(57)【要約】【課題】炉体煉瓦の変形に伴い上昇管が傾斜した場合であっても、コークス炉ガスの大気中への漏出や漏出を、確実に防止できるコークス炉上昇管の取付け構造を提供する。【解決手段】コークス炉１と、コークス炉上昇管２と、コークス炉上昇管２の下端部外周に配置されて、コークス炉１の炉頂とコークス炉上昇管２の下端部とをシールするためのシールパッキン１６と、シールパッキン１６を炉頂の側へ向けて付勢するためのシールパッキン押さえ装置１０とを備えるコークス炉上昇管２の取付け構造である。シールパッキン押さえ装置１０は、コークス炉上昇管２に装着されてシールパッキン１６を押さえるための上昇管外周押付けリング１５、および上昇管外周押付けリング１５を上昇管シールパッキン１６の側へ付勢するための加圧部材１３を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉と、該コークス炉の炉頂に設置されるコークス炉上昇管と、該コークス炉上昇管の下端部外周に配置されて、前記炉頂と前記コークス炉上昇管の下端部とをシールするためのシールパッキンと、該シールパッキンを前記炉頂の側へ向けて付勢するためのシールパッキン押さえ装置とを備えることを特徴とするコークス炉上昇管の取付け構造。
【請求項２】
前記シールパッキン押さえ装置は、前記コークス炉上昇管に装着されて前記シールパッキンを押さえるための上昇管外周押付けリング、および上昇管外周押付けリングを前記上昇管シールパッキンの側へ付勢するための加圧部材を備える請求項１に記載されたコークス炉上昇管の取付け構造。
【請求項３】
前記加圧部材は、加圧力を調整可能なスプリングである請求項１または請求項２に記載されたコークス炉上昇管の取付け構造。
【請求項４】
前記加圧部材は、前記コークス炉上昇管の下部に装着された支持部材に固定されて支持される請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載されたコークス炉上昇管の取付け構造。
【請求項５】
さらに、前記コークス炉上昇管を支持するバックステーに設けられる梁により支持された押し付け力調整可能なスプリングを内蔵し、前記コークス炉上昇管を前記コークス炉の炉頂の側へ押し付ける上昇管押さえ装置を備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載されたコークス炉上昇管の取付け構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉上昇管の取付け構造に関し、具体的には、コークス炉炭化室から発生するコークス炉ガスをドライメインに導出するためのコークス炉上昇管の取付け構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉は、煉瓦を主要構成物とする構造体であり、炉頂から装入された石炭を乾留してコークスとするコークス炉炭化室（以下、単に「炭化室」という。）と、ガス燃焼により乾留のための熱を供給する燃焼室とが、交互に重層された構造を有する。炭化室では、乾留に伴って石炭からの揮発によりタール等を含む炭化水素系のガスが発生する。このガスはコークス炉ガスと称し、コークスの副産物として利用される。
【０００３】
図６は、炭化室１の上部の構造の概要を模式的に示す説明図である。図６に示すように、炭化室１の炉頂には、炭化室１で発生したコークス炉ガス２７を排出するためのコークス炉上昇管２が各炭化室毎に設けられる。コークス炉ガス２７は、コークス炉上昇管２からベンド管３およびベンド皿弁４を順次介して、ドライメイン５へ導出され、その後副産物精製工程（図示せず）へ搬送される。コークス炉上昇管２およびドライメイン５は、上昇管梁８を介してバックステー６によって支持される。図６中の拡大図に示すように、コークス炉上昇管２を構成する円筒状の鉄皮１７の内面には耐火煉瓦１８が貼り付けられる。
【０００４】
