(57)【要約】【課題】全体が均等に冷却され、変形を防止することができる熱間補修用ランスを提供する。【解決手段】熱間補修用ランスとしての溶射ランス１００は、内部に補修材Ｈが流通する内管１０と、内管１０の径方向外側に設けられる外管２０とを備え、内管１０と外管２０との間には空気が流通するとともに、少なくとも１つのスペーサ５が設けられ、スペーサ５は、円弧状の内縁５１と、内縁５１の径方向外側に位置する円弧状の外縁５２とを有する円弧帯状の板部材であり、スペーサ５は、内縁５１が内管１０の外周面１３に沿うように設けられるとともに、内管１０の中心軸Ｘに対して傾斜する。これにより、内管１０と外管２０との間に流れる空気が撹拌され、溶射ランス１００が均一に冷却され、加熱による溶射ランス１００の変形が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に補修材が流通する内管と、
前記内管の径方向外側に設けられる外管とを備え、
前記内管と前記外管との間には空気が流通するとともに、少なくとも１つのスペーサが設けられ、
前記スペーサは、円弧状の内縁と、前記内縁の径方向外側に位置する円弧状の外縁とを有する円弧帯状の板部材であり、
前記スペーサは、前記内縁が前記内管の外周面に沿うように設けられるとともに、前記内管の中心軸に対して傾斜する、熱間補修用ランス。  
【請求項２】
前記スペーサは、前記内管の中心軸に対して１０°〜８０°傾斜する角度に配置される、請求項１に記載の熱間補修用ランス。
【請求項３】
前記内管の中心軸を中心とした前記スペーサの周方向の角度範囲は、４５°〜１８０°である、請求項１又は２に記載の熱間補修用ランス。
【請求項４】
前記スペーサの内縁は前記内管の前記外周面に固定されており、
前記内管の前記外周面から前記スペーサの前記外縁までの間隔は、前記内管と前記外管との間の空隙の幅に対する８０％以上を占める、請求項１〜３のいずれか一項に記載の熱間補修用ランス。
【請求項５】
前記内管と前記外管との間には、前記内管の延長方向に沿って少なくとも２つの前記スペーサが設けられ、隣り合う前記スペーサ同士の距離は、１００ｍｍ〜３００ｍｍである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の熱間補修用ランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、コークス炉を補修するための熱間補修用ランスに関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭を乾溜してコークスを得るためのコークス炉は、炭化室と加熱室とが相互に重なり合った構造を有している。１基のコークス炉は通常、約１００門の炭化室を有している。各炭化室は例えば、約１５ｍの長さと、約５ｍの高さと、約４５〜５０ｃｍの幅とを有する薄い箱状となっており、その両端は炉蓋で開閉可能となっており、天井には石炭が投入可能な投入口が設けられている。
【０００３】
このコークス炉において石炭の乾溜が完了すると、炭化室の両端の炉蓋が開放され、片側の端部から押し出し機によってコークスを押し出して、他方の端部からコークスが排出される。コークスの排出が完了したら、炭化室の両端の炉蓋は閉じられ、投入口から石炭を投入し、再び石炭の乾溜が行われる。通常はこのようなサイクルが１日約１回行われる。
【０００４】
コークス炉は、石炭の乾溜時とコークスの排出時との温度変化を１日１回受けるので、その使用に伴ってこの温度変化により、炉壁を構成する煉瓦中に亀裂が発生し剥離が生じることがある。また、炉壁は、石炭及びコークスによる摩擦によって機械的な損傷が生じることもある。炭化室の炉壁にこのような損傷が生じると、コークスを押し出す際に損傷部にコークス粒が引っかかり、押し出し抵抗が大きくなりすぎて押し出せなくなることがある。また、この際、炉壁が炭化室から加熱室側へ押されることになるので、煉瓦壁面の膨れの原因ともなる。さらに、煉瓦の目地部の損傷が大きくなると、目地を通じて乾溜ガス（タールやピッチ等を含む）が加熱室に流れ込んで、燃焼不良により煤塵や黒鉛等が発生し、環境に悪影響を与える。このため、このような損傷は適宜補修される。
【０００５】
このような補修の方法としては、例えば、プラズマ溶射、レーザ溶射、火炎溶射等があるが、これらを行うためには大掛かりな装置が必要であることから、近年は、比較的簡易な装置で実現可能な溶射補修方法又は吹付け補修方法等の熱間補修方法が採用される。
【０００６】
