JP7629293B2 - 炉内壁の支持構造 - Google Patents

Description

金属製の外壁の内側に複数の耐火レンガを敷設してなる内壁が設けられた焼却炉あるいは溶融炉において、内壁を外壁から脱離させないように支持するための支持構造に関するものである。

焼却炉・溶融炉には、金属製の外壁の内側に、多数の耐火レンガを敷設する（固着させながら組み付ける）ことによって耐熱性の内壁が設けられることが多い。ところが、そのような焼却炉・溶融の炉壁においては、使用を継続することによって熱膨張等に起因して耐火レンガが内側にせり出してくる不具合が発生する。それゆえ、そのような不具合を解消すべく、特許文献１の如く、外壁の内面に水平方向に連続的に延びた支持金具を、鉛直方向に所定の間隔で溶接するとともに、逆Ｕ字状に形成されたアンカー（引張金具）の片方の先端を、その取付金具に係合させるとともに、アンカーの他方の先端を、耐火レンガ（アンカーレンガ）に穿設された挿入孔に係合させる炉内壁の支持構造が知られている。

ところが、ボイラー式の炉は、水冷パイプと金属板とによって外壁が構成されるため、特許文献１の炉内壁支持装置を利用して築炉する場合には、挿入孔を穿設した耐火レンガ（アンカーレンガ）を外壁から一定の距離を隔てた位置に設置することができないため、外壁に溶接された支持金具とアンカーレンガとの距離に合わせた複数種類の引張金具を用意しなければならないので、作業が面倒なものとなる。また、通常の炉は使用すると熱により外壁が変形してしまうため、特許文献１の炉内壁支持装置を利用して補修する場合も、複数種類の引張金具を用意しなければならないので、作業が面倒なものとなる。

上記の如く、引張金具によって金属製の外壁とアンカーレンガとを係合する際に、外壁に溶接された支持金具とアンカーレンガとの間隔にバラツキが生じる事態に対応できるように、特許文献２の如く、片方の先端にネジ山を螺刻したＬ字状の２つの金具を、ネジ溝を螺刻した筒状のソケットで連結することによって、長さを調節できるようにした引張金具も開発されている。

特開平２－１９２５９０号公報 特開平６－１１２６９号公報

上記特許文献２の引張金具は、外壁に溶接された支持金具とアンカーレンガとの間隔にバラツキが生じる場合でも、長さを調整することによって当該バラツキに対応させることができるものの、製造に手間がかかるため、築炉や補修のコストが大きくなってしまう。その上、特許文献２の引張金具は、ネジ機構によって長さを調整するものであり、ある程度の長さが必要であるため、一体的に設けられた水冷パイプによって外壁が冷却されるボイラー式の炉の如く、外壁と耐火レンガとの間に断熱層が存在せず両者の距離が近い炉の築炉や補修においては、使用することができない。

本発明の目的は、上記従来の炉内壁の支持構造および支持金具が有する問題点を解消し、外壁とアンカーレンガとの距離が一定していない炉を施工（築炉や補修）する場合や、ボイラー式の炉等の外壁とアンカーレンガとの距離が近い炉を施工する際でも、問題なく用いることができ、安価かつ容易に築炉作業を行うことができる上、高い支持強度を発現させることが可能な炉内壁の支持構造を提供することにある。

本発明の内、請求項１に記載された発明は、金属製の外壁の内側に、複数の耐火レンガを敷設することによって内壁を設けてなる炉において、内壁が外壁から脱離しないように支持するための支持構造であって、外壁の内面に筒状体が付設されているとともに、外壁の内側であって筒状体の付近に敷設される耐火レンガに挿入孔が穿設されており、第一のＬ字状金具（引張金具）の屈曲部分が筒状体に挿入されており、第二のＬ字状金具（引張金具）の屈曲部分が耐火レンガの挿入孔に挿入されているとともに、それらの第一のＬ字状金具と第二のＬ字状金具とが固着されており、かつ、前記挿入孔を穿設した耐火レンガに、前記第二のＬ字状金具の屈曲部分以外の部分を嵌め込むための凹状部が、前記挿入孔を頂点とする略三角形状に形成されていることを特徴とするものである。

請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記凹状部の周縁がテーパ状になっていることを特徴とするものである。

請求項１に記載の炉内壁の支持構造は、外壁の筒状体に係合させた第一のＬ字状金具（引張金具）とアンカーレンガの挿入孔に係合させた第二のＬ字状金具（引張金具）とを固着させることによって、外壁と内壁とを連結するものであるので、外壁とアンカーレンガとの距離が一定していない炉を施工する場合や、ボイラー等の外壁とアンカーレンガとの距離が近い炉を施工する際でも、問題なく用いることができ、安価かつ容易に築炉作業を行うことができる上、高い支持強度を発現させることができる。

