JP2015152187A - 炉体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】炉内の火炎等により炉壁のバーナー取付部が損傷を受けにくい炉体構造を提供する。
【解決手段】外周を覆う鋼製の炉殻１と、炉殻の内側に設けられた綿状セラミック断熱材でなる内壁部２とを備えた炉の縦壁３を貫通して形成され、バーナー４の火炎吹き出し口側が取り付けられる横穴３ａ内に、バーナーから吹き出される火炎と内壁部との間を遮って、火炎が貫通する火炎貫通空間Ｓを備えるように成形されたセラミックファイバー成形品でなる横穴部材５が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、炉が有する縦壁にバーナーが設けられた炉体構造に関する。

炉が有する縦壁にバーナーが設けられた炉体構造としては、例えば、特許文献１及び２が知られている。特許文献１の「廃棄物ガス化溶融炉の燃焼室の助燃バーナ用のバーナタイル」は、廃棄物ガス化溶融炉から排出される可燃性ダスト及び可燃性ガスを含む排ガスを燃焼させる燃焼室の側壁に支持される燃料油又は燃料ガスを燃焼させる助燃バーナに適用する廃棄物ガス化溶融炉の燃焼室のバーナタイルにおいて、助燃バーナの火炎を支持するバーナポートを有する耐火物で形成されたバーナタイルが燃焼室の側壁の耐火物に囲まれて支持され、燃焼室外から供給される空気を燃焼室内に向けて直進方向へ噴出する複数の空気吹出口がバーナポートの外周を囲んで間隔をおいて設けられている。そのように燃焼室の縦壁は、外側の鉄皮に耐火物が内張されて形成されており、鉄皮と耐火物とに形成された開口に設けられた耐火物製のバーナータイルに助燃バーナーが取り付けられた炉構造であり、バーナは鉄皮にフランジで固定され、重量物のバーナタイルは、下方から強固な耐火材で支持されている。

特許文献２の「焼鈍炉の炉壁構造」は、炉内で雰囲気ガスを循環させて被処理材を所定温度に加熱するようにした焼鈍炉において、炉殻ケーシング内に複数の綿状のセラミックファイバー製断熱材を積層して炉壁本体を形成し、該炉壁本体の炉内側表面をセラミックファイバー製織布により覆うようにしている。そのように炉壁を構成する炉殻（上記鉄皮に相当）の内面に、フェルトやブランケットのような「綿状セラミック断熱材」を用いるようにしている。

特開２０１１−３８６９０号公報 実公平６−１８２２３号公報

上記のように炉の縦壁の内側部分が綿状セラミック断熱材を複数枚積層することによって形成され、この縦壁に設けられた開口にバーナーを直接取り付けた場合、断熱材が綿状であるため、開口（穴）の内面が崩れてきたり、火炎の勢いで飛ばされてしまう。そのため、開口の内面をカバーする必要が出てくる。

そこで、図５に示すように、炉の縦壁（炉殻）ａの開口ｂの内面をタイルｃで覆ったり、バーナーｅにバーナータイルｄを取り付けて使用することが考えられるが、その場合には、重いタイルｃやバーナータイルｄが柔らかい綿状セラミック断熱材ｆにより支持されることになる。

タイルｃを開口ｂの中に置いただけでは、図５（ａ）のように、タイルｃが沈み込み、火炎の流路ｇを塞ぐ上、上部は隙間ｈができて、炉殻ａが直接、炉内の高温に晒されてしまい、高温から守れなくなる。

また、バーナータイルｄを用いたバーナーｅを使用した場合は、図５（ｂ）のように、バーナーｅの差込口ｉにバーナータイルｄが差し込まれただけの構造となっているときには、綿状セラミック断熱材ｆではバーナータイルｄを下から支持しきれず傾いてしまい、火炎の形状に悪影響を及ぼしたり、火炎を水平方向に噴射できなくなる上、バーナータイルｄと綿状セラミック断熱材ｆとの間に隙間ｈが生じ、この隙間ｈにより炉殻ａが炉内の高温に直接晒されてしまう。

本発明は上記従来の課題に鑑みて創案されたものであって、綿状セラミック断熱材の炉壁であっても、開口の穴が崩れず、その対策を施す際にも、炉殻が変形せず、火炎の噴射方向が定まり、炉内の高温により炉殻が損傷を受けない炉体構造を提供することを目的とする。

本発明にかかる炉体構造は、外周を覆う鋼製の炉殻と、該炉殻の内側に設けられた綿状セラミック断熱材でなる内壁部とを備えた炉の縦壁を貫通して形成され、バーナーの火炎吹き出し口側が取り付けられる横穴内に、該バーナーから吹き出される火炎と該内壁部との間を遮って、火炎が貫通する火炎貫通空間を備えるように成形されたセラミックファイバー成形品でなる横穴部材が設けられていることを特徴とする。

