JP4041648B2 - 鋼製煙突ライニング構造及びその施工方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼製煙突ライニング構造及びその施工方法に係り、高耐熱性を有する不定形耐火物と高断熱性を有する断熱材とを複合させた鋼製煙突ライニング構造及びその施工方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鋼製煙突の鋼材の内側にライニング材を施工する場合、鋼材に溶接ピンを溶接した後に金網を溶接ピンに溶接し、不定形耐火物を流し込み固定した工法や鋼材にY字状の溶接ピンを溶接して不定形耐火物を流し込み固定した工法が知られている。
【0003】
また、近年ビルの多様化により、非常用発電機を増設するケースが増え、その発電設備も大型化、高性能化しており、その排ガス温度が高温(400〜700℃)になってきている。
【0004】
そのため、高耐火性を有するライニング材が必要になっており、また、限られた狭い煙道空間において、大風量排気ガスを通す空間を確保し、且つコンクリートが劣化しない温度まで断熱しなければならないため、高断熱性能を有するライニング材が求められている。
【0005】
この要求に答えたものとして、溶接ピンを溶接した鋼材の内側にパーライト板などからなる断熱材を取り付け、その後、溶接ピンに金網を溶接して不定形耐火物を流し込み固定する工法が採用されている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記断熱材と不定形耐火物とを複合させて施工する場合、先に溶接された溶接ピンがあるため、断熱材に穴開け加工したり、断熱材をカットしなければ、取り付けることができず、内面の断熱材の施工がしにくいという問題がある。また、不定形耐火物を保持するために、溶接金網を用いると、溶接金網の熱膨張により加熱中に不定形耐火物に亀裂を発生させてしまい、長期に使用した場合には、不定形耐火物が脱落の要因になる可能性がある。
【0007】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高耐熱性を有する不定形耐火物と高断熱性を有する断熱材とを複合させた鋼製煙突ライニング材を施工する場合、その施工が簡易であり、不定形耐火物に亀裂が発生しにくい鋼製煙突ライニング構造及びその施工方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項1の発明は、鋼製煙突の内側に該鋼材に接して設けられた断熱材と、該鋼材に取り付けられた座金付き溶接ピンと、前記断熱材に接して設けられた不定形耐火物とからなるライニング構造であって、座金付き溶接ピンは、断熱材を固定するために断熱材に後付け固定される断熱材の厚さと略同一または若干短い長さの第一の座金付き溶接ピンと、不定形耐火物を固定するために断熱材に後付け固定される断熱材より座金が内側に突出する長さの第二の座金付き溶接ピンからなることを特徴とする。
【0009】
請求項2の発明は、座金付き溶接ピンは、ピンの径が2mm以上で、その座金部分の面積が5〜25cm 2 のものであることを特徴とする。
【0010】
請求項3の発明は、鋼製煙突の鋼材の内側に断熱材を取り付け、前記断熱材の厚さと略 同一または若干短い長さの第一の座金付き溶接ピンを使用して断熱材を貫通するように後付け固定させ、その後、前記断熱材より長い長さの第二の座金付き溶接ピンを使用して断熱材を貫通するように後付け固定させ、前記断熱材の内側に不定形耐火物を流し込み、コテ塗りまたは吹き付け固定させたことを特徴とする。
【0011】
【作用】
本発明に係る請求項1の発明によれば、後打ちの座金付き溶接ピンを使用して断熱材及び不定形耐火物を保持することができ、その施工が簡易となる。また、断熱材の厚さと略同一または若干短い長さの第一の座金付き溶接ピンを使用することで、断熱材と鋼材との遊びがなくなり、両者はしっかりした固定となる。
