JP2000039127A

JP2000039127A - 廃棄物用焼却炉

Info

Publication number: JP2000039127A
Application number: JP10206412A
Authority: JP
Inventors: Tatsuo Goto; 達男後藤
Original assignee: SHINSEI DENTAL LAB KK; SHINSEI DENTAL LABORATORY KK
Current assignee: SHINSEI DENTAL LAB KK; SHINSEI DENTAL LABORATORY KK
Priority date: 1998-07-22
Filing date: 1998-07-22
Publication date: 2000-02-08

Abstract

(57)【要約】【課題】耐熱腐食性に優れた廃棄物用焼却炉を提供す
る。【解決手段】金属製の焼却炉本体１の内壁面を構成す
る金属板11上に、耐熱性コンクリートプレート12を敷設
する。この金属板11と耐熱性コンクリートプレート12と
の間には、耐熱性繊維質断熱材13を介在させる。また、
耐熱性コンクリートプレート12は、アルミナ、ムライト
などの粉末状耐熱性セラミックと、棒状耐熱性セラミッ
クと、アルミナセメントとを含有する。棒状耐熱性セラ
ミックの径：長さの比は、１：３〜１：８の範囲内にあ
るのが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、耐熱腐食性に優れ
た廃棄物用焼却炉に関する。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】廃棄物の焼却炉などの
燃焼炉は、内部温度が非常に高温になるため、鉄系合金
などの金属により中空壁を有する二重構造の炉本体を構
成し、この中空壁内に水を充填したいわゆるウォーター
ジャケット型のものが用いられてきた。しかしながら、
このようなウォータージャケット型の燃焼炉では、廃棄
物などを燃焼させた場合、硫化物や塩化物が生じるた
め、熱腐食が激しく耐用年数が短いという問題点があっ
た。

【０００３】また、粉末状のアルミナフィラーとアルミ
ナセメントとを含有する耐熱性コンクリート組成物など
のブロックを積み立てて、ブロック製の焼却炉を構成す
ることが考えられる。しかしながら、このような耐熱性
コンクリート組成物のブロックを積み立ててなる焼却炉
では、焼却炉の一部でも熱腐食などにより消耗すると焼
却炉全体を再建しなければならないため、焼却炉を長期
間停止しなければならないおそれがあり、また結果的に
耐用年数が短くなるという問題点があった。

【０００４】さらに、金属製の焼却炉において、粉末状
のアルミナフィラーとアルミナセメントとを含有する耐
熱性コンクリート組成物を内壁面に塗り付けたり、該耐
熱性コンクリート組成物からなるコンクリートプレート
を敷設したりして焼却炉を構成することが考えられる。
しかしながら、近年、エネルギーの有効利用の見地か
ら、産業廃棄物や一般廃棄物、あるいはこれらから製造
されるごみ固形燃料(ＲＤＦ)などを焼却する際の熱を発
電や熱源などとして利用することが行われるようになっ
てきており、このような廃棄物を燃焼させて、その廃熱
を利用する場合、エネルギー効率の点からはより高温で
燃焼させることが要求されるようになってきている。こ
のため、従来の耐熱性コンクリート組成物では、熱膨張
の差によりプレートに熱亀裂が生じやすいという問題が
ある。

【０００５】本発明は、これらの課題に鑑みてなされた
ものであり、耐熱性に優れた廃棄物用焼却炉焼却炉を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的に鑑み鋭意研究
の結果、本発明者は、アルミナ、ムライトなどの粉末状
耐熱性セラミックと、棒状耐熱性セラミックと、アルミ
ナセメントとからなる耐熱性コンクリート組成物により
プレートを製造し、このプレートを金属製の焼却炉の内
壁面に敷設すれば、焼却炉の耐熱性が向上するとともに
熱腐食を抑制することができ、しかもこのコンクリート
組成物によるプレートは、亀裂強度が向上しているため
熱亀裂が生じにくいものであることを見出し、本発明に
想到した。

【０００７】すなわち、本発明の請求項１記載の廃棄物
用焼却炉は、金属製の焼却炉本体の内壁面に、粉末状耐
熱性セラミックと棒状耐熱性セラミックとアルミナセメ
ントとを含有する組成物からなる耐熱性コンクリートプ
レートを敷設したものである。

