JP3040574B2 - 鋼球散布式除煤装置 - Google Patents

鋼球散布式除煤装置

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JP3040574B2
JP3040574B2 JP4023735A JP2373592A JP3040574B2 JP 3040574 B2 JP3040574 B2 JP 3040574B2 JP 4023735 A JP4023735 A JP 4023735A JP 2373592 A JP2373592 A JP 2373592A JP 3040574 B2 JP3040574 B2 JP 3040574B2
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勝昭 槙野
節美 落合
博 宮本
隆司 坂本
裕一 向井
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、鋼球散布式除煤装置、
特に配管の摩耗防止のために適用される鋼球減速器に関
する。
【0002】
【従来の技術】石炭焚ボイラーの排ガスエコノマイザ等
のように煤塵を含むガスが流れる熱交換器においては、
伝熱管表面に付着する煤等を鋼球散布により除去する装
置が種々提案されている。図15はそのような装置の一
例を示す全体系統図である。この図において、(1)は
熱交換器本体ケーシング、(2)は伝熱管群、(3)は
ガス入口、(4)はガス出口、(5)は鋼球輸送装置、
(6)は鋼球供給装置、(7)は鋼球配管、(8)は鋼
球分散器をそれぞれ示す。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記鋼球散布式除煤装
置において、広い面積を有する伝熱管群(2)に鋼球を
均一散布するためには、鋼球分散器(8)を多数設け、
小さく分割された範囲内を連続的あるいは間欠的に散布
する方式が採用される。この時1台の鋼球供給装置
(6)から多数の鋼球分散器(8)へ鋼球を輸送する鋼
球配管(7)においては、その傾斜角度が互いに異なる
ため、各鋼球分散器(8)に対する鋼球衝突速度も異な
り、その結果飛散範囲も違っきて、均一散布性が損われ
る。また、この鋼球配管(7)の曲り部においては、鋼
球の衝突により配管材料が減肉摩耗するという問題も引
き起こされる。
【0004】そこで、傾斜した鋼球配管(7)と鋼球分
散器(8)との間に鋼球を減速する手段を設けて、鋼球
分散器(8)へ衝突する速度を均一化すると同時に、
鋼球を減速する手段の下流で鋼球配管(7)の曲り部の
減肉が実用上問題とならない程度まで、鋼球を減速させ
る必要がある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記従来の課
題を解決するために、鋼球供給器と鋼球分散器との間に
鋼球減速器を備え、同鋼球減速器が、内部に斜下方に傾
斜した複数の鋼球減速板を交互に相対向させて配置して
構成されたことを特徴とする鋼球散布式除煤装置;上記
鋼球減速器が、縦型円筒状の本体と同本体の上部内周接
線方向に接続された鋼球流入管とを具えたことを特徴と
する鋼球散布式除煤装置;または上記鋼球減速器が、内
部に複数の棒状体を千鳥状に配置して構成されたこと特
徴とする鋼球散布式除煤装置を提案するものである。
【0006】
【作用】本発明によれば、鋼球を複数の傾斜減速板や複
数の棒状体に繰返し衝突させたり、流入管や円筒状容器
の内壁面を遠心力によりスムーズに滑落させたりして、
徐々にエネルギを失わせることができるので、減速器自
体の減肉摩耗は殆どなく、鋼球供給器から流出した鋼球
が鋼球分散器に供給される前に効果的に減速して鋼球分
散器で均一に分散される。
【0007】
【実施例】図1は本発明の第1実施例に適用される減速
器の構造を示す縦断側面図、図2は図1のII−II水平断
面図である。本実施例では、傾斜した鋼球配管(図示せ
ず)の出口に縦型円筒状の本体(11)を有する鋼球減
速器(10)を設置する。この本体(11)の内部に
は、斜下方に傾斜した複数の鋼球減速板(12)が交互
に相対向させて配置されている。鋼球流入管(13)か
ら入った鋼球(9)は、図3に示されるように、本体
(11)の内壁面および減速板(12)と衝突を繰り返
しながら、方向を転換すると同時に運転エネルギーが吸
収され、出口より排出されて、鋼球分散器(図15の符
号(8))に導かれる。
【0008】鋼球は、その耐摩耗性の点から、通常ショ
ア硬度90度前後のものが使用される。このような鋼球
が傾斜配管を滑落したのち、これを配管出口で減速させ
るには、通常は柔らかな材料に衝突させて、鋼球の運動
エネルギーを相手材料の変形エネルギーとして吸収させ
ることが考えられるが、その場合には相手材料が減肉摩
耗することになるので、耐久性に欠ける。そこで本実施
例では、滑落した鋼球を硬い材料と繰り返し衝突させる
ことによって、鋼球の運動エネルギーを少しずつ吸収さ
せるものである。
【0009】今、鋼球と衝突する材料との反撥係数をR
(=衝突後の速度/衝突前の速度)、最初の衝突速度を
