(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側に供給口を、他端側に排出口を有するケーシングの前記供給口からケーシング内に供給され、ヒータによって加熱状態になされた被加熱物を、前記ケーシング内を軸方向に貫通するパドル軸の長さ方向複数個所に取付けられたパドルにより攪拌する加熱器ケーシングを肉盛補修する方法であって、
長時間の使用により減肉した前記ケーシングの内面下部にビードを肉盛溶接するに際し、
前記パドルの幅方向に隣接する第１と第２のビードを、ケーシングの周方向に断続しかつこの周方向に断続する部分がオーバーラップするように、それぞれのビードのパドル幅方向の位置がずれるように設けるとともに、第１と第２のビードの前記パドル幅方向のピッチの半分の間隔を存して配置することを特徴とする加熱器ケーシングの肉盛補修方法。
【請求項２】
前記肉盛溶接する第１及び第２のビードは、１〜２ｍｍの高さを有するものであることを特徴とする請求項１に記載の加熱器ケーシングの肉盛補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば焼却炉で発生した飛灰或いは粉体（以下、飛灰と略す。）を処理するための加熱器のケーシングを肉盛補修して延命する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
焼却炉で発生した飛灰は、有害なダイオキシン類を含有するため、加熱器内で飛灰を約４００℃程度に加熱しつつ攪拌することで、ダイオキシン類を熱分解することが行われている（例えば特許文献１）。
【０００３】
図５に示すように、この加熱器では、ケーシング１の一方から投入された飛灰は、ケーシング１内で加熱されつつ、ケーシング１内を軸方向に貫通するパドル軸２の長さ方向複数個所に取付けられた複数のパドル３により攪拌されて他方から排出される。なお、図５中の４はパドル軸２を回転させるモータである。
【０００４】
この際、攪拌される過程で飛灰がパドルとケーシング内面の間に入り込むので、長時間の使用により、前記入り込んだ飛灰によってケーシング内面の下半分が摩耗して減肉するという問題がある。
【０００５】
このようにケーシングの内面下部が減肉した場合、従来は、全く新しいものに更新するか、延命化を図ることで対応している。
【０００６】
後者の延命化は、減肉した箇所を含む部分をケーシングの長手方向に分断すべく、ケーシングを切断し、この分断した減肉箇所を含む部分のうちの減肉していない部分を下方に位置させて、再度溶接して接続するもので、前者に対して比較的安価である。
【０００７】
しかしながら、ケーシングの切断、溶接に相当な作業量が必要であり、溶接時の位置決めも煩雑である。また、溶接方法によっては、ケーシングの歪みによる変形や伝熱性（加熱効率）の低下につながるという問題もある。
【０００８】
より安価な延命化方法として、前記減肉部分を肉盛溶接することが考えられるが、肉盛溶接方法によっては、ケーシングの歪みによる変形と伝熱性の低下につながる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−９０５９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明が解決しようとする問題点は、加熱器ケーシングの内面下部が摩耗して減肉した場合、従来の延命化対策では、相当な作業量が必要で、溶接時の位置決めも煩雑であり、溶接方法によってはケーシングの変形や伝熱性の低下につながるという点である。また、前記減肉部分を肉盛溶接することで延命化を図る場合は、肉盛溶接方法によっては、ケーシングの歪みによる変形と伝熱性の低下につながるという点である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の加熱器ケーシングの肉盛補修方法は、
加熱器の延命化にかかる作業量の低減と、ケーシングの変形や伝熱性の低下を抑制するために、
一端側に供給口を、他端側に排出口を有するケーシングの前記供給口からケーシング内に供給され、ヒータによって加熱状態になされた被加熱物（例えば飛灰）を、前記ケーシング内を軸方向に貫通するパドル軸の長さ方向複数個所に取付けられたパドルにより攪拌する加熱器ケーシングを肉盛補修する方法であって、
長時間の使用により減肉した前記ケーシングの内面下部に溶接ビードを肉盛するに際し、
