JP2014145580A - 測定装置、被覆プローブの被覆物を調査する方法、焼却プラント、及び、そのような焼却プラントを動作させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラ熱伝達面への被覆物の堆積量、性状を監視・調査する装置を提供する。
【解決手段】被覆プローブ４を、ボイラー室２内を流れる燃焼排ガスに起因する被覆物層５が被覆プローブ４に堆積するように、ボイラー室２内に配置する。外側室３内に試料室６を設け、被覆プローブ４を、焼却プラント１１から試料室６内に直接的に引き出し可能に構成する。試料室６は熱板１２によって加熱されるとともに、断熱スリーブ１３によって断熱され、炉内と同じ状態に保たれる。熱電対１５は試料室６内の温度を測定し、ドロッパー１６は、計量された水滴１７が被覆プローブ４の被覆物層５上に落下することができるように配置され、被覆物層５の性状調査を可能にする。目視窓１８を、試料室６内のプロセスを外部から目視可能に設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、測定装置、被覆プローブの被覆物を調査する方法、燃焼ガスが流れることができる焼却プラント、及び、そのような焼却プラントを動作させる方法に関する。

本発明は、特に、被覆プローブ及びプローブホルダーを備える測定装置、並びに焼却プラント内に配置される被覆プローブの被覆物を調査する方法に関する。

焼却プラントでは、特に固体燃料を使用する場合、熱伝達面に被覆物が形成される。これらの被覆物は、固体燃料の燃焼排ガスから作動媒体への熱輸送を妨げる。一方で、被覆物に含まれている物質はまた、ボイラー壁の表面又は熱交換チューブにおける腐食の進行を促す可能性がある。最終的に、より大型の焼却プラントの放射状の煙道に対する被覆物の断熱の影響の結果として、燃焼排ガス経路に沿う温度プロファイルのシフトが生じるため、下流の熱伝達面が高い熱負荷に晒される。

被覆物形成のこれらの悪影響を回避するために、好ましくは燃焼システムの動作中に洗浄システムによって被覆物を除去する。

これらの被覆物層の洗浄システムの効果をチェックするために、被覆プローブ及びプローブホルダーを有する測定装置が用いられる。プローブホルダーは、プローブを燃焼システム内に位置決めすることを可能にする。このために、被覆プローブがボイラー壁の開口を通して燃焼排ガス領域に挿入され、ボイラー壁のプローブホルダーによって保持される。被覆プローブは、規定の時間にわたって燃焼排ガスに晒された後で、プローブに付着している被覆物を調査することができるように燃焼排ガス経路から取り出すことができる。そのような被覆物の調査は、洗浄時間を決定するとともに洗浄方法のタイプを特定するのに適切である。例えば、被覆物を剥離させるように被覆物上で蒸発するであろう水滴を、ノズルを介して被覆物上にスプレーすることができる。

しかし、被覆プローブの被覆物を除去するように実験室で行われる洗浄方法は、実際には被覆物の除去中に対応してプラスの結果に必ずしもつながるわけではないことが分かっている。

したがって、本発明の目的は、被覆プローブ及びプローブホルダーを備える包括的な測定装置を更に発展させ、被覆プローブの被覆物を調査する改良された方法、焼却プラント、及びそのような焼却プラントを動作させる方法を提供することである。

この目的は、装置に関しては、プローブホルダーが試料室の壁に配置され、被覆プローブが一方の側において試料室内に移動可能であるとともに、反対の側において試料室から移動可能である、包括的な測定装置によって解決される。

そのような試料室は、燃焼システムの壁に配置することができ、被覆プローブを燃焼室から試料室内に後退させて試料室内で調査することを可能にする。試料室は、特に温度のような大気条件を燃焼室内の温度に適合させること、及び、被覆プローブをより低温のガス、特に燃焼室から取り出した後で空気湿度に晒すことなく、燃焼室と同様の大気条件下で調査を行うことを可能にする。

試料室において燃焼室と同様の条件を達成するために、燃焼排ガスを燃焼室から試料室に流すことができる。試料室におけるガスのいかなる冷却も回避するために、試料室を加熱することが提案される。

加えて、試料室を断熱することによって冷却を軽減することができる。

試料室内では、被覆プローブを様々な測定デバイスに晒すことができる。同時に、被覆物の強度を機械的に試験することができる。被覆物の組成は、化学的な方法によって判断することができ、超音波及び放射線法によって被覆物のタイプに関する情報を提供することができる。これに必要とされる測定デバイスは試料室内に広がっている大気条件に晒されるべきではないため、試料室が測定窓を有することが提案される。

