(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部から下部にかけて内径のみが次第に小さくなるように形成され、かつ、煙突筒身の全長にわたり局部限界肉厚が設定されている円筒状の鋼製煙突筒身を有する鋼製煙突を更新する方法であって、煙突筒身の上部を撤去し、残った煙突筒身の下端部を除いた部分である下部を上方へ移動させて前記煙突筒身の下端部と前記下部との間に空間部を形成し、該空間部に新しい煙突筒身を挿入して、煙突筒身の肉厚を全長にわたって前記局部限界肉厚以上の値に更新することを特徴とする鋼製煙突の更新方法。
【請求項２】
撤去する煙突筒身の上部の長さは、更新対象である煙突の煙突筒身の肉厚を該煙突筒身の高さ方向の全長にわたり計測し、計測された肉厚測定値と前記高さとの関係を求め、下端部を除く各高さに対応する高さと肉厚測定値とのデータの全てについて、高さの値を上方へ移動させて、該移動させた各データにおける肉厚測定値が、移動させた後の高さに対応する前記局部限界肉厚以上となるときの移動量を求めることにより設定することを特徴とする請求項１に記載の鋼製煙突の更新方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば焼結鉱の製造設備などで使用される鋼製煙突を更新する方法に関し、特に、鋼製煙突の煙突筒身を更新する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、焼結鉱は高炉の製鉄用原料として用いられ、粉鉄鉱石、炭材、ＣａＯ含有副原料等が配合された焼結原料を焼結機のパレット上に所定の厚さで層状に載置し、パレット上に載置された焼結原料中の炭材をパレットの下側から空気を吸い込みながら燃焼させ、その燃焼熱によりパレット上の焼結原料を焼結させて製造される（例えば、特許文献１）。
【０００３】
このとき、焼結機で発生したＣＯ2等の排ガスはガス中のダストが集塵機により除去された後、図６に示す鋼製煙突１１の煙突筒身１２内を流通し、煙突筒身１２の上端部に形成された煙突ノズル１３から大気中に放出される。ここで、鋼製煙突１１の煙突筒身１２は約２００ｍ程度の高さを有し、その周囲に構築された鉄塔１４により鉛直に支持されている。また、煙突筒身１２は円筒状に形成され、その内径のみが上部から下部にかけて次第に小さくなっている。つまり、煙突筒身１２の外径は上部から下部にかけて同一径となっている。
【０００４】
ところで、このような鋼製煙突は煙突筒身の内部を流通する排ガスや煙突ノズルから浸入する雨水などによって煙突筒身の内面が腐食したり、雨露風等の外部環境によって外面が腐食したりして、煙突筒身の肉厚が次第に減少する。そして、肉厚が座屈限界肉厚よりも小さくなる部分が生じるとその部分で局部座屈するおそれがでてくる。そのため、局部座屈を起こす危険がある箇所を補強する必要がある。煙突筒身の補強方法としては、既設筒身の外側に新設筒身を巻き付け、二重筒身補強構造をとる方法（例えば、特許文献２参照）や、腐食部分を含む煙突の周面に環状バンド部材を接着剤によって固定する方法（例えば、特許文献３参照）が採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９７６１６号公報
【特許文献２】特公平４−１５７号公報
【特許文献３】特開平８−３５３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記した煙突の腐食は、煙突筒身の上部は下部よりも肉厚の減少率が大きいという傾向がある。したがって、煙突筒身の補強必要部分は、煙突の上部に発生することが多い。ここで、煙突筒身の補強方法として、前述した既設筒身の外側に新設筒身を巻き付ける方法や、バンド部材を接着剤によって固定する方法を採用した場合、煙突の上部に生じた補強必要部分が二重筒身補強構造となるため、補強部分の筒身重量が増加する。上部の筒身重量が増加すると、補強部分より下側の筒身が腐食により減肉している場合には、この減肉部分が設定されている座屈限界肉厚より大きい肉厚であったとしても、下部で座屈する恐れが生じる。下部の座屈を回避するためには、上部から下部にわたって広範囲に新設筒身を巻き付ける必要があり、補強コストが膨大になるという問題がある。また、新設筒身を巻き付ける方法では、既に座屈が生じている場合には対応できないという問題もある。
