JP2001272175A - 耐火材の取付構造及び取付方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 取付・交換作業を簡便にかつ経済的に行うこ
とができる耐火材の取付構造及び取付方法を提供する。 【解決手段】 焼却炉・工業用加熱炉等の炉の内面部に
敷設したボイラー用のチューブ２を覆う耐火材Ｔとし
て、互いに隣接するチューブ２どうしの間の空間に配置
可能な第１耐火材Ｔ１と、チューブ２および第１耐火材
Ｔ１を被覆する第２耐火材Ｔ２とを用いた耐火材の取付
構造およびその耐火材の取付方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、焼却炉・工業用加
熱炉等の炉（以下、単に「炉」という）の内面部に敷設
したボイラー用のチューブを覆う耐火材の取付構造及び
取付方法に関する。尚、本発明に係る炉としては、例え
ば、ゴミ焼却設備の焼却炉や、石油精製・石油化学・電
力・ガス事業等における加熱炉、さらには、製鉄事業に
おける工業用加熱炉等が含まれるものとする。

【０００２】

【従来の技術】例えば、近年におけるゴミ焼却処理にあ
っては、多種多様のゴミを焼却する必要がある。その場
合には、廃棄プラスチック、ビン、生ゴミなど分別回収
し、ゴミの種類に応じた焼却処理を行う。特に、焼却処
理した場合にダイオキシンを発生させ易い廃棄プラスチ
ックの焼却処理に際しては、焼却温度を１２００℃以上
の高温としてダイオキシンの発生を阻止している。この
焼却温度は、以前の焼却温度が約８００℃程度であった
ことと比較して極めて高温となっている。

【０００３】一方、ゴミ排出量の増大に伴って焼却炉２
０の大型化が進み、前記焼却温度の高温化と相まって焼
却廃熱量も増大している。そこで、最近のゴミ焼却設備
では、焼却炉２０にボイラー設備等を併設して、燃焼廃
熱を利用した発電を行ったり、温水プールの運営等を行
うことが多くなっている。

【０００４】焼却炉２０の廃熱を利用するためには、例
えば図９および図１０に示すごとく焼却炉２０の壁部２
１などにボイラー用のチューブ２を設ける。その際、焼
却炉２０の内部で生じる熱や排ガスから前記チューブ２
を保護するために、前記チューブ２を耐火材Ｔで被覆す
る。当該耐火材Ｔは、例えば、図９に示すごとく、チュ
ーブ２の側に取り付けたボルト部材９ａに取り付ける。
さらに具体的には、前記ボルト部材９ａは、前記チュー
ブ２に係るフィン部４の所定の位置に予め取り付けてお
く。そして、前記チューブ２０および前記フィン部４に
フィットする表面形状を有すると共に前記ボルト部材９
ａに外挿可能な貫通孔８を有する耐火材Ｔを、前記ボル
ト部材９ａに挿通し、ナット部材１７を用いて固定す
る。前記貫通孔８の一方の端部には前記ナット部材１７
を埋設可能な凹部を形成してあり、ナット部材１７の締
結が終了したのち、当該凹部にキャップ部材１９を嵌入
させて耐火材Ｔの取付けが終了する。 尚、前記チュー
ブ２と耐火材Ｔとの間、および、隣接する耐火材Ｔどう
しの間には、伝熱性あるいは耐火性等を有するモルタル
１２を配している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記耐火材Ｔ
は、焼却炉２０の内部で発生する腐食性の排ガスやスラ
ッジ等により摩耗し、損傷する。このような摩耗等は、
耐火材Ｔのうち炉内側に面した部分に生じるから、摩耗
が進行した耐火材Ｔは定期的に交換する必要がある。た
だし、焼却炉２０に設けた全ての耐火材Ｔが均等に損傷
を受けているわけではなく、未だ使用可能な耐火材Ｔも
存在する場合が多い。このような場合であっても、従来
工法では一部の耐火材Ｔを取り替えるために全ての耐火
材Ｔを除去しなければならず、当該作業に際しての手間
が多大であった。特に、最近では焼却炉２０の稼働時間
が長時間化する傾向にあり、焼却炉休転期間を極力短期
化するために、耐火材Ｔを交換する場合には当該交換作
業を迅速に行う必要がある。

【０００６】また、耐火材Ｔとチューブ２との間には前
記モルタル１２が存在するため、耐火材Ｔとチューブ２
とはあたかも接着された状態にある。この状態からチュ
ーブ２に損傷を与えることなく耐火材Ｔのみを除去する
ことも容易ではない。

【０００７】さらに、前記耐火材Ｔは、前記チューブ２
の外形にフィットさせるべく複雑な形状を有しており、
耐火材Ｔの単価は決して安価なものではないから、耐火
材Ｔを完全に取り替えてしまうのは経済的とはいえな
い。

【０００８】一方、耐火材Ｔを取り付ける場合にも、従
来の取付構造では不都合な点があった。即ち、前記ボル
ト部材９ａが前記チューブ２に対して所定の位置及び姿
勢で取り付けられていない場合には、耐火材Ｔとチュー
ブ２とがフィットしなかったり、両者間の空間が増大し
て焼却炉２０の内部の熱がチューブ２に伝わり難くなる
ことがある。また、ボルト部材９ａの取付誤差が過大と
なると、隣接して配置する耐火材Ｔどうしが干渉して、
耐火材Ｔを隙間なく取り付けることができない等の不都
合も生じる。

【０００９】本発明の目的は、上記従来の問題点を解消
し、取付・交換作業を簡便にかつ経済的に行うことがで
きる耐火材の取付構造及び取付方法を提供することにあ
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】〔構成１〕本発明に係る
耐火材の取付構造は、請求項１に記載したごとく、互い
に隣接するチューブどうしの間の空間に配置可能な第１
耐火材と、前記チューブおよび前記第１耐火材を被覆す
る第２耐火材とを用いて、耐火層を２層に構成した点に
特徴を有する。 〔作用効果〕本構成のごとく、互いに隣接するチューブ
どうしの間の空間に第１耐火材を配置して第１の耐火層
を構成し、さらに、チューブおよび第１耐火材を第２耐
火材で被覆して第２の耐火層を構成しておけば、第２耐
火材のみを炉の内部空間に露出させることができる。こ
の結果、燃焼熱や燃焼排ガス等による摩耗・損傷が生じ
るのを第２耐火材のみに止めることが可能となる。つま
り、第１耐火材およびチューブには、炉内の燃焼排ガス
等が直に接触することがなく、これらの部材が損傷する
のを有効に防止することができる。よって、例えば、炉
の改修を行う場合には、第２耐火材のみを交換すればよ
く、改修作業を簡単に済ますことができる。