溶射補修方法では、金属粉末（燃焼剤）と耐火性粉末との混合物（溶射材料）を酸素で運搬し、補修材としてこの溶射材料を高温の補修面に吹き付ける。吹き付けられた溶射材料は、補修面からの受熱により起こる金属粉末の酸化発熱反応により耐火性組成物を形成するとともに溶融して、補修面に付着する。
【０００７】
また、吹付け補修方法は、無機バインダーと水とからなる結合材と、シャモット、ハイアルミナ等の耐火物粒子とを混合した補修材を、高温の補修面に吹き付ける補修方法である。
【０００８】
このような熱間補修方法によるコークス炉の炉壁の補修において補修材を炉壁に吹き付けるために、熱間補修用ランスが用いられる。例えば、特許文献１に記載される熱間補修用ランスとしての溶射ランスは、金属管を有している。炉壁の補修では、コークスの排出後、炭化室の炉蓋を開けて熱間補修用ランスを差し込み、必要箇所に溶射材料を吹き付ける。
【０００９】
ここで、熱間補修用ランスの金属管がコークス炉の炭化室内の温度によって加熱されると、金属管の温度が上昇し、その弾性率が低下して、変形し、金属管の先端が垂れ下がってしまうおそれがあった。これを防ぐために、特許文献１に記載される熱間補修用ランスの金属管は内管と外管とを有し、内管と外管との間に空気を流して金属管を空冷している。さらに、特許文献１の図９に示すように、空気流路を確保するために内管と外管との間にはスペーサが設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１２−０１２５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、補修作業を行う際には熱間補修用ランスを施工面に近づけるため、熱間補修用ランスが受ける熱は均等ではない。そのため、特許文献１に記載される熱間補修用ランスのように、内管と外管との間に空気を流通させる場合であっても、部分的に冷却が不充分となってしまうことがある。そして、充分に冷却されていない部分は弾性率が下がるため、熱間補修用ランスの変形の原因となってしまうおそれがある。このように、熱間補修用ランスが変形すると、熱間補修用ランスを使用して補修作業を行う際の作業効率が低下する。さらに、補修作業中に熱間補修用ランスのどの箇所が変形するかについて予測することは困難である。そのため、補修作業中の熱間補修用ランスを、全体的に常に均等に冷却する必要があった。
【００１２】
この発明は、このような問題を解決するためになされ、全体が均等に冷却され、変形を防止することができる熱間補修用ランス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】
【００１３】
上記の課題を解決するために、この発明に係る熱間補修用ランスは、内部に補修材が流通する内管と、内管の径方向外側に設けられる外管とを備え、内管と外管との間には空気が流通するとともに、少なくとも１つのスペーサが設けられ、スペーサは、円弧状の内縁と、内縁の径方向外側に位置する円弧状の外縁とを有する円弧帯状の板部材であり、スペーサは、内縁が内管の外周面に沿うように設けられるとともに、内管の中心軸に対して傾斜する。
これにより、内管と外管との間を流通する空気が撹拌される。
【００１４】
また、この発明に係る熱間補修用ランスのスペーサは、内管の中心軸に対して１０°〜８０°傾斜する角度に配置されていてもよい。
【００１５】
また、内管の中心軸を中心としたスペーサの周方向の角度範囲は、４５°〜１８０°であってもよい。
【００１６】
さらに、スペーサの内縁は内管の外周面に固定されており、内管の外周面からスペーサの外縁までの間隔は、内管と外管との間の空隙の幅に対する８０％以上を占めてもよい。
【００１７】
また、内管と外管との間には、内管の延長方向に沿って少なくとも２つのスペーサが設けられ、隣り合うスペーサ同士の距離は、１００ｍｍ〜３００ｍｍであってもよい。
【発明の効果】
【００１８】
この発明に係る熱間補修用ランスによれば、全体が均等に冷却され、変形を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施の形態に係る熱間補修用ランスの全体構造を示す模式的な断面図である。
【図２】図１に示す熱間補修用ランスを軸方向に垂直に切断した場合の模式的な断面図を示すものであり、図２（ａ）は、図１の切断線Ａ−Ａに沿って、図２（ｂ）は、図１の切断線Ｂ−Ｂに沿って、図２（ｃ）は、図１の切断線Ｃ−Ｃに沿って、熱間補修用ランスを切断した断面図を、各々示している
【図３】図１に示す熱間補修用ランスの内管とスペーサとの関係を示す模式的な側面図である。
