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JP2000266243A - High-temperature heat insulating pipe and its manufacture - Google Patents

High-temperature heat insulating pipe and its manufacture

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JP2000266243A
JP2000266243A JP11069097A JP6909799A JP2000266243A JP 2000266243 A JP2000266243 A JP 2000266243A JP 11069097 A JP11069097 A JP 11069097A JP 6909799 A JP6909799 A JP 6909799A JP 2000266243 A JP2000266243 A JP 2000266243A
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JP
Japan
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ceramic fiber
pipe
liner
outer tube
temperature
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JP11069097A
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Japanese (ja)
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Tokuyuki Ichinose
徳幸 一ノ瀬
Yoshihisa Kodama
芳久 児玉
Hideo Mori
英生 森
Yu Shida
祐 志田
Takaharu Kurumachi
隆治 車地
Motoroku Nakao
元六 仲尾
Yuji Fukuda
祐治 福田
Takanori Katori
孝則 香取
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Mitsubishi Power Ltd
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Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a heat spot from generated beforehand by using a restoring type as ceramic fiber, filling an outer tube with a restoring ceramic fiber by compressing, and filling a clearance formed by thermal expansion difference between the outer tube and a liner in using a pipe. SOLUTION: A restoring ceramic fiber 2 is fixed to the inside of an outer tube 3 by an anchor bolt 4. The restoring ceramic fiber 2 is wound around a liner 1. Then, an organic band 5 is wound around the restoring ceramic fiber 2 as a fastening tool, while being compressed. The high-temperature heat insulating pipe of this constitution is so constituted that the organic band 5 as the fastening tool is decomposed, dissolved, or carbonized to have no strength in entering into the first driving so that the compression load acts on the whole restoring ceramic fiber 2. Therefore, the pipe holds this compression state during driving so that a clearance is hardly generated between the liner and the ceramic fiber 2.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は高温断熱配管に係
り、特にPFBCプラントのボイラからガスタービンに
至る配管のように、高温、高圧流体が流れる配管の構造
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-temperature insulation pipe, and more particularly to a pipe structure through which a high-temperature and high-pressure fluid flows, such as a pipe from a boiler of a PFBC plant to a gas turbine.

【0002】[0002]

【従来の技術】高温、高圧用ガス配管、例えばPFBC
(加圧流動層燃焼ボイラ)用高温ガス配管は、例えば8
50℃、9atgのような高温高圧のボイラ排ガスをガ
スタービンに導く配管である。このような高温、高圧に
耐えうる配管構造として、高温ガスの温度を断熱材で下
げ、その断熱材の外側の外管で圧力を持たせる方式が多
用されている。断熱材としては、キャスタブルを用いる
場合とセラミックスファイバーを用いる場合の2種類が
考えられているが、キャスタブルは熱衝撃等により割れ
を発生しやすいこと、また、微細な割れでもその破片が
後続のガスタービンに至れば急速な摩耗やブレードの破
壊を生ぜしめる恐れがあるため、セラミックスファイバ
ーを用いる方がPFBC用としては適している。
2. Description of the Related Art High-temperature, high-pressure gas piping, for example, PFBC
The high temperature gas pipe for (pressurized fluidized bed combustion boiler)
It is a pipe for guiding boiler exhaust gas at a high temperature and a high pressure such as 50 ° C. and 9 atg to a gas turbine. As a piping structure capable of withstanding such a high temperature and a high pressure, a method of lowering the temperature of a high-temperature gas with a heat insulating material and giving pressure to an outer pipe outside the heat insulating material is often used. There are two types of heat insulating materials, castable and ceramic fiber. However, castables are susceptible to cracks due to thermal shock, etc. The use of ceramic fibers is more suitable for PFBC, since the turbine may cause rapid wear and blade breakage.

【0003】しかし、セラミックスファイバーを用いる
場合には、そのファイバー繊維がガス流によって徐々に
壊れ(ほつれ)ないようにするためのライナーを用いる
必要があり、結果として、線膨張係数の異なる、ライナ
ー、セラミックスファイバー、外管が半径方向に並んだ
構造となっている。すなわち、図6に示すように、セラ
ミックスファイバーのほつれないし飛散を防止するため
の金属製ライナー1が高温排ガスに接するもっとも内側
に、その外側にセラミックスファイバー2、さらに最外
部に圧力をもたせるための外管3が位置する。図中、矢
印は高温ガスの流れを示す。
However, when ceramic fibers are used, it is necessary to use a liner for preventing the fiber fibers from being gradually broken (frayed) by a gas flow. It has a structure in which ceramic fibers and outer tubes are arranged in the radial direction. That is, as shown in FIG. 6, a metal liner 1 for preventing the ceramic fibers from fraying and scattering is inwardly in contact with the high-temperature exhaust gas, ceramic fibers 2 on the outer side, and an outer side for applying pressure to the outermost. Tube 3 is located. In the figure, arrows indicate the flow of the hot gas.

