製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置
【課題】シールド装置によって、連結軸の両端部を外部に露出する対流部の壁部に形成された貫通孔を密閉するとともに、このシールド装置の取り換え作業を簡易に行う。
【解決手段】製錬炉２から排出される製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管７が取り付けられた連結軸６の両端部を外部に露出する対流部５の貫通孔１３を密閉するシールド装置８は、連結軸６の外部より打撃される被打撃部１９の外径よりも大きなロッドベース１５ｃの外径よりもさらに大きな内径を有し、連結軸６を覆うように配置され、一端２２ｂが貫通孔１３の周囲の対流部５の壁部９に全周溶接されたベローズ２２と、ベローズ２２の他端２２ｃが全周溶接されるとともに、ロッドベース１５ｃにロッドベース１５ｃの外周で全周溶接されたベローズ押え２３とを有する。
【解決手段】製錬炉２から排出される製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管７が取り付けられた連結軸６の両端部を外部に露出する対流部５の貫通孔１３を密閉するシールド装置８は、連結軸６の外部より打撃される被打撃部１９の外径よりも大きなロッドベース１５ｃの外径よりもさらに大きな内径を有し、連結軸６を覆うように配置され、一端２２ｂが貫通孔１３の周囲の対流部５の壁部９に全周溶接されたベローズ２２と、ベローズ２２の他端２２ｃが全周溶接されるとともに、ロッドベース１５ｃにロッドベース１５ｃの外周で全周溶接されたベローズ押え２３とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製錬炉から排出される製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管が取り付けられた連結軸の両端部を外部に露出する対流部の壁部に設けられた貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部とを遮断する製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫化精鉱を原料とする非鉄金属製錬（以下、単に製錬炉ともいう。）において、製錬炉から排出される製錬排ガスには、高濃度の亜硫酸ガス及び煙灰が含まれている。更に、製錬排ガスは、高温であるため、集塵工程や硫酸製造工程の前に、非鉄金属製錬炉廃熱回収ボイラー（以下、単に廃熱回収ボイラーともいう。）によって製錬排ガスの廃熱を回収することが一般的に行われている。
【０００３】
上述したような廃熱回収ボイラーとしては、特許文献１のようなものがある。特許文献１の廃熱回収ボイラーは、放射部と対流部とで構成されており、製錬炉から排出された製錬排ガスが煙道を介して放射部に流入され、次いで、対流部に流入される。そして、廃熱回収ボイラーは、対流部に流入された製錬排ガスが対流部の内部に設けられた連結軸と一体に取り付けられた廃熱回収管と接触され、この廃熱回収管の内部を流通する水と熱交換が行われることで、製錬排ガスの廃熱を回収する。
【０００４】
一方、製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管は、廃熱回収ボイラーの内部にあるため、製錬排ガスに含まれる煙灰が付着しやすい。煙灰が廃熱回収管に付着すると、廃熱回収の効率が低下するとともに、製錬排ガスの通過を妨げ、対流部から排出される製錬排ガスの温度や圧力の上昇を招くおそれがある。このため、付着した煙灰の除去や煙灰の付着を抑制することが、従来から行われている。
【０００５】
付着した煙灰の除去及び抑制する装置としては、例えば、打撃により煙灰を廃熱回収管から払い落す打撃部を有する煙灰除去装置がある。煙灰除去装置は、両端部が対流部の壁部に設けられた貫通孔から外部に露出され、廃熱回収管が一体に取り付けられた連結軸の端部を打撃部によって外部より打撃することで、連結軸を介して廃熱回収管に振動を与えて、煙灰が廃熱回収管に付着成長する前に落すようにしている。
【０００６】
しかしながら、連結軸は、対流部の壁部に設けられた貫通孔から外部に露出する構造のため、対流部の内部と外部との遮断が問題となる。廃熱回収ボイラーの内部は、負圧であり、遮断ができていない場合には、製錬排ガス中に含まれる亜硫酸ガスが外気で冷やされ、硫酸が生成される。これにより、廃熱回収管は、著しく腐食してしまう。したがって、貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部とを遮断することが重要である。
【０００７】
そこで、図７に示すように、金属製のベローズ１００を用いて、貫通孔１０１を密閉し、廃熱回収ボイラーの内部と外部とを遮断している。ベローズ１００は、一端が貫通孔１０１の周囲の対流部の壁部１０２の内壁１０２ａに全周溶接され、他端が連結軸１０３の軸本体１０３ａの両端部に設けられたロッド部１０３ｂの外周に全周溶接された筒状のシールド板１０４に全周溶接されている。すなわち、廃熱回収ボイラーの内部と外部は、ベローズ１００及びシールド板１０４によって遮断されている。換言すると、貫通孔１０１は、ベローズ１００及びシールド板１０４によって密閉されている。
【０００８】
連結軸１０３の先端には、煙灰除去装置により打撃される被打撃部１０５が設けられている。この被打撃部１０５は、ロッド部１０３ｂより大きな外径を有する。したがって、例えば、メンテナンス時においてベローズ１００を交換するときには、シールド板１０４の基端まで切断器の刃が入らない。よって、図７中の一点鎖線Ｌ３，Ｌ４に示すように、シールド板１０４の途中を切断せざるを得ない。
【０００９】
この場合、図８に示すように、ベローズ１００の他端とロッド部１０３ｂの外周には、シールド板１０４ａ，１０４ｂが残ってしまう。このため、新しいベローズ１００を取り付けるときには、取り換える前のベローズ１００に残ったシールド板１０４ａの長さ分、切断したシールド板１０４の長さを補充する必要がある。更に、切断したシールド板１０４は、ロッド部１０３ｂに残ったシールド板１０４ｂに合わせて取り付ける必要がある。したがって、ベローズ１００を取り換えるときにシールド板１０４等の貫通孔１０１を密閉するシールド装置の構成部材を切断するような構造では、加工や溶接工程が増え、取り換え作業に時間がかかってしまう。
【００１０】
以上のことから、非鉄金属製錬炉廃熱回収ボイラーにおいて、シールド装置によって、連結軸の両端部を外部に露出する対流部の壁部に形成された貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部を遮断するとともに、シールド装置の取り換え作業を簡易にすることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−４７３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような状況を解決するためになされたものであり、シールド装置によって、連結軸の両端部を外部に露出する対流部の壁部に形成された貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部を遮断するとともに、シールド装置の取り換え作業を簡易に行うことができる製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために本発明に係る製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置は、製錬炉から排出された製錬排ガスが流入される対流部と、対流部の内部に設けられるとともに、対流部の内部に設けられた製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管が取り付けられ、対流部の壁部に形成された貫通孔から両端部が外部に露出する連結軸と、貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部とを遮断するシールド装置とを備える製錬炉廃熱回収ボイラーに用いられる。
【００１４】
そして、連結軸は、軸本体と、軸本体の端部に設けられ、外周に、軸本体の外径よりも大きな外径を有するフランジ状のロッドベースが設けられたロッド部と、ロッド部の先端部に設けられ、ロッド部の外周の外径よりも大きくロッドベースよりも小さな外径を有し、対流部の外部より打撃される被打撃部とを有する。
【００１５】
そして、本発明に係る製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置は、ロッドベースの外径よりも大きな内径を有し、連結軸を覆うように配置され、一端が貫通孔の周囲の対流部の壁部に全周溶接されたベローズと、ベローズの他端が全周溶接されるとともに、ロッドベースにロッドベースの外周で全周溶接されたベローズ押えとを有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置は、ベローズが、連結軸を覆うように配置され、一端が貫通孔の周囲の対流部の壁部に全周溶接され、他端がベローズ押えに全周溶接されており、ベローズの他端と全周溶接されたベローズ押えが、ロッドベースとロッドベースの外周で全周溶接されている。
【００１７】
したがって、本発明の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置によれば、ベローズ及びベローズ押えによって、廃熱回収管が取り付けられた連結軸の両端部を外部に露出する対流部の壁部に設けられた貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部とを遮断することができる。
