JP4953995B2 - クリンカ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、石炭ボイラで発生したクリンカ灰を排出して処理するクリンカ処理装置に関する。

従来から、石炭ボイラの未燃分をクリンカ灰として排出して処理するクリンカ灰処理装置がある（例えば、特許文献１参照）。このような装置または接続される周辺設備においては、クリンカ灰を処理するために気体や液体の流路となる配管や弁が、流体の仕様に応じてそれぞれ配置されている。このため、例えば、脱水槽などの設備における何らかのトラブルや装置の経年劣化などが生じた場合に、気体と液体とが同一流路上で混合してしまい、仕様がそれぞれ異なる弁などの専用機器が正常に動作しなくなる虞があった。

このような状況下において、周辺設備や専用機器などにおけるトラブルを未然に防ぐことができ、確実且つ迅速にメンテナンスを実施することができる環境や仕組みが望まれている。

特開平９−０７９５６１号公報

本発明はかかる事情に鑑み、周辺設備や専用機器のトラブルや経年劣化を迅速に把握して安全に維持管理することができるクリンカ処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の第１の態様は、石炭ボイラで発生したクリンカ灰を処理する設備と接続されてクリンカ灰を排出するアッシュゲートと、一方の部屋に導入される液体の圧力に応じてピストンが一方向に直線移動するとともに他方の部屋に導入される気体の圧力に応じて前記ピストンが反対方向に直線移動することにより前記アッシュゲートを開閉させるシリンダと、下部に液体が充填されるとともに上部に気体が充填され、しかも前記下部が前記シリンダの前記一方の部屋に連通されているタンクと、供給ラインを介して前記タンクの上部に気体を供給するとともに排気ラインを介して前記他方の部屋に充填されている気体を排気する一方、流路の切換えにより前記供給ラインを介して前記他方の部屋に気体を供給するとともに排気ラインを介して前記上部に充填されている気体を排気する切替弁と、前記シリンダの前記他方の部屋と前記切替弁とを連通する流路に侵入して残留する液体を前記流路から抜き出すドレン弁を有するとともに前記流路の途中から分岐させて配設されたドレン設備とを有することを特徴とするクリンカ処理装置にある。

かかる第１の態様では、シリンダ内部の気体が排気ラインから排気されている場合に、シリンダと切替弁の間の流路に残留する液体を抜き出すドレン設備が配設される。これにより、トラブルや経年劣化によってシリンダと切替弁の間の流路に液体が残留しても、残留する液体が切替弁に到達することを防止することができる。

本発明の第２の態様は、前記ドレン設備を配設する流路の一部をドレン設備側に凹形状となるように形成したことを特徴とする第１の態様に記載のクリンカ処理装置にある。

かかる第２の態様では、ドレン設備を配設する流路の一部が凹形状となる。これにより、シリンダと切替弁の間の流路に残留する液体がドレン設備側に溜まり易くなり、残留する液体が切替弁に到達することをより確実に防止することができる。

本発明の第３の態様は、前記切替弁の流路の切替および前記ドレン弁の開閉を制御する制御手段を有し、前記制御手段が、前記供給ラインを介して前記タンクの前記上部に気体を供給するとともに前記排気ラインを介して前記シリンダの前記他方の部屋から気体を排出するよう前記切替弁を制御しているときには、前記ドレン弁が開状態となるように制御する一方、前記供給ラインを介して前記他の部屋に気体を供給するとともに前記排気ラインを介して前記上部から気体を排出するよう前記切替弁を制御しているときには、前記ドレン弁が閉状態となるように制御するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリンカ処理装置にある。

かかる第３の態様では、アッシュゲートが閉止されていない状態又は供給ラインからタンクに対して液体が供給されている状態でドレン弁が開放される。これにより、シリンダからの気体の排気に伴って、残留する液体を確実にドレン設備から排出して処理することができる。

本発明の第４の態様は、前記制御手段は、前記切替弁の開閉動作と前記ドレン弁の開閉動作とを同期させるように制御することを特徴とする第３の態様に記載のクリンカ処理装置にある。

かかる第４の態様では、切替弁とドレン弁の開閉動作が同期する。これにより、アッシュゲートが閉止されていない状態又は供給ラインからタンクに対して液体が供給されている状態で確実にドレン弁を開放して、残留する液体を排出して処理することができる。