炭化室１の炉頂に対するコークス炉上昇管２の下端の取付け構造は、大別して２種類ある。一つの構造は、図６中の拡大図に示すように、コークス炉上昇管２の下端がコークス炉の炉頂部の基部煉瓦２１に一部分埋設された環状の座金１９の内部に収容され、コークス炉上昇管２の下端は、座金１９とコークス炉上昇管２との間に配置された上昇管シールパッキン１６によって、シールされる。
【０００５】
コークス炉では、炉体を構成する煉瓦の拘束力を強めるために、コークス炉体内部に金属製のタイロッド７を埋設して貫通させ、タイロッド７の両端に配置されたスプリング（図示しない）のバネ力によりコークス炉体を拘束する。
【０００６】
図７は、炭化室１の炉頂に対するコークス炉上昇管２の下端のもう一つの取付け構造を示す説明図である。
図７に示す例では、コークス炉上昇管２の下端は、炉頂に埋設された基部煉瓦２１の上に設けられた上昇管底座２２を介して、設置される。
【０００７】
コークス炉を長期間に亘って操業すると、コークス炉体煉瓦に不均一な熱膨張が発生し、煉瓦の目地に緩みが発生する。煉瓦の目地に緩みが発生するとコークス炉体が膨張し、コークス炉体に支持されるバックステー６も外側に変形する。これにより、バックステー６に支持されドライメイン５も外側に移動するため、ドライメイン５に接続されるコークス炉上昇管２の上部も外側に引っ張られる。このため、コークス炉上昇管２全体が傾斜することがある。
【０００８】
図８は、このようにして傾斜したコークス炉上昇管２を示す説明図である。図８に示すようにコークス炉上昇管２全体が傾斜すると、この傾斜によって、コークス炉上昇管２と上昇管基部煉瓦２１との間に開口部３０が発生する。
【０００９】
この開口部３０からコークス炉ガスが漏れ出し、コークス炉上昇管２の基部と炉頂煉瓦２１との間からコークス炉ガス２７が大気中に洩出することがある。また漏出ガスが着火し基部煉瓦２１付近に埋設されているタイロッド７が、火炎に曝されて損傷し、最悪の場合には破断することもある。
【００１０】
特許文献１には、図８に示すようにコークス炉上昇管２が傾いて開口部３０が発生した場合であっても、タイロッド７が火炎に曝されない発明が開示されている。すなわち、図７においてコークス炉上昇管２の下端の下の「はかま」と称する上昇管底座２２と内張り煉瓦に相当する部分とを一体成形して耐火物製のブロックとし、この耐火物製のブロックによりコークス炉上昇管２の下端面を支承させ、外周を金物で包囲する。このようにコークス炉上昇管２の下端を炉頂面より上にすることで、タイロッド７が火炎に曝されることを防ぐ。そして、外周を包囲する金物とコークス炉上昇管２との間に可撓性断熱材を充填することにより、コークス炉上昇管２が傾いてもシール性を維持できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００５−６０４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、コークス炉ガス２７はタール分を含んでいるため、外周を包囲する金物とコークス炉上昇管２との間に充填される可撓性断熱材は時間とともに可撓性を喪失する。このため、特許文献１により開示された発明に基づいてもシール性が損なわれていくおそれがある。
【００１３】
本発明は、従来の技術が有するこのような課題に鑑みてなされたものであり、炉体煉瓦の変形に伴って上昇管が傾斜した場合であっても、コークス炉ガスの大気中への漏出を防止でき、これにより、タイロッドが火炎に曝されることを確実に防止できるコークス炉上昇管の取付け構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、図１に例示するように、コークス炉１と、コークス炉１の炉頂に設置されるコークス炉上昇管２と、コークス炉上昇管２の下端部外周に配置されて、コークス炉１の炉頂とコークス炉上昇管２の下端部とをシールするためのシールパッキン１６と、シールパッキン１６をコークス炉１の炉頂の側へ向けて付勢するためのシールパッキン押さえ装置１０とを備えることを特徴とするコークス炉上昇管２の取付け構造である。
【００１５】
