JPH09236203A - 水管保護用耐火構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐火ブロックを厚肉にすることなく、熱応力
を低減するとともに、取付部材の高温腐食の発生を防止
して耐久性を向上せしめるとともに、高い伝熱効率を有
する耐火構造体を提供する。 【解決手段】 ボイラの水管と燃焼ガス側との間に耐火
物を介装したボイラ水管保護用耐火構造体において、前
記耐火ブロックに、すだれ状の多数の小径セラミック管
群３６を用いるか、耐火ブロック４６の水管側と対面す
る側を前記ボイラの水管側１１〜１３に直接接触させる
か、若しくは内周が前記ボイラ水管１１に当接させた円
弧状部１６ａと連設部１６ｂを有する耐火ブロック１６
及び前記ボイラの水管１１に夫々形成され、両者を係脱
可能に係合する固定手段１８／１７、５８／５９、６８
／６９を備えてなるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は廃棄物焼却炉からの
廃熱を利用する廃熱回収ボイラ等のボイラの水管を保護
するための耐火構造体に係り、特に、都市ごみや産業廃
棄物を焼却し、その燃焼排ガスの熱によりボイラの蒸気
エネルギ−を得るプラントの耐火性管ブロック構造物と
して適用される耐火構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１２は廃棄物焼却炉からの廃熱を回収
するための廃熱回収ボイラの水管を燃焼排ガスからの熱
と腐食性雰囲気から保護するための耐火構造体の構造の
従来の１例を示す。

【０００３】図１２において１１はボイラの水管、１３
は該水管１１を水平若しくは垂直方向に接続して補強す
るための平面リブである。２６は前記水管１１を燃焼ガ
ス側から覆うように設けられたセラミックス材からなる
耐火ブロックであり、前記水管１１は該耐火ブロック２
６によって燃焼排ガスからの熱と腐食性雰囲気から保護
せしめられている。

【０００４】２３ａは前記耐火ブロック２６を平面リブ
１３に固定するためのボルトであり、該平面リブ１３か
ら耐火ブロック２６を貫通して立設され、ナット２３ｂ
を締め付けることにより、耐火ブロック２６を水管１１
及び平面リブ１３に固定している。２０は、前記耐火ブ
ロック２６と水管１１と平面リブ１３との間に形成され
る空間内に充填されたモルタルである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来のボイラにお
ける耐火構造体にあっては、耐火ブロック２６は耐熱性
の大なるセラミックス材からなり、水管１１と平面リブ
１３と耐火ブロック２６とにより形成される空間内には
モルタル２０を充填して熱の流れを促進せしめている燃
焼ガス及びその腐食性雰囲気から水管１１を保護してい
る。

【０００６】しかしながら前記従来の耐火ブロックはセ
ラミック材で形成されているために、熱伝導性が比較的
に高いが、ナット２３ｂ締め付部のみを凹設し、ガス側
表面２６ａ側が略平面状になるように形成されているこ
とから、耐火ブロック２６の厚さが必然的に大きくな
り、結果として従来の技術では最大の熱の流れは達成で
きない。最大の熱の流れはボイラ効率にとって重要であ
る。又耐火ブロック２６から水管１１への伝熱が効果的
に行われないために、耐火ブロック２６の内外温度差が
大きくなり、ガス側表面２６ａの温度が上昇する。これ
によって水管１１側（耐熱性金属材）と耐火ブロック
（セラミックス）間の熱膨張差が大きくなり、結果とし
て耐火ブロック２６の熱応力が大きくなる。

【０００７】さらに、耐火性の管ブロック１６集合体と
水管１１との間の伝熱が最適条件に満たない場合には、
耐火ブロック２６の外表面は温度が上昇し、燃焼してい
る燃料の残さ灰（アッシュ）２４が溶融付着しこれが熱
絶縁層を形成する。灰が付着し始めると、この層の伝熱
が極端に不十分になるので、上記灰２４の溶融付着が更
に進み、絶縁層の厚さが増して伝熱の大きな障害となる
とともに、溶融付着した灰２４には塩素等の腐食成分を
含んでいることから水管１１には高温腐食が発生し、水
管の損傷が引き起こされる。

【０００８】また、前記耐火ブロック２６は、平面リブ
１３に固定、立設されたボルト２３ａを介してボイラの
水管１１及び平面リブ１３に固定されるようになってい
るため、該ボルト２３ａの締め付けに伴う拘束と水管１
１側（耐熱性金属材）と耐火ブロック（セラミックス）
間の熱膨張差によって熱ひずみが発生し、これによる熱
応力及び前記耐火ブロック２６の内外温度差による熱応
力によって破損することがある。さらに、前記ボルト２
３ａ及びナット２３ｂは燃焼ガス中に露出されているた
め、燃焼ガスによって腐食され易く、かかる腐食が進む
と、耐火ブロック２６の破損や脱落を招くこととなる。

