JP4434445B2

JP4434445B2 - コークス炉燃焼室の観察補修装置

Info

Publication number: JP4434445B2
Application number: JP2000219143A
Authority: JP
Inventors: 盛明鶴田; 正美内; 憲明福留; 光春河辺
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2000-07-19
Filing date: 2000-07-19
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2020-07-19
Also published as: JP2002038159A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コークス炉の燃焼室の内壁の損傷部の観察や補修等を行うコークス炉燃焼室の観察補修装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、コークス炉は、耐火煉瓦で構成されており、炭化室の両側に燃焼室を配置し、燃焼室の熱を壁を通して炭化室に間接的に伝熱することにより、炭化室内の石炭を乾留してコークスを製造している。
このコークス炉は、３０〜４０年を経過する炉が多く、しかも、温度変化の大きい条件で使用されるため、燃焼室を構成する耐火煉瓦の目地切れや炭化室に導通した亀裂が発生して、炭化室から燃焼室への乾留ガスの洩れ等による黒煙の発生、あるいはコークス炉発生ガスの損失、燃焼室から炭化室への燃焼排ガスの侵入による石炭の酸化等が生じる。
しかも、耐火煉瓦の目地切れや亀裂を放置すれば、熱負荷に伴って耐火煉瓦の欠損や脱落が進行し、急激に劣化してコークス炉の寿命が大幅に低下する等の問題がある。
この対策として、特公平７−４５６６６号公報に記載されているように、コークス炉の天井壁上面（上部）に設けたレール上に、炭化室の長手方向と直交する向きに走行自在な移動台車を設け、この移動台車に炭化室の長手方向に走行する昇降台車と昇降ガイドを設け、昇降ガイドを介してテレビカメラを内蔵した水冷ランスを燃焼室内に昇降して撮像し、この画像を基に、前記コークス炉の上部を同じように走行する別の移動台車に装備した補修用の水冷ランスを昇降して、炭化室内部から補修部位にプラズマ溶射を行うことが行われている。
更に、特公平７−４５６６７号公報に記載されているように、コークス炉の燃焼室内に、炉内観察装置と耐火物の吹き付け装置を内蔵した水冷ランスを挿入し、観察された損傷部に吹き付け装置のノズルを用いてプラズマ溶射することが行われている。
また、特開昭５９−１３６３８１号公報、特開平３−１０５１９５号公報、特開平７−１２６６３６号公報に記載されているように、観察装置、あるいは観察装置とプラズマ溶射等の補修装置を備えた伸縮アームあるいは走行台車等を用いて、炭化室の内壁の観察や補修が行われている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平７−４５６６６号公報、特公平７−４５６６７号公報に記載された方法では、通常のコークス炉の燃焼室の深さ（高さ）が４〜５ｍであり、移動台車に設けた昇降ガイドを介して昇降するテレビカメラあるいはプラズマ溶射ノズルを備えた水冷ランスのストロークも最低限４〜５ｍを要し、昇降ガイド等の部材の構成を考慮した装置の高さが６〜７ｍになる。
一方、コークス炉の上部には、石炭の装入車用の石炭の貯蔵設備が設けられており、この下部の通過許容高さが５ｍ以下と低く、昇降ガイドや水冷ランスからなる装置が通過する際の障害になり、燃焼室の炉長方向全体の観察や補修を行うことが困難である。
