JP3613006B2 - How to repair the wall of a bulkhead furnace - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、隔壁型熱交換器等、炉内に隔壁を有する隔壁型窯炉の炉壁補修方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
炉内に隔壁を有する炉は、一般に隔壁型熱交換器として知られているが、その中で代表的な炉にコークス炉がある。コークス炉は、石炭を乾留してコークスを製造する炉であり、石炭を収容する炭化室と、加熱ガスを発生させる燃焼室が耐火物製の隔壁を介して交互に配置されている。炉内では、燃焼室の加熱ガスにより隔壁が加熱され、その熱が隔壁の反対側の炭化室に伝達される。炭化室内の石炭は加熱により熱分解し、コークス炉ガスを発生し乾留が進行する。
【0003】
一般に、耐火物の補修方法としては、ドライシーリング法と溶射法が開発されており、隔壁型窯炉の隔壁の補修にも適用されている。ドライシーリング法は、焼結性を有する耐火物粉末を隔壁の亀裂を生じた部分に送り込み、亀裂内で焼結させて補修する方法である。
【0004】
溶射法は、耐火物の粉末を、酸素および燃料ガスからなる火炎中またはアルミニウムや珪素の燃焼によって、半溶融または溶融状態にして、耐火物の損傷部位に接着させるものである。例えば、特公昭62−15508号公報には、このような目的に適用される火炎溶射材料が提案されている。
【0005】
また、特開平6−81119号公報には、溶射作業中の着火不良や補修中の消火等を防止するための溶射方法が提案されている。この技術では、純酸素気流と粉体搬送ガスとを別ラインで溶射ノズルに供給し、ノズル吐出口前で混合する方式の溶射機を用いている。
【0006】
これらの方法とは全く別の新しい原理による補修方法として、気相析出反応(以下CVDと略す)を用いた方法が提案されている。特開平9−71781号公報には、隔壁型熱交換器の隔壁の補修方法が開示されている。この技術では、隔壁の一方の空間に、四塩化珪素を含有するガスを供給し、他方の空間に水蒸気を含有するガスを供給する。
【0007】
この技術では、ガス中の四塩化珪素と水蒸気が反応することにより、二酸化珪素SiO2 を析出する。この原理により、隔壁の耐火物の亀裂等の中で四塩化珪素を含有するガスと水蒸気を含有するガスが接触すると、両者の反応によりSiO2 、即ち耐火物が亀裂等の内部に析出し、亀裂部が補修される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来技術の補修方法には以下のような問題がある。先ず、ドライシーリング法による補修作業では、補修用材料の供給が粉末吹込みによるため、亀裂の内部に進入しにくいという問題がある。さらに、耐火物粉末の焼結を利用しているので、補修後の空窯での昇温中あるいは稼動中に、焼結が進行すると亀裂内で収縮するため、再び亀裂が発生するという問題もある。
【0009】
特公昭62−15508号公報あるいは特開平6−81119号公報記載のように溶射を用いた技術では、炉の窯口から溶射機のノズルを炉内に挿入して作業を行うため、作業性が悪い。特にコークス炉のように、ノズルを装入口から挿入するのでは、ノズルが炉内の奥までは到達せず、補修できる範囲が制限されるという問題がある。
【0010】
また、溶射法では溶射体の組成が母材と異なることが多く、溶射体と母材との結合が不十分である。さらに、母材が変質して強度が低下している場合には、母材側から亀裂が進展して溶射補修体が脱落することになる。
【0011】
以上の溶射法においては、適用するに当たり、予め補修すべき損傷箇所を特定する必要がある。しかしながら、損傷箇所は外部から観察が可能な部位ばかりとは限らず、コークス炉の装入口のような広い開口部が無い場合は、炉内を観察し損傷箇所を特定することは困難である。また、これらの方法では炉温を低下させずに作業を行うので、補修作業は高温環境で行われ作業環境がよくない。
【0012】
一方、特開平9−71781号公報記載の技術では、CVDを用いた方法であり、金属蒸気と水蒸気等の反応性ガスを含有するガスを供給することにより、亀裂の内部に進入する。従って、亀裂位置等の損傷箇所を特定することなく、隔壁の内部でガスが流通する部分、即ち亀裂等に対して、補修材料を確実に供給することができる。
【0013】
このようにこの技術は、原理的に優れた方法であるが、補修層の厚さが薄いという問題があり、条件によっては気密性が向上するまでの時間が長くなる等の問題があった。また、隔壁内でのCVDによる補修層の形成が、不均一となることもあった。
【0014】
