JP2015031495A - スートブロワ装置およびその運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ボイラ室内の温度が高い場合でも、ボイラ室のスペースを広くとる必要のないスートブロワ装置を提供する。
【解決手段】ボイラ室３の壁部２ａに水平方向で挿入されて蒸気を噴出させる蒸気噴出管体５を、蒸気が供給される内管11と、この内管11を円筒状空間部13を有して外嵌された外管14とから構成される二重管構造となし、上記円筒状空間部13を仕切板により上下に仕切ると共にこれら仕切られた両半円筒状空間部13a,13bの先端部同士を連通させ、上記蒸気噴出管体５に、内管11に導かれる蒸気を外管14の表面から噴出させる蒸気噴出路６を多数形成し、上記内管11の基端部に蒸気および空気を供給し得る流体供給手段７を設けると共に、一方の半円筒状空間部13aに冷却水を供給し得る冷却流体供給管48及び他方の半円筒状空間部13bから冷却水を排出し得る冷却流体排出管49を具備したもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばボイラ室内に配置された伝熱管群の表面に付着した煤などの付着物を除去するためのスートブロワ装置に関するものである。

通常、ボイラ装置におけるボイラ室内には、伝熱管群の外面に付着した付着物を除去するためのスートブロワ装置が具備されている。
このスートブロワ装置は、伝熱管群の表面に向かって蒸気（水蒸気）を噴射し得る噴射ノズルが設けられたものである（例えば、特許文献１参照）。

具体的に説明すれば、内管と外管とからなる二重管構造が採用されたもので、内管からは空気が炉内に噴出されるとともに、内管と外管との間の環状空間部に外管を冷却するための蒸気を流すことにより、外管が焼損するのを防止するようにしたものである。しかしながら、蒸気を用いた冷却では、その設置付近での環境ガス温度が高いと、外管の表面温度が５００℃以上になり、焼損（高温腐食）を防止できない場合がある。

このように、温度が５００℃以上のように高い場合には、長抜差し型が採用されている。この長抜差し型のスートブロワ装置は、蒸気を噴射させながらボイラ室内を移動させるとともに、使用しないときにはボイラ室外に移動させるようにしたものであった。

特開２００２−１２２３０２号公報

上述したように、ボイラ室内の温度が５００℃以上と高い場合、長抜差し型を設置する必要があるが、ボイラ室のスペースを広くとる必要があった。具体的には、ボイラ室と建屋壁体との距離や、ボイラ炉芯間の距離を長くする必要があった。

そこで、本発明は、ボイラ室内の温度が高い場合でも、ボイラ室のスペースを広くとる必要のないスートブロワ装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明のスートブロワ装置は、ボイラ室内に設けられた伝熱管群の表面に蒸気を噴出させて当該表面に付着した煤などの付着物を落とすためのスートブロワ装置であって、
ボイラ室の壁部に水平方向で挿入されて蒸気を噴出させる蒸気噴出管体を、蒸気が供給される内管と、この内管を円筒状空間部を有して外嵌された外管とから構成される二重管構造となし、且つ上記円筒状空間部を仕切板により上下に仕切るとともにこれら仕切られた両半円筒状空間部の先端部同士を連通させ、
上記蒸気噴出管体に、内管に導かれる蒸気を外管の表面から噴出させる蒸気噴出路を複数形成し、
上記内管の基端部に蒸気および空気を供給し得る流体供給手段を設けるとともに、上記一方の半円筒状空間部に冷却水を供給し得る冷却水供給管および他方の半円筒状空間部から冷却水を排出し得る冷却水排出管を具備したものであり、
また上記スートブロワ装置におけるボイラ室の壁部に、蒸気噴出管体をその管軸心回りで回転自在に支持するとともに、上記蒸気噴出管体と冷却水供給管および冷却水排出管とを回転継手手段を介して接続したものである。