しかも、コークス炉上の温度雰囲気が０〜５０℃に大きく変動する悪環境下であること、テレビカメラあるいはプラズマ溶射ノズルを備えた水冷ランスを４〜５ｍの深さの燃焼室に挿入すること等から、昇降ガイド等の熱膨張に伴う誤差が生じ易く、テレビカメラで観察された損傷部に正確にプラズマ溶射ノズルを対向させることができない等の精度上の問題がある。
更に、特公平７−４５６６６号公報、特開昭５９−１３６３８１号公報、特開平３−１０５１９５号公報、特開平７−１２６６３６号公報等に記載された方法では、補修を炭化室内部から行うため、炭化室にプラズマ溶射補修に伴う凹凸が発生し、この凹凸が極端な場合に乾留した後のコークスの押し出し抵抗の増加や押し出し不良等を招く等の問題がある。
このように、従来の燃焼室の観察や補修をする装置では、コークス炉の障害物を回避してストロークを拡大し、燃焼室全体の観察、補修を行うことができず、しかも、観察装置のテレビカメラ位置や補修装置のプラズマ溶射ノズル位置を正確に位置合わせすることが困難であり、実用化し難い問題があった。
【０００４】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、コークス炉上の障害物を回避してコークス炉の燃焼室全体の観察や補修を行い、しかも、ランスのストロークを拡大して燃焼室の深さ方向の全壁の観察や補修を精度良く行うことができるコークス炉燃焼室の観察補修装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う本発明に係るコークス炉燃焼室の観察補修装置は、コークス炉の炉上に設置された軌条を走行する走行台車に横行台車を載置し、該横行台車に昇降ガイド及び該昇降ガイド内を昇降するランスを保持した昇降台車を設け、該昇降台車が昇降することにより、前記ランスを昇降して前記コークス炉の燃焼室の観察と補修を行う装置において、
前記昇降台車を前記昇降ガイドに取付けた無端軌道に連結し、しかも、前記昇降台車に設けた対となる上側と下側の車輪それぞれが、偏心軸によって、前記昇降ガイドのフレームの溝に異なる方向に押圧された状態にセットされている。
これにより、昇降ガイド等の装置全体の高さを低くしてランスのストロークを最大にすることができ、コークス炉の障害物を回避し、コークス炉の長手方向に配置された燃焼室列の全体を観察、補修することができる。
しかも、燃焼室の上部から下部の全壁の観察や補修を行うことができ、コークス炉の寿命の延長が図れる。
【０００６】
本発明に係るコークス炉燃焼室の観察補修装置において、昇降ガイドにラックを設け、ラックに噛み合って転動するスプロケットを介してランスの昇降距離を測定可能な測定器を昇降台車に設けても良い。
昇降ガイドにコークス炉上の温度雰囲気や機械加工誤差等の伸縮が生じた際に、その伸縮量に応じてランスの先端位置を決定することができる。
【０００７】
本発明に係るコークス炉燃焼室の観察補修装置において、測定器は、リミットスイッチを内蔵したエンコーダを用いても良い。
リミットスイッチを内蔵したエンコーダによる簡便な手段を用い、リミットスイッチの作動開始を基準点にしたラックの移動距離に、無端軌道に連結された昇降台車の移動距離を合わせるので、ランスの先端位置を正確に把握することができる。
【０００８】
本発明に係るコークス炉燃焼室の観察補修装置において、昇降台車に設けた対となる上側と下側の車輪それぞれが、偏心軸によって、昇降ガイドのフレームの溝に異なる方向に押圧された状態にセットされている。昇降ガイドのフレーム内に嵌装された上下一対の車輪をそれぞれ異なる方向に押圧しているので、昇降台車が昇降する際のランス自重や機械加工の誤差等によるランスの傾きを抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１は本発明の一実施の形態に係るコークス炉燃焼室の観察補修装置の全体図、図２は同水冷ランスの昇降手段の正面図、図３は昇降台車の車輪部の断面図である。
