(57)【要約】【課題】目地に生じる亀裂や隙間を防止することが可能なコークス炉の炉体構築方法を提供する。【解決手段】炉体構築現場から離れた別地において、互いに直交する第１および第２の方向を含む平面方向に複数の煉瓦を並べてなる煉瓦層が平面方向と直交する第３の方向に複数段積層された複数の煉瓦壁モジュール１０を予め形成する煉瓦壁モジュール形成工程と、炉体構築現場において、複数の煉瓦壁モジュール１０の各々の第３の方向が一致するように、複数の煉瓦壁モジュール１０を複数段積層して煉瓦壁を形成する煉瓦壁形成工程と、を備え、煉瓦壁形成工程の際、複数の煉瓦壁モジュール１０を積層する際に、上下に隣接する煉瓦壁モジュール１０同士の間の横目地２ｂ１または、炉体構築現場に設けられた煉瓦２５と煉瓦壁モジュール１０との間の横目地２ｂ１に、モルタル１９と、該モルタルと同一の材質の耐火物からなるスペーサ１８とを設ける【選択図】図１８
2015178566.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉体構築現場から離れた別地において、互いに直交する第１および第２の方向を含む平面方向に複数の煉瓦を並べてなる煉瓦層が前記平面方向と直交する第３の方向に複数段積層された複数の煉瓦壁モジュールを予め形成する煉瓦壁モジュール形成工程と、
前記炉体構築現場において、複数の前記煉瓦壁モジュールの各々の前記第３の方向が一致するように、複数の前記煉瓦壁モジュールを複数段積層して煉瓦壁を形成する煉瓦壁形成工程と、
を備え、
前記煉瓦壁形成工程の際、上下に隣接する前記煉瓦壁モジュール同士の間の横目地または、上下に隣接する前記炉体構築現場に設けられた煉瓦と前記煉瓦壁モジュールとの間の横目地に、モルタルと、該モルタルと同一の材質の耐火物からなるスペーサとを設けることを特徴とするコークス炉の炉体構築方法。
【請求項２】
前記スペーサは、積層される前記煉瓦壁モジュールの重量および前記スペーサの強度に応じて、設けられる面積が決定されることを特徴とする、請求項１に記載のコークス炉の炉体構築方法。
【請求項３】
前記煉瓦壁形成工程の際、前記横目地に設けた前記モルタルが硬化する前に、さらに上段に前記煉瓦壁モジュールを積層させ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炉体構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の炉体構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉の炉体は、複数の煉瓦を積み上げた煉瓦積み構造体であり、主に、蓄熱室、コーベル、燃焼室、炭化室、及び炉頂からなる。燃焼室と炭化室は炉団方向と呼ばれる方向に沿って交互にそれぞれ複数配列されている。また、燃焼室と炭化室は、燃焼室の周囲を囲む煉瓦壁によって区画されている。燃焼室は、煉瓦壁で周囲を囲まれた領域内においてフリュー（煙道）と呼称される複数の小室に区画されている。
【０００３】
コークス炉の炉体を構築する際、隣接する煉瓦同士の目地部には、煉瓦同士の接合および目地間隔の確保を目的に不定形耐火物であるモルタルが設けられる。モルタルは、乾燥することで硬化するが、施工された直後はペースト状であるため強度がない。このため、上下段に煉瓦を積層させる際に、上段の煉瓦の重みによって上下段の横目地部に設けられたモルタルが潰れ、所定の目地部の間隔を確保できない場合がある。このような場合、炉体の寸法精度が悪くなる。また、炉体構築時のモルタル施工が不適切であると、コークス押し出し時や石炭装入時に受ける衝撃により目地に亀裂が発生し、ガス漏れや煉瓦のずれの原因となる。また、亀裂が生じた場合には補修が必要となり、生産能率の低下を招く。
【０００４】
横目地の間隔を確保する方法として、上下段に煉瓦を積層する際に、強度をもったスペーサを設けることが知られている。
例えば、特許文献１には、上下段に積層される煉瓦の横目地に丸棒からなるスペーサ部材を設け、モルタルを流し込むことで、一横目地の間隔を確保する煉瓦積みの方法が開示されている。
また、公知な技術として、上下段に積層される煉瓦の横目地に、スペーサとして木片を設ける煉瓦積みの方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６２−２５６６０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された煉瓦積みの方法は、熱膨張量の違いからスペーサ部材である丸棒とモルタルとの間に亀裂が発生する場合がある。
また、スペーサに木片を用いる煉瓦積みの方法は、コークス炉が稼働する際に発生する熱により木片が炭化し、目地部内に隙間を生じる。目地部内に生じた隙間は、モルタルの接着強度を低下させるため、煉瓦のずれの原因となる。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、目地に生じる亀裂や隙間を防止することが可能なコークス炉の炉体構築方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るコークス炉の炉体構築方法は、炉体構築現場から離れた別地において、互いに直交する第１および第２の方向を含む平面方向に複数の煉瓦を並べてなる煉瓦層が平面方向と直交する第３の方向に複数段積層された複数の煉瓦壁モジュールを予め形成する煉瓦壁モジュール形成工程と、炉体構築現場において、複数の煉瓦壁モジュールの各々の第３の方向が一致するように、複数の煉瓦壁モジュールを複数段積層して煉瓦壁を形成する煉瓦壁形成工程と、を備え、煉瓦壁形成工程の際、上下に隣接する煉瓦壁モジュール同士の間の横目地または、炉体構築現場に設けられた煉瓦と煉瓦壁モジュールとの間の横目地に、モルタルと、モルタルと同一の材質の耐火物からなるスペーサとを設ける。
