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JP7849673B2 - Repair method for deteriorated coke oven burner piping and coke oven fuel ducts - Google Patents
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JP7849673B2 - Repair method for deteriorated coke oven burner piping and coke oven fuel ducts - Google Patents

Repair method for deteriorated coke oven burner piping and coke oven fuel ducts

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JP7849673B2
JP7849673B2 JP2022096913A JP2022096913A JP7849673B2 JP 7849673 B2 JP7849673 B2 JP 7849673B2 JP 2022096913 A JP2022096913 A JP 2022096913A JP 2022096913 A JP2022096913 A JP 2022096913A JP 7849673 B2 JP7849673 B2 JP 7849673B2
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Description

本発明は例えば経年劣化した既存コークス炉燃料ダクトに用いるバーナ配管に関する。 This invention relates, for example, to burner piping for use in existing coke oven fuel ducts that have deteriorated over time.

コークスは、コークス炉において石炭を高温(たとえば1,300℃以上)で蒸し焼きにする乾留工程により製造され、主に鉄鋼メーカの製鉄工程にて用いられる。 Coke is produced through a carbonization process in a coke oven, where coal is heated to high temperatures (e.g., over 1,300°C) and is primarily used in the steelmaking process of steel manufacturers.

コークス炉は、上部に炭化室と燃焼室とが交互に水平に配列されている。炭化室では、石炭を主とした原料を乾留してコークスを製造する。燃焼室には燃料ガスと空気とが供給され、高温(例えば1000℃~1400℃)の燃焼ガスが生成する。炭化室と燃焼室とは耐熱煉瓦等からなる壁により隔てられている。燃焼熱は隔壁を介して炭化室に伝熱する。これにより炭化室内の石炭が加熱される。 A coke oven has carbonization chambers and combustion chambers arranged horizontally and alternately at the top. In the carbonization chamber, coke is produced by dry distillation of raw materials, primarily coal. Fuel gas and air are supplied to the combustion chamber, generating high-temperature combustion gases (e.g., 1000°C to 1400°C). The carbonization chamber and combustion chamber are separated by a wall made of heat-resistant bricks or similar material. The heat of combustion is transferred to the carbonization chamber through this wall, thereby heating the coal inside.

蓄熱室はコークス炉下部に設けられている。燃焼室での高温排ガスは蓄熱室に導かれ、保有熱の一部が蓄熱レンガに蓄熱される。蓄熱室は壁を隔てて、空気供給ダクトや燃料供給ダクトと並列している。蓄熱室の熱は、空気供給ダクトや燃料供給ダクトをから燃焼室に導入される空気の予熱に利用する。炭化室にてコークス製造時に発生する乾留ガス(以下COG)は回収精製処理され、新たなエネルギーとして再利用される。 The heat storage chamber is located at the bottom of the coke oven. High-temperature exhaust gas from the combustion chamber is guided to the heat storage chamber, where a portion of the heat is stored in heat storage bricks. The heat storage chamber is separated by a wall and runs parallel to the air supply duct and fuel supply duct. The heat from the heat storage chamber is used to preheat the air introduced into the combustion chamber from the air supply duct and fuel supply duct. The carbonized gas (COG) generated during coke production in the carbonization chamber is recovered and purified, and reused as a new energy source.

空気供給ダクトや燃料供給ダクトは下部より燃焼室に連通している。 The air supply duct and fuel supply duct are connected to the combustion chamber from below.

ところで、本願出願時において、既設コークス炉は建設から半世紀を経て、経年劣化が目立つようになった。とくに、燃料供給ダクトのひび割れ等により、ガス漏れ等が発生し、意図せぬところで燃焼し、燃焼室において所定の温度が得られないこともある。温度不足は生産性の低下、コークス品質のバラツキなど製造機能低下の原因となる。 Incidentally, at the time of filing this application, the existing coke ovens had been in operation for half a century, and significant deterioration due to aging was becoming apparent. In particular, cracks in the fuel supply ducts, etc., could cause gas leaks, leading to unintended combustion and sometimes preventing the combustion chamber from reaching the required temperature. Insufficient temperature can lead to decreased productivity and variations in coke quality, resulting in a decline in manufacturing functionality.

燃料供給ダクトのひび割れ等は補修しようにも、半世紀前に建設された既設コークス炉は、補修を想定しておらず、どこでひび割れが発生しているのか発見する方法も確立していない。仮にひび割れ箇所を特定できても、充分な作業空間もなく、補修は困難である。 Even if we wanted to repair cracks in the fuel supply ducts, the existing coke ovens, built half a century ago, were not designed with repair in mind, and there is no established method for detecting where the cracks are occurring. Even if the cracks could be identified, there is insufficient workspace, making repairs difficult.

経年劣化した既存コークス炉に対し、保全用バーナ配管が提案されている(例えば特許文献1)。保全用バーナ配管は、セラミック管からなる配管と、金属製ベローズ管とを連結して形成される。保全用バーナ配管外径は燃料供給ダクト内径より小さく、保全用バーナ配管長は燃料供給ダクト長と同等である。 For existing coke ovens that have deteriorated over time, maintenance burner piping has been proposed (for example, Patent Document 1). This maintenance burner piping is formed by connecting ceramic tubing with metal bellows tubing. The outer diameter of the maintenance burner piping is smaller than the inner diameter of the fuel supply duct, and the length of the maintenance burner piping is equivalent to the length of the fuel supply duct.

