JP2004307297A

JP2004307297A - ごみ焼却炉などの炉内耐火物被覆用耐火性組成物

Info

Publication number: JP2004307297A
Application number: JP2003105910A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Matsubara; 健一松原; Hiroshi Fujie; 博司藤江; Yoichi Nasu; 洋一那須; Hiroyuki Mori; 弘之森
Original assignee: TEIKOKU YOGYO KK; Shinagawa Refractories Co Ltd
Current assignee: TEIKOKU YOGYO KK; Shinagawa Refractories Co Ltd
Priority date: 2003-04-09
Filing date: 2003-04-09
Publication date: 2004-11-04

Abstract

【課題】１）耐火物で構成された炉壁の表面に塗布して、耐火物の保護，延命化を図ることができ、２）上記炉壁の表面に塗布して、耐火物表面に付着する付着物の生成を防止し、仮に付着したとしても、容易に剥離することができ、３）上記炉壁を構成する耐火物の種類に無関係であって、如何なる種類の耐火物であっても、密着性に優れており、４）粉体を水で混練して塗料とし、これを直接塗布することができ、５）特殊バインダーを使用することで、ガス侵食を抑制することができる、炉内耐火物被覆用耐火性組成物を提供する。
【解決手段】粒度０．０３０〜２．８ｍｍの炭化珪素および粒度０．５ｍｍ以下の酸化アルミニウムを主体とし、更に、粘土質原料，バインダー（リン酸塩）および水を配合してなる、ごみ焼却炉などの炉内耐火物被覆用耐火性組成物。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却炉などの炉内耐火物被覆用耐火性組成物に関し、特に、ごみ焼却炉などの炉壁を構成する耐火物に付着する“灰やクリンカーなどの付着物”の生成を防止し、該耐火物の保護，延命化を図る被覆用耐火性組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉や溶融炉、その他の工業炉や窯炉などの耐火物を保護し、延命化を図る目的で、従来から、多数の被覆材が提案されている。
例えば、特許文献１（特開昭５１−９１９１６号公報）には「炭化珪素４５〜６５重量％，安定化酸化ジルコニウム又はベントナイト１０〜１５重量％，二酸化珪素５〜１０重量％，高分子無水珪酸３〜５重量％，珪酸ナトリウム又はリン酸アルミニウム１０〜２０重量％および残部は水からなる耐火炉用被覆組成物」が、
特許文献２（特開昭５５−７５４１号公報）には「粒度２０μｍ以下の炭化珪素質粉末３０〜６０重量％，接着性助剤（微粉シリカ，ベントナイト）２〜１５重量％および分散液安定化剤などを添加し、加水混合してなる分散液状の炭化珪素質コーティング材」が、
特許文献３（特開昭５５−２３０２４号公報）には「窒化珪素３５〜４５重量％，炭化珪素１０〜１５重量％，酸化アルミニウム１５〜２０重量％，二酸化珪素３〜５重量％，リン酸塩２０〜３０重量％および残部は水からなる炉内壁被覆強輻射耐火物」が、
それぞれ提案されている。
【０００３】
また、特許文献４（特開平５−２０８８７２号公報）には「（ａ）高密度焼結剤として炭化ケイ素を使用し、（ｂ）耐熱・耐食性剤として窒化ケイ素，酸化クロム，酸化ジルコニア，酸化アルミニウムとを配合して使用し、（ｃ）添加剤として二酸化ケイ素を使用し、（ｄ）焼結助剤として酸化マグネシウム，酸化亜鉛，酸化ナトリウム，酸化カルシウム，ガラス粉とを配合して使用し、（ｅ）分散剤としてカルボキシメチルセルロースナトリウム，コロイド性含水ケイ酸アルミニウムとを配合して使用した、耐火物等の保護塗料」が開示されている。
