JP2010216722A

JP2010216722A - ショットクリーニング装置の鋼球回収装置及び鋼球回収方法

Info

Publication number: JP2010216722A
Application number: JP2009064212A
Authority: JP
Inventors: Mitsumasa Todaka; 光正戸高; Toshiro Kato; 敏郎加藤
Original assignee: Nittetsu Plant Designing Corp; Nippon Steel Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Engineering Co Ltd; Nippon Steel Plant Designing Corp
Priority date: 2009-03-17
Filing date: 2009-03-17
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2029-03-17
Also published as: JP5390225B2

Abstract

【課題】鋼球が高温のダストと長時間接触することにより高温化することを防止するショットクリーニング装置の鋼球回収装置及び鋼球回収方法を提供する。
【解決手段】伝熱管に鋼球を散布してボイラ伝熱管に付着したダストを除去し、散布した鋼球およびダストをボイラ下部より取り出して前記鋼球をダストより分離・冷却するショットクリーニング装置の鋼球分離装置において、ボイラ下部に供給シュート３を介してトロンメル構造の分離装置を連結し、前記トロンメル構造は篩を同心円筒状の二重構造とし、同一の回転軸により一体的に回転する構造ととともに、内側の粗目篩１ｂは鋼球１４と粉状ダスト１５を外側の細目篩１ａ篩に払い落とす粗目の篩とし、外側の篩は粉状ダスト１５を払い落とす細目篩１ａとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、ボイラの排ガス流路に配置される熱交換器の伝熱管表面に付着したダストを鋼球を散布することにより、鋼球を落下衝突させることで除去するショットクリーニング装置の鋼球回収装置および鋼球回収方法に関する。

ボイラの排ガス流路に配置される熱交換器の伝熱管表面にダストが付着すると、熱交換器の熱回収率が低下するため、付着したダストを定期的に除去する必要がある。

水平管群で構成されている伝熱管のダスト払い落としとして、従来、ボイラからの発生蒸気を伝熱管に噴射させて除去するスートブロー方式が一般的である。この方式では、スートブローからの伝熱管の距離や伝熱管群の内の位置によって払い落とし能力に強弱が発生する。即ち、スートブローの噴射ノズルに近い側の伝熱管群の表面は強い噴射力により伝熱管群に付着したダストは除去されるが、伝熱管群の内部側では噴射力が弱まりダスト除去性能が低下するという問題があった。このため、スートブローは高さ方向に多数設置する必要があり、設置のためのコストが多大となっていた。更に、噴射ノズルに近い側の表面伝熱管群には噴射力が強いため伝熱管群が磨耗するという問題もあった。また、噴射流体として蒸気を使用するため、スートブロー時には蒸気回収量が低下し、特に蒸気タービンで発電を行っている場合には発電力が低下することになる。

図３はスートブロー方式のダスト除去装置を廃熱ボイラ２０に設置した例である。図３において、高温の排ガスは放射冷却室２１で冷却され、ボイラ下部より隣室に入り、過熱器２２、蒸発器２３、節炭器２４を通って熱交換され、ボイラ上部より排出される。これら熱交換器はいずれも水平伝熱管群で構成されている。これら伝熱管群に付着堆積したダストを除去るため、多数のスートブロー２６が設けられており、プローブの先端にプローブと軸直角に方向に噴射する蒸気噴出孔が設けられ、同プローブが回転および進退する動作により伝熱管全体に噴射する。スートブローの間欠動作により、伝熱管群に付着堆積したダストを払い落とす。払い落とされたダストは下方に沈降し、ダスト排出装置２５からボイラ外に排出される。

このスートブロー方式の場合、ノズル側に近い側の伝熱管、特に表面側の伝熱管は強い噴射力を受け、ダストの払い落とし効果は得られるが、奥側の伝熱管では噴射力が急激に弱まり、ダスト払い落とし能力が低下する。このため、奥側の伝熱管にも十分なダスト払い落とし力を確保すべく噴射力の圧力を上げることになるが、これは表面側の伝熱管を磨耗させる結果となる。また、スートブロー方式では、噴射流体としてボイラ蒸気を使用するのが一般的であるが、蒸気量として１〜２トン／時の蒸気を使用するため、ボイラからの熱回収量が低下することになる。

