製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置
【課題】金属製ベローズによって、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、金属製ベローズを、非金属製カバーによって外部からの付着物から保護する。
【解決手段】非鉄金属製錬炉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を覆うように配置され、一端が対流部５の壁部９に取り付けられ、他端が連結軸６の外部に露出した箇所に取り付けられた金属製ベローズ２２と、金属製ベローズ２２を覆うように配置され、一端が対流部５の壁部９に取り付けられ、他端が連結軸６の外部に露出した箇所に取り付けられた非金属製カバー３４とを有する。
【解決手段】非鉄金属製錬炉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を覆うように配置され、一端が対流部５の壁部９に取り付けられ、他端が連結軸６の外部に露出した箇所に取り付けられた金属製ベローズ２２と、金属製ベローズ２２を覆うように配置され、一端が対流部５の壁部９に取り付けられ、他端が連結軸６の外部に露出した箇所に取り付けられた非金属製カバー３４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、金属製の金属製ベローズ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。金属製ベローズ１００は、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１００ａの両端部に、ベローズフランジ１００ｂ，１００ｃが一体に設けられてなる。このような金属製ベローズ１００は、一端側のベローズフランジ１００ｂ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、他端側のベローズフランジ１００ｃが連結軸１０３の外周に設けられた略円筒状の取付部材１０４の一端に設けられたフランジ状のベローズ押え１０５に全周溶接されている。これにより、廃熱回収ボイラーは、金属製ベローズ１００によって、貫通孔１０１を密閉し、対流部の内部と外部との遮断している。
【０００８】
しかしながら、金属製ベローズ１００は、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に設けられているので、外部の凹部に煙灰や塵埃等（以下、付着物ともいう）が溜まりやすい。これにより、金属製ベローズ１００が、腐食して破れるおそれがある。すると、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のは、この金属製ベローズ１００だけであるので、廃熱回収ボイラーの内部に外気が混入してしまうおそれがある。
【０００９】
図７の例では、対流部の壁部１０２には、金属製ベローズ１００を覆う金属製の外装体１０６が壁部１０２の外壁１０２ｂに取り付けられている。しかしながら、この金属製の外装体１０６は、金属製ベローズ１００と外気とを完全に遮断するようなものではない。具体的に、図７中の矢印Ａ１で示すように、金属製の外装体１０６と連結軸１０３との隙間から外気が流入するおそれがある。よって、金属製ベローズ１００に外部から付着物が付着し、外部の凹部に付着物が溜まってしまい、腐食して破れるおそれがある。
【００１０】
更に、このような金属製の外装体１０６は、通常、３〜４個の金属製ベローズ１００をまとめて覆うように設けられている。このため、大掛かりなものとなっており、取り外し難く、取り扱い難い。
【００１１】
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、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とを遮断する金属製ベローズに、取り扱いやすいカバーによって、外部から付着物が付着することを防止し、金属製ベローズの長寿命化を図り、安定した運転を行うことが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【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】
【００１３】
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、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金属製ベローズに、取り扱いやすいカバーによって、外部から付着物が付着することを防止し、金属製ベローズの長寿命化を図った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】
【００１４】
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。
【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、連結軸を覆うように配置され、一端が対流部の壁部に取り付けられ、他端が連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられた金属製ベローズと、金属製ベローズを覆うように配置され、一端が対流部の壁部に取り付けられ、他端が連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられた非金属製カバーとを有する。
【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、金属製ベローズが、連結軸を覆うように配置され、一端が対流部の壁部に取り付けられ、他端が連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられており、非金属製カバーが、金属製ベローズを覆うように配置され、一端が対流部の壁部に取り付けられ、他端が連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられている。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、金属製ベローズによって、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とともに、非金属製カバーによって、金属製ベローズに外部から付着物が付着することを防止し、金属製ベローズの高寿命化を図ることができる。これにより、製錬炉廃熱回収ボイラーは、安定した運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】本発明が適用されたシールド装置を取り付けるときの状態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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
更に、図３に示すように、対流部５の壁部９には、貫通孔１３に嵌合され、貫通孔１３の周囲の外壁１０ｂを覆う第１の取付部３０が設けられている。第１の取付部３０は、貫通孔１３に嵌合される略円筒状に設けられたスリーブ３０ａの一端に、貫通孔１３の周囲の外壁１０ｂを覆う断面略円形状の第１の取付フランジ３０ｂが一体に設けられてなる。貫通孔１３に嵌合される略円筒状のスリーブ３０ａは、貫通孔１３の内径と略同じ大きさの外径を有している。このような第１の取付部３０は、スリーブ３０ａが貫通孔１３に嵌合されると、第１の取付フランジ３０ｂが、対流部５の外壁１０ｂ上に設けられて貫通孔１３の周囲の外壁１０ｂを覆う。そして、第１の取付部３０は、貫通孔１３に嵌合され、貫通孔１３の周囲の外壁１０ｂを覆った状態で、スリーブ３０ａの他端が貫通孔１３に全周溶接され、第１の取付フランジ３０ｂの外周が外壁１０ｂに全周溶接されることで、壁部９に一体に設けられている。更に、第１の取付フランジ３０ｂには、後述するシールド装置８が取り付けられる。
【００２４】
