(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内部に配置される水管壁と、その水管壁を保護する耐火耐熱ブロックとを有する水管壁保護構造であって、前記水管壁の隣り合う水管と水管とをつなぐフィンに固定された支持ボルトまたは支持フックへ環装する金属台座を有し、前記金属台座を介在させることで前記水管壁と前記耐火耐熱ブロックとの間に互いに力を及ぼし合わない空隙を形成するとともに、隣り合う前記耐火耐熱ブロックどうしの間にも空隙を形成し、これら空隙に耐火モルタルが充填されていることを特徴とする水管壁保護構造。
【請求項２】
金属台座は、フィンに溶接され固定されていることを特徴とする請求項１記載の水管壁保護構造。
【請求項３】
金属台座は、炭素鋼を使用していることを特徴とする請求項１又は２記載の水管壁保護構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉などの炉内部に配置される水管を保護する耐火耐熱構造の水管壁保護構造に係り、特に、水管壁との間に空隙を設けた状態で耐火耐熱ブロックを配置した水管壁保護構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉では、内部で塩基性の腐食性ガスが発生するので、炉内部に配置される水管をこの腐食性ガスから保護するための構造が必要とされる。
【０００３】
このような構造として、例えば、特許第２９８６９１７号公報に開示されている水冷壁管ブロック構造が知られている。これは、図１１に示すように、複数並んで配置された水管１，１と、隣り合う水管１，１同士をつなぐフィン２とからなる水管構造を保護するための耐火耐熱ブロック３（以下、これをブロックと称する）が取付けられ、このブロック３の一面に水管１の形状に合わせて２つの半円弧状の溝部４，４がそれぞれ成形してある。
【０００４】
また、フィン２と接触し、かつ溝部４，４の間であるブロック３の中央部に山部５をせり上げて高くし、山部５の頂上部６でブロック３をフィン２に接触させ固定する構造としてある。この構造では、山部５の頂上部６がフィン２に接触し、水管１とブロック３とは、直接接触しない構造となっている。
【０００５】
上記するブロック構造では、山部５において図示省略のボルトなどによって、ブロック３がフィン２に固定されている。この構造によれば、水管１が熱膨張しても水管１とブロック３とが直接接触していないので、水管１の熱膨張に起因するブロック１の破損の問題が解決される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示す構造では、ブロックの山部をせり上げた形状としなければならないために、ブロックの成形時に下記のような問題が発生する。一般に当該技術に用いられる耐火ブロックの成形は、耐火セラミックス材料の粉体を型に入れ圧力を加えることで行われる。
【０００７】
この際、図１１に示すような特に山部をせり上げたような形状では、圧力を加えた際にせり上げた部分（先細りした部分）に特に密に粉体が充填される状態となってしまい、ブロック全体の密度の均一性に大きなバラツキが生じてしまう。
【０００８】
このことは、ブロックの熱伝導の不均一性や耐食性の低下の要因となる。また、部分的に強度が弱くなったり、クラックが発生し易くなる要因ともなる。
本発明は、水管壁と耐火耐熱ブロックとの間に互いに力が及ぼし合わない空隙を有する水管壁保護構造において、上述したような耐火耐熱ブロックの成形時の不都合がなく、また、取付け精度を確保できる構造を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明は、炉内部に配置される水管壁と、その水管壁を保護する耐火耐熱ブロックとを有する水管壁保護構造であって、前記水管壁の隣り合う水管と水管とをつなぐフィンに固定された支持ボルトまたは支持フックへ環装する金属台座を有し、前記金属台座を介在させることで前記水管壁と前記耐火耐熱ブロックとの間に互いに力を及ぼし合わない空隙を形成するとともに、隣り合う前記耐火耐熱ブロックどうしの間にも空隙を形成し、これら空隙に耐火モルタルが充填されていることを特徴とする。
【００１０】
第２の発明は、金属台座は、フィンに溶接され固定されていることを特徴とする。
【００１１】
第３の発明は、金属台座は、炭素鋼を使用していることを特徴とする。
【００１２】
【作用】