前記横穴部材は、前記横穴を形成する前記内壁部の内周面に備えられていることを特徴とする。

前記横穴は、前記炉殻に設けられた炉殻横穴と、該炉殻横穴より内径が小さな、前記内壁部に設けられた内壁部横穴とが連通されて形成され、前記横穴部材は、上記炉殻横穴の内側で上記内壁部が炉外に臨む面を覆うフランジ部を備え、上記横穴に設けられていることを特徴とする。

前記横穴部材は前記バーナー側に備えられ、その外周を綿状セラミック断熱材で覆った状態で該バーナーとともに前記横穴に装着されることを特徴とする。

本発明にかかる炉体構造にあっては、綿状セラミック断熱材の炉壁に開口をあけた場合でも、開口の穴が崩れず、またその対策を施す際にも、定めた方向に火炎を噴射できなくなったり、炉殻が炉内の高温によって損傷を受けることを防止できる。

本発明に係る炉体構造の第１実施形態を示す縦壁の縦断面図である。 本発明に係る炉体構造の第２実施形態を示す縦壁の縦断面図である。 本発明に係る炉体構造の第３実施形態を示す縦壁の縦断面図である。 本発明に係る炉体構造の第１実施形態の変形例を示す縦壁の縦断面図である。 従来技術の課題を説明する説明図である。

以下に、本発明にかかる炉体構造の好適な実施形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する炉体構造は、本発明の好ましい例であって、本願出願に係る発明が、その技術的範囲を逸脱しない限り、下記以外の異なる実施形態を含むことはもちろんである。図１は、第１実施形態に係る炉体構造の縦壁の縦断面図である。

第１実施形態に係る炉体構造は、例えば、図１に示すように、炉の外周を覆う鋼板製の炉殻１と、炉殻１の内側に綿状セラミック断熱材による内壁部２とを備える。炉の側面を形成する縦壁３には、炉殻１および内壁部２を貫通し、バーナー４が取り付けられるように横穴３ａが設けられている。すなわち、横穴３ａは、炉殻１に設けられた炉殻横穴１ａと内壁部２に設けられた内壁部横穴２ａとが、炉の内外方向に連通している。ここで、内壁部２は、炉内の熱が鋼板でなる炉殻１に達しないような十分な厚みを備えている。

縦壁３に設けられている横穴３ａ内には、バーナー４から噴出された火炎が貫通する火炎貫通空間Ｓを備えるように成形されて円筒状をなす、綿状セラミック断熱材よりも強固（変形し難い）であり、かつバーナータイルよりも非常に軽量なセラミックファイバー成形品でなる横穴部材５が内壁部２の内周面に接着されている。

ここに、セラミックファイバー成形品とは、綿状セラミック断熱材を圧縮し、押し固めて成形したものであり、上記タイルｃやバーナータイルｄよりも軽量であって、綿状セラミック断熱材よりも固くて変形し難い、高強度・高密度な耐火物である。

横穴部材５は、炉殻１側の内径が、炉殻横穴１ａの内径とほぼ一致していて、例えば炉内側に向かって漸次わずかに小さくなるように形成されている。このため、炉殻横穴１ａの内径は、炉殻１と内壁部２とが隣接している部位において、横穴部材５の厚み分だけ、内壁部横穴２ａの内径より小さく形成されている。

バーナー４は、例えば、ほぼ円柱状をなすバーナー本体４ａの一方の端部に、燃料と燃焼空気を供給する供給部４ｂが接続され、供給部４ｂとは反対側の端部に火炎の吹き出し口（不図示）が設けられている。

また、バーナーの吹き出し口側の端部側には、供給部４ｂ側より外径が大きく形成されてバーナー４を縦壁３に固定するための固定用フランジ４ｃが設けられている。固定用フランジ４ｃが炉殻１に当接されたときに、横穴３ａ内に挿入される突出部４ｄが固定用フランジ４ｃより吹き出し口側に突出させて設けられている。また、固定用フランジ４ｃには、バーナー４を炉の縦壁３に取り付けるためのボルト（不図示）が貫通されるボルト穴４ｅが周方向に適宜間隔を隔てて複数設けられている。

