JP2016102633A

JP2016102633A - 汚泥焼却炉の補修方法

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Publication number: JP2016102633A
Application number: JP2014242318A
Authority: JP
Inventors: 中村　武志; Takeshi Nakamura; 武志中村; 英理下村; Eri Shimomura; 松下　崇; Takashi Matsushita; 崇松下
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Environmental and Chemical Engineering Co Ltd
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2014-11-28
Publication date: 2016-06-02
Anticipated expiration: 2034-11-28
Also published as: JP6458930B2

Abstract

【課題】短工期、低コストで汚泥焼却炉の補修を行う。【解決手段】筒状の炉本体２を軸方向の複数個所で輪切り状に切断して切断箇所を除去する除去工程と、全体として、切断箇所に対応する筒状をなし、周方向に複数に分割された交換用炉体を形成する交換用炉体形成工程と、交換用炉体を炉本体の切断箇所にそれぞれ搬入して一体の筒状に組立てる組立工程と、炉本体の外周面に設けられたフランジ部と交換用炉体の外周面に設けられたフランジ部とを接合する接合工程と、を有する汚泥焼却炉の補修方法。【選択図】図７

Description

本発明は、汚泥焼却炉の補修方法に関する。

例えば、下水処理場においては、下水汚泥を燃やすために流動床焼却炉などの汚泥焼却炉を設けて汚泥を有効利用するなどしている。流動床焼却炉は、流動媒体として砂を使用した流動層部と、燃焼室（フリーボード部）とを有する円筒状の炉本体を備えている。流動床焼却炉は、脱水ケーキ（乾燥ケーキを含む）を流動層部に供給して、脱水ケーキを高温（例えば８００℃）で瞬間的に焼却する焼却炉である。

流動層部は、脱水ケーキを流動媒体と接触させてガス化燃焼を行なう（一次燃焼）部位であり、燃焼室は、未燃焼分を含むガスを燃焼する（二次燃焼）部位である。
炉本体は、鋼製ケーシングによって形成されており、鋼製ケーシングの内周面は炉内ライニングである耐火材及び断熱材で内張りされている。

鋼製ケーシングは、経年使用により排ガスが耐火材の裏側に回ることで鋼製ケーシングを腐食させるため、１０年程度で補修を行うことが一般的である。従来の補修方法としては、炉本体の全体を交換する方法や、腐食した鋼製ケーシングに外側から当て板を溶接して強度維持を図る方法などが知られている。

ガスタービンの燃焼器のライナーの補修方法として、特許文献１には、ライナーを軸方向へ円筒からなる複数部材に分割し、各々の部材を接合することでライナーを形成し、ライナーに損傷が生じた部分のみを交換する補修方法が記載されている。

特許第３９１５４２３号公報

ところで、上記従来の補修方法のうち、炉本体の全体を交換する方法では、解体後に基礎工事を行ったうえで新規の焼却炉を設置する必要があるため、長工期、高コストとなるという課題がある。
また、腐食した鋼製ケーシングに外側から当て板を溶接して強度維持を図る方法は、鋼製ケーシングの座屈防止処置は出来るものの、既設ケーシングの肉厚腐食は進行してしまう。また、耐火物を支持しているキャスターアンカーやレンガの荷重を支持しているレンガ受け金物などの強度は保持することができないため、恒久的な対策とはならない。

また、特許文献１に記載の補修方法は、燃焼器のライナーは、複数の円筒からなる部材に分割されるため、作業空間が制限される場合に補修作業に支障をきたすという課題がある。

この発明は、短工期、低コストで補修を行うことができるとともに、作業空間に限りがある場合においても補修を行うことができる汚泥焼却炉の補修方法を提供することを目的とする。

本発明の第一の態様によれば、筒状の炉本体を軸方向の複数個所で輪切り状に切断して切断箇所を除去する除去工程と、全体として、前記切断箇所に対応する筒状をなし、周方向に複数に分割された交換用炉体を形成する交換用炉体形成工程と、前記交換用炉体を前記炉本体の前記切断箇所にそれぞれ搬入して一体の筒状に組立てる組立工程と、前記炉本体の外周面に設けられたフランジ部と前記交換用炉体の外周面に設けられたフランジ部とを接合する接合工程と、を有することを特徴とする。

このような構成によれば、経年使用により炉本体が腐食された場合においても、短工期、低コストで、炉本体を補修することができる。また、炉本体が変形した場合においても、フランジ部同士を接合することにより、炉本体の変形を吸収することができる。また、交換用炉体が周方向に分割されていることによって、作業空間に限りがある場合においても、交換用炉体の搬入、組み立てを行うことができる。

