高温ガス排気部の断熱構造体および該断熱構造体の断熱施工方法
【課題】高温ガス排気部によりＳＵＳ材などで製作した短管に発生していた変形や割れを防止し、メンテナンス頻度を低減化させることができる高温ガス排気部の断熱構造体を提供する。
【解決手段】高温ガスを装置外へ排出させるための高温ガス排気部において、前記装置の外側に設けられる鋼板の内側に施す断熱構造体であって、セラミックファイバーボード及びセラミックファイバーブロック体から選ばれる断熱材のうち少なくとも一方の断熱材を排気部の形状に合わせたことを特徴としている。
【解決手段】高温ガスを装置外へ排出させるための高温ガス排気部において、前記装置の外側に設けられる鋼板の内側に施す断熱構造体であって、セラミックファイバーボード及びセラミックファイバーブロック体から選ばれる断熱材のうち少なくとも一方の断熱材を排気部の形状に合わせたことを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックハニカムを蓄熱体とした蓄熱燃焼式排ガス浄化装置（ＲＴＯ）や装置内部が高温となる装置から、安定的に高温ガスを装置外に排出する（抜き出す）ための高温ガス排気部の断熱構造体および該断熱構造体の断熱施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置では、汚染ガスは蓄熱室を通過した後、対象成分分解に必要な温度（対象成分発火点温度より２００〜３００℃高い温度）に保持されている燃焼室内で高温燃焼酸化分解処理される。その装置において対象成分濃度が高い場合、燃焼酸化分解した結果、処理したガスから燃焼熱が発生するため、燃焼室温度を監視しながら、燃焼室内から直接高温ガスを排出するためのホットバイパスダンパ部を設置して、排熱利用装置または大気へ余剰熱量を抜き出している（特許文献１参照）。現在、図４に示されるように燃焼室Ｃから高温ガスを抜き出す高温ガス排気部は、該燃焼室Ｃを形成する装置本体Ｃａの鋼板またはＳＵＳ板２０５に必要径の孔を開けておき、耐熱的に問題のないＳＵＳ材により製作した排気管２０１を溶接またはボルト、ナットにより取り付けており、その排気管２０１の周りに装置内部に施している断熱材と同じ構造をした、ロックウール２０２、３枚のセラミックファイバーブランケット２０３、セラミックファイバーボード２０４の断熱材を施工している。前記排気管２０１は、ロックウール２０２、セラミックファイバーブランケット２０３のような繊維状の断熱材がガスの流れにより削られ、施工後の断熱寸法が変わってしまう恐れがあることから、すべての断熱材を内周から支持するために用いられている。なお、図４において、符号Ｄは高温ガスの流れ方向である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７７０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、排ガス排気部に装置本体Ｃａと同等の幅を有する排気管２０１を用いた方法では、排気管２０１を構成する材料の熱による延びや、伝熱により排気管２０１を取り付けてある外板の延びがあることから、高温度域で長時間曝されることによって排気管２０１の変形や、溶接部の割れなどが起こった。結果、排気管２０１の交換や補修の必要が発生するとともに高温ガスが耐熱性のない鋼板表面Ｅまで至り、塗装の剥がれや、装置外側鋼板２０５の腐食や破損という問題が生じている。
【０００５】
本発明は、叙上の事情に鑑み、高温ガス排気部によりＳＵＳ材などで製作した排気管に発生していた変形や割れを防止し、メンテナンス頻度を低減化させることができる高温ガス排気部の断熱構造体および該断熱構造体の断熱施工方法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】
【０００６】
本発明の請求項１記載の高温ガス排気部の断熱構造体は、高温ガスを装置外へ排出させるための高温ガス排気部において、前記装置の外側に設けられる鋼板の内側に施す断熱構造体であって、セラミックファイバーボード及びセラミックファイバーブロック体の断熱材から選ばれる少なくとも一方の断熱材を前記排気部の形状に合わせたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の請求項３記載の断熱構造体の断熱施工方法は、請求項１または２記載の高温ガス排気部の断熱構造体を施工するための断熱施工方法であって、前記高温ガス排気部に前記少なくとも一方の断熱材を所定の厚さに積層させ、該断熱材の内周一部を前記鋼板側に設けられる短管により支持するためスタッドピンおよび押え板によって固定して施工することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、剛性を有するブロック状の断熱材である、セラミックファイバーボード及びセラミックファイバーブロック体の断熱材から選ばれる少なくとも一方の断熱材を高温ガス排気部の形状に合わせて加工し、通ガス可能な開口部を形成させ、該断熱材の内周一部を短管により支持するため、断熱材の熱による歪みの影響により、短管とその周りの断熱材とのあいだに隙間が少なくなるとともに、高温ガスが装置本体の鋼板表面に流出するのを抑えることができる。