燃焼炉や加熱炉の設計に携わり始めると、必ず出てくるのが「炉壁材」の選定です。
「とりあえず耐火れんがでいいですよね？」
…実はこれ、ちょっと危険な考え方。
炉壁材は
✔ 温度
✔ 荷重
✔ 熱衝撃
✔ ガス雰囲気
といった過酷な条件にさらされ続ける、いわば炉の寿命を決める主役級部材です。
選定を間違えると、
- れんがが崩れる
- 断熱不足で燃費悪化
- 頻繁な補修停止
といったトラブルの原因にもなります。
この記事では、初心者プラントエンジニア向けに
「まず最低限これだけは知っておきたい！」
という炉壁材の基礎を、現場目線でわかりやすく解説します。 ✅
炉壁材に要求される性質
炉壁材は「熱に強ければOK」という単純な話ではありません。
実際には、複数の性能バランスが求められます。
耐熱性（耐火度）
まず基本となる性能です。
当然ですが、使用温度より低い耐火度の材料を使うと
溶ける・軟化する・変形するという致命的トラブルに直結します。
✅「使用温度＋200〜300℃程度の余裕を見る」のが一般的です。
耐荷重性（高温強度）
炉壁材は自重＋上部構造の荷重を支えています。
高温では強度が大きく低下するため、
- 圧縮破壊
- クリープ変形
- れんがの座屈
などが起こることも。特にアーチ天井や高炉壁では重要な指標です。
✅「耐火度」より「高温強度」のほうが支配的になるケースも多いです。
温度変化に強い（耐熱衝撃性）
起動停止やバーナー直炎による急加熱が度重なると、
- ひび割れ
- スポーリング（剥離）
が発生します。これが進むとボロボロ崩れます…（補修地獄😇）
✅焼却炉・バッチ炉のように頻繁に発停する設備では特に重要です。
高温ガスの化学作用への耐性
燃焼ガス中の
- SOx
- アルカリ成分
- スラグ
- ダスト
などと反応し、侵食されることがあります。
特に廃棄物焼却炉・バイオマス炉・石炭炉ではこの影響が大きいです。
✅いわゆる「化学侵食（Corrosion）」対策も考慮する必要があります。
炉壁材の種類と特徴
ここからが実務で一番使う知識です。
「どこに何を使うか」をイメージしながら読みましょう。
耐火れんが
最もオーソドックスな炉壁材で、構造材として使われる「主役」です。
粘土質耐火れんが
- 耐火度：1,580〜1,750℃
- 比較的安価
- 加工しやすい
👉 一般炉の標準材料で、まずはコレ。
高アルミナ質耐火れんが
- 耐火度：1,770〜1,850℃
- 高強度
- 耐侵食性も高い
👉 高温部・摩耗部・荷重部に使用します。「ちょっと過酷な場所はこれ」というイメージ。
耐火断熱れんが
軽量で多孔質なれんがで、断熱専用材です。
- 多孔質で空間があるため断熱性◎
- その反面、密度が低いため強度が低くなる（もろい）
そのため単体では使えず、
👉 配置例は 【耐火れんが → 断熱れんが → ケーシング】
という多層構造にして熱損失を減らします。
機械や計器類周りの伝熱損傷防止や、
炉全体の熱効率でみた熱損失防止など省エネ設計の観点でも超重要。
普通れんが
- 耐火性：約400℃
- 高強度
- もっとも安価
炉の高温部には使えませんが、外装部・基礎部・非加熱部など、温度の低いエリアで使用します。
「全部耐火れんが」はコストの無駄なので使い分けが大切です。
れんが目地（モルタル）
れんがだけでは隙間だらけなので、目地材で固定します。
- 耐火部 → 耐火モルタル
- 普通部 → セメントモルタル
目地材の選定を間違えると、ここから崩壊が始まることもあります。地味だけど超重要ポジションです。
また、複雑な積み方になる仕舞部などは左官職人の腕の見せ所です。
（参考：関西耐火煉瓦株式会社 レンガ工事 施工紹介）
不定形耐火物
近年主流になりつつある材料で、「れんが以外の耐火物」の総称です。
キャスタブル耐火物
セメントを用いた耐火コンクリートのような材料で、その特徴は
- 型枠に流し込んで施工
- 形状自由度が高い
- 継ぎ目が少ない
✅バーナー周り・複雑形状部に最適です。
ただし、コンクリートの打設時の養生と同じような水分管理が必要となります。
（参考：AGCセラミックス株式会社 耐火キャスタブル アサヒキャスター）
プラスチック耐火物
粘土状で叩き込んで施工します。
- 密着性◎
- 耐熱衝撃性◎
✅ 火炎直撃部・補修用途に強いです。
こちらは、セメントを用いたキャスタブル耐火物と異なり水気厳禁となります。
施工後、外力を与えず火入れまで静置して自然乾燥を促進させます。
まとめ
炉壁材は「とりあえず耐火れんが」ではなく、
✅ 強度
✅ 断熱
✅ 熱衝撃
✅ 化学侵食
✅ コスト
を考慮して適材適所で組み合わせる材料設計です。
実務では、
- 内側：高アルミナれんが
- 中間：断熱れんが
- 外側：普通れんが or ケーシング
- 複雑部：キャスタブル
といった“積層構造”で考えると理解しやすいでしょう。
炉壁材の理解は、「トラブルを未然に防げるエンジニア」になるための第一歩。
ぜひ現場の炉を見ながら、「ここは何の材料だろう？」と観察してみてください。
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