本発明の第５の態様は、前記ドレン設備から液体が排出したことを検知するセンサを設けたことを特徴とする第１〜４の何れか一つの態様に記載のクリンカ処理装置にある。

かかる第５の態様では、ドレン設備から排出した液体が検知される。これにより、ドレン弁又はドレン設備本体から漏水があった場合に、トラブルや経年劣化を迅速に把握して適切な対応を採ることで安全性を確保することができる。

本発明によれば、シリンダと切替弁との間の流路に残留する液体を抜き出すドレン設備を配設すると共に、ドレン設備から液体が排出したことを検知するようにしたため、周辺設備や専用機器のトラブルや経年劣化を迅速に把握して安全に維持管理することができるクリンカ処理装置を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、本実施形態の説明は例示であり、本発明は以下の説明に限定されない。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係るクリンカ処理装置のシステムを示す概略構成図である。なお、本実施形態では、供給ラインから供給される流体及び排気ラインから排気される流体として空気を想定しており、タンクの内部で作動する流体として水を想定している。

図１に示すように、クリンカ処理装置１は、クリンカ灰を排出するアッシュゲート１０が、図示しない石炭ボイラで発生したクリンカ灰を処理する設備（例えば、脱水槽）と接続されることで動作する。アッシュゲート１０は、シリンダ本体２０とロッド２１を介して接続されており、後述する供給ライン１０１から導入される流体の圧力の割合に応じてピストン２２が可変することで開閉する。具体的には後述するが、本実施形態では、供給ライン１０１から導入される気体によってピストン２２に空気圧又は水圧の何れかがかかるように構成されている。

シリンダ本体２０は、内部にピストン２２が組み込まれており、ピストン２２の両側には空間Ａ、Ｂが形成されている。これら空間Ａ、Ｂは、ピストン２２に設けられた図示しないパッキンにより、流体（気体又は液体）が空間Ａ、Ｂ側にそれぞれ漏れないように密閉されて区画されている。本実施形態では、後述する供給ライン１０１の流路に応じて空間Ａに気体、空間Ｂに液体が導入されるようになっている。このように、ピストン２２に空気圧又は水圧がかかることで、ピストン２２がシリンダ本体２０の内部で上下に可変する。上述したようなパッキンとしては、例えば、ゴムで形成されたリング部材などを挙げることができる。

ここで、気体を供給する供給ライン１０１と気体を排気する排気ライン１０２は、開閉動作によって気体の流路を制御する電磁弁４０を介して接続されている。電磁弁４０は、後述する制御手段からの指令に基づいて開閉されることで、シリンダ本体２０内に導入される気体の流路を切替える。

具体的には、電磁弁４０が通電した時（励磁状態）に開指令によって図示する開方向に供給ライン１０１が連通する一方、閉指令によって図示する閉方向に供給ライン１０１が連通する。すなわち、電磁弁４０に対する開指令によって、供給ライン１０１として水タンク３０に至る流路が形成されると共に、排気ライン１０２としてシリンダ本体２０内の空間Ａの気体を排気する流路が形成される。

一方、電磁弁４０に対する閉指令によって、供給ライン１０１及び排気ライン１０２が電磁弁４０の内部で流路が反転するように切替えられて、供給ライン１０１としてシリンダ本体２０内の空間Ａに至る流路が形成されると共に、排気ライン１０２として水タンク３０の上部に存在する気体を排気する流路が形成される。

上述のような流路構成により、電磁弁４０に対する開指令の出力により、水タンク３０の一端が供給ライン１０１と接続されると共に他端がシリンダ本体２０を介して排気ライン１０２と接続されることで、供給ライン１０１から供給される気体の供給量に応じて内部の作動水３１がシリンダ本体２０へ圧送されると同時に、シリンダ本体２０内の空間Ｂに作動水３１が導入されてピストン２２に水圧がかかることで、アッシュゲート１０が開いてクリンカ灰が排出される。このとき、空間Ａの気体は排気ライン１０２に押し出されて排気される。