保全用バーナ配管を既設燃料供給ダクトに挿入する。これにより、燃料供給ダクトのひび割れ等を補修することなく、確実に燃料ガスを燃焼室バーナに供給できる。 The maintenance burner piping is inserted into the existing fuel supply duct. This ensures a reliable supply of fuel gas to the combustion chamber burner without the need to repair cracks or other damage to the fuel supply duct.

特開2020-158715号公報Japanese Patent Publication No. 2020-158715

実際に上記保全用バーナ配管を運用してみて、既設燃料供給ダクトの垂直性が想像以上に悪化していることが分かった。 After actually operating the maintenance burner piping described above, it became clear that the verticality of the existing fuel supply duct was worse than expected.

上記保全用バーナ配管も金属製ベローズ管からなる部位を有する。これにより、垂直性が悪化した既設燃料供給ダクトに対し、適宜曲げながら挿入できる。 The maintenance burner piping described above also includes a section made of metal bellows. This allows it to be inserted into existing fuel supply ducts with poor verticality, by bending it as needed.

しかし、高温領域に対応する上記保全用バーナ配管の本体部分は比較的長く、かつ、本体部分は剛性が高く、本体部分が障害となって、金属製ベローズ管の可撓性を十分に発揮できない。 However, the main body of the above-mentioned maintenance burner piping, designed for high-temperature environments, is relatively long and highly rigid. This rigidity hinders the full flexibility of the metal bellows pipe.

また、既設燃料供給ダクトにおいてどのように垂直性が悪化しているのか、特定および予測が困難であり、試行錯誤しながら保全用バーナ配管を挿入する。その結果、当初の想定より手間を要する。また、金属製ベローズ管は低剛性であるため、この点でも挿入作業は想定より手間を要する。 Furthermore, identifying and predicting how the verticality of the existing fuel supply duct is deteriorating is difficult, requiring trial and error in inserting the maintenance burner piping. As a result, the process is more time-consuming than initially anticipated. Additionally, the low rigidity of the metal bellows pipes further complicates the insertion process.

さらに、金属製ベローズ管の耐熱温度は最大1000℃であり、耐熱性は充分であると期待していたが、当初の想定より、早く劣化しやすいことがわかった。 Furthermore, although the metal bellows tube had a maximum heat resistance of 1000°C and was expected to have sufficient heat resistance, it was found to deteriorate more quickly than initially anticipated.

本発明は、上記課題を解決するものであり、経年劣化した既存コークス炉において、大規模補修を要せず、確実に燃料ガスを燃焼室に供給することを目的とする。 This invention aims to solve the above problems and to reliably supply fuel gas to the combustion chamber of an existing coke oven that has deteriorated over time, without requiring large-scale repairs.

とくに、垂直性が悪化した燃料供給ダクトにバーナ配管を容易且つ確実に挿入することを目的とする。 In particular, the aim is to easily and reliably insert burner piping into fuel supply ducts where verticality has deteriorated.

上記目的を達成するために、本発明は、コークス炉の燃焼ガス用ダクト内に挿入されるコークス炉バーナ配管である。バーナ配管は複数に分割された挿入管と、前記挿入管間に設けられるジョイントを含み、前記挿入管と前記ジョイントとの連結部において、周方向に形成される遊びを設けた事を特徴とする。 To achieve the above objective, the present invention relates to coke oven burner piping inserted into the combustion gas duct of a coke oven. The burner piping includes multiple divided insertion pipes and joints provided between the insertion pipes, characterized by the provision of circumferential play at the connection points between the insertion pipes and the joints.

遊びを設けた事により、挿入管間に角度調整機能が付加され機能することで、垂直性が悪化した燃料供給ダクトの形状に対応しながら、複数の挿入管を連結できる。 By incorporating play, an angle adjustment function is added between the insertion pipes, allowing multiple insertion pipes to be connected while accommodating the shape of fuel supply ducts with poor verticality.

さらに好ましくは、上記バーナ配管において、前記遊びは挿入管直径の2~12%である。 More preferably, in the burner piping described above, the play is 2 to 12% of the insertion pipe diameter.

これにより、角度調整機能と気密性を両立できる。 This allows for both angle adjustment and airtightness.

さらに好ましくは、上記バーナ配管において、前記挿入管端面と前記ジョイントの管端面受部との間に配置された耐熱パッキンおよび耐熱パテを含む。 More preferably, the burner piping includes a heat-resistant packing and heat-resistant putty positioned between the end face of the insertion pipe and the pipe end face receiving portion of the joint.

耐熱パッキンおよび耐熱パテは角度調整時の挿入管端面の動きに追従する。これにより、気密性を確保できる。 The heat-resistant gasket and heat-resistant putty follow the movement of the insertion tube end face during angle adjustment. This ensures airtightness.

さらに好ましくは、上記バーナ配管において、前記ジョイントの挿入部は、前記挿入管内に挿入される。 More preferably, in the burner piping described above, the insertion portion of the joint is inserted into the insertion pipe.

これにより、バーナ配管の外径連結部で太くならないようにできる。 This prevents the outer diameter of the burner piping from becoming too thick at the connection point.

さらに好ましくは、上記バーナ配管において、複数の挿入管のうち少なくとも最上部の挿入管はセラミックス製である。 More preferably, in the burner piping described above, at least the uppermost of the multiple insertion tubes is made of ceramic.