【００１８】
更に、本発明の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置によれば、ロッドベースが連結軸の被打撃部の外径より大きな外径を有し、ベローズ押えがこのようなロッドベースとロッドベースの外周で全周溶接されているので、連結軸の端部に被打撃部があっても、ロッド部上にベローズ押えを残すことなく、ベローズ押えとロッドベースとの接合箇所に切断器の刃を当てて切断することができ、容易に取り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明が適用されたシールド装置を備える非鉄金属製錬炉廃熱回収ボイラーの概略を示した側面図である。
【図２】廃熱回収管の概略を示した正面図である。
【図３】貫通孔及び本発明が適用されたシールド装置の概略を示した断面図である。
【図４】煙灰除去機構及び連結軸の被打撃部を示し、打撃前の状態の概略を示した側面図である。
【図５】煙灰除去機構及び連結軸の被打撃部を示し、打撃したときの状態の概略を示した側面図である。
【図６】貫通孔及び本発明が適用されたシールド装置の変形例の概略を示した断面図である。
【図７】従来のシールド装置の概略を示した側面図である。
【図８】従来のシールド装置の取り換え作業時の状態の概略を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明が適用された製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、本発明が適用されたシールド装置を備える製錬炉廃熱回収ボイラー１（以下、単に廃熱回収ボイラー１ともいう。）は、硫化精鉱を原料とする自熔炉や転炉等の非鉄金属製錬炉２（以下、単に製錬炉２ともいう。）から排出された高濃度の亜硫酸ガス及び煙灰が含まれた高温の製錬排ガスの廃熱を回収する。
【００２２】
具体的に、廃熱回収ボイラー１は、図１乃至図３に示すように、製錬炉２から排出された製錬排ガスが煙道３を介して流入される放射部４と、放射部４から製錬排ガスが流入される対流部５と、対流部５の内部に設けられるとともに、対流部５の壁部９に形成された貫通孔１３から両端部が外部に露出する連結軸６と、対流部５の内部に設けられるとともに、連結軸６に取り付けられ、対流部５に流入された製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管７と、対流部５の壁部９の貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断するシールド装置８とを備える。
【００２３】
以上のような構成を有する廃熱回収ボイラー１は、図１に示すように、製錬炉２から排出された製錬排ガスが煙道３を介して放射部４に流入され、次いで、対流部５に流入される。そして、廃熱回収ボイラー１は、対流部５に流入された製錬排ガスが対流部５の内部に設けられた廃熱回収管７と接触し、この廃熱回収管７と熱交換が行われることで、製錬排ガスの廃熱を回収する。なお、廃熱回収ボイラー１は、硫化精鉱以外の非鉄金属を原料とする非鉄金属製錬炉や、金属製錬炉から排出された製錬排ガスの排熱を回収するようなものでもよい。
【００２４】
図１に示すように、製錬排ガスが流入される放射部４及び対流部５は、それぞれ密閉した空間部を有し、内部で連続した空間部となっている。このような放射部４及び対流部５の壁部９は、それぞれ、製錬排ガスの流入方向の前面壁部９ａ及び背面壁部９ｂ、製錬排ガスの流入方向と直交する水平方向の左側面壁部９ｃ及び右側面壁部９ｄ、鉛直方向の天井壁部９ｅ及び底面壁部９ｆとからなる。更に、図３に示すように、壁部９は、それぞれ、内壁１０ａと、外壁１０ｂと、内壁１０ａ及び外壁１０ｂ間に設けられた保温材からなる保温材層１０ｃと、内壁１０ａ上に設けられ、製錬排ガスの廃熱を回収するメンブレンウォール１１とで構成されている。メンブレンウォール１１は、例えば、内部に水が流通する複数の水管が配列され、隣接する水管を溶接して一体に設けたパネル状の水管壁であり、内壁１０ａ上全体に亘って設けられている。このようなメンブレンウォール１１は、製錬排ガスと接触することで、内部を流通する水と製錬排ガスとの熱交換が行われ、製錬排ガスの廃熱を回収する。具体的に、メンブレンウォール１１は、放射部４において、製錬炉２から排出された８００℃〜８５０℃程度の製錬排ガスを、５００℃〜６００℃程度となるように冷却する。
【００２５】
更に、図３に示すように、対流部５の内部には、対流部５の天井壁部９ｅに設けられた吊り金具１２によって、連結軸６が支持されている。吊り金具１２によって支持された連結軸６は、図１に示すように、製錬排ガスの流入方向に直交し且つ水平となるように対流部５の内部に設けられており、製錬排ガスの流入方向に所定の間隔を有して複数個設けられている。具体的には、連結軸６は、対流部５の内部に２０〜３０個程度設けられている。更に、各連結軸６は、図３に示すように、対流部５の左側面壁部９ｃ及び右側面壁部９ｄにそれぞれ形成された貫通孔１３，１３から両端部が対流部５の外部に露出されている。
【００２６】
このように対流部５の内部に設けられた連結軸６は、図２及び図３に示すように、軸本体１４と、軸本体１４の両端部１４ａ，１４ａに一体に設けられたロッド部１５，１５とで構成されている。
【００２７】
軸本体１４は、図３に示すように、断面略矩形状に設けられた中央部１４ｂの両側に、断面略矩形状の中央部１４ｂの対角線の長さと略同じ又はやや大きな外径を有する断面略円形状の軸フランジ１４ｃ，１４ｃが一体に設けられてなる。このような軸本体１４は、対流部５の左側面壁部９ｃ及び右側面壁部９ｄにそれぞれ形成された貫通孔１３，１３から両端部１４ａ，１４ａが対流部５の外部に露出する程度の長さを有している。なお、軸本体１４は、断面略円形状又は断面多角形状に設けるようにしてもよい。
【００２８】
軸本体１４の端部１４ａに一体に設けられたロッド部１５は、軸フランジ１４ｃの外径よりもやや小さな外径を有する断面略円形状の軸である。断面略円形状のロッド部１５の外周には、軸フランジ１４ｃと当接する基端部１５ａから先端部１５ｂ側の所定の位置に、軸本体１４の外径よりもやや大きな外径を有する断面略円形のフランジ状に形成されたロッドベース１５ｃが設けられている。ロッドベース１５ｃには、後述するシールド装置８が取り付けられる。このような構成を有するロッド部１５は、軸本体１４の両端部１４ａ，１４ａが貫通孔１３，１３から外部に露出した状態で吊り金具１２によって支持された後に、軸本体１４の端部１４ａと全周溶接されることで、軸本体１４と一体に設けられる。
【００２９】
更に、軸本体１４には、図２に示すように、製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管７が懸垂して取り付けられている。
【００３０】
軸本体１４に懸垂して取り付けられた廃熱回収管７は、例えば、内部に水が流通する水管であり、図２に示すように、製錬排ガスの流入方向に直交するように、対流部５の左側面壁部９ｃ及び右側面壁部９ｄ間に亘り、上下方向にジグザグに蛇行したミアンダ状に設けられている。ミアンダ状に設けられた廃熱回収管７は、上部側が連結軸６に一体に取り付けられ、連結軸６にすだれ状に懸垂して設けられている。更に、ミアンダ状に設けられた廃熱回収管７は、一端７ａ及び他端７ｂが例えば当該廃熱回収ボイラーの上部に設けられた図示しないポンプ等の循環装置に接続されており、この循環装置により一端７ａから内部に水が供給され他端７ｂから排出されて、内部に水が流通される。このような廃熱回収管７は、対流部５に流入された製錬排ガスと接触することで、内部を流通する水と製錬排ガスとの熱交換が行われ、製錬排ガスの廃熱を回収する。具体的に、廃熱回収管７は、対流部５において、対流部５の壁部９に設けられたメンブレンウォール１１とともに、放射部４から流入された５００℃〜６００℃程度の製錬排ガスを、３００℃程度となるように冷却する。
【００３１】
ここで、図２に示すように、廃熱回収管７は、対流部５の内部にあるため、製錬排ガスに含まれる煙灰が付着しやすい。煙灰が廃熱回収管７に付着すると、廃熱回収の効率が低下するとともに、製錬排ガスの通過を妨げ、対流部５から排出される製錬排ガスの温度や圧力の上昇を招くおそれがある。このため、図４及び図５に示すように、廃熱回収ボイラー１は、打撃により煙灰を廃熱回収管７から除去する煙灰除去機構１６を更に備えている。
【００３２】
例えば、煙灰除去機構１６は、図４に示すように、圧搾空気がシリンダー内に供給されると打撃治具１７ａを内部から外部に突出させて打撃を行う打撃装置１７が、フレーム１８に一体に取り付けられてなる。このような煙灰除去機構１６は、打撃治具１７ａの軸心と連結軸６の軸心とを一致させて、連結軸６の両端部又は一方の端部に設置される。そして、煙灰除去機構１６は、図５に示すように、図示しない制御部により制御されて所定の間隔又は時間に、更には作業者の操作によって、打撃装置１７により連結軸６に打撃を行い、連結軸６を介して廃熱回収管７に振動を与え、廃熱回収管７に付着した煙灰を落として除去する。そして、煙灰除去機構１６は、シリンダー内に設けられた図示しないバネ等の弾性体によって、図４に示すように、打撃治具１７ａが内部に収納される。
【００３３】
