JP6555016B2 - コークス炉炭化室炉壁の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、コークス炉炭化室炉壁の補修方法に関するものであり、特に炭化室の炉壁に生じた破孔を補修する方法に関するものである。

室炉式コークス炉では、炭化室と燃焼室が交互に配置され、図３（ａ）に示すように、炭化室２と燃焼室４１とは煉瓦製の壁（炉壁３）で隔てられている。炭化室２内に原料の石炭を装入し、燃焼室４１において燃焼ガスを燃焼させて炉壁３を通じて炭化室２に熱を供給して石炭を加熱し、乾留してコークスを製造する。乾留完了後は、炭化室２の一方の端部から押出機を装入して、他方の端部からコークスを押し出す。

コークス炉の操業、特にコークスの押し出しに際しては、炉内のコークスが炉壁３を摺動しつつ移動するに伴って炉壁３が損耗、減肉し、コークス炉を長期にわたって使用すると炉壁３を構成する煉瓦が脆弱になることもあり、炉壁表面には図３（ｂ）に示すようにえぐれ損耗部８が形成される。えぐれ損耗部８では、炉壁３を構成する煉瓦の上下、左右間の結合力が弱まり、炉壁３を構成する煉瓦が半個〜１個から複数個、燃焼室側に脱落し、その結果として、炭化室２と燃焼室４１間を貫通する破孔５が形成されることとなる（図３（ｃ）（ｄ））。

炭化室２の炉壁３に破孔５が形成されると、当該炭化室２に石炭を装入できないために操業が停止する。また破孔５の形成に気づかずに石炭を炭化室２に装入してしまうと、破孔５を通して燃焼室４１側に石炭が流入して、燃焼室４１の機能を妨げることになる。

従来、破孔補修の方法としては、炭化室の温度を大幅に低下させて、人が断熱箱に入って破孔部の煉瓦積替えをおこなっているが、炉壁を構成する煉瓦は珪石煉瓦であるため６００℃付近で熱膨張率が急激に変化する変態点があるため、煉瓦に亀裂がはいりやすくなる。また、４００〜５００ｍｍ程度の狭い炭化室内での作業であるため煉瓦が脱落した場合は危険である。

特許文献１には、破孔を有する炉壁の一方の側（例えば炭化室）から溶射によって破孔を修復するに際し、炉壁の他方の側（例えば燃焼室）の上部から耐熱性の当て板を挿入して炉壁の破孔部に押しつけ、溶射を行っている。この方法では、炭化室側と燃焼室側の２方向から作業を行う必要があり、さらに燃焼室の上部点検孔は１００ｍｍφ程度の開口であって、上部点検孔から破孔部を観察しつつ作業を行うことはきわめて困難であり、長時間を要する。また、燃焼室内部の圧力変動によって上部点検孔から炎が噴出する懸念があるため、燃焼室の内部を負圧にするための処置が必要となる。さらに、燃焼室の上部点検孔のうち、炭化室窯口近傍に位置するものについては、上部点検孔の上部に上昇管メンテナンス用のデッキなどが配設されているため、炉壁の破孔が窯口近傍に形成された場合は補修ができない。

特許文献２、３には、燃焼室の上部から挿入した水冷ランスで亀裂（破孔部）を検出し、同じ水冷ランスの吹き出しノズルから不定形耐火物を吹き出して亀裂開口部を閉塞した上で、炭化室側の上部から挿入した補修ヘッドのプラズマ溶射ガンから補修材を亀裂開口部に放射して亀裂内に充填させる方法が開示されている。この方法も、特許文献１記載の方法と同様に炭化室側と燃焼室側の２方向から作業を行う必要があり、特許文献１と同様の問題を有している。また、破孔部の開口面積が大きい場合には、吹き出しノズルから吹き出した不定形耐火物で開口部を閉塞することは困難である。

特許文献４に記載の方法は、炭化室内に挿入した専用のマニピュレータによって、まず破孔部の形状を計測し、破孔部の形状に合わせた形状の耐火物を製作して、当該耐火物を破孔部にはめ込みその上を溶射する方法である。専用のマニピュレータは高額であり、破孔部の形状にあわせた形状の耐火物を別途製作する必要があるため補修に時間がかかる。また、破孔部の形状にあわせた形状の耐火物のはめ込み方式であるため、えぐれ損耗部には適さない。