これにより、燃焼室の高熱にも対応できる。 This allows it to withstand the high temperatures of the combustion chamber.

さらに好ましくは、上記バーナ配管において、前記最上部のセラミックス製挿入管に接続されるジョイントはセラミックス製である。 More preferably, in the burner piping described above, the joint connected to the uppermost ceramic insertion tube is made of ceramic.

これにより、燃焼室の高熱にも対応できる。 This allows it to withstand the high temperatures of the combustion chamber.

さらに好ましくは、上記バーナ配管において、複数の挿入管のうち少なくとも最下部の挿入管は金属製である。 More preferably, in the burner piping described above, at least the lowest of the multiple insertion tubes is made of metal.

これにより、連結された挿入管の自重に対応できる。 This allows it to support the weight of the connected insertion tubes.

さらに好ましくは、上記バーナ配管において、前記最下部の金属製挿入管に接続されるジョイントは金属製である。 More preferably, in the burner piping described above, the joint connected to the lowest metal insertion pipe is made of metal.

これにより、連結された挿入管の自重に対応できる。 This allows it to support the weight of the connected insertion tubes.

上記目的を達成するために、本発明は、コークス炉修繕用バーナ配管の設置方法である。修繕用バーナ配管は、複数に分割された挿入管と、前記挿入管間に設けられるジョイントとを含み、前記挿入管と前記ジョイントとの連結部において、周方向に形成される遊びを有する。 To achieve the above objective, the present invention provides a method for installing burner piping for coke oven repair. The repair burner piping includes multiple divided insertion pipes and joints provided between the insertion pipes, with circumferential play formed at the connection points between the insertion pipes and the joints.

最初の挿入管を既設コークス炉の燃焼ガス用ダクト内に挿入し、前記挿入管端面とジョイントの管端面受部との間に耐熱パッキンおよび未硬化の耐熱パテを配置しながらジョイントおよび次の挿入管を挿入し、前記遊びを介して挿入管の軸方向角度を調整し、前記挿入管とジョイントの挿入を繰り返し、連結する。 The first insertion pipe is inserted into the combustion gas duct of the existing coke oven. While positioning a heat-resistant packing and uncured heat-resistant putty between the end face of the insertion pipe and the pipe end face receiving portion of the joint, the joint and the next insertion pipe are inserted. The axial angle of the insertion pipe is adjusted through the play, and the insertion of the insertion pipes and joints is repeated until they are connected.

挿入管間に遊びを設けた事により角度調整機能が作動し、垂直性が悪化した燃料供給ダクトの形状に対応しながら、複数の挿入管を連結できる。耐熱パッキンおよび耐熱パテは角度調整時の挿入管端面の動きに追従し、気密性を確保できる。未硬化の耐熱パテは塑性変形する。 By providing play between the insertion tubes, the angle adjustment function is activated, allowing multiple insertion tubes to be connected while accommodating the shape of fuel supply ducts with poor verticality. The heat-resistant gasket and heat-resistant putty follow the movement of the insertion tube end faces during angle adjustment, ensuring airtightness. Uncured heat-resistant putty will undergo plastic deformation.

さらに好ましくは、上記修繕用バーナ配管の設置方法において、前記未硬化の耐熱パテはコークス炉修繕用バーナ配管の設置後に硬化する。 More preferably, in the above method for installing the repair burner piping, the uncured heat-resistant putty hardens after the coke oven repair burner piping is installed.

これにより、修繕用バーナ配管の形状が確定する。 This determines the shape of the repair burner piping.

本願発明のバーナ配管によれば、例えば経年劣化した既存コークス炉において、大規模補修を要せず、確実に燃料ガスを燃焼室バーナに供給することができる。 According to the burner piping of the present invention, fuel gas can be reliably supplied to the combustion chamber burner without requiring large-scale repairs, for example, in an existing coke oven that has deteriorated over time.

とくに、垂直性が悪化した燃料供給ダクトにバーナ配管を容易に挿入できる。 In particular, burner piping can be easily inserted into fuel supply ducts where verticality has deteriorated.

既存コークス炉と修繕例Existing coke ovens and repair examples 修繕用バーナ配管の概略構成図Schematic diagram of the burner piping for repairs. 修繕用バーナ配管の詳細構成図Detailed diagram of the burner piping for repairs. 修繕用バーナ配管の詳細構成図Detailed diagram of the burner piping for repairs. 修繕用バーナ配管の動作説明図Operational diagram for repair burner piping 修繕用バーナ配管の動作説明図Operational diagram for repair burner piping 変形例Variation 変形例Variation 変形例Variation 変形例Variation

~コークス炉~
図1は既存コークス炉と修繕例の概略構成図である。コークス炉上部において、炭化室と燃焼室とが交互に水平に配列されている。炭化室と燃焼室とは耐熱煉瓦等からなる隔壁により隔てられている。燃焼室で生成した燃焼熱は隔壁を介して炭化室に伝熱する。
~Coke Oven~
Figure 1 shows a schematic configuration of an existing coke oven and an example of a repair. In the upper part of the coke oven, carbonization chambers and combustion chambers are arranged horizontally in alternating positions. The carbonization chambers and combustion chambers are separated by a partition wall made of heat-resistant bricks or the like. The heat of combustion generated in the combustion chamber is transferred to the carbonization chamber through the partition wall.