【００１１】また、第１耐火材および第２耐火材を任意
の特性を備えた材料で形成することで、炉壁の特性を適
宜設定することができる。特に、燃焼炎等と接触しない
第１耐火材の特性を選択することで、例えば、主に伝熱
性を発揮する炉壁を構成したり、あるいは、主に断熱性
を発揮する炉壁を構成することが可能となる。さらに、
第１耐火材は継続して使用することができるから、炉の
改修費用も低減化することができる。

【００１２】〔構成２〕本発明に係る耐火材の取付構造
は、請求項２に記載したごとく、前記第１耐火材が、前
記チューブの外面に沿うよう形成した曲面状の第１表面
と、前記炉の内部側に向く平面状の第２表面とを有して
おり、前記第２耐火材が、前記第２表面に対向する平面
状の第３表面を有するように構成することができる。 〔作用効果〕本構成のごとく、第１耐火材に、前記チュ
ーブの外面に沿うような曲面状の第１表面を形成してお
くことで、第１耐火材をチューブにフィットさせて配置
することができる。これにより、炉内で生じた熱を効率
よくチューブに伝達させることができる。さらに、第１
耐火材に、前記炉の内部側に向く平面状の第２表面を形
成し、第２耐火材に、前記第２表面に対向する平面状の
第３表面を形成することで、第１耐火材に対して第２耐
火材をフィットさせることができる。この結果、チュー
ブと第１耐火材との間に加えて、第１耐火材と第２耐火
材とに亘る隙間を少なくすることができ、炉内からチュ
ーブへの伝熱効率を高めることができる。

【００１３】〔構成３〕本発明に係る耐火材の取付構造
は、請求項３に記載したごとく、前記第１耐火材が貫通
孔を有しており、前記チューブに取り付けた耐火材支持
金具に対して前記貫通孔を外挿可能に構成すると共に、
前記耐火材支持金具を、その先端部が前記貫通孔から突
出するように構成し、前記第２耐火材に形成した有底孔
を、前記耐火材支持金具の突出先端部に外挿可能に構成
することができる。 〔作用効果〕本構成のごとく、前記チューブに取り付け
た耐火材支持金具に対して第１耐火材の貫通孔を外挿可
能に構成しておけば、第１耐火材の取り付け作業が非常
に簡単なものになる。また、第２耐火材の取付けを、第
１耐火材の貫通孔から突出した耐火材支持金具の先端部
に第２耐火材の有底孔を外挿可能にしておけば、第２耐
火材の取付作業も簡単なものとなる。しかも、一つの耐
火材支持金具によって第１耐火材と第２耐火材とを支持
することができると共に、第１耐火材と第２耐火材との
位置関係も自動的に定まるため、第１耐火材及び第２耐
火材の取付作業が極めて効率的に行えることとなる。ま
た、耐火材支持金具の先端が炉の内部空間に露出しない
から、耐火材支持金具を熱から保護することができ、そ
の結果、第１耐火材および第２耐火材の取付状態を長期
に亘って維持することができる。

【００１４】〔構成４〕本発明に係る耐火材の取付構造
は、請求項４に記載したごとく、前記炉の側壁に敷設し
た前記チューブに取り付けた前記耐火材支持金具が、前
記側壁の法線方向とは異なる方向に延出しており、前記
第１耐火材が、上下左右方向に互いに隣接して配置され
る前記第１耐火材どうしの間で対向する第１外周面を有
すると共に、前記第２耐火材が、上下左右方向に互いに
隣接して配置される前記第２耐火材どうしの間で対向す
る第２外周面を有しており、前記第１外周面と前記第２
外周面とが、共に、前記耐火材支持金具の延出方向に対
して平行となるように構成することができる。 〔作用効果〕前述のごとく、第１耐火材及び第２耐火材
は、前記耐火材支持金具に沿って外挿させつつ取り付け
る。そして、本構成のごとく、前記炉の側壁に敷設した
チューブに取り付ける耐火材支持金具を、前記側壁の法
線方向とは異なる方向に延出させておけば、第１耐火材
及び第２耐火材の取付作業をより簡便にすることができ
る。例えば、前記耐火材支持金具を水平方向からやや上
方に向けておけば、第１耐火材及び第２耐火材を単に引
っ掛けて取り付けることができる。また、本構成のごと
く、第１耐火材の第１外周面および第２耐火材の第２外
周面を、共に前記耐火材支持金具の延出方向に対して平
行に構成しておけば、第１耐火材及び第２耐火材を取り
付ける際に隣接する耐火材と干渉することがなく、両耐
火材の外挿操作が容易になる。そして、隣接する第１耐
火材どうし、および、特に隣接する第２耐火材どうしの
間の隙間を最小にすることができるため、第１耐火材お
よびチューブを確実に保護することが可能となる。

【００１５】〔構成５〕本発明に係る耐火材の取付構造
は、請求項５に記載したごとく、前記貫通孔の内径、お
よび、前記有底孔の内径を、前記耐火材支持金具の外径
よりも大きく構成することができる。 〔作用効果〕本構成のごとく、前記貫通孔の内径および
前記有底孔の内径を、前記耐火材支持金具の外径よりも
大きく構成しておけば、前記耐火材支持金具が熱膨張し
て、前記貫通穴或いは前記取付用穴を拡大させるような
外力が発生するのを防止し、第１耐火材或いは第２耐火
材が破損するのを阻止することができる。