そして、上記保護塗料は、非特許文献１（フジファインテック社のカタログ）からみて、「二段階施工」で塗布されている。すなわち、耐火物や金属の表面に予め下地塗料を施し、この下地塗料を乾燥させた後、その上に上記保護塗料を“こて塗り施工”で実施されているものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開昭５１−９１９１６号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開昭５５−７５４１号公報（特許請求の範囲第１項，第２項）
【特許文献３】
特開昭５５−２３０２４号公報（特許請求の範囲）
【特許文献４】
特開平５−２０８８７２号公報（請求項１，請求項２）
【非特許文献１】
フジファインテック社のカタログ
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記特許文献１〜３に提案されている耐火炉用被覆材では、耐火物の保護，延命化について、ある程度は期待できるものの、満足できるものではない。また、前記特許文献４に提案されている耐火物等の保護塗料は、前記したように、「二段階施工」を必要とし、また、下地塗料の乾燥工程を要することから、施工に長時間を要し、しかも施工性が悪いという問題点を有している。
【０００６】
本発明は、上記従来技術の欠点，問題点に鑑み成されたものであって、その目的とするところは、
第一に、耐火物で構成された炉壁（ごみ焼却炉，灰溶融炉，ガス化溶融炉などの炉壁）の表面に塗布して、耐火物の保護，延命化を図ることができる被覆用耐火性組成物を提供すること、
第二に、上記炉壁の表面に塗布して、耐火物表面に付着する付着物（灰分やクリンカーなど）の生成を防止し、仮に付着したとしても、容易に剥離することができる被覆用耐火性組成物を提供すること、
第三に、上記炉壁を構成する耐火物の種類に無関係であって、如何なる種類の耐火物であっても、密着性に優れた被覆用耐火性組成物を提供すること、
第四に、粉体を水で混練して塗料とし、これをスプレーガン又はハケ塗りで直接塗布することで、簡単に施工することができ、しかも、特別な乾燥を必要としない被覆用耐火性組成物を提供すること、
第五に、特殊バインダーを使用することで、ガス侵食を抑制することができる被覆用耐火性組成物を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るごみ焼却炉などの炉内耐火物被覆用耐火性組成物は、前記目的を達成する技術的構成として、「粒度０．０３０〜２．８ｍｍの炭化珪素および粒度０．５ｍｍ以下の酸化アルミニウムを主体とする」ことを特徴とする（請求項１）。このように、特定粒度の炭化珪素と酸化アルミニウムとを併用することにより、特に、前記第一〜第三の目的とする被覆用耐火性組成物を提供することができる。
【０００８】
また、本発明に係るごみ焼却炉などの炉内耐火物被覆用耐火性組成物は、「粒度０．０３０〜２．８ｍｍの炭化珪素および粒度０．５ｍｍ以下の酸化アルミニウムを主体とし、更に、粘土質原料，バインダーおよび水を配合してなる」ことを特徴とし（請求項２）、このバインダーとして、リン酸塩を用いることを特徴とする（請求項３）。これにより、前記第一〜第三の目的に加えて第四および第五の目的とする被覆用耐火性組成物を提供することができる。
【０００９】
更に、本発明に係るごみ焼却炉などの炉内耐火物被覆用耐火性組成物は、「前記炭化珪素が９０〜３０重量％、前記酸化アルミニウムが５〜４０重量％、前記粘土質原料が５〜２０重量％、前記バインダー（リン酸塩）が０．５〜１０重量％、残部が水からなること」を特徴とし（請求項４）、これにより、前記第一〜第五の目的とする被覆用耐火性組成物を提供することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る炉内耐火物被覆用耐火性組成物で奏する作用効果を含めて、本発明の実施の形態を具体的に説明する。