燃焼室には、空気供給ダクトや燃料供給ダクトを介して、コークス炉下部から、空気や燃料が供給される。ここで、燃料供給ダクトにひび割れ等の劣化があると、ガス漏れが起きる。漏れたガスは意図せぬ箇所で燃焼する。その結果、燃焼室において所定の温度が得られないこともある。 Air and fuel are supplied to the combustion chamber from the bottom of the coke oven via air and fuel supply ducts. If there are cracks or other deterioration in the fuel supply duct, gas leaks will occur. The leaked gas will ignite in unintended locations. As a result, the desired temperature may not be achieved in the combustion chamber.

本願では、修繕用バーナ配管1を既設燃料供給ダクトに挿入する。例えば、既設燃料供給ダクトの長さは6m程度であり、修繕用バーナ配管1の全長も6m程度である。既設燃料供給ダクトの設計上の内径は65mmであり、修繕用バーナ配管1の外径は50mmである。なお、各数値は発明の理解補助のための例示であり、これに限定されない。すなわち、既設燃料供給ダクト内に修繕用バーナ配管1が挿入可能であればよい。他の数値も同様である。 In this application, the repair burner piping 1 is inserted into the existing fuel supply duct. For example, the length of the existing fuel supply duct is approximately 6m, and the total length of the repair burner piping 1 is also approximately 6m. The design inner diameter of the existing fuel supply duct is 65mm, and the outer diameter of the repair burner piping 1 is 50mm. Note that these values are examples to aid in understanding the invention and are not limiting. In other words, it is sufficient that the repair burner piping 1 can be inserted into the existing fuel supply duct. The same applies to the other values.

これにより、経年劣化した既存コークス炉において、大規模補修を要せず、確実に燃料ガスを燃焼室に供給できる。 This allows for the reliable supply of fuel gas to the combustion chamber of existing coke ovens that have deteriorated over time, without requiring large-scale repairs.

~修繕用バーナ配管概要~
図2は修繕用バーナ配管の概略構成例である。修繕用バーナ配管1の全長を6m程度と想定すると、長さ500mm程度の12の挿入管を連結する。
~Overview of burner piping for repairs~
Figure 2 shows a schematic example of the repair burner piping configuration. Assuming the total length of the repair burner piping 1 is approximately 6m, twelve insertion pipes of approximately 500mm in length are connected.

図示の例では、10のセラミックス管10と、2つの金属管30とから構成される。挿入管と挿入管との間にジョイントが設けられる。ジョイントにはセラミックス製20と、金属製40とがある。図示の例では、セラミックス管10,10間にはセラミックス製ジョイント20を配置し、セラミックス管10と金属管30との間には金属製ジョイント40を配置し、金属管30,30との間には金属製ジョイント40を配置する。 In the illustrated example, the structure consists of 10 ceramic tubes 10 and 2 metal tubes 30. Joints are provided between the insertion tubes. These joints can be made of ceramic 20 or metal 40. In the illustrated example, ceramic joints 20 are placed between the ceramic tubes 10, metal joints 40 are placed between the ceramic tubes 10 and metal tubes 30, and metal joints 40 are placed between the metal tubes 30.

少なくとも、燃焼室に連結する最上部の挿入管はセラミックス製であることが好ましい。燃焼室では高温(例えば1000~1400℃)となるが、セラミックス製であれ1500℃以上の耐熱性も実現可能である。 At a minimum, the uppermost insertion tube connecting to the combustion chamber is preferably made of ceramic. While the combustion chamber reaches high temperatures (e.g., 1000-1400°C), even ceramic tubes can achieve heat resistance of over 1500°C.

ただし、セラミックス管10は金属管に比べ高コストであり、耐荷重性に劣る。挿入管を上下に連結させると、下部では自重を無視できなくなる。また、想定温度が1000℃を超えることがない箇所(例えば想定温度800℃以下)は、セラミックス管である必要はない。以上の理由から、少なくとも、最下部の挿入管は金属製であることが好ましい。金属管30は、コストを抑制し、連結挿入管の自重に耐えることができる。 However, ceramic tubes 10 are more expensive than metal tubes and have inferior load-bearing capacity. When the insertion tubes are connected vertically, the weight of the tube itself becomes a significant factor at the bottom. Furthermore, in areas where the expected temperature does not exceed 1000°C (for example, below 800°C), ceramic tubes are not necessary. For these reasons, it is preferable that at least the lowest insertion tube be made of metal. Metal tubes 30 can reduce costs and withstand the weight of the connected insertion tubes.

なお、上記挿入管およびジョイントの材質については例示であり、発明の技術思想の範囲で適切に選択する(下記変形例参照)。 The materials for the insertion tube and joint described above are examples only; they should be appropriately selected within the scope of the invention's technical concept (see the modified examples below).

~連結構造詳細構成~
図3および図4は、修繕用バーナ配管の連結構造の詳細構成図である。図3は概略斜視図であり、図4は概略平面図である。
~Detailed configuration of connection structure~
Figures 3 and 4 are detailed diagrams of the connection structure of the repair burner piping. Figure 3 is a schematic perspective view, and Figure 4 is a schematic plan view.

ジョイント20は、上下の挿入部21,21と、挿入部21,21の間に設けられた管端面受部22とからなる。挿入部21はセラミックス管10に内挿される。セラミックス管10端面は耐熱パッキン28および耐熱パテ29を介して管端面受部22に当接される。 The joint 20 consists of upper and lower insertion portions 21, 21 and a pipe end face receiving portion 22 provided between the insertion portions 21, 21. The insertion portions 21 are inserted into the ceramic pipe 10. The end face of the ceramic pipe 10 abuts against the pipe end face receiving portion 22 via a heat-resistant packing 28 and heat-resistant putty 29.

