JP4646398B2 - 耐火性管壁ライニング - Google Patents

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、独立の請求項１の前段部に規定されるように、横および上下に配置された多数の耐火タイルを有する耐火性管壁ライニングに関する。
【０００２】
（背景技術）
例えば、ごみ焼却プラントの炉内の管壁を煙道ガス(flue gas)による腐食から保護するために、耐火性管壁ライニングが使用されている。最新のごみ焼却プラントでは、管壁および管壁ライニングは、１０００℃以上の高温にさらされていることが多く、適当な材料が選択されれば、それぞれの操業状態間での著しい温度差による膨張および収縮に耐え得る。温度差は、管壁でよりも管壁ライニングで非常に大きい。このことは管壁ライニングの材料および／または設計を選択する際に考慮される必要があり、これにより管壁よりも大きい膨張および収縮によって管壁ライニングが破壊することはない。
【０００３】
管壁ライニングのために適当な材料を選択することにより、それぞれの操業状態のための管壁に管壁ライニングを適合させることができる。スチール製の管壁には、ＳｉＣ管壁ライニングが適していることが分かっている。このライニングでは、ＳｉＣ含有量をかなり変えることができる。実際には、３０％−９０％のＳｉＣ含有量を有するＳｉＣ混合物またはＳｉＣタイルが用いられている。
【０００４】
横または上下に配置され、かつ保護される管壁に少なくとも１つのタイルホルダによってそれぞれ取り付けられている多数の耐火セラミックＳｉＣタイルからなる種々の管壁ライニングが公知である。セラミックタイルのＳｉＣ含有量は変化するが、いわゆるＳｉＣ９０タイル、すなわち約９０％のＳｉＣ含有量をもつタイルが広く使用されている。
【０００５】
ドイツのシュバンドルフにあるJunger+Grater社製の管壁タイル装置JUSYS RWS 4.2では、各タイルは、まず、管壁に溶接されたピンによって支持されて壁方向に保持され、次に、ＳｉＣモルタルによって管壁に接着されている。
【０００６】
ドイツのケルンにあるSaint-Gobain Industriekeramik社製の管壁タイル装置Carborundumでは、各タイルは、管壁から上方へ斜めに延びるピン状タイルホルダから吊られている。
【０００７】
これらのタイル装置での１つの問題は、管壁ライニングと管壁とは異なる割合で加熱されるため、ごみ焼却プラントをあまりに急速に立ち上げると、管壁ライニングが損傷しやすいことである。個々のタイルの移動の自由はタイルホルダおよび隣接するタイルによって制限されるので、プラントを急速に立ち上げた場合における管壁よりもより急速なタイルの膨張を補償することができず、タイルおよび／または隣接するタイルが壊れるか、または外れてしまうことになる。
【０００８】
US-A-3,850,146は、横および上下に配置された多数の耐火タイルが、タイルホルダによるウェブで連結された管によって管壁上に保持されている耐火性管壁ライニングが開示されており、ここでのタイルホルダはいかなる支持機能も有していない。横および上下に配置された複数のタイルは、管に溶接されたブラケットによって支持されている。タイルホルダは、ブラケットによって管壁面に取り付けられている。
【０００９】
タイルホルダが支持機能を有しないということは、タイルホルダが管壁上にタイルを垂直変位可能な状態で保持できることを意味する。しかしながら、この管壁ライニングの問題は、ブラケットがパイプすなわち圧力体(pressure body)に溶接されなければならない点である。多くの国では、圧力体への溶接は、認可された熟練者または指名された権威者によってチェックされなければならない。また、この理由のために、後の変更も比較的複雑である。
【００１０】
上記公知の管壁タイル装置の欠点に鑑みて本発明は、耐火タイルおよび覆われる管壁の異なる膨張と収縮を垂直および水平の両方向に吸収できるとともに、管に溶接することなく取り付けることができる、序文で説明したタイプの耐火性管壁ライニングを提供することを目的とする。
【００１１】
この目的は、独立の請求項１に規定されるような本発明の耐火性管壁ライニングによって達成される。請求項９は本発明の耐火性ライニングを設けた壁に関し、請求項１１は管壁の耐火性ライニングのための本発明の方法に関する。好ましい変形が従属の請求項で与えられている。
【００１２】
（その解決方法）
本発明の本質は、横および上下に配置され、かつ少なくとも１つのタイルホルダをそれぞれ有する多数の耐火タイルを有し、タイルホルダはウェブで連結された管からなる管壁上にタイルを保持するようになっており、タイルホルダは支持機能を有しておらず、タイルはタイルホルダから独立した少なくとも１つのブラケットによって支持されている、耐火性管壁ライニングにおいて、
