特許 6071324 コークス炉の炉壁補修方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6071324

(24)【登録日】2017年1月13日

(45)【発行日】2017年2月1日

(54)【発明の名称】コークス炉の炉壁補修方法

(51)【国際特許分類】

   C10B 29/06 20060101AFI20170123BHJP

【ＦＩ】

   C10B29/06

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2012-182331(P2012-182331)

(22)【出願日】2012年8月21日

(65)【公開番号】特開2014-40502(P2014-40502A)

(43)【公開日】2014年3月6日

【審査請求日】2015年6月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000156961

【氏名又は名称】関西熱化学株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】岩切 真治

(72)【発明者】

【氏名】山本 浩之

(72)【発明者】

【氏名】春名 隆志

【審査官】 村松 宏紀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−２０２００４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−６９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４３９６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ１０Ｂ １／００−５７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

コークス炉において炉壁に生じた破損貫通孔を補修する方法であって、
板押さえ治具で保持する耐熱性当て板を前記炉壁で区画される空間の上部開口から挿入し、前記破損貫通孔の一方側から耐熱性当て板を、前記炉壁のうち前記破損貫通孔の周縁部位同士を掛け渡す姿勢で前記破損貫通孔に押しつけ、破損貫通孔を閉塞する工程と、
溶射材を溶射するための溶射ランスを前記破損貫通孔の他方側に配置し、前記溶射ランスの溶射ノズルから溶射材を前記破損貫通孔に溶射して補修する工程とを備え、
溶射材により前記耐熱性当て板を前記炉壁に固定し、その後、前記板押さえ治具を前記耐熱性当て板から離脱させて、前記耐熱性当て板を前記炉壁に固定した状態で残す工程を有することを特徴とするコークス炉の炉壁補修方法。

【請求項2】

前記耐熱性当て板の裏側から溶射を行い、前記耐熱性当て板の厚み方向両側に前記溶射材による前記炉壁への固定部分を形成する請求項１に記載のコークス炉の炉壁補修方法。

【請求項3】

前記板押さえ治具は、前記耐熱性当て板に形成された引っ掛け部にフック部をかけることで、前記耐熱性当て板を吊り下げ状態で保持するとともに、吊り下げ状態の前記耐熱性当て板の背面に当接して前記耐熱性当て板の背面側への移動を規制する背面押さえ部を有する請求項１又は２に記載の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、コークス炉の炉壁に生じた破損貫通孔を補修する炉壁補修方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的にコークス炉は、耐火煉瓦により構成され、燃料ガスを燃焼させるための燃焼室と、乾留させる石炭を入れるための炭化室とが炉団方向に交互に複数配置されている。燃焼室と炭化室とで形成される窯が複数（例えば３０〜１００門）配列されて一つの炉団を構成している。燃焼室は、炉団方向に直交する炉長方向に沿って炉壁により複数の燃焼小部屋に区画されており、各々の燃焼小部屋の底部には、燃料ガスを噴出するガス孔と、空気を噴出又は吸気するためのエア孔とが設けられている。隣接する２つの燃焼小部屋は、対をなして上部で導通しており、ある期間では一方の燃焼小部屋において燃焼ガスと空気とを燃焼させるとともに、他方の燃焼小部屋のエア孔から排気する。燃料ガスを燃焼させる燃焼小部屋と排気する燃焼小部屋とを一定期間が経過する毎に適宜入れ替えることによって炉全体での適切な燃焼を実現する。燃焼室における燃焼によって、燃焼室に隣接する炭化室にある石炭に炉壁を通じて熱が供給され、石炭の乾留が行われて、コークスが生成される。

【0003】

炭化室と燃焼室とを隔てる炉壁または燃焼小部屋同士を隔てる炉壁は、経年劣化などの種々の要因により煉瓦が脱落して破損貫通孔が生じる場合がある。破損貫通孔を補修する方法の一つとして、破損貫通孔が生じた部位の煉瓦を積み替えることが挙げられる。しかし、この積み替え方式では、施工のために炉を停止することで炉温度が低下し煉瓦の強度を損なうおそれがあり、好ましい補修方法とは言い難い。特に、炉の中央部分の補修を行うためには、解体の必要ない周辺の炉も解体しなければならず、補修期間の長期化やコスト増大が問題となる。