【0012】
請求項2の発明によれば、ピンの径が2mm未満であると、不定形耐火物を流し込むときにピンが曲がる可能性があり、座金部分の面積が5cm 2 未満では、不定形耐火物を保持する面積が小さく不定形耐火物が脱落することがあり、座金部分の面積が25cm 2 をこえると座金部分を覆っている不定形耐火物が脱落することがある。
【0013】
請求項3の発明によれば、何れの座金付き溶接ピンも後付け固定であり、断熱材の穴明け加工や各種の溶接などが省けるため、その施工が簡易となる。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の鋼製煙突ライニング構造は、断熱材と不定形耐火物とを複合させて施工する場合に、後打ちの座金付き溶接ピンを使用して断熱材及び不定形耐火物を保持することにより、鋼材に先に溶接された溶接ピン及び溶接ピンに溶接された金網を使用しないで、高耐熱性及び高断熱性を兼ね備えた鋼製煙突ライニング構造が作製でき、その施工が簡易となる。
【0015】
しかも、従来は不定形耐火物を保持するために、溶接金網を用いると、溶接金網の熱膨張により、加熱中に不定形耐火物に亀裂が発生するが、本発明では、不定形耐火物に亀裂が発生しにくい構造となる。また、断熱材の厚さと略同一または若干短い長さの座金付き溶接ピンを使用することによって、断熱材と鋼材との遊びをなくし、両者はしっかりと強固に固定できる。
【0016】
上記断熱材としては、ボード状、フェルト状のロックウール若しくはガラスウール、珪酸カルシウム、パーライト板など使用する溶接ピンを事前に下穴を明けることなく、無理なくスムースに貫通させることができる硬さ(デュロメータ硬さタイプC 100以下(SRIS日本ゴム協会規格0101)、JIS K6253)の低熱伝導率(λ=0.06W/m・K以下)の断熱材を使用する。
【0017】
不定形耐火物は、水と混練し、水硬性によって強度を発生する耐火物であり、適当に粒度を調整した耐火骨材を用い、水硬性材料としてアルミナセメントを配して使用現場で水と混練し、流し込み、コテ塗りまたは吹き付けなどによって施工できるものである。好ましくは、水硬性としてアルミナセメントを配し、軽量耐火骨材として耐火軽量シャモット、バーミキュライト、珪藻土、粉砕耐火レンガなどが含まれて、密度が400〜1500kg/m3(110℃乾燥後)程度、650℃×4時間での残存焼成収縮率が1%以内の耐熱性を有する耐火断熱用軽量キャスタブルがよい。また、断熱材と不定形耐火物の厚みの設定は、排気ガス温度と煙突周囲条件とにより決定される。
【0018】
上記構成の断熱材及び不定形耐火物を施工するには、先ず、断熱材の厚さと略同一または若干短い長さの後付けの第一の座金付き溶接ピンを使用し、断熱材を貫通するように鋼材に止め付けて固定する。この場合、溶接ピンは最低4本/m2とする。ここで、溶接ピンの数が4本/m2未満であると、断熱材の重量を支えることができず、断熱材が脱落する可能性がある。
【0019】
次に、不定形耐火物のかぶり厚さ(溶接ピンの座金部分を覆う不定形耐火物の厚さ(図1のa))が最低10mmとなるような長さの第二の後付けの座金付き溶接ピンを使用し、断熱材を貫通させるように座金付き溶接ピンを最低9本/m2の条件で止め付ける。溶接ピンの数が9本/m2未満であると、不定形耐火物の重量を支えることができず、不定形耐火物が脱落する可能性がある。
【0020】
ここで使用する座金付き溶接ピンとしては、ピンの径が2mm以上で、その座金部分の面積が5〜25cm2のものが好ましく、座金部分の形状は、円形、楕円形、正方形、長方形、三角形など任意なものが使用できる。ピンの径が2mm未満であると、不定形耐火物を流し込むときにピンが曲がる可能性がある。座金部分の面積が5cm2未満では、不定形耐火物を保持する面積が小さく、図5(ア)に示すように不定形耐火物が脱落することがある。座金部分の面積が25cm2をこえると、図5(イ)に示すように座金部分を覆っている不定形耐火物が脱落することがある。また、かぶり厚さが10mm未満であると、図5(ウ)に示すように同様に座金部分を覆っている不定形耐火物が脱落することがある。
