(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の燃焼炉内の耐火物の取付けに用いられる取付構造体と、
前記燃焼炉内の胴体に取り付けられたシェルと、を備え、
前記取付構造体は、前記燃焼炉の円筒内周に沿って湾曲した板状部材と、
前記板状部材と同一曲率であり、分離していない連続した頂面と、不定形耐火物が入り込む凹部が形成された側面とを有し、前記板状部材の内側面端部に設けられた箱型部材とを備え、
前記シェルは、前記取付構造体の前記板状部材の内側に配置される第１部分と、前記第１部分から前記燃焼炉の内側に向けて立ち上がり、前記箱型部材の前記側面と接し、前記側面に取り付けられる第２部分とを備え、
前記シェルの内周上に耐火物を敷き詰め、前記取付構造体を不定形耐火物で被覆した円筒炉内壁構造体。
【請求項２】
前記箱型部材の前記側面と前記シェルの前記第２部分とを結合するアンカーを備える請求項１記載の円筒炉内壁構造体。
【請求項３】
前記円筒炉の内径を円周方向に複数に等分し、等分した各部分に前記取付構造体を配置した請求項２記載の円筒炉内壁構造体。
【請求項４】
円筒状の燃焼炉の円筒内周に沿って湾曲した板状部材と、前記板状部材の内側面端部に、前記板状部材と同一曲率であり、分離していない連続した頂面と、不定形耐火物が入り込む凹部が形成された側面とを有した箱型部材が設けられた取付構造体の内側に、燃焼炉に取り付けられたシェルを配置し、
前記シェルの内周上に耐火物を敷き詰め、前記取付構造体を不定形耐火物で被覆し、
前記シェルは、前記取付構造体の前記板状部材の内側に配置される第１部分と、前記第１部分から前記燃焼炉の内側に向けて立ち上がり、前記箱型部材の前記側面に取り付けられる第２部分とを備えた円筒炉内壁の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、円筒炉内壁構造体及び円筒炉内壁の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物やリサイクル物の焼却処理には、ロータリーキルンが広く使用されている。従来のロータリーキルンは例えば、円筒状の鉄皮シェルの内壁に、マグネシア−クロム質やマグネシア−スピネル質の焼成耐火レンガ等の内張り耐火物（炉材）を多数貼り付けて構成されている。例えば、特許文献１、２には、耐火レンガを用いたロータリーキルンが開示されている。
【０００３】
また、特許文献３には、焼成耐火レンガに代えて不定形耐火物を用いたロータリーキルンが開示されている。この構成は、鉄皮シェルの内壁の円周を複数に分割し、ロータリーキルンを回転させ、施行部位が真下にくるようにしてキャスタブルを数回流し込むことで形成される。
【０００４】
さらに、特許文献４には、鉄皮シェルの内壁にキャスタブル耐火物の層を形成し、その受けに成型耐火物ユニットの層を設けてキャスタブル耐火物の層を被覆保護する構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２２０９６５号公報
【特許文献２】特開昭６３−９６４８１号公報
【特許文献３】特開平９−２８０７３８号公報
【特許文献４】特開平１１−３２５７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、廃棄物を処理する回転可能な横型円筒炉において、貴金属を含む電子部品やプリント基板，プラスチックなど樹脂類，油脂類、などを処理物とし、焼却処理を２４時間連続操業することにより、回転可能な横型円筒炉の排出口の構造物が極度に脆化してしまっていた。このため、排出口の構造物の交換頻度が増加し、修復作業に係る経費の増加、炉の稼働率の低下を引き起こしていた。
