JP3868655B2 - スートブロワ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ等の伝熱部や炉壁に付着する灰を噴流で吹き飛ばして除去するスートブロワに係わり、スートブロワのノズル部の構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
事業用ボイラや産業用ボイラ等燃焼炉を有する設備においては、燃焼過程で溶融した小さな粒子状の飛散物が伝熱部や炉壁に多く付着すると、ボイラの伝熱効率が低下する。さらに炉内の圧力損失が上昇し、ボイラの運用に支障をきたすようになる。炉内の圧力損失上昇は、管と管の隙間で灰が架橋(ブリッジ)を起こし、伝熱管群をすり抜ける流れの妨げになるからである。さらに、溶融灰付着物の組成によっては、伝熱管を腐食させるトラブルにもつながる。
【0003】
そのため、伝熱管の付着物を除去する手段として、一般には長尺の管体(ランスチューブと呼ばれる)に気流を噴出する部材であるノズルを設けたスートブロワを伝熱管付近に設置し、定期的に蒸気もしくは圧縮空気を噴射して、付着物を吹き飛ばすようにしている。
【0004】
しかしながら最近では、真空残渣油や超重質油など液体燃料が一段と多様化し、劣質化の方向へ進んでいる。また石炭焚の場合も、多炭種運用となり、溶融温度の低い鉱物(灰分)を多く含む石炭が頻繁に使用されるようになったために、伝熱管の汚れの問題が無視できなくなってきた。特に高温部の伝熱面においては、灰粒子が溶融し、付着物の付着力も強い。そのため、従来型のスートブロワでは、伝熱面に強く付着した灰の除去が難しくなってきている。
【0005】
付着物の除去率を向上させるためには、噴射気体の噴射圧力を高めればよいが、ノズルの噴出口径が同じ場合には噴射気体の消費量が増大するので、噴射気体が蒸気である場合には、ボイラの効率を低下させるので不経済である。一方、ノズルの口径を小さくして噴射圧力を高めると、蒸気消費量は増えないが、スートブロワのノズル自体の寿命が熱応力の繰り返し作用によって短くなるという問題があるし、蒸気のリーク対策(シール構造)も多重で複雑なものにしなければならない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
図10は、従来技術に係るスートブロワのノズル部を描いたものである。この構造における問題点は、噴流の拡散が早いこと、言い換えれば、軸方向への貫通力あるいは衝突時の威力の衰えが早いことである。したがって、管群の奥まったところまで噴流の威力が届かず、結局、灰除去効果が不充分である。
【0007】
一方、図11の(1)及び(2)は、それぞれ軸方向断面図ないし炉外からの視図であって、先行技術に係るスートブロワのノズル部を描いたものである。図10に示したノズルの問題を解決する構造としている。噴流の乱れを抑制しているので、軸方向の貫通力が大きく、管群の深い部位まで噴流の威力が到達する。一方、この技術には、耐久性に関する問題がある。ノズルの先端部つまり環状延設部2dが円筒状でランス本体より突き出ているため、ウォールボックス(炉壁に設けた収納用のスペース)の深い位置までは抜き出せない。したがって、炉内からの熱にさらされ、熱衝撃によってき裂が生じることもあり、寿命が短く、予防保全用のコストがかかるという問題がある。
【0008】
本発明の目的は、上記した問題を解決し、灰除去性能の向上と耐久性向上を同時に達成できる新規なスートブロワを提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は主として次のような構成を採用する。
【0010】
長尺の円筒体であるランスの内部に高圧気体を供給し、ランスの先端近くに設けたノズルから気体を吹き出し、吹き出した噴流を衝突させることによって、燃焼炉又は熱回収装置に付着した灰を除去するスートブロワにおいて、
前記気体を吹き出すノズルの噴出口出口の外周に環状凹部を設け、前記噴出口出口と環状凹部の外殻形状を前記ランスの外表面形状に合致させ、前記ランスの軸方向端部の凹部を前記ランスの円周方向端部の凹部よりも深く形成することで前記環状凹部は前記ノズルの外周方向に対して環状浅凹部と環状深凹部を交互に配列するように構成し、前記環状深凹部からの気流流入が前記吹き出した噴流とほぼ並行に流れるスートブロワ。
【0011】
また、前記スートブロワにおいて、前記ノズルの環状凹部の断面を、略円弧状の形状とするスートブロワ。