【0021】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図1は、本発明の鋼製煙突ライニング構造を示す説明用断面図、図2は、従来例を示す説明用断面図、図3は、比較例を示す説明用断面図、図4は、内面加熱試験を行う試験装置の概要図、図5は、使用する座金による不定形耐火物の脱落例を示す説明図である。
【0022】
図1に示す本発明の鋼製煙突ライニング構造1は、鉄製鋼材からなる角形の煙突2の内面にライニング加工を施した説明用断面図であり、一片が幅950mm×高さ1250mm、厚さ6mmの鉄製鋼材3を複数用いて角形の煙突2が構成されている。
【0023】
この鉄製鋼材3の内側に、厚さ50mm、密度200kg/m3からなる断熱材の例としてロックウール4を鉄製鋼材3に接し、座金5を有する長さ50mmの第一の溶接ピン6をロックウール4を貫通するように後付け固定させる。この場合、第一の溶接ピン6の数は、7本/m2としている。その後、長さ85mm、座金7が直径30mmの第二の溶接ピン8を溶接ガンを使用して前記ロックウール4を貫通するように鉄製鋼材3に、第二の溶接ピン8の数を36本/m2として後付け固定させた後、組成が、Al2O330%、SiO240%、Fe2O34%を主材とし、比重が800kg/m3の不定形耐火物9を流し込んで厚さ70mmに固定させてライニング構造1を構成する。
【0024】
このようにして作製した本発明の煙突ライニング構造のものと、次の構成の従来例及び比較例との施工性の比較と、図4に示す試験装置10にセットし、不定形耐火物に生ずる亀裂発生状況を測定し比較した。試験装置10は、架台11に設置させたベンチュリーバーナー12に、減圧弁13を備えるLPガスボンベ14からLPガスを導き、試験体Tの内部を加熱する。試験体Tには、排気口15を有する蓋16を被せ、内部に熱電対17を配し、これに記録計18が設けられている。
【0025】
図2に示す従来例の構造20は、次のような構成になっている。つまり、本発明と同様に一片が幅950mm×高さ1250mm、厚さ6mmの鉄製鋼材3からなる角形の煙突2の内面に、外径8mm、長さ85mmの溶接ピン21を、9本/m2で溶接したものに、既に溶接ピン21の通る穴を明けてある厚さ50mm、密度200kg/m3からなるロックウール4を鉄製鋼材3に取り付けて、溶接ピン21の先端に線径3mm、網目寸法50mmの溶接金網22を溶接した後、本発明と同様な組成、Al2O330%、SiO240%、Fe2O34%を主材とし、比重が800kg/m3の不定形耐火物9を流し込んで厚さ70mmに固定させてライニング構造20を構成する。
【0026】
図3に示す比較例の構造25は、次のような構成になっている。その構成は、本発明と同様に一片が幅950mm×高さ1250mm、厚さ6mmの鉄製鋼材3からなる角形の煙突2の内面に、外径8mm、長さ85mmの溶接ピン26を36本/m2で溶接し、既に溶接ピン26の通る穴を明けてある厚さ50mm、密度200kg/m3からなるロックウール4を鉄製鋼材3に取り付けた後、溶接ピン26の先端に略U字状に折り曲げた鋼材27を溶接で固定する。その後、同様な組成、Al2O330%、SiO240%、Fe2O34%を主材とし、比重が800kg/m3の不定形耐火物9を流し込んで厚さ70mmに固定させてライニング構造25を構成する。
【0027】
上記試験装置10において、実施例(後打ち溶接ピン工法と称する)、従来例(溶接金網工法と称する)及び比較例(Y型溶接ピン工法と称する)の各試験体Tを鋼材サイズ950mm幅×1250mm高さに定め、各試験体Tの中心温度650°×4時間保持、10時間以上放冷を1サイクルとして、10サイクル繰り返す内面加熱試験を行い、各試験体Tの亀裂発生状況を観察し比較した。その結果を表1に示す。この表1には、各例の施工性も併せて比較してある。