更に、図２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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
更に、軸フランジ１４ｃの外周には、後述するシールド装置８が取り付けられる第２の取付部３１が設けられている。シールド装置８が取り付けられる第２の取付部３１は、軸フランジ１４ｃの外周に一体に設けられた略円筒状の取付部材３２と、取付部材３２の外周に一体に設けられた第２の取付フランジ３３とを有する。略円筒状の取付部材３２は、軸フランジ１４ｃの外周に配置され、軸フランジ１４ｃに全周溶接されることで、軸フランジ１４ｃと一体に設けられている。取付部材３２の外周に一体に設けられた第２の取付フランジ３３は、例えば、第１の取付フランジ３０ｂの外径と略同じ外径を有し、取付部材３２の外周に配置され、取付部材３２の外周で全周溶接されることで、取付部材３２と一体に設けられている。このような第２の取付部３１には、後述するシールド装置８が取り付けられる。
【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は、軸本体１４の端部１４ａに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、図２に示すように、軸本体１４には、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、軸本体１４の軸フランジ１４ｃ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、金属材料からなり、連結軸６を覆うように配置された金属製ベローズ２２と、可撓性や伸縮性を有し、非金属材料からなり、金属製ベローズ２２を覆うように配置された非金属製カバー３４とを有する。
【００３８】
連結軸６を覆うように配置された金属製ベローズ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。このような金属製ベローズ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。更に、金属製ベローズ２２の内径及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃの内径は、軸フランジ１４ｃの外周に設けられた取付部材３２の外周の外径よりも大きく設けられている。
【００３９】
更に、このような金属製ベローズ２２のベローズフランジ２２ｃの金属製ベローズ２２が接続された一端面２２ｄとは反対側の他端面２２ｅには、ベローズフランジ２２ｃを取付部材３２に取り付けるベローズ押え３５が設けられている。ベローズフランジ２２ｃを取付部材３２に取り付けるベローズ押え３５は、リング状に設けられており、外径がベローズフランジ２２ｃの内径よりも大きく、内径が取付部材３２の外周と略同じ大きさに設けられている。すなわち、ベローズ押え３５は、金属製ベローズ２２の内径及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃの内径が取付部材３２の外周の外径よりも大きく設けられているので、金属製ベローズ２２及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃの内周から半径方向の内側に向けて突出するように設けられている。このようなベローズ押え３５は、ベローズフランジ２２ｃの他端面２２ｅに全周溶接されて、ベローズフランジ２２ｃに一体に設けられている。そして、ベローズ押え３５は、取付部材３２に全周溶接されることで、ベローズフランジ２２ｃを取付部材３２に取り付ける。
【００４０】
また、金属製ベローズ２２の外周には、断熱材からなる断熱材層３６が設けられている。この断熱材層３６は、例えば、グラスウールからなる。このような断熱材層３６は、金属製ベローズ２２の外周を断熱し、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させる。更に、金属製ベローズ２２の内周と連結軸６の外周との間の空間部３７に、断熱材層３６と同じ断熱材からなる断熱材層３８が設けられている。このような断熱材層３８は、連結軸６の外周を断熱し、断熱材層３６とともに、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させる。更に、断熱材層３８は、金属製ベローズ２２の内部の凹部に煙灰が付着することを防止する。なお、断熱材層３６，３８は、グラスウールからなることに限定されるものではなく、金属製ベローズ２２の外周及び連結軸６の外周を断熱し、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させるようなものであれば如何なる断熱材でもよい。更に、断熱材層３６，３８は、それぞれ異なる断熱材からなるようなものでもよい。
【００４１】
以上のような構成を有する金属製ベローズ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が第１の取付フランジ３０ｂに全周溶接され、他端側のベローズフランジ２２ｃと一体に設けられたベローズ押え３５が取付部材３２の外周に全周溶接される。これにより、金属製ベローズ２２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。また、金属製ベローズ２２は、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。更に、金属製ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂは、対流部５の壁部９に直接取り付けられるのではなく、第１の取付フランジ３０ｂを介して取り付けられているので、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させることができる。
【００４２】
金属製ベローズ２２を覆うように配置される非金属製カバー３４は、可撓性や伸縮性を有し、例えば、可撓性、伸縮性、防食性に優れた非金属材料からなる。具体的に、非金属製カバー３４は、フッ素樹脂、ガラス繊維、ステンレスワイヤー、又はこれらを組み合わせた非金属材料からなる。非金属材料からなる非金属製カバー３４は、略円筒状のカバー本体３４ａの両端部に、カバー本体３４ａの半径方向の外側に略直角に折り曲げられたカバーフランジ３４ｂ，３４ｃが一体に設けられてなる。
【００４３】
略円筒状のカバー本体３４ａは、金属製ベローズ２２を覆い、更に、金属製ベローズ２２の外周上に設けられた断熱材層３６との間に熱影響を緩和するための空間部３９ができるように設けられている。なお、カバー本体３４ａは、ベローズであってもよい。
【００４４】
このような非金属製カバー３４は、一端側のカバーフランジ３４ｂが第１の取付フランジ３０ｂに着脱可能に取り付けられ、他端側のカバーフランジ３４ｃが第２の取付フランジ３３に着脱可能に取り付けられている。具体的に、非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂは、第１の押え板４０と第１の取付フランジ３０ｂとで挟持され、他端側のカバーフランジ３４ｃは、第２の押え板４１と第２の取付フランジ３３とで挟持されている。
【００４５】
一端側のカバーフランジ３４ｂを挟持する第１の押え板４０は、略円筒状の鍔部４０ａの一端に、断面略円形状の押えフランジ４０ｂが一体に設けられてなる。このような第１の押え板４０は、第１の取付フランジ３０ｂ上に一端側のカバーフランジ３４ｂが配置された後に、カバーフランジ３４ｂ上に押えフランジ４０ｂが位置するように配置されて、押えフランジ４０ｂが第１の取付フランジ３０ｂにネジ止めされることで、押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとで一端側のカバーフランジ３４ｂを挟持する。
【００４６】
