JP2021076273A - 伝熱管のダスト除去装置 - Google Patents

Abstract

【課題】伝熱管に付着するダストを効果的に除去することができる伝熱管のダスト除去装置を提供する。【解決手段】伝熱管を第１伝熱管群５と第２伝熱管群６とに分ける。第１伝熱管群５は、地面と実質的に平行な直管部５ａと、ベンド部５ｂ，５ｃと、を有し、排ガスの流れが地面と実質的に垂直方向であるケーシング４の第１壁４−１を送入端部５ｄと送出端部５ｅが貫通するように構成される。第２伝熱管群６は、地面と実質的に平行な直管部６ａと、ベンド部６ｂ，６ｃと、を有し、ケーシング４の第１壁４−１に対向する第２壁４−２を送入端部６ｄと送出端部６ｅが貫通するように構成される。第１伝熱管群５と第２伝熱管群６を振動付与手段によって振動させる。【選択図】図３

Description

本発明は、伝熱管に付着する灰等のダストを除去する伝熱管のダスト除去装置に関する。

一般に、家庭ごみ等をはじめとする廃棄物を燃焼させて焼却する焼却炉の後段には、廃熱を回収するボイラが設けられる。ボイラには、過熱器、蒸発器、エコノマイザ等の伝熱管が設けられる。ボイラは、伝熱管の配置と排ガスの流れに応じて、テールエンド型のボイラ（図４、特許文献１参照）と縦型のボイラ（図５、特許文献２参照）に分類される。

図４に示すように、テールエンド型のボイラでは、伝熱管６１の直管部６１ａを地面と実質的に垂直に配置する。そして、ケーシング６２内の排ガスの流れを地面と実質的に平行にし、伝熱管６１の送入端部６１ｂと送出端部６１ｃをケーシング６２の天井部６２−１に固定し、ヘッダ６３，６４に接続する。

図５に示すように、縦型のボイラでは、伝熱管７１の直管部７１ａを地面と実質的に平行に配置する。そして、ケーシング７２内の排ガスの流れを地面と実質的に垂直にし、伝熱管７１の送入端部７１ｂと送出端部７１ｃをケーシング７２の壁７２−２に貫通させ、ヘッダ７３，７４に接続する。

ところで、ボイラの種類に関わらず、伝熱管に灰等のダストが付着すると、伝熱管の熱回収効率が低下する。そのため、伝熱管の熱回収効率を維持するために、ダストを除去する必要がある。

例えば、テールエンド型のボイラにおいて、伝熱管に付着したダストを除去するには、一般的にハンマリング装置が用いられる。すなわち、図４に示すように、伝熱管群６１（図４の紙面と直交方向に配列される伝熱管群）を図４の紙面と直交方向に延びる水平連結部材６５ａ，６５ｂによって連結する。そして、ハンマリング装置によって水平連結部材６５ａ，６５ｂに打撃を与えることで、伝熱管群６１を振動させ、伝熱管群６１に付着するダストを除去する。

一方、縦型のボイラにおいて、伝熱管に付着したダストを除去するには、一般的に伝熱管に向けて蒸気を噴射するスートブロワが用いられる。ただし、特許文献２には、スートブロワではなくハンマリング装置を用いた伝熱管のダスト除去装置が開示されている。すなわち、図５に示すように、伝熱管群７１（図５の紙面と直交方向に配列される伝熱管群７１）を図５の紙面と直交方向に延びる水平支持部材（図示せず）によって支持し、支持部材の一端部をケーシング７２の第１壁７２−１に固定し、支持部材の他端部をケーシング７２の第１壁７２−１に対向する第２壁（図５の紙面の奥側にある壁）に移動可能に支持し、第１壁７２−１にハンマリング装置７５を固定する。そして、ハンマリング装置７５によって第１壁７２−１に打撃を与えることで、支持部材と共に伝熱管群７１を振動させ、伝熱管群７１に付着するダストを除去する。