【０００８】また、請求項２記載の廃棄物用焼却炉は、
請求項１において、前記焼却炉本体の内壁面と前記耐熱
性コンクリートプレートとの間に耐熱性繊維質断熱材を
設けたものである。

【０００９】請求項３記載の廃棄物用焼却炉は、請求項
１又は２において、前記焼却炉本体の内壁面と前記耐熱
性コンクリートプレートとの間にキャスタブルセラミッ
ク層を形成したものである。

【００１０】請求項４記載の廃棄物用焼却炉は、請求項
１乃至３のいずれか１項において、前記棒状耐熱性セラ
ミックの径：長さの比が１：３〜１：８の範囲内にある
ものである。

【００１１】さらに、請求項５記載の廃棄物用焼却炉
は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記耐熱
性コンクリートプレートが孔を有し、固着部材を前記孔
を嵌挿して前記焼却炉本体の内壁面に固着することによ
り敷設されているものである。

【００１２】

【発明の実施形態】以下、本発明の廃棄物用焼却炉につ
いて詳細に説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例である焼却炉を
示しており、同図において、焼却炉本体１は、金属板に
よる二重構造となっており、その中空壁２内には、水Ｗ
が充填された、いわゆるウォータージャケット型となっ
ている。この焼却炉本体１の下側の一方には廃棄物の投
入口３が、他方には焼却灰の排出口４がそれぞれ形成さ
れており、また、上側には煙口５が形成されている。そ
して、この焼却炉本体１の煙口５は、調温塔、各種フィ
ルター（図示せず）などを経て外部に連通しており、さ
らにこの焼却炉には必要に応じてボイラー装置などの熱
交換器（図示せず）が付設されている。

【００１４】上述したような焼却炉において、焼却炉本
体１内でごみ固形燃料などの廃棄物を燃焼させると、焼
却炉本体１内は、非常に高温になる上に塩素系ガスや硫
化物ガスに晒されることになるため熱腐食が生じ易い。
そこで、本実施例においては、図２及び図３に示すよう
に焼却炉本体１の内壁面１Ａを構成する金属板11上に、
耐熱性コンクリートプレート12を多数敷設した構造を採
用し、さらに両者間に耐熱性繊維質断熱材13を介在させ
ている。この耐熱性コンクリートプレート12は、長さ１
０〜２００ｃｍ、幅１０〜１００ｃｍ、厚さ２〜１０ｃ
ｍ程度の矩形板状で四隅に孔12Ａが形成されていて、ボ
ルト14などの固着部材をあらかじめ金属板11に螺合など
により固着し、この孔12Ａをボルト14に挿入した後ナッ
ト15を締めることによりに多数敷設されている。なお、
この耐熱性繊維質断熱材13とは、シリカファイバーやア
ルミナファイバーなどの耐熱性セラミックからなるフェ
ルトやブランケットのことである。

【００１５】また、耐熱性コンクリートプレート12は、
耐熱性コンクリート組成物、具体的には粉末状耐熱性セ
ラミックと棒状耐熱性セラミックとアルミナセメントと
からなる。本発明において使用する粉末状耐熱性セラミ
ックとは、シリカ、アルミナ、ジルコニアなどの酸化物
系セラミックや、ムライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素な
どの非酸化物系セラミックの粉末状フィラーを用いるこ
とができる。耐熱性の点では窒化ケイ素、炭化ケイ素な
どの方が優れるが、汎用性、コストなどので点でアルミ
ナ、ムライトの粉末状フィラーでも充分である。

