JP4046632B2 - 媒吹装置及び媒吹装置用ノズルヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラー火炉壁のボイラーチューブを洗浄する火炉壁媒吹装置に係り、熱履歴、サーマルショック等によるノズルヘッドの焼損、亀裂を防止し長寿命を図る媒吹装置用ノズルヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は従来の技術に係る媒吹装置の説明図、図６は従来の技術に係る媒吹装置用ノズルヘッドの断面図、図７は従来の技術に係る二重構造の媒吹装置用ノズルヘッドの断面図である。
【０００３】
石炭焚きボイラー等の火炉壁に設置されたボイラーチューブは表面に灰等の燃焼生成物が付着し熱効率が低下する。そのため定期的に蒸気等の噴射媒体を噴射して付着物を除去し熱効率を回復するため、図５に示すように、火炉壁媒吹装置が設置されている（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
１は媒吹装置で、主として蒸気、圧縮空気等の噴射媒体１１を炉内１０の炉壁１４に設けられたボイラーチューブ１２に噴射するノズルヘッド３と噴射媒体１１を供給する供給管１３を備えたスイベルチューブ２と、スイベルチューブ２を炉内１０へ出し入れするためのラック１６とピニオン１７から構成された図示しない駆動装置から構成されている。１５はボイラーチューブ１２の表面に堆積した付着物である。
【０００５】
図６に示すように、スイベルチューブ２は内部に水蒸気，圧縮空気等の噴射媒体を供給する供給管１３と、先端に端面を半球状に封止し、円周面に噴射媒体１１を噴射させるノズル孔４を備えたノズルヘッド３から構成されている（例えば特許文献２参照。）。
【０００６】
媒吹装置１の除去作動は、スイベルチューブ２を後退させてノズルヘッド３を炉壁１４近傍で待機させておき、定期的（例えば３〜４回／日）にノズルヘッド３を炉内１０に挿入し、回転させながら噴射媒体１１をボイラーチューブ１２に吹き付けて堆積した付着物１５を除去している。除去終了後はスイベルチューブ２を再度後退させてノズルヘッド３を炉壁１４近傍まで炉内１０より引き出して待機させておく。
【０００７】
このような除去作動によって、ノズルヘッド３は、待機中は炉内１０からの輻射により６５０〜９５０℃に加熱され、炉内への挿入と同時に炉内の雰囲気温度１２００〜１３００℃に曝され、噴射媒体の噴射時には噴射媒体の温度（２５０〜４００℃）で急速に冷却される等複雑な熱履歴を受けると共にノズルヘッド３の内外で大きな温度差が生じる。このような除去作動を繰返すことにより、ノズルヘッド３は（１）高温および熱履歴による材料劣化（酸化、σ脆化、クリープ、熱疲労等）、（２）サーマルショックおよび材料劣化による亀裂が生じ、スイベルチューブ２の寿命が著しく低下していた。ノズルヘッド３に亀裂が生じたスイベルチューブ２は新しいスイベルチューブ２と交換するため、寿命の低下はスイベルチューブ２のコストアップと共に媒吹装置１のランニングコストへの影響も大であった。
【０００８】
上記のようなノズルヘッド３の熱履歴やサーマルショックによる損傷を防止する手段として、図７に示すように、１８はケーシングで、ノズルヘッド３に断熱材２０を介して被せて二重構造とし、同ケーシング１８の先端とノズルヘッド３の先端部との間に空間を設けて断熱材１９を充填し接続ビス２１でノズルヘッド３に取付けられているものが考案された。ケーシング１８は耐熱性および耐食性が優れた４０Ｎｉ−３３Ｃｒ−３Ａｌ鋼を使用し、断熱材１９、２０は１５００℃まで使用可能なセラミックファィバーを使用している。上記のような構造及び材料でノズルヘッド３を保護すればノズルヘッド３の寿命を延長させることが可能となった（例えば特許文献３参照。）。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−５５１５号公報（第２図）
【特許文献２】
特開平１１−１０８３０５号公報（第1図及び第２図）
【特許文献３】