特許文献５には、貫通孔に貫通孔断面閉塞物を挿入して炉壁の一方側に凹部を形成し、この凹部に一次溶射充填層を形成し、次に貫通孔断面閉塞物を除去し、この貫通孔断面閉塞物の除去によって形成された他方面の凹部に二次溶射充填層を形成する方法が開示されている。この方法も、閉塞物の挿入と除去、二次溶射を炭化室側で行い、一次溶射を燃焼室側で行う必要があり、上記特許文献１〜３と同様な問題を有している。また従来例として、貫通孔の側壁下面と上面のそれぞれに対して、溶射角略４５°で溶射施工帯を形成する方法が紹介されており、貫通孔の径が大きい場合は完全な閉塞が困難であり、所謂吹き抜けの状態になる、と記載されている。

特開２０１４−０４０５０２号公報 特開昭６２−２８８６８５号公報 特開昭６２−２８８６８６号公報 特開２００８−２０２００４号公報 特開平３−２７９７８５号公報 特開２００４−２７７５２７号公報

本発明は、炭化室の炉壁に生じた破孔を補修する方法であって、人が炭化室内に入って作業する必要がなく、炭化室側からのみの作業で破孔の補修を可能にするコークス炉炭化室炉壁の補修方法を提供することを目的とする。

即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）コークス炉の炭化室と燃焼室とを隔てる煉瓦製の壁（以下単に「炉壁」という。）に形成された、炭化室と燃焼室間を貫通する破孔（以下単に「破孔」という。）を補修する方法であって、
炭化室上部の装入口から耐火物保持具を炭化室内に挿入し、耐火物保持具には不定形耐火物を保持し、挿入した耐火物保持具によって破孔部の破面に不定形耐火物を付着させて不定形耐火物層を形成し、
可燃板であってその表面に不定形耐火物層を被着したもの（以下「耐火物被着可燃板」という。）を炭化室内に挿入し、当該耐火物被着可燃板を前記破孔部の破面に付着させた不定形耐火物層に押しつけ、
炭化室の窯口から炭化室内に挿入した溶射装置によって、前記耐火物被着可燃板表面及びその周辺の炉壁面に溶射層を形成し、破孔を閉塞させることを特徴とするコークス炉炭化室炉壁の補修方法。
（２）破孔を閉塞した後もさらに溶射を継続し、補修すべき部位の壁面位置毎の補修深さに応じて溶射肉盛量を調整し、溶射後の溶射肉盛層表面を稼働煉瓦面に揃えることを特徴とする上記（１）に記載のコークス炉炭化室炉壁の補修方法。

本発明は、炭化室の炉壁に生じた破孔を補修するに際し、装入口から挿入した耐火物保持具によって破孔部の破面に不定形耐火物を付着させて不定形耐火物層を形成し、破孔部に形成した不定形耐火物層に溶射装置によって溶射層を形成し、破孔を閉塞させる。これにより、人が炭化室内に入って作業する必要がなく、炭化室側からのみの作業で破孔の補修が可能となる。

本発明はまた、炭化室の炉壁に生じた破孔を補修するに際し、装入口から挿入した耐火物保持具によって破孔部の破面に不定形耐火物を付着させて不定形耐火物層を形成し、耐火物被着可燃板を炭化室内に挿入して上記不定形耐火物層に押しつけて仮固定し、溶射装置によって耐火物被着可燃板表面及びその周辺の炉壁面に溶射層を形成し、破孔を閉塞させる。これにより、破孔部の破孔開口高さが高い場合においても、破孔を閉塞させることができる。

本発明で用いるコークス炉の診断補修装置の全体を示す図である。 診断補修装置を用いた診断補修状況を示す図であり、（ａ）は診断補修装置の部分図、（ｂ）〜（ｅ）はＡ−Ａ矢視図であり、（ｂ）は距離計で炉壁との距離を計測する状況、（ｃ）〜（ｅ）は溶射装置で炉壁に溶射を行う状況を示す図である。 炉壁の炉長方向から見た断面図であり、（ａ）は健全な炉壁、（ｂ）はえぐれ損耗部が形成された状況、（ｃ）（ｄ）はさらに破孔が形成された状況を示す。 本発明の炉壁補修方法を示す炉壁の炉長方向から見た断面図であり、（ａ）は破孔形成状況、（ｂ）は不定形耐火物施工状況、（ｃ）は不定形耐火物層形成状況、（ｄ）（ｅ）は溶射状況、（ｆ）は溶射層形成状況を示す。 本発明の炉壁補修方法を示す炉壁の炉長方向から見た断面図であり、（ａ）は破孔形成状況、（ｂ）は不定形耐火物施工状況、（ｃ）は不定形耐火物層形成状況、（ｄ）は耐火物被着可燃板施工状況、（ｅ）は溶射層形成状況を示す。 本発明の炉壁補修方法を示す図であり、（ａ）は炉壁表面における走査状況、（ｂ）〜（ｅ）は炉壁の炉長方向から見た断面図であり、（ｂ）は距離計による深さ計測状況、（ｃ）は溶射肉盛層施工状況、（ｄ）（ｅ）は溶射肉盛層が形成された状況を示す。

