JP2001336897A - ボイラ内の灰清掃装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ボイラ内接触伝熱部にある管群及び対流伝熱
を行う空気予備器の表面に付着堆積した灰の清掃作業の
省力化／無人化をはかる清掃装置を提供する。 【解決手段】 水平方向への移動手段と、移動手段に取
り付けられたノズルを備えたショットブラスト機構とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラ特に焼却炉
のボイラ内接触伝熱部にある管群及び対流伝熱を行う空
気予熱器の表面に付着堆積した灰の清掃装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ごみ焼却炉は定期的に炉内を検査保守す
る必要がある。このとき炉内、煙道、ボイラ室内壁、天
井には１００ｍｍを越える灰が付着している。従来、こ
の灰の除去は炉内に足場をかけた後、竹箒等を用いて人
手により行われていた。この作業は灰がもうもうと舞い
上がる極めて劣悪な環境下での作業となるため、作業者
は健康保護のために防塵マスク等の保護具を着用してい
た。さらに最近は灰の中に含まれるダイオキシンの問題
から、全身を蓋う保護具の着用が法制化されるにいたっ
ている。

【０００３】一方、図８に示すように、焼却炉に付帯す
るボイラ１内にはごみの焼却熱の有効利用を図るべく多
くの熱交換器が設けられている。これらは熱伝達の態様
により、燃焼炎に近い順に放射伝熱部２、接触伝熱部３
および対流伝熱部（図示されていない。）に区分されて
いる。このうち放射伝熱部２は、内部スペースにゆとり
のある複数の放射室４、４、４からなっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、接触伝熱部３
にあるスクリーン管５、二次過熱器６，一次過熱器７、
水平蒸発管８、エコノマイザー９及び対流伝熱を行う空
気予備器（図示されていない。）は、一般に１００ｍｍ
ピッチで多層に構成されているためその清掃作業は極め
て手間がかかり、あお向け等不自然な姿勢を余儀なくさ
れる場合が多い。また、灰の除去作業は、炉内に未だ余
熱がある状態で行われることが多く、高温の炉内での前
記保護具の着用はさらに作業者の苦痛を増加させてい
る。

【０００５】そこで、本発明は、このような苦痛から作
業者を解放すべく、ボイラ内接触伝熱部にある管群及び
対流伝熱を行う空気予備器の表面に付着堆積した灰の清
掃作業の省力化、遠隔化、無人化をはかる清掃装置を提
供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以下、本発明について説
明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図
面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本
発明が図示の形態に限定されるものではない。

【０００７】請求項１の発明は、焼却炉のボイラ内接触
伝熱部にある管群及び対流伝熱を行う空気予熱器の表面
に付着堆積した灰の清掃装置であって、水平方向への移
動手段（１０）と、移動手段に取り付けられたノズルを
備えたショットブラスト機構（Ｓ）と、を備えたことを
特徴とする灰の清掃装置により前記課題を解決する。こ
こに「焼却炉のボイラ内接触伝熱部にある管群」とは、
スクリーン管、過熱器、水平蒸発管、エコノマイザー等
の水平配管をいう。

【０００８】この発明によれば、堆積した灰は、ショッ
トブラストにより管表面から脱落し、また移動手段によ
りショットブラストの位置を移動させることができるの
で、従来作業員が箒などを利用して行っていた清掃作業
の省力化、無人化をはかることができる。

【０００９】請求項２の発明は、請求項１に記載の灰の
清掃装置において、ノズル（３１）の先端部（３４）は
略水平方向への開口（３３）と、ショットブラストの研
磨材を開口に向けて略直角に方向変換する反射部材（３
２）とを備えており、ショットブラスト機構には、少な
くともノズルを上下方向へ昇降させる昇降手段、または
ノズルを垂直軸心周りに回転させる回転手段のいずれか
が設けられていることを特徴とする。