一方、電磁弁４０に対する閉指令の出力により、シリンダ本体２０内の空間Ａ側が供給ライン１０１と接続されると共に空間Ｂ側が水タンク３０を介して排気ライン１０２と接続されることで、供給ライン１０１から供給される気体の供給量に応じてシリンダ本体２０内の空間Ａに気体が導入されてピストン２２に空気圧がかかることで、空間Ｂに存在する作動水３１が水タンク３０に戻されると同時に、アッシュゲート１０が閉まりクリンカ灰の排出も停止する。このとき、水タンク３０の上部に存在する気体は排気ライン１０２から排気される。

さらに、クリンカ処理装置１には、シリンダ本体２０から電磁弁４０に至る流路上に残留する流体を抜き出すドレン設備５０（点線で図示された箇所）が、シリンダ本体２０と電磁弁４０とを接続する流路１０３に配設されている。本実施形態では、シリンダ本体２０から電磁弁４０に至る流路上に残留する流体として、シリンダ本体２０から漏水した作動水を想定している。このようなドレン設備５０は、シリンダ本体２０と電磁弁４０との間の流路１０３に残留する流体を排出する排出ライン５１と、排出ライン５１を開閉するドレン弁５２とから構成されており、電磁弁４０の開閉動作に同期してドレン弁５２が開閉されるようになっている。本実施形態では、このようなドレン設備５０を設けることで、シリンダ本体２０から漏水した作動水を電磁弁４０に到達する前に排出して処理することができるため、例えば、漏水した作動水によって、気体用の電磁弁４０が腐食、誤動作、故障することを防止することができる。

なお、上述した電磁弁４０、ドレン弁５２、及びその他クリンカ処理装置１に係る各種制御は、図示しない制御手段により実行される。このような制御手段としては、各種制御信号に基づいて周辺設備や対象機器の全体あるいは一部の動作を制御することが可能な機能を持つものであればよく、例えば、一般的なマイクロプロセッサー及びメモリなどを具備する制御装置などが挙げられる。

ここで、具体的な制御手段について説明する。本実施形態では、制御手段の一つとして図２に示す制御回路がある。図２は、実施形態１に係るクリンカ処理装置の制御回路を示すブロック図である。

図２に示すように、制御回路６０は、シーケンス制御装置６１が電磁弁４０と接続されて、リレー６２を介してドレン弁５２に接続されることで構成されている。電磁弁４０は、励磁状態で開く（開放する）ように作動するコイルＡと、励磁状態で閉じる（閉止する）ように作動するコイルＢとを有している。電磁弁４０のコイルＡ及びコイルＢは、リレー６２を介してドレン弁５２のコイルＣと同期するように構成されており、電磁弁４０に対する電圧の印加状態に応じてドレン弁５２が開閉されて排出ライン５１が制御されるようになっている。

具体的には、図２に示すように、シーケンス制御装置６１からの制御信号に基づいて電圧が印加されて通電状態になると、開指令又は閉指令の出力によりコイルＡ側が開放する又はコイルＢ側が閉止するように作動すると同時に、リレー６２が動作して接点６３がオンされることでドレン弁５２が閉止するようにコイルＣが作動する。一方、シーケンス制御装置６１からの制御信号に基づいて電圧の印加が停止されて非通電状態になると接点６３がオフされて無励磁状態となり、電磁弁４０のコイルＡ側が閉止してコイルＢ側が開放するように作動すると共に、ドレン弁５２が開放するようにコイルＣが作動する。

このような制御回路６０により、本実施形態では、電磁弁４０に対する開指令が出力されて供給ライン１０１としてシリンダ本体２０内の空間Ｂに至る流路が形成されると、それに同期してドレン弁５２も開放されるように制御される。一方、電磁弁４０に対する閉指令が出力されて供給ライン１０１としてシリンダ本体２０内の空間Ａに至る流路が形成されると、それに同期してドレン弁５２も閉止するように制御される。すなわち、ドレン弁５２は、流路１０３が供給ライン１０１と連通していない状態でドレン弁５２が開放される一方、流路１０３が供給ライン１０１と連通している状態でドレン弁５２が閉止される。これにより、流路１０３に空気圧がかかった状態のとき、確実にドレン弁５２を閉止することができる。

