JPH0389962A - サイクロン分離器の壁部の耐火材料構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、サイクロン分離器の壁のための耐火材料構造
に関し、より詳しくは、粒状材料によって生ずる浸食に
耐性を示す表面を備えた耐火材料構造に関する。

〈従来の技術〉 周囲温度において作動するための従来のサイクロン分離
器は、鋼製の胴部を通常備えており、この胴部には、広
汎な浸食が予想される場合、工０゜１６−１５．２４ａ
ｎ　（４−６インチ）のように、比較的厚目の、耐浸食
性の耐火材料のライニングが設けられている。約１．０
９３．８℃（１８００”Ｆ）までの高温の場合、このラ
イニングには、耐浸食性の密な高温表面の耐火材料と、
全厚３０゜４．８ｃｍ（１２インチ）以上の軽量の耐火
性の支持層とを備えていてもよい。この絶縁性の支持層
の目的は、外側の胴部を高温の腐食性工程ガスから保護
すると共に、浸食の進行に伴なって修理したり交換した
りできる耐浸食性の高温表面の耐火材料を供与すること
にある。

循環流動床ボイラーは、浸食性粒子を含有する高温９／
］、４．．９°〜］−０９３，８°Ｃ（］　５００’〜
１８００下）のガスにさらされる大径のサイクロン分離
器を必要とする。通常の厚い耐火壁のサイクロン分離器
には、この用途にとっていくつかの欠点がある。最も大
きな欠点は、１０ｃｍ程度の耐火材及び絶縁材が必要な
ため、重量が増大すること、耐浸食層に急激な温度の変
化に対する耐性をもたせる必要があるため、特別の高価
で低膨張率の耐火材と保守的な過熱サイクルが必要とな
ること、特に屋根部への耐火材料の壁の取付は及び保守
が困難なこと、並びに、表面の必要な輪郭及び厚みを保
つために頻繁な修理が必要となること、である。高温の
耐火材料の過大な損失のため、鋼製の外囲いの過熱を防
止するための高価で時間のかかる修理が必要となる。

壁部が水−蒸気冷却されるサイクロン分離器においては
、外囲いの壁部を通る熱損失が少ない。

しかしサイクロンの壁部は、高温−高速の流動床の粒子
による浸食に対して保護しなければならない。更に、サ
イクロンの壁部を浸食から保護する耐火構造は、高温の
流動床の固形物が耐火構造上に付着するような重大な操
業停止時において、水蒸気の管状壁に対する損傷を防止
するために成る予測可能な熱コンダクタンスをもたねば
ならない。

米国特許第４６３５７１３号は、耐浸食性の管状の水壁
を開示している。しかし管状壁の設剖県準は、浸食及び
熱吸収特性の見地から、循環型流動床ボイラーのサイク
ロン分離器の壁部の設計基準とは実質的に異なっている
。

従って、急激な操業停止の際に管状支持部材及び鋼製の
外囲いの長期の保護を図るために、高度の耐浸食性並び
に制御及び予測可能な熱コンダクタンスをもった軽量−
高温表面耐火材料構造に対する需要が存在する。

〈発明が解決しようとする課題〉 従って、本発明の目的は、サイクロン分離器の管状の水
壁構造が過熱に対して保護されるようにした、サイクロ
ン分離器の壁部の耐浸食耐火材料構造を提供することに
ある。

本発明の別の目的は、耐火材料の摩耗ブロックが、サイ
クロン分離器の管状水壁構造に固着されている。前記の
形式のサイクロン分離器の壁部のための耐浸食性耐火材
料構造を提供することしこある。

本発明の更に別の目的は、耐火材料製の摩耗ブロックが
機械的又は熱的な損傷に際して容易に交換できるように
した、前記の形式のサイクロン分離器の壁部のための耐
浸食性耐火材料構造を提供することにある。

〈課題を解決するための手段〉 これらの目的を達成するために、本発明による耐浸食性
の耐火材料構造は、耐浸食性の耐火材料の複数の摩耗ブ
ロックを備えている。摩耗ブロックは、サイクロン分離
器の水壁構造の管に対して隔てられた関係に延長してい
る。摩耗ブロックは、各々の隣接する管財の間に延長す
るひと続きのフィンに固着してあり、絶縁性−耐浸食性
の耐火材料は、水壁構造と耐火材料の摩耗ブロックとの
間に延長している。