【0004】

そこで、煉瓦の積み替えを必要とせず、炉の温度を８００°以上の高温に維持した状態で破損貫通孔を補修する有効な方法の一つとして、特許文献１には、炭化室と燃焼室とを隔てる炉壁に生じた破損貫通孔を補修する方法が開示されている。具体的には、燃焼室上部の上部開口（点検口）から装入された板押さえ治具により燃焼室側から耐熱性当て板を押しつけて破損貫通孔を閉塞し、炭化室上部の開口から挿入された溶射機によりセラミック溶射材を破損貫通孔に溶射し、溶射材によって破損貫通孔を補修する。この方法によれば、溶射修理が完了するまで耐熱性当て板で破損貫通孔を閉塞しているので、溶射材が付着すべき破損貫通孔を通過して燃焼室に入ることを防止できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１０−２３２０９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記補修方法では、溶射修理が完了するまでの間、板押さえ治具で耐熱性当て板を破損貫通孔に押し当てなければならないので、例えばＳＵＳ等の鋼材、鉄材などを板押さえ治具に用いた場合には、燃焼室の高温により板押さえ治具が湾曲、変形してしまう。溶射作業を継続するために、板押さえ治具が変形する度に、新たな治具に交換しなければならず、作業効率やコストが増大してしまう。また、溶射材のみで破損貫通孔を閉塞して修復するため、当該補修部位の強度が必ずしも十分とはいえない。

【0007】

本発明は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、高温環境におけるコークス炉の炉壁を溶射により補修するにあたり、補修部分の強度を確保するとともに、作業効率の向上およびコストを低減したコークス炉の炉壁補修方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、かかる目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。

【0009】

すなわち、本発明のコークス炉の炉壁補修方法は、コークス炉において炉壁に生じた破損貫通孔を補修する方法であって、
板押さえ治具で保持する耐熱性当て板を前記炉壁で区画される空間の上部開口から挿入し、前記破損貫通孔の一方側から耐熱性当て板を前記破損貫通孔に押しつけ、破損貫通孔を閉塞する工程と、
溶射材を溶射するための溶射ランスを前記破損貫通孔の他方側に配置し、前記溶射ランスの溶射ノズルから溶射材を前記破損貫通孔に溶射して補修する工程とを備え、
溶射材により前記耐熱性当て板を前記炉壁に固定し、その後、前記板押さえ治具を前記耐熱性当て板から離脱させて、前記耐熱性当て板を前記炉壁に固定した状態で残す工程を有することを特徴とする。

【0010】

この方法を実施すれば、耐熱性当て板が破損貫通孔を閉塞する位置で炉壁に固定された状態で残るので、破損貫通孔を溶射材だけで補修する場合に比して補修部位の強度を向上させることが可能となる。それでいて、耐熱性当て板を炉壁に固定するだけであれば、板押さえ治具が変形する前に完了するので、耐熱性当て板が炉壁に固定した時点で板押さえ治具を離脱させて、板押さえ治具の変形を抑制又は防止することができる。したがって、作業効率を向上させるとともに、コストを低減でき、補修部位の強度を確保することが可能となる。

【0011】

耐熱性当て板の炉壁への固定強度を堅固にすることで補修部分の強度を向上させるためには、前記耐熱性当て板の裏側から溶射を行い、前記耐熱性当て板の厚み方向両側に前記溶射材による前記炉壁への固定部分を形成することが好ましい。

【0012】

溶射によって耐熱性当て板が揺動することを抑制又は防止するためには、前記板押さえ治具は、前記耐熱性当て板に形成された引っ掛け部にフック部をかけることで、前記耐熱性当て板を吊り下げ状態で保持するとともに、吊り下げ状態の前記耐熱性当て板の背面に当接して前記耐熱性当て板の背面側への移動を規制する背面押さえ部を有することが望ましい。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の一実施形態の補修方法の実施対象であるコークス炉を一部断面で模試的に示す斜視図。

【図2】コークス炉を模式的に示す横断面図。

【図3】コークス炉の炉壁に生じた破損貫通孔を観察する観察工程を模式的に示す断面図。

【図4】敷板設置工程を模式的に示す図。

【図5】当て板固定工程を模式的に示す図。

【図6】当て板固定工程を模式的に示す図。

【図7】補修工程を模式的に示す図。

【図8】清掃工程を模式的に示す図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

【0015】

＜コークス炉の構造＞
まず、本実施形態の補修方法を使用する対象となるコークス炉の構成について説明する。

【0016】

図１に示すように、コークス炉は、耐火煉瓦により構成され、燃料ガスを燃焼させるための燃焼室１と、乾留させる石炭を入れる炭化室２とが炉団方向ＷＤに交互に複数配置されている。燃焼室１及び炭化室２は、炉高方向ＨＤに所定高さを有し、炉長方向ＤＤに所定長さを有する。燃焼室１と炭化室２とで形成される窯が複数（例えば３０〜１００門）配列されて一つの炉団を構成している。燃焼室１の内部は、上部に設けられた点検用開口１０を介して視認可能である。炭化室２には、上部に設けられた装入用開口２０から装炭車により石炭が装入される。炭化室２は、隣接する燃焼室（１１００〜１３５０℃）から炉壁を介して加熱され、石炭が１０００℃位の温度で乾留され、コークスが製造される。製造されたコークスは、図２に示すように、炭化室２の前方に設けられた炉蓋２１を開き、図示しない押出機により炭化室２から押し出される。