図１、図２に示すように、本発明の一実施の形態に係るコークス炉燃焼室の観察補修装置１０は、コークス炉１１の長手方向の炉上に敷設された軌条１２上を走行自在な走行台車１３と、走行台車１３上をコークス炉１１の幅方向に走行する横行台車１４と、横行台車１４に取付けられた昇降ガイド１７と、この昇降ガイド１７内をランスの一例である水冷ランス１５、１６を保持して昇降する昇降台車１８ａ、１８ｂとを備えている。なお、水冷ランスの昇降手段は、昇降ガイド１７、昇降台車１８ａ、１８ｂを有している。
【００１０】
走行台車１３は、４本の支柱２０で支持された鋼鉄製の架台１９を有し、各支柱２０の基端には、車輪２１が取付けられ、図示しない電動機等の駆動装置により、軌条１２上をコークス炉１１の長手方向に走行している。
更に、走行台車１３の架台１９の上には、コークス炉１１の炉幅方向に横行台車１４用の軌条２２を敷設している。
横行台車１４は、鋼鉄製の架台２３を有し、この架台２３の下方には走行台車１３の架台１９に設けられた軌条２２上を転動する車輪２４が備えられている。
この架台２３には、図示しない油圧シリンダー等により昇降ガイド１７を支持して自在に傾転可能な傾転台２５が載置されている。
【００１１】
昇降ガイド１７は、鋼鉄製であって、例えばＵ形あるいはＨ形のチャンネルを所定の間隔で対向させて配置して連結することにより、内側に図示しない溝が形成された２組のフレーム２６ａ、２６ｂを有して構成され、連結部２６ｃによってフレーム２６ａ、２６ｂが一体的に固定されている。
フレーム２６ａに対向して形成された溝内には、昇降台車１８ａの両側に上下一対に設けた車輪２７ａ、２７ｃと車輪２７ｂ、２７ｄが嵌装されている。
この車輪２７ａ、２７ｃと車輪２７ｂ、２７ｄを軸支した昇降台車１８ａは、電動機２８に連結したスプロケット２９とフレーム２６ａの下端に設けられたスプロケット３０に噛み合ったラックの一例であるチェーン３１によって形成された無端軌道に固定されており、昇降台車１８ａには、先端に溶射用のノズルを備えた補修用の水冷ランス１５を取付けている。
【００１２】
フレーム２６ｂに対向して形成された溝内には、昇降台車１８ｂの両側に上下一対に設けた車輪３２ａ、３２ｃと車輪３２ｂ、３２ｄが嵌装されている。
更に、昇降台車１８ｂは、電動機３３に連結したスプロケット３４とフレーム２６ｂの下端に設けられたスプロケット３５に噛み合ったラックの一例であるチェーン３６によって形成された無端軌道に固定されており、昇降台車１８ｂには、ランスの一例である先端に覗き窓及びカメラ等を備えた観察用の水冷ランス１６を取付けている。
また、昇降台車１８ａ及び昇降台車１８ｂには、スプロケット３７ａ、３７ｂをそれぞれに連結した昇降距離の測定器の一例である、一般に用いられているリミットスイッチを内蔵したエンコーダ３８ａ、３８ｂを取付けている。
【００１３】
このスプロケット３７ａ、３７ｂの歯と噛み合うように、昇降ガイド１７の各フレーム２６ａ、２６ｂに上端と下端を固定し、昇降ガイド１７の上下方向に略張り状態にしたラックの一例である基準チェーン３９、４０を設けている。
そして、昇降台車１８ａ、１８ｂの昇降により、スプロケット３７ａ、３７ｂが基準チェーン３９、４０に噛み合って転動するようにしている。
基準チェーン３９、４０の下端には、エンコーダ３８ａ、３８ｂ（水冷ランス１５、１６用）の図示しない下限の検出用のリミットスイッチをそれぞれ設けている。
【００１４】