【0004】ここで構造上特徴的なことは、外管3の温
度は運転中に高々200℃程度であるのに対し、内側の
ライナー1は直接、高温排ガスに接するので850℃に
なり、お互いの熱膨張量に差が発生するため、ライナー
部をスリーブ構造にせざるをえない点である。さらにラ
イナー部は耐熱性をもたせるためにオーステナイト系の
ステンレスを用い、外管部は使用温度に見合った強度お
よび経済性から、フェライト系の炭素鋼または低合金鋼
を使用することにより、オーステナイト系材料の方がフ
ェライト系材料より線膨張係数が大きいので、この熱膨
張の差の問題をより大きくしている。
[0004] Here, it is structurally characteristic that the temperature of the outer tube 3 is at most about 200 ° C during operation, while the inner liner 1 is directly in contact with the high-temperature exhaust gas, and becomes 850 ° C. The difference is that the amount of thermal expansion of the liner has to be changed, so that the liner portion has to be formed into a sleeve structure. In addition, the liner uses heat-resistant austenitic stainless steel, and the outer tube uses ferritic carbon steel or low-alloy steel for strength and economy that match the operating temperature. This has a larger coefficient of linear expansion than ferrite-based materials, so the problem of the difference in thermal expansion is further increased.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記の問題点について
図7を用いて詳しく述べる。プラントの製作当初は図7
(a)に示すようにライナー1とセラミックスファイバ
ー2との間には隙間は発生していないが、第1回目の運
転に入ると、(b)図のようにライナー1が半径方向に
大きく熱膨張するのに対し、外管3は殆ど熱膨張しない
ので、相対的にライナー1がセラミックスファイバー2
を圧縮することになる。事業用の250〜350MW級
のPFBCの場合、高温ガス配管の内径が1500mm
となり、その圧縮量(厚さ)δは約13〜15mmと大
きくなる。ところでこのようにセラミックスファイバー
が高温下で圧縮された状態で維持されると、一般には殆
ど復元しなくなる。これは復元性に乏しいセラミックス
ファイバーを使用していることによる。
The above problem will be described in detail with reference to FIG. Fig. 7 at the beginning of plant production
As shown in (a), there is no gap between the liner 1 and the ceramic fiber 2, but when the first operation is started, the liner 1 becomes large in the radial direction as shown in FIG. Since the outer tube 3 hardly expands while the outer tube 3 expands, the liner 1 relatively
Will be compressed. In the case of a 250 to 350 MW class PFBC for business use, the inner diameter of the high-temperature gas pipe is 1500 mm
And the compression amount (thickness) δ is as large as about 13 to 15 mm. By the way, if the ceramic fiber is maintained in a compressed state at a high temperature in this way, generally, it hardly recovers. This is due to the use of ceramic fibers with poor resilience.

