(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面視台形状の耐火物を円筒状の胴体の内周面を被覆するように複数並設して形成したロータリーキルンの炉壁を補修する方法であって、
前記耐火物の初期の厚さをＨｎとし、補修を要する管理値として予め設定される前記耐火物の厚さをＨｍとし、Ｈｎ＞Ｈｒ＞Ｈｍの関係を満たす前記耐火物の厚さＨｒを予め設定し、
厚さが管理値Ｈｍを下回る前記耐火物が検知された際に、前記厚さＨｒを下回る前記耐火物を撤去して前記炉壁を部分的に解体し、該耐火物を撤去した部分に、厚さがＨｒの新たな耐火物を設置して前記炉壁を補修するようにしたことを特徴とするロータリーキルンの炉壁補修方法。
【請求項２】
請求項１記載のロータリーキルンの炉壁補修方法において、
前記厚さＨｒを下回る前記耐火物を撤去して部分的に解体する前記炉壁の面積範囲が、予め設定した面積範囲を超える場合に、全ての前記耐火物を撤去して前記炉壁の全てを形成し直すことを特徴とするロータリーキルンの炉壁補修方法。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のロータリーキルンの炉壁補修方法において、
前記厚さＨｒをＨｒ＝Ｈｎ／２とし、前記厚さＨｎの耐火物を厚さ方向に二等分した耐火物片を前記新たな耐火物として用いることを特徴とするロータリーキルンの炉壁補修方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータリーキルンの炉壁補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セメント、生石灰、鉱物の焼成炉、産業廃棄物の焼却炉、熔融炉などとしてロータリーキルンが用いられている。また、ロータリーキルンは、胴体である円筒状の鉄皮シェルの内周面を焼成耐火レンガ等の耐火物で内張り被覆して炉壁が形成されている。さらに、一般には、耐火物を鉄皮シェルの内周面に固着して炉壁を形成するのではなく、耐火物を平面視台形状に形成し、鉄皮シェルの周方向に相互に係止し合って脱落しないように複数の耐火物を周方向に嵌め合わせながら並設して、炉壁を形成するようにしている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このようなロータリーキルンの耐火物（炉壁）は、長期にわたって高温にさらされることによる劣化、例えば産業廃棄物を焼却、熔融した際に発生したスラグ成分等により、徐々に損傷（損耗）してゆく。そして、耐火物が損傷してその厚さが小さくなると、鉄皮シェルに高温が作用して変形したり、酸性ガスで腐食する等の不都合が生じる。また、耐火物が損傷してその厚さが小さくなると、脱落しやすくなる。このため、例えば、耐火物の半分の厚さを管理値とし、この管理値の厚さまで耐火物が損傷したときに、耐火物を交換するなどして炉壁の補修を行うようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１０６７７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、ロータリーキルンは、原料入口から出口までの軸方向の燃焼状態が一様でないため、炉壁を形成する耐火物の損傷の程度も部位によって異なる。しかしながら、従来、部分的に耐火物の補修を行うことは、極めて局所的に耐火物が大きく損傷した場合や、耐火物の脱落が生じた場合に限定され、一般的に、一部の耐火物の残厚が管理値を下回った段階で全ての耐火物を新品の耐火物に交換し、炉壁を形成し直す全炉修を行っている。
【０００６】
すなわち、ロータリーキルンでは、軸方向の位置によって炉壁の損傷の程度が大きく異なることが多く、ある箇所で耐火物の残厚が管理値を下回って炉壁の補修が必要になった場合であっても、大半の耐火物は損傷が小さく十分に使用可能であることが多いが、全ての耐火物を新品の耐火物に交換して炉壁を形成し直すようにしている。
【０００７】