【００１６】また、棒状耐熱性セラミックとしては、前
述した粉末状耐熱性セラミックと同じセラミックを用い
ることができ、その断面形状は円形である必要はなく、
異形であってもよく、また直棒状である必要はなく、屈
曲あるいは湾曲棒状であってもよい。ただし、その熱膨
張率が、粉末状耐熱性セラミックと同じ、もしくはわず
かに小さいものを選択して使用するのが好ましい。棒状
耐熱性セラミックの熱膨張率の方が粉末状耐熱性セラミ
ックよりも大幅に大きいと、棒状耐熱性セラミックの膨
張により得られる耐熱性コンクリートプレート12にかえ
って熱亀裂を生じ易くなることがある。この棒状耐熱性
セラミックとしては、その径（平均径）が１〜１２ｍｍ
程度のものを用いるのが好ましい。さらに、前記棒状耐
熱性セラミックの径（平均径）対長さ（平均長さ）の比
（径：長さ）が１：３〜１：８の範囲内にあるのが好ま
しい。径に対する長さの比が３より短いと十分な熱亀裂
の向上効果が得られない一方、８より長いと例えば棒状
耐熱性セラミックの径が１ｍｍ程度と細い場合には、棒
状耐熱性セラミックの曲げ強度などが不足し、あるい
は、棒状耐熱性セラミックの径が１２ｍｍ程度と太い場
合には、棒状耐熱性セラミックが自体が大きくなりすぎ
てプレート化が困難となる、などの理由により十分な亀
裂強度の向上効果が得られない。したがって、棒状耐熱
性セラミックの径対長さの比は、その径に応じて設定す
るのが望ましく、例えば、１〜１２ｍｍの径の範囲内及
び１：３〜１：８の径対長さの比の範囲内において、径
が細い側の場合にはある程度比が小さくなるように設定
し、径が太い側にある場合には、ある程度比が大きくな
るように設定するのが望ましい。なお、棒状耐熱性セラ
ミックの径は、耐熱性コンクリートプレート12の厚さの
１／３以下とするのが好ましく、大小径の異なるものを
併用するのが好ましい。

【００１７】上述したような粉末状耐熱性セラミックと
棒状耐熱性セラミックとを耐熱性に優れたアルミナセメ
ントに配合することにより耐熱性コンクリート組成物を
得ることができる。この場合アルミナセメントと、粉末
状耐熱性セラミックと、棒状耐熱性セラミックとの配合
割合は、アルミナセメント１００重量部に対して、粉末
状耐熱性セラミックが３００〜６００重量部であり、棒
状耐熱性セラミックが１００〜５００重量部であるのが
好ましい。アルミナセメントに対して、粉末状耐熱性セ
ラミックが３００重量部未満では、得られる耐熱性コン
クリートプレート12の機械的強度が十分でない一方、６
００重量部を超えるとかえって機械的強度が低下する。
また、棒状耐熱性セラミックが１００重量部未満では、
得られる耐熱性コンクリートプレート12の耐熱亀裂性の
向上効果が十分でない一方、５００重量部を超えると機
械的強度が低下する。

【００１８】なお、耐熱性コンクリート組成物には、前
述した各成分の他、必要に応じて、コロイダルシリカ、
アルミナゾル、アルミン酸ソーダ、ケイ酸ソーダ、ケイ
酸カリウム、結着剤などの添加剤を適宜配合することが
できる。

【００１９】耐熱性コンクリートプレート12は、粉末状
耐熱性セラミック、棒状耐熱性セラミック及びアルミナ
セメントに必要に応じてコロイダルシリカ、結着剤など
の添加剤を配合し、これに適量の水を加えて混練し、こ
れを耐熱性コンクリートプレート12の形状を有する型枠
内に流し込み固化することにより得ることができる。

【００２０】このような耐熱性コンクリート組成物から
なる耐熱性コンクリートプレート12は、アルミナセメン
トが粉末状耐熱性セラミック及び棒状耐熱性セラミック
の表面を覆いかつ間隙を満たし、この際、棒状耐熱性セ
ラミックが広い範囲のアルミナセメント及び粉末状耐熱
性セラミックと接触して固着することになるので、この
耐熱性コンクリートプレート12に機械的な力がある程度
加わったとしても、この棒状耐熱性セラミックによる結
着力により亀裂が生じにくくなっており、また、万一亀
裂が生じたとしてもそれ以上開裂しにくくなっている。
したがって、このような耐熱性コンクリートプレート12
を焼却炉本体１の内壁面を構成する金属板11上に多数敷
設することにより、セラミック本来の耐熱腐食性を金属
製の焼却炉本体１に付与することができるとともに、耐
熱性コンクリートプレート12自体が熱亀裂を生じにくい
ため耐久性に優れたものとすることができる。しかも、
耐熱性コンクリート組成物のブロックを積み重ねて一体
的に焼却炉本体を構成するよりも、大型化が可能でコス
ト的にも実用的なものである。その上、熱腐食や熱履歴
により損傷しやすい耐熱性コンクリートプレート12のみ
を取りかえることが可能であるので、その修繕が短期間
で済むため、焼却炉本体１の運転停止期間が短くて済む
ばかりか、定期的に修繕が可能となるため、焼却炉本体
１自体の耐用年数を大幅に延長することが期待できる。

