(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
転化器の出側に配設されて該転化器から排出されるＳＯ3ガスが流通するダクトであって、Cr、NiおよびMoを含有する耐熱性ステンレス鋼からなる風道部と、前記風道部内に配設されかつ前記耐熱性ステンレス鋼からなる補強支柱と、前記風道部の外面に配設されて前記風道部の外面からの高さｔ1が50〜250mm の範囲内を満足しかつ前記耐熱性ステンレス鋼からなる補強リブと、前記風道部の外面を被覆しかつ前記風道部の外面からの厚さｔ2が 150〜300mm の範囲内を満足する保温材とを有し、かつ前記補強リブの高さｔ1と前記保温材の厚さｔ2がｔ2≧ｔ1＋50mmを満足することを特徴とするダクト。  
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス中に含まれるＳＯ2 を触媒によってＳＯ3 に転換する転化器の出側に配設されて、ＳＯ3 含有ガスを転化器から熱交換器へ送給するダクトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、硫化鉱を原料とする製錬炉（たとえば銅製錬で用いる自溶炉等）から発生するガスにはＳＯ2 が含まれている。このようなガス中に含有されるＳＯ2 は、触媒を用いてＳＯ3 に転換し、硫酸の製造原料として回収される。ガス中のＳＯ2 を回収するにあたって、転化器を用いてＳＯ2 をＳＯ3 として回収した後、 さらにＳＯ3 から硫酸を製造する技術が広く知られている。
【０００３】
転化器は触媒によってガス中のＳＯ2 をＳＯ3 として回収する装置であるが、ＳＯ2 からＳＯ3 に転化するにあたっては、転化器入口温度が 400〜450 ℃必要であり、触媒との反応熱により、さらに高温（約 600℃）となるため、熱交換器に送給して排熱を回収した後、硫酸酸製造工程に送給される。
図３は、ＳＯ3 含有ガスを転化器から熱交換器へ送給するために転化器の出側に配設される従来のダクトの例を模式的に示す斜視図である。
【０００４】
風道部１は、その中を流通する高温のガスによって昇温されて変形するのを防止することを目的として、風道部１内に複数個の補強支柱２が配設され、風道部１の外面に補強リブ３が配設される。補強支柱２や補強リブ３は、通常、溶接によって風道部１に固定される。これらの風道部１，補強支柱２および補強リブ３には高温強度および耐クリープ性が要求されるので、耐熱性のCr−Ni系鋼材が広く使用されている。
【０００５】
さらに風道部１の外面は保温材４で被覆される。風道部１の外面を保温材４で被覆した状態の補強リブ３近傍の部分断面図を図４に示す。
補強リブ３の高さｔ1 （すなわち風道部１外面から補強リブ３先端までの距離）と保温材４の厚さｔ2 （すなわち風道部１外面から保温材４表面までの距離）は、図４に示すように、ほぼｔ1 ＝ｔ2 である。したがって、補強リブ３先端は保温性が劣り、大気によって冷却される。
【０００６】
その結果、下記のような問題が生じる。
(1) 補強リブ３先端が局部的に冷却されるので、補強リブ３の溶接部に熱応力が発生して亀裂が生じる。
(2) 風道部１が変形するので、補強支柱２の溶接部に亀裂が生じる。
(3) 風道部１の振動によって補強支柱２の溶接部に亀裂が生じる。
【０００７】
そこで補強リブ３先端の保温性を向上することを目的として、保温材４の厚さｔ2 を増大することも考えられる。 しかし保温材４の厚さｔ2 を増大すると、ダクト全体の質量が増大するので、風道部１は高温のガスによって昇温されて変形しやすくなる。風道部１が変形すると、 補強支柱２や補強リブ３の溶接部に亀裂が生じて、ガス漏れの原因になる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題を解決し、補強リブの局部的な冷却を防止し、変形や亀裂の発生を抑制できるダクトを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、転化器の出側に配設されてその転化器から排出されるＳＯ3ガスが流通するダクトであって、Cr、NiおよびMoを含有する耐熱性ステンレス鋼からなる風道部と、風道部内に配設されかつ耐熱性ステンレス鋼からなる補強支柱と、風道部の外面に配設されて風道部の外面からの高さｔ1が50〜250mm の範囲内を満足しかつ耐熱性ステンレス鋼からなる補強リブと、風道部の外面を被覆しかつ風道部の外面からの厚さｔ2が 150〜300mm の範囲内を満足する保温材とを有し、かつ補強リブの高さｔ1と保温材の厚さｔ2がｔ2≧ｔ1＋50mmを満足するダクトである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、ＳＯ3 含有ガスを転化器から熱交換器へ送給するために転化器の出側に配設される本発明のダクトの例を模式的に示す斜視図である。