更に、昇降台車１８ａ及び昇降台車１８ｂに連結されたチェーン３１、３６には、水冷ランス１５、１６の昇降荷重を軽減するため、無端軌道のチェーン３１、３６にカウンターウェイト４１、４２を取付けている。
このカウンターウェイト４１、４２の取付け位置は、図１に示すように、昇降台車１８ａ及び昇降台車１８ｂが上限位置にある時に、下限位置にくるように取付けている。
また、水冷ランス１５、１６の上端部に設けたランスヘッド４３、４４には、水冷ランス１５、１６を旋回する図示しない旋回手段を設けており、ランスヘッド４３には、冷却水、溶射材、ガス等の供給系路が、ランスヘッド４４には、冷却水、信号ケーブル、パージ用の気体の供給系路がそれぞれ接続できるように、例えばカップリング等を設けている。
【００１５】
次に、本発明の一実施の形態に係るコークス炉燃焼室の観察補修装置１０の動作について説明する。
コークス炉１１の長手方向の炉上に敷設された軌条１２上に走行台車１３を走行させて、炉幅方向に設けられた図示しないフリュー孔列（通常一列に２０〜３０個）の観察を行う位置に走行台車１３の中心を合わせて走行台車１３を停止する。
その後、横行台車１４をコークス炉１１の炉幅方向に移動させて観察を行うフリュー孔に観察用の水冷ランス１６を位置合わせする。
フリュー孔に対して水冷ランス１６の位置が決定したら、電動機３３の駆動により、スプロケット３４を回転させて、昇降台車１８ｂに連結した無端軌道のチェーン３６を巻き降ろす。
【００１６】
無端軌道のチェーン３６を巻き降ろすことにより、昇降ガイド１７のフレーム２６ｂの溝に嵌装した車輪３２ａ〜３２ｄが回転しながら、フレーム２６ｂの溝に沿って昇降台車１８ｂが下降する。
同時に、昇降台車１８ｂに固定され、直径が１００〜１２０ｍｍ、長さが４〜５ｍの観察用の水冷ランス１６も図示しないフリュー孔内に下降する。
この水冷ランス１６の下降開始と同時に、エンコーダ３８ｂのリミットスイッチとスプロケット３７ｂの作動が開始され、この時点をエンコーダ３８ｂにおける基準点とし、昇降ガイド１７と同一の伸縮性を備えた基準チェーン４０に噛み合って転動するスプロケット３７ｂの回転数から、下降した距離を計測する。
【００１７】
このエンコーダ３８ｂによって計測される下降距離に、昇降台車１８ｂの下降の停止位置を合わせることにより、コークス炉１１上の変化の大きい雰囲気による伸縮によって無端軌道のチェーン３６に発生する昇降距離の誤差を補正することができ、観察用の水冷ランス１６によるフリュー壁（燃焼室壁）の測定位置を精度良く決定することができる。
この観察は、ランスヘッド４４を旋回させて、水冷ランス１６の向きを左右にそれぞれ０〜１８０°の範囲で変えることにより、周囲３６０°の範囲のフリュー壁を観察することができる。
【００１８】
しかも、水冷ランス１６を連結した昇降台車１８ｂを無端軌道のチェーン３６を用いて昇降するため、昇降ガイド１７のフレーム２６ｂや、昇降ガイド１７の上に載置した電動機３３等の全体の高さを低くでき、コークス炉１１の装入車用貯炭装置等の高さ制約を回避することができる。
しかも、水冷ランス１６の最大ストロークを確保してフリュー壁の全体の目地切れや欠損部等を観察することができる。
【００１９】
更に、フリュー孔の直径が１００〜１２０ｍｍと小さく、このフリュー孔に水冷ランス１６を挿入するには、昇降ガイド１７のフレーム２６ｂと昇降台車１８ｂの車輪３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄとの間隙、あるいは機械加工上のやむ終えない誤差等によって、水冷ランス１６が傾き、先端の位置が大きくずれる。
この傾きを防止するため、図３に示すように、フレーム２６ｂの溝に嵌装した昇降台車１８ｂの上側の車輪３２ａ、３２ｂと下側の車輪３２ｃ、３２ｄに偏心軸を用いて、それぞれが異なる方向に押圧された状態にし、この時点で、水冷ランス１６が垂直になるように、水冷ランス１６の位置を調整することにより、水冷ランス１６の昇降時の傾きを無くすことができる。