V m/s、衝突回数をN回とすれば、 衝突直前の運動エネルギーは E1 =mV2 、 減速器出口の運動エネルギーは E2 =mV2 2N となる。例えばV=10 m/s,R=0.8,N=7の時
には、E2 /E1 =0.04,つまり運動エネルギーは
4%まで減少する。
【0010】次に本実施例の効果を確認するために行な
った試験について述べる。図4は試験装置の全体図であ
り、第1の試験条件は次のとおりである。
【0011】 流入管(13)および本体(11)の内径 100mm 減速板(12)の枚数 2,3枚 減速板の間隔P 50,100mm 板の重なり量D 0,10mm 板の硬化処理 ショア硬度70度 鋼球量 4000kg/hr 鋼球径 5mm 鋼球の落下高さH 2m 流入管の傾斜角度 θ1 =75° 鋼球流入速度 6・3m/s 上記条件で、減速後の流下初速度を測定した結果、図5
に示される結果を得た。図5中のa,b,…,fは〔表
1〕のとおりである。これらから、減速板は3枚、板の
間隔は50mmのものが減速効果が大きいことが判明し
た。
【0012】
【表1】
【0013】次に、〔表1〕中減速効果の最も良いdの
条件で、落下高さを種々変えてテストを行なったとこ
ろ、図6の結果を得た。これによれば、本実施例の装置
は、落下高さにほとんど関係なく、極めて効果的である
ことがわかる。上記のとおり、本実施例においては、減
速器として減速効果が大きく、かつ減速器自体が摩耗減
肉しにくい構造・材料として、鋼球が直接衝突する減速
材には硬化処理した金属板を階段状に設けるとともに、
その取付ピッチや枚数を適正値に保つことにより、鋼球
のすり抜けやショートパスを防止して、減速効果を高め
たものである。
【0014】次に図7は本発明の第2実施例に適用され
る減速器の構造を示す斜視図、図8は同じく平面図であ
る。本実施例の減速器(20)は、縦型円筒状の本体
(21)と同本体(21)の上部内径接線方向に接続さ
れた曲り管(鋼球流入管)(22)とを具えている。
【0015】図15に示す鋼球供給装置(6)より供給
された鋼球(9)は、鋼球配管(7)を落下して供給さ
れる。しかる後この鋼球(9)は曲り管(22)に達
し、縦型円筒状の本体(21)に導かれる。鋼球(9)
は、鋼球配管(7)内においては底面を滑落するが、曲
り管(22)に達すると、遠心力により徐々に外側の管
内側面に移行して滑行するようになる。本体(21)に
達した鋼球は、曲り管(22)の管側面を滑落してお
り、本体(21)内に移行しても、その側面を旋回す
る。その後重力により下方に落下し、次の鋼球分散器
(8)に供給される。
【0016】粉粒体の空気輸送においては、その輸送過
程で少なからずエロージョンが発生する。特に管路の曲
り部あるいは衝突部で激しい。鋼球の場合には、その形
状が球状であるから、直線部はもちろん曲り部において
も、その流路が連続しておりさえすれば、そのエロージ
ョンは軽いことが確認されている。しかしながら鋼球も
滑降するだけでなく衝突する場合は、その衝突角度にも
よるが、エロージョン量は、非常に大きくなる。本実施
例では鋼球供給装置(6)から鋼球配管(7)を経て、
円筒状の本体(21)に至る部位に曲り管(22)を配
し、鋼球(9)を連続的に本体(21)の内壁部に導く
ので、鋼球はどこにも衝突することなく、曲り管(2
2)や本体(21)の内壁面を滑落し、エロージョンを
生じさせる心配はない。すなわち、鋼球供給装置(6)
から鋼球配管(7)を落下して行く時、鋼球(9)は配
管の下面を滑落する。したがって、その鋼球配管(7)
を直接縦型円筒状の本体(21)に接続すると、それに
衝突する部位を生じる。曲り管(22)はこれを防止し
たものである。
【0017】一方、鋼球を伝熱管群へ均一に散布するた
めにも、鋼球落下速度を減少させる必要がある。本実施
例では、落下して来た鋼球が円筒状の本体(21)の内
壁面を旋回滑降する間に落下エネルギーが消耗し、これ
が鋼球分散器(8)に供給される。
【0018】次に本実施例の効果を確認するために行な
った試験について述べる。図9は試験装置の全体図であ
る。直径5mmの鋼球を一定量の速度4000kg/hrで内
径100mmの傾斜配管を滑落させる時、配管と曲り管の
傾斜角度θ1 ,θ2 、配管の高さHを変えながら、鋼球
の排出速度Vを高速ビデオを使って測定した。その結果
は図10に示されるとおり、減速器がない時に比べ減速
器を設置すればVが大幅に低下することがわかった。な
お曲り管の傾斜角度θ2 は0°以上で採用可能であり、
その傾斜角が小さいほど効果は大きいことがわかった。
また、鋼球落下高さ3m、配管の角度45°、鋼球の供
給量4000kg/hrで連続テストを実施した結果、70
0時間(実機1年相当)のテスト後も、各部の減肉はわ
ずかで、充分実機で使用できることが判明した。
【0019】次に図11は本発明の第3実施例に適用さ
れる減速器の構造を示す斜視図である。本実施例の減速
器(30)は、傾斜した箱状の本体(31)の内部に複
数のロッド(棒状体)(32)を千鳥状に配置したもの
である。ロッド(32)としては硬化処理(例えば浸
炭、窒化など)した金属を用いる。
【0020】鋼球流入管(33)より入った鋼球は、減