また、産業廃棄物等の原料を熔融する熔融式のロータリーキルンでは、部分的に耐火物を新品に交換すると、段差が生じ、熔体（熔融した原料）が段差で堰き止められてしまったり、段差で熔体が急激に流下して耐火物が局部的に損耗してしまう等の不都合が生じる。このため、従来、特に熔融式のロータリーキルンでは、段差が生じることを防止する観点からも、一部の耐火物が管理値を下回った段階で全ての耐火物を新品の耐火物に交換するようにして炉壁を形成し直すようにしている。
【０００８】
そして、このように損傷が少ない耐火物も管理値を下回った耐火物とともに交換することで、ロータリーキルンの全周分の新品の耐火物が必要になり、補修に要する準備期間及び工事期間が長期化するとともに、大きな経済的負担が生じるという問題があった。
【０００９】
また、損傷が少ない耐火物を交換するために使用済み耐火物の発生量が多くなる。例えば産業廃棄物の熔融炉では、一般にクロミアを含む耐火物が適用され、このクロミアを含んだ耐火物は有害な重金属である六価クロムが溶出するおそれがあることから、処分の際に不溶化処理等の化学処理が必要になる。このため、使用済み耐火物の発生量が多くなることで、やはり大きな経済的負担が生じる。また、環境負荷の増大を招くことになる。
【００１０】
なお、損傷した炉壁（定形耐火物）に耐火性に優れた材料（不定形耐火物）を吹き付け、炉壁を増し厚して補修する方法もあるが、接着性を確保することが難しく、熱による膨縮やロータリーキルンの回転時に作用する外力等によって、吹き付けた耐火物が剥離してしまい、十分な効果を得ることができない場合がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１２】
本発明のロータリーキルンの炉壁補修方法は、平面視台形状の耐火物を円筒状の胴体の内周面を被覆するように複数並設して形成したロータリーキルンの炉壁を補修する方法であって、前記耐火物の初期の厚さをＨｎとし、補修を要する管理値として予め設定される前記耐火物の厚さをＨｍとし、Ｈｎ＞Ｈｒ＞Ｈｍの関係を満たす前記耐火物の厚さＨｒを予め設定し、厚さが管理値Ｈｍを下回る前記耐火物が検知された際に、前記厚さＨｒを下回る前記耐火物を撤去して前記炉壁を部分的に解体し、該耐火物を撤去した部分に、厚さがＨｒの新たな耐火物を設置して前記炉壁を補修するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のロータリーキルンの炉壁補修方法においては、前記厚さＨｒを下回る前記耐火物を撤去して部分的に解体する前記炉壁の面積範囲が、予め設定した面積範囲を超える場合に、全ての前記耐火物を撤去して前記炉壁の全てを形成し直すことが望ましい。
【００１４】
さらに、本発明のロータリーキルンの炉壁補修方法においては、前記厚さＨｒをＨｒ＝Ｈｎ／２とし、前記厚さＨｎの耐火物を厚さ方向に二等分した耐火物片を前記新たな耐火物として用いることがより望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のロータリーキルンの炉壁補修方法においては、厚さが管理値Ｈｍを下回る耐火物が検知された際に、厚さＨｒを下回る耐火物を撤去し、この耐火物を撤去した部分に、厚さがＨｒの新たな耐火物を設置して炉壁を補修するようにしたことで、損傷が比較的大きな耐火物のみを交換して炉壁の補修を行うことができる。このため、従来のように全ての耐火物を新品の耐火物に交換する場合と比較し、補修に要する準備期間及び工事期間を短期化することが可能になるとともに、炉壁補修に要する経済的負担を軽減することが可能になる。また、使用済み耐火物の発生量が少なくなるため、その処理に要する経済的負担を軽減することもできる。これにより、従来と比較し、ロータリーキルンのランニングコストを抑えることが可能になる。
【００１６】
また、厚さＨｒを下回る耐火物を撤去し、この耐火物を撤去した部分に、厚さがＨｒの新たな耐火物を設置して炉壁を補修するため、新たな耐火物を部分的に交換しても段差ができることがない。このため、熔融式のロータリーキルンであっても、熔体（熔融した原料）が段差で堰き止められてしまったり、段差で熔体が急激に流下して耐火物が局部的に損耗してしまう等の不都合が生じることを確実に防止できる。