【０００７】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑み、回転可能な横型円筒炉の排出口に配置する構造物であって、使用期間を延長し、交換頻度を減少した構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる課題を解決する本発明の円筒炉内壁構造体は、円筒状の燃焼炉内の耐火物の取付けに用いられる取付構造体と、前記燃焼炉内の胴体に取り付けられたシェルと、を備え、前記取付構造体は、前記燃焼炉の円筒内周に沿って湾曲した板状部材と、前記板状部材と同一曲率であり、分離していない連続した頂面と、不定形耐火物が入り込む凹部が形成された側面とを有し、前記板状部材の内側面端部に設けられた箱型部材とを備え、前記シェルは、前記取付構造体の前記板状部材の内側に配置される第１部分と、前記第１部分から前記燃焼炉の内側に向けて立ち上がり、前記箱型部材の前記側面と接し、前記側面に取り付けられる第２部分とを備え、前記シェルの内周上に耐火物を敷き詰め、前記取付構造体を不定形耐火物で被覆したものである。
上記構成の円筒炉内壁構造体は、従来の構造に比べて強度が向上している。これにより、使用可能期間を延長し、交換頻度を減少したロータリーキルンの排出口に配置する構造物を提供することができる。
【０００９】
また、本発明の円筒炉内壁構造体は、前記箱型部材の前記側面と前記シェルの前記第２部分とを結合するアンカーを備える構成である。
【００１０】
さらに、この円筒炉内壁構造体は、前記円筒炉の内径を円周方向に複数に等分し、等分した各部分に前記取付構造体を配置した構造とすることとしてもよい。
【００１１】
また、本発明の円筒炉内壁の施工方法は、円筒状の燃焼炉の円筒内周に沿って湾曲した板状部材と、前記板状部材の内側面端部に、前記板状部材と同一曲率であり、分離していない連続した頂面と、不定形耐火物が入り込む凹部が形成された側面とを有した箱型部材が設けられた取付構造体の内側に、燃焼炉に取り付けられたシェルを配置し、前記シェルの内周上に耐火物を敷き詰め、前記取付構造体を不定形耐火物で被覆し、前記シェルは、前記取付構造体の前記板状部材の内側に配置される第１部分と、前記第１部分から前記燃焼炉の内側に向けて立ち上がり、前記箱型部材の前記側面に取り付けられる第２部分とを備えたことにより実現できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によると、
（１）使用可能期間を延長し、交換頻度を減少したロータリーキルンの排出口に配置する構造物を提供することができる。
（２）構造が複雑形状で無いため、交換を短時間で実施できる。
（３）更に、構造が複雑形状で無いため、不定形耐火物が脱落した場合、不定形耐火物修理作業が可能であり、短時間で実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】取付構造体の斜視図である。
【図２】（ａ）は取付構造体の正面図である。（ｂ）は取付構造体の平面図である。（ｃ）は取付構造体の側面図である。
【図３】ロータリーキルンの出口部分を示した模式図である。
【図４】円筒炉内壁構造体の断面図である。
【図５】取付構造体の比較形態の斜視図である。
【図６】取付構造体の比較形態の斜視図である。
【図７】比較形態の円筒炉内壁構造体の断面の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を、図面を参照して説明する。
【００１５】
（実施形態）
図１は本実施の一形態にかかる取付構造体１の斜視図である。図２（ａ）は取付構造体１の正面図である。図２（ｂ）は取付構造体１の平面図である。図２（ｃ）は取付構造体１の側面図である。取付構造体１は、燃焼炉内の耐火物の取付けに用いられる。特に、取付構造体１は、回転可能な横型円筒炉、例えばロータリーキルンの内壁の出口部分に配置される構造物である。取付構造体１は、板状部材１１と箱型部材１２とを備えている。
【００１６】
取付構造体１がロータリーキルンの内部に配置されるため、板状部材１１は、ロータリーキルンの円筒内周の円弧に沿って湾曲した形状をしている。板状部材１１の厚さは一番厚い部分で３５ｍｍ、一番薄い部分で２２ｍｍである。箱型部材１２は、板状部材１１の内側面１１ａの端部に設けられている。内側面１１ａは円弧の中心がある側の面を示している。