横穴３ａには、バーナー４が縦壁３に取り付けられたときに突出部４ｄが挿入される。炉殻１および横穴部材５の内径は、バーナー４の突出部４ｄを挿入することができる寸法に形成されている。また、横穴３ａに突出部４ｄが挿入されたときに、炉殻１において固定用フランジ４ｃが当接される当接部１ｂは、他の部位より厚みが厚く形成されるとともに、バーナー４の固定用フランジ４ｃと同様に、周方向に沿って適宜間隔を隔ててボルト（不図示）が螺合される複数のねじ穴１ｃが形成されている。

第１実施形態の炉体構造では、バーナー４の突出部４ｄが炉の縦壁３に設けられた横穴３ａに挿入されることにより、固定用フランジ４ｃが当接部１ｂに当接され、固定用フランジ４ｃに設けられたボルト穴４ｅを貫通するボルトが炉の当接部１ｂに設けられたねじ穴１ｃに螺合されて固定される。この状態で、バーナー４から火炎が噴出されたとしても、内壁部横穴２ａの内周に設けられたセラミックファイバー成形品でなる横穴部材５により火炎と内壁部２との間は遮られる。

第１実施形態の炉体構造によれば、縦壁３の綿状セラミック断熱材でなる内壁部２に設けられた内壁部横穴２ａの内周面に、円筒状をなすセラミックファイバー成形品の、強固な横穴部材５が設けられているので、綿状セラミック断熱材でなる内壁部２が崩れたり、火炎で吹き飛ばされたりすることがなくなる。

また、横穴部材５は、バーナータイルより軽量なセラミックファイバー成形品であるので、横穴３ａの下側に配置されている内壁部（綿状セラミック断熱材）２の変形を抑えることができる。このため、バーナー４が傾くことはなく、火炎の噴射方向が定まり、内壁部横穴２ａと横穴部材５との間に隙間が生じること、並びに、生じた隙間から炉殻１が炉内の高温に晒されて変形することを防止することができる。

第１実施形態においては、横穴部材５が内壁部２の内周面に接着されている例について説明したが、これに限らず、横穴部材５が内壁部２の内周面を覆うように保持されていればよい。

次に、本発明の炉体構造の第２実施形態について説明する。以下の説明においては、前述した第１実施形態と同一構成については図中で同符号を付して示し、その説明については省略する。図２は、第２実施形態に係る炉体構造の縦壁の縦断面図である。

第２実施形態の炉体構造は、横穴部材６が炉外から交換可能である。図２に示すように、横穴部材６が、炉外側の端部にフランジ部６ａを備えている点が、上記第１実施形態と相違している。

第２実施形態の炉体構造の縦壁３は、炉殻１に設けられた炉殻横穴１ａの内径が、内壁部２に設けられた内壁部横穴２ａの内径より大きく形成されている。すなわち、内壁部２は、炉殻横穴１ａの内側の領域で、炉外に臨む側面２ｂが環状に露出している。

第２実施形態の横穴部材６は、第１実施形態の横穴部材５と同様に、筒状をなす本体部６ｂと、本体部６ｂと一体的に、内壁部２の側面２ｂを炉外側から覆うフランジ部６ａとを有している。

第２実施形態の横穴部材６は、炉外側から縦壁３の横穴３ａに挿入されてフランジ部６ａが側面２ｂに当接されたときに、本体部６ｂにより内壁部横穴２ａの内周面が覆われる。横穴部材６が横穴３ａ内に装着された後に、バーナー４の突出部４ｄを炉殻横穴１ａに挿入して、固定用フランジ４ｃを炉殻１の当接部１ｂに当接させ、固定用フランジ４ｃのボルト穴４ｅを貫通したボルトを当接部１ｂのねじ穴１ｃに螺合して、バーナー４を縦壁３に固定する。このとき、固定されたバーナー４の突出部４ｄと、内壁部２の側面２ｂとの間に横穴部材６のフランジ部６ａが位置するため、バーナー４が固定された後には横穴部材６は、炉内側にも外側にも外れないので、横穴部材６を接着する必要はない。また、横穴部材６は接着されていないので、バーナー４を取り外すことにより横穴部材６も容易に取り外すことができる。

次に、本発明の炉体構造の第３実施形態について説明する。図３は、第３実施形態に係る炉体構造の縦壁の縦断面図である。

第３実施形態の炉体構造では、図３に示すように、バーナー４には金属製の長尺な火炎噴射管７が設けられていて、バーナー４とともに着脱可能に構成されている。

第３実施形態の炉体構造においては、第１実施形態のように、横穴部材５は円筒状に形成されている。火炎噴射管７は、前記の突出部４ｄに相当する。縦壁３の横穴３ａは、内壁部横穴２ａの内径が炉殻横穴１ａの内径より大きく形成されている。内壁部横穴２ａの内側には、火炎噴射管７が挿入される受け部材８が設けられている。

