JP2003050002A - 廃熱ボイラ - Google Patents

廃熱ボイラ

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JP2003050002A
JP2003050002A JP2001237768A JP2001237768A JP2003050002A JP 2003050002 A JP2003050002 A JP 2003050002A JP 2001237768 A JP2001237768 A JP 2001237768A JP 2001237768 A JP2001237768 A JP 2001237768A JP 2003050002 A JP2003050002 A JP 2003050002A
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JP
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heat
water pipe
waste
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JP2001237768A
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English (en)
Inventor
Shinichi Segawa
伸一 瀬川
Sukenori Hirai
祐則 平井
Shiro Kamibayashi
史朗 上林
Hirohito Yoshioka
洋仁 吉岡
Satoshi Kuroishi
智 黒石
Jun Sato
佐藤  淳
Shiro Nakai
志郎 中井
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
    • Y02P80/15On-site combined power, heat or cool generation or distribution, e.g. combined heat and power [CHP] supply

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低コストで耐酸化性及び耐熱性を付与された
水管を有する廃熱ボイラを提供する。 【解決手段】 廃棄物を溶融処理する廃棄物溶融炉から
排出される高温の排ガスを導く煙道6内に設けられ、排
ガスからの熱回収を行う複数の水管2から成る水管壁を
配置してある廃熱ボイラ1において、水管2に、耐酸化
性被膜層71を形成すると共にその層上に耐熱性被膜層
72を形成した2層の保護被膜層7を設けてある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、廃棄物を減容処理
する廃棄物処理炉から排出される高温の排ガスを導く煙
道内に設けられ、前記排ガスからの熱回収を行う複数の
水管から成る水管壁を配置してある廃熱ボイラに関す
る。
【0002】
【従来の技術】廃棄物焼却炉や廃棄物溶融炉等の廃棄物
処理炉では多量の熱が発生するので、廃熱ボイラを前記
廃棄物処理炉から発生する高温の排ガスを導く煙道内に
設置して、排ガスから熱量を回収することが一般に行わ
れている。従来、この種の廃熱ボイラとしては、廃棄物
を灰化あるいは溶融スラグ化することによって減容処理
する廃棄物処理炉等から排出される高温の排ガスを導く
煙道内に設けられ、排ガスからの熱回収を行う複数の水
管から成る水管壁を排ガスの流路に沿って配置すること
により構成されていた。また、一例として廃棄物溶融炉
において焼却灰等の廃棄物を溶融処理した場合には、塩
化水素や硫黄化合物等の酸性ガスが高温排ガス中に含ま
れ、さらに、前記廃棄物溶融炉から排出される溶融ダス
トは、ナトリウム、カリウム等を含んでいる。これら酸
性ガス及び溶融ダストは腐食性が強いため、前記廃熱ボ
イラの水管に付着するとガス腐蝕や溶融塩腐蝕といった
高温腐蝕を引き起こし、前記廃熱ボイラの寿命が短くな
る原因となっていた。
【0003】そのため、前記水管を腐蝕から保護するた
めに、前記水管表面を耐腐食性の保護被膜で被覆するこ
とが行われていた。前記水管等の基材表面に被膜を形成
する技術としては溶射が知られており、溶射により形成
された被膜は、耐腐食性、耐熱性、防錆等に優れている
ため幅広く用いられていた。この時、溶射材としては各
種のものが知られているが、硬度の高い金属溶射層を形
成するのが好ましいことから、通常はニッケルを主体と
したニッケル−クロム系の溶射材が用いられる。ニッケ