これにより、従来の排気管に発生していた変形や割れを防止し、メンテナンス頻度の低減および装置の安定的な稼動を実施することができるなどの優れた実用的効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面に基づいて本発明の高温ガス排気部の断熱構造体および該断熱構造体の断熱施工方法を説明する。図１に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわる蓄熱燃焼式排ガス浄化装置は、装置本体内にセラミックハニカムの蓄熱体１ａ、２ａ、３ａが各々配設されると共に並列に構成された蓄熱室１、２、３の上部は共通の燃焼室４に連通接続されている。そして、前記蓄熱室１、２、３における蓄熱体１ａ、２ａ、３ａの下方と各入口ダンパ５、６、７及び各出口ダンパ８、９、１０は各々連通接続されている。さらに前記各入口ダンパ５、６、７は未処理ガス供給管Ａと連通接続されており、前記各出口ダンパ８、９、１０は処理済みガス排気管Ｂと連通接続されている。
【００１０】
さらに前記燃焼室４は装置本体の高温ガス排気部１１を介してホットバイパスダンパ部１２に接続されている。また、前記処理済みガス排気管Ｂにおける前記出口ダンパ１０の下流位置と前記燃焼室４とは前記ホットバイパスダンパ部１２を介して連通接続されている。なお前記燃焼室４内には該燃焼室４の室内温度を保持するために用いるバーナ１３が設置されている。
【００１１】
図２〜図３において、前記高温ガス排気部１１は、所定の厚さ（例えば２５ｍｍ）のセラミックファイバーボード１０４を高温ガスの流れ方向Ｄに１０層で積層させ、セラミックファイバーボード１０４に挿通して装置外側鋼板１０５の内側に溶接されたスタッドピン１０６およびスタッドピン１０６の先端部にねじ込み又は溶接などにより固着して幅を位置決めする押え板１０７によって固定され、ＳＵＳ製短管１０１は前記装置外側鋼板１０５に固着された断熱構造体とされている。
なお、本実施の形態では、前記セラミックファイバーボード１０４が４層に積層されているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば５０ｍｍ×５層などに積層することができる。
また、前記セラミックファイバーボード１０４は、図３に示されるようにこれは板状であるため、開口部１０８の周りに４分割にされているが、たとえばブロック状であれば開口部周りに設置することができる。
【００１２】
ここで本実施の形態では、断熱材としてセラミックファイバーボードが用いられているが、本発明においては、セラミックファイバーブロック体（セラミックファイバーをブロック状にした材料）、キャスタブルセメントなど断熱性および耐熱性で問題のない剛性を有する断熱材を用いることができる。すなわち、これらの断熱材のうちから少なくとも１つを選択または組み合わせて用いることができる。
【実施例】
【００１３】
次に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。前記セラミックファイバーボード１０４は、厚さ２５０ｍｍで熱伝導率０．１３ｋｃａｌ／（ｍｈ℃）である。
【００１４】
このとき、炉内温度は８００℃、外気温度は２５℃、表面熱伝導率は１０．３２ｋｃａｌ／（ｍ２ｈ℃）で外表面温度は約５３．９℃である。
【００１５】
比較例として、図４に示す従来の断熱構造体は長さ２５０ｍｍのＳＵＳ製短管２０１を装置外側鋼板２０５の開口部に固着させ、該ＳＵＳ製排気管２０１の周りに装置本体の断熱構造体と同様に、前記装置外側鋼板２０５から内側へロックウール２０２、３枚のセラミックファイバーブランケット２０３、セラミックファイバーボード２０４の順に積層させ、前記装置外側鋼板２０５の内側に溶接されたスタッドピン２０６および押え板２０７によって固定された断熱構造体とされている。
なお、ロックウール２０２、セラミックファイバーボード２０３は繊維状の断熱材である。
【００１６】