他端側のカバーフランジ３４ｃを挟持する第２の押え板４１は、第１の押え板４０と同様に、略円筒状の鍔部４１ａの一端に、断面略円形状の押えフランジ４１ｂが設けられてなる。このような第２の押え板４１は、一端のカバーフランジ３４ｂが挟持され、第２の取付フランジ３３上に他端側のカバーフランジ３４ｃが配置された後に、カバーフランジ３４ｃ上に押えフランジ４１ｂが位置するように配置されて、押えフランジ４１ｂが第２の取付フランジ３３にネジ止めされることで、押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とで他端側のカバーフランジ３４ｃを挟持する。
【００４７】
すなわち、非金属製カバー３４は、一端側のカバーフランジ３４ｂが、押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとで挟持され、他端側のカバーフランジ３４ｃが、押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とで挟持されている。これにより、非金属製カバー３４は、空間部３９を密閉し、空間部３９と外部とを遮断する。したがって、空間部３９は、密閉構造となる。よって、非金属製カバー３４は、金属製ベローズ２２に外部から煙灰や塵埃等（以下、付着物ともいう。）が付着することを防止し、更に、傷、汚れ、衝撃等から保護することができる。また、非金属カバー３４は、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、確実に空間部３９を密閉し、空間部３９と外部とを遮断することができる。
【００４８】
更に、非金属製カバー３４は、押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとがネジ止めされ、押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とがネジ止めされているので、第１の押え板４０及び第２の押え板４１を取り外すことで、容易に取り外すことができる。よって、廃熱回収ボイラー１の運転中であっても、非金属製カバー３４を取り外して、金属製ベローズ２２の様子を外部から視認して点検することができる。
【００４９】
また、非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂは、対流部５の壁部９に直接取り付けられるのではなく、第１の取付フランジ３０ｂを介して取り付けられるので、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させることができる。
【００５０】
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。
【００５１】
図６に示すように、先ず、外周に断熱材層３８が設けられた連結軸６に、外周に断熱材層３６が設けられた金属製ベローズ２２を通して、連結軸６を金属製ベローズ２２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金属製ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂを、第１の取付フランジ３０ｂに密着させて、全周溶接する。次いで、金属製ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃと一体に設けられたベローズ押え３５を取付部材３２の外周に全周溶接する。なお、断熱材層３６は、ベローズ押え３５が取付部材３２の外周に全周溶接された後に、金属製ベローズ２２の外周に設けるようにしてもよい。
【００５２】
次いで、金属製ベローズ２２に、非金属製カバー３４を通して、金属製ベローズ２２を非金属製カバー３４で覆うように配置する。次いで、金属製ベローズ２２を覆うように配置された非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂを、第１の取付フランジ３０ｂ上に配置する。次いで、カバーフランジ３４ｂ上に押えフランジ４０ｂが位置するように第１の押え板４０を配置する。次いで、押えフランジ４０ｂを第１の取付フランジ３０ｂにネジ止めし、押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとで一端側のカバーフランジ３４ｂを挟持する。
【００５３】
次いで、第２の取付フランジ３３上に他端側のカバーフランジ３４ｂを配置する。次いで、カバーフランジ３４ｂ上に押えフランジ４１ｂが位置するように第２の押え板４１を配置する。次いで、押えフランジ４１ｂを第２の取付フランジ３３にネジ止めし、押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とで他端側のカバーフランジ３４ｂを挟持する。次いで、押えフランジ４１ｂとで他端側のカバーフランジ３４ｃを挟持した第２の取付フランジ３３を、取付部材３２の外周に配置し、取付部材３２に全周溶接する。以上のようにして、シールド装置８は、取り付けられる。
【００５４】
以上のように取り付けられたシールド装置８は、金属製ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂが第１の取付フランジ３０ｂに全周溶接され、金属製ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃと一体に設けられたベローズ押え３５が取付部材３２の外周に全周溶接されている。これにより、シールド装置８は、金属製ベローズ２２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。更に、シールド装置８は、非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂが、押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとで挟持され、他端側のカバーフランジ３４ｂが、押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とで挟持されている。これにより、シールド装置８は、非金属製カバー３４によって、金属製ベローズ２２を外部からの付着物等が付着することを防止し、更に、傷、汚れ、衝撃等から保護することができる。
【００５５】
次に、シールド装置８の取り外し方法を説明する。
【００５６】
先ず、図３に示すような第１の押え板４０を、第１の取付フランジ３０ｂから取り外し、非金属製カバー３４のカバーフランジ３４ｂを取り外す。次いで、第２の取付フランジ３３及び取付部材３２の溶接箇所を、図３中の一点鎖線Ｌ１に示すような、取付部材３２の外周に沿った位置で切断し、第２の取付フランジ３３、非金属製カバー３４、第１の押え板４０及び第２の押え板４１を連結軸６から取り外す。
【００５７】
次いで、ベローズ押え３５及び取付部材３２の溶接箇所と、金属製ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂ及び第１の取付フランジ３０ｂの溶接箇所を切断し、金属製ベローズ２２を取り外す。以上のようにして、金属製ベローズ２２を取り外すことができる。
【００５８】
このとき、緩衝部材２１の外径は、取付部材３２の外周よりも小さいので、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、第２の取付フランジ３３及びベローズ押え３５は、取付部材３２の外周に溶接され、金属製ベローズ２２及びベローズフランジ２２ｃの内径は、取付部材３２の外周よりも大きいので、取付部材３２の外周に沿って切断することで、金属製ベローズ２２、ベローズフランジ２２ｃ、ベローズ押え３５及び第２の取付フランジ３３を切断することなく、金属製ベローズ２２を取り外すことができる。なお、次いで、上述したように、新たな金属製ベローズ２２を取り付けることで、金属製ベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【００５９】
