(57)【要約】【課題】コークス炉の更新工事中、基礎補強工事を施さないか、最小限としても装炭車４を停止させるに十分な強度を有し、工事期間の短縮および工事費用を抑制でき、コークス炉生産減が回避され、老朽コークス炉の悪化を抑制でき、更新工事終了後には、容易に撤去できるコークス炉の装炭車４の車止め構造を提供する。【解決手段】石炭塔を支える既存の複数の柱１０の間に、横梁９を渡し、横梁９を渡す複数の柱１０には、複数の柱１０において横梁９の両端を支持する横梁受け１２を設け、横梁受け１２の端部に、横梁の水平移動を防止するブロック１２ａを設け、さらに横梁９に車体ストッパー７を設置するコークス炉の装炭車の車止め構造。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭塔を支える既存の複数の柱の間に、横梁を渡し、前記横梁を渡す複数の柱には、前記複数の柱において前記横梁の両端を支持する横梁受けを設け、前記横梁受けの端部に、前記横梁の水平移動を防止するブロックを設け、さらに前記横梁に車体ストッパーを設置することを特徴とするコークス炉の装炭車の車止め構造。
【請求項２】
前記横梁の下部と、前記石炭塔の床面に敷かれた敷板または軌条とを一体化する、支柱が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉の装炭車の車止め構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の装炭車の車止め構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉は、石炭を乾留する炭化室と、炭化室へ熱を供給するために燃料を燃焼する燃焼室と、燃焼室からの燃焼排ガスと燃料ガス、あるいは燃焼用空気との熱交換を行う蓄熱室との主として３つの部分から構成されている。そして、コークス炉は、燃焼室と炭化室が連接して設置されて一つの窯を構成し、この窯が炉団方向に複数（たとえば５０窯）集まって炉団を形成している。
【０００３】
この複数の炉団１は、たとえば、図１に示したように、装炭前の石炭（乾留前の石炭）を一時的に蓄える石炭塔２の両側に形成するなどして、複数の炉団１で一つの石炭塔２を共用している。
【０００４】
石炭塔２内の上方には、炭槽３が設けられ、炭槽３より、石炭塔２下に待機する装炭車４の装入ホッパーに乾留前の石炭を積載する。石炭を装入ホッパーに充填した装炭車４は、コークス炉の炉頂に敷設した軌条５を走行し、各炉団１の所定の炭化室１４に停車し上方から炭化室１４へ石炭を装入する。そして、装炭車４から炭化室１４に装入された石炭は、燃焼室１５の熱で加熱されることにより乾留されてコークス化する。
【０００５】
コークス炉の終端部には頑丈なデッキ６が設けられ、軌条５は、この終端部まで敷設されている。このデッキ６上の終端部では、軌条５からの脱線と、装炭車４の転落を防止する車体ストッパー７を設けた車止め構造となっている（たとえば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−８５３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、コークス炉を２０年〜３０年を越える期間で稼働して石炭乾留、コークス排出を繰り返すと、炭化室１４や燃焼室１５を形成している煉瓦が劣化し、崩壊してくる。このため、劣化した煉瓦壁などを撤去し、新たなコークス炉を立設する更新工事が行われる。この更新工事は、石炭塔２の両側すべての炉団１を同時に解体、更新する方法もあるが、一般的には生産減(コークス、ガス、化成品等)影響を最小限にするため、炉団単位で実施することが多い。
【０００８】
たとえば、図２に示すように、二点鎖線で示した石炭塔２の解体側の炉団（第１番目の窯〜第５０番目の窯まで。以降、解体側Ａコークス炉という）を解体し、もう片側である稼働側の炉団（第５１番目の窯〜第１００番目の窯まで。以降、稼働側Ｂコークス炉という）は、稼働状態で残しておく。解体側Ａコークス炉の更新工事が完了し、稼働が可能となったら、稼働側Ｂコークス炉の解体に取り掛かる。この際、石炭塔２は、更新せずに、そのまま利用する。このように石炭塔２の片側のコークス炉ごとに解体、更新することにより、コークス炉の更新工事中も高炉へのコークスの供給や所内へのＣＯＧ（コークス炉ガス）供給の低下を最低限に抑えた操業を継続できる。
【０００９】