【0017】

燃焼室１は、図２に示すように、炉団方向ＷＤに直交する炉長方向ＤＤに沿って複数の燃焼小部屋１ａに区画されている。各々の燃焼小部屋１ａの底部には、図４に示すように、燃料ガスを噴出するガス孔１２と、空気を噴出又は吸気するためのエア孔１１とが設けられている。隣接する２つの燃焼小部屋１ａ・１ａは、対をなして上部で導通しており、ある期間では一方の燃焼小部屋１ａにおいて燃焼ガスと空気とを燃焼させるとともに、他方の燃焼小部屋１ａのエア孔から排気する。燃料ガスを燃焼させる燃焼小部屋１ａと排気する燃焼小部屋１ａとを一定期間経過する毎に適宜入れ替えることによって炉全体での適切な燃焼を実現する。各々の燃焼小部屋１ａの上部には、図1に示すように、点検用開口１０（上部開口）がそれぞれ設けられている。

【0018】

＜補修方法＞
図２に示すように、上記コークス炉において燃焼室１と炭化室２とを隔てる炉壁２ｂまたは燃焼小部屋同士１ａ・１ａを隔てる炉壁１ｂには、破損貫通孔が生じる場合がある。本実施形態では、図３に示すように、燃焼小部屋同士１ａ・１ａを隔てる炉壁１ｂに形成された破損貫通孔１ｈを補修する例を挙げて説明する。当然ながら、本補修方法は、燃焼室１と炭化室２とを隔てる炉壁２ｂに生じた破損貫通孔を補修する際にも使用可能である。

【0019】

まず、準備工程を行う。準備工程では、例えば、破損貫通孔１ｈが生じた燃焼小部屋１ａでの燃焼を停止し、当該燃焼小部屋１ａの底部煉瓦の温度を９００°〜１０５０°になるように温度を測定しつつ管理する。温度が下回れば適宜加熱する。また、準備工程では、例えば、図３に示すように、カメラを内蔵する燃焼室観察装置３０（特許第４８１３１２９号参照）を用いて炉壁１ｂに生じた破損貫通孔１ｈの損傷状況、大きさ、形状、位置を計測により特定する。具体的には、耐熱ハウジングにカメラを内蔵した燃焼室観察装置３０を点検用開口１０からつり下げ、降下させた距離とカメラ映像により破損貫通孔１ｈの位置などを特定する。

【0020】

次に、敷板設置工程を行う。敷板設置工程では、図４に示すように、燃焼室１の底部のエア孔１１及びガス孔１２への異物の落下を防止するために、耐熱性を有する敷板３１を、エア孔１１及びガス孔１２を閉塞する位置に載置する。敷板３１に設けた引っ掛け部をフック３２でつり下げて、エア孔１１及びガス孔１２を閉塞する位置に載置する。敷板３１は、約１０００°の炉底にて１日程度残存する程度の耐熱性を有することが好ましく、例えばモルタル及び断熱ボードにより形成されるものが挙げられる。

【0021】

次に、当て板設置工程を行う。当て板設置工程では、図５に示すように、炉壁１ｂで区画される空間（燃焼小部屋１ａ）の上部開口（点検用開口１０又は装入用開口２０）から耐熱性当て板３３を板押さえ治具３４で保持しつつ挿入し、コークス炉の炉壁１ｂに生じた破損貫通孔１ｈに一方側から耐熱性当て板３３を押しつけ、破損貫通孔１ｈを閉塞する。耐熱性当て板３３は、炉壁１ｂのうち破損貫通孔１ｈの周縁部位同士を掛け渡す姿勢で配置されており、側方から見て炉壁１ｂと耐熱性当て板３３の一部が重なり合う。耐熱性当て板３３は、本実施形態では、耐火骨材と水硬性セメント（アルミナセメントなど）を混合した耐火キャスタブルで形成しているが、例えばコークス炉と同じ耐熱煉瓦板などで形成してもよい。また、耐火性当て板は、板押さえ治具３４のフック部３４ａを引っ掛けるための引っ掛け部が設けられている。本実施形態において引っ掛け部は、板厚方向に貫通する穴であるが、貫通しない凹部であってもよい。板押さえ治具３４は、例えばＳＵＳ３１０Ｓで形成された棒状をなし、先端に耐熱性当て板３３を引っ掛けて吊り下げるためのフック部３４ａと、フック部３４ａに吊り下げた耐熱性当て板３３が溶射の圧力により揺動することを防止する背面押さえ部３４ｂとを有する。背面押さえ部３４ｂは、吊り下げ状態にある耐熱性当て板３３の背面に当接するように、フック部３４ａとの位置関係が規定されている。