さらに、本発明のスートブロワ装置の運転方法は、上述したスートブロワ装置の運転方法であって、
非スートブロー時には、冷却水を一方の半円筒状空間部に供給して他方の半円筒状空間部から排出させることにより蒸気噴出管体の冷却を行い、
スートブロー時には、
冷却水の供給を停止した後、流体供給手段を介して蒸気を内管に供給し蒸気噴出路から噴出させる方法であり、
また上述した運転方法における非スートブロー時には、冷却水を一方の半円筒状空間部に供給して他方の半円筒状空間部から排出させることにより蒸気噴出管体の冷却を行い、
スートブロー時には、
冷却水の供給を停止した後、蒸気噴出管体を回転させるとともに流体供給手段を介して蒸気を内管に供給し蒸気噴出路から噴出させる方法である。

このように、スートブロワ装置における蒸気噴出管体を二重管構造にするとともに、内筒と外筒との間の円筒状空間部に冷却水を供給し得るようにしたので、ボイラ室内が５００℃以上の高温であっても、蒸気噴出管体を保護することができる。つまり、ボイラ室内の温度が高い場合には、本来なら、長抜き差し型を配置する必要があったにも拘わらず、定置式のスートブロワ装置を設置することができるので、ボイラ室のスペースを広くする必要がない。

本発明の実施例に係るスートブロワ装置の全体構成を示す模式図である。 同スートブロワ装置の断面図である。 同スートブロワ装置の蒸気噴出管体の要部断面図である。 同スートブロワ装置の冷却流体供給手段の構成を示す要部断面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 図４のＢ−Ｂ断面図である。 図４のＣ−Ｃ断面図である。 図４のＤ−Ｄ断面図である。 図２のＥ−Ｅ矢視図である。

以下、本発明の実施例に係るスートブロワ装置およびその運転方法を図１〜図９に基づき説明する。
本実施例に係るスートブロワ装置およびその運転方法は、例えばごみ焼却炉の排ガス通路である煙道に設置されたボイラ部としてのエコノマイザに設けられた伝熱管群のスートブローを行うものとして説明する。

図１および図２に示すように、このスートブロワ装置１には、ごみ焼却炉（図示せず）における煙道２の一部として形成されたボイラ室３内に設けられた伝熱管群４の表面に蒸気を噴出させて当該表面に付着した煤などの付着物を落とすために、ボイラ室３の壁部でもある煙道２の壁部２ａに水平方向で挿入されて蒸気を噴出させる蒸気噴出管体５と、この蒸気噴出管体５にスートブロー用の蒸気およびパージ用空気を供給し得る流体供給手段７および冷却水などの冷却流体を供給し得る冷却流体供給手段８とが具備されている。

上記蒸気噴出管体５は、図２〜図８に示すように、壁部２ａへの取付側である基端側が開口されるとともにボイラ室３内である先端側が円形の閉塞材１２により閉塞されてその基端側開口部１１ａから蒸気が供給されるようにされた内管１１と、この内管１１を略全体に亘って覆うように設けられて当該内管１１との間で円筒状空間部（環状空間部とも言える）１３を有するように外嵌され且つ先端側が円形の閉塞材１５により閉塞された外管１４とから構成された二重管構造にされている。なお、閉塞材１２と外管１４との間にはスペーサ１６が４箇所に配置されており、また外管１４と内管１１との間の円筒状空間部１３の基端側は環状の閉塞材１７により閉塞されている。

そして、上記円筒状空間部１３は、その管軸方向で配置される一対の仕切板１８により上下に仕切られて一対の半円筒状空間部１３ａ，１３ｂが形成されるとともにこれら仕切られた両半円筒状空間部１３ａ，１３ｂの先端部分が仕切板１８が設けられていない連通部１３ｃとされ、両半円筒状空間部１３ａ，１３ｂは互いに連通されている。

さらに、この蒸気噴出管体５には、図３に示すように、内管１１に導かれた蒸気を外管１４の表面から噴出させる蒸気噴出路（蒸気噴出穴ともいえる）６が複数個形成されている。なお、この蒸気噴出路６は、伝熱管群４の管同士の間の位置となるように且つ円周方向で等角度おきに多数（複数個）設けられている。具体的に説明すれば、内管１１と外管１４との同一の対応箇所にはそれぞれ穴１１ｂ，１４ｂが形成されるとともに、これら両穴１１ｂ，１４ｂ同士が、例えば管状の連通材１９により互いに連通されている。なお、この連通材１９を設ける替わりに、耐熱合金などの溶接材料により肉盛り溶接により穴部としての蒸気噴出路６を形成してもよい。

