JP2014020668A - クリンカ灰除去装置及びクリンカ灰除去方法 - Google Patents

Abstract

【課題】石炭火力発電所において、２次過熱器の下端部に付着するクリンカ灰を除去する。
【解決手段】長尺管１２と、長尺管１２が、軸方向Ｄ１に移動自在に挿通される鞘管１４と、長尺管１２の一端に取り付けられたタガネ１６ａを有するはつり工具１６とを有し、前記鞘管１４の先端部を鉛直方向に移動可能に支持する第１支持部２０と、はつり工具１６が設けられる側とは反対側の前記鞘管１６の後端部を歳差運動可能に支持する第２支持部２２とを備え、タガネ１６ａをクリンカ灰１１０に接触させて、該クリンカ灰１１０を破砕する。
【選択図】図４

Description

この発明は、石炭ボイラ等の内部に付着するクリンカ灰の除去装置及び除去方法に関する。

石炭火力発電所では、石炭ボイラの火炉内のボイラ伝熱管や、石炭バーナ口の周辺部などへクリンカ灰が付着する。ここで、クリンカ灰とは、火炉内で燃焼した石炭灰の粒子が溶融固化したものである。近年、石炭火力発電所では、燃料コスト低減のために、不純物の多い劣質炭を燃料にすることがある。ＦｅやＭｇ等の低融点不純物が多い劣質炭を燃料にした場合、２次過熱器の伝熱管等に付着するクリンカ灰は、数ｍ程のサイズにまで成長することもあり、定期点検などの火炉内での作業の妨げになっている。

このようなクリンカ灰を除去する技術として、水等の流体の高圧噴射によりクリンカ灰を粉砕する技術が提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開２０１０−２４３１２２号公報 特開２０００−１１１０２９号公報

しかしながら、流体の高圧噴射では伝熱管等に腐食や破損を引き起こす虞がある。腐食や破損を防ぐために突き棒やタガネ等による手作業で除去を行うと、今度は、膨大な作業時間を要してしまう。このため、火炉内に付着するクリンカ灰をより効果的かつ安全に除去する技術が求められていた。特に、２次過熱器は火炉の床面から５０ｍ以上の高さに位置するために、２次過熱器の下端部に付着するクリンカ灰の除去には多大な労力を要していた。

本発明はこのような技術的背景の下でなされた。従って、この発明の目的は、石炭火力発電所において、特に２次過熱器の下端部に付着するクリンカ灰を効果的に除去するための装置及び除去方法を提案することにある。

発明者らは、鋭意検討の結果、先端に、はつり工具を備えた長尺管を、鞘管に挿通することにより撓み耐性を高めた長尺な竿状のクリンカ灰除去装置を用いることで、上述の目的を達成できることに想到した。従って、この発明のクリンカ灰除去装置は、長尺管と鞘管とはつり工具とを備える。鞘管には、長尺管が軸方向に移動自在に挿通される。はつり工具は、長尺管の一端に取り付けられており、タガネを有する。

また、この発明のクリンカ灰除去方法は、上述のクリンカ灰除去装置のタガネをクリンカ灰に接触させることでクリンカ灰を破砕して除去する。

上述の構成を備える本発明のクリンカ灰除去装置及び除去方法は、石炭火力発電所の２次過熱器の下端部に付着するクリンカ灰を効果的に除去することができる。

石炭火力発電所で用いられる石炭ボイラの構造を模式的に示す模式図である。 石炭ボイラに設けられる覗き孔及びマンホールを拡大して示す部分拡大図である。 ２次過熱器の下端部に付着するクリンカ灰の様子を示す斜視図である。 クリンカ灰除去装置の火炉内での使用状況の一例を模式的に示す図である。 （Ａ）は、クリンカ灰除去装置の本体の全体構造を示す模式図であり、（Ｂ）は、長尺管の構造を示す模式図であり、（Ｃ）は、鞘管の構造を示す模式図である。 （Ａ）は、はつり工具の一態様であるケレンの構造を模式的に示す模式図であり、（Ｂ）は、はつり工具の別の態様であるフラックスチッパーの構造を模式的に示す模式図である。 （Ａ）は、第１態様のタガネの正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のタガネの側面図である。 （Ａ）は、第２態様のタガネの正面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のタガネの側面図である。 第３態様のタガネの正面図である。 第１支持部の構成を模式的に示す模式図である。 第２支持部の構成を模式的に示す模式図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、クリンカ灰除去方法の工程段階を順に示す模式図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、図１２（Ｂ）に続く、クリンカ灰除去方法の工程段階を順に示す模式図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、クリンカ灰除去方法において、特に鞘管及び長尺管の延長方法の工程段階を順に示す模式図である。 図１４（Ｂ）に続く、鞘管及び長尺管の延長方法の工程段階を示す模式図である。

以下、図面を参照して、この発明の実施形態について説明する。なお、各図においては、各構成要素の形状、大きさ及び配置関係を、この発明が理解できる程度に概略的に示してある。また、以下、この発明の好適な構成例について説明するが、各構成要素の材質及び数値的条件などは、単なる好適例にすぎない。従って、この発明は、以下の実施形態に何ら限定されない。また、各図において、共通する構成要素には同符号を付し、重複する説明を省略することもある。また、他の図面との対応関係が明らかな構成要素の符号を省略することもある。

（クリンカ灰）
まず、図１〜図３を参照して、この発明のクリンカ灰除去装置（以下、単に除去装置とも称する。）の除去対象であるクリンカ灰について説明する。図１は、石炭火力発電所で用いられる石炭ボイラの構造を模式的に示す模式図である。図２は、石炭ボイラに設けられる覗き孔及びマンホールを拡大して示す部分拡大図である。図３は、２次過熱器の下端部付近に付着するクリンカ灰の様子を示す斜視図である。

まず、図１を参照して石炭ボイラ（以下、ボイラとも称する。）の構造を簡単に説明する。ボイラ１００は、火炉１０２と、後部伝熱部１０４とを備える。火炉１０２は、複数の石炭バーナ１０２ａが設けられた下部領域１０２Ｄと、２次、３次及び４次過熱器１０２ｂ，１０２ｃ及び１０２ｄが設けられる上部領域１０２Ｕとに区画される。２次〜４次過熱器１０２ｂ，１０２ｃ及び１０２ｄは、それぞれ、所定形状に屈曲された多数の伝熱管の集合体であり、内部を流通する蒸気を過熱する。