前記パドルの幅方向に隣接する第１と第２のビードを、ケーシングの周方向に断続しかつこの周方向に断続する部分がオーバーラップするように、それぞれのビードのパドル幅方向の位置がずれるように設けるとともに、第１と第２のビードの前記パドル幅方向のピッチの半分の間隔を存して配置することを最も主要な特徴としている。
【００１２】
本発明では、ケーシングの長手方向中央部分の下部が摩耗して減肉した場合に、前記ケーシングの減肉部分に施す肉盛溶接の態様を最適に規定することで、ケーシングの延命化にかかる作業量の低減と、ケーシングの変形や伝熱性の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、ケーシングの減肉部分に肉盛溶接するビードの態様を最適に規定するので、ケーシングの延命化にかかる作業量の低減と、ケーシングの変形を抑制することができる。そして、延命化を行ったケーシングを備えた加熱器では、肉盛溶接部に飛灰が滞留することなく、パドルで飛灰を良好に攪拌でき、伝熱性の低下を招くことが無い。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の延命方法を適用したケーシングを備えた加熱器の要部を示した図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は（ａ）の肉盛溶接部の拡大図である。
【図２】加熱器外部からの加熱器内部の飛灰への伝熱モデルを示した図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は飛灰の不動層発生を確認した器具の図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は飛灰の不動層発生を確認する場合の説明図である。
【図４】肉盛溶接されたビードと接触することにより、パドルの偏摩耗が進行する状態を示した図である。
【図５】従来の加熱器の概略図で、（ａ）はヒータを省略した全体斜視図、（ｂ）は（ａ）図のケーシング中央部の横断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明では、加熱器の延命化にかかる作業量の低減と、ケーシングの変形や伝熱性の低下を抑制するという目的を、ケーシングの減肉部分に施す肉盛溶接の態様を最適に規定することで実現した。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明のケーシング延命方法を、図１〜図４を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の延命方法を適用したケーシングを備えた加熱器の要部を示した図であり、この加熱器１１は以下の構成からなっている。
【００１７】
１２は、一端側に供給口１２ａを、他端側に排出口１２ｂを有する円筒状のケーシングであり、供給口１２ａからケーシング１２内に供給された飛灰５はヒータ１３によって加熱され、パドル１４によって攪拌される。
【００１８】
前記ヒータ１３は、ケーシング１２の長手方向の中央部分を覆うように設けられ、中央部分の外周側からケーシング１２の内部に供給された飛灰５を加熱する。また、前記パドル１４は、前記ケーシング１２内を軸方向に貫通するパドル軸１４ａに複数個取付けられている。
【００１９】
上記加熱器１１のケーシング１２の内面下部が使用により減肉した場合の延命化作業を、肉盛溶接により行うに際し、ケーシング１２の変形や伝熱性の低下を抑制するために、発明者等は種々の検討を行った。
【００２０】
以下、発明者等が行った検討と、この検討により成立させた本発明の加熱器ケーシングの肉盛補修方法について説明する。
【００２１】
１．肉盛補修の前提
肉盛補修を行うに際して、ケーシング内周の摩耗面全てを肉盛溶接した場合は、ケーシングが変形して使用に耐えないので、溶接による熱変形を抑えるために、ビード長さやビード間隔を広くせざるを得ない。
【００２２】
この前提条件に対応するべく、肉盛溶接寿命、加熱器性能維持を図るために以下の検討を行った。
【００２３】
２．肉盛溶接するビード高さの検討
ビード高さは、飛灰の温度上昇を阻害せず、補修間隔毎のビードの摩耗量を考慮して決定しなければならない。
【００２４】
隣接するビードの間はビードの高さに支配された空間となり、あるビード高さ以上ではこの空間の飛灰はパドルによる攪拌が困難となる。攪拌が困難となった空間は、飛灰が滞留するので熱伝達が困難になる。飛灰は熱伝達性が悪く、これと相まって飛灰の温度上昇を阻害し、ダイオキシン類の分解或いはその他の対象物質の除去、揮散温度まで至らず、性能悪化の原因となる。
【００２５】
２−１．不動層による熱伝達率の悪化の検討
