(57)【要約】【課題】室炉式コークス炉の炉頂部を短期間で築造する。【解決手段】本発明の室炉式コークス炉の炉頂部１００の築造方法は、燃焼室５の上部のフリュー孔部位４０に、複数のフリュー孔煉瓦４２を積み上げる工程と、炭化室４の上部の複数の装入口部位２０に、予め複数の装入口煉瓦２２を相互に接合して一体化された装入口ブロック体２５を設置する工程と、装入口ブロック体２５を設置する工程の後に、炭化室４の上部における複数の装入口部位２０の間の中埋部位３０のうち少なくとも一部に、プレキャストブロック３５を設置する工程と、を含むことを特徴とする。【選択図】図４
2018145356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法において、
燃焼室の上部のフリュー孔部位に、複数のフリュー孔煉瓦を積み上げる工程と、
炭化室の上部において炉長方向に所定間隔で設けられる複数の装入口部位に、予め複数の装入口煉瓦を相互に接合して一体化された装入口ブロック体を設置する工程と、
前記装入口ブロック体を設置する工程の後に、前記炭化室の上部における前記複数の装入口部位の間の中埋部位のうち少なくとも一部に、プレキャストブロックを設置する工程と、
を含むことを特徴とする、室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法。
【請求項２】
前記中埋部位と前記フリュー孔部位の隙間、及び前記装入口部位と前記中埋部位の隙間に、充填材を充填する工程を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法。
【請求項３】
前記充填材は、自己流動性を有する粘土質の耐火キャスタブルであることを特徴とする、請求項２に記載の室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法。
【請求項４】
前記プレキャストブロックを設置する工程では、前記プレキャストブロックとして、前記中埋部位の上部側に断熱質のプレキャストブロックを設置し、前記中埋部位の下部側に耐火粘土質のプレキャストブロックを設置することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法。
【請求項５】
前記プレキャストブロックを設置する工程では、前記中埋部位の上部側のうち前記コークス炉の装入車の軌条の周辺部分には、前記断熱質のプレキャストブロックに代えて耐火粘土質のプレキャストブロックを設置することを特徴とする、請求項４に記載の室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法。
【請求項６】
前記フリュー孔煉瓦を積み上げる工程の前に、前記炉頂部の最下段を構成する複数の煉瓦を前記炭化室の上部に設置する工程と、
前記プレキャストブロックを設置する工程の後に、前記コークス炉の炉本体を所定温度まで昇温及び乾燥させる工程と、
前記炉本体の昇温及び乾燥により前記炉本体の天井煉瓦と前記炉頂部の最下段の煉瓦との境目でモルタルが縁切れして生じた隙間にモルタルを充填する工程と、
を更に含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法。
【請求項７】
前記装入口ブロック体を設置する工程では、
前記装入口ブロック体の少なくとも下段部分を構成する装入口煉瓦の縦目地に、前記コークス炉の炉本体を昇温及び乾燥させる工程における前記所定温度以上の高温酸化雰囲気で劣化する材質からなる複数の補強シートを貼り付け、
前記補強シートが貼り付けられた前記装入口ブロック体を前記装入口部位に設置することを特徴とする、請求項６に記載の室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法。
【請求項８】
燃焼室の上部のフリュー孔部位に設置される複数のフリュー孔煉瓦と、
炭化室の上部において炉長方向に所定間隔で設けられる複数の装入口部位に設置され、複数の装入口煉瓦を相互に接合して一体化された複数の装入口ブロック体と、
前記炭化室の上部における前記複数の装入口部位の間の中埋部位のうち少なくとも一部に設置されるプレキャストブロックと、
を備えることを特徴とする、室炉式コークス炉の炉頂部構造。
【請求項９】
前記中埋部位と前記フリュー孔部位の隙間、及び前記装入口部位と前記中埋部位の隙間に充填された充填材を更に備えることを特徴とする、請求項８に記載の室炉式コークス炉の炉頂部構造。
【請求項１０】
前記充填材は、自己流動性を有する粘土質の耐火キャスタブルであることを特徴とする、請求項９に記載の室炉式コークス炉の炉頂部構造。
【請求項１１】
前記プレキャストブロックは、
前記中埋部位の上部側に設けられる断熱質のプレキャストブロックと、
前記中埋部位の下部側に設けられる耐火粘土質のプレキャストブロックと、
を含むことを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の室炉式コークス炉の炉頂部構造。
【請求項１２】
前記中埋部位の上部側のうち前記コークス炉の装入車の軌条の周辺部分には、前記断熱質のプレキャストブロックに代えて耐火粘土質のプレキャストブロックが設けられることを特徴とする、請求項１１に記載の室炉式コークス炉の炉頂部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法、及び室炉式コークス炉の炉頂部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
室炉式コークス炉は、炭化室内で空気を遮断して石炭を加熱して、バッチ処理でコークスを製造する設備であり、耐火煉瓦で構成される自立式の炉である。熱間の容積安定性の観点から、この室炉式コークス炉は、主に珪石煉瓦で構成されているが、粘土煉瓦及び断熱煉瓦等も用いられる。コークス炉の炉本体は、数百〜千数百にも及ぶ異形状の煉瓦を、高さ方向に例えば１００段程度も組み合わせた複雑な構造を有する。
【０００３】
上記室炉式コークス炉の耐火物構造を築造する際、従来では、作業員が人力で下方から１段ずつ煉瓦を積み上げていく築造方法を用いており、機械化・省力化が進んでいない。この主な理由は、第１に、コークス炉の構造体強度を高めるため、通し目地（いも目地）を避け、所謂かわし目地となるように、上下方向に煉瓦を互い違いに積み上げる必要があること、第２に、多種多様なダボを有する大型・複雑形状の異形煉瓦を組み合わせて築造する必要があること等がある。
【０００４】
上記のように室炉式コークス炉の築造作業は、人力に頼っているため、作業員を増やし、二交代制の導入などを図れば、築造工期を短縮することは可能である。しかし、かかる解決策では、工事費用が増加するという問題があり、また、優れた技能を有する築炉工を集めることは難しいという問題もあった。
【０００５】
なお、特許文献１には、コークス炉の建設工期を短縮するために、コークス炉建設用の仮上屋を移動式とすることにより、当該仮上屋の設置・撤去作業を短期化する方法が提案されている。
【０００６】
また、特許文献２には、コークス炉の炉体の構築期間の短縮を図るために、燃焼室の周囲を囲む煉瓦壁として、複数の煉瓦を組み合わせた煉瓦壁モジュールを用いることが開示されている。
【０００７】
また、特許文献３には、コークス炉の燃焼室の壁体及び天井と、炭化室の天井を補修する作業の効率化を図るために、当該壁体と天井を構成する各種の耐火物集合体を予め成形しておき、この耐火物集合体をクレーンで搬入して、コークス炉の補修を行う方法が開示されている。この特許文献３の補修方法では、炭化室の天井を構成する耐火物として、天井体耐火物集合体１５（特許文献３の図７（ｂ）参照。）、装入孔部耐火物集合体１６（図８（ａ）参照。）及び上昇管部耐火物集合体１７（図８（ｂ）参照。）という３種の耐火物集合体を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２６６５３３号公報
【特許文献２】特開２０１５−０８１３００号公報
【特許文献３】特開２０１６−０００７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように室炉式コークス炉の耐火物構造を築造するための従来方法は、専ら人力に頼っており、築造工期が長期化するという問題があった。特に、室炉式コークス炉において炉頂部は、多種多様な異形状煉瓦を組み合わせた複雑な構造を有しているため、当該炉頂部を人力で築造するためには、炉頂部の高さが例えば１ｍ強程度とわずかであるにも関わらず、多くの築炉日数を要していた。
【００１０】
また、上記特許文献１に記載の方法は、コークス炉建設用仮上屋の設置・撤去作業を短期間で行うためのものであり、コークス炉自体の耐火物構造の築造工期短縮を図るものではない。また、特許文献２に記載の炉体構築方法は、コークス炉の炉体の構築に関する技術であり、炉頂部の構築に関するものではない。
【００１１】
また、特許文献３に記載の補修方法では、コークス炉の炉頂部を補修する際に、クレーンを用いて、燃焼室の上部に点検孔部耐火物集合体１４（特許文献３の図６参照。）を設置した後に、炭化室の上部に、当該点検孔部耐火物集合体１４の左右方向に隣接して、天井体耐火物集合体１５、装入孔部耐火物集合体１６、上昇管部耐火物集合体１７を設置する。このように、特許文献３の補修方法では、炉頂部のほとんどすべての部位において、耐火物集合体を用いて炉頂部を構築していた。このため、耐火物集合体を予め成形するための作業負荷が膨大であり、工期短縮に改善の余地があるだけでなく、すべての耐火物集合体をクレーンで吊り上げて所定位置まで運搬及び設置することが非常に困難であるという問題があった。
【００１２】
詳細には、炭化室の天井の一部を構成する装入孔部耐火物集合体１６は、その機能上、炉長方向の上辺長より下辺長が長い台形状の側面を有する集合体（図８（ａ）参照。）に成形され、炉長方向に所定間隔で設置される。従って、この装入孔部耐火物集合体１６の炉長方向の間に設置される天井体耐火物集合体１５は、炉長方向の上辺長より下辺長が短い逆台形状の側面を有する集合体（図７（ｂ）参照。）に成形する必要がある。しかし、このような逆台形状の耐火物集合体は、個々の煉瓦に分解されやすい形状であるため、複数の煉瓦を用いて当該逆台形状の耐火物集合体を予め成形すること自体が困難であり、事前の成形作業に時間を要するばかりか、当該壊れやすい逆台形状の耐火物集合体を外部から炉頂部までクレーンで破損させずに運搬及び設置することも困難である。
【００１３】
さらに、上記特許文献３の天井体耐火物集合体１５は、その炉団長方向の両側に壁のように予め構築された点検孔部耐火物集合体１４の間の狭いスペースに、クレーンや吊り具を用いて設置される。しかしながら、このような狭いスペースに、通常のクレーンや吊り具を用いて天井体耐火物集合体１５を運搬して据え付けることは非常に困難であり、設置時の点検孔部耐火物集合体１４の破損や、設置後の吊り具の回収不能等の諸問題を引き起こす。
【００１４】
そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、室炉式コークス炉の炉頂部の部位ごとに適切な構成部材を用いることにより、当該炉頂部の構成部材の事前成形、運搬及び設置を好適に実現でき、かつ、当該炉頂部を短期間で築造することが可能な、新規かつ改良された室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法、及び室炉式コークス炉の炉頂部構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
室炉式コークス炉の炉頂部は、装入口部位、フリュー孔部位、中埋部位（粘土質と断熱質の２層）の３つの部位から構成される。従来の炉頂部の築造方法では、まず、作業員の転落防止のため、炭化室及び燃焼室の上部に炉頂部の最下段の煉瓦を築造する。次いで、築造精度の観点から、炉頂部の下部側部分を、フリュー孔煉瓦、装入口煉瓦、同段数相当の中埋煉瓦（粘土煉瓦）の順に築造した後、炉頂部の上部側部分を、フリュー孔煉瓦、装入口煉瓦、同段数相当の中埋煉瓦（断熱煉瓦）の順に築造して、炉頂部を施工している。
【００１６】
本願発明者は、上記施工手順を踏襲しつつ、炉頂部の築造工期の短縮を目的として、炉頂部の構造上の施策と施工方法について鋭意検討した。
【００１７】
その結果、炉頂部構造に関しては、施工前に予め複数の大型の粘土煉瓦を接合して装入口ブロック体を製造しておき、装入口部位の耐火物として当該装入口ブロック体を用いる構造を見出した。さらに、従来では粘土質と断熱質の標準形状煉瓦を切り貼りして築造していた中埋部位の耐火物として、大型のプレキャストブロックを用いる構造を見出した。加えて、フリュー孔部位、装入口部位、中埋部位の間に形成される数十ｍｍ幅の隙間に、セルフフロータイプのキャスタブル耐火物からなる充填材を充填施工する構造を見出した。そして、これら各部位の構造を組み合わせることで、築造工期を大幅に短縮できることを見出し、本発明の炉頂部構造に想到した。
【００１８】
また、炉頂部の築造方法に関しては、以下の施工手順を見出した。まず、コークス炉本体の乾燥・昇温作業を開始する前の冷間で、フリュー孔部位の煉瓦積みを行う。その後、複数の装入口煉瓦を事前に接合した装入口ブロック体を吊り上げ、冷間で装入口部位の所定位置に設置する。次いで、事前に成形・乾燥した大型プレキャストブロックを、冷間で中埋部位の所定位置に据付ける。その後、コークス炉本体の乾燥・昇温作業を開始し、炉本体を構成する珪石煉瓦の膨張大きさがほぼ一定に達し、炉本体を構成する珪石煉瓦と粘土煉瓦の間で膨張差による縁切れを生じさせる。次いで、コークス炉本体の炉温が高温（例えば６００〜７００℃）となった熱間にて、炉頂部の最下段に確保したモルタル注入口からモルタルを充填し、さらに、フリュー孔部位、装入口部位、中埋部位の間に形成された隙間に、キャスタブル耐火物からなる充填材を充填施工する。かかる施工手順によれば、築造工期を大幅に短縮できることを見出し、本発明の炉頂部の築造方法に想到した。
【００１９】
即ち、上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法において、
燃焼室の上部のフリュー孔部位に、複数のフリュー孔煉瓦を積み上げる工程と、
炭化室の上部において炉長方向に所定間隔で設けられる複数の装入口部位に、予め複数の装入口煉瓦を相互に接合して一体化された装入口ブロック体を設置する工程と、
前記装入口ブロック体を設置する工程の後に、前記炭化室の上部における前記複数の装入口部位の間の中埋部位のうち少なくとも一部に、プレキャストブロックを設置する工程と、
を含むことを特徴とする、室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法が提供される。
【００２０】
また、前記中埋部位と前記フリュー孔部位の隙間、及び前記装入口部位と前記中埋部位の隙間に、充填材を充填する工程を更に含むようにしてもよい。
【００２１】
さらに、前記充填材は、自己流動性を有する粘土質の耐火キャスタブルであるようにしてもよい。
【００２２】
また、前記プレキャストブロックを設置する工程では、前記プレキャストブロックとして、前記中埋部位の上部側に断熱質のプレキャストブロックを設置し、前記中埋部位の下部側に耐火粘土質のプレキャストブロックを設置するようにしてもよい。
【００２３】
さらに、前記プレキャストブロックを設置する工程では、前記中埋部位の上部側のうち前記コークス炉の装入車の軌条の周辺部分には、前記断熱質のプレキャストブロックに代えて耐火粘土質のプレキャストブロックを設置するようにしてもよい。
【００２４】
また、前記フリュー孔煉瓦を積み上げる工程の前に、前記炉頂部の最下段を構成する複数の煉瓦を前記炭化室の上部に設置する工程と、
前記プレキャストブロックを設置する工程の後に、前記コークス炉の炉本体を所定温度まで昇温及び乾燥させる工程と、
前記炉本体の昇温及び乾燥により前記炉本体の天井煉瓦と前記炉頂部の最下段の煉瓦との境目でモルタルが縁切れして生じた隙間にモルタルを充填する工程と、
を更に含むようにしてもよい。
【００２５】
前記装入口ブロック体を設置する工程では、前記装入口ブロック体の少なくとも下段部分を構成する装入口煉瓦の縦目地に、前記コークス炉の炉本体を昇温及び乾燥させる工程における前記所定温度以上の高温酸化雰囲気で劣化する材質からなる複数の補強シートを貼り付け、前記補強シートが貼り付けられた前記装入口ブロック体を前記装入口部位に設置するようにしてもよい。
【００２６】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、  燃焼室の上部のフリュー孔部位に設置される複数のフリュー孔煉瓦と、
炭化室の上部において炉長方向に所定間隔で設けられる複数の装入口部位に設置され、複数の装入口煉瓦を相互に接合して一体化された複数の装入口ブロック体と、
前記炭化室の上部における前記複数の装入口部位の間の中埋部位のうち少なくとも一部に設置されるプレキャストブロックと、
を備えることを特徴とする、室炉式コークス炉の炉頂部構造が提供される。
【００２７】
前記中埋部位と前記フリュー孔部位の隙間、及び前記装入口部位と前記中埋部位の隙間に充填された充填材を更に備えるようにしてもよい。
【００２８】
さらに、前記充填材は、自己流動性を有する粘土質の耐火キャスタブルであるようにしてもよい。
【００２９】
前記プレキャストブロックは、前記中埋部位の上部側に設けられる断熱質のプレキャストブロックと、前記中埋部位の下部側に設けられる耐火粘土質のプレキャストブロックと、を含むようにしてもよい。
【００３０】
前記中埋部位の上部側のうち前記コークス炉の装入車の軌条の周辺部分には、前記断熱質のプレキャストブロックに代えて耐火粘土質のプレキャストブロックが設けられるようにしてもよい。
【００３１】
上記の室炉式コークス炉の炉頂部の築造方法及び炉頂部構造によれば、築造前に予め複数の装入口煉瓦を接合して装入口ブロック体を形成しておき、当該装入口ブロック体を装入口部位に設置することで、装入口部位に多数の装入口煉瓦を１段ずつ積み上げる場合と比べて、装入口部位の築造工期を短縮できる。また、築造前に予め大型のプレキャストブロックを成形しておき、当該プレキャストブロックを中埋部位の少なくとも一部に設置することで、中埋部位に多数の中埋煉瓦を１段ずつ積み上げる場合と比べて、中埋部位の築造工期を短縮できる。さらに、プレキャストブロックは、成形の自由度が高いので、例えば、台形状の側面を有する装入口ブロック体の間の中埋部位のスペースを埋めるために、逆台形状の側面を有するプレキャストブロックを、比較的容易に事前成形できる。加えて、プレキャストブロックを抱え込むような吊り具を用いずとも、例えば、プレキャストブロックの上面に埋め込んだ吊り下げピン等を用いて、プレキャストブロックを運搬できる。従って、プレキャストブロックを好適に運搬して、両側に積み上げられたフリュー孔部位の耐火物の間の狭い中埋部位のスペースに設置できる。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように本発明によれば、室炉式コークス炉の炉頂部の部位ごとに適切な構成部材を用いることにより、当該炉頂部の構成部材の事前成形、運搬及び設置を好適に実現でき、かつ、当該炉頂部を短期間で築造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】室炉式コークス炉の炉長方向の縦断面図である。
【図２】室炉式コークス炉の炉団長方向の縦断面図である。
【図３】従来のコークス炉の炉頂部の構造を示す縦断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係るコークス炉の炉頂部の構造を示す縦断面図である。
【図５】同実施形態に係るコークス炉の炉頂部の最下段の煉瓦構造を示す斜視図である。
【図６Ａ】同実施形態に係る装入口ブロック体を示す側面図である。
【図６Ｂ】同実施形態に係る装入口ブロック体を示す正面図である。
【図７】同実施形態に係る装入口ブロック体と最下段装入口煉瓦との接合箇所を示す側面図及び拡大断面図である。
【図８Ａ】同実施形態に係るスタッド式の吊り下げピンが設置された断熱質プレキャストブロックを示す炉長方向の縦断面図である。
【図８Ｂ】同実施形態に係るスタッド式の吊り下げピンが設置された断熱質プレキャストブロックを示す炉団長方向の縦断面図である。
【図９Ａ】従来の炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図９Ｂ】従来の炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図９Ｃ】従来の炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図９Ｄ】従来の炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図９Ｅ】従来の炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図９Ｆ】従来の炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図９Ｇ】従来の炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図９Ｈ】従来の炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図９Ｉ】従来の炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図１０Ａ】同実施形態に係る炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図１０Ｂ】同実施形態に係る炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図１０Ｃ】同実施形態に係る炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図１０Ｄ】同実施形態に係る炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図１０Ｅ】同実施形態に係る炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図１０Ｆ】同実施形態に係る炉頂部の築造方法を示す工程図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係るコークス炉の炉頂部の構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３５】