【００１０】ここに「昇降手段」とは、長さが変化しな
いノズルを昇降してその先端等にある開口部を所定位置
に配置するもの、および、伸縮するノズルの先端等にあ
る開孔部を所定位置に配置するものの両者を含む概念で
ある。

【００１１】この発明によれば、一方向に噴射されるシ
ョットブラストの開口部を昇降手段および／または回転
手段並びに前記移動手段にて任意の位置に配置できるの
で、水平蒸発管等清掃すべき熱交換器全体をくまなく清
掃することができる。

【００１２】請求項３の発明は、請求項１に記載の灰の
清掃装置において、ノズルの中間部には略水平方向への
中間開口（６４、７０）と、ノズルの通路断面の一部を
閉鎖して研磨材を中間開口に向けて略直角に方向変換す
る中間反射部材（６３、６９）とが備えられ、ノズルの
先端部には略水平方向への先端開口（６６、７２）と、
研磨材を先端開口に向けて略直角に方向変換する先端反
射部材（６５、７１）とが備えられており、ショットブ
ラスト機構には少なくともノズルを上下方向へ昇降させ
る昇降手段、またはノズルを垂直軸心周りに回転させる
回転手段のいずれかが設けられていることを特徴とす
る。

【００１３】この発明によれば、異なる高さから同時に
ショットブラストを噴射できるので、単一の開口が設け
られている場合に比べて、昇降装置の動作を少なくする
ことができる。また清掃作業時間の短縮を図ることがで
きる。

【００１４】請求項４の発明は、請求項３に記載の灰の
清掃装置において、中間開口及び中間反射部材は複数設
けられていることを特徴とする。また、請求項５の発明
は、請求項２〜４のいずれかに記載の灰の清掃装置にお
いて、ノズルは複数設けられていることを特徴とする。

【００１５】これらの発明によれば、ショットブラスト
の噴射が同時に多数の位置から行われるので、さらに清
掃時間の短縮を図ることが可能であり、効率の良い作業
を実現することができる。

【００１６】請求項６の発明は、請求項１に記載の灰の
清掃装置において、ノズル（４１）の先端部（４６）は
略水平方向への全周にわたる開口（４４）と、研磨材を
開口に向けて略直角に方向変換する反射部材（４２）と
を備えており、ショットブラスト機構にはノズルを上下
方向へ昇降させる昇降手段が設けられていることを特徴
とする。

【００１７】この発明によれば、回転手段を省略するこ
とができる。

【００１８】請求項７の発明は、請求項１に記載の灰の
清掃装置において、ショットブラストのノズルは複数本
設けられ、各ノズルには開口が複数設けられて、複数の
ノズルの総開口数は、ボイラの水平蒸発管（８）の段数
に等しく設けられ、各開口は各段を形成する水平蒸発管
に対向して配置されていることを特徴とする。

【００１９】この発明によれば、各水平蒸発管にはショ
ットブラストの開口部が対向して設けられているので、
昇降手段を省略することができる。

【００２０】請求項８の発明は、請求項７に記載の灰の
清掃装置において、ノズルを垂直軸心周りに回転させる
回転手段を設けたことを特徴とする。

【００２１】この発明によれば、隣接する水平蒸発管の
対向面を一度に清掃することができる。

【００２２】請求項９の発明は、請求項１〜８のいずれ
かに記載の灰の清掃装置において、ノズルは移動手段に
回動機構（２０）を介して取り付けられていることを特
徴とする。

【００２３】この発明によれば、清掃すべき場所が狭い
場所であっても清掃装置を設置することができる。

【００２４】請求項１０の発明は、請求項１〜９のいず
れかに記載の灰の清掃装置において、研磨材はソフトブ
ラスト材であることを特徴とする。

【００２５】この発明によれば、研磨材による配管群の
磨耗を防止することができる。

【００２６】請求項１１の発明は、請求項１〜１０のい
ずれかに記載の灰の清掃装置において、灰の清掃装置の
操作を遠隔操作することができる遠隔操作手段を備えた
ことを特徴とする。