本発明は、炭化室と燃焼室を隔てる煉瓦製の壁（炉壁）に発生する破孔を補修する方法に関する。図３は炉壁３の炉長方向５１から見た断面図であり、（ａ）は健全な炉壁３を示す。コークス押出時の炉壁とコークスとの摺動に起因して、炉壁３の炭化室２側表面には図３（ｂ）に示すようにえぐれ損耗部８が形成される。さらにえぐれ損耗部８では、炉壁３を構成する煉瓦が半個〜１個から複数個、燃焼室側に脱落し、その結果として、炭化室と燃焼室間を貫通する破孔５が形成されることとなる。図３（ｃ）は炉高方向５２に１段の煉瓦４が脱落し、図３（ｄ）は炉高方向５２に２段の煉瓦４が脱落して破孔５が形成されている。

本発明について、以下、第１の実施の形態、第２の実施の形態の順に説明する。破孔５の開口高さが大きく、従来の溶射法では開口を閉塞できない場合、本発明の第１の実施の形態が有効である。破孔５の開口高さがさらに大きくなった場合、本発明の第２の実施の形態が有効である。

（第１の実施の形態）
図４に基づいて、本発明の第１の実施の形態について説明する。補修前において、図４（ａ）に示すように、えぐれ損耗部８において、炉高方向５２に１段分の煉瓦４が脱落して破孔５が発生し、破孔部６を形成している。

本発明の第１の実施の形態においては、図４（ｂ）に示すように、炭化室上部の装入口９から耐火物保持具１０を炭化室内に挿入し、耐火物保持具１０には不定形耐火物１２を保持し、挿入した耐火物保持具１０によって破孔部６の破面に不定形耐火物１２を付着させて不定形耐火物層１３を形成し（図４（ｃ））、図１に示すように炭化室２の窯口４２から炭化室内に挿入した診断補修装置３１の溶射装置１４によって、破孔部６に形成した不定形耐火物層１３に溶射層１６を形成し、破孔５を閉塞させることを特徴とする。以下順次説明する。

炭化室２の上部には、原料となる石炭を装入するための装入口９が、炉長方向５１に多数配列されている（図１参照）。補修すべき破孔部６の炭化室内位置を概略把握した上で、当該破孔部６の直上に最も近い装入口９を選択する。

補修に際しては第１に、上記選択した装入口９から耐火物保持具１０を炭化室内に挿入する（図４（ｂ））。耐火物保持具１０は柄１１の先端に装着されており、耐火物保持具１０を下にして選択した装入口９から炭化室２内に挿入し、装入口９の外から柄１１の位置を調整することにより、不定形耐火物１２を保持した部分を対象とする破孔部６に近づけることができる。

耐火物保持具１０を装入口９から挿入するに先立ち、耐火物保持具１０に不定形耐火物１２を保持する。不定形耐火物１２としては、粉末耐火物を水で混練したモルタル、あるいはいわゆるプラスチックモルタルを用いることができる。一般的にプラスチックモルタルは、粘土、アルミナ粉末に水ガラス（結合剤ＳｉＯ₂（無水珪酸）とＮａ₂Ｏ（酸化ソーダ）の混合液体）を混合したモルタルをいう。そのため、耐火物保持具１０の形状としては、モルタルを壁に塗布するに際して通常に用いられるコテ状の形状のものを用いることができる。

