JP3163736U - 水管保護用耐火物及び水管保護用壁構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】角部における施工性を高めることができる、水管保護用耐火物及び水管保護用壁構造体を提供する。【解決手段】それぞれが第１方向に伸びる複数の水管を保護する水管保護用耐火物であって、前記複数の水管は、前記第１方向に直交する平面内において第２方向と前記第２方向に交わる第３方向とが定義された場合に、前記第２方向と前記第３方向との交点が中心となるように配置されたコーナー水管と、前記交点から前記第２方向に沿って並ぶ第２方向水管群と、前記交点から前記第３方向に沿って並ぶ第３方向水管群とを備える。前記水管保護用耐火物は、前記複数の水管の各々の半周部分を保護する形状を有する、第１保護部と、前記第１保護部に連結され、前記コーナー水管の一部を保護する、第２保護部とを具備し、前記第２保護部の形状は、前記コーナー水管の外周形状のうち、前記第２方向と前記第３方向とが成す角度に対応する部分に対応している。【選択図】図５

Description

本考案は、水管保護用耐火物及び水管保護用壁構造体に関する。

焼却炉などには、多数の水管を有する熱交換器などが設けられる。そのような熱交換器では、高温環境（たとえば炉内）と水管内を流れる水と間で、熱交換が行われる。焼却炉の炉内などは、高温高腐食性環境になる。水管は、そのような環境に直接に晒されると、腐食及び減肉することがある。水管を保護するために、耐火タイル（水管保護用耐火物）が用いられることがある。

関連技術として、特許文献１（特許第３１２２４２２号公報）に記載された水管保護用耐火構造体が挙げられる。この水管保護用耐火構造体は、燃焼ガス生成物から、複数の水管と該水管同士を接続する平面リブとよりなる水管集合体を保護するため、水管集合体と燃焼ガスとの間に耐火ブロックを介装した水管保護用耐火構造体である。この水管保護用耐火構造体は、水管集合体から立設された支持アーム部と、支持アーム部に係合可能な支持部を有する少なくとも１つの支持耐火ブロックを含む複数の耐火ブロック同士をその周囲目地部にモルタルを充填し、接合して一体に形成してなる耐火ブロック群を備える。支持耐火ブロックを介して、複数の耐火ブロックを一体形成してなる耐火ブロック群が、水管集合体側に支持される。隣接する耐火ブロック群同士の周囲目地間には、クッション剤が充填される。この特許文献１には、支持耐火ブロックが、水管集合体の燃焼ガス側を囲むように、２本の水管毎に覆う点が記載されている。

特許第３１２２４２２号公報

ところで、焼却炉などでは、炉壁に、多数の水管が配置されていることがある。炉壁には、角部が生じる。水管は、角部にも配置されていることがある。図１は、そのような多数の水管を保護する水管保護構造の一例を示す断面図である。図１に示される例では、複数の水管１０１が、それぞれ第１方向に沿って伸びるように、配置されている。また、第１方向に垂直な平面内において、第２方向と、第２方向に直交する第３方向とが定義されている。複数の水管１０１は、第２方向及び第３方向に沿って並んでおり、第２方向と第３方向とが交わる部分に角部が形成されている。複数の水管１０１のうち、同一方向に並んでいる部分については、特許文献１に記載されるような２本の水管を覆う支持耐火ブロック１０２をタイルとして用いることにより、保護することができる。しかしながら、支持耐火ブロック１０２の形状は、角部に対応していない。そのため、角部については、支持耐火ブロック１０２を配置することができない。

角部において水管１０１を保護するために、図１に示されるように、不定形キャスタブル１０３を用いることが考えられる。

しかしながら、不定形キャスタブル１０３は、施工性等の点で不利である。具体的には、施工時において、不定形キャスタブル１０３を流し込む空間を設けるために、型を設置する必要がある。そのため、型を組み立てるための作業が必要となる。支持耐火ブロック１０２の取り付け作業に加え、不定形キャスタブル１０３の施工作業を行う必要がある。２種類の施工作業を行う必要があるので、作業効率の点でも不利になる。加えて、角部では、熱膨張などによる応力が集中しやすく、不定形キャスタブル１０３が水管１０１から脱落し易くなる。そのため、接着力を確保するために、不定形キャスタブル１０３を大面積で配置しなければならない。更には、タイルが損傷した場合には、損傷したタイルだけを交換すればよいが、不定形キャスタブル１０３が損傷した場合には、不定形キャスタブル１０３を全体的に除去した後、不定形キャスタブル１０３を再度施工し直さなければならない。