この本発明に係るコークス炉上昇管２の取付け構造では、シールパッキン押さえ装置１０が、コークス炉上昇管２に装着されてシールパッキン１６を押さえるための上昇管外周押付けリング１５、および上昇管外周押付けリング１５を上昇管シールパッキン１６の側へ付勢するための加圧部材１３を備えることが望ましい。
【００１６】
これらの本発明に係るコークス炉上昇管２の取付け構造では、加圧部材１３が、加圧力を調整可能なスプリングであることが好ましい。
これらの本発明に係るコークス炉上昇管２の取付け構造では、加圧部材１３が、コークス炉上昇管２の下部に装着された支持部材１４に固定されて支持されることが好ましい。
【００１７】
これらの本発明に係るコークス炉上昇管２の取付け構造は、さらに、コークス炉上昇管２を支持するバックステー６に設けられる梁８により支持された押し付け力調整可能なスプリングを内蔵し、コークス炉上昇管２をコークス炉１の炉頂の側へ押し付ける上昇管押さえ装置９を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係るコークス炉上昇管の取付け構造によれば、炉体煉瓦の変形に伴いコークス炉上昇管が傾斜した場合であっても、コークス炉ガスの大気中への漏出、または漏出ガスや、これに起因してコークス炉ガスに着火した火炎にタイロッドが曝されて損傷することを、確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明に係るコークス炉上昇管の取付け構造を示す説明図である。
【図２】図２は、シールパッキン押え装置の構造を示す説明図である。
【図３】図３は、シールパッキン押え装置の他の構造を示す説明図である。
【図４】図４（ａ）は、上昇管押え装置の構造を示す垂直断面図であり、図４（ｂ）は、上昇管押え装置の構造を示す水平断面図である。
【図５】実施例１、２の結果を示すグラフである。
【図６】図６は、炭化室の上部の構造の概要を模式的に示す説明図である。
【図７】図７は、炭化室の炉頂に対するコークス炉上昇管の下端のもう一つの取付け構造を示す説明図である。
【図８】図８は、傾斜したコークス炉上昇管を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を実施するための形態を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明に係るコークス炉上昇管２の取付け構造を示す説明図であり、図２は、シールパッキン押え装置１０の構造を示す説明図であり、図３は、シールパッキン押え装置１０の他の構造を示す説明図であり、図４（ａ）は、上昇管押え装置９の構造を示す垂直断面図であり、図４（ｂ）は、上昇管押え装置９の構造を示す水平断面図である。なお、以降の説明では、上述した図６〜８において示す部材と同じ部材には同一の符号を付することによって重複する説明を適宜省略する。
【００２１】
図１に示すように、このコークス炉上昇管２の取付け構造では、コークス炉上昇管２の下端部である基部にシールパッキン押さえ装置１０が設置されるとともに、その上方に上昇管押え装置９が設置される。
【００２２】
シールパッキン押さえ装置１０は、上部がコークス炉上昇管２に固定されており、下部はコークス炉上昇管２の基部に配置されるシールパッキン１６を押し付けている。一方、上昇管押え装置９は、バクステー６から上昇管梁８を介してコークス炉上昇管２を下方に押し付けている。
【００２３】
シールパッキン押さえ装置１０は、設置する個数が多いほど押付け力がコークス炉上昇管２の円周方向に均等になるが、３ヵ所であれば設置コストに対して満足できる効果が得られるものであり、６ヶ所以上になると押付け力を均等にする効果が飽和するものの、弊害となるものではない。図１〜４に示す例では、シールパッキン押さえ装置１０は、コークス炉上昇管２の円周方向に１２０度ピッチで３カ所に設けた。
【００２４】
