JP3806530B2 - 焼却炉壁構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ごみ焼却炉等の焼却炉壁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉では、その炉内が苛酷な条件で使用されるため、炉壁に耐摩耗性、耐侵食性、耐スポール性に優れたレンガ、例えばＳｉＣレンガが使用される。ところが、このレンガは高温のガス雰囲気中で酸化膨張して、これに伴い炉壁が膨出するという欠点がある。そのため、レンガを取り替える補修が定期的に行われる。
【０００３】
このようなレンガ交換の補修を容易に行える焼却炉壁構造が特公昭６０−９２１０号公報に記載されている。図４に示すように、四隅が切り欠かれ、厚み方向に段部を有する四角いレンガ１が使用され、第１外板２に支持板３が格子状に配され、これらによって囲まれた空間にレンガ１が嵌め込まれて並べられ、レンガ１の四辺は支持板３によって拘束される。そして、隣接するレンガ１によって形成される四隅の透孔４にボルト５を挿通して、第１外板２に設けられたナットに螺着し、ボルト５の頭部とナットにより隣接するレンガ１同士を挟持している。なお、図中、６は第２外板、７はレンガ受梁である。
【０００４】
また、この炉壁構造では、クリンカ付着対策として空冷機構が設けられている。すなわち、レンガ１の外側と第１外板２との間の空間に冷却室８が形成され、ここに給気管および排気管が連通されている。冷却室８に空気が供給されると、レンガ１を冷却して大気中へ排気される。これにより、レンガ１の酸化防止と燃焼効率の向上が図られ、付着するクリンカは極めて薄く、容易に剥がれる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の炉壁構造では、隣り合うレンガの隙間をペーパー、ロープ等のシール材でシールしているが、レンガの外側からの空気圧によりシール材が抜け落ちることがある。また、レンガの熱膨張と収縮の繰り返しおよび支持板の熱歪みから隣り合うレンガの隙間が広がり、シールが十分にできなくなってしまう。
【０００６】
また、レンガは四隅をボルトで固定されているが、押さえ代が少なく、しかもその部分が欠けると、ボルトによる押さえが効かず、レンガが炉内へ突出したりして、最終的にはレンガの脱落に至る。
【０００７】
そのため、シール不良やレンガの脱落によって炉内部への冷却空気の局部的な漏れが発生し、燃焼用空気量のバランスの崩れや局部的な燃焼の促進により、高温になり、火格子の損傷、クリンカの付着が生じる。あるいは、逆に燃焼火炎の消失等が起こることもある。
【０００８】
また、従来のレンガの寸法は、□４８５×厚み１２０（ｍｍ）または４８５×２４０×厚み１２０（ｍｍ）、重量が７２〜３５ｋｇあり、一人で持てる重さではなく、取り付け枚数が多いため、複数の人手が必要となり、レンガの取り付け、取り替え時の作業が非常に困難となる。しかも、レンガの上下左右は支持板により拘束されており、この支持板の取り付けにはシビアな精度が要求され、取り付け精度に狂いが生じると、レンガを嵌め込めなくなってしまう。
【０００９】
なお、上記のレンガのように四隅を固定するのではなく、レンガの中央にアンカ材の貫通する取付孔を設け、これにナットを螺着して固定する構造が特開昭６４ー５７０９０号公報に開示されている。しかしながら、このアンカ材は、仮設板に設けてからセメント等の耐火材によって固定されており、仮設板の設置、解体が必要である。また、レンガを隙間なく配置するためには、仮設板も精度よく設置しなければならず、作業時間が増大して効率的ではない。
【００１０】
本発明は、上記に鑑み、レンガの取付、交換作業が容易で、しかも焼却炉の長期間の操業でも脱落等の欠陥が生じない安定した性能を発揮できる焼却炉壁構造の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による課題解決手段は、周壁内側に沿ってこれから離れた位置に複数のレンガが並設され、レンガの外側に熱伝導性のよい不定形あるいは定形の耐火物が設けられ、耐火物の外側にシールプレートが設けられ、シールプレートと周壁との間に冷却空間が形成されたものであり、シールプレートは冷却空間から炉内部への空気の漏れを防いでいる。
【００１２】
