JPH11335668A - コークス炉炭化室壁の補修方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】炭化室壁の目地切れ、亀裂等の損傷の補修効率
を改善し、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得る炭化室壁の補修方
法を提供する。 【解決手段】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。

Description

【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
の炭化室炉壁煉瓦に生じた目地切れ、亀裂等の損傷の補
修方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】室炉式コークス炉は、炉体の下部に蓄熱
室があり、その上部に２０〜３０本のフリューからなる
燃焼室と原料炭を乾留するための炭化室とが交互に配列
されている。燃焼ガスおよび空気は蓄熱室で予熱され、
燃焼フリューに導入されて燃焼した後、引き落としフリ
ューを経由して隣接する蓄熱室で熱回収され、煙道を経
て排出される。

【０００３】炭化室に装入された原料炭は、両側の燃焼
室から炉壁を介しての間接加熱により焼成され、生成し
たコークスは押し出し機に搭載されたラムによってコー
クスガイド車を介して消火車またはバケット車に押し出
され、再び炭化室に原料炭が装入され、焼成されるとい
うサイクルが繰り返される。

【０００４】このため、炭化室炉壁煉瓦はこのようなサ
イクルの繰り返しにより毎回常温から１２００℃までの
温度変動を受けるとともに、コークス押し出し時に生じ
る摩擦および押し出し応力を受けるため、炉壁煉瓦の変
位や目地切れ、肌荒れ、貫通、亀裂、欠損等の損傷が発
生する。また、稼働率が低い場合や、押出機、装炭車、
コークガイド車等の移動機械の定期修理、あるいは付帯
設備の補修による窯出し作業の中断などがあった場合、
炉壁煉瓦に目地切れが生じる。特に、低負荷操業が続い
た場合は、炭化室上部の炉壁煉瓦に目地切れが多く生じ
るといわれている。

【０００５】これら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、発生したコークス炉
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とともに、炉体強度、炉
寿命の低下が生じたり、煙突からの黒煙発生による公害
問題が生じる原因となる。

【０００６】上記のコークス炉炭化室における損傷の補
修方法として、モルタルをスプレーノズルにより損傷部
に吹き付ける方法、溶射補修材を搬送酸素により燃焼さ
せて損傷部に溶着させる方法などがあるが、これらの方
法を実施するには、いずれも作業時間の関係上、対象と
する炭化室を空窯とせざるを得ず、補修回数が大幅な制
限を受けるという問題がある。

【０００７】そこで、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燃焼室より
も高圧に保持した状態で、その炭化室内に耐火材微粉末
（以下、「ダスティング材」という）を圧縮空気ととも
に吹き込み、目地切れ等を通じて炭化室から燃焼室に流
れる空気にダスティング材を乗せて、このダスティング
材を目地切れ部等の損傷部に充填し、閉塞する方法であ
る。

【０００８】図１は、ダスティング材による炭化室壁の
補修メカニズムを模式的に示す図で、炉壁煉瓦１−１、
１−２の間の炭化室側から燃焼室側へ貫通している隙間
は炭化室内に生じた亀裂である。図１の（ａ）は、炭化
室内へ吹き込んだダスティング材（モルタルを使用）の
モルタル粒子２が差圧により亀裂内部へ浸透していく状
態を示している。（ｂ）は亀裂内部にモルタル粒子２が
充填されつつある状態を示し、（ｃ）は炉熱によりモル
タル粒子２が溶融を開始した状態を示す。（ｄ）は吹き
込み開始後約１時間経過したときの状態で、モルタル粒
子、すなわちダスティング材が焼結し、亀裂が閉塞され
た状態を示している。

【０００９】この方法の具体例として、例えば、特公昭
５１−１３４８１号公報には、上昇管からダスティング
材（乾モルタル）を圧縮空気とともに炭化室に吹き込
み、炭化室内の圧力を高めて吹き込まれたダスティング
材を炭化室炉壁の目地切れ部に充填し、目地切れ部を閉
塞する方法が開示されている。

【００１０】また、特開昭５３−６７７０１号公報で
は、ホッパーからダスティング材（乾モルタル）をその
ホッパーの下部に取り付けられた配管内に落下させて、
配管の一端から導入する圧縮気体とともに圧力が高めら
れた炭化室内へ吹き込むに際し、ホッパー下部配管の一
端部より挿入固定した少なくとも２本のノズルの先端部
から圧縮気体を噴射させる乾モルタルの吹き込み方法が
提案されている。この方法によれば、配管途中での乾モ
ルタルの沈積による閉塞がなく、炭化室内への乾モルタ
ルの拡散が非常に良くなり、炭化室炉壁の目地切れ部へ
の乾モルタルの充填が良好となる、とされている。

