(57)【要約】【課題】補修材料の充填率と補修作業の能率を向上すると共に、炭化室壁の損傷部を確実に補修することができるコークス炉炭化室壁の補修方法を提供する。【解決手段】コークス炉の燃焼室と炭化室とを仕切る炉壁の損傷を補修する方法であって、炭化室（７）の内部の圧力を燃焼室（９）より高圧に保持した状態で、炭化室側の炉壁レンガ（１０）の亀裂（１１）等の損傷部に補修材料（８）を吹き込んで充填するコークス炉炭化室壁の補修方法において、前記補修材料（８）の平均粒径を風篩法より求めたストークス径の平均粒径で３０μｍ以下とすることを特徴とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の燃焼室と炭化室とを仕切る炉壁の損傷を補修する方法であって、炭化室の内部の圧力を燃焼室より高圧に保持した状態で、炭化室側の炉壁の損傷部に補修材料を吹き込んで充填するコークス炉炭化室壁の補修方法において、前記補修材料の平均粒径を風篩法より求めたストークス径の平均粒径で３０μｍ以下とすることを特徴とするコークス炉炭化室壁の補修方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、室炉式コークス炉々壁の補修方法に係り、特に炭化室壁に生じた目地切れ、亀裂等の損傷部に対する補修方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
室炉式スークス炉１００は図３に示すように、石炭が装入される炭化室１１０と、ガスが燃焼する燃焼室１２０が交互に配列された設備であり、炭化室１１０と燃焼室１２０とは炉壁レンガ１３０（図４を参照）により仕切られている。
石炭は炭化室１１０の炉上に設けられた装入口１４０から装入されて燃焼室１２０から炉壁レンガ１３０を介して伝わる熱により昇温、乾留し、コークスへ転換する。この時に発生するコークスガスは上昇管１６０からドライメーン１７０に集められ、ガス利用設備へ送られる。生成したコークスは炭化室１１０の側面に設けられた炉蓋を解放し、一方から押出機１８０により押し出されて他方に配置した消火電車１９０へ入れられ、湿式あるいは乾式で冷却されて高炉等での利用に供せられる。その後、炉蓋を閉止して再び炉上から石炭を装入される。なお、図４には、室炉式コークス炉の一例であるカールスチル式コークス炉の一部分の平面断面図を示す。燃焼室１２０は炭化室１１０へ均一に熱を供給するために、同図に示されるように複数の燃焼ガス流路２００に仕切られており、高温の燃焼ガスが流通する。
【０００３】
炭化室１１０はこのようなコークスの押し出しや原料である石炭を装入したときに、急激に冷却されることにより、炉壁を構成するレンガは激しい温度変化に曝されるために、レンガの目地２１０に目地切れが発生したり、レンガに亀裂が生じるといった損傷が発生する場合があった。
また、炉壁レンガの目地切れや亀裂等の損傷によりコークス炉の炭化室１１０と燃焼室１２０とが連通してしまうと、炭化室内で石炭の乾留により発生するコークス炉ガスが損傷部を通って燃焼室１２０へ漏洩し、不完全燃焼を起こして煤や黒煙が生じるといった問題があった。
【０００４】
そこで、これらの目地切れ、亀裂の損傷を補修するためには、従来より、補修しようとする炭化室の内部の圧力を隣接する燃焼室よりも高い圧力に保持した状態で、その炭化室内に材料を圧縮空気と共に吹き込み、目地切れ等を通じて炭化室から燃焼室に流れる空気に材料を乗せて、この材料を目地切れ部等の損傷部に充填し、閉塞するというダスティング補修法あるいはドライシール補修法と呼ばれている補修方法が採用されている。
【０００５】
その一例としては、例えば、特許文献１には、炭化室内に耐火材微粉末（以下、ダスティング材と呼ぶ）を吹き込んで補修するに際し、粒度の異なる２種類のダスティング材を用い、最初に粒径７４μｍ以上の粒子を４０％以上含むダスティング材（以下、粗粒材料と呼ぶ）を吹き込み、続いて粒径４４μｍ以下の粒子を８０％以上含むダスティング材（従来使用されている材料）を吹き込む方法が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−３３５６６８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された方法は、炭化室から燃焼室に流れる空気に補修材料が乗っている浮遊状態が殆ど得られないために、投入した補修材料の殆どがコークス炉々底のゾールに落下してしまい、目地切れ、亀裂等損傷部への補修材料の充填率やそれに起因する補修作業の能率に問題があった。