【０００９】本発明は前記のような課題に鑑み、耐火ブ
ロックを厚肉にすることなく、熱応力を低減するととも
に、取付部材の高温腐食の発生を防止して耐久性を向上
せしめるとともに、高い伝熱効率を有する耐火構造体を
提供することを目的とする。本発明の他の目的は、従来
の耐火ブロックの割れ破損、モルタルを厚くすることに
よる伝導効率の低下、取付け固定のための固定手段の高
温腐食等が生じることのない耐火構造体を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本第一発明は、主として
図１乃至図７の実施例に対応するもので、ボイラの燃焼
生成物からボイラの水管側を保護するために、該水管側
と燃焼ガス側との間に耐火ブロックを介装したボイラ水
管保護用耐火構造体において、内側が前記水管側に対面
し、該水管側を燃焼ガス側に対し実質的に隠蔽するよう
に形成され、少なくとも水管外周面と対峙する側を円弧
状に形成した耐火ブロックと、該耐火ブロックと前記水
管側の対峙する側に、両者を係脱可能に固定する固定手
段とを備え、該固定手段にて前記水管側と耐火ブロック
とを係合固定させたことを特徴とするものである。尚、
前記水管側とは必ずしも水管のみをさせのではなく、水
管と平面リブとの連設体、若しくはこれらの集合体をも
含む。

【００１１】即ち、請求項２記載の発明は、前記水管側
を、少なくとも二本の水管と、隣接する水管間を連設す
る平面リブとで構成したものに適用されるもので、耐火
ブロックを前記水管及び平面リブの表面形状に沿って形
成された円弧状水管包被部と該水管包被部間を連設する
平面状連設部で構成し、前記水管側の平面リブと耐火ブ
ロック側の連設部との対峙する位置に、両者を係脱可能
に固定する固定手段を設けたことを特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、水管同士が平面リ
ブで連設されておらず、夫々独立して燃焼ガス空間内を
延設させたボイラに適用されるもので、前記耐火ブロッ
クを前記水管を全周に亙って包被する包被体を軸方向に
沿って複数に分割してなる円弧状水管包被部の集合体で
形成され、該水管包被部と水管外周面との対峙する位置
に、両者を係脱可能に固定する固定手段を設けたことを
特徴とする。

【００１３】かかる発明によれば、水管を包むように形
成された水管包被部が前記従来技術のように燃焼ガスと
対面する外面側が平面状の断面略箱型形状ではなく、水
管表面に沿った円弧状に形成されるために、耐火ブロッ
クを薄肉化することが可能となり、耐火ブロックの内外
面温度差の増大及び水管側よりの奪熱により温度上昇が
抑制され、耐火ブロックの熱応力が低減される。又前記
したように均一厚さの薄肉構造となるので、高い伝熱性
を有することとなり、水管に有効に熱エネルギーを伝達
することができるとともに、耐火ブロックの過熱が防止
され、従来のもののように、燃焼ガス側の表面に灰が堆
積することがなく、高い伝熱性を維持できる。即ち、本
発明においては、前記した図１２に示す従来の耐火ブロ
ックは厚く、かつ厚みが一様でないため、熱応力によっ
て割れやすいが、本発明は、うすくかつ一様な厚みの半
円弧状の耐火ブロックとすることにより前記欠点の解消
とともに熱応力を緩和し、更にうすく一様な水管に沿っ
た半円弧状ブロックとしている為に、水管への伝熱が効
率良く、蒸気発生プラントの熱効率が増大する。

【００１４】また、前記固定手段は燃焼ガス側に露出す
ることなく、水管側との対面する位置に設けられている
ために、言換えれば燃焼ガス側とは完全に隔離され且つ
水管側より有効な奪熱が行われる為に、水管側で金属材
を用いても何等問題となることがなく、固定手段の自由
度が増す。又従来のもののようなボルト、ナットによる
強固な緊締固定ではなく、単なる係合固定である為に、
ボルト／ナットのような、水管と耐火ブロックとの間の
熱的拘束がほとんど無く、両者間で熱膨張の差に起因す
るずれが生じてもこれを有効に吸収して、両者間で熱歪
が生じることなく、当然に熱破損も防止できる。また従
来のもののように燃焼ガス側に露出するボルト、ナット
等が無くなるため、高温腐食の発生が抑制される。

【００１５】請求項４〜６記載の発明は前記固定手段を
規定したもので、先ず前記固定手段は、前記耐火ブロッ
ク側と水管側に夫々設けた凸部と凹部とに構成され、該
凹凸部の嵌合により係合固定させた固定手段で構成され
る。そして特に図５乃至図７に示すように、前記固定手
段を構成する凸部と凹部を、テーパ状凹部とテーパ状凸
部により形成され、圧入による緩み嵌めにより係合固定
させるのがよい。即ち、より詳細に説明するに図６及び
図７に示すように、水管外周面と円弧状の耐火ブロック
内周面側にテーパ状凹／凸部を設け、固定手段となす場
合はテーパ状凹／凸部が圧入による緩み嵌めにより固定
を図るのがよい。即ち水管外周面と耐火ブロック間をテ
ーパ状凸／凹部で圧入させる事は、テーパ状である為に
取付けが簡単であるばかりでなく、圧入による緩み嵌め
のために固定である為に外れる事はない。又緩み嵌めで
あるために、耐火ブロックの自由端側に熱膨張を許容で
きる自由度があり、熱応力が過大に発生することがな
い。