請求項１に記載の炉内壁の支持構造は、第二のＬ字状金具の屈曲部分以外の部分を嵌め込むための凹状部が挿入孔を頂点とする三角形状に形成されており、屈曲部分を外壁の筒状体内に挿入させた第一のＬ字状金具と、屈曲部分をアンカーレンガの挿入孔に挿入させた第二のＬ字状金具とを凹状部内に嵌め込む際のレイアウトの自由度が大きい。すなわち、外壁の筒状体に対するアンカーレンガの相対位置が若干ずれている場合でも、第一のＬ字状金具および第二のＬ字状金具を凹状部内に収納することができる。それゆえ、請求項２に記載の炉内壁の支持構造によれば、炉の施工・メンテナンスを非常に容易なものとすることができる。

請求項２に記載の炉内壁の支持構造は、凹状部の周縁がテーパ状になっているため、炉の施工・メンテナンスの際に、Ｌ字状金具との衝突によって凹状部の周縁（稜線）が欠損したり、クラックが発生したりする事態が生じにくい。

炉内壁の支持構造を採用した炉の内部を示す説明図（炉の一部を内側から見た概略図）である。 炉内壁の支持構造を採用した炉の水平断面（図１におけるＡ－Ａ線断面）である。 炉内壁の支持構造を採用した炉の鉛直断面（図２におけるＢ－Ｂ線断面）である。 炉内壁の支持構造に用いられる耐火レンガ（アンカーレンガ）を示す説明図である（ａは正面図であり、ｂは平面図であり、ｃは左側面図である）。 炉内壁の支持構造に用いられる金具（引張金具）を示す説明図である（ａは正面図であり、ｂは平面図である）。 アンカーレンガの凹状部内への金具の収納態様を示す説明図（平面図）である（ａは筒状体と挿入孔との距離が短い場合を示したものであり、ｂは筒状体と挿入孔との距離が長い場合を示したものである）。

以下、本発明に係る炉内壁の支持構造の一実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。

＜炉内壁の支持構造＞
図１～３は、本発明に係る炉内壁の支持構造を、炉（焼却炉）に適用した一例を示したものである。ボイラー式の焼却炉１は、中空な四角柱状に形成されており、外周が金属（鋼鉄）製の外壁２によって覆われている．当該外壁２は、上下に配置された筒状で多数の水管（冷却用の水管）Ｃ，Ｃ・・同士の間を板材で繋いだ形状を有している。また、その外壁２の内側には、直方体状に形成された多数の耐火レンガ３，３・・が、所定の厚みの円筒状になるように敷設されることによって（組み付けられてモルタルによって固着されることによって）、一定の幅の内壁４が形成されている。さらに、外壁２と内壁４の間も、モルタルによって、内壁４が外壁２に固着された状態になっている。

そして、焼却炉１の外壁２と内壁４とからなる壁面には、外壁２の内面に散点状に固着された筒状体５，５・・、それらの筒状体５，５・・の付近に位置した耐火レンガであるアンカーレンガ（図１において斜線で示した耐火レンガ）３ａ，３ａ・・、および、引張金具として機能するＬ字状金具６，６・・を用いた内壁の支持構造Ｓが構築されている。

筒状体５は、所定の厚み（２．０ｍｍ）の金属板（鋼板）によって所定の内径（φ１６ｍｍ）および所定の長さ（４０ｍｍ）を有する筒状に形成されている。そして、当該筒状体５は、鋼鉄製で筒状の水管Ｃ，Ｃ・・同士の間を板材で繋いだ外壁２の内面（外向きに膨出した部分）に、長手方向を鉛直にした状態で散点状に固着されている（溶接されている）。

そして、それらの筒状体５，５・・と隣接した外壁２の内側には、表面に加工を施したアンカーレンガ３ａ，３ａ・・が配置されている。図４は、アンカーレンガ３ａを示したものであり、アンカーレンガ３ａは、他の耐火レンガ３，３・・と同様に、耐火材（アルミナ－クロミア質材）によって、所定の大きさ（縦×横×高さ＝２３０ｍｍ×１８０ｍｍ×９８ｍｍ）を有する直方体状に形成されている。

そして、アンカーレンガ３ａの上面には、Ｌ字状金具６の屈曲部分を挿入させるための所定の内径（φ１６．０ｍｍ）の円柱状の挿入孔１１が穿設されている。さらに、アンカーレンガ３ａの上面には、その挿入孔１１を頂点とするように略二等辺三角形状の凹状部１２が形成されており、その凹状部を形成している２つの辺が約９０°の角度を成した状態になっている（図４（ｂ）におけるθ）。また、凹状部１２の底面は、フラットになっており、凹状部１２以外の表面と所定の距離（１６．０ｍｍ）を隔てて平行に配置した状態になっている。