その結果、直径の小さいフリュー孔の内部に容易に水冷ランス１６を挿入することができる。
【００２０】
そして、水冷ランス１６によって、燃焼室の壁に発生した目地切れや亀裂の状態と、その発生位置が正確にモニター等の表示器に表示される。
また、水冷ランス１６が下降して、燃焼室の底部近傍になると、基準チェーン４０の下部に設けたリミットスイッチが作動して、下降動作が停止する。
観察を終了した水冷ランス１６は、電動機３３を駆動してスプロケット３４の回転により、チェーン３６が巻き上げられて昇降台車１８ｂと水冷ランス１６が上昇してフリュー孔の系外に待機する。
また、走行台車１３を移動させて観察を行う際に、水冷ランス１６及び水冷ランス１５の昇降ガイド１７を傾転台２５の操作によって傾転させ、コークス炉１１の炉上の障害物を容易に回避することができる。
【００２１】
次に、補修を行う場合は、補修用の水冷ランス１５を載せた横行台車１４を走行させ、フリュー孔の直上位置に移動する。
そして、昇降台車１８ａに連結したチェーン３１をスプロケット２９の回転により巻き降ろして昇降台車１８ａを下降させる。
この昇降台車１８ａの下降により、昇降台車１８ａに取付けられた補修用の水冷ランス１５も同時に下降し、フリュー内に挿入される。
水冷ランス１５は、昇降ガイド１７のフレーム２６ａの溝に嵌装した上側の車輪２７ａ、２７ｂと下側の車輪２７ｃ、２７ｄをフレーム２６ａの溝に、上下が異なる方向に押圧することで、水冷ランス１５の自重や機械加工等による水冷ランス１５の傾きを無くすことができ、直径が１００〜１２０ｍｍのフリュー孔内に容易に挿入することができる。
【００２２】
しかも、水冷ランス１６と同様に、昇降ガイド１７と同一の伸縮性を備えた基準チェーン３９を用い、エンコーダ３８ａによる基準点（リミットスイッチ作動開始点）と、それからの下降距離が計測される。
このエンコーダ３８ａによって計測される下降距離に、昇降台車１８ａの停止位置を合わせることにより、補修用の水冷ランス１５の先端の位置を精度良く決定することができる。
そして、フリュー内に挿入された水冷ランス１５は、前述した水冷ランス１６によって観察された目地切れや欠損部の位置に下降して停止し、先端に設けた図示しない溶射ノズルから耐火材を吹き付けて、目地切れの閉塞や欠損部の修復を行う。
【００２３】
この補修は、ランスヘッド４３を旋回することにより、左右それぞれ０〜１８０°の範囲で水冷ランス１５の向きを変え、周囲のフリュー壁に発生した目地切れや欠損部を補修することができる。
溶射を終了した水冷ランス１５は、電動機２８を駆動してスプロケット２９の回転により、チェーン３１が巻き上げられて昇降台車１８ａと水冷ランス１５が上昇し、フリュー孔の系外に待機する。
【００２４】
このようにして、昇降台車１８ｂに連結した観察用の水冷ランス１６によるフリュー壁の観察と、昇降台車１８ａに連結した補修用の水冷ランス１５による目地切れや欠損部の溶射補修とが繰り返し行われる。しかも、昇降ガイド１７を低くして水冷ランス１５、１６の昇降ストロークを最大になるようにしているので、コークス炉１１上の障害物を回避し、コークス炉１１のフリュー壁の高さ方向の全面の観察や補修を精度良く行うことができる。
【００２５】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、ラックとしては、チェーンの他に、マグネットスケール等を用いることもできる。