特開昭５９−１４２３９９号公報 特開２００６−２９２２６５号公報

しかしながら、従来の縦型のボイラの伝熱管のダスト除去装置（特許文献２に記載の伝熱管のダスト除去装置）においては、伝熱管７１の揺れ方にむらがあり、送入端部７１ｂと送出端部７１ｃが貫通する壁７２−２から遠い自由端部は揺れ易いものの、壁７２−２に近い固定端部は揺れにくいという課題があった。また、ダストが付着し易いのは、伝熱管７１の自由端部と固定端部との間の中央部であるところ、伝熱管７１の中央部を自由端部ほどは揺らすことができないため、ダストを除去しにくいという課題があった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、伝熱管に付着するダストを効果的に除去することができる伝熱管のダスト除去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に、本発明の一態様は、地面と実質的に平行な直管部と、ベンド部と、を有し、排ガスの流れが地面と実質的に垂直方向であるケーシングの第１壁を送入端部と送出端部が貫通する第１伝熱管群と、地面と実質的に平行な直管部と、ベンド部と、を有し、前記ケーシングの前記第１壁に対向する第２壁を送入端部と送出端部が貫通する第２伝熱管群と、前記第１伝熱管群と前記第２伝熱管群を振動させる振動付与手段と、を備える伝熱管のダスト除去装置である。

本発明によれば、伝熱管に付着するダストを効果的に除去することができる。

焼却炉とボイラの縦断面図である。 本発明の一実施形態のダスト除去装置の水平断面図である。 本実施形態のダスト除去装置の垂直断面図である。 従来のテールエンド型のボイラの水平断面図である。 従来の縦型のボイラの側面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の伝熱管のダスト除去装置を詳細に説明する。ただし、本発明の伝熱管のダスト除去装置は種々の形態で具体化することができ、明細書に記載される実施形態に限定されるものではない。本発明の実施形態は、明細書の開示を十分にすることによって、当業者が発明を理解できるようにする意図をもって提供されるものである。

図１は、本発明の焼却炉１とボイラ２の縦断面図である。焼却炉１は、例えば廃棄物焼却炉である。焼却炉１の後段には、ボイラ２が連設される。ボイラ２には、排ガスの流れを屈曲させる２つの変向部２１，２２が設けられる。変向部２１，２２によって、ボイラ２には排ガスの上流側から第１放射室１１、第２放射室１２、対流伝熱室１３が形成される。なお、焼却炉１内の廃棄物を燃焼した後に排出される排ガスは、第１放射室１１を下方から上方へ、第２放射室１２を上方から下方へ、対流伝熱室１３を下方から上方へ（地面と実質的に垂直方向に）流れる。

第１放射室１１と第２放射室１２のケーシングは、水冷壁から構成される。水冷壁は、排ガスからの放射熱を受けて蒸気を発生させる。対流伝熱室１３には、排ガスの上流側からスクリーン管３２、過熱器３４，３６，３８、エコノマイザ４２が設けられる。過熱器３４，３６，３８は、排ガスの上流側から２次過熱器３４、３次過熱器３６、１次過熱器３８、である。第１放射室１１と第２放射室１２の水冷壁で生成された蒸気は、１次過熱器３８、２次過熱器３４、３次過熱器３６の順に供給される。エコノマイザ４２は、排ガスとの熱交換により水を加熱する。エコノマイザ４２により加熱された加温水は、第１放射室１１と第２放射室１２の水冷壁に供給される。

ボイラ２の下流側には、別置エコノマイザ３が連接される。別置エコノマイザ３には、排ガスが上方から下方へ（地面と実質的に垂直方向に）流れる。別置エコノマイザ３には、エコノマイザ５１が設けられる。エコノマイザ５１により加熱された加温水は、エコノマイザ４２に供給される。

図２及び図３は、図１に示した対流伝熱室１３に配置される過熱器３４、３６、３８の伝熱管を示す。図２は対流伝熱室１３のケーシング４の水平断面図を示し、図３はケーシング４の縦断面図を示す。図２に示すように、ケーシング４は、横断面視で略四角状に形成される。ケーシング４の第１壁４−１と第２壁４−２が対向し、ケーシング４の第３壁４−３と第４壁４−４が対向する。

図３に示すように、ケーシング４には、排ガスが下方から上方に（地面と実質的に垂直方向に）流れる。ケーシング４の左右には、第１伝熱管群５と第２伝熱管群６が設けられる。第１伝熱管群５は、直管部５ａ、ベンド部５ｂ，５ｃ、送入端部５ｄ、送出端部５ｅを有する。直管部５ａは、地面と実質的に平行である。送入端部５ｄと送出端部５ｅは、ケーシング４の第１壁４−１を貫通し、ヘッダ７，８に接続される。図２に示すように、第１伝熱管群５は、水平方向に平行に配列された複数の第１伝熱管５−１から構成される。