箱形部材１２は、横幅が４２５〜５１５ｍｍ、高さが２５０〜３００ｍｍ、奥行きが１００〜１１０ｍｍの大きさである。箱型部材１２は、板状部材１１と同一曲率の頂面１２ａと凹部１２ｂが形成された側面１２ｃとを有している。本実施例で説明する取付構造体１では、側面１２ｃに凹部１２ｂが２つ形成されている。
凹部１２ｂには、取付構造体１をロータリーキルンに取り付ける際に不定形耐火物が入り込む。凹部１２ｂの奥行きは７０〜８０ｍｍである。また、板状部材１１の外側面１１ｂには突出部１３が形成されている。突出部１３は取付構造体１をロータリーキルンに取り付けるために形成されたフランジである。突出部１３は高さ６０ｍｍ、厚さ４０ｍｍであり、横幅は箱形部材に準じている。
また、板状部材１１には取付け用のイヌキ穴１４ａが４つ形成されている。側面１２ｃの各凹部１２ｂにもイヌキ穴１４ｂがそれぞれ３つずつ形成されている。イヌキ穴１４ａは直径２７ｍｍ、イヌキ穴１４ｂは直径２３ｍｍである。ここでは、凹部１２ｂが２つ形成されているが、これに限定されることなく、１つでも、３つ以上であってもよい。凹部１２ｂは、ロータリーキルンに取り付ける際に不定形耐火物が入り込む形状であればよい。
【００１７】
この取付構造体１は、以下の機械的性質、負荷条件に耐えるものであればよい。すなわち、垂直荷重：９８００Ｎ、弾性率：１．４×１０１１Ｎ／ｍｍ２、ポアソン比：０．２６、密度：７．７４５ｋｇ／ｃｍ３、降伏応力：２３５Ｎ／ｍｍ２を満たすものであればよい。なお、上記の数値は、熱影響を考慮していないものである。取付構造体１は、例えば、耐熱鋼により形成することができる。より詳しくは、ＳＣＨ２２（Ｃ：０．０８％以下）を採用して形成することができる。
また、鉄鋼添加剤としてＮｂを添加したものであってもよい。さらに、取付構造体１は、箱型部材１２、突出部１３へ約３００μｍの膜厚の溶射被膜を形成する。溶射材料としては、例えば５０Ｎｉ／５０Ｃｒを用いる。
【００１８】
次に、取付構造体１がロータリーキルン３に取り付けられた円筒炉内壁構造体２について説明する。図３は、ロータリーキルン３の出口部分４を示した模式図である。円筒炉内壁構造体２は、ロータリーキルン３の内壁の出口部分４に配置されている。
また、ロータリーキルン３の内壁は、複数の耐火物（成形レンガ）５が敷きつめられている。ロータリーキルン３は、耐火物５が取り付けられた状態において、内径がφ３７００ｍｍ、外径がφ３９６０ｍｍである。ロータリーキルン３の出口部分４には、円筒炉の内径を円周方向において複数に等分し、等分した各部分に取付構造体１が配置されている。本実施例では円筒炉を２４等分して、各々に取付構造体１が配置されて耐火物５が敷きつめられる。以下、この構成を詳細に説明する。
【００１９】
図４は円筒炉内壁構造体２の断面図である。円筒炉内壁構造体２は、取付構造体１と、シェル６、耐火物７、不定形耐火物８とを備えて構成されている。円筒炉内壁構造体２は、取付構造体１の板状部材１１の内側にシェル６を配置し、そのシェル６の内周上に耐火物７及び耐火物５を敷き詰め、取付構造体１を不定形耐火物８で被覆して施工される。
以下、円筒炉内壁構造体２の構成について詳しく説明する。
【００２０】
シェル６の基端部は、ロータリーキルン３に既設の胴体３１に取り付けられている。シェル６よりも出口側に取付構造体１を配置し、不定形耐火物８を施工して固定する。不定形耐火物８はアンカー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを設けた上から取付構造体１、及びシェル６の先端を被覆している。
【００２１】
このような不定形耐火物８は、焼却残渣より融点が高く、熱膨張性が小さい物質が好ましく、放熱特性、硬度、耐摩耗性、耐食性、高温強度性、耐熱衝撃性など多くの機能特性を備えたアルミナ系のキャスタブル、例えば、アルミナ・クロミア質を採用することができる。