【００１６】〔手段１〕本発明に係る耐火材の取付方法
は、請求項６に記載したごとく、炉の内面部に敷設した
ボイラー用のチューブのうち、互いに隣接する前記チュ
ーブどうしの間に第１耐火材を配置し、当該第１耐火材
に形成した貫通孔に長尺状の耐火材支持金具を挿通する
と共に、前記耐火材支持金具の一方の端部を前記貫通孔
から突出させた状態に固定し、当該耐火材支持金具に通
電して、前記耐火材支持金具の他方の端部を、前記チュ
ーブに設けた金具取付部に溶着し、有底孔を有する前記
第２耐火材を、前記貫通孔から突出した前記一方の端部
に近接させると共に、前記有底孔を前記耐火材支持金具
に外挿させて、前記第２耐火材を係止する点に特徴を有
する。 〔作用効果〕本手段のごとく、まず、チューブどうしの
間に第１耐火材を配置し、当該第１耐火材の貫通孔に耐
火材支持金具を挿通したのち、通電して、耐火材支持金
具をチューブに設けた金具取付部に溶着する方法であれ
ば、第１耐火材の貫通孔をガイドとして耐火材支持金具
を取り付けることができる。つまり、第１耐火材の姿勢
を先に決定した状態で耐火材支持金具を取り付けるもの
であるから、第１耐火材をチューブに対して最適な位置
および姿勢で取り付けることができる。また、上記方法
であれば、耐火材支持金具の取付に際して取付位置のマ
ーキング作業が不要となり、耐火材支持金具の取付作業
を大幅に簡略化することができる。さらに、耐火材支持
金具の先端部に第２耐火材の有底孔を挿通して第２耐火
材を固定する方法であれば、第２耐火材の取付け・取外
し作業が簡単なものとなる。しかも、耐火材支持金具
を、第１耐火材及び第２耐火材の取り付けに兼用するこ
とができるため、耐火材の取付構造そのものを簡略化す
ることができる。そして上記のごとく、耐火材の取付け
・取外し作業が簡単なものとなり、耐火材の取付構造を
簡略化することで、耐火材の取付費用あるいは改修費用
が安価なものとなる。

【００１７】

【発明の実施の形態】（概要）本発明に係る耐火材の取
付構造及び取付方法について、図面を参照しながら説明
する。本発明に係る耐火材Ｔは、一般のゴミ焼却炉や他
の炉、例えば、石油精製・石油化学・電力・ガス事業等
における加熱炉、さらには、製鉄事業における工業用加
熱炉等の各種炉に用いるものである。本実施形態では、
その中でも特に、前記炉がゴミ焼却設備の焼却炉１であ
る場合を示す。当該焼却炉１には、廃熱を利用するため
にボイラー用のチューブ２を設けてある。前記耐火材Ｔ
は、主に、焼却炉１で発生した熱を前記チューブ２に伝
達すると共に、このチューブ２を保護するために用い
る。図１には、前記チューブ２を備えた焼却炉１の内部
を模式的に示してある。

【００１８】本発明に係る耐火材Ｔは、前記チューブ２
が焼却炉１の内部で発生する腐食性ガスやスラッジ等に
よって腐食し、損傷するのを防止すると共に、焼却炉１
の内部で発生する熱を前記チューブ２に効率的に伝達す
るためのものである。よって、前記チューブ２は前記耐
火材Ｔによって完全に被覆され、焼却炉１の内部側には
露出しない。本発明に係る耐火材Ｔは、前記チューブ２
に近接して取り付ける第１耐火材Ｔ１と、当該第１耐火
材Ｔ１に対向させると共に、前記焼却炉１の内側に露出
させた状態に取り付ける第２耐火材Ｔ２とからなる。つ
まり、前記チューブ２と前記第１耐火材Ｔ１とは、前記
第２耐火材Ｔ２によって完全に被覆される。

【００１９】（第１耐火材）第１耐火材Ｔ１は、図１乃
至図４に示すごとく、焼却炉１の壁面３に沿って敷設し
たボイラー用のチューブ２に対してできるだけ近接させ
た状態に取り付ける。前記チューブ２は、例えば、円筒
形状である。隣接するチューブ２どうしは平板状のフィ
ン部４で連結してある。前記第１耐火材Ｔ１は、隣接す
るチューブ２の間の空間に配置する。そのため、前記チ
ューブ２の外周面２ａに沿わせる曲面状の第１表面５を
有している。当該第１表面５は、２本のチューブ２に対
向するために一対設けてある。尚、これら一対の第１表
面５の間には、前記フィン部４に沿わせるための中間平
面６を設けてある。さらに、第１耐火材Ｔ１のうち前記
焼却炉１の内部側に向く位置には平面状の第２表面７を
設けてある。

【００２０】図２には、第１耐火材Ｔ１の第１表面５と
中間平面６との境界部分、および、第１表面５と第２表
面７との境界部分を稜線状に形成した例を示している
が、これらの部分は面取加工を施しておいてもよい。例
えば、曲面状に面取加工しておくことで、施工に際して
第１耐火材Ｔ１を他物に衝突させたような場合でも、衝
突箇所に集中する応力を低減することができて、第１耐
火材Ｔ１の破損を最小限に止めることができる。

【００２１】前記第１耐火材Ｔ１をチューブ２に取り付
けた状態を図１に示す。図１から明らかなごとく、第１
耐火材Ｔ１が、隣接するチューブ２どうしの間の空間を
充填し、隣接する第１耐火材Ｔ１の第２表面７が略連続
して一つの平面を構成している。本実施形態では、図１
に示すごとく、当該第２表面７が、チューブ２の外周面
２ａのうち焼却炉１の最内部側に突出する部分と略接す
る状態となるように第１耐火材Ｔ１を構成してある。

【００２２】前記第１耐火材Ｔ１の取付けは、第１耐火
材Ｔ１の略中央に設けた貫通孔８を用いて行う。つま
り、図１乃至図４に示すごとく、前記貫通孔８に長尺状
の耐火材支持金具９を貫通させ、第１耐火材Ｔ１を引っ
掛ける状態に取り付ける。本実施形態では、図４に示す
ごとく、前記貫通孔８は前記フィン部４の法線方向Ｘに
対して所定の角度だけ傾斜させてある。通常は、第１耐
火材Ｔ１を引っ掛けて固定し易いように、貫通孔８は、
前記フィン部４側から焼却炉１の内方側に位置するほど
上方に位置するよう傾斜させてある。