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、金属製ベローズ２２が、連結軸６を覆うように配置され、非金属製カバー３４が、金属製ベローズ２２を覆うように配置されている。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、金属製ベローズ２２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の壁部９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。更に、非金属製カバー３４によって、金属製ベローズ２２を外気から遮断し、外部から金属製ベローズ２２に付着物が付着することを防止し、更に、傷、汚れ、衝撃等から保護することができる。よって、金属製ベローズ２２の長寿命化を図ることができ、廃熱回収ボイラー１は、安定した運転を行うことができる。
【００６０】
また、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、金属製ベローズ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。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によれば、非金属カバー３４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、確実に金属製ベローズ２２を外気から遮断し、外部から金属製ベローズ２２に付着物が付着することを防止し、更に、傷、汚れ、衝撃等から保護することができる。
【００６１】
また、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８は、金属製ベローズ２２の外周に断熱材からなる断熱材層３６が設けられ、更に、金属製ベローズ２２と非金属製カバー３４の間に空間部３９が設けられている。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、断熱材層３６及び空間部３９によって、金属製ベローズ２２の外周を断熱し、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させることができる。
【００６２】
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、非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂが、第１の押え板４０の押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとで挟持され、他端側のカバーフランジ３４ｂが、第２の押え板４１の押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とで挟持されている。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、非金属製カバー３４を着脱可能に取り付けることができる。よって、廃熱回収ボイラー１が運転中であっても、非金属製カバー３４を取り外して、外部から金属製ベローズ２２を視認して点検することができる。更に、非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂは、対流部５の壁部９に直接取り付けられるのではなく、第１の取付フランジ３０ｂを介して取り付けられているので、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させることができる。
【００６３】
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、取付部材３２の外周が緩衝部材２１の外径より大きな外径を有し、金属製ベローズ２２及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃがこのような取付部材３２の外周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、取付部材３２の外周に沿った位置で、第２の取付フランジ３３及び取付部材３２の溶接箇所と、ベローズ押え３５及び取付部材３２の溶接箇所とを切断することで、金属製ベローズ２２、ベローズフランジ２２ｃ、ベローズ押え３５及び第２の取付フランジ３３を切断することなく、金属製ベローズ２２を取り外すことができ、容易に金属製ベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【符号の説明】
【００６４】
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 断熱材層、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 金属製ベローズ、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、３０ 第１の取付部、３０ａ スリーブ、３０ｂ 第１の取付フランジ、３１ 第２の取付部、３２ 取付部材、３３ 第２の取付フランジ、３４ 非金属製カバー、３４ａ カバー本体、３４ｂ カバーフランジ、３４ｃ カバーフランジ、３５ ベローズ押え、３６ 断熱材層、３７ 空間部、３８ 断熱材層、３９ 空間部、４０ 第１の押え板、４０ａ 鍔部、４０ｂ 押えフランジ、４１ 第２の押え板、４１ａ 鍔部、４１ｂ 押えフランジ
【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、金属製の金属製ベローズ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。金属製ベローズ１００は、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１００ａの両端部に、ベローズフランジ１００ｂ，１００ｃが一体に設けられてなる。このような金属製ベローズ１００は、一端側のベローズフランジ１００ｂ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、他端側のベローズフランジ１００ｃが連結軸１０３の外周に設けられた略円筒状の取付部材１０４の一端に設けられたフランジ状のベローズ押え１０５に全周溶接されている。これにより、廃熱回収ボイラーは、金属製ベローズ１００によって、貫通孔１０１を密閉し、対流部の内部と外部との遮断している。
【０００８】
しかしながら、金属製ベローズ１００は、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に設けられているので、外部の凹部に煙灰や塵埃等（以下、付着物ともいう）が溜まりやすい。これにより、金属製ベローズ１００が、腐食して破れるおそれがある。すると、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のは、この金属製ベローズ１００だけであるので、廃熱回収ボイラーの内部に外気が混入してしまうおそれがある。
【０００９】
図７の例では、対流部の壁部１０２には、金属製ベローズ１００を覆う金属製の外装体１０６が壁部１０２の外壁１０２ｂに取り付けられている。しかしながら、この金属製の外装体１０６は、金属製ベローズ１００と外気とを完全に遮断するようなものではない。具体的に、図７中の矢印Ａ１で示すように、金属製の外装体１０６と連結軸１０３との隙間から外気が流入するおそれがある。よって、金属製ベローズ１００に外部から付着物が付着し、外部の凹部に付着物が溜まってしまい、腐食して破れるおそれがある。
【００１０】
更に、このような金属製の外装体１０６は、通常、３〜４個の金属製ベローズ１００をまとめて覆うように設けられている。このため、大掛かりなものとなっており、取り外し難く、取り扱い難い。
【００１１】
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、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とを遮断する金属製ベローズに、取り扱いやすいカバーによって、外部から付着物が付着することを防止し、金属製ベローズの長寿命化を図り、安定した運転を行うことが望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【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】