また、他の制御手段として、例えば、ドレン設備５０から液体が排出したことを検知するセンサを設けるようにしてもよい。このようなセンサとしては、液体に対して反応するようなものであればよく、液体を検知した場合には、例えば、設備を制御する制御装置や設備を監視する監視装置などにその旨を伝達できる機能を持つものであればよい。また、設置場所はドレン設備５０から液体が排出したことを検知することができれば特に限定されない。これにより、ドレン設備５０からの漏水を迅速に把握して、例えば、ピストン２２に取り付けられているパッキンなどの経年劣化による漏水に適切に対応することができる。そして、例えば、クリンカ処理装置１で取り扱う液体（例えば、水または油）の種類に応じて適切な対応を採るようにすることでトラブルを未然に防ぐこともできる。

ここで、上述した制御手段に基づいてクリンカ処理装置１の制御処理について説明する。図３は、実施形態１に係るクリンカ処理装置の制御処理を示すフローチャートである。

図３に示すように、電圧の印加により電磁弁４０に対する開指令が出力されると（Ｓ１）、供給ライン１０１が図１に示す開方向に連通する。そして、供給ライン１０１から水タンク３０内に気体が導入されると、水タンク３０内の作動水３１がシリンダ本体２０側へ圧送されてアッシュゲート１０が開放されてクリンカ灰が排出される。そして、アッシュゲート１０が閉止されていないか否かが判断される（Ｓ２）。

ここで、アッシュゲート１０が閉止されていないと判断された場合（Ｓ２；Ｙｅｓ）には、ドレン弁５２に対する制御信号として開放指令が出力される（Ｓ３）。ドレン弁５２に対する開放指令が出力されると、ドレン弁５２が開放されて（Ｓ４）、流路１０３上に残留する液体が排出される（Ｓ５）。すなわち、アッシュゲート１０が閉止されていない状態では、ピストン２２がシリンダ本体２０内の空間Ａ側に押圧されている状態であることを意味しており、空間Ａ部の気体が流路１０３上に排気されている状態、つまり排気ライン１０２から空間Ａに対して圧力がかかっていない状態であることが確認された上でドレン弁５２が開放される。これにより、空間Ａ部の気体の排気に伴って、シリンダ本体２０と電磁弁４０とを接続する流路１０３上に残留する不必要な液体を排出して処理することができる。

本実施形態では、ステップＳ１の電磁弁４０に対する開指令とステップＳ４のドレン弁５２の開放はコイルの同期により、原則的には同一のタイミングとなるが、アッシュゲート１０に関するトラブルまたはその他制御系統などのトラブルにより、電磁弁４０に対する開指令に同期してドレン弁５２が開放されない場合を想定して、アッシュゲート１０の開閉状態を確認した後に再びドレン弁５２に対する開放指令を出力している。これにより、通電時に動作すべき弁を確実に動作させて、クリンカ処理装置１をより安全に維持管理することができる。

一方、電磁弁４０に対する閉指令が出力されると、供給ライン１０１が図１に示す閉方向に連通することで、供給ライン１０１からシリンダ本体２０内の空間Ａに対して気体が導入される。そして、ピストン２２がシリンダ本体２０内の空間Ｂ側に押圧されて、水タンク３０側に作動水３１が戻されることでアッシュゲート１０が閉止される。このとき、電磁弁４０に対する閉指令と同期してドレン弁５２は閉止する。そして、電圧の印加が停止されると、電磁弁４０及びドレン弁５２が元の状態に戻り、クリンカ処理装置１は停止する（Ｓ６）。

また、ステップＳ２において、アッシュゲート１０が閉止されている場合（Ｓ２；Ｎｏ）には、周辺設備や専用機器などの異常を予測してメンテナンス実施が指示される（Ｓ７）。また、上述したセンサがドレン設備５０から液体が排出したことを検知した場合（Ｓ１００）にも同様に、メンテナンス実施が指示されるようにしてもよい。これにより、各種機器または部品の経年劣化などの原因を迅速に把握して適切な対応を採ることで、トラブルを未然に防止することも可能となる。

以上説明したように、本実施形態では、シリンダ本体２０と電磁弁４０との間の流路１０３に残留する流体を外部に抜き出すドレン設備５０を配設するようにしたため、例えば、シリンダ本体２０内から作動水が漏水した場合であっても、その作動水が電磁弁４０に到達することを防止することができる。これにより、電磁弁４０の腐食、誤動作、及び故障などのトラブルを未然に防ぐことができるため、クリンカ処理装置１の安全性を確保することができる。また、ドレン設備５０にセンサを設けることで、ドレン弁５２またはドレン設備５０本体から漏水があった場合に、トラブルや経年劣化などの原因を迅速に把握して、メンテナンスや修理などの適切な対応を早期に採ることができる。例えば、ピストン２２のパッキンが劣化したことによる漏水を早期に発見することにより、トラブルを未然に防ぐことができる。