また、このコークス炉の炉体構築方法において、スペーサは、積層される煉瓦壁モジュールの重量およびスペーサの強度に応じて、設けられる面積が決定されてもよい。
また、このコークス炉の炉体構築方法において、煉瓦壁形成工程の際、横目地に設けたモルタルが硬化する前に、さらに上段に煉瓦壁モジュールを積層させてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係るによれば、目地部に生じる亀裂や隙間を防止することが可能なコークス炉の炉体構築方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係るコークス炉の炉体の構成を示す正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】図２に示す煉瓦壁の側面図である。
【図４】図１の炉体の構築に用いられる煉瓦壁モジュールの斜視図である。
【図５】図４の煉瓦壁モジュールの側面図である。
【図６】図５の一部を拡大した拡大側面図である。
【図７】図４の煉瓦壁モジュールの平面図である。
【図８】図７の一部を拡大した拡大平面図である。
【図９】図８のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図１０】図４の煉瓦壁モジュールの底面図である。
【図１１】図１０の一部を拡大した拡大底面図である。
【図１２】図７の煉瓦壁モジュールに搬送フレームを装着した状態を示す平面図である。
【図１３】図１２の矢印Ｌの方向から視た側面図である。
【図１４】図１２の矢印Ｍの方向から視た把持機構の構成を拡大して示す図である。
【図１５】本実施形態のコークス炉の炉体構築を説明するためのフローチャートである。
【図１６】本実施形態のコークス炉の炉体構築において、煉瓦壁モジュールの据付工程を説明するための図であって、炉体構築現場にスペーサを載置した状態を示す斜視図である。
【図１７】本実施形態のコークス炉の炉体構築において、煉瓦壁モジュールの据付工程を説明するための図であって、炉体構築現場に初段の煉瓦壁モジュールを据え付けた状態を示す側面図である。
【図１８】炉体構築現場の煉瓦と初段の煉瓦壁モジュールの最下段の煉瓦との離間状態を示す図である。
【図１９】煉瓦壁モジュールの重量と、スペーサの必要面積との関係を示すグラフである。
【図２０】本実施形態のコークス炉の炉体構築において、煉瓦壁モジュールの据付工程を説明するための図であって、初段の煉瓦壁モジュールにスペーサを載置した状態を示す斜視図である。
【図２１】本実施形態のコークス炉の炉体構築において、煉瓦壁モジュールの据付工程を説明するための図であって、初段の煉瓦壁モジュールに次段の煉瓦壁モジュールを据え付けた状態を示す側面図である。
【図２２】初段の煉瓦壁モジュールの最上段の煉瓦と次段の煉瓦壁モジュールの最下段の煉瓦との離間状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係るコークス炉の炉体構築について、図１乃至図２２を用いて説明する。なお、図面を見易くするため、図３、図５、図１７、図２１においては、後述する煉瓦壁モジュールの最下段（１段目）に位置する煉瓦をハッチングで示している。また、図１０及び図１１は煉瓦壁モジュールの底面図であるため、煉瓦壁モジュールの平面図である図７及び図８に対して第１の外壁部分１０ａと第２の外壁部分１０ｂとが紙面に向かって上下入れ替わっている。
【００１１】
まず、コークス炉の炉体１の構成について図１乃至図３を用いて説明する。
本実施形態に係るコークス炉は、図１乃至図３に示す炉体１を備えている。また、本実施形態に係るコークス炉は、図示していないが、炭槽、移動機（装炭車，押出機，ガイド車，消火車）、消火設備等を備えている。
炉体１は、複数の煉瓦２を積み上げた煉瓦積み構造体であり、Ｘ方向又はＹ方向に沿う横目地２ｂは連続目地であるが、Ｚ方向に沿う縦目地２ａは段毎に交互になった千鳥配列をとっている。また、炉体１は、主に、蓄熱室３、コーベル４、燃焼室５、炭化室７、及び炉頂８からなり、燃焼室５と炭化室７とがＹ方向に沿って交互にそれぞれ複数配列されている。燃焼室５と炭化室７は、燃焼室５の周囲を囲むようにして形成された煉瓦壁６で区画されている。燃焼室５は、煉瓦壁６で周囲を囲まれた領域内において複数のフリュー領域５ａに区画されている。
【００１２】
煉瓦壁６及び炭化室７は、互いに直交するＸ方向（長手方向）及びＹ方向（短手方向）を含む平面方向においてＸ方向に延在し、このＸ方向を長手方向とする長尺状で形成されている。また、煉瓦壁６及び炭化室７は、Ｘ方向及びＹ方向とそれぞれ直交するＺ方向（高さ方向）に高さを有する構成になっている。本実施形態において、煉瓦壁６及び炭化室７は、Ｘ方向の長さが約１６ｍ程度、Ｚ方向の高さが約６〜８ｍ程度である。また、煉瓦壁６のＹ方向の幅は約７５０〜１１５０ｍｍ程度、炭化室７のＹ方向の幅は約４００〜６００ｍｍ程度である。
