JP2022092499A - 炉内壁面の補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】補修作業が非常に容易な上、補修後の耐用期間を長くして補修頻度を低減させることが可能で実用的な炉の内壁面の補修方法を提供する。【解決手段】炉Ｋの内壁面の補修方法は、パッチング材塗設工程、アンカー部材埋設工程、スタッド固着工程、および、不定形耐火物層積層工程という４つの工程を順次実施するものであり、アンカー部材埋設工程においては、耗損した耐火物層Ｃ１の表層の脆化部分を除去した後、その耐火物層Ｃ１の表層にパッチング材を積層するとともに、そのパッチング材層Ｐが硬化する前に、スタッドＳ，Ｓ・・を固着可能なアンカー部材Ａ，Ａ・・を埋設する。【選択図】図１

Description

金属製の周壁（外壁）の内側に耐火物層が積層された焼却炉・溶融炉等の工業炉の内壁面を補修するための補修方法に関するものである。

焼却炉・溶融炉等の工業炉は、通常、金属製の周壁（鉄皮）の内側に耐火物層を設けることによって形成されている。また、不定形耐火物を形成することによって耐火物層を設ける場合には、先端を分岐させた複数のスタッドを周壁の内面に散点状に溶接した後に耐火物層が形成されることによって、耐火物層の剥落防止が図られることが多い。そのように周壁の内側に耐火物層を設けた工業炉は、長期間に亘って使用されると、熱履歴等の原因によって耐火物層が浸食されたり剥落したりしてしまうため、定期的な補修作業が必要である。ところが、そのような工業炉を補修するためには、残存している耐火物の除去、耗損したスタッドの除去、新規なスタッドの溶接、不定形耐火物の施工等の工程が必要となるため、作業に多大な手間が掛かる。

それゆえ、特許文献１の如く、長期間の使用に伴って部分的に損傷（浸食）した耐火物層（耐火レンガ層）の表層部分を剥ぎ取って耐火物層を概ね均一の厚みとしてから、その耐火物層（残存耐火物層）に下穴を穿設し、その下穴に、逆止爪を設けたアンカー部材を打ち込んで、耐火物層上に不定形耐火物層を積層する補修方法が提案されている。

特開平８－６１８６４号公報

しかしながら、上記特許文献１の如き炉の耐火物の補修方法は、残存した硬い耐火物層に下穴を穿設する必要があるため、必ずしも補修作業が容易であるとは言い難い。また、上記特許文献１の如き炉の耐火物の補修方法は、精度良く下穴を開けないと下穴とアンカー部材との間に空隙が生じてしまい、アンカー部材の保持が不安定になり、それに起因して、補修後の短期間の内に耐火物層が剥落することによって再度の補修が必要となる、という事態が起こり得る。

本発明の目的は、上記従来の炉の耐火物補修方法が有する問題点を解消し、補修作業が非常に容易な上、補修後の耐用期間を長くして補修頻度を低減させることが可能で実用的な炉の内壁面の補修方法を提供することにある。

本発明の内、請求項１に記載された発明は、炉の内壁面を補修するための補修方法であって、周壁の内面に耐火物層を積層してなる炉の内壁面を補修するための補修方法であって、耗損した耐火物層の表層の脆化部分を除去した後、その耐火物層の表層にパッチング材を積層するとともに、そのパッチング材層が硬化する前に、パッチング材層中にスタッドを固着可能なアンカー部材を埋設するアンカー部材埋設工程を備えていることを特徴とするものである。なお、パッチング材とは、耐火性骨材と可塑性材料、調整材、バインダー等を所定量（概ね７～９質量％）の水で練り合わせた練り土状の耐火物（すなわち、通常のキャスタブルよりも柔軟な性質を有する不定形耐火物）のことである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記パッチング材が、リン酸塩系のものであることを特徴とするものである。なお、リン酸塩系のパッチング材とは、調整材あるいは結合材（バインダー）として所定量（概ね１～１０質量％）のリン酸塩を含有するパッチング材のことである。