このスートブロー方式に対して、特許文献１に開示されているように熱交換器の上部から鋼球を散布する方式が従来より採用されている。それを図４に示す。図４において、伝熱管２７を落下通過する過程で伝熱管群と衝突し、ダストを払い落としながら下方へ落下し、ダストとともに落下した鋼球２８は切出ゲートによりダストセパレータ２９へ送られ、ダストと鋼球を分離し、回収する。回収された鋼球は、垂直搬送装置３０によりシュート管を介して鋼球分配器３２に送られ、再び伝熱管群の上部から散布される。

従来のショットクリーニング方式では、ボイラ内の上部から散布された鋼球が伝熱管群を通過する過程で高温のガス流により昇温されるが、伝熱管群を通過する時間が１０秒程度と短いため、高温ガスとの接触によって上昇する鋼球の温度は、２００℃程度であり、耐熱上問題となる温度ではない。しかし、鋼球とともに降下してくるダストの温度は７００〜９００℃程度あり、ホッパの下部に貯留されてダストとともに切出ゲートからダストセパレータへ排出される構造では、ダストから熱を受け高温化する。さらに、ダストセパレータ内はダストと鋼球が混在して貯留されているため、ダストセパレータ内の通気が安定せず、冷却空気を吹き込んでも鋼球が一様に冷却することができない。また、鋼球が高温化することで、鋼球の磨耗が早く、鋼球の補充量が多くなるという問題もあった。このため、ショットクリーニング方式はガス温度とダスト温度が低い節炭器部分に限定されていた。

特開平１０−２２３３９６号公報

本発明の解決すべき課題は、鋼球が高温のダストと長時間接触することにより高温化することを防止するショットクリーニング装置の鋼球回収装置及び鋼球回収方法を提供することである。

本発明は、伝熱管に鋼球を散布してボイラ伝熱管に付着したダストを除去し、散布した鋼球およびダストをボイラ下部より取り出して前記鋼球をダストより分離・冷却するショットクリーニング装置の鋼球分離装置において、前記ボイラ下部に供給シュートを介してトロンメル構造の分離装置をボイラ内と常時連通状態で連結し、前記トロンメル構造は篩を同心円筒状の二重構造とし、同一の回転軸により一体的に回転する構造ととともに、内側の篩は鋼球と粉状ダストを外側の篩に払い落とす粗目の篩とし、外側の篩は粉状ダストを払い落とす細目の篩としたことを特徴とするものである。

このように、ボイラ下部より供給シュートが二重構造のトロンメル分離装置に内側の篩に連結されているため、鋼球とダストは内側の篩へ供給される。内側の篩は、鋼球と粉状ダストを篩落とす。一般的に使用される鋼球のサイズは６．３ｍｍ程度であるため、内側の篩目のサイズは１０ｍｍ程度を採用する。１０ｍｍ程度の篩目を採用することにより、使用される鋼球６．３ｍｍは外側の篩へと払い落とされる同時に、１０ｍｍ以下の塊状物と粉状ダストも払い落とされる。外側の篩目は５ｍｍ程度を採用することにより、５ｍｍ以下の粉状ダストのみが篩い落とされる。また、鋼球と５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の塊状物は鋼球タンクに回収される。

また、本発明において、内側の篩の内面および外側の篩の内面に螺旋状の送り羽根を配設したことを特徴とする。このように送り羽根を設置することにより供給された鋼球およびダストが篩装置の回転だけで鋼球およびダストを移動させて篩うものよりより、コンパクトにすることができる。

また、本発明の送り羽根は、回転軸の回転動作によって内側に設置した送り羽根と外側に設置した送り羽根の方向を互いに正逆方向に設置ことにより内側に供給された鋼球およびダストが内側の篩装置と外側の篩装置とでは篩装置内での移動方向が逆となり、ダストおよび塊状物は同一集合シュートで一括して回収することが可能となり、鋼球と分離することができ設備がコンパクトになる。