この発明は、以上の問題を解決するためになされたものであり、熱間で補修可能であり、損傷箇所を特定することなく簡便に実施でき、また、均一な補修層を効率よく形成することができる隔壁型窯炉の炉壁補修方法を提供することを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
この発明は、炉内に隔壁を有する隔壁型窯炉の炉壁補修方法において、隔壁の一方の側に四塩化珪素を含有するガスを供給して雰囲気ガス中の四塩化珪素の濃度を18%以上とし、かつ、前記隔壁の他方の側に水蒸気を含有するガスを供給して雰囲気ガス中の水蒸気の濃度を220mg/Nl(ノルマルリットル)以上として、前記隔壁の双方の側の雰囲気ガスの圧力を交互に加圧および減圧することにより、前記隔壁内で四塩化珪素と水蒸気を反応させて二酸化珪素を析出させることを特徴とする隔壁型窯炉の炉壁補修方法である。
【0016】
この発明は、CVDを用いてガス反応により耐火物を析出させる方法である。まず、隔壁の一方の側から四塩化珪素を含有するガスを、他方の側から水蒸気を含有するガスを、それぞれ供給することにより、これらのガスが隔壁の双方の側から亀裂の内部に進入する。従って、亀裂位置等の損傷箇所を特定することなく、隔壁の内部でガスが流通する部分、即ち亀裂等に対して、補修材料を確実に供給することができる。隔壁の耐火物の亀裂等の中で四塩化珪素と水蒸気等が接触すると、両者の反応によりSiO2 が亀裂等の内部に析出し、亀裂部が補修される。
【0017】
四塩化珪素を含有するガス(希釈ガス)の中に含まれる四塩化珪素の濃度は、この発明では18%以上とする。これは、四塩化珪素の濃度がこれ未満では、反応速度が遅すぎるからである。ここで、四塩化珪素SiCl4 は、四塩化珪素のガスのみで使用してもよく、あるいはこれら四塩化珪素と反応しないガスで希釈して使用してもよい。希釈ガスとしては、例えば、N2 又はArを使用すればよい。
【0018】
水蒸気を含有するガス(希釈ガス)の中に含まれる水蒸気の濃度は、220mg/Nl(ノルマルリットル)以上とする。これは、水蒸気の濃度がこれ未満では、反応速度が遅すぎるからである。水蒸気を含有するガス(希釈ガス)としては、H2OおよびN2 の純ガスを混合してもよいが、各種の燃焼ガスを利用してもよい。燃焼ガスとしては、天然ガス、液化石油ガス、灯油、重油、石炭、コークス炉ガス、高炉ガス、および転炉ガス等を空気又は酸素で燃焼させて得られるガスは、いずれも利用できる。また、各種の加熱炉の排ガスを必要に応じて使用してもよい。
【0019】
四塩化珪素を含有するガスは、水蒸気を含有するガスと反応し、二酸化珪素を析出する。この反応を下記の式(1)に示す。
SiCl4 +2H2O→SiO2 +4HCl (1)
【0020】
このようにして析出した二酸化珪素は、隔壁の耐火物の主要部を構成しており、熱膨張率等が補修対象となる隔壁の耐火物とほぼ等しい。
【0021】
四塩化珪素を含有するガスと水蒸気を含有するガスの適正な反応温度は、600℃以上の温度が望ましい。これは、600℃未満では反応速度が遅すぎるからである。
【0022】
この発明では、反応速度の確保のためには、隔壁型窯炉の炉温を反応温度にする必要があるが、これは炉の運転後の余熱をそのまま利用すればよい。このことは、むしろ炉温の低下を長時間待つ必要がないということであり、補修作業による炉の運転休止時間の大幅短縮を可能とする。また、運転休止後の炉の昇温に要する時間も大幅に短縮され、炉の稼働率の低下を最小限に止めることができる。
【0023】
この発明では、四塩化珪素の濃度と水蒸気の濃度の双方について、それぞれ下限値を設けているので、亀裂の内部においても反応が促進され、亀裂が塞がった後の深さ方向のSiO2 の析出状況が均一となる。従って、亀裂の深さ方向のほぼ全体を補修することが可能となる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、コークス炉についての実施の形態について説明する。コークス炉の炉壁(隔壁)は、通常珪石煉瓦でできており、図1に示すように、炭化室2の両側の燃焼室3の中ではコークス炉ガスあるいはコークス炉ガスに高炉ガス等の製鉄所内で発生するガスを混合したガスを燃焼させている。
【0025】
ここで、反応性ガスである水蒸気は、燃焼室内3の燃焼排ガス中の水蒸気、あるいは燃焼室内3へ強制的に吹き込む水蒸気の富化分を加えて、適度な水蒸気濃度に調整された燃焼室内雰囲気を供給源とする。この水蒸気は、隣接する炭化室内3を減圧することにより、隔壁1の内部に供給する。また、原料ガスである四塩化珪素は、ガスあるいは霧状にして、適度な濃度となるように、乾燥窒素あるいは乾燥空気等の反応しないガスとともに炭化室内2に吹き込み、炭化室2を加圧することにより隔壁1の内部に供給する。