後部伝熱部１０４は、規則的に配列された複数の後部伝熱管の集合体であり、後部伝熱管内部を流通する蒸気や水等の被加熱流体を加熱する。この例に示すボイラ１００は、鉛直方向に測った高さが約７０ｍであり、火炉１０２と後部伝熱部１０４とを合わせた水平方向の長さが約４０ｍである。

また、上部領域１０２Ｕの壁面には、マンホール１０６と覗き孔１０８とが設けられている。

図２に示すように、覗き孔１０８は、２次過熱器１０２ｂ等を目視点検するための直径１０〜２０ｃｍの開口部であり、ボイラ１００の稼働中には不図示の蓋で閉じられている。この覗き孔１０８の鉛直方向下側には、マンホール１０６が設けられている。この例では、覗き孔１０８の約８ｍ下方にマンホール１０６が設けられている。

マンホール１０６は、火炉１０２の壁に設けられた略楕円形状の開口部であり、ボイラ１００の稼動時には不図示の蓋で閉じられている。この例では、マンホール１０６の楕円の長軸方向（鉛直方向）の長さは約８０ｃｍであり、楕円の短軸方向（水平方向）の長さは約４０ｃｍである。

次に図３を参照して、火炉１０２内に付着するクリンカ灰について説明する。図３は、本発明の除去対象である、２次過熱器１０２ｂの下端部付近に付着したクリンカ灰１１０を示している。多数の伝熱管１１２がＵ字形に屈曲する２次過熱器１０２ｂの下端部の伝熱管１１２に、クリンカ灰１１０が纏わり付くように付着している。この例では、クリンカ灰１１０のサイズは、数ｍオーダである。なお、マンホール１０６から２次過熱器１０２ｂの下端部、即ちクリンカ灰１１０までの距離は７〜９ｍである。

一般にクリンカ灰１１０は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３及びＦｅ_２Ｏ_３を主成分とする比重が２程度の軽石状又はガラス状の塊状物質である。クリンカ灰１１０が破壊されるまでの機械的強度は、軽量コンクリートブロックが破壊されるまでの強度よりも若干小さい程度である。

（発明の概要）
次に、図４を参照して、この発明の除去装置とクリンカ灰除去方法（以下、単に除去方法とも称する。）を概略的に説明する。図４は、除去装置の火炉内での使用状況の一例を模式的に示す図である。

除去装置１０は、長尺管１２と、長尺管１２が挿通される鞘管１４と、長尺管１２の一端に取り付けられたはつり工具１６とを備える。さらに、除去装置１０は、任意的な部材として支持部１８を備える。なお、これらの構成の詳細は後述する。また、支持部１８以外の除去装置１０、すなわち長尺管１２、鞘管１４及びはつり工具１６を備える竿状の構成を本体１０Ｈとも称する。また、以降、長尺管１２の延在方向に沿って、はつり工具１６に向かう方向を軸方向又は振動方向とも称し、矢印Ｄ１で示す。また、はつり工具１６が取り付けられた側の長尺管１２の端部を先端部と称し、先端部とは反対側の端部を後端部と称する。

除去装置１０の長尺管１２と鞘管１４は、長尺な二重管として構成されている。二重管の内側のパイプである長尺管１２は、二重管の外側のパイプである鞘管１４に軸方向Ｄ１に移動自在に挿通されている。

はつり工具１６は、その先端部側にクリンカ灰１１０を破砕するタガネ１６ａを備えており、長尺管１２の先端部に装着されている。はつり工具１６は、圧縮空気の供給を受け振動方向Ｄ１に高速に往復運動（振動）して、クリンカ灰１１０を破砕する動力工具である。なお、「はつり」とは、岩等を砕いて削り取ることを示す。

本体１０Ｈの軸方向Ｄ１に測った長さである全長は、マンホール１０６からクリンカ灰１１０まで最短距離である７ｍ以上である。本体１０Ｈは、マンホール１０６から火炉１０２内に挿入され、クリンカ灰１１０の破砕を行う際は、全長の殆どが火炉１０２内に位置する。そして、マンホール１０６の外側には、オペレータが操作してタガネ１６ａを移動させる操作部１０Ａが約１ｍ突出している。

除去装置１０の支持部１８は、第１支持部２０と第２支持部２２とを備える。

第１支持部２０は、本体１０Ｈが鉛直方向に自在に移動可能に、鞘管１４の先端部側を支持する。第１支持部２０は、第１巻き上げ機２０_１とワイヤ２０_２と吊金具２０_３とを備える。なお、吊金具２０_３は覗き孔１０８に取り付けられている。

第２支持部２２は、支持枠２２_１と第２巻き上げ機２２_２と第３巻き上げ機２２_３とを備える。第２支持部２２は、マンホール１０６に取り付けられ、図中に点線で示すように、鞘管１４の後端部側を歳差運動可能に支持する。なお、歳差運動とは、点線で示すように、支点である第２支持部２２を頂点とし、鞘管１４を母線とする直円錐の範囲内で鞘管１４（本体１０Ｈ）が自在に移動することを示す。

次に、除去装置１０を用いたクリンカ灰１１０の除去方法を簡単に説明する。概略的には、本体１０Ｈの先端部側のタガネ１６ａをクリンカ灰１１０に狙いを定めて押し当てて（以下、位置決めとも称する。）、はつり工具１６を稼働させることで、クリンカ灰１１０を破砕して除去していく。上述のように、２次過熱器１０２ｂに付着するクリンカ灰１１０は大きさが数ｍに及ぶこともあるので、タガネ１６ａの位置決め及び破砕を幾度も繰り返して、クリンカ灰１１０を除去していく。

位置決めに当たり、タガネ１６ａの鉛直方向の位置（高さ）は、第１支持部２０により調整する。具体的には、マンホール１０６からタガネ１６ａを目視しながら、オペレータが第１巻き上げ機２０_１から繰り出すワイヤ２０_２の長さを調整することで鉛直方向の位置決めを行う。