燃焼室５の周囲を囲む煉瓦壁６は、図４乃至図１１に示す煉瓦壁モジュール１０を用いたモジュール工法で構築されている。本実施形態では、１つの煉瓦壁６に対して５個の煉瓦壁モジュール１０が用いられている（図３参照）。煉瓦壁モジュール１０は、炉体１の一部もしくは全体の更新時や新築時の構築に用いることができる。
【００１３】
次に、煉瓦壁モジュール１０の構成について図４乃至図１１を用いて説明する。
煉瓦壁モジュール１０は、Ｘ方向及びＹ方向を含む平面方向において複数の煉瓦２を並べてなる煉瓦層が該平面方向と直交するＺ方向に複数段積層された煉瓦積み構造になっている。本実施形態では、煉瓦壁モジュール１０は、例えば８段積層構造になっている（図５参照）。
ここで、煉瓦壁モジュール１０の説明において、下から数えて第８段目、すなわち最上段の煉瓦層を構成する煉瓦２を個別に煉瓦１３と呼ぶこともある。また、下から数えて第１段目、すなわち最下段の煉瓦層を構成する煉瓦２を個別に煉瓦１４と呼ぶこともある。
【００１４】
煉瓦壁モジュール１０は、Ｘ方向に延在し、Ｙ方向において互いに離間する第１及び第２の外壁部分１０ａ，１０ｂと、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向において互いに離間し、かつ第１及び第２の外壁部分１０ａ，１０ｂのそれぞれに連結された第３及び第４の外壁部分１０ｃ，１０ｄとを有している。
また、煉瓦壁モジュール１０は、第１乃至第４の外壁部分１０ａ〜１０ｄで周囲を囲まれた領域内においてＹ方向に延在し、第１及び第２の外壁部分１０ａ，１０ｂのそれぞれに連結され、かつＸ方向に所定の間隔を置いて配列された複数の内壁部分１０ｅとを有している。
【００１５】
そして、煉瓦壁モジュール１０は、第１及び第２の外壁部分１０ａ，１０ｂが第３及び第４の外壁部分１０ｃ，１０ｄよりも長い長方形の平面形状で形成されている。
ここで、煉瓦壁モジュール１０は、第１乃至第４の外壁部分１０ａ〜１０ｄで周囲を囲まれた領域を有し、この領域は前述した燃焼室５に対応するので、煉瓦壁モジュール１０においても燃焼室５と呼ぶ。また、第１乃至第４の外壁部分１０ａ〜１０ｄで周囲を囲まれた領域は複数の内壁部分１０ｅで複数の小室に区画されており、この小室は前述のフリュー領域５ａに対応するので、煉瓦壁モジュール１０においてもフリュー領域５ａと呼ぶ。すなわち、煉瓦壁モジュール１０は、第１乃至第４の外壁部分１０ａ〜１０ｄで周囲を囲まれた燃焼室５が、複数の内壁部分１０ｅにより複数のフリュー領域５ａに区画されている。
【００１６】
煉瓦壁モジュール１０において、Ｘ方向及びＹ方向を含む平面方向において互いに隣り合う２つの煉瓦２の間の縦目地２ａ、及び、Ｚ方向において互いに隣り合い２つの煉瓦２の間の横目地２ｂは、モルタル１９で充填されている（図６参照）。煉瓦２は例えば耐熱性の珪石材料で形成されている。モルタル１９の詳細は後述する。
煉瓦壁モジュール１０において、最上段（第８段目）の煉瓦層は、図７及び図８に示すように、主に、異形の煉瓦１３ａ〜煉瓦１３ｇ、フロント煉瓦と呼称される異形の煉瓦１３ｒ〜１３ｔ等を含む複数の煉瓦１３（煉瓦２）の組み合わせによって構成されている。
【００１７】
最上段（第８段目）の煉瓦層において、第１及び第２の外壁部分１０ａ，１０ｂは、煉瓦１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ，１３ｅ，１３ｒ，１３ｓの組み合わせによって形成されている。また、第３及び第４の外壁部分１０ｃ，１０ｄは、内方に向かって２列になっており、煉瓦１３ｄ，１３ｅ，１３ｆからなる列と、煉瓦１３ｒ，１３ｓ，１３ｔからなる列との組み合わせによって形成されている。また、内壁部分１０ｅは、煉瓦の組み合わせが異なる２種類の内壁部分１０ｅ１，１０ｅ２があり、一方の内壁部分１０ｅ１は煉瓦１３ｂ、１３ｆの組み合わせによって形成され、他方の内壁部分１０ｅ２は煉瓦１３ｃ、１３ｇの組み合わせによって形成されている。
【００１８】
最上段の第１及び第２の外壁部分１０ａ，１０ｂにおいて、煉瓦１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ，１３ｅは、Ｘ方向においてそれぞれ互いに連結されている。また、最上段の第３及び第４の外壁部分１０ｃ，１０ｄにおいて、外側の列を構成する煉瓦１３ｒ，１３ｓ，１３ｔ、内側の列を構成する煉瓦１３ｄ，１３ｅ，１３ｆは、Ｙ方向において列毎にそれぞれ互いに連結されている。
煉瓦１３ｂ及び１３ｃは、外壁部分及び内壁部分を構成している。第１の外壁部分１０ａ及び内壁部分１０ｅ（１０ｅ１）を構成する煉瓦１３ｂと、第２の外壁部分１０ｂ及び内壁部分１０ｅ（１０ｅ１）を構成する煉瓦１３ｂとは、煉瓦１３ｆを介在して互いに支持されている。また、第１の外壁部分１０ａ及び内壁部分１０ｅ（１０ｅ２）を構成する煉瓦１３ｃと、第２の外壁部分１０ｂ及び内壁部分１０ｅ（１０ｅ２）を構成する煉瓦１３ｃとは、煉瓦１３ｇを介在して互いに支持されている。
【００１９】