【0012】
また、前記スートブロワにおいて、前記環状凹部は、略180度の対向位置で等しく且つ略90度の隣接位置で異なるように、前記凹部深さを変化させて、前記噴流に旋回成分を生じないようにするスートブロワ。
【0013】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態に係るスートブロワについて、図面を用いて以下説明する。ここで、1はランス、2はノズル、2Acは環状凹部、2Acsは環状浅凹部、2Acdは環状深凹部、2aは蒸気流入部、2bは噴出部、2dは円筒状延設部、3は蒸気、4は噴流、6sは浅凹部からの気流流入、6dは深凹部からの気流流入、αは回転・前進(及び後退)運動、δは灰除去部の奥行き長さ、をそれぞれ表す。
【0014】
図1は、本発明の実施形態に係るスートブロワ先端部における構造を断面図として描いたものである。先端を封止した細長い円筒体であるランス1に、ノズル2を2個設ける。ランス1の円周方向に対しては180°離れた位置に、そしてランス1の軸方向に対しては前・後方向に位置をずらして配設する。
【0015】
灰除去用の媒体は蒸気3であり、ランス1の内部を通じて供給され、両ノズル2から高速の噴流4として吹き出す。ランス1は、作動時には、回転しながら前進あるいは後退運動をして、ボイラ内の伝熱管に蒸気噴流を吹き付ける。非作動時には、ランス1は炉内へと引き出され、先端のノズル部は、ボイラの炉壁に設けたウォールボックス内に収納されるようになっている。
【0016】
図2の(1)は、本実施形態の特徴であるノズルの構造を、ランス1の半径方向断面図として描いたものである。また図2の(2)は、このノズルの構造を、ランス1の軸方向断面図として描いたものである。本実施形態になるノズル2Aは、まずその噴出部2bの周囲に環状凹部2Acを設けている。この環状凹部の断面形状は略円弧形である。
【0017】
先行技術である図11の(1)及び(2)では、この環状凹部2Aの外周に円筒状延設部2d(本図では破線で記述)を設けていたが、本発明では円筒状延設部を、ランス1の外表面の形状すなわち円筒体の側面形に合わせるように「切断」する形状としている。したがって、見かけ上は、環状凹部2Aの深さは、先行技術のそれよりも浅くなる。このようにすれば、ランス1においてノズル部の突き出しが無くなるため、ウォールボックスへの収納が容易になる。
【0018】
図3は、ノズル部を火炉側からの視図としてランスを描いたものである。環状凹部2Acは、ランス1の軸方向(図中に矢印で記述)に対しては相対的に深くなり、またランス1の周方向(図中に矢印で記述)に対しては相対的に浅くなる。環状凹部2Acは、このように、ノズル2Aの円周方向に対して、浅い凹部と深い凹部が90°ピッチで交互に配列する、という状態になる。
【0019】
図5は、ランス1の半径方向(横)断面としてノズル部を描き、ノズル部における流動形態を模式的に示したものである。ランス1の円周方向へいくほど環状凹部は浅くなるので、ここでは環状浅凹部2Acsと記した。この環状浅凹部を通り噴流4へ流入する浅凹部からの気流流入6sは、凹部が浅いために曲がりが小さい。したがって、ノズル2Aの出口近くでは、界面を通じての噴流4への流入は、相対的に急勾配になる。すなわち、次に比較対象として図6に示すような「噴流4と並行に流れる」状態とは異なる流れとなる。
【0020】
図6は、ランス1の軸方向(縦)断面として、ノズル部における流動形態を模式的に描いたものである。ランス1の軸方向に対しては、環状凹部が相対的に深い(図5と比較して)ので、ここでは環状深凹部2Acdと表記した。環状深凹部2Acdを通る流れ、すなわち深凹部からの気流流入6dは曲がりが大きく、見かけ上はUターン状となり、ノズル2Aの出口近傍では、噴流4とほぼ並行に流れるようになる。この流れは、先の図5における形態とは大きく異なるものである。
【0021】
図5及び図6における現象を、火炉側からノズル出口を視るようにして描いたのが図7である。ノズル2Aの周方向に対して、深凹部からの気流流入6dと浅凹部からの気流流入6sが、90°ピッチで交互に配列するようになる。ノズル2Aの噴出口においてこのような流れが実現すると、噴流4の軸方向の慣性力が下流まで強く維持され、灰除去効果が高まる。
【0022】
比較的除去しにくい灰が多量に付着しやすい重質油焚きボイラの横置き管群5では、図8に示すように、灰除去部の奥行き長さδで評価する。この奥行長さδが大きな方が、灰の除去効果が高いと判断される。