【００２１】上述したような本実施例の廃棄物用焼却炉
は、金属製の焼却炉本体１の内壁面を構成する金属板11
上に、粉末状耐熱性セラミックと棒状耐熱性セラミック
とアルミナセメントとを含有する組成物からなる耐熱性
コンクリートプレート12を敷設したものであるので、従
来の金属製の焼却炉における熱腐食の問題が改善されて
いるとともに、耐熱性自体も向上したものとなってお
り、腐食性ガスを生じ易い廃棄物の燃焼に好適なものと
なっている。なお、本明細書中において廃棄物とは、産
業廃棄物、一般廃棄物、汚泥スラジなどのみならず、こ
れらから得られるゴミ固形燃料（ＲＤＦ）を含む。特
に、本実施例においては、金属板11と、耐熱性コンクリ
ートプレート12との間に耐熱性繊維質断熱材13を介在さ
せているので、焼却炉本体１の断熱性が一層向上したも
のとなっている。さらに、耐熱性コンクリートプレート
12を構成する棒状耐熱性セラミックとして、径：長さの
比が１：３〜１：８の範囲内のものを使用することによ
り、耐熱性コンクリートプレート12の機械的強度が良好
で、熱亀裂を一層生じにくくすることができる。特にコ
ンクリートプレート12に孔12Ａを形成し、ボルト14とナ
ット15、あるいはビスなどの固着部材を前記孔12Ａを嵌
挿して前記焼却炉本体の内壁面１Ａに固着することによ
り敷設されているので、耐熱性コンクリートプレート12
の取り付けが容易であり、また、耐熱性コンクリートプ
レート12のみを取りかえることが可能となっている。

【００２２】以上、本発明の廃棄物用焼却炉について添
付図面を参照してきたが、本発明は前記実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の思想の範囲内で種々の変形
実施が可能である。例えば、前記実施例においては、焼
却炉本体１の内壁面１Ａと前記耐熱性コンクリートプレ
ート12との間に耐熱性繊維質断熱材13を設けているが、
この耐熱性繊維質断熱材13の代わりにアルミナ、ムライ
トなどのキャスタブルセラミック層を形成してもよい
し、あるいは、耐熱性繊維質断熱材13の内壁面１Ａ側あ
るいは耐熱性コンクリートプレート12にさらにキャスタ
ブルセラミック層を形成してもよい。このように耐熱性
コンクリートプレート12の内側に塗り付けあるいは貼着
によりキャスタブルセラミック層を構成することによ
り、焼却炉本体１の耐熱性をさらに向上させることがで
きる。また、前記実施例においては、焼却炉本体１とし
てウォータージャケット型のものを用いたが、本発明の
構成を採用すれば、焼却炉本体１の耐熱性が大幅に改善
されるので、場合によってはこのような二重構造を採用
する必要はない。

【００２３】

【実施例】以下の具体的実施例により本発明をより詳細
に説明する。実施例１〜３及び比較例１径（平均値）対長さ（平均値）の比が異なる３種類の棒
状アルミナフィラーを用意した。

【００２４】Ａ：平均径２ｍｍ、平均長さ９．５ｍｍ、径：長さ＝
１：４．５Ｂ：平均径３．３ｍｍ、平均長さ１８．５ｍｍ、径：長
さ＝１：５．６Ｃ：平均径６．４ｍｍ、平均長さ１６．８ｍｍ、径：長
さ＝１：２．６２５アルミナセメント１００重量部に対して、これらの棒状
アルミナフィラー３００重量部と、粉末状アルミナフィ
ラー４５０重量部と、さらに適量の水及び結着剤とをそ
れぞれ配合してコンクリート組成物を得た（実施例１〜
３）。また、比較のために棒状アルミナフィラーを用い
ない以外は同様にしてコンクリート組成物を調製した
（比較例１）。これらのコンクリート組成物を型枠内に
流し込み１０ｃｍ×１０ｃｍ×２ｃｍの耐熱性コンクリ
ートプレートをそれぞれ得た。