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、腐食などにより肉厚の薄くなった鋼製煙突の煙突筒身を多大の工費などを要することなく更新することのできる鋼製煙突の更新方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、本発明は上部から下部にかけて内径のみが次第に小さくなるように形成され、かつ、煙突筒身の全長にわたり局部限界肉厚が設定されている円筒状の鋼製煙突筒身を有する鋼製煙突を更新する方法であって、煙突筒身の上部を撤去し、残った煙突筒身の下端部を除いた部分である下部を上方へ移動させて前記煙突筒身の下端部と前記下部との間に空間部を形成し、該空間部に新しい煙突筒身を挿入して、煙突筒身の肉厚を全長にわたって前記局部限界肉厚以上の値に更新することを特徴とするものである。
ここで、撤去する煙突筒身の上部の長さは、更新対象である煙突の煙突筒身の肉厚を該煙突筒身の高さ方向の全長にわたり計測し、計測された肉厚測定値と前記高さとの関係を求め、下端部を除く各高さに対応する高さと肉厚測定値とのデータの全てについて、高さの値を上方へ移動させて、該移動させた各データにおける肉厚測定値が、移動させた後の高さに対応する前記局部限界肉厚以上となるときの移動量を求めることにより設定することができる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る鋼製煙突の更新方法によれば、腐食などにより肉厚の薄くなった鋼製煙突の煙突筒身を多大の工費などを要することなく更新することができる。また、既に座屈した部分がある場合においても、必要な高さの部材を挿入することで、更新が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ある期間使用した後の煙突筒身の肉厚を測定し、その測定値を高さ方向分布として表したグラフである。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る更新方法の各ステップにおける、高さ方向の局部限界肉厚と実際の煙突筒身の肉厚との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る鋼製煙突の更新方法の各ステップを説明するための図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る更新方法の各ステップにおける、高さ方向の局部限界肉厚と実際の煙突筒身の肉厚との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る鋼製煙突の更新方法の各ステップを説明するための図である。
【図６】鋼製煙突の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。
図１および図２は本発明の一実施形態を説明するための図である。
本発明の更新方法を適用する鋼製煙突は、上部から下部にかけて内径のみが次第に小さくなる円筒状に形成されている。つまり、煙突筒身の外径は、上部から下部にかけて同一であり、内径は下部が上部よりも大きく設定されているので、上部の肉厚が下部の肉厚よりも小さく設定されている。そして、煙突筒身の全長にわたり局部限界肉厚が設定されている。局部限界肉厚は、煙突筒身が座屈することを防止するために、煙突筒身の高さ毎に設定されている肉厚の設定値であり、煙突の重量を受ける下部に行くにしたがって、大きい値が設定されている。
【００１１】
上述のとおり、鋼製煙突は、煙突筒身の内部を流通する排ガスや煙突ノズルから浸入する雨水などによって煙突筒身の内面が腐食したり、雨露風等の外部環境によって外面が腐食したりして、煙突筒身の肉厚が次第に減少する。そして、局部限界肉厚より肉厚が小さくなった部分が生じると、その部分については座屈する危険が生じるため、煙突の更新をする必要がある。
【００１２】
図１は、ある期間使用した後の煙突筒身の肉厚を測定し、その測定値を高さ方向分布としてグラフにしたものである。曲線Ａは、局部限界肉厚を示し、曲線Ｂは肉厚の測定値の高さ方向分布曲線を示す。図１の例では、高さ１２０ｍ付近、１５５ｍ付近、１６０〜１８０ｍ付近の肉厚測定値が局部限界肉厚よりも小さくなっている。したがって、更新を行うにあたっては、高さ１２０ｍ付近より上部について肉厚が局部限界肉厚以上となるように更新を行う必要がある。
【００１３】
図２、図３は、第１の実施形態に係る鋼製煙突の更新方法を説明するための図である。図２は、第１の実施形態に係る更新方法の各ステップにおける、高さ方向の局部限界肉厚と実際の煙突筒身の肉厚との関係を示すグラフである。図３は、第１の実施形態に係る更新方法の各ステップを模式的に示す図である。