【００１６】また請求項２記載の発明のように、前記水
管側を、少なくとも二本の水管と、隣接する水管間を連
設する平面リブとで構成したものに適用されるもので、
耐火ブロックを前記水管及び平面リブの表面形状に沿っ
て形成された円弧状水管包被部と該水管包被部間を連設
する平面状連設部で構成し、前記水管側の平面リブと耐
火ブロック側の連設部との対峙する位置に、テーパ状凸
／凹部により固定手段を設けた場合にも前記テーパ状凸
／凹部を緩み嵌めにより固定するのがよい。この理由は
緩み嵌めにすることにより、その固定位置で熱膨張を許
容できる自由度があり、熱応力が過大に発生することが
ない。また、前記前記テーパ状凸／凹部でなくとも、水
管包被部の内周に水管の外周面に当接される突起部を設
け固定手段を構成してもよい。かかる発明によれば、前
記突起部が水管の外周面に密に当接せしめられるので、
燃焼ガス側からの高温腐食性ガスが固定手段に侵入する
のを阻止できるとともに、耐火ブロックと水管との間隙
を一定にし、該間隙に充填するモルタルの厚さが過大に
なるのを防止できる。

【００１７】請求項６記載の発明は、前記固定手段が、
前記水管側より反重力方向に向け突設された凸部と、前
記耐火ブロック側に形成され該アーム部に係合される凹
み部とより構成され、前記耐火ブロックが水管側に重力
を利用して嵌合固定される固定手段、より具体的には、
前記耐火ブロックを壁掛け式に前記水管に取付けてなる
ように構成している。

【００１８】かかる発明によれば、突状のアーム部とこ
れに係合される凹み部とより成る固定手段にて壁掛け式
に水管に係合することにより、従来のもののようなボル
ト、ナットの結合が不要になるとともに、壁掛け式であ
る為に、水管と耐火ブロックとの間の熱膨張等の自由度
が発生し熱的拘束が無くなり、また、耐火ブロックを薄
肉化することが可能となり、耐火ブロックの内外面温度
差の増大及び温度上昇が抑制され、これらによって耐火
ブロックの熱応力が低減される。

【００１９】また前記発明は、前記耐火ブロックが、複
数列の（好ましくは２列）前記水管に夫々当接される複
数個の前記水管包被部を有し、かつ前記水管に１箇所の
前記固定手段を介して取付けられるのが好ましい。而
も、耐火ブロックが薄肉かつ小型となるとともに耐火ブ
ロックと水管とを１箇所の固定手段にて係合できるの
で、耐火ブロックの取付け、取外しが容易にできるとと
もに、ハンドリング（持ち運び）も容易となる。

【００２０】本第２発明は、主として図８乃至図９の実
施例に対応するもので、前記耐火ブロックに、すだれ状
の多数の小径セラミック管群を用いた事を要旨とするも
のである。即ち本発明はボイラの燃焼生成物からボイラ
の水管側を保護するために、該水管側と燃焼ガス側との
間に耐火ブロックを介装したボイラ水管保護用耐火構造
体において、少なくとも１の水管外周面側と直接接触す
る、すだれ状の多数の小径セラミック管を含む耐火ブロ
ックと、該耐火ブロックを水管側に固定させる固定手段
と、を備えてなることを特徴とするものである。この場
合前記固着手段は、前記すだれ状の小径セラミック管群
が、水管の平面リブ面上に沿って延設するとともに、該
平面リブ面上で耐高温材のアンカ−を介して固着させて
構成するのがよい。

【００２１】かかる発明によれば耐火ブロックに小径セ
ラミック管群をすだれ状に形成して用いたために、均一
厚さの薄肉構造となるので、耐火ブロックの内外面温度
差の増大及び温度上昇が抑制され、これらによって耐火
ブロックの熱応力が低減されるとともに直接水管に接触
するために高い伝熱性を有することとなり、水管に有効
に熱エネルギーを伝達することができるとともに、耐火
ブロックの過熱が防止され、従来のもののように、燃焼
ガス側の表面に灰が堆積することがなく、高い伝熱性を
維持できる。この結果本発明においてもボイラ水管およ
び耐火ブロックの耐久性を向上するだけでなく、廃棄物
を燃やす焼却炉の有効エネルギ−を増大する。また、燃
焼残嵯等の堆積物が前記耐火ブロックに付着した場合で
もすだれ状の小管群を局部的に取り外すことにより、容
易に部分補修が可能であり、メインテナンスが容易であ
る。

【００２２】本第３発明は、主として図１０乃至図１１
の実施例に対応するもので、耐火ブロックの水管側と対
面する側を前記ボイラの水管側に直接接触させたことを
要旨とするものである。即ち本発明は、ボイラの燃焼生
成物からボイラの水管を保護するために、該水管と燃焼
ガス側との間に耐火ブロックを介装したボイラ水管保護
用耐火構造体において、少なくとも二本の水管と、隣接
する水管間を連設する平面リブとで構成してなる水管側
と、前記水管及び平面リブの表面形状に沿って形成され
た円弧状水管包被部と該水管包被部間を連設する平面状
連設部で構成してなる耐火ブロックと、該耐火ブロック
の平面連設部を前記水管側の平面リブに接触した状態で
固定する固定手段と、を備えてなることを特徴とするも
のである。