キャスタブルとは耐火骨材と水硬性セメント（アルミナセメントなど）を混合した耐火物である。キャスタブルの特長は、キャスタブル自体で耐火煉瓦や断熱煉瓦と同じ働きをする一体成形の耐火壁を作ることができることにある。キャスタブルは、耐火性を重視するもの、断熱性を重視するもの、耐火性と断熱性とを併せ持つものを選択できる。また、使用法として、流し込むタイプのもの、鏝塗りタイプのもの、吹きつけタイプのものがある。
キャスタブルの使用法は、一般的な流し込みタイブと鏝塗りタイプの物に付いて説明する。キャスタブルに決められた量の水を加え（熱湯、塩水、添加剤等は使用不可）通常の清水のみ使用してミキサー等を使用し撹拌混煉して３０分以内で使用する。通常のキャスタブルは２０度以上の気温で２４時間程度で硬化し使用可能となる。
施工に際しては混合水量（通常キャスタブルの重量に対して％で表す。）の厳守と気温に注意する。水量は指定の範囲内で気温は２０度以上、３０分以内に施工する。打設施工後の養生は施工部分が乾燥、凍結しない様に養生する。
このようなキャスタブルには、主成分がＭｇＯのものなどを利用することもできる。
【００２２】
アンカー９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの材質は、例えばステンレス鋼ＳＵＳ３１６Ｌを採用できる。それぞれのアンカーは取付構造体１のイヌキ穴毎、及び所定の位置に設けられている。これらの各アンカーは不定形耐火物のずれを防止する。こうして施工される不定形耐火物８のロータリーキルン３の径方向の高さは４５０〜４８０ｍｍ、奥行きは４５０〜５００ｍｍである。
【００２３】
不定形耐火物８を施工した部位からロータリーキルン３の入口側へ向かって、耐火物７が３つ敷きつめられている。耐火物７の入口側の端部には、続けて、耐火物５が敷きつめられている。耐火物５と耐火物７とは同じ組成のレンガを用いることができる。
ただし、耐火物５の高さが２５０ｍｍであるところ、耐火物７の高さは１００ｍｍ高い３５０ｍｍである。耐火物５は既存の胴体３１上に続けて敷きつめられている。
【００２４】
上記のように構成された円筒炉内壁構造体２は、耐火物５、７、及び不定形耐火物８の落下を防止する。特に、取付構造体１は、側面のみに凹部が形成されていることから、構造上、強度が高く、高温の焼却残渣の排出においても変形が抑制される。このように変形が抑制されることにより、使用可能期間（寿命）が長くなり、交換頻度が減少できる。この結果、円筒炉内壁構造体２の使用可能期間（寿命）を延長し、交換頻度を減少できる。
また、本発明の実施形態の取付構造体１では、溶射被膜を形成することにより、使用可能期間（寿命）が延長されている。例えば、溶射被膜を形成しなかった取付構造体の使用可能期間が３ヶ月であったところ、溶射被膜を形成した後は、使用可能期間が１ヶ月延長した。
なお、本実施形態の構成では、円筒炉の内径を２４等分しているが、ロータリーキルンの大きさによりこの等分する個数は変更してもよい。
（比較する形態）
【００２５】
続いて、比較する形態について説明する。図５、図６は取付構造体の比較形態の斜視図である。図５の取付構造体１０１は、分離した２つの頂面１１２ａ、１１２ｂを備えている点で、本実施形態とは異なる。図６の取付構造体２０１も、分離した２つの頂面２１２ａ、２１２ｂを備えている点で、本実施形態とは異なる。
【００２６】
次に、比較する形態の円筒炉内壁構造体１０２を説明する。図７は比較形態の円筒炉内壁構造体１０２の断面の模式図である。円筒炉内壁構造体１０２は、取付構造体１に代えて取付構造体１０１を備えている。円筒炉内壁構造体１０２は、取付構造体１０１の内側にシェル１０６を配置し、そのシェル１０６の内周上に耐火物５を敷き詰め、取付構造体１０１を不定形耐火物１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄで被覆して施工される。不定形耐火物１０８ａは金物止めボルト１０９により、シェル１０６に固定されている。さらに、ロータリーキルン３の出口における不定形耐火物１０８ｄの径方向の高さが６００ｍｍである。なお、その他の構成は本実施形態と同様である。
