JPH11294705A - 水管保護用耐火構造体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はボイラ水管と耐火ブロックの間のモ
ルタルの充填不良をなくし、耐火ブロックがボイラ水管
により十分な冷却効果が得られること、及び取付けを容
易とし、多くの時間と力を必要としない構造とすること
を目的とする。 【解決手段】 図２に示すように断面略半円形の半管状
耐火ブロックと、該耐火ブロックと水管軸に対し対称な
側に水管周面側より前記耐火ブロック周端側に延在させ
て、その延在部が耐火ブロック周端側と重合する耐火止
め具とを具え、前記延在部の内周側に、前記耐火ブロッ
ク周端側と係合可能にな凹設部を設けるか、図３に示す
ように、一対の断面略半円形の半管状耐火ブロックを水
管周面の両側に介装させて、水管のほぼ全周面を覆うと
共に、一の耐火ブロックと外周面側より前記他の耐火ブ
ロック周端側に円弧状に延在させて、その延在部自由端
側が他の耐火ブロック周端側と重合する、少なくとも周
径角度が１８０°より大なる断面略弧状の耐火止め具と
を具えたことを特徴とする。

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や火力
発電プラント等の熱回収ボイラ等の熱交換器（ボイラ）
の水管を保護する水管保護用耐火構造体に係り、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−を得るプラントの熱交換器
（ボイラ）の水管を保護する水管保護用耐火構造体に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より廃熱回収ボイラ等の熱交換器
（ボイラ）の水管を保護するための耐火構造体は公知で
あり、図１に廃熱回収ボイラの水管を燃焼排ガスからの
熱と腐食性雰囲気及びボイラ水管に付着した灰を落とす
スートブローによるドレンから保護するための従来の水
管保護用耐火構造体の一例を示す。

【０００３】図１（Ａ）は、従来の廃棄物焼却炉等の廃
熱回収ボイラにおける水管保護用の耐火構造物の構造を
示す平面断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視図であ
る。図１において１１はボイラの水管で、その外周側
は、前記水管１１を燃焼排ガスから遮断するようにセラ
ミックス材からなる耐火ブロック１２、１３で被覆され
ており、これにより前記水管１１は該耐火ブロック１
２、１３によって燃焼排ガスからの熱と腐食性雰囲気、
ボイラ水管に付着した灰を落とすスートブローによるド
レンから保護されている。

【０００４】１４は水管１１と耐火ブロック１２、及び
耐火ブロック１３との間に形成される空間内に充填され
たモルタルであり、水管１１と耐火ブロック１２及び耐
火ブロック１３との熱膨張を吸収する役目を果たしてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし前記した従来の
耐火構造体では耐火ブロック１２の裏側に先ずモルタル
１４を塗り水管１１に取り付けた後、今度は耐火ブロッ
ク１３の裏側にもモルタル１４を塗り、水管１１の長さ
方向にスライドさせながら取り付けなければならない。
特に実際上では、従来の耐火ブロック１２及び耐火ブロ
ック１３は水管の長さ方向に約３００ｍｍ程度の長さが
あるため、耐火ブロック１３を水管の長さ方向にスライ
ドする間にその裏側に塗ったモルタル１４が落ちてしま
い、水管１１に固定した際には耐火ブロック１３と、水
管１１との間のモルタル１４に充填不良が生じる。

【０００６】また耐火ブロック１３と水管１１との間の
モルタル１４の厚さは数ｍｍであるため、約３００ｍｍ
の長さに亙ってスライドさせ、取付けるには多くの時間
と力を必要とする。

【０００７】従って前記従来技術においては、モルタル
１４の充填不足等により水管１１による耐火ブロック１
３への冷却効果が所期の効果を達成せず、耐火ブロック
１３が高温となり、自身に働く熱応力によって破損しや
すくなる。また、ボイラ水管１１に付着した灰を落とす
為にスートブローから発生するドレンが、耐火ブロック
１３に衝突する際、前記のモルタル１４の充填不良が生
じると、耐火ブロック１３表面とドレンとの温度差が大
きくなり結果として耐火ブロック１３に生じる熱衝撃力
が大きくなり、耐火ブロック１３が破損しやすくなる。
また、前記のモルタル１４の充填不良が生じ、耐火ブロ
ック１３表面が高温になると灰が付着して固化しやすく
なり、水管１１への熱伝達が低下するとともに、灰によ
る熱交換器内の閉塞を起こしやすくなる。

