(57)【要約】【課題】コークス炉の冷却に際し高温のれんがを効率よく（短時間で）冷却し、コークス炉解体の時間短縮を図ることができるコークス炉の冷却方法を提案する。【解決手段】コークス炉１を冷却するにあたり、崩壊の可能性のある炭化室２の両端から炉蓋３１を取り外し、炭化室の両端に通気性および耐熱性を有する充填物流出防止壁４１を設け、炭化室内に耐熱性を有する充填耐火物３３を充填し、コークス炉全体を冷却する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉を冷却するにあたり、崩壊の可能性のある炭化室の両端から炉蓋を取り外し、炭化室の両端に通気性および耐熱性を有する充填物流出防止壁を設け、炭化室内に耐熱性を有する充填耐火物を充填し、コークス炉全体を冷却することを特徴とするコークス炉の冷却方法。
【請求項２】
前記充填耐火物の充填を、炭化室の両端の充填物流出防止壁に炉蓋を再度取り付けた後実施し、前記充填耐火物の充填後炭化室の両端から再度炉蓋を取り外して、コークス炉全体を冷却することを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の冷却方法。
【請求項３】
前記充填物流出防止壁が、格子状に組み上げたれんが壁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の冷却方法。
【請求項４】
前記充填耐火物が、塊状れんがであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のコークス炉の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば老朽化したコークス炉の解体にあたり、高温のれんがの冷却ひいてはコークス炉本体を効率よく冷却するコークス炉の冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
老朽化したコークス炉を解体するためには、コークス炉を構成する１０００℃以上になっているれんがを冷却した後、冷却したコークス炉を重機等で解体する必要がある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
従来、コークス炉を冷却する場合、コークス炉に供給する燃焼ガスを停止して燃焼停止を行ない、コークス炉を自然冷却していた。また、コークス炉の保温性を高めている炉蓋および装入孔蓋を撤去することで、コークス炉内に自然ドラフトによる外気エアー吸引で外気エアーを導入し、冷却速度を大きくする方法も行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−０１３９３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したコークス炉の冷却方法のうち、燃焼ガス停止による放熱での冷却では、重機でのコークス炉解体開始までに相当な時間がかかる問題点があった。また、炉蓋や装入孔蓋等を撤去することにより、自然ドラフトでの外気エアー吸引で冷却速度を加速させる冷却では、冷却すべき炭化室に劣化がなくすべて健全な炭化室であれば、炉蓋や装入孔蓋を撤去することは問題なく有効であった。しかし、老朽したコークス炉では、天井を支えている炭化室れんがの損傷部分やコークス炉の炉壁に発生した穴明き部分に起因して、れんが崩落によりコークス炉全体の崩壊が起きる問題があった。
【０００６】
炉蓋や装入孔蓋を撤去する冷却方法において、れんが崩落によるコークス炉全体の崩壊を防止する為、当該炭化室に耐火物を充填して、れんが崩落を防止することも考えられている。しかし、この場合は、れんが崩落の可能性のある炭化室に炉蓋を取り付けたままでの冷却を行なう必要があり、冷却速度が遅くなる問題点があった。
【０００７】
本発明の目的は、コークス炉の冷却に際し高温のれんがを効率よく（短時間で）冷却し、コークス炉解体の時間短縮を図る上で有効なコークス炉の冷却方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
従来技術が抱えている前述の課題を解決し、前記の目的を実現するために鋭意研究した結果、発明者らは、以下に述べる新規なコークス炉の冷却方法を開発するに到った。即ち、本発明は、コークス炉を冷却するにあたり、崩壊の可能性のある炭化室の両端から炉蓋を取り外し、炭化室の両端に通気性および耐熱性を有する充填物流出防止壁を設け、炭化室内に耐熱性を有する充填耐火物を充填し、コークス炉全体を冷却することを特徴とするコークス炉の冷却方法である。
【０００９】
なお、前記のように構成される本発明に係るコークス炉の冷却方法においては、
（１）前記充填耐火物の充填を、炭化室の両端の充填物流出防止壁に炉蓋を再度取り付けた後実施し、前記充填耐火物の充填後炭化室の両端から再度炉蓋を取り外して、コークス炉全体を冷却すること、