請求項３に記載された発明は、請求項１、または２に記載された発明において、前記アンカー部材が、スタッドを螺着可能なものであることを特徴とするものである。

請求項４に記載された発明は、請求項１～３のいずれかに記載された発明において、前記アンカー部材が、抜け止め防止構造を有するものであることを特徴とするものである。

請求項１に記載の炉内壁面の補修方法によれば、硬い耐火物層に下穴を穿設したりすることなく、耗損した耐火物層に代わる新たな耐火物層を、残存した耐火物層上に剥落しないように形成することができるので、補修作業が非常に容易なものとなる。また、請求項１に記載の炉内壁面の補修方法は、未硬化のパッチング材にアンカー部材を埋設して固定するものであり、パッチング材層とアンカー部材との間に空隙が形成されないので、補修後のアンカー部材の保持を確実に行うことができるため、補修頻度を効果的に低減させることが可能となる。

請求項２に記載の炉内壁面の補修方法は、パッチング材がリン酸塩系のものであり、施工直後のパッチング材層が非常に柔軟性に富んだものとなるので、アンカー部材を埋設し易い上、硬化後のパッチング材層がきわめて強固なものとなるので、アンカー部材を強固に保持することができ、補修頻度を非常に効果的に低減させることが可能となる。また、請求項２に記載の炉内壁面の補修方法によれば、施工後のパッチング材層の硬化速度が速いため、当該パッチング材層に対して長い養生期間を設けることなく、速やかに次工程の施工（異なる不定形耐火物層の積層等）を実行することによって工期を短縮することが可能となる。

請求項３に記載の炉内壁面の補修方法によれば、不定形耐火物層の剥落を防止するためのスタッドをアンカー部材に螺着するだけでパッチング材層に固定することができるため、補修作業がきわめて容易なものとなる。

請求項４に記載の炉内壁面の補修方法は、アンカー部材が抜止め防止手段を有するものであり、スタッドによる補修後の耐火物層の剥落防止を確実に行うことができるため、補修作業のやり直しの事態が生じにくい上、補修頻度をきわめて効果的に低減させることが可能となる。

炉内壁面の補修方法の手順を示す説明図（鉛直断面図）である（ａ～ｄは、それぞれ、パッチング材塗設工程、アンカー部材埋設工程、スタッド固着工程、不定形耐火物層積層工程を示したものである）。 アンカー部材を示す説明図である（ａは楔体を打ち込んでいない状態を示したものであり、ｂは楔体を打ち込んだ状態を示したものである）。 パッチング材層にアンカー部材を埋設した状態を示す説明図（正面図）である。 スタッドを示す説明図である。 スタッドの変更例を示す説明図である。 アンカー部材の変更例を示す説明図である。

以下、本発明に係る炉内壁面の補修方法の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。図１は、炉（燃焼炉）の内壁面を補修する様子を示したものである。当該炉Ｋは、所定の外径（１，５００ｍｍφ）の円筒状に形成された金属製の周壁（鉄皮）Ｗの内面に、耐火物層（耐火レンガ層および不定形耐火物層）Ｃ_１を形成したものであり、図１（ａ）の如く、使用によって、不定形耐火物層Ｃ_１の表層が耗損した状態になっている。この実施形態の炉Ｋの補修方法は、ａ．パッチング材施工工程、ｂ．アンカー部材埋設工程、ｃ．スタッド固着工程、およびｄ．不定形耐火物層積層工程という４つの工程を順次実施するものである。以下、各工程について説明する。

［ａ．パッチング材施工工程］
本発明に係る補修方法で炉内壁面を補修する際には、まず、内壁面（鉄皮の内面等）にパッチング材を施工する。炉Ｋの内壁面を補修する際には、まず、図１（ｂ）の如く、鉄皮Ｗの内面に積層された耐火物層（残存した耐火物層）Ｃ_１における耗損部分を除去する。なお、その際には、耐火物層Ｃ_１の厚みが概ね一定となるように調整する。しかる後、その耐火物層Ｃ_１の表面に、図１（ｃ）の如く、パッチング材を施工する。

