が小さくなることにより、作業立入り禁止範囲も小さく抑えることができるので、作業の安全性は高くなる。また、足場の設置、撤去は、解体工事と別途に作業時間が必要となるため解体工期が長くなるが、足場の設置が不要なため、工期を短縮することができる。

具体的に、コークス炉のガイド側１０の金物構造物１を解体する場合は、擁壁間で形成される一炉団または半炉団ごとに解体が行われる。コークス炉の一炉団または半炉団分のガイド側１０の金物構造物１を解体する際には、数窯分単位ごとに分割してガイド側１０の金物構造物１を引き倒し、これを繰り返して一炉団または半炉団分のガイド側１０の金物構造物１を解体するか、解体用建機２をガイド側１０に複数機設置して、同時に一炉団または半炉団分のガイド側１０の金物構造物１を引き倒して解体する。

数窯分単位ごとにガイド側１０の金物構造物１を引き倒す場合は、解体用建機２を複数設置しなくてよく、小単位に分割されるために、一炉団または半炉団分を同時に引き倒す場合に比べれば、比較的小さい力（たとえば、一台の解体用建機２）で引き倒すことができる。ここで、数窯分単位とは、５～１０窯程度を１単位として、５～１０窯ごとにガイド側１０の金物構造物１を引き倒すことが好ましい。

この分割は、最初にバックステイ１ａと擁壁（石炭塔と端デッキの両側）を接続する部分を切り離す。同様にプラットホーム１ｂのコンクリート部とガス管サポートと点検デッキ１ｃと壁の繋ぐ鋼材を擁壁部位置（２箇所）で切り離す。この状態で金物構造物１（バックステイ１ａとプラットホーム１ｂとガス管サポートと点検デッキ１ｃ）は、コークス炉団とは独立した構造体として自立している。

この構造体は引き倒す前までに、プラットホーム１ｂ及びガス管サポートと点検デッキ１ｃ内のガス管等は、この数窯分の小単位ごとに炉団長方向に対し垂直に切断しておく。また、ガス管サポートと点検デッキ１ｃ内の変更弁１ｄも外しておく。ただし、切断したガス管、外した変更弁１ｄは、金物構造物１を引き倒すまで、プラットホーム１ｂ内、ガス管サポートと点検デッキ１ｃ内に残しておく。残しておくことにより、切断したガス管、外した変更弁１ｄが引き倒した際の緩衝材となる。

一方、解体用建機２をガイド側１０に複数機設置して、同時に一炉団または半炉団分全体のガイド側１０の金物構造物１を引き倒して解体することもできる。この場合、一度に引き倒すことができるので効率が良いが、実行するには、解体用建機２を複数設置しなければならない。

以上は、ガイド側１０にワーフが設けられていないコークス炉を解体する場合であるが、ワーフを解体してよい場合は、ガイド側１０のワーフを解体し、ガイド側１０を更地にしてからその更地に解体用建機２を設置してもよい。ここでいう更地にするとは、単に、ガイド側１０からコークス炉の解体作業ができる程度の広さと状態にワーフとその設備を片づけることをいう。

本発明のコークス炉の解体方法は、これまでの解体作業と同様に、煉瓦の全撤去または、半分程度まで撤去した状態から適用可能である。

本発明のコークス炉の解体方法は、ガイド側１０の金物構造物１をガイド側１０に引き倒すので、金物と煉瓦を混在させたり、炉床盤４を損傷させることがない。また、金物構造物１を引き倒す際にガス管サポートと点検デッキ１ｃが緩衝材となるので、既設電気室の振動停止の回避ができる。さらに、金物構造物１を低い位置に引き倒すので、引き倒した金物構造物１を輸送可能なサイズへの細分化作業を低い位置で行える。その結果、工期が短縮でき、安全作業の向上（立入禁止範囲の最小化、高所作業の解消）という、優れた産業上の利用可能性を有する。

１…金物構造物
１ａ…バックステイ
１ｂ…プラットホーム
１ｃ…ガス管サポートと点検デッキ
１ｄ…変更弁
１ｅ…炉体保護金物
２…解体用建機
２ａ…建機
２ｂ…搬出手段
３…解体煉瓦
４…炉床盤
１０…ガイド側
２０…押出側
３０…炉内範囲

Claims

コークス炉のガイド側の金物構造物を解体するコークス炉の解体方法であって、押出側に設置した解体用建機により、押出側の金物構造物を押出側に引き倒して解体し、次いで煉瓦の全撤去または、半分まで撤去した状態のときに、前記ガイド側にワーフがない場所に解体用建機を設置し、前記ガイド側に設置した解体用建機によって、前記ガイド側から、前記ガイド側の金物構造物を、その構造を維持したまま、前記ガイド側へ引き倒して解体することを特徴とするコークス炉の解体方法。
コークス炉の擁壁間で形成される一炉団または半炉団分のガイド側の金物構造物を解体する際に、数窯分単位ごとに分割して、前記ガイド側の金物構造物を引き倒し、これを繰り返して一炉団または半炉団全体の前記ガイド側の金物構造物を解体するか、ガイド側に解体用建機を複数機設置して同時に一炉団または半炉全体の前記ガイド側の金物構造物を引き倒して解体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。
コークス炉のガイド側の金物構造物を解体するコークス炉の解体方法であって、前記ガイド側に設けられたワーフを解体して更地にし、前記更地に解体用建機を設置し、押出側に設置した解体用建機により、押出側の金物構造物を押出側に引き倒して解体し、次いで煉瓦の全撤去または、半分まで撤去した状態のときに、前記更地に設置した解体用建機によって、前記ガイド側から、前記ガイド側の金物構造物を、その構造を維持したまま、前記ガイド側へ引き倒して解体することを特徴とするコークス炉の解体方法。