なお、ジョイント20がセラミックス管10を外挿してもよいが、外挿構造は管径より太くなりすぎると、既設燃料供給ダクトへの挿入が困難になるおそれもある。挿入部21はセラミックス管10に内挿される内挿構造の方が、既設燃料供給ダクト内への修繕用バーナ配管1挿入が容易となり好ましい。 While the joint 20 may externally insert the ceramic pipe 10, if the external insertion structure becomes too large compared to the pipe diameter, insertion into the existing fuel supply duct may become difficult. An internal insertion structure, where the insertion portion 21 is internally inserted into the ceramic pipe 10, is preferable as it facilitates the insertion of the repair burner piping 1 into the existing fuel supply duct.

セラミックス管10とジョイント挿入部21の内挿構造において、適度な遊び25があることが好ましい。セラミックス管10内周と挿入部21外周の間に周方向に沿って遊び25が形成される。 In the internal insertion structure of the ceramic tube 10 and the joint insertion portion 21, it is preferable to have an appropriate amount of play 25. The play 25 is formed circumferentially between the inner circumference of the ceramic tube 10 and the outer circumference of the insertion portion 21.

図示の例では、セラミックス管10の内径を42mmとするとき、挿入部21外径を40mmとし、両端に1mmずつ(計2mm)の遊び25を設ける。遊び率は2/42=5%程度となる。遊び率は2~12%であることが好ましい。さらに遊び率は4~8%であることがより好ましい。遊び率が小さいと、角度調整機能(詳細後述、図5、6参照)が不十分となる。遊び率が大きいと、連結が不十分となり、ガス漏れリスクが発生する。 In the illustrated example, when the inner diameter of the ceramic tube 10 is 42 mm, the outer diameter of the insertion portion 21 is 40 mm, and a 1 mm (total 2 mm) of play 25 is provided at both ends. The play ratio is approximately 2/42 = 5%. A play ratio of 2 to 12% is preferable. Furthermore, a play ratio of 4 to 8% is even more preferable. If the play ratio is too small, the angle adjustment function (details described later, see Figures 5 and 6) will be insufficient. If the play ratio is too large, the connection will be insufficient, leading to a risk of gas leakage.

試作例では、遊び率は5/42=12%程度以上になると、ガス漏れリスクが顕著になった。 In the prototype example, the risk of gas leakage became significant when the play ratio exceeded approximately 5/42 = 12%.

ジョイント20の挿入長は10~20mm程度が好ましい。挿入長が短いと、連結が不十分となる。また、ガス漏れリスクが発生する。挿入長が長いと、角度調整機能(詳細後述、図5、6参照)が不十分となる。 The insertion length of joint 20 should preferably be around 10 to 20 mm. If the insertion length is too short, the connection will be insufficient, and there will be a risk of gas leakage. If the insertion length is too long, the angle adjustment function (details described later, see Figures 5 and 6) will be insufficient.

本願挿入管10,30は高剛性であり可撓性はないが、遊び25において可撓性欠如を補う。 The insertion tubes 10 and 30 of this invention are highly rigid and inflexible, but the play 25 compensates for this lack of flexibility.

ただし、意図的に遊び25を設けることで、気密性が低下する。そこで、セラミックス管10端面と管端面受部22とのに耐熱パッキン28および耐熱パテ29が設けられている。 However, intentionally creating a gap 25 reduces airtightness. Therefore, a heat-resistant packing 28 and heat-resistant putty 29 are provided between the end face of the ceramic pipe 10 and the pipe end face receiving portion 22.

耐熱パッキン28はたとえばアルミナ繊維やガラスファイバーを主成分とし、1400℃程度の耐熱性を期待できる。耐熱パッキン28は気密性を維持しながら、セラミックス管10端面の動きに追従する。 The heat-resistant packing 28 is primarily composed of materials such as alumina fibers or glass fibers, and is expected to withstand temperatures of approximately 1400°C. The heat-resistant packing 28 maintains airtightness while following the movement of the end face of the ceramic tube 10.

耐熱パテ29はたとえば水酸化アルミニウムを主成分とし、1200℃程度の耐熱性を期待できる。未硬化パテは塑性であり、気密性を維持しながら、セラミックス管10端面の動きに追従して変形する。加熱より当該形状で硬化する。例えば、水酸化アルミニウムを主成分とするパテは加熱により脱水し、セラミック状の酸化アルミニウムとなる。 The heat-resistant putty 29, for example, has aluminum hydroxide as its main component and can be expected to withstand temperatures of approximately 1200°C. The uncured putty is plastic and deforms to follow the movement of the end face of the ceramic tube 10 while maintaining airtightness. It hardens in that shape upon heating. For example, a putty with aluminum hydroxide as its main component dehydrates upon heating, becoming ceramic-like aluminum oxide.

したがって、遊び25により低下した気密性を耐熱パッキン28および耐熱パテ29は補填する。 Therefore, the heat-resistant packing 28 and heat-resistant putty 29 compensate for the reduced airtightness due to the play 25.