ル−クロム系の金属溶射層で被覆した前記水管の断面概
略図を図4に示す。このように、前記水管2表面をニッ
ケル−クロム系の溶射材で形成された厚さ約200μm
程度の金属溶射層9の保護被膜で被覆することにより、
優れた耐腐蝕性及び耐熱性を前記水管に付与することが
できるため、適用された前記水管2は、酸性ガス及び溶
融ダストによる高温腐蝕に対する耐腐蝕性を大きく改善
することができ、その結果、長寿命の廃熱ボイラとする
ことが可能であった。
【0004】また、前記水管を腐蝕から保護するための
他の形態として、前記水管表面にウレタン変性シリコー
ン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹脂、アクリル変性シ
リコーン樹脂、ポリエステル変性シリコーン樹脂などの
シリコーン系の樹脂を主成分とし、排ガス中に含まれる
塩化水素や硫黄化合物等の酸性ガス、又はナトリウムや
カリウム等の溶融ダストに対して耐性を有する耐酸化性
塗料を塗布して耐酸化性被膜層を形成することが考えら
れる。これにより、酸性ガス及び溶融ダストによる腐蝕
から前記水管を保護することができるのである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、前記
廃熱ボイラの前記水管表面を腐蝕から保護するための保
護被膜を溶射により形成しており、溶射材としてニッケ
ル−クロム系の材料を用いることにより、硬度の高い金
属溶射層を形成していた。この金属溶射層を形成する
際、前記水管等の基材表面に薄くて一様な被覆を行うた
めに、溶射材を基材表面に吹き付ける前に微粒子(数μ
m〜数十μm)にする必要があるため溶射機を用いてい
た。さらに、溶射材として金属を用いるのであるから、
金属を液体状又はこれに近い状態にするために加熱溶融
する必要があった。このため、溶射機の設備コストや、
金属を加熱溶融するための運転コスト等が生じるため
に、前記水管に保護被膜である金属溶射層を形成するに
は、一般的にコストが高くなる。そのため、溶射により
金属溶射層の保護被膜を形成した水管を有する廃熱ボイ
ラが高価になるという問題点があった。
【0006】さらに、前記水管にシリコーン系樹脂を主
成分とした耐酸化性塗料により耐酸化性被膜層の保護被
膜を形成した場合は、前記耐酸化性被膜層の耐熱性が約
300℃程度であるため、前記廃熱ボイラに流入する約
1000℃の高温排ガスに対する耐熱性が不足してお
り、耐酸化性被膜層のみの保護被膜を形成した前記水管
を排ガスに晒した場合、短期間で前記耐酸化性被膜層が
劣化するという問題点があった。
【0007】従って、本発明の目的は、低コストで耐酸
化性及び耐熱性を付与された水管を有する廃熱ボイラを
提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明の特徴構成は、廃棄物を減容処理する廃棄物処
理炉から排出される高温の排ガスを導く煙道内に設けら
れ、前記排ガスからの熱回収を行う複数の水管から成る
水管壁を配置してある廃熱ボイラにおいて、前記水管
に、耐酸化性被膜層を形成すると共にその層上に耐熱性
被膜層を形成した2層の保護被膜層を設けてある点にあ
り、前記耐酸化性被膜層が、シリコーン系樹脂を主成分
とした耐酸化性塗料により形成されたものであれば好ま
しく、さらに、前記耐熱性被膜層が、シリコーン系樹脂
を主成分とした耐熱塗料により形成されたものであれば
好ましい。その作用効果は以下の通りである。
【0009】〔作用効果〕つまり、前記水管に、耐酸化
性被膜層を形成すると共にその層上に耐熱性被膜層を形
成した2層の保護被膜層を設けることにより、前記水管
表面に形成した耐酸化性被膜層を耐熱性被膜層で覆うこ
とができるため、前記水管に耐酸化性及び耐熱性を付与
する事ができる。
【0010】このような耐酸化性被膜層の上に耐熱性被
膜層を形成した2層の保護被膜層を設けた前記水管を前
記煙道内にて排ガスに晒した時、初期の段階では、耐酸
化性被膜層は耐熱性被膜層により約1000℃の高温排
ガスから保護される。しかし、耐熱性被膜層は耐酸化性
を有していないため、徐々に排ガス中に含まれる腐食性
が強い酸性ガス及び溶融ダストにより浸食されるが、耐
酸化性被膜層に達した時点で浸食を防ぐことができる。
この時、前記溶融ダストは、前記水管内を流れるボイラ
給水と熱交換を行ったため固化温度にまで冷却され、耐
酸化性被膜層表面に析出、堆積して固体ダスト層を形成
する。
【0011】この段階では、前記水管は、耐酸化性被膜
層の上に前記固体ダスト層を有する、あるいは部分的
に、耐酸化性被膜層の上に耐熱性被膜層を有し、さらに
その上に前記固体ダスト層を有することになる。前記固