［１．コークス炉の全体構成］
まず、図１、図２を参照して、室炉式コークス炉の全体構成について説明する。図１は、室炉式コークス炉１の炉長方向Ｘの縦断面図であり、図２は、室炉式コークス炉１の炉団長方向Ｙの縦断面図である。
【００３６】
図１及び図２に示すように、室炉式コークス炉１（以下、単に「コークス炉１」という。）は、炉本体下部に設けられるソールフリュー２と、該ソールフリュー２の上部に設けられる蓄熱室３と、該蓄熱室３の上部に設けられる炭化室４及び燃焼室５（炭化室４及び燃焼室５を合わせて炉本体と称する。）と、該炭化室４及び燃焼室５の上部に設けられる炉頂部１０とを備える。また、図示はしないが、コークス炉１は、炉頂部１０上に炉団長方向Ｙに走行可能に配置されて各炭化室４に石炭を装入する装入車や、各炭化室４からコークスを押し出すための押出機なども備えている。
【００３７】
炭化室４及び燃焼室５は、炉長方向Ｘに延びる縦長の略直方体状の空間であり、かかる炭化室４と燃焼室５は、炉団長方向Ｙに交互に設けられる。炭化室４は、石炭を乾留してコークスを生成するための空間である。炭化室４の上部の炉頂部１０には、炉長方向Ｘに所定間隔で複数の装入口１１が形成されるとともに、端部に１つの上昇管１３が形成される。不図示の装入車により装入口１１から炭化室４内に石炭が装入される。燃焼室５は、燃料ガスを燃焼させるための空間である。該燃焼室５の熱が炭化室４に伝わることで、炭化室４内で石炭が乾留される。この燃焼室５の上部の炉頂部１０には、炉長方向Ｘに所定間隔で複数のフリュー孔１２が形成されている。該フリュー孔１２は、フリュー孔部位４０の各段に形成された小さな孔からなり、燃焼室５に連通しており、最上段にはフリュー孔蓋が設置される。かかるフリュー孔１２を設けることで、燃焼室５の燃焼状態を、炉頂から目視で観察することができるようになる。
【００３８】
上記ソールフリュー２、蓄熱室３、炭化室４、燃焼室５及び炉頂部１０は、コークス炉１の炉本体を構成し、当該炉本体は、数百〜千数百にも及ぶ異形状の煉瓦を、高さ方向に例えば１００段程度も組み合わせた複雑な構造を有する。このため、従来のコークス炉１の築造方法では、複数の作業員が人手で各段の煉瓦を積み上げていく方式を採用しており、この結果、炉本体耐火物の築造工期が長期化する（例えば数ヶ月から１年以上）という問題があった。
【００３９】
本発明は、かかる複雑な構造を有するコークス炉１の炉頂部１０に着目し、該炉頂部１０の耐火物構造の築造工期の短縮を可能とする、炉頂部１０の耐火物積み構造とその築造方法を提供するものである。コークス炉１の炉本体耐火物のうち炉頂部１０を対象とした理由は、次の通りである。
【００４０】
第１に、炉頂部１０の施工体厚み（つまり、炉頂部１０の上下方向Ｚの高さ）は、例えば１ｍ強程度であるにも関わらず、装入口１１やフリュー孔１２等を形成するために多種類の煉瓦を複雑に積み上げる必要があり、他の部分と比べて多くの築造工期を要するからである。第２に、炉頂部１０を構成する３つの部位（後述する装入口部位、フリュー孔部位、中埋部位）の間に膨張代を設置することなどにより、これら３つの部位の相互干渉が少ないので、築造工期の短縮に取り組みやすいからである。第３に、炉頂部１０の煉瓦間へのモルタル充填、一部積み替えなど、炉本体の乾燥・昇温後であっても、炉頂部１０の不具合箇所を補修し易いからである。
【００４１】
以下では、かかる炉頂部１０の構造及び築造方法について詳細に説明する。
【００４２】
［２．コークス炉の炉頂部の構造］
次に、本発明の好適な実施の形態に係るコークス炉の炉頂部の構造について詳述する。以下では、まず、従来の炉頂部１０の構造について説明した上で、本発明の実施形態に係るコークス炉の炉頂部１００の構造について詳述することとする。
【００４３】
［２．１．従来の炉頂部の構造］
まず、図１〜図３を参照して、従来のコークス炉の炉頂部構造について説明する。図３は、従来のコークス炉１の炉頂部１０の構造を示す縦断面図である。図３では、炭化室４の上部にある炉頂部１０の構造を炉団長方向Ｙから見た状態を示している。
【００４４】
図１〜図３に示すように、炉頂部１０は、主に、装入口部位２０、中埋部位３０及びフリュー孔部位４０の３つの部位から構成される。このうち、装入口部位２０及び中埋部位３０は、炭化室４の上部に位置する部分であり、フリュー孔部位４０は、燃焼室５の上部に位置する部分である。
【００４５】
装入口部位２０は、図１、図３に示すように、炉頂部１０のうち、炭化室４の上部に装入口１１を形成するための耐火物部分である。装入口部位２０の中央には略テーパ状の中空空間（即ち、装入口１１）が形成されている。この装入口部位２０は、炭化室４の上部に炉長方向Ｘに沿って所定間隔で設けられる。図１の例では、１つの炭化室４につき５つの装入口１１が設けられているので、炉頂部１０にも５つの装入口部位２０が設置される。従来の装入口部位２０は、人力で多数の異形状の装入口煉瓦２２を積み上げて築造される。装入口煉瓦２２としては、比較的高強度の粘土煉瓦を用いることが一般的である。なお、装入口部位２０の装入口１１の上端には、当該装入口１１を塞ぐ装入口蓋１４が設置される。
【００４６】
中埋部位３０は、図１、図３に示すように、炉頂部１０のうち、炭化室４の上部において炉長方向Ｘに所定間隔で配置される複数の装入口部位２０の間の空間を埋めるための耐火物部分である。従来の中埋部位３０も、人力で多数の中埋煉瓦３２を積み上げて築造される。中埋部位３０を構成する中埋煉瓦３２としては、例えば、中埋部位３０の下部側は粘土煉瓦、上部側は断熱煉瓦を用いることが一般的であるが、中埋部位３０の最下段を構成する煉瓦３１（炭化室４の天井煉瓦）のみは、高耐熱煉瓦、例えば珪石煉瓦が用いられている。
【００４７】
フリュー孔部位４０は、図２に示すように、炉頂部１０のうち燃焼室５の上部に配置される耐火物部分であり、該フリュー孔部位４０により、燃焼室５の上部に複数のフリュー孔１２が形成される。従来のフリュー孔部位４０も、人力で多数のフリュー孔煉瓦４２を積み上げて築造される。フリュー孔部位４０を構成するフリュー孔煉瓦４２としては、例えば、粘土煉瓦を用いることが一般的である。なお、上記フリュー孔部位４０と装入口部位２０との間、及びフリュー孔部位４０と中埋部位３０との間に、所定の膨張代を確保するようにして、各部位の煉瓦が積み上げられる。
【００４８】
以上、従来の炉頂部１０の構造について説明した。従来の炉頂部１０の築造方法では、装入口部位２０、中埋部位３０及びフリュー孔部位４０のいずれについても、人力で多数の煉瓦を積み上げて築造していたため、築造工期が増大するという問題があった。
【００４９】
［２．２．本実施形態に係る炉頂部の構造］
次に、図４、図５を参照して、本発明の第１の実施形態に係るコークス炉の炉頂部構造について説明する。図４は、本実施形態に係るコークス炉の炉頂部１００の構造を示す縦断面図である。図５は、本実施形態に係るコークス炉の炉頂部１００の最下段の煉瓦構造を示す斜視図である。
【００５０】
図４に示すように、本実施形態に係る炉頂部１００は、装入口部位２０を構成する装入口ブロック体２５と、中埋部位３０を構成するプレキャストブロック３５と、フリュー孔部位４０を構成する複数のフリュー孔煉瓦４２（図５参照。）と、これら各部位の隙間に充填される充填材の一例である耐火キャスタブル５０とからなる。
【００５１】
このように、本実施形態に係る炉頂部構造では、フリュー孔部位４０は従来と同様にフリュー孔煉瓦４２を積み上げた構造であるが、装入口部位２０及び中埋部位３０の構造が大きく異なる。装入口部位２０については、炉頂部１００の築造前に予め、複数の大型の装入口煉瓦２２を相互に接着し、一体化された装入口ブロック体２５を製造しておく。そして、炉頂部１００の築造時に、当該装入口ブロック体２５を炉頂部１００の装入口部位２０に設置する。このように、装入口部位２０については、複数の装入口煉瓦２２を一体化した大型ブロック化が図られている。また、中埋部位３０については、炉頂部１００の築造前に予め、上下２段の大型のプレキャストブロック３５を成形しておく。このプレキャストブロック３５の上側部分を断熱質プレキャストブロック３３、下側部分を耐火粘土質プレキャストブロック３４で構成する。そして、炉頂部１００の築造時に、当該プレキャストブロック３５を中埋部位３０に設置する。さらに、上記中埋部位３０のプレキャストブロック３５の周囲に形成される隙間には、冷間又は熱間にて、充填材としてセルフフロータイプの耐火キャスタブル５０を充填する。以下に、本実施形態に係る炉頂部１００の各部の構造について詳述する。
【００５２】
（１）炉頂部の最下段の煉瓦構造
まず、図５を参照して、炉頂部１００の最下段の煉瓦構造について説明する。図５に示すように、コークス炉の炉本体の天井煉瓦４１は、当該炉本体の最上段を構成する煉瓦であり、例えば高耐熱性及び高耐久性を有する珪石煉瓦で構成され、炭化室４の一部及び燃焼室５の上部開口部を覆うように築造されている。このうち、燃焼室５の上部に位置する天井煉瓦４１の上部に、フリュー孔部位４０の最下段のフリュー孔煉瓦４２が、炉長方向Ｘに直線状に設置される。各フリュー孔煉瓦４２には、上下方向Ｚにフリュー孔１２が貫通形成されている。
【００５３】
また、炭化室４の上部開口部は、中埋部位３０の最下段の煉瓦３１（以下、最下段中埋煉瓦３１という。）と、装入口部位２０の最下段の煉瓦２１（以下、最下段装入口煉瓦２１という。）とによって覆われている。これら、最下段中埋煉瓦３１及び最下段装入口煉瓦２１は、炭化室４の天井煉瓦を構成する。最下段装入口煉瓦２１は、例えば粘土煉瓦で構成され、装入口１１の設置位置に配置される。一方、最下段中埋煉瓦３１は、例えば、珪石煉瓦又は粘土煉瓦で構成され、装入口１１が無い中埋部位３０に配置されて中埋部位３０の最下段を構成する。これら最下段装入口煉瓦２１の群と最下段中埋煉瓦３１の群は、炉長方向Ｘに交互に配置される。
【００５４】
また、最下段装入口煉瓦２１のうち、フリュー孔煉瓦４２と対向する一部の煉瓦２１Ａには、モルタル注入孔２３が上下方向Ｚに貫通形成されている。このモルタル注入孔２３は、炉頂部１００の底部から上部まで貫通して設けられる。さらに、最下段装入口煉瓦２１及び最下段中埋煉瓦３１のうち、フリュー孔煉瓦４２と対向する全ての煉瓦２１、３１には、切り欠き状のモルタル流通溝２４が炉長方向Ｘに沿って形成されている。このモルタル流通溝２４は、当該煉瓦２１、３１のコーナー部（炉本体の天井煉瓦４１及びフリュー孔煉瓦４２の双方と対向するコーナー部）に形成され、炉長方向Ｘに連通している。そして、上記モルタル注入孔２３とモルタル流通溝２４は、相互に連通しており、モルタルの流通路を構成する。