【００１７】
また、本発明のロータリーキルンの炉壁補修方法においては、厚さＨｒを下回る耐火物を撤去して部分的に炉壁を解体して補修する場合と、全ての耐火物を撤去して炉壁の全てを形成し直す場合の経済比較等を基にして、全ての耐火物を撤去して炉壁の全てを形成し直す面積範囲を設定しておく。そして、予め厚さＨｒを下回る耐火物を撤去して部分的に解体する炉壁の面積範囲が予め設定した面積範囲を超える場合に、炉壁の全炉修を行うようにすることで、効率的且つ経済的に炉壁の補修を行うことが可能になる。
【００１８】
さらに、本発明のロータリーキルンの炉壁補修方法においては、厚さＨｒをＨｒ＝Ｈｎ／２とし、厚さＨｎの耐火物を厚さ方向に二等分した耐火物片を新たな耐火物として用いることにより、通常時在庫として厚さがＨｎの耐火物のみを所有し、この耐火物を切断して二等分するだけで、急遽炉壁の補修が必要になった場合であっても直ちに且つ柔軟に対応することができる。このため、補修用の耐火物を別途保有しておく必要がない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るロータリーキルンを示す図である。
【図２】図１のＸ１−Ｘ１線矢視図であり、本発明の一実施形態に係るロータリーキルンの断面図である。
【図３】図１のＸ２−Ｘ２線矢視図であり、本発明の一実施形態に係るロータリーキルンの断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るロータリーキルンの炉壁補修方法を示す図である。
【図５】耐火物を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るロータリーキルンの炉壁補修方法で用いる耐火物を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図１から図６を参照し、本発明の一実施形態に係るロータリーキルンの炉壁補修方法について説明する。
【００２１】
はじめに、本実施形態のロータリーキルンＡは、図１から図３に示すように、胴体である円筒状の鉄皮シェル１の内周面１ａに沿う周方向Ｔ１に焼成耐火レンガ等の定形の耐火物２を並設し、これら耐火物２で鉄皮シェル１の内周面１ａを内張り被覆して炉壁３が形成されている。また、本実施形態のロータリーキルンＡは、例えば、軸方向Ｏ１の長さが約１４ｍ、外径が約６ｍで形成されている。
【００２２】
さらに、図２、図３、図６に示すように、耐火物２は、ロータリーキルンＡの軸方向Ｏ１の平面視で台形状（断面扇状）に形成され、鉄皮シェル１の周方向Ｔ１に相互に係止し合って脱落しないように複数の耐火物２を周方向Ｔ１に嵌め合わせて、炉壁３が形成されている。
【００２３】
次に、本実施形態のロータリーキルンＡの炉壁補修方法においては、図４（ａ）に示すように、まず、耐火物２の初期の厚さをＨｎとし、炉壁補修を要する管理値として耐火物２の厚さＨｍを予め設定する。さらに、Ｈｎ＞Ｈｒ＞Ｈｍの関係を満たす耐火物２の厚さＨｒを予め設定しておく。耐火物２の厚さＨｒは、炉壁補修によって回復させる炉壁３の厚さになる。
【００２４】
ここで、ロータリーキルンＡを運転すると、図４（ｂ）に示すように、長期にわたって高温にさらされることによる劣化、産業廃棄物等の原料を焼却、熔融した際に発生するスラグ成分等によって、炉壁３が徐々に損傷（損耗）してゆく。
【００２５】
そして、本実施形態のロータリーキルンＡの炉壁補修方法では、図４（ｂ）に示すように、厚さが管理値Ｈｍを下回る耐火物２が検知された際に、従来のように全ての耐火物２を新品の耐火物２に交換し、炉壁３を形成し直すのではなく、図４（ｃ）に示すように、厚さＨｒを下回る耐火物２のみを撤去して炉壁３を部分的に解体し、図４（ｄ）に示すように、この耐火物２を撤去した部分に、厚さがＨｒの新たな耐火物２（４）を設置して炉壁３を補修する。
【００２６】
このようにすると、損傷が比較的大きな耐火物２のみを交換して炉壁３の補修が行え、従来のように全ての耐火物２を新品の耐火物２に交換する場合と比較し、補修に要する準備期間及び工事期間が短期化することになる。また、使用済み耐火物２の発生量も少なくて済む。