【０００８】本発明は、かかる従来技術に鑑み、水管よ
り耐火ブロックへの円滑な冷却効果を達成し、これによ
り耐火ブロックの破損や水管への熱伝達の低下を有効に
阻止し得る水管保護用耐火構造体を提供することを目的
とする。即ち本発明の目的は、ボイラ水管と耐火ブロッ
クの間のモルタルの充填不良をなくし、耐火ブロックが
ボイラ水管により十分な冷却効果が得られるとともに、
耐火ブロックの取付けを容易にすることにより、多くの
時間と力を必要としない水管保護用耐火構造体を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
焼却炉や燃焼炉等で発生する燃焼ガスと熱交換するボイ
ラ等の水管と燃焼ガスとの間の少なくとも水管周面の一
側に耐火ブロックを介装したボイラ水管保護耐火構造体
において、断面略半円形の半管状耐火ブロックと、該耐
火ブロックと水管軸に対し対称な側に水管周面側より前
記耐火ブロック周端側に延在させて、その延在部が耐火
ブロック周端側と重合する耐火止め具とを具え、前記延
在部の内周側に、前記耐火ブロック周端側と係合可能な
凹設部を設けたことを特徴とする。

【００１０】かかる発明によれば、耐火止め具の幅長を
耐火ブロックの幅長より大幅に短幅化することにより、
耐火止め具の裏側のモルタル１４が固定過程で落ちたと
しても固定後、耐火止め具の側部よりモルタル１４を流
し込むことが容易である。そのため耐火ブロック及び耐
火止め具と水管との間のモルタル充填不良がなくなり耐
火ブロックは充分な冷却効果が得られる。また耐火ブロ
ックに働く熱応力が小さくなるとともに、耐火ブロック
表面とスートブローによるドレンとの温度差も小さくな
り、スートブローによるドレンが耐火ブロックに衝突し
た際の熱衝撃力も小さくなる。

【００１１】また耐火ブロック表面が冷却効果が得られ
ることにより、灰の付着による熱交換器内の閉塞もなく
なる。また本形状では耐火ブロック、耐火止め具ともプ
レスで成形できる形状につき、耐火ブロックの厚さを極
力薄くすることが可能であるため熱伝達が向上するとと
もに、成形法、材料の両方面でコストが下がる。

【００１２】請求項２記載の発明は、焼却炉や燃焼炉等
で発生する燃焼ガスと熱交換するボイラ等の水管のほぼ
全周面に亙り耐火ブロックを介装したボイラ水管保護耐
火構造体において、一対の断面略半円形の半管状耐火ブ
ロックを水管周面の両側に介装させて、水管のほぼ全周
面を覆うと共に、一の耐火ブロックと外周面側より前記
他の耐火ブロック周端側に円弧状に延在させて、その延
在部自由端側が他の耐火ブロック周端側と重合する、少
なくとも周径角度が１８０°より大なる断面略弧状の耐
火止め具とを具え、前記耐火止め具延在部の自由端側の
内周面で、前記他の耐火ブロックを保持可能に構成した
ことを特徴とする。

【００１３】かかる発明によれば、耐火止め具を水管の
長さ方向にスライドさせて前記左右一対の耐火ブロック
外周面に嵌合させて両ブロックを嵌着することにより一
対の耐火ブロック同士を直接水管に固定することが可能
であり、この場合スライドさせる耐火止め具の裏側には
モルタルを塗る必要がない。

【００１４】すなわち本発明によれば裏側にモルタルを
塗った耐火ブロックをスライドさせる必要がなく、モル
タルの充填不良がなくなるため、耐火ブロックは充分な
冷却効果を得られる。これにより耐火ブロックに働く熱
応力が小さくなるとともに、耐火ブロック表面とスート
ブローによるドレンとの温度差も小さくなり、スートブ
ローによるドレンが耐火ブロックに衝突した際の熱衝撃
力も小さくなる。

【００１５】また耐火ブロック表面が冷却効果が得られ
ることにより灰の付着による熱交換器内の閉塞もなくな
る。また本形状でも、両耐火ブロック、耐火止め具とも
プレスで成形出来る形状につき耐火ブロックの厚さを極
力薄くすることが可能であるため熱伝達が向上するとと
もに、成形法、材料の両方面でコストが下がる。さらに
本発明では、耐火ブロックが水管全体を覆うため、スー
トブローによるドレンからの保護だけでなく、燃焼排ガ
スからの熱と腐食性雰囲気からの保護も行なうことが出
来る。