【0006】従って、(c)図に示す停止時にライナー
が元の半径まで縮んだ時には、ライナーとセラミックス
ファイバーの間にδだけの隙間7が発生することにな
る。このため、次の(d)図の起動時に高温排ガスがこ
の隙間部に侵入し、外管3の過熱を誘発する危険性を有
するようになる。元々、外管は200℃の許容応力に基
づいて肉厚を決定しているので、高温、高圧には耐えき
れなくなり、クリープ現象により、膨出、噴破すること
になる。図7には円周方向の隙間、および侵入ガスの流
れは示されていないが、(c)、(d)図に示した隙間
7は一般に円周方向にも広がっており、侵入した高温ガ
スは外周を通って流れ、ガスの本流側(高温排ガスがメ
インに流れている位置)に戻る通路(いわゆるヒートス
ポット)が形成されている。このような現象は、直管部
よりもベンド部やティーズ部等で生じやすいが、いずれ
にしても、このようなヒートスポットはプラントの運転
にとっては、非常に大きな問題となる。本発明の課題
は、高温ガス配管におけるライナーとセラミックスファ
イバーの間に隙間が発生することによるヒートスポット
を未然に防止するのに好適な配管構造およびその製作方
法を提供することにある。
Therefore, when the liner contracts to its original radius at the time of the stop shown in FIG. 1C, a gap 7 of δ is generated between the liner and the ceramic fiber. For this reason, there is a danger that the high-temperature exhaust gas will enter this gap at the time of startup in the next diagram (d) and induce overheating of the outer tube 3. Originally, the thickness of the outer tube is determined based on the allowable stress of 200 ° C., so that the outer tube cannot withstand high temperature and high pressure, and bulges and blows due to the creep phenomenon. Although the circumferential gap and the flow of the intruding gas are not shown in FIG. 7, the gap 7 shown in FIGS. Flows through the outer periphery and forms a passage (a so-called heat spot) that returns to the main flow side of the gas (the position where the high-temperature exhaust gas is mainly flowing). Such a phenomenon is more likely to occur in a bend portion or a teeth portion than in a straight pipe portion, but in any case, such a heat spot becomes a very serious problem for plant operation. An object of the present invention is to provide a piping structure suitable for preventing a heat spot due to a gap between a liner and a ceramic fiber in a high-temperature gas piping, and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本願で特許請求される発
明は下記のとおりである。 (1)圧力を維持するための外管、その内側に高温ガス
の熱を遮断するためのセラミックスファイバー、さらに
その内側にセラミックスファイバーの飛散を防止するた
めのライナーからなる配管において、前記セラミックス
ファイバーとして復元性のものを用い、前記配管使用時
に外管とライナーの熱膨張差によって生じる隙間を満た
すように、前記外管内に該復元性セラミックスファイバ
ーを圧縮充填したことを特徴とする高温断熱配管。 (2)前記復元性セラミックスファイバーとして、復元
率が以下の式を満足することを特徴とする(1)記載の
高温断熱配管。 復元率>δ/(h1−h2+δ)………(1) δ:熱膨張による圧縮量(mm) h1:セラミックスファイバーの元厚(mm) h2:セラミックスファイバーの施工厚さ(mm)
The invention claimed in the present application is as follows. (1) In the outer tube for maintaining the pressure, the ceramic fiber for shutting off the heat of the high temperature gas inside the outer tube, and the liner for preventing the scattering of the ceramic fiber inside the outer tube, the ceramic fiber is used as the ceramic fiber. A high-temperature adiabatic pipe, characterized by using a resilient material and compressing and filling the resilient ceramic fiber into the outer tube so as to fill a gap caused by a difference in thermal expansion between the outer tube and the liner when the pipe is used. (2) The high-temperature insulating pipe according to (1), wherein the restorable ceramic fiber has a restoration rate satisfying the following expression. Restoration ratio> δ / (h1-h2 + δ) (1) δ: Compression amount due to thermal expansion (mm) h1: Original thickness of ceramic fiber (mm) h2: Work thickness of ceramic fiber (mm)

【0008】(3)外管がフランジ部を有し、該フラン
ジ部に近接して該外管の軸方向に垂直にリング状サポー
トが設けられ、該リング状サポートに対し、復元性セラ
ミックスファイバーが圧縮施工されていることを特徴と
する(1)または(2)記載の高温断熱配管。 (4)前記リング状サポートは、その一端が亀裂伝播防
止金具を介して外管内側に固着されていることを特徴と
する(3)記載の高温断熱配管。 (5)外管に挿入される管状ライナーの外側に復元性セ
ラミックスファイバーを施工する工程、前記復元性セラ
ミックスファイバーが施工されたライナーをその外周か
ら締結具で締結して半径方向に圧縮する工程、および前
記圧縮された復元性セラミックスファイバーを有するラ
イナーを前記外管内へ挿入する工程を有し、前記配管の
高温使用時に、前記締結具が熱分解、溶融または炭化
し、前記圧縮された復元性セラミックスが回復して、前
記外管とライナーの熱膨張差によって生じる隙間を満た
すことを特徴とする高温断熱配管の製法。
(3) The outer tube has a flange portion, and a ring-shaped support is provided close to the flange portion and perpendicular to the axial direction of the outer tube, and a restorable ceramic fiber is provided on the ring-shaped support. The high-temperature insulated pipe according to (1) or (2), which is compressed. (4) The high-temperature insulation pipe according to (3), wherein one end of the ring-shaped support is fixed to an inner side of the outer tube via a crack propagation preventing fitting. (5) a step of applying the restorable ceramic fiber to the outside of the tubular liner inserted into the outer tube, a step of fastening the liner on which the restorable ceramic fiber is applied with a fastener from an outer periphery thereof and compressing the liner in a radial direction, And a step of inserting a liner having the compressed resilient ceramic fiber into the outer tube, wherein the fastener is thermally decomposed, melted or carbonized when the pipe is used at a high temperature, and the compressed resilient ceramic is compressed. Recovering and filling a gap generated by a difference in thermal expansion between the outer tube and the liner.