ところで、上記蒸気噴出管体５は壁部２ａに回転可能に挿通されており、したがって上記流体供給手段７には、蒸気噴出管体５を回転させ得るとともに当該蒸気噴出管体５に蒸気およびパージ用の空気を供給し得る機能（機構）が具備されている。

すなわち、上記流体供給手段７は、図２に示すように、蒸気噴出管体５の内管１１の端部に設けられたフランジ２０にフランジ２２を介して接続されるとともに途中に被動歯車（例えば、平歯車が用いられる）２３が取り付けられた短管（接続管、駆動用管ともいえる）２１と、蒸気を下方から導き得る鉛直穴２５ａおよび当該鉛直穴２５ａに連通され且つ蒸気噴出管体５の内管１１に接続される短管２１を水平方向で挿入し得る水平穴２５ｂを有する弁箱２５と、この弁箱２５の水平穴２２ｂに挿入された弁座２６と、弁箱２５内に棒状ガイド部２７ａを介して水平方向で移動可能に配置されるとともにその先端に弁座２６を開閉自在な弁部２７ｂが設けられた弁体２７と、弁体２７の棒状ガイド部２７ａに取り付けられた弁部２７ｂを弁座２６に付勢するための付勢部材（図示しないが、例えばばね材などが用いられる）と、上記被動歯車２３に噛合する駆動歯車（ピニオンである）２８を減速機２９を介して回転させる電動機３０と、上記被動歯車２３の回転に連動して上記弁体２７を自動的に開閉させる開閉連動手段（開閉連動機構といえる）３１とから構成されている。

この開閉連動手段３１は、被動歯車２３が一回転した際に、カム機構を介して、その回転している間だけ弁体２７を開き、弁箱２５の鉛直穴２５ａに接続された蒸気供給管６１からの蒸気を内管１１内に供給し得るように構成されたものである。

すなわち、弁箱２５の側面には支持軸３２を介してＬ字形状のレバー３３が鉛直面内で揺動自在に設けられ、図２および図９に示すように、このレバー３３の一端部３３ａと弁体２７の棒状ガイド部２７ａとがアーム３４を介して連結されるとともに、このレバー３３の他端部３３ｂには上記被動歯車２３の内周部分に形成された円形状のカム面２３ａに案内されるカムフォロワ３５が設けられている。なお、カム面２３ａには切欠部２３ｂが設けられており、またレバー３３の他端側のカムフォロワ３５を被動歯車２３の外側（図９では下側）に付勢するための付勢部材として例えば引張ばね３６が弁箱２５とレバー３３の中間部とに亘って設けられている。

したがって、被動歯車２３が一回転すると、カム面２３ａの切欠部２３ｂに位置しているカムフォロワ３５がカム面２３ａに乗り上がり（図９の仮想線にて示す）、つまり引張ばね３６に抗してカムフォロワ３５が被動歯車２３の回転中心側に移動するため、レバー３３の一端部３３ａが後方に傾動する。レバー３３が後方に傾動すると、アーム３４を介して棒状ガイド部２７ａが後方に移動して弁部２７ｂが開かれ、したがって蒸気供給管６１から蒸気が内管１１内に流入することになる。なお、図示していないが、被動歯車２３すなわち蒸気噴出管体５が一回転すると、電動機３０が自動的に停止するように、リミットスイッチが設けられている。例えば、短管２１のフランジ２２に対応してリミットスイッチが設けられるとともに、フランジ２２にリミットスイッチ用の作動片が設けられている。

また、図１および図２に示すように、弁箱２５の水平穴２５ｂに対応する側部には空気を供給するための空気供給管６２が接続されており、その途中にはチェック弁（逆止弁である）６３が配置されて空気の圧力がクラッキング圧以上になると自動的にパージ用の空気が内管１１に流入するようにされている。なお、短管２１は弁座２６内に回転自在に挿入されているとともに、空気供給管６２は弁座２６内に連通されている。すなわち、短管２１が回転した場合でも、弁座２６は弁箱２５の水平穴２５ｂに固定されており、また空気供給管６２からの空気を供給し得るようにされている。