【００１１】しかし、上記の特公昭５１−１３４８１号
公報、特開昭５３−６７７０１号公報に開示された方法
は、いずれも、実施例に記載されているように、コーク
スを押し出した後その炭化室を空窯とし、炭化室全体の
目地切れを補修する方法であって、短期間に数多く実施
すれば、その分コークスの生産性が低下する。また、両
方法とも他作業への影響が大きく、作業性に問題がある
とともに、ダスティング材の充填効率の点でも問題があ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
補修方法における問題を解決し、炭化室壁の目地切れ、
亀裂等の損傷の補修効率（目地切れ、亀裂等への充填の
効率をいう）を改善し、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得る炭化
室壁の補修方法を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、下記の
コークス炉炭化室壁の補修方法にある。

【００１４】コークス炉の炭化室炉壁煉瓦に生じた目地
切れ、亀裂等の損傷を炭化室内にダスティング材（耐火
材微粉末）を吹き込んで補修するコークス炉炭化室壁の
補修方法であって、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を吹き込むこ
とを特徴とするコークス炉炭化室壁の補修方法。なお、
ダスティング材の粒子の「％」は「質量％」を意味す
る。

【００１５】本発明者らは、従来、炭化室への吹き込み
材料として１種類のダスティング材を使用していたのに
対して、粒径の異なる２種類のダスティング材、すなわ
ち粗粒のものと比較的細粒のものを炭化室内に連続して
吹き込む複合吹き込みを行うことにより補修効率を改善
できることを知見し、上記本発明をなすに至った。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のコークス炉炭化
室壁の補修方法（本発明方法）について詳細に説明す
る。

【００１７】本発明方法において、粒度の異なる２種類
のダスティング材を用いることとしたのは、１種類の材
料の吹き込みだけではその効果が亀裂の幅によって異な
り、充填効率が低く、補修効果に限界があるからであ
る。

【００１８】また、最初に粒径７４μｍ以上の粒子を４
０％以上含むダスティング材を吹き込み、続いて粒径４
４μｍ以下の粒子を８０％以上含むダスティング材を吹
き込むこととしたのは、これら２種類のダスティング材
の全体としての充填効率を高めるためでる。

【００１９】本発明方法において上記のように規定した
のは、次に述べる調査結果に基づくものである。

【００２０】先ず、幅の異なる目地切れ、亀裂部等への
ダスティング材の充填効率に対する材料粒度の影響を調
査した結果について説明する。充填効率がよければ、補
修効果が大きいといえる。

【００２１】表１に、使用したダスティング材（以下、
単に「材料」ともいう）の粒度構成を示す。用いた材料
は３種類で、それぞれ「粗粒材料」、「通常材料」およ
び「微粉材料」である。「通常材料」とは、従来使用さ
れている材料である。なお、表１において、例えば、７
４μｍ以上とは、呼び寸法が７４μｍの篩を通過しない
篩上を、４４μｍ以下とは、呼び寸法が４４μｍの篩を
通過する篩下を意味する。

【００２２】

【表１】

【００２３】また、図２に試験装置の概略の構成を示
す。この装置は、吹上エアー（空気吹き上げ）により材
料を浮遊させる模擬炭化室３とその材料を吸引する模擬
燃焼室４を有しており、その２室間に２枚の耐火煉瓦５
−１、５−２で隙間を形成して模擬亀裂６とした。模擬
燃焼室４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７と水マノメータ８が取り付けられており、
さらに模擬炭化室３と模擬燃焼室４の間の圧力差を調整
するための差圧調整孔９が設けられている。

【００２４】この試験装置を用い、常温で、模擬炭化室
３内にエアーを吹き上げて材料を浮遊させるとともに、
吸引口７から模擬燃焼室４内の空気を吸引して２室間の
差圧を１０、３０または５０ｍｍＨ₂ Ｏとし、所定時間
（１〜１５分）経過後に模擬亀裂６内に充填された材料
の量を測定した。その際、亀裂幅を０．１〜１ｍｍの範
囲で変化させた（亀裂の長さは２００ｍｍで一定）。な
お、模擬亀裂６内に充填された材料量の測定は、耐火煉
瓦５−１および５−２の試験前後における重量変化を測
定することにより行った。この充填された材料量を、模
擬亀裂６を材料で完全に充填した場合を１００％とし
て、充填率に換算し、充填率が高いほど補修効果が良好
であるとした。