【0009】(6)前記外管内側に予めセラミックスフ
ァイバーを施工する工程を有することを特徴とする高温
断熱配管の製法。 (7)前記ライナーの外側に復元性セラミックスファイ
バーを巻き付け、その上から締結具として有機質のバン
ドで圧縮しながら巻き付けることを特徴とする(5)ま
たは(6)記載の高温断熱配管の製法。 (8)前記有機質のバンドを巻き付けた上に金属箔を巻
き付けることを特徴とする(7)記載の高温断熱配管の
製法。
(6) A method for producing a high-temperature heat-insulating pipe, comprising a step of previously applying a ceramic fiber inside the outer pipe. (7) The method for producing a high-temperature insulated pipe according to (5) or (6), wherein a restorable ceramic fiber is wound around the outside of the liner, and is wound while being compressed with an organic band as a fastener. (8) The method for producing a high-temperature insulated pipe according to (7), wherein a metal foil is wound around the organic band.

【0010】図1は、本発明の原理をモデル的に説明す
る図である。本発明においては、例えば元厚h1が25
0mmのセラミックスファイバーを外管3とライナー2
の間の厚さ(h2)の200mmまで圧縮施工する。セ
ラミックスファイバーは、運転時のライナー2の膨張1
3mmを考慮すると63mmの圧縮を受けることになる
が、復元率として30%を有するものであれば、187
mmの状態から63×0.3=18.9mm、すなわち
h3=205.9mmの位置まで戻りうる。しかし、実
際には200mmの位置にライナーがあるのでその位置
に留まり、停止時に隙間が発生しないことになる。
FIG. 1 is a diagram for explaining a model of the principle of the present invention. In the present invention, for example, the original thickness h1 is 25
Outer tube 3 and liner 2 with 0 mm ceramic fiber
The compression work is performed up to a thickness (h2) of 200 mm. The ceramic fiber expands the liner 2 during operation.
If 3 mm is considered, the compression is 63 mm. However, if the restoration rate is 30%, 187 is applied.
From the state of mm, it is possible to return to the position of 63 × 0.3 = 18.9 mm, that is, h3 = 205.9 mm. However, since the liner is actually at a position of 200 mm, the liner stays at that position, and no gap is generated at the time of stopping.

【0011】ここで復元率=(復元時のセラミックスフ
ァイバーの厚さ−圧縮時の厚さ)/(元の厚さ−圧縮時
の厚さ)。 隙間が発生しない条件を一般化して表すと(1)式のよ
うになる。 復元率>δ/(h1−h2+δ)………(1) 復元性のあるセラミックスファイバーとしては、アルミ
ナ・シリカ系の繊維を950〜1000℃で熱処理を行
い、ムライトへの結晶化を行い、高温下での安定性を図
ったもの(イソライト工業社製、商品名1260S)が
好ましいものとしてあげられるが、本発明はこれに限定
されるものではない。
Here, restoration ratio = (thickness of ceramic fiber at restoration-thickness at compression) / (original thickness-thickness at compression). A generalization of the condition in which no gap is generated is given by equation (1). Restoration rate> δ / (h1−h2 + δ) (1) As the ceramic fiber having resilience, heat treatment is performed on alumina-silica fiber at 950 to 1000 ° C., crystallization to mullite, and high temperature. Although the one having the following stability (manufactured by Isolite Industry Co., Ltd., trade name 1260S) is mentioned as a preferable one, the present invention is not limited to this.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】次に本発明の高温断熱配管の製法
を図2に基づいて説明する。 (a)まずステップ1として、復元性セラミックスファ
イバー2を外管3の内側にアンカーボルト4で固定す
る。 (b)次にステップ2として高復元性セラミックスファ
イバー2をライナー1の回りに巻き付ける。 (c)次にステップ3として締結具として有機質バンド
5を高復元性セラミックスファイバーの回りに圧縮しな
がら巻き付ける。この時セラミックスファイバーを圧縮
するのに必要な荷重は、圧縮率20%(250mmのも
のを200mmまで圧縮する場合の圧縮率は20%)で
は約0.05kg/cm2 であり、有機質バンドで十分
対応できる。 (d)次にステップ4として有機質バンドで圧縮したセ
ラミックスファイバーの上に薄い(例えば0.1から
0.3mm)ステンレス箔6を巻き付ける。 (e)最後にステップ5としてライナー側を外管側に挿
入して施工は完了することになる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, a method for manufacturing a high-temperature insulation pipe according to the present invention will be described with reference to FIG. (A) First, as a step 1, the restorable ceramic fiber 2 is fixed inside the outer tube 3 with the anchor bolt 4. (B) Next, as step 2, the highly resilient ceramic fiber 2 is wound around the liner 1. (C) Next, as step 3, the organic band 5 is fastened as a fastener while being compressed around the highly restorable ceramic fiber. At this time, the load required to compress the ceramic fiber is about 0.05 kg / cm 2 at a compression ratio of 20% (a compression ratio of 20% when a 250 mm one is compressed to 200 mm). Can respond. (D) Next, as step 4, a thin (for example, 0.1 to 0.3 mm) stainless steel foil 6 is wound on the ceramic fiber compressed by the organic band. (E) Finally, as step 5, the liner side is inserted into the outer tube side, and the construction is completed.