【００２７】この発明によれば、灰の舞い上がる作業現
場から離れた位置より清掃装置の操作を行うことができ
るので、作業者の肉体的負担を軽減することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下本発明を図面に示す１実施形
態に基づき説明する。

【００２９】図１は、水平蒸発管８と、その水平蒸発管
８に適用された灰清掃装置の構成を示している。水平蒸
発管８は複数の蒸発管パネル１５を横方向に配列して構
成されている。また蒸発管パネル１５は、複数の蒸発管
１６を平面状に配置して構成されている。

【００３０】灰清掃装置は、蒸発管１６トップに載置さ
れて水平方向への移動を司どる駆動台車（移動手段）１
０と、駆動台車１０に取り付けられたノズル１１を備え
たショットブラスト機構Ｓとを備えている。駆動台車１
０はみずからの蒸発管１６上の前後左右の移動、および
ショットブラスト機構Ｓのノズル１１の上下動およびノ
ズル軸心まわりの回転を制御するためのコントローラー
１４を備えており、両者は有線または無線で接続されて
いる。コントローラー１４の操作は人手により、または
ＣＰＵ、位置センサー、および半導体メモリー等を利用
した自動制御により行われる。

【００３１】ショットブラスト機構Ｓは、ショットブラ
ストを発生させる加圧機１３と、加圧機１３からノズル
１１へとショットブラストの研磨材を送る配管１２と、
配管１２より送られてきた研磨材を蒸発管表面に向けて
噴射する前記ノズル１１と、ノズル１１を上下方向へ昇
降させる昇降手段と、ノズル１１を垂直軸心周りに回転
させる回転手段と、を備えている。ここに昇降手段とし
ては、モータとねじ機構との組み合わせや、リニアモー
タなどが好適に用いられる。また、回転手段としては、
モータとねじ機構との組み合わせなどが好適に用いられ
る。

【００３２】図２は、図１のII−II視断面、図３は、II
I−III視断面を示している。駆動台車１０の下部には蒸
発管１６に直交する方向に水平な車軸２２、２２が取り
付けられている。車軸２２の両側部には車輪２１、２１
が設けられている。本発明の灰清掃装置を水平蒸発管８
の清掃に使用する場合には、４つの車輪２１、２１、２
１、２１がトップ部の２本の蒸発管１６、１６の上にそ
れぞれ２輪ずつ載置される。２つの車輪２２、２２は車
軸２２に摺動可能に取り付けられており、２本の蒸発管
１６、１６の間の距離の変化に対応できるように構成さ
れている。また、車輪２２の外周には、断面がＵ字状の
溝が形成されていて、蒸発管１６上からの脱落防止がは
かられている。

【００３３】ノズル１１は、回動機構２０を介して駆動
台車１０に取り付けられている。回動機構２０により、
ノズル１１は回動機構２０の軸のまわりを垂直面内を回
転可能である。一般に水平蒸発管７トップへの出入り口
は約６００ｍｍ四方の点検口のみであり、水平蒸発管８
トップと天井間の空間は人がかがんでやっと入り込める
程度（８００ｍｍくらい）である。また、蒸発管１６の
全高は１０００ｍｍを超える場合があるためノズル１１
を蒸発管パネル１５の隙間に挿入することは不可能であ
ることが多い。このため本実施の形態では、ノズル１１
を駆動台車１０に回動機構２０を介して取り付けること
により、ノズル１１は蒸発管１６と平行となることがで
きる。これにより駆動台車１０とノズル１１とを別々に
所定の場所に搬入し、駆動台車１０に取り付けられてい
る回動機構２０にノズル１１を蒸発管１６トップと平行
に差し込み、その後に回動させて蒸発管パネル１５間に
差し入れることができる。さらにそのパネル部の清掃が
終了して、隣接するパネルに駆動台車を移動させる場合
にも、当該回動機構２０を利用してノズル１１を蒸発管
１６トップと平行となるまで回動させれば良い。