~動作~
図5は、修繕用バーナ配管の連結構造の詳細構成図である。例えば、セラミックス管10内径42mmに対し、両端に1mmずつの遊び25を設け、ジョイント20挿入長10~20mm程度とすると、3~5度程度(片側)の角度調整が可能となる。ジョイント20上下では最大10度程度の角度調整が可能となる。さらに、セラミックス管10内径42mmに対し、両端に2mmずつの遊び25を設け、ジョイント20挿入長10~20mm程度とすると、5~10度程度(片側)の角度調整が可能となる。ジョイント20上下では最大20度程度の角度調整が可能となる。
~Operation~
Figure 5 is a detailed diagram of the connection structure for the repair burner piping. For example, if a ceramic pipe 10 with an inner diameter of 42 mm is given a 1 mm gap 25 at each end, and the insertion length of the joint 20 is about 10 to 20 mm, then an angle adjustment of about 3 to 5 degrees (on one side) is possible. An angle adjustment of up to about 10 degrees is possible vertically with the joint 20. Furthermore, if a ceramic pipe 10 with an inner diameter of 42 mm is given a 2 mm gap 25 at each end, and the insertion length of the joint 20 is about 10 to 20 mm, then an angle adjustment of about 5 to 10 degrees (on one side) is possible. An angle adjustment of up to about 20 degrees is possible vertically with the joint 20.

まず、最上部に相当するセラミックス管10を既設燃料供給ダクトに挿入する。次に、耐熱パッキン28および耐熱パテ29とともに、セラミックス製ジョイント20を配置し、次のセラミックス管10を既設燃料供給ダクトに挿入する。これに伴い先行するセラミックス管10は押し上げられる。 First, the uppermost ceramic pipe 10 is inserted into the existing fuel supply duct. Next, the ceramic joint 20 is placed along with the heat-resistant packing 28 and heat-resistant putty 29, and the next ceramic pipe 10 is inserted into the existing fuel supply duct. This pushes the preceding ceramic pipe 10 upwards.

仮に、既設燃料供給ダクトの垂直性が悪化している場合、遊び25の角度調整機能が作動し、先行するセラミックス管10は既設燃料供給ダクトの傾きに沿う。さらに、耐熱パッキン28および耐熱パテ29は先行するセラミックス管10の下側端面の動きに追従する。 If the verticality of the existing fuel supply duct is poor, the angle adjustment function of the play 25 will activate, and the preceding ceramic pipe 10 will conform to the inclination of the existing fuel supply duct. Furthermore, the heat-resistant packing 28 and heat-resistant putty 29 will follow the movement of the lower end face of the preceding ceramic pipe 10.

セラミックス管10とセラミックス製ジョイント20の挿入を繰り返し、適宜、金属管30と金属製ジョイント40を挿入し、各管を連結し、修繕用バーナ配管1を形成する。このとき既設燃料供給ダクトに曲がりがあるたびに、遊び25の角度調整機能が作動する。 The ceramic pipe 10 and ceramic joint 20 are repeatedly inserted, and metal pipe 30 and metal joint 40 are inserted as needed to connect the pipes and form the repair burner piping 1. At this time, the angle adjustment function of the play 25 is activated each time there is a bend in the existing fuel supply duct.

修繕用バーナ配管1配置時には、耐熱パテ29は未硬化であり、塑性変形するが、設置後は当該形状を維持したまま加熱により硬化し、気密性を確保する。これにより、修繕用バーナ配管1の形状は確定する。 When the repair burner piping 1 is in place, the heat-resistant putty 29 is uncured and undergoes plastic deformation. However, after installation, it hardens upon heating while maintaining its shape, ensuring airtightness. This finalizes the shape of the repair burner piping 1.

図6は、遊び25の角度調整機能の更なる動作説明図である。図5では1つの遊び25の角度調整機能について説明した。複数の遊び25の角度調整機能の連動により、複雑な劣化燃料供給ダクト形状に対応できる。 Figure 6 is a further diagram illustrating the operation of the angle adjustment function of the play 25. Figure 5 explained the angle adjustment function of one play 25. By linking the angle adjustment functions of multiple play 25s, it is possible to accommodate complex degraded fuel supply duct shapes.

図6Aは、一方向に大きく傾く場合である。2つの遊び25の角度調整機能が同一方向に作動することで、大きな傾きに対しても対応できる。複数の遊び25を組み合わせることで、より大きな傾きに対しても対応できる。 Figure 6A shows a case where the structure tilts significantly in one direction. The angle adjustment functions of the two "play" sections 25 operate in the same direction, allowing for adaptation to large tilts. By combining multiple "play" sections 25, even larger tilts can be accommodated.

図6Bは、細かくS字状に傾く場合である。2つの遊び25の角度調整機能が逆方向に作動することで、細かなS字状の傾きに対しても対応できる。複数の遊び25を組み合わせることで、より複雑な傾きに対しても対応できる。 Figure 6B shows a case where the tilt is in a fine S-shape. The angle adjustment functions of the two play sections 25 operate in opposite directions, allowing for adjustment even to fine S-shaped tilts. By combining multiple play sections 25, it is possible to accommodate more complex tilts.