【００２５】試験結果の一例（２室間の差圧が１０ｍｍ
Ｈ₂ Ｏの場合）を図３に示す。

【００２６】この結果から、「通常材料」は幅の狭い微
細亀裂に対して効果が小さいということが再確認され
た。また、「微粉材料」は、試験を行ったどの幅の亀裂
に対しても効果が小さかった。これは、微粉の場合、表
面張力の影響で吹き込む前のバブリング時に凝縮してし
まい、結果として粗大粉となり、浮遊充填の効果が小さ
くなったためであると考えられる。

【００２７】一方、「粗粒材料」の場合は、特に微細亀
裂に対して効果がみられた。これは、粒径が大きくなる
と全体的に亀裂への侵入性は低下してしまうが、粒径が
大きいと亀裂の内壁への引っかかり性が向上し、特に微
細亀裂通過時はその効果が大きく、そのため充填性がよ
くなったことによるものと考えられる。一方、通常の幅
の亀裂に対しては効果が若干低下した。なお、通常の幅
の亀裂とは、燃焼室側で、幅０．５〜１．０ｍｍ程度の
亀裂をいう。

【００２８】この結果から、粒度構成の異なる各材料の
効果は亀裂の幅によって異なり、１種類の材料の吹き込
みだけでは充填効率が低く、補修効果に限界があること
が実証された。

【００２９】次に、２種類の材料の吹き込み試験（すな
わち、複合吹き込み試験）を実施した結果について説明
する。

【００３０】用いた材料および試験装置は前述の材料お
よび装置と同じものである。２種類の材料を同時に吹き
込んだ場合は、結局、１種類の材料の吹き込みと実質的
に変わらないこととなるため、材料の吹き込み方法は、
全吹き込み時間を前半と後半に分け、それぞれ違う材料
を同一条件で吹き込んだ。

【００３１】表２に複合吹き込みのパターンを示す。表
中の「粗粒材料」および「通常材料」は、それぞれ前記
の表１に示した「粗粒材料」および「通常材料」に対応
する。なお、どの幅の亀裂に対しても効果が小さかった
「微粉材料」は使用しなかった。また、例えば、Case１
の「粗粒材料」＋「通常材料」は、全吹き込み時間の前
半に「粗粒材料」を吹き込み、続いて（つまり、連続し
て）後半に「通常材料」を吹き込んだことを表す。

【００３２】

【表２】

【００３３】図４に複合吹き込みの試験結果を示す。こ
の結果から、１種類の材料を吹き込む単一吹き込みに比
べ、複合吹き込みでは、調査した全亀裂幅において亀裂
内での材料堆積量が多く、充填性が向上していることが
わかる。

【００３４】吹き込みの順番では、前半に「粗粒材料」
を吹き込んだ場合（Case１）の方が前半に「通常材料」
を吹き込んだ場合（Case２）よりも効果が大きかった。
これは、「粗粒材料」がまず亀裂幅の如何を問わず全て
の亀裂の内壁に引っかかり、突起などが形成されてさら
に引っかかりが生じやすくなった状態で後半の「通常材
料」を吹き込むため、後半に吹き込む「通常材料」の亀
裂内での付着性が向上したものと考えられる。すなわ
ち、Case１の順番で吹き込むことによって、材料全体と
しての充填効率を高め、補修効果を向上させることがで
きる。前半に「通常材料」を吹き込んだ場合（Case２）
は、「通常材料」が付着した後の狭くなった隙間に対し
て「粗粒材料」を吹き込むので、後半に吹き込む「粗粒
材料」は隙間内に浸透してゆけず、その効果が減少し、
全体としての効果が低下したものと考えられる。この効
果の低下は特に微細亀裂側で著しかった。

【００３５】上述した試験結果を勘案して、本発明方法
では、粒度の異なる２種類のダスティング材を用い、最
初に「粗粒材料」を吹き込み、続いて「通常材料」を吹
き込むこととした。「粗粒材料」は、粒径７４μｍ以上
の粒子を４０％以上含む粒度構成を有する材料であれば
よい。この粒径７４μｍ以上の粒子の粒径の上限は特に
定めないが、上記の試験で用いた「粗粒材料」を構成す
る粒子の最大径（１５０μｍ篩を通過する粒子のうち最
大のものの粒径）とするのが好ましい。また、「通常材
料」は、粒径４４μｍ以下の粒子を８０％以上含む粒度
構成を有する材料であればよい。これらの条件、すなわ
ち本発明方法で規定する条件を満たす材料であれば、充
填効率を改善して補修効果を高めることが可能となる。

