JP2009228984A - 燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】燃焼ガスを抽気するプローブの抽気ガスに面する内壁に付着したコーティングを人手によって除去する必要がなく、セメント焼成における塩素バイパス設備等、プローブを設置した設備の稼働率を向上させる。
【解決手段】燃焼ガスＧを抽気するためのプローブ１１の内壁１２ｂに付着したコーティングＣを自動的に除去する燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置１であって、除去装置の動作時に、プローブの燃焼ガス抽気側端部に移動しながら、プローブの内壁に近接又は摺接してコーティングを除去する除去手段３を有する装置等。除去装置の静止時に、除去手段は、プローブの燃焼ガス抽気側端部から離間した位置に静止する。除去手段として、装置の動作時に、プローブの軸線方向に軸動する回転軸２の軸線方向から見て十字状になるように４本固定された掻取チェーンを用いることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置に関し、特に、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路より、燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去するためのセメントキルン塩素バイパス設備等に用いられるプローブの内壁に付着したコーティングを自動的に除去する装置に関する。

従来、セメント製造設備におけるプレヒーターの閉塞等の問題を引き起こす原因となる塩素、硫黄、アルカリ等の中で、塩素が特に問題となることに着目し、セメントキルンの入口フード付近より燃焼ガスの一部を抽気して塩素を除去する塩素バイパス設備が用いられている。

しかし、リサイクル資源の活用量の増加とともに、セメントキルンの燃焼ガス中の硫黄分も増加しているため、塩素バイパス設備に設けられるプローブの先端部及び内壁にコーティングがより付着し易くなり、発達したコーティングによってセメントキルン及び塩素バイパス設備の安定運転が阻害されていた。

そこで、例えば、特許文献１には、プローブの高温の燃焼ガスに接する側の先端部（燃焼ガス抽気側端部）の内面が、先端部に近づくに従って内径が漸増するテーパ状に形成された燃焼ガス抽気構造が提案され、この構造によれば、テーパ部に付着したコーティングを高圧で噴射される水流等を利用してプローブの前方（炉側）に脱落させて除去する。

特開２００７−２２５２３９号公報

しかし、上記特許文献１に記載の燃焼ガス抽気構造においては、コーティングを除去するために水等を高圧で噴射しなくてはならないため、人手を要する。また、プローブの内部は狭隘であるため、高圧水流等を用いてプローブの内壁に付着したコーティングを除去するには限界があった。さらに、コーティング除去作業の間、塩素バイパス設備の運転を停止しなければならず、作業時間が長くなればなる程、塩素バイパス設備の稼働率が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、プローブに付着したコーティングを人手によって除去する必要がなく、プローブの内壁に付着したコーティングを効率よく除去することができ、セメント焼成における塩素バイパス設備等、プローブを設置した設備の稼働率を向上させることを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、燃焼ガスを抽気するためのプローブの抽気ガスに面する内壁に付着したコーティングを自動的に除去する燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置であって、該除去装置の動作時に、該プローブの燃焼ガス抽気側端部に移動しながら、該プローブの前記内壁に近接又は摺接してコーティングを除去する除去手段を有することを特徴とする。

そして、本発明によれば、該除去装置を動作させると、除去手段が該プローブの燃焼ガス抽気側端部に移動しながら、該プローブの前記内壁に近接又は摺接するため、該プローブの前記内壁に付着しているコーティングを人手を介さずに効率よく除去することができるとともに、コーティング除去に要する時間を削減することができ、該プローブを設置した設備の稼働率を向上させることができる。

前記燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置において、該除去装置の静止時に、前記除去手段を前記プローブの燃焼ガス抽気側端部から離間した位置に静止させることができる。これにより、コーティングの除去を行っていない間は、抽気された燃焼ガスの流れを阻害しにくく、プローブによる燃焼ガスの安定した抽気を維持することができる。

前記燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置は、該プローブの内部に配置され、該プローブの軸線と平行な軸線を有する回転軸と、該回転軸を回転させるモータと、前記回転軸を軸線方向に移動させる軸動装置とを備え、前記除去手段は、前記回転軸の燃焼ガス抽気側端部に固定され、該除去装置の動作時に、前記モータによって前記回転軸が回転するとともに、前記軸動装置によって前記回転軸が軸線方向に移動するように構成することができ、簡単な構成で効率よくコーティングを除去することのできる装置を実現することができる。

前記燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置において、前記除去手段は、各々の一端が前記回転軸に固定される複数の掻取チェーンであって、該除去装置の動作時に、該複数の掻取チェーンの各々の自由端部が前記プローブの前記内壁に近接又は摺接してコーティングを除去し、該除去装置の静止時に、複数の掻取チェーンの各々が鉛直方向に垂れ下がるように構成することができる。これにより、コーティングを除去していない間は、抽気された燃焼ガスの流れを阻害しにくく、プローブによる燃焼ガスの安定した抽気を維持することができる。