更に、このような煙灰除去機構１６に打撃される連結軸６には、図４及び図５に示すように、打撃治具１７ａと当接する被打撃部１９が更に設けられている。具体的に、被打撃部１９は、各ロッド部１５の先端部１５ｂに設けられている。ロッド部１５の先端部１５ｂに設けられた被打撃部１９は、打撃治具１７ａと当接する被打撃部材２０と、被打撃部材２０とロッド部１５の先端部１５ｂとの接触を防止する緩衝部材２１とを有する。
【００３４】
被打撃部材２０は、打撃治具１７ａと当接する断面略円形状の被打撃フランジ２０ａに、被打撃フランジ２０ａの外径より小さな外径を有する断面略円形状の被打撃本体２０ｂが一体に設けられてなる。被打撃本体２０ｂは、ロッド部１５の先端部１５ｂに形成されたガイド孔１５ｄに挿入されており、被打撃部材２０をロッド部１５の先端部１５ｂに対して近接又は離間するように移動可能とする。更に、被打撃本体２０ｂには、図示しないストッパ部が設けられており、このストッパ部によってガイド孔１５ｄから抜け止めされている。
【００３５】
被打撃部材２０とロッド部１５の先端部１５ｂとの接触を防止する緩衝部材２１は、例えば皿バネであり、被打撃本体２０ｂの外周に複数個設けられるとともに、被打撃フランジ２０ａとロッド部１５の先端部１５ｂとの間に設けられている。更に、緩衝部材２１は、ロッド部１５の外周の外径よりも大きく、ロッドベース１５ｃの外周よりも小さな外径を有する。このような緩衝部材２１は、打撃装置１７により被打撃フランジ２０ａが打撃されると、被打撃部材２０がロッド部１５の先端部１５ｂに近接するのを規制して、被打撃部材２０とロッド部１５の先端部１５ｂとの接触を防止し、打撃力だけをロッド部１５に伝達する。
【００３６】
なお、ロッド部１５の外周には、打撃装置１７による打撃に対して、ロッド部１５自体の機械的強度、ロッド部１５と軸本体１４の端部１４ａとの溶接強度の向上を図るために、リブ１５ｅを設けるようにしてもよい。
【００３７】
更に、図３に示すように、対流部５に形成された貫通孔１３の周囲には、貫通孔１３を密閉するシールド装置８が設けられている。貫通孔１３を密閉するシールド装置８は、可撓性や伸縮性を有し、連結軸６を覆うように配置されたベローズ２２と、ベローズ２２を連結軸６に取り付けるベローズ押え２３とを有する。
【００３８】
可撓性や伸縮性を有するベローズ２２は、機械的特性と製錬排ガスの防食性に優れた金属材料からなり、凸部と凹部とが連続して軸方向に形成された断面略波形のベローズ本体２２ａの両端部に、ベローズフランジ２２ｂ，２２ｃが一体に設けられてなる。このようなベローズ２２は、例えば、作業者が容易に手で曲げることができるとともに、連結軸６の熱膨張による伸縮率を考慮した可撓性や伸縮性を有するように、凸部の数、板厚、凸部の高さ等が設けられている。具体的に、ベローズ２２は、凸部の数を５山とし、厚さは０．５ｍｍで２層、材質が製錬排ガスの腐食性を考慮してＳＵＳ３１６としている。更に、ベローズ２２の内径及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃの内径は、ロッドベース１５ｃの外径よりも大きく設けられている。このようなベローズ２２は、連結軸６を覆うように配置された後に、一端側のベローズフランジ２２ｂが貫通孔１３の周囲の対流部５の内壁１０ａに全周溶接され、他端側のベローズフランジ２２ｃがベローズ押え２３の一端面２３ｃに全周溶接される。
【００３９】
ベローズ２２を連結軸６に取り付けるベローズ押え２３は、２分割された第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとで構成されており、第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとを突き合わせて組み合わせたときに、略リング状となるように設けられている。略リング状となるように設けられた第１及び第２の分割体２３ａ，２３ｂは、外径がベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃと略同じ大きさに設けられ、内径がロッド部１５の外径と略同じ大きさ又はやや大きく、更にはロッドベース１５ｃの外径より小さく設けられている。このようなベローズ押え２３は、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃとロッドベース１５ｃとの間に挟み込まれて配置されている。そして、ベローズ押え２３の一端面２３ｃは、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃと全周溶接され、他端面２３ｄは、連結軸６のロッドベース１５ｃとロッドベース１５ｃの外周で全周溶接されている。なお、ベローズ押え２３は、２分割されることに限定されるものではなく、３分割以上に分割されているようなものでもよい。
【００４０】
以上のような構成を有するシールド装置８は、ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂと貫通孔１３の周囲の対流部５の内壁１０ａとが全周溶接され、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃとベローズ押え２３の一端面２３ｃとが全周溶接され、ベローズ押え２３の他端面２３ｄと連結軸６のロッドベース１５ｃとがロッドベース１５ｃの外周で全周溶接されている。これにより、シールド装置８は、貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断する。したがって、廃熱回収ボイラー１は、密閉構造となる。更に、シールド装置８は、ベローズ２２が可撓性や伸縮性を有するので、連結軸６の熱膨張による伸縮や煙灰除去機構１６による振動等が発生しても、連結軸６に追従して変形することができ、確実に貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断することができる。
【００４１】
なお、シールド装置８は、更に、ベローズ２２及びベローズ押え２３を覆う外装板２４を有するようにしてもよい。外装板２４は、例えば、対流部５の貫通孔１３の周囲の外壁１０ｂに取り付けられ、ベローズ２２及びベローズ押え２３を覆うことで、ベローズ２２及びベローズ押え２３を傷、汚れ、衝撃等から保護する。更に、ベローズ２２の内周と連結軸６の外周との間の空間部２５に、断熱材からなる断熱材層を設けるようにしてもよい。このような断熱材層は、連結軸６の外周を断熱し、シールド装置８の熱影響を緩和させるとともに、ベローズ２２の内部の凹部に煙灰が付着し、腐食して破れることを防止する。
【００４２】
次に、上述したシールド装置８の取り付け方法を説明する。
【００４３】
図３に示すように、先ず、連結軸６の対流部５の貫通孔１３から露出した箇所にベローズ２２を通して、ベローズ２２を連結軸６で覆うように配置する。次いで、連結軸６を覆うように配置されたベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂを、貫通孔１３の周囲の対流部５の内壁１０ａに密着させて、全周溶接する。次いで、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃに、連結軸６の半径方向から第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとを突き合わせて略リング状としたベローズ押え２３を押し当てて、ベローズ押え２３を、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃとロッドベース１５ｃとで挟み込むように配置する。次いで、ベローズ押え２３の他端面２３ｄを、ロッドベース１５ｃとロッドベース１５ｃの外周で全周溶接する。次いで、ベローズ押え２３の一端面２３ｃに、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃを全周溶接する。次いで、他端側のベローズフランジ２２ｃとベローズ押え２３との溶接箇所と、ロッドベース１５ｃとベローズ押え２３との溶接箇所との間の第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとの突合面を溶接し、突当面の隙間を埋める。すなわち、ロッドベース１５ｃの外周よりも半径方向の外側の突合面を溶接し、突当面の隙間を埋める。次いで、ベローズ２２及びベローズ押え２３を覆うように、外装板２４を取り付ける。以上のようにして、シールド装置８は、取り付けられる。なお、ベローズ押え２３の他端面２３ｄとロッドベース１５ｃとを溶接した後に、ベローズ押え２３のロッドベース１５ｃの外周よりも半径方向の外側の突合面を溶接して突当面の隙間を埋め、次いで、ベローズ押え２３の一端面２３ｃに、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃを全周溶接するようにしてもよい。
【００４４】
以上のように取り付けられたシールド装置８は、ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂが貫通孔１３の周囲の対流部５の内壁１０ａに全周溶接され、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃがベローズ押え２３の一端面２３ｃに全周溶接され、ベローズ押え２３の他端面２３ｄが連結軸６のロッドベース１５ｃとロッドベース１５ｃの外周で全周溶接されている。これにより、シールド装置８は、貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断することができる。
【００４５】
次に、シールド装置８の取り外し方法を説明する。