【００３４】図４はノズル１１の一実施形態である一方
向噴射ノズル３０の構成概念図である。ノズル３１の先
端部３４には略水平方向への開口３３とノズル３１内に
おける研磨材の流れ方向に略４５度の角度で配置された
反射板３２が設けられている。加圧機１３から噴射され
ノズル３１内を下降してきた研磨材は、反射板３２にて
直角方向に方向転換させられて、開口３３から水平方向
に噴射される。一方向噴射ノズル３０による研磨材の噴
射パターンは点状であるので、面状に広がる１枚の蒸発
管パネル１５片面全面を清掃するには、昇降手段により
ノズル先端部３４の高さを変化させ、かつ駆動台車１０
により水平方向への移動を行う。このようにして蒸発管
パネル１５の片面全体を清掃した後は、回転手段により
ノズル３１を軸心のまわりに１８０度回転させて、開口
３３を隣接する蒸発管パネル１５に向け、上記と同様に
して清掃作業を行う。さらに次に隣接する蒸発管パネル
１５へは、駆動台車に乗り移り機構を設けてこれによっ
て移動させても良いし、簡易な方法として、人手により
移動をさせても良い。

【００３５】図５はノズル１１の他の一実施形態である
全周噴射ノズル４０の構成概念図である。ノズル４１の
先端部４６には全周方向への開口４４と、円錐形状の先
端４３を備えた反射部材４２が設けられている。円錐の
頂角は、通常４５度に設定され、ノズル４１内を下降し
てきた研磨材は、反射部材４２にて直角方向に方向転換
させられて、開口４４より水平方向全方位に噴射され
る。全周噴射ノズル４０による研磨材の噴射パターンは
全方位に向かって線状であるので、対向する２枚の蒸発
管パネル１５の２面を同時に清掃することができる。た
だし、一方向噴射ノズル３０の場合と同様に、昇降手段
によるノズルの昇降、および駆動台車１０による水平方
向への移動は必要である。

【００３６】反射部材４２の先端４３の形状を頂角４５
度のプリズム状とすれば、研磨材は水平二方向のみに噴
射されるので、対向する二面をさらに効率的に清掃する
ことができる。さらに頂角を連続的に変化させる機構を
採用すれば、ショットブラストの噴射方向も上向きとな
ったり下向きとなったりするので、蒸発管１６の上向き
部および下向き部分の清掃をより効果的なものとするこ
とができる。このように本発明では反射部材４２の先端
４３の形状を任意に構成することができ、多様な形状の
配管群を効果的に清掃することが可能である。

【００３７】図６は複数のノズル５１、５２、５３を備
えた複管式清掃装置５０を示している。各ノズル５１、
５２、５３はその先端部が異なる高さとなるように配置
されて駆動台車１０に取り付けられている。

【００３８】図７は、前記複管式清掃装置５０に使用さ
れるノズルであって、ノズルの本数が２本である場合の
複管ノズル６０の構成を示す図である。複管ノズル６０
は、下ノズル６１と上ノズル６７とにより構成されてい
る。下ノズル６１は、ノズル６２の先端に先端反射板６
５と先端開口６６とを備えており、この部分については
一方向噴射ノズル３０（図４参照）と同一の構成をとっ
ている。ただし下ノズル６１においては、ノズル６２の
中間部に中間反射板６３と中間開口６４とが追加して設
けられている。中間反射板６３は、ノズル６２内の研磨
材通路を略５０％遮蔽している。したがって、加圧機１
３により噴射され、ノズル６２内を下降してきた研磨材
は、その約半数が中間反射板６３により反射されて中間
開口６４から噴射され、残りの半数が先端反射板６５に
達して反射され、先端開口６６より噴射される。したが
って、一本のノズルで異なる２つの高さから同時に研磨
材の噴射をすることができる。本複管ノズル６０におい
てはさらに上ノズル６７が備えられ、上ノズル６７のノ
ズル６８にも中間反射板６９、中間開口７０および先端
反射板７１、先端開口７２が下ノズル６１と同様に設け
られている。したがって複管ノズル６０全体として、異
なる４つの高さから同時に研磨材の噴射をすることがで
きる。