【００２３】かかる発明によれば、耐火ブロックの水管
包被部及び平面状連設部のいずれもが前記ボイラの水管
側に直接接触する構造の為に、均一厚さの薄肉構造とす
ることが可能となり、耐火ブロックの内外面温度差の増
大及び温度上昇が抑制され、これらによって耐火ブロッ
クの熱応力が低減されるとともに直接水管側に接触する
ために高い伝熱性を有することとなり、水管に有効に熱
エネルギーを伝達することができるとともに、耐火ブロ
ックの過熱が防止され、燃焼ガス側の表面に灰が堆積す
ることがなく、高い伝熱性を維持できる。この結果、本
発明においてもボイラ水管および耐火ブロックの耐久性
を向上するだけでなく、廃棄物を燃やす焼却炉の有効エ
ネルギ−を増大する。

【００２４】又、本発明は、前記平面状連設部の自由端
側を、隣接する他側耐火ブロックの半円弧部端面と係合
させ位置固定させることにより、位置固定の確実化とボ
ルト等の使用を最小限にとどめる事が出来る。又前記係
合は図１１に示すように耐火ブロックの半円弧部の端面
と平面状連設部の自由端側がテーパ嵌合により係合固定
させるようにしてもよい。即ちテーパ嵌合により耐火ブ
ロック体同士を係合させる事は、管ブロック同志の密着
性が向上するだけでなく、ボルト止めの数を減らすこと
ができる。

【００２５】又前記固定手段には耐火ブロック側に配し
たセラミックボルトを含む螺着手段により構成するのが
よい。即ち熱流と直接対面する側をセラミックボルトで
形成したために、言換えれば耐火ブロックと同材質の耐
熱材である為に、熱応力差が生じる事なく、均一な強度
性を維持できる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図示
例と共に説明する。ただし、この実施形態に記載されて
いる構成部品の寸法、形状、その相対的位置等は特に特
定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限
定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。先ず図
１〜図４を参照して本第１発明の一の実施形態を詳細に
説明する。図１は本第１発明の実施形態である廃熱回収
ボイラにおける水管保護用の耐火構造物構造を示す平面
断面図、図２は図１のＺ矢視図、図３は図１のＡ−Ａ矢
視部断面図である。

【００２７】図１〜図４において、都市ごみや廃棄物の
高温焼却炉のようなボイラの燃焼室１の断面構成を示
し、１２はボイラの複数列の水管１１及び該隣接する水
管１１同士を水平若しくは垂直方向に連設する平面リブ
１３からなる水管集合体である。１６は前記水管集合体
１２を燃焼ガス側から片面全てを覆うように設けられた
耐火ブロックであり、該耐火ブロック１６は比較的熱伝
導率の良好な材料例えば、キャスタブル材等を型に入れ
て製作した成形品等からなり、前記ボイラの水管１１の
一側周面を囲むように設けられた水管包被部１６ａと該
水管包被部１６ａから水管１１側の平面リブ１３上に沿
って延設する平面状連設部１６ｂとから構成されてい
る。

【００２８】前記ボイラの水管１１の平面リブ１３に
は、軸方向（上下方向）に沿って一定ピッチで斜め上方
に突設するアーム部１８を設けており、また前記耐火ブ
ロック１６には前記アーム部１８に対応して厚肉部１９
及びこれの内部にアーム部１８にに遊嵌可能に凹み部１
７が設けられ、該アーム部１８にモルタル２０を介して
凹み部１７を重力を利用して係合、即ち壁掛け式に係合
せしめることにより、耐火ブロック１６を強固に水管１
１の平面リブ１３に固定している。従って、前記耐火ブ
ロック１６は、上記アーム部１８に対向する厚肉部１９
以外のほぼ全部分を均一な厚さの薄肉に形成されること
となる。

【００２９】上記アーム部１８及びこれに対応する耐火
ブロック１６の厚肉部１９及び凹み部１７は、通常水管
１１の２列を１組として水管１１の間に設けるのが好適
であるが、３列以上を１組として設けてもよい。前記耐
火ブロック１６の水管包被部１６ａの内周と前記水管１
１の外周との間及び平面状連設部１６ｂの内側とボイラ
の平面リブ１３との間の空隙には薄肉のモルタル２０が
充填されている。

【００３０】また前記耐火ブロック１６の水管包被部１
６ａの内周中央部には偏平山型状突起２１が形成され、
該突起頂部に水管１１の外周の一部を当接せしめ、水管
１１と耐火ブロック１６とを確実に連結している。さら
に前記各耐火ブロック１６の平面状連設部１６ｂの端部
には、双方の耐火ブロックの平面部１６ｂ’の自由端を
半Ｕ字状に凹設１６ｃし、熱的応力の逃げを図ってい
る。この場合、図４に示すようにＵ字状に凹設すること
なく、双方の耐火ブロックの平面部１６ｂ’の自由端同
士が所定のクリアランス１６ｄを以て所定空隙離間させ
て、熱的応力の逃げを図ってもよい。