【0026】
このようにして、図2に示すように水蒸気と四塩化珪素を交互に隔壁の内部に供給する補修サイクルを繰返し、隔壁を補修する。また、この補修方法を実施する前にドライシールを施し、補修効率を向上させることができる。
【0027】
【実施例】
図3に示す実験装置を用いて、四塩化珪素濃度と水蒸気濃度の変化に対するCVD補修効果を調査した。この実験装置は、電気炉内に二重管を挿入し、内管の先端に試料(亀裂入りの珪石煉瓦)を珪石モルタルで固定して用いる。試料11は、直径20mm、長さ100mm(実炉隔壁の厚さに相当)の円柱状に加工した後、長手方向に切断して間にドライシール材(焼結温度950℃)を挟み、再度円柱状に組立てた物を用いた。
【0028】
外管と内管の間を水蒸気と窒素の混合ガス雰囲気とし、内管の内側12を四塩化珪素と窒素の混合ガス雰囲気とした。このようにして、内管の内側12を交互に減圧および加圧することにより、試料11の亀裂内に特定濃度の水蒸気および四塩化珪素を供給できる。またこの実験装置では、内管の内側12が炭化室、内管の外側、即ち外管の内側13が燃焼室に対応することになる。
【0029】
反応条件は、雰囲気温度1000℃、四塩化珪素濃度8〜26容量%、水蒸気濃度140〜300mg/Nl(ノルマルリットル)で、内管を交互に減圧および加圧するCVD補修サイクルを50サイクル実施した。その後、四塩化珪素の供給を停止し、内管12の外管13に対する差圧が+100から+10mmH2Oに低下する時間(以下、降圧時間)を測定し、気密性を比較した。それとともに、試料11を長手方向に切断し、補修層の状態を顕微鏡により観察し、均一性を調査した。
【0030】
その結果、水蒸気濃度を220mg/Nl(ノルマルリットル)以上にすると、図4に示すように、CVD補修後の降圧時間が著しく長くなり、試料亀裂部の気密性を高くできることがわかる。また、四塩化珪素濃度を、18容量%以上にすると、図5に示すように、CVD補修後の降圧時間が著しく長くなり、試料亀裂部の気密性を高くできることがわかる。
【0031】
補修層の顕微鏡による観察結果では、ドライシール材の個々の粒子が互いに連結しており、気孔は見られるものの連続した通路は減少している傾向が見られる。これに対して、ドライシール材を焼結させただけの場合は、ドライシール材の個々の粒子が明瞭に見られ、互いに連結している様子が見られない。また、試料煉瓦の長手方向全域(コークス炉隔壁の厚さに相当)にわたって均一に補修できることも確認された。
【0032】
以上の調査結果に基づき、試験コークス炉(250kg型、炭化室内容積:約0.5m3 )を用いて、CVD補修を実施した。
【0033】
まず、ドライシーリング材(溶融石英微粉末を主成分とした800〜950℃で焼結する無機粉末)を炭化室内に吹込み、隔壁の亀裂の内部を予備充填した。
【0034】
その後、炭化室内を水蒸気エジェクタで吸引して、大気との差圧で−40mmH2Oまで減圧することにより、燃焼排ガス中の水蒸気を隔壁の亀裂内部に供給した。次いで、炭化室の排気ラインを水封により閉鎖し、四塩化珪素を窒素ガスで希釈して(8〜13vol.%)炭化室内に吹込み、大気との差圧で最大150mmH2Oまで加圧した。このようにして、前述の式(1)に示す反応を生じさせ、二酸化珪素を発生させる一連の操作(サイクル)を繰返した。
【0035】
CVD補修の効果は、炭化室の排気ラインを水封により閉鎖し、窒素ガスを50Nl/minの流量で炭化室内に吹込み、大気との差圧を測定してガスシール性の変化で評価した。CVD補修サイクルを繰返すと、図6に示すように、ガスシール性が向上する、即ち窒素ガス吹込みによる炭化室内の大気に対する差圧が高くなり、炭化室の気密性を向上できる。
【0036】
補修効果の耐久性については、図7に示すように、補修後の空炉状態で測定した炭化室内圧の経時変化(気密性)から、ドライシールのみ(従来技術)の場合、数時間から1日程度で気密性が半減するのに対して、CVD補修の場合はほとんど気密性の低下はない。
【0037】
また、CVD補修の実稼動(石炭乾留)時の耐久性を評価するため、炭化室ガス漏れ耐用圧を測定した。ここで、炭化室ガス漏れ耐用圧とは、乾留時に炭化室を加圧し燃焼室側に火炎が吹き出す限界圧力のことを言う。CVD補修の条件としては、水蒸気濃度を250mg/Nlに富化した場合と、比較として富化しなかった場合(燃焼排ガスのみ)について測定した。
【0038】
測定結果は図8に示すように、水蒸気濃度を250mg/Nlに富化したことによるCVD補修の耐久性向上が確認された。
【0039】
【発明の効果】