【0022】

次に、溶射工程を行う。溶射工程では、図５に示すように、溶射材３６を溶射するための溶射ランス３５を破損貫通孔１ｈの他方側に配置し、溶射ランス３５の溶射ノズルから溶射材を破損貫通孔１ｈに溶射して補修する。溶射ランス３５は、内部に冷却水を循環させてランス自体を冷却する水冷機構を有する。本実施形態では、溶射材として日本特殊炉材（株）製のフレキサイトを用い、テルミット反応により溶射しているが、溶射であれば特にこれに限定されるものではない。例えば、溶射材としてはシリカ系材料を用い、溶射方法としては火炎溶射法やプラズマ溶射法等が挙げられる。

【0023】

溶射の勢いによって耐熱性当て板３３が押されて揺動しようとするが、板押さえ治具３４の背面押さえ部３４ｂが耐熱性当て板３３の背面に当接して背面側への移動を規制することによって、耐熱性当て板３３の揺動が適切に抑制又は防止される。溶射材３６の吹きつけは、図５に示すように、炉壁１ｂと耐熱性当て板３３との入隅箇所に優先的に行い、溶射材３６により耐熱性当て板３３を炉壁１ｂに固定する。なお、炉の温度や耐熱性当て板３３の材質などの条件により一概に言えないが、本実施形態では、板押さえ治具３４が約１５分程度で変形するが、耐熱性当て板３３を炉壁１ｂに仮固定するまでの溶射時間が約１０分程度で完了した。すなわち、板押さえ治具３４の変形前に仮固定が完了した。

【0024】

その後に、図６に示すように、板押さえ治具３４を耐熱性当て板３３から離脱させて、耐熱性当て板３３を炉壁１ｂに固定した状態で残す。そして、耐熱性当て板３３の炉壁１ｂへの固定を堅固にするために、耐熱性当て板３３の裏側から溶射を行い、耐熱性当て板３３の厚み方向両側に溶射材３６による炉壁１ｂへの固定部分を形成する。

【0025】

耐熱性当て板３３の炉壁１ｂに対する溶接（固定）が完了すれば、図７に示すように、破損貫通孔１ｈを埋めるための溶射を行う。破損貫通孔１ｈが大きい場合には、破損貫通孔１ｈの大きさに応じて複数の耐熱性当て板３３を用い、耐熱性当て板３３による破損貫通孔１ｈの閉塞、耐熱性当て板３３の炉壁１ｂへの固定、破損貫通孔１ｈを埋める工程を繰り返し行う。

【0026】

なお、上記の板押さえ治具３４及び溶射ランス３５は、炉高方向ＨＤの寸法が約８ｍある燃焼室１に合わせた長尺状であり、人手で吊すことが難しいので、垂直型クレーンやＶ−ＣＲＭ（特許第4808210号公報参照）等に取り付けたウインチなどの巻き挙げ機によって昇降動作を行う。

【0027】

破損貫通孔１ｈの補修が終わると、清掃工程を行う。清掃工程では、例えば溶射ランス３５を抜き、図８に示すように、溶射時にリバウンドして落下した溶射材３６の清掃を行う。具体的には、吸引ノズル３７を挿入して先端の吸引口から溶射材や煉瓦破片を吸引することで実現する。吸引工程は、所定量の溶射材を溶射した時点で溶射を適宜中断して実施してもよい。また、敷板３１を必要により回収する。上記作業が完了すると、図３に示す燃焼室観察装置３０を吊り下げて燃焼室１内部を観察して補修の適否を確認する。