上記汚泥焼却炉の補修方法において、前記交換用炉体は、縦断方向の断面を縁取りする側面フランジ部により互いに接合されてよい。

このような構成によれば、分割された交換用炉体の組み立てを容易に行うことができる。即ち、交換用炉体が変形した場合においても、側面フランジ部同士を接合することにより、交換用炉体の変形を吸収することができる。また、交換用炉体の強度を向上させることができる。

上記汚泥焼却炉の補修方法において、前記除去工程の前に前記切断箇所より上方位置の前記炉本体を所定の支持構造物にて支持する支持工程を有してよい。
このような構成によれば、除去工程をより安全に行うことができる。

上記汚泥焼却炉の補修方法において、前記炉本体の外周面には、前記フランジより径方向外方へ突出する支持部材が設けられてよい。

このような構成によれば、支持工程にて切断箇所より上方位置の炉本体を支持しながら、フランジ部を設けることができる。即ち、例えばジャッキを用いて炉本体を支持する際に、ジャッキをフランジ部よりも径方向外周側に設置した場合においても、支持部材を支持することができる。

本発明によれば、短工期、低コストで補修を行うことができるとともに、作業空間に限りがある場合においても補修を行うことができる。

本発明の実施形態の汚泥焼却炉の補修方法が適用される流動床焼却炉の概略を説明する側断面図である。図１のＡ部の拡大図であって、炉本体の詳細を説明する断面図である。本発明の実施形態の汚泥焼却炉の補修方法のサドル部形成工程と、支持工程と、除去工程と、を説明する概略図である。本発明の実施形態の汚泥焼却炉の補修方法のフランジ部形成工程を説明する概略図である。本発明の実施形態の交換用炉体の斜視図である。本発明の実施形態の分割された交換用炉体の斜視図である。本発明の実施形態の汚泥焼却炉の補修方法の接合工程を説明する概略図である。

以下、本発明の実施形態の汚泥焼却炉の補修方法について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態の汚泥焼却炉の補修方法が適用される流動床焼却炉１の概略を説明する側断面図である。流動床焼却炉１は、下水処理場などの施設において汚泥を濃縮して脱水した脱水ケーキを燃やすための汚泥焼却炉である。図１に示すように、流動床焼却炉１は、下方に風箱３を備えた円筒形状の炉本体２を有している。

流動床焼却炉１の炉本体２は、中心軸が鉛直方向に沿う円筒形状をなしており、下部には、炉本体２の内部を上下方向に区分けする分散板４が設けられている。風箱３は、分散板４の下方の空間であり、風箱３には、ブロワ（図示せず）から一次空気導入口６を介して一次空気Ａ１が供給される。

分散板４の上方には、流動媒体として流動砂８が堆積され砂層部７が形成されている。砂層部７より上方はフリーボード部９となっている。
脱水ケーキは、投入機（図示せず）から投入口１０を介して炉本体２内部の砂層部７に投入される。

炉本体２のフリーボード部９には、少なくとも一つの二次空気導入口１２を設けることができる。
炉本体２の上部は、上方に凸の円錐形状となるように、上方に向かって絞り込まれている。炉本体２の頂部、即ち、円錐形状の頂点には、排ガスＥを排出する排出口１３が設けられている。排出口１３から排出された排ガスＥは、例えば、ガス冷却塔や、バグフィルタなどの排ガス処理装置に導入される。

上記流動床焼却炉１においては、一次空気Ａ１を分散板４を介して砂層部７（以下、流動層部という）に導入して流動化させた後、助燃油投入口（図せず）より助燃剤を投入して流動層部を燃焼高温化させる。この状態で、流動層部に投入された脱水ケーキは、高温の流動層部において流動砂８との接触により一次空気Ａ１により支燃されてガス化、燃焼する。この時、流動層部で発生した未燃ガスは、二次空気Ａ２によりフリーボード部９で再燃焼する。

炉本体２は、一般構造用圧延鋼材などの鋼材によって形成されている鋼製ケーシング１５であり、鋼製ケーシング１５の内周面は炉内ライニングである耐火材及び断熱材で内張りされている。具体的には、図２に示すように、炉本体２を構成する鋼製ケーシング１５の内周面に断熱キャスタブルによって断熱層１６が形成されている。断熱層１６の内周面に耐火キャスタブルによって耐火層１７が形成されている。

ここで、流動床焼却炉１は、経年使用により、排ガスＥが耐火層１７の裏側に回ることによって、炉本体２が腐食される。特に、排ガスＥや酸性ガスに曝されるフリーボード部９は腐食され易く、当該箇所においては、１０年程度で補修が必要となる。以下、炉本体２の補修方法について具体的に説明する。