このようなコークス炉の更新工事（パドアップ、再建設）では、石炭塔２から、解体側Ａコークス炉へ、装炭車４が転落しないように安全対策として、たとえば、図２に示したような位置に、車体ストッパー７を設置することが必要となる。
【００１０】
この場合、車体ストッパー７は、石炭塔２内か、石炭塔２と解体側Ａコークス炉の間の中間部８０に設置することが必要となる。解体側Ａコークス炉の工事に関わらず石炭塔２からの石炭供給は常に稼働状態にあるので、石炭塔２本体の工事は、最も工事時間の確保が難しい設備である。
また、車体ストッパー７を固定する場所が、石炭塔２に敷設した軌条５（石炭塔２の床面８）や中間部８０は、車体ストッパー７を設置する構造になっていないので、重量２００ｔを超える装炭車４の衝突エネルギーを全て受け止めるには強度（耐力）が不十分で、補強が必要になる。
【００１１】
仮定として車体ストッパー７を、中間部８０に取り付けた場合、この中間部８０の真下は、炉体メンテナンス用の道工具機器類の格納空間に相当し、装炭車４の軌条５の基礎として他の場所と比較して脆弱な場所なので、補強無しの状態では、完全に装炭車４を止めることができない。
【００１２】
従って、石炭塔２の床面８や、中間部８０の場所で車体ストッパー７にかかる衝撃エネルギーを受けるためには、地下室底盤コンクリートから炉頂部まで繋がる独立した柱による補強が必要となる。即ち、地下室、１ＦＬ（変更弁室レベル）、２ＦＬ（プラットホームレベル）、炉頂までの大掛かりな基礎補強工事が必要になる。当然、基礎補強工事に必要な工事期間を確保するには、更新工事前の月間定修日（コークスの生産を数時間停止するコークス炉のメンテナンス日）等を数ヶ月利用した長期計画を実施しなければならない。
【００１３】
検討を行ったところ、基礎補強工事を、コークス炉の通常操業中に行なわなければならず、石炭塔２へ装炭車４の通行頻度が高く連続した有効な工事時間が取れないため、実現性はかなり低く不可能に近いと思われる。
次に、コークスの減産を少なくする基礎補強工事方法として、月間定修日ごとに部分補強工事を行い、これを繰り返して比較的長い工事期間をかけて、基礎補強工事を完遂することが考えられる。しかしながら、更新工事開始予想時期から数ヶ月あるいは、一年以上前から計画的に基礎補強工事を実施しなければならず、工事費用が高くなる割には工事効率が悪く、工事品質も不十分な、課題の多い方法である。
【００１４】
以上の結果、基礎補強工事を実施可能な時期は、更新工事開始後となる。その場合でも、解体側Ａコークス炉はもちろん、稼働側Ｂコークス炉も基礎補強工事を終えて車体ストッパー７を取り付けるまでは石炭塔２が使用できないため、コークス炉の操業が停止する。コークス炉の操業を停止すると、エネルギー不足対策等、大きな生産・コスト影響が発生する。また、中間部８０等の石炭塔２から外れた場所へ、車体ストッパー７を設置する場合は、基礎補強範囲がさらに広くなるので、工事期間としても相当長くなる。
【００１５】
長期にわたるコークス炉の操業休止、装炭車４の通行制限、および石炭塔２の使用制限等の予測できない制約は、コークス生産影響（減産）の原因となる。また、更新工事に先立って、基礎補強工事を行うこととコークス生産を両立させるため、コークス炉の稼働、停止を繰り返すことは、老朽化したコークス炉の更なる炉体悪化要因にもなる。
【００１６】
さらに、軌条５と軌条５の基礎で、装炭車４が停止する際の衝撃エネルギーを吸収しようとすると、車体ストッパー７を固定する部分は大型となる。石炭塔２の給炭位置（すでに設けられている炭槽３の数や配置）を変えないのであれば、大型化した車体ストッパー７を固定する部分は、石炭塔２内の解体側Ａコークス炉側の給炭位置の外側か、解体側Ａコークス炉側の石炭塔２の外に設けることになる。その場合、大型化した車体ストッパー７を固定する部分が、解体側Ａにはみ出すので、解体側Ａコークス炉の解体工事用のスペースが狭くなる。一方、工事用のスペースを広くする場合は、操業制約（給炭可能な炭槽３の減少）を許容しなければ、工事は成立しない。
【００１７】
そもそも、車体ストッパー７は、更新工事期間中の仮設のものであり、更新工事が完了した時点では撤去しなければならない。解体側Ａコークス炉の更新工事完了後、稼働側Ｂコークス炉の更新工事を引き続き実施する場合、解体側Ａコークス炉の更新工事用に設置した車体ストッパー７の流用はできない。あらためて、稼働側Ｂコークス炉側に同様の車体ストッパー７を取り付けるための基礎補強工事が必要となる。このように、コークス炉の更新工事の際に、基礎補強工事を行って、車体ストッパー７を設置する車止め構造は、工事難易度、工事期間、工事費用が高い割には、不経済な設備である。