図３（ａ）に示すように、鋼製煙突１１は、外径が高さ方向にわたり同一で、上部から下部にかけて内径が次第に小さくなる煙突筒身１２を有している。煙突の頂部には煙突ノズル１３を有しており、また、鋼製煙突１１は鉄塔１４により支持されている。
【００１４】
本発明の第１の実施形態に係る鋼製煙突の更新方法では、まず、煙突筒身１２の肉厚を煙突筒身１２の全長にわたり計測する。肉厚の測定は、超音波肉厚計等を用いて行うことができる。そして、各高さについての局部座屈限界肉厚と計測した煙突筒身１２の肉厚とを比較し、局部座屈限界肉厚（曲線Ａ）より実際の肉厚（肉厚の計測値：曲線Ｂ）が小さくなっている部分を求める。なお、局部座屈限界肉厚は、煙突筒身に用いる鋼の強度から予め設定されている値である。図２（ａ）は、図１と同様の、煙突筒身１２の局部座屈限界肉厚および肉厚測定値と、高さとの関係を示すグラフである。煙突の頂から長さＳの部分については、肉厚の計測値が局部座屈限界肉厚よりも小さくなっている部分がある。図３（ａ）では、肉厚の計測値が局部座屈限界肉厚よりも小さくなっている部分を座屈危険部位２０として示した。そして、煙突筒身１２の頂から、最も下に位置する座屈危険部位２０まで間の長さＳを求める。
【００１５】
次に、図３（ｂ）に示すように、煙突筒身１２の頂から長さＳの部分の煙突筒身の上部１２ｃを撤去する。撤去は煙突筒身１２の上部１２ｃを解体し、解体された煙突筒身１２の上部をウィンチ等により地上に吊り降ろすことで行うことができる。図２（ｂ）は上部を撤去した後の煙突筒身の高さと肉厚との関係を示す。一般に、煙突筒身１２の腐食は、上部ほど激しいので（図２（ａ）参照）、座屈限界肉厚より肉厚が小さくなる部分、すなわち座屈危険部位２０は上部のみに存在するので、この座屈危険部位２０の存在する煙突の上部を撤去すれば、座屈危険部位２０はなくなる。
【００１６】
次に、図３（ｃ）に示すように、煙突筒身１２の下端部近くを切断した後、煙突筒身１２の下端部１２ｂを除いた下部１２ａを撤去した長さＳをシフト量として上方へ移動させる。そして、下部１２ａの上端を煙突ノズル１３と接続する。図２（ｂ）における長さＹの部分が下端部１２ｂに相当する部分であり、この部分は高さ方向の肉厚分布曲線Ｂ２を有する。また、長さＸの部分が下端部１２ｂを除いた下部１２ａの部分に相当する部分であり、この部分は高さ方向の肉厚分布曲線Ｂ１を有する。
【００１７】
下部１２ａの上方への移動は、煙突筒身１２がその周囲に構築された鉄塔１４により支持されている場合には、鉄塔１４にジャッキ設置用デッキを形成し、このデッキ上に設置された複数個の連動制御式ジャッキにより煙突筒身１２の下部１２ａをシフト量Ｓと等しい長さ分だけ上方へ移動させることで行える。煙突筒身１２の下端部を除いた下部１２ａを複数個のジャッキによりジャッキアップする場合は、スチフナーリングを介して煙突筒身１２の下部１２ａをジャッキアップすることが好ましい。
【００１８】
図２（ｃ）は、下部１２ａをシフト量Ｓだけ上方へ移動した後の、煙突筒身の高さと肉厚の関係を示している。図２（ｂ）における高さ方向の肉厚分布曲線Ｂ１が、シフト量Ｓだけ上方へ移動され高さ方向の肉厚分布曲線Ｂ１´となる。座屈限界肉厚の曲線Ａは、高さが高い程小さくなるように設定されているから、下部領域にある時に長さＸにわたり座屈限界肉厚より大きい肉厚を有する煙突筒身１２の下部１２ａは、上方へ移動させた場合にも、当然、長さＸにわたり座屈限界肉厚より大きい肉厚を有することとなる。
【００１９】
最後に、図３（ｄ）（ｅ）に示すように、下部１２ａを上方へ移動させたことにより形成させた空間部１５に、新しい煙突筒身１６を挿入し、新しい煙突筒身１６の上端と上方へ移動させた煙突筒身１２の下部１２ａの下端とを、および、新しい煙突筒身１６の下端と煙突筒身１２の下端部１２ｂとを溶接により接続する。ここで新しい煙突筒身１６としては、空間部１５の各高さにおける肉厚が、座屈限界肉厚より大きくなるものを用いればよい。また、新しい煙突筒身１６の長さは、撤去された上部の長さと同一とすればよい。図２（ｄ）は、長さＳの新しい煙突筒身１６を空間部１５に挿入した後の、煙突筒身１２の高さと肉厚の関係を示すグラフであり、曲線Ｃが新たに挿入した煙突筒身の肉厚を示す。全高さ領域にわたって、座屈折限界肉厚（曲線Ａ）よりも肉厚を大きくすることができる。
なお、以上説明した本発明の第１の実施形態では、煙突筒身１２の上部が腐食などにより減肉して、肉厚が局部座屈肉厚より小さくなっている場合について説明したが、座屈危険部位２０が既に座屈している場合であっても、座屈箇所は解体して撤去されるので、更新することは可能である。
【００２０】
次に、図４、図５を参照して、第２の実施形態に係る鋼製煙突の更新方法を説明する。