なお、かかるパッチング材としては、シャモット質材を耐火性骨材とするもの、高アルミナ質材を耐火性骨材とするもの、クロム質材を耐火性骨材とするもの等を好適に用いることができる。また、パッチング材としてリン酸塩系のものを用いると、施工した後の柔軟性が適度なものとなる上、硬化後のパッチング材層が強固で耐熱性、耐スポーリング性の良好なものとなるので好ましい。加えて、そのようなリン酸塩系のパッチング材の中でも、４５～９０質量％のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）と５～４５質量％のシリカ（ＳｉＯ_３）とを含有したものを用いると、硬化後のパッチング材層がきわめて強固で耐熱性、耐スポーリング性の良好なものとなるので特に好ましい。

また、パッチング材としてリン酸塩系のものを使用する場合には、パッチング材を所定量（５～１５質量％）の水を加えて十分に混練してから塗設に用いる。そして、そのような水と混練したパッチング材を、所定の厚みとなるように耐火物層Ｃ_１の表面に施工することによってパッチング材層Ｐを形成する。なお、当該パッチング材層Ｐの厚み（乾燥後）は、炉Ｋの大きさや後述するアンカー部材の大きさ（長さ）により異なるが、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であると好ましく、アンカー部材の長さよりも５ｍｍ以上厚くするのが好ましい。パッチング材層Ｐの厚みが、１０ｍｍ未満であると、アンカー部材を埋設しにくくなるので好ましくなく、反対に５０ｍｍを上回ると硬化させるまでに剥落し易くなるので好ましくない。加えて、パッチング材層の厚みとアンカー部材の長さとの差が５ｍｍ未満となると、補修後の熱履歴によってパッチング材層にクラックが入り易くなるので好ましくない。また、当該パッチング材層Ｐの厚みは、剥落防止の観点から、残存した耐火物層Ｃ_１よりも薄くするのが好ましい。

［ｂ．アンカー部材埋設工程］
上記の如く耐火物層（残存した耐火物層）Ｃ_１の表面にパッチング材層Ｐを積層した後には、そのパッチング材層Ｐが硬化する前に、図１（ｄ）の如く、（そのパッチング材層Ｐの内部に）アンカー部材（基端側）Ａ，Ａ・・を散点状に埋設する。図２は、そのようなアンカー部材Ａの一例としてのグリップアンカーを示したものであり、グリップアンカーＡは、金属（鉄）によって略円筒状に形成されたアンカー本体１と、金属（鉄）によって円錐台状に形成された楔体２とによって構成されている。アンカー本体１は、片端縁際に軸方向に沿って複数のスリット３，３・・が設けられており、それらのスリット３，３・・によって、片端縁際がストリップ状に分割された状態になっている。加えて、それらの分割片の外面には、断面（軸方向に沿った断面）が鋸歯状であり抜止め防止手段として機能する逆止突起４，４・・が形成されている。また、反対側の端縁際には、後述するスタッドの基端を螺着するためのネジ溝（図示せず）が螺刻されている。一方、楔体２は、小径部分の外径がアンカー本体１の内径よりも小さくなっており、大径部分の外径がアンカー本体１の内径よりも大きくなっている。そのため、楔体２の小径部分をアンカー本体１のスリット３，３・・の形成側に挿入させて、楔体２を打ち込むと（すなわち、大径部分の外側から圧力を加えると）、図２（ｂ）の如く、アンカー本体１の各分割片が外側へ拡開した状態となり、抜止め防止手段として機能する。