【図４】図４（ａ）は、スペーサを設けない状態の熱間補修用ランスを示す模式的な断面図であり、図４（ｂ）は、スペーサを設けた状態の熱間補修用ランスを示す模式的な断面図である。
【図５】この発明の別の実施の形態に係る熱間補修用ランスのスペーサの形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について添付図面に基づいて説明する。
熱間補修用ランスとしての溶射ランス１００は、内管１０と、内管１０の径方向外側に設けられる外管２０とを有する。内管１０および外管２０は、金属製の管であり、具体的にはＳＵＳ管である。内管１０の一端には、補修材Ｈの流入口１２ａが形成される。また、内管１０の他端には、略Ｌ字形状に屈折した筒状部材である補修材放出部１１が取付けられる。補修材放出部１１には、補修材Ｈを径方向外側に放出する放出口１２ｂが形成される。補修材Ｈは流入口１２ａから溶射ランス１００の内管１０に流入し、内管１０の内部を流通する。そして、補修材Ｈは、補修材放出部１１の放出口１２ｂから径方向外側に放出され、コークス炉の炉壁に吹き付けられる。
なお、以下の説明において、内管１０に対して流入口１２ａが設けられている側を上流側Ｆ１とし、放出口１２ｂが設けられている側を下流側Ｆ２とする。
【００２１】
また、外管２０の外周面の上流側Ｆ１の端部近傍には吸気口２１ａが形成される。また、外管２０の下流側Ｆ２の端部の開口は、排気口２１ｂを構成する。内管１０と外管２０との間には空気流路４が形成される。外管２０の吸気口２１ａから外管２０の内部に流入した空気は、空気流路４を上流側Ｆ１から下流側Ｆ２に向かって流通して、排気口２１ｂから流出する。これにより、溶射ランス１００の内管１０及び外管２０が冷却される。
【００２２】
内管１０と外管２０との間の空気流路４には、内管１０の延長方向に沿って複数の金属製のスペーサ５が設けられる。図２（ａ）に示すように、スペーサ５の各々は、一定の幅を有する円弧帯状の平坦な板部材である。スペーサ５は、円弧状の内縁５１と、内縁５１の径方向外側に位置する円弧状の外縁５２とを有している。スペーサ５は、内縁５１が内管１０の外周面１３に沿うように、内管１０と外管２０との間に嵌め込まれて設けられている。スペーサの内縁５１は、内管１０の外周面１３にロウ付けまたは溶接によって固定される。また、内管１０の中心軸Ｘと、スペーサ５の内縁５１および外縁５２の円弧の中心点とはほぼ重なっている。ここで、内管１０の中心軸Ｘを中心とした場合の、スペーサ５の周方向の角度範囲θ１は、１８０°である。また、内管１０の外周面１３からスペーサ５の外縁５２までの間隔Ｄは、内管１０と外管２０との間の空隙、すなわち空気流路４の幅Ｗに対する８０％以上を占める。
【００２３】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、内管１０の延長方向に沿って下流側Ｆ２から上流側Ｆ１へ順次配置されるスペーサ５ａ，５ｂ，５ｃは、互いに９０°毎に位相をずらしながら配置される。また、内管１０の中心軸Ｘの方向から見て、スペーサ５ａ，５ｂ，５ｃは、各々、隣り合う他のスペーサ５と一部が重なり合うように配置されている。
【００２４】
図３に示すように、スペーサ５は内管１０の中心軸Ｘに対して傾斜している。内管１０の中心軸Ｘに対するスペーサ５の傾斜角度θ２は、４５°である。また、隣り合うスペーサ５同士の距離Ｌは３００ｍｍである。なお、スペーサ５同士の距離Ｌは、スペーサ５の内縁５１および外縁５２の円弧の中心点を基準にして測った長さである。
【００２５】
以上より、この実施の形態に係る溶射ランス１００では、内管１０と外管２０との間に円弧帯状のスペーサ５が設けられ、スペーサ５は、内管１０の中心軸Ｘに対して傾斜する角度に配置される。これにより、図１に示すように、内管１０と外管２０との間の空気流路４を流通する空冷用の空気の流れＫは、スペーサ５によって撹拌されて旋回流となる。従って、溶射ランス１００の内管１０および外管２０は、全体的に均一に冷却されて、加熱による溶射ランス１００の変形が防止され、補修作業を行う際の作業効率が向上する。
【００２６】
また、内管１０と外管２０との間にスペーサ５を設けることにより、空気流路４のスペースを適切に確保することができる。具体的には、万一、溶射ランス１００が自重によって撓んだ場合、図４（ａ）に示すように、内管１０と外管２０との間にスペーサ５を設けていないと、空気流路４の一部が狭くなってしまう。これに対して、図４（ｂ）に示すように、内管１０と外管２０との間にスペーサ５を設けた場合、空気流路４のスペースが狭くなることを防止することができ、空気流路４のスペースを確保することができる。また、内管１０と外管２０との間にスペーサ５が設けられることにより、溶射ランス１００の剛性が高くなるため、変形を抑制することができる。