【００３６】ダスティング材の材質は、特に限定される
ことはない。炭化室内を浮遊して燃焼室との圧力差によ
り目地切れ部、亀裂部等に侵入し、そこに充填され、炉
熱により焼結するものであればよい。従来から使用され
ている乾モルタルや、珪石、ろう石、シャモット、アル
ミナ等の耐火材微粉末、あるいは耐火材微粉末に焼結材
として無機質の結合材粉末を添加して焼結温度を調整し
たもの、熱硬化性樹脂粉末と耐火材微粉末との混合物な
どが使用できる。

【００３７】また、本発明方法による補修の対象は主と
してコークス炉の炭化室炉壁煉瓦に生じた目地切れ、亀
裂であるが、肌荒れ等の損傷に対しても有効である。

【００３８】上記本発明方法によれば、炭化室壁の目地
切れ、亀裂等の損傷の補修効率（亀裂等へのダスティン
グ材の充填効率）を改善し、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て、
操業に対する支障を未然に防ぐことができる。その結
果、炉体強度の低下を抑制し、炉寿命の延長を図ること
も可能となる。

【００３９】

【実施例】炉高６０００ｍｍ、炉幅４５０ｍｍの炭化室
を有し、全炉長が１５６００ｍｍの１０６門からなるコ
ークス炉団において、カーボン焼き落とし空窯と溶射補
修空窯について、焼き落としまたは溶射補修が終了して
２〜３時間経過した後、原料炭を装入する装炭開始前
に、２種類のダスティング材（表１に示した「粗粒材
料」および「通常材料」）を前半、後半に分けて連続し
て吹き込み、炭化室壁煉瓦の目地切れ補修を実施した。

【００４０】吹き込みは前記のCase１（表２参照）のパ
ターンで行い、目地切れ補修実施前後の煙突からの黒煙
発生量の推移を調査した。なお、比較のため、従来の
「通常材料」のみを吹き込む従来法についても同様の調
査を行った。

【００４１】調査結果を図５に示す。なお、黒煙発生量
の推移は、煤煙濃度を測定し、これを通常操業時におけ
る平均煤煙濃度に対比して表した。また、横軸の経過日
数は、目地切れ補修実施後の日数である。

【００４２】図５に示したように、「通常材料」のみを
吹き込んだ従来法では、補修実施後４、５日経過した時
点でも黒煙発生が抑制できなかったが、本発明方法
（「粗粒材料」＋「通常材料」）では、１、２日経過後
は黒煙発生をほとんど完全に抑制することができた。

【００４３】

【発明の効果】本発明方法によれば、炭化室壁の目地切
れ、亀裂等の損傷の補修効率を改善し、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
防止して、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】ダスティング材による炭化室壁の補修メカニズ
ムを模式的に示す図である。

【図２】ダスティング材の補修効果を調査するための試
験装置の概略構成を示す図である。

【図３】亀裂への充填率に及ぼすダスティング材の粒度
の影響を示す図である。

【図４】亀裂への材料堆積量に及ぼすダスティング材の
複合吹き込みの効果を示す図である。

【図５】本発明方法および従来法を実施した場合の黒煙
発生量の推移を示す図である。

【符号の説明】

１−１、１−２：炉壁煉瓦 ２：モルタル粒子 ３：模擬炭化室 ４：模擬燃焼室 ５−１、５−２：耐火煉瓦 ６：模擬亀裂 ７：吸引口 ８：水マノメータ ９：差圧調整孔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コークス炉の炭化室炉壁煉瓦に生じた目地
   切れ、亀裂等の損傷を炭化室内に耐火材微粉末を吹き込
   んで補修するコークス炉炭化室壁の補修方法であって、
   粒度の異なる２種類の耐火材微粉末を用い、最初に粒径
   ７４μｍ以上の粒子を４０％以上含む耐火材微粉末を吹
   き込み、続いて粒径４４μｍ以下の粒子を８０％以上含
   む耐火材微粉末を吹き込むことを特徴とするコークス炉
   炭化室壁の補修方法。