また、水平方向の位置決めは、オペレータが除去装置１０の操作部１０Ａを、手動で左右に振ることで行われる。すなわち、鞘管１４は、第２支持部２２を支点に歳差運動するので、操作部１０Ａを左及び右に移動すれば、タガネ１６ａを右及び左にそれぞれ移動させることができる。

このようにして、第１支持部２０によりタガネ１６ａの高さを合わせ、さらに上述の第２支持部２２を支点として、本体１０Ｈを左右に振ることで、タガネ１６ａを所望の位置に位置決めする。その上で、操作部１０Ａの長尺管１２を軸方向Ｄ１の前方に押し出し、タガネ１６ａを適当な圧力でクリンカ灰１１０に接触させながらはつり工具１６を稼働させて、クリンカ灰１１０を破砕する。

（本体）
次に図５を参照して、本体について詳細に説明する。図５（Ａ）は、本体の全体構造を示す模式図であり、図５（Ｂ）は、長尺管の構造を示す模式図であり、図５（Ｃ）は、鞘管の構造を示す模式図である。

図５（Ａ）に示すように、本体１０Ｈは、相対的に軸方向Ｄ１の長さが短い鞘管１４に、長さが長い長尺管１２が挿通されて構成される。このように本体１０Ｈを、言わば二重管とすることにより、長尺管１２を単独で用いた場合に比較して、本体１０Ｈの撓みを抑制することができる。鞘管１４は、内部に挿通される長尺管１２を、軸方向Ｄ１に移動自在に支持するガイドとして機能する。また、鞘管１４は、長尺管１２の撓み、及びこの撓みに起因するはつり工具１６の振れを抑制し、除去装置１０の操作性を向上する。

鞘管１４と長尺管１２の長さの差は２〜３ｍの範囲の値とすることが好ましい。長さの差を２ｍ以上とすることで、単位長さ当たりの質量が長尺管１２よりも大きい鞘管１４の長さを抑え、本体１０Ｈの全重量を小さくすることができる。これにより、本体１０Ｈの操作性を向上することができる。また、長さの差を３ｍ以下とすることで、鞘管１４から突出した長尺管１２の突出部の撓みを実用上十分に小さくでき、本体１０Ｈの操作性を向上することができる。

（長尺管）
図５（Ｂ）に示すように、長尺管１２は、撓みの少ない剛体製のパイプとして構成されている。この例では、長尺管１２として、呼び径が２０Ａの配管用炭素鋼管を用いている。また、長尺管１２は、軸方向Ｄ１に関して３個の部分に分割可能に構成されている。すなわち、長尺管１２は、長尺本管１２_１と、第１長尺延長管１２_２と、第２長尺延長管１２_３とを備える。

長尺本管１２_１と第１長尺延長管１２_２との接続部には、クイックカップリング１２ａ（迅速継手又は迅速管継手とも称する。）が設けられており、両管１２_１及び１２_２をクイックカップリング１２ａではめ込むだけで接続することができる。後述のように、長尺管１２は、はつり工具１６に圧縮空気を供給する動力伝達管を兼ねているので、クイックカップリング１２ａにより、両管１２_１及び１２_２は気密にシールされている。なお、同様に、はつり工具１６及び長尺本管１２_１の接続部と、第１及び第２長尺延長管１２_２及び１２_３の接続部と、第２長尺延長管１２_３の後端部にもクイックカップリング１２ａが用いられる。なお、第２長尺延長管１２_３の後端部のクイックカップリング１２ａには、コンプレッサーから圧縮空気を供給するホースが接続される。

この例では、長尺本管１２_１の軸方向Ｄ１に沿って測った全長は、約５．５ｍである。また、第１及び第２長尺延長管１２_２及び１２_３の軸方向Ｄ１に沿って測った全長は互いに等しく、約２．１ｍである。また、はつり工具１６の軸方向Ｄ１に沿って測った全長は約０．５ｍである。

よって、３本の管１２_１，１２_２及び１２_３を接続すれば、長尺管１２の全長は約１０ｍとなる。また、２本の管１２_１及び１２_２を接続すれば、長尺管の全長は約８ｍとなる。また、マンホール１０６から１０ｍを超えた遠方に存在するクリンカ灰１１０を除去する必要がある場合には、３本以上の長尺延長管を接続して、長尺管１２の全長を１０ｍを超える長さとしても良い。

（鞘管）
図５（Ｃ）に示す鞘管１４は、長尺管１２（クイックカップリング１２ａも含む）の外径よりも大きな内径を有し、撓みの少ない剛体製のパイプとして構成されている。この例では、鞘管１４として、呼び径５０Ａの配管用炭素鋼管を用いている。なお、本体１０Ｈの総重量を抑えるために鞘管１４には、機械的強度が同じであれば単位長さ当たりの質量が軽い材料を用いることが好ましい。

鞘管１４は、軸方向Ｄ１に関して２個の部分に分割可能に構成されている。すなわち、鞘管１４は、鞘本管１４_１と鞘延長管１４_２とを備える。鞘本管１４_１と鞘延長管１４_２との接続部には、継手１４ｅが設けられている。この継手１４ｅは、いわゆるソケット継手であり、鞘本管１４_１の後端部に設けられた鞘延長管１４_２よりも一回り大径なパイプとして構成されている。この例では、鞘本管１４_１の軸方向Ｄ１に沿って測った全長は、約５．０ｍである。また、鞘延長管１４_２の軸方向Ｄ１に沿って測った全長は、約２ｍである。

鞘延長管１４_２を用いるか否かは、長尺管１２の全長に応じて定まる。具体的には、長尺管１２の全長が１０ｍの場合には、鞘延長管１４_２を用いる。それに対して、全長が８ｍの場合には、鞘本管１４_１のみを用いる。鞘延長管１４_２をこのように用いることで、除去装置１０は、鞘管１４からの長尺管１２の突出量を適切に保つことができる。