【００１６】請求項３記載の発明は、前記耐火ブロック
内周側にボイラ水管との間隔保持を行なう小突起を設け
たことを特徴とする。かかる発明によれば、前記耐火ブ
ロック内周の突起部頂部に水管の外周の一部を当接せし
め、水管１１と耐火ブロック１５との間で均等に間隔保
持させることが出来るために水管１１と耐火ブロック１
５との同心配置を可能ならしめ、これにより耐火止め具
延在部と耐火ブロックとの係合固定の確実化とモルタル
充填厚さの均等化を図っている。

【００１７】請求項４記載の発明は、前記耐火止め具を
耐火ブロック外径の軸方向に沿ってスライドさせて、該
耐火ブロックを固定可能に構成した請求項１または請求
項２記載の水管保護用耐火構造体において、ボイラ水管
若しくは耐火ブロック外径を、その軸方向に沿って一方
向に徐々に若しくは急に太径化し、該太径化部分で耐火
止め具の位置固定を行なうことを特徴とする。これによ
り前記耐火止め具の軸方向の位置決めと位置固定が容易
である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好
適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施
形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、そ
の相対的配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。

【００１９】図２を参照して本発明の一の実施形態に係
る都市ごみや廃棄物の高温焼却炉の、ボイラ水管を組込
んだ水管保護用耐火構造体を詳細に説明する。図２の
（Ａ）は、焼却炉等の廃熱回収ボイラにおける水管保護
用の耐火構造物の構造を示す平面断面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＢ−Ｂ矢視部断面図である。図２において、１
１は、廃熱回収ボイラにおける水管であり、１５は前記
水管１１をボイラ水管に付着した灰を落とすスートブロ
ーによるドレンから保護する側、言換えれば図上左側の
周方向１８０°片側を全て覆うように断面略半円状に形
成された耐火ブロックで、水管１１軸長に沿って所定長
さ延設されている。１６は前記耐火ブロック１５の反対
側の水管１１周面を半円且つ短手幅の帯状に周回する耐
火止め具で、該耐火止め具１６はその両端内周側に凹設
部１７が形成されている。

【００２０】この耐火ブロック１５と耐火止め具１６は
比較的熱伝導率の良好な材料のＳｉＣ等を型に入れて製
作した成形品等からなる。前記断面半円状の耐火止め具
１６の、両自由端側には前記したように内周側を同心円
状に凹設した凹設部１７が設けてあり、この結果耐火ブ
ロック先端の外径Ｄ−Ｄ間寸法より前記凹設部１７の先
端間隔であるＥ−Ｅ間寸法が短い構造となっており、こ
の凹設部１７と耐火ブロック先端の係合により耐火ブロ
ック１５を水管１１に強固に固定している。

【００２１】また前記耐火ブロック１５の内周には偏平
山形状突起１８が形成され、該突起部１８頂部に水管１
１の外周の一部を当接せしめ、水管１１と耐火ブロック
１５との間で均等に間隔保持させ、水管１１と耐火ブロ
ック１５との同心配置を可能ならしめ、これにより凹設
部１７と耐火ブロック先端の係合の確実化とモルタル１
４充填厚さの均等化を図っている。

【００２２】また耐火止め具１６は、軸長方向の止め強
度を得るために耐火ブロック１５長さに対し、１／３以
下程度の長さとするのがよく、また耐火ブロック１５に
対し、１個だけでなく２個以上で固定してもよい。また
耐火ブロック１５、耐火止め具１６の内側には薄くモル
タル１４が充填されており、耐火ブロック１５と水管１
１との熱膨張差の吸収、耐火ブロック１５への冷却効果
の促進を図っている。

【００２３】本実施形態は、最初に、耐火ブロック１５
の裏側に薄くモルタル１４を塗り水管１１の片面を覆っ
た後、耐火止め具１６を耐火ブロック１５より水管１１
の長さ方向にスライドさせ、耐火ブロック１５を水管１
１に確実に固定する。即ち、前記耐火ブロック内周側の
水管１１とのリング状空隙部にモルタル１４を充填して
仮固定した後、耐火止め具１６の凹設部１７と耐火ブロ
ック１５の自由端が係合する状態で、耐火止め具１６を
耐火ブロック１５の軸端よりスライドさせて、前記耐火
ブロック１５の自由端外周側に侵入することにより、耐
火ブロック１５を水管１１に固定する。

【００２４】又、前記スライドの際に耐火止め具１６の
内周面にも、モルタル１４を充填した状態で、前記スラ
イドを行なうが、該スライドの際にモルタル１４が脱落
した場合は耐火止め具１６の側部より前記脱落した部分
や係合空隙部にモルタル１４を充填して、該耐火止め具
１６も水管１１にしっかり固着される。