したがって、レンガは空冷されるので、高温に曝されても酸化等の劣化が起こりにくくなり、耐用期間が長くなる。同時に、レンガが冷却されているため、クリンカの付着がなくなる。また、レンガが脱落してもシールプレートの存在により、炉内部への冷却空気の侵入が阻止され、安定した燃焼が得られる。
【００１３】
そして、レンガはボルト等の固定部材によりシールプレートに直接あるいは間接的に取り付けられる。なお、レンガは耐火物に取り付けてもよい。このように、レンガは１つの固定部材によって取り付け可能とされるので、容易に着脱することができ、取付、交換作業を楽に行える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、焼却炉は、図３に示すように、内部に複数の火格子９を備えており、その側壁が多数の小レンガ１０で覆われ、炉内燃焼域帯に面する部分には周囲の小レンガ１０より大きいＳｉＣ製の大レンガ１１が設置されている。この大レンガ１１は、図４に示す従来と同じものである。そして、特に炉内燃焼域帯の中でも過酷な条件の部分には、本実施形態の炉壁構造が採用されている。なお、投下壁にも同構造が採用されている。
【００１５】
本炉壁構造は、図１，２に示すように、周壁内側に沿ってこれから離れた位置に複数のＳｉＣレンガ１２が並設され、レンガ１２と周壁との間に冷却空間１３が形成されている。レンガ１２の周壁側の外側には不定形耐火物１４が設けられ、耐火物１４の外側に冷却空間１３からの空気の漏れを防ぐためにシールプレート１５が設けられている。
【００１６】
周壁は、内側の第１外板２と外側の第２外板６との２重壁とされ、第１外板２が縦方向に設けられたレンガ受梁７を介して第２外板６に固定されている。第２外板６の外側には外壁１６が設けられ、外壁１６と第２外板６との間が冷却空気の通過路１７とされる。
【００１７】
シールプレート１５は、矩形状の複数の平板を組み合わせて溶接により密着させて形成されており、第１外板２に支持材１８を介して固定される。このシールプレート１５が周壁と炉内部とを完全に遮断することにより、シールプレート１５の外側に冷却空間１３を形成している。そのため、シールプレート１５の材質は熱伝導性のよい強度のある材料であればよく、例えば鉄板を用いる。
【００１８】
レンガ１２は、図１に示すように、矩形状とされ、寸法は□３００ｍｍ、厚さは従来のものに比べて約半分とされ、重量は１７ｋｇである。レンガ１２の中央には、円形の凹み２０が形成され、その凹み２０から外側に達する貫通孔２１が形成されている。貫通孔２１にはボルト２２が挿通され、このボルト２２がシールプレート１５に取り付けられたナット２３に螺着されることにより、レンガ１２は位置決めされてシールプレート１５に固定される。また、ボルト２２の頭を覆う耐熱性のキャップ２４が設けられ、凹み２０内に接着剤により固定される。あるいは、不定形耐火物でボルト２２の頭を覆う。
【００１９】
そして、レンガ１２同士は少しの隙間をあけて規則正しく配列されており、この隙間には、断熱材として超高温用無機繊維からなるバルク材２６が充填され、最内側には同材料からなるロープ２７が詰め込まれ、隙間が埋められている。これらの断熱材は、レンガ１２の膨張、収縮に対して柔軟に対応するので抜け落ちることはない。
【００２０】
耐火物１４は、高温、例えば１５００度以上の耐火度を有する非金属物質からなり、熱伝導率のよいＳｉＣを主成分とする。そして、レンガ１２とシールプレート１５との間に流動性の耐火物１４を充填して固化すると、シールプレート１５に取り付けられたアンカー２８により固定され、不定形耐火物１４が任意の形状に成形される。この耐火物１４の存在により、レンガ１２からの熱がシールプレート１５に伝達され、レンガ表面温度を極力低くできる。なお、耐火物１４とレンガ１２の外面およびシールプレート１５の内面との間には、超高温用無機繊維をシート状にしたライニング材を設けているが、このようなライニング材を設けない場合もある。
【００２１】
上記の構造において、焼却炉の操業中には、燃焼用空気の一部を利用して給気管３０から冷却空気を通過路１７に供給し、冷却空間１３に流す。レンガ１２は高温のガスに曝されて温度上昇するが、耐火物１４を経てシールプレート１５に熱が伝わり、シールプレート１５が冷却空気によって冷却され、この空気が排気管３１から排出される。したがって、レンガ１２は高温にならずレンガ表面は酸化温度以下に保たれるとともに、浴融飛灰がレンガ表面付近で急冷され、溶着しにくくなり、レンガ１２の表面へのクリンカの付着を防止できる。また、冷却空間１３はシールプレート１５によって密閉されているので、炉内部へ冷却空気が漏れることはなく、安定した燃焼を行える。
