JP6781813B1 - コークス炉炭化室炉壁の張り出し抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大きな手間を要することなく、空窯のコークス炉炭化室炉壁の張り出しを抑制することのできる方法を提供する。【解決手段】空窯のコークス炉炭化室炉壁１，１間に棒状の張り出し抑制用耐火物２を一又は複数個固定する際、張り出し抑制用耐火物２の端部に耐火粉末を溶射施工して固定する。【選択図】図１

Description

本発明は、コークス炉炭化室炉壁の張り出し抑制方法に関する。

コークス炉は、炉幅方向に、炭化室と、その炭化室に熱を供給する燃焼室とが交互に並んで配置されてなり、炭化室と燃焼室とを隔てる炭化室炉壁を介して、燃焼室から炭化室へ熱の供給が行われる。そして、コークス原料である石炭が炭化室に投入され、加熱されることでコークスに乾留され、その後、炭化室の一方の窯口から押し出される。
コークス炉が老朽化してくると、稼動しない（石炭が炭化室に投入されない）非稼動窯、すなわち空窯が増加する。また、各窯の炭化室炉壁の損傷範囲も拡大して補修日数が増加し、結果として補修開始までの空窯期間が長期化する。

ところが、空窯においては図２に概念的に示すように、隣接する窯におけるコークスの押し出しの際に側圧を受けて炉幅が狭小化し、酷い場合は炉壁倒壊に繋がるという問題がある。
このため、長期間の空窯状態が予想されるときは、従来一般的に、空窯の窯口付近に炭化室の天井近くまで煉瓦を積み上げ、空窯の狭小化と炉壁の倒壊を防止するようにしていた。
なお、空窯の狭小化を抑制するために、炉壁煉瓦の非積替え部分を拘束板により拘束する技術も知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−３１３８８２号公報

しかし、炭化室の天井近くまで煉瓦を積み上げる施工の場合、煉瓦の積み上げ作業に非常に手間を要するという問題がある。また、特許文献１のように空窯の炭化室壁を拘束板により拘束する施工の場合、拘束板の設置作業に非常に手間を要するという問題がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、大きな手間を要することなく、空窯のコークス炉炭化室炉壁の張り出しを抑制することのできる方法を提供することにある。

本発明の一観点によれば、次のコークス炉炭化室炉壁の張り出し抑制方法が提供される。
空窯のコークス炉炭化室炉壁間に棒状の張り出し抑制用耐火物を一又は複数個固定する際、前記張り出し抑制用耐火物の端部に耐火粉末を溶射施工して固定することを特徴とするコークス炉炭化室炉壁の張り出し抑制方法。

本発明によれば、溶射施工により張り出し抑制用耐火物を固定するので、従来の煉瓦を積み上げる施工や、特許文献１のように拘束板を設置する施工と比較して、非常に簡単に施工ができる。これにより、大きな手間を要することなく、空窯のコークス炉炭化室炉壁の張り出しを抑制することができる。

本発明のコークス炉炭化室炉壁の張り出し抑制方法において、空窯のコークス炉炭化室炉壁間に張り出し抑制用耐火物を固定する際の溶射施工の一実施形態を示す図。 空窯における問題点を示す概念的な横断面図。

本発明のコークス炉炭化室炉壁の張り出し抑制方法（以下、単に「張り出し抑制方法」という。）は、空窯のコークス炉炭化室炉壁間に棒状の張り出し抑制用耐火物を一又は複数個固定することにより、空窯のコークス炉炭化室炉壁の張り出しを抑制するものであり、その際、張り出し抑制用耐火物の端部に耐火粉末を溶射施工して固定することを特徴とするものである。
溶射施工としては、テルミット溶射施工を好適に用いることができる。ここで、テルミット溶射施工とは、耐火原料粉末及び金属粉末を含む耐火粉末（溶射材）を、酸素又は酸素を含有するガスを搬送ガスとして被施工部（本発明では張り出し抑制用耐火物の端部）に吹付け、金属粉末の燃焼発熱を利用して耐火粉末（溶射材）を溶融付着させる溶射施工である。

