JP2009180420A - 耐火材支持構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ケーシング20内壁に断熱層21を介して棒状支持部材30により複数の耐火材22を支持する耐火構造にて、前記支持部材30が、ケーシング20内壁に固定される基部33と、耐火材22内に埋設される支持部31と、断熱層21に配設され基部33と支持部31を連結する軸部32とから構成され、耐火材22が配設される内壁のうち屈折部に位置する前記支持部材30が、軸部32の少なくとも一部に、軸方向に対して変位自由度を有する変位吸収部(例えば屈曲部34)を有し、耐火材22の熱伸びにより生じる支持部材30の軸方向への応力を吸収するようにした。
【選択図】図1
Description
上記耐火構造としては、図9(a)に示すようにケーシング20 の内壁に断熱層21を介して多数の耐火材22を配設した構成が多く採用される。耐火材22は、ケーシング20に溶接等により取り付けられたYアンカー等の支持部材30により支持される。
また、特許文献2(特許3684126号公報)には、内壁が耐火材で構成され、内壁の高温物質が接触する部分に耐火金属板が付設された耐火物構造において、耐火金属板にアンカー接続部が設けられ、このアンカー接続部に対してねじにより螺合して固定されたアンカー金具のアンカー部が、耐火材中に埋設されることにより耐火材と耐火金属板を接続した耐火物構造が開示されている。
さらに、特許文献3(特許3897534号公報)には、ケーシング内壁に断熱層を介し且つアンカーで支持させて多数の耐火材を張り付けた耐火材構造物において、耐火材の熱伸びによる過大変形防止構造として、耐火材間の目地のうち水平目地部を下向きに施工した構成が開示されている。
また特許文献2では、耐火材内に埋設するアンカー部の支持効果を向上させて耐火材の脱落を防止する構成としているが、耐火材の熱伸びに関しては考慮されていない。即ち、耐火材とケーシングの熱伸び差により、特に耐火材とケーシングの間の断熱層に存在する支持部材の軸部及び基部(溶接部)に応力が集中し、支持部材の軸部の破断、或いは溶接部の破損が発生しやすくなるが、特許文献2ではこれらの部位が直線状の棒状体であるため応力を吸収できる構造とはなっていない。
従って、本発明は上記従来技術の問題点に鑑み、ケーシングと耐火材の熱伸び差により支持部材が破損、破断することを防止できる耐火材支持部材を提供することを目的とする。
前記耐火材が配設される内壁のうち屈折部に位置する前記支持部材が、前記軸部の少なくとも一部に、軸方向に対して変位自由度を有する変位吸収部を有し、前記耐火材の熱伸びにより生じる前記支持部材の軸方向への応力を吸収するようにしたことを特徴とする。
前記耐火材が配設される内壁のうち該耐火材の熱伸びにより壁面に対して垂直変位が作用する部位に位置する前記支持部材が、前記軸部の少なくとも一部に、軸方向に対して変位自由度を有する変位吸収部を有し、前記耐火材の熱伸びにより生じる前記支持部材の軸方向への応力を吸収するようにしたことを特徴とする。
これにより、上記した発明と同様に耐火材の熱伸びによる応力を屈曲部にて吸収して支持部材の破損、破断を防止することが可能であるとともに、断熱層内に屈曲部が位置するため、断熱層と支持部材が絡みやすくなり断熱層の保持機能を向上させることが可能となる。
また、前記屈曲部をばね構造に形成したことを特徴とする。このように、屈曲部をばね構造とすることにより、軸方向に対してより一層フレキシブル性を高く持たせることができ、且つ断熱層と支持部材がより絡みやすくなり断熱層の保持機能を向上させることが可能となる。
これによれば、軸部を傾斜させるのみで軸方向に対してフレキシブル性をもたせることができ、上記した発明と同様に耐火材の熱伸びによる応力を屈曲部にて吸収して支持部材の破損、破断を防止することが可能であるとともに、簡単に且つ安価にて支持部材を製造することができる。また、軸部を傾斜させることにより断熱層と支持部材が絡みやすくなり、断熱層の保持機能を向上させることが可能となる。尚、前記傾斜部は、ケーシング内壁面に対して垂直方向へのフレキシブル性を持たせるためであるので、軸部の傾斜向きは特に限定されない。
循環流動層ボイラは、高温ガス中に流動砂が含まれるため、壁面に対する熱伝導率が高くなり耐火材の熱伸び差が大きく現われるが、本発明を適用することで熱伸び差による支持部材の破損、破断を防止でき、耐火材の脱落を防止することが可能となる。