本発明の前記の目的及び他の目的並びに特徴及び利点は
、添付図面を参照とした以下の詳細な説明によって一層
明らかとなるであろう。

〈実施例〉 図面中筒１図において、」−〇は、一般に、サイクロン
分離器であり、このサイクロン分離器は、本出願人の係
属中の米国特許願Ｓ　Ｎ　１６１．６３２号（出願日、
１９８８年２月２９日）、同１７９８１８号（出願日、
１９８８年４月１１日）及び米国特許第４．４７６３３
７号に開示されているサイクロン分離器のような、循環
型流動床ボイラーと共に使用するのに適したどんな形式
のものでもよい。耐火材料構造１２は、第１図では、例
示のために、係属中の米国特許＠ＳＮ↓７９８↓８号に
開示されているサイクロン分離器の内側壁に適用された
ものとして図示されている。

サイクロン分離器］−〇は、下部リングへラダー工６と
上部リングヘッダー１８とを備えている。

ヘッダー１６は、サイクロン分離器１０の下部に配設し
たホッパー２０の直」二に延在しており、このホッパー
２０に連結されている。

垂直に延長する隔置された互に平行な１組の管２２は、
下端部においてヘッダー１６に連結されており、その長
さの大部分に亘って垂直に延長し、直円筒２４を形成し
ている。

管２２の部分２２ａは、直円筒２４の平面から外方に曲
げられ、直円筒２４の内部への入口通路２６を形成して
いる。

直円筒２４の上端部のところで、管２２は、その別の部
分２２ｂにおいて、径方向内方に出１げられ、次に、別
の一部分２２ｃにおいて、上方に曲げられ、直円筒２４
の直径よりも少し小径の円形の開口を形成している。管
２２の更に別の部分２２ｄは、次に、径方向外方に曲げ
られ、その各々の先端が上部ヘッダー１８に連結されて
いる。このように、管２２の部分２２ｂは、サイクロン
の屋根を形成している。

複数の垂直の配管２８は、」二部ヘッダー１８から上方
に延長している。なお、下部ヘッダー１６は、ヘッダー
エ６から管２２を経て上部へラダー１８に至った後配管
２８を経て外部の装置に排出されろ水又は蒸気のような
冷却用流体の供給源に＝７ 連結することができる。冷却用流体の流れの方向は、逆
にしてもよい。

内管又は管体２９は、直円筒２４の内側に配設してあり
、中実な金属材料例えばステンレス鋼からできており、
その上端部は、上部ヘッダー１８と管２２の部分２２ｄ
とによって形成される平面よりも少し上方に延長してい
る。内管２９は、管２２の部分２２ｃのすぐ近くに延長
しており、内管２９の長さは、外方に曲げられた管２２
の部分２２ａによって形成された入口通路と近似的に合
致している。そのため、内管２９の外面と直円筒２４の
内面との間に、環状通路が形成され、管２２の部分２２
ｂは、室の屋根を形成している。

好ましくは矩形の断面形状の上部フードその他（図示し
ない）は、上部ヘッダー１８と管２２の部分２２ｄとに
よって形成された平面の上方に配設し、複数の円錐形の
板その他（図示しない）によって内管２９に連結するこ
とができる。このフードは、分離器１０を収納する構造
物の屋根から頂部支持してもよく、また分離器１０の残
部は、ヘッダー↓８又は配管２８に連結したハンガーか
ら支持してもよい。

第２を参照して、耐火材料構造１２は、耐浸食性の耐火
材料製の複数の摩耗ブロック３０を備えている。耐火材
料構造１２は、第１図に示すように、サイクロン分離器
ｌ○の内側壁の近傍に延長し管２２を覆っている。第２
図に示すように、フィン３２は、管２２の各々の隣接し
た］一対のものによる隣接した壁に連結されてこれから
延長している。フィン３２は、好ましくは、管２２に溶
接されている。管２２とフィン３２とは、直円筒２４の
内側壁を形成する水壁構造３４を一緒に形成している。