装入口９の上から耐火物保持具１０の柄１１を操作することにより、不定形耐火物１２を保持した耐火物保持具１０を破孔部６の破面に接触させ、不定形耐火物１２を破面に付着させる。これにより、破孔部６の破面には不定形耐火物層１３が形成される（図４（ｃ））。破孔部６の破面のうち、破孔５の上部に位置する破面、破孔５の下部に位置する破面のそれぞれに不定形耐火物層１３を形成すると好ましい。それぞれ、上部不定形耐火物層１３ａ、下部不定形耐火物層１３ｂと呼ぶ（図４（ｄ）（ｅ））。破孔５開口部の上下の間隔は、不定形耐火物層１３形成前においては、上部破面と下部破面との間の距離である。それに対して、不定形耐火物層１３形成後においては、対向する上部不定形耐火物層１３ａと下部不定形耐火物層１３ｂとの間の間隔が、破孔部６の開口部の間隔となる。即ち、不定形耐火物層１３を形成することにより、破孔部６の上下方向の開口間隔を狭くすることができる。

炭化室内は高温であり、不定形耐火物１２は急速に可塑性を失うので、可塑性を有している間に不定形耐火物層１３を形成する必要がある。不定形耐火物１２として１１００℃〜１２００℃で耐用可能なプラスチックモルタルを用いた場合、不定形耐火物１２を保持した耐火物保持具１０を炭化室内に挿入してから破孔部６の破面に被着するまでの所要時間を５分以内とすれば、好適に不定形耐火物層１３を形成することができる。

不定形耐火物層１３を形成した後、第２に、破孔部６に形成した不定形耐火物層１３に溶射層１６を形成し、破孔５を閉塞させる（図４（ｄ）〜（ｆ））。溶射は、炭化室２の窯口４２から炭化室２内に挿入した診断補修装置３１の溶射装置１４によって行うことができる。例えば特許文献６に記載のコークス炉の補修装置においては、図１に示すように、診断補修装置３１は走行台車４５上に配置され、炉長方向５１に走行可能に設けられている。窯口４２から炭化室２内に診断補修装置３１の台車３２を挿入する。台車３２の炉内側先端には補修装置の駆動装置３３が装着され、図２に示すように、駆動装置３３は炉長方向５１に移動する平行移動機構３４と、アーム３６を上下方向に旋回させる上下回転移動機構３５を有している。アーム３６の先端には溶射装置１４が配置される。台車３２を炉内の所定位置まで移動した上で、駆動装置３３の平行移動機構３４を利用して炉長方向５１に移動し、上下回転移動機構３５を利用してアーム３６を上下方向に旋回させることにより、アーム先端の溶射装置１４を補修対象の破孔部６付近に配置することができる。

溶射装置１４は、図２（ｃ）〜（ｅ）に示すように、溶射ノズル１５から溶融耐火物を炉壁３に向けて溶射する。溶射装置１４の溶射ノズル１５は、アーム３６の軸方向に旋回可能に配置するため、ロータリージョイント４３によって旋回可能とすると好ましい。溶射装置１４を旋回して、図２（ｄ）、図４（ｄ）に示すように溶射ノズル１５の溶射方向が上方に向かうように配置することにより、上部不定形耐火物層１３ａの下方端部の下に溶射層１６を形成することができる。また、溶射装置１４を旋回して、図２（ｅ）、図４（ｅ）に示すように溶射ノズル１５の溶射方向が下方に向かうように配置することにより、下部不定形耐火物層１３ｂの上方端部の上に溶射層１６を形成することができる。

溶射装置１４は、装置内のロータリージョイント４３で３６０°回転可能とすることができる。炭化室２を構成する対面する炉壁３のいずれを補修するに際しても、溶射装置１４の旋回によって対象とする炉壁３に溶射ノズル１５を向けさせることができる。そして、補修に際しては、溶射ノズル１５を炉壁３に対して斜めに旋回させることで、溶射ノズル１５を上方に向け、あるいは下方に向けて溶射を行い、前述のように溶射層１６を形成する。

以上のように上部不定形耐火物層１３ａ下方端部と下部不定形耐火物層１３ｂ上方端部のそれぞれに溶射層１６を成長させることにより、最終的には図４（ｆ）に示すように、破孔５の開口を溶射層１６で閉塞することができる。

従来は、上部不定形耐火物層１３ａ、下部不定形耐火物層１３ｂを形成することがなかったので、破孔部６の開口上下間隔が広すぎ、溶射によって破孔５を閉塞することができなかった。それに対して本発明は、上部不定形耐火物層１３ａ、下部不定形耐火物層１３ｂを形成することによって破孔部６の開口上下間隔を狭くした上で溶射を行うので、従来であれば溶射で開口を閉塞できなかったような破孔５についても、破孔５を閉塞することが可能となった。