加熱器外部からの加熱器内部の飛灰への伝熱を図２のように考え、加熱器内部の飛灰温度を検討した。
【００２６】
先ず、ケーシングの外表面温度をＴ3℃とし、飛灰の不動層が無い場合の、加熱器の排出口における飛灰温度Ｔiの設計計算結果（及び飛灰測温結果）から、パドルによる攪拌時のケーシングと内部飛灰間の熱伝達係数ｈiを求めた。次に、この求めた熱伝達係数ｈiより、飛灰の不動層が存在する場合の加熱器の排出口における飛灰温度Ｔiを求めた。
【００２７】
１）飛灰の不動層がない場合
飛灰の不動層がない場合（肉盛溶接を行う前）の円筒モデルでの伝熱量Ｑは、下記数式１で示すことができる。
【００２８】
【数１】
0005461242.tif 000002
【００２９】
前記数式１の左辺の伝熱量Ｑは、加熱器の排出口における飛灰温度から、下記数式２により求めた値と想定される。
【００３０】
【数２】
0005461242.tif 000003
【００３１】
この熱量Qとステンレス鋼の熱伝導率λから、ケーシングから飛灰層への熱伝達係数ｈiは、下記数式３により求めることができる。
【００３２】
【数３】
0005461242.tif 000004
【００３３】
２）飛灰の不動層がある場合
飛灰の不動層が生じた場合の伝熱量は、下記数式４で求めることができる。
【００３４】
【数４】
0005461242.tif 000005
【００３５】
これより加熱器の排出口における飛灰温度Ｔiは、下記数式５により算出される。
【００３６】
【数５】
0005461242.tif 000006
【００３７】
飛灰不動層の厚み毎の加熱器の排出口における飛灰温度降下を、飛灰物性、運転条件により試算した結果を下記表１に示す。下記表１より、飛灰不動層の厚みが増加するのに従って、加熱器の排出口の飛灰温度が低下することが分かる。
【００３８】
【表１】
0005461242.tif 000007
【００３９】
飛灰の不動層が生じ、表１に示すような飛灰の温度低下を招くと、ダイオキシン類の分解或いはその他の対象物質の除去、揮散温度まで至らず、性能悪化の原因となる。よって、飛灰の不動層が生じることは、性能悪化の要因となり望ましいことではないことが判明した。
【００４０】
２−２．不動層発生の実験
肉盛溶接したビードの高さを超えた位置に存在する飛灰にはパドル攪拌による力が働き、この力が飛灰層（粉体間）の付着力を超えなければ、ビード間に存在する飛灰層もパドルと共に移動する。
【００４１】
しかしながら、ビードの高さが高くなるにつれ、ビード間に存在する飛灰層がビードの高さ分だけ残留して不動層となる。
【００４２】
発明者等は、以上のことを確認するために、肉盛するビードの高さによって生じるビード間に存在する飛灰が、実際に移動しないのかどうかの確認を行った。
【００４３】
確認は、図３に示すような板２１の、両端に厚さが０．５mm〜３．０mmの板２２を貼り付け、０．５mm〜３．０mmの隙間（ビードの高さ）を形成した器具を使用して行った。
【００４４】
すなわち、板２１の表面に、都市ごみ焼却炉から発生した飛灰５を置き、パドルを模した板２３にて前記隙間上の飛灰５を削ぐことにより、隙間（ビードの高さ）が０．５mm〜３．０mmの場合に、不動層（板上に残った粉体）が生じるのかどうかの確認を行った。
【００４５】
確認した結果を下記表２に示す。確認結果より、ビードの高さが２．０mmでも７０％程度は残留しない状況となっており、次回のパドルの摺動によりこれらは徐々に減少していくことが窺われる。
【００４６】
【表２】
0005461242.tif 000008
【００４７】
本発明では、ビードの高さの上限は２．０mmとした。肉盛溶接するビードの高さが２mm以下の場合は、飛灰の不動層が残らないであろうと考えられることから、加熱器内の飛灰温度への影響はない（性能維持が図れる）ものと考えられる。但し、肉盛溶接するビードの高さを２mmと規定しても、実際に２mmの高さに施工することは困難であるので、本発明では、１〜２mmの範囲とする。
【００４８】
３．肉盛溶接時のビードピッチの検討
ケーシングの変形を考慮して、肉盛溶接をある間隔を空けて行う場合、肉盛溶接後の操業開始初期は肉盛溶接したビードとパドルのみが接触し、前記ビードの早期摩耗及びパドルの片減りが想定される。接触面積低下によるパドル接触面圧増加の関係を調べ、肉盛するビードのピッチを検討した。
【００４９】
３−１．パドル１枚当りの肉盛溶接ビードの本数
図４に示すように、ケーシング１２の内面に肉盛溶接されたビードＷと接触することにより、図４の紙面下方から上方に示すように、パドル１４は偏摩耗が進行する。