摩耗ブロック３０は、フィン３２から延長しているアン
カー３６によって、水壁構造３４に固着されている。ア
ンカー３６は、好ましくはフィン３２に溶接されている
。各々の摩耗ブロック３０は、可変の直径の開口３８を
中心位置に備えており、この開口３８の下端部には、フ
ェルールインサート４０が配設されている。摩耗ブロッ
ク３０は、好ましくは、各々のアンカー３６を対応する
開口３８中に挿入し、フェルールインサー１〜４０をア
ンカー３６にプラグ溶接して溶接域４４を形成すること
によって、アンカー３６に固着する。

摩耗ブロック３０は、当業者には明らかなように、ねし
ボルトを利用するなどの他の適宜の手段によってアンカ
ー３６に固着するようにしてもよい。

溶接域４４と開口３８の上端部とは、耐浸食性絶縁性の
耐火材料のプラグ４８によって覆われている。プラグ４
８には、好ましくは、Ｃ−ＥＲａｍＴＲプラスチックト
ロウェルミックスの商標の下に市販されている耐火材料
製品を使用する。

耐浸食性−絶縁性の耐火材料層５０は、管２２に連結し
た複数のスタッド５２の回りにおいて、摩耗ブロック３
０と水壁構造３４との間に配設されている。スタッド５
２は、好ましくは鋼製であり、第２図に示すように、１
つの管２２について３個のスタット５２とこれに隣接す
る管２２について２個のスタッド５２との交替するパタ
ーンにおいて配設されている。耐火材料層５０は、高温
の流動床材料が水壁構造３４上に沈着して絶縁されてな
い管状構造を過熱させる重大な操業停止時に水壁構造３
４を過熱に対して保護することを助ける。

耐火材料層５ｏは、好ましくは、リン酸マグネシウムも
しくはアルミニウム接着アルミナシリケー１〜製とする
。適切な材料は、未焼成の７３％ＡＱ２０３プラスチッ
ク耐火れんがである、商標名ＣＥ−ＢＱｕ　　Ｒａｍ　
　Ｈ８の下に市販されている材料、又は、商標名Ｒｅ５
ｃｏ　　ＡＡ−２２の下に市販されている材料である。

耐火材料は、前述したように、好ましくは、スタン１く
５２の表面の外形に合せてラムによって突き固める。し
かし、当業者には容易に認識されるように、他のより少
く耐浸食性のキャスタブル耐火材料又はプラスチック耐
火材料をスタッド５２上に注入して突き固め、フナイト
吹付けし又は振動キャストすることができる。また同様
に当業者には容易に認識されるように、耐火材料の強度
及び耐はく離性を改善１ するために、耐火材料層５０及びプラグ４８の耐火材料
に、好ましくは約２．０〜約５．０重量％の量のステン
レス鋼の補強繊維を含有させることができる。

摩耗ブロック３０は、耐火材料層５０及び水壁構造３４
のための補助的な絶縁及び浸食保護を供与する。しかし
、いくつかの耐浸食性の摩耗ブロック３０が損傷した場
合にも、水壁構造３４は、耐浸食性の耐火材料層５ｏに
よって過度な熱の吸収と苛酷な浸食に対してなおも保護
されている。

摩耗ブロック３０は、好ましくは、急激な操業停止の際
に、約８７１．６℃（１６００°Ｆ）の温度になってい
ることがある流動床の固形物から水壁構造３４への熱の
吸収速度を制御することを助ける特定の熱伝導度及び高
浸食抵抗を備えたものとする。