鞘管１４には、支持部１８のワイヤやチェーンを取り付けるための複数の吊具が設けられている。詳細には、鞘管１４の側面に、先端部側から後端部側に沿って、第１吊具１４ａ、第２吊具１４ｂ、第３吊具１４ｃ及び第４吊具１４ｄが設けられている。

第１吊具１４ａは鞘本管１４_１の先端部付近に取り付けられた剛体製のＯ環である。この例では、第１吊具１４ａは、鞘本管１４_１の側面に固定されたナットにボルト止めされている。第１吊具１４ａには、第１支持部２０のワイヤ２０_２が取り付けられる。

第２吊具１４ｂは、鞘本管１４_１の軸方向Ｄ１に沿った中間部付近に設けられている。第２吊具１４ｂは、鞘本管１４_１への取り付け方法を含めて第１吊具１４ａと同様に構成されている。第２吊具１４ｂには、第１支持部２０のワイヤ２０_２が取り付けられる。第２吊具１４ｂは、第１吊具１４ａの補助的な役割を果たす。つまり、第１吊具１４ａとともに第２吊具１４ｂにもワイヤ２０_２を掛けることで、より効果的に長尺管１２及び鞘管１４の撓みを抑制できる。

第３吊具１４ｃは、鞘本管１４_１の後端部付近に設けられた２個の剛体製のＯ環１４ｃ−１及び１４ｃ−２を備える。これらのＯ環１４ｃ−１及び１４ｃ−２は、鞘本管１４_１を挟んで鉛直線上に対称的に設けられている。個々のＯ環１４ｃ−１及び１４ｃ−２は、第１吊具１４ａと同様に構成されている。Ｏ環１４ｃ−１は支持部１８のチェーンで上方から、Ｏ環１４ｃ−２は支持部１８のチェーンで下方から、それぞれ張架される。

第４吊具１４ｄは、取り付け位置が鞘延長管１４_２後端部付近である点を除き、第３吊具１４ｃと同様に構成され、Ｏ環１４ｄ−１及び１４ｄ−２も同様に構成されている。

（はつり工具）
次に、図６を参照して、クリンカ灰を破砕するはつり工具について説明する。図６（Ａ）は、はつり工具の一態様であるケレンの構造を模式的に示す模式図であり、図６（Ｂ）は、はつり工具の別の態様であるフラックスチッパーの構造を模式的に示す模式図である。

はつり工具１６は、長尺本管１２_１の先端部にクイックカップリング１２ａを介して取り付けられたはつり作業用の動力工具である。

この例では、図６（Ａ）に示すように、はつり工具１６として、圧縮空気により稼働する空気工具であるケレン（例えば、株式会社中谷機械製作所 形式：ＮＫ１５００）を用いる。ケレンは、タガネ１６ａと、本体部１６ｂとを備える。タガネ１６ａは、本体部１６ｂの先端部側に取り付けられている。タガネ１６ａは、本体部１６ｂを稼働すると振動方向Ｄ１に高速で振動し、クリンカ灰１１０を破砕する。この例では、タガネ１６ａの振動数は、約４０００回／分とする。なお、タガネ１６ａについては次項で詳述する。

本体部１６ｂは、動力伝達管を兼ねる長尺本管１２_１から圧縮空気の供給を受けて稼働し、タガネ１６ａを振動させる。なお、本体部１６ｂの構造は従来周知であるのでこれ以上の説明を省略する。

なお、この例では、はつり工具１６としてケレンを用いた場合を説明した。しかし、はつり工具１６には、図６（Ｂ）に示すフラックスチッパー（例えば、株式会社中谷機械製作所 形式：Ｆ２）を用いても良い。フラックスチッパーは、ケレンと同様に、タガネ１６ａの振動方向Ｄ１に沿って高速振動し、クリンカ灰１１０を効果的に破砕することができる。

また、はつり工具１６としては、電動工具を用いてもよい。この場合、長尺管１２の内部に電源ケーブルを挿通し、電動工具に動力を供給することができる。

（タガネ）
次に、図７〜図９を参照して、はつり工具に取り付けられるタガネについて説明する。図７（Ａ）は、第１態様のタガネの正面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のタガネの側面図である。図８（Ａ）は、第２態様のタガネの正面図であり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）のタガネの側面図である。図９は、第３態様のタガネの正面図である。

まず始めに、図７（Ａ）を参照して、タガネの説明に用いる方向を定義する。第１方向Ｄ２を振動方向Ｄ１に垂直な方向とする。図７及び図８に矢印Ｄ２で示すように、第１方向Ｄ２は、タガネの刃先５０の延在方向と平行に設定している。なお、側面図とは、第１方向Ｄ２から見たタガネの構造を示す。

第２方向Ｄ３は、振動方向Ｄ１及び第１方向Ｄ２の両方向に垂直な方向とする。図７及び図８では、第２方向Ｄ３は、平タガネの刃先５０の、言わば厚み方向に対応する。なお、正面図とは、第２方向Ｄ３から見たタガネの構造を示す。

図７（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、第１態様のタガネ１６ａ_１について説明する。タガネ１６ａ_１は、クリンカ灰１１０を破砕できるが、クリンカ灰１１０が付着している２次過熱器１０２ｂの伝熱管１１２を傷つけないように構成されることが好ましい。そのために、タガネ１６ａ_１では刃先５０の構造と、材質とが工夫されている。

詳細には、第１態様のタガネ１６ａ_１は、いわゆる平タガネであり、刃先５０が第１方向Ｄ２に平行に延在する。そして、刃先５０の第１方向Ｄ２に沿った両端部５０Ｅが、面取りされて、刃先５０の外側に向かって凸形の湾曲面状に丸められている。また、図７（Ｂ）に示すように、刃先５０の先端は、第２方向Ｄ３に関して、刃先の外側に向かって凸形の湾曲面状に丸められている。この例では、タガネ１６ａ_１の材料を未焼入れの軟鋼とする。より詳細には、機械構造用炭素鋼であるＳ１７Ｃを用いている。このように、刃先５０の角部を丸めるとともに、タガネ１６ａ_１の材料として上述の材質を用いることで、伝熱管１１２の損傷を防止しつつ、クリンカ灰１１０を効果的に破砕することができる。