この発明の方法により、隔壁を介して加熱する形式の窯炉を補修することにより、従来の方法に比べて補修効果が増大し、同じ補修時間で気密性をよく出きるため補修効率が向上し、かつ、隔壁内の補修部位全体にわたって均一に補修できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】コークス炉の構造を示す断面図である。
【図2】補修サイクルの説明図である。
【図3】CVD補修効果を調査するための実験装置の断面図である。
【図4】CVD補修後の気密性(降圧時間)に及ぼす水蒸気濃度の影響を示す図である。
【図5】CVD補修後の気密性(降圧時間)に及ぼす四塩化珪素濃度の影響を示す図である。
【図6】CVD補修サイクルの繰返しに伴うガスシール性の変化を示す図である。
【図7】補修効果の耐久性(空炉状態での気密性)を示す図である。
【図8】補修効果の耐久性(乾留時の炭化室ガス漏れ)を示す図である。
【符号の説明】
1 隔壁
2 炭化室
3 燃焼室[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for repairing a furnace wall of a partition-type furnace having a partition in the furnace, such as a partition-type heat exchanger.
[0002]
[Prior art]
A furnace having a partition in the furnace is generally known as a partition type heat exchanger, and a coke furnace is a typical furnace among them. The coke oven is a furnace for producing coke by dry distillation of coal, and a carbonizing chamber for storing coal and a combustion chamber for generating heated gas are alternately arranged via partition walls made of refractory. In the furnace, the partition walls are heated by the heated gas in the combustion chamber, and the heat is transmitted to the carbonization chamber on the opposite side of the partition walls. Coal in the carbonization chamber is pyrolyzed by heating, generating coke oven gas and proceeding with dry distillation.
[0003]
In general, dry sealing methods and thermal spraying methods have been developed as repair methods for refractories, and are also applied to repair of partition walls of partition-type furnaces. The dry sealing method is a method in which a refractory powder having sinterability is fed into a cracked portion of a partition wall and sintered in the crack for repair.
[0004]
In the thermal spraying method, the powder of the refractory is made into a semi-molten or molten state in a flame composed of oxygen and fuel gas or by burning aluminum or silicon, and is adhered to the damaged part of the refractory. For example, Japanese Patent Publication No. 62-15508 proposes a flame sprayed material applied for such a purpose.