【００１３】
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、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金属製ベローズに、取り扱いやすいカバーによって、外部から付着物が付着することを防止し、金属製ベローズの長寿命化を図った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】
【００１４】
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。
【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、連結軸を覆うように配置され、一端が対流部の壁部に取り付けられ、他端が連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられた金属製ベローズと、金属製ベローズを覆うように配置され、一端が対流部の壁部に取り付けられ、他端が連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられた非金属製カバーとを有する。
【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、金属製ベローズが、連結軸を覆うように配置され、一端が対流部の壁部に取り付けられ、他端が連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられており、非金属製カバーが、金属製ベローズを覆うように配置され、一端が対流部の壁部に取り付けられ、他端が連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられている。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、金属製ベローズによって、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とともに、非金属製カバーによって、金属製ベローズに外部から付着物が付着することを防止し、金属製ベローズの高寿命化を図ることができる。これにより、製錬炉廃熱回収ボイラーは、安定した運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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】本発明が適用されたシールド装置を取り付けるときの状態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。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
更に、図３に示すように、対流部５の壁部９には、貫通孔１３に嵌合され、貫通孔１３の周囲の外壁１０ｂを覆う第１の取付部３０が設けられている。第１の取付部３０は、貫通孔１３に嵌合される略円筒状に設けられたスリーブ３０ａの一端に、貫通孔１３の周囲の外壁１０ｂを覆う断面略円形状の第１の取付フランジ３０ｂが一体に設けられてなる。貫通孔１３に嵌合される略円筒状のスリーブ３０ａは、貫通孔１３の内径と略同じ大きさの外径を有している。このような第１の取付部３０は、スリーブ３０ａが貫通孔１３に嵌合されると、第１の取付フランジ３０ｂが、対流部５の外壁１０ｂ上に設けられて貫通孔１３の周囲の外壁１０ｂを覆う。そして、第１の取付部３０は、貫通孔１３に嵌合され、貫通孔１３の周囲の外壁１０ｂを覆った状態で、スリーブ３０ａの他端が貫通孔１３に全周溶接され、第１の取付フランジ３０ｂの外周が外壁１０ｂに全周溶接されることで、壁部９に一体に設けられている。更に、第１の取付フランジ３０ｂには、後述するシールド装置８が取り付けられる。
【００２４】
更に、図２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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
更に、軸フランジ１４ｃの外周には、後述するシールド装置８が取り付けられる第２の取付部３１が設けられている。シールド装置８が取り付けられる第２の取付部３１は、軸フランジ１４ｃの外周に一体に設けられた略円筒状の取付部材３２と、取付部材３２の外周に一体に設けられた第２の取付フランジ３３とを有する。略円筒状の取付部材３２は、軸フランジ１４ｃの外周に配置され、軸フランジ１４ｃに全周溶接されることで、軸フランジ１４ｃと一体に設けられている。取付部材３２の外周に一体に設けられた第２の取付フランジ３３は、例えば、第１の取付フランジ３０ｂの外径と略同じ外径を有し、取付部材３２の外周に配置され、取付部材３２の外周で全周溶接されることで、取付部材３２と一体に設けられている。このような第２の取付部３１には、後述するシールド装置８が取り付けられる。
【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は、軸本体１４の端部１４ａに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、図２に示すように、軸本体１４には、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、軸本体１４の軸フランジ１４ｃ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、金属材料からなり、連結軸６を覆うように配置された金属製ベローズ２２と、可撓性や伸縮性を有し、非金属材料からなり、金属製ベローズ２２を覆うように配置された非金属製カバー３４とを有する。
【００３８】
連結軸６を覆うように配置された金属製ベローズ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。このような金属製ベローズ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。更に、金属製ベローズ２２の内径及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃの内径は、軸フランジ１４ｃの外周に設けられた取付部材３２の外周の外径よりも大きく設けられている。
【００３９】
更に、このような金属製ベローズ２２のベローズフランジ２２ｃの金属製ベローズ２２が接続された一端面２２ｄとは反対側の他端面２２ｅには、ベローズフランジ２２ｃを取付部材３２に取り付けるベローズ押え３５が設けられている。ベローズフランジ２２ｃを取付部材３２に取り付けるベローズ押え３５は、リング状に設けられており、外径がベローズフランジ２２ｃの内径よりも大きく、内径が取付部材３２の外周と略同じ大きさに設けられている。すなわち、ベローズ押え３５は、金属製ベローズ２２の内径及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃの内径が取付部材３２の外周の外径よりも大きく設けられているので、金属製ベローズ２２及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃの内周から半径方向の内側に向けて突出するように設けられている。このようなベローズ押え３５は、ベローズフランジ２２ｃの他端面２２ｅに全周溶接されて、ベローズフランジ２２ｃに一体に設けられている。そして、ベローズ押え３５は、取付部材３２に全周溶接されることで、ベローズフランジ２２ｃを取付部材３２に取り付ける。
【００４０】