【表1】
この表1から実施例の施工性は、従来例及び比較例に比べ、良好であること。また、その内面加熱試験では、従来例は、100mm幅の亀甲状亀裂が生まれたが、実施例及び比較例は、ヘアーラック数本が発生し、亀裂発生がないことが確認できた。その結果、実施例と比較例が従来例より優れているが、施工性の点を勘案すると、総合点では、実施例が優れていることが判明した。
【0028】
【発明の効果】
本発明は、上記構成であるから、次のような効果がある。
(1)請求項1の発明によれば、後打ちの座金付き溶接ピンを使用して断熱材及び不定形耐火物を保持することができ、従来例のように先に溶接された溶接ピンが障害になることがなく、簡易に高耐熱性及び高断熱性を兼ね備えた鋼製煙突ライニング構造のものが作製できる。さらに、従来例のように溶接金網を使用しないため、溶接金網の熱膨張による不定形耐火物に亀裂が発生することがない。また、断熱材の厚さと略同一または若干短い長さの第一の座金付き溶接ピンを使用することによって、この断熱材と鋼材との遊びがなくなり、両者はしっかりと強固に固定できる。
(2)請求項2の発明によれば、ピンの径が2mm未満であると、不定形耐火物を流し込 むときにピンが曲がる可能性があり、座金部分の面積が5cm 2 未満では、不定形耐火物を保持する面積が小さく不定形耐火物が脱落することがあり、座金部分の面積が25cm 2 をこえると座金部分を覆っている不定形耐火物が脱落することがある。
(3)請求項3の発明によれば、何れの座金付き溶接ピンも後付け固定であり、従来例のように溶接ピンを所定の位置への事前溶接が不要となり、断熱材の穴明け加工や溶接ピンへの溶接などが省け、その施工性に優れる工法となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鋼製煙突ライニング構造を示す説明用断面図。
【図2】従来例の説明用断面図。
【図3】比較例を示す説明用断面図。
【図4】内面加熱試験を行う試験装置の概要図。
【図5】使用する座金による不定形耐火物の脱落例を示す説明図であり、図5(ア)は座金部分が小面積の場合の脱落例を示し、図5(イ)は座金が大面積の場合の脱落例を示し、図5(ウ)はかぶり厚さによる脱落例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 鋼製煙突ライニング
2 鋼製煙突
3 鋼材
4 ロックウール
7 座金
6 第一の座金付き溶接ピン
8 第二の座金付き溶接ピン
9 不定形耐火物
Claims (3)
- 鋼製煙突の内側に該鋼材に接して設けられた断熱材と、該鋼材に取り付けられた座金付き溶接ピンと、前記断熱材に接して設けられた不定形耐火物とからなるライニング構造であって、座金付き溶接ピンは、断熱材を固定するために断熱材に後付け固定される断熱材の厚さと略同一または若干短い長さの第一の座金付き溶接ピンと、不定形耐火物を固定するために断熱材に後付け固定される断熱材より座金が内側に突出する長さの第二の座金付き溶接ピンからなることを特徴とする鋼製煙突ライニング構造。
- 座金付き溶接ピンは、ピンの径が2mm以上で、その座金部分の面積が5〜25cm 2 のものであることを特徴とする請求項1記載の鋼製煙突ライニング構造。
- 鋼製煙突の鋼材の内側に断熱材を取り付け、前記断熱材の厚さと略同一または若干短い長さの第一の座金付き溶接ピンを使用して断熱材を貫通するように後付け固定させ、その後、前記断熱材より長い長さの第二の座金付き溶接ピンを使用して断熱材を貫通するように後付け固定させ、前記断熱材の内側に不定形耐火物を流し込み、コテ塗りまたは吹き付け固定させたことを特徴とする鋼製煙突ライニングの施工方法。
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