JP3814209B2 - 水管保護用耐火構造体及びその施工方法 - Google Patents
水管保護用耐火構造体及びその施工方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3814209B2 JP3814209B2 JP2002050714A JP2002050714A JP3814209B2 JP 3814209 B2 JP3814209 B2 JP 3814209B2 JP 2002050714 A JP2002050714 A JP 2002050714A JP 2002050714 A JP2002050714 A JP 2002050714A JP 3814209 B2 JP3814209 B2 JP 3814209B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- water pipe
- fireproof
- refractory
- tile
- castable
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉やボイラ等に配設される熱交換用水管壁を高温ガス雰囲気から保護するための水管保護用耐火構造体及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉やボイラ等には、高温ガス雰囲気の冷却、熱交換を目的として水管壁が配設されているが、例えば焼却炉炉壁などのように高温ガス雰囲気に加えて焼却灰の飛散による磨耗、腐食が著しい設置場所などでは、耐火タイル、耐火キャスタブル等の耐火構造体を炉内壁に周設して水管を保護している。
従来の耐火構造体は、図９に示されるように、水管壁の燃焼室側、すなわち高温ガスが接触する側の水管１０にはスタッド１４が植設されており、一方、水管壁の高温ガス側を覆う耐火キャスタブル１２内にはスリーブ１９が埋設されており、前記スタッド１４とスリーブ１９とが嵌合して前記耐火キャスタブル１２を保持している。
【０００３】
前記耐火キャスタブル１２には、高熱伝導性で化学的にも安定しているＳｉＣ質が用いられ、また、前記スタッド１４にはステンレス性材料、前記スリーブ１９にはセラミックス材料が用いられている。該スリーブ１９は、廃ガス腐食からの前記スタッド１４の保護、及び該スタッド１４による耐火キャスタブルのき裂、脱落を防止するために設けられている。
尚、かかる耐火キャスタブルを用いた耐火物の構築方法は、特開平８−２１６８８号に開示されている。
【０００４】
一方、ＳｉＣ等のセラミックス粉体を主原料として加工成型した耐火タイルを前記水管壁に貼着する耐火構造体が特開２０００−１６７８１６に提案されている。図１０及び図１１に、かかる発明にて開示されている耐火タイルを用いた耐火構造体を示す。
かかる構成は、隣接する水管１０を結合するフィン１１に係止部材１５ｄが植設されており、該係止部材１５ｄを介して耐火タイル１３が水管１０の高温ガス側にモルタル２０により固設されている。
図１１の側面図に示されるように、前記係止部材１５ｄはＬ型支持フックであり、該Ｌ型支持フック１５ｄの取付穴を有する耐火タイルを上から嵌合して支持させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記耐火キャスタブルのように不定形耐火物を塗布又は吹付けなどにより水管壁に直接施工する耐火構造体は耐久性が不安定であり数年で大規模な剥離、崩落が発生し、また、外部で加工成型して製造した前記耐火タイルを用いた耐火構造体では、タイル自体の耐久性は高いものの一旦剥離すると直接水管が露出する惧れがあり、その結果高温と腐食ガスにより水管が損傷してしまうという問題がある。
特に、炉出口温度が１０００℃程度であって炉内温度が非常に高いストーカ式焼却炉に配設される場合においては、前記耐火キャスタブルや耐火タイル等の耐火構造体の支持部材と、該耐火構造体との熱膨張差によりき裂が生じることがあり該き裂から燃焼ガスが侵入して前記支持部材を腐食させてしまう。その結果該耐火物の剥離、脱落が発生し易くなり、水管に穴が開いてしまう惧れがある。
【０００６】
本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、安定した耐久性を有するとともに、耐火構造体の脱落が発生した場合においても突然水管が露出して破損することがない耐火構造体で、該耐火構造体が接する燃焼ガスが高温である場合においても、水管や支持部材を確実に保護することのできる水管保護用耐火構造体及びその施工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、請求項１記載の発明は、炉内側壁下方に二次空気導入口が設けられたストーカ式焼却炉に設けられた水管壁の燃焼ガス側に配設される水管保護用耐火構造体において、前記耐火構造体が、前記燃焼ガス側に位置する外層水管保護用構造体と、該外層水管保護用構造体と前記水管との間に介装される内層水管保護用構造体とからなる二層構造であり、前記外層水管保護用構造体と前記内層水管保護用構造体とが異なる材質部材で形成されるとともに、前記外層水管保護用構造体が耐火キャスタブル若しくは耐火タイルであり、前記内層水管保護用構造体が肉盛形成物、溶射形成物及び耐火キャスタブルより選択される一の部材であり、前記二次空気導入口の周囲及びその下方の部位には外層水管保護用構造体が耐火キャスタブルで、前記内層水管保護用構造体が肉盛形成物若しくは溶射形成物の構造体からなることを特徴とする。
【０００８】
かかる発明によれば、夫々が耐火機能を有し、異なる性質、特徴を有する材質の水管保護用構造体で前記水管を二層に覆うことにより、高温ガス雰囲気による腐食、磨耗から確実に水管を保護することができる。前記耐火タイルは、固体密度が高く密度分布が均一であるために耐久性が高く、前記耐火キャスタブルは、施工が容易でかつ万が一脱落、崩落が生じても突然水管が露出することがない。また、前記肉盛形成物及び溶射形成物は、水管に近い熱膨張率であるためにき裂が入ることが殆どなく、確実に水管を保護することができる。
また、前記ストーカ式焼却炉は、炉底部から供給する一次空気と炉内側壁下方から供給する二次空気により燃焼制御されており、該二次空気導入口、これの周辺及びその下方側は複雑な水管構造が多くみられる。そのため、耐火キャスタブル、肉盛形成物及び溶射形成物のように凹凸にも容易に施工可能な構造物を用いることで施工コストを抑えることができる。また、前記二次空気導入口付近は空気の吹き出しによる影響が大きく損傷が激しいため内層水管保護用構造体に肉盛形成物若しくは溶射形成物を使用することで水管を確実に保護することが可能となる。
【０００９】
これらの耐火物を次のように組合せることができる。例えば、耐火タイル−耐火キャスタブル、耐火タイル−肉盛形成物、耐火タイル−溶射形成物、耐火キャスタブル−肉盛形成物、耐火キャスタブル−溶射形成物（外層水管保護用構造体−内層水管保護用構造体の順）の組合せが挙げられる。
これにより、前記従来技術に挙げたような夫々の材料の欠点を、組合せた材料により補うことができ、確実に水管を保護することができる。
尚、前記耐火タイル及び耐火キャスタブルには、熱交換効率を高くするために炭化ケイ素質、窒化ケイ素結合炭化ケイ素質の材料を用いるのが好ましい。また、前記肉盛形成物及び溶射形成物には、耐食性の高いニッケルクロム、Ｎｉベース合金等の合金を用いるのが良い。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、前記耐火構造体は、炉出口温度が約９００〜１２００℃のストーカ式焼却炉に設けられた水管壁に配設されることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記耐火構造体は、炉内耐火物施工最上部である炉出口温度が約９００〜１２００℃のストーカ式焼却炉に設けられた水管壁に配設されることを特徴とする。
なお、炉出口温度は一般的には耐火物施工最上部における温度である。
かかる発明は、一般に広く普及しているストーカ式焼却炉において、特に炉内を高温に設定された炉に配設したものであって、このように炉内が高温域である場合には、熱膨張が著しく、水管に植設された支持部材と耐火構造体との熱膨張差が大となりき裂が生じ易くなるため、従来使用されていた一層型耐火構造体では耐火物が破損し易く、水管に穴が開いてしまう。従って、前記したように二層構造の耐火構造体を配設することによって、高温ガス雰囲気においても確実に水管を保護することができる。
【００１１】
さらに、請求項４記載の発明は、前記外層水管保護用構造体が、複雑な形状を有する水管部位は耐火キャスタブルで、略直線状の水管部位は耐火タイルで形成されることを特徴とする。
これによれば、例えばマンホール部（作業員用出入口部）、空気供給口部若しくは測定気類挿入口部等の水管壁の屈曲部や突設部には、耐火タイルを使用せず不定形の耐火キャスタブルを使用することで、複雑な形状を有する水管部位にも容易に耐火物を施工することができる。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
