JP5695016B2 - 燃焼生成灰塊除去装置 - Google Patents

Description

この発明は、燃焼生成灰塊除去装置、特に、例えば、石炭焚き火力発電所におけるボイラ等の石炭燃焼設備に付着した石炭灰からなる燃焼生成灰塊を容易に安全かつ確実に除去することができる燃焼生成灰塊除去装置に関するものである。

例えば、石炭焚き火力発電所は、図９に示すように、石炭粉砕ミル２１によって石炭を微粉炭に粉砕し、この微粉炭を石炭燃焼設備としてのボイラの燃焼炉２２内に燃焼バーナー２３から噴射して、燃焼炉２２内に配管したボイラ水管２４内を流れる水を加熱し、得られた蒸気によりタービンを回して発電を行っている。なお、燃焼炉２２からの燃焼排ガスは、排煙脱硫装置２５および集塵機２６を介して煙突２７から大気に放散される。

このように、石炭焚き火力発電所のボイラは、燃焼炉２２内で微粉炭を燃焼させているので、ボイラ水管２４の外壁に石炭灰からなる燃焼生成灰が付着する。この燃焼生成灰は、ボイラの運転に伴って次第に成長して、硬く重量のある燃焼生成灰塊となる。ボイラ水管２４の外壁に燃焼生成灰塊が付着し、大きく成長すると、以下のような問題が生じる。

ボイラの定期検査は、燃焼炉２２内に足場を組んで行うが、定期検査時にボイラ水管２４の外壁等に付着した燃焼生成灰塊が落下して、作業員に当たり、重大な人身事故を引き起こすおそれがある。

そこで、この問題を解決すべくなされた燃焼生成灰塊除去方法の一例が特許文献１（特許第４０１１４４８号公報）に開示されている。以下、この燃焼生成灰塊除去方法を従来燃焼生成灰塊除去方法といい、図面を参照しながら説明する。

図１０は、従来燃焼生成灰塊除去方法に使用される発射装置を示す概略断面図である。

図１０に示すように、従来燃焼生成灰塊除去方法は、ボイラ等の石炭燃焼設備に溜まった３０から８０メッシュ程度の石炭灰からなる燃焼生成灰と水との混練物を成形型内に充填し、加圧し、乾燥させることにより直径６０ｍｍ程度の球形の燃焼生成灰ボール２８を成形し、モータにより一対のローラ２９が高速回転するよう構成された発射装置３０に燃焼生成灰ボール２８を供給し、燃焼生成灰ボール２８をローラ２９間に挟んで送り出すことにより燃焼生成灰ボール２８を石炭燃焼設備としてのボイラのボイラ水管の外壁に付着した燃焼生成灰塊に向けて１００から２００ｋｍ／ｈ程度の速度で発射し、かくして、燃焼生成灰ボール２８の衝突エネルギーにより燃焼生成灰塊をボイラ水管の外壁から脱落させて除去するものである。

ボイラ以外の石炭燃焼設備としての焼却炉や燃焼炉等においても、付着した燃焼生成灰塊を従来燃焼生成灰塊除去方法により除去することができる。

特許第４０１１４４８号公報

上記従来燃焼生成灰塊除去方法によれば、石炭燃焼設備に付着した燃焼生成灰塊を離れた場所からある程度、除去することは可能であるが、以下のような問題があった。

モータにより一対のローラ２９が高速回転するよう構成された発射装置３０により燃焼生成灰ボール２８を１００から２００ｋｍ／ｈ程度の速度で燃焼生成灰塊に向けて発射させるとなっている。

しかし、通常の硬式や軟式の野球ボールの場合には、このような速度でボールを発射させることは可能であるが、燃焼生成灰ボール２８は、野球ボールに比べて硬く、しかも、燃焼生成灰ボール２８とローラ２９とは点接触のために摩擦力が小さい。従って、１３０ｋｍ／ｈ程度の速度が限界でそれ以上の速度は望めないことが分かった。

このように、従来燃焼生成灰塊除去方法では、高速で燃焼生成灰ボール２８を発射できないと共に、燃焼生成灰ボール２８は、一対のローラ２９間から点接触により生じた摩擦力により発射されるので、燃焼生成灰ボール２８のコントロールが悪く、たとえ目標の燃焼生成灰塊に命中させることができても確実に燃焼生成灰塊を脱落させて除去することができない可能性があった。