従って、本考案の目的は、角部における施工性を高めることができる、水管保護用耐火物及び水管保護用壁構造体を提供することにある。

本考案に係る水管保護用耐火物は、それぞれが第１方向に伸びる複数の水管を保護する水管保護用耐火物である。ここで、前記複数の水管は、前記第１方向に直交する平面内において第２方向と前記第２方向に交わる第３方向とが設定された場合に、前記第２方向と前記第３方向との交点が中心となるように配置されたコーナー水管と、前記交点から前記第２方向に沿って並ぶ第２方向水管群と、前記交点から前記第３方向に沿って並ぶ第３方向水管群とを備える。前記水管保護用耐火物は、前記複数の水管の各々の半周部分を保護する第１保護部と、前記第１保護部に連結され、前記コーナー水管の一部を保護する第２保護部とを具備する。前記第２保護部の形状は、前記コーナー水管の外周形状のうち、前記第２方向と前記第３方向とが成す角度に対応する部分に対応する形状である。

本考案によれば、水管保護用耐火物に、前記コーナー水管の外周形状のうち、前記第２方向と前記第３方向とが成す角度に対応する部分に対応する形状である第２保護部が設けられている。そのため、第２保護部により、角部においても水管保護用耐火物を用いて水管を保護することが可能である。不定形キャスタブルなどを用いる必要がないため、角部における施工性を高めることが可能となる。

本考案に係る水管保護用壁構造体は、上述の水管保護用耐火物である第１水管保護用耐火物と、第２水管保護用耐火物とを具備する。前記第２水管保護用耐火物は、隣接する２つの前記水管のうちの一方の半周部分を保護する第３保護部と、前記第３保護部に連結され、前記隣接する２つの水管のうちの他方の半周部分を保護する第４保護部とを備える。前記第１水管保護用耐火物は、前記コーナー水管と、前記コーナー水管に隣接する２つのコーナー隣接水管のうちの一方と、を保護するように配置される。前記第２水管保護用耐火物は、前記２つのコーナー隣接水管のうちの他方と、前記他方のコーナー隣接水管における前記コーナー隣接水管の逆側に隣接する水管と、を保護するように配置されている。

本考案によれば、角部における施工性を高めることができる、水管保護用耐火物及び水管保護用壁構造体が提供される。

水管保護構造の一例を示す断面図である。 水管保護用壁構造体が適用されるストーカ炉を示す概略図である。 水管保護用壁構造体の一部を概略的に示す斜視図である。 水管保護用壁構造体の断面図であり、水平面に平行な断面を示している。 角部における水管保護用壁構造体を示す概略断面図である。 第２タイルの正面図である。 図６のＡＡ’による断面図である。

以下に、図面を参照しつつ、本考案の実施形態について説明する。

図２は、本実施形態に係る水管保護用壁構造体７が適用されるストーカ型焼却炉１を示す概略図である。このストーカ型焼却炉１は、投入ホッパ２、火格子３、内部空間４、ボイラ５、複数の水管６、及び水管保護用壁構造体７を備えている。投入ホッパ２は、ごみなどの焼却対象物を受け入れる部分であり、内部空間４に接続されている。火格子３は、内部空間４の底面を形成している。複数の水管６は、内部空間４の側面（炉壁）に設けられており、それぞれ、鉛直方向（第１方向）に沿って伸びている。複数の水管６は、ボイラ５に接続されている。投入ホッパ２から投入された焼却対象物（ごみ）は、内部空間４に導かれ、火格子３上で焼却される。焼却により、内部空間４内には熱が発生する。複数の水管６内を流れる水と、内部空間４との間で熱交換が行われる。複数の水管６内を流れる水が受け取った熱は、ボイラ５において熱交換され、有効利用される。

内部空間４内では、焼却によって高温高腐食性ガスが発生する。水管保護用壁構造体７は、高温高腐食性ガスから複数の水管６を保護するために設けられており、複数の水管６の内部空間４側を保護している。本実施形態では、この水管保護用壁構造体７の構成が工夫されている。

図３は、水管保護用壁構造体７の一部を概略的に示す斜視図である。図３に示されるように、水管保護用壁構造体７は、複数のタイル８を備えている。各タイル８は、耐火性を有しており、例えば炭化ケイ素（ＳｉＣ）製である。各タイル８は、隣接する２本の水管６を保護するように構成されており、モルタル１１を介して水管６に接着されている。また、タイル８は第１方向において複数配置されており、第１方向においても保護される必要のある部分がカバーされている。

ここで、炉壁には、角部が形成される。以下に、角部における水管保護用構造体７の構成について詳述する。

まず、保護対象である複数の水管６について説明する。図４は、複数の水管６及び水管保護用壁構造体７の断面図であり、水平面に平行な断面を示している。図４には、第１方向（鉛直方向）に直交する平面内（水平面に平行な平面内）において、第２方向と第３方向とが定義されている。第２方向と第３方向とは、互いに直交している。