[0005]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-81119 proposes a thermal spraying method for preventing ignition failure during thermal spraying work, fire extinguishing during repairing, and the like. This technique uses a thermal spraying machine in which a pure oxygen stream and a powder carrier gas are supplied to a thermal spray nozzle on separate lines and mixed in front of the nozzle discharge port.
[0006]
As a repair method based on a completely different principle from these methods, a method using a vapor deposition reaction (hereinafter abbreviated as CVD) has been proposed. Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-71781 discloses a method for repairing a partition wall of a partition wall heat exchanger. In this technique, a gas containing silicon tetrachloride is supplied to one space of the partition wall, and a gas containing water vapor is supplied to the other space.
[0007]
In this technique, silicon dioxide SiO 2 is precipitated by the reaction of silicon tetrachloride and water vapor in the gas. According to this principle, when a gas containing silicon tetrachloride and a gas containing water vapor come into contact with each other in a crack or the like of a refractory material of a partition wall, SiO 2 , that is, a refractory material is precipitated inside the crack or the like due to a reaction between the two . Cracks are repaired.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional repair methods have the following problems. First, in the repair work by the dry sealing method, there is a problem that it is difficult to enter the interior of the crack because the supply of the repair material is performed by blowing powder. In addition, since sintering of refractory powder is used, there is a problem that cracks occur again because the shrinkage occurs in the cracks as the sintering progresses during temperature rise or operation in the repaired empty kiln. is there.
[0009]
In the technique using thermal spraying as described in Japanese Patent Publication No. 62-15508 or Japanese Patent Laid-Open No. 6-81119, work is performed by inserting the nozzle of the thermal sprayer into the furnace from the furnace port of the furnace. bad. In particular, when a nozzle is inserted from a charging inlet as in a coke oven, there is a problem that the nozzle does not reach the interior of the furnace and the repairable range is limited.
[0010]
Further, in the thermal spraying method, the composition of the sprayed body is often different from that of the base material, and the bond between the sprayed body and the base material is insufficient. Furthermore, when the base material is altered and the strength is reduced, cracks develop from the base material side and the thermal spray repaired body falls off.
[0011]
In applying the above thermal spraying method, it is necessary to specify a damaged portion to be repaired in advance. However, the damaged part is not limited to a part that can be observed from the outside. If there is no wide opening such as a coke oven charging port, it is difficult to observe the inside of the furnace and identify the damaged part. In addition, since these methods perform work without lowering the furnace temperature, the repair work is performed in a high temperature environment and the work environment is not good.
[0012]
On the other hand, the technique described in JP-A-9-71781 is a method using CVD, and enters a crack by supplying a gas containing a reactive gas such as metal vapor and water vapor. Therefore, it is possible to reliably supply the repair material to the portion where the gas flows inside the partition wall, that is, the crack or the like, without specifying the damaged portion such as the crack position.
[0013]
Thus, although this technique is an excellent method in principle, there is a problem that the thickness of the repair layer is thin, and depending on conditions, there is a problem that the time until the airtightness is improved becomes long. In addition, the formation of the repair layer by CVD in the partition wall may be non-uniform.
[0014]
The present invention has been made to solve the above-described problems, can be repaired hot, can be easily implemented without specifying a damaged portion, and can efficiently form a uniform repair layer. It is an object of the present invention to provide a method for repairing a wall of a partition wall furnace.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
According to the present invention, in a furnace wall repair method for a partition-type furnace having a partition wall in a furnace, a gas containing silicon tetrachloride is supplied to one side of the partition wall so that the concentration of silicon tetrachloride in the atmospheric gas is 18%. The gas pressure containing the water vapor is supplied to the other side of the partition wall so that the concentration of water vapor in the atmospheric gas is 220 mg / Nl (normal liters) or more, and the pressure of the atmospheric gas on both sides of the partition wall By alternately pressurizing and reducing pressure, silicon tetrachloride and water vapor are reacted in the partition wall to deposit silicon dioxide, which is a method for repairing a furnace wall of a partition-type furnace.
[0016]
The present invention is a method for depositing a refractory by a gas reaction using CVD. First, by supplying a gas containing silicon tetrachloride from one side of the partition and a gas containing water vapor from the other side, these gases enter the crack from both sides of the partition. . Therefore, it is possible to reliably supply the repair material to the portion where the gas flows inside the partition wall, that is, the crack or the like, without specifying the damaged portion such as the crack position. When silicon tetrachloride and water vapor or the like come into contact with each other in the crack of the refractory material of the partition wall, SiO 2 is precipitated inside the crack or the like by the reaction of both, and the crack portion is repaired.