タイルホルダおよびブラケットは管壁のウェブに取り付けるようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】
（従来技術より有効な効果）
管壁ライニングが管にではなくウェブに取り付けられているということは、圧力体を傷つけなくてもよいことを意味する。したがって、認可された熟練者または指名された権威者によるチェックが必要ない。さらなる利点は、タイルホルダおよびブラケットがウェブへの連結によって冷やされることである。また、タイルは管壁に対して強固に取り付けられていないので、タイルが間隔をおいて適当に配置されれば、垂直および水平方向への移動によってタイルの膨張および収縮を吸収することができる。
【００１４】
好ましい変形では、上下に配置された複数のタイルは、管壁ライニングが管壁に取り付けられるときに管壁に取り付けられる（特に溶接される）単一のブラケットによって、直接に、または、それらの下のタイルを介して支持されている。ブラケットで支持されたタイルは、上方へ膨張したり移動したりできる。従来技術に比べてこのように増加したタイルの移動性は、公知の管壁タイル装置よりもより大きなタイルの膨張および収縮を損傷なく吸収できるようにする。
【００１５】
本発明の耐火性管壁ライニングおよび管壁の耐火性ライニングのための本発明の方法は、添付図面を参照しつつ例示的な実施形態に基づいて以下により詳細に説明されている。
【００１６】
（発明を実施するための最良の形態）
図１
本発明の耐火性管壁ライニングは、上下および横に並んで配置された多数の耐火タイルを備えている。タイルは、例えば、１０００℃以上の耐火性を有するセラミックＳｉＣタイル、好ましくはＳｉＣ９０タイルである。各タイル１は、いかなる支持機能を有しない不図示の２つのタイルホルダによって、覆われた管壁上に保持されている。各場合において、上下に配置された３つのタイル１は、不図示のブラケットによって支持されている。これらのタイル１の下部縁部は、それらの下に配置されたブラケットまたはタイル１の上部縁部に載っている。３つのタイル１の最上部の上部縁部１２と、その上に配置されたより高いタイル１用のブラケットとの間には、タイルが垂直方向に膨張して移動するための空間がある。
【００１７】
次のことは、以下のすべての説明に適用される。参照符号は、図を明確にするために図面に付与されているが、説明の直接対応する本文において説明されていない場合には、前の図面の説明で述べられたところが参照される。
【００１８】
図２及び３
この場合、覆われた管壁２は、ウェブ２２によって連結された垂直管２１を有する管壁である。管壁ライニングに属する、ねじの形の２つのタイルホルダ１１は、特にピストルで打ち込むことによって、ウェブ２２に取り付けられている。耐火タイル１は、上部縁部１２から下部縁部１３まで延びる２つのＴ字状スロット１６を有し、タイルは上からタイルホルダ１１に沿って移動可能になっている。管壁に面するタイル１の背面には、円筒の部分の形をなし、かつ全高にわたって延びる３つの凹部が設けられており、その結果、タイル１は広い領域にわたって管壁から均一な距離にある。この距離は約５ｍｍが理想的である。それは、タイルホルダ１１に沿ってタイル１を移動させる前に、タイルホルダ１１の調整により設定可能である。必要であれば、タイル１を取り外して、タイルホルダ１１を再調整しなければならない。
【００１９】
タイル１の上部縁部１２および下部縁部１３は、タイルの厚み方向において部分的に重なり合う捕捉的な段部を有する。このような２つのタイル１が上下に配置されると、部分的に重なった縁部は、２つのタイル間に形成される直線部(in a straight line)からガスが流出可能になる隙間をつくることなく、２つのタイルが互いに接近する方向および互いに離れる方向にある程度移動できることを確実にする。
【００２０】
タイル１の側部縁部１４は舌状部１４１を有し、側部縁部１５は捕捉溝１５１を有する。これにより、このような２つのタイル１が並んで配置されると、２つのタイル間に形成される直線部からガスが流出可能になる隙間をつくることなく、２つのタイルが互いに接近する方向および互いに離れる方向にある程度移動できることが確実になる
【００２１】
勿論、上部縁部１２および下部縁部１３に舌状部および溝を設けてもよいし、側部縁部１４，１５が補足的な段部を有していてもよい。実際に起こるすべての相対位置のために横または上下に配置される２つのタイル間の直線部からガスが流出するのを防止するのに、例えば湾曲形状のような他の縁部形状も考えられる。