なお、第２段目から第７段目の煉瓦層においても、最上段（第８段目）の煉瓦層と同様の煉瓦１３の組み合わせによって構成されている。ただし、同一煉瓦層内（Ｘ方向又はＹ方向）において互いに隣り合う２つの煉瓦２の間の縦目地２ａがＺ方向（積層方向）において互いに隣り合う２つの煉瓦層に亘って一直線状に繋がるのを避けるため、例えば煉瓦１３ｂ及び１３ｆの組み合わせからなる煉瓦群と、煉瓦１３ｃ及び１３ｇの組み合わせからなる煉瓦群との配置を段毎（層毎）に入れ替える等の工夫がなされている。
煉瓦壁モジュール１０において、最下段（第１段目）の煉瓦層は、図１０及び図１１に示すように、主に、異形の煉瓦１４ｂ〜煉瓦１４ｇ、フロント煉瓦と呼称される異形の煉瓦１４ｒ〜１４ｔ等を含む複数の煉瓦１４（煉瓦２）の組み合わせによって構成されている。
【００２０】
最下段（第１段目）の煉瓦層において、第１及び第２の外壁部分１０ａ，１０ｂは、煉瓦１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｒ，１４ｓの組み合わせによって形成されている。また、第３及び第４の外壁部分１０ｃ，１０ｄは、内方に向かって２列になっており、煉瓦１４ｄ，１４ｅ，１４ｆからなる列と、煉瓦１４ｒ，１４ｓ，１４ｔからなる列との組み合わせによって形成されている。また、内壁部分１０ｅは、煉瓦の組み合わせが異なる２種類の内壁部分１０ｅ１，１０ｅ２があり、一方の内壁部分１０ｅ１は煉瓦１４ｂ、１４ｆの組み合わせによって形成され、他方の内壁部分１０ｅ２は煉瓦１４ｃ、１４ｇの組み合わせによって形成されている。
最下段の第１及び第２の外壁部分１０ａ，１０ｂにおいて、煉瓦１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ，１４ｅは、Ｘ方向においてそれぞれ互いに連結されている。また、最下段の第３及び第４の外壁部分１０ｃ，１０ｄにおいて、外側の列を構成する煉瓦１４ｒ，１４ｓ，１４ｔ、内側の列を構成する煉瓦１４ｄ，１３ｅ，１４ｆは、Ｙ方向において列毎にそれぞれ互いに連結されている。
【００２１】
煉瓦１４ｂ及び１４ｃは、外壁部分及び内壁部分を構成している。煉瓦１４ｂ及び１４ｃは、外壁部分（１０ａ，１０ｂ）を構成する部分の幅が内壁部分（１０ｅ１，１０ｅ２）を構成する部分の幅よりも広いＴ字形の平面形状になっている。すなわち、第１の外壁部分１０ａの最下段の煉瓦１４ｂ，１４ｃは、第１の外壁部分１０ａを構成する第１の部分１４ｂ１，１４ｃ１及び内壁部分１０ｅを構成する第２の部分１４ｂ２，１４ｃ２を有し、この第１の部分１４ｂ１，１４ｃ１の幅が第２の部分１４ｂ２，１４ｃ２の幅よりも広いＴ字形の平面形状で形成されている。また、第２の外壁部分１０ｂの最下段の煉瓦１４ｂ，１４ｃも、第２の外壁部分１０ｂを構成する第１の部分１４ｂ１，１４ｃ１及び内壁部分１０ｅを構成する第２の部分１４ｂ２，１４ｃ２を有し、この第１の部分１４ｂ１，１４ｃ１の幅が第２の部分１４ｂ２，１４ｃ２の幅よりも広いＴ字形の平面形状で形成されている。
【００２２】
煉瓦１４ｄ及び１４ｅは、Ｘ方向に延在する外壁部分（１０ａ，１０ｂ）及びＹ方向に延在する外壁部分（１０ｃ，１０ｄ）を構成し、Ｌ字形の平面形状になっている。
煉瓦１４ｒ及び煉瓦１４ｓは、Ｘ方向に延在する外壁部分（１０ａ，１０ｂ）とＹ方向に延在する外壁部分（１０ｃ，１０ｄ）とが交差する角部に配置されているので、Ｘ方向に延在する外壁部分（１０ａ，１０ｂ）及びＹ方向に延在する外壁部分（１０ｃ，１０ｄ）を構成している。
【００２３】
第１の外壁部分１０ａ及び内壁部分１０ｅ（１０ｅ１）を構成する煉瓦１４ｂと、第２の外壁部分１０ｂ及び内壁部分（１０ｅ１）を構成する煉瓦１４ｂとは、煉瓦１４ｆを介在して互いに支持されている。また、第１の外壁部分１０ａ及び内壁部分（１０ｅ２）を構成する煉瓦１４ｃと、第２の外壁部分１０ｂ及び内壁部分（１０ｅ２）を構成する煉瓦１４ｃとは、煉瓦１４ｇを介在して互いに支持されている。また、第１の外壁部分１０ａを構成する煉瓦１４ｒと、第２の外壁部分１０ｂを構成する煉瓦１４ｓとは、煉瓦１４ｔを介在して互いに支持されている。
すなわち、本実施形態の煉瓦壁モジュール１０は、最下段（第１段目）の煉瓦層において、第１の外壁部分１０ａを構成する煉瓦（１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ，１４ｒ）と第２の外壁部分１０ｂを構成する煉瓦（１４ｂ，１４ｃ，１４ｅ，１４ｓ）とがＹ方向において互いに支持された構造になっている。
【００２４】
第２段目〜第８段目（最上段）の煉瓦１３ｆ、１３ｇ（図８参照）、及び第１段目（最下段）の煉瓦１４ｆ、１４ｇ（図１１参照）は、その厚さ方向、すなわちＺ方向に延びる通気孔１５を有している。この通気孔１５は、各煉瓦層に亘って連通している。煉瓦１３や煉瓦１４には、通気孔１５を通る気体をフリュー領域５ａに噴出すための穴が設けられていてもよい。
各煉瓦層（各段）の煉瓦２は、図８、図９及び図１１に示すように、その厚さ方向（Ｚ方向）において互いに反対側に位置する上面及び下面のうち、上面に嵌合凹部１６が設けられ、下面に嵌合凸部１７が設けられている。この嵌合凹部１６と嵌合凸部１７は、Ｚ方向（煉瓦の厚さ方向）において互いに隣り合う上下２つの煉瓦２のずれ止めの役割を持ち、下側の煉瓦２の嵌合凹部１６に上側の煉瓦２の嵌合凸部１７が嵌め込まれることによって上下２つの煉瓦２の位置決めが成される。