【００３９】また、ノズルおよび各ノズルの開口の数を
増加して、複数のノズルの総開口数は、ボイラの水平蒸
発管８の段数または隙間の段数と等しく設け、各開口は
各段を形成する水平蒸発管に対向して配置するように設
けても良い。この場合には昇降手段を設ける必要がな
い。図８および図９に、ノズルの総数を、水平蒸発管８
の隙間の段数と等しく設け、各開口は各段を形成する水
平蒸発管の隙間に対向して配置した例を示す。この清掃
装置に回転機構を設ければ、隣接する水平蒸発管８の対
向面を、ノズルを回転させながら同時に清掃することが
できる。さらに、上記各ノズルの背中合わせの位置に新
たに同数のノズルを設ければ、ノズルを回転させずに隣
接する水平蒸発管８の対向面を同時に清掃することも可
能である。

【００４０】清掃作業においては、この複管ノズル６０
を回転手段にて回転させつつ、昇降手段にて上下に移動
させる。さらに駆動台車１０により水平方向への移動を
行い水平蒸発管７全体を効率的に清掃することができ
る。

【００４１】本発明に使用されるショットブラストの研
磨材は、水平蒸発管（通常材質は鋼である。）の磨耗を
防止するという観点から、ソフトブラスト材を使用する
ことが望ましい。また、研磨材自体は、清掃後は、管表
面から脱落した灰に混在して埋め立て等に供されるの
で、研磨材の材質は分解性プラスチックや木材チップ、
椰子がら等のバイオマスを利用することが望ましい。

【００４２】なお上記した実施形態においては、焼却炉
のボイラの灰清掃装置について説明したが、本発明は焼
却炉のボイラに限定されるものではなく、ボイラ内接触
伝熱部にある管群及び対流伝熱を行う空気予熱器の表面
に灰が付着堆積するボイラであれば適用が可能である。

【００４３】また、ノズルの取り付け方向は上記した実
施形態の下向きに限定されず、上向きでも良い。

【００４４】

【発明の効果】以上に説明したように、清掃作業にショ
ットブラスト機構を用い、このショットブラスト機構を
移動手段、昇降手段、回転手段により任意の位置に配置
することにより、従来人手により行われていたボイラ内
接触伝熱部等の清掃作業を省力化、無人化することがで
き、作業者の肉体的負担を軽減することができる。

【００４５】また、ショットブラスト噴射口を複数設け
ることにより、あるいは、ショットブラストの噴射を全
周方向に行うことにより、清掃作業の時間短縮、効率化
を図ることができ、ごみ焼却炉の休止時間の短縮に資す
ることができる。さらに研磨材として、ソフトブラスト
材を使用することにより、配管の磨耗を防止することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】水平蒸発管部に設置された灰清掃装置を示す
図。