【００５５】
炉頂部１００の炉頂面から注入されたモルタルは、モルタル注入孔２３を通って上下方向Ｚに移動し、炉頂部１００の最下段に達した後に、モルタル流通溝２４を通って炉長方向Ｘにも移動し、モルタル流通溝２４内に充填される。この結果、炉頂部１０の最下段の煉瓦（例えば、最下段装入口煉瓦２１及び最下段中埋煉瓦３１）と、炉本体の天井煉瓦４１との境目に生じた隙間に、モルタルが充填されて閉塞される。
【００５６】
かかるモルタルは、主として、炉本体の昇温に伴う熱膨張差により、珪石れんがと粘土れんがの境目で既存のモルタルが縁切れして生じた隙間に注入される。従って、粘土煉瓦である最下段装入口煉瓦２１と、珪石煉瓦である炉本体の天井煉瓦４１との間に最も注入される。ただし、一部のモルタルは、珪石れんが同士の間に生じた隙間、例えば、最下段中埋煉瓦３１（珪石煉瓦）とる炉本体の天井煉瓦４１（珪石煉瓦）との間に生じた隙間にも注入される。このようにモルタルを充填することにより、炉頂部１０の最下段煉瓦と炉本体の天井煉瓦４１との隙間を閉塞できるので、炭化室４から燃焼室５へのガス漏れを防止できる。
【００５７】
また、図５に示すように、炉長方向Ｘに沿って配列される装入口部位２０及び中埋部位３０は、炉団長方向Ｙの両側からフリュー孔部位４０で挟み込まれた状態となる。この際、フリュー孔部位４０の最下段のフリュー孔煉瓦４２と、装入口部位２０及び中埋部位３０の最下段煉瓦２１、３１との間には、成形モルタルシート２６が設置される。成形モルタルシート２６は、モルタルを成形した平板状の耐火物であり、最下段煉瓦２１、３１の外側（フリュー孔部位４０側）の側面に固着されている。成形モルタルシート２６の炉団長方向Ｙの厚みは、装入口部位２０とフリュー孔部位４０との間の目地（膨張代）の厚みに相当する。
【００５８】
かかる成形モルタルシート２６は、装入口部位２０の装入口ブロック体２５と最下段煉瓦２１、３１との間からのモルタルの滲み出しを防ぐ壁体として機能する。後述するように最下段煉瓦２１、３１上に装入口ブロック体２５を設置するときには、両者間の目地部として、最下段煉瓦２１、３１の上面にモルタルが塗布される。この際、最下段煉瓦２１、３１上に載置された装入口ブロック体２５の自重で当該モルタルが外側に滲み出て、装入口部位２０とフリュー孔部位４０の間の狭い隙間（膨張代）に入り込む可能性がある。そこで、最下段煉瓦２１、３１の上面から突出するように成形モルタルシート２６を最下段煉瓦２１、３１の外側に予め固着しておき、当該成形モルタルシート２６の内側の最下段煉瓦２１、３１の上面にモルタルを塗布する。かかる構成により、装入口ブロック体２５の設置時に、装入口ブロック体２５の下面と最下段煉瓦２１、３１の上面との間から、モルタルが外側の膨張代に滲み出することを防止でき、施工性が向上する。
【００５９】
（２）装入口部位
次に、図４を参照して、装入口部位２０に設置される装入口ブロック体２５について説明する。
【００６０】
装入口部位２０は、装入口１１から装入される石炭と接触するため、耐摩耗性を有する耐火物で築造する必要がある。このため、耐久性の面で、装入口部位２０にプレキャストブロックを適用することは困難である。そこで、本実施形態では、装入口部位２０の耐火物の材質を、従来と同様に、高強度の耐火粘土質とするべく、複数の装入口煉瓦２２を相互に接着して一体化された装入口ブロック体２５を用いて、装入口部位２０の耐火物を構成する。装入口煉瓦２２は、例えば粘土煉瓦で構成されるが、ある程度の強度と耐摩耗性を確保可能であれば、他の種類の耐火煉瓦（例えば、アルミナ煉瓦、珪石煉瓦）であってもよい。
【００６１】
なお、図５で示した装入口部位２０の最下段を構成する最下段装入口煉瓦２１（いわゆるエンマ煉瓦）は、装入口ブロック体２５を構成する装入口煉瓦２２に含まれず、装入口ブロック体２５として一体化されていない。この理由は次の通りである。
【００６２】
炉頂部１００を築造する際には、作業員の落下防止等の安全確保の観点から、まず、図５に示すように、炉頂部１００の最下段を構成する煉瓦２１、３１により炭化室４上部の開口部を塞いでから、当該最下段の煉瓦２１、３１上に装入口部位２０及び中埋部位３０の耐火物を築造することが好ましい。そこで、本実施形態に係る装入口ブロック体２５は、最下段装入口煉瓦２１よりも上段に位置する複数の装入口煉瓦２２を一体化したものとし、最下段を構成する煉瓦２１（エンマ煉瓦）については、装入口ブロック体２５として一体化せずに、個別に築造することとした。同様に、中埋部位３０の最下段を構成する最下段中埋煉瓦３１（即ち、炭化室４の天井煉瓦）についても、後述するプレキャストブロック３５で構成せずに、個別に築造することとした。
【００６３】
ここで、図６Ａ、図６Ｂ、及び図７を参照して、装入口ブロック体２５の構造及び製造方法について説明する。図６Ａは、本実施形態に係る装入口ブロック体２５を炉団長方向Ｙから見た側面図であり、図６Ｂは、本実施形態に係る装入口ブロック体２５を炉長方向Ｘから見た正面図である。図７は、本実施形態に係る装入口ブロック体２５と最下段装入口煉瓦２１との接合箇所を示す側面図及び拡大断面図である。
【００６４】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、装入口ブロック体２５は、複数の装入口煉瓦２２を炉長方向Ｘ、炉団長方向Ｙ及び上下方向Ｚに相互に接合して構成される。装入口ブロック体２５の内部には、側面視で下部に向かうほど拡張するような台形状の装入口１１が上下方向Ｚに貫通形成されている。本実施形態では、装入口ブロック体２５の側面形状が台形となり、正面形状が縦長の長方形となるように装入口煉瓦２２を組み合わせて、装入口ブロック体２５を形成している。このように、本実施形態に係る装入口ブロック体２５は、装入口１１の形状に合わせて、炉団長方向Ｙから見た側面視で上辺の長さＬ１よりも下辺の長さＬ２（以下、それぞれ上辺長Ｌ１、下辺長Ｌ２という。）が長い台形状の側面を有する。このような台形状の側面を有する装入口ブロック体２５を用いることにより、複数の装入口煉瓦２２を接合して装入口ブロック体２５を製造するときに、安定した形状の装入口ブロック体２５を容易かつ短時間で製造できる。さらに、装入口ブロック体２５を吊り上げて運搬する時に、装入口煉瓦２２、２２間の縦目地２７の目地切れ、目地ズレ、撓みの発生を抑制して、装入口ブロック体２５を運搬及び据え置きしやすくなる。しかし、装入口ブロック体２５の形状は、図６Ａ及び図６Ｂに示す例に限定されず、装入口１１や装入口部位２０の形状・寸法等に応じて任意の形状にしてもよい。
【００６５】
なお、１つの装入口部位２０に設置される装入口ブロック体２５の高さや分割数は、装入口部位２０への装入口ブロック体２５の設置作業全体の作業性や、クレーンの使用頻度などを考慮して決定される。例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、１つの装入口部位２０に設置される装入口ブロック体２５を、１つのブロック体で構成し、当該ブロック体の高さを、装入口部位２０の上下方向Ｚの高さと同一にしてもよい。或いは、１つの装入口部位２０に設置される装入口ブロック体２５を、上下２つのブロック体で構成し、当該各ブロック体の高さを、装入口部位２０の高さの１／２にしてもよい。
【００６６】
装入口ブロック体２５を製造するときには、まず、定盤などの平坦な板上にて、複数の装入口煉瓦２２、２２を、通常使用している耐火モルタルで相互に接着・固定する。この際、組立図面寸法となるように、装入口煉瓦２２、２２間の縦目地２７の目地幅を調整しながら、装入口ブロック体２５を組み立てる。また、上下に隣接する縦目地２７、２７が、通し目地とならず、左右方向にずれるかわし目地となるように、各装入口煉瓦２２の形状・寸法や配置が調整される。
【００６７】
その後、装入口ブロック体２５の最下段若しくはその一段上の装入口煉瓦２２に吊上げ金具２８を接着剤（例えば、汎用的なエポキシ樹脂タイプの高強度接着剤）で固定する。吊上げ金具２８は、クレーン等で装入口ブロック体２５を吊り下げて、炉頂部１００の所定位置まで運搬するために用いられる。装入口ブロック体２５に対する作業員の寄り付きを考慮して、吊上げ金具２８は、装入口ブロック体２５の炉団長方向Ｙ両側の側面に設置される。なお、装入口ブロック体２５を炉頂部１００の所定位置にブロックを設置した後、吊上げ金具２８を火炎で炙れば、接着剤が軟化して、吊上げ金具２８を容易に装入口ブロック体２５から除去することができる。
【００６８】
さらに、装入口ブロック体２５の下段部分（例えば下２段）を構成する装入口煉瓦２２の縦目地２７に、薄く強靭な補強シート２９を、接着剤（例えば、エポキシ樹脂タイプの高強度接着剤）等で貼り付ける。この縦目地２７用の補強シート２９は、装入口ブロック体２５の吊り上げ・運搬時に、装入口煉瓦２２、２２間の縦目地２７の目地切れ、目地ズレ、撓みの発生を抑制する機能を有する。吊り高さ位置、吊り上げ時の変形抑制を加味し、炉団長方向Ｙ及び炉長方向Ｘの両方の側面において、２段分の装入口煉瓦２２の縦目地２７に貼り合わせることが好ましい。
【００６９】
また、補強シート２９は、所定温度（例えば、６００〜７００℃）以上の高温酸化雰囲気で劣化・消失する材質からなり、例えば、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）などが相応しい。これにより、炉頂部１００に装入口ブロック体２５を設置した後に、コークス炉１の炉本体を上記所定温度にまで昇温させたときに、装入口ブロック体２５に貼り付けられている補強シート２９が、劣化・消失する。従って、昇温後には、当該補強シート２９により、装入口部位２０と中埋部位３０又はフリュー孔部位４０との間の隙間を閉塞することがないので、後述するモルタルや充填材の流動を阻害しないようにできる。この補強シート２９は、例えば１０ｍｍ厚み程度で十分であり、高温酸化雰囲気で焼失するので、装入口ブロック体２５に貼り合わせた状態でそのまま、炉頂部１００に設置して放置すればよい。
【００７０】
また、炉頂部１００の装入口部位２０の所定位置に装入口ブロック体２５を設置するために、図７に示すように、最下段装入口煉瓦２１と装入口ブロック体２５とを、位置決めピン２１０を用いて嵌合させる構造にしてもよい。このために、最下段装入口煉瓦２１の上面には、位置決めピン２１０を取り付けるためのピン孔２１２が形成され、装入口ブロック体２５の最下段の装入口煉瓦２２の下面にも、位置決めピン２１０に嵌め込むためのピン孔２２２が形成されている。かかる位置決めピン２１０を用いた嵌合構造により、最下段装入口煉瓦２１上の所定位置に装入口ブロック体２５を正確に設置することができる。
【００７１】
（３）中埋部位
次に、図４を参照して、中埋部位３０に設置されるプレキャストブロック３５について説明する。
【００７２】