【００２５】
なお、煉瓦壁モジュール１０の最下段の煉瓦１４（煉瓦２）の嵌合凸部１７は、煉瓦壁モジュール１０を据え付ける相手側の煉瓦の嵌合凹部、例えば炉体構築現場に最初に据え付ける初段の煉瓦壁モジュール１０の場合は炉体構築現場の煉瓦の嵌合凹部に、炉体構築現場に既に据え付けられた下段の煉瓦壁モジュール１０に上段の煉瓦壁モジュール１０を据え付ける場合は下段の煉瓦壁モジュール１０の最上段の煉瓦１３の嵌合凹部１６に嵌め込まれ、両者の位置決めが成される。
このように構成された煉瓦壁モジュール１０は、炉体１の炉体構築現場から離れた別地で予め形成され、この別地から炉体構築現場に直接搬送、もしくは一旦保管場所に搬送した後に炉体構築現場に搬送される。このときの煉瓦壁モジュール１０の搬送は、図１２乃至図１４に示す搬送フレーム３０に把持された状態で行われる。
【００２６】
次に、搬送フレーム３０について、図１２乃至図１４を用いて説明する。
搬送フレーム３０は、図１２乃至図１４に示すように、主にフレーム本体３１と、把持機構３３とを備えている。フレーム本体３１は、煉瓦壁モジュール１０の形状に合わせて直方体からなり、煉瓦壁モジュール１０をその上方から覆って内部に納めることができる形状になっている。フレーム本体３１は、高剛性で軽量化を図るため、上弦材３１ａ、下弦材３１ｂ、第１及び第２の束材（鉛直材）３１ｃ１，３１ｃ２、斜材３１ｄ、第１及び第２の横桁（横梁）３１ｅ１，３１ｅ２等からなるトラス構造になっている。
【００２７】
把持機構３３は、煉瓦壁モジュール１０の長手方向（Ｘ方向）に所定の間隔をおいて複数配置されている。把持機構３３は、主に、油圧シリンダ３４と、連結アーム３５と、把持アーム３６と、把持板３７とで構成されている。油圧シリンダ３４は、シリンダ本体がフレーム本体３１の第２の束材３１ｃ２の上端に回動自在に支持され、シリンダ軸が連結アーム３５の一端側に連結されている。連結アーム３５の他端側は把持アーム３６の一端側に連結ピンによって回動自在に連結されている。把持アーム３６は、中央部がフレーム本体３１の第２の横桁３１ｅ２の一端側に連結ピンによって回動自在に支持され、他端側には把持板３７が連結ピンによって回動自在に連結されている。
【００２８】
把持板３７は、煉瓦壁モジュール１０の第１の外壁部分１０ａの最下段の煉瓦２（１４）と対向する位置に配置されている。この把持板３７に対して、フレーム本体３１にも煉瓦壁モジュール１０の第２の外壁部分１０ｂの最下段の煉瓦２（１４）と対向する位置に把持板３８が配置されている。
このように構成された搬送フレーム３０は、第１の外壁部分１０ａの最下段の煉瓦２（１４）と第２の外壁部分１０ｂの最下段の煉瓦２（１４）とをその内方に向かって２つの把持板３７，３８が油圧シリンダ３４の伸縮動作による荷重で挟持することにより、煉瓦壁モジュール１０を把持することができる。
【００２９】
次に、煉瓦壁モジュール１０を用いたコークス炉の炉体構築方法について、図１５乃至図２２を用いて説明する。
まず、炉体１の炉体構築現場（オンサイト）から離れた別地（オフサイト）において、１つの煉瓦壁６に対して５個の煉瓦壁モジュール１０を予め形成する(図１５の煉瓦壁モジュールの形成工程Ｓ１１)。煉瓦壁モジュール１０は、手積み、すなわち１段毎に煉瓦積みして形成されるが、本実施形態では１つの煉瓦壁６に対して５個の煉瓦壁モジュール１０を用いているので、１つの煉瓦壁６に対して最大で５個の煉瓦壁モジュール１０を同時進行で形成することができる。
【００３０】
次に、別地にて形成された複数の煉瓦壁モジュール１０をこの別地から炉体構築現場に直接搬送、もしくは一旦保管場所に搬送した後に炉体構築現場に搬送する(図１５の煉瓦壁モジュールの搬送工程Ｓ１２)。複数の煉瓦壁モジュール１０は、個々に搬送フレーム３０に把持された状態で搬送される。具体的には、煉瓦壁モジュール１０の搬送は、搬送フレーム３０で把持した状態で、運搬車への積載や吊上げをした後、据付位置に設置・着地させる。搬送フレーム３０においては、煉瓦壁モジュール１０の据え付けを終えると把持を解除し、次の煉瓦壁モジュール１０の搬送のために返送され搬送を繰り返す。
【００３１】
この煉瓦壁モジュール１０の搬送工程において、搬送フレーム３０は、第１の外壁部分１０ａの最下段の煉瓦１４と第２の外壁部分１０ｂの最下段の煉瓦１４とをその内方に向かって挟持することにより煉瓦壁モジュール１０を把持している。このとき、煉瓦壁モジュール１０は、第１の外壁部分１０ａの最下段の煉瓦１４と、第２の外壁部分１０ｂの最下段の煉瓦１４とがＹ方向において、すなわち搬送フレーム３０による挟持方向において互いに支持された構造になっているので、搬送フレーム３０が第１の外壁部分１０ａの最下段の煉瓦１４と第２の外壁部分１０ｂの最下段の煉瓦１４とをその内方に向かって挟持しても、煉瓦１４が内方に位置ずれする等の不具合を抑制できる。
【００３２】
次に、炉体構築現場において、１つの煉瓦壁６に対して煉瓦壁モジュール１０を複数段積層する(図１５の煉瓦壁モジュールの据付工程Ｓ１３)。本実施形態では煉瓦壁モジュール１０を５段積層する。具体的には、まず、図１６に示すように、炉体構築現場の煉瓦２５の初段の上側にスペーサ１８を所定の個数だけ載置する。次いで、スペーサ１８が設けられた領域を除いた、煉瓦２５の上側の領域にモルタル１９を設ける。その後、図１７および図１８に示すように、炉体構築現場の煉瓦２５と、初段の煉瓦壁モジュール１０の最下段の煉瓦２（１４）との間の横目地２ｂ１にスペーサ１８とモルタル１９とが介在した状態で、炉体構築現場上に初段の煉瓦壁モジュール１０を据え付ける。