なお、破孔５の開口上下間隔がそれほど広くない場合においては、上部不定形耐火物層１３ａと下部不定形耐火物層１３ｂのいずれかのみを形成した上で、溶射によって破孔５を閉塞することが可能となる。

炉壁３の破孔部６は、図３（ｃ）（ｄ）に示すように、通常は破孔部６の周辺にえぐれ損耗部８を伴って形成される。そのため、破孔部６の上下に不定形耐火物層１３を形成し、さらに溶射層１６を形成することにより、それらの層が破孔部６の炉内側表面よりも炭化室側に盛り上がったとしても、炉壁の正常な表面位置（稼働煉瓦面４４）よりも炉内側に突出することなく、これら層を形成することができる。

（第２の実施の形態）
破孔部の破孔開口の上下間隔がさらに広くなった場合、例えば図３（ｄ）に示すように煉瓦４の２段分が脱落して破孔５が形成された場合、上記第１の実施の形態では破孔部６の閉塞が困難となることがある。

図５に基づいて、本発明の第２の実施の形態について説明する。補修前において、図５（ａ）に示すように、えぐれ損耗部８において、炉高方向５２に２段分の煉瓦４が脱落して破孔５が発生し、破孔部６を形成している。

本発明の第２の実施の形態では、図５（ｂ）に示すように、炭化室上部の装入口９から耐火物保持具１０を炭化室２内に挿入し、不定形耐火物１２を保持した耐火物保持具１０によって破孔部６の破面に不定形耐火物１２を付着させて不定形耐火物層１３を形成する（図５（ｃ））までは前記第１の実施の形態と同様である。

第２の実施の形態ではその上で、図５（ｄ）に示すように、可燃板１７であってその表面に不定形耐火物層２０を被着したもの（耐火物被着可燃板１９）を炭化室２内に挿入し、耐火物被着可燃板１９を破孔部６の破面に付着させた不定形耐火物層１３に押しつけ、炭化室２の窯口４２から炭化室２内に挿入した溶射装置１４によって（図１参照）、図５（ｅ）に示すように耐火物被着可燃板１９表面及びその周辺の炉壁面に溶射層１６を形成し、破孔５を閉塞させることを特徴とする。可燃板１７とは、コークス炉の燃焼室雰囲気で燃焼可能な板を意味し、木製板１８やプラスチック板が該当する。下述のように、木製板１８が好ましい。以下、可燃板１７が木製板１８である場合を例にして説明する。

まず、木製板１８を破孔部６の形状に即して所定の大きさ・形状に切断する。破孔５の上部破面と下部破面には、上述のように不定形耐火物層１３を形成するので、切断した木製板１８の端部が、形成した不定形耐火物層１３と接触するように、木製板１８の形状を決定する。

木製板１８は、板厚が１０〜２０ｍｍ程度であると好ましい。板厚が１０ｍｍ以上であれば、木製板１８を炭化室２内に挿入してから最終的に溶射層１６の形成が完了するまでの間、炭化室内の高温環境においても必要な形状を保持することができる。また、板厚が２０ｍｍ以下であれば、上部の装入口９から耐火物被着可燃板１９を挿入するに際しても過剰な重量となることがなく、操作の困難性を回避することができる。

所定の形状とした木製板１８を、まずは水に濡らして燃えにくくし、その上で木製板１８の一方の面に不定形耐火物層２０を被着する。不定形耐火物層２０を構成する耐火物としては、粉末耐火物を水で混練したモルタル、あるいは前述のプラスチックモルタルを用いることができる。不定形耐火物層２０は厚さを２０〜４０ｍｍ程度とすると良い。不定形耐火物層２０の厚さが２０〜４０ｍｍであれば、溶射時の熱により、木製板１８が加熱されて燃焼しないで、かつ、極力軽くなるので好ましい。もちろん、不定形耐火物層２０を木製板１８の両面に被着させても良い。

