(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼若しくは合金鋼から作られた、発電プラント又は廃棄物焼却プラントのボイラ区域用の構成要素であって、外側が電気めっきによって形成された、１〜５ｍｍの層厚を有する、単一の連続したＮｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｐ及びＮｉ−Ｓｉからなるグループのニッケル合金層によって被覆されていることを特徴とする構成要素。
【請求項２】
前記ニッケル合金層の層厚が１〜２．５ｍｍである請求項１記載の構成要素。
【請求項３】
構成要素が管、管束、フィン壁又はダイヤフラム壁である請求項１又は２記載の構成要素。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、発電プラントまたは特殊廃棄物焼却プラントを含む廃棄物焼却プラント、ならびに腐食性、摩擦性の負荷等が早期の損傷を引き起こしうるようなプラントのボイラ区域用の構成要素に関する。
【０００２】
発電プラントまたは廃棄物焼却プラントのような焼却設備は、常に供給設備、熱利用および煙道ガス洗浄プラントのような前置型および後置型の設備と組合せてのみ目的を果たすので、全体の自由な利用を可能ならしめるためには全ての個別的構成要素の運転準備態勢が整っていることが重要である。固形状の燃料または固形状の産業廃棄物または特殊廃棄物ならびに家庭ごみの焼却時に、前記のようなプラントは、通例は固形状の燃料のための供給システムと、ロータリキルンもしくはシャフト炉の形態による炉と、必要な場合は後燃焼室と、廃熱利用のための蒸気ボイラと、煙道ガス洗浄装置と、煙突とからなっている。炉内の燃焼温度は、燃焼材料について１時間までの滞留時間で約８００〜１２００℃の間にある。発生する煙道ガスは、燃焼室からボイラ煙道を経由して除塵プラントに向けて冷却されなければならず、その際に連続温度差は８００℃にまでなることがある。煙道ガスは未処理ガスとして１００００ｍｇ／ｍ３以上までの塵埃をガス中に含有し、浄化されて清浄ガスとなっても依然として１００ｍｇ／ｍ３までの塵埃をその清浄ガス中に含有しうるので、平均温度範囲においてこれらの煙道ガス成分の堆積が管、管束、フィン壁等のような水または蒸気を案内する熱搬送システムに生じることは避けることができない。塵埃成分は、鋼もしくは合金鋼等からなる構成要素上に石状の被覆層に焼成し、これが一方で熱搬送を妨害し、かつ他方では、煙道ガス中に含有されるＨＣｌおよび他の物質類が該被覆層の中にも含有されており、かつそこで鋼の塩化物腐食を引き起こすので、非常に激しい腐食を促進する。腐食による化学的侵食のほかに、煙道ガス中に含有される塵埃等によって、さらに摩擦による機械的侵食もあり、その際に摩擦性の摩耗は、たとえばロストランド管（火格子周壁管）でも燃焼物自体によって生じうる。
【０００３】
発電プラントまたは廃棄物焼却プラントにおいては、そのためボイラ区域内で定期的に管または管束のような構成要素が摩擦性または腐食性の摩耗のために分解および交換されなければならず、これは、通例は全プラントの一時的な閉鎖を意味し、かつ、調整されていない稼動準備態勢と相侯って、プラントあたりの年間費用が数１０万ドイツマルクのオーダーで発生する。すでに、この問題には、たとえば新規のニッケル合金のような他の材料の使用によって対処することが試みられており、ＥＰＯ８１９７７５には、良好な耐食性および加工性を有するとされている低減した含量のニオブを用いるニッケルークロムー鉄合金が記載されている。ＥＰＯ９２８６５８からは、金属担体上に溶射することができるＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｆｅ合金が公知である。また、この合金も常法による合金よりも高い耐食性を有するとされている。増大した耐食性を有するもう１つのＮｉ−Ｃｒ−Ｃｏ合金は、ＰＣＴ出願ＷＯ９７／４３４５７に記載されている。摩耗箇所を有する金属管の修理のために、ＥＰＯ７２９５２２は、たとえばニッケル、クロム、銅または鉄を基材とする市販の合金の前記のような管の内壁に電気めっきにより被覆加工を施すことを開示している。この方法により、典型的に１０〜５０ｍｍの間の直径を有する管内の摩耗箇所を修理することができ、その際に修理箇所は約５〜９００ｍｍの長さに亘ることが可能である。さらに、電気めっきによって被覆される修理合金は、層厚および双晶粒界に関する特別の条件を満たさなければならない。ＰＣＴ出願ＷＯ９８／０９７５１から、さらに焼却プラント用の管類が公知であり、これらは特別の合金鋼からなる内部の管成分と、特殊のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ−Ｎｂ−Ｆｅ合金からなる外部の成分とからなり、その際にこの両成分が冶金的結合を介して、特にオスプレイ（Ｏｓｐｒｅｙ）法によって結合される。
【０００４】
