JP3584982B2 - 水冷炉壁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物溶融炉などの炉体に用いられる水冷炉壁に関するものであり、特にキャスタブル耐火物層が内張りされた水冷炉壁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
水冷炉壁は、図６に示すように鉄皮１の外側に水冷ジャケット２を設けて冷却水を循環させる構造のもので、廃棄物溶融炉などでは鉄皮１の内側にキャスタブル耐火物層３を内張りしたものが普通である。周知のように鉄皮１の内面には多数の保持フック４が例えば１００〜５００ｍｍピッチで溶接されており、キャスタブル耐火物を吹き付けた際にこれらの保持フック４がアンカー効果を発揮してキャスタブル耐火物層３を強固に保持している。
【０００３】
このキャスタブル耐火物層３は高温条件下においても安定しているが、炉内に溶融スラグが存在する場合には、キャスタブル耐火物層３が徐々に侵食されて行く。しかし水冷ジャケット２を利用してキャスタブル耐火物層３の昇温を抑制すれば、キャスタブル耐火物層３の表面にスラグによるセルフコーティング層５が安定的に形成され、溶融スラグがキャスタブル耐火物層３と直接接触することが防止されるために、侵食が抑制される。
【０００４】
ところが、保持フック４のある部分ではキャスタブル耐火物層３の昇温を効果的に抑制できるのに対して、保持フック４の中間部分では保持フック４による伝熱効果が及ばないため、キャスタブル耐火物層３の昇温抑制効果が低減する。その結果、図７に示すように保持フック４の中間部分では安定したセルフコーティング層５が形成されず、キャスタブル耐火物層３が侵食されて炉壁の寿命を低下させるという問題があった。
【０００５】
そこで本発明者はこの問題を解決するために、鉄皮１への保持フック４の取り付けピッチを小さくすることも試みた。しかし保持フック４を密に配置するとキャスタブル耐火物層３から鉄皮への伝熱量が増加するために炉内から冷却水への持ち出し熱量が増加し、炉全体の熱効率が低下する。そのため炉内を所定温度に維持するためにはバーナーの燃料使用量を増加させねばならず、運転コストが嵩むという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、炉壁からの過度の熱量の持ち出しを招くことなく、キャスタブル耐火物層の侵食を防止することができる水冷炉壁を提供するためになされたものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、鉄皮の外側に水冷ジャケットを備え、内側にキャスタブル耐火物層を備えた水冷炉壁であって、鉄皮の内面にキャスタブル耐火物層を保持させるための多数の保持フックを配置するとともに、これらの保持フックの間に保持フックよりも背が低い多数の吸温体を配置したことを特徴とするものである。なお、吸温体は金属製のフックや金属製のコイルとすることができる。
【０００８】
本発明の水冷炉壁は、保持フックの間に保持フックよりも背が低い多数の吸温体を配置したことによって、保持フックの中間部分にも適度の吸温効果を与え、安定したセルフコーティング層を形成することができる。このため、キャスタブル耐火物層の侵食を防止することができる。しかもこれらの吸温体は保持フックよりも背が低いため、過度に炉内熱量が持ち出されることもなく、運転コストが嵩むこともない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１は本発明を廃棄物の溶融炉に適用した実施形態を示す断面図であり、１１は主バーナ１２を備えた円筒状の一次燃焼室、１３は副バーナ１４を備えた二次燃焼室である。廃棄物またはその焼却灰は一次燃焼室１１の上部から接線方向に吹き込まれ、一次燃焼室１１の内部で高速度で旋回しながら溶融されスラグ化される。スラグは未溶融物とともに二次燃焼室１３で更に加熱されて均質な溶融スラグとなり、スラグ排出口１５から取り出される。また排ガスは排ガス排出口１６から取り出される。この溶融炉の炉壁は、鉄皮１の外側に水冷ジャケット２を備え、内側にキャスタブル耐火物層３を備えたものである。
【００１０】
図２は炉壁の拡大断面図であり、鉄皮１の内面にキャスタブル耐火物層３を保持させるための多数の保持フック４を配置してある。この実施形態では保持フック４は直径８ｍｍのステンレス棒をＶ字状に成形したもので、その開き角度は６０°、高さは７０ｍｍとなっている。保持フック４は約３００ｍｍピッチで鉄皮１の内面に溶接されている。なお保持フック４の形状は必ずしもＶ字状とする必要はなく、Ｙ字状などの適宜形状とすることもできる。キャスタブル耐火物層３はこれらの保持フック４によって強固に保持されている。
【００１１】