図１に、本発明の張り出し抑制方法において、空窯のコークス炉炭化室炉壁間に張り出し抑制用耐火物を固定する際のテルミット溶射施工の一実施形態を示している。

本実施形態では、コークス炉炭化室炉壁１，１間に棒状の張り出し抑制用耐火物２をテルミット溶射施工により固定する。具体的には、張り出し抑制用耐火物２を治具３の先端に保持し、その治具３の操作により張り出し抑制用耐火物２をコークス炉炭化室炉壁１，１間の所定の位置に配置する。ここで、張り出し抑制用耐火物２の長さは、コークス炉炭化室炉壁１，１間の間隔よりわずかに短いものとする。そうすると、張り出し抑制用耐火物２はコークス炉炭化室炉壁１，１間を架橋するように配置される。
続いて、テルミット溶射用ランス４を用いて、張り出し抑制用耐火物２の両端部にそれぞれ耐火粉末をテルミット溶射施工して、その張り出し抑制用耐火物２をコークス炉炭化室炉壁１，１間に固定する。なお、本実施形態では、張り出し抑制用耐火物２の両端部にそれぞれ耐火粉末をテルミット溶射施工するようにしたが、張り出し抑制用耐火物２の一方の端部にのみ耐火粉末をテルミット溶射施工してもよい。このように張り出し抑制用耐火物２の一方の端部にのみ耐火粉末をテルミット溶射施工することによっても、その張り出し抑制用耐火物２をコークス炉炭化室炉壁１，１間に固定することができる。

ここで、溶射施工する張り出し抑制用耐火物２の「端部」とは、溶射施工の施工性を考慮すると、張り出し抑制用耐火物２端部の底面及び手前側の側面の少なくとも一部であるが、これには限定されず、張り出し抑制用耐火物２端部の表面に溶射施工することもできる。

また、張り出し抑制用耐火物２を固定する位置もコークス炉炭化室炉壁１，１間であれば特に限定されない。ただし、前述した空窯の狭小化や炉壁の倒壊といった問題は、損傷の激しい窯口近傍（例えば窯口から３ｍ以内の領域）において発生しやすいことから、張り出し抑制用耐火物２は窯口近傍のコークス炉炭化室炉壁１，１間に固定することが有効であり、また、コークス炉炭化室炉壁１，１間の高さ方向に沿って所定の間隔（例えば１ｍ程度の間隔）をおいて張り出し抑制用耐火物２を複数個固定することも有効である。

本実施形態においてテルミット溶射施工用の耐火粉末としては、シリカ質原料、アルミナ質原料及びアルミナ−シリカ質原料から選択される少なくとも一種と、金属粉末とを含有するものを好適に用いることができる。
シリカ質原料としては、珪石粉、珪砂、天然石英粉、溶融シリカ粉、あるいはこれらの成分を主体とした耐火物粉などが挙げられる。
アルミナ質原料としては、電融アルミナ、焼結アルミナ、ボーキサイト、仮焼アルミナなどが挙げられる。
アルミナ−シリカ質原料としては、コージェライト、ムライト、ろう石、シリマナイト、シャモット、粘土、アンダリュサイト、カイヤナイト、焦宝石などが挙げられる。
これらシリカ質原料、アルミナ質原料及びアルミナ−シリカ質原料は、コークス炉炭化室炉壁の材質（シリカ質又はアルミナ−シリカ質）と同系の材質であるため、テルミット溶射施工によりコークス炉炭化室炉壁１，１間に張り出し抑制用耐火物２を良好かつ強固に固定することができる。
なお、テルミット溶射施工用の耐火粉末に用いる金属粉末としてはＳｉ粉末を好適に用いることができるが、Ｓｉ粉末以外にも、Ａｌ粉、Ａｌ−Ｍｇ合金粉、Ｍｇ粉、Ｆｅ−Ｓｉ合金粉、Ｃａ−Ｓｉ合金粉などの金属粉末を単独又はＳｉ粉末と併用で用いることができる。

一方、張り出し抑制用耐火物２としては、Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＳｉＯ_２成分の少なくとも一方を主成分とするものを好適に用いることができる。言い換えれば、張り出し抑制用耐火物２は、シリカ質、アルミナ質又はアルミナ−シリカ質の耐火物を好適に用いることができる。
ここで、「Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＳｉＯ_２成分の少なくとも一方を主成分とする」とは、Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＳｉＯ_２成分の含有率が単独又は合計で５０質量％以上であることをいう。