また、前記ロックウール２０２は厚さ７５ｍｍで熱伝導率０．０５９７ｋｃａｌ／（ｍｈ℃））であり、前記セラミックファイバーブランケット２０３は、厚さ１５０ｍｍで熱伝導率０．２２ｋｃａｌ／（ｍｈ℃）で、また前記セラミックファイバーボード２０４は、厚さ２５ｍｍで熱伝導率０．１２ｋｃａｌ／（ｍｈ℃）である。
【００１７】
このとき、炉内温度は８００℃、外気温度は２５℃、表面熱伝導率は１０．３２ｋｃａｌ／（ｍ２ｈ℃）で外表面温度は約５３．６℃である。
【００１８】
これにより、本実施例と比較例を対比すると、本実施例では、外表面温度が約５３．６℃から５３．９℃と、温度変化はごく僅かであった。よって、本発明の断熱構造体は、断熱的に問題はないことがわかった。
なお、本実施の形態では、蓄熱燃焼式排ガス浄化装置について説明したが、本発明においては、たとえば直焔式浄化装置や触媒燃焼式浄化装置などの高温ガスを排出する装置の排気部の断熱構造体に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の概略図である。
【図２】本発明の実施例の構造を示す概略図である。
【図３】本発明の断熱施工方法で施工した高温排ガス部を装置内側から見た概略図である。
【図４】従来の断熱施工方法の構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２０】
１ａ、２ａ、３ａ 蓄熱体
１、２、３ 蓄熱室
４ 燃焼室
５、６、７ 各入口ダンパ
８、９、１０ 各出口ダンパ
１１ 高温ガス排気部
１２ ホットバイパスダンパ部
１３ バーナ
１０１ ＳＵＳ製短管
１０４ セラミックファイバーボード
１０５ 装置外側鋼板
１０６ スタッドピン
１０７ 押え板
１０８ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミックハニカムを蓄熱体とした蓄熱燃焼式排ガス浄化装置（ＲＴＯ）や装置内部が高温となる装置から、安定的に高温ガスを装置外に排出する（抜き出す）ための高温ガス排気部の断熱構造体および該断熱構造体の断熱施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の蓄熱燃焼式排ガス浄化装置では、汚染ガスは蓄熱室を通過した後、対象成分分解に必要な温度（対象成分発火点温度より２００〜３００℃高い温度）に保持されている燃焼室内で高温燃焼酸化分解処理される。その装置において対象成分濃度が高い場合、燃焼酸化分解した結果、処理したガスから燃焼熱が発生するため、燃焼室温度を監視しながら、燃焼室内から直接高温ガスを排出するためのホットバイパスダンパ部を設置して、排熱利用装置または大気へ余剰熱量を抜き出している（特許文献１参照）。現在、図４に示されるように燃焼室Ｃから高温ガスを抜き出す高温ガス排気部は、該燃焼室Ｃを形成する装置本体Ｃａの鋼板またはＳＵＳ板２０５に必要径の孔を開けておき、耐熱的に問題のないＳＵＳ材により製作した排気管２０１を溶接またはボルト、ナットにより取り付けており、その排気管２０１の周りに装置内部に施している断熱材と同じ構造をした、ロックウール２０２、３枚のセラミックファイバーブランケット２０３、セラミックファイバーボード２０４の断熱材を施工している。前記排気管２０１は、ロックウール２０２、セラミックファイバーブランケット２０３のような繊維状の断熱材がガスの流れにより削られ、施工後の断熱寸法が変わってしまう恐れがあることから、すべての断熱材を内周から支持するために用いられている。なお、図４において、符号Ｄは高温ガスの流れ方向である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−７７０１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、排ガス排気部に装置本体Ｃａと同等の幅を有する排気管２０１を用いた方法では、排気管２０１を構成する材料の熱による延びや、伝熱により排気管２０１を取り付けてある外板の延びがあることから、高温度域で長時間曝されることによって排気管２０１の変形や、溶接部の割れなどが起こった。結果、排気管２０１の交換や補修の必要が発生するとともに高温ガスが耐熱性のない鋼板表面Ｅまで至り、塗装の剥がれや、装置外側鋼板２０５の腐食や破損という問題が生じている。
【０００５】
本発明は、叙上の事情に鑑み、高温ガス排気部によりＳＵＳ材などで製作した排気管に発生していた変形や割れを防止し、メンテナンス頻度を低減化させることができる高温ガス排気部の断熱構造体および該断熱構造体の断熱施工方法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】
【０００６】