【００４６】
先ず、図３に示すような対流部５の外壁１０ｂに取り付けられた外装板２４を取り外す。次いで、ベローズ押え２３の他端面２３ｄ及びロッドベース１５ｃの溶接箇所と、ベローズ押え２３とを、図３中の一点鎖線Ｌ１に示すような、ロッドベース１５ｃの外径よりも大きく、ベローズ２２及びベローズフランジ２２ｃの内径よりも小さな位置で切断する。次いで、ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂ及び対流部５の内壁１０ａの貫通孔１３の周囲の溶接箇所を切断する。次いで、ベローズ２２を連結軸６から取り外す。
【００４７】
このとき、ロッドベース１５ｃの外径は、緩衝部材２１の外径よりも大きいので、緩衝部材２１があっても上記切断位置Ｌ１に切断器の刃を当てることができる。更に、ベローズ押え２３は、複数個の分割体からなり、ロッドベース１５ｃにロッドベース１５ｃの外周で溶接され、ロッド部１５の外周及びロッドベース１５ｃの外周より半径方向の内側では溶接されていない。したがって、ベローズ押え２３のロッド部１５の外周に残された部位は、第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとを分割することで、ロッド部１５の外周から取り外すことができる。
【００４８】
よって、ベローズ２２、ベローズフランジ２２ｂ，２２ｃ及びロッドベース１５ｃを切断することなく、更に、ロッド部１５にベローズ押え２３を残すことなく、ベローズ２２を取り外すことができる。なお、次いで、上述したように、新たなベローズ２２を取り付けることで、ベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【００４９】
なお、ベローズ２２を取り付けるときに、第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとの突合面を全て溶接し、ベローズ２２を取り換えるときには、切断位置Ｌ１で切断後に、ベローズ押え２３のロッド部１５の外周に残された部位の溶接箇所を切断し、ロッド部１５の外周から取り外すようにしてもよい。
【００５０】
以上のように本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８は、ベローズ２２が、連結軸６を覆うように配置され、一端側のベローズフランジ２２ｂが貫通孔１３の周囲の対流部５の内壁１０ａに全周溶接され、他端側のベローズフランジ２２ｃがベローズ押え２３の一端面２３ｃに全周溶接されている。更に、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃと全周溶接されたベローズ押え２３が、ロッドベース１５ｃとロッドベース１５ｃの外周で全周溶接されている。したがって、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８によれば、ベローズ２２及びベローズ押え２３によって、廃熱回収管７が取り付けられた連結軸６の両端部を外部に露出する対流部５の内壁１０ａに設けられた貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断することができる。
【００５１】
更に、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８は、ロッドベース１５ｃが緩衝部材２１の外径より大きな外径を有し、ベローズ２２及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃがこのようなロッドベース１５ｃの外径よりもさらに大きな内径を有する。したがって、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８によれば、図３中の一点鎖線Ｌ１に示すような、ロッドベース１５ｃの外径よりも大きく、ベローズ２２の内径よりも小さな位置で、ベローズ押え２３の他端面２３ｄ及びロッドベース１５ｃの溶接箇所と、ベローズ押え２３とを切断し、ベローズ２２、ベローズフランジ２２ｃ及びロッドベース１５ｃを切断することなく、ベローズ２２を取り外すことができ、容易にベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【００５２】
更に、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８は、ベローズ押え２３が、複数個の分割体からなり、ロッドベース１５ｃにロッドベース１５ｃの外周で溶接され、ロッド部１５の外周及びロッドベース１５ｃの外周より半径方向の内側では溶接されていない。したがって、ベローズ押え２３のロッド部１５の外周に残された部位は、第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとを分割することで、ロッド部１５の外周から取り外すことができる。よって、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８によれば、ロッド部１５にベローズ押え２３を残すことなく、ベローズ２２を取り外すことができ、容易にベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【００５３】
なお、図６に示すように、ベローズ押え２３の内径をロッドベース１５ｃの外径と略同じ大きさに設け、ベローズ押え２３をロッドベース１５ｃの外周に配置し、該ロッドベース１５ｃとロッドベース１５ｃの外周で全周溶接するようにしてもよい。このような構成を有する本発明に係る廃熱回収ボイラー３０のシールド装置８は、上述した本発明の廃熱回収ボイラー１のシールド装置８と同様に、煙灰除去機構１６により廃熱回収管７に付着した煙灰を除去することができるとともに、ベローズ２２及びベローズ押え２３によって、貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断することができる。
【００５４】
更に、本発明に係る廃熱回収ボイラー３０のシールド装置８は、図６中の一点鎖線Ｌ２に示すように、ロッドベース１５ｃの外周に沿って、ベローズ押え２３及びロッドベース１５ｃの溶接箇所を切断することで、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８と同様に、ベローズ２２、ベローズフランジ２２ｃ、ロッドベース１５ｃを切断することなく、ベローズ２２を取り外すことができることに加え、ベローズ押え２３を切断することなく、ベローズ２２を取り外すことができ、容易にベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 非鉄金属製錬炉廃熱回収ボイラー、２ 非鉄金属製錬炉、３ 煙道、４ 放射部、５ 対流部、６ 連結軸、７ 廃熱回収管、７ａ 一端、７ｂ 他端、８ シールド装置、９ 壁部、９ａ 前面壁部、９ｂ 背面壁部、９ｃ 左側面壁部、９ｄ 右側面壁部、９ｅ 天井壁部、９ｆ 底面壁部、１０ａ 内壁、１０ｂ 外壁、１０ｃ 保温材層、１１ メンブレンウォール、１２ 吊り金具、１３ 貫通孔、１４ 軸本体、１４ａ 端部、１４ｂ 中央部、１４ｃ 軸フランジ、１５ ロッド部、１５ａ 基端部、１５ｂ 先端部、１５ｃ ロッドベース、１５ｄ ガイド孔、１５ｅ リブ、１５ｆ 基端面、１６ 煙灰除去機構、１７ 打撃装置、１７ａ 打撃治具、１８ フレーム、１９ 被打撃部、２０ 被打撃部材、２０ａ 被打撃フランジ、２０ｂ 被打撃本体、２１ 緩衝部材、２２ ベローズ、２２ａ ベローズ本体、２２ｂ ベローズフランジ、２２ｃ ベローズフランジ、２３ ベローズ押え、２３ａ 第１の分割体、２３ｂ 第２の分割体、２３ｃ 一端面、２３ｄ 他端面、２４ 外装板、２５ 空間部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製錬炉から排出される製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管が取り付けられた連結軸の両端部を外部に露出する対流部の壁部に設けられた貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部とを遮断する製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
硫化精鉱を原料とする非鉄金属製錬（以下、単に製錬炉ともいう。）において、製錬炉から排出される製錬排ガスには、高濃度の亜硫酸ガス及び煙灰が含まれている。更に、製錬排ガスは、高温であるため、集塵工程や硫酸製造工程の前に、非鉄金属製錬炉廃熱回収ボイラー（以下、単に廃熱回収ボイラーともいう。）によって製錬排ガスの廃熱を回収することが一般的に行われている。
【０００３】
上述したような廃熱回収ボイラーとしては、特許文献１のようなものがある。特許文献１の廃熱回収ボイラーは、放射部と対流部とで構成されており、製錬炉から排出された製錬排ガスが煙道を介して放射部に流入され、次いで、対流部に流入される。そして、廃熱回収ボイラーは、対流部に流入された製錬排ガスが対流部の内部に設けられた連結軸と一体に取り付けられた廃熱回収管と接触され、この廃熱回収管の内部を流通する水と熱交換が行われることで、製錬排ガスの廃熱を回収する。
【０００４】
一方、製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管は、廃熱回収ボイラーの内部にあるため、製錬排ガスに含まれる煙灰が付着しやすい。煙灰が廃熱回収管に付着すると、廃熱回収の効率が低下するとともに、製錬排ガスの通過を妨げ、対流部から排出される製錬排ガスの温度や圧力の上昇を招くおそれがある。このため、付着した煙灰の除去や煙灰の付着を抑制することが、従来から行われている。