従って、工事期間、工事費用対効果の点からすると、コークス炉の更新工事の際に、仮設のものである車体ストッパー７を設置するための基礎補強工事は、省略することが望まれる。
【００１８】
本発明は、コークス炉の更新工事中、基礎補強工事を施さないか、補強を最小限としても装炭車４を停止させるに十分な強度を有し、工事期間の短縮および工事費用を抑制でき、コークス炉生産減が回避され、老朽化したコークス炉の悪化を抑制でき、更新工事終了後には、容易に撤去できるコークス炉の装炭車の車止め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】
【００１９】
本発明は、上記の課題を解決するものであり、その要旨とするところは、以下のとおりである。
（１）石炭塔を支える既存の複数の柱の間に、横梁を渡し、前記横梁を渡す複数の柱には、前記複数の柱において前記横梁の両端を支持する横梁受けを設け、前記横梁受けの端部に、前記横梁の水平移動を防止するブロックを設け、さらに前記横梁に車体ストッパーを設置することを特徴とするコークス炉の装炭車の車止め構造。
（２）前記横梁の下部と、前記石炭塔の床面に敷かれた敷板または軌条とを一体化する、支柱が設けられていることを特徴とする（１）に記載のコークス炉の装炭車の車止め構造。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、コークス炉の装炭車４の車止め構造は、十分な強度を有し、工事期間が短縮でき、工事費用が抑制でき、コークス炉生産減が回避され、老朽コークス炉の悪化を抑制することができる。また、コークス炉を更新した後は、簡単に撤去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】コークス炉更新前の、石炭塔２、装炭車４の操業運行状況を示した図である。
【図２】解体側Ａコークス炉を工事中の、石炭塔２、装炭車４の操業運行状況を示した図である。
【図３】（ａ）本発明のコークス炉の装炭車４の車止め構造における横梁９の設置位置について、石炭塔２の上面から示した図である。（ｂ）本発明のコークス炉の装炭車４の車止め構造における横梁９の設置位置について、石炭塔２の立面から示した図である。
【図４】（ａ）横梁受け１２を設置する工程を示す、図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。（ｂ）横梁９を設置する工程を示す、図３（ａ）のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】（ａ）下部支柱１１ａを設置した際の、図３（ａ）のＤ−Ｄ断面図である。（ｂ）横梁９に車体ストッパー７を設置した状態を示す断面図である。
【図６】本発明のコークス炉の装炭車４の車止め構造の詳細について、石炭塔２の炉団方向から示した立面から示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図３（ａ）（ｂ）に示したように、もともと、石炭塔２には、石炭塔２を構成させるための柱１０（コンクリート製または鋼製）が複数設けられている。この柱１０は、石炭塔２を支えるという目的上、コークス炉基礎底盤コンクリートの上に、十分な強度で建設されている。そのため、更なる基礎補強工事を施さずとも、車体ストッパー７を支える十分な強度を有していることが期待された。
【００２３】
そこで、装炭車４を停止させるに必要な衝撃に対し、柱１０の間に横梁９を渡して、柱１０に横梁９の両端を、ブロック１２ａを設けた横梁受け１２により支持し、横梁９に車体ストッパー７を設置した構造について、強度計算を行った。なお、ブロック１２ａは、解体側Ａへの横梁９の水平移動を防止する。この構造を図３（ａ）（ｂ）に示した。計算の結果、この構造は、十分に装炭車４を停止させる衝突エネルギーに耐え得ることが明らかとなった。
【００２４】
本発明では、車体ストッパー７を固定する部材に、石炭塔２をもともと支える、頑丈な柱１０を利用することで、新たな基礎補強工事をほとんど施すことなく装炭車４の車止めを行う車体ストッパー７を設置することができる。柱１０に横梁９を支持する横梁受け１２と、横梁９の水平方向を固定する横梁受け１２に設けたブロック１２ａにより、衝突の荷重の大部分を受け止めることができるので、軌条５等の基礎補強工事を行わないか、最小限とすることが可能になり、車体ストッパー７の設置のための工事期間の短縮が可能となる。
