JP5695141B2 - 燃焼生成灰塊除去方法 - Google Patents

Description

この発明は、燃焼生成灰塊除去方法、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方法に関するものである。

例えば、石炭焚き火力発電所は、図６に示すように、石炭粉砕ミル１１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１２内に燃焼バーナー１３から噴射して、燃焼炉１２内に配管したボイラ水管１４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１２からの燃焼排ガスは、排煙脱硫装置１５および集塵機１６を介して煙突１７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１２内で微粉炭を燃焼させているので、ボイラ水管１４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１４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１２内に足場を組んで行うが、定期検査時にボイラ水管１４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７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７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メッシュ〜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１８を成形し、モータにより一対のローラ１９が高速回転するよう構成された発射装置２０に燃焼生成灰ボール１８を供給し、燃焼生成灰ボール１８をローラ１９間に挟んで送り出すことにより燃焼生成灰ボール１８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１００〜２００ｋｍ／ｈ程度の速度で発射し、かくして、燃焼生成灰ボール１８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、発射装置を設置するのぞき窓が十分に大きく、燃焼生成灰塊が硬くない等、条件が十分にそろえば、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１９が高速回転するよう構成された発射装置２０により燃焼生成灰ボール１８を１００〜２００ｋｍ／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が、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１８は、野球ボールに比べて硬く、摩擦係数が小さく、しかも、ボール１８とローラ１９とは点接触のためにさらに摩擦力が小さくなる。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１８を発射できないと共に、燃焼生成灰ボール１８は、一対のローラ１９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１８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方法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方法において、前記ボールを前記燃焼生成灰塊に向けられた発射ノズルから圧縮空気により発射させ、前記ボールの発射速度は、２１０ｋｍ／ｈから２２０ｋｍ／ｈの範囲内とし、前記ボールの圧縮強度は、２０Ｎ／ｍｍ²から２５Ｎ／ｍｍ²の範囲内とし、前記ボールを無収縮セメントと砂と石灰と水とを、重量比で１：１．５〜２．０：１．０〜１．５：１．２〜１．５の割合で混合して製造す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３に記載の発明は、請求項２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４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方法において、前記ボールを前記燃焼生成灰塊に向けられた発射ノズルから圧縮空気により発射させ、前記ボールの発射速度は、２１０ｋｍ／ｈから２２０ｋｍ／ｈの範囲内とし、前記ボールの圧縮強度は、２０Ｎ／ｍｍ ² から２５Ｎ／ｍｍ ² の範囲内とし、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５に記載の発明は、請求項４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６に記載の発明は、請求項１から５の何れか１つに記載の発明において、前記ボールは、表面に凹凸が形成されてい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１つに記載の発明において、前記発射ノズルを前記石炭燃焼設備の壁面に形成された開口内に挿入して、前記ボールを前記燃焼生成灰塊に向けて発射させ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方法を提供することができる。

この発明を実施するための燃焼生成灰塊除去装置を示す概略正面図である。 この発明を実施するための燃焼生成灰塊除去装置による燃焼生成灰塊の除去状態を示す概略平面図である。 先端部が湾曲した発射ノズルを備えた、この発明を実施するための燃焼生成灰塊除去装置を示す概略正面図である。 先端に衝突板が取り付けられた発射ノズルを備えた、この発明を実施するための燃焼生成灰塊除去装置を示す概略正面図である。 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。

この発明を実施するため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、この発明を実施するための燃焼生成灰塊除去装置を示す概略正面図である。

図１において、１は、燃焼生成灰塊除去装置の本体であり、後述するボール２の供給口３を有している。本体１には、外部から圧縮空気が供給されるようになっている。４は、開閉バルブであり、開閉バルブ４を瞬時に開閉することにより、圧縮空気が本体１の先端に取り付けられたノズル５内に送り込まれる。かくして、供給口３から本体１内に供給されたボール２は、圧縮空気によりノズル５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、無収縮セメントと砂との混合物からなり、無収縮セメントと砂と水とを、例えば、重量比で１：３〜６：０．７〜０．９、好ましくは、１：３：０．７の割合で混合して製造する。

ボール２の発射速度は、２１０ｋｍ／ｈから２５０ｋｍ／ｈの範囲内、好ましくは、２１０ｋｍ／ｈから２２０ｋｍ／ｈの範囲内が良い。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５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を含む混合物にしたのは、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潤滑剤を塗布した成形型内に充填し、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５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。

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、比較的圧縮強度の大きいボール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。ボールの圧縮強度は、１０Ｎ／ｍｍ²から３０Ｎ／ｍｍ²の範囲内、好ましくは、２０Ｎ／ｍｍ²から２５Ｎ／ｍｍ²の範囲内が良い。

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。

なお、燃焼生成灰塊が柔らかく圧縮強度の小さいボールが必要な場合は、ボール２の材質を無収縮セメントと砂と石灰とを含む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圧縮強度を弱くする調整が容易に行える。この場合、無収縮セメントと砂と石灰と水とを、重量比で１：１．５〜２．０：１．０〜１．５：１．２〜１．５、好ましくは、１：２：１．５：１．５の割合で混合して製造する。ボールの圧縮強度は、１０Ｎ／ｍｍ²から３０Ｎ／ｍｍ²の範囲内、好ましくは、１０Ｎ／ｍｍ²から２０Ｎ／ｍｍ²の範囲内が良い。