特開２０００−６５３３７号公報（段落番号〔００１３〕及び第１図）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は，上記のような従来装置に対し、さらに、構造が簡素で、断熱材を使用しないで、安価な手段により耐熱性に優れた媒吹装置用ノズルヘッドを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、ボイラー炉内のボイラーチューブを洗浄するために円周面に備えたノズル孔より流体を噴射する媒吹装置用ノズルヘッドにおいて、前記ボイラー炉内からの輻射熱を遮蔽する輻射熱遮蔽手段を前記ノズルヘッドの外周に備えると共に、前記ノズルヘッドと前記輻射熱遮蔽手段との間に空間を設け、前記輻射熱遮蔽手段に前記ノズルヘッドより噴射される流体の導通する導通口を前記ノズル孔に対応させて設け、前記輻射熱遮蔽手段の端部に開口を設けたことを特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、ノズルヘッドを加熱するボイラー炉内からの輻射熱を遮蔽することができる。輻射熱遮蔽手段は輻射熱により加熱されるが、ノズルヘッドと輻射熱遮蔽手段との間に空間が設けられているため、ノズルヘッドの温度が輻射熱遮蔽手段からの伝熱により上がることが軽減又は防止される。
【００１４】
また、上記構成によれば、輻射熱遮蔽手段にノズルヘッドより噴射される流体の導通する導通口をノズル孔に対応させて設けたことにより、ノズルヘッドに輻射熱遮蔽手段を備えた状態で、ノズルヘッドより噴射される流体を遮ることなくボイラーチューブに噴射することができる。
【００１６】
また、上記構成によれば、ボイラー炉内の高温の流体を輻射熱遮蔽手段の内部に導入して流動させ、比較的低温のノズルヘッドの輻射に係る温度低下に対抗して内部を加温し、輻射熱遮蔽手段の肉厚方向の温度差を軽減させることができる。開口が存在しないで輻射熱遮蔽手段が閉じられている場合は内部温度がノズルヘッドにより低減され、輻射熱遮蔽手段の肉厚方向の温度差が大きくなり、輻射熱遮蔽手段の熱による材料劣化が早くなる。
【００１７】
また、上記課題を解決するために、請求項２に記載の本発明は、請求項１に記載の媒吹装置用ノズルヘッドにおいて、前記輻射熱遮蔽手段の端部を内側に湾曲させたことを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、輻射熱遮蔽手段の端部を内側に湾曲させて、ノズルヘッドに対して影を作ることにより、前記輻射熱遮蔽手段の端部の開口より入射する輻射熱を低減させることができる。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の媒吹装置用ノズルヘッドにおいて、前記輻射熱遮蔽手段に着脱手段を設けたことを特徴とする。
【００２０】
また、上記課題を解決するために、請求項４に記載の本発明は、請求項３に記載の媒吹装置用ノズルヘッドにおいて、前記着脱手段が螺子であることを特徴とする。
【００２１】
また、上記課題を解決するために、請求項５に記載の本発明は、請求項３に記載の媒吹装置用ノズルヘッドにおいて、前記着脱手段が溶接であることを特徴とする。
【００２２】
上記構成によれば、輻射熱遮蔽手段に着脱手段を設けたことにより、輻射熱を受け材料劣化した輻射熱遮蔽手段を容易に交換することができる。ノズルヘッドを交換する場合に比較して作業的にも、経済的にも有効である。着脱手段は螺子又は溶接であると、輻射熱遮蔽手段の交換が容易である。
【００２３】
また、上記課題を解決するために、請求項６に記載の本発明は、請求項１乃至５のいずれか一に記載の媒吹装置用ノズルヘッドにおいて、前記ノズルヘッドの端部の径を縮小し、前記輻射熱遮蔽手段の径をスイベルチューブと同等にしたことを特徴とする。
【００２４】
上記構成によれば、ノズルヘッドを小径とし輻射熱遮蔽手段の径をスイベルチューブと同一にしてコンパクトにすることができる。
【００２５】
また、上記課題を解決するために、請求項７に記載の本発明は、ボイラー炉内のボイラーチューブを洗浄するために流体を噴射する媒吹装置において、請求項１乃至６のいずれか一に記載の媒吹装置用ノズルヘッドを備えたことを特徴とする。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図に従って詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係るノズルヘッドの断面図、図２は本発明の実施の形態に係る除去作動中の状態にあるノズルヘッド近傍の説明図、図３は本発明の実施の形態に係る待機中のノズルヘッド近傍の説明図、図４は本発明の実施の形態に係るノズルヘッドの径を縮小した断面図である。なお、図１乃至図７において、同じ構成の部分には同一の符号を付し、それらについての重複する説明は省略する。
【００２７】
図１において、５はノズルヘッド３を囲繞した円筒状の輻射熱遮蔽壁で、輻射熱遮蔽壁５はノズルヘッド３への入熱を防止するため先端部を内側に湾曲させて湾曲部３１を形成し、また、輻射熱遮蔽壁５の肉厚方向の温度差を軽減するため端部開口部９を設けている。ノズルヘッド３と輻射熱遮蔽壁５の間は空間部３０で隔てられ、伝熱によるノズルヘッド３の温度上昇を低減している。そして、輻射熱遮蔽壁５の劣化時の交換を容易にするため、ねじ止め７および／または溶接８で温度の低いスイベルチューブ２に着脱できるように取付けられている。輻射熱遮蔽壁５の材質はノズルヘッド３と同様の耐熱金属で良く、特別な耐熱鋼を必要としない。