【００２２】
タイル１間の隙間をシールする耐火性セラミックファイバー片が、横または上下に配置される２つのタイル１の対向面１２と１３、または、１４と１５の間に配置されており、これにより煙道ガスは管壁２の管壁ライニングを通過することができない。１３５０℃までの温度に耐え得る耐火性セラミックファイバー片は、商業的に入手できる。
【００２３】
管壁２とタイル１の間の空間には、タイル１を管壁２に補助的に接着するＳｉＣ液状モルタル（図示せず）が充填されている。タイル１が移動すると、モルタル内のクラックフォーム(cracks form)やモルタルが管壁２またはタイル１から分離することになる。しかしながら、タイル１およびセラミックファイバー片によって保証されているので、管壁ライニングのシールに関して不都合な影響はない。
【００２４】
タイル１が管壁２から正しい距離で配置された後、ＳｉＣモルタルは液状モルタルとしてタイル１と管壁２の間に上から注入されることができ、スロット１６内にも流れ込む。タイル１の移動性を保証するため、タイルホルダ１１は、弾力性を保持する耐火性泡によって先に囲まれている。
【００２５】
ＳｉＣモルタルは、３０％ないし９０％、特に４０％ないし６０％のＳｉＣ含有量を有するのが好ましく、２０％以下、特に１３％ないし１７％の間隙率を有するのが好ましい。５８％のＳｉＣ、１３％のＳｉＯ₂、２６％のＡｌ₂Ｏ₃、０．２％のＦｅ₂Ｏ₃、および１．５％のＣａＯを含むＳｉＣ液状モルタルが特に適していることが判明している。
【００２６】
タイルホルダ１１は、それ自体、例えばＡＩＳＩ標準によるスチールＮｏ．３１０またはＤＩＮ１７４４０による材料Ｎｏ．１．４８４５のような耐熱スチールでつくられている。
【００２７】
図４ないし６
これらの図では、管壁ライニングは管壁２´上に配置され、ウェブ２２´は２つの隣接管２１´および２３´の横に配置されている。これに応じて、タイル１は、部分的円筒の形状の凹部をもつ背面を有しているのが好都合である。
【００２８】
タイル１を支持するために、ブラケット３が管壁２´に溶接されている。ブラケット３は、ウェブ２２´にそれぞれ溶接された２つの垂直配置の支持プレート３１と、２つの支持プレートに溶接された水平配置の保持プレート３２とからなる。支持プレート３１および保持プレート３２は、例えばＡＩＳＩ標準によるスチールＮｏ．３１０またはＤＩＮ１７４４０による材料Ｎｏ．１．４８４５のような耐熱スチールでつくられている。
【００２９】
各ブラケットは、保持プレート３２の上に直接載っているタイル１を支持するとともに、このタイル１と垂直方向で隣のブラケット３との間に配置された複数のタイル１を間接的に支持しており、前記複数のタイルの下部縁部はそれらの下にあるタイル１の上部縁部１２上に載っている。
【００３０】
段付き形状のために、ブラケット３上に直接載っているタイル１の下部段付き縁部１３と、その下に位置するタイル１の上部段付き縁部１２との間に２つの隙間がある。これらの隙間は下部のタイル１に移動の自由を与えるが、互いに直に接触させない。これにより、管壁ライニングは、操業において起こるすべての相対的タイル位置においてシールされる。
【００３１】
タイルホルダ１１は、図４ないし６において、詳細に描かれるというよりはむしろ概略的に示されている。
【００３２】
上述した管壁ライニングに関して、さらなる設計変更が可能である。スロット１６は必ずしもＴ字状でなくてもよいことを、ここではっきりと述べておく必要がある。例えば円筒の部分のような他の形状も考えられる。ただ重要な要因は、タイル内部のより広い領域と背面タイル縁部との間により狭い領域があることであり、その結果、タイル１がタイルホルダ１１によって管壁２上に保持されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 横および上下に配置され多数の耐火タイルを有する本発明の管壁ライニングの概略的正面図である。
【図２】 ２つのタイルホルダによって管壁上に配置された耐火タイルの、図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】 管壁上の配置された耐火タイルの、図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】 管壁上に配置された図１の管壁ライニングの部分正面図である。
【図５】 図４の管壁ライニング部分および管壁部分の側面図である。
【図６】 図４の管壁ライニング部分の背面図である。
【符号の説明】
１…タイル、２…管壁、３…ブラケット、１１…タイルホルダ、１２…上部縁部、１３…下部縁部、１６…スロット、１４，１５…側部縁部、２１…管、２２…ウェブ、１４１…舌状部、１５１…溝。