【0023】
図9は、従来技術(図10)、先行技術(図11の(1)及び(2))ないし本発明の実施形態(図1〜図3)に対して、各スートブロワの灰除去性能を比較したものである。縦軸の灰除去部の奥行き長さδは、従来技術(図10)における灰除去部の奥行長さδ*で割ることにより無限化した。従来技術(図10)の結果は、δ/δ*=1となる。
【0024】
これに対して、円筒延設部をノズル出口に設けた先行技術では、δ/δ*=4.20と、大幅に灰除去効果が高まったことが認められる。本発明の場合はδ/δ*=4.17であり、高い性能を示す先行技術に比べて、何ら孫色の無いことが分かる。先行技術と本発明実施形態を比べて、同じ灰除去性能であれば、円筒状延設部を無くし、最小限の環状凹部の構造と機能を残したまま、熱衝撃から保護する構造として耐久性を高めた本発明実施形態の方が有利と言える。
【0025】
図2に示す実施形態では、ランス内の媒体(蒸気)流通部へノズルの入口部が突き出して、さらに段状になっているので、入口部でよどみや渦が生じ易い。この渦がノズルから噴き出る噴流の乱れや拡散に強くかかわっている。
【0026】
図4に示すのは、本発明の他の実施形態である。ノズル入口における段部を無くし、スートブロワ一用の媒体をノズルにスムーズに流入させるようにしたものである。この実施形態では、図1及び図2の実施形態に比べると、3%ではあるが、ノズルにおける圧力損失が低下する。
【0027】
以上説明したように、本発明は、次のような構成例と機能乃至作用を奏するものを含むものである。
【0028】
ジェットを吹き出すノズルの噴出口出口の外周に環状のくぼみを設け、さらにくぼみの外側を、ジェットの噴出方向に突き出すように延設する。単なる延設であれば、この延設部はランスの軸に対して円筒状に突き出る形状となるが、この円筒開口部を、同じように円筒形であるランスの表面で切断するような形状とする。したがって、環状のくぼみは、ランスの軸方向端部で相対的に深くなる。一方、ランスの円周方向端部の環状くぼみは相対的に浅くなる。
【0029】
このようにすることで、まず環状のくぼみの作用によって、噴流の旋回は抑制され、噴流の軸方向に対する慣性力が高まる。また、形状の改善によって、ノズルの円筒延設部の突出が無くなるため、ランス先端部をウォールボックスの奥部へ引き込むことが可能になる。
【0030】
また、ノズルの周方向に対して、噴出口の出口まわりにおける環状くぼみの深さが異なり、しかもこのくぼみの深さは2パターンであり、向かい合う位置(180°ピッチ)で等しく、となり合う位置(90°ピッチ)で異なるようにしているので、ノズルから吹き出す際にジェットの旋回成分が生まれず、ジェットは軸方向の下流に至っても拡散が抑制される。このようにして、下流まで慣通力が維持されるので、伝熱管列の奥まった部位までジェットの勢いが強く作用し、灰を除去できるようになる。
【0031】
さらに、ノズル噴出孔周囲の円筒状延設部の開口端がランスの表面とほぼ同じ形をしているので、ランスのチューブを炉壁に設けたウォールボックスの奥部へ容易に収納できるため、熱衝撃が緩和され、スートブロワの構造健全性を長く維持できるようになる。
【0032】
【発明の効果】
本発明を具体化したスートブロワをボイラに適用した場合、生じる効果は以下のようになる。
【0033】
(1)灰除去の効率が向上する。
【0034】
(2)上記(1)の効果に関連し、スートブロワ用として使用する蒸気量を減らすことができるので、ボイラの効率維持に貢献できる。
【0035】
(3)上記(1)の効果に関連し、スートブロワの作動回数を減らすことができるため、スートブロワの熱疲労を軽減できる。
【0036】
(4)ボイラの炉壁に設けるウォールボックスにおいて、より奥まった位置へスートブロワのノズル部を引き込める。このようにすると、熱衝撃を軽減できる。したがって、スートブロワのノズル部における構造健全性を、長く維持できるようになる。
【0037】
(5)上記(1)の効果に関連し、スートブロワの設置箇所を減らせる。要するに、ボイラプラントの操作が簡便になる。
【0038】
(6)上記(1)の効果に関連し、スートブロワ用の媒体として、より低圧の蒸気でも十分に使用に耐えうるようになり、ボイラの効率維持に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係るノズルを装着するスートブロワの断面図である。