[0017]
In the present invention, the concentration of silicon tetrachloride contained in the gas containing silicon tetrachloride (dilution gas) is 18% or more. This is because the reaction rate is too slow when the concentration of silicon tetrachloride is less than this. Here, silicon tetrachloride SiCl 4 may be used only with a gas of silicon tetrachloride, or may be diluted with a gas that does not react with silicon tetrachloride. For example, N 2 or Ar may be used as the dilution gas.
[0018]
The density | concentration of the water vapor | steam contained in the gas (dilution gas) containing water vapor shall be 220 mg / Nl (normal liter) or more. This is because the reaction rate is too slow when the concentration of water vapor is less than this. As a gas (dilution gas) containing water vapor, H 2 O and N 2 pure gas may be mixed, but various combustion gases may be used. As the combustion gas, any gas obtained by burning natural gas, liquefied petroleum gas, kerosene, heavy oil, coal, coke oven gas, blast furnace gas, converter gas, or the like with air or oxygen can be used. Moreover, you may use the exhaust gas of various heating furnaces as needed.
[0019]
The gas containing silicon tetrachloride reacts with the gas containing water vapor to deposit silicon dioxide. This reaction is shown in the following formula (1).
SiCl 4 + 2H 2 O → SiO 2 + 4HCl (1)
[0020]
The deposited silicon dioxide constitutes the main part of the refractory material of the partition wall, and the thermal expansion coefficient and the like are substantially equal to the refractory material of the partition wall to be repaired.
[0021]
The appropriate reaction temperature of the gas containing silicon tetrachloride and the gas containing water vapor is preferably 600 ° C. or higher. This is because the reaction rate is too slow below 600 ° C.
[0022]
In the present invention, in order to secure the reaction rate, it is necessary to set the furnace temperature of the partition-type furnace to the reaction temperature, and this may be achieved by using the residual heat after the operation of the furnace as it is. This means that it is not necessary to wait for a long time for the furnace temperature to decrease, and the downtime of the furnace can be greatly shortened by repair work. In addition, the time required for raising the temperature of the furnace after the shutdown is greatly shortened, and the reduction in the operating rate of the furnace can be minimized.
[0023]
In this invention, since the lower limit is provided for both the concentration of silicon tetrachloride and the concentration of water vapor, the reaction is promoted even inside the crack, and the SiO 2 precipitates in the depth direction after the crack is plugged. The situation becomes uniform. Therefore, it is possible to repair almost the entire crack in the depth direction.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the coke oven will be described. The furnace wall (partition wall) of the coke oven is usually made of silica brick, and as shown in FIG. 1, in the
[0025]
Here, the water vapor as the reactive gas is the atmosphere in the combustion chamber adjusted to an appropriate water vapor concentration by adding the water vapor in the combustion exhaust gas in the
[0026]
In this way, as shown in FIG. 2, the repair cycle in which water vapor and silicon tetrachloride are alternately supplied into the partition walls is repeated to repair the partition walls. In addition, a dry seal can be applied before carrying out this repairing method to improve the repairing efficiency.
[0027]
【Example】
Using the experimental apparatus shown in FIG. 3, the CVD repair effect with respect to changes in the silicon tetrachloride concentration and the water vapor concentration was investigated. In this experimental apparatus, a double pipe is inserted into an electric furnace, and a sample (a cracked quartz brick) is fixed to a tip of the inner pipe with a quartz mortar.
[0028]
Between the outer tube and the inner tube was a mixed gas atmosphere of water vapor and nitrogen, and the
[0029]
The reaction conditions were an atmospheric temperature of 1000 ° C., a silicon tetrachloride concentration of 8 to 26% by volume, a water vapor concentration of 140 to 300 mg / Nl (normal liters), and 50 CVD repair cycles in which the inner tube was alternately depressurized and pressurized were performed. Thereafter, the supply of silicon tetrachloride was stopped, and the time during which the differential pressure of the
[0030]
As a result, it can be seen that when the water vapor concentration is 220 mg / Nl (normal liters) or more, as shown in FIG. 4, the pressure reduction time after the CVD repair is remarkably increased, and the airtightness of the cracked portion of the sample can be increased. It can also be seen that when the silicon tetrachloride concentration is 18% by volume or more, as shown in FIG. 5, the pressure reduction time after the CVD repair is remarkably increased and the airtightness of the cracked portion of the sample can be increased.