本発明の請求項１記載の高温ガス排気部の断熱構造体は、高温ガスを装置外へ排出させるための高温ガス排気部において、前記装置の外側に設けられる鋼板の内側に施す断熱構造体であって、セラミックファイバーボード及びセラミックファイバーブロック体の断熱材から選ばれる少なくとも一方の断熱材を前記排気部の形状に合わせたことを特徴としている。
【０００７】
また、本発明の請求項３記載の断熱構造体の断熱施工方法は、請求項１または２記載の高温ガス排気部の断熱構造体を施工するための断熱施工方法であって、前記高温ガス排気部に前記少なくとも一方の断熱材を所定の厚さに積層させ、該断熱材の内周一部を前記鋼板側に設けられる短管により支持するためスタッドピンおよび押え板によって固定して施工することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、剛性を有するブロック状の断熱材である、セラミックファイバーボード及びセラミックファイバーブロック体の断熱材から選ばれる少なくとも一方の断熱材を高温ガス排気部の形状に合わせて加工し、通ガス可能な開口部を形成させ、該断熱材の内周一部を短管により支持するため、断熱材の熱による歪みの影響により、短管とその周りの断熱材とのあいだに隙間が少なくなるとともに、高温ガスが装置本体の鋼板表面に流出するのを抑えることができる。これにより、従来の排気管に発生していた変形や割れを防止し、メンテナンス頻度の低減および装置の安定的な稼動を実施することができるなどの優れた実用的効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、添付図面に基づいて本発明の高温ガス排気部の断熱構造体および該断熱構造体の断熱施工方法を説明する。図１に示されるように、本発明の一実施の形態にかかわる蓄熱燃焼式排ガス浄化装置は、装置本体内にセラミックハニカムの蓄熱体１ａ、２ａ、３ａが各々配設されると共に並列に構成された蓄熱室１、２、３の上部は共通の燃焼室４に連通接続されている。そして、前記蓄熱室１、２、３における蓄熱体１ａ、２ａ、３ａの下方と各入口ダンパ５、６、７及び各出口ダンパ８、９、１０は各々連通接続されている。さらに前記各入口ダンパ５、６、７は未処理ガス供給管Ａと連通接続されており、前記各出口ダンパ８、９、１０は処理済みガス排気管Ｂと連通接続されている。
【００１０】
さらに前記燃焼室４は装置本体の高温ガス排気部１１を介してホットバイパスダンパ部１２に接続されている。また、前記処理済みガス排気管Ｂにおける前記出口ダンパ１０の下流位置と前記燃焼室４とは前記ホットバイパスダンパ部１２を介して連通接続されている。なお前記燃焼室４内には該燃焼室４の室内温度を保持するために用いるバーナ１３が設置されている。
【００１１】
図２〜図３において、前記高温ガス排気部１１は、所定の厚さ（例えば２５ｍｍ）のセラミックファイバーボード１０４を高温ガスの流れ方向Ｄに１０層で積層させ、セラミックファイバーボード１０４に挿通して装置外側鋼板１０５の内側に溶接されたスタッドピン１０６およびスタッドピン１０６の先端部にねじ込み又は溶接などにより固着して幅を位置決めする押え板１０７によって固定され、ＳＵＳ製短管１０１は前記装置外側鋼板１０５に固着された断熱構造体とされている。
なお、本実施の形態では、前記セラミックファイバーボード１０４が４層に積層されているが、本発明においては、これに限定されるものではなく、たとえば５０ｍｍ×５層などに積層することができる。
また、前記セラミックファイバーボード１０４は、図３に示されるようにこれは板状であるため、開口部１０８の周りに４分割にされているが、たとえばブロック状であれば開口部周りに設置することができる。
【００１２】
ここで本実施の形態では、断熱材としてセラミックファイバーボードが用いられているが、本発明においては、セラミックファイバーブロック体（セラミックファイバーをブロック状にした材料）、キャスタブルセメントなど断熱性および耐熱性で問題のない剛性を有する断熱材を用いることができる。すなわち、これらの断熱材のうちから少なくとも１つを選択または組み合わせて用いることができる。
【実施例】
【００１３】
次に本発明の実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。前記セラミックファイバーボード１０４は、厚さ２５０ｍｍで熱伝導率０．１３ｋｃａｌ／（ｍｈ℃）である。
【００１４】
このとき、炉内温度は８００℃、外気温度は２５℃、表面熱伝導率は１０．３２ｋｃａｌ／（ｍ２ｈ℃）で外表面温度は約５３．９℃である。
【００１５】