【図2】スートブロワのノズル部の断面図である。
【図3】本スートブロワのノズル部の構造を示す図である。
【図4】本発明の他の実施形態に係るノズルを装着するスートブロワの断面図である。
【図5】本発明の実施形態に係るスートブロワのノズル部における噴流及び気流の流れ現象を説明する図である。
【図6】本発明の実施形態に係るスートブロワのノズル部における噴流及び気流の流れ現象を説明する図である。
【図7】本発明の実施形態に係るスートブロワのノズル部における噴流及び気流の流れ現象を説明する図である。
【図8】本発明を実施したことによる効果を説明する図である。
【図9】本発明を実施したことによる効果を説明する図である。
【図10】従来技術におけるスートブロワの構造図である。
【図11】先行技術におけるスートブロワの構造図である。
【符号の説明】
1 ランス
2 ノズル
2Ac 環状凹部
2Acs 環状浅凹部
2Acd 環状深凹部
2a 蒸気流入部
2b 噴出部
2d 円筒状延設部
3 蒸気
4 噴流
6s 浅凹部からの気流流入
6d 深凹部からの気流流入
α 回転・前進(及び後退)運動
δ 灰除去部の奥行き長さ
Claims (4)
- 長尺の円筒体であるランスの内部に高圧気体を供給し、ランスの先端近くに設けたノズルから気体を吹き出し、吹き出した噴流を衝突させることによって、燃焼炉又は熱回収装置に付着した灰を除去するスートブロワにおいて、
前記気体を吹き出すノズルの噴出口出口の外周に環状凹部を設け、
前記噴出口出口と環状凹部の外殻形状を前記ランスの外表面形状に合致させ、前記ランスの軸方向端部の凹部を前記ランスの円周方向端部の凹部よりも深く形成することで前記環状凹部は前記ノズルの外周方向に対して環状浅凹部と環状深凹部を交互に配列するように構成し、
前記環状深凹部からの気流流入が前記吹き出した噴流とほぼ並行に流れる
ことを特徴とするスートブロワ。 - 請求項1に記載のスートブロワにおいて、
前記ノズルの環状凹部の断面を、略円弧状の形状とすることを特徴とするスートブロワ。 - 請求項1に記載のスートブロワにおいて、
前記環状凹部は、略180度の対向位置で等しく且つ略90度の隣接位置で異なるように、前記凹部深さを変化させて、前記噴流に旋回成分を生じないようにすることを特徴とするスートブロワ。 - 請求項1、2又は3に記載のスートブロワにおいて、
前記ランスの先端近傍の部位において、ランスの円周方向に対して180°離すとともに、前記ランスの長手方向に対して位置をずらして、前記ノズルを設置することを特徴とするスートブロワ。
Priority Applications (1)
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JP05741799A JP3868655B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | スートブロワ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP05741799A JP3868655B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | スートブロワ |
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JP3868655B2 true JP3868655B2 (ja) | 2007-01-17 |
Family
ID=13055084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05741799A Expired - Lifetime JP3868655B2 (ja) | 1999-03-04 | 1999-03-04 | スートブロワ |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3868655B2 (ja) |
-
1999
- 1999-03-04 JP JP05741799A patent/JP3868655B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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