Claims (10)

1. 横および上下に配置され、かつ少なくとも１つタイルホルダ（１１）を有する多数の耐火タイル（１）を有し、前記タイルホルダはウェブ（２２；２２´）によって連結された管（２１；２１´；２３´）からなる管壁（２；２´）上に前記タイル（１）を保持するようになっており、前記タイルホルダ（１１）は支持機能を有しておらず、前記タイル（１）はタイルホルダ（１１）から独立した少なくとも１つのブラケット（３）によって支持されており、前記タイルホルダ（１１）および前記ブラケット（３）は前記管壁（２；２´）の前記ウェブ（２２；２２´）に取り付けられるようになっており、上下に配置された複数のタイル（１）が、直接に、または、それら複数のタイル（１）の下に配置されたタイル（１）を介して、１つのブラケット（３）によって支持されていることを特徴とする耐火性管壁ライニング。
2. 前記タイルホルダ（１１）および前記ブラケット（３）は前記管壁（２；２´）の前記ウェブ（２２；２２´）に溶接されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の管壁ライニング。
3. 少なくとも１つのタイル（１）の上部縁部（１２）と、その上に配置されたタイル（１）の下部縁部（１３）は、前記タイルの厚み方向において部分的に重なり合う補足的段部を有していて、前記タイル（１）が互いに接近するか離れる方向にある程度移動できるように設計されており、これにより前記移動範囲全体にわたって、ガスが２つのタイル（１）の間で直線状に流出できず、かつ前記管壁（２；２´）から離れた管壁ライニングの表面から前記ブラケット（３）に向かって直線状に流出できないことを確実にすることを特徴とする請求項１又は２に記載の管壁ライニング。
4. 互いに対向する２つの隣接するタイル（１）の側部縁部（１４，１５）は、２つのタイル（１）が、ガスが直線状に流出可能な２つのタイル（１）間の隙間を形成することなく、互いに接近するか離れる方向にある程度移動できるようになっており、前記対向する側部縁部（１４，１５）が互いに捕捉的な溝（１５１）および舌状部（１４１）を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の管壁ライニング。
5. 耐火性セラミックファイバー片が２つのタイル（１）の対向縁部（１２，１３，１４，１５）の間に配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の管壁ライニング。
6. 少なくとも１つのタイル（１）は、前記管壁ライニングが管壁（２；２´）上に取り付けられたときに前記管壁（２；２´）に対向するその背面に、タイルの高さの少なくとも一部にわたって延び、かつ広げられた部分を設けた前記タイルホルダの部分または前記タイルホルダ（１１）のうちの１つを受け入れるための、少なくとも１つのスロット（１６）を有し、これによりタイルホルダは壁厚方向にタイル（１）を保持するが、少なくともある程度は前記タイル（１）の上下方向への移動を可能にすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の管壁ライニング。
7. 前記タイルホルダ（１１）は、前記スロット（１６）内で弾力性のある耐火性泡によって囲まれており、ねじの形をなすこと特徴とする請求項６に記載の管壁ライニング。
8. ウェブ（２２；２２´）によって連結された管（２１；２１´，２３´）をもつ管壁（２；２´）を有し、その壁の上に請求項１ないし７のいずれかの管壁ライニングが配置されていることを特徴とする、耐火性ライニングを有する壁。
9. 前記管壁（２；２´）と前記タイル（１）との間の空間に液状モルタルが充填され、この液状モルタルは、３０％ないし９０％、特に４０％ないし６０％のＳｉＣ含有量と、２０％以下、特に１３％ないし１７％の間隙率とを有するＳｉＣ液状モルタルであることを特徴とする請求項８に記載の耐火性ライニングを有する壁。
10. 請求項１ないし７のいずれかに記載の管壁ライニングによって、ウェブ（２２；２２´）により連結された管（２１；２１´，２３´）を有する管壁（２；２´）に耐火性ライニングを施す方法であって、まず前記ブラケット（３）および前記タイルホルダ（１１）を前記管壁（２；２´）の前記ウェブ（２２；２２´）に取り付け、次に耐火タイル（１）を前記管壁（２；２´）からある距離をおいて配置し、最後に前記管壁（２；２´）と前記タイル（１）との間の空間に液状モルタルを充填することを特徴とする方法。

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