上記冷却流体供給手段８は、図２〜図８に示すように、回転する蒸気噴出管体５に冷却水などを供給するためのもので、外筒１４の表面に前後一対の軸受４１を介して筒状体４２が回転自在に設けられ、この筒状体４２の内面の前後位置には環状溝４３Ａ，４３Ｂがそれぞれ形成されるとともに、これら各環状溝４３Ａ，４３Ｂにそれぞれ連通する穴部４４Ａ，４４Ｂが形成されるとともに、これら穴部４４Ａ，４４Ｂにはそれぞれ短管部４６，４７が接続されている。

上記一方の短管４６には冷却水および空気を供給し得る冷却流体供給管４８が接続され、また他方の短管４７には冷却水および空気を排出し得る冷却流体排出管４９が接続されている。なお、図１に示すように、冷却流体供給管４８は冷却水供給管４８ａに空気供給管４８ｂが接続されたもので、それぞれ開閉弁５０Ａ，５０Ｂが設けられている。

そして、この蒸気噴出管体５によるスートブロー作業を自動的に行うための制御部５１が具備されている。
すなわち、この制御部５１は、スートブローを開始する際に、まず、空気供給管４８ｂに設けられた開閉弁５０Ｂを操作して空気を円筒状空間部１３に供給して冷却水をパージする指令を出力し、または所定時間経過後に、電動機３０を回転させる回転指令を出力するものであり、さらには、被動歯車２３が一回転したことを検出するリミットスイッチからの信号を検出した際には電動機３０を停止させるとともに、この後（スートブローの終了時に）、冷却水供給管４８ａの開閉弁５０Ａを開いて円筒状空間部１３内に冷却水を供給する供給信号を出力するものである。

なお、流体供給手段７および冷却流体供給手段８は、例えば煙道２の壁部２ａに連結材７１を介して取り付けられた支持ブラケット７２に支持されている。
上記構成において、スートブロワ装置の運転方法、言い換えれば、スートブロー作業について説明する。

スートブロー作業を行わない場合、つまり、非スートブロー作業時においては、冷却流体供給管４８より冷却水が円筒状空間部１３に供給されている。
すなわち、冷却水供給管４８ａより冷却水が一方（下方）の半円筒状空間部１３ａに供給されており、この冷却水は連通部１３ｃを介して他方（上方）の半円筒状空間部１３ｂに供給された後、冷却流体排出管４９より排出される。つまり、非スートブロー作業時に、蒸気噴出管体５は冷却され高温から保護されている。

次に、スートブロー作業を行う場合について説明する。
まず、開閉弁５０Ａを閉じて冷却水の供給を停止した後、開閉弁５０Ｂを開いて空気供給管４８ｂより空気を円筒状空間部１３に供給して冷却水を排出する。次に、タイマーにより一定時間経過すると（つまり、蒸気噴出管体５の温度がスートブロー蒸気温度以上に、例えば２００℃以上になると）、電動機３０により被動歯車２３を回転させる。被動歯車２３が回転すると、カム機構により弁部２７ｂが開き、蒸気供給管６１より蒸気が内管１１に供給されて、蒸気噴出路６から外側に噴出される。すなわち、伝熱管群４の表面に付着した煤などの付着物の除去が行われる。

蒸気噴出管体５が一回転すると、カム機構により弁部２７ｂが閉じられる。このとき、内管１１内の圧力が低下してチェック弁６３のクラッキング圧力よりも低くなると、チェック弁６３が開き、空気供給管６２より空気が内管１１に供給されて蒸気がパージされる。

そして、スートブロー作業が終わると、再び、冷却水が筒状体４２に供給され蒸気噴出管体５の冷却が行われる。
このように、スートブロワ装置における蒸気噴出管体５を二重管構造にするとともに、内筒１１と外筒１４との間の円筒状空間部１３に冷却水を供給し得るようにしたので、ボイラ室３内が５００℃以上の高温であっても、蒸気噴出管体５を保護することができる。つまり、ボイラ室３内の温度が高い場合には、本来なら、長抜き差し型を配置する必要があったにも拘わらず、定置式のスートブロワ装置を設置することができるので、ボイラ室３のスペースを広くする必要がない。具体的には、ボイラ室と建屋壁体との距離や、ボイラ炉芯間の距離を長くする必要がない。つまり、ボイラ装置（ボイラ部）のコンパクト化を図ることができる。