また、請求項５記載の発明は、前記水管壁の少なくとも高熱負荷部位に配設される耐火構造体が、前記外層水管保護用構造体は耐火タイルで、前記内層水管保護用構造体は肉盛形成物若しくは溶射形成物で形成されることを特徴とする。
かかる発明によれば、耐熱性の高い耐火タイルを高熱負荷部位に配設することで、高熱負荷による劣化、損傷等を抑止できメンテナンス頻度を低減することができ、運転コストを最小限に抑えることが可能となる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、前記外層水管保護用構造体が耐火タイルである水管保護用耐火構造体であって、該耐火タイルを前記水管壁に固定する係止部材が、該水管壁の水管部に設けられていることを特徴とする。
このように、冷却水の流路である水管部に前記耐火タイルを支持する前記係止部材を設けることにより、該係止部材が冷却されているため熱による破損を生じる惧れがない。また、前記支持部材を、Ｌ型フック等の係止部材とすることで、タイル脱落を確実に防止できる。
【００１６】
また、請求項７記載の発明は、前記耐火構造体は、前記外層水管保護用構造体が耐火タイル、内層水管保護用構造体が耐火キャスタブルであるとともに、前記耐火キャスタブルと前記耐火タイルとの肉厚比が、約２：１〜３：１となるように構成されることを特徴とする。
かかる発明によれば、前記耐火タイルと耐火キャスタブルとを組合せることにより、耐久性が向上するとともに、前記耐火タイルが突然脱落した場合においても外層側に位置する耐火キャスタブルが水管を保護し、該水管の露出を防ぐことができる。
【００１７】
このとき、前記耐火キャスタブル肉厚を前記肉厚比２：１より小さくすると、前記耐火タイルが脱落した場合に、水管を被覆する耐火キャスタブルの最も薄い箇所が十分な肉厚をもたず、直ぐに水管が露出してしまう。一方、前記耐火キャスタブルの肉厚を前記肉厚比３：１より大きくすると、水管による耐火タイルの冷却効果が低くなり、該耐火タイル支持部材の耐久性が低下してしまう。
よって、前記肉厚比を約２：１〜３：１とすることで、確実に水管を保護することができるとともに、支持部材の耐久性を向上させることができる。
【００１８】
さらに、請求項８記載の発明は、前記耐火構造体は、前記外層水管保護用構造体が耐火タイル、内層水管保護用構造体が耐火キャスタブルであるとともに、前記耐火キャスタブル肉厚と前記水管半径の比が、１＋α：１となるように構成され、前記αが約０．１〜０．３であることを特徴とする。
かかる発明の比１＋α：１（α＝約０．１〜０．３）は、前記請求項７記載の発明と同様に、前記耐火タイルが脱落した場合においても水管がすぐには露出せず、かつ前記耐火タイル支持部材の冷却効果が高い値を示している。
尚、前記耐火キャスタブルの肉厚とは、前記水管同士を連結するフィンから耐火キャスタブル表面までの肉厚をいう。
【００１９】
さらに、前記耐火タイルと水管との間に耐火キャスタブルを挟持させる構成としているため、該耐火キャスタブル肉厚を調整することにより請求項９記載のように、前記耐火タイルを平板形状とすることが可能となり、かかる構成とすることで、前記耐火タイルの製造が容易となるとともに施工が簡単にでき、製造コスト、施工コストを安価にすることができる。
【００２０】
請求項１０、１１は前記耐火構造体の施工方法の発明であって、請求項１０記載の発明は、炉内側壁下方に二次空気導入口が設けられたストーカ式焼却炉に設けられた水管壁の燃焼ガス側に配設される水管保護用耐火構造体の施工方法において、前記水管壁の燃焼ガス側に肉盛形成物、溶射形成物及び耐火キャスタブルより選択される一の部材を施工する内層水管保護用構造体施工工程と、前記内層水管保護用構造体の表面に耐火キャスタブル及び耐火タイルより選択される一の部材を施工する外層水管保護用構造体施工工程と、からなり、前記二次空気導入口の周囲及びその下方の部位には外層水管保護用構造体が耐火キャスタブルで、前記内層水管保護用構造体が肉盛形成物若しくは溶射形成物となるように前記部材を夫々選択することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１１記載の発明は、炉内側壁下方に二次空気導入口が設けられたストーカ式焼却炉に設けられた水管壁の燃焼ガス側に配設される水管保護用耐火構造体の施工方法において、前記水管壁の燃焼ガス側表面に耐火キャスタブルを施工する工程と、該耐火キャスタブル表面にモルタル等の接着材を施工しその後耐火タイルを施工する工程と、隣接する水管同士を連結するフィンに予め孔部を設けておき、前記耐火タイル施工工程後に、前記孔部から水抜きをする工程と、該水抜きが終了した後に前記孔部を塞ぐ工程とを設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１０、１１記載の発明は、請求項１乃至９記載の発明の耐火構造体を施工する場合であって、これらの発明によれば最初に不定形構造体を水管に直接施工しているため、水管が凹凸を有していても施工可能である。さらに、水管が屈曲部や突設部等のより複雑な形状を有している場合には外層水管保護用構造体を耐火キャスタブルとすることで、耐火タイルを複数種類製造する必要がなく製造コストを抑えることができる。
また、請求項１０記載の発明は、前記ストーカ式焼却炉は、炉底部から供給する一次空気と炉内側壁下方から供給する二次空気により燃焼制御されており、該二次空気導入口、これの周辺及びその下方側は複雑な水管構造が多くみられる。そのため、耐火キャスタブル、肉盛形成物及び溶射形成物のように凹凸にも容易に施工可能な構造物を用いることで施工コストを抑えることができる。また、前記二次空気導入口付近は空気の吹き出しによる影響が大きく損傷が激しいため内層水管保護用構造体に肉盛形成物若しくは溶射形成物を使用することで水管を確実に保護することが可能となる。
尚、請求項１１記載の発明は、外層水管保護用構造体に耐火タイル、内層水管保護用構造体に耐火キャスタブルを施工したもので、前記耐火キャスタブルを耐火タイル若しくは肉盛形成物、溶射形成物の間に挟持させたときに該耐火キャスタブルの水抜きを前記フィンの孔部から行い、水抜きが終了した後に前記孔部を溶接などにより塞ぐ。このように、予め前記フィンに孔部を設けておくことにより容易に水抜きを行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の実施形態に係る水管保護用耐火物の第１実施例を示す断面図、図２は本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第２実施例を示す断面図、図３、図５乃至図７は同様に本発明の第３乃至第６実施例を示す断面図である。
本実施形態において耐火構造体を配設する水管は、一例としてストーカ式焼却炉に設けられるものとする。さらに、かかるストーカ式焼却炉は炉出口温度が約９００〜１２００℃の高温炉とし、炉壁温度は８００℃程度まで上昇することがある。
【００２４】
図１〜図７において、１０は水管、１６は冷却水流路、１１は前記水管１０同士を水平方向あるいは垂直方向に連結して補強するための平面状フィンで、該水管１０及びフィン１１により水管壁２６を構成している。
１２は主としてＳｉＣからなる耐火キャスタブルで、１３は同様にＳｉＣからなる耐火タイルである。前記耐火キャスタブル１２は、例えば前記水管外周面にキャスタブルを吹付けて硬化させる方法や、水管１０に対向させて設けられた型枠にキャスタブルを鋳込み充填させて硬化させた後に脱型して施工する方法により施工されるのに対し、前記耐火タイル１３は、工場等でＳｉＣを主成分とする材料を型材に入れて加圧、焼結等の加工成形を施して製造し、該成形された耐火タイル１３をモルタルなどの接着材により壁面に施工する方法を採っている。尚、前記耐火タイル、耐火キャスタブルには、ＳｉＣのほかにＳＫ、Ｓｉ３Ｎ４等熱伝導性が高く耐久性、耐食性の高い材料であれば特に限定されない。
【００２５】
本発明における第１実施例の耐火構造体２５Ａは、図１に示されるように水管１０外周の耐火キャスタブル１２を施工する側に、スタッド１４を複数本植設し、該スタッド１４が約４５°間隔で２本突設された水管１０と３本突設された水管１０とが交互に配列するように構成されている。このような配置とすることにより、耐火キャスタブル１２が脱落し難い構成となっている。前記スタッド１４は、水管１０との熱膨張差による破損を防ぐために、該水管１０と同様の材料で形成することが好ましい。また、図９に示したように、前記スタッド１４にスリーブを嵌合させる構成としても良い。
【００２６】
さらに、前記フィン１１には、ステンレス製のタイル係止フック１５ａを溶接している。そして、図１１に示した耐火タイル１３と同様に、凹部を設けたタイル１３と該フック１５ａとを嵌合させて該タイル１３を係止している。