【００２５】かかる実施形態では、後からスライドさせ
る耐火止め具１６の長さを耐火ブロック１５の１／３以
下とすることにより、耐火止め具１６の裏側のモルタル
１４がスライド中に落ちたとしても固定後、耐火止め具
１６の上下よりモルタル１４を流し込むことが容易であ
る。そのため耐火ブロック１５及び耐火止め具１６と水
管１１との間のモルタル１４の充填不良がなくなり、耐
火ブロック１５は充分な冷却効果が得られる。

【００２６】また耐火ブロックに働く熱応力が小さくな
るとともに、耐火ブロック表面とスートブローによるド
レンとの温度差も小さくなり、スートブローによるドレ
ンが耐火ブロックに衝突した際の熱衝撃力も小さくな
る。また耐火ブロック表面が冷却効果が得られることに
より、灰の付着による熱交換器内の閉塞もなくなる。ま
た本形状では耐火ブロック１５、耐火止め具１６ともプ
レスで成形できる形状につき、耐火ブロックの厚さを極
力薄くすることが可能であるため熱伝達が向上するとと
もに、成形法、材料の両方面でコストが下がる。

【００２７】次に図３は、前記実施例のように耐火止め
具の裏側にモルタルを塗らずに耐火ブロックを固定する
方法を示す本発明の他の実施形態で、都市ごみや廃棄物
の高温焼却炉の廃熱回収ボイラにおける水管保護用の耐
火構造物の構造を示し、（Ａ）は平面断面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＣ−Ｃ矢視部断面図である。

【００２８】１１は廃熱回収ボイラにおける水管１１で
あり、１９、１９は前記水管１１を燃焼排ガスからの熱
と腐食性雰囲気及びボイラ水管１１に付着した灰を落と
すスートブローによるドレンから保護するための耐火ブ
ロックで、円管を軸方向に２つ割りした一対の断面半円
状管で構成され、その周端面において所定空隙１４ａを
存して対面させた状態で、水管１１を囲繞する。２０は
前記一対の耐火ブロック１９を一体的に水管１１に固定
する耐火止め具である。この耐火ブロック１９と耐火止
め具２０は比較的熱伝導率の良好な材料のＳｉＣ等を型
に入れて製作した成形品等からなる。

【００２９】前記耐火止め具２０は半円状の耐火ブロッ
ク１９の外径とほぼ同等か僅かに大の内径を有し、全円
の一部を所定幅で軸方向にスリット開口させその周長角
度が前記一対の耐火ブロック１９を固定可能に、約１８
０°＋α以上、好ましくは２２０〜２７０°前後に設定
した断面円弧状をなす。前記耐火止め具２０は、前記半
円状の耐火ブロック１９の外径の周長（ほぼ半円状であ
るから、その周長は略πｒ（ｒ：耐火ブロック外径）以
上の長さの内径周長を持ち、又その幅は前記耐火ブロッ
ク１９の両端長さより短い両端長さを持つことにより前
記一対の耐火ブロックをしっかりと水管１１に固定する
ことが出来る。

【００３０】また前記耐火ブロック１９の内周には前記
実施例と同様に偏平山形状突起１８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１９とを間隔保持しながらその耐火ブロッ
ク１９の外径の変動を阻止し、これにより確実に前記耐
火止め具２０の耐火ブロック１９への緊着を可能にして
いる。また耐火ブロック１９，１９の内側には薄くモル
タル１４が充填されており、耐火ブロック１９と水管１
１との熱膨張差を吸収し、耐火ブロック１９への冷却効
果の促進を図っている。

【００３１】かかる発明によれば、前記左右一対の耐火
ブロック１９の裏側に薄くモルタル１４を塗り水管１１
全体を覆う如く仮固定した後、耐火止め具２０を水管１
１の長さ方向にスライドさせ、水管１１に固定すること
が可能であり、この場合スライドさせる耐火止め具２０
の裏側にはモルタル１４を塗る必要がない。又裏側にモ
ルタルを塗った耐火ブロックも当然にスライドさせる必
要がなく、モルタルの充填不良がなくなるため、耐火ブ
ロックは充分な冷却効果を得られる。これにより耐火ブ
ロックに働く熱応力が小さくなるとともに、耐火ブロッ
ク表面とスートブローによるドレンとの温度差も小さく
なり、スートブローによるドレンが耐火ブロックに衝突
した際の熱衝撃力も小さくなる。また耐火ブロック表面
が冷却効果が得られることにより、灰の付着による熱交
換器内の閉塞もなくなる。