ところで、上記実施例においては、スートブローを開始する際に、冷却水を排出させた後、タイマーを用いて所定時間経過させることにより、蒸気噴出管体５の温度を所定温度に上昇させるように説明したが、例えば蒸気噴出管体５の表面に熱電対などの温度検出器を設けておき、その表面温度が所定温度（例えば、２００℃）以上になった場合に、蒸気噴出管体５を回転させるとともに蒸気を供給するようにしてもよい。

また、上記実施例においては、冷却水を円筒状空間部に下方から上方に流すとともに空気によりパージするように説明したが、逆に、上方から下方に流すようにして冷却水を重力により自然に排出させてパージを行わないようにしてもよい。

１ スートブロワ装置
２ 煙道
２ａ 壁部
３ ボイラ室
４ 伝熱管群
５ 蒸気噴出管体
６ 蒸気噴出路
７ 流体供給手段
８ 冷却流体供給手段
１１ 内管
１３ 円筒状空間部
１３ａ 半円筒状空間部
１３ｂ 半円筒状空間部
１３ｃ 連通部
１４ 外管
１８ 仕切板
２３ 被動歯車
２３ａ カム面
２５ 弁箱
２６ 弁座
２７ 弁体
２８ 駆動歯車
３０ 電動機
３１ 開閉連動手段
３３ レバー
３４ アーム
３５ カムフォロワ
４２ 筒状体
４８ 冷却流体供給管
４８ａ 冷却水供給管
４８ｂ 空気供給管
４９ 冷却流体排出管
５１ 制御部
６１ 蒸気供給管
６２ 空気供給管
６３ チェック弁

Claims (4)

1. ボイラ室内に設けられた伝熱管群の表面に蒸気を噴出させて当該表面に付着した煤などの付着物を落とすためのスートブロワ装置であって、
   ボイラ室の壁部に水平方向で挿入されて蒸気を噴出させる蒸気噴出管体を、蒸気が供給される内管と、この内管を円筒状空間部を有して外嵌された外管とから構成される二重管構造となし、且つ上記円筒状空間部を仕切板により上下に仕切るとともにこれら仕切られた両半円筒状空間部の先端部同士を連通させ、
   上記蒸気噴出管体に、内管に導かれる蒸気を外管の表面から噴出させる蒸気噴出路を複数形成し、
   上記内管の基端部に蒸気および空気を供給し得る流体供給手段を設けるとともに、上記一方の半円筒状空間部に冷却水を供給し得る冷却水供給管および他方の半円筒状空間部から冷却水を排出し得る冷却水排出管を具備したことを特徴とするスートブロワ装置。
2. ボイラ室の壁部に、蒸気噴出管体をその管軸心回りで回転自在に支持するとともに、上記蒸気噴出管体と冷却水供給管および冷却水排出管とを回転継手手段を介して接続したことを特徴とする請求項１に記載のスートブロワ装置。
3. 請求項１に記載のスートブロワ装置の運転方法であって、
   非スートブロー時には、冷却水を一方の半円筒状空間部に供給して他方の半円筒状空間部から排出させることにより蒸気噴出管体の冷却を行い、
   スートブロー時には、
   冷却水の供給を停止した後、流体供給手段を介して蒸気を内管に供給し蒸気噴出路から噴出させることを特徴とするスートブロワ装置の運転方法。
4. 請求項２に記載のスートブロワ装置の運転方法であって、
   非スートブロー時には、冷却水を一方の半円筒状空間部に供給して他方の半円筒状空間部から排出させることにより蒸気噴出管体の冷却を行い、
   スートブロー時には、
   冷却水の供給を停止した後、蒸気噴出管体を回転させるとともに流体供給手段を介して蒸気を内管に供給し蒸気噴出路から噴出させることを特徴とするスートブロワ装置の運転方法。

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