【００２３】尚、本実施形態では、長尺状の前記耐火材
支持金具９を、丸形断面を有する棒状の部材で構成する
例を示した。しかし、断面形状としては、この他にも矩
形断面あるいは三角形断面であってもよく、さらには、
棒状部材ではなく板状部材を用いて前記耐火材支持金具
９を構成するものであってもよい。要するに、前記第１
耐火材Ｔ１を係止し得るものであれば任意の形状を用い
ることができる。

【００２４】前記第１耐火材Ｔ１は、焼却炉１の高温に
耐え得るよう、そして、焼却炉１の内部で発生した熱を
効率よくチューブ２に伝達できるよう、例えば炭化ケイ
素系の材料あるいは窒化ケイ素系の材料を用いて、焼結
などの手法を用いて構成する。その際、前記貫通孔８を
同時に形成することとすれば、第１耐火材Ｔ１を形成す
る際の手間が省けて好都合である。

【００２５】前記第１耐火材Ｔ１および前記第２耐火材
Ｔ２を支持する耐火材支持金具９は、例えば既存の溶接
装置１０を用い、チューブ２に設けた金具取付部に溶着
する。ここでは、隣接するチューブ２どうしの間に設け
たフィン部４を前記金具取付部として用いる。前記フィ
ン部４および前記耐火材支持金具９は、例えば一般のＳ
Ｓ材や鋳鋼等を用いて形成することができる。特に、前
記耐火材支持金具９としては既存のスタッドピン等を用
いることもできる。

【００２６】前記耐火材支持金具９の取付けに際して
は、第１耐火材Ｔ１に設けた前記貫通孔８をガイドとし
て利用する。即ち、第１耐火材Ｔ１をボイラーチューブ
２の間に位置決めした後、前記貫通孔８に耐火材支持金
具９を挿通する。これにより、耐火材支持金具９の取付
角度、取付位置が確定する。この状態で、溶接装置１０
を動作させ、耐火材支持金具９およびフィン部４に通電
して両者を溶接する。

【００２７】本方法のごとく、第１耐火材Ｔ１をガイド
として耐火材支持金具９を取り付けることとすれば、耐
火材支持金具９の取付に際して取付位置のマーキング作
業が不要となり、第１耐火材Ｔ１をチューブ２に対して
最適な位置状態で取り付けることができるなど、耐火材
支持金具９の取付作業を大幅に簡略化することができ
る。

【００２８】例えば、耐火材支持金具９は、図１あるい
は図３に示すごとく、前記チューブ２に対面した場合に
千鳥状となるように配置する。このように配置しておけ
ば、後述する第２耐火材Ｔ２を取り付ける際にも、これ
ら第２耐火材Ｔ２を千鳥状に配置することができる。つ
まり、図３に示すごとく、第２耐火材どうしが水平方向
において隣接する境界部分が、ちょうど前記第１耐火材
Ｔ１の表面に重なることとなる。この結果、焼却炉１内
の燃焼排ガス等が前記チューブ２に直接到達するのを阻
止することができ、チューブ２の保護効果を高めること
ができる。

【００２９】図４に示すごとく、特に、焼却炉１の壁面
３に敷設したチューブ２に取り付ける耐火材支持金具９
は、壁面３の法線方向Ｘとは異なる方向に延出してい
る。本実施形態では、法線方向Ｘ即ち水平方向に対して
上向きとなるように耐火材支持金具９を設けてある。こ
れにより、第１耐火材Ｔ１を耐火材支持金具９に引っ掛
けて固定することができ、第１耐火材Ｔ１を容易に取り
付けることができる。

【００３０】当該取付作業を容易にするために、第１耐
火材Ｔ１の外周面は全て、前記貫通孔８の延出方向と平
行に構成してある。前記第１耐火材Ｔ１の外周面を特に
第１外周面１１と称する。当該第１外周面１１は、上下
左右方向に互いに隣接して配置される第１耐火材Ｔ１ど
うしの間で対向する面である。本実施形態では、第１外
周面１１のうち左右に位置する両側面を垂直面とし、上
下に位置する上面及び下面を傾斜面としてある。これら
第１外周面１１を前記貫通孔８の延出方向と平行にする
ことで、第１耐火材Ｔ１を単にスライドさせるだけで前
記チューブ２に着脱することができ、第１耐火材Ｔ１の
着脱操作を簡便なものにすることができる。

【００３１】また、上下の第１外周面１１を傾斜させた
ことで、通常は焼却炉１の下方に位置する熱源からの熱
線が、第１外周面１１どうしの隙間などからチューブ２
に達する可能性が低くなる。この結果、チューブ２が局
所的に高温化して損傷が促進するのを防止できる等の効
果を期待することもできる。勿論、第１耐火材Ｔ１を取
り付ける壁面３の最上部や最下部、あるいは、壁面３の
途中に突出部分が存在するような部位においては、第１
耐火材Ｔ１の上下端部の形状などは任意に構成すること
ができる。

【００３２】図２に示すごとく、前記第１耐火材Ｔ１と
前記チューブ２との間にはモルタル１２を設ける。当該
モルタル１２としては、例えば、耐熱性を有するものや
伝熱性を有するもの、さらには、耐熱性と伝熱性との双
方を有するものを用いることができる。当該モルタル１
２は、第１耐火材Ｔ１を前記チューブ２に接着する機能
の他に、焼却炉１の内部で生じた燃焼ガスが前記チュー
ブ２に接触するのを遮断してチューブ２の腐食などを防
止する機能、さらには、チューブ２と第１耐火材Ｔ１と
の間の空気層を排除して、前記焼却炉１の内部で生じた
熱を前記チューブ２に効率的に伝達する機能等を有す
る。また、前記モルタル１２を設ける際のモルタル代
は、前記チューブ２や前記第１耐火材Ｔ１、前記第２耐
火材Ｔ２の熱膨張の程度等を考慮して設定する。