これらの保持フック４の中間位置には、保持フック４よりも背が低い多数の吸温体６が配置されている。図２では吸温体６は直径８ｍｍのステンレス製のＶ字状フックであり、その高さは４５ｍｍである。図３は吸温体６としてのＶ字状フック及び保持フック４の配置例を示す図であり、吸温体６が保持フック４の間に斜めに配置されている。吸温体６はキャスタブル耐火物層３から鉄皮１への熱移動量を増加させ、キャスタブル耐火物層３を冷却して安定したセルフコーティング層５の形成を助ける。
【００１２】
吸温体６としてのフックは、この例では保持フック４の２／３の高さとなっている。吸温体６の高さが高過ぎると保持フック４を増設した場合と同様になり、炉壁からの持ち出し熱量が増加する。逆に吸温体６の高さが低過ぎるとキャスタブル耐火物層３を冷却する能力が低下する。保持フック４と太さが同一の場合、吸温体６としてのフックの背の高さは保持フック４の５０〜７５％程度とすることが好ましい。
【００１３】
このように保持フック４の中間位置に保持フック４よりも背が低い多数の吸温体６を配置することにより、保持フック４の中間位置においてもキャスタブル耐火物層３から鉄皮１への熱移動が促進され、図４に示すようにキャスタブル耐火物層３の表面に安定したセルフコーティング層５を形成することができ、キャスタブル耐火物層３の侵食が防止される。このため吸温体６のなかった従来の炉壁よりも炉壁の寿命を延長することができる。また保持フック４を増設した場合に比較してキャスタブル耐火物から鉄皮１への熱移動量は少なく、炉内熱量が過度に持ち出されることもない。
【００１４】
図５は、吸温体６として金属製のコイルを用いた例を示す。この場合にはフックよりも広い面積をゆるやかに冷却することができる。なお吸温体６は必ずしもフックやコイルに限定されるものではないが、キャスタブル耐火物層３と密着させることができる構造であることが必要である。
【００１５】
【実施例】
廃棄物溶融炉の水冷炉壁を構成する鉄皮の内面に、高さ７０ｍｍの保持フックを２００ｍｍピッチで配置するとともに、これらの保持フックの間に高さ４５ｍｍの吸温フックを配置し、その上からキャスタブル耐火物を吹き付けて厚さ１００ｍｍのキャスタブル耐火物層を形成した。また比較のために、吸温フックを設けない従来構造の部分も形成した。炉内温度を１４００℃として３００日にわたり連続運転した後、キャスタブル耐火物層の厚さを測定した。
【００１６】
その結果、従来構造の部分では保持フックの中間位置は激しく侵食され、キャスタブル耐火物層の厚さは当初の１００ｍｍから４０ｍｍにまで減少した。しかし吸温フックを配置した部分では保持フックの中間位置でも侵食は少なく、キャスタブル耐火物層の厚さは当初の１００ｍｍから７８ｍｍに減少しただけであった。また、吸温フックを配置したことによる炉壁からの持ち出し熱量の増加は無視できる程度にとどまり、炉内温度を１４００℃に維持するに要するバーナの燃料消費量は吸温フックを配置しない従来の廃棄物溶融炉と変わらなかった。
【００１７】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の水冷炉壁はキャスタブル耐火物層を保持させるための多数の保持フックの間に保持フックよりも背が低い多数の吸温体を配置したことにより、炉壁からの過度の熱量の持ち出しを招くことなく、キャスタブル耐火物層の侵食を防止することができる。このため、炉壁の寿命を従来の２倍以上に延ばすことができ、しかも運転コストが増加することもない利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を廃棄物の溶融炉に適用した実施形態を示す断面図である。
【図２】炉壁の拡大断面図である。
【図３】吸温体としてのＶ字状フック及び保持フック４の配置例を示す図である。
【図４】キャスタブル耐火物層の侵食状態を示す断面図である。
【図５】吸温体としてコイルを用いた例を示す炉壁の拡大断面図である。
【図６】従来の炉壁を示す拡大断面図である。
【図７】従来の炉壁の侵食状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 鉄皮、２ 水冷ジャケット、３ キャスタブル耐火物層、４ 保持フック、５ セルフコーティング層、６ 吸温体、１１ 一次燃焼室、１２ 主バーナ、１３ 二次燃焼室、１４ 副バーナ、１５ スラグ排出口、１６ 排ガス排出口
Claims (3)
- 鉄皮の外側に水冷ジャケットを備え、内側にキャスタブル耐火物層を備えた水冷炉壁であって、鉄皮の内面にキャスタブル耐火物層を保持させるための多数の保持フックを配置するとともに、これらの保持フックの間に保持フックよりも背が低い多数の吸温体を配置したことを特徴とする水冷炉壁。
- 吸温体が金属製のフックである請求項１記載の水冷炉壁。
- 吸温体が金属製のコイルである請求項１記載の水冷炉壁。
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