図３に示すように、第２伝熱管群６は、第１伝熱管群５と左右対称である。第２伝熱管群６は、直管部６ａ、ベンド部６ｂ，６ｃ、送入端部６ｄ、送出端部６ｅを有する。直管部６ａは、地面と実質的に平行である。送入端部６ｄと送出端部６ｅは、ケーシング４の第２壁４−２を貫通し、ヘッダ９，１０に接続される。図２に示すように、第２伝熱管群６は、水平方向に平行に配列された複数の第２伝熱管６−１から構成される。

図２に示すように、複数の第１伝熱管５−１のそれぞれは、水平方向に延びる第１水平連結部材２３ａ，２３ｂによって連結される。図３に示すように、第１水平連結部材２３ａ，２３ｂは、第１伝熱管群５の最上部と最下部に配置される。第１水平連結部材２３ａ，２３ｂは、第１伝熱管群５の自由端部（ベンド部５ｂの近傍）に配置される。ベンド部５ｃは、ケーシング４の第１壁４−１の外側に出ている。

図２に示すように、第１伝熱管群５と同様に、第２伝熱管群６は、水平方向に延びる第２水平連結部材２４ａ，２４ｂによって連結される。図３に示すように、第２水平連結部材２４ａ，２４ｂは、第２伝熱管群６の最上部と最下部に配置される。第２水平連結部材２４ａ，２４ｂは、第２伝熱管群６の自由端部（ベンド部６ｂの近傍）に配置される。ベンド部６ｃは、ケーシング４の第２壁４−２の外側に出ている。

図３に示すように、第１伝熱管群５それぞれのベンド部５ｂ又はその近傍は、垂直方向に延びる第１垂直連結部材２５によって連結される。言い換えれば、ベンド部５ｂは、第１垂直連結部材２５によって束ねられる。

第１伝熱管群５と同様に、第２伝熱管群６それぞれのベンド部６ｂ又はその近傍は、垂直方向に延びる第２垂直連結部材２６によって連結される。言い換えれば、ベンド部６ｂは、第２垂直連結部材２６によって束ねられる。

図２に示すように、第１水平連結部材２３ａ，２３ｂの一端部は、ケーシング４の第３壁４−３の外側に突出する。第１水平連結部材２３ａ，２３ｂの一端部には、上下２つの第１ハンマリング装置２７ａ，２７ｂが取り付けられる。第１ハンマリング装置２７ａ，２７ｂは、第１水平連結部材２３ａ，２３ｂに打撃を与える。第１ハンマリング装置２７ａ，２７ｂは、例えばエアーノッカーである。エアーノッカーは、内部にピストンを有し、エアーの圧力によってピストンがベースプレートを打撃するように構成される。エアーノッカーの他にハンマーを打ち付けるハンマー式のハンマリング装置を用いてもよい。第１ハンマリング装置２７ａ，２７ｂと第１水平連結部材２３ａ，２３ｂが第１伝熱管群５を振動させる第１振動付与手段を構成する。

第１水平連結部材２３ａ，２３ｂと同様に、第２水平連結部材２４ａ，２４ｂの一端部は、ケーシング４の第３壁４−３の外側に突出する。第２水平連結部材２４ａ，２４ｂの一端部には、上下２つの第２ハンマリング装置２８ａ，２８ｂが取り付けられる。第２ハンマリング装置２８ａ，２８ｂは、第２水平連結部材２４ａ，２４ｂに打撃を与える。第２ハンマリング装置２８ａ，２８ｂは、例えばエアーノッカーである。第２ハンマリング装置２８ａ，２８ｂと第２水平連結部材２４ａ，２４ｂが第２伝熱管群６を振動させる第２振動付与手段を構成する。

以上に、本実施形態のダスト除去装置の構成を説明した。本実施形態のダスト除去装置によれば、以下の効果を奏する。

第１ハンマリング装置２７ａ，２７ｂが第１水平連結部材２３ａ，２３ｂに打撃を与えると、第１伝熱管群５が振動する。揺れの大きさは、第１伝熱管群５の自由端部が最も大きい。ダストが付着し易いのは、ケーシング４の中央部にある第１伝熱管群５の自由端部であるので、第１伝熱管群５に付着するダストを効果的に除去することができる。第２伝熱管群６も同様である。