簡単な目視調査のために、試料室が目視窓を有することが提案される。

衝突する水滴に対して被覆物がどのように反応するかを調査するために、試料室がドロッパーを有することが提案される。このドロッパーは、異なるサイズの個々の液滴をプローブ上に落下させることができる。しかし、試料室は、ノズル等のスプレーデバイスも有することができ、この手段によって水滴又は化学物質が被覆プローブに塗布される。

有利な実施形態は、試料室が２つの反対側にある封止可能な被覆プローブ通路を有することを提供する。これは、通常は長いプローブを、試料室を通して引き出し、プローブをボイラー室から取り出した後で、ボイラー室を向く被覆プローブ通路を閉じることを可能にする。試料室はそれによって、燃焼室から隔てることができ、一方で被覆プローブは試料室内に位置付けられる。

これは、試料室を実験室において調査すること、及び燃焼システムから離れて測定を行うことを可能にする。試料室の加熱はこの場合、移送及び調査中に燃焼室のような条件を維持する働きをするため、測定プローブの被覆物が、測定プローブを囲む大気によって変化しない。

被覆プローブに対して実際的な条件を作り出すために、被覆プローブがプローブの温度に影響を与える流体管路を有することが提案される。被覆プローブはそれによって、被覆プローブの表面温度がボイラー内の熱伝達面の表面温度に相当するように、高温の空気、水、油等によって温度制御することができる。しかし、プローブの表面温度に応じたプローブ上の堆積物及び被覆物の質を調査するために、流体ラインもプローブの表面における温度勾配の設定を可能にする。

特にプローブ上の異なる表面温度の場合、被覆プローブが温度測定デバイスを有することが提案される。これは、プローブ温度を設定し、調節し、任意に変化させることを可能にする。

温度の監視、特に温度の調節の結果として、被覆物が物質の既知の表面温度で堆積する。このために、被覆プローブを冷却することによって比表面積温度を設定することができる。加えて、ドロッパーを有する試料室の温度を測定し、好ましくは設定するか又は更には調節することでパイプのオンライン洗浄及びそれらの冷却の影響を決定する場合に有利である。

本発明の基礎をなす目的は、被覆プローブを焼却プラントから引き出して、焼却プラントに隣接する、１００℃超に加熱される試料室に直接的に入れ、試料室において調査する包括的な方法によっても解決される。

したがって、測定装置、及び特に本発明による方法は、被覆プローブの調査中に通常は存在しない温度及びガス環境において被覆プローブを調査することを可能にする。具体的には、被覆プローブを、焼却プラントから、調査が行われることになる試料室内に直接的に移すことによって、ボイラー内に形成される被覆物の状況に反映することができる調査結果が得られる。本方法はしたがって、被覆プローブが冷却されるか又は水分を吸収することなく被覆プローブに対して繰り返し測定を行うことを可能にする。これらの測定の結果を用いて、ボイラー内に形成される被覆物をいつどのように効果的に除去することができるのかを判断することができる。

上記目的は、焼却プラントであって、燃焼ガスが通って流れることができるとともに少なくとも１つの測定装置が当該焼却プラントの外壁に位置決めされ、被覆プローブを、外壁の開口を通して燃焼ガスが流れることができる内側室に挿入することができる、焼却プラントによって更に解決される。

被覆プローブが、少なくとも１つの熱交換器が設けられる内側室の領域に達することができる場合に有利である。

特定の実施形態は、焼却プラントが、内側室の少なくとも１つの洗浄デバイス、及び監視ユニットを備え、監視ユニットが、少なくとも１つの測定装置及び少なくとも１つの洗浄デバイスと協働するようになっていることを提供する。

そのような焼却プラントは、少なくとも以下のステップ：
ａ）そのような測定装置によって焼却プラントの内側室内の燃焼残差の特性値を求めるステップ、
ｂ）予め規定された制限値に関して監視ユニットにおいて特性値を評価するステップ、
ｃ）制限値に達すると、内側室における少なくとも１つの洗浄プロセス又は燃焼プロセスの適合を行うステップ
を含む方法によって動作させることができる。

