(57)【要約】【課題】  短時間で炭化室内のドライシール材の粉体濃度を安定にすることで、炉壁の亀裂箇所によらず、ドライシール法による補修を短時間に安定的に実施できる、コークス炉の炉壁補修方法を提供する。【解決手段】  コークス炉の炭化室１と燃焼室との間の炉壁に発生した亀裂２に耐火材粉末１２を充填して補修するにあたり、前記炭化室内へ耐火材粉末を吹き込むと共に該炭化室内の圧力を前記燃焼室内の圧力よりも正圧に保持して、耐火材粉末を亀裂内へ充填させるコークス炉の炉壁補修方法において、前記炭化室の上部に押し出し機側から消火車側へ１列に設けられる石炭装入口３〜６のうちの、一方の側から１番目または２番目の装入口から耐火材粉末を吹き込み、他方の側から１番目または２番目の装入口から空気抜きを行う。【選択図】          図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炭化室と燃焼室との間の炉壁に発生した亀裂に耐火材粉末を充填して補修するにあたり、前記炭化室内へ耐火材粉末を吹き込むと共に該炭化室内の圧力を前記燃焼室内の圧力よりも正圧に保持して、耐火材粉末を亀裂内へ充填させるコークス炉の炉壁補修方法において、前記炭化室の上部に押し出し機側から消火車側へ１列に設けられる石炭装入口のうちの、一方の側から１番目または２番目の装入口から耐火材粉末を吹き込み、他方の側から１番目または２番目の装入口から空気抜きを行うことを特徴とする、コークス炉の炉壁補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉の炭化室と燃焼室の間を隔絶する炉壁の亀裂を補修する、コークス炉の炉壁補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉では、石炭が装入されて乾留が行われる炭化室と、燃焼ガスを燃焼させる燃焼室との間を、耐火レンガで構成される炉壁で隔絶していて、この炉壁を介して燃焼室から炭化室へ伝熱することで炭化室内の石炭が炭化してコークスとなる。
【０００３】
石炭の炭化には１０００℃以上の温度が必要であり、石炭炭化時には炭化室内部は１０００℃以上に熱せられるが、炭化が終了すると、炭化室の側面の蓋を開放し、一方の側面から他方の側面へ向けて、押し出し機で生成したコークスを押し出し、もう一方の側面の蓋の外に配置された消火車へ、コークスを押し出す。その後蓋を閉じ、さらに炭化室上部の装入口から原料となる石炭を装入するといったサイクルを1日1回程度繰り返している。このコークス押し出しと石炭装入時には炭化室内部は一時的に冷却されることになり、また、コークス押し出しに伴う炉壁面での摩擦や装入される石炭の衝突等の衝撃も受けている。
【０００４】
こうした操業を繰り返すことからコークス炉の炉壁は熱的、機械的な衝撃を受けて、炉壁を構成するレンガの目地やレンガ内部に亀裂が発生することがあり、なかには、炭化室と燃焼室を連通する亀裂となることもある。
【０００５】
このような炭化室と燃焼室を連通する亀裂が生じると、石炭装入時の炭化室内の粉塵が燃焼室へ流出したり、石炭の炭化時に発生する石炭ガスの一部が燃焼室側へ流出するといった現象を生じ、これら粉塵や石炭ガスが燃焼室内で煤となるなどの影響があり、好ましくない。
【０００６】
このような亀裂の補修方法の一つに、炭化室内へ耐火材粉末を吹き込むと共に炭化室内を燃焼室内よりも正圧に保持することによって、亀裂内に炭化室側から燃焼室側へのガスの流れを形成し、このガスの流れと共に耐火材粉末を亀裂内へ進入させてこれを閉塞させるドライシール法と呼ばれる補修方法がある。
【０００７】
ここで、ドライシール法について簡単に説明する。図１は室炉式コークス炉の概要を示す立体図、図２は図１のＡ-Ａ断面図である。図２には炭化室１内の炉壁に発生した亀裂２の発生部位の例を示す。一般にドライシール法は、図２に示されるように、炉体天井部に設けられた４個（あるいは５個）の石炭装入口（１〜４番孔）３〜６の１つないし２つから炭化室１内に圧搾空気等を吹き込むことにより同室内を約０.５〜０.７ｋＰａ程度まで加圧し、この状態下で同室内に耐火材の粉末を吹き込む補修方法である。この補修方法により炭化室内に浮遊する耐火材粉末は、亀裂２から洩れ出す空気と共に亀裂２内部に流れ込み、亀裂２内部に詰まることで亀裂２の閉塞を達成させている。