【００３３】（第２耐火材）前記複数の第１耐火材Ｔ１
に対しては、図１乃至図４に示すごとく、さらに第２耐
火材Ｔ２を取り付ける。当該第２耐火材Ｔ２は、例え
ば、略矩形状を呈する板状部材で構成する。図１等にお
いては、第２耐火材Ｔ２の厚みが第１耐火材Ｔ１の厚み
と同等になるように示している。しかし、第２耐火材Ｔ
２の厚みは任意に設定することができる。即ち、第２耐
火材Ｔ２の腐食の進行程度等を考慮し、所定の耐用年数
を満足できるような厚みに構成するとよい。

【００３４】また、前記第１耐火材Ｔ１および前記第２
耐火材Ｔ２を任意の特性を備えた材料で形成すること
で、前記焼却炉１の側壁の特性を適宜設定することがで
きる。特に、ボイラー用のチューブ２を被覆する本実施
形態の場合には、燃焼炎等と接触しない第１耐火材Ｔ１
の特性を選択することで、例えば、主に伝熱性を発揮す
る側壁を構成することが可能となる。勿論、炉の種類等
によっては、第１耐火材Ｔ１の特性を選択して、断熱性
を発揮する側壁を構成すること等も可能である。このよ
うに第１耐火材Ｔ１と前記第２耐火材Ｔ２とを異種材料
で構成することは、前記側壁の構築コストを低減化する
ためにも有効である。例えば、前記耐火材Ｔ１を耐熱性
・耐摩耗性・耐腐食性を有する高級な材料を用いて構成
する一方、前記第２耐火材Ｔ２を、それ程高機能を有す
るものではない材料を用いて構成することも可能となる
からである。具体的には、第１耐火材Ｔ１としては、１
２００℃程度に加熱すると比較的酸化し易く摩耗程度も
早くなる炭化ケイ素系（ＳｉＣ系）の材料を用いてお
き、第２耐火材Ｔ２としては、１２００℃以上の高温と
なっても良好な耐摩耗性・耐腐食性等を発揮する窒化ケ
イ素系（ＳｉＮ系）の材料を用いることができる。

【００３５】この他に、敷設したチューブ２の全ての部
分で均等に加熱効果を得ようとすれば、熱源からの距離
に応じて第２耐火材Ｔ２の厚みを異ならせてもよい。例
えば、熱源からの距離が大きいほど第２耐火材Ｔ２の厚
みを薄く構成しておけば、チューブ２の何れの箇所に対
しても同等の熱量を伝達させることが可能となる。ま
た、焼却炉１の内部環境の差異により、腐食等が生じ易
い位置に設置する第２耐火材Ｔ２は、その厚みを大きく
設定しておいてもよい。この結果、何れの位置に取り付
けた第２耐火材Ｔ２であっても同等の耐用年数を確保す
ることができる。

【００３６】前記第２耐火材Ｔ２は、前記第１耐火材Ｔ
１に重ねて取り付ける。具体的には、図１乃至図４に示
すごとく、前記第１耐火材Ｔ１の貫通孔８から突出した
耐火材支持金具９の端部に第２耐火材Ｔ２を近接させ、
第２耐火材Ｔ２に設けた有底孔１３を前記端部に外挿さ
せて第２耐火材Ｔ２を固定する。前記有底孔１３の延出
方向は、前記耐火材支持金具９の傾斜角度に適合させて
ある。このように、第２耐火材Ｔ２も、第１耐火材Ｔ１
と同様に耐火材支持金具９によって吊り下げ固定するこ
とができる。前記有底孔１３の深さは、第２耐火材Ｔ２
の板厚よりも小さく設定する。即ち、耐火材支持金具９
の先端部は、第２耐火材Ｔ２を貫通せず、焼却炉１の内
部側に露出しない。これにより、耐火材支持金具９が熱
から保護され、第１耐火材Ｔ１及び第２耐火材Ｔ２の取
付状態を確実なものにすることができる。尚、前記貫通
孔８の内径および前記有底孔１３の内径は、図４に示す
ごとく、前記耐火材支持金具９の熱膨張を考慮して、前
記耐火材支持金具９の外径に対して余裕を持たせてあ
る。

【００３７】前記第２耐火材Ｔ２は、前記第１耐火材Ｔ
１の前記第２表面７に対向させる平面状の第３表面１４
を有している。これら第２表面７と第３表面１４との間
にもモルタル１２を充填し、第１耐火材Ｔ１と第２耐火
材Ｔ２との間の空間をなくして焼却炉１の内部で生じた
熱をチューブ２に伝達し易くしてある。図２あるいは図
４では、熱の伝達効率を高めるために、第１耐火材Ｔ１
の第２表面７と第２耐火材Ｔ２の第３表面１４とを共に
平面状に形成して、両者間の隙間を縮小させ易い構成に
してある。しかし、この例に限られるものではなく、両
者間の隙間を小さくし得るものであれば、前記第２表面
７および前記第３表面１４の形状は任意でよい。

【００３８】前記第２耐火材Ｔ２も前記第１耐火材Ｔ１
と同様に、焼却炉１の高温に耐え得るよう、例えば炭化
ケイ素系（ＳｉＣ系）の材料あるいは窒化ケイ素系（Ｓ
ｉＮ系）の材料を用い、焼結などの手法を用いて構成す
る。その際、前記有底孔１３を同時に形成することとす
れば、第２耐火材Ｔ２を形成する際の手間が省けて好都
合である。

【００３９】前記第２耐火材Ｔ２の取付作業を容易にす
るために、第１耐火材Ｔ１と同様に第２耐火材Ｔ２の外
周面は全て前記有底孔１３の延出方向と平行に構成す
る。前記第２耐火材Ｔ２の外周面を特に第２外周面１５
と称する。当該第２外周面１５は、上下左右方向に互い
に隣接して配置される第２耐火材Ｔ２どうしの間で対向
する面である。本実施形態では、第２外周面１５のうち
左右に位置する両側面を垂直面とし、上下に位置する上
面及び下面を傾斜面としてある。これら第２外周面１５
を前記有底孔１３の延出方向と平行にすることで、第２
耐火材Ｔ２を耐火材支持金具９の延出方向に沿って単に
スライドさせるだけで耐火材支持金具９に着脱すること
ができ、第２耐火材Ｔ２の着脱操作を簡便なものにする
ことができる。