【００３１】以上の第１実施例の水管保護用耐火構造物
は、耐火ブロック１６とボイラ水管１１の平面リブ１３
とを突状のアーム部１８と凹み部１７との壁掛け式係合
としたため、従来のもののようなボルト、ナットの結合
を必要としない。このため水管１１（及び平面リブ１
３）側と耐火ブロック側との間に熱的拘束が無く、これ
による熱応力が極小となる。また、耐火ブロック１６
は、上記水管１１側との結合部である凹み部１７が形成
される厚肉部１９以外を均一厚さの薄肉構造に構成して
おり、これによって高い伝熱性を有することとなり、水
管１１に有効に熱エネルギーを伝達でき、さらには、耐
熱ブロック２６内、外面の温度差が小さくなることによ
り熱応力が低減される。また、前記耐火ブロック１６は
薄肉のモルタル２０を介してボイラ水管１１側を燃焼ガ
ス側から完全に覆っており、ボルト等の燃焼ガス側に露
出する部材が無いため、高温腐食の発生が抑制される。

【００３２】また、前記耐火ブロック１６は、水管１１
の２列に対して１組設けられることから、薄肉かつ小型
であり、ハンドリング（持ち運び）及び取付け、取外し
が容易であり、かつ前記のように壁掛け式であるので、
取付け、取外しの容易性がさらに重畳される。さらには
水管１１の２列毎に部分的に施行が可能となる。また前
記水管包被部１６ａに形成された突起２１が水管１１の
外周に密に当接せしめられているので、燃焼ガス側から
の高温腐食性ガスが前記アーム部１８と凹み部１７との
間の固定手段に侵入するのを未然に防止できるととも
に、耐火ブロック１６と水管１１との間隙を一定に保っ
てモルタル２０の装填厚さを適切な一定厚さとすること
ができる。

【００３３】さらに耐火ブロック１６の接続端部に設け
られた水平突起１６ｃの出代（突出量）を調整すること
によって、水管１１に対する耐火ブロック１６の取付け
間隙を適切に保持できるとともに、熱膨張により水平突
起同士が当接することによる耐火ブロックの破損を防止
できる。

【００３４】図５乃至図７は、本第１発明の第２実施例
を示し、いずれも固定手段にテーパ状の凹凸部を設けて
いる。図５は、隣接した水管同士が平面リブにより連設
している実施例で、前記したように１２はボイラの複数
列の水管１１及び該隣接する水管１１同士を水平若しく
は垂直方向に連設する平面リブ１３からなる水管集合体
である。５６は前記水管集合体１２を燃焼ガス側から片
面全てを覆うように設けられた耐火ブロックであり、該
耐火ブロック５６は比較的熱伝導率の良好な材料例え
ば、キャスタブル材等を型に入れて製作した成形品等か
らなり、前記ボイラの水管１１の一側周面を囲むように
設けられた水管包被部５６ａと該水管包被部５６ａから
水管１１側の平面リブ１３上に沿って延設する平面状連
設部５６ｂとから構成されている点も前記実施例と同様
である。

【００３５】そして本実施例においては、耐火ブロック
５６を取り付けるために、水管１１の水平リブ１３の連
設部５６ｂと対面する側に円形テーパ状の凹み穴５０を
形成するために、Ａ−Ａ線断面図で示すように、リング
円状のテーパガイド５８ａを突設し、その中にテーパ状
凹部５８を形成する。一方、耐火ブロック５６の連設部
５６ｂの水管の平面リブ１３と対面する側には、テーパ
状凹部５と対応する位置に、周囲をテーパ状円周溝５９
ａにより形成されたテーパ状凸部５９を突設する。そし
て水平リブ１３に設けたテーパ状凹部５８に、耐火ブロ
ック５６に設けたテーパ状凸部５９を圧入して、両方を
緩み嵌めの状態にする。この際耐火ブロック１６と水管
１１、水平リブ１３の間は、少し隙間ができるので、モ
ルタル２０でその隙間を埋める。

【００３６】図６及び図７は、隣接した水管同士が平面
リブにより連設している水管１１夫々は平行に延設させ
た他の実施例である。図６及び図７は、図５と異なり、
ボイラ水管１１が全周にわたって燃焼ガス領域に囲まれ
ている為に、耐火ブロック６６を水管１１自体で受けね
ばならない。この為、耐火ブロック６６は、前記水管１
１を全周に亙って包被する包被体を軸方向に沿って２つ
に分割して２つの半円弧状水管包被部６６Ａ、６６Ｂで
形成し、夫々の半円弧状水管包被部６６Ａ、６６Ｂと水
管外周面との対峙する位置に、両者を係脱可能に固定す
る固定手段としてテーパ状凹部６８とテーパ状凸部６９
を設ける。

【００３７】本実施例においては、半円弧状包被部６６
Ａ、６６Ｂの内周面のほぼ中央位置に固定手段が位置す
るように、水管１１外周面の左右両側に、一対の方形テ
ーパ状の凹み穴５０を形成する。即ち、Ｂ−Ｂ線断面図
で示すように、正方形状のテーパガイド６８ａを突設
し、その中にテーパ状凹部６８を形成する。一方、半円
弧状包被部６６Ａ、６６Ｂのテーパ状凹部６８と対応す
る位置を方形状に厚肉化６３し、該厚肉部６３の前記テ
ーパ状凹部６８と対面する側に、周囲をテーパ状方形溝
６９ａにより形成されたテーパ状凸部６９を突設する。