体ダスト層は、スートブロー等で払い落とす等の外力を
加えない限り前記水管を覆い続けるため安定な層として
存在する。さらに、上述した前記溶融ダストの固化温度
は、耐酸化性被膜層を熱的に浸食しない程度の温度であ
ると考えられる。その結果、前記固体ダスト層は、浸食
により耐熱性被膜層が存在しない部位の耐酸化性被膜層
を高温排ガスから熱的に保護する被膜層としての役割を
果たすのである。そのため、耐酸化性被膜層は安定な被
膜層として存在することができ、前記水管を排ガス中に
含まれる腐食性が強い酸性ガス及び溶融ダストによる浸
食から長期的に保護することができる。その結果、前記
水管を有する前記廃熱ボイラをも長寿命化することがで
きるのである。
【0012】この時、前記耐酸化性被膜層は、シリコー
ン系樹脂を主成分とした耐酸化性塗料により形成された
ものであり、さらに、前記耐熱性被膜層が、シリコーン
系樹脂を主成分とした耐熱塗料により形成されたもので
あれば、前記水管に、溶射によりニッケル−クロム系の
材料を用いて金属溶射層を形成するのに比べて約20分
の1のコストで済むため、低コストで耐酸化性及び耐熱
性を付与された水管を有する廃熱ボイラを提供すること
が可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明するが、本発明は、これらによって限定
されるものではない。本発明の廃熱ボイラが設置されて
いる煙道の断面概略図を図1に示す。前記廃熱ボイラ1
は、廃棄物を減容処理する廃棄物処理炉等から排出され
る高温の排ガスを導く煙道6内に設けられ、排ガスから
の熱回収を行う複数の水管2から成る水管壁を配置する
ことにより構成されている。前記廃棄物処理炉は、廃棄
物焼却炉や廃棄物溶融炉等が考えられるが、これらに限
定されるものではない。
【0014】前記水管2は炭素鋼、ステンレス鋼などの
鉄系金属で成形されており、隣接する前記水管2の間に
フィン3が設けられている。また、前記廃熱ボイラ1の
外側には、グラスウール等の保温材を充填した保温層4
と、その外側に空気が充填してある空気層5が設けられ
ており、前記空気層5によって断熱性を確保している。
【0015】そして、前記煙道6内を流れる高温の排ガ
スと前記水管2とが接触することにより熱交換が行わ
れ、この時回収された廃熱エネルギーにより前記水管2
内を流れるボイラ給水から水蒸気を発生させ、この水蒸
気は場合によって過熱器を経て過熱蒸気となり、蒸気タ
ービンその他の熱利用施設に送られて有効に利用される
のである。
【0016】前記水管2には、図2〜3に示したよう
に、耐酸化性被膜層71を形成すると共にその層上に耐
熱性被膜層72を形成した2層の保護被膜層7を設ける
ことにより、前記水管2表面に形成した耐酸化性被膜層
71を耐熱性被膜層72で覆うことができるため、前記
水管2に耐酸化性及び耐熱性を付与する事ができる。
【0017】前記耐酸化性被膜層71は、例えば、ウレ
タン変性シリコーン樹脂、エポキシ変性シリコーン樹
脂、アクリル変性シリコーン樹脂、ポリエステル変性シ
リコーン樹脂などのシリコーン系の樹脂を主成分とし、
排ガス中に含まれる塩化水素や硫黄化合物等の酸性ガ
ス、又はナトリウムやカリウム等の溶融ダストに対して
耐性を有する耐酸化性塗料を塗布して形成する。耐酸化
性塗料としては、例えば、大島工業株式会社のスタック
ACT#150、ACT#250、ACT#250A
(商品名)を塗り重ねることにより形成することが可能
である。また、前記耐熱性被膜層72は、例えば、シリ
コーン系樹脂を主成分とし、約1000℃の高温排ガス
に耐性を示す耐熱塗料を前記耐酸化性被膜層71の層上
に塗布して形成する。
【0018】このような耐酸化性被膜層71の上に耐熱
性被膜層72を形成した2層の保護被膜層7を設けた前
記水管2を前記煙道6内にて排ガスに晒した時、初期の
段階では、耐酸化性被膜層71は耐熱性被膜層72によ
り約1000℃の高温排ガスから保護される。しかし、
耐熱性被膜層71は耐酸化性を有していないため、徐々
に排ガス中に含まれる腐食性が強い酸性ガス及び溶融ダ
ストにより浸食されるが、耐酸化性被膜層71に達した
時点で浸食を防ぐことができる。この時、前記溶融ダス
トは、前記水管2内を流れるボイラ給水と熱交換を行っ
たため固化温度にまで冷却され、耐酸化性被膜層71表
面に析出、堆積して固体ダスト層8を形成する。
【0019】この段階では、前記水管2は、耐酸化性被
膜層71の上に前記固体ダスト層8を有する、あるいは
部分的に、耐酸化性被膜層71の上に耐熱性被膜層72
を有しその上に前記固体ダスト層8を有することにな