【図２】図１のII−II視断面図

【図３】図１のIII−III視断面図

【図４】ノズルの一実施形態を示す図。

【図５】ノズルの他の実施形態を示す図。

【図６】複数のノズルを備えた灰清掃装置を示す図。

【図７】複数のノズルを備た場合のノズルの一実施形態
を示す図。

【図８】複数のノズルを備た場合の他の一実施形態であ
って、（ａ）は水平蒸発管部に設置された灰清掃装置、
（ｂ）は各ノズルの構成をそれぞれ示す図。

【図９】図８（ａ）におけるIX−IX視断面図。

【図１０】ごみ焼却炉ボイラの構造を示す図。

【符号の説明】

８ 水平蒸発管 １０ 駆動台車（移動手段） １１ ノズル ２０ 回動機構 ３１ ノズル ３２ 反射板（反射部材） ３３ 開口 ３４ 先端部 ４１ ノズル ４２ 反射部材 ４４ 開口 ４６ 先端部 ６３ 中間反射板（中間反射部材） ６４ 中間開口 ６５ 先端反射板（先端反射部材） ６９ 中間反射板（中間反射部材） ７０ 中間開口 ７１ 先端反射板（先端反射部材） Ｓ ショットブラスト機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 保則 神奈川県横浜市鶴見区弁天町３番地７ エ ヌケーケープラント建設株式会社内 (72)発明者 金尾 義行 神奈川県横浜市鶴見区弁天町３番地７ エ ヌケーケープラント建設株式会社内 Ｆターム(参考） 3K061 QA04

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボイラ内接触伝熱部にある管群及び対流
   伝熱を行う空気予熱器の表面に付着堆積した灰の清掃装
   置であって、 水平方向への移動手段と、 前記移動手段に取り付けられたノズルを備えたショット
   ブラスト機構と、 を備えたことを特徴とする前記灰の清掃装置。
2. 【請求項２】 前記ノズルの先端部は、略水平方向への
   開口と、ショットブラストの研磨材を前記開口に向けて
   略直角に方向変換する反射部材とを備えており、 前記ショットブラスト機構には、少なくとも前記ノズル
   を上下方向へ昇降させる昇降手段、または前記ノズルを
   垂直軸心周りに回転させる回転手段のいずれかが設けら
   れている、 ことを特徴とする請求項１に記載の灰の清掃装置。
3. 【請求項３】 前記ノズルの中間部には、略水平方向へ
   の中間開口と、前記ノズルの通路断面の一部を閉鎖して
   前記研磨材を前記中間開口に向けて略直角に方向変換す
   る中間反射部材とが備えられ、 前記ノズルの先端部には、略水平方向への先端開口と、
   前記研磨材を前記先端開口に向けて略直角に方向変換す
   る先端反射部材とが備えられており、 前記ショットブラスト機構には、少なくとも前記ノズル
   を上下方向へ昇降させる昇降手段、または前記ノズルを
   垂直軸心周りに回転させる回転手段のいずれかが設けら
   れている、 ことを特徴とする請求項１に記載の灰の清掃装置。
4. 【請求項４】 前記中間開口及び中間反射部材は複数設
   けられていることを特徴とする請求項３に記載の灰の清
   掃装置。
5. 【請求項５】 前記ノズルは複数設けられていることを
   特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の灰の清掃装
   置。
6. 【請求項６】 前記ノズルの先端部は、略水平方向への
   全周にわたる開口と、前記研磨材を前記開口に向けて略
   直角に方向変換する反射部材とを備えており、 前記ショットブラスト機構には、前記ノズルを上下方向
   へ昇降させる昇降手段が設けられている、 ことを特徴とする請求項１に記載の灰の清掃装置。
7. 【請求項７】ショットブラストのノズルは複数本設けら
   れ、 前記各ノズルには開口が複数設けられて、 前記複数のノズルの総開口数は、前記ボイラの水平蒸発
   管の段数に等しく設けられ、 前記各開口は、前記各段を形成する水平蒸発管に対向し
   て配置されていることを特徴とする請求項１に記載の灰
   の清掃装置。
8. 【請求項８】前記ノズルを垂直軸心周りに回転させる回
   転手段を設けたことを特徴とする請求項７に記載の灰の
   清掃装置。
9. 【請求項９】 前記ノズルは、前記移動手段に回動機構
   を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１
   〜８のいずれかに記載の灰の清掃装置。
10. 【請求項１０】 前記研磨材はソフトブラスト材である
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の灰の
    清掃装置。
11. 【請求項１１】前記灰の清掃装置の操作を遠隔操作する
    ことができる遠隔操作手段を備えたことを特徴とする請
    求項１〜１０のいずれかに記載の灰の清掃装置。