前記フィン１１には、予め孔部１１ａが設けられており、耐火キャスタブル１２を充填し、耐火タイル１３を前記タイル支持フック１５ａにより係止し、固定した後に該孔部１１ａから水抜きを行うことができるようになっている。そして、水抜きをした後に該孔部１１ａを溶接などにより塞ぐことにより、前記水管１０と耐火タイル１３との間に水が溜まる不具合を解消でき、耐火構造物２５Ａを容易に施工できる。このとき、孔部を耐火タイル１３側に設けて前記耐火キャスタブル１２の水抜きをした後にモルタル等で塞いでも良い。
【００２７】
かかる第１実施例では、ストーカ式焼却炉に配設されている水管１０の半径Ｒが約３８ｍｍのとき、前記耐火キャスタブル１２と耐火タイル１３からなる耐火構造体の肉厚Ｈａを約７０ｍｍ、前記耐火キャスタブル１２の肉厚Ｈｋを約５０ｍｍ、前記耐火タイル１３の肉厚Ｈｔを約２０ｍｍとしている。
このように、前記耐火キャスタブル１２の肉厚Ｈｋと前記耐火タイル１３の肉厚Ｈｔとの比をＨｋ：Ｈｔ＝２：１〜３：１程度、若しくは前記耐火キャスタブル１２の肉厚Ｈｋと前記水管１０の半径Ｒの比をＨｋ：Ｒ＝１＋α：１程度となるように構成することで、前記耐火タイル１３が万が一脱落した場合においても突然水管が露出することがなく、また前記タイル係止フック１５ａの冷却効果が高くなるため該フック１５ａの破損を防ぐことができる。
【００２８】
また、図２に示す第２実施例の耐火構造体２５Ｂでは、前記水管１０に第１実施例と同様の部材であるＬ型のタイル係止フック１５ａが植設されており、前記フィン１１にはＹ型アンカ１７が植設されている。他部位の構成は前記した第１実施例とほぼ同様の構成であるために説明を省略する。
図４に、かかる第２実施例のＡ−Ａ断面図を示している。１０は冷却水流路１６を有する水管であり、該水管１０の炉内側に耐火キャスタブル１２が水管外周を覆うように設けられている。さらに、その上部に耐火タイル１３が配設されており、前記Ｌ型フック１５ａと嵌合して係止されるとともにモルタル２０により接着固定されている。
【００２９】
また、図３には本実施形態の第３実施例である耐火構造体２５Ｃが示されている。かかる第３実施例の構成は、ほぼ第１、第２実施例と同様であるが、タイル支持フック１５ａ及びキャスタブル支持フック１５ｂに同じＬ型フックを用いて部品数を少なくしている。
これらの実施例のように、耐火構造体を、前記耐火キャスタブル１２と耐火タイル１３との二層構造とすることで、高温ガス雰囲気側に位置する前記耐火タイル１３が突然脱落した場合においても水管側に位置する前記耐火キャスタブル１２が水管を保護し、該水管の露出をほぼ確実に防ぐことができる。
【００３０】
さらに、前記タイル係止フック１５ａを水管１０に植設することにより、温度が非常に高いストーカ式焼却炉においても冷却効果が高まり該フック１５ａの耐久性の低下を防げる。
尚、これらの実施例において、前記耐火タイル１３を平板状に形成しても良く、このようにすることで、該タイル１３の加工成型、及び施工作業が容易に行え、コスト的にも安価に製造できる。また、本実施例で使用した耐火タイル係止部材及び耐火キャスタブル支持部材には、前記したＬ型フック、Ｙ型アンカに限らず耐火物を支持、係止できる構造であれば何れでも良く、どのような組合せで用いても良い。
【００３１】
また、図５には、本実施形態の第４実施例として水管１０の外周に溶射を施した耐火構造体２５Ｄを示している。かかる実施例は、水管１０を溶射形成物１８ｂで包囲し、さらにその外周炉内側に耐火タイル１２を配設した構成となっている。かかる溶射形成物の肉厚は約０．１〜１．０ｍｍが好ましく、その材質には例えば５０Ｎｉ−５０Ｃｒ合金などが挙げられる。
さらに、前記溶射形成物１８ｂのほかに肉盛形成物を用いても良く、この場合、肉盛肉厚は約１〜１０ｍｍが好ましく、肉盛形成物材料としては、例えばインコネル等のニッケルベース合金が適している。
【００３２】
図６に示される本実施形態の第５実施例は、水管１０の外周にニッケルベース合金で肉盛を行った後に耐火キャスタブル１２を施工しており、かかる耐火構造体２５Ｅは内層水管保護用構造体が肉盛形成物１８ａ、外層水管保護用構造体が耐火キャスタブル１２という構造となっている。
また、図７に示される本実施形態の第６実施例は、水管１０の外周にＮｉ−Ｃｒ溶射を施しており、かかる耐火構造体２５Ｆは内層水管保護用構造体が溶射形成物１８ｂ、外層水管保護用構造体が耐火キャスタブル１２という構造となっている。
【００３３】
かかる実施例５及び実施例６の耐火構造体は、耐火キャスタブル１２を肉盛形成物１８ａ若しくは溶射形成物１８ｂの表面に直接施工しているためモルタル等の接着材を使用する必要がなく、耐火タイルを施工する場合に比べて層数が少なくなるため支持部材にスタッド１４を使用することができ、支持部材の損傷、脱落等の問題も生じ難くい。尚、このときスリーブ１９を用いることが好ましい。
【００３４】
このように、肉盛形成物１８ａ若しくは溶射形成物１８ｂを水管１０の外周に溶接することで水管が強固に保護されて前記耐火タイル１３が脱落した場合においても水管が露出することがない。
しかし、肉盛形成物１８ａ若しくは溶射形成物ｂは高価であるため、炉内で特に高温となる箇所に部分的用いても良い。また、本実施例では内層水管保護用構造体に肉盛形成物、溶射形成物を用いたが、内層水管保護用構造体に耐火キャスタブルを用いる構成でも良い。
【００３５】
次に、図８に示す概略構成図により本実施形態の耐火構造体をストーカ式焼却炉に施工した場合について説明する。
かかるストーカ式焼却炉３０は、ごみを供給する投入ホッパ３２と、炉底部に具えられ一次空気を供給しながらごみを燃焼させる火格子３１と、該火格子３１の上方に位置する一次燃焼室３４と、その上方に位置して二次空気の供給により未燃分を完全燃焼させる二次燃焼室３３とから構成されている。
前記火格子３１には酸素付加した空気を供給する一次空気導入口（不図示）が具えられ、前記二次燃焼室３３の下方には二次空気導入口３５が具備されている。
【００３６】
そして、前記二次燃焼室３３の下部には作業員がメンテンナンス等を行うための出入口であるマンホール３６、バーナー（不図示）などが設けられおり、その他にも種々計器類の挿入口等付属設備が多数具備されている。
かかる焼却炉３０に配設される水管は、前記二次燃焼室３３では縦方向に略直線状に配設され、前記一次燃焼室３４では縦方向から火格子方向に屈曲して配設されている。
【００３７】
従って、かかる焼却炉３０に施工する耐火構造体は、前記二次空気導入口３５の周囲、その下方及びマンホール３６等の水管屈曲部を有する部位には前記第５若しくは第６実施例の如く、肉盛形成物１８ａ若しくは溶射形成物１８ｂを内層水管保護用構造物とし、耐火キャスタブル１２を外層水管保護用構造物とした構造体を用いるとよく、一方、前記二次空気導入口３５の上方、及び水管が略直線状である部位には前記第１、２、３、４実施例の如く外層水管保護用構造物に耐火タイル１３を用いるとよい。
【００３８】
このとき、高熱負荷部位若しくは空気吹き込み口等の損傷が激しい水管部には、肉盛形成物１８ａ若しくは溶射形成物ｂを内層水管保護用構造物として部分的に施工し、そのほか損傷の少ない水管部には耐火キャスタブル１２若しくは耐火タイル１３等を単一層で施工してもよく、これにより施工コストを削減することができる。
尚、上記した焼却炉３０への耐火構造体の施工例は一実施例に過ぎず、様々な形態の耐火構造体を組み合わせ施工することにより低コストでかつ耐久性、耐熱性の高い耐火構造体を提供することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、異なる性質、特徴を有する材質の耐火物で前記水管を二層に覆うことにより、夫々の材料の欠点を、組合せた材料が補うことができ、高温ガス雰囲気、磨耗から確実に水管を保護することができる。
また、本発明によれば、ストーカ式焼却炉は、炉底部から供給する一次空気と炉内側壁下方から供給する二次空気により燃焼制御されており、該二次空気導入口、これの周辺及びその下方側は複雑な水管構造が多くみられる。そのため、耐火キャスタブル、肉盛形成物及び溶射形成物のように凹凸にも容易に施工可能な構造物を用いることで施工コストを 抑えることができる。また、前記二次空気導入口付近は空気の吹き出しによる影響が大きく損傷が激しいため内層水管保護用構造体に肉盛形成物若しくは溶射形成物を使用することで水管を確実に保護することが可能となる。
また、炉出口温度が約９００〜１２００℃のストーカ式焼却炉に配設した場合においても、本発明のように二層構造の耐火構造体を配設することによって、熱膨張差による耐久性の低下を防ぐことができる。
また、冷却水の流路である水管部に前記耐火タイルを支持する係止部材を設けることにより、該係止部材が冷却されて熱による破損を防ぐことができる。
さらに、前記係止部材にＬ型フックを用いることで、該係止部材が燃焼ガス雰囲気中に露出することがなく過剰な加熱を防止できる。
【００４０】
また、前記耐火キャスタブルと前記耐火タイルとの肉厚比を約２：１〜３：１、若しくは前記キャスタブルの肉厚と前記水管の半径の比を１＋α：１かつα＝０．１〜０．３と設定することで、確実に水管を保護することができるとともに、支持部材の耐久性を向上させることができる。