そこで、本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであり、補修材料の充填率と補修作業の能率を向上すると共に、炭化室壁の損傷部を確実に補修することができるコークス炉炭化室壁の補修方法を提供することを課題としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、コークス炉の燃焼室と炭化室とを仕切る炉壁の損傷を補修する方法であって、炭化室の内部の圧力を燃焼室より高圧に保持した状態で、炭化室側の炉壁の損傷部に補修材料を吹き込んで充填するコークス炉炭化室壁の補修方法において、前記補修材料の平均粒径を風篩法より求めたストークス径の平均粒径で３０μｍ以下とすることを特徴とするコークス炉炭化室壁の補修方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、コークス炉の燃焼室と炭化室とを仕切る炉壁の炉壁レンガに発生した目地切れ、亀裂等の損傷部を炭化室内に補修材料を吹き込んで効率良く補修するには、補修材料を十分浮遊させておくが重要であることを見出した。すなわち、補修材料を十分浮遊させておくことで、亀裂に侵入する割合が格段に高くなり、その結果、その亀裂侵入時に亀裂内に補修材料が充填され、従来よりも少ない材料量で効果的に閉塞されることになる。
【００１０】
そこで、浮遊を示す指標として、材料の平均粒径を風篩法より求めたストーク径の平均粒径を指標とすることにした。これは、特許文献１に開示されているように、材料の粒径を指標としてしまうと、微粉の場合、表面張力の影響で凝集してしまい、結果として粗大粉となってしまい、浮遊の効果が小さくなってしまうためである。
【００１１】
以下、粉体工学研究会編の粉体粒度測定法（養賢堂（１９７０）、１８９〜２０２頁）を参考にして、材料の平均粒径を風篩法より求めたストークス径の平均粒径の求め方について説明する。
円筒内の上昇気流が層流域にあれば、粒子の沈降に関するストークス式を用いて、分離限界粒子径（＝ストークス径）Ｄｐは（１）式より計算される。
【００１２】
ｖ＝［（ρｐ−ρ）・ｇ・Ｄｐ２］／（１８μ）        ・・・（１）
ここで、ｖは沈降粒子の終端速度、ρｐは粒子密度、ρは媒質密度、ｇは重力加速度、μは媒質の粘度である。
つぎに、媒質が空気であれば、
ρｐ≫ρ                                        ・・・（２）
と近似できるので、（１）式は（３）式のように変形される。
【００１３】
ｖ＝（ρｐ・ｇ・Ｄｐ２）／（１８μ）              ・・・（３）
沈降粒子の終端速度を円筒内の平均流速とし、円筒の直径をＤとすれば、空気流量Ｑに対して、（４）式が成り立つ。
Ｑ＝（円筒面積）×（流速）
＝π（Ｄ／２）２・ｖ
＝（π・Ｄ２・ｇ・ρｐ・Ｄｐ２）／（７２μ）      ・・・（４）
（４）式をＤｐについて解くと、（５）式のようになる。
Ｄｐ＝（１／Ｄ）×√［（７２Ｑ・μ）／（π・ｇ・ρｐ）］・・・（５）
（５）式から、ストークス径は、円筒径と空気流量によって、決定されることが分る。
【００１４】
本発明では、図１に示すような測定装置を用いて風篩法によるストークス径を実験的に測定した。ストークス径は以下の手順に従って測定した。
１）円筒４の直径を測定する。
２）円筒４とそれに連結されたホース５がつながった状態で、その重量を測定する。この質量をｍ０とする。
３）円筒４とそれに連結されたホース５がつながった状態に試料を投入し、その重量を測定する。この質量をｍ１とする。試料質量はｍ１−ｍ０になる。
４）ホース５をワンタッチ継手６に接続する。
【００１５】
５）所定流量となるように、流量計３を調整する。その際、流量計目盛りの設定圧力となるように圧調弁２で調整する。また、この流量と１）の円筒直径から、（５）式を用いてストークス径を求めておく。
６）５）の状態で６０分間保持した後、残った試料と円筒４とそれに連結されたホース５がつながった状態で、その重量を測定する。この質量をｍ２とする。
７）再びホース５をワンタッチ継手６に接続して、所定流量で１０分間保持した後、残った試料と円筒４とそれに連結されたホース５がつながった状態で、その重量を測定する。この質量をｍ３とする。
【００１６】
８）（ｍ２−ｍ３）／（ｍ１−ｍ０）×１００≦１となれば、１−｛（ｍ３−ｍ    ０）／（ｍ１−ｍ０）｝を、そのストークス径での積算率として求めること    ができる。
９）（ｍ２−ｍ３）／（ｍ１−ｍ０）×１００＞１であれば、再度ホース５をワ    ンタッチ継手６に接続して、所定流量で１０分間保持した後、残った試料と    円筒４とそれに連結されたホース５がつながった状態で、その重量を測定す    る。そして（ｍｎ−ｍｎ＋１）／（ｍ１−ｍ０）≦１（ただし、ｎは３以上の    整数）となるまで測定を繰り返し、１−｛（ｍｎ＋１−ｍ０）／（ｍ１−ｍ０    ）｝を、そのストークス径での積算率として求めることができる。