従来、複数の中埋煉瓦３２で築造されていた中埋部位３０は、作業員が作業可能な炉頂デッキの温度レベル（例えば常温前後）を確保でき、座屈しない程度の強度を有していれば、特に支障が無い。このため、機能的には、中埋部位３０の耐火物を、従来の中埋煉瓦３２からプレキャストブロックに代替することが可能である。
【００７３】
そこで、本実施形態では、築造工期の短縮を図るため、中埋部位３０の耐火物として、従来のような多数の中埋煉瓦３２に代えて、大型のプレキャストブロック３５を使用する。プレキャストブロック３５は、キャスタブル耐火物を型枠に流し込み、乾燥又は焼成処理した定形耐火物であり、煉瓦では成形困難な形状や大型一体形状に使用されるものであり、任意の形状の成形が容易であり、その成形時間も短い。
【００７４】
そして、炉頂部１００の施工前に予め大型のプレキャストブロック３５を製造しておき、炉頂部１００の施工時に、外部からプレキャストブロック３５を運搬して中埋部位３０に設置する。かかるプレキャストブロック３５の設置作業は、従来のような多数の中埋煉瓦３２の築造作業に比べて大幅に短いという利点がある。ただし、上記のように炉頂デッキ上の温度レベルを適切な温度に維持し、かつ中埋部位３０の座屈を防止するためには、中埋部位３０のプレキャストブロック３５は、ある程度の強度と断熱性能の双方を兼備する必要がある。
【００７５】
このため、本実施形態に係るプレキャストブロック３５は、中埋部位３０の上部側に配置される断熱質プレキャストブロック３３と、中埋部位３０の下部側に配置される耐火粘土質プレキャストブロック３４とから構成される。断熱質プレキャストブロック３３は、断熱質のキャスタブル耐火物材料からなるプレキャストブロックであり、強度は若干劣るものの、断熱性に優れる。この断熱質プレキャストブロック３３を中埋部位３０の上部側に配置することで、高温の炉本体からの熱を遮断して、炉頂デッキの温度環境を作業員が作業可能な温度レベルに維持できる。また、耐火粘土質プレキャストブロック３４は、耐火粘土質のキャスタブル耐火物材料からなるプレキャストブロックであり、高耐火性及び高強度を有する。この耐火粘土質プレキャストブロック３４を中埋部位３０の下部側に配置することで、中埋部位３０の重量を支持して、中埋部位３０の座屈・破損等を防止できる。
【００７６】
上記の断熱質プレキャストブロック３３の材料と施工厚みは、従来の中埋部位３０の上側部分を構成する中埋煉瓦３２（断熱煉瓦）の熱伝導性と煉瓦積み厚み等を考慮して決定される。また、耐火粘土質プレキャストブロック３４の材料と施工厚みは、従来の中埋部位３０の下側部分を構成する中埋煉瓦３２（粘土煉瓦）の強度と煉瓦積み厚み等を考慮して決定される。
【００７７】
具体的には、断熱質プレキャストブロック３３は、表１に示すように、Ｂ２クラスの断熱煉瓦に相当する品質レベルを有するものを使用すればよい。また、耐火粘土質プレキャストブロック３４は、表２に示すように、ＪＩＳの品質規格の第３種の粘土煉瓦（Ｎ３）に相当する品質レベルを有するものを使用すればよい。
【００７８】
【表１】
2018145356.tif 000003
【００７９】
【表２】
2018145356.tif 000004
【００８０】
断熱煉瓦は、耐火煉瓦（例えば粘土煉瓦）よりも強度が低いが、熱伝導率が低いので、中埋部位３０の上側に配置される断熱用の耐火物として有用である。一方、耐火煉瓦（例えば粘土煉瓦）は、断熱煉瓦よりも強度が高く、気孔率が低いので、中埋部位３０の下側に配置される構造支持用の耐火物として有用である。そこで、本実施形態では、中埋部位３０の上側部分に断熱質プレキャストブロック３３を配置し、下側部分に耐火粘土質プレキャストブロック３４を配置することで、中埋部位３０の断熱性能と強度面の双方の要求を満足させている。
【００８１】
また、プレキャストブロック３５のブロック割と、各ブロックの形状・寸法は、中埋部位３０の全体形状を踏まえ、プレキャストブロック３５を乾燥させるための乾燥炉の大きさや、乾燥のし易さ、搬送のし易さ、設置のし易さ、モルタル注入口の確保などを考慮して、決定される。
【００８２】
例えば、図４の左側の中埋部位３０に設置されるプレキャストブロック３５は、上下２分割、左右２分割されており、上側の２個の断熱質プレキャストブロック３３と下側の２個の耐火粘土質プレキャストブロック３４から構成されている。このように、炉頂面に別途特別な設備が存在しない場合には、中埋部位３０の上部側に断熱質プレキャストブロック３３を、下部側に耐火粘土質プレキャストブロック３４を配置することが、断熱性能及び強度面の観点から効率的である。
【００８３】
一方、図４の中央の中埋部位３０に設置されるプレキャストブロック３５は、上下２分割されているが、下側部分の耐火粘土質プレキャストブロック３４が部分的に上側に突出して、炉頂面に至る突出部３４Ａが形成されている。このため、当該耐火粘土質プレキャストブロック３４の突出部３４Ａにより、上側部分の断熱質プレキャストブロック３３が左右に分断されている。この理由は、当該中央の中埋部位３０上には、炉団長方向Ｙに延びる装入車の軌条１５が設置されており、当該軌条１５周辺の中埋部位３０の強度を高めるためである。
【００８４】
断熱質プレキャストブロック３３は、耐火粘土質プレキャストブロック３４よりも低強度であるので、軌条１５を通じて伝達される装入車の荷重を支えきれない恐れがある。そこで、本実施形態では、基本的には、中埋部位３０の上部側には、断熱性に優れた断熱質プレキャストブロック３３を配置するが、当該中埋部位３０の上部側のうち装入車の軌条１５の周辺部分には、強度面を優先して、断熱質プレキャストブロック３３に代えて耐火粘土質プレキャストブロック３４を部分的に配置する。これにより、炉頂面に設けられる装入車等の各種付帯設備の荷重により、中埋部位３０が部分的に破損することを防止できる。
【００８５】
ここで、図８Ａ及び図８Ｂを参照して、プレキャストブロック３５の搬送方法について説明する。図８Ａは、本実施形態に係るプレキャストブロック３５の炉長方向Ｘの縦断面図であり、図８Ｂは、本実施形態に係るプレキャストブロック３５の炉団長方向Ｙの縦断面図（ｂ）である。
【００８６】
プレキャストブロック３５を吊り下げて搬送する際には、搬送の安定性の観点から、少なくとも２箇所に吊り下げ治具を設置することが好ましい。高強度の耐火粘土質プレキャストブロック３４を搬送する場合には、吊り下げピンを耐火粘土質プレキャストブロック３４に直接的に埋設したとしても、ピン設置個所が破壊することなく、耐火粘土質プレキャストブロック３４を搬送可能である。従って、図８Ａ及び図８Ｂに示すようなスタッド３６付きの吊り下げピン３７は不要である。そこで、スタッド３６の無い通常の吊り下げピンを耐火粘土質プレキャストブロック３４に上面側からねじ込んで固定し、当該通常の吊り下げピンで耐火粘土質プレキャストブロック３４を吊り下げて中埋部位３０まで搬送すればよい。そして、耐火粘土質プレキャストブロック３４を中埋部位３０に据付けた後には、上記通常の吊り下げピンを耐火粘土質プレキャストブロック３４から取り外せばよい。
【００８７】
一方、低強度の断熱質プレキャストブロック３３を上記通常の吊り下げピン等を用いて搬送する場合には、ピン設置個所が破壊して、当該吊り下げピンが抜けるおそれがある。そこで、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、スタッド３６付きの吊り下げピン３７を用いて、低強度の断熱質プレキャストブロック３３を搬送することが好ましい。このスタッド３６付きの吊り下げピン３７は、例えば、上記通常の吊り下げピンに複数のスタッド３６を溶接して製造される。そして、断熱質プレキャストブロック３３の製造時に、複数のスタッド３６付きの吊り下げピン３７を断熱質プレキャストブロック３３の上部側に埋め込み、当該スタッド３６付きの吊り下げピン３７を用いて、断熱質プレキャストブロック３３を吊り下げて中埋部位３０まで搬送して据え付ければよい。かかるスタッド３６付きの吊り下げピン３７を用いることにより、低強度の断熱質プレキャストブロック３３の搬送時に、当該吊り下げピン３７の設置個所の破壊を防止でき、断熱質プレキャストブロック３３を安定的に搬送可能となる。
【００８８】
また、図８Ａに示すように、プレキャストブロック３５は、台形状の側面を有する装入口ブロック体２５の形状に対応して、炉団長方向Ｙから見た側面視で上辺の長さＬ３よりも下辺の長さＬ４（以下、それぞれ上辺長Ｌ３、下辺長Ｌ４という。）が短い逆台形状の側面を有する。このような逆台形状の側面を有するプレキャストブロック３５を用いることにより、台形状の側面を有する複数の装入口ブロック体２５の間の中埋部位３０のスペースを、できるだけ隙間なく好適に埋めることができる。また、上記のようにプレキャストブロックは成形性が高いので、煉瓦では成形困難な逆台形状のプレキャストブロック３５であっても、比較的に容易かつ短時間で成形可能である。さらに、プレキャストブロック３５の上面側に吊り下げピン３７などを設置して、上面側を吊り下げるようにして運搬できる。従って、フリュー孔部位４０及び装入口部位２０を築造した後に、プレキャストブロック３５をクレーン等で上面側から吊り下げて運搬し、炉団長方向Ｙの両側のフリュー孔部位４０の間の狭い中埋部位３０のスペースに、該プレキャストブロック３５を好適に設置できる。
【００８９】
（４）フリュー孔部位
次に、図２、図５を参照して、フリュー孔部位４０の構造について説明する。
【００９０】
フリュー孔部位４０は、図２、図５に示したように、燃焼室５の上部に炉長方向Ｘに沿って設けられる。このフリュー孔部位４０は、従来と同様に、冷間で複数のフリュー孔煉瓦４２を人力若しくは機械により積み上げて築造される。フリュー孔煉瓦４２は、上下方向Ｚにフリュー孔１２が貫通形成された煉瓦であり、複数のフリュー孔煉瓦４２は、燃焼室５の上部に炉長方向Ｘに沿って直線状に並設される。図５では、フリュー孔部位４０の最下段を構成するフリュー孔煉瓦４２のみを示しているが、この最下段のフリュー孔煉瓦４２の上側に複数段のフリュー孔煉瓦４２が積み上げられる。
【００９１】
また、フリュー孔部位４０を構成するフリュー孔煉瓦４２と装入口部位２０の装入口ブロック体２５との間、及び、当該フリュー孔煉瓦４２と中埋部位３０のプレキャストブロック３５との間には、炉団長方向Ｙに例えば１０ｍｍ程度の厚みの膨張代が、炉長方向Ｘに沿って設けられる。これにより、コークス炉１の炉本体を高温（例えば６００〜７００℃）に昇温したときに、当該膨張代が、装入口部位２０、プレキャストブロック３５及びフリュー孔煉瓦４２の炉団長方向Ｙの膨張を吸収でき、各煉瓦の破損を防止できる。
【００９２】
（５）隙間部位
次に、図４、図５を参照して、上記中埋部位３０と装入口部位２０及びフリュー孔部位４０との隙間に充填される充填材（耐火キャスタブル５０）について説明する。
【００９３】
本実施形態では、上記のように設置された中埋部位３０のプレキャストブロック３５の周囲の隙間に注入される充填材として、耐火キャスタブル５０を用いる。耐火キャスタブル５０は、耐火骨材に耐火性セメントや添加剤を配合した粉末に、水等の液体を混合した個液混合体であり、半流動性を有する。かかる耐火キャスタブル５０は、コークス炉１の炉本体を所定温度まで昇温・乾燥させた後に、上記炉頂部１００の各部の隙間に充填施工され、当該炉本体の熱により脱水して固化する。