さらに、前記耐火タイルを平板形状とすることにより該耐火タイルの製造が容易になりコストを低減することができるとともに、タイルの施工が簡単にできるようになる。
さらにまた、内層水管保護用構造物に肉盛形成物若しくは溶射形成物を用い、外層水管保護用構造物に耐火キャスタブルを用いることにより、複雑な形状を有する水管にも容易に施工可能でかつ耐久性、耐磨耗性の高い耐火構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る水管保護用耐火物の第１実施例を示す断面図である。
【図２】 本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第２実施例を示す断面図である。
【図３】 本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第３実施例を示す断面図である。
【図４】 図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】 本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第４実施例を示す断面図である。
【図６】 本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第５実施例を示す断面図である。
【図７】 本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第６実施例を示す断面図である。
【図８】 本実施形態の耐火構造体を施工したストーカ式焼却炉の全体概略構成図である。
【図９】 耐火キャスタブルを用いた従来の水管保護用耐火物の断面図である。
【図１０】 耐火タイルを用いた従来の水管保護用耐火物の断面図である。
【図１１】 図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１０ 水管
１１ フィン
１１ａ 孔部
１２ 耐火キャスタブル
１３ 耐火タイル
１４ スタッド
１５ａ、ｄ タイル係止フック
１５ｂ キャスタブル支持フック
１６ 冷却水流路
１７ Ｙ型アンカ
１８ａ 肉盛形成物
１８ｂ 溶射形成物
１９ スリーブ
２０ モルタル
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅ、２５Ｆ 耐火構造体
２６ 水管壁
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉やボイラ等に配設される熱交換用水管壁を高温ガス雰囲気から保護するための水管保護用耐火構造体及びその施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ごみ焼却炉やボイラ等には、高温ガス雰囲気の冷却、熱交換を目的として水管壁が配設されているが、例えば焼却炉炉壁などのように高温ガス雰囲気に加えて焼却灰の飛散による磨耗、腐食が著しい設置場所などでは、耐火タイル、耐火キャスタブル等の耐火構造体を炉内壁に周設して水管を保護している。
従来の耐火構造体は、図９に示されるように、水管壁の燃焼室側、すなわち高温ガスが接触する側の水管１０にはスタッド１４が植設されており、一方、水管壁の高温ガス側を覆う耐火キャスタブル１２内にはスリーブ１９が埋設されており、前記スタッド１４とスリーブ１９とが嵌合して前記耐火キャスタブル１２を保持している。
【０００３】
前記耐火キャスタブル１２には、高熱伝導性で化学的にも安定しているＳｉＣ質が用いられ、また、前記スタッド１４にはステンレス性材料、前記スリーブ１９にはセラミックス材料が用いられている。該スリーブ１９は、廃ガス腐食からの前記スタッド１４の保護、及び該スタッド１４による耐火キャスタブルのき裂、脱落を防止するために設けられている。
尚、かかる耐火キャスタブルを用いた耐火物の構築方法は、特開平８−２１６８８号に開示されている。
【０００４】
一方、ＳｉＣ等のセラミックス粉体を主原料として加工成型した耐火タイルを前記水管壁に貼着する耐火構造体が特開２０００−１６７８１６に提案されている。図１０及び図１１に、かかる発明にて開示されている耐火タイルを用いた耐火構造体を示す。
かかる構成は、隣接する水管１０を結合するフィン１１に係止部材１５ｄが植設されており、該係止部材１５ｄを介して耐火タイル１３が水管１０の高温ガス側にモルタル２０により固設されている。
図１１の側面図に示されるように、前記係止部材１５ｄはＬ型支持フックであり、該Ｌ型支持フック１５ｄの取付穴を有する耐火タイルを上から嵌合して支持させている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記耐火キャスタブルのように不定形耐火物を塗布又は吹付けなどにより水管壁に直接施工する耐火構造体は耐久性が不安定であり数年で大規模な剥離、崩落が発生し、また、外部で加工成型して製造した前記耐火タイルを用いた耐火構造体では、タイル自体の耐久性は高いものの一旦剥離すると直接水管が露出する惧れがあり、その結果高温と腐食ガスにより水管が損傷してしまうという問題がある。
特に、炉出口温度が１０００℃程度であって炉内温度が非常に高いストーカ式焼却炉に配設される場合においては、前記耐火キャスタブルや耐火タイル等の耐火構造体の支持部材と、該耐火構造体との熱膨張差によりき裂が生じることがあり該き裂から燃焼ガスが侵入して前記支持部材を腐食させてしまう。その結果該耐火物の剥離、脱落が発生し易くなり、水管に穴が開いてしまう惧れがある。
【０００６】
本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、安定した耐久性を有するとともに、耐火構造体の脱落が発生した場合においても突然水管が露出して破損することがない耐火構造体で、該耐火構造体が接する燃焼ガスが高温である場合においても、水管や支持部材を確実に保護することのできる水管保護用耐火構造体及びその施工方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明はかかる課題を解決するために、請求項１記載の発明は、炉内側壁下方に二次空気導入口が設けられたストーカ式焼却炉に設けられた水管壁の燃焼ガス側に配設される水管保護用耐火構造体において、前記耐火構造体が、前記燃焼ガス側に位置する外層水管保護用構造体と、該外層水管保護用構造体と前記水管との間に介装される内層水管保護用構造体とからなる二層構造であり、前記外層水管保護用構造体と前記内層水管保護用構造体とが異なる材質部材で形成されるとともに、前記外層水管保護用構造体が耐火キャスタブル若しくは耐火タイルであり、前記内層水管保護用構造体が肉盛形成物、溶射形成物及び耐火キャスタブルより選択される一の部材であり、前記二次空気導入口の周囲及びその下方の部位には外層水管保護用構造体が耐火キャスタブルで、前記内層水管保護用構造体が肉盛形成物若しくは溶射形成物の構造体からなることを特徴とする。
【０００８】
かかる発明によれば、夫々が耐火機能を有し、異なる性質、特徴を有する材質の水管保護用構造体で前記水管を二層に覆うことにより、高温ガス雰囲気による腐食、磨耗から確実に水管を保護することができる。前記耐火タイルは、固体密度が高く密度分布が均一であるために耐久性が高く、前記耐火キャスタブルは、施工が容易でかつ万が一脱落、崩落が生じても突然水管が露出することがない。また、前記肉盛形成物及び溶射形成物は、水管に近い熱膨張率であるためにき裂が入ることが殆どなく、確実に水管を保護することができる。
また、前記ストーカ式焼却炉は、炉底部から供給する一次空気と炉内側壁下方から供給する二次空気により燃焼制御されており、該二次空気導入口、これの周辺及びその下方側は複雑な水管構造が多くみられる。そのため、耐火キャスタブル、肉盛形成物及び溶射形成物のように凹凸にも容易に施工可能な構造物を用いることで施工コストを抑えることができる。また、前記二次空気導入口付近は空気の吹き出しによる影響が大きく損傷が激しいため内層水管保護用構造体に肉盛形成物若しくは溶射形成物を使用することで水管を確実に保護することが可能となる。
【０００９】
これらの耐火物を次のように組合せることができる。例えば、耐火タイル−耐火キャスタブル、耐火タイル−肉盛形成物、耐火タイル−溶射形成物、耐火キャスタブル−肉盛形成物、耐火キャスタブル−溶射形成物（外層水管保護用構造体−内層水管保護用構造体の順）の組合せが挙げられる。
これにより、前記従来技術に挙げたような夫々の材料の欠点を、組合せた材料により補うことができ、確実に水管を保護することができる。
尚、前記耐火タイル及び耐火キャスタブルには、熱交換効率を高くするために炭化ケイ素質、窒化ケイ素結合炭化ケイ素質の材料を用いるのが好ましい。また、前記肉盛形成物及び溶射形成物には、耐食性の高いニッケルクロム、Ｎｉベース合金等の合金を用いるのが良い。
【００１０】