【0013】[0013]

【作用】本発明による高温断熱配管は第1回目の運転
(通常は試運転)に入った時点で、締結具(この場合は
有機質バンド)が分解、溶融または炭化して強度を持た
なくなり、圧縮荷重がセラミックスファイバー全体に作
用することになる。従ってこのような圧縮状態が運転中
維持されることになり、図7に示したような停止時およ
び起動時のライナーとセラミックスファイバー間の隙間
が発生しなくなる。
The high-temperature insulated pipe according to the present invention, when it enters the first operation (usually a trial operation), the fastener (in this case, the organic band) is decomposed, melted or carbonized, and has no strength. Acts on the entire ceramic fiber. Therefore, such a compressed state is maintained during the operation, and the gap between the liner and the ceramic fiber at the time of stop and start as shown in FIG. 7 does not occur.

【0014】セラミックスファイバーの締結具(有機質
バンド、ボルト等)の材質としては、常温で強度を有
し、比較的低温(例えば150〜200℃)で熱分解ま
たは炭化して強度を失うものが望ましく、例えばポリエ
チレンのような熱可塑性樹脂製のものが適している。ま
た図2のステップ(c)で示したように、セラミックス
ファイバーの上にステンレス箔を被覆すると、円管の、
外管内への挿入を容易にする効果だけでなく、高温排ガ
スの外管側のバイパス通路を遮断するためにも効果的で
ある。
As the material of the fastener (organic band, bolt, etc.) of the ceramic fiber, a material which has strength at room temperature and loses its strength by thermal decomposition or carbonization at a relatively low temperature (for example, 150 to 200 ° C.) is desirable. For example, those made of a thermoplastic resin such as polyethylene are suitable. Also, as shown in step (c) of FIG. 2, when the stainless steel foil is coated on the ceramic fiber,
This is effective not only for the effect of facilitating insertion into the outer tube, but also for blocking the bypass passage of the high-temperature exhaust gas on the outer tube side.

【0015】図3は、フランジ方式の直管部の配管に本
発明を適用した場合の説明図である。手順としては、以
下のように本発明の配管を製作することができる。 (1)ステップ1として外管3側の保温施工を行う。ま
ずライナーの外管への固定用部材としても機能するリン
グ状サポートとしての軸方向隔壁10に有機質ボルト1
1を固定(例えば軸方向隔壁10に穴を開け、ナットで
固定する)し、ボルトに対応する位置に穴を開けた円盤
状の高復元性セラミックスファイバー2をこのボルトを
用いて固定する。この時、ボルトは所定の長さにしてお
き、ワッシャーを介してナットで所定の圧縮率の厚さま
で締め込む。次に、外管3の内側に高復元性セラミック
スファイバー2を金属製アンカーボルト4を用いて固定
する。この時のセラミックスファイバーとしては高復元
性のものが望ましいが、ライナー側のセラミックスファ
イバー2の方に高復元性のものを用いるので、必ずしも
高復元性である必要は無い。
FIG. 3 is an explanatory view in the case where the present invention is applied to a pipe of a straight pipe portion of a flange type. As a procedure, the pipe of the present invention can be manufactured as follows. (1) As step 1, heat insulation is performed on the outer pipe 3 side. First, an organic bolt 1 is attached to an axial partition 10 as a ring-shaped support which also functions as a member for fixing the liner to the outer tube.
1 is fixed (for example, a hole is formed in the axial partition wall 10 and fixed with a nut), and the disc-shaped high resilience ceramic fiber 2 having a hole at a position corresponding to the bolt is fixed using the bolt. At this time, the bolt is set to a predetermined length, and tightened to a predetermined compression ratio with a nut via a washer. Next, the highly resilient ceramic fiber 2 is fixed to the inside of the outer tube 3 by using a metal anchor bolt 4. At this time, a ceramic fiber having high resilience is desirable, but since the ceramic fiber 2 on the liner side is used with high resilience, it is not always necessary to have high resilience.