【００９４】
このように熱間で充填施工される耐火キャスタブル５０は、自己流動性（セルフフロー）を有する粘土質の耐火キャスタブルであることが好ましい。特に、耐火キャスタブル５０は、常温のセルフフロー値（テーブル上に拡がった直径で表される流動性の評価値）が２６０ｍｍ以上で、７００℃程度の熱間でも流動性を有するとともに、上記隙間への充填施工後に含有水分が均一に抜ける性質を有し、２０〜８０ｍｍの範囲の幅の隙間に対して緻密に充填可能な材料であることが好ましい。
【００９５】
粘土質の耐火キャスタブルが好ましい理由は、装入口部位２０の装入口煉瓦２２（粘土質煉瓦）、及び中埋部位３０の下段の耐火粘土質プレキャストブロック３４の材質と、耐火キャスタブル５０の材質とを合わせることにより、装入口煉瓦２２及び耐火粘土質プレキャストブロック３４の熱膨張挙動に耐火キャスタブル５０を追従させるためである。また、耐火キャスタブル５０が充填される隙間の幅を２０ｍｍ以上とした理由は、如何なる耐火キャスタブルも２０ｍｍ未満の幅の隙間に充填されるときには、充填施工中に一気に脱水が進み、流動性が得られず、発泡挙動を呈するので、均一緻密な耐火物組織を形成することが困難であるからである。一方、上記隙間の幅を８０ｍｍ以下とした理由は、隙間の幅が８０ｍｍより大きいと、耐火キャスタブル５０の使用量が多くなり、充填施工の作業負荷が大きくなり過ぎるからである。また、隙間の幅が８０ｍｍより大きいと、中埋部位３０に大型のプレキャストブロック３５を設置した後に、炉頂部１００を築造する作業員が当該隙間に躓いて転倒し、怪我をする恐れがあり、また、炉本体の昇温・乾燥中に隙間を通じた輻射熱が作業員に影響する恐れもある。このため、作業員の安全面に配慮して、隙間の幅を８０ｍｍ以下とした。
【００９６】
上記耐火キャスタブル５０は、装入口部位２０、中埋部位３０、フリュー孔部位４０の耐火物の隙間に充填される。ここで、耐火キャスタブル５０が充填される隙間は、（ａ）装入口ブロック体２５（装入口部位２０）とプレキャストブロック３５（中埋部位３０）との隙間、（ｂ）プレキャストブロック３５（中埋部位３０）とフリュー孔煉瓦４２（フリュー孔部位４０）との隙間、（ｃ）プレキャストブロック３５を構成する断熱質プレキャストブロック３３と耐火粘土質プレキャストブロック３４との隙間などを含む。中埋部位３０をプレキャストブロック３５で構成した場合、従来の中埋煉瓦３２を積み上げて築造する場合よりも、中埋部位３０とその周辺部位との間の隙間が大きくなる。そこで、中埋部位３０のプレキャストブロック３５の周囲の隙間に耐火キャスタブル５０を充填することで、当該隙間を好適に閉塞できるので、炭化室４から燃焼室５へのガス漏れを防止できる。
【００９７】
なお、本実施形態では、（ｄ）装入口ブロック体２５（装入口部位２０）とフリュー孔煉瓦４２（フリュー孔部位４０）との隙間には、従来の築造方法でも使用されているモルタルが充填される。しかし、当該（ｄ）隙間に対しても、モルタルに代えて耐火キャスタブル５０を充填してもよい。
【００９８】
［３．コークス炉の炉頂部の築造方法］
次に、本実施形態に係るコークス炉の炉頂部の築造方法について詳述する。以下では、まず、図９を参照して従来の炉頂部１０の築造方法について説明した上で、図１０を参照して本実施形態に係るコークス炉の炉頂部１００の築造方法について詳述することとする。
【００９９】
［３．１．従来の築造方法］
まず、図９Ａ〜図９Ｉを参照して、従来のコークス炉１の炉頂部１０（図３参照。）の築造方法について説明する。図９Ａ〜図９Ｉは、従来の炉頂部１０の築造方法を示す工程図である。
【０１００】
従来の炉頂部１０の築造方法では、まず、図９Ａ及び図９Ｂに示すように、作業員の転落防止の観点から、炉頂部１０の最下段の煉瓦４２、２１、３１を築造して、炭化室４の上部空間を閉塞する。具体的には、図９Ａに示すように、炉本体の天井煉瓦４１上のフリュー孔部位４０に最下段のフリュー孔煉瓦４２を築造する。次いで、図９Ｂに示すように、炭化室４上部の装入口部位２０及び中埋部位３０に、最下段装入口煉瓦２１、最下段中埋煉瓦３１（炭化室天井煉瓦）を築造する。
【０１０１】
その後、築造精度の確保の観点から、図９Ｃ〜図９Ｅに示すように、フリュー孔部位４０、装入口部位２０及び中埋部位３０の下半分の煉瓦４２、２２、３２を築造した後に、図９Ｆ〜図９Ｈに示すように、フリュー孔部位４０、装入口部位２０及び中埋部位３０の上半分の煉瓦４２、２２、３２を築造する。
【０１０２】
具体的には、まず、図９Ｃに示すように、フリュー孔部位４０の下半分の段数（例えば４段程度）のフリュー孔煉瓦４２を一段ずつ築造する。次いで、図９Ｄに示すように、装入口部位２０の下半分の段数（例えば４段程度）の装入口煉瓦２２を一段ずつ築造する。さらに、図９Ｅに示すように、中埋部位３０の下半分の中埋煉瓦３２（粘土煉瓦３２Ａ）を築造する。
【０１０３】
その後、図９Ｆに示すように、上記フリュー孔部位４０の下半分に積み上げられたフリュー孔煉瓦４２の上に、フリュー孔部位４０の上半分の段数（例えば４段程度）のフリュー孔煉瓦４２を一段ずつ築造する。次いで、図９Ｇに示すように、上記装入口部位２０の下半分に積み上げられた装入口煉瓦２２の上に、装入口部位２０の上半分の段数（例えば４段程度）の装入口煉瓦２２を一段ずつ築造する。さらに、図９Ｈに示すように、上記中埋部位３０の下半分に積み上げられた中埋煉瓦３２（粘土煉瓦３２Ａ）の上に、中埋部位３０の上半分の中埋煉瓦３２（矩形の粘土煉瓦３２Ａ（標準形状）、矩形の断熱煉瓦３２Ｂ（標準形状）、赤煉瓦３２Ｃ（標準形状）、異形の粘土煉瓦３２Ｄ））を築造する。
【０１０４】
上記の図９Ｃ〜図９Ｈのように、フリュー孔部位４０、装入口部位２０及び中埋部位３０を上下方向に複数の部分に区分して築造することで、炉頂部１０の築造精度は向上するが、各部分において異種の煉瓦を１段ずつ積み上げるため、築造工期が増大するという短所がある。以上までの工程で、冷間での炉頂部１０の耐火物煉瓦の主要部分の築造が完了する。
【０１０５】
次いで、コークス炉１の炉本体の昇温・乾燥作業を開始する。そして、当該昇温工程の途中に炉本体が適切な温度（例えば６００〜７００℃）まで上昇したときに、熱間でモルタルが充填施工される。モルタルは、中埋部位３０の側面及び最下段装入口煉瓦２１に形成されたモルタル注入孔２３（図９Ｈ参照。）を通じて注入され、炉頂部１０の最下段に到達した後に、最下段装入口煉瓦２１及び最下段中埋煉瓦３１のコーナー部に形成されたモルタル流通溝２４を通じて炉長方向Ｘに流動し、モルタル流通溝２４内に充填される。この結果、上記昇温された炉本体の高温の熱で、モルタル注入孔２３及びモルタル流通溝２４内のモルタルが固化する。これにより、コークス炉１の炉本体の昇温及び乾燥により、炉本体の天井煉瓦４１及びフリュー孔煉瓦４２と、炉頂部１０の最下段煉瓦（最下段装入口煉瓦２１及び最下段中埋煉瓦３１）との境目で既設のモルタルが縁切れして生じた隙間を密閉することができる。従って、炭化室４と燃焼室５の間のガス漏れを防止できる。
【０１０６】
次いで、コークス炉１の炉本体をレギュラー加熱に切り替えた後に、図９Ｉに示すように、炉頂部１０の最上面の表面煉瓦６０、軌条１５の基台ブロック６１を設置するとともに、各装入口１１の上端を塞ぐ装入口蓋１４と、各フリュー孔１２の上端を塞ぐフリュー孔蓋１６が取り付けられる。
【０１０７】
以上、従来のコークス炉の炉頂部１０の築造方法について説明した。かかる築造方法によれば、炉頂部１０の装入口部位２０、中埋部位３０及びフリュー孔部位４０を構成する全ての煉瓦を一段ずつ手作業で積み上げていく必要があるので、築造工期が長期化するという問題がある。
【０１０８】
［３．２．本実施形態に係る築造方法］
次に、図１０Ａ〜図１０Ｆを参照して、本実施形態に係るコークス炉１の炉頂部１００（図４参照。）の築造方法について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｆは、本実施形態に係る炉頂部１００の築造方法を示す工程図である。
【０１０９】
（Ａ）装入口ブロック体２５及びプレキャストブロック３５の製造工程
本実施形態に係る炉頂部１００の築造方法では、まず、コークス炉１の炉頂部１００の築造前に予め、コークス炉１の建設予定地とは別の場所（例えば工場）で、上記の装入口ブロック体２５及びプレキャストブロック３５を製造しておく。装入口ブロック体２５の製造については、図６Ａ及び図６Ｂに示したように、複数の装入口煉瓦２２を縦横及び上下方向に相互に接合することで、装入口ブロック体２５が製造される。なお、装入口ブロック体２５の縦目地２７の調整や、装入口ブロック体２５に対する吊上げ金具２８及び補強シート２９の設置については、上述した通りである。
【０１１０】
また、プレキャストブロック３５の製造については、上述したように、断熱質又は粘土質のキャスタブル耐火物を型枠に流し込み、乾燥又は焼成処理することで、中埋部位３０に合わせた所定形状の断熱質プレキャストブロック３３、耐火粘土質プレキャストブロック３４がそれぞれ成形される。なお、断熱質プレキャストブロック３３、耐火粘土質プレキャストブロック３４に対する吊り下げピン３７等の設置については、上述した通りである。
【０１１１】
製造された装入口ブロック体２５及びプレキャストブロック３５は、コークス炉１の建設予定地まで運搬された後に、クレーン等で吊り下げられて炉頂部１００に搬送される。上記のようにして、炉頂部１００の築造前に予め、装入口部位２０に合わせた複数の装入口ブロック体２５と、中埋部位３０に合わせた複数のプレキャストブロック３５を製造しておくことで、後述する装入口部位２０と中埋部位３０の築造工期を大幅に短縮できる。
【０１１２】
その後、コークス炉１の建設予定地において、コークス炉１の炉本体を昇温させることなく冷間で、炉頂部１００の耐火物の築造を開始する。
【０１１３】
（Ｂ）最下段煉瓦の設置工程
まず、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、炉頂部１００の最下段を構成する複数の煉瓦４２、２１、３１を炭化室４及び燃焼室５の上部に設置する。これは、炉頂部１００の築造の初期段階で炉頂部１００の最下段の煉瓦４２、２１、３１を設置し、炭化室４の上部空間を閉塞しておくことで、作業員の転落を防止するためである。この炉頂部１００の最下段の煉瓦４２、２１、３１の築造手順は、上記従来の炉頂部１０の築造方法（図９Ａ及び図９Ｂ参照。）と略同一であるので、詳細説明は省略する。
【０１１４】
（Ｃ）フリュー孔部位の築造工程
次いで、図１０Ｃに示すように、各燃焼室５の上部のフリュー孔部位４０において、複数のフリュー孔煉瓦４２を上下方向Ｚに炉頂部１００の厚みの分だけ積み上げて、炉頂部１００の下段から最上段までの全ての段数のフリュー孔煉瓦４２を築造する。従来のフリュー孔部位４０の築造方法では、２段階に分けてフリュー孔煉瓦４２を積み上げていたが（図９Ｃ、図９Ｆ参照。）、本実施形態では、１段階で全てのフリュー孔煉瓦４２を積み上げる（図１０Ｃ参照。）。これにより、フリュー孔煉瓦４２の積み上げ作業に要する作業時間を短縮できる。また、積み上げられる複数のフリュー孔煉瓦４２は、概ね一定形状であるので、全てのフリュー孔煉瓦４２を１段階で積み上げても、フリュー孔部位４０の築造精度が低下しない。