複数の水管６の各々は、円筒状である。また、複数の水管６は、同一の直径を有し、同一ピッチで並んでいる。複数の水管６は、コーナー水管６−１と、第２方向水管群と、第３方向水管群とを有している。コーナー水管６−１は、角部に配置されており、その中心軸が第２方向と第３方向との交点を通るように配置されている。第２方向水管群は、コーナー水管６−１が設けられた位置から、第２方向に沿って並んでいる。第３方向水管群は、コーナー水管６−１が設けられた位置から、第３方向に沿って並んでいる。

隣接する２つの水管６の間には、平板状の補強部材１０（フィン）が配置されている。隣接する水管６同士は、補強部材１０によって連結されており、補強されている。

以下では、説明の便宜上、第２方向水管群のうち、コーナー水管６−１に隣接する水管が、コーナー隣接水管６−２と記載される。また、第３方向水管群のうち、コーナー水管６−１に隣接する水管が、コーナー隣接水管６−３と記載される。更に、コーナー水管６−１の逆側でコーナー隣接水管６−３に隣接する水管が、水管６−４として記載される。

本実施形態では、角部にタイル８を敷き詰めるために、２種類のタイル８が用いられる。以下に、タイル８の構成について説明する。

図４に示されるように、複数のタイル８（水管保護用壁構造体７）は、第１タイル８−１（第１水管保護用耐火物）と、第２タイル８−２（第２水管保護用耐火物）とを有している。第１タイル８−１は、炉壁の角部で水管６を保護するために設けられている。第１タイル８−１は、コーナー水管６−１と、コーナー隣接水管６−２とを保護するように、取り付けられている。一方、第２タイル８−２は、複数の水管６のうち、同一方向に沿って並ぶ部分を保護するために設けられている。第２タイル８−２は、隣接する２つの水管６を保護する形状を有している。コーナー隣接水管６−３及び水管６−４は、この第２タイル８−２によって保護されている。

図５は、角部における水管保護用壁構造体７を示す概略断面図である。図５を参照して、第１タイル８−１及び第２タイル８−２の構成を詳述する。

第１タイル８−１は、第１保護部１７、第２保護部１９、及び連結部１８を有している。

第１保護部１７の形状は、各水管６の半周部分に対応する形状である。第１タイル８−１は、第１保護部１７でコーナー隣接水管６−２を保護するように配置されている。

第２保護部１９の形状は、コーナー水管６−１の外周形状のうち、第２方向と第３方向とが成す角度αに対応する部分（図中、部分ａ）に対応している。言い換えれば、第２保護部１９の形状は、コーナー水管６−１の外周形状のうちの「α／３６０°」部分に対応する形状である。角度αが９０°である場合、第２保護部１９は、コーナー水管６−１の１／４周部分に対応する形状である。第２保護部１９は、コーナー水管６−１を保護するように配置されている。

連結部１８は、第１保護部１８と第２保護部１９とを連結している。

一方、第２タイル８−２は、第３保護部１３、第４保護部１４、及び連結部１２を有している。第３保護部１３及び第４保護部１４は、それぞれ、第１保護部１７と同様に、各水管６の半周部分に対応する形状を有している。連結部１２は、第３保護部１３と第４保護部１４とを連結している。

上述のように、本実施形態によれば、第１タイル８−１の第２保護部１９が、角度αに対応する形状を有している。従って、第１タイル８−１と第２タイル８−２とを組み合わせて用いることにより、角部においても、水管６が露出しないようにタイル８を敷き詰めることが可能となる。その結果、不定形キャスタブルなどを施工する必要がなくなる。

尚、連結部１８及び連結部１２には、それぞれ、係合構造１５が設けられている。係合構造１５は、各タイル８を機械的に支持するために設けられている。図６は、第２タイル８−２の正面図である。また、図７は、図６におけるＡＡ’による断面図である。図６に示されるように、係合構造１５は、連結部１２の中央近傍に設けられている。図７に示されるように、係合構造１５は、凹部を有している。ここで、補強部材１０には、内部空間４側に向かって突出するフック１６が設けられている。フック１６は、係合構造１５の凹部に挿入されており、これによって第２タイル８−２がフック１６に支持されている。図示していないが、第１タイル８−１の係合構造１５も、同様である。係合構造１５が設けられていることにより、モルタル１１だけでなく、フック１６によっても各タイル８を固定することが可能となり、タイル８の脱落を確実に防止することができる。