【０００８】
ところで、このドライシール法に関しては、従来から補修対象とする炭化室に対して繰り返し実施することでその効果を増大させ得ることが知られており、一般的には補修対象とする炭化室を空状態にして通常操業からは切り離したいわゆるオフラインとし、図３に示すように、数時間かけて数サイクルのドライシール法による補修が実施されている。また、設備的には、例えば特許文献１に開示されるように、石炭装入車にドライシール材（前記耐火材粉末の意。以下同じ。）の吹き込み設備を併設させて、操業の中にドライシール法による補修工程を取り込むことにより、ドライシール法を繰り返し施工し、効果を増大させる方法が提案されている。なお、特許文献１での用語「ダスティング」は、本明細書での用語「ドライシール」と同義である。
【特許文献１】特開平１０−１９５４４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示された技術では、装炭作業と併行して現行装炭している炭化室よりも５室先の炭化室に対してドライシール法による補修ができることから、コークス炉操業へ外乱を与えることなく補修ができ、しかも石炭装入サイクルに基づいて毎回ドライシール法による補修を行うことになり、補修効果が継続する技術であると考えられる。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、石炭装入サイクルの中で、石炭装入作業と併行してドライシール法による補修を行う必要があり、通常石炭装入車による石炭装入作業が１つの炭化室あたりに、６〜８分程度であるという実情を考えると、１つの炭化室にドライシール法による補修を行うことのできる時間は１分程度が上限となってしまう。
【００１１】
図１〜２に示したコークス炉の炭化室中へドライシール材を吹き込み、同室内を大気圧に対して０.５〜０.７ｋＰａ正圧に保持しながら、炭化室内の所定位置におけるドライシール材の粉体濃度を測定した結果を図４に示す。ここで、粉体濃度の測定は、図２に示した炭化室装入口の１番孔、４番孔に被せた蓋にサンプル採取用のノズルを挿し込み、ノズルの先端を炭化室内の天井面から１ｍおよび３ｍ下方の位置にそれぞれ配置しておき、ドライシール材の投入完了時から５分おきに炭化室内のガスを吸引して、吸引したガス中の粉体の質量を求めることにより行い、標準状態のガス中の粉炭質量として粉体濃度を求めた。
【００１２】
図４からわかるように、単にドライシール材を炭化室内に投入して炭化室内圧力を正圧に保持するだけの従来法では、炭化室内の粉体濃度が安定するのに１５〜２０分以上必要である。
【００１３】
この結果から、前記特許文献１に開示された補修方法では炭化室内のドライシール材が炭化室内で偏在していることから、炉壁の亀裂部の近傍でのドライシール材が希薄となった場合に、十分な補修効果が得られないことは明白であった。
【００１４】
本発明は、前記従来のドライシール法による補修の問題点を解決し、短時間で炭化室内のドライシール材の粉体濃度を安定にすることで、炉壁の亀裂箇所によらず、ドライシール法による補修を短時間に安定的に実施できる、コークス炉の炉壁補修方法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】
【００１５】
本発明は、コークス炉の炭化室と燃焼室との間の炉壁に発生した亀裂に耐火材粉末を充填して補修するにあたり、前記炭化室内へ耐火材粉末を吹き込むと共に該炭化室内の圧力を前記燃焼室内の圧力よりも正圧に保持して、耐火材粉末を亀裂内へ充填させるコークス炉の炉壁補修方法において、前記炭化室の上部に押し出し機側から消火車側へ１列に設けられる石炭装入口のうちの、一方の側から１番目または２番目の装入口から耐火材粉末を吹き込み、他方の側から１番目または２番目の装入口から空気抜きを行うことを特徴とする、コークス炉の炉壁補修方法である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コークス炉の炭化室-燃焼室間の炉壁に生じた亀裂、目地切れ部に速やかに耐火材粉末を充填させることが可能となり、コークス炉への石炭装入サイクル中に効果的に炉壁補修を実施することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