また、アンカー部材Ａ，Ａ・・をパッチング材層Ｐの内部に埋設する際には、図３の如く、隣り合うアンカー部材Ａ，Ａ・・が所定の間隔（約５０～２００ｍｍ）となるように多段に配置させるとともに、それらの各列あるいは各行の各アンカー部材Ａ，Ａ・・が、隣接する列あるいは行における隣り合うアンカー部材Ａ，Ａ・・の中心に位置するように互い違いに配置させる等の方法によって、隣接するアンカー部材Ａ，Ａ間の距離を等しくするのが好ましい。また、アンカー部材Ａは、軸方向がパッチング材層Ｐの表面に対して直交し、ネジ溝形成面が概ねパッチング材層Ｐの表面に位置するように埋設する。そして、そのように未硬化のパッチング材層Ｐの内部にアンカー部材Ａ，Ａ・・を埋設した後には、パッチング材層Ｐを十分に養生させて硬化させる。

［ｃ．スタッド固着工程］
そして、アンカー部材Ａ，Ａ・・を埋設したパッチング材層Ｐが十分に硬化した後には、図１（ｅ）の如く、埋設された各アンカー部材Ａ，Ａ・・にスタッドＳ，Ｓ・・を固着させる。当該スタッドＳは、硬化後のパッチング材層Ｐに積層される不定形耐火物層Ｃの剥落を防止するためのものであり、当該スタッドとしては、Ｌ字状に屈曲したものやＹ字状等に分岐したもの等を好適に用いることができる。図４は、アンカー部材（グリップアンカー）Ａに固着（螺着）させるＹ字状のスタッドＳを示したものであり、スタッドＳは、への字状に屈曲させた長短２つの円柱状体を溶接することによって形成されており、分岐していない基端縁際にネジ山が形成されている。そして、かかるスタッドＳを、基端際のネジ山をアンカー部材Ａの前端際の内面に設けられたネジ溝に螺合させることによってアンカー部材Ａに固着する。さらに、スタッドＳとアンカー部材Ａとの螺着部分を点溶接することによって両者の接合強度を高めることも可能である。

［ｄ．不定形耐火物積層工程］
上記の如くパッチング材層Ｐに埋設されたアンカー部材Ａ，Ａ・・にスタッドＳ，Ｓ・・を固着させた後には、図１（ｆ）の如く、パッチング材層Ｐの上に、不定形耐火物を塗設することによって新たな不定形耐火物層Ｃ_２を形成する。かかる不定形耐火物の種類は、特に限定されず、アルミナセメントの水和セメント結合を利用したキャスタブル、分散剤やシリカヒューム等の超微粉を使用した低セメントキャスタブル、多孔質の軽量骨材とセメント材料等を混合した軽量キャスタブル、耐火性骨材に可塑性のある材料を加えたプラスチック材、プラスチック材に比べて可塑性の低いラミング材等を好適に用いることができるが、炉の温度、炉内の処理物、炉内の雰囲気に対する耐性を考慮して適宜選定する。なお、当該不定形耐火物積層工程は、エアコンプレッサを利用した吹付け装置を用いて行うことも可能である。

＜実施形態の炉内壁面の補修方法の効果＞
上記実施形態の炉Ｋの内壁面の補修方法は、耗損した耐火物層Ｃ_１の表層の脆化部分を除去した後、その耐火物層Ｃ_１の表層にパッチング材を積層するとともに、そのパッチング材層Ｐが硬化する前に、スタッドＳ，Ｓ・・を固着可能なアンカー部材Ａ，Ａ・・を埋設するアンカー部材埋設工程を備えている。そのため、当該補修方法によれば、硬い耐火物層に下穴を穿設したりすることなく、耗損した耐火物層に代わる新たな耐火物層Ｃ_２を、残存した耐火物層Ｃ_１上に剥落しないように形成することができるので、補修作業が非常に容易である。また、実施形態の炉内壁面の補修方法は、未硬化のパッチング材にアンカー部材Ａ，Ａ・・を埋設して固定するものであり、パッチング材層Ｐに空隙が形成されないので、アンカー部材Ａ，Ａ・・の保持を確実に行うことができるため、補修頻度を効果的に低減させることができる。