本実施形態の炉本体２の補修方法は、炉本体２にサドル部１８（図３参照）を形成するサドル部形成工程と、炉本体２を支持する支持工程と、炉本体２の一部を除去する除去工程と、炉本体２に第一フランジ部２２（図４参照）を形成するフランジ部形成工程と、交換用炉体２３（図５参照）を形成する交換用炉体形成工程と、交換用炉体２３を一体の筒状に組立てる組立工程と、炉本体２の外周面に設けられた第一フランジ部２２と交換用炉体２３の外周面に設けられた第二フランジ部２５とを接合する接合工程と、を有する。

本実施形態の炉本体２の補修方法は、腐食などの不具合が確認された部分の上方及び下方を輪切り状に切断して炉本体２の一部を除去し、切断箇所Ｃ（図３参照）の代替となる交換用炉体２３を切断箇所Ｃに取り付ける。これにより、炉本体２の全体を交換することなく、炉本体２の補修を行う。

次に、炉本体２の補修方法の各工程について詳細に説明する。
サドル部形成工程は、炉本体２における切断箇所Ｃとなる箇所の上方の部位に、複数のサドル部１８（支持部材）を形成する工程である。図３に示すように、炉本体２の外周面より径方向外周側に突出する部材である。サドル部１８は鋼材によって形成されており、炉本体２の周方向に複数設けられている。

支持工程は、サドル部形成工程にて形成されたサドル部１８を用いて、炉本体２における切断箇所Ｃの上方の部位を支持する工程である。図３に示すように、支持工程においては、所定の梁１９（支持構造物）に設置されたジャッキ２０を用いてサドル部１８を支持する。これにより、切断箇所Ｃより上方位置の炉本体２が支持される。
ジャッキ２０は、油圧ジャッキを用いることが好ましく、また、梁１９とサドル部１８との間の鉛直方向の間隔が小さい場合には、爪付きのジャッキを用いることが好ましい。また、梁１９は、既設の梁１９を用いる場合は、適宜補強することが好ましい。

除去工程は、炉本体２の一部、即ち、腐食などの不具合が確認された部分である切断箇所Ｃを除去する工程である。除去工程は、炉本体２を軸方向の二ヶ所（符号Ｐで示す）で輪切り状に切断して、切断箇所Ｃを除去する。切断は、例えば、ガスバーナーによって実施することができる。切断箇所Ｃよりも上方の炉本体２は、サドル部形成工程にて形成されたサドル部１８によって支持されている。

フランジ部形成工程は、切断箇所Ｃを除去することによって形成された炉本体２の縁部に第一フランジ部２２を形成する工程である。第一フランジ部２２は、炉本体２の円形の縁部より径方向外周側に鍔状に突出するように形成される。
第一フランジ部２２は、軸方向から見て、円形の外形を有する板状の部材である。第一フランジ部２２は、例えば、溶接によって炉本体２の縁部に接合される。

ここで、サドル部形成工程にて形成されるサドル部１８は、第一フランジ部２２より径方向外方に突出している。即ち、サドル部１８の径方向の長さＷ２は第一フランジ部２２の径方向の幅Ｗ１よりも長く、サドル部１８の径方向外周側の端部は、第一フランジ部２２の径方向外周側の端部より径方向外周側に突出している。これにより、ジャッキ２０を用いて炉本体２を支持する際に、ジャッキ２０を第一フランジ部２２よりも径方向外周側に設置した場合においても、サドル部１８を支持することができる。

交換用炉体形成工程は、全体として切断箇所Ｃに対応する筒状をなし、周方向に分割された交換用炉体２３を形成する工程である。交換用炉体２３は、四つに分割されており、組立工程にて、例えば溶接により筒状となるように接合される。分割箇所を図５の符号Ｄで示す。
まず、例えば四つに分割されている交換用炉体２３を一体の筒状をなすものとして説明する。図５に示すように、交換用炉体２３は、円筒形状の本体部２４と、本体部２４の軸方向の両端部に形成されている第二フランジ部２５と、を有している。

第二フランジ部２５は、本体部２４の円形の縁部より、径方向外周側に鍔状に突出して形成されている。第二フランジ部２５の形状は、上述したフランジ部形成工程において形成される第一フランジ部２２と略同様である。
交換用炉体２３は、炉本体２と同様に、鋼材によって形成されており、本体部２４の内周面は炉内ライニングである耐火材及び断熱材で内張りされていてもよい。