従来技術によるドライシール法では、炭化室内は隣接する燃焼室内よりも正圧に保持されるため、炭化室内では、炉壁亀裂部へ向うガスの流れが生じる。また、炭化室内では炉壁側からの熱供給と同時に炉蓋を介して大気への放熱があるため、炭化室内そのものに温度勾配が存在し、この温度勾配に基づき炭化室内のガスには対流によるガス流れが生じている。なお、燃焼室内は通常大気圧に対し０.０５ｋＰａ程度高い圧力に保持されている。
【００１８】
炭化室内へ投入されたドライシール材は、このような炭化室内のガス流れに乗って炭化室内を拡散するために、前記したように炭化室内へ投入後１５〜２０分で安定した濃度に落ち着くものと考えられる。
【００１９】
このことから、炭化室内の粉体濃度を速やかに安定した状態に保持するために、積極的に炭化室内に対流を発生させることが効果的であると考え、本発明に想到した。
【００２０】
すなわち、炭化室内へドライシール材を供給しながら炭化室内のガスを強制対流させ、これにより炭化室内の全体で安定したドライシール材の粉体濃度を維持するのである。もっとも、操業中の炭化室内は空状態であっても８００℃前後に加熱されており、かかる高温の室内に同室内のガスを機械的に攪拌するファン等を設けることは困難である。そこで、さらに検討を重ねた結果、一方で炭化室内へドライシール材を吹き込み、他方で炭化室内ガスの抜き出し口を設けてそこから炉内ガスを抜き出すことにより、炉内ガスを強制対流させながら、炉内ガスの圧力を維持することが好適であることが判った。
【００２１】
因みに、図１〜２に示したコークス炉の炭化室中へ、図２に示した石炭装入口の１番孔３からドライシール材を吹き込み、４番孔６から炉内ガスを抜き出すようにして、同室内を大気圧に対し０.５〜０.７ｋＰａ正圧に保持しながら、炭化室内の所定位置におけるドライシール材の粉体濃度を測定した結果を図５に示す。ここで、粉体濃度の測定は、前記１番孔３、４番孔６に被せた蓋にサンプル採取用のノズルを挿し込み、ノズルの先端を炭化室内の天井面から１ｍおよび３ｍ下方の位置にそれぞれ配置しておき、ドライシール材の投入完了時から５分おきに炭化室内のガスを吸引して、吸引したガス中の粉体の質量を求めることにより行い、標準状態のガス中の粉炭質量として粉体濃度を求めた。
【００２２】
図５からわかるように、ドライシール材を炭化室内に投入して一方からの空気吹き込みと他方からの空気抜出しにより炭化室内ガスを強制対流させながら炭化室内圧力を正圧に保持する本発明法によれば、炭化室内の粉体濃度は略１分程度の短時間で安定状態に達するようになる。
【００２３】
ドライシールによる亀裂閉塞効果を評価するテストは、稼動後約３０年を経過した炉高６.０ｍのカールスチル型コークス炉で実施した。テスト方法は、本発明法と従来法とで１分間のドライシール処理を５サイクル実施した炭化室について両法による閉塞効果を比較するものとし、閉塞効果については、シールした炭化室内を圧力０.２ＭＰａ×流量１.０ｍ３（標準状態）/分の圧搾空気で加圧した時に、同室内の圧力がどこまで上昇するかでもって評価した。なお、テストに先立ち、ドライシールの効果を適正に評価するため、炭化室内に付着したカーボン分を１０時間のカーボン焼き処理により燃焼除去した。また比較した２つの炭化室は、ドライシール未処理時に同様の加圧テストを実施して、室内圧力が０.２ｋＰａで同レベルであった。投入するドライシール材には、一般に販売されている主成分酸化シリコン-酸化アルミ系の耐火材粉末を使用した。
【００２４】
前記加圧した時の炭化室内圧力の経時変化を本発明法と従来法とで比較して図６に示す。従来法では、ドライシール法による補修後の加圧時の炉内圧が大気圧に対して０.４ｋＰａ正圧程度であったのに対し、炉内空気を積極的に対流させた本発明法では、ドライシール法による補修後の炭化室内圧力は、コークス炉内の密閉水封圧である０.７ｋＰａ正圧にまで上昇させることができた。すなわち、ドライシール法による補修時に、ドライシール材の炭化室内濃度を均一化させることにより、極めて短時間のドライシール法による補修であっても亀裂閉塞効果を飛躍的に増大させることが可能である。
【実施例】
【００２５】