【0016】(2)ステップ2としてライナー1の内側
に高復元性セラミックスファイバーを有機質バンド5を
用いて所定の圧縮率になるまで圧縮施工する。次に、ス
テンレス箔6をこの上に巻く。 (3)ステップ3として上記のようにして制作したライ
ナー側円筒を外管側円筒の内側に挿入する。 (4)ステップ4として軸方向隔壁(リング状サポー
ト)10と外管3の溶接を行い、フランジ流れ方向後流
側の軸方向隔壁に有機質ボルトを用いて高復元性セラミ
ックスファイバーを固定する。このようにして、高復元
性セラミックスファイバーをフランジ全体に渡って圧縮
施工することができる。
(2) As step 2, high resilience ceramic fibers are compressed inside the liner 1 using the organic band 5 until a predetermined compression ratio is reached. Next, a stainless steel foil 6 is wound thereon. (3) In Step 3, the liner-side cylinder produced as described above is inserted into the outer tube-side cylinder. (4) As step 4, the axial partition (ring-shaped support) 10 and the outer tube 3 are welded, and a high-recovery ceramic fiber is fixed to the axial partition on the downstream side in the flange flow direction using an organic bolt. In this way, the highly restorable ceramic fiber can be compressed and applied over the entire flange.

【0017】なお、図3の実施例において、軸方向隔壁
10として示されたリング状サポートは2枚構造でボル
ト15で締結されているが、1枚構造としてもよい。ま
たこのリング状サポート10は、外管3に直接溶接する
と、溶接金属13に亀裂を生じる場合があるので、例え
ば亀裂防止金属片14を介して固着してもよい。なお、
このリング状サポートは、高温断熱配管であれば一般に
も適用可能である。
In the embodiment shown in FIG. 3, the ring-shaped support shown as the axial partition 10 has a two-piece structure and is fastened by bolts 15, but may have a one-piece structure. When the ring-shaped support 10 is directly welded to the outer tube 3, a crack may be generated in the weld metal 13. Therefore, the ring-shaped support 10 may be fixed via a crack prevention metal piece 14, for example. In addition,
This ring-shaped support can be generally applied to any high-temperature insulation pipe.

【0018】図4は、ベンド部の配管に対して本発明を
適用した実施例を示す説明図である。ベンド管の場合曲
率を持っているため、セグメントに分割して(図4では
4分割)、施工する必要がある。手段は、ステップ1〜
3までは図2の直管の場合と同じであるが、セラミック
スファイバーにステンレス箔を被覆する工程がなく、ま
たステップ6〜9に示すように、分割された4個のセグ
メントを順次、施工する点で異なる。
FIG. 4 is an explanatory view showing an embodiment in which the present invention is applied to a pipe at a bend portion. Since the bend pipe has a curvature, it is necessary to divide it into segments (divided into four in FIG. 4) and to perform construction. Means are steps 1 to
Up to 3 is the same as the case of the straight pipe of FIG. 2, but there is no step of coating the stainless steel foil on the ceramic fiber, and as shown in Steps 6 to 9, four divided segments are sequentially constructed. Different in that.

【0019】図5は、ティーズ部の配管に対して本発明
を適用した実施例を示す説明図である。ステップ1で外
管3に対しセラミックスファイバー2の施工をした後、
ステップ2で水平内管1へのセラミックスファイバー2
の圧縮施工を行い、ステップ3でこれを外管側に挿入
し、さらにステップ4で垂直内管1にセラミックスファ
イバー2の圧縮施工を行ったものを、ステップ5で外管
3側に挿入することにより、ティーズ部全体に高復元性
セラミックファイバーを圧縮施工することができる。図
中、矢印はガス流れ方向を示す。
FIG. 5 is an explanatory view showing an embodiment in which the present invention is applied to the piping of the teeth portion. After applying the ceramic fiber 2 to the outer tube 3 in step 1,
In step 2, ceramic fiber 2
In step 3, insert this into the outer tube side, and in step 4, compress the ceramic fiber 2 into the vertical inner tube 1 and insert it into the outer tube 3 in step 5. Thereby, the high restorability ceramic fiber can be compression-constructed over the entire teeth portion. In the figure, arrows indicate the gas flow direction.

【0020】図3〜5に示した、それぞれ直管部、ベン
ド部およびティーズ部のセラミックスファイバーの施工
方法は、予め外管部にアンカーボルトで施工した後、ラ
イナー側にセラミックスファイバーを圧縮施工したもの
を挿入する方式であるが、外管へのセラミックスファイ
バーの施工は行わず、ライナーに圧縮施工したものを直
接外管に挿入してもよい。
The ceramic fibers in the straight pipe portion, the bend portion, and the tees portion shown in FIGS. 3 to 5 are respectively applied to the outer pipe portion with anchor bolts, and then the ceramic fiber is compressed in the liner side. In this method, the ceramic fiber is not applied to the outer tube, but the material compressed and applied to the liner may be inserted directly into the outer tube.