また、請求項２記載の発明は、前記耐火構造体は、炉出口温度が約９００〜１２００℃のストーカ式焼却炉に設けられた水管壁に配設されることを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記耐火構造体は、炉内耐火物施工最上部である炉出口温度が約９００〜１２００℃のストーカ式焼却炉に設けられた水管壁に配設されることを特徴とする。
なお、炉出口温度は一般的には耐火物施工最上部における温度である。
かかる発明は、一般に広く普及しているストーカ式焼却炉において、特に炉内を高温に設定された炉に配設したものであって、このように炉内が高温域である場合には、熱膨張が著しく、水管に植設された支持部材と耐火構造体との熱膨張差が大となりき裂が生じ易くなるため、従来使用されていた一層型耐火構造体では耐火物が破損し易く、水管に穴が開いてしまう。従って、前記したように二層構造の耐火構造体を配設することによって、高温ガス雰囲気においても確実に水管を保護することができる。
【００１１】
さらに、請求項４記載の発明は、前記外層水管保護用構造体が、複雑な形状を有する水管部位は耐火キャスタブルで、略直線状の水管部位は耐火タイルで形成されることを特徴とする。
これによれば、例えばマンホール部（作業員用出入口部）、空気供給口部若しくは測定気類挿入口部等の水管壁の屈曲部や突設部には、耐火タイルを使用せず不定形の耐火キャスタブルを使用することで、複雑な形状を有する水管部位にも容易に耐火物を施工することができる。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
また、請求項５記載の発明は、前記水管壁の少なくとも高熱負荷部位に配設される耐火構造体が、前記外層水管保護用構造体は耐火タイルで、前記内層水管保護用構造体は肉盛形成物若しくは溶射形成物で形成されることを特徴とする。
かかる発明によれば、耐熱性の高い耐火タイルを高熱負荷部位に配設することで、高熱負荷による劣化、損傷等を抑止できメンテナンス頻度を低減することができ、運転コストを最小限に抑えることが可能となる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、前記外層水管保護用構造体が耐火タイルである水管保護用耐火構造体であって、該耐火タイルを前記水管壁に固定する係止部材が、該水管壁の水管部に設けられていることを特徴とする。
このように、冷却水の流路である水管部に前記耐火タイルを支持する前記係止部材を設けることにより、該係止部材が冷却されているため熱による破損を生じる惧れがない。また、前記支持部材を、Ｌ型フック等の係止部材とすることで、タイル脱落を確実に防止できる。
【００１６】
また、請求項７記載の発明は、前記耐火構造体は、前記外層水管保護用構造体が耐火タイル、内層水管保護用構造体が耐火キャスタブルであるとともに、前記耐火キャスタブルと前記耐火タイルとの肉厚比が、約２：１〜３：１となるように構成されることを特徴とする。
かかる発明によれば、前記耐火タイルと耐火キャスタブルとを組合せることにより、耐久性が向上するとともに、前記耐火タイルが突然脱落した場合においても外層側に位置する耐火キャスタブルが水管を保護し、該水管の露出を防ぐことができる。
【００１７】
このとき、前記耐火キャスタブル肉厚を前記肉厚比２：１より小さくすると、前記耐火タイルが脱落した場合に、水管を被覆する耐火キャスタブルの最も薄い箇所が十分な肉厚をもたず、直ぐに水管が露出してしまう。一方、前記耐火キャスタブルの肉厚を前記肉厚比３：１より大きくすると、水管による耐火タイルの冷却効果が低くなり、該耐火タイル支持部材の耐久性が低下してしまう。
よって、前記肉厚比を約２：１〜３：１とすることで、確実に水管を保護することができるとともに、支持部材の耐久性を向上させることができる。
【００１８】
さらに、請求項８記載の発明は、前記耐火構造体は、前記外層水管保護用構造体が耐火タイル、内層水管保護用構造体が耐火キャスタブルであるとともに、前記耐火キャスタブル肉厚と前記水管半径の比が、１＋α：１となるように構成され、前記αが約０．１〜０．３であることを特徴とする。
かかる発明の比１＋α：１（α＝約０．１〜０．３）は、前記請求項７記載の発明と同様に、前記耐火タイルが脱落した場合においても水管がすぐには露出せず、かつ前記耐火タイル支持部材の冷却効果が高い値を示している。
尚、前記耐火キャスタブルの肉厚とは、前記水管同士を連結するフィンから耐火キャスタブル表面までの肉厚をいう。
【００１９】
さらに、前記耐火タイルと水管との間に耐火キャスタブルを挟持させる構成としているため、該耐火キャスタブル肉厚を調整することにより請求項９記載のように、前記耐火タイルを平板形状とすることが可能となり、かかる構成とすることで、前記耐火タイルの製造が容易となるとともに施工が簡単にでき、製造コスト、施工コストを安価にすることができる。
【００２０】
請求項１０、１１は前記耐火構造体の施工方法の発明であって、請求項１０記載の発明は、炉内側壁下方に二次空気導入口が設けられたストーカ式焼却炉に設けられた水管壁の燃焼ガス側に配設される水管保護用耐火構造体の施工方法において、前記水管壁の燃焼ガス側に肉盛形成物、溶射形成物及び耐火キャスタブルより選択される一の部材を施工する内層水管保護用構造体施工工程と、前記内層水管保護用構造体の表面に耐火キャスタブル及び耐火タイルより選択される一の部材を施工する外層水管保護用構造体施工工程と、からなり、前記二次空気導入口の周囲及びその下方の部位には外層水管保護用構造体が耐火キャスタブルで、前記内層水管保護用構造体が肉盛形成物若しくは溶射形成物となるように前記部材を夫々選択することを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１１記載の発明は、炉内側壁下方に二次空気導入口が設けられたストーカ式焼却炉に設けられた水管壁の燃焼ガス側に配設される水管保護用耐火構造体の施工方法において、前記水管壁の燃焼ガス側表面に耐火キャスタブルを施工する工程と、該耐火キャスタブル表面にモルタル等の接着材を施工しその後耐火タイルを施工する工程と、隣接する水管同士を連結するフィンに予め孔部を設けておき、前記耐火タイル施工工程後に、前記孔部から水抜きをする工程と、該水抜きが終了した後に前記孔部を塞ぐ工程とを設けたことを特徴とする。
【００２２】
請求項１０、１１記載の発明は、請求項１乃至９記載の発明の耐火構造体を施工する場合であって、これらの発明によれば最初に不定形構造体を水管に直接施工しているため、水管が凹凸を有していても施工可能である。さらに、水管が屈曲部や突設部等のより複雑な形状を有している場合には外層水管保護用構造体を耐火キャスタブルとすることで、耐火タイルを複数種類製造する必要がなく製造コストを抑えることができる。
また、請求項１０記載の発明は、前記ストーカ式焼却炉は、炉底部から供給する一次空気と炉内側壁下方から供給する二次空気により燃焼制御されており、該二次空気導入口、これの周辺及びその下方側は複雑な水管構造が多くみられる。そのため、耐火キャスタブル、肉盛形成物及び溶射形成物のように凹凸にも容易に施工可能な構造物を用いることで施工コストを抑えることができる。また、前記二次空気導入口付近は空気の吹き出しによる影響が大きく損傷が激しいため内層水管保護用構造体に肉盛形成物若しくは溶射形成物を使用することで水管を確実に保護することが可能となる。
尚、請求項１１記載の発明は、外層水管保護用構造体に耐火タイル、内層水管保護用構造体に耐火キャスタブルを施工したもので、前記耐火キャスタブルを耐火タイル若しくは肉盛形成物、溶射形成物の間に挟持させたときに該耐火キャスタブルの水抜きを前記フィンの孔部から行い、水抜きが終了した後に前記孔部を溶接などにより塞ぐ。このように、予め前記フィンに孔部を設けておくことにより容易に水抜きを行うことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の実施形態に係る水管保護用耐火物の第１実施例を示す断面図、図２は本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第２実施例を示す断面図、図３、図５乃至図７は同様に本発明の第３乃至第６実施例を示す断面図である。
本実施形態において耐火構造体を配設する水管は、一例としてストーカ式焼却炉に設けられるものとする。さらに、かかるストーカ式焼却炉は炉出口温度が約９００〜１２００℃の高温炉とし、炉壁温度は８００℃程度まで上昇することがある。
【００２４】
図１〜図７において、１０は水管、１６は冷却水流路、１１は前記水管１０同士を水平方向あるいは垂直方向に連結して補強するための平面状フィンで、該水管１０及びフィン１１により水管壁２６を構成している。
１２は主としてＳｉＣからなる耐火キャスタブルで、１３は同様にＳｉＣからなる耐火タイルである。前記耐火キャスタブル１２は、例えば前記水管外周面にキャスタブルを吹付けて硬化させる方法や、水管１０に対向させて設けられた型枠にキャスタブルを鋳込み充填させて硬化させた後に脱型して施工する方法により施工されるのに対し、前記耐火タイル１３は、工場等でＳｉＣを主成分とする材料を型材に入れて加圧、焼結等の加工成形を施して製造し、該成形された耐火タイル１３をモルタルなどの接着材により壁面に施工する方法を採っている。尚、前記耐火タイル、耐火キャスタブルには、ＳｉＣのほかにＳＫ、Ｓｉ３Ｎ４等熱伝導性が高く耐久性、耐食性の高い材料であれば特に限定されない。