【００２７】
一方、このような補修を複数回繰り返すと、厚さＨｒを下回る耐火物２を撤去して部分的に解体する炉壁３の面積範囲が徐々に大きくなってゆく。これに対し、本実施形態のロータリーキルンＡの炉壁補修方法では、補修工事毎に、厚さＨｒを下回る耐火物２を撤去して部分的に炉壁３を解体して補修する場合と、全ての耐火物２を撤去して炉壁３の全てを形成し直す場合の経済比較や、ロータリーキルンＡの運転条件、運転計画等を基にして、炉壁３の全てを形成し直す際の面積範囲の大きさを予め設定しておく。
【００２８】
そして、厚さＨｒを下回る耐火物２を撤去して部分的に解体する炉壁３の面積範囲が予め設定した面積範囲を超える場合に、炉壁３の全炉修を行うようにする。このように全炉修の要否の判断を行うことにより、効率的且つ経済的に炉壁３の補修が行えることになる。なお、例えば、厚さＨｒを下回る耐火物２の面積が全炉壁３の半分の面積範囲を超えた場合に、全ての耐火物２を撤去して炉壁３の全てを形成し直すようにしてもよい。
【００２９】
ここで、上記のようにロータリーキルンＡの炉壁３の補修を行う際に、定期的に耐火物２の厚さを計測（検知）し、耐火物２の厚さが管理値Ｈｍを下回ったか否かを判別するとよい。
【００３０】
また、使用している耐火物２の厚さは、炉によって異なるため、厚さＨｒを管理値の厚さＨｍに近い数値に設定せざるを得ない場合もある。この場合には、補修後、耐火物２の厚さが早期に管理値Ｈｍを下回り、補修の頻度が高くなるおそれがある。このため、耐火物２の初期の厚さＨｎを十分に確保しておく対策を講じておくことが好ましい。すなわち、例えば、初期の厚さＨｍが３５０ｍｍの耐火物２を、管理値Ｈｍを１００ｍｍで使用している炉において、厚さＨｒを１７５ｍｍに設定とすると、補修後の損傷しろが７５ｍｍしかなくなり、補修の頻度が高くなってしまう。このため、予め初期の厚さＨｍを４００ｍｍ以上にして大きく確保するようにし、厚さＨｒを２００ｍｍ以上に大きく設定できるようにしておく。このようにすれば、補修後の損傷しろを１００ｍｍ以上確保することができ、補修の頻度を低く抑えることが可能になる。
【００３１】
また、本実施形態のロータリーキルンＡの炉壁補修方法においては、図５（ａ）、図６（ａ）に示すように、厚さＨｒをＨｒ＝Ｈｎ／２とし、厚さＨｎの初期の耐火物２を厚さ方向に二等分に切断し、この厚さがＨｒの耐火物片４ａ、４ｂを新たな耐火物４として用いて、炉壁３の補修を行うようにしてもよい。そして、この場合には、通常時在庫として所有している厚さがＨｎの耐火物２を、補修用の耐火物４として使用することができる。
【００３２】
一方、鉄皮シェル１の内周面１ａを被覆できるように、耐火物２が鉄皮シェル１の内周面１ａの曲率に合わせて平面視台形状に形成されている。このため、耐火物２を厚さ方向に二等分した場合には、炉壁３の内周面を形成する先端面側の切片、炉壁３の外周面側に配される後端面側の切片の長さが異なる２つの耐火物片４ａ、４ｂ（大きさが異なる２つの耐火物片）が形成されることになる。そして、大きさが小さい耐火物片４ａを新たな耐火物４に用いて補修を行うと、図５（ｂ）に示すように、耐火物４（４ａ）のせりが不足し、鉄皮シェルの周方向に隣り合う耐火物の相互に係止し合う力が不足して、脱落（抜け落ち）が生じやすくなる。
【００３３】
これに対し、本実施形態のロータリーキルンＡの炉壁補修方法を適用し、且つ耐火物２を厚さ方向に二等分した耐火物片４ａ、４ｂを用いて補修を行う場合には、例えば、図５（ａ）に示すように、厚さを１としたとき、上端の幅（炉の内周面側の周方向Ｔ１の幅寸法）が０．２４、下端の幅（炉の外周面側の周方向Ｔ１の幅寸法）が０．２８、奥行き（炉の軸方向Ｏ１の幅寸法）が０．４３である従来の耐火物２に対し、ａ＞０．２４、ｂ＞０．２８、ｃ＞０．４３かつａ×ｃの値が従来の０．２４×０．４３から大きく逸脱しないようにａ、ｂ、ｃの値を定め、図６（ａ）に示すように、上端の幅がａ、下端の幅がｂ、奥行きがｃの耐火物２を用いることが好ましい。すなわち、予め炉の周方向Ｔ１の幅寸法を大きくして耐火物２を形成しておくことで、図６（ｂ）に示すように、耐火物２を厚さ方向に二等分し、大きさが小さい耐火物片４ａを新たな耐火物４に用いて補修を行う場合であっても、耐火物４のせりを確保することが可能になり、脱落を抑止することが可能になる。