以上の本実施形態によれば、溶射施工により張り出し抑制用耐火物を固定するので、従来の煉瓦を積み上げる施工や、特許文献１のように拘束板を設置する施工と比較して、非常に簡単に施工ができる。これにより、大きな手間を要することなく、空窯のコークス炉炭化室炉壁の張り出しを抑制することができる。
また、従来の煉瓦を積み上げる施工と比較して、煉瓦の使用量を大幅に削減することができる。
更に、従来の煉瓦を積み上げる施工では、基本的に作業者が煉瓦を積み上げることから、作業者が作業できる程度にまでコークス炉炭化室を冷却する必要があり、それまでの待ち時間も要していたが、本実施形態によればテルミット溶射用ランス４を用いて施工できることから、コークス炉炭化室を冷却せずに施工が可能となり、その分も含めて施工時間を大幅に削減することができる。また、コークス炉炭化室を冷却しないで済むということは、エネルギー損失の低減の観点からも有効である。
また、本実施形態によれば、溶射施工としてテルミット溶射施工を用いており、これにより、金属粉末の燃焼発熱を利用して耐火原料粉末（シリカ質原料、アルミナ質原料及びアルミナ−シリカ質原料から選択される少なくとも一種）が溶融して接着作用を発揮するので、張り出し抑制用耐火物２をコークス炉炭化室炉壁１，１間に強固に固定することができる。
ただし、本発明の張り出し抑制方法において溶射施工はテルミット溶射施工に限定されるものではなく、例えば火炎溶射施工を用いることもできる。

ここで、本発明の張り出し抑制方法は、図２に示したような隣接する窯でのコークスの押し出しの際に受ける側圧による空窯の狭小化や炉壁倒壊の抑制のために好適に適用されるが、これ以外にも、例えば空窯を部分的に補修する際に、補修しない健全部分の狭小化や炉壁倒壊の抑制のために適用することもできる。

本発明の張り出し抑制方法の実施例として、高さ：約７ｍ、幅；約５００ｍｍの空窯の窯口近傍（窯口から約１ｍの位置）のコークス炉炭化室炉壁間に、高さ方向に沿って約１ｍの間隔をおいて７個の張り出し抑制用耐火物の両端部を溶射施工により固定する施工を実施し、その施工時間を計測した。
また、比較例として、同じサイズの空窯の窯口近傍（窯口から約１ｍの位置）に天井近くまで煉瓦を約７０段積み上げる施工を実施し、その施工時間を計測した。

表１に、実施例の施工方法の詳細と、実施例及び比較例の施工時間を示している。

表１に示しているように、従来の煉瓦積み施工である比較例では１２ｈを要したのに対し、溶射施工を用いた実施例１〜３では２〜３ｈで施工が完了し、施工時間を大幅に削減することができた。

１ コークス炉炭化室炉壁
２ 張り出し抑制用耐火物
３ 治具
４ テルミット溶射用ランス

Claims (4)

1. 空窯のコークス炉炭化室炉壁間に棒状の張り出し抑制用耐火物を一又は複数個固定する際、前記張り出し抑制用耐火物の端部に耐火粉末を溶射施工して固定することを特徴とするコークス炉炭化室炉壁の張り出し抑制方法。
2. 空窯のコークス炉炭化室炉壁間に棒状の張り出し抑制用耐火物を一又は複数個固定する際、前記張り出し抑制用耐火物の端部に耐火粉末をテルミット溶射施工して固定することを特徴とするコークス炉炭化室炉壁の張り出し抑制方法。
3. 前記耐火粉末は、シリカ質原料、アルミナ質原料及びアルミナ−シリカ質原料から選択される少なくとも一種と、金属粉末とを含有する、請求項２に記載のコークス炉炭化室炉壁の張り出し抑制方法。
4. 前記張り出し抑制用耐火物は、Ａｌ_２Ｏ_３成分及びＳｉＯ_２成分の少なくとも一方を主成分とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のコークス炉炭化室炉壁の張り出し抑制方法。

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