また、上記実施形態の炉Ｋの内壁面の補修方法は、パッチング材がリン酸塩系のものであり、塗布直後のパッチング材層Ｐが非常に柔軟性に富んでいるので、アンカー部材Ａ，Ａ・・を埋設し易い上、硬化後のパッチング材層Ｐがきわめて強固なものとなるので、補修頻度を非常に効果的に低減させることが可能となる。また、当該補修方法によれば、施工後のパッチング材層Ｐの硬化速度が速いため、当該パッチング材層Ｐに対して長い養生期間を設けることなく、速やかに次工程の施工（不定形耐火物層Ｃ_２の積層等）を実行することによって工期を短縮することが可能となる。

さらに、上記実施形態の炉Ｋの内壁面の補修方法は、アンカー部材Ａ，Ａ・・がスタッドＳ，Ｓ・・を螺着可能なものであり、パッチング材層ＰへのスタッドＳ，Ｓ・・の固定作業に手間取らないため、補修作業がきわめて容易で効率的である。

加えて、上記実施形態の炉Ｋの内壁面の補修方法は、アンカー部材Ａ，Ａ・・が抜止め防止手段（すなわち、逆止突起４，４・・および楔体２の打ち込みによって各分割片を拡開させる構造）を有するものであり、スタッドによる補修後の耐火物層の剥落防止を確実に行うことができるため、補修作業のやり直しの事態が生じにくい上、補修頻度をきわめて効果的に低減させることができる。

＜炉内壁面の補修方法の変更例＞
本発明に係る炉内壁面の補修方法は、上記した実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、パッチング材塗設工程、アンカー部材埋設工程、スタッド固着工程、不定形耐火物層積層工程の各工程の内容等を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。また、本発明に係る炉内壁面の補修方法を採用する炉の種類も、上記実施形態の態様の如き燃焼炉に限定されず、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、本発明に係る炉内壁面の補修方法は、上記実施形態の如く、への字状に屈曲させた長短２つの円柱状体を溶接することによって形成されたＹ字状のスタッドを用いるものに限定されず、図５の如く、Ｕ字状に湾曲させた円柱状体の中心に直線状の円柱状体を溶接することによって形成されたＹ字状のスタッド、Ｌ字状のスタッドや三つ叉状のスタッド等に変更することも可能である。また、本発明に係る炉内壁面の補修方法は、上記実施形態の如く、アンカー部材として本体と楔体とからなるグリップアンカーを用いるものに限定されず、図５の如く、先端にスタッドとの固着機構（螺着機構）を設けた単純な円錐台状のもの等に変更することも可能である。

本発明に係る炉内壁面の補修方法は、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、焼却炉や溶融炉等の各種の炉における内壁面を補修するための方法として、好適に用いることができる。

Ｋ・・炉
Ｗ・・周壁（鉄扉）
Ｃ_１・・耐火物層（残存している定形耐火物層あるいは不定形耐火物層）
Ｐ・・パッチング材層
Ａ，Ａ’・・アンカー部材
Ｓ，Ｓ’・・スタッド
Ｃ_２・・不定形耐火物層（新たな不定形耐火物層）
４・・逆止突起（抜止め手段）

Claims (4)

1. 周壁の内面に耐火物層を積層してなる炉の内壁面を補修するための補修方法であって、
   耗損した耐火物層の表層の脆化部分を除去した後、その耐火物層の表層にパッチング材を積層するとともに、そのパッチング材層が硬化する前に、スタッドを固着可能なアンカー部材を埋設するアンカー部材埋設工程を備えていることを特徴とする炉内壁面の補修方法。
2. 前記パッチング材が、リン酸塩系のものであることを特徴とする請求項１に記載の炉内壁面の補修方法。
3. 前記アンカー部材が、スタッドを螺着可能なものであることを特徴とする請求項１、または２に記載の炉内壁面の補修方法。
4. 前記アンカー部材が、抜止め防止手段を有するものであることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の炉内壁面の補修方法。

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