前記燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置において、該除去装置の動作時に、前記掻取チェーンは、該回転軸の軸線方向から見て十字状になるように４本固定することができる。

また、前記燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置において、該プローブは、前記燃焼ガスを冷却しながら抽気するための冷却ガスが流れる内筒を備え、該自動コーティング除去装置は、該内筒の内壁に付着したコーティングを自動的に除去することができる。これにより、燃焼ガスを冷却しながら抽気するために用いられるプローブについても、コーティングの自動除去が可能となり、セメント焼成における塩素バイパス設備等に利用することができる。

以上のように、本発明によれば、燃焼ガスを抽気するためのプローブの抽気ガスに面する内壁に付着したコーティングを自動的に除去することにより、人手による除去作業を不要とするとともに、セメント焼成における塩素バイパス設備等の稼働率を向上させることができる。

次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１（ａ）は、本発明にかかる燃焼ガス抽気プローブのコーティング除去装置（以下、適宜「除去装置」と略称する）の一実施の形態を示し、除去装置が動作している状態を示している。

この燃焼ガス抽気プローブ（以下、「プローブ」と略称する）１１は、セメントキルンの窯尻から最下段サイクロンに至るまでのキルン排ガス流路の一部となる立上り部２０に突設される。プローブ１１は、高温の燃焼ガスＧが矢印方向に流れる円筒状の内筒１２と、内筒１２を囲繞する円筒状の外筒１３と、内筒１２に穿設された複数（図示は一つのみ）の冷却空気の吐出孔１４と、内筒１２と外筒１３との間に形成された冷却空気通路１５と、冷却ファンからの冷却空気ＣＡを冷却空気通路１５に供給する冷却空気入口部１６とを備える。

上記プローブ１１を用いてセメントキルン内で発生した１０００℃程度のキルン排ガスの一部を抽気する際には、プローブ１１に冷却空気入口部１６より、冷却ファンから冷却空気ＣＡが供給され、冷却空気ＣＡは、冷却空気通路１５を介して吐出孔１４から内筒１２内に導入され、燃焼ガスＧと混合される。これによって、高温の燃焼ガスＧは、プローブ１１の出口ガス温度が４５０℃程度になるように急冷される。

除去装置１は、プローブ１１の内部においてプローブ１１の軸線方向に延設された回転軸２と、この回転軸２を回転させるモータ（不図示）と、この回転軸２を軸線方向に移動させる軸動装置（不図示）と、この回転軸２の先端部に固定された４本の掻取チェーン３とで構成される。尚、図１（ｂ）は、プローブ１１のＡ−Ａ線断面図であって、図１（ａ）におけるプローブ１１の軸線が、図１（ｂ）において紙面に垂直になるように描いている。さらに、図を見易くするため、図１（ｂ）では、図１（ａ）に描かれているコーティングＣ及び内筒１２の周囲の構成部材の図示を省略している。

回転軸２は、モータ及び軸動装置により回転可能、かつ軸線方向に移動可能に設けられ、８００℃程度の入口部１２ａ側の雰囲気温度に耐えられるように、耐熱鋳鋼ＳＣＨ１３等で形成される。

掻取チェーン３は、図１（ｂ）に示すように、除去装置１の運転中に、回転軸２の軸線方向から見て十字状になるように４本配置される。各々の掻取チェーン３の一端が回転軸２の先端部２ａに固定され、他端（自由端）がプローブ１１の内筒１２の内壁１２ｂに近接し、回転軸２の回転及び軸動に伴い各々の掻取チェーン３も回転しながらプローブ１１の軸線方向に移動し、内壁１２ｂに付着しているコーティングＣを掻き落とす。この掻取チェーン３も、回転軸２と同様に、８００℃程度の入口部１２ａ側の雰囲気温度に耐えられるように、耐熱鋳鋼ＳＣＨ１３及び耐熱鋼によるピン構造等で形成される。

次に、本発明にかかる除去装置１の動作について、図面を参照しながら説明する。

除去装置１の静止時には、回転軸２の先端部２ａは、プローブ１１の左端側の静止位置１８に後退し、回転軸２の先端部２ａに固定された掻取チェーン３は、重力により内筒１２の底面側に垂れ下がる。これにより、入口部１２ａから抽気された燃焼ガスＧの流れが除去装置１によって阻害されることがほとんどなく、プローブ１１による燃焼ガスＧの安定した抽気を維持することができる。