また、前記変位吸収部を屈曲部とすることにより、耐火材の熱伸びによる応力を屈曲部にて吸収するとともに、断熱層と支持部材が絡みやすくなり断熱層の保持機能を向上させることが可能となる。
さらに、前記軸部を前記耐火材の熱伸び方向に対して傾斜させた傾斜部とすることにより、軸部を傾斜させるのみで軸方向に対してフレキシブル性をもたせることができ、耐火材の熱伸びによる応力を吸収するとともに、軸部を傾斜させることにより断熱層と支持部材が絡みやすくなり、断熱層の保持機能を向上させることが可能となる。
さらにまた、前記支持部材を循環流動層ボイラに適用することにより、ガス中流動砂により耐火材がより一層高温化して大きく熱伸びした場合であっても、本発明の支持部材を採用することで支持部材の破損、破断を防止でき、耐火材の脱落を確実に防止することが可能となる。
図1は本発明の実施例1に係る支持部材を配設した壁面の断面図、図2及び図3は支持部材の耐久試験結果を示すグラフ、図4及び図5は実施例1の変形例に係る支持部材を配設した壁面の断面図、図6は本発明の実施例2に係る支持部材を配設した壁面の断面図、図7は本発明の実施例に係る支持部材の適用部位を説明する図、図8は本発明の実施例が適用される循環流動層ボイラの概略構成図である。
まず、図8を参照して、本実施例に係る耐火材支持部材の適用対象の一例として循環流動層ボイラにつき説明する。
図8に示すように、循環流動層ボイラ1において、流動床炉2では、下方より一次空気を導入してけい砂等の流動砂と燃焼物を流動混合して一次燃焼を行った後、その上方のフリーボード部2aに二次空気を導入して二次燃焼を行って可燃性ガスの燃焼完結を図り、これにより高温の燃焼ガスが発生する。尚、前記燃焼物としては、石炭、重油、廃棄物、RDF、バイオマス等が挙げられる。流動床炉2の出口側には、配管2bを介して燃焼ガスと流動砂を分離するサイクロン3が設けられている。該サイクロン3の下部には、配管4を介してシールポット5が連結され、シールポット5には配管7を介して外部熱交換器8が連結され、この外部熱交換器8は流動床火炉2の下部に連結されている。また、シールポット5は配管6を介して流動床火炉2の下部に連結されている。
本実施例では、ケーシングと耐火材の熱伸び差に基づく破断、破損を防止する構成を備えた耐火材支持部材につき提供するが、本実施例に係る支持部材の好適な適用部位を図7に示す。同図に示されるように、流動床炉2からサイクロンに繋がる配管2bの縁部A、サイクロン3の天井縁部B、シールポット5の屈折部C、シールポット5から配管6につながる屈折部D、配管6と流動床炉2の接続部E等が挙げられる。これらの部位は、耐火座の熱伸びにより、壁面に対して垂直方向、即ち支持部材の軸方向に引張力が発生する部位である。
前記支持部材30は、ステンレス等の耐熱耐食性を有する棒状部材で構成され、好適にはYアンカー等が用いられる。該支持部材30は、一端側の基部33と他端側の支持部31が軸部32により一体化されている。前記基部33は、ケーシング20に対して該支持部材30が略垂直方向となるように溶接等により固定される。前記支持部31は、耐火材22が脱落しないようにY字等の支持形状を有し、耐火材22内に埋設される。前記軸部32は、断熱層21内に位置するように配設され支持部31と基部33を連結している。尚、該支持部材30は、基部33及び軸部32と支持部31とが別体に構成され、耐火材22に支持部31を埋設した後、基部33及び軸部32と支持部33を接合して一体化してもよい。
くの字状屈曲部34においては、くの字状の高さLは、耐火材22の熱伸びによる垂直方向(壁面に対して)の強制変位量から軸部32に作用する応力を算出し、該応力が疲労限界以下となるように高さLを設定する。
支持部材30としてYアンカーを用い、軸部32の長さDを200mm、基部33と屈曲部34の間の長さD1を50mm、屈曲部34の長さD2を100mm、支持部31と屈曲部34の間の長さD3を50mmに設定して試験を行った。図2はくの字高さLとひずみの関係を示すグラフで、図3はくの字高さLと破損繰り返し数の関係を示すグラフである。図2に示すように、くの字高さLが40mm以上になると、基部33、くの字部(屈曲部)34の何れにおいてもひずみが小さくなり、屈曲部34による熱伸び吸収効果が大きく現われていることがわかる。また、図3に示すように破損繰り返し数は、くの字部34においては高さLが高くなる程破損繰り返し数が比例的に大きくなり、一方基部33においてはくの字高さLが40mm以上になると破損繰り返し数が大幅に大きくなる。従って、上記した構造を有するYアンカーにおいては、くの字高さLを40mm以上とするとにより、耐久性が向上することがわかる。