る。そして、前記固体ダスト層8が、耐酸化性被膜層7
1を高温排ガスから熱的に保護する被膜層としての役割
を果たすため、耐酸化性被膜層71は安定な被膜層とし
て存在することができ、前記水管2を排ガス中に含まれ
る腐食性が強い酸性ガス及び溶融ダストによる浸食から
長期的に保護することができる。
【0020】尚、熱交換を行っている前記水管2周辺の
温度分布は、一例として以下のような状態が考えられ
る。前記水管2内には約235℃のボイラ給水が流れて
おり、前記廃熱ボイラ1に流入する高温排ガスの温度は
約1000℃である。この時、前記水管2表面温度は、
約250℃になっている。また、耐熱性被膜層72の表
面7aの温度は約350℃であるが、耐酸化性被膜層7
1との境界面7bにおいては約300℃となっている。
このため、耐熱性が約300℃程度である耐酸化性被膜
層71は、耐熱性被膜層72により耐熱性を示す許容範
囲内の状態に置かれるため、安定した被膜層として存在
することができるのである。つまり、前記境界面7bに
おける温度が300℃以上にならないような厚さで耐熱
性被膜層72を形成すればよい。
【0021】〔別実施形態〕上述した実施例において
は、前記水管2の表面全体に耐酸化性被膜層71及び耐
熱性被膜層72を塗布して2層の保護被膜層7を設けた
が、前記水管2と排ガスが接する部位のみに本発明の2
層の保護被膜層7を形成してもよい。さらに、本発明の
2層の保護被膜層7を形成するのは前記水管2に限ら
ず、前記フィン3等の表面であってもよい。つまり、前
記煙道6内において、酸性ガス及び溶融ダストを含んだ
排ガスにより腐蝕される可能性のある部位に本発明の耐
酸化性被膜層71及び耐熱性被膜層72を形成した2層
の保護被膜層7を設ければ、低コストで耐酸化性及び耐
熱性を付与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の廃熱ボイラが設置されている煙道の断
面概略図
【図2】耐酸化性被膜層の上に耐熱性被膜層を形成した
2層の保護被膜層を設けた水管の断面概略図
【図3】耐熱性被膜層が浸食された状態の水管の断面概
略図
【図4】従来の廃熱ボイラが有する水管の断面概略図
【符号の説明】
1 廃熱ボイラ 2 水管 6 煙道 7 保護被膜層 71 耐酸化性被膜層 72 耐熱性被膜層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上林 史朗 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 吉岡 洋仁 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 黒石 智 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 佐藤 淳 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 (72)発明者 中井 志郎 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目2番47号 株式会社クボタ内 Fターム(参考) 3K065 JA05 JA18

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 廃棄物を減容処理する廃棄物処理炉から
    排出される高温の排ガスを導く煙道内に設けられ、前記
    排ガスからの熱回収を行う複数の水管から成る水管壁を
    配置してある廃熱ボイラにおいて、 前記水管に、耐酸化性被膜層を形成すると共にその層上
    に耐熱性被膜層を形成した2層の保護被膜層を設けてあ
    る廃熱ボイラ。
  2. 【請求項2】 前記耐酸化性被膜層が、シリコーン系樹
    脂を主成分とした耐酸化性塗料により形成されたもので
    ある請求項1に記載の廃熱ボイラ。
  3. 【請求項3】 前記耐熱性被膜層が、シリコーン系樹脂
    を主成分とした耐熱塗料により形成されたものである請
    求項1又は2に記載の廃熱ボイラ。
JP2001237768A 2001-08-06 2001-08-06 廃熱ボイラ Pending JP2003050002A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103343956A (zh) * 2013-07-12 2013-10-09 常州联合锅炉容器有限公司 水冷壁热能中心设备

Cited By (1)

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