JPH04227401A - 耐火性の管ブロック - Google Patents

耐火性の管ブロック

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JPH04227401A
JPH04227401A JP3105793A JP10579391A JPH04227401A JP H04227401 A JPH04227401 A JP H04227401A JP 3105793 A JP3105793 A JP 3105793A JP 10579391 A JP10579391 A JP 10579391A JP H04227401 A JPH04227401 A JP H04227401A
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JP
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tube
boiler
tube block
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block
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Application number
JP3105793A
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English (en)
Inventor
Donald K Johnson
ドナルド ケー.ジョンソン
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Saint Gobain Abrasives Inc
Original Assignee
Norton Co
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23MCASINGS, LININGS, WALLS OR DOORS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION CHAMBERS, e.g. FIREBRIDGES; DEVICES FOR DEFLECTING AIR, FLAMES OR COMBUSTION PRODUCTS IN COMBUSTION CHAMBERS; SAFETY ARRANGEMENTS SPECIALLY ADAPTED FOR COMBUSTION APPARATUS; DETAILS OF COMBUSTION CHAMBERS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F23M5/00Casings; Linings; Walls
    • F23M5/08Cooling thereof; Tube walls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L57/00Protection of pipes or objects of similar shape against external or internal damage or wear
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F22STEAM GENERATION
    • F22BMETHODS OF STEAM GENERATION; STEAM BOILERS
    • F22B37/00Component parts or details of steam boilers
    • F22B37/02Component parts or details of steam boilers applicable to more than one kind or type of steam boiler
    • F22B37/10Water tubes; Accessories therefor
    • F22B37/107Protection of water tubes
    • F22B37/108Protection of water tube walls
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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  • Physics & Mathematics (AREA)
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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】
【0001】技術分野 本発明は、良好な熱伝導性を同時に維持しながら、ボイ
ラー管をボイラー内で起こる燃焼の腐食性、侵食性及び
摩耗性の副生物から保護するのに有効な耐火性の管ブロ
ックに関する。
【0002】発明の背景 従来技術の文献は、熱風ダクト、温水及びスチーム管を
含めて様々な構造物を熱損失から保護するのに使用され
る多くの色々な種類の耐火性構造物を開示する。様々な
形状の炭化ケイ素の管ブロックが、焼却炉や流体循環ボ
イラーで流体輸送管を保護するために使われている。こ
こで言う「ボイラー」とは、焼却炉、発電ボイラーその
他同様のものを含めて、全ての高温ボイラー集成装置を
一般的に呼称するために用いられる。従来の管ブロック
成形物は熱伝導性が比較的高いとは言うものの、そのよ
うな管ブロックは流体を輸送する金属の管との直接の接
触が十分でないので、従来技術の設計では最大の熱の流
れは達成されない。大抵のこれらの系では、いずれの空
隙をも充填し且つ熱の流れを向上させるため、管と耐火
性の管ブロックとの間である種類の炭化ケイ素モルタル
が使われる。ところが、これらのモルタルの熱伝導率が
より低いため、またモルタル層の厚さのために、熱の流
れは最適なものよりもはるかに少ない。そのほかの場合
には、組み立てられた金属管の壁の不一致ができること
が、所望される緊密な装着にとって必要とされる厳しい
公差で耐火性の管ブロックを製造するのを許さない。結
果として得られる空隙は、管と管ブロック集成体との間
の熱の流れに消極的に作用する。
【0003】最高の熱の流れはボイラー効率にとって重
要である。耐火性の管ブロック集成体とボイラー管との
間の伝熱が最適条件に満たない場合には、管ブロックの
外表面は設計よりも熱くなる。温度が上昇するにつれて
、燃焼している燃料からの灰が表面にくっついて絶縁層
を形成する。一度この現象が始まると、この層の伝熱が
極端に不十分になるまでだんだん厚くなる。すると、燃
焼帯域より上方の「煙道ガス」は、速度と温度がしばし
ば設計限界を超えて上昇し、そしてボイラーの下流で腐
食/侵食問題を引き起こす。その上、灰の層は成長する
につれてやがてこわれて、ボイラーの基礎材料を損傷さ
せることがある。
【0004】従来技術の管ブロック構造物はいずれも、
これらの問題を克服していない。
