JPH0529509B2 - - Google Patents

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、粒状材料によつ
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、銅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、
10.16〜15.24cm（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982.2℃（1800〓）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30.48cm（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。この耐火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
の進行に伴なつ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815.66〜982.2℃（1500°1800〓）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
用途にとつていくつかの欠点がある。最も大きな
欠点は、12〜15cm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
火材料の壁の取付け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
に付着するように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或
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。しかし管状壁の設計基準は、
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
実質的に異なつている。

従つて、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
タンスをもつた軽量−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＞ 従つて、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ツク
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にあ
る。

本発明の更に別の目的は、耐火材料製の摩耗ブ
ロツ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
の複数の摩耗ブロツクを備えている。摩耗ブロツ
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。摩耗ブロツク
は、各々の隣接する一対の管の間に延長するひと
続きのフインに固着してあり、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ツ
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
明によつて一層明らかとなるであろう。

＜実施例＞ 図面中第１図において、１０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161632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4476337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、係属中の米国特許願
179818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１０は、下部リングヘツダー
１６と上部リングヘツダー１８とを備えている。
ヘツダー１６は、サイクロン分離器１０の下部に
配設したホツパー２０の直上に延在しており、こ
のホツパー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、下端部においてヘツダー１６に連結され
ており、その長さの大部分に亘つて垂直に延長
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、径方向内方に曲げら
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のに更に別の部分
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ツダー１８に連結されてい
る。このように、管２２の部分２２ｂは、サイク
ロン屋根を形成している。

複数の垂直の配管２８は、上部ヘツダー１８か
ら上方に延長している。なお、下部ヘツダー１６
は、ヘツダー１６から管２２を経て上部ヘツダー
１８に至つた後配管２８を経て外部の装置に排出
される水又は蒸気のような冷却用流体の供給源に
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、上部ヘツダー１８
と管２２の上方部分２２ｄとによつて形成される
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によつ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、管状通路が形成さ
れ、管２２の部分２２ｂ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等（図
示しない）は、上部ヘツダー１８と管２２の部分
２２ｄとによつて形成された平面の上方に配設
し、複数の円錐形の板等（図示しない）によつて
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、ヘツ
ダー１８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図を参照して、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ツク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１０の内側壁の近傍に延
長し管２２を覆つている。第２図に示すように、
フイン３２は、各々隣接した１対の管２２からな
る隣接壁に連結されてこれから延長している。フ
イン３２は、好ましくは、管２２に溶接されてい
る。管２２とフイン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。

摩耗ブロツク３０は、フイン３２から延長して
いるアンカー３６によつて、水壁構造３４に固着
されている。アンカー３６は、好ましくはフイン
３２に溶接されている。各々の摩耗ブロツク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、フエルールイン
サート４０が配設されている。摩耗ブロツク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、フエルールインサート４０
をアンカー３６にプラグ溶接して溶接域４４を形
成することによつて、アンカー３６に固着する。
摩耗ブロツク３０は、当業者には明らかなよう
に、ねじボルトを利用するなどの他の適宜の手段
によつてアンカー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によつて覆われ
ている。プラグ４８には、好ましくは、Ｃ−
E90Ram TRプラスチツク トロウエル ミツク
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ツド５２の回りにおいて、
摩耗ブロツク３０と水壁構造３４との間に配設さ
れている。スタツド５２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個のスタツド５２とこれに隣接する管２２につ
いて２個のスタツド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３４を過熱に対して保護することを助
ける。

耐火材料層５０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ーシリ
ケート製とする。適切な材料は、未焼成の73％
Al₂O₃プラスチツク耐火れんがである、商標名
CE−Blu Ram HSの下に市販にされている材
料、又は、商標名Resco 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、スタツド５２の表面の外形に合
せてラムによつて突き固める。しかし、当業者に
は容易に認識されるように、他のより少なく耐浸
食性のキヤスタブル耐火材料又はプラスチツク耐
火材料をスタツド５２上に注入して突き固め、グ
ナイト吹付けし又は振動キヤ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。

摩耗ブロツク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
ツク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５０によつて過度な熱の吸
収と苛酷な浸食に対してなおも保護されている。
摩耗ブロツク３０は、好ましくは、急激な操業停
止の際に、約871.1℃（1600〓）の温度になつて
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て特定の
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の摩耗ブロツク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。摩耗ブロツク３０
は、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。間耗ブロツク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間耗
ブロツ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
ロツクの除去を必要とせずに個別の摩耗ブロツク
図を定期的に保守点検することを可能とする。摩
耗ブロツク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つて、直円筒２４の
外周の回りの摩耗ブロツク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、摩耗ブロツク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
ツク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。

各々の摩耗ブロツク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つ
て引はがされたりした場合には、プラグ４８を取
外し、摩耗ブロツク３０をそのアンカー３６から
分離することによつて容易に除去したり交換した
りできる。

摩耗ブロツク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。摩耗ブロツク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557℃（1000〓）以上の温度でブロツクを
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、371.1〜1093.3℃（700〜2000〓）
の温度範囲においてブロツ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
（Al₂O₃）プラスチツク耐火れんがである商標名
Ｃ−Ｅ 90 Ram Hsプラスチツクの下に市販さ
れている材料、又は、73％Al₂O₃である商標名Ｃ
−Ｅ Blue Ram Hsの下に市販されている材料
である。当業者には容易に理解されるように、摩
耗ブロツク３０は、予焼成セラミツク結合材料で
あつてもよく、また摩耗ブロツク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ア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
及びスタツド５２の回りに配された耐火材料５０
は、多数のスタツド５２によつて大まかに区画さ
れ、スタツド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、
摩耗ブロツク３０は、膨張する粉塵及び粒状材料
の推積によつて圧縮応力が生ずることのある突合
せ継手の不在によつて、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、軽量の材料
例えばアルミニウム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等を含むボイラー
系統の一部分であると想定して、管２２の曲られ
た部分２２ａによつ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
力によつて直円筒２４の内側壁に向つて推進さ
れ、そこに集積された、ホツパー２０中に重力作
用によつて落下する。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
応するフイン３２から成る屋根によつて、上方に
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の全長に沿つて流れた後、内管２９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フード等に向つて排出され
る。

外部の供給源からの水又は水蒸気は、下部ヘツ
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、上部ヘツダー１
８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及び摩耗ブロツク３０は、水壁構
造３４を過熱に対して保護する。

前記の構成によつて、いくつかの利点が得られ
る。一例として、本発明による分離器は、熱損失
を少なくし、内部の耐火絶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
コストは、従来の分離器に比べて減少する。耐火
材料構造１２は、比較的軽量なため、耐火材料構
造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２
４と内管２９との間の環状室のための屋根を形成
したことによつて、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
ツク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、耐火材料層５０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図は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。一例として、サイ
クロン分離器１０のホツパー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、１２……耐火材料
構造、２２……管、３０……摩耗ブロツク、３２
……フイン、３６……アンカー、３８……開口、
４０……フエルールインサート（溶接可能な部
材）、４８……プラグ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 全長の少くとも一部分に亘つて円周上に垂直
   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インとを有
   し、該管及びフインは、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
   ブロツクを有し、該摩耗ブロツクは、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、該フイ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
   ロツ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。