【０１１５】
なお、本実施形態に係るフリュー孔部位４０は、上記のように複数のフリュー孔煉瓦４２を積み上げて築造されるが、かかる例に限定されない。例えば、上記装入口部位２０の装入口ブロック体２５と同様に、複数のフリュー孔煉瓦４２を接合したフリュー孔ブロック体を予め製造しておき、当該フリュー孔ブロック体をクレーン等で吊上げて運搬して、フリュー孔部位４０に設置してもよい。
【０１１６】
（Ｄ）装入口部位への装入口ブロック体の設置工程
次いで、図１０Ｄに示すように、炉頂部１００の複数の装入口部位２０に装入口ブロック体２５をそれぞれ設置する。具体的には、炉頂部１００の装入口部位２０の最下段装入口煉瓦２１の上面にモルタルを塗布した後に、当該最下段装入口煉瓦２１上に、上記で予め製造された装入口ブロック体２５を設置する。例えば、コークス炉１の仮設上屋に設置されたクレーンを利用して、装入口ブロック体２５を吊り下げ、モルタルが塗布された最下段装入口煉瓦２１上の所定位置に高精度で降下して、据え付ける。
【０１１７】
この際、フリュー孔部位４０と装入口部位２０の隙間（膨張代）は、例えば１０ｍｍ程度の僅かな幅しかないので、装入口ブロック体２５の降下作業時に、装入口ブロック体２５がフリュー孔部位４０のフリュー孔煉瓦４２に衝突しないように注意する必要がある。
【０１１８】
また、最下段装入口煉瓦２１上の所定位置に装入口ブロック体２５を正確に設置するために、上記図７に示したように、最下段装入口煉瓦２１の上面のピン孔２１２に位置決めピン２１０を立設し、装入口ブロック体２５の下面に、当該位置決めピン２１０に嵌合するピン孔２２２を形成しておくことが好ましい。これにより、当該位置決めピン２１０により、装入口ブロック体２５を最下段装入口煉瓦２１上の所定位置にガイドして、正確に位置決めすることができる。
【０１１９】
また、装入口ブロック体２５の据付け時には、装入口ブロック体２５の自重により、上記モルタルが外側に滲み出て、装入口部位２０とフリュー孔部位４０の間の狭い隙間（膨張代）の隙間に入り込むと、当該滲み出たモルタルの清掃作業が必要となり、その作業負荷は大きい。そこで、かかるモルタルの滲み出しを防止するために、上記図５に示したように、最下段煉瓦２１、３１の外側に成形モルタルシート２６を予め固着しておき、成形モルタルシート２６の内側の最下段煉瓦２１、３１の上面にモルタルを塗布することが有効である。これにより、上記モルタルが装入口ブロック体２５の外側の膨張代に滲み出すことを防止できる。
【０１２０】
以上のように、本実施形態では、装入口部位２０の形状に応じて事前に製造された装入口ブロック体２５を、機械を利用して装入口部位２０に設置する。これにより、従来の築造方法のように装入口部位２０に多数の装入口煉瓦２２を人力で１段ずつ積み上げる場合と比べて、装入口部位２０の築造工期を大幅に短縮できる。
【０１２１】
（Ｅ）中埋部位へのプレキャストブロックの設置工程
次いで、図１０Ｅに示すように、炉頂部１００の複数の中埋部位３０にプレキャストブロック３５をそれぞれ設置する。具体的には、まず、中埋部位３０の下側部分を構成する耐火粘土質プレキャストブロック３４の設置位置に対応する最下段中埋煉瓦３１の上面にモルタルを塗布しておく。次いで、上記クレーンを用いて、耐火粘土質プレキャストブロック３４を、上記スタッド３６の無い通常の吊り下げピンを用いて２箇所で吊り下げ、中埋部位３０の下部側空間に据え付ける。その後、耐火粘土質プレキャストブロック３４から通常の吊り下げピンを撤去する。次いで、先に据え付けた耐火粘土質プレキャストブロック３４の上面にモルタルを塗布する。その後、上記クレーンを用いて、中埋部位３０の上側部分を構成する断熱質プレキャストブロック３３を、スタッド３６付きの吊り下げピン３７（図８Ａ及び図８Ｂ参照。）を用いて２箇所で吊り下げ、先に設置された耐火粘土質プレキャストブロック３４上に据え付ける。
【０１２２】
このように、本実施形態では、中埋部位３０の形状に合わせて事前に成形されたプレキャストブロック３５を、機械を利用して中埋部位３０に設置する。これにより、従来の築造方法のように中埋部位３０に多数の中埋煉瓦３２を人力で１段ずつ積み上げる場合と比べて、中埋部位３０の築造工期を大幅に短縮できる。
【０１２３】
さらに、プレキャストブロック３５を抱え込むような吊り具を用いずとも、例えば、プレキャストブロック３５の上面に埋め込んだ吊り下げピン３７等を用いて、上面側からプレキャストブロック３５を吊り下げて運搬できる。従って、予め製造したプレキャストブロック３５を好適に運搬して、炉団長方向Ｙの両側に積み上げられたフリュー孔部位４０のフリュー孔煉瓦４２の壁の間の狭い中埋部位のスペースに、プレキャストブロック３５を好適に設置できる。
【０１２４】
（Ｆ）炉本体の昇温・乾燥工程
次いで、炉蓋（例えば装入口蓋１４、フリュー孔蓋１６）や上昇管１３などの設置作業や、関連機械工事を行った後、コークス炉１の炉本体の昇温・乾燥作業を開始する。炉本体を昇温することで、炉本体を構成する耐火物が乾燥する。当該炉本体の昇温工程の途中に、炉本体が適切な温度（例えば６００〜７００℃）まで上昇したときに熱間で、モルタルの充填工程と、耐火キャスタブル５０の充填工程が行われる。
【０１２５】
（Ｇ）モルタルの充填工程
上記の炉本体の昇温・乾燥工程の開始後、コークス炉１の稼働開始の石炭装入までの間に、スタートアップ工事と呼ばれる作業が実行される。この作業の一つに、モルタル充填作業がある。このモルタル充填作業は、炉本体を構成する異種煉瓦間の膨張差により、煉瓦とモルタルとの縁切れが発生した目地の箇所に、熱間でモルタルを充填注入し、目地の修復を図るものである。
【０１２６】
硅石煉瓦の熱膨張率は、６００〜７００℃以上ではほぼ一定（例えば約１．２％）となる。一方、粘土煉瓦の熱膨張率は、硅石煉瓦の熱膨張率よりも低く、当該温度範囲では一定とならず、温度上昇時に応じて粘土煉瓦の熱膨張率も上昇する。従って、上記温度範囲以下では、硅石煉瓦と粘土煉瓦の間に熱膨張差が生じ、上記目地切れが生じうる。
【０１２７】
そこで、上記炉本体の昇温工程中に、珪石煉瓦が所定温度（６００〜７００℃）まで加熱されて、珪石煉瓦の熱膨張大きさがほぼ一定に達した時点で、熱間でモルタル充填作業が行われる。このモルタルの充填作業では、上記従来のモルタル充填作業と同様に、炉頂部１００の炉頂面からモルタルを注入し、中埋部位３０の側面及び最下段装入口煉瓦２１に形成されたモルタル注入孔２３を通じてモルタルを充填する。
【０１２８】
モルタルとしては、最大粒度１００μｍオーダーで、流動性に優れた粘土質のモルタルが使用される。従来の築造方法では、熱間でモルタルを注入し、炉頂部１０の上面までモルタルを注入してモルタル押し上げを行っていた。本実施形態では、同様に熱間でモルタルを注入し、木枠などでモルタルの流出を防ぎながら、フリュー孔部位４０と装入口部位２０の間の膨張代の残隙間については、モルタル押し上げを行う。これに対し、フリュー孔部位４０と中埋部位３０の隙間、及び装入口部位２０と中埋部位３０の隙間については、モルタルに代えて、上記耐火キャスタブル５０を充填施工する。
【０１２９】
（Ｈ）耐火キャスタブル（充填材）の充填工程
図１０Ｆに示すように、上記炉本体の昇温工程の途中に熱間で、中埋部位３０とフリュー孔部位４０の隙間、及び装入口部位２０と中埋部位３０の隙間に耐火キャスタブル５０を充填する。具体的には、上記モルタル充填工程において、上記モルタル注入孔２３からモルタルが溢れ出てきた時点でモルタルの注入を中止する。その後、上記昇温された炉本体温度（例えば７００℃）の熱間で、炉頂面から上記耐火キャスタブル５０を中埋部位３０の周囲に生じている隙間に充填施工する。これにより、中埋部位３０とフリュー孔部位４０の間、及び装入口部位２０と中埋部位３０の間に生じていた隙間を全て、耐火キャスタブル５０で埋める。
【０１３０】
この結果、充填された耐火キャスタブル５０が、昇温された炉本体の熱により脱水され、当該脱水に伴い、容積が収縮し、耐火物の組織体が緻密化しながら硬化し、強度を発現する。耐火キャスタブル５０は、モルタルよりも、流動性に優れ、施工性が良い。そのため、耐火キャスタブル５０の充填施工は、モルタルの充填施工よりも、作業効率が高く、広い範囲を一度に充填施工できる。
【０１３１】
また、本実施形態では、上記のようにコークス炉１の炉本体を所定温度まで昇温・乾燥させた後、さらにモルタルを充填した後に、熱間で耐火キャスタブル５０を充填するが、かかる例に限定されない。例えば、炉本体を昇温・乾燥させた後、モルタルの充填前に、熱間で耐火キャスタブル５０を充填してもよい。或いは、上記装入口ブロック体２５及びプレキャストブロック３５等を設置した後、炉本体を昇温・乾燥させる前に、冷間で耐火キャスタブル５０を充填してもよい。
【０１３２】
上記までの工程で、炉頂部１０の築造が完了する。その後、コークス炉１の炉本体は、通常の操業温度での加熱に切り替えられ、コークス炉１の通常操業が開始される。珪石れんがの熱膨張がほぼ一定となる温度や、ＣＯＧが自然着火する温度を加味して、炉本体の温度が例えば８００〜９００℃となったときに、レギューラー・ヒーティングに切り替え、例えば１１００℃程度の炉温でコークス炉１の通常操業を行う。この通常操業時には、炉頂部１００の装入口部位２０の装入口１１から炭化室４内に石炭が装入されて、燃焼室５の発熱により炭化室４内で石炭が乾留して、コークスが製造される。
【０１３３】
以上、本実施形態に係るコークス炉１の炉頂部１００の築造方法について説明した。本実施形態に係る築造方法によれば、事前に一体化された装入口ブロック体２５を装入口部位２０に設置することで、装入口部位２０の築造期間を大幅に短縮できる。また、事前に成形された大型のプレキャストブロック３５を中埋部位３０に設置することで、中埋部位３０の築造期間も大幅に短縮できる。さらに、フリュー孔部位４０を構成するフリュー孔煉瓦４２の大半を、フリュー孔部位４０の下段部から最上段まで１段階で積み上げることにより、フリュー孔煉瓦４２の築造期間も短縮できる。加えて、上記のように築造されたプレキャストブロック３５の周囲の隙間に、耐火キャスタブル５０を充填することで、炭化室４と燃焼室５との間のガス漏れを防止できる。
【０１３４】
さらに、本実施形態によれば、プレキャストブロック３５は、成形の自由度が高いので、例えば、台形状の側面を有する装入口ブロック体２５の間の中埋部位３０のスペースを埋めるために、逆台形状の側面を有するプレキャストブロック３５を、比較的容易に事前成形できる。さらに、プレキャストブロック３５の上面に埋め込んだ吊り下げピン３７等を用いて、上面側からプレキャストブロック３５を吊り下げて運搬できる。従って、プレキャストブロック３５を、炉団長方向Ｙの両側のフリュー孔部位４０の間の狭い隙間であって、装入口ブロック体２５の炉長方向の間の中埋部位３０のスペースに、フリュー孔部位４０や装入口部位２０の耐火物に干渉することなく、好適に設置できる。このように、室炉式コークス炉１の炉頂部１００の部位ごとに適切な構成部材（装入口ブロック体２５、プレキャストブロック３５、フリュー孔煉瓦４２、耐火キャスタブル５０）を用いることにより、当該炉頂部１００の構成部材の事前成形、運搬及び設置を好適に実現でき、かつ、当該炉頂部１００を短期間で築造できる