【0021】セラミックスファイバーの復元性として前
述の30%以上が現実的なものかどうかを確認する目的
で、室温〜800℃以上の範囲の復元率を測定した結果
を図8に示す。繊維の種類としては、化学安定性、耐熱
性、経済性等の点から、最も多用されているアルミナシ
リカ系ものを選んだ。その結果、結晶化熱処理材を用い
れば、復元率30%以上が十分実現可能な値であること
が分かる。なお、結晶化熱処理を実施しないものは、8
00℃以上の復元率は殆どゼロであった。
FIG. 8 shows the result of measuring the restoration rate in the range of room temperature to 800 ° C. or more in order to confirm whether the above-mentioned 30% or more is realistic as the restoration property of the ceramic fiber. As the type of fiber, the most frequently used alumina-silica-based fiber was selected from the viewpoints of chemical stability, heat resistance, economy and the like. As a result, it can be seen that when the crystallization heat treatment material is used, a restoration rate of 30% or more is a sufficiently feasible value. In the case where the crystallization heat treatment is not performed, 8
The restoration rate at 00 ° C. or higher was almost zero.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、PFBCプラントのよ
うな高温ガス配管の外管とライナー間の熱膨張差による
隙間の発生を防止し、ヒートスポット発生の危険性を低
減することができる。
According to the present invention, it is possible to prevent the occurrence of a gap due to a difference in thermal expansion between the outer pipe and the liner of a high-temperature gas pipe such as a PFBC plant, and to reduce the risk of generating a heat spot.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の原理を説明する高温断熱配管の部分
断面の説明図。
FIG. 1 is an explanatory view of a partial cross section of a high-temperature insulation pipe for explaining the principle of the present invention.

【図2】 本発明の施工手順の説明図。FIG. 2 is an explanatory view of a construction procedure of the present invention.

【図3】 フランジ部を有する高温断熱配管の直管部に
本発明を適用する場合の説明図。
FIG. 3 is an explanatory view in a case where the present invention is applied to a straight pipe portion of a high-temperature insulation pipe having a flange portion.

【図4】 ベンド部に本発明を適用する場合の説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram when the present invention is applied to a bend unit.

【図5】 ティーズ部に本発明を適用する場合の説明
図。
FIG. 5 is an explanatory diagram when the present invention is applied to a teeth portion.

【図6】 従来技術の高温断熱配管の部分断面図。FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a conventional high-temperature insulation pipe.

【図7】 従来技術の問題点を示す説明図。FIG. 7 is an explanatory view showing a problem of the related art.

【図8】 セラミックスファイバーの圧縮保持温度と復
元率との関係(データ)を示す図。
FIG. 8 is a view showing the relationship (data) between the compression holding temperature of ceramic fibers and the restoration rate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:ライナー、2:セラミックスファイバー、3:外
管、4:アンカーボルト、5:有機質バンド、6:ステ
ンレス箔。
1: liner, 2: ceramic fiber, 3: outer tube, 4: anchor bolt, 5: organic band, 6: stainless steel foil.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森 英生 広島県呉市宝町6番9号 バブコック日立 株式会社呉工場内 (72)発明者 志田 祐 茨城県日立市大みか町7丁目1番1号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 車地 隆治 広島県呉市宝町3番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 仲尾 元六 広島県呉市宝町3番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 福田 祐治 広島県呉市宝町3番36号 バブコック日立 株式会社呉研究所内 (72)発明者 香取 孝則 広島県呉市宝町6番9号 バブコック日立 株式会社呉工場内 Fターム(参考) 3H111 AA01 BA01 BA03 BA09 CA52 CB04 CB05 CB06 CB07 CB14 CB28 CB29 DA15 DB11 EA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hideo Mori 6-9 Takara-cho, Kure-shi, Hiroshima Pref. Inside the Kure Factory of Babcock Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yu Shida 7-1-1, Omika-cho, Hitachi-shi, Ibaraki Inside Hitachi, Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Ryuji Kurashiki 3-36 Takara-cho, Kure-shi, Hiroshima Prefecture Babcock Hitachi Inside Kure Research Laboratories Co., Ltd. (72) Genroku Nakao 3-36 Takara-cho, Kure-shi, Hiroshima Prefecture Babcock Hitachi Inside Kure Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Yuji Fukuda 3-36 Takaracho, Kure City, Hiroshima Prefecture Babcock Hitachi Inside Kure Research Institute Co., Ltd. (72) Inventor Takanori Katori 6-9 Takaracho, Kure City, Hiroshima Prefecture Babcock Hitachi Kure Factory F term (reference) 3H111 AA01 BA01 BA03 BA09 CA52 CB04 CB05 CB06 CB07 CB14 CB28 CB29 DA15 DB11 EA01