【００１１】
本発明に係る炉内耐火物被覆用耐火性組成物は、前記したとおり、粒度０．０３０〜２．８ｍｍの炭化珪素および粒度０．５ｍｍ以下の酸化アルミニウムを主体とする。好ましくは、粒度０．０４５〜１．６ｍｍの炭化珪素および粒度０．３ｍｍ以下の酸化アルミニウムを主体とする。このように、中粒〜粗粒の炭化珪素と微粉の酸化アルミニウムとを併用することで、適度に炭化水素の酸化抑制を図り、クリンカー付着防止の作用効果を奏する。
炭化珪素および酸化アルミニウムの上記粒度範囲（炭化珪素：０．０３０〜２．８ｍｍ，酸化アルミニウム：０．５ｍｍ以下）の外では、施工性が得られがたく、また、炭化珪素の適度な酸化防止効果が得られ難いので、好ましくない。
【００１２】
上記炭化珪素および酸化アルミニウムの配合量は、炭化珪素：９０〜３０重量％（望ましくは８０〜５０重量％），酸化アルミニウム：５〜４０重量％（望ましくは１０〜３０重量％）が好ましい。この範囲外では、上記作用効果が生じ難いので、好ましくない。
【００１３】
本発明に係る炉内耐火物被覆用耐火性組成物は、前記したように「粒度０．０３０〜２．８ｍｍの炭化珪素および粒度０．５ｍｍ以下の酸化アルミニウム」を主体とするが、これに、更に、粘土質原料，バインダーおよび水を配合することを特徴とする。
【００１４】
粘土質原料は、ごみ焼却炉などで生成する灰分やクリンカー等の付着成分と結合しやすく、そのため、炉壁への付着防止作用が生じると共に、良好な施工性が得られる。この粘土質原料の配合量は、５〜２０重量％（望ましくは７〜１７重量％）が好まく、この範囲外では、上記付着防止作用が生じ難いので好ましくない。なお、本発明において、粘土質原料としては、特に限定するものではなく、水ひ粘土，ベントナイト，ボールクレイ，カオリン，セリサイトなど公知の原料から１種または２種以上を任意に使用することができる。
バインダーとしては、特にリン酸塩が好ましく、このリン酸塩バインダーを使用することで、ガス侵食を抑制することができる。このリン酸塩バインダーの配合量は０．５〜１０重量％（望ましくは１〜５重量％）が望ましい。
【００１５】
なお、本発明に係る被覆用耐火性組成物は、前記粘土質原料以外に、更に炭素原料も配合することができ、これも本発明に包含されるものである。
炭素原料を配合する場合、その配合量は、５重量％以下が好ましく、また、炭素原料としては、黒鉛，カーボンブラック，コークスなどを任意に使用することができる。
【００１６】
本発明に係る被覆用耐火性組成物は、ごみ焼却炉，溶融炉、その他の工業炉や窯炉，二次燃焼室（ボイラ）などの耐火物炉壁に適用することができる。また、これら炉を構成する耐火物としては、Ａｌ_２Ｏ_３系，ＳｉＯ_２系，ＭｇＯ系，Ｃｒ_２Ｏ_３系，Ｃ系，ＳｉＣ系，その他の各種耐火原料を１種または２種以上用いたものが知られているが、これらのいずれの耐火物にも適用することができ、密着性に優れた被覆層とすることができる。
【００１７】
次に、被覆手段について説明すると、まず、前記した炭化珪素，酸化アルミニウムを主体とする粉末にバインダーおよび水を添加し、混練して被覆材を作製する。なお、水の添加量は、上記粉体１００重量部に対し、１０〜４０重量部（好ましくは２０〜３０重量部）である。
得られた被覆材を前記炉壁に、下地塗料を施すことなく、直接塗布する。塗布手段としては、スプレーガン，こて塗り，はけ塗りなどを任意に採用することができる。（ごみ焼却炉などの補修段階では、炉壁に付着している付着物を取り除いた後に塗布する。また、側壁以外に必要に応じて炉の天井に塗布する。）そして、塗布厚みを１〜４ｍｍ（好ましくは２〜３ｍｍ）とすることで、また、特別な乾燥工程を採用することなしで、本発明で所望する作用効果が得られる。
【００１８】
【実施例】
次に、本発明の実施例を比較例と共に挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例によって限定されるものではない。
