(57)【要約】【要  約】【課  題】  コークス炉の炭化室と燃焼室との間の炉壁に発生した目地切れや亀裂などの損傷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の圧力を前記燃焼室の圧力よりも正圧に保持して、耐火材粉末を目地切れや亀裂などの損傷中へ充填させるコークス炉炉壁補修方法に関する。【解決手段】  補修終了時に、前記炭化室の圧力を大気圧よりも１ｋPa以上の正圧とした後に補修を完了する。  また、前記耐火材粉末を吹き込む前に、前記炭化室に連通した上昇管のフランジ部に封止板を装入し、または、上昇管の垂直管の内部に耐熱性の詰め物を装入し、上昇管を閉止しておく。【選択図】      図１
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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目地切れや亀裂などの損傷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の圧力を前記燃焼室の圧力よりも正圧に保持して、耐火材粉末を目地切れや亀裂などの損傷中へ充填させるコークス炉炉壁補修方法において、
補修終了時に、前記炭化室の圧力を大気圧よりも１ｋPa以上の正圧とした後に補修を完了することを特徴とするコークス炉炉壁補修方法。
【請求項２】
請求項１に記載のコークス炉炉壁補修方法であって、前記耐火材粉末を吹き込む前に、前記炭化室に連通した上昇管のフランジ部に封止板を装入し、上昇管を閉止しておくことを特徴とするコークス炉炉壁補修方法。
【請求項３】
請求項１に記載のコークス炉炉壁補修方法であって、前記耐火材粉末を吹き込む前に、前記炭化室に連通した上昇管の垂直管の内部に耐熱性の詰め物を装入し、上昇管を閉止しておくことを特徴とするコークス炉炉壁補修方法。
【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目地切れや亀裂などの損傷を補修する、コークス炉の炉壁補修方法に関する。詳しくは、コークス炉の炭化室炉壁れんがに発生した目地切れや亀裂などの損傷を補修する補修方法に関する。
【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、耐火れんが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、炭化室の側面に設けられた炉蓋を開放し、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、もう一方の側面の外に配置された消火車へ、コークスを押し出す。その後炉蓋を閉じ、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。
【０００４】
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。
【０００５】
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、炉壁を構成するれんがの目地やれんがそのものに目地切れや亀裂などの損傷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こともある。
【０００６】
このような炭化室と燃焼室を連通する亀裂等が生じると、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コークスガスの一部が燃焼室側へ流出したりするといった現象を生じ、これら粉塵やコークスガスが燃焼室内で煤となるなどの影響があり、また不完全燃焼を起こして操業に支障をきたすことになり好ましくない。
【０００７】
このような目地切れや亀裂などの損傷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を燃焼室よりも正圧に保持することによって、目地切れや亀裂などの損傷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目地切れや亀裂などの損傷の内部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。
【０００８】
ここで、ドライシール法について簡単に説明する。なお、図２はコークス炉１の概要を示す立体図、図３は、炭化室２内の炉壁に発生した目地切れや亀裂などの損傷10の例を示す。