【００２５】これらの耐熱性コンクリートプレートを１
０００℃で数時間の熱履歴後、５００ｇの鉄球を１００
ｃｍの高さから落下させて、落下衝撃試験を行ったとこ
ろ、棒状アルミナフィラーＡを用いたコンクリート成形
体（実施例１）及び棒状アルミナフィラーＢを用いたコ
ンクリート成形体（実施例２）には、表面上亀裂は認め
られなかった。また、棒状アルミナフィラーＣを用いた
コンクリート成形体（実施例３）には、表面に細い亀裂
が認められたが手では破壊できなかった。これに対し、
棒状アルミナフィラーを用いなかった比較例１による成
形体は、亀裂が生じ、そこから手で容易に破壊可能とな
っていた。

【００２６】さらに、各実施例の耐熱性コンクリートプ
レートをアルミナ製のフェルトを介在させて鋼板に取り
付け、硫化物及び塩素系ガスの存在下に１０００℃で数
日間晒した後、耐熱性コンクリートプレート及びアルミ
ナ製のフェルトを外して目視により鋼板を観察したとこ
ろ、露出部には激しい熱腐食が認められたが被覆部には
熱腐食は認められなかった。

【００２７】

【発明の効果】本発明の請求項１記載の記載の廃棄物用
焼却炉は、金属製の焼却炉本体の内壁面に、粉末状耐熱
性セラミックと棒状耐熱性セラミックとアルミナセメン
トとを含有する組成物からなる耐熱性コンクリートプレ
ートを敷設したものであるので、従来の金属製の焼却炉
における熱腐食の問題が改善されているとともに、耐熱
性自体も向上したものとなっており、腐食性ガスを生じ
易い廃棄物の燃焼に好適である。

【００２８】また、請求項２記載の廃棄物用焼却炉は、
請求項１において、前記焼却炉本体の内壁面と、耐熱性
コンクリートプレートとの間に耐熱性繊維質断熱材を設
けたものであるので、焼却炉本体の断熱性が一層向上し
たものとなっている。

【００２９】請求項３記載の廃棄物用焼却炉は、請求項
１又は２において、前記焼却炉本体の内壁面と前記耐熱
性コンクリートプレートとの間にキャスタブルセラミッ
ク層を形成したものであるので、焼却炉本体１の耐熱性
をさらに向上させることができる。

【００３０】請求項４記載の廃棄物用焼却炉は、請求項
１乃至３のいずれか１項において、前記棒状耐熱性セラ
ミックの径：長さの比が１：３〜１：８の範囲内にある
ものであるので、耐熱性コンクリートプレートの機械的
強度が良好で、熱亀裂が一層生じにくくなっている。

【００３１】さらに、請求項５記載の廃棄物用焼却炉
は、請求項１乃至４のいずれか１項において、前記コン
クリートプレートが孔を有し、固着部材を前記孔を嵌挿
して前記焼却炉本体の内壁面に固着することにより敷設
されているものであるので、耐熱性コンクリートプレー
トの取り付けが容易で、しかも、耐熱性コンクリートプ
レートごとに着脱して取り替え可能となっている。この
ため、焼却炉の修繕が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の廃棄物用焼却炉を示す概略図である。

【図２】前記焼却炉の炉壁の構造を示す概略図である。

【図３】前記炉壁に取り付ける耐熱性コンクリートプレ
ートを示す斜視図である。

【符号の説明】

１焼却炉本体 11 金属板（焼却炉本体の内壁面） 12 耐熱性コンクリートプレート 13 耐熱性繊維質断熱材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属製の焼却炉本体の内壁面に、粉末状
耐熱性セラミックと棒状耐熱性セラミックとアルミナセ
メントとを含有する組成物からなる耐熱性コンクリート
プレートを敷設したことを特徴とする廃棄物用焼却炉。
【請求項２】前記焼却炉本体の内壁面と前記耐熱性コ
ンクリートプレートとの間に耐熱性繊維質断熱材を設け
たことを特徴とする請求項１記載の廃棄物用焼却炉。
【請求項３】前記焼却炉本体の内壁面と前記耐熱性コ
ンクリートプレートとの間にキャスタブルセラミック層
を形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の廃棄
物用焼却炉。
【請求項４】前記棒状耐熱性セラミックの径：長さの
比が１：３〜１：８の範囲内にあることを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１項記載の耐熱性コンクリート
組成物。
【請求項５】前記耐熱性コンクリートプレートが孔を
有し、固着部材を前記孔を嵌挿して前記焼却炉本体の内
壁面に固着することにより敷設されていることを特徴と
する請求項１乃至４のいずれか１項記載の耐熱性コンク
リート組成物。