なお、タガネ１６ａ_１の材料としては、ポリアセタール、ポリアミド、ポリカーボネート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリブチレンテレフタレート、及びポリフェニレンサルファイド等のエンジニアリングプラスチックを用いても良い。ここで、「エンジニアリングプラスチック」とは、構造用及び機械部材に適合した機械的強度を有する高性能プラスチックで、耐熱性が１００℃以上のものである。エンジニアリングプラスチックを材料とすることでも、伝熱管１１２の損傷を防止しながら、実用上十分なクリンカ灰破砕能力を持つタガネを得ることができる。

続いて、図８及び図９を参照して、第２及び第３態様のタガネ１６ａ_２及び１６ａ_３について説明する。

図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第２態様のタガネ１６ａ_２は、いわゆる平タガネであり、第１方向Ｄ２に沿った刃先５０の輪郭線が弧状に形成されている。つまり、タガネ１６ａ_２は、第１方向Ｄ２に沿って略楕円形に形成されている。また、図８（Ｂ）に示すように、刃先５０の先端は、第２方向Ｄ３に関して、刃先の外側に凸の湾曲面状に丸められている。第２態様のタガネ１６ａ_２は、第１態様１６ａ_１と同様の材料で形成できる。

図９に示すように、第３態様のタガネ１６ａ_３は、刃先５０が半球状に形成された棒状のいわゆる直タガネである。第３態様のタガネ１６ａ_３は、第１態様１６ａ_１と同様の材料で形成できる。

刃先５０の形状が異なるこれら３種のタガネ１６ａ_１，１６ａ_２及び１６ａ_３には、クリンカ灰１１０の破壊力に関して以下の大小関係がある。

第１態様（１６ａ_１）＞第２態様（１６ａ_２）＞第３態様（１６ａ_３）
上述のように第１態様のタガネ１６ａ_１でも、伝熱管１１２への損傷は実用上充分に防止されるので、大量のクリンカ灰１１０を短時間で除去するためには、第１態様のタガネ１６ａ_１を用いることが好ましい。一方、第２及び第３態様のタガネ１６ａ_２及び１６ａ_３は、伝熱管１１２へ加わる衝撃力を小さくできるので、伝熱管１１２の表面近傍に付着するクリンカ灰１１０の除去に好適である。

（支持部）
次に、図１０及び図１１を参照して、支持部について説明する。図１０は、第１支持部の構成を模式的に示す模式図である。図１１は、第２支持部の構成を模式的に示す模式図である。既に説明したように、支持部１８は、第１及び第２支持部２０及び２２を備える（図４参照）。

図１０に示すように、第１支持部２０は、第１巻き上げ機２０_１と、ワイヤ２０_２と、吊金具２０_３とを備える。

第１巻き上げ機２０_１には、ワイヤ２０_２が巻き取られており、ワイヤ２０_２の繰り出し長さを自在に変更できる。この例では、第１巻き上げ機２０_１として手動ウインチが用いられる。

ワイヤ２０_２は、第１巻き上げ機２０_１とは逆側の自由端が、火炉１０２内に位置する鞘管１４の第１吊具１４ａに、覗き孔１０８を介して接続されている。その結果、ワイヤ２０_２の繰り出し長さを変えることにより、本体１０Ｈを鉛直方向に自在に移動させることができる。ここで、「鉛直方向に自在に移動」とは、水平面と軸方向Ｄ１との角度を自在に変更できることであり、言わば本体１０Ｈを自在に寝かせたり立てたりできることを意味する。

吊金具２０_３は、覗き孔１０８に固定された剛体製のＯ環である。この例では、吊金具２０_３は、覗き孔１０８の周囲の火炉１０２の外壁面にボルトで固定されており、ワイヤ２０_２が挿通される。

図１１に示すように、第２支持部２２は、支持枠２２_１と、第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３とを備える。

支持枠２２_１は、金属等の剛体製のパイプを梯子状に組み立てた枠体であり、図中に点線で示したマンホール１０６に固定されている。より詳細には、マンホール１０６の周囲の火炉１０２の外壁面を利用して固定されている。支持枠２２_１は、鉛直方向に延在し、互いに平行に配置された２本の縦パイプ２２_１ａと、この２本の縦パイプ２２_１ａ間を水平方向に接続する３本の横パイプ２２_１ｂ，２２_１ｃ及び２２_１ｄとで構成される。最も上方に位置する横パイプ２２_１ｂの水平方向の中心部付近には、剛体製のＯ環である吊金具２２Ａが設けられている。また、最も下方に位置する横パイプ２２_１ｄの水平方向の中心部付近には、剛体製のＯ環である吊金具２２Ｂが設けられている。

第２巻き上げ機２２_２は、この例ではレバーブロック（登録商標）が用いられている。第２巻き上げ機２２_２の一方のフックが、最も上方に位置する横パイプ２２_１ｂの吊金具２２Ａに掛けられている。そして、他方のフックは、鞘管１４の後端部付近に設けられたＯ環１４ｄ−１（又は、Ｏ環１４ｃ−１）に掛けられている。第２巻き上げ機２２_２は、第３巻き上げ機２２_３と協働して、適当な張力のチェーンで鞘管１４を張架（支持）する。

第３巻き上げ機２２_３は、この例ではレバーブロックが用いられている。第３巻き上げ機２２_３の一方のフックが、最も下方に位置する横パイプ２２_１ｄの吊金具２２Ｂに掛けられている。そして、他方のフックは、鞘管１４の後端部付近に設けられたＯ環１４ｄ−２（又は、Ｏ環１４ｃ−２）に掛けられている。第３巻き上げ機２２_３は、第２巻き上げ機２２_２と協働して、適当な張力のチェーンで鞘管１４を張架（支持）する。

第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３は、鞘管１４を鉛直方向の上下から挟んで設けられている。従って、両巻き上げ機２２_２及び２２_３のチェーンを巻き上げると、鞘管１４は、言わば上下方向から引っ張られて、第４吊具１４ｄ（又は、第３吊具１４ｃ）の位置を支点として歳差運動可能に支持される。このように、鞘管１４、つまり本体１０Ｈを、第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３により上下方向から張架することで、本体１０Ｈの水平方向の不所望な振動が抑えられるので、位置決めを容易に行うことができる。