図５（ｄ）に示すように、表面に不定形耐火物層２０を被着した可燃板１７（耐火物被着可燃板１９）を、吊り具２１に吊り下げて上部の装入口９から炭化室２内に挿入する。吊り具２１の上部側先端付近の位置を操作することにより、吊り具２１下端に配置した耐火物被着可燃板１９の位置を調整し、補修対象の破孔部６に近づけた上で、耐火物被着可燃板１９の上端が破孔部に形成した上部不定形耐火物層１３ａに接触し、耐火物被着可燃板１９の下端が下部不定形耐火物層１３ｂに接触するように、耐火物被着可燃板１９を破孔部６に押しつける（図５（ｄ））。これにより、耐火物被着可燃板１９が破孔部６に仮固定される。破孔部６は耐火物被着可燃板１９によって仮に閉塞される。耐火物被着可燃板１９の不定形耐火物層２０を形成した側の面は、固定する炉壁に対面する面の反対側とすると好ましいが、固定する炉壁に対面する面としても良い。

耐火物被着可燃板１９を上部不定形耐火物層１３ａ・下部不定形耐火物層１３ｂに押しつけたときに、それぞれの不定形耐火物層１３は塑性変形して耐火物被着可燃板１９を受け止める必要がある。そのため、上部不定形耐火物層１３ａ・下部不定形耐火物層１３ｂを形成してから、それぞれに耐火物被着可燃板１９を押しつけるまでの所要時間としては、高温の炭化室内において不定形耐火物層１３が十分な可塑性を有している間である必要がある。不定形耐火物層１３を形成する不定形耐火物として１１００℃〜１２００℃で耐用可能なプラスチックモルタルを用いた場合、不定形耐火物を保持した耐火物保持具１０を炭化室２内に挿入してから耐火物被着可燃板１９を押しつけるまでの所要時間を５分以内とすれば、好適に耐火物被着可燃板１９を仮固定することができる。これより長い時間をかけると、耐火物が固化して押付け時に耐火物被着可燃板１９を付着できない。

次に、図１に示すように炭化室２の窯口４２から炭化室２内に挿入した溶射装置１４によって、耐火物被着可燃板１９表面及びその周辺の炉壁面に溶射層１６を形成し、破孔５を完全に閉塞させる（図５（ｅ））。溶射装置１４としては、前記第１の実施の形態で用いた溶射装置１４と同様のものを好適に用いることができる。破孔部６は耐火物被着可燃板１９によって仮に閉塞されているので、溶射装置１４の溶射ノズル１５の溶射方向によらず、溶射流は吹き抜けを起こすことなく、破孔部６の全域にわたって溶射層１６を形成することができる。従って、溶射ノズル１５の溶射方向は、図５（ｅ）に示すように常に炉壁３に垂直な方向として溶射を行えばよい。

前述のように、炉壁３の破孔部６は、通常は破孔部６の周辺にえぐれ損耗部８を伴って形成される。そのため、破孔部６の上下に不定形耐火物層１３を形成し、耐火物被着可燃板１９を仮固定し、さらに溶射層１６を形成したとしても、炉壁３の正常な表面位置（稼働煉瓦面４４）よりも炉内側に突出することなく、溶射層１６を形成することができる（図５（ｅ））。

（溶射肉盛量の調整）
図３（ｃ）（ｄ）に示すように、炉壁３の破孔部６は、通常は破孔部６の周辺にえぐれ損耗部８を伴って形成される。そのため、第１、第２の実施の形態のいずれも、破孔５を閉塞するに十分な溶射を行った後においても、まだ溶射後の溶射層１６表面は炉壁の正常な表面位置（稼働煉瓦面４４）よりも深い位置であり、えぐれた状況が続いている（図４（ｆ）、図５（ｅ））。

そこで上記第１、第２の実施の形態のいずれも、破孔５を閉塞した後もさらに溶射を継続し、補修すべき部位の壁面位置毎の補修深さに応じて溶射肉盛量を調整することにより、溶射後の溶射肉盛層２２表面を稼働煉瓦面４４に揃えることとすると好ましい。このため本発明では、例えば特許文献６に記載のコークス炉の診断補修方法、診断補修装置を好ましく用いることができる。以下、図６に基づいて詳細に説明する。

図１に示すように、診断補修装置３１は台車３２を有し、台車３２の炉内側先端部には観察診断装置３７や補修装置４０を設置できる。台車３２は走行台車４５の上に炉長方向５１に移動可能に配置される。台車３２を炭化室窯口４２から炭化室２内に挿入し、炉長方向５１に移動することにより、先端の観察診断装置３７や補修装置４０を炭化室内の炉長方向５１任意の位置に移動することができる。図２（ａ）に示すように、先端の駆動装置３３は平行移動機構３４と上下回転移動機構３５を備える。上下回転移動機構３５によってアーム３６を上下方向に旋回することにより、アーム先端位置の炉内上下方向位置を変化させることができる。