【００３２】また本形状でも、両耐火ブロック、耐火止
め具ともプレスで成形出来る形状につき耐火ブロックの
厚さを極力薄くすることが可能であるため熱伝達が向上
するとともに、成形法、材料の両方面でコストが下が
る。さらに本実施形態では、耐火ブロックが水管１１全
体を覆うため、スートブローによるドレンからの保護だ
けでなく、燃焼排ガスからの熱と腐食性雰囲気からの保
護も行なう。なお、前記いずれの実施例においても、ボ
イラ水管１１若しくは耐火ブロック１９外径を、その軸
方向に沿って一方向に徐々に若しくは急に太径化し、該
太径化部分で耐火止め具の位置固定を行なうことにより
前記耐火止め具の軸方向の位置決めと位置固定が容易で
ある。

【００３３】

【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、水管
より耐火ブロックへの円滑な冷却効果を達成し、これに
より耐火ブロックの破損や水管への熱伝達の低下を有効
に阻止し得る。又本発明は、ボイラ水管と耐火ブロック
の間のモルタルの充填不良をなくし、耐火ブロックがボ
イラ水管により十分な冷却効果が得られるとともに、耐
火ブロックの取付けを容易にすることにより、多くの時
間と力を必要としない水管保護用耐火構造体を得ること
が出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ａ）は、従来の廃棄物焼却炉等の廃熱回収ボ
イラにおける水管保護用の耐火構造物の構造を示す平面
断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ矢視図である。

【図２】（Ａ）は、本発明の焼却炉等の廃熱回収ボイラ
における水管保護用の耐火構造物の構造を示す平面断面
図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ矢視部断面図である。

【図３】前記実施例のように耐火止め具の裏側にモルタ
ルを塗らずに耐火ブロックを固定する方法を示す本発明
の他の実施形態で、（Ａ）は平面断面図、（Ｂ）は
（Ａ）のＣ−Ｃ矢視部断面図である。

【符号の説明】

１１ 水管 １２、１３、１５、１９ 耐火ブロック １４ モルタル １６、２０ 耐火止め具 １７ 凹設部 １８ 偏平山形状突起

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山村 一生 横浜市金沢区幸浦一丁目８番地１ 三菱重 工業株式会社横浜研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 焼却炉や燃焼炉等で発生する燃焼ガスと
   熱交換するボイラ等の水管と燃焼ガスとの間の少なくと
   も水管周面の一側に耐火ブロックを介装したボイラ水管
   保護耐火構造体において、 断面略半円形の半管状耐火ブロックと、該耐火ブロック
   と水管軸に対し対称な側に水管周面側より前記耐火ブロ
   ック周端側に延在させて、その延在部が耐火ブロック周
   端側と重合する耐火止め具とを具え、 前記延在部の内周側に、前記耐火ブロック周端側と係合
   可能な凹設部を設けたことを特徴とする水管保護用耐火
   構造体。
2. 【請求項２】 焼却炉や燃焼炉等で発生する燃焼ガスと
   熱交換するボイラ等の水管のほぼ全周面に亙り耐火ブロ
   ックを介装したボイラ水管保護耐火構造体において、 一対の断面略半円形の半管状耐火ブロックを水管周面の
   両側に介装させて、水管のほぼ全周面を覆うと共に、 一の耐火ブロックと外周面側より前記他の耐火ブロック
   周端側に円弧状に延在させて、その延在部自由端側が他
   の耐火ブロック周端側と重合する、少なくとも周径角度
   が１８０°より大なる断面略弧状の耐火止め具とを具
   え、 前記耐火止め具延在部自由端側の内周面で、前記他の耐
   火ブロックを保持可能に構成したことを特徴とする水管
   保護用耐火構造体。
3. 【請求項３】 前記耐火ブロック内周側にボイラ水管と
   の間隔保持を行なう小突起を設けたことを特徴とする請
   求項１または請求項２記載の水管保護用耐火構造体。
4. 【請求項４】 前記耐火止め具を耐火ブロック外径の軸
   方向に沿ってスライドさせて、該耐火ブロックを固定可
   能に構成した請求項１または請求項２記載の水管保護用
   耐火構造体において、 ボイラ水管若しくは耐火ブロック外径を、その軸方向に
   沿って一方向に徐々に若しくは急に太径化し、該太径化
   部分で耐火止め具の位置固定を行なうことを特徴とする
   請求項１または請求項２記載の水管保護用耐火構造体。