本発明の第１から第３の発明によると、金属台座を環装させた支持ボルトまたは支持フックでもって、水管壁に耐火耐熱ブロックを支持させる。これにより、耐火耐熱ブロックが水管壁から持ち上げられた状態となり、水管壁と耐火耐熱ブロックとの間に互いに力を及ぼし合わない空隙を有する水管壁保護構造を構築することができる。
【００１３】
また、水管壁側やブロック側に寸法の狂いがあっても金属台座の寸法を調整することで、正確な取付け寸法精度を確保することができる。そして、金属台座によって水管壁と耐火耐熱ブロックとの間に隙間が確保されるので、耐火耐熱ブロックの山部を特にせり上げた構造とする必要がなく、耐火耐熱ブロックの成形時における不都合が回避される。
【００１４】
加えて、第２の発明によると、金属台座がフィンに溶接によって固定されるので、ブロックの固定作業をより簡単に行うことができる。さらに第３の発明によると、金属台座はフィンと同じ炭素鋼であるから、その溶接部の信頼性が向上する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面により説明する。図１は、支持ボルトを設けた水管壁の一例を示す概略斜視図、図２は、本発明に用いる耐火耐熱ブロックと金属台座との一例を示す斜視図、図３は、同金属台座の例を示す斜視図、図４は、同金属台座の使用状態の一例を示す横断面図、図５は、同縦断面図、図６は、支持フックを設けた水管壁の一例を示す概略斜視図、図７は、本発明に用いる耐火耐熱ブロックと金属台座との他例を示す斜視図、図８は、同金属台座の例を示す斜視図、図９は、同金属台座の使用状態の一例を示す横断面図、図１０は、同縦断面図である。
【００１６】
最初に、第１実施形態としてボルトタイプの例を説明する。
図１は、フィンに支持ボルトが溶接されている水管壁を示す図面であり、そのフィン１０１には、支持ボルト１０２，１０２，…が複数溶接されている。また、複数の水管１０３ａ，１０３ｂ，…がフィン１０１につながれている。
【００１７】
図２には、本発明に使用する耐火耐熱ブロック（以下、単にブロックと称する）１０４の一例が示されている。このブロック１０４は、表面に水管１０３ａ，１０３ｂを抱え込めるような断面形状が半円弧状の溝部１０５が２つ形成され、この溝部１０５，１０５との間に山部１０６が設けられている。この図示では、山部１０６は、前後両端部まで延出しているが、前後両端部まで延びている必要はなく、中途で途切れていて山部１０６より低くても構わない。
【００１８】
そして、この山部１０６の中央部には、その表裏面に通じるボルト穴１０７が穿設してあり、裏面側に径大な凹部１０８が設けてある。この凹部１０８は、円形状或いは角形状など任意な形状にできる。また、ブロック１０４の左右両端部に前記山部１０６と同じ高さの突条部１０９，１０９が形成されている。
【００１９】
この図２に示すブロック１０４は、図１に示す水管１０３ａ，１０３ｂとをつなぐ上記フィン１０１に、次に説明する金属台座１２１を介在させて取付けられる。
【００２０】
図２及び図３に示すように、金属台座１２１は、所定の厚みを有する筒状の金具からなる。形状としては、平面形状が円形や四角形、六角形などの角形状の任意な中空体を挙げることがきる。図３（ａ）は平面形状が円形状をなす金属台座１２１、図３（ｂ）は平面形状が四角形状の金属台座１２１ａ、図３（ｃ）は平面形状が六角形状の１２１ｂをそれぞれ示している。この金属台座１２１は、フィン１０１と同じ炭素鋼で構成することが好ましい。また、その中空穴１２２は、単なる中空でもよいが、雌ネジを設けた雌ネジ部としてもよい。
【００２１】
ここで、金属台座１２１の使用例を説明する。まず、図１に示すような状態において、支持ボルト１０２に金属台座１２１の中空穴１２２を通し、金属台座１２１を支持ボルト１０２に環装させる。そして、この金属台座１２１の上面側をフィン１０１に当接して溶接を施し、金属台座１２１とフィン１０１とを固定する。なお、金属台座１２１ａ，１２１ｂを使用する場合も実質的に同じであるから、その説明を省略する。また、上記するように、金属台座１２１の中空穴１２２に雌ネジ部を設けた場合には、支持ボルト１０２のねじ部と螺合し合うことより、金属台座１２１が容易に離脱したり、損失しないなどの利点がある。
【００２２】
次に、図２に示す耐火耐熱ブロック１０４を取付け、図４に示す状態を得る。まず、耐火耐熱ブロック１０４の取付け面に耐火モルタルを多めに塗る。そして、溝部１０５，１０５が、水管１０３ａ，１０３ｂを抱え込むように、支持ボルト１０２へブロック１０４のボルト穴１０７を通して、ブロック１０４を取付ける。さらに、凹部１０８内で支持ボルト１０２をナット１１１で締付ける。こうして図４に示す状態が得られる。図４では、ナット１１１はキャップ１１５で塞がれ、凹部１０８には耐火モルタル１１６が充填されている。