【００４０】また、第２外周面１５のうち上下に位置す
る面を傾斜させたことで、通常は焼却炉１の下方に位置
する熱源からの熱線が、第２外周面１５どうしの隙間な
どからチューブ２あるいは第１耐火材Ｔ１に直接に達す
る可能性が低くなる。この結果、チューブ２あるいは第
１耐火材Ｔ１が局所的に高温化して損傷を受けることを
防止できる等の効果を期待することもできる。

【００４１】第２耐火材Ｔ２を固定した状態における前
記耐火材支持金具９の先端と前記有底孔１３との取り合
い関係を図４に示す。図４から明らかなごとく、前記有
底孔１３の内径は前記耐火材支持金具９の外径よりも大
きく構成してある。これは、耐火材支持金具９が熱膨張
して、耐火材支持金具９と有底孔１３とが密嵌するのを
防止し、有底孔１３の内径が拡大するような外力が有底
孔１３に加わるのを阻止して、第２耐火材Ｔ２が破損す
るのを防止するものである。

【００４２】尚、第２耐火材Ｔ２の厚みなど第２耐火材
Ｔ２の形状は任意に設定することができる。例えば、第
２耐火材Ｔ２が焼却炉１の何れの位置に取り付けられて
いるかによって、第２耐火材Ｔ２の摩耗・損傷程度には
差が生じる。これに対処するため、例えば、摩耗・損傷
の激しい位置に設ける第２耐火材Ｔ２は、その厚みに余
裕を持たせておくとよい。一方、摩耗・損傷程度の少な
い箇所に取り付ける第２耐火材Ｔ２は薄く構成しておけ
ばよい。第２耐火材Ｔ２が薄いほど、チューブ２に至る
伝熱量を多く確保することができるうえに、第２耐火材
Ｔ２のコストを低減化することができるからである。ま
た、第２耐火材Ｔ２が軽量化され、その脱着作業も容易
なものとなる。

【００４３】（効果）以上のごとく、第１耐火材を配置
して第１の耐火層を構成すると共に、チューブおよび第
１耐火材を第２耐火材で被覆して第２の耐火層を構成す
ることで、第２耐火材のみを炉の内部空間に露出させる
ことができる。この結果、燃焼熱や燃焼排ガス等による
摩耗・損傷が生じるのを第２耐火材のみに止めることが
可能となる。つまり、第１耐火材およびチューブには、
炉内の燃焼排ガス等が直に接触することがなく、これら
の部材が損傷するのを有効に防止することができる。よ
って、例えば、炉の改修を行う場合には、第２耐火材の
みを交換すればよく、改修作業を簡単に済ますことがで
きる。

【００４４】また、第１耐火材および第２耐火材を任意
の特性を備えた材料で形成することで、側壁の特性を適
宜設定することができる。特に、燃焼炎等と接触しない
第１耐火材の特性を選択することで、例えば、主に伝熱
性を発揮する側壁を構成することが可能となる。さら
に、第１耐火材は継続して使用することができるから、
炉の改修費用も低減化することができる。

【００４５】一方、本発明に係る耐火材Ｔの取付方法で
あれば、まず、チューブ２どうしの間に第１耐火材Ｔ１
を配置し、当該第１耐火材Ｔ１の貫通孔８に耐火材支持
金具９を挿通したのち、通電して耐火材支持金具９をチ
ューブ２に溶着するから、第１耐火材Ｔ１の貫通孔８を
ガイドとして耐火材支持金具９を取り付けることができ
る。つまり、第１耐火材Ｔ１の姿勢を先に決定した状態
で耐火材支持金具９を取り付けるものであるから、第１
耐火材Ｔ１をチューブ２に対して最適な位置および姿勢
で取り付けることができる。また、上記方法であれば、
耐火材支持金具９の取付に際して取付位置のマーキング
作業が不要となり、耐火材支持金具９の取付作業を大幅
に簡略化することができる。さらに、耐火材支持金具９
の先端部に第２耐火材Ｔ２の有底孔１３を挿通して第２
耐火材Ｔ２を固定するから、第２耐火材Ｔ２の取付け・
取外し作業が簡単なものとなる。しかも、耐火材支持金
具９を、第１耐火材Ｔ１及び第２耐火材Ｔ２の取り付け
に兼用することができるため、耐火材Ｔの取付構造その
ものを簡略化することができる。この他、耐火材Ｔの取
付け・取外し作業が簡単なものとなり、耐火材Ｔの取付
構造が簡略化されることで、耐火材Ｔそのもののコスト
が低下し、耐火材Ｔの取付費用あるいは改修費用を低減
することができるため、経済性に優れた耐火材の取付方
法を提供することができる。

【００４６】〔別実施形態〕 〈１〉 図１あるいは図３においては、前記第１耐火材
Ｔ１と前記第２耐火材Ｔ２とを千鳥状に配置する例を示
したが、図５に示すごとく、高さ方向の幅が共に等しい
第１耐火材Ｔ１と第２耐火材Ｔ２とを上下左右に並列し
て配置することもできる。ここでは、前記第１耐火材Ｔ
１の幅寸法に対して前記第２耐火材Ｔ２の幅寸法を大き
く設定してある。特定の第１耐火材Ｔ１を固定する耐火
材支持金具９に第２耐火材Ｔ２を取り付けた状態では、
当該第２耐火材Ｔ２の両端部は、前記特定の第１耐火材
Ｔ１の左右に夫々隣接する他の第１耐火材Ｔ１に重な
る。

【００４７】本構成のごとく、第１耐火材Ｔ１と第２耐
火材Ｔ２との高さ寸法を一致させておけば、補修などの
目的で特定の第１耐火材Ｔ１のみを交換する場合の手間
が軽減される。例えば、図３に示す場合には、特定の第
１耐火材Ｔ１を除去するのに、当該第１耐火材Ｔ１を覆
っている４つの第２耐火材Ｔ２を取り外す必要があっ
た。しかし、図５の取付構造であれば、特定の第１耐火
材Ｔ１を除去するのに、当該第１耐火材Ｔ１を覆ってい
る２つの第２耐火材Ｔ２を取り外せば足りる。