【０００５】
付着した煙灰の除去及び抑制する装置としては、例えば、打撃により煙灰を廃熱回収管から払い落す打撃部を有する煙灰除去装置がある。煙灰除去装置は、両端部が対流部の壁部に設けられた貫通孔から外部に露出され、廃熱回収管が一体に取り付けられた連結軸の端部を打撃部によって外部より打撃することで、連結軸を介して廃熱回収管に振動を与えて、煙灰が廃熱回収管に付着成長する前に落すようにしている。
【０００６】
しかしながら、連結軸は、対流部の壁部に設けられた貫通孔から外部に露出する構造のため、対流部の内部と外部との遮断が問題となる。廃熱回収ボイラーの内部は、負圧であり、遮断ができていない場合には、製錬排ガス中に含まれる亜硫酸ガスが外気で冷やされ、硫酸が生成される。これにより、廃熱回収管は、著しく腐食してしまう。したがって、貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部とを遮断することが重要である。
【０００７】
そこで、図７に示すように、金属製のベローズ１００を用いて、貫通孔１０１を密閉し、廃熱回収ボイラーの内部と外部とを遮断している。ベローズ１００は、一端が貫通孔１０１の周囲の対流部の壁部１０２の内壁１０２ａに全周溶接され、他端が連結軸１０３の軸本体１０３ａの両端部に設けられたロッド部１０３ｂの外周に全周溶接された筒状のシールド板１０４に全周溶接されている。すなわち、廃熱回収ボイラーの内部と外部は、ベローズ１００及びシールド板１０４によって遮断されている。換言すると、貫通孔１０１は、ベローズ１００及びシールド板１０４によって密閉されている。
【０００８】
連結軸１０３の先端には、煙灰除去装置により打撃される被打撃部１０５が設けられている。この被打撃部１０５は、ロッド部１０３ｂより大きな外径を有する。したがって、例えば、メンテナンス時においてベローズ１００を交換するときには、シールド板１０４の基端まで切断器の刃が入らない。よって、図７中の一点鎖線Ｌ３，Ｌ４に示すように、シールド板１０４の途中を切断せざるを得ない。
【０００９】
この場合、図８に示すように、ベローズ１００の他端とロッド部１０３ｂの外周には、シールド板１０４ａ，１０４ｂが残ってしまう。このため、新しいベローズ１００を取り付けるときには、取り換える前のベローズ１００に残ったシールド板１０４ａの長さ分、切断したシールド板１０４の長さを補充する必要がある。更に、切断したシールド板１０４は、ロッド部１０３ｂに残ったシールド板１０４ｂに合わせて取り付ける必要がある。したがって、ベローズ１００を取り換えるときにシールド板１０４等の貫通孔１０１を密閉するシールド装置の構成部材を切断するような構造では、加工や溶接工程が増え、取り換え作業に時間がかかってしまう。
【００１０】
以上のことから、非鉄金属製錬炉廃熱回収ボイラーにおいて、シールド装置によって、連結軸の両端部を外部に露出する対流部の壁部に形成された貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部を遮断するとともに、シールド装置の取り換え作業を簡易にすることが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００９−４７３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、このような状況を解決するためになされたものであり、シールド装置によって、連結軸の両端部を外部に露出する対流部の壁部に形成された貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部を遮断するとともに、シールド装置の取り換え作業を簡易に行うことができる製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するために本発明に係る製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置は、製錬炉から排出された製錬排ガスが流入される対流部と、対流部の内部に設けられるとともに、対流部の内部に設けられた製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管が取り付けられ、対流部の壁部に形成された貫通孔から両端部が外部に露出する連結軸と、貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部とを遮断するシールド装置とを備える製錬炉廃熱回収ボイラーに用いられる。
【００１４】
そして、連結軸は、軸本体と、軸本体の端部に設けられ、外周に、軸本体の外径よりも大きな外径を有するフランジ状のロッドベースが設けられたロッド部と、ロッド部の先端部に設けられ、ロッド部の外周の外径よりも大きくロッドベースよりも小さな外径を有し、対流部の外部より打撃される被打撃部とを有する。
【００１５】
そして、本発明に係る製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置は、ロッドベースの外径よりも大きな内径を有し、連結軸を覆うように配置され、一端が貫通孔の周囲の対流部の壁部に全周溶接されたベローズと、ベローズの他端が全周溶接されるとともに、ロッドベースにロッドベースの外周で全周溶接されたベローズ押えとを有する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置は、ベローズが、連結軸を覆うように配置され、一端が貫通孔の周囲の対流部の壁部に全周溶接され、他端がベローズ押えに全周溶接されており、ベローズの他端と全周溶接されたベローズ押えが、ロッドベースとロッドベースの外周で全周溶接されている。
【００１７】
したがって、本発明の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置によれば、ベローズ及びベローズ押えによって、廃熱回収管が取り付けられた連結軸の両端部を外部に露出する対流部の壁部に設けられた貫通孔を密閉し、対流部の内部と外部とを遮断することができる。
【００１８】
更に、本発明の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置によれば、ロッドベースが連結軸の被打撃部の外径より大きな外径を有し、ベローズ押えがこのようなロッドベースとロッドベースの外周で全周溶接されているので、連結軸の端部に被打撃部があっても、ロッド部上にベローズ押えを残すことなく、ベローズ押えとロッドベースとの接合箇所に切断器の刃を当てて切断することができ、容易に取り換えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明が適用されたシールド装置を備える非鉄金属製錬炉廃熱回収ボイラーの概略を示した側面図である。
【図２】廃熱回収管の概略を示した正面図である。
【図３】貫通孔及び本発明が適用されたシールド装置の概略を示した断面図である。
【図４】煙灰除去機構及び連結軸の被打撃部を示し、打撃前の状態の概略を示した側面図である。
【図５】煙灰除去機構及び連結軸の被打撃部を示し、打撃したときの状態の概略を示した側面図である。
【図６】貫通孔及び本発明が適用されたシールド装置の変形例の概略を示した断面図である。
【図７】従来のシールド装置の概略を示した側面図である。
【図８】従来のシールド装置の取り換え作業時の状態の概略を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明が適用された製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１に示すように、本発明が適用されたシールド装置を備える製錬炉廃熱回収ボイラー１（以下、単に廃熱回収ボイラー１ともいう。）は、硫化精鉱を原料とする自熔炉や転炉等の非鉄金属製錬炉２（以下、単に製錬炉２ともいう。）から排出された高濃度の亜硫酸ガス及び煙灰が含まれた高温の製錬排ガスの廃熱を回収する。
【００２２】
具体的に、廃熱回収ボイラー１は、図１乃至図３に示すように、製錬炉２から排出された製錬排ガスが煙道３を介して流入される放射部４と、放射部４から製錬排ガスが流入される対流部５と、対流部５の内部に設けられるとともに、対流部５の壁部９に形成された貫通孔１３から両端部が外部に露出する連結軸６と、対流部５の内部に設けられるとともに、連結軸６に取り付けられ、対流部５に流入された製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管７と、対流部５の壁部９の貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断するシールド装置８とを備える。
【００２３】
以上のような構成を有する廃熱回収ボイラー１は、図１に示すように、製錬炉２から排出された製錬排ガスが煙道３を介して放射部４に流入され、次いで、対流部５に流入される。そして、廃熱回収ボイラー１は、対流部５に流入された製錬排ガスが対流部５の内部に設けられた廃熱回収管７と接触し、この廃熱回収管７と熱交換が行われることで、製錬排ガスの廃熱を回収する。なお、廃熱回収ボイラー１は、硫化精鉱以外の非鉄金属を原料とする非鉄金属製錬炉や、金属製錬炉から排出された製錬排ガスの排熱を回収するようなものでもよい。
【００２４】