【0005】発明の開示 本発明は、従来技術の管ブロック構造物につきまとう熱
の流れの問題を解決する管ブロックの設計及びそのよう
な管ブロックを取付ける方法に関する。これは、ボイラ
ー管の壁に隣接する表面に突出部がある管ブロックによ
って達成される。これらの突出部は、好ましくはリブの
形をしている。管ブロックをボイラー内の流体(ガス又
は液)入りの管の管壁にもたせて配置すれば、リブはこ
れらの管壁と接触し、そしてこれらのリブの間の溝は耐
火性モルタルで充填される。管ブロックはまた、管ブロ
ックをボイラー管へ又は隣り合うボイラー管の間の膜(
membrane) へボルト止めするために用いられ
るねじ付きのスタッドを含む。この設計は、管ブロック
をリブを用いて管壁へ直接接触させるのを可能にし、モ
ルタルとボルト止めの機構によりいずれの空隙もなくし
て、その結果ボイラー管と管ブロックとの間の熱の流れ
は従来技術の管ブロックと比べて優れたものになる。
【0006】好ましい態様の詳しい説明図1及び図4に
は、図4に示すような、都市ごみや廃物の高温焼却炉の
ようなボイラー10の燃焼室において垂直かあるいは水
平に延びて管集成体13を形成する複数の管12が示さ
れている。図1に示すように、管12は膜(membr
ane) 14によりつながれる。この焼却炉には、供
給入口17、燃焼用の廃物がその上に載る格子15、及
び灰排出口19も含まれている。
【0007】廃物を燃やすほかに、焼却炉10は、ター
ビン駆動の発電器を駆動するためあるいは何らかの他の
目的用に流体を加熱するためにスチームのようなエネル
ギー源を作り出すのに利用される。運転中に、焼却炉は
約2500°F(1370℃) までの極めて高い温度
でごみや廃物を燃やし、そして結果として、流体媒体例
えばガス及び/又は液の入っている金属製の管12を加
熱し且つ攻撃する腐食性、侵食性及び摩耗性の燃焼生成
物を生成する。
【0008】燃焼副生物による管の直接の攻撃を防ぎし
かもなお管の加熱を可能にするために、本発明は管12
の少なくとも一部分を取囲む耐火性の管ブロック16を
目指す。この態様においては、管の背面は断熱材18及
び板金20で包まれる。
【0009】図1に最もよく示されるように、各管ブロ
ック16は管12の前面を覆い、そして、管12を覆う
二つの部分22及び24と、ねじ付きのスタッドとボル
ト28が通過する中央部分26とから構成される。管ブ
ロック16の前面30にはリブ32がある(図2及び図
3)。この態様ではリブ32が示されているとは言え、
前面30はその代わりに任意の寸法及び形状の突出部を
有してもよい。リブ32は一般に管ブロックの表面30
を水平かあるいは垂直に横切って延びるとは言うものの
、それらは任意のパターン又はデザインで成形してもよ
い。示されるように、リブ32は表面30から離れて距
離dだけ伸びる。この距離dは管ブロックの寸法及び最
終用途に応じて変わるとは言え、それは一般には1/1
6″から1/8″まで(およそ1.59mmから3.1
8mmまで) 、より好ましくは約1/32″から1/
16″まで(およそ0.79mmから1.59mmまで
) である。管ブロック16の寸法も、それが用いられ
るボイラー又は焼却炉の最終用途及び管の寸法に応じて
変わる。一般に、個々の管ブロックの寸法は、幅wが約
6″から8″まで(およそ152mm から203mm
 まで) 、高さhが6″から8″まで(およそ152
mm から 203mmまで) 、そして奥行きdが1
/2″から1″まで(12.7mmから25.4mmま
で) である。 内面30の曲率半径は、管12の寸法及び半径に依存し
、ぴったり合うように設計される。
【0010】管ブロック16が用いられるボイラーや焼
却炉で発生する極めて高い温度の結果として、管ブロッ
クは好ましくは炭化ケイ素又は金属から製造されるが、
そうは言っても他の適当な耐火性材料、例えばアルミナ
−ジルコニア及び炭素といったようなものを使用しても
よい。耐火性材料それ自体のほかに、管ブロックは高熱
伝導性の結合系を更に含有する。好ましい管ブロック組
成物は、約90部から約99部までの炭化ケイ素と、約
1部から約10部までの例えば窒化物系又は酸化物系材
料の如き結合剤を含有しよう。管ブロックは、通常の技
術で製造され、そしてリブ又は他の突出部は、製造工程
の一部として、管ブロックを管壁へ取付けるための手段
、例えば上記の膜又は管に取付けられるねじ付きのスタ
ッド28、を受け入れるための孔34と一緒に成形して
管ブロックにされる。
【0011】管ブロック16をボイラー内で管壁集成体
13へ組立てる間には、耐火モルタルが管ブロックの内
面30へ適用される。耐火モルタルは、任意の適当な組
成のものでよく、そして好ましくは、管集成体13の管
12と管ブロック16との間の熱移動を良好にする組成
のものでよい。適当なモルタル組成物は一般に、炭化ケ
イ素を基礎材料とし、そして更に、管ブロック及び金属
管壁集成体に強く付着する結合剤を含有する。
【0012】管ブロック16は管集成体13に接触して
配置されるので、それは、管集成体を管と緊密に接触さ
せることのできる手段例えばねじ付きスタッドの如きも
のにより、膜14で又は管集成体の他の適当な場所で管
集成体13へ取付けられる。ねじ付きスタッドを締める
につれて、管ブロック16はリブ32の間の溝36を充
填するモルタルと共に管集成体に対して押し付けられ、
それにより空気の空間をなくす。リブ32は、管12の
壁と直接接触させられて、その結果として管集成体13
と管ブロック16との間の伝熱は優れたものになる。モ
ルタルはまた、万一取付け手段すなわちねじ付きのスタ
ッドボルトが長期の使用中に腐食することがあっても、
管ブロック16を管集成体13と接触させておく働きを
する。必要とされるわけではないが、組み立て中は、管
ブロック16を例えば皮を上張りした木槌を使って、管
集成体に対して打ちつけて、リブ32の直接の接触を最
大限にし且つ全ての空隙をなくすのを確実にしてもよい
【0013】示されてはいないが、管集成体の隣り合っ
た部分に追加の管ブロックを配置することができる。ボ
イラーの大きさに応じて、管ブロックは標準的には、保
護のために必要とされるままに管集成体全体を覆うため
互いの上、下及び両側に配置されよう。通常の廃物焼却
炉では、これらの管ブロックは通常、燃焼の生成物から
劣化作用を受けやすい全部の管壁を覆うために使用され
よう。
【0014】通常は、管ブロック間のいずれの空隙も、
熱膨張を可能にするため焼却器ボイラーではあいたまま
にされよう。しかしながら、流動層ボイラー用途では、
流動層粒子による摩耗を防ぐため空隙を充填するのにし
ばしばモルタルが使用される。
【図面の簡単な説明】
【図1】ボイラー管に取付けられた本発明の管ブロック
の断面図である。
【図2】ボイラーに入る管の外側の本発明の管ブロック
の正面図である。
【図3】図2の管ブロックの3−3線断面図である。
【図4】本発明の管ブロックの入っているボイラー内部
の破断図である。
【符号の説明】
12…管 13…管集成体 14…膜 16…管ブロック 28…ねじ付きスタッド 30…管ブロックの内面 32…リブ 36…溝