【００２８】
図２において、ノズルヘッド３は炉内に挿入された後、供給管１３からスイベルチューブ２内へ噴射媒体１１が供給され、回転しながら噴射媒体１１をノズル孔４、同ノズル孔４に対応させて設けた輻射熱遮蔽壁５の噴射開口部６からボイラーチューブ１２へ噴射させて付着物１５を除去する。その間ノズルヘッド３は輻射熱遮蔽壁５により周囲からの輻射熱による急激な温度上昇が防止され、サーマルショックが緩和される。また、輻射熱遮蔽壁５は端部開口部９からの高温流体の流入により内面が加熱されて肉厚方向の温度差が小さくなり熱応力が軽減している。
【００２９】
図３において、ボイラーチューブ１２の付着物の除去が終了するとスイベルチューブ２は炉外に引き出され、ノズルヘッド３も炉壁１４の近傍で待機する。その間ノズルヘッド３は輻射熱遮蔽壁５により炉内１０からの輻射による加熱を防止しノズルヘッド３の温度を６００℃以下に抑えることができる。
【００３０】
図４は輻射熱遮蔽壁５の取付けによりノズルヘッド３の大径化を避けるため、ノズルヘッド３を小径とし輻射熱遮蔽壁５の直径をスイベルチューブ２と同一にしてコンパクトにしたものである。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ボイラー炉内のボイラーチューブを洗浄するために円周面に備えたノズル孔より流体を噴射する媒吹装置用ノズルヘッドにおいて、前記ボイラー炉内からの輻射熱を遮蔽する輻射熱遮蔽手段を前記ノズルヘッドの外周に備えると共に、前記ノズルヘッドと前記輻射熱遮蔽手段との間に空間を設け、前記輻射熱遮蔽手段に前記ノズルヘッドより噴射される流体の導通する導通口を前記ノズル孔に対応させて設け、前記輻射熱遮蔽手段の端部に開口を設けたことにより、断熱材を使用しないで、炉内の輻射によるノズルヘッドの温度を低下させ高温および熱履歴による材料劣化（酸化、σ脆化、クリープ、熱疲労等）を抑制し、サーマルショックおよび材料劣化による亀裂を防止し、輻射熱遮蔽壁自身も先端開口部による熱応力軽減で寿命が長くなり、結果としてスイベルチューブの寿命を延長することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るノズルヘッドの断面図。
【図２】本発明の実施の形態に係る除去作動中の状態にあるノズルヘッド近傍の説明図。
【図３】本発明の実施の形態に係る待機中のノズルヘッド近傍の説明図。
【図４】本発明の実施の形態に係るノズルヘッドの径を縮小した断面図。
【図５】従来の技術に係る媒吹装置の説明図。
【図６】従来の技術に係る媒吹装置用ノズルヘッドの断面図。
【図７】従来の技術に係る二重構造の媒吹装置用ノズルヘッドの断面図。
【符号の説明】
３ ノズルヘッド
５ 輻射熱遮蔽壁
６ 噴射開口部
７ ねじ止め
８ 溶接
９ 端部開口部
３０ 空間部
３１ 湾曲部

Claims (7)

1. ボイラー炉内のボイラーチューブを洗浄するために円周面に備えたノズル孔より流体を噴射する媒吹装置用ノズルヘッドにおいて、前記ボイラー炉内からの輻射熱を遮蔽する輻射熱遮蔽手段を前記ノズルヘッドの外周に備えると共に、前記ノズルヘッドと前記輻射熱遮蔽手段との間に空間を設け、前記輻射熱遮蔽手段に前記ノズルヘッドより噴射される流体の導通する導通口を前記ノズル孔に対応させて設け、前記輻射熱遮蔽手段の端部に開口を設けたことを特徴とする媒吹装置用ノズルヘッド。
2. 前記輻射熱遮蔽手段の端部を内側に湾曲させたことを特徴とする請求項１に記載の媒吹装置用ノズルヘッド。
3. 前記輻射熱遮蔽手段に着脱手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の媒吹装置用ノズルヘッド。
4. 前記着脱手段が螺子であることを特徴とする請求項３に記載の媒吹装置用ノズルヘッド。
5. 前記着脱手段が溶接であることを特徴とする請求項３に記載の媒吹装置用ノズルヘッド。
6. 前記ノズルヘッドの端部の径を縮小し、前記輻射熱遮蔽手段の径をスイベルチューブと同等にしたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一に記載の媒吹装置用ノズルヘッド。
7. 請求項１乃至６のいずれか一に記載の媒吹装置用ノズルヘッドを備えたことを特徴とするボイラー炉内のボイラーチューブを洗浄するために流体を噴射する媒吹装置。

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