第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３にはレバーブロックの他に、チェーンブロック等、従来公知の他の巻き上げ機を用いることができる。

以上説明したように、本発明の除去装置１０は、本体１０Ｈを鞘管１４と長尺管１２の二重管で構成することで撓みを防止し、さらに、本体１０Ｈの先端部と後端部とをそれぞれ第１及び第２支持部２０及び２２で支持している。その結果、タガネ１６ａを、約１０ｃｍの精度で所望の位置に位置決めすることができ、クリンカ灰１１０の除去に要する時間を短縮できる。

また、タガネ１６ａの材質及び刃先５０の形状を上述のように構成することで、伝熱管１１２に損傷を与えること無く、クリンカ灰１１０のみを破砕することができる。

（除去方法）
次に、この発明の除去方法について、図１２及び図１３を参照して説明する。図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、除去方法の工程段階を順に示す模式図であり、図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、図１２（Ｂ）に続く、除去方法の工程段階を順に示す模式図である。なお、図１２及び図１３においては、除去装置１０を簡略的に示している。

除去方法は、第１〜第８工程を備える。以下、これらの工程を順に説明する。

＜第１工程：図１２（Ａ）＞
図１２（Ａ）に示すように、第１工程においては、覗き孔１０８を通じて火炉１０２の内部に挿入された第１支持部２０のワイヤ２０_２の自由端２０_２ｆを、マンホール１０６から再び火炉１０２の外部に取り出す。

より詳細には、ワイヤ２０_２の自由端２０_２ｆを、覗き孔１０８の吊金具２０_３を通して火炉１０２の内部に送り込み、第１巻き上げ機２０_１により、垂れ下がった自由端２０_２ｆがマンホール１０６から目視可能となるまでワイヤ２０_２を繰り出す（図中、白矢印ＨＡｒ１参照）。そして、矢印Ａｒ１に示すように、この自由端２０_２ｆをフックや手で、マンホール１０６から火炉１０２の外側に引き出す。

なお、以降の説明において、図で用いられる白矢印（符号ＨＡｒで示す。）は、ワイヤ２０_２及びチェーンの繰り出し及び巻き上げを示す。また、実線の矢印（符号Ａｒで示す。）は構成要素の位置移動を示す。

＜第２〜５工程：図１２（Ｂ）＞
続いて、第２工程において、長尺管１２の先端部にはつり工具１６を装着し、その状態の長尺管１２を、鞘管１４に挿通する。なお、はつり工具１６と長尺管１２と鞘管１４とからなる構造体（図中、点線参照）を、上述のように本体１０Ｈとも称する。

続いて、第３工程において、第２支持部２２の支持枠２２_１をマンホール１０６に固定する。続いて、第４工程において、火炉１０２の外部に取り出された自由端２０_２ｆを、本体１０Ｈの鞘管１４の先端部の第１吊具１４ａに接続する。これで、本体１０Ｈは、先端部付近がワイヤ２０_２で懸吊された状態になる。なお、図１２（Ｂ）には、第２〜４工程が終了した状態が示されている。

次に、第５工程において、白矢印ＨＡｒ２に示すように、第１巻き上げ機２０_１からワイヤ２０_２を繰り出しながら、本体１０Ｈをマンホール１０６から、火炉１０２の内部に押し入れていく。すなわち、オペレータは、第１巻き上げ機２０_１からワイヤ２０_２を繰り出し、この繰り出し量に応じた長さだけ、矢印Ａｒ２及びＡｒ３に示すように、本体１０Ｈを火炉１０２の内部に挿入していく（図中点線で示す。）。

＜第６工程：図１３（Ａ）及び（Ｂ）＞
第６工程において、本体１０Ｈがある程度火炉１０２の内部に挿入されたならば、鞘管１４の後端部に設けられた第３吊具１４ｃに、第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３のチェーンを取り付ける。

詳細には、鞘管１４のＯ環１４ｃ−１に第２巻き上げ機２２_２のチェーンのフックを掛け、Ｏ環１４ｃ−２に第３巻き上げ機２２_３のチェーンのフックを掛ける。これにより、本体１０Ｈの後端部側は、第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３により、上下両方向から張架される。

この状態で、第１巻き上げ機２０_１からのワイヤ２０_２の繰り出し（白矢印ＨＡｒ３）と、第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３のチェーンの巻き取り（白矢印ＨＡｒ４及びＨＡｒ５）とを同期させて行う。そうすると、本体１０Ｈは、矢印Ａｒ４に示すように、火炉１０２内部に更に挿入される。

このように、ワイヤ２０_２を繰り出しながら、第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３のチェーンを巻き上げると、やがて、これらのチェーンと鞘管１４のＯ環１４ｃ−１及び１４ｃ−２が、鉛直方向に沿って一直線上に直列する。

このように、これらの部材が一直線に並んだ状態で第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３により、チェーンに適当な張力を与えれば、本体１０Ｈは、第３吊具１４ｃの位置で、歳差運動可能に支持される。つまり、除去装置１０のセッティングが完了する。図１３（Ｂ）は、この状態の除去装置１０の様子を示している。

＜第７及び第８工程：図４＞
第７工程において、タガネ１６ａの位置決めが行われる。具体的には、第１巻き上げ機２０_１のワイヤ２０_２の繰り出し量によりタガネ１６ａの高さを調整し、及び、操作部１０Ａを水平方向に移動させることでタガネ１６ａの水平位置を調整し、タガネ１６ａの位置決めを行う。

そして、第８工程において、タガネ１６ａを位置決めした上で、長尺管１２を軸方向Ｄ１の前方に押し出してクリンカ灰１１０に接触させ、はつり工具１６を稼動して、クリンカ灰１１０を破砕する。

なお、第７及び第８工程については、図４を参照して上述したので、これ以上の説明を省略する。

以上説明したように、本発明の除去方法によれば、除去装置１０を簡単な手順でセッティングすることができる。よって、セッティングまでを含めたクリンカ灰１１０の除去作業に要する時間を短縮することができる。