【００１９】
（実施例１）
粒度１．４〜０．０４５ｍｍの炭化珪素（ＳｉＣ）６３重量％
粒度０．３ｍｍ以下の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）２３重量％
粒度０．３ｍｍ以下の水ひ粘土１３重量％
黒鉛（Ｃ）１重量％
上記原料配合物１００重量部に、バインダーとしてリン酸塩を３重量部および水を２５重量部添加し、ミキサーで混練して、耐火性組成物を作製した。
【００２０】
（比較例１）
前記実施例１で用いた「粒度１．４〜０．０４５ｍｍの炭化珪素」に代えて「粒度０．０４４ｍｍ以下の炭化珪素」を用いた以外は、実施例１と同様の耐火性組成物を作製した。
【００２１】
実施例１及び比較例１で得られた耐火性組成物を、市販のスプレーガンでごみ焼却炉（ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系耐火物製のごみ焼却炉）の内壁表面（付着物除去後の内壁表面）に直接塗布した（塗布厚み：２ｍｍ）。
このごみ焼却炉を６ヶ月間使用した後の状況を観察したところ、実施例１の耐火性組成物を塗布したごみ焼却炉では、この耐火性組成物がごみ焼却炉の内壁表面に強固に接合しており、しかも、内壁に付着物の存在が殆ど認められなかった。さらに、付着物があっても、これを簡単に落とすことができた。
これに対して、比較例１の耐火性組成物を塗布したごみ焼却炉では、ＳｉＣ粒の酸化速度が速すぎて、クリンカーの付着が大であった。
【００２２】
なお、比較のため、耐火性組成物を塗布しないごみ焼却炉に対して、同じく６ヶ月間使用した後の状況を観察したところ、多量の付着物の存在が認められ、しかも、この付着物は、簡単に取り除くことができなかった。
【００２３】
前記実施例１では、ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３系のごみ焼却炉に適用した例であるが、ＳｉＣ系のごみ焼却炉に対しても同様な効果が得られた。
【００２４】
【発明の効果】
以上詳記したとおり、本発明に係る耐火性組成物をごみ焼却炉などの炉壁に塗布することにより、壁面への付着物を防止することができ、ごみ焼却炉などの焼却効率の向上に寄与することができる。
【００２５】
ごみ焼却炉などの側壁に灰分やクリンカー等が付着すると、燃焼効率が低下することとなるため、該付着物を剥離しなければならないという余計な作業を要する。本発明に係る炉内耐火物被覆用耐火性組成物を炉壁に被覆することで、付着物の生成を防止することができ、仮に付着したとしても、容易に剥離することができ、上記余計な作業を要することがないという作用効果が生じる。
また、本発明に係る耐火性組成物をごみ焼却炉などの炉壁に直接塗布することができ、下地塗布工程を要しないことから、簡単に施工することができ、しかも、特別な乾燥を必要としないという作用効果が生じる。
更に、特殊なバインダー（リン酸塩）を使用することで、ガス侵食を抑制することができる作用効果が生じる。

Claims

粒度０．０３０〜２．８ｍｍの炭化珪素および粒度０．５ｍｍ以下の酸化アルミニウムを主体とすることを特徴とするごみ焼却炉などの炉内耐火物被覆用耐火性組成物。
粒度０．０３０〜２．８ｍｍの炭化珪素および粒度０．５ｍｍ以下の酸化アルミニウムを主体とし、更に、粘土質原料，バインダーおよび水を配合してなることを特徴とするごみ焼却炉などの炉内耐火物被覆用耐火性組成物。
前記バインダーがリン酸塩であることを特徴とする請求項２に記載のごみ焼却炉などの炉内耐火物被覆用耐火性組成物。
前記炭化珪素が９０〜３０重量％、前記酸化アルミニウムが５〜４０重量％、前記粘土質原料が５〜２０重量％、前記バインダーが０．５〜１０重量％、残部が水からなることを特徴とする請求項２または請求項３に記載のごみ焼却炉などの炉内耐火物被覆用耐火性組成物。