このように構成されている、この発明を実施するため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２に示すように、ボイラの燃焼炉６に設けられたのぞき窓７（開口）の近傍に燃焼生成灰塊除去装置の本体１を設置し、ノズル５をのぞき窓７から燃焼炉６内に挿入して、炉壁に配されたボイラ水管８に付着した燃焼生成灰塊９に向ける。ボイラ水管８としては、炉壁から離れた位置に配されている吊り下げボイラ水管８ａ等がある。

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９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９をボイラ水管８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９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。

また、図２に示すように、ノズル５の先端にレーザービーム照準器２１と炉内カメラ２２を取り付け、炉外にカメラモニター２３を設置すれば、燃焼生成灰塊９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９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６に設けられたのぞき窓７の幅（Ｗ）は、通常、１００ｍｍ程度であるので、のぞき窓７に挿入したノズル５の可動域は狭く、目標の燃焼生成灰塊９の位置によっては、ノズル５の中心線の延長上から燃焼生成灰塊９が外れる場合がある。この場合には、図３に示すように、ノズル５の先端部を湾曲させたり、図４に示すように、ノズル５の先端にゴム製等の衝突板１０を取り付ければ、のぞき窓７の幅（Ｗ）が狭くても、ボール２の飛行軌道を正確に目標の燃焼生成灰塊９に向けることができる。

なお、ノズル５の先端部を湾曲させた場合、ノズル５をその軸線回りに回転可能とすれば、ノズル５の発射口の位置を上下左右に３６０°変化させることができる。ノズル５の先端に衝突板１０を設けた場合でも、ノズル５をその軸線回りに回転可能とすれば、ノズル５の発射口の位置を変化させることができる。

さらに、ノズル５を伸縮可能とすれば、のぞき窓付近の障害物であるのぞき窓の閉止扉を避けてノズル５の発射口の位置を変化させることができるので、さらに確実にボール２を燃焼生成灰塊９に衝突させることができる。

なお、のぞき窓７が設置されていない場合、あるいは、のぞき窓７が設置されていても、燃焼炉６に入って燃焼生成灰塊９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６内に搬入して、作業を行うこともできる。

また、図５に示すように、ボール２の表面に凹凸部を形成すれば、ボール２が燃焼生成灰塊９に衝突したときにボール２が燃焼生成灰塊９に噛み込むので、燃焼生成灰塊９の脱落、除去効率が向上する。なお、ボール２の表面に形成する凹凸部は、ボール２の表面に突起を形成するか、あるいは、ボール２の表面に凹みを形成することによって形成される。

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：本体
２：ボール
３：供給口
４：開閉バルブ
５：ノズル
６：燃焼炉
７：のぞき窓
８：ボイラ水管
８ａ：ボイラ水管
９：燃焼生成灰塊
１０：衝突板
１１：石炭粉砕ミル
１２：燃焼炉
１３：燃焼バーナー
１４：ボイラ水管
１５：排煙脱硫装置
１６：集塵機
１７：煙突
１８：燃焼生成灰ボール
１９：ローラ
２０：発射装置
２１：レーザービーム照準器
２２：炉内カメラ
２３：カメラモニター

Claims (7)

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方法において、
   前記ボールを前記燃焼生成灰塊に向けられた発射ノズルから圧縮空気により発射させ、前記ボールの発射速度は、２１０ｋｍ／ｈから２２０ｋｍ／ｈの範囲内とし、前記ボールの圧縮強度は、２０Ｎ／ｍｍ²から２５Ｎ／ｍｍ²の範囲内とし、前記ボールを無収縮セメントと砂と石灰と水とを、重量比で１：１．５〜２．０：１．０〜１．５：１．２〜１．５の割合で混合して製造することを特徴とする燃焼生成灰塊除去方法。
2. 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に記載の燃焼生成灰塊除去方法。
3. 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２に記載の燃焼生成灰塊除去方法。
4. 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方法において、
   前記ボールを前記燃焼生成灰塊に向けられた発射ノズルから圧縮空気により発射させ、前記ボールの発射速度は、２１０ｋｍ／ｈから２２０ｋｍ／ｈの範囲内とし、前記ボールの圧縮強度は、２０Ｎ／ｍｍ ² から２５Ｎ／ｍｍ ² の範囲内とし、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燃焼生成灰塊除去方法。
5. 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４に記載の燃焼生成灰塊除去方法。
6. 前記ボールは、表面に凹凸が形成されていることを特徴とする、請求項１から５の何れか１つに記載の燃焼生成灰塊除去方法。
7. 前記発射ノズルを前記石炭燃焼設備の壁面に形成された開口内に挿入して、前記ボールを前記燃焼生成灰塊に向けて発射させることを特徴とする、請求項１から６の何れか１つに記載の燃焼生成灰塊除去方法。

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