【0028】

以上のように、本実施形態のコークス炉の炉壁補修方法は、複数の燃焼小部屋１ａに区画される燃焼室１と、炭化室２とが複数配列されるコークス炉において、燃焼小部屋同士１ａ・１ａを隔てる炉壁１ｂに生じた破損貫通孔１ｈを補修する方法であって、
板押さえ治具３４で保持する耐熱性当て板３３を炉壁１ｂで区画される空間（燃焼室１）の上部開口（点検用開口１０）から挿入し、破損貫通孔１ｈの一方側から耐熱性当て板３３を破損貫通孔１ｈに押しつけ、破損貫通孔１ｈを閉塞する工程と、
溶射材３６を溶射するための溶射ランス３５を破損貫通孔１ｈの他方側に配置し、溶射ランス３５の溶射ノズルから溶射材３６を破損貫通孔１ｈに溶射して補修する工程とを備え、
溶射材３６により耐熱性当て板３３を炉壁１ｂに固定し、その後、板押さえ治具３４を耐熱性当て板３３から離脱させて、耐熱性当て板３３を炉壁１ｂに固定した状態で残す工程を有することを特徴とする。

【0029】

この方法を実施すれば、耐熱性当て板３３が破損貫通孔１ｈを閉塞する位置で炉壁１ｂに固定された状態で残るので、破損貫通孔１ｈを溶射材３６だけで補修する場合に比して補修部位の強度を向上させることが可能となる。それでいて、耐熱性当て板３３を炉壁１ｂに固定するだけであれば、板押さえ治具３４が変形する前に完了するので、耐熱性当て板３３が炉壁１ｂに固定された時点で板押さえ治具３４を離脱させて、板押さえ治具３４の変形を抑制又は防止することができる。したがって、作業効率を向上させるとともに、コストを低減でき、補修部位の強度を確保することが可能となる。

【0030】

特に、本実施形態では、耐熱性当て板３３の裏側から溶射を行い、耐熱性当て板３３の厚み方向両側に溶射材３６による炉壁１ｂへの固定部分を形成するので、耐熱性当て板３３の炉壁１ｂへの固定強度を堅固にでき、補修部分の強度を向上させることが可能となる。

【0031】

さらに、本実施形態では、板押さえ治具３４は、耐熱性当て板３３に形成された引っ掛け部にフック部３４ａをかけることで、耐熱性当て板３３を吊り下げ状態で保持するとともに、吊り下げ状態の耐熱性当て板３３の背面に当接して耐熱性当て板３３の背面側への移動を規制する背面押さえ部３４ｂを有する。この構成によれば、溶射の勢いによって耐熱性当て板３３が押されて揺動しようとする際に、背面押さえ部３４ｂが耐熱性当て板３３の背面に当接して耐熱性当て板３３の背面側への移動が規制されるので、耐熱性当て板３３の揺動を適切に抑制又は防止することが可能となる。

【0032】

以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでない。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

【0033】

例えば、本実施形態において耐熱性当て板３３は、炉壁１ｂのうち破損貫通孔１ｈの周縁部位同士を掛け渡す姿勢で配置されているが、これに限定されない。例えば、耐熱性当て板の一部が側方から見て炉壁１ｂと重なり合っていれば、耐熱性当て板に凸部を設け、当該凸部を破損貫通孔１ｈに嵌め込むように耐熱性当て板を構成してもよい。このように構成すれば、耐熱性当て板が上下方向及び側方に移動することが凸部により規制されるので、より一層補修部分の強度を向上させることが可能となる。

【0034】

本発明において耐熱性当て板は、破損貫通孔１ｈを閉塞することができれば、大きさや形状は適宜変更可能である。また、耐熱性当て板は、破損貫通孔１ｈを閉塞できればいいので、或る大きさの耐熱性当て板で種々の大きさの破砕貫通孔に対応することが可能となる。

【0035】

本発明の補修方法を、燃焼室１と炭化室２とを隔てる炉壁２ｂに生じた破損貫通孔を補修する際に適用する場合には、耐熱性当て板３３を燃焼室１側から押し当てて固定するのが好ましい。炭化室２の上部開口である装入用開口２０は、燃焼室１の上部開口である点検用開口１０よりも一般的に径が大きいため、炭化室２側から溶射するのは、燃焼室１側から溶射するのに比べて作業が容易となるからである。さらに、炭化室２側から耐熱性当て板を押し当てて固定する場合には、耐熱性当て板が炭化室２壁面の突起となり、コークスの適切な押出しを阻害するおそれが考えられるものの、燃焼室１側から耐熱性当て板を押し当てて固定すれば、この問題が生じないからである。

【0036】

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

【符号の説明】

【0037】

１ｂ、２ｂ…炉壁
１ｈ…破損貫通孔
１０…上部開口（点検用開口）
３３…耐熱性当て板
３４…板押さえ治具
３４ａ…フック部
３４ｂ…背面押さえ部
３５…溶射ランス
３６…溶射材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】