【００３８】勿論前記テーパ状凹部６８とテーパ状凸部
６９は円形に形成しても方形に形成しても、更には多角
形状に形成しても任意である。そして水管１１のテーパ
状凹部６８に、半円弧状包被部６６Ａ、６６Ｂに設けた
テーパ状凸部５９を圧入して、両方を緩み嵌めの状態に
する。この際耐火ブロック１６と水管１１、水平リブ１
３の間は、少し隙間ができるので、モルタル２０でその
隙間を埋める。又半円弧状包被部６６Ａ、６６Ｂ同士の
円周方向の自由端面と軸方向の自由端面はいずれも僅か
なクリアランス６５１、６５２を以て対峙させるのがよ
く、これにより熱膨張等に起因して互いが衝接して熱歪
や熱破損が発生するのを防止出来る。

【００３９】図８乃至図９は本第２発明の実施形態であ
る廃熱回収ボイラにおける水管保護用の耐火構造物構造
を示し、図８はその平面断面図、図９はその要部拡大図
である。図８〜図９において、都市ごみや廃棄物の高温
焼却炉のようなボイラの燃焼室１の断面構成を示し、１
２はボイラの複数列の水管１１及び該水管１１を水平若
しくは垂直方向に接続する平面リブ１３からなる水管集
合体である。

【００４０】３６は前記水管集合体１２を燃焼ガス側か
ら覆うように設けられた、多数の小径セラミック管３６
ａ群からなる耐火ブロックであり、該セラミック管３６
ａは比較的熱伝導率の良好なセラミック材料を管状に引
抜き焼成して形成されている。そして前記小径セラミッ
ク管３６ａは、図８に示すように耐熱鋼線３７を利用し
てすだれ状に編み、小径セラミック管３６ａ軸線と直交
する方向に自在に湾曲可能に構成する。

【００４１】そして前記すだれ状小径セラミック管群３
６は水管集合体１２の燃焼ガス側全面を覆う如く該集合
体１２に直接接触させて取り付ける。その固着手段は、
平面リブ１３と当接する位置３６２で耐熱鋼アンカ−３
５を利用して小径セラミック管群３６の一部をリブ１３
に固着させるものである。

【００４２】かかる実施例によればすだれ状の小径セラ
ミック管３６ａ群を用いて耐火ブロック３６を構成した
ために、その厚さがセラミック管３６ａ直径に依存する
ために均一厚さの薄肉構造となる。又セラミック管３６
ａが直接水管集合体１２に接触するために高い伝熱性を
有することとなり、水管１１に有効に熱エネルギーを伝
達することができるとともに、耐火ブロックの過熱が防
止され、燃焼ガス側の表面に灰が堆積することがなく、
高い伝熱性を維持できる。また、燃焼残嵯等の堆積物が
前記耐火ブロック３６に付着した場合でも付着したセラ
ミック管３６ａ部分を交換するだけで、容易に部分補修
が可能である。

【００４３】図１０は本第３発明の一の実施形態である
廃熱回収ボイラにおける水管保護用の耐火構造物構造を
示し、図１０（Ａ）はその平面断面図、図１０（Ｂ）は
その要部拡大図である。図１０において、都市ごみや廃
棄物の高温焼却炉のようなボイラの燃焼室１の断面構成
を示し、１２はボイラの複数列の水管１１及び該水管１
１を水平若しくは垂直方向に接続する平面リブ１３から
なる水管集合体である。

【００４４】４６は前記水管集合体１２を燃焼ガス側か
ら覆うように設けられた耐火ブロックであり、該耐火ブ
ロック４６は比較的熱伝導率の良好な材料例えば、キャ
スタブル材等を型に入れて製作した成形品等からなり、
前記ボイラの水管１１の一側周面を囲むように設けられ
た水管包被部４６１と該水管包被部４６１から水管１１
側の一の平面リブ１３上に沿って延設する平面状連設部
４６２とから形成されている。従って前記耐火ブロック
４６は一の水管包被部４６１と一の平面状連設部４６２
とから形成されている。

【００４５】そしてこれらの耐火ブロック４６は直接水
管集合体１２の燃焼ガスと対面する側に直接接触させる
為にモルタル層は介在させる事なく、セラミックボルト
４５により直接平面リブ１３上に固定している。この場
合平面リブ１３上には耐火ブロック４６を取り付けるた
めに、金属ナット４８を溶接などにより固着し、一方ナ
ット４８固着部と対応する耐火ブロック４６の平面状連
設部４６２上面側をナット形状に合せて凹設し且つ該凹
設部４６３にナット穴４６３ａを穿設する。

【００４６】この結果前記ナット穴４６３ａを利用して
燃焼ガス側よりセラミックボルト４５を螺入し、ナット
４８に螺着させる。従って本実施例はセラミックボルト
４５により、耐高温腐食性は、従来の金属ボルトより耐
久性を増す。又ナット４８は金属で構成していても、耐
火ブロック４６をにより隠蔽されているために、燃焼ガ
スによる過大な温度上昇はない。前記耐火ブロック４６
は平面状連設部端縁４６２ａを、隣接する他側耐火ブロ
ックの半円弧部端面４６１ｂと係合させ位置固定させ
る。

【００４７】又前記の構成を取らずに、図１１に示すよ
うに耐火ブロック４６の半円弧部４６１の端縁面４６１
ｃと平面状連設部４６２の端縁面４６２ｃを夫々テーパ
状に形成しテーパ嵌合により係合させてもよい。これに
より図７の実施例に比して隣接する耐火ブロック間に隙
間が形成されることなく高温腐食物が入ることがない。
又本実施例は取り付けボルト１５の数を図１０に比して
低減する効果があるとともに取付け工数の低減も図れ
る。