【００２５】
本発明における第１実施例の耐火構造体２５Ａは、図１に示されるように水管１０外周の耐火キャスタブル１２を施工する側に、スタッド１４を複数本植設し、該スタッド１４が約４５°間隔で２本突設された水管１０と３本突設された水管１０とが交互に配列するように構成されている。このような配置とすることにより、耐火キャスタブル１２が脱落し難い構成となっている。前記スタッド１４は、水管１０との熱膨張差による破損を防ぐために、該水管１０と同様の材料で形成することが好ましい。また、図９に示したように、前記スタッド１４にスリーブを嵌合させる構成としても良い。
【００２６】
さらに、前記フィン１１には、ステンレス製のタイル係止フック１５ａを溶接している。そして、図１１に示した耐火タイル１３と同様に、凹部を設けたタイル１３と該フック１５ａとを嵌合させて該タイル１３を係止している。
前記フィン１１には、予め孔部１１ａが設けられており、耐火キャスタブル１２を充填し、耐火タイル１３を前記タイル支持フック１５ａにより係止し、固定した後に該孔部１１ａから水抜きを行うことができるようになっている。そして、水抜きをした後に該孔部１１ａを溶接などにより塞ぐことにより、前記水管１０と耐火タイル１３との間に水が溜まる不具合を解消でき、耐火構造物２５Ａを容易に施工できる。このとき、孔部を耐火タイル１３側に設けて前記耐火キャスタブル１２の水抜きをした後にモルタル等で塞いでも良い。
【００２７】
かかる第１実施例では、ストーカ式焼却炉に配設されている水管１０の半径Ｒが約３８ｍｍのとき、前記耐火キャスタブル１２と耐火タイル１３からなる耐火構造体の肉厚Ｈａを約７０ｍｍ、前記耐火キャスタブル１２の肉厚Ｈｋを約５０ｍｍ、前記耐火タイル１３の肉厚Ｈｔを約２０ｍｍとしている。
このように、前記耐火キャスタブル１２の肉厚Ｈｋと前記耐火タイル１３の肉厚Ｈｔとの比をＨｋ：Ｈｔ＝２：１〜３：１程度、若しくは前記耐火キャスタブル１２の肉厚Ｈｋと前記水管１０の半径Ｒの比をＨｋ：Ｒ＝１＋α：１程度となるように構成することで、前記耐火タイル１３が万が一脱落した場合においても突然水管が露出することがなく、また前記タイル係止フック１５ａの冷却効果が高くなるため該フック１５ａの破損を防ぐことができる。
【００２８】
また、図２に示す第２実施例の耐火構造体２５Ｂでは、前記水管１０に第１実施例と同様の部材であるＬ型のタイル係止フック１５ａが植設されており、前記フィン１１にはＹ型アンカ１７が植設されている。他部位の構成は前記した第１実施例とほぼ同様の構成であるために説明を省略する。
図４に、かかる第２実施例のＡ−Ａ断面図を示している。１０は冷却水流路１６を有する水管であり、該水管１０の炉内側に耐火キャスタブル１２が水管外周を覆うように設けられている。さらに、その上部に耐火タイル１３が配設されており、前記Ｌ型フック１５ａと嵌合して係止されるとともにモルタル２０により接着固定されている。
【００２９】
また、図３には本実施形態の第３実施例である耐火構造体２５Ｃが示されている。かかる第３実施例の構成は、ほぼ第１、第２実施例と同様であるが、タイル支持フック１５ａ及びキャスタブル支持フック１５ｂに同じＬ型フックを用いて部品数を少なくしている。
これらの実施例のように、耐火構造体を、前記耐火キャスタブル１２と耐火タイル１３との二層構造とすることで、高温ガス雰囲気側に位置する前記耐火タイル１３が突然脱落した場合においても水管側に位置する前記耐火キャスタブル１２が水管を保護し、該水管の露出をほぼ確実に防ぐことができる。
【００３０】
さらに、前記タイル係止フック１５ａを水管１０に植設することにより、温度が非常に高いストーカ式焼却炉においても冷却効果が高まり該フック１５ａの耐久性の低下を防げる。
尚、これらの実施例において、前記耐火タイル１３を平板状に形成しても良く、このようにすることで、該タイル１３の加工成型、及び施工作業が容易に行え、コスト的にも安価に製造できる。また、本実施例で使用した耐火タイル係止部材及び耐火キャスタブル支持部材には、前記したＬ型フック、Ｙ型アンカに限らず耐火物を支持、係止できる構造であれば何れでも良く、どのような組合せで用いても良い。
【００３１】
また、図５には、本実施形態の第４実施例として水管１０の外周に溶射を施した耐火構造体２５Ｄを示している。かかる実施例は、水管１０を溶射形成物１８ｂで包囲し、さらにその外周炉内側に耐火タイル１２を配設した構成となっている。かかる溶射形成物の肉厚は約０．１〜１．０ｍｍが好ましく、その材質には例えば５０Ｎｉ−５０Ｃｒ合金などが挙げられる。
さらに、前記溶射形成物１８ｂのほかに肉盛形成物を用いても良く、この場合、肉盛肉厚は約１〜１０ｍｍが好ましく、肉盛形成物材料としては、例えばインコネル等のニッケルベース合金が適している。
【００３２】
図６に示される本実施形態の第５実施例は、水管１０の外周にニッケルベース合金で肉盛を行った後に耐火キャスタブル１２を施工しており、かかる耐火構造体２５Ｅは内層水管保護用構造体が肉盛形成物１８ａ、外層水管保護用構造体が耐火キャスタブル１２という構造となっている。
また、図７に示される本実施形態の第６実施例は、水管１０の外周にＮｉ−Ｃｒ溶射を施しており、かかる耐火構造体２５Ｆは内層水管保護用構造体が溶射形成物１８ｂ、外層水管保護用構造体が耐火キャスタブル１２という構造となっている。
【００３３】
かかる実施例５及び実施例６の耐火構造体は、耐火キャスタブル１２を肉盛形成物１８ａ若しくは溶射形成物１８ｂの表面に直接施工しているためモルタル等の接着材を使用する必要がなく、耐火タイルを施工する場合に比べて層数が少なくなるため支持部材にスタッド１４を使用することができ、支持部材の損傷、脱落等の問題も生じ難くい。尚、このときスリーブ１９を用いることが好ましい。
【００３４】
このように、肉盛形成物１８ａ若しくは溶射形成物１８ｂを水管１０の外周に溶接することで水管が強固に保護されて前記耐火タイル１３が脱落した場合においても水管が露出することがない。
しかし、肉盛形成物１８ａ若しくは溶射形成物ｂは高価であるため、炉内で特に高温となる箇所に部分的用いても良い。また、本実施例では内層水管保護用構造体に肉盛形成物、溶射形成物を用いたが、内層水管保護用構造体に耐火キャスタブルを用いる構成でも良い。
【００３５】
次に、図８に示す概略構成図により本実施形態の耐火構造体をストーカ式焼却炉に施工した場合について説明する。
かかるストーカ式焼却炉３０は、ごみを供給する投入ホッパ３２と、炉底部に具えられ一次空気を供給しながらごみを燃焼させる火格子３１と、該火格子３１の上方に位置する一次燃焼室３４と、その上方に位置して二次空気の供給により未燃分を完全燃焼させる二次燃焼室３３とから構成されている。
前記火格子３１には酸素付加した空気を供給する一次空気導入口（不図示）が具えられ、前記二次燃焼室３３の下方には二次空気導入口３５が具備されている。
【００３６】
そして、前記二次燃焼室３３の下部には作業員がメンテンナンス等を行うための出入口であるマンホール３６、バーナー（不図示）などが設けられおり、その他にも種々計器類の挿入口等付属設備が多数具備されている。
かかる焼却炉３０に配設される水管は、前記二次燃焼室３３では縦方向に略直線状に配設され、前記一次燃焼室３４では縦方向から火格子方向に屈曲して配設されている。
【００３７】
従って、かかる焼却炉３０に施工する耐火構造体は、前記二次空気導入口３５の周囲、その下方及びマンホール３６等の水管屈曲部を有する部位には前記第５若しくは第６実施例の如く、肉盛形成物１８ａ若しくは溶射形成物１８ｂを内層水管保護用構造物とし、耐火キャスタブル１２を外層水管保護用構造物とした構造体を用いるとよく、一方、前記二次空気導入口３５の上方、及び水管が略直線状である部位には前記第１、２、３、４実施例の如く外層水管保護用構造物に耐火タイル１３を用いるとよい。
【００３８】
このとき、高熱負荷部位若しくは空気吹き込み口等の損傷が激しい水管部には、肉盛形成物１８ａ若しくは溶射形成物ｂを内層水管保護用構造物として部分的に施工し、そのほか損傷の少ない水管部には耐火キャスタブル１２若しくは耐火タイル１３等を単一層で施工してもよく、これにより施工コストを削減することができる。
尚、上記した焼却炉３０への耐火構造体の施工例は一実施例に過ぎず、様々な形態の耐火構造体を組み合わせ施工することにより低コストでかつ耐久性、耐熱性の高い耐火構造体を提供することが可能となる。
【００３９】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、異なる性質、特徴を有する材質の耐火物で前記水管を二層に覆うことにより、夫々の材料の欠点を、組合せた材料が補うことができ、高温ガス雰囲気、磨耗から確実に水管を保護することができる。