スペーサ１８は、モルタル１９と同一の組成から成る略直方体の形状を有する定形耐火物であり、必要な目地間隔と同じ長さの厚みを有する。本実施例では、表１に示す成分系の異なる２種類のモルタルのうち、いずれか一方をモルタル１９およびスペーサ１８として使用する。
【００３３】
【表１】
2015178566.tif 000003
【００３４】
スペーサ１８は、所定の大きさの一面が解放している略立方体の金枠にモルタルＡまたはモルタルＢからなるモルタルが充填され、その後、１１０℃で２４時間加熱されることで焼成され、金枠から硬化したモルタルが離隔されることで製造される。製造されたスペーサ１８は、表１に示す機械的な強度をもつ定形耐火物となる。本実施形態に係るコークス炉の炉体構築方法では、モルタル１９と同一の材質のスペーサ１８を用いることにより、モルタル１９とスペーサ１８との熱膨張量が同一となり、モルタル１９とスペーサ１８との間に生じる亀裂を防止することが可能となる。
【００３５】
また、本実施形態では、スペーサ１８は、上側に設けられる煉瓦壁モジュール１０の重量に耐えられるよう、スペーサ１８の強度に応じて必要な面積だけ設けられる。スペーサ１８が設けられる面積は、スペーサ１８の圧縮強度と、スペーサ１８の上側に設けられる煉瓦壁モジュール１０の重量とから算出される。すなわち、スペーサ１８にかかる垂直方向の応力が圧縮強度よりも小さくなるようにスペーサの総設置面積を決定すればよい。本実施例のモルタルＡおよびモルタルＢから成るスペーサ１８の場合、スペーサ１８の必要面積と煉瓦壁モジュール１０の重量とは、図１９に示すグラフの関係を有する。このとき、例えばモルタルＢを使用し、煉瓦壁モジュール１０の重量が７ｔである場合、スペーサ１８の必要面積が５００ｃｍ２となり、煉瓦２５の上側に設けられるスペーサ１８の合計の面積が５００ｃｍ２以上となるように、スペーサ１８の１個当たりの面積および使用される個数が決定される。このとき、スペーサ１８の高さ方向で水平断面積が略一定であれば、配置すべきスペーサ１８の総設置面積はスペーサ１８の水平断面積の合計となる。スペーサ１８の高さ方向で水平断面積が均一でない場合には、個々のスペーサ１８において最も小さい水平断面積の合計値が必要なスペーサの総設置面積以上となるようにスペーサ１８を配置すればよい。
なお、本実施形態では、スペーサ１８が煉瓦２５の上側に複数設けられる場合、上部に据え付けられる煉瓦壁モジュール１０のバランスを取るために、所定間隔ずつ離れて設けられることが望ましい。例えば、図１６に図示した領域では、６個のスペーサ１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆが、嵌合凹部１６を挟んでＸ方向に、２列に所定間隔ずつ離れて設けられる。
【００３６】
炉体構築現場の煉瓦２５に初段の煉瓦壁モジュール１０が据え付けられた後、図２０乃至図２２に示すように、炉体構築現場に既に据え付けた初段の煉瓦壁モジュール１０の最上段の煉瓦１３と次段の煉瓦壁モジュール１０の最下段の煉瓦１４との間にスペーサ１８およびモルタル１９を介在した状態で初段の煉瓦壁モジュール１０上に次段の煉瓦壁モジュール１０を据え付ける。次段の煉瓦壁モジュール１０の据え付けは、初段の煉瓦壁モジュール１０の据え付けと同様に行われ、まず、初段の煉瓦壁モジュール１０の最上段の煉瓦２（１３）にスペーサ１８を載置し、スペーサ１８が設けられた領域を除く煉瓦２（１３）の上側にモルタル１９を設ける。次いで、図２１および図２２に示すように初段の煉瓦壁モジュール１０の最上段の煉瓦２（１３）と、次段の煉瓦壁モジュール１０の最下段の煉瓦２（１４）との間である横目地２ｂ１にスペーサ１８とモルタル１９とが介在した状態で、炉体構築現場上に初段の煉瓦壁モジュール１０を据え付ける。スペーサ１８は、次段の煉瓦壁モジュール１０の重量に応じて、１個あたりの上側の面積や設けられる個数が決定され、例えば図２０の図示した領域では６個のスペーサ１８ｇ，１８ｈ，１８ｉ，１８ｊ，１８ｋ，１８ｌがそれぞれ所定の設置間隔を保って設けられる。
【００３７】
次段の煉瓦壁モジュールが据え付けられた後、同様にして次段の煉瓦壁モジュール１０上にさらに次段の煉瓦壁モジュール１０を順次据え付ける。
この煉瓦壁モジュール１０の据付工程において、炉体構築現場に１つの煉瓦壁モジュール１０を据え付けることにより、その煉瓦壁モジュール１０の煉瓦層の段数に相当する分の煉瓦積みが完了するので、１段毎に煉瓦積みする場合と比較して、煉瓦壁６の構築に掛かる時間を短くすることができる。
【００３８】
この後、最上段の煉瓦壁モジュール１０上に残りの部分を例えば手積みで構築することにより、燃焼室５を囲む煉瓦壁６がほぼ完成する。
ここで、煉瓦壁モジュール１０を据え付けるときのモルタル１９はペースト状であり、煉瓦壁モジュール１０を据え付けた後、乾燥させて硬化させている。ペースト状のモルタル１９は、圧縮力により変形し易いので、重量が大きい煉瓦壁モジュール１０を据え付ける場合は、設計上必要なモルタル１９の厚さを確保することが困難となる。