この方法では、少なくともステップａ）又はｂ）を行うとき、熱交換器における温度が考慮される。

測定装置の例示的な実施形態を図面に示し、以下で詳細に説明する。

ボイラー室内に押し込まれる被覆プローブを有する測定装置を概略的に示す図である。 ボイラー室から試料室内に引き込まれる被覆プローブを有する測定装置を概略的に示す図である。 測定装置を有するボイラーシステムを概略的に示す図である。

図１は、ボイラー室２を内側室として外側室３から隔てるボイラー壁１を示している。被覆プローブ４が、ボイラー室２内を流れる燃焼排ガスに起因して被覆物層５が被覆プローブ４に堆積するように、ボイラー室２内に配置されている。外側室３内に位置付けられているのは試料室６であり、この試料室を通して被覆プローブ４がガイドされる。試料室６の壁７に位置付けられるプローブホルダー８が、被覆プローブ４を、試料室６の側９において試料室内に押し込むこと、及び反対の面１０において試料室６からボイラー室２内に押し出すことを可能にする。

これは、被覆プローブ４を、焼却プラント１１内に位置付け、焼却プラント１１から試料室６内に直接的に引き出すことを可能にする。図２は、試料室６内に位置する後退したプローブ４を示している。

試料室６は熱板１２によって加熱され、断熱スリーブ１３によって断熱される。測定窓１４が、熱電対１５及びドロッパー１６を試料室６内に導入することを可能にする。熱電対１５は試料室６内の温度を測定し、ドロッパー１６は、ドロッパーを用いて計量された水滴１７が被覆プローブ４の被覆物層５上に落下することができるように配置されている。目視窓１８が、試料室６内のプロセスを外部から目視することを可能にする。

第１の封止可能な被覆プローブ通路１９が、グランドシールの形で被覆プローブ４を試料室６に対して封止する。摺り板として試料室６をボイラー室２に対して封止する開口２０が、被覆プローブ通路とは反対側に設けられている。これは、被覆プローブ４を試料室６から取り出すことなく測定装置２１全体を焼却プラント１１から切り離すことを可能にする。

被覆プローブ４が、その表面において、ボイラー室２の熱伝達面に概ね相当する温度を有するために、プローブ温度に影響を与える流体管路２２が被覆プローブ内に設けられている。

実際には、被覆プローブを摂氏数百度の温度に加熱するために、加熱されたガス又は蒸気流がこれらの流体管路によって最初に被覆プローブに通される。このように加熱された被覆プローブ４は、ボイラー室２において数時間、数日又は数週間、燃焼排ガスに晒され、それによって被覆物層５が被覆プローブ４に堆積する。次に、被覆物層５を有する被覆プローブ４は、被覆プローブ通路２０を通して試料室６内に慎重に移され、それによって、被覆プローブ４の被覆物層５を、同様に摂氏数百度に加熱される試料室において調査することができる。

調査後、被覆プローブ４又は新たな被覆プローブを、試料室６を通してボイラー室２内に押し込むことができる。

試料室内の温度がボイラー室内の温度よりもはるかに低い場合であっても、プローブをボイラー室から試料室内に直接的に移すことによって、被覆物が大気から水分を吸収せず、実質的に変化しないことが確実になる。

図３は、燃焼室３１、及び下流のいわゆる対流部分３２を有する焼却プラント３０を示しており、燃焼室及び対流部分にはともに動作中に燃焼ガス３３が流れる。燃焼室３１内には、壁の内側に、熱交換器を形成するパイプコイル（図示せず）を設けることができる。燃焼室３１及び／又は対流部分３２の領域には、内側室内に吊り下げられるパイプコイルパッケージが、内部及び周りに燃焼ガス３３が流れる熱交換器３４として付加的に（同様に）設けられ、熱交換器を形成することができる。

例示的な実施形態では、測定装置３６が、燃焼室３１のボイラー壁３５及び対流部分３２に取り付けられており、測定装置３７が焼却プラント３０の外壁に取り付けられている。測定装置３６、３７の領域では、外壁は（任意選択的に閉鎖可能な）開口２０を有し、この開口を通して、被覆プローブ４を内側室内に一時的に挿入することができる。ここで、被覆プローブ４は好ましくは、熱交換器３４が設けられる内側室内の領域に達することができる。

したがって、測定装置３６、３７によって熱交換器３４の被覆物の典型的な特性値を生成することが可能である。次に、求められた特性値を監視ユニット３８によって評価することができる。この評価から、予め規定された制限値、及び／又は（例えば被覆物の強度、被覆物の厚さ、被覆物のタイプ等に関して）焼却プラント３０のその時点の動作に適合されている制限値に達するか又は超えたことが分かると、洗浄プロセス及び／又は燃焼プロセスの適合を行うことができる。