[0031]
According to the result of observation of the repair layer with a microscope, the individual particles of the dry sealing material are connected to each other, and although there are pores, continuous passages tend to decrease. On the other hand, when the dry sealing material is merely sintered, the individual particles of the dry sealing material are clearly seen, and the appearance of being connected to each other is not seen. It was also confirmed that the sample brick could be repaired uniformly over the entire lengthwise direction (equivalent to the thickness of the coke oven partition wall).
[0032]
Based on the above investigation results, CVD repair was performed using a test coke oven (250 kg type, carbonization chamber volume: about 0.5 m 3 ).
[0033]
First, a dry sealing material (inorganic powder sintered at 800 to 950 ° C. containing fused quartz fine powder as a main component) was blown into the carbonization chamber to pre-fill the cracks in the partition walls.
[0034]
Thereafter, the inside of the carbonization chamber was sucked with a water vapor ejector and reduced to −40 mmH 2 O with a pressure difference from the atmosphere, thereby supplying water vapor in the combustion exhaust gas into the cracks in the partition walls. Next, the exhaust line of the carbonization chamber is closed with a water seal, silicon tetrachloride is diluted with nitrogen gas (8 to 13 vol.%), And blown into the carbonization chamber, and the pressure is increased to a maximum of 150 mmH 2 O by the pressure difference from the atmosphere. did. In this manner, a series of operations (cycles) for generating the reaction shown in the above-described formula (1) and generating silicon dioxide were repeated.
[0035]
The effect of the CVD repair was evaluated by changing the gas sealing property by closing the exhaust line of the carbonization chamber with a water seal, blowing nitrogen gas into the carbonization chamber at a flow rate of 50 Nl / min, and measuring the differential pressure from the atmosphere. . When the CVD repair cycle is repeated, as shown in FIG. 6, the gas sealability is improved, that is, the differential pressure with respect to the atmosphere in the carbonization chamber due to nitrogen gas blowing is increased, and the airtightness of the carbonization chamber can be improved.
[0036]
As shown in FIG. 7, the durability of the repair effect is from a few hours to 1 in the case of only dry seal (conventional technology) from the time-dependent change (airtightness) of the pressure in the carbonization chamber measured in the state of the furnace after repair. In the case of CVD repair, there is almost no decrease in airtightness, whereas the airtightness is halved in about days.
[0037]
Moreover, in order to evaluate the durability at the time of actual operation of CVD repair (coal dry distillation), the carbonization chamber gas leakage resistance pressure was measured. Here, the carbonization chamber gas leakage resistance pressure refers to a limit pressure at which the carbonization chamber is pressurized during dry distillation and a flame blows out to the combustion chamber side. As the conditions for the CVD repair, the case where the water vapor concentration was enriched to 250 mg / Nl and the case where the water vapor concentration was not enriched (combustion exhaust gas only) were measured.
[0038]
As shown in FIG. 8, the measurement results confirmed that the CVD repair durability was improved by enriching the water vapor concentration to 250 mg / Nl.
[0039]
【The invention's effect】
By repairing a kiln that is heated through a partition wall by the method of the present invention, the repair effect is increased as compared with the conventional method, and the repair efficiency is improved because the airtightness is well obtained in the same repair time. And it can repair uniformly over the whole repair site | part in a partition.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a coke oven.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a repair cycle.
FIG. 3 is a cross-sectional view of an experimental apparatus for investigating a CVD repair effect.
FIG. 4 is a diagram showing the influence of water vapor concentration on hermeticity (pressure reduction time) after CVD repair.
FIG. 5 is a diagram showing the influence of silicon tetrachloride concentration on hermeticity (pressure reduction time) after CVD repair.
FIG. 6 is a diagram showing a change in gas sealing performance with repeated CVD repair cycles.
FIG. 7 is a diagram showing durability of repair effect (airtightness in an empty furnace state).
FIG. 8 is a diagram showing the durability of the repair effect (carbonization chamber gas leakage during dry distillation).
[Explanation of symbols]
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