【００４８】図示は省略するが、その他にも前記第１耐
火材Ｔ１の縦方向における長さ寸法は、前記第２耐火材
Ｔ２の縦方向における長さ寸法に照らして任意に設定す
ることができる。例えば、第１耐火材Ｔ１の縦方向長さ
を、第２耐火材Ｔ２の縦方向長さの２倍或いは３倍に設
定することが可能である。

【００４９】尚、図３および図５に示した何れの耐火材
の配置においても、上下左右に隣接する第２耐火材Ｔ２
どうしの境界が前記チューブの上に位置する部分が生じ
る。このような部分では、焼却炉１の内部の燃焼排ガス
がチューブ２に直接到達するとも考えられる。しかし、
例えば、第２耐火材Ｔ２の厚みを大きくして、隣接する
第２耐火材Ｔ２どうしの対向面積を増大させる等に構成
することで、前記燃焼排ガスがチューブ２に到達するの
を極力防止することができる。

【００５０】尚、本別実施形態の場合でも、第１耐火材
Ｔ１および第２耐火材の平面形状及び立体形状等は、前
記壁面３に設けたチューブ２を隙間なく被覆できるもの
であれば任意の形状を選択することができる。

【００５１】〈２〉 図１乃至図４に係る実施形態で
は、第１耐火材Ｔ１および第２耐火材Ｔ２を主に垂直な
壁面３に取り付ける場合を示した。しかし、図６に示す
ごとく、前記第１耐火材Ｔ１および前記第２耐火材Ｔ２
は、焼却炉１の壁面３のうち下方に向いた部分に取り付
けることも可能である。但し、この場合には、前記耐火
材支持金具９を例えばボルト部材９ａで構成しておき、
前記第１耐火材Ｔ１および前記第２耐火材Ｔ２は、ワッ
シャ部材１６あるいはナット部材１７を用いて落下を防
止しつつ固定することができる。これらワッシャ部材１
６およびナット部材１７は、通常のＳＳ鋼材等を用いて
形成することができる。

【００５２】前記ボルト部材９ａは、長いものと短いも
のとの二種類を用意しておくとよい。つまり、図６に示
すごとく、第２耐火材Ｔ２を固定するボルト部材９ａ
は、長く構成しておき、第１耐火材Ｔ１のみを支持する
ボルト部材９ａは前記第１耐火材Ｔ１の厚みと略同等の
長さに構成しておく。

【００５３】図６の実施形態では、第２耐火材Ｔ２の配
設個数は、第１耐火材Ｔ１の個数の半分で済むこととな
る。よって、第１耐火材Ｔ１および第２耐火材Ｔ２の取
付け総数が低減し、当該取付作業を迅速に行うことがで
きる。

【００５４】尚、本別実施形態の場合には、第１耐火材
Ｔ１の面積と比較して大きな面積を有する第２耐火材Ｔ
２の厚みを薄く構成しておく必要がある。即ち、耐火材
を取り付ける作業者が、持ち運べる程度の重量に構成し
ておくのが理想的である。通常、前記第１耐火材Ｔ１も
第２耐火材Ｔ２も、およそ２．５ｋｇ程度の重量となる
ように構成する。

【００５５】前記ナット部材１７を取り付けるに際し、
前記第２耐火材Ｔ２には、前記ナット部材１７を落とし
込めるだけの凹部１８を形成しておく。本構成であれ
ば、前記ナット部材１７を取り付けた後、前記凹部１８
にキャップ部材１９を嵌入させ、前記ナット部材１８を
保護することができる。

【００５６】〈３〉 本発明の耐火材Ｔは、前記チュー
ブ２の屈曲部位に対しても取り付け可能である。例え
ば、図７、垂直方向に形成した壁面３が下向きに移行す
る部分に対して第１耐火材Ｔ１および第２耐火材Ｔ２を
取り付ける例を示す。併せて、図８には、当該取付け部
分を正面から見た図を示す。ここでは、壁面３の垂直部
分に取り付ける第１耐火材をＴ１ａとし、下向き部分に
取り付ける第１耐火材をＴ１ｂとする。第２耐火材につ
いても同様にＴ２ａおよびＴ２ｂとする。

【００５７】何れの第１耐火材Ｔ１ａ，Ｔ１ｂもボルト
部材９ａおよびワッシャ部材１６を用いて取り付ける。
垂直部分に取り付ける第１耐火材Ｔ１ａもワッシャ部材
１６を用いて取り付けてあるのは、壁面３が鋼板などで
構成されている場合を想定したものである。焼却炉１に
よっては、壁面３の全体あるいは曲面部を鋼板などの金
属板で構成する場合がある。このような焼却炉１では、
壁面３が加熱された際の壁面３そのものの膨張変形を考
慮しておく必要がある。壁面３に膨張変形等が生じる
と、互いに隣接する第１耐火材Ｔ１どうしが干渉しあっ
たり、互いの相対角度が変化する場合がある。当該干渉
などが生じた場合でも、第１耐火材Ｔ１ａが脱落しない
ように前記ワッシャ部材１６を用いて固定するのであ
る。

【００５８】本実施形態では、図７に示すごとく、前記
第１耐火材Ｔ１ａ，Ｔ１ｂの端縁部の厚みを中央部分の
厚みに比べて薄く形成してある。これにより、上下に隣
接する第１耐火材Ｔ１どうしの当接部において互いの相
対角度が変化した場合でも、焼却炉１の内面側に面して
形成される第１耐火材Ｔ１どうしの隙間が過度に変化す
るのを防止することができる。

【００５９】第２耐火材Ｔ２ａ，Ｔ２ｂは、図７に示す
ごとくナット部材１７を用いて取り付ける。図６で示し
た例と同様に、個々の第２耐火材Ｔ２ａ，Ｔ２ｂには凹
部１８を形成してある。前記ボルト部材９ａに前記ナッ
ト部材１７を取り付けた後は、前記凹部１８にキャップ
部材１９を嵌入させておく。