図１に示すように、製錬排ガスが流入される放射部４及び対流部５は、それぞれ密閉した空間部を有し、内部で連続した空間部となっている。このような放射部４及び対流部５の壁部９は、それぞれ、製錬排ガスの流入方向の前面壁部９ａ及び背面壁部９ｂ、製錬排ガスの流入方向と直交する水平方向の左側面壁部９ｃ及び右側面壁部９ｄ、鉛直方向の天井壁部９ｅ及び底面壁部９ｆとからなる。更に、図３に示すように、壁部９は、それぞれ、内壁１０ａと、外壁１０ｂと、内壁１０ａ及び外壁１０ｂ間に設けられた保温材からなる保温材層１０ｃと、内壁１０ａ上に設けられ、製錬排ガスの廃熱を回収するメンブレンウォール１１とで構成されている。メンブレンウォール１１は、例えば、内部に水が流通する複数の水管が配列され、隣接する水管を溶接して一体に設けたパネル状の水管壁であり、内壁１０ａ上全体に亘って設けられている。このようなメンブレンウォール１１は、製錬排ガスと接触することで、内部を流通する水と製錬排ガスとの熱交換が行われ、製錬排ガスの廃熱を回収する。具体的に、メンブレンウォール１１は、放射部４において、製錬炉２から排出された８００℃〜８５０℃程度の製錬排ガスを、５００℃〜６００℃程度となるように冷却する。
【００２５】
更に、図３に示すように、対流部５の内部には、対流部５の天井壁部９ｅに設けられた吊り金具１２によって、連結軸６が支持されている。吊り金具１２によって支持された連結軸６は、図１に示すように、製錬排ガスの流入方向に直交し且つ水平となるように対流部５の内部に設けられており、製錬排ガスの流入方向に所定の間隔を有して複数個設けられている。具体的には、連結軸６は、対流部５の内部に２０〜３０個程度設けられている。更に、各連結軸６は、図３に示すように、対流部５の左側面壁部９ｃ及び右側面壁部９ｄにそれぞれ形成された貫通孔１３，１３から両端部が対流部５の外部に露出されている。
【００２６】
このように対流部５の内部に設けられた連結軸６は、図２及び図３に示すように、軸本体１４と、軸本体１４の両端部１４ａ，１４ａに一体に設けられたロッド部１５，１５とで構成されている。
【００２７】
軸本体１４は、図３に示すように、断面略矩形状に設けられた中央部１４ｂの両側に、断面略矩形状の中央部１４ｂの対角線の長さと略同じ又はやや大きな外径を有する断面略円形状の軸フランジ１４ｃ，１４ｃが一体に設けられてなる。このような軸本体１４は、対流部５の左側面壁部９ｃ及び右側面壁部９ｄにそれぞれ形成された貫通孔１３，１３から両端部１４ａ，１４ａが対流部５の外部に露出する程度の長さを有している。なお、軸本体１４は、断面略円形状又は断面多角形状に設けるようにしてもよい。
【００２８】
軸本体１４の端部１４ａに一体に設けられたロッド部１５は、軸フランジ１４ｃの外径よりもやや小さな外径を有する断面略円形状の軸である。断面略円形状のロッド部１５の外周には、軸フランジ１４ｃと当接する基端部１５ａから先端部１５ｂ側の所定の位置に、軸本体１４の外径よりもやや大きな外径を有する断面略円形のフランジ状に形成されたロッドベース１５ｃが設けられている。ロッドベース１５ｃには、後述するシールド装置８が取り付けられる。このような構成を有するロッド部１５は、軸本体１４の両端部１４ａ，１４ａが貫通孔１３，１３から外部に露出した状態で吊り金具１２によって支持された後に、軸本体１４の端部１４ａと全周溶接されることで、軸本体１４と一体に設けられる。
【００２９】
更に、軸本体１４には、図２に示すように、製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管７が懸垂して取り付けられている。
【００３０】
軸本体１４に懸垂して取り付けられた廃熱回収管７は、例えば、内部に水が流通する水管であり、図２に示すように、製錬排ガスの流入方向に直交するように、対流部５の左側面壁部９ｃ及び右側面壁部９ｄ間に亘り、上下方向にジグザグに蛇行したミアンダ状に設けられている。ミアンダ状に設けられた廃熱回収管７は、上部側が連結軸６に一体に取り付けられ、連結軸６にすだれ状に懸垂して設けられている。更に、ミアンダ状に設けられた廃熱回収管７は、一端７ａ及び他端７ｂが例えば当該廃熱回収ボイラーの上部に設けられた図示しないポンプ等の循環装置に接続されており、この循環装置により一端７ａから内部に水が供給され他端７ｂから排出されて、内部に水が流通される。このような廃熱回収管７は、対流部５に流入された製錬排ガスと接触することで、内部を流通する水と製錬排ガスとの熱交換が行われ、製錬排ガスの廃熱を回収する。具体的に、廃熱回収管７は、対流部５において、対流部５の壁部９に設けられたメンブレンウォール１１とともに、放射部４から流入された５００℃〜６００℃程度の製錬排ガスを、３００℃程度となるように冷却する。
【００３１】
ここで、図２に示すように、廃熱回収管７は、対流部５の内部にあるため、製錬排ガスに含まれる煙灰が付着しやすい。煙灰が廃熱回収管７に付着すると、廃熱回収の効率が低下するとともに、製錬排ガスの通過を妨げ、対流部５から排出される製錬排ガスの温度や圧力の上昇を招くおそれがある。このため、図４及び図５に示すように、廃熱回収ボイラー１は、打撃により煙灰を廃熱回収管７から除去する煙灰除去機構１６を更に備えている。
【００３２】
例えば、煙灰除去機構１６は、図４に示すように、圧搾空気がシリンダー内に供給されると打撃治具１７ａを内部から外部に突出させて打撃を行う打撃装置１７が、フレーム１８に一体に取り付けられてなる。このような煙灰除去機構１６は、打撃治具１７ａの軸心と連結軸６の軸心とを一致させて、連結軸６の両端部又は一方の端部に設置される。そして、煙灰除去機構１６は、図５に示すように、図示しない制御部により制御されて所定の間隔又は時間に、更には作業者の操作によって、打撃装置１７により連結軸６に打撃を行い、連結軸６を介して廃熱回収管７に振動を与え、廃熱回収管７に付着した煙灰を落として除去する。そして、煙灰除去機構１６は、シリンダー内に設けられた図示しないバネ等の弾性体によって、図４に示すように、打撃治具１７ａが内部に収納される。
【００３３】
更に、このような煙灰除去機構１６に打撃される連結軸６には、図４及び図５に示すように、打撃治具１７ａと当接する被打撃部１９が更に設けられている。具体的に、被打撃部１９は、各ロッド部１５の先端部１５ｂに設けられている。ロッド部１５の先端部１５ｂに設けられた被打撃部１９は、打撃治具１７ａと当接する被打撃部材２０と、被打撃部材２０とロッド部１５の先端部１５ｂとの接触を防止する緩衝部材２１とを有する。
【００３４】
被打撃部材２０は、打撃治具１７ａと当接する断面略円形状の被打撃フランジ２０ａに、被打撃フランジ２０ａの外径より小さな外径を有する断面略円形状の被打撃本体２０ｂが一体に設けられてなる。被打撃本体２０ｂは、ロッド部１５の先端部１５ｂに形成されたガイド孔１５ｄに挿入されており、被打撃部材２０をロッド部１５の先端部１５ｂに対して近接又は離間するように移動可能とする。更に、被打撃本体２０ｂには、図示しないストッパ部が設けられており、このストッパ部によってガイド孔１５ｄから抜け止めされている。
【００３５】
被打撃部材２０とロッド部１５の先端部１５ｂとの接触を防止する緩衝部材２１は、例えば皿バネであり、被打撃本体２０ｂの外周に複数個設けられるとともに、被打撃フランジ２０ａとロッド部１５の先端部１５ｂとの間に設けられている。更に、緩衝部材２１は、ロッド部１５の外周の外径よりも大きく、ロッドベース１５ｃの外周よりも小さな外径を有する。このような緩衝部材２１は、打撃装置１７により被打撃フランジ２０ａが打撃されると、被打撃部材２０がロッド部１５の先端部１５ｂに近接するのを規制して、被打撃部材２０とロッド部１５の先端部１５ｂとの接触を防止し、打撃力だけをロッド部１５に伝達する。
【００３６】
なお、ロッド部１５の外周には、打撃装置１７による打撃に対して、ロッド部１５自体の機械的強度、ロッド部１５と軸本体１４の端部１４ａとの溶接強度の向上を図るために、リブ１５ｅを設けるようにしてもよい。
【００３７】
更に、図３に示すように、対流部５に形成された貫通孔１３の周囲には、貫通孔１３を密閉するシールド装置８が設けられている。貫通孔１３を密閉するシールド装置８は、可撓性や伸縮性を有し、連結軸６を覆うように配置されたベローズ２２と、ベローズ２２を連結軸６に取り付けるベローズ押え２３とを有する。
【００３８】
可撓性や伸縮性を有するベローズ２２は、機械的特性と製錬排ガスの防食性に優れた金属材料からなり、凸部と凹部とが連続して軸方向に形成された断面略波形のベローズ本体２２ａの両端部に、ベローズフランジ２２ｂ，２２ｃが一体に設けられてなる。このようなベローズ２２は、例えば、作業者が容易に手で曲げることができるとともに、連結軸６の熱膨張による伸縮率を考慮した可撓性や伸縮性を有するように、凸部の数、板厚、凸部の高さ等が設けられている。具体的に、ベローズ２２は、凸部の数を５山とし、厚さは０．５ｍｍで２層、材質が製錬排ガスの腐食性を考慮してＳＵＳ３１６としている。更に、ベローズ２２の内径及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃの内径は、ロッドベース１５ｃの外径よりも大きく設けられている。このようなベローズ２２は、連結軸６を覆うように配置された後に、一端側のベローズフランジ２２ｂが貫通孔１３の周囲の対流部５の内壁１０ａに全周溶接され、他端側のベローズフランジ２２ｃがベローズ押え２３の一端面２３ｃに全周溶接される。
【００３９】