アーム先端に観察診断装置３７を備え、観察診断装置３７には壁面との距離を測定する距離計３８を有している。距離計３８の炉内位置について、平行移動機構３４を炉長方向５１に移動することによって炉長方向５１位置を変化させ、上下回転移動機構３５でアーム３６を旋回することによって炉高方向５２位置を変化させ、炉長方向５１と炉高方向５２の２次元空間について、距離計３８と炉壁３表面との距離を計測して炉壁面の凹凸マップを作成することができる。

本発明の補修作業を開始する前、あるいは上記第１、または第２の実施の形態によって破孔部の閉塞までの工程を終了した後に、破孔部の周辺について、上記炉壁面の凹凸マップを作成する。

炉壁のうちの補修すべき部位の概略を把握した後、図１に示すように診断補修装置３１を炉内に挿入し、診断補修装置３１の駆動装置３３の移動範囲に補修すべき部位が含まれるような位置に台車３２を静置する。次いで、図２（ａ）に示す駆動装置３３の平行移動機構３４と上下回転移動機構３５によって観察診断装置３７を移動し、図６（ａ）に示すように、例えば５〜５０ｍｍ程度のピッチで壁面を走査しながら観察を行う。観察診断装置３７の距離計３８を用いることによって、えぐれ損耗部８のへこみ深さについての情報が位置の座標とともに得られる。図６（ｂ）は、第１の実施の形態で補修を行った後、距離計３８で距離を測定している状況を示す。これら観察結果に基づき、溶射肉盛量の調整を行うべき部位及びそれらの深さについて、その座標とともに正確に決定することができる。この結果をコンタ図等に処理加工して運転室にいる運転者等にわかりやすく表示する。運転者はパソコンに表示されたコンタ図内に矩形等で補修範囲と補修深さとを重ね書きして補修方法を定める。

溶射肉盛高さは、溶射装置１４の走査速度を調整することによって調整することができる。即ち補修深さが深い位置では走査速度を遅くして溶射肉盛高さを高くすることができ、補修深さが浅い位置では走査速度を速くして溶射肉盛高さを低くすることができる。これにより、補修部位の各位置について１回の走査によって損耗深さに応じた肉盛補修を行うことができ、補修すべき部位に溶射肉盛層２２を形成して周辺煉瓦面に近い平坦な溶射補修面を得ることができる。

補修箇所における溶射装置１４の走査は、駆動装置３３の動作によって行う。駆動装置３３は、２軸方向において溶射装置１４を壁面表面に沿って走査させることができる。図２（ａ）に記載の装置を例にとれば、上下回転移動機構３５による回転動作が一方の１軸、平行移動機構３４による直線動作が他の１軸を構成する。図６（ａ）に基づいて説明する。壁面の補修すべき部位（えぐれ損耗部８）において、走査線５３に沿って溶射装置１４を走査させる。２軸のうち一方の軸（上下回転移動機構３５）の位置を固定し、他の軸（平行移動機構３４）を移動させることで当該方向に溶射装置１４を走査して耐火物を溶射する。直線状の溶射装置１４走査で当該部位の補修が完了したら、一方の軸（上下回転移動機構３５）の動作で溶射装置１４を所定量移動し、再度固定し、平行移動機構３４の動作による溶射装置１４の直線移動を行う。このように順次溶射装置１４の走査を行いつつ溶射を実施する。この結果、壁面の炉壁損傷部における走査線５３の軌跡は、図６（ａ）に示すような形状となる。

上記例の溶射装置１４は、炉内の補修部位付近に停止した台車３２に配置した駆動装置３３によって駆動されるので、溶射装置１４の走査は極めて精密に行うことができる。そのため、隣り合った走査線５３同士の肉盛耐火物相互に段差が生じることもなく、溶射肉盛層２２の表面については平坦な溶射補修面を得ることができる。従って、短時間で良好な溶射補修面を形成することができる。

本発明で使用可能な溶射方式としては、耐火物をプロパン、酸素で予め溶融して吹き付けるラバーフレーム溶射方式と、金属Ｓｉを含有した耐火物を酸素と混合して吹き付け、テルミット反応により溶融させるテルミット溶射方式がある。