比較例として、図４に示す従来の断熱構造体は長さ２５０ｍｍのＳＵＳ製短管２０１を装置外側鋼板２０５の開口部に固着させ、該ＳＵＳ製排気管２０１の周りに装置本体の断熱構造体と同様に、前記装置外側鋼板２０５から内側へロックウール２０２、３枚のセラミックファイバーブランケット２０３、セラミックファイバーボード２０４の順に積層させ、前記装置外側鋼板２０５の内側に溶接されたスタッドピン２０６および押え板２０７によって固定された断熱構造体とされている。
なお、ロックウール２０２、セラミックファイバーボード２０３は繊維状の断熱材である。
【００１６】
また、前記ロックウール２０２は厚さ７５ｍｍで熱伝導率０．０５９７ｋｃａｌ／（ｍｈ℃））であり、前記セラミックファイバーブランケット２０３は、厚さ１５０ｍｍで熱伝導率０．２２ｋｃａｌ／（ｍｈ℃）で、また前記セラミックファイバーボード２０４は、厚さ２５ｍｍで熱伝導率０．１２ｋｃａｌ／（ｍｈ℃）である。
【００１７】
このとき、炉内温度は８００℃、外気温度は２５℃、表面熱伝導率は１０．３２ｋｃａｌ／（ｍ２ｈ℃）で外表面温度は約５３．６℃である。
【００１８】
これにより、本実施例と比較例を対比すると、本実施例では、外表面温度が約５３．６℃から５３．９℃と、温度変化はごく僅かであった。よって、本発明の断熱構造体は、断熱的に問題はないことがわかった。
なお、本実施の形態では、蓄熱燃焼式排ガス浄化装置について説明したが、本発明においては、たとえば直焔式浄化装置や触媒燃焼式浄化装置などの高温ガスを排出する装置の排気部の断熱構造体に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施の形態にかかわる蓄熱燃焼式排ガス浄化装置の概略図である。
【図２】本発明の実施例の構造を示す概略図である。
【図３】本発明の断熱施工方法で施工した高温排ガス部を装置内側から見た概略図である。
【図４】従来の断熱施工方法の構造を示す概略図である。
【符号の説明】
【００２０】
１ａ、２ａ、３ａ 蓄熱体
１、２、３ 蓄熱室
４ 燃焼室
５、６、７ 各入口ダンパ
８、９、１０ 各出口ダンパ
１１ 高温ガス排気部
１２ ホットバイパスダンパ部
１３ バーナ
１０１ ＳＵＳ製短管
１０４ セラミックファイバーボード
１０５ 装置外側鋼板
１０６ スタッドピン
１０７ 押え板
１０８ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高温ガスを装置外へ排出させるための高温ガス排気部において、前記装置の外側に設けられる鋼板の内側に施す断熱構造体であって、セラミックファイバーボード及びセラミックファイバーブロック体の断熱材から選ばれる少なくとも一方の断熱材を前記排気部の形状に合わせたことを特徴とした高温ガス排気部の断熱構造体。
【請求項２】
前記断熱材が積層されてなる請求項１記載の高温ガス排気部の断熱構造体。
【請求項３】
請求項１または２記載の高温ガス排気部の断熱構造体を施工するための断熱施工方法であって、前記高温ガス排気部に前記少なくとも一方の断熱材を所定の厚さに積層させ、該断熱材の内周一部を前記鋼板側に設けられる短管により支持するためスタッドピンおよび押え板によって固定して施工することを特徴とした断熱構造体の断熱施工方法。
【請求項１】
高温ガスを装置外へ排出させるための高温ガス排気部において、前記装置の外側に設けられる鋼板の内側に施す断熱構造体であって、セラミックファイバーボード及びセラミックファイバーブロック体の断熱材から選ばれる少なくとも一方の断熱材を前記排気部の形状に合わせたことを特徴とした高温ガス排気部の断熱構造体。
【請求項２】
前記断熱材が積層されてなる請求項１記載の高温ガス排気部の断熱構造体。
【請求項３】
請求項１または２記載の高温ガス排気部の断熱構造体を施工するための断熱施工方法であって、前記高温ガス排気部に前記少なくとも一方の断熱材を所定の厚さに積層させ、該断熱材の内周一部を前記鋼板側に設けられる短管により支持するためスタッドピンおよび押え板によって固定して施工することを特徴とした断熱構造体の断熱施工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−６３０９１（Ｐ２００９−６３０９１Ａ）
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２３１７１０（Ｐ２００７−２３１７１０）
【出願日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月２６日（２００９．３．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月６日（２００７．９．６）
【出願人】（０００１９１００９）新東工業株式会社 (474)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]