除去装置１の動作時には、回転軸２が２００〜３００ｒｐｍ程度の回転数でモータによって回転しながら軸動装置によって除々に入口部１２ａ側に移動する。この回転軸２の回転により、垂下していた４本の掻取チェーン３が拡開し、この状態で回転しながら、軸動装置によってプローブ１１の入口部１２ａ側に除々に移動する。この間、掻取チェーン３の自由端部３ａが回転軸２の回転によって内筒１２の内壁１２ｂに近接した状態で回転し、内壁１２ｂに付着したコーティングＣを掻き取る。また、内筒１２内に存在するダストも同時に除去することができる。掻き取られたコーティングＣ及びダストは、立上り部２０の内側に落下し、セメントキルンを介して最終的にクリンカに取り込まれる。除去装置１は、所定の時間動作した後、回転軸２の先端部２ａが元の静止位置１８に戻り、回転軸２の回転が停止し、掻取チェーン３は垂下した状態となる。

除去装置１の動作時間及び動作周期は、内壁１２ｂのコーティングＣの付着量により適宜調整することができ、コーティングＣの付着量が多い場合には、除去装置１の動作時間を延長したり、動作頻度を多くすることができる。また、回転軸２の移動ストローク、すなわち掻取チェーン３の移動距離も調整することができ、内壁１２ｂのコーティングＣの固着が激しい部分に対して重点的に除去作業を行うこともできる。

尚、上記実施の形態においては、除去装置１の動作中に、掻取チェーン３を回転軸２の軸線方向から見て十字状になるように４本配置したが、用途等に応じて掻取チェーン３の取付本数を増減させたり、回転軸２への取付位置（角度）等を調節してもよい。また、回転軸２の先端部２ａに掻取チェーン３を取り付けた場合について説明したが、掻取チェーン３に限らず、棒状部材を取り付け、その自由端部によってコーティングＣを掻き落とすように構成することもできる。また、回転軸２に取り付ける掻取部材の種類に関わらず、掻取部材の先端部を内筒１２の内壁１２ｂに近接させるだけでなく、掻取部材の先端部を内壁１２ｂに摺接させるようにしてもよい。さらに、この除去装置１は、セメントキルン塩素バイパス設備以外にも用いることができ、燃焼ガス等の高温ガスを冷却せずに抽気するプローブにも適用することができる。

従来、セメントキルン塩素バイパス設備に取り付けられていたプローブの内壁に付着したコーティングを除去するにあたり、４時間毎に作業者が高圧水をコーティングに噴射する作業を行っていた。そのため、この塩素バイパス設備の稼働率が８０％程度に留まっていた。しかし、上記構成を有する除去装置１を設置したことにより、高圧水をコーティングに噴射する作業が不要となるとともに、塩素バイパス設備の稼働率が９５％程度に向上した。

本発明にかかる燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置の一実施の形態を示す図であって、（ａ）は一部破断断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である（但し、（ａ）に描かれているコーティングＣ及び内筒１２の周囲の構成部材の図示を省略）。

符号の説明

１ 燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置
２ 回転軸
３ 掻取チェーン
３ａ 自由端部
１１ 燃焼ガス抽気プローブ
１２ 内筒
１２ａ 入口部
１２ｂ 内壁
１３ 外筒
１４ 吐出孔
１５ 冷却空気通路
１６ 冷却空気入口部
１８ 静止位置
２０ 立上り部

Claims (6)

1. 燃焼ガスを抽気するためのプローブの抽気ガスに面する内壁に付着したコーティングを自動的に除去する燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置であって、
   該除去装置の動作時に、該プローブの燃焼ガス抽気側端部に移動しながら、該プローブの前記内壁に近接又は摺接してコーティングを除去する除去手段を有することを特徴とする燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置。
2. 該除去装置の静止時に、前記除去手段は、前記プローブの燃焼ガス抽気側端部から離間した位置に静止することを特徴とする請求項１に記載の燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置。
3. 該プローブの内部に配置され、該プローブの軸線と平行な軸線を有する回転軸と、
   該回転軸を回転させるモータと、
   前記回転軸を軸線方向に移動させる軸動装置とを備え、
   前記除去手段は、前記回転軸の燃焼ガス抽気側端部に固定され、
   該除去装置の動作時に、前記モータによって前記回転軸が回転するとともに、前記軸動装置によって前記回転軸が軸線方向に移動することを特徴とする請求項１又は２に記載の燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置。
4. 前記除去手段は、各々の一端が前記回転軸に固定される複数の掻取チェーンであって、
   該除去装置の動作時に、該複数の掻取チェーンの各々の自由端部が前記プローブの前記内壁に近接又は摺接してコーティングを除去し、
   該除去装置の静止時に、複数の掻取チェーンの各々が鉛直方向に垂れ下がることを特徴とする請求項３に記載の燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置。
5. 該除去装置の動作時に、前記掻取チェーンは、該回転軸の軸線方向から見て十字状になるように４本固定されることを特徴とする請求項４に記載の燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置。
6. 該プローブは、前記燃焼ガスを冷却しながら抽気するための冷却ガスが流れる内筒を備え、該自動コーティング除去装置は、該内筒の内壁に付着したコーティングを自動的に除去することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の燃焼ガス抽気プローブの自動コーティング除去装置。

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