図２に示すコークス炉上昇管２の基部構造は、基本的に、図６に示す既設炉のコークス炉上昇管２の基部構造と同じ構造である。シールパッキン押え装置１０は、上昇管鉄皮１７の外周に敷設された上昇管外周押付けリング１５と、これを支持するスプリング受け金具１４と、加圧部材であるスプリング１３と、加圧部材１３の加圧力の調整ねじ１２と、スプリング押付けボルト１１と、上昇管への固定金物２０とが、コークス炉上昇管２の外周面に３個設けられて、構成される。
【００２５】
一方、図３に示すコークス炉上昇管２の基部構造は、基本的に、図７に示す既設炉のコークス炉上昇管２の基部構造と同じ構造である。図３に示すコークス炉上昇管２の基部構造は、機能的には、図２に示すコークス炉上昇管２の基部構造と同一である。
【００２６】
図２、３に示すいずれのコークス炉上昇管２の基部構造によっても、加圧部材であるスプリング１３によってシールパッキン１６を均等に、コークス炉１の頂部の側へ押付けることができるため、図８に示すように、コークス上昇管２が傾いた場合であってもコークス炉ガスの漏出を確実に防止することができ、また、操業変動による温度変化が発生しても、シールパッキン押さえ装置１０がコークス炉ガスの漏出を確実に防止することができる。
【００２７】
また、図２、３に示すように、スプリング受け金具１４とスプリング１３とは蝶番構造により回動自在に配置されているので、コークス炉上昇管２の傾斜に対してシールパッキン押え装置１０がその機能を損なうことなく、追随することができる。
【００２８】
さらに、本発明におけるシールパッキン押え装置１０は、既設炉の運転を停止することなく、通常の操業状態において簡単に装着することができる特長を有する。
ここで、コークス上昇管２の重量をＷ１とすれば、シールパッキン押え装置１０におけるスプリング１３により負荷される荷重Ｗ２は、（１）式に示すように設定することが有効である。
Ｗ１＞Ｗ２                      ・・・・・・・（１）
【００２９】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、上昇管押え装置９は、コークス炉上昇管２の外周面に装着される固定金物２６と、スプリング２５と、調整ねじ２４と、スプリング押付けボルト２３とにより構成され、コークス炉上昇管２の外周面に、コークス炉上昇管２の円周方向に１２０度ピッチで３つ設けられている。なお、図４（ｂ）における符号２８は、隣り合って配置される二本の上昇管梁８を接続するＨ型ビームである。
【００３０】
上昇管押え装置９は、シールパッキン押え装置１０によるシールパッキン１６への押付力相当分を補填する機能と、基部煉瓦２１にかかる荷重を増加させる機能とを有する。
上昇管押え装置９のスプリング２５により負荷される荷重をＷ３とすれば、上昇管押え装置９によるコークス炉上昇管２の天井部への荷重減少を防ぐために、Ｗ３とＷ２との関係は、（２）式に示すように設定することが望ましい。
Ｗ３＞Ｗ２                      ・・・・・・・（２）
【００３１】
なお、図１では省略しているが、バックステー６の下端は基礎のコンクリートに固定されている。
【００３２】
上昇管押え装置９の個数も、シールパッキン押え装置１０と同じである。図４（ｂ）に示すように、上昇管梁８間にＨ型ビーム２８を通しており、上部から見ると四角い枠で囲まれていることから、上昇管押え装置９はこの枠の内部のどの位置にも設置可能である。
【００３３】
このようにして、本発明によれば、炉体煉瓦の変形に伴いコークス炉上昇管２が傾斜した場合であっても、シールパッキン押え装置１０がシールパッキン１６をコークス炉１の炉頂の側へ向けて付勢し続けるので、コークス炉ガスの漏出を確実に防止することができ、また、操業変動による温度変化が発生しても、シールパッキン押さえ装置１０がコークス炉ガスの漏出を確実に防止することができる。このため、本発明によれば、コークス炉ガスの大気中への漏出、または漏出ガスに起因してコークス炉ガスに着火した火炎にタイロッドが曝されて損傷することを、確実に防止することができる。
【実施例１】
【００３４】