【００２５】
本発明により、装炭車４の軌条５上だけに設置する車体ストッパー７を軌条５とその基礎で固定する構造に比べ、軌条５とその基礎（コンクリートを含む）を補強する基礎補強工事の負担が軽減され、固定方法が小規模、小型化される。
この結果、軌条５の基礎補強工事のためのコークス炉の長期にわたる操業休止や、装炭車４の通行制限、および石炭塔２の炭槽３の使用制限等の制約は大幅に緩和される。そのため、コークス生産影響（減産）の解消とともに炉団１の操業休止等が回避されるため、老朽化したコークス炉の炉体悪化要因も解消することが可能となる。
【００２６】
また、解体側Ａコークス炉の工事が完了した後に撤去する際も、柱１０に固定の横梁受け１２に支持されている横梁９を撤去すればよいだけである。また、撤去した横梁９は解体側Ａコークス炉の更新工事完了後、引き続き稼働側Ｂコークス炉の更新工事を実施する場合、流用が可能である。仮に、本発明を採用しない場合、車体ストッパー７を固定するために、柱１０以外の基礎等を新たに打ち込む基礎補強工事を施すことになる。その場合、コークス炉の更新工事が終了し、車体ストッパー７を設けた車止め構造を撤去する際も、新たに打ち込んだ基礎杭等も撤去しなければならないので、長い工事期間と高い工事費用がかかる。
【００２７】
横梁９は、地上で一本の構造体に組立後に上架しても、分割可能な架構体のどちらでも良い。分割した場合、更新するコークス炉の操業休止直前の短い工事期間で設置が可能である。
【００２８】
横梁９を設ける柱１０は、解体側Ａコークス炉に一番近い石炭塔２の柱１０が好ましい。また、図３（ａ）（ｂ）と、図３（ａ）のＣ−Ｃ断面を示した図４、図３（ａ）のＤ−Ｄ断面を示した図５（ａ）に示したように、横梁９は、横梁受け１２を介して設ける。
図２の、×で示した炭槽３のように、横梁９、車体ストッパー７を最も解体側Ａコークス炉に設けても、解体側Ａコークス炉側の炭槽３は、使用できないケースがある。
【００２９】
具体的に図３〜６を参照し、一実施形態として各部の構成と、横梁９の設置手順を説明する。
【００３０】
柱１０に設ける横梁受け１２は、図３、図４、図５（ａ）に示すように、横梁９の水平移動を防止するブロック１２ａ、係止部１２ｂ、ブロック支持ブラケット１２ｃ、転倒防止用アングル１２ｄと落下防止用アングル１２ｅで構成されている。係止部１２ｂ、ブロック支持ブラケット１２ｃは、横梁受け１２の一部を構成している。そして、係止部１２ｂ、ブロック支持ブラケット１２ｃは、横梁受け１２のそれぞれ端部に設けられている。
【００３１】
横梁９の水平移動を防止するブロック１２ａは、横梁受け１２から石炭塔２の内部方向につき出して形成された凸形状である。横梁９の水平移動を防止するブロック１２ａは、車体ストッパー７と横梁９から伝達される装炭車４の衝撃力を水平力として受ける機構を得るために、横梁９と分離するが、石炭塔２の柱１０に固定した横梁受け１２自体とは溶接することなどにより、衝撃力を受けるに十分な大きさと強度となるよう一体化する。
【００３２】
係止部１２ｂは、柱１０の稼働側Ｂの面に密着し、横梁受け１２が解体側Ａに動くことを防止する。また、横梁受け１２は、横梁９を支持する柱１０の稼働側Ｂコークス炉の面に密着する係止部１２ｂで固定され、装炭車４が車体ストッパー７に衝突した際は、横梁９の衝撃力を、横梁９の水平移動を防止するブロック１２ａで受けると同時に、係止部１２ｂでも衝撃力を受け止める。
【００３３】
ブロック支持ブラケット１２ｃは、装炭車４が車体ストッパー７に衝突した際に横梁９の衝撃力で横梁９の水平移動を防止するブロック１２ａが外に開いて横梁９が外れないようにするための役割である。ブロック支持ブラケット１２ｃは柱１０の解体側Ａの面に密着して設置が可能であれば、柱１０と固定をしなくても、機能は同じである。
【００３４】
転倒防止用アングル１２ｄと落下防止用アングル１２ｅは、横梁受け１２から石炭塔２の内部方向につき出して設けられており、横梁９の設置を容易にする。横梁９の水平移動を防止する１２ａによって、横梁９の解体側Ａ面が支持されるが、横梁９の残りの３面のうち、転倒防止用アングル１２ｄと落下防止用アングル１２ｅにガイドされることによって、横梁９の上面以外の残りの２面の配置が決定できる。その結果、横梁９を上面以外の３面で支持することができる。