１０）流量を上げて、２）からの作業を繰り返すことで、ストークス径での粒度分布を求めることができる。
【００１７】
上述の作業により測定されたストークス径は、実際に層流域での材料粒子の凝集などを再現しているため、凝集の有無に関係なく、材料の浮遊状態の評価が可能になる。なお、ストークス径の平均粒径とは、積算率の５０％を意味する。
本発明では、コークス炉の炭化室炉壁レンガに発生した目地切れ、亀裂等の損傷部を炭化室内に材料を吹き込んで効率良く補修するには、補修材料の平均粒径を風篩法より求めたストークス径の平均粒径を３０μｍ以下とすることである。
【００１８】
補修材料の平均粒径を風篩法より求めたストークス径の平均粒径が３０μｍより大きいと、材料が十分浮遊せずに、その結果、その亀裂侵入時に亀裂内に材料が十分充填されずに、閉塞されないことになる。より好ましくは材料の平均粒径を風篩法より求めたストークス径の平均粒径を２０μｍ以下とすることである。風篩法で求まる補修材料の平均粒径の下限としては、１μｍ以上とする。１μｍよりも小粒径の場合、炉壁の目地切れ、亀裂の幅に対して極めて小さいために、ダスティング補修に使用しても、目地切れ、亀裂部分を容易に通過してしまい、補修個所を塞ぐことが困難となってしまうからである。
【００１９】
風篩法より求めたストークス径の平均粒径が３０μｍ以下である材料としては、珪石、珪砂、シャモット、ろう石、アルミナ、ムライト、フライアッシュ、シリカヒューム、シラスバルーンなどがある。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の効果を以下の実施例によって検証するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図２は試験装置Ａの全体構成を示す模式図である。この試験装置Ａは、模擬炭化室７と、補修材料８を吸引する模擬燃焼室９を有しており、模擬炭化室７と模擬燃焼室９間に二枚の並形レンガ（幅１１４×高さ６５×長さ２３０ｍｍ）１０、１０を上下に設け、これら並形レンガ１０、１０間に間隙を形成して模擬亀裂１１とした。模擬燃焼室９には、室内の空気を吸引して減圧状態にするための吸引口１２と水マノメータ１３が取り付けられており、さらに模擬炭化室７と模擬燃焼室９の間の圧力差を調整するための差圧調整孔１４が設けられている。なお、本試験装置Ａには、補修材料８を浮遊させる吹上エアー（空気噴き上げ）は設置されていない。
【００２１】
この試験装置Ａを用い、常温で、模擬炭化室７の上部より補修材料８を投入すると共に、吸引口１２から模擬燃焼室９内の空気を吸引して模擬炭化室７と模擬燃焼室９間の差圧を５０ｍｍＨ２Ｏとし、１５分経過後に模擬亀裂１１内に充填された補修材料の充填率を測定した。その際の亀裂幅は０．２ｍｍとした。なお、模擬亀裂１１内に充填された補修材料の充填率は、模擬亀裂１１内に堆積した材料量を材料投入量で除した値に１００をかけた値を、固形物１００ｇあたりの充填率とした。この充填率が高いほど補修効果が良好であるとした。表１に実施例と比較例を示す。
【００２２】
【表１】
2004262996.tif 000003
【００２３】
表１から明らかなように、本発明の要件を満たす実施例にあっては、いずれについて比較例より高い充填率が得られている。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るコークス炉炭化室壁の補修方法によれば、補修材料の充填率と補修作業の能率を向上すると共に、炭化室壁の損傷部を確実に補修することができる。したがって、コークス炉ガスの燃焼室への漏洩に起因する不完全燃焼や黒煙の発生を防止し、操業に対する支障を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】風篩法によるストークス径を測定するための測定装置の全体概略構成を示す模式図である。
【図２】本発明に係るコークス炉炭化室壁の補修方法の補修効果を評価するための試験装置の全体概略構成を示す模式図である。
【図３】室炉式コークス炉の全体斜視概念図である。
【図４】カールスチル式コークス炉の一部の水平断面図である。
【符号の説明】
１      コンプレッサー
２      圧調弁
３      流量計
４      円筒
５      ホース
６      ワンタッチ継手
７      （模擬）炭化室
８      補修材料
９      （模擬）燃焼室
１０    レンガ
１１    （模擬）亀裂
１２    吸引口
１３    水マノメータ
１４    差圧調整孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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