耐火材料構造１２の摩耗ブロック３０は、好ましくは、
第１図に示すように、直円筒２４の円周の輪郭と合致す
るように垂直方向に食い違い状に整列されて配置されて
いる。摩耗ブロック３０は、２ 好ましくは、その間に、円周沿いに間隔をもつように、
特に好ましくは、６．４ｍｍ（１／４インチ）の円周沿
いの開放継目をもつように配列されている。摩耗ブロッ
ク３０の円周沿いの間隔は、隣接したモルタル又は突合
せ接合された隣接した摩耗ブロックの間に床の微細な粉
塵又は粒状材料が蓄積した際に、熱サイクルの間特に始
動時又は操業停止時に発生する機械的な分断力又は引は
がし力を防止するように作用する。また、円周沿いの間
隔は、全部でないにしてもいくつかの隣接したブロック
の除去を必要とせずに個別の摩耗ブロックを定期的に保
守点検することを可能とする。摩耗ブロック３０を食い
違い状に配置し、その間に開放継目を形成したことによ
って、直円筒２４の外周の回りの摩耗ブロック３０に対
する接線方向の浸食及びひと続きの継目浸食経路が最小
となる。

当業者には自明なように、摩耗ブロック３０の大きさ及
び形状は、どんな特定の形態にも適合するように変える
ことができる。各々の摩耗ブロック３０の垂直縁には、
サイクロン分離器のサイクロン流特性の分断を最小とす
るように、ベベル５４を形成することが好ましい。

各々の摩耗ブロック３０は、アンカー３６に連結されて
いるので、機械的に損傷したり熱によって引はがされた
りした場合には、プラグ４８を取外し、摩耗ブロック３
０をそのアンカー３６から分離することによって容易に
除去したり交換したりできる。

摩耗ブロック３０は、例えばアルミナシリケート、アル
ミナ、シリカ、ジルコニア又はシリコンカーバイドを含
有するもののような、適宜の耐火材料からできていても
よい。摩耗ブロック３０は、リン酸マグネシウムもしく
はアルミニウム接着耐火材料製とすることが好ましいが
、その理由は、約５５６°Ｃ（１０００’Ｆ）以上の温
度でブロックを焼成する必要なしに有利な耐浸食性が実
現されるため、並びに、３７↓、２〜１１１２°Ｃ（７
００〜２０００″Ｆ）の温度範囲においてブロックが最
大の強度を示すようになるためである。適切な材料の例
は、予反応（予加熱）リン酸塩結合９３％アルミナ（Ａ
Ｑ、０３）プラスチック耐火れんがである商標名Ｃ−Ｅ
　　９０　　ＲＡ、Ｍ　　Ｈｓプラスチックの下に市販
されている材料、又は、７３％ＡＱ、○、である。商標
名Ｃ−Ｅ　　ＢＱｕｅ　　ＲａｍＨｓの下に市販されて
いる利料である。当業者には容易に理解されるように、
摩耗ブロック３０は、予焼成セラミック結合材料であっ
てもよく、また摩耗ブロック３０の耐火材料は、その強
度及び耐引はがし特性を改善するためにステンレス鋼補
強ファイバーを含有していてもよい。

本発明による耐浸食性の耐火材料構造１２は、高温の循
環型流動床の環境において生じうる急激な温度変化に対
してすぐれた耐性を示す。管２２及びスタッド５２の回
りに配された耐火材料５０は、多数のスタット５２によ
って大まかに区画され、スタッド５２の間に多数の耐火
材料の小区分が形成される。これらの小区分は、縮小又
は割れによる損傷に対する耐性がすぐれている。更に、
摩耗ブロック３０は、膨張する粉塵及び粒状材料の堆積
によって圧縮応力が生ずることのある突合５− せ継手の不在によって、割れに対して高耐性を示すよう
になる。

第１，２図には図示していないが、軽量の祠料例えばア
ルミニラ１１のラギング又はパネルを水壁構造３４の平
面に対してわずかに隔置された関係に配設することがで
きる。また水壁構造３４の外面とラギング又はパネルの
内側壁との間に断熱材料を配設してもよい。

次に作用について説明する。本発明による耐火材料構造
１２を含むサイクロン分離器１０が、その近傍に配され
た流動床反応器その他を含むボイラー系統の一部分であ
ると想定して、管２２の部分２２ａによって形成された
入口通路２６は、流動床から同伴された微細な固体の粒
状燃料材料を含有している反応器からの高温のガスを受
ける。