また、本発明によれば、ストーカ式焼却炉は、炉底部から供給する一次空気と炉内側壁下方から供給する二次空気により燃焼制御されており、該二次空気導入口、これの周辺及びその下方側は複雑な水管構造が多くみられる。そのため、耐火キャスタブル、肉盛形成物及び溶射形成物のように凹凸にも容易に施工可能な構造物を用いることで施工コストを 抑えることができる。また、前記二次空気導入口付近は空気の吹き出しによる影響が大きく損傷が激しいため内層水管保護用構造体に肉盛形成物若しくは溶射形成物を使用することで水管を確実に保護することが可能となる。
また、炉出口温度が約９００〜１２００℃のストーカ式焼却炉に配設した場合においても、本発明のように二層構造の耐火構造体を配設することによって、熱膨張差による耐久性の低下を防ぐことができる。
また、冷却水の流路である水管部に前記耐火タイルを支持する係止部材を設けることにより、該係止部材が冷却されて熱による破損を防ぐことができる。
さらに、前記係止部材にＬ型フックを用いることで、該係止部材が燃焼ガス雰囲気中に露出することがなく過剰な加熱を防止できる。
【００４０】
また、前記耐火キャスタブルと前記耐火タイルとの肉厚比を約２：１〜３：１、若しくは前記キャスタブルの肉厚と前記水管の半径の比を１＋α：１かつα＝０．１〜０．３と設定することで、確実に水管を保護することができるとともに、支持部材の耐久性を向上させることができる。
さらに、前記耐火タイルを平板形状とすることにより該耐火タイルの製造が容易になりコストを低減することができるとともに、タイルの施工が簡単にできるようになる。
さらにまた、内層水管保護用構造物に肉盛形成物若しくは溶射形成物を用い、外層水管保護用構造物に耐火キャスタブルを用いることにより、複雑な形状を有する水管にも容易に施工可能でかつ耐久性、耐磨耗性の高い耐火構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態に係る水管保護用耐火物の第１実施例を示す断面図である。
【図２】 本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第２実施例を示す断面図である。
【図３】 本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第３実施例を示す断面図である。
【図４】 図２のＡ−Ａ断面図である。
【図５】 本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第４実施例を示す断面図である。
【図６】 本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第５実施例を示す断面図である。
【図７】 本発明の別の実施形態である水管保護用耐火物の第６実施例を示す断面図である。
【図８】 本実施形態の耐火構造体を施工したストーカ式焼却炉の全体概略構成図である。
【図９】 耐火キャスタブルを用いた従来の水管保護用耐火物の断面図である。
【図１０】 耐火タイルを用いた従来の水管保護用耐火物の断面図である。
【図１１】 図１０のＢ−Ｂ断面図である。
【符号の説明】
１０ 水管
１１ フィン
１１ａ 孔部
１２ 耐火キャスタブル
１３ 耐火タイル
１４ スタッド
１５ａ、ｄ タイル係止フック
１５ｂ キャスタブル支持フック
１６ 冷却水流路
１７ Ｙ型アンカ
１８ａ 肉盛形成物
１８ｂ 溶射形成物
１９ スリーブ
２０ モルタル
２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ、２５Ｄ、２５Ｅ、２５Ｆ 耐火構造体
２６ 水管壁
Claims (11)
- 炉内側壁下方に二次空気導入口が設けられたストーカ式焼却炉に設けられた水管壁の燃焼ガス側に配設される水管保護用耐火構造体において、
前記耐火構造体が、前記燃焼ガス側に位置する外層水管保護用構造体と、該外層水管保護用構造体と前記水管との間に介装される内層水管保護用構造体とからなる二層構造であり、
前記外層水管保護用構造体と前記内層水管保護用構造体とが異なる材質部材で形成されるとともに、
前記外層水管保護用構造体が耐火キャスタブル若しくは耐火タイルであり、前記内層水管保護用構造体が肉盛形成物、溶射形成物及び耐火キャスタブルより選択される一の部材であり、前記二次空気導入口の周囲及びその下方の部位には外層水管保護用構造体が耐火キャスタブルで、前記内層水管保護用構造体が肉盛形成物若しくは溶射形成物の構造体からなることを特徴とする水管保護用耐火構造体。 - 前記耐火構造体は、炉出口温度が約９００〜１２００℃のストーカ式焼却炉に設けられた水管壁に配設されることを特徴とする請求項１記載の水管保護用耐火構造体。
- 前記耐火構造体は、炉内耐火物施工最上部である炉出口温度が約９００〜１２００℃のストーカ式焼却炉に設けられた水管壁に配設されることを特徴とする請求項１記載の水管保護用耐火構造体。
- 前記外層水管保護用構造体が、複雑な形状を有する水管部位は耐火キャスタブルで、略直線状の水管部位は耐火タイルで形成されることを特徴とする請求項１記載の水管保護用耐火構造体。
- 前記水管壁の少なくとも高熱負荷部位に配設される耐火構造体が、前記外層水管保護用構造体は耐火タイルで、前記内層水管保護用構造体は肉盛形成物若しくは溶射形成物で形成されることを特徴とする請求項１記載の水管保護用耐火構造体。
- 前記外層水管保護用構造体が耐火タイルである水管保護用耐火構造体であって、該耐火タイルを前記水管壁に固定する係止部材が、該水管壁の水管部に設けられていることを特徴とする請求項１記載の水管保護用耐火構造体。
- 前記耐火構造体は、前記外層水管保護用構造体が耐火タイル、内層水管保護用構造体が耐火キャスタブルであるとともに、前記耐火キャスタブルと前記耐火タイルとの肉厚比が、約２：１〜３：１となるように構成されることを特徴とする請求項１記載の水管保護用耐火構造体。
- 前記耐火構造体は、前記外層水管保護用構造体が耐火タイル、内層水管保護用構造体が耐火キャスタブルであるとともに、前記耐火キャスタブル肉厚と前記水管半径の比が、１＋α：１となるように構成され、前記αが約０．１〜０．３であることを特徴とする請求項１記載の水管保護用耐火構造体。
- 前記耐火タイルが平板形状を有することを特徴とする請求項１、４乃至８の何れかに記載の水管保護用耐火構造体。
- 炉内側壁下方に二次空気導入口が設けられたストーカ式焼却炉に設けられた水管壁の燃焼ガス側に配設される水管保護用耐火構造体の施工方法において、
前記水管壁の燃焼ガス側に肉盛形成物、溶射形成物及び耐火キャスタブルより選択される一の部材を施工する内層水管保護用構造体施工工程と、
前記内層水管保護用構造体の表面に耐火キャスタブル及び耐火タイルより選択される一の部材を施工する外層水管保護用構造体施工工程と、からなり、
前記二次空気導入口の周囲及びその下方の部位には外層水管保護用構造体が耐火キャスタブルで、前記内層水管保護用構造体が肉盛形成物若しくは溶射形成物となるように前記部材を夫々選択することを特徴とする水管保護用耐火構造体の施工方法。 - 炉内側壁下方に二次空気導入口が設けられたストーカ式焼却炉に設 けられた水管壁の燃焼ガス側に配設される水管保護用耐火構造体の施工方法において、
前記水管壁の燃焼ガス側表面に耐火キャスタブルを施工する工程と、該耐火キャスタブル表面にモルタル等の接着材を施工しその後耐火タイルを施工する工程と、隣接する水管同士を連結するフィンに予め孔部を設けておき、前記耐火タイル施工工程後に、前記孔部から水抜きをする工程と、該水抜きが終了した後に前記孔部を塞ぐ工程とを設けたことを特徴とする水管保護用耐火構造体の施工方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002050714A JP3814209B2 (ja) | 2001-11-08 | 2002-02-27 | 水管保護用耐火構造体及びその施工方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001343789 | 2001-11-08 | ||
| JP2001-343789 | 2001-11-08 | ||
| JP2002050714A JP3814209B2 (ja) | 2001-11-08 | 2002-02-27 | 水管保護用耐火構造体及びその施工方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003207101A JP2003207101A (ja) | 2003-07-25 |
| JP3814209B2 true JP3814209B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=27667023