本発明を、実施例を参照しながら、より具体的に説明する。
図３に示すコークス炉上昇管２の基部構造を試作し、試験を行った。上昇管底座２２の外径は６６０ｍｍ、高さは３１５ｍｍであり、その埋め込み深さは１２５ｍｍである。底座２２と炉頂煉瓦間のパッキン設置幅は底座下部で１５ｍｍ、上部で２０ｍｍである。
【００３５】
シールパッキン１６の直径は２２ｍｍであり、材質は耐火セラミックファイバーロープである。シールパッキン１６の上に、シールパッキン押え装置１０を、コークス炉上昇管２の円周方向へ等間隔で３つ設置するとともに、パッキン押付けリング１５をコークス炉上昇管２の円周上に設置した。
【００３６】
スプリング１３の荷重は一個当り３５０Ｋｇとし、３個で合計１０５０Ｋｇの荷重で押し付けた。これは、コークス上昇管２の重量２１００Ｋｇの５０％の荷重である。
この状態で、開口部３０を最大５．５ｍｍになるようにコークス炉上昇管２を傾かせた。この５．５ｍｍの開口部３０は、コークス炉上昇管２の傾き０．５度に相当し、稼動３０〜４０年の老朽コークス炉において、炭化室毎のばらつきが生じる中でも傾きの大きいレベルに相当する。
【００３７】
この状態で、コークス炉上昇管２の上面および基部煉瓦２１の底面を閉止し、内部にコークス炉ガス通過時の圧力１００Ｐａをかけて放置した。なお、上昇管押え装置９の荷重は０とした。
【００３８】
図５は、圧力の変化を経時的に示すグラフである。
図５に示すように、コークス炉上昇管２を０．５度傾かせると、シールパッキン押え装置１０が無い場合にはパッキンが一部浮上り、シール性が大幅に悪化したため、１０秒未満で内部圧力は０Ｐａとなった。一方、シールパッキン押え装置１０によりシールパッキン１６を押付けた場合には、１分間放置しても圧力低下は２０％であった。
【００３９】
以上の結果より、本発明によれば、コークス炉上昇管２が傾斜した場合であっても、シールパッキン押え装置１０がシールパッキン１６をコークス炉１の炉頂の側へ向けて付勢し続けるので、コークス炉ガスの漏出を確実に防止することができることが分かる。
【実施例２】
【００４０】
実施例１の試験装置を用い、上昇管押え装置９の荷重を２０００Ｋｇとし、シールパッキン押え装置１０の合計荷重を２１００Ｋｇとし、開口部３０が最大５．５ｍｍになるようにコークス炉上昇管２を傾かせた。
【００４１】
この状態で、コークス炉上昇管２の上面と基部煉瓦２１の底面を閉止し、内部にコークス炉ガス通過時の圧力１００Ｐａをかけて放置した。
図５に結果を示す。シールパッキン１６をシールパッキン押さえ装置１０により押付け、さらにコークス炉上昇管２も上昇管押え装置９により押えることによって、パッキン押え荷重を高めることによって、シールパッキン１６のみ１０５０Ｋｇで押付けた場合に比較して、圧力低下の推移がさらに改善された。
【００４２】
実施例１および２に示す結果より、シールパッキン押え装置１０のみでも十分シール性が確保することができるが、上昇管押え装置９と組合せることによりさらにシール性を向上することができることが分かる。
【符号の説明】
【００４３】
１    炭化室
２    上昇管
３    ベンド管
４    ベンド皿弁
５    ドライメイン
６    バックステー
７    タイロッド
８    上昇管梁
９    上昇管押え装置
１０  シールパッキン押え装置
１１  スプリング押付けボルト
１２  調整ねじ
１３  スプリング
１４  スプリング受け金具
１５  パッキン押付けリング
１６  シールパッキン
１７  上昇管鉄皮
１８  上昇管内貼り耐火物
１９  上昇管座金
２０  上昇管への固定金物
２１  基部煉瓦
２２  上昇管底座
２３  スプリング押付けボルト
２４  調整ねじ
２５  スプリング
２６  上昇管への固定金物
２７  コークス炉ガス
２８  Ｈ型ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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