風道部１は、その中を流通する高温のガスによって昇温されて変形するのを防止することを目的として、風道部１内に複数個の補強支柱２が配設され、風道部１の外面に補強リブ３が配設される。さらに風道部１の外面は保温材４で被覆される。風道部１の外面を保温材４で被覆した状態の補強リブ３近傍の部分断面図を図２に示す。
【００１２】
本発明のダクトを構成する風道部１，補強支柱２および補強リブ３には、優れた高温強度および耐クリープ性を有するCr，Ni，Moを含有する耐熱性ステンレス鋼を使用する。Cr−Ni−Mo系耐熱性ステンレス鋼を使用することによって、従来のダクトに比べて補強リブ３の高さｔ1 を減少できる。すなわち補強リブ３の高さｔ1 が50mm未満では、風道部１を補強する効果が得られない。 一方、 250mm を超えると、 後述する保温材４の保温効果が補強リブ３の先端で十分に得られない。したがって本発明では、補強リブ３の高さｔ1 は50〜250mm の範囲内を満足する必要がある。 なお、好ましくは 100〜150mm である。
【００１３】
補強リブ３の高さｔ1 を減少すると、補強リブ３が軽量化される。したがって従来のダクトに比べて保温材４の厚さｔ2 を増加して、保温性を向上できる。すなわち保温材４の厚さｔ2 が 150mm未満では、ダクトおよび補強リブ３先端で十分な保温効果が得られない。 一方、  300mmを超えると、 ダクト全体の質量が増大するので、風道部１が変形しやすくなる。したがって本発明では、保温材４の厚さｔ2 は 150〜300mm の範囲内を満足する必要がある。 なお、好ましくは 200〜300mm である。ただし補強リブ３の先端の保温性を確保するため、ｔ2 ≧ｔ1 ＋50mmを満足するものとする。
【００１４】
また、補強支柱２にも優れた高温強度および耐クリープ性を有するCr，Ni，Moを含有する耐熱性ステンレス鋼を使用するので、補強支柱２の本数を削減できる。ダクトの軽量化にあたっては、補強支柱２の本数を削減する方が、 補強支柱２の断面積を減少するより好ましい。 その結果、 亀裂発生の起点となる溶接部を削減できる。
【００１５】
本発明においては、保温材４は特定の材質に限定しない。たとえば、 ガラス繊維やパーライト等の従来から知られている保温材を使用できる。
このようにして補強リブ３の高さｔ1 を減少し、保温材４の厚さｔ2 を増加することによって、補強リブ３先端の上側にも十分な量の保温材４を被覆できる。したがって補強リブ３先端の極部的な冷却を防止し、変形や亀裂の発生を抑制できる。その結果、 補強支柱２の数を削減することができ、ダクトの一層の軽量化に効果を発揮するばかりでなく、風道部１内の通気性も改善される。
【００１６】
【実施例】
図１に示すダクトを転化器（図示せず）の出側に配設して、ＳＯ3 を含有する約 600℃のガスを転化器から高温熱交換器（図示せず）へ送給した。風道部１，補強支柱２および補強リブ３には、Cr：18質量％，Ni：12質量％，Mo： 2.5質量％を含有する耐熱性ステンレス鋼（ＪＩＳ規格 SUS316 相当）を使用し、補強リブ３の高さｔ1 は100mm とした。保温材４はパーライトを使用し、保温材４の厚さｔ2 は200mm とした。なお、補強支柱２は４本とした。これを発明例とする。
【００１７】
一方、比較例として、図３に示すダクトを転化器（図示せず）の出側に配設して、ＳＯ3 含有ガスを転化器から高温熱交換器（図示せず）へ送給した。風道部１，補強支柱２および補強リブ３には、Cr：18質量％，Ni：８質量％を含有するステンレス鋼（ＪＩＳ規格 SUS304 相当）を使用し、補強リブ３の高さｔ1 は150mm とした。保温材４はパーライトを使用し、保温材４の厚さｔ2 は150mm とした。なお、補強支柱２は４本とした。
【００１８】
発明例と比較例について、転化器を稼動させながらダクトから生じるガス漏れの有無を調査した。その結果、 発明例では、 転化器を 1.5年以上稼動してもダクトからガス漏れは生じなかった。 しかし比較例では、 転化器を 0.5年稼動するとダクトからガス漏れが生じた。このガス漏れは、補強リブ３や補強支柱２の溶接部に生じた亀裂からガスが漏れたものである。
【００１９】
このようにして本発明では、補強リブ３先端の局部的な冷却を防止して、変形や亀裂の発生を抑制できることが確かめられた。
【００２０】
【発明の効果】
本発明では、転化器から熱交換器にガスを送給するダクトの変形や亀裂を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のダクトの例を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明のダクトの補強リブ近傍を模式的に示す部分断面図である。
【図３】従来のダクトの例を模式的に示す斜視図である。
【図４】従来のダクトの補強リブ近傍を模式的に示す部分断面図である。
【符号の説明】
１  風道部
２  補強支柱
３  補強リブ
４  保温材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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