【実施例】
【００２７】
以下、上記実施形態に基づく実施例について説明する。上記の実施形態における円筒炉内壁構造体２を備えたロータリーキルン３では、１２００〜１２５０℃の高温の焼却残渣（ＳｉＯ２：２０〜２８％、Ｆｅ２Ｏ３：１５〜２２％、ＣｕＯ：１２〜１５％）を２４時間連続操業により、およそひと月あたり１３００ｔ〜１６００ｔ排出する。
操業とともに、円筒炉内壁構造体２は脆化していくが、円筒炉内壁構造体２の使用可能期間（寿命）は６ヶ月以上である。
【００２８】
従来の円筒炉内壁の構造体は使用可能期間が２ヶ月程度しかなく鉄板補修にて延命していたが、この鉄板は焼却熱により損耗が激しく、鉄板補修の施工後の使用可能期間も1ヶ月程度であった（先端金物取替えは、年３回実施）。さらに、円筒炉内壁の構造体の取替え修復作業は１週間を要していた。従って、従来は年６回の修復期間を設けなければならなく、修復作業のみで少なくとも６週間の運転が停止されていた。本実施例では、年２回以下の修復で良いため、修復作業により停止した時間が４週間も減少できる。修復作業を短縮できた分、焼却物の量を増加できる。また、修復作業に係るコストは概ね年間１億円削減することができる。
【００２９】
また、比較の形態における円筒炉内壁構造体１０２を備えたロータリーキルンでは、円筒炉内壁構造体１０２の使用可能期間が４ヶ月であることから、本実施形態の円筒炉内壁構造体２の使用可能期間が延長できたことが示される。
【００３０】
本発明の実施形態の取付構造体１と、比較の形態の取付構造体１０１、２０１との違いを説明する。比較の形態の取付構造体１０１、２０１では頂面が分離して設けられている。このため、ロータリーキルンに取り付ける際の不定形耐火物を施工する段階で、分離した頂面の間に不定形耐火物が侵入し、円筒炉の径方向に不定形耐火物が侵入して形成される。一方、本発明の実施形態の取付構造体１は分離をしていない連続した頂面１２ａを備えているため、施工時に円筒炉の径方向に不定形耐火物が浸入しない。
【００３１】
取付構造体１、１０１、２０１は、１２００〜１２５０℃の焼却残渣を、ひとつきあたり１３００ｔ〜１６００ｔ排出する排出部に配置される。比較の形態の取付構造体１０１、２０１のように上部が開いている形状（頂面が分離している形状）であると、焼却残渣の熱の影響を受けて鉄製の枠が弱くなるため、強度が低くなりやすく交換頻度が減少できない。
これに対して、炉の出口側の側面のみが開いた、本実施例の取付構造体１の構造は、熱の影響による変形が抑制され、強度が維持されることが操業実績から把握された。これにより、耐火物の落下を防止するとともに、炉の出口部の構造体の使用可能期間を延長し、交換頻度を減少する。この結果、焼却物の処理量増加、定修コストの削減ができる。
【００３２】
さらに、本発明の構成は複雑なものでないため、定期修理時に行われる作業も極めて容易であり、作業時間の削減、及び作業員の負担を軽減することができる。
【００３３】
上記実施例は本発明を実施するための例にすぎず、本発明はこれらに限定されるものではなく、これらの実施例を種々変形することは本発明の範囲内であり、さらに本発明の範囲内において、他の様々な実施例が可能であることは上記記載から自明である。
【符号の説明】
【００３４】
１  取付構造体
１１  板状部材
１２  箱型部材
１２ａ  頂面
１２ｂ  凹部
１２ｃ  側面
２  円筒炉内壁構造体
３  ロータリーキルン
５  耐火物
６  シェル
７  耐火物
８  不定形耐火物
【図１】
0005778474.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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