【００４８】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１乃至６記載
の本第１発明によれば、耐火ブロックと水管との係合
を、耐火ブロックと前記水管側の対峙する側に、両者を
係脱可能に固定する固定手段にて、例えばテーパ状凹部
とテーパ状凸部、壁掛け式のように重力を利用して嵌合
固定される固定手段である為に、従来のもののように燃
焼ガス側に露出するボルト、ナット等が無くなり、高温
腐食の発生が抑制される。

【００４９】又、ボルトナットのように緊締する事なく
係脱可能な固定手段であるために水管と耐火ブロックと
の間の熱的拘束が無くなり、結果として、耐火ブロック
を薄肉化することが可能となり、耐火ブロックの内、外
面温度差が小さくなるとともに、温度上昇が抑制され、
これらによって耐火ブロックの熱応力が低減される。ま
た、前記耐火ブロックは、水管外周面と対峙する側を円
弧状に形成した耐火ブロックであるためにその部分にお
いては均一厚さの薄肉構造となるので、高い伝熱性を有
することとなり、水管に有効に熱エネルギーを伝達する
ことができるとともに、耐火ブロックの過熱が防止さ
れ、この結果従来のもののように、燃焼ガス側の表面に
灰が堆積することがなく、高い伝熱性を維持できる。

【００５０】さらに本発明によれば、燃焼ガス側からの
高温腐食性ガスが固定手段に侵入するのを有効に阻止で
きるとともに、耐火ブロックと水管との間隙を一定に
し、該間隙に装填するモルタルの厚さが過大になるのを
防止できるという効果も奏することができる。

【００５１】また請求項４乃至６記載の発明によれば、
耐火ブロックの取付け、取外しが容易にできるととも
に、ハンドリング（持ち運び）も容易となる。請求項７
〜８記載の発明によれば耐火ブロックに小径セラミック
管群をすだれ状に形成したために、均一厚さの薄肉構造
となり且つ直接水管に接触するために高い伝熱性を有す
ることとなり、水管に有効に熱エネルギーを伝達するこ
とができ、この結果本発明においてもボイラ水管および
耐火ブロックの耐久性を向上するだけでなく、廃棄物を
燃やす焼却炉の有効エネルギ−を増大する。また、燃焼
残嵯等の堆積物が前記耐火ブロックに付着した場合でも
すだれ状の小管群を局部的に取り外すことにより、容易
に部分補修が可能であり、メインテナンスが容易であ
る。

【００５２】請求項９〜１２記載の発明によれば、耐火
ブロックの水管包被部及び平面状連設部のいずれもが前
記ボイラの水管側に直接接触する構造の為に、均一厚さ
の薄肉構造とすることが可能となり、前記発明と同様
に、ボイラ水管および耐火ブロックの耐久性を向上する
だけでなく、廃棄物を燃やす焼却炉の有効エネルギ−を
増大する。特に、請求項１０記載の発明は、前記平面状
連設部を、隣接する他側耐火ブロックの半円弧部端面と
係合させ位置固定させることにより、位置固定の確実化
とボルト等の使用を最小限にとどめる事が出来る。又請
求項１２記載の発明によれば半円弧部の端面と平面状連
設部の端面がテーパ嵌合により耐火ブロック体同士を係
合させる為に、管ブロック同志の密着性が向上するだけ
でなく、ボルト止めの数を減らすことができる。又請求
項１１記載の発明によれば、熱流と直接対面する側をセ
ラミックボルトで固着したために、熱応力差が生じる事
なく、均一な強度性を維持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本第１発明の一の実施形態に係る廃熱回収ボイ
ラの水管保護用耐火構造体の半径方向断面図である。