また、金属製ベローズ２２の外周には、断熱材からなる断熱材層３６が設けられている。この断熱材層３６は、例えば、グラスウールからなる。このような断熱材層３６は、金属製ベローズ２２の外周を断熱し、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させる。更に、金属製ベローズ２２の内周と連結軸６の外周との間の空間部３７に、断熱材層３６と同じ断熱材からなる断熱材層３８が設けられている。このような断熱材層３８は、連結軸６の外周を断熱し、断熱材層３６とともに、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させる。更に、断熱材層３８は、金属製ベローズ２２の内部の凹部に煙灰が付着することを防止する。なお、断熱材層３６，３８は、グラスウールからなることに限定されるものではなく、金属製ベローズ２２の外周及び連結軸６の外周を断熱し、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させるようなものであれば如何なる断熱材でもよい。更に、断熱材層３６，３８は、それぞれ異なる断熱材からなるようなものでもよい。
【００４１】
以上のような構成を有する金属製ベローズ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が第１の取付フランジ３０ｂに全周溶接され、他端側のベローズフランジ２２ｃと一体に設けられたベローズ押え３５が取付部材３２の外周に全周溶接される。これにより、金属製ベローズ２２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。また、金属製ベローズ２２は、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。更に、金属製ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂは、対流部５の壁部９に直接取り付けられるのではなく、第１の取付フランジ３０ｂを介して取り付けられているので、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させることができる。
【００４２】
金属製ベローズ２２を覆うように配置される非金属製カバー３４は、可撓性や伸縮性を有し、例えば、可撓性、伸縮性、防食性に優れた非金属材料からなる。具体的に、非金属製カバー３４は、フッ素樹脂、ガラス繊維、ステンレスワイヤー、又はこれらを組み合わせた非金属材料からなる。非金属材料からなる非金属製カバー３４は、略円筒状のカバー本体３４ａの両端部に、カバー本体３４ａの半径方向の外側に略直角に折り曲げられたカバーフランジ３４ｂ，３４ｃが一体に設けられてなる。
【００４３】
略円筒状のカバー本体３４ａは、金属製ベローズ２２を覆い、更に、金属製ベローズ２２の外周上に設けられた断熱材層３６との間に熱影響を緩和するための空間部３９ができるように設けられている。なお、カバー本体３４ａは、ベローズであってもよい。
【００４４】
このような非金属製カバー３４は、一端側のカバーフランジ３４ｂが第１の取付フランジ３０ｂに着脱可能に取り付けられ、他端側のカバーフランジ３４ｃが第２の取付フランジ３３に着脱可能に取り付けられている。具体的に、非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂは、第１の押え板４０と第１の取付フランジ３０ｂとで挟持され、他端側のカバーフランジ３４ｃは、第２の押え板４１と第２の取付フランジ３３とで挟持されている。
【００４５】
一端側のカバーフランジ３４ｂを挟持する第１の押え板４０は、略円筒状の鍔部４０ａの一端に、断面略円形状の押えフランジ４０ｂが一体に設けられてなる。このような第１の押え板４０は、第１の取付フランジ３０ｂ上に一端側のカバーフランジ３４ｂが配置された後に、カバーフランジ３４ｂ上に押えフランジ４０ｂが位置するように配置されて、押えフランジ４０ｂが第１の取付フランジ３０ｂにネジ止めされることで、押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとで一端側のカバーフランジ３４ｂを挟持する。
【００４６】
他端側のカバーフランジ３４ｃを挟持する第２の押え板４１は、第１の押え板４０と同様に、略円筒状の鍔部４１ａの一端に、断面略円形状の押えフランジ４１ｂが設けられてなる。このような第２の押え板４１は、一端のカバーフランジ３４ｂが挟持され、第２の取付フランジ３３上に他端側のカバーフランジ３４ｃが配置された後に、カバーフランジ３４ｃ上に押えフランジ４１ｂが位置するように配置されて、押えフランジ４１ｂが第２の取付フランジ３３にネジ止めされることで、押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とで他端側のカバーフランジ３４ｃを挟持する。
【００４７】
すなわち、非金属製カバー３４は、一端側のカバーフランジ３４ｂが、押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとで挟持され、他端側のカバーフランジ３４ｃが、押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とで挟持されている。これにより、非金属製カバー３４は、空間部３９を密閉し、空間部３９と外部とを遮断する。したがって、空間部３９は、密閉構造となる。よって、非金属製カバー３４は、金属製ベローズ２２に外部から煙灰や塵埃等（以下、付着物ともいう。）が付着することを防止し、更に、傷、汚れ、衝撃等から保護することができる。また、非金属カバー３４は、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、確実に空間部３９を密閉し、空間部３９と外部とを遮断することができる。
【００４８】
更に、非金属製カバー３４は、押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとがネジ止めされ、押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とがネジ止めされているので、第１の押え板４０及び第２の押え板４１を取り外すことで、容易に取り外すことができる。よって、廃熱回収ボイラー１の運転中であっても、非金属製カバー３４を取り外して、金属製ベローズ２２の様子を外部から視認して点検することができる。
【００４９】
また、非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂは、対流部５の壁部９に直接取り付けられるのではなく、第１の取付フランジ３０ｂを介して取り付けられるので、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させることができる。
【００５０】
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。
【００５１】
図６に示すように、先ず、外周に断熱材層３８が設けられた連結軸６に、外周に断熱材層３６が設けられた金属製ベローズ２２を通して、連結軸６を金属製ベローズ２２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金属製ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂを、第１の取付フランジ３０ｂに密着させて、全周溶接する。次いで、金属製ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃと一体に設けられたベローズ押え３５を取付部材３２の外周に全周溶接する。なお、断熱材層３６は、ベローズ押え３５が取付部材３２の外周に全周溶接された後に、金属製ベローズ２２の外周に設けるようにしてもよい。
【００５２】
次いで、金属製ベローズ２２に、非金属製カバー３４を通して、金属製ベローズ２２を非金属製カバー３４で覆うように配置する。次いで、金属製ベローズ２２を覆うように配置された非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂを、第１の取付フランジ３０ｂ上に配置する。次いで、カバーフランジ３４ｂ上に押えフランジ４０ｂが位置するように第１の押え板４０を配置する。次いで、押えフランジ４０ｂを第１の取付フランジ３０ｂにネジ止めし、押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとで一端側のカバーフランジ３４ｂを挟持する。