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧力を維持するための外管、その内側に
高温ガスの熱を遮断するためのセラミックスファイバ
ー、さらにその内側にセラミックスファイバーの飛散を
防止するためのライナーからなる配管において、前記セ
ラミックスファイバーとして復元性のものを用い、前記
配管使用時に外管とライナーの熱膨張差によって生じる
隙間を満たすように、前記外管内に該復元性セラミック
スファイバーを圧縮充填したことを特徴とする高温断熱
配管。
1. A piping comprising an outer tube for maintaining pressure, a ceramic fiber for shutting off heat of a high-temperature gas inside the outer tube, and a liner for preventing the scattering of the ceramic fiber inside the outer tube. High-temperature insulation pipe characterized in that a resilient fiber is used as the fiber, and the outer pipe is compression-filled with the resilient ceramic fiber so as to fill a gap caused by a difference in thermal expansion between the outer pipe and the liner when the pipe is used. .
【請求項2】 前記復元性セラミックスファイバーとし
て、復元率が以下の式を満足することを特徴とする請求
項1記載の高温断熱配管。 復元率>δ/(h1−h2+δ)………(1) δ:熱膨張による圧縮量(mm) h1:セラミックスファイバーの元厚(mm) h2:セラミックスファイバーの施工厚さ(mm)
2. The high-temperature insulation pipe according to claim 1, wherein the restorable ceramic fiber has a restoration rate satisfying the following expression. Restoration ratio> δ / (h1-h2 + δ) (1) δ: Compression amount due to thermal expansion (mm) h1: Original thickness of ceramic fiber (mm) h2: Work thickness of ceramic fiber (mm)
【請求項3】 外管がフランジ部を有し、該フランジ部
に近接して該外管の軸方向に垂直にリング状サポートが
設けられ、該リング状サポートに対し、復元性セラミッ
クスファイバーが圧縮施工されていることを特徴とする
請求項1または2記載の高温断熱配管。
3. The outer tube has a flange portion, and a ring-shaped support is provided close to the flange portion and perpendicular to the axial direction of the outer tube, and the restorable ceramic fiber is compressed against the ring-shaped support. The high-temperature insulation pipe according to claim 1, wherein the high-temperature insulation pipe is constructed.
【請求項4】 前記リング状サポートは、その一端が亀
裂伝播防止金具を介して外管内側に固着されていること
を特徴とする請求項3記載の高温断熱配管。
4. The high-temperature insulation pipe according to claim 3, wherein one end of the ring-shaped support is fixed to the inner side of the outer tube via a crack propagation preventing fitting.
【請求項5】 外管に挿入される管状ライナーの外側に
復元性セラミックスファイバーを施工する工程、 前記復元性セラミックスファイバーが施工されたライナ
ーをその外周から締結具で締結して半径方向に圧縮する
工程、および前記圧縮された復元性セラミックスファイ
バーを有するライナーを前記外管内へ挿入する工程を有
し、 前記配管の高温使用時に、前記締結具が熱分解、溶融ま
たは炭化し、前記圧縮された復元性セラミックスが回復
して、前記外管とライナーの熱膨張差によって生じる隙
間を満たすことを特徴とする高温断熱配管の製法。
5. A step of applying a restorable ceramic fiber to the outside of a tubular liner inserted into an outer tube, wherein the liner on which the restorable ceramic fiber is applied is fastened from its outer periphery with a fastener and compressed in a radial direction. And a step of inserting a liner having the compressed resilient ceramic fiber into the outer pipe. When the pipe is used at a high temperature, the fastener is thermally decomposed, melted or carbonized, and the compressed regenerated A method for producing a high-temperature adiabatic pipe, characterized in that conductive ceramics recover and fill a gap created by a difference in thermal expansion between the outer pipe and the liner.
【請求項6】 前記外管内側に予めセラミックスファイ
バーを施工する工程を有することを特徴とする高温断熱
配管の製法。
6. A method for producing a high-temperature heat-insulated pipe, comprising a step of previously applying a ceramic fiber inside the outer pipe.
【請求項7】 前記ライナーの外側に復元性セラミック
スファイバーを巻き付け、その上から締結具として有機
質のバンドで圧縮しながら巻き付けることを特徴とする
請求項5または6記載の高温断熱配管の製法。
7. The method for producing a high-temperature insulation pipe according to claim 5, wherein a restorable ceramic fiber is wound around the outside of the liner, and then wound while being compressed with an organic band as a fastener.
【請求項8】 前記有機質のバンドを巻き付けた上に金
属箔を巻き付けることを特徴とする請求項7記載の高温
断熱配管の製法。
8. The method according to claim 7, wherein a metal foil is wound around the organic band.
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