【００２３】
図３に示すように、金属台座１２１の底面１２３の直径Ｌを山部１０６の横幅ｌより大きめに形成することにより、使用時にブロック１０４における山部１０６の頂上面１１０より金属台座１２１の底面１２３が左右両端部から突出させるようにすることが好ましい。このように形成することにより、ブロック１０４の頂上面１１０が金属台座１２１に対して安定して当接される。
【００２４】
金属台座１２１を介在することによって、図４及び図５に示すようにブロック１０４の山部１０６とフィン１０１とが、直接接触しない空隙１１２が形成される。さらに、水管１０３ａ，１０３ｂとブロック１０４の溝部１０５，１０５との間にも空隙１１３が形成される。この空隙１１３が存在することで、水管１０３ａ，１０３ｂが熱膨張してブロック１０４に力が加わり、ブロック１０４が破損してしまうことが防止される。なお、この空隙１１２及び１１３には、ある程度の柔軟性を有する耐火モルタル１１４が充填されている。
【００２５】
また、金属台座１２１を、フィン１０１と同じ炭素鋼で構成すると、両者同じ炭素鋼のために両者の溶接部の信頼性の向上が図れる。
【００２６】
上記凹部１０８には、ナット１１１を覆うようにセラミックス製のキャップ１１５が被嵌してあり、この凹部１０８とキャップ１１５との隙間には、耐火モルタル１１６が充填されている。このキャップ１１５は、支持ボルト１０２が火炎や溶融スラグ、その他腐食性の高音ガスに曝されて腐食してしまうことを防ぐ機能がある。なお、このキャップ１１５は、ブロック１０４と同じ材質で構成されている。
【００２７】
キャップ１１５には、熱酸化法によって形成した酸化膜がその表面に形成されており、耐食性の向上が図られている。この熱酸化法は、空気中で試料を１２００℃程度で加熱することで、その表面に酸化膜を形成するものである。なお、酸化膜を形成する他に、コロイダルシリカや珪素ソーダ、或いはエチルシリケートを表面に塗布することで同様な効果を得られる。また、キャップ１１５以外にブロック１０４の表面全体に同様な処理を施しても耐食性の向上が図れる。
【００２８】
以上のように、支持ボルト１０２に対して、複数の水管１０３ａ，１０３ｂ，…をブロック１０４，１０４，…により保護した水管壁保護構造が得られる。この実施形態の構造では、炉内側の高温ガスが水管１０３ａ，１０３ｂ，…に直接に触れず、水管１０３ａ，１０３ｂ，…が腐食ガスから保護された構造が実現される。
【００２９】
第２実施形態としてフックタイプの例を説明する。なお、この例において上述する第１実施形態と同じ構成は、同じ符号を用いて説明する。
図６は、フィンに支持フックが溶接されている水管壁を示す図面であり、そのフィン１０１には、支持フック１３１，１３１，…が溶接されている。また、複数の水管１０３ａ，１０３ｂ，…がフィン１０１につながれている。
【００３０】
そして、図７には、本発明に使用する耐火耐熱ブロック１３２（以下、単にブロックと称する）の他例が示されている。このブロック１３２は、第１実施形態のブロック１０４と若干異なる構成になっている。つまり、表面に水管１０３ａ，１０３ｂを抱え込めるような断面形状が半円弧状の溝部１０５が２つ形成され、この溝部１０５，１０５との間に山部１０６が設けられている構成は同じである。さらに、図示では、山部１０６は、両端部まで延出しているが、両端部まで延びている必要はなく、中途で途切れていて山部１０６より低くても構わないこと、ブロック１３２の両端部に前記山部１０６と同じ高さの突条部１０９，１０９が形成されていることは同じ構造である。
【００３１】
第１実施形態と異なる構成は、上記支持フック１３１，１３１，…に対応させて、ブロック１３２の山部１０６の中央部に角状のフック穴１３３が穿設してあことである。そして、図７に示すブロック１３２は、図６の水管１０３ａ，１０３ｂとをつなぐフィン１０１に、次に説明する金属台座１４１を介在させて取付けられている。
【００３２】
図７及び図８に示すように、金属台座１４１は、延出片１４２，１４２の間に切込み部１４３を設けた所定の厚みを有するコ型状の金具で構成されている。図８（ａ）は、切込み部１４３の基端部１４４の切欠断面が垂直面１４５をなす金属台座１４１であり、図８（ｂ）は、その基端部１４４の切欠断面が傾斜面１４６をなす金属台座１４１ａをそれぞれ示している。この金属台座１４１及び１４１ａは、フィン１０１と同じ炭素鋼で構成することが好ましい。