【図２】図１のＺ矢視図（要部のみ）である。

【図３】図１のＡ―Ａ線断面図である。

【図４】図１の変形例を示す。

【図５】本第１発明の他の実施形態に係る水管保護用耐
火構造体の半径方向断面図である。

【図６】本第１発明の更に他の実施形態に係る水管保護
用耐火構造体の軸方向断面図である。

【図７】図６の水管保護用耐火構造体の半径方向断面図
である。

【図８】図８乃至図９は本第２発明の実施形態である廃
熱回収ボイラにおける水管保護用の耐火構造物構造を示
し、図５はその半径方向断面図である。

【図９】図９は図８のその要部拡大図である。

【図１０】本第３発明の一の実施形態である廃熱回収ボ
イラにおける水管保護用の耐火構造物構造を示し、
（Ａ）はその平面断面図、（Ｂ）はその要部拡大図であ
る。

【図１１】図１０の変形例を示す平面断面図である。

【図１２】従来のボイラの水管保護用耐火構造体を示す
図１応当図である。

【符号の説明】

１１ 水管 １３ 水管の平面リブ １６、３６、４６、５６、６６ 耐火ブロック １６ａ、３６１、４６１、５６ａ、６６Ａ、６６Ｂ 水
管包被部 １６ｂ、３６２、４６２、５６ｂ 平面状連設部 １７、５８、６８ 凹部 １８、５９、６９ 凸部 ２０ モルタル ２１ 突起 ３６ａ 小径セラミック管 ３５ 耐高温材のアンカ− ４５ セラミックボルト ４６２ｃ、４６１ｃ テーパ嵌合部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 哲郎 横浜市金沢区幸浦１丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 五島 忠八 横浜市金沢区幸浦１丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 川原 雄三 横浜市金沢区幸浦１丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社横浜研究所内 (72)発明者 池 稔 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 (72)発明者 寺嶋 康博 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内 (72)発明者 井上 敬太 横浜市中区錦町12番地 三菱重工業株式会 社横浜製作所内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラの燃焼生成物からボイラの水管側
   を保護するために、該水管側と燃焼ガス側との間に耐火
   ブロックを介装したボイラ水管保護用耐火構造体におい
   て、 内側が前記水管側に対面し、該水管側を燃焼ガス側に対
   し実質的に隠蔽するように形成され、少なくとも水管外
   周面と対峙する側を円弧状に形成した耐火ブロックと、 該耐火ブロックと前記水管側の対峙する側に、両者を係
   脱可能に固定する固定手段とを備え、 該固定手段にて前記水管側と耐火ブロックとを係合固定
   させたことを特徴とする水管保護用耐火構造体。
2. 【請求項２】 前記水管側を、少なくとも二本の水管
   と、隣接する水管間を連設する平面リブとで構成してな
   る請求項１記載の水管保護用耐火構造体において、 耐火ブロックを前記水管及び平面リブの表面形状に沿っ
   て形成された円弧状水管包被部と該水管包被部間を連設
   する平面状連設部で構成し、 前記水管側の平面リブと耐火ブロック側の連設部との対
   峙する位置に、両者を係脱可能に固定する固定手段を設
   けたことを特徴とする請求項１記載の水管保護用耐火構
   造体。
3. 【請求項３】 前記耐火ブロックを前記水管を全周に亙
   って包被する包被体を軸方向に沿って複数に分割してな
   る円弧状水管包被部の集合体で形成され、 該水管包被部と水管外周面との対峙する位置に、両者を
   係脱可能に固定する固定手段を設けたことを特徴とする
   請求項１記載の水管保護用耐火構造体。
4. 【請求項４】 前記固定手段が、前記両者に夫々設けた
   凸部と凹部とに構成され、該凹凸部の嵌合により係合固
   定させた固定手段である請求項２若しくは３記載の水管
   保護用耐火構造体。
5. 【請求項５】 前記固定手段を構成する凸部と凹部を、
   テーパ状凹部とテーパ状凸部により形成され、両者を嵌
   合させて係合固定させた固定手段である請求項４記載の
   水管保護用耐火構造体。
6. 【請求項６】 前記固定手段が、前記水管側より反重力
   方向に向け突設された凸部と、前記耐火ブロック側に形
   成され該アーム部に係合される凹み部とより構成され、
   前記耐火ブロックが水管側に重力を利用して嵌合固定さ
   れる固定手段である請求項４記載の水管保護用耐火構造
   体。
7. 【請求項７】 ボイラの燃焼生成物からボイラの水管側
   を保護するために、該水管側と燃焼ガス側との間に耐火
   ブロックを介装したボイラ水管保護用耐火構造体におい
   て、 少なくとも１の水管外周面側と直接接触する、すだれ状
   の多数の小径セラミック管を含む耐火ブロックと、 該耐火ブロックを水管側に固定させる固定手段と、 を備えてなることを特徴とする水管保護用耐火構造体。
8. 【請求項８】 前記前記水管側を、少なくとも二本の水
   管と、隣接する水管間を連設する平面リブとで構成して
   なる請求項７記載の水管保護用耐火構造体において、 前記すだれ状の小径セラミック管群が、水管の平面リブ
   面上に沿って延設するとともに、該平面リブ面上で耐高
   温材のアンカ−を介して固着させてなる請求項７記載の
   水管保護用耐火構造体。
9. 【請求項９】 ボイラの燃焼生成物からボイラの水管を
   保護するために、該水管と燃焼ガス側との間に耐火ブロ
   ックを介装したボイラ水管保護用耐火構造体において、 少なくとも二本の水管と、隣接する水管間を連設する平
   面リブとで構成してなる水管側と、 前記水管及び平面リブの表面形状に沿って形成された円
   弧状水管包被部と該水管包被部間を連設する平面状連設
   部で構成してなる耐火ブロックと、 該耐火ブロックの平面連設部を前記水管側の平面リブに
   接触した状態で固定する固定手段と、 を備えてなることを特徴とする水管保護用耐火構造体。
10. 【請求項１０】 前記平面状連設部の自由端側を、隣接
    する他側耐火ブロックの半円弧部端面と係合させ位置固
    定させたことを特徴とする請求項９記載の水管保護用耐
    火構造体。
11. 【請求項１１】 前記固定手段として耐火ブロック側に
    配したセラミックボルトを含む螺着手段よりなることを
    特徴とする請求項９記載の水管保護用耐火構造体。
12. 【請求項１２】 耐火ブロックの半円弧部の端面と平面
    状連設部の自由端側がテーパ嵌合により係合固定させた
    ことを特徴とする請求項９記載の水管保護用耐火構造
    体。