~効果~
既設燃料供給ダクトにおいてどのように垂直性が悪化しているのか、特定および予測が困難であるが、劣化燃料供給ダクト形状に対応して、修繕用バーナ配管1は変形しながら、挿入される。このとき、劣化燃料供給ダクトを大規模補修することはない。これにより、経年劣化した既存コークス炉において、大規模補修を要せず、確実に燃料ガスを燃焼室に供給できる。
~Effects~
Although it is difficult to identify and predict how the verticality of the existing fuel supply duct has deteriorated, the repair burner piping 1 is inserted while deforming to correspond to the shape of the deteriorated fuel supply duct. At this time, the deteriorated fuel supply duct does not require major repairs. As a result, fuel gas can be reliably supplied to the combustion chamber in existing coke ovens that have deteriorated over time without requiring major repairs.

セラミックス管10および金属管30は高剛性であり、挿入作業は容易である。 The ceramic tube 10 and metal tube 30 are highly rigid, making insertion easy.

また、高温想定領域に、セラミックス管10およびセラミックス製ジョイント20を配置することができ、燃焼室の高熱の影響は抑制され、比較的長期間の運用が可能である。 Furthermore, the ceramic tube 10 and ceramic joint 20 can be positioned in the high-temperature region, suppressing the effects of the high heat in the combustion chamber and enabling relatively long-term operation.

~変形例~
本願発明は上記実施形態に限定解釈されず、本願発明の技術思想の範囲で種々の変形が可能である。
~Variations~
The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications are possible within the scope of the technical concept of the present invention.

図7に記載の変形例においては、修繕用バーナ配管1は全てセラミックス管10およびセラミックス製ジョイント20から形成される。比較的全域において高温となり、かつ、全長が短く、自重の影響が少ない場合は、当該変形例とすることもできる。 In the modified example shown in Figure 7, the repair burner piping 1 is entirely made of ceramic pipes 10 and ceramic joints 20. This modified example can be used when the temperature is relatively high throughout the entire area, the overall length is short, and the effect of self-weight is minimal.

図8に記載の変形例においては、修繕用バーナ配管1は全て金属管30および金属製ジョイント40から形成される。図9B(後述)に示すように、修繕用バーナ配管1を燃焼室まで延長する必要のない場合は、高温領域に挿入管を配置する必要がない。当該変形例のように全て金属管30および金属製ジョイント40とすることができる。 In the modified example shown in Figure 8, the repair burner piping 1 is formed entirely from metal pipes 30 and metal joints 40. As shown in Figure 9B (described later), if it is not necessary to extend the repair burner piping 1 to the combustion chamber, there is no need to place an insertion pipe in the high-temperature region. In such cases, as in this modified example, the entire structure can be made from metal pipes 30 and metal joints 40.

図7に記載の変形例では全てセラミックス製とし、図8に記載の変形例では全て金属製としたが、セラミックスと金属を適宜用いればよい。 In the modified example shown in Figure 7, all parts are made of ceramics, and in the modified example shown in Figure 8, all parts are made of metal. However, it is acceptable to use ceramics and metal as appropriate.

図9Aに記載の変形例においては、さらに、従来例で用いたベローズ管50を適宜用いてもよい。本願発明では、耐熱性の高いセラミックス管を多く用いることができる。その結果、高温想定領域を避けてベローズ管50を用いることができる。ベローズ管50は遊び25の角度調整機能では対応不可能な個所に介挿する。ベローズ管50を比較的短くでき、低剛性であっても、扱いやすい。 In the modified example shown in Figure 9A, the bellows tube 50 used in the conventional example may also be used as appropriate. In the present invention, many heat-resistant ceramic tubes can be used. As a result, the bellows tube 50 can be used while avoiding the high-temperature region. The bellows tube 50 is inserted in locations where the angle adjustment function of the play 25 cannot be used. The bellows tube 50 can be made relatively short and easy to handle even with low rigidity.

図9Bに記載の変形例においては、修繕用バーナ配管1は燃焼室まで到達していない。燃焼室直近の既設燃料供給ダクトは目視可能であり、劣化の有無を判断できる。仮に、劣化箇所があっても、簡単に補修可能である。既設燃料供給ダクトの最上部に劣化がないことを確認できれば、修繕用バーナ配管1を燃焼室まで延長する必要はない。例えば、図8に記載の変形例のようにすることもできる。 In the modified example shown in Figure 9B, the repair burner piping 1 does not reach the combustion chamber. The existing fuel supply duct immediately adjacent to the combustion chamber is visible, allowing for assessment of any deterioration. Even if deterioration is present, it can be easily repaired. If it can be confirmed that there is no deterioration at the top of the existing fuel supply duct, extending the repair burner piping 1 to the combustion chamber is unnecessary. For example, the modified example shown in Figure 8 can also be implemented.

図10記載の変形例は、外挿ジョイントである。上記実施形態では、たとえば、設計上の内径65mmの既設燃料供給ダクトに外径50mmの挿入管を挿通することを想定しており、挿入作業の容易性の観点から、内挿構造を前提としている(図3参照)。これに対し、既設燃料供給ダクト寸法に余裕があるのであれば、当該変形例のように外挿構造としてもよい。 The modified example shown in Figure 10 is an external joint. In the above embodiment, for example, it is assumed that an insertion pipe with an outer diameter of 50 mm is inserted into an existing fuel supply duct with a design inner diameter of 65 mm. From the viewpoint of ease of insertion, an internal structure is assumed (see Figure 3). However, if there is sufficient sizing in the existing fuel supply duct, an external structure as shown in the modified example may be used.