【００３３】
次に、金属台座１４１の使用例を説明する。図６に示すような状態において、支持フック１３１に金属台座１４１の切込み部１４３を上方から通し、金属台座１４１を支持フック１３１に環装させる。そして、この金属台座１４１の上面側をフィン１０１に当接して溶接を施し、金属台座１４１とフィン１０１とを固定する。なお、金属台座１４１ａを使用する場合も実質的に同じであるから、その説明を省略する。
【００３４】
その後、図７に示すブロック１３２を取付け、図９及び図１０に示す状態を得る。まず、ブロック１３２の取付け面に耐火モルタルを多めに塗る。そして、溝部１０５，１０５が、水管１０３ａ，１０３ｂを抱え込むように、支持フック１３１へブロック１３２のブロック穴１３３を係合して、ブロック１３２を取付ける。こうして図９及び図１０に示す状態が得られる。
【００３５】
なお、図９に示すように、第１実施形態と同様に、この例においても金属台座１４１の横幅を山部１０６の横幅より大きめに形成することにより、使用時にブロック１３２における山部１０６の頂上面１１０より金属台座１４１の底面１４７が左右両端部から突出させるようにすることが好ましい。
【００３６】
このようにして金属台座１４１を介在することによって、図９及び図１０に示すようにブロック１３２の山部１０６とフィン１０１とが直接接触しない空隙１１２が形成されることは、上述の第１実施形態と同様である。また、水管１０３ａ，１０３ｂとブロック１３２の溝部１０５，１０５との間にも空隙１１３が形成される。この空隙１１３が存在することで、水管１０３ａ，１０３ｂが熱膨張してもブロック１３２に力が加わり、ブロック１３２が破損してしまうことが防止されることも同様である。なお、空隙１１２には、ある程度の柔軟性を有する耐火モルタル１１４が充填されている。
【００３７】
以上構成の第２実施形態にあっては、支持フック１３１に対し、複数の水管１０３ａ，１０３ｂ，…をブロック１３２，１３２，…により保護した水管壁保護構造が得られる。この実施形態の構造では、第１実施形態と同様に、炉内側の高温ガスが水管１０３ａ，１０３ｂ，…に直接に触れず、腐食ガスから保護される構造が実現される。
【００３８】
【発明の効果】
本発明を採用することで、次のような効果が得られる。
▲１▼  支持ボルトまたは支持フックに金属台座を介在させて、耐火耐熱ブロックを取付けることで、耐火耐熱ブロックの山部を特にせり上げた構造としなくても、水管と耐火耐熱ブロックとの間に互いに空隙を有する水管壁保護構造ができる。
▲２▼  金属台座は、極めて簡易な構成であり、安価に提供できる。
▲３▼  金属台座は、溶接するフィンと同じ材質の金属材で構成することにより、その溶接部の信頼性が向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】支持ボルトを設けた水管壁の一例を示す概略斜視図。
【図２】本発明に用いる耐火耐熱ブロックと金属台座との一例を示す斜視図。
【図３】同金属台座の例を示す斜視図であり、図３（ａ）は第１例、図３（ｂ）は第２例、図３（ｃ）は第３例をそれぞれ示す。
【図４】同金属台座の使用状態の一例を示す横断面図。
【図５】同縦断面図。
【図６】支持フックを設けた水管壁の一例を示す概略斜視図。
【図７】本発明に用いる耐火耐熱ブロックと金属台座との他例を示す斜視図。
【図８】同金属台座の例を示す斜視図であり、図８（ａ）は第１例、図８（ｂ）は第２例をそれぞれ示す。
【図９】同金属台座の使用状態の一例を示す横断面図。
【図１０】同縦断面図。
【図１１】従来例の説明図。
【符号の説明】
１０１                フィン
１０２                支持ボルト
１０３ａ，１０３ｂ    水管
１０４，１３２        耐火耐熱ブロック
１２１，１４１        金属台座
【図１】
0004068791.tif 000002
【図２】
0004068791.tif 000003
【図３】
0004068791.tif 000004
【図４】
0004068791.tif 000005
【図５】
0004068791.tif 000006
【図６】
0004068791.tif 000007
【図７】
0004068791.tif 000008
【図８】
0004068791.tif 000009
【図９】
0004068791.tif 000010
【図１０】
0004068791.tif 000011
【図１１】
0004068791.tif 000012