加えて、アンカーレンガ３ａの凹状部１２の周囲には、テーパ面１３が一定幅（挿入孔１１の内径と同一幅）の帯状に形成されており、当該テーパ面１３が表面に対して４５°傾斜した状態になっている。さらに、テーパ面１３は、挿入孔１１の基端際の周囲を、円弧を描くように覆った状態になっている。

上記の如きアンカーレンガ３ａ，３ａ・・は、外壁２の内面に散点状に配置（溶接）された筒状体５，５・・と隣接するように配置されている。そして、それらのアンカーレンガ３ａ，３ａ・・の各挿入孔１１と外壁２に溶接された筒状体５との間が、２個のＬ字状金具（引張金具）６，６を利用して連結されている。図５は、Ｌ字状金具６を示したものであり、Ｌ字状金具６は、所定の径（φ１２ｍｍ）を有する金属（鋼鉄）からなる丸棒を直角に屈曲させることによって形成されている（なお、Ｌ字状金具６の屈曲部分６ａの長さは４０ｍｍになっており、水平状のベース部６ｂの長さは８０ｍｍになっている。

外壁２の内側のアンカーレンガ３ａ，３ａ・・の設置部分においては、図２の如く、１つのＬ字状金具６が、外壁２の内面に溶接された筒状体５内に屈曲部分６ａを挿入させて、ベース部６ｂをアンカーレンガ３ａの凹状部１２の底面上に配置させた状態になっている。また、別のＬ字状金具６が、アンカーレンガ３ａの挿入孔１１内に屈曲部分６ａを挿入させて、ベース部６ｂをアンカーレンガ３ａの凹状部１２の底面上に配置させた状態になっている。そして、それらの２つのＬ字状金具６，６のベース部６ｂ，６ｂ同士が溶接されることによって、２つの連結金具６，６が一体になって、外壁２の内面に溶接された筒状体５とアンカーレンガ３ａとを結合した状態になっている。

＜炉内壁の支持構造の効果＞
炉内壁の支持構造Ｓは、上記の如く、外壁２の内面に筒状体５，５・・が付設されているとともに、外壁２の内側であって筒状体５，５・・の付近に敷設されるアンカーレンガ３ａ，３ａ・・に挿入孔１１が穿設されており、第一のＬ字状金具６の屈曲部分が筒状体５に挿入されており、第二のＬ字状金具６の屈曲部分がアンカーレンガ３ａの挿入孔１１に挿入されているとともに、それらの第一のＬ字状金具６と第二のＬ字状金具６とが溶接されたものである。したがって、かかる炉内壁の支持構造Ｓは、外壁とアンカーレンガとの距離が一定していない炉を施工する場合や、ボイラー等の外壁とアンカーレンガとの距離が近い炉を施工する際でも、問題なく用いることができ、安価かつ容易に築炉作業を行うことができる上、高い支持強度を発現させることができる。加えて、焼却炉１は、ボイラー式の炉であるため、築炉や補修時に外壁２へ直接的に溶接を行った場合には、耐火レンガ３，３・・の組み付け前の外壁２を視認できる状態での水圧検査が必要であるが、上記の如く、炉内壁の支持構造Ｓを利用して築炉や補修を行った場合には、Ｌ字状金具６，６・・を外壁２へ溶接しないため、溶接後に水圧検査を必要がないので、作業を短時間で効率的に進めることができる。

また、炉内壁の支持構造Ｓは、挿入孔１１を穿設したアンカーレンガ３ａに、Ｌ字状金具６の屈曲部分以外の部分を嵌め込むための凹状部１２が、挿入孔１１を頂点とする略三角形状に形成されているため、屈曲部分６ａを外壁２の筒状体５内に挿入させた第一のＬ字状金具６と、屈曲部分６ａをアンカーレンガ３ａの挿入孔１１に挿入させた第二のＬ字状金具６とを凹状部１２内に嵌め込む（収納する）際のレイアウトの自由度が大きい。すなわち、図６（ｂ）の如く、外壁２の筒状体５に対するアンカーレンガ３ａの相対位置（左右方向の位置）が、アンカーレンガ３ａの縦方向（図４（ｂ）における上下方向）の長さの１／３程度ずれている場合でも、第一のＬ字状金具６および第二のＬ字状金具６凹状部１２内に収納することができる。それゆえ、炉内壁の支持構造Ｓによれば、炉の施工・メンテナンスを非常に容易なものとすることができる。

さらに、炉内壁の支持構造Ｓは、凹状部１２の周縁がテーパ状になっているため、炉の施工・メンテナンスの際に、Ｌ字状金具６との衝突によって凹状部１２の周縁（稜線）が欠損したり、クラックが発生したりする事態が生じにくい。