【００３９】
これに対し、本実施形態では、煉瓦壁モジュール１０の据付工程において、初段及び次段の煉瓦壁モジュール１０の何れの据え付けにおいても、煉瓦壁モジュール１０を据え付ける相手側の煉瓦（初段の煉瓦壁モジュール１０を据え付ける場合は炉体構築現場の煉瓦２５、次段の煉瓦壁モジュール１０を据え付ける場合は前段の煉瓦壁モジュール１０の最上段の煉瓦１３）と、据え付ける煉瓦壁モジュール１０の最下段の煉瓦１４との間には相手側の煉瓦２５又は１３と煉瓦壁モジュール１０の最下段の煉瓦１４との目地間隔ｔを確保するスペーサ１８が設けられているので、重量が大きい煉瓦壁モジュール１０を据え付ける場合においても、モルタル１９の厚さを適正に保持して一定の目地部の間隔および炉体の寸法精度を確保できる。さらに、本実施形態では、煉瓦壁モジュール１０の最上段または最下段にスペーサ１８となる突起部を設けた専用の煉瓦を使用する場合に比べ、複雑な形状の専用の煉瓦を用いる必要がないため、材料コストを削減することが可能となる。さらに、本実施形態では、煉瓦壁モジュール１０の重量に応じて設けるスペーサ１８の面積を変化させることにより、様々な重量の煉瓦壁モジュール１０に対応することが可能となる。スペーサ１８の面積は、例えばスペーサ１８の数を変化させることで、柔軟に対応することができる。
【００４０】
ここで、煉瓦壁モジュール１０は、据付工程において、相手側の煉瓦２５又は１３にモルタル１９を介在して据え付けられるので、搬送フレーム３０による搬送では、煉瓦壁モジュール１０の底面を把持することが困難である。
これに対し、本実施形態では、搬送フレーム３０は第１の外壁部分１０ａの最下段の煉瓦１４と第２の外壁部分１０ｂの最下段の煉瓦１４とをその内方に向かって挟持することにより煉瓦壁モジュール１０を把持しているので、搬送フレーム３０が煉瓦壁モジュール１０を把持した状態で相手側の煉瓦にモルタルを介在して煉瓦壁モジュール１０を据え付けることができる。
【００４１】
また、搬送フレーム３０による煉瓦壁モジュール１０の把持の際、例えば２段目から８段目の煉瓦２を挟持した場合は、挟持部以下の煉瓦を接着するだけの強度がモルタルには期待できないため、挟持した煉瓦２よりも下段の煉瓦２が落下するおそれがある。これに対し、本実施形態では、最下段の煉瓦１４を挟持しているので、煉瓦２の落下を防止することができる。
煉瓦壁モジュール１０の搬送は、搬送フレーム３０で把持した状態で、運搬車への積載や吊上げをした後、据付位置に着地させて設置する。搬送フレーム３０においては、煉瓦壁モジュールの据え付けを終えると把持を解除し、次の煉瓦壁モジュールの搬送のために返送され搬送を繰り返す。
【００４２】
また、上記実施形態では、煉瓦壁モジュール１０を１段ずつ据え付け、介在するモルタル１９を硬化させてから、さらに上段の煉瓦壁モジュール１０を据え付ける構成となるが、本発明はこれに限定されない。例えば、据え付けた煉瓦壁モジュール１０とその下段の煉瓦壁モジュール１０または炉体構築現場上との間に介在するモルタル１９が硬化する前に、さらに上段の煉瓦壁モジュール１０を据え付けてもよい。このとき、複数段の煉瓦壁モジュール１０によって横目地に掛かる荷重に応じて、各横目地に設けられるスペーサ１８の面積を変化させることにより、複数段の煉瓦壁モジュール１０を短時間で据え付けることが可能となる。
【００４３】
また、上記実施形態では、スペーサ１８の形状を略直方体としたが、スペーサ１８は一定の厚みを有すればよく、幅及び長さ方向における形状はかかる例に限定されない。
また、上記実施形態では、横目地２ｂ１に設けられたスペーサ１８は、図１６，１８，２０，２２に示すように、Ｘ−Ｙ平面において周囲をモルタル１９に囲まれる構成としたが、本発明はこれに限らない。例えば、スペーサ１８の一部が煉瓦壁６の表面に露出するように、横目地２ｂ１に設けられたスペーサ１８が設けられてもよい。
また、上記実施形態では、スペーサ１８およびモルタル１９は、表１に示すモルタルＡおよびモルタルＢのいずれか一方であるとしたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、スペーサ１８およびモルタル１９は、耐熱性の珪石材料で形成されてもよい。
【００４４】
以上のように、本発明のコークス炉の炉体構築方法によれば、以下の効果が得られる。
本実施形態に係るコークス炉の炉体構築方法は、炉体構築現場から離れた別地において、互いに直交する第１および第２の方向を含む平面方向に複数の煉瓦を並べてなる煉瓦層が平面方向と直交する第３の方向に複数段積層された複数の煉瓦壁モジュール１０を予め形成する煉瓦壁モジュール形成工程と、炉体構築現場において、複数の煉瓦壁モジュール１０の各々の第３の方向が一致するように、複数の煉瓦壁モジュール１０を複数段積層して煉瓦壁を形成する煉瓦壁形成工程と、を備え、煉瓦壁形成工程の際、複数の煉瓦壁モジュール１０を積層する際に、上下に隣接する煉瓦壁モジュール１０同士の間の横目地２ｂ１または、炉体構築現場に設けられた煉瓦２５と煉瓦壁モジュール１０との間の横目地２ｂ１に、モルタル１９と、該モルタルと同一の材質の定形耐火物からなるスペーサ１８とを設ける。
【００４５】