従って、この発明の目的は、石炭焚き火力発電所におけるボイラ等の石炭燃焼設備に付着した石炭灰からなる燃焼生成灰塊を容易に安全かつ確実に除去することができる燃焼生成灰塊除去装置を提供することにある。

この発明は、上記目的を達成するためになされたものであって、下記を特徴とするものである。

請求項１に記載の発明は、石炭燃焼設備に付着した燃焼生成灰塊に向けて離れた場所からボールを発射させ、前記ボールの衝突エネルギーにより前記燃焼生成灰塊を前記石炭燃焼設備から脱落させて除去する燃焼生成灰塊除去装置であって、ノズルを備えた発射装置本体と、吸引装置とを備え、前記発射装置本体は、前記ノズル内に投入された前記ボールを、前記ノズルの前記ボールの発射方向上流側端部から送り込んだ圧縮空気により発射し、前記吸引装置は、前記ノズルに形成された吸引口から前記ノズル内に投入された前記ボールと前記上流側端部との間の前記ノズル内の空気を吸引して、前記ボールを前記ノズルの所定位置に保持する燃焼生成灰塊除去装置において、前記ボールは、無収縮セメントと砂と石灰との混合物からなっていることに特徴を有するものである。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ノズルの前記上流側端部内に圧縮ばねが設けられ、前記ボールは、前記吸引装置による空気の吸引により前記圧縮ばねの弾性力に抗して前記ノズルの前記上流側端部に移動し、前記ボールは、前記発射装置本体からの圧縮空気と前記圧縮ばねの復元力とによって、前記ノズルから発射されることに特徴を有するものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記ノズルの前記所定位置には、前記ボールと密着する弾性体が設けられていることに特徴を有するものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れかに記載の発明において、前記吸引口は、前記ノズルの壁面に複数個、形成され、複数個の前記吸引口は、環状通路にそれぞれ接続され、前記環状通路を介して空気が吸引されることに特徴を有するものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１から４の何れかに記載の発明において、前記発射ノズルの先端部は、湾曲していることに特徴を有するものである。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記発射ノズルは、前記発射ノズルの軸線回りに回転可能であることに特徴を有するものである。

請求項７に記載の発明は、請求項１から６の何れかに記載の明において、前記発射ノズルの先端には、前記ボールが当たる衝突板が前記ボールの発射方向に対して傾斜して取り付けられていることに特徴を有するものである。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記発射ノズルは、前記衝突板と共に、前記発射ノズルの軸線回りに回転可能であることに特徴を有するものである。

請求項９に記載の発明は、請求項１から８の何れか１つに記載の発明において、前記ボールは、表面に複数個の凹部が形成されていることに特徴を有するものである。

この発明によれば、石炭焚き火力発電所におけるボイラ等の石炭燃焼設備に付着した石炭灰からなる燃焼生成灰塊を容易に安全かつ確実に除去することができる燃焼生成灰塊除去装置を提供することができる。

この発明の燃焼生成灰塊除去装置を示す概略図である。 この発明の燃焼生成灰塊除去装置を示す部分概略断面図である。 この発明の別の燃焼生成灰塊除去装置を示す部分概略断面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 この発明の燃焼生成灰塊除去装置によりボールをボイラ内の燃焼生成灰塊に衝突させた説明図である。 先端部が湾曲したノズルを備えた、この発明の燃焼生成灰塊除去装置を示す概略図である。 先端に衝突板が取り付けられたノズルを備えた、この発明の燃焼生成灰塊除去装置を示す概略図である。 表面に凹凸が形成されたボールを示す正面図である。 石炭焚き火力発電所のボイラを示す概略断面図である。 従来燃焼生成灰塊除去方法に使用される発射装置を示す概略断面図である。