【００２７】
また、図３に示すように、スペーサ５は、内管１０の中心軸Ｘに対してθ２＝４５°傾斜する角度に配置される。なお、この実施の形態において、スペーサ５の傾斜角度θ２は４５°に限定されず、１０°〜８０°であればよく、より好ましくは、３０°〜６０°であればよい。すなわち、スペーサ５の傾斜角度θ２が４５°以上であれば、空気の流れＫに対するより高い撹拌効果を得ることができ、溶射ランス１００を全体的に充分に均一に冷却することができる。また、スペーサ５の傾斜角度θ２が８０°以下であれば、空気の流れＫに対する抵抗が少なく、空気流路４を流通する空気の流量を充分に確保することができる。
【００２８】
また、図２（ａ）に示すように、内管１０の中心軸Ｘを中心とした、円弧帯状のスペーサ５の周方向の角度範囲θ１は１８０°である。なお、この実施の形態において、スペーサ５の周方向の角度範囲θ１は１８０°に限定されず、図５に示すように、スペーサ１５の角度範囲θ１’は、４５°であってもよい。すなわち、スペーサ５の周方向の角度範囲θ１が４５°以上であれば、空気の流れに対するより高い撹拌効果を得ることができる。また、スペーサ５の周方向の角度範囲θ１が１８０°以下であれば、製造の手間やコストを抑えた上で、空気の流れＫに対する高い撹拌効果を得ることができる。従って、スペーサ５の角度範囲θ１は、４５°〜１８０°であることが好ましい。
【００２９】
また、図２（ａ）に示すように、内管１０の外周面１３からスペーサ５の外縁５２までの間隔Ｄは、内管１０と外管２０との間の空隙の幅Ｗに対する８０％以上を占める。すなわち、間隔Ｄが空隙の幅Ｗの８０％以上であれば、空気の流れＫに対する高い撹拌効果を得ることができ、また、空気流路４のスペースを適切に確保することができる。なお、内管１０の外周面１３からスペーサ５の外縁５２までの間隔Ｄが、内管１０と外管２０との間の空隙の幅Ｗに対して９０％以上を占める場合は、より確実に高い撹拌効果を得ることができ、より好ましい。
【００３０】
また、図３に示すように、隣り合うスペーサ５同士の距離Ｌは３００ｍｍである。なお、この実施の形態において、スペーサ５同士の距離Ｌは３００ｍｍに限定されず、１００ｍｍ〜３００ｍｍであればよい。すなわち、スペーサ５同士の距離Ｌが１００ｍｍ以上であれば、溶射ランス１００の製造の手間やコストを抑えた上で、空気の流れＫに対する高い撹拌効果を得ることができる。また、スペーサ５同士の距離Ｌが３００ｍｍ以下であれば、空気の流れＫに対する高い撹拌効果をより確実に得ることができる。
【００３１】
また、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、内管１０の中心軸Ｘの方向から見て、スペーサ５は、各々、隣り合う他のスペーサ５と一部が重なり合うように配置されている。これにより、空気の撹拌効果がより向上する。
また、これに限定されず、内管１０の中心軸Ｘの方向から見て、隣り合うスペーサ５同士が重なり合わず、各々の端部同士が一致するように配置されていても、同様に高い撹拌効果を得ることができる。
【００３２】
なお、この実施の形態において、スペーサ５の内縁５１は内管１０の外周面１３に固定されるが、スペーサ５の外縁５２が外管２０の内周面に固定されてもよい。
【００３３】
また、この実施の形態に係る熱間補修用ランスは、溶射補修方法に使用される溶射ランス１００だが、これに限定されず、吹付け補修方法等の他の熱間補修方法に使用される長尺のランスであってもよい。
【符号の説明】
【００３４】
５，１５  スペーサ、１０  内管、１３  内管の外周面、２０  外管、５１  スペーサの内縁、５２  スペーサの外縁、１００  溶射ランス（熱間補修用ランス）、Ｄ  内管の外周面からスペーサの外縁までの間隔、Ｗ  内管と外管との間の空隙の幅、Ｌ  隣り合うスペーサ同士の距離、Ｈ  補修材、Ｘ  内管の中心軸、θ１，θ１’  スペーサの周方向の角度範囲、θ２  内管の中心軸に対してスペーサが傾斜する角度。
【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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