【００２２】
しかし、レンガ１２にはクリンカが付着しないが、長期間の使用による酸化等によって種々の問題が発生するので、レンガ１２は定期的に交換される。その場合、キャップ２４がある場合にはキャップ２４を外してからボルト２２を外すと、レンガ１２を炉壁から取り外すことができる。そこで、古いレンガ１２を新しいレンガ１２に取り替え、ボルト２２を締めてレンガ１２を取り付ける。このように、１本のボルト２２の着脱だけでレンガ１２を容易に着脱することができる。しかも、レンガ１２と耐火物と１４の２層構造にすることにより、レンガ１２の厚みを薄くでき、軽量化を図れる。したがって、一人でもレンガの交換が可能となり、作業性の向上を図れる。
【００２３】
また、レンガ１２はボルト２２を中心にして回転させることができるので、レンガ１２が傾いて取り付けられても容易に位置ずれを修正でき、取り付け精度を高くする必要がなくなり、より一層作業が容易となる。
【００２４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。耐火物として、熱伝導性のよいセラミックを用いてもよく、スラリー状のセラミックをレンガとシールプレートとの間に充填して固化することによって不定形耐火物を設ける。
【００２５】
また、本実施形態では、レンガと耐火物との２重構造としたが、熱伝導率の高い不定形耐火物だけの１層構造とすることも考えられる。これによれば、耐火物の表面温度が高くならず、クリンカの付着が生じず、しかもレンガを使用していないので、レンガの取り付けや交換作業が不要となり、脱落等の欠陥が生じる余地もなく、焼却炉の長期間の操業でも安定した性能を発揮できる。
【００２６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、レンガと耐火物との２重構造にして、これらを空冷することによって、レンガの酸化、クリンカの付着を防止でき、耐用期間を延ばすことができる。このとき、シールプレートを設けることにより、炉内部に対して冷却空間は遮断され、冷却空気が炉内部へ漏れることがなくなるので、燃焼空気の変動が起こらず、燃焼効率がよくなり、安定した操業を行える。
【００２７】
また、レンガを１本のボルト等によって取り付け可能としているので、簡単に着脱でき、交換等の作業性の向上を図れる。しかも、ボルト等を所定の位置に取り付けることにより、レンガの位置決めを行え、レンガの位置ずれも容易に修正可能となり、取り付け精度を緩くできる。そして、２重構造にすることにより、レンガの薄肉化を図れて軽量にできるため、レンガの取り付け作業がより一層容易となる。また、レンガの中央にボルト等を挿入するようにすることによって、取り付けに際してレンガの隅が欠けることはなく、レンガの脱落防止となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の焼却炉壁構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はその断面図
【図２】焼却炉壁の要部断面図
【図３】焼却炉壁の要部正面図
【図４】従来の焼却炉壁構造を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）はその断面図
【符号の説明】
１２ レンガ
１３ 冷却空間
１４ 耐火物
１５ シールプレート
２１ 貫通孔
２２ ボルト
２３ ナット

Claims (2)

1. 周壁内側に沿ってこれから離れた位置に複数のレンガが並設され、該レンガと周壁との間に、周壁と炉内部とを完全に遮断するシールプレートが設けられ、シールプレートと周壁との間に冷却空間が形成され、前記レンガとシールプレートとの間に耐火物が設けられ、前記レンガは、前記耐火物の内側を覆うように配置され、前記レンガに貫通孔が形成され、該貫通孔に挿通されたボルトが前記シールプレートに取り付けられたナットに螺着され、各レンガは前記シールプレートに着脱可能に取り付けられたことを特徴とする焼却炉壁構造。
2. 耐火物は、レンガとシールプレートとの間に充填されて固化されることにより形成され、シールプレートに取り付けられたアンカーにより固定されたことを特徴とする請求項１記載の焼却炉壁構造。

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