この発明の燃焼生成灰塊除去装置の一実施態様を、図面を参照しながら説明する。

図１は、この発明の燃焼生成灰塊除去装置を示す概略図、図２は、この発明の燃焼生成灰塊除去装置を示す部分概略断面図である。

図１および図２において、１は、燃焼生成灰塊除去装置の発射装置本体である。発射装置本体１は、ボール２を発射するノズル３を有し、ノズル３に形成された投入口３ａからノズル３内に投入されたボール２を、ノズル３のボール２の発射方向上流端から送り込んだ圧縮空気により発射する。ノズル３は、開閉バルブ４を介して圧縮空気源（図示せず）に接続されている。開閉バルブ４を瞬時に開閉することにより、ノズル３内に投入されたボール２は、圧縮空気によりノズル３から燃焼生成灰塊に向けて発射される。

ボール２は、径が３０ｍｍから８０ｍｍ程度、例えば、５０ｍｍの球状に形成され、市販の速乾、無収縮性のプレミックスモルタル（工場段階でセメントと砂とを予め混合したもの）からなっている。ボール２の発射速度は、１６０ｋｍ／ｈから２２０ｋｍ／ｈ程度、例えば、１９０から２２０ｋｍ／ｈ程度が良い。ボール２の発射速度は、圧縮空気の圧力を調整することにより容易に調整することが可能である。ボール２を圧縮空気により発射させることにより、従来燃焼生成灰塊除去方法のようなローラ式発射装置では得られなかった高速の発射速度を得ることができるとともに、ボール２をノズル３を通して発射させるために、ボール２のコントロールを格段に向上させることができる。この結果、ボール２を目標の燃焼生成灰塊に正確に命中させることができ、しかも、高速であるがゆえに確実に燃焼生成灰塊を脱落させて除去することができる。

ボール２の材質を無収縮セメントと砂との混合物にしたのは、ボール２の製造に際しては、無収縮セメントと砂と水との混合物を成形型内に充填し、加圧し、乾燥させるが、通常のセメントでは、乾燥後に収縮して所望径のボール２が得られない。これに対して、無収縮セメントを使用すれば、乾燥による収縮が最大限に抑えられるので、所望径のボール２が得られるからである。所望径のボール２を使用することによって、ボール２とノズル３との間の隙間を最小限に抑えることができるので、ボール２の発射速度を容易に調整することが可能となる。

ボール２の材質の重量配合比率の一例は、以下の通りである。

モルタル：１±０．１
珪砂 ：１±０．１
水 ：０．１８±０．２

なお、ボール２の材質を無収縮セメントと砂と石灰との混合物としても良い。石灰を入れると、ボールの成形性を維持したままボールの強度調整が容易に行える。

また、燃焼生成灰塊の硬さは、燃焼する石炭の種類により大きく変化し、特に、硬い燃焼生成灰塊に対しては、無収縮セメントと砂との混合物からなるボール２を使用しないと、燃焼生成灰塊を確実に脱落し、除去することができない。すなわち、上述した石炭灰からなる燃焼生成灰ボールは、無収縮セメントと砂との混合物からなるボール２に比べて強度が低く、硬い燃焼生成灰塊を確実に脱落し、除去することができない。

さらに、上述した石炭灰からなる燃焼生成灰ボールは、石炭灰が気泡を多く含んでいるので、石炭灰と水との混練物を加圧、成形してもボールを正確に球状に成形することができない。従って、石炭灰からなる燃焼生成灰ボールでは、ボールを圧縮空気によりノズルを通して高速度で発射させることはできない。

５は、吸引装置であり、ノズル３に形成された吸引口３ｂから、ノズル３内のボール２とノズル３の上流端との間のノズル３内の空気を吸引して、ボール２をノズル３の所定位置（Ｐ）に保持する。図２に示すように、所定位置（Ｐ）は、ボール２の径より小径に形成され、ボール２と密着するゴム等の弾性体６が取り付けられている。吸引装置５によりノズル３内の空気を吸引することによって、ボール２は、ノズル３の姿勢にかかわらず、ノズル３の所定位置（Ｐ）に保持されるので、ノズル３を水平より下方に向けてもボール２がノズル３から脱落するおそれはなくなる。

このように構成されている、この発明の燃焼生成灰塊除去装置により、例えば、石炭焚き火力発電所におけるボイラ水管に付着した石炭灰からなる燃焼生成灰塊を除去するには、図５に示すように、ボイラの燃焼炉７に設けられたのぞき窓８の近傍に燃焼生成灰塊除去装置の発射装置本体１を設置し、ノズル３をのぞき窓８から燃焼炉７内に挿入して、ボイラ水管９に付着した燃焼生成灰塊１０に向ける。この際、吸引装置５によりノズル３内の空気を吸引して、ボール２をノズル３の所定位置（Ｐ）に保持しておけば、ノズル３を水平より下方に向けてもボール２がノズル３から脱落するおそれはない。