図４は、第２の実施形態に係る更新方法の各ステップにおける、高さ方向の局部限界肉厚と煙突筒身の肉厚測定値との関係を示すグラフである。図５は、第１の実施形態に係る更新方法の各ステップを模式的に示す図である。
本発明の第２の実施形態に係る鋼製煙突の更新方法においても、まず、煙突筒身１２の肉厚を煙突筒身１２の全長にわたり計測する。ここまでは、上述した第１の実施形態と同様である。図４（ａ）は、図１と同様の、煙突筒身１２の局部座屈限界肉厚および肉厚測定値と、高さとの関係を示すグラフである。ここで、下部の長さＹに相当する部分は、煙突筒身１２の下端部１２ｂである。本実施形態においては、下端部１２ｂを除く各高さに対応する計測された値全てを上方へ移動させて、各計測値が移動させた後の高さに対応する前記局部限界肉厚以上となる移動量を求める。図４（ａ）中、曲線Ｂ0で示される下端部１２ｂを除く長さＺの部分の全ての計測値を、上方へ移動させて、図４（ｂ）に示すように、全ての計測値が移動させた後の高さに対応する局部座屈限界肉厚（曲線Ａ）以上となるようにした時の移動量Ｓを求める。つまり、曲線Ｂ0を上方へ移動させた曲線Ｂ0´がいずれの高さにおいても局部座屈限界肉厚（曲線Ａ）よりも大きい値を示すようになる移動量Ｓを求める。
そして、図５（ｂ）に示すように、この移動量Ｓを撤去する煙突筒身の上部１２ｃの長さとして、煙突筒身１２の上部１２ｃを撤去する。図４（ｃ）は、煙突筒身の頂から長さＳを上部として、該上部を撤去した後の状態を示す。
【００２１】
次に、図５（ｃ）に示すように、煙突筒身１２の下端部近くを切断した後、煙突筒身１２の下端部１２ｂを除いた下部１２ａを、撤去した長さＳをシフト量として上方へ移動させる。そして、下部１２ａの上端を煙突ノズル１３と接続する。図４（ｃ）における長さＹの部分が下端部１２ｂに相当する部分であり、この部分は高さ方向の肉厚分布曲線Ｂ２を有する。また、長さＸの部分が下端部１２ｂを除いた下部１２ａの部分に相当する部分であり、この部分は高さ方向の肉厚分布曲線Ｂ１を有する。図４（ｄ）は、下部１２ａをシフト量Ｓだけ上方へ移動した後の、煙突筒身１２の肉厚と高さとの関係を示すグラフであり、曲線Ｂ1をシフト量Ｓだけ上方へ移動した後の曲線Ｂ1´は、長さＸにわたり局部座屈限界肉厚（曲線Ａ）よりも大きくなる。
【００２２】
最後に、図５（ｄ）（ｅ）に示すように、下部１２ａを上方へ移動させたことにより形成させた空間部１５に、新しい煙突筒身１６を挿入し、新しい煙突筒身１６の上端と上方へ移動させた煙突筒身１２の下部１２ａの下端とを、および、新しい煙突筒身１６の下端と煙突筒身１２の下端部１２ｂとを溶接により接続する。ここで新しい煙突筒身１６としては、空間部１５の各高さにおける肉厚が、座屈限界肉厚より大きくなるものを用いればよい。
【００２３】
以上説明した、本発明の第２の実施形態では、局部座屈限界肉厚は煙突筒身の下部に行くにしたがって大きい値が設定されていること、および、煙突筒身の腐食による減肉は上部程大きいことを踏まえて、図５（ａ）に示すように長さ方向にわたり複数の座屈危険部位２０（２０ａ，２０ｂ，２０ｃ）が存在している場合に、下方に位置する座屈危険部位は、上方へ移動すれば現状の肉厚のままでも局部座屈限界肉厚以上の肉厚を満足できるから、この部分は上方へずらして、煙突筒身として継続して用いようとする発想に基づいている。図４、図５の例では、座屈危険部位２０ａ、２０ｂおよび２０ｃの部分は、上方へ移動させることで局部座屈限界肉厚を超えるので、これらすべての部分について撤去することは行っていない。したがって、撤去する上部の長さＳは第１の実施形態に比較して短くなり、また、新たに挿入する煙突筒身１６の長さも短くなり、さらには、煙突筒身の下部１２ａ上方への移動量も小さくなるため、第１の実施形態に比べると更新の際の工費を大きく削減することが可能となる。
なお、上述した本発明の第１の実施形態、第２の実施形態では、鉄塔支持型の鋼製煙突を更新する場合を例示したが、本発明はこれに限られるものでなく、鉄塔に支持されていない鋼製煙突の煙突筒身を更新する場合にも本発明を適用できることは勿論である。
【符号の説明】
【００２４】
１１…鋼製煙突、１２…煙突筒身、１２ａ…煙突筒身の下部、１２ｂ…煙突筒身の下端部、１２ｃ…煙突筒身の上部、１３…煙突ノズル、１４…鉄塔、１５…空間部、１６…空間部に挿入される新しい煙突筒身、２０…座屈危険部位、Ａ…局部座屈限界肉厚曲線、Ｂ…肉厚測定値の高さ方向分布曲線。
【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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