監視ユニット３８は、測定装置３６、３７、温度センサー４０、洗浄デバイス３９、及び／又はバーナー若しくは空気フラップ等の焼却プラントの調整手段４１と協働するようになっている。したがって、好ましい時点で熱交換器３４の被覆物を洗浄し、及び／又は熱交換器３４の被覆物の形成に好ましい影響を与えるように燃焼に影響を与えることが可能である。熱交換器３４における又は熱交換器３４内の温度は、例えば特性値を評価するか又は制限値を特定するステップを開始する時点を、この温度を考慮に入れて達成することができるように、役立つように検出するか又は求めることができる。

外壁に取り付けられ、及び／又は外壁を通して挿入することができる水及び／又は蒸気供給デバイスが、例えば、洗浄デバイス３９として、特にいわゆる水ランスブロワー、スートブロワー、ホーススプリンクラー等としてみなされる。加えて、叩打機、（圧力）空気洗浄器及び／又は爆発発生器（explosion generator）も使用することができる。

Claims (15)

1. 被覆プローブ（４）及びプローブホルダーを備える測定装置であって、前記プローブホルダー（８）は試料室（６）の壁（７）に配置され、前記被覆プローブ（４）は一方の側（９）において前記試料室（６）内に移動可能であるとともに、反対の側（１０）において前記試料室（６）から移動可能であることを特徴とする、測定装置。
2. 前記試料室（６）は加熱されることを特徴とする、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記試料室（６）は断熱されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の測定装置。
4. 前記試料室（６）は測定窓（１４）を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の測定装置。
5. 前記試料室（６）は目視窓（１８）を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の測定装置。
6. 前記試料室（６）はドロッパー（１６）を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の測定装置。
7. 前記試料室（６）は、２つの反対側にある封止可能な被覆プローブ通路（１９、２０）を有することを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の測定装置。
8. 前記被覆プローブ（４）は、該プローブの温度に影響を与える流体管路（２２）を有することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の測定装置。
9. 前記被覆プローブ（４）は温度測定デバイスを含むことを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の測定装置。
10. 焼却プラント（１１）内に配置される被覆プローブ（４）の被覆物を調査する方法であって、前記被覆プローブ（４）を前記焼却プラント（１１）から引き出して、該焼却プラント（１１）に隣接する、１００℃超に加熱される試料室（６）に直接的に入れ、該試料室において調査することを特徴とする、方法。
11. 燃焼ガス（３３）が通って流れることができる焼却プラント（３０）であって、請求項１〜９のいずれか一項に記載の少なくとも１つの測定装置（３６、３７）が該焼却プラント（３０）の外壁（３５）に位置決めされ、前記被覆プローブ（４）を、前記外壁（３５）の開口を通して燃焼ガス（３３）が流れることができる内側室（２）に挿入することができることを特徴とする、焼却プラント。
12. 焼却プラント（３０）であって、前記被覆プローブ（４）は、少なくとも１つの熱交換器（３４）が設けられる前記内側室（２）の領域に達することができることを特徴とする、請求項１１に記載の焼却プラント。
13. 焼却プラント（１１）であって、前記焼却プラント（３０）は、前記内側室（２）の少なくとも１つの洗浄デバイス（３９）、及び監視ユニット（３８）を備え、該監視ユニット（３８）は、前記少なくとも１つの測定装置（３６、３７）及び前記少なくとも１つの洗浄デバイス（３９）と協働するようになっていることを特徴とする、請求項１１又は１２に記載の焼却プラント。
14. 請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の燃焼プラント（３０）を動作させる方法であって、少なくとも以下のステップ：
    ａ）請求項１〜９のいずれか一項に記載の測定装置（３６、３７）によって前記焼却プラント（３０）の内側室（２）内の燃焼残差の特性値を求めるステップ、
    ｂ）予め規定された制限値に関して監視ユニット（３８）において前記特性値を評価するステップ、
    ｃ）前記制限値に達すると、前記内側室（２）における少なくとも１つの洗浄プロセス又は燃焼プロセスの適合を行うステップ
    を含む、方法。
15. 少なくともステップａ）又はｂ）を行うとき、熱交換器（３４）における温度を考慮することを特徴とする、請求項１４に記載の方法。