【００５３】
次いで、第２の取付フランジ３３上に他端側のカバーフランジ３４ｂを配置する。次いで、カバーフランジ３４ｂ上に押えフランジ４１ｂが位置するように第２の押え板４１を配置する。次いで、押えフランジ４１ｂを第２の取付フランジ３３にネジ止めし、押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とで他端側のカバーフランジ３４ｂを挟持する。次いで、押えフランジ４１ｂとで他端側のカバーフランジ３４ｃを挟持した第２の取付フランジ３３を、取付部材３２の外周に配置し、取付部材３２に全周溶接する。以上のようにして、シールド装置８は、取り付けられる。
【００５４】
以上のように取り付けられたシールド装置８は、金属製ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂが第１の取付フランジ３０ｂに全周溶接され、金属製ベローズ２２の他端側のベローズフランジ２２ｃと一体に設けられたベローズ押え３５が取付部材３２の外周に全周溶接されている。これにより、シールド装置８は、金属製ベローズ２２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。更に、シールド装置８は、非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂが、押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとで挟持され、他端側のカバーフランジ３４ｂが、押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とで挟持されている。これにより、シールド装置８は、非金属製カバー３４によって、金属製ベローズ２２を外部からの付着物等が付着することを防止し、更に、傷、汚れ、衝撃等から保護することができる。
【００５５】
次に、シールド装置８の取り外し方法を説明する。
【００５６】
先ず、図３に示すような第１の押え板４０を、第１の取付フランジ３０ｂから取り外し、非金属製カバー３４のカバーフランジ３４ｂを取り外す。次いで、第２の取付フランジ３３及び取付部材３２の溶接箇所を、図３中の一点鎖線Ｌ１に示すような、取付部材３２の外周に沿った位置で切断し、第２の取付フランジ３３、非金属製カバー３４、第１の押え板４０及び第２の押え板４１を連結軸６から取り外す。
【００５７】
次いで、ベローズ押え３５及び取付部材３２の溶接箇所と、金属製ベローズ２２の一端側のベローズフランジ２２ｂ及び第１の取付フランジ３０ｂの溶接箇所を切断し、金属製ベローズ２２を取り外す。以上のようにして、金属製ベローズ２２を取り外すことができる。
【００５８】
このとき、緩衝部材２１の外径は、取付部材３２の外周よりも小さいので、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、第２の取付フランジ３３及びベローズ押え３５は、取付部材３２の外周に溶接され、金属製ベローズ２２及びベローズフランジ２２ｃの内径は、取付部材３２の外周よりも大きいので、取付部材３２の外周に沿って切断することで、金属製ベローズ２２、ベローズフランジ２２ｃ、ベローズ押え３５及び第２の取付フランジ３３を切断することなく、金属製ベローズ２２を取り外すことができる。なお、次いで、上述したように、新たな金属製ベローズ２２を取り付けることで、金属製ベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【００５９】
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、金属製ベローズ２２が、連結軸６を覆うように配置され、非金属製カバー３４が、金属製ベローズ２２を覆うように配置されている。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、金属製ベローズ２２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の壁部９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。更に、非金属製カバー３４によって、金属製ベローズ２２を外気から遮断し、外部から金属製ベローズ２２に付着物が付着することを防止し、更に、傷、汚れ、衝撃等から保護することができる。よって、金属製ベローズ２２の長寿命化を図ることができ、廃熱回収ボイラー１は、安定した運転を行うことができる。
【００６０】
また、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、金属製ベローズ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。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によれば、非金属カバー３４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、確実に金属製ベローズ２２を外気から遮断し、外部から金属製ベローズ２２に付着物が付着することを防止し、更に、傷、汚れ、衝撃等から保護することができる。
【００６１】
また、本発明に係る廃熱回収ボイラー１のシールド装置８は、金属製ベローズ２２の外周に断熱材からなる断熱材層３６が設けられ、更に、金属製ベローズ２２と非金属製カバー３４の間に空間部３９が設けられている。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、断熱材層３６及び空間部３９によって、金属製ベローズ２２の外周を断熱し、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させることができる。
【００６２】
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、非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂが、第１の押え板４０の押えフランジ４０ｂと第１の取付フランジ３０ｂとで挟持され、他端側のカバーフランジ３４ｂが、第２の押え板４１の押えフランジ４１ｂと第２の取付フランジ３３とで挟持されている。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、非金属製カバー３４を着脱可能に取り付けることができる。よって、廃熱回収ボイラー１が運転中であっても、非金属製カバー３４を取り外して、外部から金属製ベローズ２２を視認して点検することができる。更に、非金属製カバー３４の一端側のカバーフランジ３４ｂは、対流部５の壁部９に直接取り付けられるのではなく、第１の取付フランジ３０ｂを介して取り付けられているので、非金属製カバー３４の熱影響を緩和させることができる。
【００６３】
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、取付部材３２の外周が緩衝部材２１の外径より大きな外径を有し、金属製ベローズ２２及びベローズフランジ２２ｂ，２２ｃがこのような取付部材３２の外周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、取付部材３２の外周に沿った位置で、第２の取付フランジ３３及び取付部材３２の溶接箇所と、ベローズ押え３５及び取付部材３２の溶接箇所とを切断することで、金属製ベローズ２２、ベローズフランジ２２ｃ、ベローズ押え３５及び第２の取付フランジ３３を切断することなく、金属製ベローズ２２を取り外すことができ、容易に金属製ベローズ２２の取り換えを行うことができる。
【符号の説明】
【００６４】