【０００９】
一般にドライシール法は、図２に示すように、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８の１つないし２つから炭化室２内に圧搾空気等を吹き込むことにより同室内の圧力を隣接する燃焼室よりも0.2〜0.5ｋPa程度高い圧力に保持した状態で、その炭化室内に圧縮空気とともに耐火材粉末を吹き込み、目地切れや亀裂などを通じて炭化室から燃焼室に流れる空気にその耐火材粉末を乗せて、目地切れや亀裂などの損傷に充填し、閉塞する方法である。
【００１０】
ドライシール法では、炭化室は隣接する燃焼室よりも正圧に保持されるため、炭化室内では、炉壁の目地切れや亀裂などの損傷に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。
【００１１】
炭化室内へ投入された耐火材粉末は、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。
【００１２】
また、別の補修方法として、例えば、特許文献１には、一部の炉壁の目地切れ部の周囲の炉壁面を覆うように、開口を有するモルタル吹込み容器の開口部を密着させ、モルタル吹込み容器内に乾燥モルタルを圧縮ガスと共に送給する方法が開示されている。
【００１３】
この特許文献１に開示の技術では、炉壁の一部分に対して、モルタル吹き込み容器の内圧、すなわちモルタルの吹き込み圧力が燃焼室の圧力より0.01〜３ｋPa高くし、目地切れ部の大きさに応じて適宜調整される。
【特許文献１】特開2001-172637号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、特許文献１に記載の補修方法は、予め炉壁の目地切れや亀裂などの損傷箇所がはっきりと判っている場合でなくては実施できなかった。一般に、コークス炉炉壁で目地切れや亀裂などの損傷が発生している場合には、様々な部位に目地切れや亀裂が生じていることが多く、また、炭化室そのものが1000℃程度の高温の炉壁が500mm程度の間隔で、５ｍを超える高さでかつ10ｍを超える奥行きで立設しているものであるから、炉壁の目地切れや亀裂などの損傷箇所をはっきりと特定できる部位は炉蓋近傍のごく限られた範囲となってしまう。そのため、特許文献１に記載の補修方法では、炭化室内全体に渡る目地切れ部や微細な目地切れ部を充填することができなかった。
【００１５】
しかも、特許文献１に記載の補修方法を実施するためには、目地切れ部の周囲をモルタル吹き込み容器で覆い、これに耐火材粉末を吹き込む必要があるため、この作業中は炭化室の炉蓋を開放しておく必要がある。この間に外気が炭化室内へ流入して炭化室の炉壁を冷却して、これが新たな目地切れや亀裂の原因となる可能性もある。
【００１６】
そのため、コークスガスの燃焼室への漏洩に起因する不完全燃焼を完全には防止することができないという問題があった。
【００１７】
本発明の目的は、上記従来の補修方法における問題を解決するために、炭化室壁の目地切れや亀裂などの損傷を補修する際の補修条件を改善して、長期間に亘って、コークスガスの燃焼室への漏洩に起因する不完全燃焼を防止しう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】
【００１８】
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目地切れや亀裂などの損傷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の圧力を前記燃焼室の圧力よりも正圧に保持して、耐火材粉末を目地切れや亀裂などの損傷中へ充填させるコークス炉炉壁補修方法において、補修終了時に、前記炭化室の圧力を大気圧よりも１ｋPa以上の正圧とした後に補修を完了することを特徴とするコークス炉炉壁補修方法である。
【００１９】
また、本発明は、前記耐火材粉末を吹き込む前に、前記炭化室に連通した上昇管のフランジ部に封止板を装入し、あるいは、前記炭化室に連通した上昇管の垂直管の内部に耐熱性の詰め物を装入し、上昇管を閉止しておくようにすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明方法によれば、炭化室壁の目地切れや亀裂などの損傷に速やかに耐火材粉末を充填させることが可能となり、コークス炉炉壁を補修し、長期間に渡って、コークスガスの燃焼室への漏洩に起因する不完全燃焼を防止して、操業に対する支障を未然に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明者らは、コークス炉炭化室炉壁れんがに発生した目地切れや亀裂などの損傷を修復することを目的として、炭化室内に耐火材粉末を吹き込み、長期間に亘ってコークスガスの燃焼室への漏洩に起因する不完全燃焼を防止するには、その目地切れや亀裂などの損傷部に圧力差を使って耐火材粉末を充填させることが重要であることを見出した。
【００２２】
なお、この圧力差は、炭化室を気密として内圧を高めることで生じさせるものであり、耐火材粉末を炭化室内に吹き込む際の圧力をさすものではない。耐火材粉末を吹き込む際の圧力であるとすると、目地切れや亀裂などの損傷部の大きさに応じて炭化室内に吹き込む圧搾空気などの流量が変化することから、圧力が変動してしまい、炭化室の気密性を正確に現さないためである。
【００２３】
本発明では、耐火材粉末が圧力差を使って目地切れや亀裂などの損傷に詰め込まれて充填されることによって、耐火材粉末と炉壁れんが、あるいは耐火材粉末同士が密着し、吹き込まれた耐火材粉末が長期間に亘ってそのまま滞留することになる。その結果、損傷部が補修され、長時間に亘ってコークスガスの燃焼室への漏洩に起因する不完全燃焼の発生を防止することができるのである。
【００２４】
ここで、炭化室の圧力は、補修終了時に大気圧よりも１ｋPa以上正圧とすることが必要である。厳密には燃焼室との差圧を管理することが望ましいが、燃焼室内はコークス炉の燃焼管理により大気圧に比べて0.05ｋPa程度の正圧に保持されているため、補修対象の炭化室内の圧力を大気圧に対して１ｋPa以上の正圧としておけば、燃焼室内の圧力に対しては約１ｋPa以上の正圧に保持することができる。したがって、本発明では炭化室内の圧力は大気圧に対しての差圧を求めればよい。この圧力差が１ｋPa未満であると、損傷部に詰め込まれる耐火材粉末が十分充填されず、コークスガスの燃焼室への漏洩に起因する不完全燃焼を長期間に亘って防止することができない。長期間に亘り、炭化室から燃焼室へのコークスガスの漏洩を防止するには、その圧力差を１ｋPa以上、より好ましくは２ｋPa以上として十分に充填しておくことが必要である。
【００２５】
ところで、コークス炉の炭化室は、石炭装入口や炉口で外気と連通しており、また、上昇管で外気およびドライメーンと連通する構造となっている。
【００２６】
石炭装入口や炉口では、それぞれ装入口蓋、炉蓋により遮断可能となっているが、上昇管では、外気やドライメーンとは、水封弁によって遮断されているのみである。
【００２７】
すなわち、図１に示すように、上昇管４の上端部には、水位差100mm程度の水封弁５によって外気と遮断されており、またベンド管６とドライメーン７との連結部にも、その内部に100mm程度の水位差の水封弁（図示せず）が設けられている。
【００２８】
このため、コークス炉の炭化室炉壁補修のために炭化室内部の圧力を１ｋPa以上に保持してドライシール法による補修を行おうとしても、これら水封弁の水封が切れてしまい、そのままでは、炭化室内部の圧力を上昇させることができない。
【００２９】
炭化室の圧力を大気圧に対して１ｋPa以上とするには、上昇管に設置された水封弁の水封切れを回避しなければならない。そこで、上昇管において、例えばコークス炉と上昇管の接続部のフランジ4aの間に金属製封止板を装入し、上昇管で完全に閉止することによって、炭化室にかかる燃焼室との圧力差を１ｋPa以上とすることを可能とするのである。なお、上昇管は内径で数百mm程度と大径であるので、封止板の挿入作業に当たってはボルトの着脱等時間が掛かる場合がある。したがって、このフランジ部にゴッグル弁等を設置し、作業負荷を軽減することもできる。
【００３０】
また、本発明の別の形態として、炭化室の圧力を大気圧に対して同様に１ｋPa以上とするには、上昇管の内部、例えば垂直管4bの内部に耐熱性の詰め物を装入して詰め込むようにしてもよい。
【００３１】
上昇管の内部に装入する耐熱性の詰め物としては、例えば、耐熱性風船を挙げることができる。ここで適用する耐熱性風船は、その最表面が1000℃まで耐えられる耐熱クロスで覆われ、内部が微細な孔を有する弾力のあるシリコーンゴム状の風船とされてなる複数の層で構成されている。この耐熱性風船は、常に圧縮空気を吹き込むことによってシリコーンゴムの風船内部を陽圧とし、上昇管内にしっかりと密着させて上昇管を閉止することで、炭化室内部の気密を保持する。そのため、気密性の低い上昇管であっても、容易に気密を保つことができる。しかも、常に圧縮空気を吹き込むことによって耐熱性風船の微細な孔から空気漏れが生じ、その空気漏れによって耐熱性風船自体の冷却が促進される。
【００３２】
この耐熱性風船を使用する場合は、図１に示す水封弁５を開放し、上方から上昇管内へ耐熱性風船を落とし込み、垂直管4bの近傍まで挿入したところで、耐熱性風船内へ圧縮空気を吹き込む。これにより、耐熱性風船は垂直管4bの内部で膨張し、垂直管内を閉止することができる。
【００３３】
炭化室内に吹き込む耐火材粉末としては、一般には、珪石、珪砂、シャモット、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、ガラスフリットなどをあげることができる。
【００３４】
炭化室内へ耐火材粉末を吹き込む方法としては、常法のドライシール法に従うことを好適とする。
【００３５】
なお、本発明では、炭化室内の圧力を大気圧に対して１ｋPa以上の正圧となった時点で補修を完了するが、この補修完了を判断する圧力を高くすることで、より緻密な補修が可能となる。そのため、より好ましくは２ｋPa以上とすることが好ましいが、一方補修開始から完了までの補修時間が長くなる。また、３ｋPaを超える圧力差になるまで耐火材粉末の充填をしようとしても、炭化室の炉蓋や装入口蓋のシール部分からの炭化室内のガスの漏洩が発生することがあって、３ｋPaを超える程度にまで昇圧できないこともある。したがって、補修完了時の目標圧力は１〜３ｋPa、より好ましくは２〜３ｋPa程度に設定しておけばよい。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の効果を実施例に基づいて具体的に説明するが、本発明はこれに限定するものではない。
【００３７】
ここでは、耐火材粉末としては、一般的なドライシール法補修材DS-70F（日本特殊炉材製）とシラスバルーンY02（三機化工建設製）を用い、実炉により、ドライシール法補修後の本発明の効果を検証した。
【００３８】
コークスを押し出して空窯とした後に、溶射補修や吹付け補修など、通常実施する種々の補修を施した後に、最後の仕上げとして上記耐火材粉末を炭化室内に吹き込み、補修終了時に、炭化室の圧力を燃焼室よりも１ｋPa以上の正圧とした後に補修を完了する本発明のコークス炉の炉壁補修方法を実施した（発明例１〜５）。なお、耐火材粉末の吹き込みは、常法のドライシール法とした。
【００３９】
また、比較のため、炭化室の圧力を燃焼室よりも0.5ｋPa正圧として補修を実施した（比較例１、２）。
【００４０】
以上の結果を表１に示す。なお、れんがの損傷発生の有無は、補修した炭化室に隣接した燃焼室の燃焼排ガスの流路にサンプリング口を設け、１日に１回の頻度で燃焼排ガスを１ｍ3濾紙を通して吸引し、濾紙上の固形分を観察することで、固形分中に煤があるかどうかで判断した。
【００４１】
【表１】
2005213321.tif 000003
【００４２】
表１から、補修終了時の炭化室の圧力を大気圧よりも１ｋPa以上の正圧とすることで、長期間に亘って煙突黒煙の発生を防止できることが明らかとなり、本発明の効果を実証することができた。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明において、封止板あるいは耐熱性の詰め物を適用するコークス炉の炭化室の上昇管を示す模式図である。
【図２】コークス炉の概要を示す模式立体図である。
【図３】コークス炉炭化室内の炉壁れんがに目地切れや亀裂などの損傷が入った様子を示す模式断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    コークス炉
２    炭化室
３    燃焼室
４    上昇管
4a    フランジ
4b    垂直管
５    水封弁
６    ベンド管
７    ドライメーン
８    石炭装入口
10    目地切れや亀裂などの損傷
【図１】
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【図２】
2005213321.tif 000005
【図３】
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