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  ボイラー内での燃焼の生成物による攻
    撃に対してボイラー内の流体輸送管を保護するための管
    ブロックであって、内面及び外面を有する管ブロック部
    材を含んでなり、上記内面がボイラー内の少なくとも1
    本の管に結びつくためくぼんだ輪郭を有し、この内面が
    ボイラー内の少なくとも1本の管と直接接触するためそ
    こから外側へ伸びる突出部を有し、上記管ブロック部材
    が当該管ブロック部材をボイラー内の少なくとも1本の
    管に固定するための手段をも有する、上記の管ブロック
  2. 【請求項2】  前記突出部が当該管ブロック部材の内
    面を横切って延びるリブである、請求項1記載の管ブロ
    ック。
  3. 【請求項3】  前記リブが当該管ブロック部材の内面
    を水平に横切って延びる、請求項2記載の管ブロック。
  4. 【請求項4】  前記リブが当該管ブロック部材の内面
    を垂直に横切って延びる、請求項2記載の管ブロック。
  5. 【請求項5】  前記管ブロック部材が第一の側面部分
    と、この第一の側面部分と実質上同じである第二の側面
    部分と、そしてこれらの間の中央部分とを有し、上記側
    面部分のおのおのの内面がボイラー内の管に結びつくた
    めくぼんだ輪郭を有する、請求項2記載の管ブロック。
  6. 【請求項6】  炭化ケイ素から構成されている、請求
    項1記載の管ブロック。
  7. 【請求項7】  前記固定するための手段がねじ付きの
    スタッドとボルトを含んでなる、請求項1記載の管ブロ
    ック。
  8. 【請求項8】  各管が隣り合った管につながれる管集
    成体を膜(membrane) 部材を用いて形成する
    ように流体入りの複数の管を有し、上記の管集成体の一
    部分に複数の管ブロック部材が取付けられ、これらの管
    ブロック部材のおのおのが内面と外面とを有し、この内
    面が上記の流体入りの管に結びつくようにくぼんだ輪郭
    を有し、またこの内面が上記の流体入りの管と直接接触
    する突出部を有し、これらの突出部がそれらの間にくぼ
    みを形成しており、これらのくぼみに上記の管ブロック
    部材を上記の管集成体の一部分へ結合させるため耐火物
    を基礎材料とするモルタルが充填されていて、そして上
    記の管ブロック部材を上記の管集成体のうちの少なくと
    も一部分に固定するため当該管ブロック部材及び管集成
    体に締付け手段が取付けられているボイラー。
  9. 【請求項9】  前記突出部が当該管ブロック部材の内
    面を横切って延びているリブである、請求項8記載のボ
    イラー。
  10. 【請求項10】  前記管ブロック部材が炭化ケイ素か
    ら構成されている、請求項8記載のボイラー。
  11. 【請求項11】  前記締付け手段が当該管ブロック部
    材と前記管集成体のマニホールドとの間に伸びているね
    じ付きのスタッドとボルトである、請求項8記載のボイ
    ラー。
  12. 【請求項12】  前記モルタルが炭化ケイ素を含んで
    なる、請求項8記載のボイラー。
JP3105793A 1990-05-14 1991-05-10 耐火性の管ブロック Pending JPH04227401A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/522,757 US5154139A (en) 1990-05-14 1990-05-14 Refractory tube block
US522757 1990-05-14

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH04227401A true JPH04227401A (ja) 1992-08-17

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DE (1) DE4115714A1 (ja)

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