また、図示していないが、隣接するタイル８同士の間（目地部分）には、伸縮性を有する材料（例えば、セラミックファイバーキャスト材）を配置することが好ましい。内部空間４は高温状態になるため、各タイル８は熱膨張することがある。熱膨張により、隣接するタイル８同士が干渉し合い、破損することがある。伸縮性を有する材料を配置することにより、熱膨張などによるタイル８の破損が防止される。

次いで、水管保護用壁構造体７の施工方法について説明する。まず、水管６及び補強部材１０上に、モルタル１１を塗布する。次いで、第１タイル８−１及び第２タイル８−２を、フック１６に支持されるように取り付け、モルタル１１に接着させる。これにより、水管保護用壁構造体７が得られる。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１タイル８−１を用いることにより、角部についても隙間なくタイルを敷き詰めることが可能となる。これにより、炉壁の全体にタイルを敷き詰めることが可能となり、不定型キャスタブルなどを用いる必要が無い。モルタル１１を塗布した後、フック１６にタイル８を掛けるだけでよいので、簡単に水管保護用壁構造体７を施工することが可能である。

尚、本実施形態では、第２方向と第３方向とが直交している場合について説明した（図５参照）。しかし、角部の角度θは、必ずしも９０°である必要はない。角度θが９０°とは異なる角度である場合でも、第２保護部１９の形状を角度θに対応する形状に設定することにより、角部にタイル８を敷き詰めることが可能となる。

また、本実施形態では、水管保護用壁構造体７が、ストーカ型焼却炉１の炉壁に用いられる場合について説明した。しかし、水管保護用壁構造体７は、ストーカ型焼却炉１に用いられるものに限定されず、他の用途に用いることも可能である。

１ ストーカ型焼却炉
２ 投入ホッパ
３ 火格子
４ 内部空間
５ ボイラ
６ ボイラチューブ（円筒状水管群）
６−１ コーナー水管
６−２ コーナー隣接水管
６−３ コーナー隣接水管
６−４ 水管
７ 水管保護用壁構造
８ タイル
８−１ 第１タイル
８−２ 第２タイル
１０ 補強部材
１１ モルタル（接着部材）
１２ 連結部
１３ 第３保護部
１４ 第４保護部
１５ 係合構造
１６ フック
１７ 第１保護部
１８ 連結部
１９ 第２保護部
１０１ 水管
１０２ 支持耐火ブロック
１０３ 不定形キャスタブル

Claims (4)

1. それぞれが第１方向に伸びる複数の水管を保護する水管保護用耐火物であって、
   前記複数の水管は、前記第１方向に直交する平面内において第２方向と前記第２方向に交わる第３方向とが定義された場合に、前記第２方向と前記第３方向との交点が中心となるように配置されたコーナー水管と、前記交点から前記第２方向に沿って並ぶ第２方向水管群と、前記交点から前記第３方向に沿って並ぶ第３方向水管群とを備え、
   前記水管保護用耐火物は、
   前記複数の水管の各々の半周部分を保護する形状を有する、第１保護部と、
   前記第１保護部に連結され、前記コーナー水管の一部を保護する、第２保護部と、
   を具備し、
   前記第２保護部の形状は、前記コーナー水管の外周形状のうち、前記第２方向と前記第３方向とが成す角度に対応する部分に対応している
   水管保護用耐火物。
2. 請求項１に記載された水管保護用耐火物であって、
   前記第２方向と前記第３方向とは、直交しており、
   前記第２保護部は、前記コーナー水管の１／４周部分に対応する形状である
   水管保護用耐火物。
3. 請求項１または２に記載された水管保護用耐火物であって、
   更に、
   前記第１保護部と前記第２保護部とを連結する連結部、
   を具備し、
   隣接する前記複数の水管の間には、前記隣接する水管同士を連結する補強部材が配置されており、
   前記補強部材には、フックが取り付けられ、
   前記連結部には、前記水管保護用耐火物が前記フックに支持されるように、前記フックと係合する、係合構造が設けられている
   水管保護用耐火物。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された水管保護用耐火物である第１水管保護用耐火物と、
   第２水管保護用耐火物と、
   を具備し、
   前記第２水管保護用耐火物は、
   隣接する２つの前記水管のうちの一方の半周部分を保護する第３保護部と、
   前記第３保護部に連結され、前記隣接する２つの水管のうちの他方の半周部分を保護する第４保護部とを備え、
   前記第１水管保護用耐火物は、前記コーナー水管と、前記コーナー水管に隣接する２つのコーナー隣接水管のうちの一方と、を保護するように配置され、
   前記第２水管保護用耐火物は、前記２つのコーナー隣接水管のうちの他方と、前記コーナー水管の逆側で前記他方のコーナー隣接水管に隣接する水管と、を保護するように配置されている
   水管保護用壁構造体。

Images