本発明の実施例の作業形態を図７に示す。この実施例は、前記テストに用いたのと同型のコークス炉を対象とした。炭化室１は石炭装入口を４個持つ。図７に示すように、石炭装入車７の１番孔３対応部位に、１番孔３用の閉塞蓋８１および同蓋を貫通して１番孔３から炭化室１内へ耐火材粉末（ドライシール材）１２を吹き込むランス９を設け、また４番孔６対応部位には、４番孔６用の閉塞蓋８２、同蓋を貫通して炭化室１内のガス圧を測定する圧力計１０および同蓋を貫通し前記圧力計１０の計測値が所定の値（前記テストの場合と同じ圧力すなわち大気圧に対して０.５〜０.７ｋＰａ正圧）となるように弁の開度が調節されて炭化室内からガスを抜き出すガス抜き弁１１を設けて、毎押出し作業後に６０秒間のドライシール法による補修を行った。石炭装入口の２番孔４と３番孔５は装入蓋により閉止しておいた。なお、このコークス炉の炭化室はすべて、ドライシールの効果が無い状態では炭化室から燃焼室へのガスの漏れ出しが確認できるものである。
【００２６】
その結果、石炭装入のタイミングでドライシール法による補修を実施した１０日間にわたって継続的にガスの漏れ出しが抑えられた。また、ドライシール法による補修を中止後７日目に再度ガスの漏れ出しが確認された。
【００２７】
また、ランスを２番孔４用の閉塞蓋に設け、ガス抜き弁を３番孔５に設けて同様のドライシール法による補修を１０日間行ったところ、その間継続的にガスの漏れ出しがないことを確認した。
【００２８】
なお、比較のために、前記従来のドライシール法による補修も行ったが、ランスを挿入した1番孔近傍以外の亀裂ではガス洩れの閉塞効果が不十分であった。
【００２９】
ここで、炭化室内ガスを強制対流させる方法は、ガス抜き弁を用いる方法に限るものではないが、コークス炉操業の中で押出し作業中に無理なく同様の効果を得るためにはガス抜き弁を使用する方法が最適であると考える。ガス抜き弁の下流側には図示しない防塵機を設け、抜き出した空気中に同伴したドライシール材を回収することができる。この回収したドライシール材は再度ドライシール法による補修に利用できる。
【００３０】
また、本実施例ではドライシール法による補修の１炭化室当たりの施工時間を６０秒、施工圧力（ドライシール法による補修時の炭化室内の圧力）を大気圧に対して０.５〜０.７ｋＰａ正圧としたが、この施工時間および施工圧力に関しては、コークス炉の操業負荷および炉壁損傷状況（すなわち炉壁亀裂の量と幅）により、適正範囲に大きく差異を生じることがある。各々のコークス炉に対して最も効果的な条件を適宜試行して、コークス炉毎に最適な施工圧力と施工時間を設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明は、コークス炉の炭化室と燃焼室の間の炉壁補修あるいはこれと同種の補修を行う分野の産業全般に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】室炉式コークス炉の概要を示す立体図である。
【図２】図１のＡ-Ａ断面図である。
【図３】一般的なドライシール法による補修での炭化室内圧力の経時変化を示す図である。
【図４】一般的なドライシール法による補修での炭化室内粉体濃度の経時変化を示す図である。
【図５】本発明に係るドライシール法による補修での炭化室内紛体濃度の経時変化を示す図である。
【図６】本発明法で補修した炭化室と従来法で補修した炭化室とについて圧搾空気で加圧時の炭化室内圧力の経時変化を比較して示す図である。
【図７】本発明の実施例の作業形態を示す立体図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  炭化室
２  亀裂
３  石炭装入口（１番孔）
４  石炭装入口（２番孔）
５  石炭装入口（３番孔）
６  石炭装入口（４番孔）
７  石炭装入車
９  ランス
１０  圧力計
１１  ガス抜き弁（空気抜き弁）
１２  耐火材粉末（ドライシール材）
８１  閉塞蓋
８２  閉塞蓋
【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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【図７】
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