次に、四つに分割された交換用炉体２３の個々の部位の形状について説明する。
図６に示すように、分割された交換用炉体２３である分割交換用炉体２６は、縦断方向の断面を縁取りする側面フランジ部２７を有している。側面フランジ部２７は、交換用炉体２３の分割線から径方向外周側に突出するように形成される。側面フランジ部２７は、交換用炉体２３の周方向から見て、矩形の外形を有する板状の部材である。側面フランジ部２７の径方向の幅は、炉本体２のフランジ部２２，２５と同様の寸法とすることが好ましい。

組立工程は、分割された交換用炉体２３である分割交換用炉体２６を、流動床焼却炉１が設置されている場所に搬入して、分割交換用炉体２６を一体の筒状に組立てる工程である。
組立工程では、分割交換用炉体２６同士を、側面フランジ部２７を用いて、例えば、溶接によって互いに接合する。接合された側面フランジ部２７同士は、例えば、六角ボルトなどの締結部材を用いて締結することが好ましい。六角ボルトを用いて締結することによって、側面フランジ部２７同士の接合を強固にすることができる。

接合工程は、図７に示すように、炉本体２の外周面に設けられた第一フランジ部２２と交換用炉体２３の外周面に設けられた第二フランジ部２５とを接合する工程である。
ここで、フランジ部２２，２５の径方向の幅は、炉本体２の変形を許容する寸法とされている。即ち、炉本体２が経年使用に伴い変形した場合においても、フランジ部２２，２５同士を接合することにより、炉本体２の変形を吸収できる寸法とされている。
接合されたフランジ部２２，２５同士は、例えば、六角ボルトなどの締結部材を用いて締結することが好ましい。六角ボルトを用いて締結することによって、フランジ部２２，２５同士の接合を強固にすることができる。

上記実施形態によれば、経年使用により炉本体２が腐食された場合においても、短工期、低コストで、炉本体２を補修することができる。また、交換用炉体２３が、炉本体２と同様の鋼材によって形成されており、また、フランジ部２２，２５を介して炉本体２と交換用炉体２３とを接合することによって、炉本体２の補修後の強度を新規焼却炉と同等とすることができる。

また、交換用炉体２３が周方向に分割されていることによって、作業空間に限りがある場合においても、交換用炉体２３の搬入、組み立てを行うことができる。

なお、本発明の技術範囲は上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態の支持工程においては、切断箇所Ｃより上方位置の炉本体２をジャッキ２０により下方より支持する構成としたが、炉本体２をクレーン等で吊り上げてもよい。
また、上記実施形態では、流動床焼却炉１の炉本体２の補修を例に説明したが、本実施形態の汚泥焼却炉の補修方法を循環型流動炉の補修に適用してもよい。
また、上記実施形態では、一ヶ所のみの切断箇所Ｃのみを除去する構成としたが、複数個所の切断箇所Ｃを除去して同時に複数個所の補修を実施してもよい。

１流動床焼却炉
２炉本体
３風箱
４分散板
６一次空気導入口
７砂層部
８流動砂
９フリーボード部
１０投入口
１２二次空気導入口
１３排出口
１５鋼製ケーシング
１６断熱層
１７耐火層
１８サドル部（支持部材）
１９梁
２０ジャッキ
２２第一フランジ部
２３交換用炉体
２４本体部
２５第二フランジ部
２６分割交換用炉体
２７側面フランジ部
Ａ１一次空気
Ｃ切断箇所
Ｅ排ガス

Claims

筒状の炉本体を軸方向の複数個所で輪切り状に切断して切断箇所を除去する除去工程と、
全体として、前記切断箇所に対応する筒状をなし、周方向に複数に分割された交換用炉体を形成する交換用炉体形成工程と、
前記交換用炉体を前記炉本体の前記切断箇所にそれぞれ搬入して一体の筒状に組立てる組立工程と、
前記炉本体の外周面に設けられたフランジ部と前記交換用炉体の外周面に設けられたフランジ部とを接合する接合工程と、
を有する汚泥焼却炉の補修方法。
前記交換用炉体は、縦断方向の断面を縁取りする側面フランジ部により互いに接合されている請求項１に記載の汚泥焼却炉の補修方法。
前記除去工程の前に前記切断箇所より上方位置の前記炉本体を所定の支持構造物にて支持する支持工程を有する請求項１又は請求項２に記載の汚泥焼却炉の補修方法。
前記炉本体の外周面には、前記フランジより径方向外方へ突出する支持部材が設けられている請求項３に記載の汚泥焼却炉の補修方法。