そして、開閉バルブ４を開いてボール２を圧縮空気により高速度で発射させれば、ボール２は、燃焼生成灰塊１０に正確に衝突し、このときの衝突エネルギーによって、燃焼生成灰塊１０をボイラ水管９から容易かつ確実に脱落させて、除去することができる。しかも、燃焼生成灰塊１０の脱落、除去作業を離れた位置から行うことができるので安全である。

なお、図５に示すように、ノズル３の先端にレーザービーム照準器１１と炉内カメラ１２を取り付け、炉外にカメラモニター１３を設置すれば、燃焼生成灰塊１０の脱落、除去作業をより正確に行うことができるとともに、燃焼生成灰塊１０の脱落、除去作業の現状を確実に把握することが可能となる。

燃焼炉７に設けられたのぞき窓８の幅（Ｗ）は、通常、１００ｍｍ程度であるので、目標の燃焼生成灰塊１０の位置によっては、ノズル３を正確に燃焼生成灰塊１０に向けることができない場合がある。この場合には、図６に示すように、ノズル３の先端部を湾曲させたり、図７に示すように、ノズル３の先端にゴム製等の衝突板１４を取り付ければ、のぞき窓８の幅（Ｗ）が狭くても、ノズル３の発射口を正確に目標の燃焼生成灰塊１０に向けることができる。

ノズル３の先端部を湾曲させた場合、ノズル３をその軸線回りに回転可能とすれば、ノズル３の発射口の位置を変化させることができる。ノズル３の先端に衝突板１４を設けた場合でも、ノズル３をその軸線回りに回転可能とすれば、ノズル３の発射口の位置を変化させることができる。

のぞき窓８が設置されていない場合、あるいは、のぞき窓８が設置されていても、燃焼炉７に入って燃焼生成灰塊１０の脱落、除去作業を行うことが可能な場合には、燃焼生成灰塊除去装置を燃焼炉７内に搬入して、作業を行うこともできる。

なお、図８に示すように、ボール２の表面に、丁度、ゴルフボールの表面に形成されているディンプルのような凹部を形成すれば、ボール２が燃焼生成灰塊１０に衝突したときにボール２が燃焼生成灰塊１０に噛み込みやすくなるので、燃焼生成灰塊１０の脱落、除去効率が向上すると共に、ボール２の直進性を保持することができ、しかも、ボール２に回転を付与することによって、ボール２の曲がりを容易に制御することが可能となる。

図３に、この発明の別の燃焼生成灰塊除去装置を示す。図３において、図２と同一番号は、同一物を示す。

この発明は、ノズル３の上流側端部内に圧縮ばね１５が設けられたものから構成されている。この発明によれば、図２に示す発明と同様に、ボール２は、吸引装置５（図２参照）による空気の吸引により圧縮ばね１５の弾性力に抗してノズル３の上流側端部に移動するが、ボール２は、発射装置本体１からの圧縮空気と圧縮ばね１５の復元力とによって、ノズル３から発射される。これにより、より高速でボール２を発射することができるか、同じ発射速度で良いならば、圧縮ばね１５の復元力の分、圧縮空気量を減少させることができる。

この発明において、上記所定位置（Ｐ）は、吸引口３ｂの位置であり、ボール２は、吸引装置５による空気の吸引により圧縮ばね１５の弾性力に抗して、吸引口３ｂの位置にとどまる。なお、この発明においても、図２に示すように、ボール２の径より小径に形成した位置を所定位置（Ｐ）としても良い。

図４に示すように、吸引口３ｂをノズル３の壁面に複数個、形成し、複数個の吸引口３ｂを環状通路１６にそれぞれ接続し、環状通路１６を介して空気を吸引するようにしても良い。このようにすることによって、ノズル３内の空気を均一に吸引することができる。

以上説明したように、この発明によれば、ボール２を圧縮空気により燃焼生成灰塊１０に向けて発射させ、このときの衝突エネルギーにより燃焼生成灰塊１０を脱落させるによって、石炭焚き火力発電所におけるボイラ等の石炭燃焼設備に付着した石炭灰からなる燃焼生成灰塊１０を容易に安全かつ確実に除去することができる。