このように、支持部材30の軸部32に作用する応力から屈曲部形状、屈曲高さを設定することにより、ひずみを小さく抑えることができ、耐久性を向上させることが可能となる。
図3に、本実施例に係る支持部材30の変形例1を示す。以下、変形例1、2及び実施例2において、図1に示した実施例1と同様の構成についてはその詳細な説明を省略する。
図3に示す支持部材30においては、軸部32に設けた屈曲部34を、2つのくの字を左右対称に直列に連設した構成(W字状)としている。
本構成によれば、上記した発明と同様に耐火材22の熱伸びによる応力を屈曲部34にて吸収して支持部材の破損、破断を防止することが可能であるとともに、実施例1に比べてより多くのフレキシブル性をもたせることができ、また断熱層21の保持機能をより一層向上させることが可能である。
図4に、本実施例における支持部材30の変形例2を示す。
同図における支持部材30においては、軸部32に設けた屈曲部34をばね構造としている。
このように、屈曲部34をばね構造とすることにより、軸方向に対してより一層フレキシブル性を高く持たせることができ、且つ断熱層21と支持部材30がより絡みやすくなり断熱層21の保持機能を向上させることが可能となる。
本実施例2では、支持部材30の軸部32に設けた変位吸収部を、傾斜部34にした構成となっている。即ち、支持部材30の軸部32を直線状に形成するとともに、ケーシング20内壁面に対して軸部32が垂直方向から傾斜するように基部33を固定している。支持部31は、同図に示す通り軸部32と同様に傾斜させてもよいし、また耐火材22に対して垂直に設置してもよい。前記軸部32の傾斜角度は、好適には耐火材22の熱伸びから実験的に或いは経験的に求め、該熱伸びを十分に吸収可能な角度とするとよい。尚、前記傾斜部34は、ケーシング内壁面に対して垂直方向へのフレキシブル性を持たせるためであるので、軸部32の傾斜向きは特に限定されない。
2 流動床炉
2b、4、6、7 配管
3 サイクロン
5 シールポット
8 外部熱交換器
20 ケーシング
21 断熱層
22 耐火材
30 支持部材
31 支持部
32 軸部
33 基部
34 変位吸収部(屈曲部又は傾斜部)
Claims (7)
- ケーシング内壁に断熱層を介して棒状支持部材により複数の耐火材を支持する耐火構造にて、前記支持部材が、前記ケーシング内壁に固定される基部と、前記耐火材内に埋設される支持部と、前記断熱層に配設され前記基部と前記支持部を連結する軸部とから構成された耐火材支持部材において、
前記耐火材が配設される内壁のうち屈折部に位置する前記支持部材が、前記軸部の少なくとも一部に、軸方向に対して変位自由度を有する変位吸収部を有し、前記耐火材の熱伸びにより生じる前記支持部材の軸方向への応力を吸収するようにしたことを特徴とする耐火材支持部材。 - ケーシング内壁に断熱層を介して棒状支持部材により複数の耐火材を支持する耐火構造にて、前記支持部材が、前記ケーシング内壁に固定される基部と、前記耐火材内に埋設される支持部と、前記断熱層に配設され前記基部と前記支持部を連結する軸部とから構成された耐火材支持部材において、
前記耐火材が配設される内壁のうち該耐火材の熱伸びにより壁面に対して垂直変位が作用する部位に位置する前記支持部材が、前記軸部の少なくとも一部に、軸方向に対して変位自由度を有する変位吸収部を有し、前記耐火材の熱伸びにより生じる前記支持部材の軸方向への応力を吸収するようにしたことを特徴とする耐火材支持部材。 - 前記変位吸収部が、前記軸部に設けられた屈曲部であることを特徴とする請求項1若しくは2記載の耐火材支持部材。
- 前記屈曲部をくの字状に形成したことを特徴とする請求項3記載の耐火材支持部材。
- 前記屈曲部をばね構造に形成したことを特徴とする請求項3記載の耐火材支持部材。
- 前記変位吸収部が、前記軸部を前記ケーシング内壁面に対して垂直方向から傾斜させた傾斜部であることを特徴とする請求項1若しくは2記載の耐火材支持部材。
- 前記支持部材が、循環流動層ボイラに配設された耐火材を支持する支持部材であることを特徴とする請求項1乃至6の何れかに記載の耐火材支持部材。
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