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002050714A Expired - Lifetime JP3814209B2 (ja) | 2001-11-08 | 2002-02-27 | 水管保護用耐火構造体及びその施工方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3814209B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5265168B2 (ja) * | 2007-10-02 | 2013-08-14 | 三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社 | 溶融炉 |
| JP6663749B2 (ja) * | 2016-02-29 | 2020-03-13 | 三菱日立パワーシステムズ株式会社 | ボイラ及びボイラの耐火構造物 |
| KR101789098B1 (ko) * | 2017-02-14 | 2017-11-15 | 주식회사 하나웰텍 | 하부경사수관의 보호장치 |
| KR101928276B1 (ko) * | 2018-07-16 | 2018-12-12 | 지이큐솔루션 주식회사 | 부착 클링커 성장을 억제시키는 측면 수냉각 구조를 갖는 스토커 소각로 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6078858U (ja) * | 1983-11-04 | 1985-06-01 | 日本鋼管株式会社 | 高炉不定形ライニング部の水抜き構造 |
| JPH1137434A (ja) * | 1997-07-17 | 1999-02-12 | Kurosaki Rokogyo Kk | 溶融炉の内壁構造 |
| JPH11337006A (ja) * | 1998-05-29 | 1999-12-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ボイラ |
| JP3729647B2 (ja) * | 1998-07-09 | 2005-12-21 | 日立造船株式会社 | 溶融炉の炉床部の耐火構造 |
| JP2000320980A (ja) * | 1999-05-11 | 2000-11-24 | Nkk Corp | 断熱耐火壁構造 |
| JP3586599B2 (ja) * | 1999-10-27 | 2004-11-10 | 三菱重工業株式会社 | ボイラ付廃棄物焼却炉 |
-
2002
- 2002-02-27 JP JP2002050714A patent/JP3814209B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2003207101A (ja) | 2003-07-25 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20060174559A1 (en) | Fireproof structure and installation method for protecting water pipes | |
| CN108613555A (zh) | 用于冶炼矿物的冶金炉和改装现有的耐火层的方法 | |
| US20110116987A1 (en) | Burner holding device comprising a cooling system for a burner arrangement in an entrained flow gasifier | |
| WO2000046561A1 (fr) | Panneau de refroidissement par l'eau pour paroi de four et enveloppe de four a arc | |
| JP3814209B2 (ja) | 水管保護用耐火構造体及びその施工方法 | |
| EP1178274B1 (en) | Stave cooler | |
| KR20040016367A (ko) | 합성 내화 절연타일 및 그 제조방법 | |
| JP3842997B2 (ja) | 水管保護用耐火構造体及びその施工方法 | |
| JP3785449B2 (ja) | 高炉鋳床樋の耐火物構造 | |
| JP2000256716A (ja) | 炉体の耐火物保持構造 | |
| JP3950349B2 (ja) | ストーカ式焼却炉の水冷壁構造 | |
| JP6162982B2 (ja) | スキッドボタン | |
| JP3039261B2 (ja) | 冶金用炉の炉体保護壁 | |
| JP2914185B2 (ja) | 高炉炉壁補修用の水冷型耐火物パネル | |
| JP2713023B2 (ja) | 冶金用炉の炉体保護壁およびその補修方法 | |
| JP4015409B2 (ja) | 廃棄物燃焼炉におけるクリンカ付着防止炉壁構造 | |
| JP3806530B2 (ja) | 焼却炉壁構造 | |
| JP6653186B2 (ja) | 耐火構造物 | |
| JP7072420B2 (ja) | スキッドポスト | |
| JP3795345B2 (ja) | ごみ焼却炉における冷却パイプ保護構造 | |
| WO2024086732A1 (en) | Refractory anchor device and system | |
| JPH08134519A (ja) | ステーブクーラー | |
| CN116143426A (zh) | 一种双膛窑拔火孔结构及装配方法 | |
| JP2003329371A (ja) | 高温雰囲気用水冷構造体 | |
| JP2737644B2 (ja) | 緩冷却ステーブクーラ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040402 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20051011 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20051021 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051219 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20060512 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20060602 |
|
| R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 3814209 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090609 Year of fee payment: 3 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090609 Year of fee payment: 3 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090609 Year of fee payment: 3 |
|
| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
| R371 | Transfer withdrawn |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090609 Year of fee payment: 3 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090609 Year of fee payment: 3 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100609 Year of fee payment: 4 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100609 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100609 Year of fee payment: 4 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100609 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110609 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110609 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120609 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130609 Year of fee payment: 7 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |