(57)【要約】【要  約】【課  題】  炭化室壁の目地切れ、亀裂などの損傷を補修する材料の性質を改善して、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の発生を防止しうるコークス炉炭化室壁れんがの補修材を提供する。  【解決手段】  コークス炉の炭化室壁れんがに発生した目地切れ、亀裂などの損傷を補修するにあたり、炭化室内を該炭化室に隣接する燃焼室よりも正圧に保持しつつ炭化室内に補修材を吹き込むコークス炉炭化室壁れんがの補修に使用する補修材２１として、補修時における炭化室壁れんがの壁面温度で液相を生成する組成物からなるものを用いる。この組成物としては、耐火物微粉末にアルカリ金属炭酸塩（またはガラスフリット）を１０〜５０ｍａｓｓ％含む混合物が好ましい。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コークス炉の炭化室壁れんがに発生した隙間状の損傷の補修に用いられる補修材において、該補修材が、補修時における炭化室壁れんがの壁面温度で液相を生成する組成物からなることを特徴とするコークス炉炭化室壁れんがの補修材。
【請求項２】
前記補修が、炭化室内を該炭化室に隣接する燃焼室よりも正圧に保持しつつ、炭化室内に補修材を吹き込むコークス炉炭化室壁れんがの補修であることを特徴とする請求項１記載のコークス炉炭化室壁れんがの補修材。
【請求項３】
前記組成物が、耐火物微粉末にアルカリ金属炭酸塩を１０〜５０ｍａｓｓ％含む混合物であることを特徴とする請求項１または２記載のコークス炉炭化室壁れんがの補修材。
【請求項４】
前記組成物が、耐火物微粉末にガラスフリットを１０〜５０ｍａｓｓ％含む混合物であることを特徴とする請求項１または２記載のコークス炉炭化室壁れんがの補修材。
【請求項５】
前記組成物が、耐火物微粉末にガラスフリットを１０〜３０ｍａｓｓ％含む混合物であることを特徴とする請求項１または２記載のコークス炉炭化室壁れんがの補修材。
【請求項６】
前記補修材において、９００℃における液相が２０ｍａｓｓ％以上、かつ１１００℃における液相が９５ｍａｓｓ％以下生成する組成物からなることを特徴とする請求項１または２または５記載のコークス炉炭化室壁れんがの補修材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コークス炉炭化室壁れんがの補修に用いる補修材に関し、詳しくは、室炉式コークス炉炭化室壁れんがに発生した損傷、とりわけ目地切れ、亀裂などの炭化室と該炭化室に隣接する燃焼室とを連通する隙間状の損傷を補修するためのコークス炉炭化室壁れんがの補修に用いられる補修材に関する。  
【背景技術】
【０００２】
室炉式コークス炉は、乾留石炭などの高温物質を内部に保持する築炉構造物であり、その内壁に使用される耐火物は通常１０００℃以上の温度にさらされ、特にコークスの押し出しなどを行う際には、それら内壁の温度は著しく変化する。したがって、それら内壁には、熱スポーリングによるれんがの目地切れ、亀裂や剥離などの損傷が発生する。
【０００３】
これらの目地切れ、亀裂などの損傷をそのまま放置し、炭化室に原料炭を装入して乾留を続ければ、発生したコークスガスが目地切れ部を通って燃焼室へ漏洩し、不完全燃焼を起こして操業に支障をきたす。
【０００４】
これらの目地切れ、亀裂などの損傷を補修するために、従来から一般に行われている方法は、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、その炭化室内に材料を圧縮空気とともに吹き込み、目地切れ部など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などの損傷部に充填し、閉塞する方法である。この補修方法は、ダスティング補修法、ドライシール補修法とも呼ばれている。
【０００５】
この補修方法としては、例えば、特許文献１には、炭化室内に耐火材微粉末（ダスティング材）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（粗粒材料）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。  
【特許文献１】特開平１１−３３５６６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、補修直後は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ものの、長期間に亘ってはそれらを防止できない問題があった。
【０００７】
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、亀裂などの損傷を補修する材料の性質を改善して、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の発生を防止しうるコークス炉炭化室壁れんがの補修材を提供することにある。  
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、コークス炉の炭化室壁れんがに発生した隙間状の損傷の補修に用いられる補修材において、該補修材が、補修時における炭化室壁れんがの壁面温度で液相を生成する組成物からなることを特徴とするコークス炉炭化室壁れんがの補修材である。ここで、補修が炭化室内を該炭化室に隣接する燃焼室よりも正圧に保持しつつ、炭化室内に補修材を吹き込むコークス炉炭化室壁れんがの補修であるときに、好ましく用いることができる。
【０００９】
本発明では、前記組成物として、耐火物微粉末にアルカリ金属炭酸塩を１０〜５０ｍａｓｓ％含む混合物（：アルカリ金属塩１０〜５０ｍａｓｓ％を含み残部が耐火物粉末からなる混合物）、または、耐火物微粉末にガラスフリットを１０〜５０ｍａｓｓ％含む混合物（：ガラスフリット１０〜５０ｍａｓｓ％を含み残部が耐火物粉末からなる混合物）が好ましく用いうる。
【００１０】
さらに本発明では、前記補修材において、９００℃において液相が２０ｍａｓｓ％以上、かつ１１００℃において液相が９５ｍａｓｓ％以下生成する組成物が好ましい。この補修材の組成物は、耐火物微粉末にガラスフリットを１０〜３０ｍａｓｓ％含む混合物（：ガラスフリット１０〜３０ｍａｓｓ％を含み残部が耐火物粉末からなる混合物）が好ましく用いうる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るコークス炉炭化室壁れんがの補修材を用いて、炭化室壁れんがに発生した損傷、とりわけ目地切れ、亀裂等の損傷に対して、ダスティング補修を行うことで、目地切れ、亀裂を効果的に埋めることができ、炭化室から燃焼室へのコークスガスの漏洩を長時間に亘って防止することができる。これにより、燃焼室内での不完全燃焼といった操業トラブルを防止することができるばかりでなく、石炭の炭化により発生するコークスガスのロスを低減して有効に回収することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明をさらに詳細に説明する。
【００１３】
本発明者らは、コークス炉の炭化室壁れんがに発生した隙間状の損傷を、炭化室内に材料を吹き込んで効果的に埋め、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阻止するには、材料吹き込み直後の材料の焼結性を向上させることが重要であることを見出した。
【００１４】
ここで、隙間状の損傷とは、目地切れ、亀裂などのように、炭化室壁れんがの壁面から奥行き方向へ延伸する幅の狭い損傷であり、炭化室と燃焼室とを連通してガスの経路を形成しているような損傷を言う。
【００１５】
材料が吹き込み直後から焼結することによって、材料と炉壁れんが、あるいは材料同士が接着し、吹き込まれた材料が長時間に亘ってそのまま滞留する。その結果、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。
【００１６】
吹き込み直後の温度はその時の炉壁温度にほぼ等しいと考えられ、その温度は熱電対や放射温度計パイロメータなどの測温結果から、約７５０℃であった。
【００１７】
そこで、その温度で耐火材である吹き込み材料を焼結させるには、種々の検討結果から、液相を生成させる方法が有効であることがわかった。液相を生成させるには次の２種類の方法がある。
【００１８】
１．吹き込み材料と反応して低温から液相を生成させる助剤を添加する方法
２．吹き込み材料との反応・未反応は関係なく、それ自身が低温で溶融・軟化して液相を生成するガラスフリットを添加する方法
吹き込み材料は、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、シラスバルーンなどの耐火性微粉末である。
【００１９】
上記１の場合、これらの耐火性微粉末と低温で反応して融液を生成させる助剤はアルカリ金属炭酸塩であり、具体的には、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウムなどが助剤となる。
【００２０】
助剤の耐火性微粉末への添加率（＝助剤添加量／（助剤添加量＋耐火性微粉末量）（×１００ｍａｓｓ％））は吹き込み補修の状況によって変更すれば良い。しかし、助剤の添加率が小さいと液相生成量が少ないので、好ましくは添加率は１０ｍａｓｓ％以上５０ｍａｓｓ％以下である。
【００２１】
一方、上記２の場合、耐火性微粉末との反応とは関係なしにそれ自身が低温で溶融・軟化する助剤はガラスフリットであり、具体的には、ソーダガラス、ホウケイ酸ガラス、ホウケイ酸ソーダガラス、リン酸ガラスなどがある。この場合も助剤は液相生成量を確保する意味で、添加率は１０ｍａｓｓ％以上５０ｍａｓｓ％以下が好ましい。
【００２２】
さらに、その液相生成率を制御することによって、材料と炉壁れんが、あるいは材料同士が接着し、吹き込まれた材料がさらに長時間に亘ってそのまま滞留するということがわかった。
【００２３】
その条件は、９００℃における液相を２０ｍａｓｓ％以上、かつ１１００℃における液相を９５ｍａｓｓ％以下生成することである。９００℃における液相を２０ｍａｓｓ％よりも少なく生成すると、材料の焼結性が不足する。一方、１１００℃における液相を９５ｍａｓｓ％よりも多く生成すると液相が多すぎるために、長時間経つと吹き込まれた材料が流出してしまい、炭化室から燃焼室へのコークスガスの漏洩を防止できなくなる。
【００２４】
９００〜１１００℃において液相を２０〜９５ｍａｓｓ％生成する組成物としては、耐火物微粉末にガラスフリットを１０〜３０ｍａｓｓ％を含む混合物がある。
【００２５】
材料の吹き込み方法は常法のダスティング補修に従ってよい。吹き込み材料は、あらかじめ耐火性微粉末と助剤とを混合しておいたものを吹き込んでも、耐火性微粉末と助剤とを別々に吹き込んでもよい。
【実施例１】
【００２６】
本発明に係る補修材の補修効果を確認するために、液相生成による効果を確認した。図１に示すように、２枚の珪石れんが１（４０ｍｍ×４０ｍｍ×８０ｍｍ）に吹き込み材２を４０ｍｍ×４０ｍｍの面に１ｇ挟み込んだ試験片を作製し、これを７５０℃×５時間の条件で保持し、その後室温まで冷却したのち、珪石れんが１の接着面を剪断する方向に力を掛けて曲げ強度を測定した。曲げ強度の測定はＪＩＳ  Ｒ  ２５５３『キャスタブル耐火物の強さ試験方法』の曲げ試験に準じて行った。７５０℃×５時間という条件は、補修材をコークス炉炭化室へ吹き込み直後の炉壁温度７５０℃における補修材の挙動を模擬するために選定した。
【００２７】
吹き込み材としては、本発明例として、８５ｍａｓｓ％シラスバルーン＋１５ｍａｓｓ％炭酸ナトリウム（発明例１）と５０ｍａｓｓ％シラスバルーン＋５０ｍａｓｓ％ガラスフリット（発明例２）とを用いた。比較のために、一般的なダスティング補修材ＤＳ−７０Ｆ（比較例）を使用した。
【００２８】
その結果、表１に示すように、発明例１、２では曲げ試験後の破面観察でガラス状の破面が観察され、吹き込み材の少なくとも一部が液相を生成していたことがわかる。比較例では７５０℃×５時間の熱処理では接着しなかったために、曲げ試験は実施できず、吹き込み材を挟み込んでいた面の観察でも粉状の吹き込み材が付着しているのみであって、液相を生成していなかったことが明白であった。
【００２９】
【表１】
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【実施例２】
【００３０】
さらに、前記発明例１、２の補修材および発明例２のシラスバルーンとガラスフリットの配合を変えた補修材をそれぞれ用いて、図２に模式図を示す試験装置によりダスティング補修後の効果を検証した。
【００３１】
この試験装置は模擬炭化室１１と同室内の浮遊材料を吸引する模擬燃焼室１２とを有しており、その二室間に２枚のれんが１３1、１３2 で隙間を形成して模擬亀裂１４とした。模擬亀裂の幅は０．１ｍｍとし、亀裂長さは１１４ｍｍとした。
【００３２】
模擬燃焼室１２には同室内の空気を吸引して減圧状態にするための吸引口１５と水マノメータ１６が取り付けられており、さらに、模擬炭化室１１と模擬燃焼室１２の間の圧力差を調整するための差圧調整孔１７が設けられた。試験では模擬炭化室１１よりも模擬燃焼室１２の方が０．５ｋＰａ低い圧力になるように調整を行った。
【００３３】
模擬炭化室１１には壁体内にヒータ１９が埋設されており、該ヒータ１９で熱を加えることにより模擬炭化室１１内の壁面は８００℃程度に保持することができる。また、模擬炭化室１１の上部に投入口２０が設けられており、補修材２１の投入や、補修部の洩れ確認のためのコークスガス２２の注入ができる。
【００３４】
この試験装置を用いて、模擬炭化室１１上部の投入口２０から模擬炭化室１１内へ補修材２１を１００ｇ投入して模擬亀裂１４に補修材２１を充填させた。その後模擬試験炭化室１１内の温度を１０００℃まで昇温し、１０００℃に到達した時点から２３時間保持し、その後１時間の間に８００℃までの降温と１０００℃までの昇温を行うというように２４時間周期で温度サイクルを模擬炭化室１１へ与える操作を行った。
【００３５】
そして、模擬亀裂１４へ補修材２１を充填してから、１週間後、２週間後、４週後に模擬炭化室１１内へコークスガス２２を注入し、その後１時間の間模擬燃焼室１２内の差圧調整孔１７から排出されるガス中のＣＯガス濃度を測定した。
【００３６】
この結果を表２に示す。
【００３７】
なお、表２の各例において、吹き込み材を化学分析してＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、Ｎａ２Ｏの値を求め、この組成からそれぞれの吹き込み材について、９００℃、１１００℃における液相率を計算で求めて表２に記載した。この液相率の計算は、ＧＴＴ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社の熱力学計算ソフト；「ＣｈｅｍｉＳａｇｅ，（ｖｅｒ．４．２０）」を用いた。
【００３８】
【表２】
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【００３９】
表２に示すように、発明例１、発明例２では、補修材２１の充填後4週間経過しても、模擬燃焼室１２の差圧調整孔１７から排出されるガス中にＣＯガスは検出されなかった。これは補修後４週間経過しても補修された亀裂における損傷がなかったものと推定できる。
【００４０】
さらに、表２に示すように、９００〜１１００℃における液相率を２０〜９５％に制御した発明例３、発明例４では、補修材２１の充填後８週間経過しても、模擬燃焼室１２の差圧調整孔１７から排出されるガス中にＣＯガスは検出されなかった。これは補修後８週間経過しても補修された亀裂に材料が滞留したため、損傷がなかったものと推定できる。
【００４１】
しかし、比較例の場合、２週間後の測定において、コークスガス２２の模擬炭化室１１内への注入から１０分後の数値でＣＯガスが１５ｐｐｍ検出された。このことから比較例として用いた補修材が２週間後には、再度亀裂を発生していたことがわかった。
【００４２】
これは、比較例の補修材は、模擬亀裂１４内に充填して堆積しているだけであるため、補修後の模擬炭化室１１内の温度サイクルによるれんが１３1、１３2の膨張、収縮によって充填が緩み、微細な亀裂が生じやすいものと考えられる。
【００４３】
これに対して、発明例では、補修材が炉壁に充填された時点で、炉壁の熱により液相を生成することによって模擬亀裂１４内に耐火物微粉末の固相と液相が混在する層を形成するため、比較例よりも緻密な補修材層を形成するとともに、その後の模擬炭化室１１内の温度サイクルにおいても、液相と固相とがれんが１３1、１３2の膨張収縮に対して柔軟に追随することができ、再度微細な亀裂等が生じるのを防止することができるからであると考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明に係る補修材は、室炉式コークス炉の炉壁に発生する目地切れ、亀裂の補修に、有効に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】液相生成量の定量評価に用いた試験片の概要を示す立体図である。
【図２】補修効果の評価に用いた試験装置の概要を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
１  珪石れんが
２  吹き込み材
１１  模擬炭化室
１２  模擬燃焼室
１３  れんが
１４  模擬亀裂
１５  吸引口
１６  水マノメータ
１７  差圧調整孔
１９  ヒータ
２０  投入口
２１  補修材
２２  コークスガス
【図１】
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【図２】
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