また、トロンメル構造の分離装置をケーシングで包囲し、該ケーシングの下部に鋼球を回収する鋼球シュートと粉状ダストおよび塊状ダストを回収するダスト集合シュートを設けたことにより機外へのダストの放散を防止できる。

本発明によれば、ボイラ内を下降した鋼球とダストはトロンメル構造の分離装置によりダストと鋼球を分離することができ、鋼球の温度上昇を防止することができる。また、鋼球を回収するタンクには、ダストの混入が少ないので、タンクは通気性が向上し冷却空気により冷却効果を高めることができる。

本発明の実施例を示す縦断面図である。図１のＡ―Ａ矢視図である。従来の鋼球分離装置の概略図である。従来の鋼球分離装置の概略図である。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１に示すように、ボイラ下部シュート５により集められたダスト及び鋼球は常時開放している遮断弁４を経由して供給シュート３によりトロンメル構造の分離装置１内に送り込まれる。トロンメル篩１は、ケーシング２内に収められ、外気と遮断されている。また、トロンメル篩１は、二重円筒構造とし、内側の篩に粗目篩１ｂ、外側の篩に細目篩１ａとして、これら篩は回転軸７により内側篩サポート柱１７ｂおよび外側篩サポート柱１７ａにより連結支持されている。回転軸７の両端は、ケーシング２を貫通して一端は回転駆動装置６と連結し、他端は回転軸支持ベアリング１８により軸支されている。回転軸７の貫通部は、回転軸シール装置１９が設けられている。

トロンメル篩１で、供給物は内側の粗目篩１ｂへ入る。一般的にショット用の鋼球は６．３ｍｍの鋼球が使用され、同サイズの鋼球を使用した場合は粗目篩１ｂは１０ｍｍ目程度が適している。この粗目により、１０ｍｍ以下の鋼球および粉状ダストは外側の細目篩１ａへ篩落とされる。一方、外側の細目篩１ａは５ｍｍ程度の篩目としている。したがって、細目篩１ａに篩落とされた鋼球１４は、細目篩１ａの回転により鋼球シュート２ｂを経て鋼球タンク８に回収される。５ｍｍ以下の粉状ダスト１５は、細目篩１ａの篩目から集合ダストシュート２ａに直接回収される。また、まれに鋼球サイズ以上の塊状物が流入することがあり、これが鋼球切出装置の噛み込みや鋼球の移送に障害をきたすことがあるため、塊状物は粗目篩１ｂから集合ダストシュート２ａに直接回収される。また、細目篩１ａの下流側の篩端は集合ダストシュート２ａに連結されているので、塊状物ともに塊状ダスト１６も回収される。

細目篩１ａを通過した粉状ダスト１５は直下に設けた集合ダストシュート２ａに集められ、シール機能を備えた２重シール弁１３より系外に排出される。外側の細目篩１ａ上に残った鋼球１４は鋼球シュート２ｂを介して鋼球タンク８に集められる。ボイラ内を通過する過程で昇温された鋼球１４は鋼球タンク８に設置された冷却空気配管９により吹き込まれる空気により冷却される。吹き込まれた空気は、鋼球間の空隙を通過する過程で鋼球１４を冷却し、トロンメル篩１内を通過して供給シュート３を経由してボイラ内に排出される。このとき、ボイラ下部シュート５の出口での風速は、ダストの下降排出に障害を与えない速度となるよう断面積を設定することが必要であり、３〜５ｍ／ｓの速度が好ましい。また、鋼球タンク８の出口に、鋼球切り出しフィーダ１０を介してインジェクタ１１が設けられている。

トロンメル篩１のケーシング２内はボイラと連通状態で運転されるため、粉状ダスト１５および塊状ダスト１６の排出口にもシール機構を持たせるための二重シールダンパ１３が用いられる。鋼球切出フィーダ１０には、高圧の搬送空気のリークを防止するため、シール機能を備えている。前述のように、鋼球タンク８に吹き込まれた空気はトロンメル篩１内を経由してボイラに常時排出されるため、トロンメル篩１ケーシング２は常に空気で満たされボイラ内のガスの流入により腐食の心配はない。