（他の実施形態）
上述した実施形態１では、ドレン設備５０を配設する流路１０３の一部を直線形状としたが、特にこれに限定されず、例えば、図４に示すようにドレン設備５０を配設する流路１０３Ａの一部がドレン設備５０側に対して凹形状（例えば、Ｕ字形状）となるように形成するようにしてもよい。この場合、漏れた水が溜まり易くなるため、ドレン設備５０から排出され易くすることができる。これにより、例えば、シリンダ本体２０から漏水した作動水が直ちに電磁弁４０に到達することを防止することができるため、クリンカ処理装置１Ａをより安全に維持管理することが可能となる。

また、上述した実施形態１では、ドレン設備５０に液体を検知するセンサを設けるようにしたが、特にこれに限定されず、例えば、気体を検知するセンサを設けるようにしてもよい。これにより、例えば、クリンカ処理装置１で扱いに注意を要するガスなどを使用する場合など、ドレン設備５０からのガスの漏洩を迅速に把握して適切な対応を採ることができるため、より安全に維持管理することができる。

実施形態１に係るクリンカ処理装置のシステムを示す概略構成図である。 実施形態１に係るクリンカ処理装置の制御回路を示すブロック図である。 実施形態１に係るクリンカ処理装置の制御処理を示すフローチャートである。 他の実施形態に係るクリンカ処理装置のシステムを示す概略構成図である。

符号の説明

１０ アッシュゲート
２０ シリンダ本体
２１ ロッド
２２ ピストン
３０ 水タンク
３１ 作動水
４０ 電磁弁
５０ ドレン設備
５１ 排出ライン
５２ ドレン弁
６１ シーケンス制御装置
６２ リレー
６３ 接点
１０１ 供給ライン
１０２ 排気ライン
１０３、１０３Ａ 流路

Claims (5)

1. 石炭ボイラで発生したクリンカ灰を処理する設備と接続されてクリンカ灰を排出するアッシュゲートと、
   一方の部屋に導入される液体の圧力に応じてピストンが一方向に直線移動するとともに他方の部屋に導入される気体の圧力に応じて前記ピストンが反対方向に直線移動することにより前記アッシュゲートを開閉させるシリンダと、
   下部に液体が充填されるとともに上部に気体が充填され、しかも前記下部が前記シリンダの前記一方の部屋に連通されているタンクと、
   供給ラインを介して前記タンクの上部に気体を供給するとともに排気ラインを介して前記他方の部屋に充填されている気体を排気する一方、流路の切換えにより前記供給ラインを介して前記他方の部屋に気体を供給するとともに排気ラインを介して前記上部に充填されている気体を排気する切替弁と、
   前記シリンダの前記他方の部屋と前記切替弁とを連通する流路に侵入して残留する液体を前記流路から抜き出すドレン弁を有するとともに前記流路の途中から分岐させて配設されたドレン設備とを有することを特徴とするクリンカ処理装置。
2. 前記ドレン設備を配設する流路の一部をドレン設備側に凹形状となるように形成したことを特徴とする請求項１に記載のクリンカ処理装置。
3. 前記切替弁の流路の切替および前記ドレン弁の開閉を制御する制御手段を有し、
   前記制御手段が、前記供給ラインを介して前記タンクの前記上部に気体を供給するとともに前記排気ラインを介して前記シリンダの前記他方の部屋から気体を排出するよう前記切替弁を制御しているときには、前記ドレン弁が開状態となるように制御する一方、前記供給ラインを介して前記他の部屋に気体を供給するとともに前記排気ラインを介して前記上部から気体を排出するよう前記切替弁を制御しているときには、前記ドレン弁が閉状態となるように制御するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のクリンカ処理装置。
4. 前記制御手段は、前記切替弁の開閉動作と前記ドレン弁の開閉動作とを同期させるように制御することを特徴とする請求項３に記載のクリンカ処理装置。
5. 前記ドレン設備から液体が排出したことを検知するセンサを設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載のクリンカ処理装置。

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