【０１３５】
以上のように本実施形態によれば、炉頂部の築造工期を従来工法と比べて大幅に短縮できる。また、コークス炉１を新設する場合には、その分の築造工事費用を削減できる。さらに、既存のコークス炉１の炉頂部１００の煉瓦積み替え時には、築造工事費用の削減に加え、休止炉期間中に購入するコークスの手配量を削減することもできる。
【０１３６】
［４．他の実施形態に係る炉頂部の構造］
次に、図１１を参照して、本発明の他の実施形態にかかる炉頂部の構造について説明する。図１１は、本発明の第２の実施形態に係るコークス炉１の炉頂部２００の構造を示す縦断面図である。
【０１３７】
上記第１の実施形態では、炉頂部１００の全ての中埋部位３０にプレキャストブロック３５を設置していた（図４参照。）。これに対し、第２の実施形態では、図１１に示すように、炉頂部２００の複数の中埋部位３０のうち一部の中埋部位３０にのみ、上記プレキャストブロック３５が設置され、他の中埋部位３０には、従来の中埋煉瓦３２が築造されている。
【０１３８】
このように一部の中埋部位３０にのみプレキャストブロック３５を設置しても、中埋部位３０の築造工期を短縮することが可能である。また、装入口部位２０には装入口ブロック体２５が設置されるので、装入口部位２０の築造工期を大幅に短縮することができる。この結果、第２の実施形態に係る炉頂部２００の構造によれば、従来の炉頂部１０の構造と比べて、炉頂部２００全体の築造工期を大幅に短縮することが可能である。
【実施例】
【０１３９】
次に、本発明の実施例について説明する。なお、以下の実施例は、本発明により炉頂部の築造工期を短縮できることを確認するための例示に過ぎず、本発明の炉頂部構造及び築造方法は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１４０】
以下では、比較例として、従来の築造方法により炉頂部１０を築造した場合（図３参照。）と、本発明の実施例１、２として、上記第１、第２の実施形態に係る築造方法により炉頂部１００、２００を築造した場合（図３、図１１参照。）について、築造工期を比較する。いずれの場合も、炉団長：約９０ｍ、炉頂高さ：１４ｍ弱、門数：６０門のコークス炉１の炉頂部を築造した。
【０１４１】
（１）比較例（従来の築造方法）
比較例では、図３に示したように、従来の築造方法により炉頂部１０を築造した。具体的には、高い技能を有する築炉工が、フリュー孔煉瓦４２、装入口煉瓦２２、中埋煉瓦３２を１段ずつ積み上げて、炉頂部１０のフリュー孔部位４０、装入口部位２０、中埋部位３０の耐火物構造を築造した。その後、コークス炉１の本体の乾燥・昇温工程の途中で、スタートアップ工事の一つとして行われるモルタル充填工程において、モルタル押し上げを行い、フリュー孔部位４０、装入口部位２０、中埋部位３０の間に発生していた隙間をモルタルで充填施工した。
【０１４２】
（２）実施例１（第１の実施形態の築造方法）
一方、実施例１では、図４に示したように、上記第１の実施形態に係る築造方法により、炉頂部１００を築造した。具体的には、まず、装入口部位２０の耐火物として、複数の装入口煉瓦２２を接着した装入口ブロック体２５を、炉頂部１００の築造前に予め組み立てた。また、中埋部位３０の耐火物として、断熱質プレキャストブロック３３と耐火粘土質プレキャストブロック３４からなる２分割×２段のプレキャストブロック３５を、炉頂部１００の築造前に予め成形、乾燥させた。断熱質プレキャストブロック３３は、従来の断熱煉瓦の熱伝導性に合わせたキャスタブル耐火物材料を用いて、当該断熱煉瓦の全体厚みに合わせた形状に成形した。また、耐火粘土質プレキャストブロック３４は、従来の粘土煉瓦の材料強度に合わせたキャスタブル耐火物材料を、当該粘土煉瓦の全体厚みに合わせた形状に成形した。
【０１４３】
次いで、炉頂部１００の築造を開始し、まず、フリュー孔部位４０の全ての段のフリュー孔煉瓦４２を作業員により積み上げて、フリュー孔部位４０を築造した。次いで、装入口部位２０に装入口ブロック体２５を設置した。詳細には、まず、コークス炉１の仮設上屋のクレーンにチェーンブロックを取り付け、次いで、当該クレーンより装入口ブロック体２５を吊り下げて、炉頂部１００の装入口部位２０の所定の据付位置の上方まで搬送した。そして、上記築造されたフリュー孔部位４０のフリュー孔煉瓦４２と接触する位置まで、装入口ブロック体２５を降下させた後、チェーンブロックによりフリュー孔煉瓦４２との衝突を避けながら、装入口ブロック体２５をゆっくりと降下させ、上記所定の据付位置に据え付けた。
【０１４４】
次いで、中埋部位３０にプレキャストブロック３５を設置した。詳細には、まず、上記事前に成形した耐火粘土質プレキャストブロック３４を、クレーンで２点吊りして、全ての中埋部位３０に設置した。さらに、上記事前に成形した断熱質プレキャストブロック３３を、クレーンで２点吊りして、上記設置された耐火粘土質プレキャストブロック３４の上に据え付けた。
【０１４５】
その後、コークス炉１の本体の乾燥・昇温工程を開始し、当該工程で行うスタートアップ工事の一つであるモルタル充填作業を行った。次いで、当該モルタル充填作業が完了した後に、炉本体温度７００℃の熱間にて、上記中埋部位３０のプレキャストブロック３５周囲に生じた隙間に、充填材として、フリーフローの耐火キャスタブル５０を充填した。
【０１４６】
この耐火キャスタブル５０としては、Ａｌ２Ｏ３含有量４０％で、ケイ酸ソーダを含み、フリーフロー値２７０ｍｍである粘土質の耐火キャスタブルを用いた。当該耐火キャスタブル５０をトロ箱に入れ、中埋部位３０のプレキャストブロック３５の周囲に生じた最小３０ｍｍ、最大７０ｍｍ幅の隙間に、プレキャストブロック３５の上面まで一気に流し込み、耐火キャスタブル５０の脱水が終了するまで放置した。さらに、当該脱水に伴って耐火キャスタブル５０の上面位置が低下した後に、耐火キャスタブル５０を更に注ぎ足し、耐火キャスタブル５０の表層を化粧して、プレキャストブロック３５の上面と高さレベルを合わせた。
【０１４７】
（３）実施例２（第２の実施形態の築造方法）
実施例２では、図１１に示したように、上記第２の実施形態に係る築造方法により、炉頂部２００を築造した。この実施例２では、上記実施例１と同様な築造方法により、装入口部位２０に装入口ブロック体２５を設置し、全ての中埋部位３０のうち半数には、大型のプレキャストブロック３５を設置したが、残りの半数の中埋部位３０に関しては、比較例（従来の築造方法）と同様に、中埋煉瓦３２（粘土質と断熱質の標準煉瓦）を１段ずつ積み上げて築造した。このような半数の中埋部位３０へのプレキャストブロック３５の設置作業と、残り半数の中埋部位３０の煉瓦築造作業とを、同時並行で行った。また、モルタル充填作業と、プレキャストブロック３５の周囲の隙間への耐火キャスタブル５０の充填作業は、上記実施例１と同様に、コークス炉１の炉本体の乾燥・昇温工程の途中で行った。
【０１４８】
（４）評価
上記実施例１〜２の炉頂部構造及び築造方法を採用することにより、炉団長：約９０ｍ、炉頂高さ：１４ｍ弱、門数：６０門のコークス炉１の建設において、炉頂部の築造工期を、比較例（従来の築造方法）と比べて大幅に短縮できた。具体的には、実施例１では、装入口部位２０及び中埋部位３０の築造作業の機械化・省力化により、炉頂部１００の築造工期を比較例より１０日間も短縮できた。また、実施例２では、上記実施例１と同様な築造作業の機械化・省力化に加え、大型のプレキャストブロック３５を半数の中埋部位３０に設置する作業と、他の半数の中埋部位３０で煉瓦積みする作業とを同時並行で行ったため、物流に使用するクレーンの待ち時間が短縮され、炉頂部２００の築造工期を比較例より１２日間も短縮できた。
【０１４９】
さらに、実施例１〜２によれば、モルタル又は耐火キャスタブル５０により各部位の隙間を閉塞しているため、炉頂部からの黒煙洩れも無く、コークス炉１を好適に稼働開始させることができた。
【０１５０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１５１】
１    コークス炉
２    ソールフリュー
３    蓄熱室
４    炭化室
５    燃焼室
１０、１００、２００    炉頂部
１１    装入口
１２    フリュー孔
１３    上昇管
１４    装入口蓋
１５    軌条
１６    フリュー孔蓋
２０    装入口部位
２１    最下段装入口煉瓦
２２    装入口煉瓦
２３    モルタル注入孔
２４    モルタル流通溝
２５    装入口ブロック体
２６    成形モルタルシート
２７    縦目地
２８    吊上げ金具
２９    補強シート
３０    中埋部位
３２    中埋煉瓦
３３    断熱質プレキャストブロック
３４    耐火粘土質プレキャストブロック
３４Ａ    突出部
３５    プレキャストブロック
３６    スタッド
３７    吊り下げピン
４０    フリュー孔部位
４１    炉本体の天井煉瓦
４２    フリュー孔煉瓦
５０    耐火キャスタブル
１００    炉頂部
２１０    位置決めピン
【図１】
2018145356.tif 000005
【図２】
2018145356.tif 000006
【図３】
2018145356.tif 000007
【図４】
2018145356.tif 000008
【図５】
2018145356.tif 000009
【図６Ａ】
2018145356.tif 000010
【図６Ｂ】
2018145356.tif 000011
【図７】
2018145356.tif 000012
【図８Ａ】
2018145356.tif 000013
【図８Ｂ】
2018145356.tif 000014
【図９Ａ】
2018145356.tif 000015
【図９Ｂ】
2018145356.tif 000016
【図９Ｃ】
2018145356.tif 000017
【図９Ｄ】
2018145356.tif 000018
【図９Ｅ】
2018145356.tif 000019
【図９Ｆ】
2018145356.tif 000020
【図９Ｇ】
2018145356.tif 000021
【図９Ｈ】
2018145356.tif 000022
【図９Ｉ】
2018145356.tif 000023
【図１０Ａ】
2018145356.tif 000024
【図１０Ｂ】
2018145356.tif 000025
【図１０Ｃ】
2018145356.tif 000026
【図１０Ｄ】
2018145356.tif 000027
【図１０Ｅ】
2018145356.tif 000028
【図１０Ｆ】
2018145356.tif 000029
【図１１】
2018145356.tif 000030