【００６０】曲面部分に取り付けた夫々の第１耐火材Ｔ
１ａ，Ｔ１ｂには、第２耐火材Ｔ２ａ，Ｔ２ｂを取り付
ける。図８に示した例では、特定の第１耐火材Ｔ１ａ，
Ｔ１ｂに対して、第２耐火材Ｔ２ａ，Ｔ２ｂを、両者の
上下縁どうしを一致させた状態に取り付ける。横方向に
隣接する第１耐火材Ｔ１ａ，Ｔ１ｂの並びに対しては、
前記第１耐火材Ｔ１ａ，Ｔ１ｂの一つおきに前記第２耐
火材Ｔ２ａ，Ｔ２ｂを取りつける。この場合には、一つ
の第２耐火材Ｔ２ａ，Ｔ２ｂによって二つの第１耐火材
Ｔ１ａ，Ｔ１ｂを覆うこととなる。これにより、取り付
けるべき第１耐火材Ｔ１ａ，Ｔ１ｂおよび第２耐火材Ｔ
２ａ，Ｔ２ｂの取付け総数を削減できると共に、前記第
２耐火材Ｔ２ａ，Ｔ２ｂの取付け工数を短縮することが
できる。

【００６１】尚、当該実施形態に拘わらず、一つの第２
耐火材Ｔ２ａ，Ｔ２ｂが一つの第１耐火材Ｔ１ａ，Ｔ１
ｂを覆うように取り付けてもよいし、上下に隣接する複
数の第１耐火材Ｔ１ａ，Ｔ１ｂを一つの第２耐火材Ｔ２
ａ，Ｔ２ｂが覆うように取り付けるものであってもよ
い。これら耐火材の取付態様は、壁面３の曲率などに応
じて適宜変更可能である。

【００６２】本構成のごとく耐火材を取り付けるものと
すれば、壁面３がどのような部材で構成されているかに
拘わらず、また、壁面３の曲率の多少の大小に拘わら
ず、耐火材を確実に取り付けることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る耐火材の取付構造及び取付方法を
示す斜視図

【図２】本発明に係る耐火材の取付構造を示す平断面図

【図３】本発明に係る耐火材の取付構造を示す正面図

【図４】本発明に係る耐火材の取付構造を示す側断面図

【図５】別実施形態に係る耐火材の配置状態を示す説明
図

【図６】別実施形態に係る耐火材の取付構造を示す断面
図

【図７】別実施形態に係る耐火材の取付状態を示す断面
図

【図８】別実施形態に係る耐火材の取付状態を示す正面
図

【図９】従来技術に係る耐火材の取付状態を示す説明図

【図１０】従来技術に係る耐火材の取付構造を示す平断
面図

【符号の説明】

１ 焼却炉（焼却炉・工業用加熱炉等の炉） ２ チューブ ５ 第１耐火材の第１表面 ７ 第１耐火材の第２表面 ８ 貫通孔 ９ 耐火材支持金具 １１ 第１外周面 １３ 有底孔 １４ 第２耐火材の第３表面 １５ 第２外周面 Ｔ 耐火材 Ｔ１ 第１耐火材 Ｔ２ 第２耐火材 Ｘ 加熱炉の側壁の法線方向

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２７Ｄ 1/12 Ｆ２７Ｄ 1/12 Ｒ 1/14 1/14 Ａ 1/16 1/16 Ｚ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却炉・工業用加熱炉等の炉（以下、単
   に「炉」という）の内面部に敷設したボイラー用のチュ
   ーブを覆う耐火材の取付構造であって、 互いに隣接する前記チューブどうしの間の空間に配置可
   能な第１耐火材と、 前記チューブおよび前記第１耐火材を被覆する第２耐火
   材とを用いて、耐火層を２層に構成してある耐火材の取
   付構造。
2. 【請求項２】 前記第１耐火材が、前記チューブの外面
   に沿うよう形成した曲面状の第１表面と、前記炉の内部
   側に向く平面状の第２表面とを有しており、 前記第２耐火材が、前記第２表面に対向する平面状の第
   ３表面を有している請求項１に記載の耐火材の取付構
   造。
3. 【請求項３】 前記第１耐火材が貫通孔を有しており、
   前記チューブに取り付けた耐火材支持金具に対して前記
   貫通孔を外挿可能に構成すると共に、 前記耐火材支持金具を、その先端部が前記貫通孔から突
   出するように構成し、前記第２耐火材に形成した有底孔
   を、前記耐火材支持金具の突出先端部に外挿可能に構成
   してある請求項１又は２の何れかに記載の耐火材の取付
   構造。
4. 【請求項４】 前記炉の側壁に敷設した前記チューブに
   取り付けた前記耐火材支持金具が、前記側壁の法線方向
   とは異なる方向に延出しており、 前記第１耐火材が、上下左右方向に互いに隣接して配置
   される前記第１耐火材どうしの間で対向する第１外周面
   を有すると共に、 前記第２耐火材が、上下左右方向に互いに隣接して配置
   される前記第２耐火材どうしの間で対向する第２外周面
   を有しており、 前記第１外周面と前記第２外周面とが、共に、前記耐火
   材支持金具の延出方向と平行に形成してある請求項１か
   ら３の何れかに記載の耐火材の取付構造。
5. 【請求項５】 前記貫通孔の内径、および、前記有底孔
   の内径を、前記耐火材支持金具の外径よりも大きく構成
   してある請求項１から４の何れかに記載の耐火材の取付
   構造。
6. 【請求項６】 焼却炉・工業用加熱炉等の炉の内面部に
   敷設したボイラー用のチューブのうち、互いに隣接する
   前記チューブどうしの間に第１耐火材を配置し、 当該第１耐火材に形成した貫通孔に長尺状の耐火材支持
   金具を挿通すると共に、前記耐火材支持金具の一方の端
   部を前記貫通孔から突出させた状態に固定し、当該耐火
   材支持金具に通電して、前記耐火材支持金具の他方の端
   部を、前記チューブに設けた金具取付部に溶着し、 有底孔を有する前記第２耐火材を、前記貫通孔から突出
   した前記一方の端部に近接させると共に、前記有底孔を
   前記耐火材支持金具に外挿させて、前記第２耐火材を係
   止する耐火材の取付方法。