速用のロッド(32)に衝突し、その後、図12に示さ
れるように方向転換と鋼球同士の衝突を繰り返しなが
ら、流出管(34)より減速状態で排出され、鋼球分散
器(図15の符号(8))に導かれる。なお、ロッド
(32)を千鳥状配置としたのは、鋼球がショートパス
するのを防ぐためである。
【0021】前記のように、硬度の高い鋼球を減速、望
ましくは降下速度零にするために、軟らかい材料に衝突
させて運動エネルギーを相手材料に吸収させると、相手
材料が減肉摩耗することになり、耐久性に欠ける。そこ
で本実施例では、滑落する鋼球を硬い金属ロッド(3
2)と衝突させ、この衝突を繰り返すことによって徐々
に減速してゆき、最終的に速度零に近い状態で排出させ
るのである。
【0022】次に本実施例の効果を確認するために行な
った試験について述べる。図13は試験装置の全体図で
ある。前記実施例と同様に、直径5mmの鋼球を一定量の
速度4000kg/hrで内径100mmの傾斜配管を滑落さ
せ、配管の角度θ1 と配管の高さHを変えながら、鋼球
の排出速度Vを高速ビデオを使って測定した。その結
果、図14に示されるように、減速器がない時に比べ、
減速器を設置すればVが大幅に低下すること、ならびに
傾斜角度に影響されないことがわかった。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、非常に簡単な構造で効
果的に鋼球を減速させることができ、ほぼ一定の落下速
度で鋼球分散器に供給することができる。したがって鋼
球分散器における均一分散性も飛躍的に向上し、伝熱管
群内の位置による除煤性能の変動やバラツキが極めて小
さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1実施例に適用される減速器
の構造を示す縦断側面図である。
【図2】図2は図1のII−II水平断面図である。
【図3】図3は上記第1実施例の作用を示す図である。
【図4】図4は上記第1実施例の試験装置の全体図であ
る。
【図5】図5は上記第1実施例の効果の一例を示す図で
ある。
【図6】図6は上記第1実施例の効果の他の例を示す図
である。
【図7】図7は本発明の第2実施例に適用される減速器
の構造を示す斜視図である。
【図8】図8は図7の平面図である。
【図9】図9は上記第2実施例の試験装置の全体図であ
る。
【図10】図10は上記第2実施例の効果を示す図であ
る。
【図11】図11は本発明の第3実施例に適用される減
速器の構造を示す斜視図である。
【図12】図12は上記第3実施例の作用を示す図であ
る。
【図13】図13は上記第3実施例の試験装置の全体図
である。
【図14】図14は上記第3実施例の効果を示す図であ
る。
【図15】図15は鋼球散布式除煤装置の例を示す全体
系統図である。
【符号の説明】
(1) 熱交換器本体ケーシング (2) 伝熱管群 (3) ガス入口 (4) ガス出口 (5) 鋼球輸送装置 (6) 鋼球供給装置 (7) 鋼球配管 (8) 鋼球分散器 (9) 鋼球 (10) 第1実施例の減速器 (11) 減速器本体 (12) 鋼球減速板 (20) 第2実施例の減速器 (21) 減速器本体 (22) 曲り管(鋼球流入管) (30) 第3実施例の減速器 (31) 減速器本体 (32) ロッド(棒状体)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 隆司 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工 業株式会社三原製作所内 (72)発明者 向井 裕一 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工 業株式会社三原製作所内 (72)発明者 藤池 宏 広島県三原市糸崎町5007番地 三菱重工 業株式会社三原製作所内 (56)参考文献 特開 昭54−151704(JP,A) 実開 昭62−136795(JP,U) 実開 平2−100090(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F23J 3/00 F28G 1/12

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼球供給器と鋼球分散器との間に鋼球減
    速器を備え、同鋼球減速器が、内部に斜下方に傾斜した
    複数の鋼球減速板を交互に相対向させて配置して構成さ
    れたことを特徴とする鋼球散布式除煤装置。
  2. 【請求項2】 鋼球供給器と鋼球分散器との間に鋼球減
    速器を備え、同鋼球減速器が、縦型円筒状の本体と同本
    体の上部内周接線方向に接続された鋼球流入管とを具え
    たことを特徴とする鋼球散布式除煤装置。
  3. 【請求項3】 鋼球供給器と鋼球分散器との間に鋼球減
    速器を備え、同鋼球減速器が、内部に複数の棒状体を千
    鳥状に配置して構成されたこと特徴とする鋼球散布式除
    煤装置。
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