（２）前記充填物流出防止壁が、格子状に組み上げたれんが壁であること、
（３）前記充填耐火物が、塊状れんがであること、
がより好ましい解決手段となるものと考えられる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコークス炉の冷却方法によれば、れんが崩落の可能性のある炭化室内に事前に炉蓋の炭化室側に通気性および耐熱性を有する充填物流出防止壁を設置するようにしたので、炭化室内に充填耐火物を充填しても、コークス炉の冷却時に炉蓋を撤去することができるようになった。そのため、充填耐火物を充填した炭化室に炉蓋をする必要のあった従来の方法と比較して、炭化室を構成する高温のれんがを短時間で冷却することができる。その結果、コークス炉解体の時間短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の適用対象となるコークス炉の一例を説明するための図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明の冷却方法において充填物流出防止壁を設けるべき炭化室の一例を説明するための図である。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、本発明に係るコークス炉の冷却方法の各工程の一実施例を説明するための図である。
【図４】（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、本発明に係るコークス炉の冷却方法の各工程の他の実施例を説明するための図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明のコークス炉の冷却方法で用いる充填物流出防止壁４１の一例を説明するための図である。
【図６】実施例において、本発明例および従来例に対し炉体温度と経過日数との関係を求めたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜本発明の適用対象となるコークス炉について＞
図１は本発明の適用対象となるコークス炉の一例を説明するための図である。図１に示す例において、コークス炉１は、石炭を装入する炭化室２と炭化室２を加熱する燃焼室３とが交互に配置された構造体（炉団）である。炭化室２においては、上部の装入孔３２から装入した石炭を蒸し焼き（乾留）して、コークスを製造している。製造したコークスは、炭化室２の前後方向の端部に着脱自在に取り付けられ、炭化室を塞いでいる炉蓋４を開放し、水平方向に図示しない押し出しラムにより押し出すことで、炭化室２から取り出される。
【００１３】
燃焼室３の下部には、一体に蓄熱室５が設けられており、燃焼室３と蓄熱室５とにより、燃料ガス６を空気１３により燃焼して燃焼排ガス７としてコークス炉１の外部に排出することで、隣接する炭化室２を石炭が乾留される温度まで加熱している。上記構成のコークス炉１は、石炭処理能力が高く、熱効率も良好で、強度の高いコークスを得ることができる。
【００１４】
図１に示す構成のコークス炉１では、図２に燃焼室３および蓄熱室５の構成を示すように、燃焼室３および蓄熱室５が長さ方向に燃焼−冷却側と加熱側とに仕切り壁１２により２分割されており、燃料ガス６と燃焼した燃焼ガスを、図１に矢印で示すように、（蓄熱室５の燃焼側）→（燃焼室３の燃焼側）→（燃焼室３の引き落とし側）→（蓄熱室５の引き落とし側）と流通させて、隣接する炭化室２を、石炭を乾留するための温度例えば約１１００℃に加熱している。そして、この状態を２０〜３０分程度継続したら、ガスの流れを反対向きにして燃焼と排気の切り替えを行い、燃焼側と引き落とし側を入れ替えて加熱することを繰り返す操業を行う。
【００１５】
コークス炉１の寿命は一般に３０〜５０年であり、寿命の過ぎたコークス炉１は解体される。その解体にあたって、高温の炭化室を含むコークス炉１を冷却しなければならない。コークス炉１の冷却には時間がかかるため、冷却にかかる時間を短時間とする技術の開発が望まれていた。本発明のコークス炉の冷却方法は、このようなコークス炉１の解体前の冷却に好適に適用されるものであり、従来よりもコークス炉１の冷却時間を短くすることができる。
【００１６】
＜本発明を適用する炭化室について＞
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発明のコークス炉の冷却方法において、充填物流出防止壁を設けるべき炭化室の一例を説明するための図である。図２（ａ）に示す例では、炭化室２の長手方向のれんがの炉壁２ａに穴明き部分２１が存在する例を示している。このような穴明き部分２１は炭化室の窯口から目視で確認することができる。図２（ｂ）に示す例では、炭化室２の天井部分２ｂに損傷部分２２が存在する例を示している。炭化室の天井部分２ｂは、一般に複数段のれんが積で構成されており、図２（ｂ）の損傷部分２２は、そのれんが積の一部が支えを失って崩落している、ないしは崩落しやすくなっている状態を表現している。いずれの例においても、そのまま炭化室２を冷却すると、冷却途中で炭化室２を構成するれんがの崩落によりコークス炉全体の崩壊が発生し、冷却中に炭化室２の天井部分や近傍にいて作業をする作業員が危険にさらされる恐れがあった。