【００５０】
この際のパドル（ケーシング摩耗速度１．０mm／年）は、偏摩耗が発生していないものに比べ、下記表３のように、３８〜９１倍程度の面圧が発生することとなる。
【００５１】
【表３】
0005461242.tif 000009
【００５２】
ケーシングの素材であるＳＵＳ３０４ステンレス鋼の摩耗速度に対して、肉盛材であるビードの摩耗速度は１／１５程度である。従って、ケーシングの摩耗速度を１．０mm／年、肉盛溶接のビード高さを２mm（ビードの摩耗代を２mm／年）とした場合、パドル１枚当りの溶接ビードの本数は以下のように求めることができる。
【００５３】
肉盛り本数＝（溶接ビード片当たりによる面圧増加×ケーシング摩耗速度）／（肉盛材の耐摩耗性×ビードの高さ）＝（３８〜９１倍×１．０mm／年）／（１５倍×２mm／年）＝１．３〜３．０本
【００５４】
従って、以下の溶接ビードの配置を決定する場合のパドル１枚当りの溶接ビードの本数は３本とする。
【００５５】
３−２．溶接ビードの配置
パドル（例えば幅４００mm）１枚当たりに接触すべき溶接ビードの本数は前出の本数となる。従って、幅が４００mmのパドルの場合、パドル幅方向のビードのピッチは、４００mm／３本＝１３３mmが上限となる。
【００５６】
また、ビードをケーシングの周方向に連続して溶接すると、ビード高さ分の飛灰層のケーシング軸方向への移動が阻害される。従って、本発明では、ケーシングの周方向は断続して肉盛溶接することを基本とする。但し、断続溶接とした場合、ビードの断続部ではパドルを受けることができないので、本発明では、次列の断続溶接は前列のビードの断続ピッチの半分をずらし、ビード間をオーバーラップさせて溶接する。
【００５７】
また、ケーシングの周方向に設ける断続溶接ビードが、ケーシングの軸方向にずれない場合は、パドルがビードによる偏摩耗を生じることになる。従って、本発明では、パドルがビードによる偏摩耗を生じることがないように、溶接ビードは図１（ｃ）に示すようにケーシングの軸方向にＬずつずれるようにする。
【００５８】
本発明の加熱器ケーシングの肉盛補修方法は、以上の考えに基づいてなされたものである。
【００５９】
すなわち、図１に示すように、一端側に供給口１２ａを、他端側に排出口１２ｂを有するケーシング１２の前記供給口１２ａからケーシング１２内に供給され、ヒータ１３によって加熱状態になされた例えば飛灰５を、ケーシング１２内を軸方向に貫通するパドル軸１４ａの長さ方向複数個所に取付けられたパドル１４により攪拌する加熱器１１のケーシングを肉盛補修する方法であって、長時間の使用により減肉したケーシング１２の内面下部に以下のようにしてビードを肉盛溶接するものである。
【００６０】
パドル１４の幅方向に隣接する第１と第２のビードＷ１，Ｗ２を、ケーシング１２の周方向に断続し、かつこの周方向に断続する部分がオーバーラップするように、それぞれのビードＷ１，Ｗ２のパドル幅方向の位置がずれるように設ける。
【００６１】
かつ、前記第１と第２のビードＷ１、Ｗ２の前記パドル幅方向のピッチｐの半分の間隔を存して第１と第２のビードＷ１、Ｗ２を配置するのである。
【００６２】
本発明の加熱器ケーシングの肉盛補修方法では、前記肉盛溶接する第１及び第２のビードＷ１、Ｗ２は１〜２ｍｍの高さを有するものとする。
【００６３】
本発明は、前記の例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。
【００６４】
例えば、第１のビードＷ１、Ｗ２の溶接ビードの長さは、飛灰層のケーシング軸方向への移動が阻害されない長さであれば特に限定されない。また、溶接ビードの長さは、全ての断続部分で同一でなくても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明は、焼却炉で発生した飛灰を処理するための加熱器におけるケーシングの延命に限らず、ケーシング内部が摩耗して減肉するようなものであれば、同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
５    飛灰
１１    加熱器
１２    ケーシング
１２ａ    供給口
１２ｂ    排出口
１３    ヒータ
１４    パドル
１４ａ    パドル軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
0005461242.tif 000012
【図４】
0005461242.tif 000013
【図５】
0005461242.tif 000014