（本体の延長方法）
次に、図１４及び図１５を参照して、使用中の除去装置における本体の延長方法、詳細には、鞘管及び長尺管の延長方法について説明する。図１４（Ａ）及び（Ｂ）は、鞘管及び長尺管の延長方法の工程段階を順に示す模式図である。図１５は、図１４（Ｂ）に続く、鞘管及び長尺管の延長方法の工程段階を示す模式図である。なお、図１４（Ａ）〜図１５は、図１３（Ｂ）に示す使用状態にある除去装置１０における第２支持部２２付近を拡大した模式図である。

本体１０Ｈを延長してクリンカ灰１１０を除去するためには、以下の第９〜第１２工程を行う。以下、これらの工程を順に説明する。

＜第９工程：図１４（Ａ）＞
第９工程において、長尺管１２、より詳細には第１長尺延長管１２_２の後端部に第２長尺延長管１２_３を接続する。なお、図１４（Ａ）では、既に第１及び第２長尺延長管１２_２及び１２_３が、クイックカップリング１２ａで接続された状態を示している。

次に、矢印Ａｒ５で示すように、接続が済んだ第２長尺延長管１２_３を内部に挿入しながら、鞘管１４、より詳細には鞘本管１４_１の後端部に鞘延長管１４_２を接続する。具体的には、鞘延長管１４_２を継手１４ｅに差し込む。

＜第１０工程：図１４（Ｂ）＞
第１０工程において、第２支持部２２の上側吊金具２２Ａと、鞘延長管１４_２の後端部に設けられたＯ環１４ｄ−１との間に第４巻き上げ機２２_４のチェーンを掛け渡す。同様に、第２支持部２２の下側吊金具２２Ｂと、鞘延長管１４_２の後端部に設けられたＯ環１４ｄ−２との間に第５巻き上げ機２２_５のチェーンを掛け渡す。

これにより、支持枠２２_１の上側吊金具２２Ａには、既存の第２巻き上げ機２２_２に加えて、第４巻き上げ機２２_４が固定される。同様に、下側吊金具２２Ｂには、既存の第３巻き上げ機２２_３に加えて、第５巻き上げ機２２_５が固定される。

この状態で、白矢印ＨＡｒ６及びＨＡｒ７に示すように、第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３のチェーンを繰り出して緩めていく。その結果、本体１０Ｈは、第４及び第５巻き上げ機２２_４及び２２_５と、第１吊具１４ａに掛けられたワイヤ２０_２で支持された状態となり、第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３を取り外すことが可能となる。

＜第１１工程：図１５＞
第１１工程においては、不図示の第１巻き上げ機２０_１から白矢印ＨＡｒ１０に示すようにワイヤ２０_２を適当に繰り出す。そして、ワイヤ２０_２の繰り出し量に応じて、第４及び第５巻き上げ機２２_４及び２２_５のチェーンを巻き上げる（白矢印ＨＡｒ８及び９参照）。その結果、本体１０Ｈは、後端部側が巻き上げ機２２_４及び２２_５のチェーンで、及び先端部側がワイヤ２０_２でそれぞれ張架されたまま、矢印Ａｒ５のように、徐々に火炉１０２内部に挿入される。なお、図１５は、上述のように第２及び第３巻き上げ機２２_２及び２２_３を取り外した状態を示している。

このように第９〜第１１工程を実施することで、本体１０Ｈを支持部１８から取り外すことなく、使用中の状態で全長を延長することができる。

＜第１２工程：図４＞
最後に、延長された本体１０Ｈを用いて、上述の第７及び第８工程と同様の操作を行い、クリンカ灰１１０を破砕する。

なお、この例では、本体１０Ｈの全長が短い状態から長い状態へと延長する場合を説明したが、逆に、本体１０Ｈを長い状態から短い状態に短縮する場合は、上述と逆の工程を行えば良い。

以上説明したように、本発明の除去方法によれば、使用状態を保ったまま、簡単な手順で、除去装置１０の全長を延長できる。よって、除去装置１０の延長操作をも含めたクリンカ灰１１０の除去作業に要する時間を短縮することができる。

なお、この延長操作は、例えば、全長が短い状態の除去装置１０が届く範囲のクリンカ灰１１０の除去が終了し、連続して、さらに遠方のクリンカ灰１１０を除去する場合に好適である。

１０ クリンカ灰除去装置（除去装置）
１０Ａ 操作部
１０Ｈ 本体
１２ 長尺管
１２_１ 長尺本管
１２_２ 第１長尺延長管
１２_３ 第２長尺延長管
１２ａ クイックカップリング
１４ 鞘管
１４_１ 鞘本管
１４_２ 鞘延長管
１４ａ 第１吊具
１４ｂ 第２吊具
１４ｃ 第３吊具
１４ｃ−１，１４ｃ−２，１４ｄ−１，１４ｄ−２ Ｏ環
１４ｄ 第４吊具
１４ｅ 継手
１６ はつり工具
１６ａ，１６ａ_１，１６ａ_２，１６ａ_３ タガネ
１６ｂ 本体部
１８ 支持部
２０ 第１支持部
２０_１ 第１巻き上げ機
２０_２ ワイヤ
２０_３，２２Ａ，２２Ｂ 吊金具
２２ 第２支持部
２２_１ 支持枠
２２_１ａ 縦パイプ
２２_１ｂ，２２_１ｃ，２２_１ｄ 横パイプ
２２_２ 第２巻き上げ機
２２_３ 第３巻き上げ機
２２_４ 第４巻き上げ機
２２_５ 第５巻き上げ機
５０ 刃先
５０Ｅ 端部
１００ 石炭ボイラ（ボイラ）
１０２ 火炉
１０２ａ 石炭バーナ
１０２ｂ ２次過熱器
１０２ｃ ３次過熱器
１０２ｄ ４次過熱器
１０２Ｄ 下部領域
１０２Ｕ 上部領域
１０４ 後部伝熱部
１０６ マンホール
１０８ 覗き孔
１１０ クリンカ灰
１１２ 伝熱管