【００１７】
本発明のコークス炉の冷却方法においては、炭化室の炉蓋を取り外して炭化室内に外気エアーを流通させる冷却方法を原則としている。そして、炭化室のうち損傷の生じていて炭化室の崩落の可能性のある炭化室であって、その炭化室に充填耐火物を充填する必要のある炭化室に対し、炉蓋の内側に充填物流出防止壁を設けている。そのため、損傷のない健全な炭化室には充填物流出壁を設ける必要はない。
【００１８】
＜本発明の炭化室の冷却方法の各工程について＞
図３（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ、本発明に係るコークス炉の冷却方法の各工程の一実施例を説明するための図である。本実施例のコークス炉の冷却方法では、コークス炉を冷却するにあたり、崩壊の可能性のある炭化室の両端から炉蓋を取り外し、炭化室の両端に通気性および耐熱性を有する充填物流出防止壁を設け、炭化室内に耐熱性を有する充填耐火物を充填し、コークス炉全体を冷却する。
【００１９】
図３（ａ）〜（ｅ）に従って、以下に、本実施例のコークス炉の冷却方法の各工程を説明する。なお、図３（ａ）〜（ｅ）に示す例では、炭化室の一方の端部のみを示しているが、他方の端部でも同じ操作をする。まず、図３（ａ）に示すように、崩壊の可能性のある炭化室２を特定する。この例では、炭化室２の炉壁に穴明き部分が存在するものとする。次に、図３（ｂ）に示すように、崩壊の可能性があると特定された炭化室２から炉蓋３１を取り外す。次に、図３（ｃ）に示すように、炭化室２の両端に通気性および耐熱性を有する充填物流出防止壁４１を設ける。充填物流出防止壁４１の詳細は後述する。次に、図３（ｄ）に示すように、炭化室２内に天井部分の装入孔３２から充填耐火物３３を充填する。充填耐火物３３は炭化室２の天井部分の近傍の高さまで充填される。最後に、図３（ｅ）に示すように、崩壊の可能性のある炭化室２の両端から炉蓋３１を取り外した状態で、また、他の健全な炭化室２の両端からも炉蓋３１を取り外した状態で、コークス炉１の全体を冷却する。
【００２０】
図４（ａ）〜（ｆ）は、それぞれ、本発明に係るコークス炉の冷却方法の各工程の他の実施例を説明するための図である。本実施例のコークス炉の冷却方法では、コークス炉を冷却するにあたり、崩壊の可能性のある炭化室の両端から炉蓋を取り外し、炭化室の両端に通気性および耐熱性を有する充填物流出防止壁を設け、炭化室の両端の充填物流出防止壁に炉蓋を再度取り付け、炭化室内に耐熱性を有する充填耐火物を充填し、炭化室の両端から再度炉蓋を取り外した後、コークス炉全体を冷却する。
【００２１】
図４（ａ）〜（ｆ）に従って、以下に、本実施例のコークス炉の冷却方法の各工程を説明する。まず、図４（ａ）に示すように、崩壊の可能性のある炭化室２を特定する。この例では、炭化室２の炉壁に穴明き部分が存在するものとする。次に、図４（ｂ）に示すように、崩壊の可能性があると特定された炭化室２から炉蓋３１を取り外す。次に、図４（ｃ）に示すように、炭化室２の両端に通気性および耐熱性を有する充填物流出防止壁４１を設ける。充填物流出防止壁４１の詳細は後述する。次に、図４（ｄ）に示すように、炭化室２の両端の充填物流出防止壁４１に炉蓋３１を再度取り付ける。次に、図４（ｅ）に示すように、炭化室２内に天井部分の装入孔３２から充填耐火物３３を充填する。充填耐火物３３は炭化室２の天井部分の近傍の高さまで充填される。最後に、図４（ｆ）に示すように、炭化室２の両端から再度炉蓋３１を取り外した後、他の健全な炭化室２の両端からも炉蓋３１を取り外した状態で、コークス炉１の全体を冷却する。
【００２２】
図４（ａ）〜（ｆ）に示した実施例においては、図３（ａ）〜（ｅ）に示した実施例と比べて、充填耐火物３３を炭化室２内に充填する際、炭化室２の両端に充填物流出防止壁４１だけでなくその外側に炉蓋３１が存在するため、充填物流出防止壁４１の強度にかかわらず、充填耐火物３３を炭化室２内に好適に充填することができる。
【００２３】
図５（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、本発明のコークス炉の冷却方法で用いる充填物流出防止壁４１の一例を説明するための図である。図５（ａ）に示す例では、板状または直方体状のれんが５１をモルタルで固定して組み上げて充填物流出防止壁４１を構成している。この例では、れんが５１の組み上げ時に開口５２を構成して通気性を確保するとともに、れんがを使用することで耐熱性も確保することができる。図５（ｂ）に示す例では、炭化室２の幅と同じ大きさで開口５３を有するれんがブロック５４をモルタルで固定して組み上げて充填物流出防止壁４１を構成している。この例では、れんがブロック５４の有する開口５３で通気性を確保するとともに、れんがを使用することで耐熱性も確保することができる。図５（ｃ）に示す例では、開口５５を有するチェッカーれんが５６をモルタルで固定して組み上げて充填物流出防止壁４１を構成している。この例では、チェッカーれんが５６の有する開口５５で通気性を確保するとともに、れんがを使用することで耐熱性も確保することができる。