粒状材料を含有するガスは、直円筒２４と内管２９との
間に画定された環状室に流入してその回りに旋回し、同
伴された固形粒状物は、遠心力によって直円筒２４の内
側壁に向って推進され、そこに集積され、ホッパー２０
中に重力作用によって６ 落下する。環状室中に残留する比較的清浄なガスは、管
２２の部分２２ｂ及びそれに対応するフィン３２から成
る屋根によって、−に方に流れることができないため、
内管２９の下端部を経て、内管２９に流入する。そのた
め、ガスは、内管２９の全長に沿って流れた後、内管２
９の上端から、高温のガスを再利用のために外部装置に
向けるための前記のツー１−に向って排出される。

外部の供給源からの水又は水蒸気は、下部ヘッダー１６
中に移行し、管２２を経て上方に流れた後、サイクロン
分離器１０を含むボイラー系統の一部分を形成しうる外
部回路に、上部ヘッダー１８及び配管２８を経て排出さ
れる。この水は直円筒２４の壁部を比較的低い温度に保
持する。

高温の流動床材料がサイクロン分離器１０の壁部に付着
する重大な操業停止時には、耐浸食性の耐火材料層５０
及び摩耗ブロック３０は、水壁構造３４を過熱に対して
保護する。

前記の構成によって、いくつかの利点が得られる。−例
として、本発明による分離器は、熱損失を少くし、内部
の耐火＃！縁の要求を最小とする。

また、本発明による分離器の容積、重量及びコスＩ・は
、従来の分離器に比べて減少する。耐火材料系］２は、
比較的軽量なため、耐火材料系を取付けた状態でサイク
ロン構造を予め作製でき、その結果として現場の組立て
に要するコストが著しく低減される。また本発明による
分離器は、反応器とサイクロン分離器との間及びサイク
ロン分離器と熱回収部との間の膨張継手並びに高価な高
温耐火張りダクト系の必要を最小にする。更に、管２２
の部分２２ｂを利用して、直円筒２４と内管２９との間
の環状室のための屋根を形成したことによって、補助的
な屋根回路の要求が最小となる。

第３図の実施例は、第２図の実施例と類似しており、第
２図のいくつかの構成部分をそのまま用いており、これ
らには、第２図と同一の符号が付されている。第３図の
実施例において、摩耗ブロック３０、並びに、第２図の
実施例のインサート４０は、除去されており、耐火材５
０は、アンカー３６を完全に覆うように延長している。

その他の点では第３図の実施例は、第２図の実施例と同
様である。

本発明は、第１図に示した特定の構成のサイクロン分離
器には限定されない。−例として、サイクロン分離器１
０のホッパー２０は、第１図の管２２と同様の水管を備
えていることができる。

本発明をその特定の実施例について以上に説明したが、
本発明は、前述した実施例以外にもいろいろと変更して
実施できるので、前述した特定の構成は、単なる例示に
過ぎず、本発明を限定するものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明による耐浸食性の耐火材料構造を備え
たサイクロン分離器の概略斜視図、第２図は、第１図の
２−２線に沿い切断して示す拡大断面図であり、第１図
の耐火材料構造を形成する外側の直円筒の詳細な構造を
示す図、第３図は本発明の別の実施例による耐火材料構
造を示す第２図と同様の拡大断面図である。 １０・・サイクロン分離器、↓２・・耐火材料構造、２
２・・管、３０・・摩耗ブロック、３２・・フィン、３
６・・アンカー、３８・・開口、４０・・フェルールイ
ンサート（溶接可能な部材）、４８・・プラグ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 全長の少くとも一部分に亘って円周上に垂直方向に並行
   関係に延長する複数の管と、隣接した管の間に延長する
   複数の連続したフィンとを有し、該管及びフィンは、１
   つの水壁を形成し、更に該水壁に対して隔置関係に延長
   する複数の摩耗ブロックを有し、該摩耗ブロックは、中
   心位置の開口と、該開口の一端に配された溶接可能な部
   材とを含み、更に、該フィンから直角に延長する複数の
   アンカーを有し、該溶接可能な部材は、該アンカーに溶
   接してあり、更に、該水壁と該摩耗ブロックとの間に延
   在する耐火手段を有するサイクロン分離器。