ベローズ２２を連結軸６に取り付けるベローズ押え２３は、２分割された第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとで構成されており、第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとを突き合わせて組み合わせたときに、略リング状となるように設けられている。略リング状となるように設けられた第１及び第２の分割体２３ａ，２３ｂは、外径がベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃと略同じ大きさに設けられ、内径がロッド部１５の外径と略同じ大きさ又はやや大きく、更にはロッドベース１５ｃの外径より小さく設けられている。このようなベローズ押え２３は、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃとロッドベース１５ｃとの間に挟み込まれて配置されている。そして、ベローズ押え２３の一端面２３ｃは、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃと全周溶接され、他端面２３ｄは、連結軸６のロッドベース１５ｃとロッドベース１５ｃの外周で全周溶接されている。なお、ベローズ押え２３は、２分割されることに限定されるものではなく、３分割以上に分割されているようなものでもよい。
【００４０】
以上のような構成を有するシールド装置８は、ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂと貫通孔１３の周囲の対流部５の内壁１０ａとが全周溶接され、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃとベローズ押え２３の一端面２３ｃとが全周溶接され、ベローズ押え２３の他端面２３ｄと連結軸６のロッドベース１５ｃとがロッドベース１５ｃの外周で全周溶接されている。これにより、シールド装置８は、貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断する。したがって、廃熱回収ボイラー１は、密閉構造となる。更に、シールド装置８は、ベローズ２２が可撓性や伸縮性を有するので、連結軸６の熱膨張による伸縮や煙灰除去機構１６による振動等が発生しても、連結軸６に追従して変形することができ、確実に貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断することができる。
【００４１】
なお、シールド装置８は、更に、ベローズ２２及びベローズ押え２３を覆う外装板２４を有するようにしてもよい。外装板２４は、例えば、対流部５の貫通孔１３の周囲の外壁１０ｂに取り付けられ、ベローズ２２及びベローズ押え２３を覆うことで、ベローズ２２及びベローズ押え２３を傷、汚れ、衝撃等から保護する。更に、ベローズ２２の内周と連結軸６の外周との間の空間部２５に、断熱材からなる断熱材層を設けるようにしてもよい。このような断熱材層は、連結軸６の外周を断熱し、シールド装置８の熱影響を緩和させるとともに、ベローズ２２の内部の凹部に煙灰が付着し、腐食して破れることを防止する。
【００４２】
次に、上述したシールド装置８の取り付け方法を説明する。
【００４３】
図３に示すように、先ず、連結軸６の対流部５の貫通孔１３から露出した箇所にベローズ２２を通して、ベローズ２２を連結軸６で覆うように配置する。次いで、連結軸６を覆うように配置されたベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂを、貫通孔１３の周囲の対流部５の内壁１０ａに密着させて、全周溶接する。次いで、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃに、連結軸６の半径方向から第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとを突き合わせて略リング状としたベローズ押え２３を押し当てて、ベローズ押え２３を、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃとロッドベース１５ｃとで挟み込むように配置する。次いで、ベローズ押え２３の他端面２３ｄを、ロッドベース１５ｃとロッドベース１５ｃの外周で全周溶接する。次いで、ベローズ押え２３の一端面２３ｃに、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃを全周溶接する。次いで、他端側のベローズフランジ２２ｃとベローズ押え２３との溶接箇所と、ロッドベース１５ｃとベローズ押え２３との溶接箇所との間の第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとの突合面を溶接し、突当面の隙間を埋める。すなわち、ロッドベース１５ｃの外周よりも半径方向の外側の突合面を溶接し、突当面の隙間を埋める。次いで、ベローズ２２及びベローズ押え２３を覆うように、外装板２４を取り付ける。以上のようにして、シールド装置８は、取り付けられる。なお、ベローズ押え２３の他端面２３ｄとロッドベース１５ｃとを溶接した後に、ベローズ押え２３のロッドベース１５ｃの外周よりも半径方向の外側の突合面を溶接して突当面の隙間を埋め、次いで、ベローズ押え２３の一端面２３ｃに、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃを全周溶接するようにしてもよい。
【００４４】
以上のように取り付けられたシールド装置８は、ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂが貫通孔１３の周囲の対流部５の内壁１０ａに全周溶接され、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃがベローズ押え２３の一端面２３ｃに全周溶接され、ベローズ押え２３の他端面２３ｄが連結軸６のロッドベース１５ｃとロッドベース１５ｃの外周で全周溶接されている。これにより、シールド装置８は、貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断することができる。
【００４５】
次に、シールド装置８の取り外し方法を説明する。
【００４６】
先ず、図３に示すような対流部５の外壁１０ｂに取り付けられた外装板２４を取り外す。次いで、ベローズ押え２３の他端面２３ｄ及びロッドベース１５ｃの溶接箇所と、ベローズ押え２３とを、図３中の一点鎖線Ｌ１に示すような、ロッドベース１５ｃの外径よりも大きく、ベローズ２２及びベローズフランジ２２ｃの内径よりも小さな位置で切断する。次いで、ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂ及び対流部５の内壁１０ａの貫通孔１３の周囲の溶接箇所を切断する。次いで、ベローズ２２を連結軸６から取り外す。
【００４７】
このとき、ロッドベース１５ｃの外径は、緩衝部材２１の外径よりも大きいので、緩衝部材２１があっても上記切断位置Ｌ１に切断器の刃を当てることができる。更に、ベローズ押え２３は、複数個の分割体からなり、ロッドベース１５ｃにロッドベース１５ｃの外周で溶接され、ロッド部１５の外周及びロッドベース１５ｃの外周より半径方向の内側では溶接されていない。したがって、ベローズ押え２３のロッド部１５の外周に残された部位は、第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとを分割することで、ロッド部１５の外周から取り外すことができる。
【００４８】
よって、ベローズ２２、ベローズフランジ２２ｂ，２２ｃ及びロッドベース１５ｃを切断することなく、更に、ロッド部１５にベローズ押え２３を残すことなく、ベローズ２２を取り外すことができる。なお、次いで、上述したように、新たなベローズ２２を取り付けることで、ベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【００４９】
なお、ベローズ２２を取り付けるときに、第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとの突合面を全て溶接し、ベローズ２２を取り換えるときには、切断位置Ｌ１で切断後に、ベローズ押え２３のロッド部１５の外周に残された部位の溶接箇所を切断し、ロッド部１５の外周から取り外すようにしてもよい。
【００５０】
以上のように本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８は、ベローズ２２が、連結軸６を覆うように配置され、一端側のベローズフランジ２２ｂが貫通孔１３の周囲の対流部５の内壁１０ａに全周溶接され、他端側のベローズフランジ２２ｃがベローズ押え２３の一端面２３ｃに全周溶接されている。更に、ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃと全周溶接されたベローズ押え２３が、ロッドベース１５ｃとロッドベース１５ｃの外周で全周溶接されている。したがって、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８によれば、ベローズ２２及びベローズ押え２３によって、廃熱回収管７が取り付けられた連結軸６の両端部を外部に露出する対流部５の内壁１０ａに設けられた貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断することができる。
【００５１】