外挿構造において、ジョイント内周とセラミックス管外周との間に周方向に沿って遊びが形成される。 In the extrapolated structure, play is formed along the circumferential direction between the inner circumference of the joint and the outer circumference of the ceramic tube.

上記実施形態では、経年劣化した既存コークス炉燃料ダクトの修繕を想定しているが、例えば、新設コークス炉燃料ダクトにバーナ配管1をあらかじめ挿入しておいてもよい。使用開始後経年劣化した時点で、適宜、新しいバーナ配管に取り換える。 In the above embodiment, the repair of an existing coke oven fuel duct that has deteriorated over time is assumed. However, for example, the burner piping 1 may be pre-inserted into a newly installed coke oven fuel duct. When deterioration occurs after use, the burner piping can be replaced with new piping as appropriate.

1 修繕用バーナ配管
10 セラミックス管
20 セラミックス製ジョイント
21 ジョイント挿入部
22 管端面受部
25 遊び
28 耐熱パッキン
29 耐熱パテ
30 金属管
40 金属製ジョイント
50 ベローズ管
1. Repair burner piping 10. Ceramic pipe 20. Ceramic joint 21. Joint insertion part 22. Pipe end face receiving part 25. Play 28. Heat-resistant packing 29. Heat-resistant putty 30. Metal pipe 40. Metal joint 50. Bellows pipe

Claims (10)

コークス炉の燃焼ガス用ダクト内に挿入されるコークス炉バーナ配管であって、
複数に分割された挿入管と、
前記挿入管間に設けられるジョイントと、
を含み、
前記挿入管と前記ジョイントとの連結部において、周方向に形成される遊びを有する
ことを特徴とするコークス炉バーナ配管。
Coke oven burner piping inserted into the combustion gas duct of a coke oven,
The insertion tube is divided into multiple sections,
A joint provided between the aforementioned insertion tubes,
Includes,
Coke oven burner piping characterized by having circumferential play at the connection between the insertion pipe and the joint.
前記遊びは挿入管直径の2~12%である
ことを特徴とする請求項1記載のコークス炉バーナ配管。
The coke oven burner piping according to claim 1, characterized in that the aforementioned play is 2 to 12% of the diameter of the insertion pipe.
前記挿入管端面と前記ジョイントの管端面受部との間に配置された耐熱パッキンおよび耐熱パテを含む
ことを特徴とする請求項1記載のコークス炉バーナ配管。
The coke oven burner piping according to claim 1, further comprising a heat-resistant packing and heat-resistant putty disposed between the end face of the insertion pipe and the pipe end face receiving portion of the joint.
前記ジョイントの挿入部は、前記挿入管内に挿入される
ことを特徴とする請求項1記載のコークス炉バーナ配管。
The coke oven burner piping according to claim 1, characterized in that the insertion portion of the joint is inserted into the insertion pipe.
複数の挿入管のうち少なくとも最上部の挿入管はセラミックス製である
ことを特徴とする請求項1記載のコークス炉バーナ配管。
The coke oven burner piping according to claim 1, characterized in that at least the uppermost of the multiple insertion tubes is made of ceramics.
前記最上部のセラミックス製挿入管に接続されるジョイントはセラミックス製である
ことを特徴とする請求項5記載のコークス炉バーナ配管。
The coke oven burner piping according to claim 5, characterized in that the joint connected to the uppermost ceramic insertion tube is made of ceramic.
複数の挿入管のうち少なくとも最下部の挿入管は金属製である
ことを特徴とする請求項1記載のコークス炉バーナ配管。
The coke oven burner piping according to claim 1, characterized in that at least the lowest of the multiple insertion tubes is made of metal.
前記最下部の金属製挿入管に接続されるジョイントは金属製である
ことを特徴とする請求項7記載のコークス炉バーナ配管。
The coke oven burner piping according to claim 7, characterized in that the joint connected to the lowermost metal insertion pipe is made of metal.
複数に分割された挿入管と、前記挿入管間に設けられるジョイントとを含み、前記挿入管と前記ジョイントとの連結部において、周方向に形成される遊びを有するコークス炉バーナ配管の設置方法であって、
最初の挿入管を既設コークス炉の燃焼ガス用ダクト内に挿入し、
前記挿入管端面とジョイントの管端面受部との間に耐熱パッキンおよび未硬化の耐熱パテを配置しながらジョイントおよび次の挿入管を挿入し、
前記遊びを介して挿入管の軸方向角度を調整し、
前記挿入管とジョイントの挿入を繰り返し、連結する
ことを特徴とするコークス炉バーナ配管の設置方法。
A method for installing coke oven burner piping, comprising multiple divided insertion pipes and joints provided between the insertion pipes, wherein there is circumferential play at the connection between the insertion pipes and the joints,
The first insertion pipe is inserted into the combustion gas duct of the existing coke oven.
Insert the joint and the next insertion pipe while placing a heat-resistant packing and uncured heat-resistant putty between the end face of the insertion pipe and the pipe end face receiving portion of the joint.
The axial angle of the insertion tube is adjusted through the aforementioned play.
A method for installing coke oven burner piping, characterized by repeatedly inserting and connecting the aforementioned insertion pipe and joint.
前記未硬化の耐熱パテはコークス炉バーナ配管の設置後に硬化する
ことを特徴とする請求項9記載のコークス炉バーナ配管の設置方法。
The method for installing coke oven burner piping according to claim 9, characterized in that the uncured heat-resistant putty hardens after the installation of the coke oven burner piping.
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