また、ノズル３内の空気を吸引して、ボール２をノズル３の所定位置（Ｐ）に保持することによって、ノズル３の姿勢にかかわらず、ノズル３からのボール２の脱落を防止することができる。

さらに、吸引装置５によりボール２を圧縮ばね１５の弾性力に抗してノズル３の上流側端部に移動させることによって、より高速でボール２を発射することができるが、同じ発射速度で良いならば、圧縮ばね１５の復元力の分、圧縮空気量を減少させることができる。

以上は、この発明を石炭焚き火力発電所におけるボイラ水管に付着した石炭灰からなる燃焼生成灰塊の除去に適用した場合であるが、石炭灰以外の燃焼生成灰の除去や塊焼却炉や燃焼炉等の他の燃焼設備に適用できることは勿論である。

１：発送装置本体
２：ボール
３：ノズル
３ａ：投入口
３ｂ：吸引口
４：開閉バルブ
５：吸引装置
６：弾性体
７：燃焼炉
８：のぞき窓
９：ボイラ水管
１０：燃焼生成灰塊
１１：レーザービーム照準器
１２：炉内カメラ
１３：カメラモニター
１４：衝突板
１５：圧縮ばね
１６：環状通路
２１：石炭粉砕ミル
２２：燃焼炉
２３：燃焼バーナー
２４：ボイラ水管
２５：排煙脱硫装置
２６：集塵機
２７：煙突
２８：燃焼生成灰ボール
２９：ローラ
３０：発射装置

Claims (9)

1. 石炭燃焼設備に付着した燃焼生成灰塊に向けて離れた場所からボールを発射させ、前記ボールの衝突エネルギーにより前記燃焼生成灰塊を前記石炭燃焼設備から脱落させて除去する燃焼生成灰塊除去装置であって、ノズルを備えた発射装置本体と、吸引装置とを備え、前記発射装置本体は、前記ノズル内に投入された前記ボールを、前記ノズルの前記ボールの発射方向上流側端部から送り込んだ圧縮空気により発射し、前記吸引装置は、前記ノズルに形成された吸引口から前記ノズル内に投入された前記ボールと前記上流側端部との間の前記ノズル内の空気を吸引して、前記ボールを前記ノズルの所定位置に保持する燃焼生成灰塊除去装置において、
   前記ボールは、無収縮セメントと砂と石灰との混合物からなっていることを特徴とする燃焼生成灰塊除去装置。
2. 前記ノズルの前記上流側端部内に圧縮ばねが設けられ、前記ボールは、前記吸引装置による空気の吸引により前記圧縮ばねの弾性力に抗して前記ノズルの前記上流側端部に移動し、前記ボールは、前記発射装置本体からの圧縮空気と前記圧縮ばねの復元力とによって、前記ノズルから発射されることを特徴とする、請求項１記載の燃焼生成灰塊除去装置。
3. 前記ノズルの前記所定位置には、前記ボールと密着する弾性体が設けられていることを特徴とする、請求項１または２に記載の燃焼生成灰塊除去装置。
4. 前記吸引口は、前記ノズルの壁面に複数個、形成され、複数個の前記吸引口は、環状通路にそれぞれ接続され、前記環状通路を介して空気が吸引されることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の燃焼生成灰塊除去装置。
5. 前記発射ノズルの先端部は、湾曲していることを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の燃焼生成灰塊除去装置。
6. 前記発射ノズルは、前記発射ノズルの軸線回りに回転可能であることを特徴とする、請求項５に記載の燃焼生成灰塊除去装置。
7. 前記発射ノズルの先端には、前記ボールが当たる衝突板が前記ボールの発射方向に対して傾斜して取り付けられていることを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の燃焼生成灰塊除去装置。
8. 前記発射ノズルは、前記衝突板と共に、前記発射ノズルの軸線回りに回転可能であることを特徴とする、請求項７に記載の燃焼生成灰塊除去装置。
9. 前記ボールは、表面に複数個の凹部が形成されていることを特徴とする、請求項１から８の何れか１つに記載の燃焼生成灰塊除去装置。

Images