出版物等で提案されている特殊合金は比較的高価であり、その結果該特殊合金は実際上ほとんど使用されていない。例えば、ＥＰＯ７２９５２２にも記載されている、「クラッディング」とも呼ばれる積層溶接法だけは、実際に幾つかの適用を見い出しているが、しかし耐用期間は条件付きでのみ期待程度に改善することができ、特に湾曲部および直管等の溶接を必要とする。
【０００５】
ＤＥ１９８３１１７３は、２層または多層が管または管束上に吹きつけられ、かつ後から焼結される方法に関する。
【０００６】
ＤＥ３５１９４３８は、ニッケル層が拡大による管板の中の管の固定後に電気分解によって行われる方法を開示する。
【０００７】
従って、依然として腐食性または摩擦性の破損に対して明らかにより高い耐性を有し、かつ製造工程で付加的な溶接継目なしに製造することができる、発電プラントまたは廃棄物焼却プラント等のボイラ区域用の構成要素に対する需要が存在する。
【０００８】
この課題の解決のために、本発明は、鋼若しくは合金鋼から作られた、発電プラントまたは廃棄物焼却プラントのボイラ区域用の構成要素であって、外側が電気めっきによって形成された、１〜５ｍｍの層厚を有する、単一の連続したＮｉ−Ｃｏ、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｐ及びＮｉ−Ｓｉからなるグループのニッケル合金層によって被覆されていることを特徴とするものである。
【０００９】
全く驚くべきことに、現在、このような構成要素の耐用期間を数倍にするために、それら構成要素の外側に電気めっきによって連続的に被着されるべき単一の層としては、純ニッケルもしくはニッケル合金、特に約１〜２．５ｍｍの比較的薄い層厚を有するＮｉ−Ｃｏ合金からなる層で充分であることが確認された。明らかに、このような電気めっきによって形成されたニッケル被覆は、全ての温度範囲において摩擦性の摩耗を阻止するのみならず、全く驚くべきことに、それによって平均の温度範囲でも構成要素上の飛塵の堆積と、それに条件づけられた塩化物腐食とが大幅に阻止されることが確認された。廃棄物焼却プラントでの実験は、消耗率が本発明にしたがって処理された管類の場合、同じ使用期間中に同じ場所で１／４年以内に１．５ｍｍまでの消耗を有する非保護管類に比べ、実質的にゼロに等しくなったことが示された。この管類の表面に全く塵埃が固着しなかったので、洗浄費用も将来に向けて著しく少なくなることが期待できる
【００１０】
ニッケルめっきは、電気めっき技術の最古の方法に属しており、かつ長い間種々の変形で使用されている。鋼または合金鋼からなる被電気めっき構成要素は、その場合に陰極として接続される。ニッケルめっきの場合は、陽極材料として、これが不動態化のために特別の電解質の中にのみ溶解されうるので、通例は、電解ニッケルは使用されない。通例は、硫酸ニッケルおよび少量の塩化ニッケルと、ホウ酸またはクエン酸とからなる混合物を用いて処理される。適用可能の方法は先行技術であり、かつ当業者に公知である。
【００１１】
電気めっきによって形成された外部被覆は、純ニッケルからなってよく、または、それぞれの温度および他の周辺要件等によって、ニッケル合金からなってもよい。たとえばロストランド管用には、そのより大きい耐摩耗性のためにＮｉ−Ｃｏ合金の使用が有利になる。同様に、Ｎｉ−Ｍｏ、Ｎｉ−Ｐまたはある一定の濃度の希土類金属を有する合金類を特別の目的のために使用してもよい。
【００１２】
ニッケルめっき処理は、管類および管束類のみならず、加熱コイル、フィン壁、ダイアフラム壁等のような他のプラント部分についても実施するとよい。
【００１３】
ニッケルめっきは広範囲に無応力の被覆層の形成を可能にする方法である。さらに、必要に応じて、ニッケルめっきがその際に損傷されることなく、プラント部分を溶接によって接合することが可能である。
【００１４】
本発明特有の利点は、ボイラ区域内の負荷された構成要素の耐用期間をたしかに数倍にすることができ、かつそれによって、さもないと避けられない、プラントの運転の中断を同様に大幅に低減し、かつその停止が事前に計画可能になることである。費用削減の額については、たとえば２基のボイラ（各ボイラ１６０．０００トン）を備えたルーゲンベルガーダムのような３２０．０００トンのプラントの場合のように、そのための経験値が不足しているので、まだ直接的に明言することができない。しかし、ニッケルめっきによって上昇した価格は、すでに＞２年後に減価償却されていることが想定される。少なくとも８〜１０年の寿命改善が見込まれる。
【００１５】
加えて、前記の如き特有の長所を有する本発明の構成要素にあっては、従来例のものと異なり、粒子が堆積して残ることがないか、或いはそれらの粒子が本質的に構成要素に付着しなくなることに現れる拡大された効果を有することが判明している。専門用語では、この達成された特別の効果は、いわゆる蓮満開効果（Ｌｏｔｕｓｂｌｕｔｅｎｅｆｆｅｋｔ）とも呼ばれる。
【００１６】
さらにまた、上記の如き特殊な被覆層の有する利点ないし長所によって、発電プラントまたは廃棄物焼却プラントの効率が、清浄に維持された前記構成要素による良好な熱伝達に基づき決定的に改善できることが判明している。さらには、この改善された効率によって全加熱出力が低減され、かつそれによって環境を汚染するＣＯ２ガスの排出量を明らかに減少させることが可能となる。