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 断熱材層、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 金属製ベローズ、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、３０ 第１の取付部、３０ａ スリーブ、３０ｂ 第１の取付フランジ、３１ 第２の取付部、３２ 取付部材、３３ 第２の取付フランジ、３４ 非金属製カバー、３４ａ カバー本体、３４ｂ カバーフランジ、３４ｃ カバーフランジ、３５ ベローズ押え、３６ 断熱材層、３７ 空間部、３８ 断熱材層、３９ 空間部、４０ 第１の押え板、４０ａ 鍔部、４０ｂ 押えフランジ、４１ 第２の押え板、４１ａ 鍔部、４１ｂ 押えフランジ
【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、
上記シールド装置は、
上記連結軸を覆うように配置され、一端が上記対流部の壁部に取り付けられ、他端が該連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられた金属製ベローズと、
上記金属製ベローズを覆うように配置され、一端が上記対流部の壁部に取り付けられ、他端が上記連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられた非金属製カバー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】
上記金属製ベローズの外周には、断熱材からなる断熱材層が設けられ、
上記非金属製カバーは、上記断熱材層の外周との間に空間部を有するように設けられている請求項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】
上記対流部の壁部には、上記貫通孔に嵌合されるスリーブの一端に、該貫通孔の周囲の壁部を覆うとともに、上記金属製ベローズの一端が全周溶接され、上記非金属製カバーの一端が着脱可能に取り付けられる第１の取付フランジが一体に設けられてなる第１の取付部が設けられ、
上記連結軸は、軸本体と、該軸本体の端部に設けられ、該軸本体の外径よりも大きな外径を有する軸フランジと、該軸フランジの外周に設けられ、上記金属製ベローズの他端が全周溶接される取付部材と、該取付部材の外周に設けられ、上記非金属製カバーの他端が着脱可能に取り付けられる第２の取付フランジとを有する請求項１又は請求項２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】
上記非金属製カバーは、一端が半径方向の外側に略直角に折り曲げられた状態で、第１の押え板と上記第１の取付フランジとで狭持され、他端が半径方向の外側に略直角に折り曲げられた状態で、第２の押え板と上記第２の取付フランジとで狭持されている請求項３記載の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項５】
上記第１及び第２の押え板は、略円筒状の鍔部の一端に、押えフランジが一体に設けられてなり、
上記第１の押え板の押えフランジは、上記非金属製カバーの一端を、上記第１の取付フランジとで狭持し、
上記第２の押え板の押えフランジは、上記非金属製カバーの他端を、上記第２の取付フランジとで狭持する請求項４記載の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項６】
更に、上記連結軸は、上記軸フランジの先端に、外部より打撃される被打撃部を有し、
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軸フランジとの接触を防止する緩衝部材とを有し、
上記取付部材の外周は、上記緩衝部材の外径よりも大きな外径を有し、
上記金属製ベローズは、上記取付部材の外周の外径よりもさらに大きな内径を有する請求項３乃至５のうちのいずれか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７】
上記非金属製カバーは、フッ素樹脂、ガラス繊維、ステンレスワイヤー、又は、これらを組み合わせた非金属材料からなる請求項１乃至６のうちのいずれか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、
上記シールド装置は、
上記連結軸を覆うように配置され、一端が上記対流部の壁部に取り付けられ、他端が該連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられた金属製ベローズと、
上記金属製ベローズを覆うように配置され、一端が上記対流部の壁部に取り付けられ、他端が上記連結軸の外部に露出した箇所に取り付けられた非金属製カバー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】
上記金属製ベローズの外周には、断熱材からなる断熱材層が設けられ、
上記非金属製カバーは、上記断熱材層の外周との間に空間部を有するように設けられている請求項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】
上記対流部の壁部には、上記貫通孔に嵌合されるスリーブの一端に、該貫通孔の周囲の壁部を覆うとともに、上記金属製ベローズの一端が全周溶接され、上記非金属製カバーの一端が着脱可能に取り付けられる第１の取付フランジが一体に設けられてなる第１の取付部が設けられ、
上記連結軸は、軸本体と、該軸本体の端部に設けられ、該軸本体の外径よりも大きな外径を有する軸フランジと、該軸フランジの外周に設けられ、上記金属製ベローズの他端が全周溶接される取付部材と、該取付部材の外周に設けられ、上記非金属製カバーの他端が着脱可能に取り付けられる第２の取付フランジとを有する請求項１又は請求項２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】
上記非金属製カバーは、一端が半径方向の外側に略直角に折り曲げられた状態で、第１の押え板と上記第１の取付フランジとで狭持され、他端が半径方向の外側に略直角に折り曲げられた状態で、第２の押え板と上記第２の取付フランジとで狭持されている請求項３記載の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項５】
上記第１及び第２の押え板は、略円筒状の鍔部の一端に、押えフランジが一体に設けられてなり、
上記第１の押え板の押えフランジは、上記非金属製カバーの一端を、上記第１の取付フランジとで狭持し、
上記第２の押え板の押えフランジは、上記非金属製カバーの他端を、上記第２の取付フランジとで狭持する請求項４記載の製錬炉廃熱回収ボイラーのシールド装置。
【請求項６】
更に、上記連結軸は、上記軸フランジの先端に、外部より打撃される被打撃部を有し、
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軸フランジとの接触を防止する緩衝部材とを有し、
上記取付部材の外周は、上記緩衝部材の外径よりも大きな外径を有し、
上記金属製ベローズは、上記取付部材の外周の外径よりもさらに大きな内径を有する請求項３乃至５のうちのいずれか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７】
上記非金属製カバーは、フッ素樹脂、ガラス繊維、ステンレスワイヤー、又は、これらを組み合わせた非金属材料からなる請求項１乃至６のうちのいずれか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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１１７７２６（Ｐ２０１２−１１７７２６Ａ）
【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２０１０−２６６８９６（Ｐ２０１０−２６６８９６）
【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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