受け部材８は、前記の横穴部材５，６と同様の、強度が高くバーナータイルよりも軽量なセラミックファイバー成形品である。受け部材８は、内径が火炎噴射管７の外径より僅かに大きな円筒状に成形され、炉内側の端部に、内周側に突出して、火炎噴射管７の先端を保護するための覆い８ａが設けられている。このとき、炉殻横穴１ａの内径と、受け部材８の内径とはほぼ一致している。また、受け部材８は、内壁部横穴２ａの内周面を全周面にわたって覆うように横穴３ａに接着して取り付けられている。

第３実施形態の場合には、受け部材８が取り付けられている縦壁３に、火炎噴射管７が設けられたバーナー４を、火炎噴射管７を受け部材８内に挿入しつつ装着し、火炎噴射管７の先端が、受け部材８の覆い８ａに当接し、さらにバーナー４の固定用フランジ４ｃが炉殻１の当接部１ｂに当接した後に、固定用フランジ４ｃのボルト穴４ｅを貫通したボルトを当接部１ｂのねじ穴１ｃに螺合してバーナー４を縦壁３に固定する。このようにすれば、長尺な火炎噴射管７が取り付けられるタイプのバーナー４にも、対応することができる。

図４は、第１実施形態に係る炉体構造の変形例を示す縦壁の縦断面図である。第１実施形態においては、横穴部材７のみをバーナー４に設けた例について説明したが、これに限らず、たとえば、図４に示すように、バーナー４に設けられた横穴部材７の外周に、内壁部２と同様の綿状セラミック断熱材９を備えた構造としても良い。

これは、例えば、綿状セラミック断熱材でなる炉壁の炉に対し、大きな予備ポートを利用して新たにバーナーを取り付けたり、１つのポートを利用して様々なサイズのバーナーに交換したりする場合などに用いることができる。具体的には、新たなバーナー４の外径が元のバーナーの外径より小さな場合に、新たなバーナー４を、元のバーナーのねじ穴１ｃを利用して、取り付けることが可能となる。補助フランジ１０を新たなバーナー４と縦壁３との間に介在させ、炉の内壁部２と新たなバーナー４に設けられた横穴部材５との間を埋めるための綿状セラミック断熱材９を、横穴部材５の外周に備えておくことにより、内壁部２と横穴部材５との間に隙間を生じさせることなく、バーナー４を容易に取り付けることができる。

この変形例は、第１実施形態に限ることなく、第２実施形態及び第３実施形態に対しても適用可能であることはもちろんである。

１ 炉殻
１ａ 炉殻横穴
１ｂ 当接部
１ｃ ねじ穴
２ 内壁部
２ａ 内壁部横穴
２ｂ 側面
３ 縦壁
３ａ 横穴
４ バーナー（新たなバーナー）
４ａ バーナー本体
４ｂ 供給部
４ｃ 固定用フランジ
４ｄ 突出部
４ｅ ボルト穴
５ 横穴部材
６ 横穴部材
６ａ フランジ部
６ｂ 本体部
７ 火炎噴射管
８ 受け部材
８ａ 覆い
９ 綿状セラミック断熱材
１０ 補助フランジ
Ｓ 火炎貫通空間
ａ 炉の縦壁（炉殻）
ｂ 開口
ｃ タイル
ｄ バーナータイル
ｅ バーナー
ｆ 綿状セラミック断熱材
ｇ 火炎の流路
ｈ 隙間
ｉ 差込口

Claims (4)

1. 外周を覆う鋼製の炉殻と、該炉殻の内側に設けられた綿状セラミック断熱材でなる内壁部とを備えた炉の縦壁を貫通して形成され、バーナーの火炎吹き出し口側が取り付けられる横穴内に、該バーナーから吹き出される火炎と該内壁部との間を遮って、火炎が貫通する火炎貫通空間を備えるように成形されたセラミックファイバー成形品でなる横穴部材が設けられていることを特徴とする炉体構造。
2. 前記横穴部材は、前記横穴を形成する前記内壁部の内周面に備えられていることを特徴とする請求項１に記載の炉体構造。
3. 前記横穴は、前記炉殻に設けられた炉殻横穴と、該炉殻横穴より内径が小さな、前記内壁部に設けられた内壁部横穴とが連通されて形成され、前記横穴部材は、上記炉殻横穴の内側で上記内壁部が炉外に臨む面を覆うフランジ部を備え、上記横穴に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の炉体構造。
4. 前記横穴部材は前記バーナー側に備えられ、その外周を綿状セラミック断熱材で覆った状態で該バーナーとともに前記横穴に装着されることを特徴とする請求項１に記載の炉体構造。

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