これにより、本発明に係るコークス炉の炉体構築方法は、モルタル１９とスペーサ１８とが同一の材質であり、熱膨張量が同一となるため、モルタル１９とスペーサ１８との間に発生する亀裂を防止することが可能となる。また、本発明に係るコークス炉の炉体構築方法は、炉体の一部もしくは全体の更新時や新築時において、炉体構築現場に１つの煉瓦壁モジュール１０を据え付けることにより、その煉瓦壁モジュール１０の煉瓦層の段数に相当する分の煉瓦積みが完了するので、１段毎に煉瓦積みする場合と比較して、煉瓦壁６の構築に掛かる時間を短くすることができる。この結果、コークス炉の炉体構築期間の短縮を図ることができる。
【００４６】
また、本発明に係るコークス炉の炉体構築方法において、スペーサ１８は、積層される煉瓦壁モジュール１０の重量およびスペーサ１８の強度に応じて、設けられる面積が決定される。
これにより、本発明に係るコークス炉の炉体構築方法は、スペーサ１８が設けられる面積を変更することで、さまざまな煉瓦壁モジュール１０の重さに対応することが可能となる。
【００４７】
さらに、本発明に係るコークス炉の炉体構築方法において、煉瓦壁形成工程の際、横目地２ｂ１に設けたモルタル１９が硬化する前に、さらに上段に複数の煉瓦壁モジュール１０を積層させる。
これにより、本発明に係るコークス炉の炉体構築方法は、複数段の煉瓦壁モジュール１０を据え付ける時間を短くすることができ、コークス炉の炉体構築期間の短縮を図ることができる。
【符号の説明】
【００４８】
１                    ：炉体
２                    ：煉瓦
２ａ                  ：縦目地
２ｂ，２ｂ１          ：横目地
３                    ：蓄熱室
４                    ：コーベル
５                    ：燃焼室
５ａ                  ：フリュー領域
６                    ：煉瓦壁
７                    ：炭化室
８                    ：炉頂
１０                  ：煉瓦壁モジュール
１０ａ                ：第１の外壁部分
１０ｂ                ：第２の外壁部分
１０ｃ                ：第３の外壁部分
１０ｄ                ：第４の外壁部分
１０ｅ                ：内壁部分
１３，１３ａ〜１３ｆ  ：煉瓦（２段目から８段目）
１３ｒ〜１３ｔ        ：煉瓦（２段目から８段目）
１４，１４ｂ〜１４ｆ  ：煉瓦（１段目）
１４ｒ〜１４ｔ        ：煉瓦（１段目）
１４ｂ１，１４ｃ１    ：第１の部分
１４ｂ２，１４ｃ２    ：第２の部分
１５                  ：通気孔
１６                  ：嵌合凹部
１７                  ：嵌合凸部
１８，１８ａ〜１８ｌ  ：スペーサ
１９                  ：モルタル 
２５                  ：煉瓦
３０                  ：搬送フレーム
３１                  ：フレーム本体
３１ａ                ：上弦材
３１ｂ                ：下弦材
３１ｃ１              ：第１の束材
３１ｃ２              ：第２の束材
３１ｄ                ：斜材
３１ｅ１              ：第１の横桁
３１ｅ２              ：第２の横桁
３３                  ：把持機構
３４                  ：油圧シリンダ
３５                  ：連結アーム
３６                  ：把持アーム
３７，３８            ：把持板
【図１】
2015178566.tif 000004
【図２】
2015178566.tif 000005
【図３】
2015178566.tif 000006
【図４】
2015178566.tif 000007
【図５】
2015178566.tif 000008
【図６】
2015178566.tif 000009
【図７】
2015178566.tif 000010
【図８】
2015178566.tif 000011
【図９】
2015178566.tif 000012
【図１０】
2015178566.tif 000013
【図１１】
2015178566.tif 000014
【図１２】
2015178566.tif 000015
【図１３】
2015178566.tif 000016
【図１４】
2015178566.tif 000017
【図１５】
2015178566.tif 000018
【図１６】
2015178566.tif 000019
【図１７】
2015178566.tif 000020
【図１８】
2015178566.tif 000021
【図１９】
2015178566.tif 000022
【図２０】
2015178566.tif 000023
【図２１】
2015178566.tif 000024
【図２２】
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