発明者らは、鋭意検討の結果、先端に、はつり工具を備えた長尺管を、鞘管に挿通することにより撓み耐性を高めた長尺な竿状のクリンカ灰除去装置を用いることで、上述の目的を達成できることに想到した。従って、この発明のクリンカ灰除去装置は、長尺管と鞘管とはつり工具とを備える。鞘管には、長尺管が軸方向に移動自在に挿通される。はつり工具は、長尺管の一端に取り付けられており、タガネを有する。さらに、このクリンカ灰除去装置は、はつり工具が設けられた側の鞘管の先端部を、鉛直方向に移動可能に支持する第１支持部と、はつり工具が設けられた側とは反対側の鞘管の後端部を、鞘管が歳差運動可能に支持する第２支持部とを備えている。また、第１支持部が、繰り出されるワイヤの長さを自在に変更できる第１巻き上げ機と、第１巻き上げ機から繰り出され、石炭ボイラのマンホールの上方に設けられた覗き孔を介して石炭ボイラ内部に位置する先端部を懸吊するワイヤとを備え、第２支持部が、マンホールに固定された剛体からなる支持枠と、後端部をそれぞれ張架する、支持枠の鉛直方向上側部分の上側吊金具に固定された第２巻き上げ機と、支持枠の鉛直方向下側部分の下側吊金具に固定された第３巻き上げ機とを備えている。

Claims (16)

1. 長尺管と、
   該長尺管が、軸方向に移動自在に挿通される鞘管と、
   前記長尺管の一端に取り付けられたタガネを有するはつり工具と
   を備えることを特徴とするクリンカ灰除去装置。
2. 前記タガネの振動方向に対して垂直な方向を第１方向とし、前記振動方向及び前記第１方向に垂直な方向を第２方向とするとき、
   前記タガネが、刃先が前記第１方向に平行に延在する平タガネであり、前記刃先が前記第２方向に関して湾曲面として形成されており、前記刃先の第１方向に沿った両端部が曲面状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクリンカ灰除去装置。
3. 前記タガネの振動方向に対して垂直な方向を第１方向とし、前記振動方向及び前記第１方向に垂直な方向を第２方向とするとき、
   前記タガネが、前記第１方向に沿った刃先の輪郭線が弧状に形成されている平タガネであり、前記刃先が前記第２方向に関して湾曲面として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクリンカ灰除去装置。
4. 前記タガネの刃先が、半球状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のクリンカ灰除去装置。
5. 前記タガネが、未焼入れの軟鋼を材料とすることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のクリンカ灰除去装置。
6. 前記タガネが、エンジニアリングプラスチックを材料とすることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のクリンカ灰除去装置。
7. 前記はつり工具が、ケレン又はフラックスチッパーであることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載のクリンカ灰除去装置。
8. 前記鞘管の軸方向に沿った長さが、前記長尺管よりも短いことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載のクリンカ灰除去装置。
9. 前記鞘管と前記長尺管の長さの差が２〜３ｍの範囲の値であることを特徴とする請求項８に記載のクリンカ灰除去装置。
10. 前記長尺管が、軸方向に接続された１以上の部分で構成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載のクリンカ灰除去装置。
11. 前記鞘管が、軸方向に接続された１以上の部分で構成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載のクリンカ灰除去装置。
12. 前記長尺管が、前記はつり工具に動力を伝えるための動力伝達管を兼ねることを特徴とする請求項１〜１１の何れか一項に記載のクリンカ灰除去装置。
13. 前記はつり工具が設けられた側の前記鞘管の先端部を、鉛直方向に移動可能に支持する第１支持部と、
    前記はつり工具が設けられた側とは反対側の前記鞘管の後端部を、該鞘管が歳差運動可能に支持する第２支持部とを備えることを特徴とする請求項１〜１２の何れか一項に記載のクリンカ灰除去装置。
14. 前記第１支持部が、繰り出されるワイヤの長さを自在に変更できる第１巻き上げ機と、該第１巻き上げ機から繰り出され、石炭ボイラのマンホールの上方に設けられた覗き孔を介して石炭ボイラ内部に位置する前記先端部を懸吊するワイヤとを備え、
    前記第２支持部が、前記マンホールに固定された剛体からなる支持枠と、前記後端部をそれぞれ張架する、前記支持枠の鉛直方向上側部分の上側吊金具に固定された第２巻き上げ機と、該支持枠の鉛直方向下側部分の下側吊金具に固定された第３巻き上げ機とを備えることを特徴とする請求項１３に記載のクリンカ灰除去装置。
15. 請求項１〜１４の何れか一項に記載のクリンカ灰除去装置を用い、前記タガネをクリンカ灰に接触させて、該クリンカ灰を破砕することを特徴とするクリンカ灰除去方法。
16. 請求項１４に記載のクリンカ灰除去装置を用いて、
    前記覗き孔を通じて前記石炭ボイラの火炉の内部に挿入された前記第１支持部の前記ワイヤの自由端を、前記マンホールから再び前記火炉の外部に取り出す第１工程と、
    先端部に前記はつり工具を装着した状態の前記長尺管を前記鞘管に挿通する第２工程と、
    前記支持枠を、前記マンホールに固定する第３工程と、
    前記第１工程で前記火炉の外部に取り出された前記自由端を、前記長尺管が挿通された状態の前記鞘管の先端部に接続する第４工程と、
    前記第１巻き上げ機から前記ワイヤを繰り出しながら、前記長尺管が挿通された状態の前記鞘管を前記マンホールから、前記火炉の内部に導入する第５工程と、
    第５工程で前記火炉の内部に導入された、前記長尺管が挿通された状態の前記鞘管の後端部を、上方及び下方の両方向から、それぞれ前記第２及び第３巻き上げ機により張架する第６工程と、
    前記第１巻き上げ機の前記ワイヤの繰り出し量により前記タガネの高さを調整し、及び、前記鞘管及び長尺管の前記マンホールから前記火炉の外部に突出した操作部を水平方向に移動させることで前記タガネの水平位置を調整し、前記タガネの位置決めを行う第７工程と、
    前記タガネをクリンカ灰に接触させて、該クリンカ灰を破砕する第８工程と
    を備えることを特徴とするクリンカ灰除去方法。

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