＜炉内壁の支持構造の変更例＞
本発明に係る炉内壁の支持構造は、上記した実施形態の態様に何ら限定されるものではなく、外壁、耐火レンガ（アンカーレンガ）、筒状体、Ｌ字状金具（引張金具）の材質、形状、大きさ等の構成を、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、必要に応じて適宜変更することができる。また、本発明に係る炉内壁の支持構造を採用する炉の種類や構造等の構成も、上記実施形態の態様に限定されず、必要に応じて適宜変更することができる。

たとえば、本発明に係る炉内壁の支持構造は、上記実施形態の如く、屈曲部分を筒状体に挿入させた第一のＬ字状金具と屈曲部分を耐火レンガの挿入孔に挿入させた第二のＬ字状金具とを溶接したものに限定されず、屈曲部分を筒状体に挿入させた第一のＬ字状金具と屈曲部分を耐火レンガの挿入孔に挿入させた第二のＬ字状金具とをボルト等を利用してネジ止めしたもの等に変更することも可能である。

また、本発明に係る炉内壁の支持構造は、上記実施形態の如く、Ｌ字状金具の屈曲部分以外の部分を嵌め込むための凹状部が９０°の頂角（挿入孔を頂点とした頂角）を有する三角形状であるものに限定されず、凹状部の形状を必要に応じて適宜変更することができる。なお、凹状部の形状を頂角（挿入孔を頂点とした頂角）が４５°～１３５°の三角形状とすることによって、第一のＬ字状金具と第二のＬ字状金具とを凹状部内に嵌め込む際のレイアウトの自由度を大きく保つことが可能となる。

さらに、本発明に係る炉内壁の支持構造は、上記実施形態の如く、一個のアンカーレンガが外壁に固着された１個の筒状体のみと（２つのＬ字状金具によって）結合したものに限定されず、一個のアンカーレンガが外壁に固着された２個以上の筒状体と（３つ以上のＬ字状金具によって）結合したもの（すなわち、第一のＬ字状金具が２個存在するもの）等に変更することも可能である。加えて、本発明に係る炉内壁の支持構造は、上記実施形態の如く、単一の第二のＬ字状金具がアンカーレンガに穿設された単一の挿入孔に係合されたものに限定されず、アンカーレンガに２個以上の挿入孔が穿設されており、２個以上の第二のＬ字状金具がそれぞれ挿入孔に係合されたもの等に変更することも可能である。

さらに、本発明に係る炉内壁の支持構造は、上記実施形態の如く、外壁に溶接する筒状体が円筒状であるものに限定されず、円筒体が四角柱や八角柱等の角柱状であるものや楕円柱状であるもの等に変更することも可能である。

一方、本発明に係る炉内壁の支持構造が採用される炉は、上記実施形態の如く、直方体状の耐火レンガを組み付けることによって内壁が形成されたものに限定されず、外壁の湾曲形状に合わせて内面および外面を湾曲させた耐火レンガを組み付けることによって内壁が形成されたもの等でも良い。

また、本発明に係る炉内壁の支持構造が採用される炉は、上記実施形態の如く、内壁をアルミナ－クロミア質材からなる耐火レンガによって形成し、外壁と内壁とをモルタルで固着したものに限定されず、耐火レンガや外壁と内壁との間に充填する材料の材質を、必要に応じて適宜変更することができる。

本発明に係る炉内壁の支持構造は、上記の如く優れた効果を奏するものであるので、焼却炉や溶融炉等の各種の炉において耐火レンガからなる内壁が金属製の外壁から脱離しないように支持するための支持構造として、好適に用いることができる。

Ｓ・・炉内壁の支持構造
１・・焼却炉
２・・外壁
３・・耐火レンガ
３ａ・・アンカーレンガ
４・・内壁
５・・筒状体
６・・Ｌ字状金具（引張金具）
１１・・挿入孔
１２・・凹状部
１３・・テーパ面

Claims (2)

1. 金属製の外壁の内側に、複数の耐火レンガを敷設することによって内壁を設けてなる炉において、内壁が外壁から脱離しないように支持するための支持構造であって、
   外壁の内面に筒状体が付設されているとともに、
   外壁の内側であって筒状体の付近に敷設される耐火レンガに挿入孔が穿設されており、
   第一のＬ字状金具の屈曲部分が筒状体に挿入されており、第二のＬ字状金具の屈曲部分が耐火レンガの挿入孔に挿入されているとともに、それらの第一のＬ字状金具と第二のＬ字状金具とが固着されており、かつ、
   前記挿入孔を穿設した耐火レンガに、
   前記第二のＬ字状金具の屈曲部分以外の部分を嵌め込むための凹状部が、前記挿入孔を頂点とする略三角形状に形成されていることを特徴とする炉内壁の支持構造。
2. 前記凹状部の周縁がテーパ状になっていることを特徴とする請求項１に記載の炉内壁の支持構造。

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