振動付与手段を第１振動付与手段と第２振動付与手段とに分けるので、第１伝熱管群５と第２伝熱管群６のそれぞれを効果的に振動させることができる。

第１伝熱管群５それぞれのベンド部５ｂ又はその近傍を第１垂直連結部材２５によって連結するので、第１ハンマリング装置２７ａ，２７ｂの個数を少なくすることができる。第２垂直連結部材２６も同様である。

第１伝熱管群５のベンド部５ｃがケーシング４の第１壁４−１の外側に出ているので、第１壁４−１によって第１伝熱管群５を支持することができる。第２伝熱管群６も同様である。

なお、本発明は上記実施形態に具現化されるのに限られることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で他の実施形態に変更可能である。

上記実施形態では、第１伝熱管群を第１振動付与手段によって振動させ、第２伝熱管群を第２振動付与手段によって振動させているが、第１伝熱管群と第２伝熱管群を１つの振動付与手段によって振動させてもよい。

上記実施形態では、第１伝熱管群の上下に２つの第１水平連結部材・第１ハンマリング装置を設けているが、１つの第１水平連結部材・第１ハンマリング装置を設けてもよい。第２水平連結部材と第２ハンマリング装置も同様である。

上記実施形態では、伝熱管が過熱器である例を説明したが、伝熱管はエコノマイザや蒸発器でもよい。ケーシングの壁は水冷壁でもよい。

４…ケーシング
４−１…第１壁
４−２…第２壁
５…第１伝熱管群
５−１…第１伝熱管
５ａ…直管部
５ｂ…ベンド部
５ｃ…ベンド部
５ｄ…送入端部
５ｅ…送出端部
６…第２伝熱管群
６−１…第２伝熱管
６ａ…直管部
６ｂ…ベンド部
６ｃ…ベンド部
６ｄ…送入端部
６ｅ…送出端部
２３ａ，２３ｂ…第１水平連結部材
２４ａ，２４ｂ…第２水平連結部材
２５…第１垂直連結部材
２６…第２垂直連結部材
２７ａ，２７ｂ…第１ハンマリング装置
２８ａ，２８ｂ…第２ハンマリング装置

Claims (5)

1. 地面と実質的に平行な直管部と、ベンド部と、を有し、排ガスの流れが地面と実質的に垂直方向であるケーシングの第１壁を送入端部と送出端部が貫通する第１伝熱管群と、
   地面と実質的に平行な直管部と、ベンド部と、を有し、前記ケーシングの前記第１壁に対向する第２壁を送入端部と送出端部が貫通する第２伝熱管群と、
   前記第１伝熱管群と前記第２伝熱管群を振動させる振動付与手段と、を備える伝熱管のダスト除去装置。
2. 前記振動付与手段は、
   前記第１伝熱管群側に設けられ、前記第１伝熱管群に振動を付与する第１振動付与手段と、
   前記第２伝熱管群側に設けられ、前記第２伝熱管群に振動を付与する第２振動付与手段と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の伝熱管のダスト除去装置。
3. 前記第１振動付与手段は、
   水平方向に延び、前記第１伝熱管群を連結する第１水平連結部材と、
   前記第１水平連結部材に打撃を与える第１ハンマリング装置と、を備え、
   前記第２振動付与手段は、
   水平方向に延び、前記第２伝熱管群を連結する第２水平連結部材と、
   前記第２水平連結部材に打撃を与える第２ハンマリング装置と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の伝熱管のダスト除去装置。
4. 前記第１振動付与手段は、
   垂直方向に延び、前記第１伝熱管群それぞれの直管部及び／又はベンド部を連結する第１垂直連結部材を備え、
   前記第２振動付与手段は、
   垂直方向に延び、前記第２伝熱管群それぞれの直管部及び／又はベンド部を連結する第２垂直連結部材を備えることを特徴とする請求項３に記載の伝熱管のダスト除去装置。
5. 前記第１伝熱管群の左右両側の前記ベンド部の一方が前記ケーシングの前記第１壁の外側に出ていて、
   前記第２伝熱管群の左右両側の前記ベンド部の一方が前記ケーシングの前記第２壁の外側に出ていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の伝熱管のダスト除去装置。

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