【００３５】
横梁９を柱１０に設置するには、最初に柱１０に、横梁受け１２を設ける（図４（ａ））。この際、横梁受け１２の据付位置が変わらないように、仮受材１３で支持してもよい。
次に、横梁９を重機で吊り下げ、横梁受け１２に設置する（図４（ｂ））。横梁９には、その下部と、石炭塔２内の敷板５ａまたは軌条５とを一体化する、支柱１１を設けることが好ましい。図５（ａ）に示したように、敷板５ａ側に、下部支柱１１ａを設けて、横梁９を設置する際に、横梁９に設けた支柱１１と、下部支柱１１ａを接続してもよい。支柱１１については後にも詳細に説明する。
【００３６】
横梁９と横梁受け１２は溶接固定をせずに、転倒防止用アングル１２ｄと落下防止用アングル１２ｅ、および、横梁９の水平移動を防止するブロック１２ａの３面で拘束されているが、固定はしてはいないことが好ましい。理由は、衝撃力に対し横梁９の水平移動を防止するブロック１２ａで受け、石炭塔２の柱１０へ直接せん断力等が働かない構造とするためである。
【００３７】
横梁９を設置した後、図５（ｂ）に示したように、横梁９に車体ストッパー７を設置する。なお、図５（ｂ）において、横梁受け１２の記載は省略している。
【００３８】
本発明では、前述したように、横梁９には、その下部と、石炭塔２内の敷板５ａまたは軌条５とを一体化する、支柱１１（下部支柱１１ａ）を設けることが好ましい。支柱１１（下部支柱１１ａ）を設ける場所は、図６に示したように、車体ストッパー７の真下、装炭車４の軌条５の上が好ましい。なお、図６において、軌条５の記載は省略している。
【００３９】
支柱１１（下部支柱１１ａ）は、装炭車４が車体ストッパー７へ衝突した際に発生する下方の回転モーメント力を受け止め、車体ストッパー７自体や石炭塔２の柱１０に設置した横梁９の構造部材および横梁受け１２へ水平力を作用させることで石炭塔２の柱１０自体への衝撃力を軽減する役目を果たす。支柱１１（下部支柱１１ａ）と、敷板５ａまたは軌条５との一体化は、図示しないが溶接や転倒防止アンカーなどにより行えばよい。
【００４０】
また、柱１０と、横梁受け１２の係止部１２ｂとの固定には、図６には、図示していないケミカルアンカーを用いることができる。
【００４１】
車体ストッパー７は、図３（ｂ）に示したように、衝突・停止の際に、装炭車４が最初にあたるような位置と構造で横梁９に設けられれば良く、公知のストッパーを使用できる。たとえば、油圧ダンパーなどを使用できる。車体ストッパー７には、衝撃吸収機能を付与することが好ましい。
【００４２】
本発明の装炭車４の車止め構造の工事を行う手順としては、たとえば、次のような手順が考えられる。
石炭塔２の柱１０に固定する横梁受け１２は、装炭車４の走行範囲に支障がないので、解体側Ａコークス炉の操業休止より早い段階の月間定修日で取り付ける。横梁９は解体側Ａコークス炉への装炭車４の走行が不要となる操業休止当日、あるいは前日の段階で、石炭塔２の柱１０間へ重機で吊り上げ設置する。
この横梁９を設置した段階から、既に石炭塔２から解体側Ａコークス炉への装炭車４の侵入は防止される。
横梁９の支柱１１と敷板５ａまたは軌条５を一体化し、横梁９に車体ストッパー７の油圧ダンパーを取り付け、装炭車４の車止め構造は完成する。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明により、コークス炉の更新工事の際に設ける、装炭車４の車止め構造を、短い工事期間と安い工事費用で設けることができ、更新工事後に車止め構造を撤去することも容易であり、さらに撤去した横梁９は引き続き更新する稼働側Ｂコークス炉の車止め用に流用できるので、コークス炉の更新工事全体としても、工事期間の短縮や工事費用の抑制が可能となる。
【符号の説明】
【００４４】
１…炉団、２…石炭塔、３…炭槽、４…装炭車、５…軌条、５a…敷板、６…デッキ、７…車体ストッパー、８…床面、８０…中間部、９…横梁、１０…柱、１１…支柱、１２…横梁受け、１２ａ…ブロック、１２ｂ…係止部、１２ｃ…ブロック支持ブラケット、１２ｄ…転倒防止用アングル、１２ｅ…落下防止用アングル、１３…仮受材、１４…炭化室、１５…燃焼室、Ａ…解体側、Ｂ…稼働側
【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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