【００２４】
上述した例では、炭化室２の大きさにもよるが、板状または直方体状のれんが５１の厚さは４０ｍｍ程度であり、長さおよび幅は構成する充填物流出防止壁４１に応じて適宜選択する。この時、充填物流出防止壁４１の強度を維持するため、水平方向に配置されたれんが５１の端部は、炭化室の内壁に接するよう配設されることが好ましい。また、水平方向に配置されたれんが５１は、炭化室の幅方向中央に垂直方向に配置されたれんがの位置で２つに分割されていてもよい。また、いずれの充填物流出防止壁４１でも材質としてれんがの例を示したが、本発明のコークス炉の冷却方法では、通気性と耐熱性を有し所定の開口を構成できるものであれば、それ以外の材質のものでも使用することができる。
【００２５】
さらに、充填耐火物３３として、粒径５０ｍｍ程度の塊状れんがを用いることができる。充填耐火物３３としては、炭化室２に充填した場合でも、炭化室２内に通気性が確保できて耐熱性も確保できるように、空隙率が確保出来る塊状れんが３３を使用することが好ましい。また、充填耐火物３３の材質としてれんがの例を示したが、本発明のコークス炉の冷却方法では、通気性と耐熱性を有し、充填した時に十分な空隙率が確保できるものであれば、それ以外の材質のものでも使用することができる。
【００２６】
ただし、充填物流出防止壁４１および充填耐火物３３としてれんがを使用した場合は、解体時にれんがからなるコークス炉とともに解体して、そのまま廃棄または再利用できる。そのため、充填物流出防止壁４１および充填耐火物３３として材質としてれんがを使用することが好ましい。また、充填物流出防止壁４１の開口５２、５３、５５の大きさは、充填する充填耐火物３３が開口を通過しないような大きさとする。
【００２７】
上述した本発明のコークス炉の冷却方法によれば、れんが崩落の可能性のある炭化室内に事前に炉蓋の炭化室側に通気性および耐熱性を有する充填物流出防止壁を設置するようにしたので、炭化室内に充填耐火物を充填しても、コークス炉の冷却時に炉蓋を撤去することができるようになった。そのため、充填耐火物を充填した炭化室に炉蓋をする必要のあった従来の方法と比較して、高温のれんがから構成される炭化室を短時間で冷却することができる。その結果、コークス炉解体の時間短縮を図ることができる。
【実施例】
【００２８】
実際に、一部の炭化室に損傷があり充填耐火物を充填して冷却するコークス炉に対し、図３（ａ）〜（ｅ）に示した本発明のコークス炉の冷却方法に従って、損傷のある炭化室の両端に図５（ａ）に示す構成の充填物流出防止壁を設け、炭化室内に塊状れんがを充填し、炉蓋を取り外してコークス炉を冷却した本発明例と、従来のコークス炉の冷却方法に従って、損傷のある炭化室の両端に炉蓋を取り付けたまま塊状れんがを充填し、炉蓋を取り付けたままコークス炉を冷却した従来例とに対し、炉体温度と経過日数との関係を求めた。なお、本実施例で用いるコークス炉としては、本発明例および従来例とにおいて、同じ大きさで４３個の炭化室のうち１４箇所の炭化室に損傷があり充填耐火物を充填したコークス炉を用いた。結果を図６に示す。
【００２９】
図６の結果から、炉蓋を取り外した本発明例の冷却速度は９９℃／日であるのに対し、炉蓋を取り付けたままの従来例の冷却速度は３６℃／日であり、本発明例の冷却速度は従来例の冷却速度の２．７倍になることがわかった。また、解体可能なコークス炉の炉体温度である３００℃までにかかるコークス冷却時間も、本発明例は従来例の約１／３に短縮できることがわかった。
【００３０】
なお、上述した実施例で使用した図１〜図５はそれぞれ概略図であり、図１〜図５に示す各構成部分の大きさは実際のものと異なり、本発明のコークス炉の冷却方法の説明がわかりやすくなるように変更している。
【符号の説明】
【００３１】
１  コークス炉
２  炭化室
２ａ  炉壁
２ｂ  天井部分
３  燃焼室
４  炉蓋
５  蓄熱室
６  燃料ガス
７  燃焼排ガス
１２  仕切り壁
１３  空気
２１  穴明き部分
２２  損傷部分
３１  炉蓋
３２  装入孔
３３  充填耐火物
４１  充填物流出防止壁
５１  れんが
５２、５３、５５  開口
５４  れんがブロック
５６  チェッカーれんが
【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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