更に、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８は、ロッドベース１５ｃが緩衝部材２１の外径より大きな外径を有し、ベローズ２２及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃがこのようなロッドベース１５ｃの外径よりもさらに大きな内径を有する。したがって、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８によれば、図３中の一点鎖線Ｌ１に示すような、ロッドベース１５ｃの外径よりも大きく、ベローズ２２の内径よりも小さな位置で、ベローズ押え２３の他端面２３ｄ及びロッドベース１５ｃの溶接箇所と、ベローズ押え２３とを切断し、ベローズ２２、ベローズフランジ２２ｃ及びロッドベース１５ｃを切断することなく、ベローズ２２を取り外すことができ、容易にベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【００５２】
更に、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８は、ベローズ押え２３が、複数個の分割体からなり、ロッドベース１５ｃにロッドベース１５ｃの外周で溶接され、ロッド部１５の外周及びロッドベース１５ｃの外周より半径方向の内側では溶接されていない。したがって、ベローズ押え２３のロッド部１５の外周に残された部位は、第１の分割体２３ａと第２の分割体２３ｂとを分割することで、ロッド部１５の外周から取り外すことができる。よって、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８によれば、ロッド部１５にベローズ押え２３を残すことなく、ベローズ２２を取り外すことができ、容易にベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【００５３】
なお、図６に示すように、ベローズ押え２３の内径をロッドベース１５ｃの外径と略同じ大きさに設け、ベローズ押え２３をロッドベース１５ｃの外周に配置し、該ロッドベース１５ｃとロッドベース１５ｃの外周で全周溶接するようにしてもよい。このような構成を有する本発明に係る廃熱回収ボイラー３０のシールド装置８は、上述した本発明の廃熱回収ボイラー１のシールド装置８と同様に、煙灰除去機構１６により廃熱回収管７に付着した煙灰を除去することができるとともに、ベローズ２２及びベローズ押え２３によって、貫通孔１３を密閉し、対流部５の内部と外部とを遮断することができる。
【００５４】
更に、本発明に係る廃熱回収ボイラー３０のシールド装置８は、図６中の一点鎖線Ｌ２に示すように、ロッドベース１５ｃの外周に沿って、ベローズ押え２３及びロッドベース１５ｃの溶接箇所を切断することで、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８と同様に、ベローズ２２、ベローズフランジ２２ｃ、ロッドベース１５ｃを切断することなく、ベローズ２２を取り外すことができることに加え、ベローズ押え２３を切断することなく、ベローズ２２を取り外すことができ、容易にベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 非鉄金属製錬炉廃熱回収ボイラー、２ 非鉄金属製錬炉、３ 煙道、４ 放射部、５ 対流部、６ 連結軸、７ 廃熱回収管、７ａ 一端、７ｂ 他端、８ シールド装置、９ 壁部、９ａ 前面壁部、９ｂ 背面壁部、９ｃ 左側面壁部、９ｄ 右側面壁部、９ｅ 天井壁部、９ｆ 底面壁部、１０ａ 内壁、１０ｂ 外壁、１０ｃ 保温材層、１１ メンブレンウォール、１２ 吊り金具、１３ 貫通孔、１４ 軸本体、１４ａ 端部、１４ｂ 中央部、１４ｃ 軸フランジ、１５ ロッド部、１５ａ 基端部、１５ｂ 先端部、１５ｃ ロッドベース、１５ｄ ガイド孔、１５ｅ リブ、１５ｆ 基端面、１６ 煙灰除去機構、１７ 打撃装置、１７ａ 打撃治具、１８ フレーム、１９ 被打撃部、２０ 被打撃部材、２０ａ 被打撃フランジ、２０ｂ 被打撃本体、２１ 緩衝部材、２２ ベローズ、２２ａ ベローズ本体、２２ｂ ベローズフランジ、２２ｃ ベローズフランジ、２３ ベローズ押え、２３ａ 第１の分割体、２３ｂ 第２の分割体、２３ｃ 一端面、２３ｄ 他端面、２４ 外装板、２５ 空間部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製錬炉から排出された製錬排ガスが流入される対流部と、
上記対流部の内部に設けられるとともに、該対流部の内部に設けられた上記製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管が取り付けられ、該対流部の壁部に形成された貫通孔から両端部が外部に露出する連結軸と、
上記貫通孔を密閉し、上記対流部の内部と外部とを遮断するシールド装置とを備える製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置において、
上記連結軸は、軸本体と、該軸本体の端部に設けられ、外周に、該軸本体の外径よりも大きな外径を有するフランジ状のロッドベースが設けられたロッド部と、該ロッド部の先端部に設けられ、該ロッド部の外周の外径よりも大きく該ロッドベースよりも小さな外径を有し、上記対流部の外部より打撃される被打撃部とを有し、
上記シールド装置は、
上記ロッドベースの外径よりも大きな内径を有し、上記連結軸を覆うように配置され、一端が上記貫通孔の周囲の上記対流部の壁部に全周溶接されたベローズと、
上記ベローズの他端が全周溶接されるとともに、上記ロッドベースに該ロッドベースの外周で全周溶接されたベローズ押えとを備える製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項２】
上記ベローズ押えは、複数個に分割された分割体を組み合わせることで略リング状をなすように設けられており、上記ベローズの他端と上記ロッドベースとの間に挟み込まれて配置され、該ロッドベースに該ロッドベースの外周で全周溶接されている請求項１記載の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項３】
上記ベローズ押えは、上記ロッドベースの外周に配置され、該ロッドベースに該ロッドベースの外周で全周溶接されている請求項１記載の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項４】
上記被打撃部は、外部より打撃される被打撃部材と、該被打撃部材と上記ロッド部の先端部との接触を防止する緩衝部材とを有し、
上記緩衝部材は、上記ロッド部の外周の外径よりも大きく、上記ロッドベースの外周よりも小さな外径を有する請求項１乃至３のうちいずれか１記載の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項１】
製錬炉から排出された製錬排ガスが流入される対流部と、
上記対流部の内部に設けられるとともに、該対流部の内部に設けられた上記製錬排ガスの廃熱を回収する廃熱回収管が取り付けられ、該対流部の壁部に形成された貫通孔から両端部が外部に露出する連結軸と、
上記貫通孔を密閉し、上記対流部の内部と外部とを遮断するシールド装置とを備える製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置において、
上記連結軸は、軸本体と、該軸本体の端部に設けられ、外周に、該軸本体の外径よりも大きな外径を有するフランジ状のロッドベースが設けられたロッド部と、該ロッド部の先端部に設けられ、該ロッド部の外周の外径よりも大きく該ロッドベースよりも小さな外径を有し、上記対流部の外部より打撃される被打撃部とを有し、
上記シールド装置は、
上記ロッドベースの外径よりも大きな内径を有し、上記連結軸を覆うように配置され、一端が上記貫通孔の周囲の上記対流部の壁部に全周溶接されたベローズと、
上記ベローズの他端が全周溶接されるとともに、上記ロッドベースに該ロッドベースの外周で全周溶接されたベローズ押えとを備える製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項２】
上記ベローズ押えは、複数個に分割された分割体を組み合わせることで略リング状をなすように設けられており、上記ベローズの他端と上記ロッドベースとの間に挟み込まれて配置され、該ロッドベースに該ロッドベースの外周で全周溶接されている請求項１記載の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項３】
上記ベローズ押えは、上記ロッドベースの外周に配置され、該ロッドベースに該ロッドベースの外周で全周溶接されている請求項１記載の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項４】
上記被打撃部は、外部より打撃される被打撃部材と、該被打撃部材と上記ロッド部の先端部との接触を防止する緩衝部材とを有し、
上記緩衝部材は、上記ロッド部の外周の外径よりも大きく、上記ロッドベースの外周よりも小さな外径を有する請求項１乃至３のうちいずれか１記載の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１１７７２５（Ｐ２０１２−１１７７２５Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６６８８４（Ｐ２０１０−２６６８８４）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（０００１８３３０３）住友金属鉱山株式会社 (2,015)
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