更に、下降距離を測定するエンコーダの他に、一般に用いられているレーザー光を用いた距離測定手段、タコメーター等を用いることもできる。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１〜３記載のコークス炉燃焼室の観察補修装置においては、ランスを保持した昇降台車を、昇降ガイドに取付けた無端軌道に連結しているので、コークス炉上の障害物を容易に回避し、コークス炉の長手方向に配置した燃焼室の全体及び燃焼室の上下方向の壁面を観察、補修することができると共に、コークス炉での黒鉛の発生や炭化室での発生ガスの損失を抑制し、この結果、コークス炉の寿命の延長を図ることができる。
そして、このコークス炉燃焼室の観察補修装置においては、昇降台車に設けた上側と下側の一対の車輪のそれぞれが、昇降ガイドのフレームの溝に異なる方向に押圧されているので、昇降台車が昇降する際のランスの傾きを抑制して、フリュー孔に正確にランスを挿入することができ、このためランスの先端の破損を防止することができる。
【００２７】
特に、請求項２記載のコークス炉燃焼室の観察補修装置においては、昇降ガイドにラックを固定し、ラックに噛み合って転動するスプロケットを介してランスの昇降距離を測定可能な測定器を昇降台車に設けているので、昇降ガイドに雰囲気温度や機械加工誤差等による伸縮が生じても、フリュー孔内に挿入されたランスの先端位置を決定することができ、また、観察用ランスの撮像位置と補修用ランスの位置を安定して合わせることができ、従って補修の精度を向上することができる。
【００２８】
請求項３記載のコークス炉燃焼室の観察補修装置においては、測定器は、リミットスイッチを内蔵したエンコーダを用いるので、簡単な構成を用い、低コストでランスの基準点と移動距離を把握することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るコークス炉燃焼室の観察補修装置の全体図である。
【図２】同水冷ランスの昇降手段の正面図である。
【図３】昇降台車の車輪部の断面図である。
【符号の説明】
１０：コークス炉燃焼室の観察補修装置、１１：コークス炉、１２：軌条、１３：走行台車、１４：横行台車、１５、１６：水冷ランス（ランス）、１７：昇降ガイド、１８ａ、１８ｂ：昇降台車、１９：架台、２０：支柱、２１：車輪、２２：軌条、２３：架台、２４：車輪、２５：傾転台、２６ａ、２６ｂ：フレーム、２６ｃ：連結部、２７ａ〜２７ｄ：車輪、２８：電動機、２９、３０：スプロケット、３１：チェーン、３２ａ〜３２ｄ：車輪、３３：電動機、３４、３５：スプロケット、３６：チェーン、３７ａ、３７ｂ：スプロケット、３８ａ、３８ｂ：エンコーダ（測定器）、３９、４０：基準チェーン、４１、４２：カウンターウェイト、４３、４４：ランスヘッド

Claims

コークス炉の炉上に設置された軌条を走行する走行台車に横行台車を載置し、該横行台車に昇降ガイド及び該昇降ガイド内を昇降するランスを保持した昇降台車を設け、該昇降台車が昇降することにより、前記ランスを昇降して前記コークス炉の燃焼室の観察と補修を行う装置において、
前記昇降台車を前記昇降ガイドに取付けた無端軌道に連結し、しかも、前記昇降台車に設けた対となる上側と下側の車輪それぞれが、偏心軸によって、前記昇降ガイドのフレームの溝に異なる方向に押圧された状態にセットされていることを特徴とするコークス炉燃焼室の観察補修装置。
請求項１記載のコークス炉燃焼室の観察補修装置において、前記昇降ガイドにラックを設け、該ラックに噛み合って転動するスプロケットを介して前記ランスの昇降距離を測定可能な測定器を前記昇降台車に設けたことを特徴とするコークス炉燃焼室の観察補修装置。
請求項２記載のコークス炉燃焼室の観察補修装置において、前記測定器は、リミットスイッチを内蔵したエンコーダであることを特徴とするコークス炉燃焼室の観察補修装置。