【００３４】
また、周方向Ｔ１に隣り合う耐火物４の間にモルタル等を塗布しながら耐火物４を設置することで、せりが不十分であってもある程度不整合を吸収して脱落しにくくすることが可能であるが、やはり、上記のように耐火物４の周方向Ｔ１の幅寸法を大きくし、せりを確保することが脱落をより確実に防止する上で得策である。
【００３５】
なお、このように周方向Ｔ１の幅寸法を大きくした場合であっても、耐火物２を二等分しているため、また、奥行きを小さくすることで耐火物４の重さを低く抑えることができるため、耐火物４を設置する際の作業性を損なうことはない。
【００３６】
したがって、本実施形態のロータリーキルンＡの炉壁補修方法においては、厚さが管理値Ｈｍを下回る耐火物２が検知された際に、厚さＨｒを下回る耐火物２を撤去し、この耐火物２を撤去した部分に、厚さがＨｒの新たな耐火物４（２）を設置して炉壁３を補修するようにしたことで、損傷が比較的大きな耐火物２のみを交換して炉壁３の補修を行うことができる。
【００３７】
このため、従来のように全ての耐火物２を新品の耐火物２に交換する場合と比較し、補修に要する準備期間及び工事期間を短期化することが可能になるとともに、炉壁補修に要する経済的負担を軽減することが可能になる。また、使用済み耐火物２の発生量が少なくなるため、その処理に要する経済的負担を軽減することもできる。これにより、従来と比較し、ロータリーキルンＡのランニングコストを抑えることが可能になる。
【００３８】
また、図４（ｃ）、図４（ｄ）に示すように、厚さＨｒを下回る耐火物２を撤去し、この耐火物２を撤去した部分に、厚さがＨｒの新たな耐火物４を設置して炉壁３を補修するため、新たな耐火物４を部分的に交換しても、段差（大きな段差）ができることがない。このため、熔融式のロータリーキルンＡであっても、熔体（熔融した原料）が段差で堰き止められてしまったり、段差で熔体が急激に流下して耐火物２、４が局部的に損耗してしまう等の不都合が生じることを確実に防止できる。
【００３９】
また、厚さＨｒを下回る耐火物２を撤去して部分的に炉壁３を解体して補修する場合と、全ての耐火物２を撤去して炉壁３の全てを形成し直す場合の経済比較等を基にして、全ての耐火物２を撤去し炉壁３の全てを形成し直す面積範囲を設定しておく。そして、予め厚さＨｒを下回る耐火物２を撤去して部分的に解体する炉壁３の面積範囲が予め設定した面積範囲を超える場合に、炉壁３の全炉修を行うようにする。これにより、効率的且つ経済的に炉壁３の補修を行うことが可能になる。
【００４０】
さらに、厚さＨｒをＨｒ＝Ｈｎ／２とし、厚さＨｎの耐火物２を厚さ方向に二等分した耐火物片４ａ、４ｂを新たな耐火物４として用いることにより、通常時在庫として厚さがＨｎの耐火物２のみを所有し、この耐火物２を切断して二等分するだけで、急遽炉壁３の補修が必要になった場合であっても直ちに且つ柔軟に対応することができる。このため、補修用の耐火物を別途保有しておく必要がない。
【００４１】
以上、本実施形態のロータリーキルンの炉壁補修方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００４２】
１      鉄皮シェル（胴体）
１ａ    内周面
２      耐火物
３      炉壁
４      耐火物（補修用耐火物）
４ａ    耐火物片
４ｂ    耐火物片
Ａ      ロータリーキルン
Ｏ１    軸方向
Ｔ１    周方向
【図１】
0005699861.tif 000002
【図２】
0005699861.tif 000003
【図３】
0005699861.tif 000004
【図４】
0005699861.tif 000005
【図５】
0005699861.tif 000006
【図６】
0005699861.tif 000007