また、二重構造の篩は、外側の細目篩１ａの内面および内側の粗目篩１ｂの内面に鋼球およびダストを移動させる送り羽根１ｃ、１ｄを配設している。また、送り羽根１ｃ、１ｄは、外側の細目篩１ａに設置した送り羽根１ｃと内側の粗目篩１ｂの内面に設置した送り羽根１ｄとは、互いに鋼球およびダストが逆送りになるように取り付けている。例えば、外側の細目篩１ａの送り羽根１ｃにより鋼球およびダストを供給シュート３側へ移動するように設置した場合、内側の粗目篩１ｂの送り羽根１ｄその逆に移動するように設置する。内側の粗目篩１ｂの篩上には、１０ｍｍ以上の塊状ダストが残っているが、送り羽根１ｄにより供給シュート３側とは反対側に移動され内側の粗目篩１ｂの端部より排出される。

１トロンメル篩
１ａ細目篩
１ｂ粗目篩
１ｃ細目篩の送り羽根
１ｄ粗目篩の送り羽根
２ケーシング
２ａ集合ダストシュート
２ｂ鋼球シュート
３供給シュート
４遮断弁
５ボイラ下部シュート
６トロンメル回転駆動部
７トロンメル回転駆動軸
８鋼球タンク
９冷却空気吹き込み管
１０鋼球切出フィーダ
１１インジェクタ
１２欠番
１３二重シール弁
１４鋼球
１５粉状ダスト
１６塊状ダスト
１７ａ外側トロンメル篩サポート柱
１７ｂ内側トロンメル篩サポート柱
１８回転軸支持ベアリング
１９回転軸シール装置
２０ボイラ
２１放射冷却室
２２過熱器
２３蒸発器
２４節炭器
２５ダスト排出装置
２６スートブロー

Claims

伝熱管に鋼球を散布してボイラ伝熱管に付着したダストを除去し、散布した鋼球およびダストをボイラ下部より取り出して前記鋼球をダストより分離・冷却するショットクリーニング装置の鋼球分離装置において、
前記ボイラ下部に供給シュートを介してトロンメル構造の分離装置をボイラ内と常時連通状態で連結し、前記トロンメル構造は篩を同心円筒状の二重構造とし、同一の回転軸により一体的に回転する構造ととともに、内側の篩は鋼球と粉状ダストを外側の篩に払い落とす粗目の篩とし、外側の篩は粉状ダストを払い落とす細目の篩としたことを特徴とするショットクリーニング装置の鋼球分離装置。
上記内側の篩の内面および外側の篩の内面に螺旋状の送り羽根配設したことを特徴とする請求項１に記載のショットクリーニング装置の鋼球分離装置。
上記送り羽根は、回転軸の回転動作によって内側に設置した送り羽根と外側に設置した送り羽根の方向を互いに正逆方向に設置したことを特徴とする請求項1および２に記載のショットクリーニング装置の鋼球分離装置。
上記トロンメル構造の分離装置をケーシングで包囲し、該ケーシングの下部に鋼球を回収する鋼球シュートと粉状ダストおよび塊状ダストを回収するダスト集合シュートを設けたことを特徴とする請求項1および２に記載のショットクリーニング装置の鋼球分離装置。
伝熱管に鋼球を散布してボイラ伝熱管に付着したダストを除去し、散布した鋼球およびダストをボイラ下部より取り出して前記鋼球をダストより分離・冷却するショットクリーニング装置の鋼球分離方法において、
前記ボイラ下部に供給シュートを介してトロンメル構造の分離装置をボイラ内と常時連通状態で連結し、前記トロンメル構造は篩を同心円筒状の二重構造とし、同一の回転軸により一体的に回転する構造ととともに、内側の粗目の篩から鋼球と粉状ダストを外側の篩に払い落とすとし、外側の細目の篩から粉状ダストを払い落とすことを特徴とするショットクリーニング装置の鋼球分離方法。