ラバーフレーム溶射方式の場合、溶射耐火物としては、ＳｉＯ₂：９６％、ＣａＯ：１．８％、Ｎａ₂Ｏ：１．０％の組成のものが最も好ましい。粉体の粒度は１０〜２００μｍとし、吹き付け量は毎時２０〜５０ｋｇ程度とする。溶射装置からはプロパンガスと酸素ガスを燃焼させたプロパン酸素炎を噴射し、粉体を溶融した上でレンガ表面に付着させる。吹き付け量毎時２０ｋｇの場合、プロパンガスと酸素ガスの流量はそれぞれ２５Ｎｍ³／ｈｒ、１００Ｎｍ³／ｈｒ程度とする。このような溶射条件を採用した場合、１回の直線走査で被着できる溶射耐火物の幅は５０ｍｍ程度となるので、隣り合った走査線相互間の距離は１５ｍｍ程度とすると好ましい結果を得ることができる。また、補修深さと走査速度の関係においては、補修深さが４０ｍｍであれば走査速度を１．５ｍ／ｍｉｎ程度とし、補修深さが２０ｍｍであれば走査速度を３ｍ／ｍｉｎ程度とするとよい。

テルミット溶射方式の場合、溶射材料としてはＳｉＯ₂：８４．７％、Ａｌ₂Ｏ₃：０．８％、Ｆｅ₂Ｏ₃：０．７％、ＣａＯ：１．９％、Ｎａ₂Ｏ：０．１％、金属Ｓｉ：１８．０％の組成を用いることができる。粉体の粒度は１０〜１０００μｍとし、吹き付け量が毎時４０ｋｇの場合、酸素ガス量は４０Ｎｍ³／ｈｒ程度とする。補修深さと走査速度の関係においては、補修深さが４０ｍｍであれば走査速度を０．６ｍ／ｍｉｎ程度とし、補修深さが２０ｍｍであれば走査速度を１．２ｍ／ｍｉｎ程度とするとよい。

１ コークス炉
２ 炭化室
３ 炉壁
４ 煉瓦
５ 破孔
６ 破孔部
８ えぐれ損耗部
９ 装入口
１０ 耐火物保持具
１１ 柄
１２ 不定形耐火物
１３ 不定形耐火物層
１３ａ 上部不定形耐火物層
１３ｂ 下部不定形耐火物層
１４ 溶射装置
１５ 溶射ノズル
１６ 溶射層
１７ 可燃板
１８ 木製板
１９ 耐火物被着可燃板
２０ 不定形耐火物層
２１ 吊り具
２２ 溶射肉盛層
３１ 診断補修装置
３２ 台車
３３ 駆動装置
３４ 平行移動機構
３５ 上下回転移動機構
３６ アーム
３７ 観察診断装置
３８ 距離計
４０ 補修装置
４１ 燃焼室
４２ 窯口
４３ ロータリージョイント
４４ 稼動煉瓦面
４５ 走行台車
５１ 炉長方向
５２ 炉高方向
５３ 走査線

Claims (2)

1. コークス炉の炭化室と燃焼室とを隔てる煉瓦製の壁（以下単に「炉壁」という。）に形成された、炭化室と燃焼室間を貫通する破孔（以下単に「破孔」という。）を補修する方法であって、
   炭化室上部の装入口から耐火物保持具を炭化室内に挿入し、耐火物保持具には不定形耐火物を保持し、挿入した耐火物保持具によって破孔部の破面に不定形耐火物を付着させて不定形耐火物層を形成し、
   可燃板であってその表面に不定形耐火物層を被着したもの（以下「耐火物被着可燃板」という。）を炭化室内に挿入し、当該耐火物被着可燃板を前記破孔部の破面に付着させた不定形耐火物層に押しつけ、
   炭化室の窯口から炭化室内に挿入した溶射装置によって、前記耐火物被着可燃板表面及びその周辺の炉壁面に溶射層を形成し、破孔を閉塞させることを特徴とするコークス炉炭化室炉壁の補修方法。
2. 破孔を閉塞した後もさらに溶射を継続し、補修すべき部位の壁面位置毎の補修深さに応じて溶射肉盛量を調整し、溶射後の溶射肉盛層表面を稼働煉瓦面に揃えることを特徴とする請求項１に記載のコークス炉炭化室炉壁の補修方法。

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