JP6071220B2

JP6071220B2 - 排気煙突

Info

Publication number: JP6071220B2
Application number: JP2012057808A
Authority: JP
Inventors: 禎大和; 芳彦家田; 浩 ▲高▼橋; 池田　和史; 和史池田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2017-02-01
Anticipated expiration: 2032-03-14
Also published as: JP2013189941A

Description

本発明は、例えば、ガスタービンの排気ガスを排出する排気煙突を清掃する超音波清掃装置に関するものである。

一般的なガスタービンは、圧縮機と燃焼器とタービンにより構成されている。そして、空気ダクトから取り込まれた空気が圧縮機によって圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となり、燃焼器にて、この圧縮空気に対して燃料を供給して燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガス（作動流体）を得て、この燃焼ガスによりタービンを駆動し、このタービンに連結された発電機を駆動する。

このようなガスタービンの排気ガスを排出する排気煙突（特許文献１参照）は、長く使用していると内側に排気ガスの煤が付着するため、定期的に清掃を行う必要がある。

特開平１１−１５９３４７号公報

特許文献１に記載の排気煙突は、人間が排気煙突の内側に入って清掃する必要がある。排気煙突は、数十ｍと高いことが多く、高所での清掃時間を短縮する要望がある。

本発明は、上述した課題を解決するものであり、排気煙突の清掃を容易とする超音波清掃装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、超音波清掃装置は、排気ガスを排出する通路である排気煙突本体の内側表面の煤を遊離させる超音波振動を放出する超音波振動子と、前記超音波振動子を前記排気煙突本体の外側に着脱可能にする着脱手段と、を含むことを特徴とする。

この構成により、高所での作業時間を短縮することができる。また、超音波清掃装置は、着脱可能であるため、運転時の温度上昇あるいは風雨の影響を受ける可能性を低減することができる。そして、超音波清掃装置は、排気煙突本体の内部の清掃を容易とすることができる。

本発明において、前記超音波振動子が複数取り付けられるベースプレートをさらに備え、前記複数の超音波振動子を同時に駆動させて、前記ベースプレートを介して前記超音波振動を前記排気煙突本体に加えることが好ましい。

この構成により、排気煙突本体には、複数の超音波振動子を一度に取り付けることができるので、作業員の作業を効率的とし、作業時間が短縮できる。また、超音波清掃装置は、排気煙突本体に伝達する超音波振動の出力を複数の超音波振動子の総和の出力とすることができる。その結果、超音波清掃装置は、大きな排気煙突本体であっても、清掃作業を容易とすることができる。

本発明において、前記ベースプレートを前記排気煙突本体の周方向に複数配列して、前記ベースプレートの各々に取り付けられたそれぞれの前記超音波振動子を同時に駆動させることが好ましい。

この構成により、超音波清掃装置は、排気煙突本体の内側表面における、遊離した煤の周方向のむらを低減できる。

本発明によれば、排気煙突の清掃を容易とする超音波清掃装置を提供することができる。

図１は、ガスタービンを表す概略構成図である。図２は、排気煙突を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る超音波清掃装置を模式的に示す模式図である。図４は、図２に示す排気煙突において、本実施形態の超音波清掃装置の取付穴を示す斜視図である。図５は、図３に示す超音波清掃装置を排気煙突に取り付けた状態を模式的に説明する説明図である。図６は、本実施形態の超音波清掃装置の他の例を説明する説明図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、本実施形態に係るガスタービンを表す概略構成図である。ガスタービンは、図１に示すように、圧縮機１１と燃焼器１２とタービン１３とを含む。このガスタービンには、図示しない発電機が連結されており、発電可能となっている。

圧縮機１１は、空気を取り込む吸気ダクト２０を有し、圧縮機車室２１内に入口案内翼（ＩＧＶ）２２が配設されると共に、複数の静翼２３と動翼２４が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されており、その外側に抽気室２５が設けられている。燃焼器１２は、圧縮機１１で圧縮された圧縮空気に対して燃料を供給し、点火することで燃焼可能となっている。タービン１３は、タービン車室２６内に複数の静翼２７と動翼２８が前後方向（後述するロータ３２の軸方向）に交互に配設されている。このタービン車室２６の下流側には、排気車室２９を介して排気室３０が配設されており、排気室３０は、タービン１３に連続する排気ディフューザ３１を有している。

また、圧縮機１１、燃焼器１２、タービン１３、排気室３０の中心部を貫通するようにロータ（主軸）３２が位置している。ロータ３２は、圧縮機１１側の端部が軸受部３３により回転自在に支持される一方、排気室３０側の端部が軸受部３４により回転自在に支持されている。そして、このロータ３２は、圧縮機１１にて、各動翼２４が装着されたロータディスク３５が複数重ねられて固定され、タービン１３にて、各動翼２８が装着されたロータディスク３６が複数重ねられて固定されており、排気室３０側の端部に図示しない発電機の駆動軸が連結されている。

そして、このガスタービンは、圧縮機１１の圧縮機車室２１が脚部３７に支持され、タービン１３のタービン車室２６が脚部３８により支持され、排気室３０が脚部３９により支持されている。

従って、圧縮機１１の吸気ダクト２０から取り込まれた空気が、入口案内翼２２、複数の静翼２３と動翼２４を通過して圧縮されることで高温・高圧の圧縮空気となる。燃焼器１２にて、この圧縮空気に対して所定の燃料が供給され、燃焼される。そして、この燃焼器１２で生成された高温・高圧の燃焼ガスが、タービン１３を構成する複数の静翼２７と動翼２８を通過することでロータ３２を駆動回転し、このロータ３２に連結された図示しない発電機を駆動する。一方、排気ガス（燃焼ガス）のエネルギは、排気室３０の排気ディフューザ３１により圧力に変換され減速されてから、後述する排気煙道に送られる。

図２は、本実施形態の排気煙道を模式的に示す斜視図である。図３は、本実施形態に係る超音波清掃装置を模式的に示す模式図である。図４は、図２に示す排気煙突において、本実施形態の超音波清掃装置の取付穴を示す斜視図である。図５は、図３に示す超音波清掃装置を排気煙突に取り付けた状態を模式的に説明する説明図である。図２に示すように、排気ダクト本体４１は、所定長さを有し、板金が所定形状に屈曲された形状をなし、一端部に上述した排気室３０に連通する接続口３０ａが形成される一方、他端部が連通孔４２を介して排気煙突本体４３に連通されている。

排気煙突本体４３は、筒状の圧延された金属で形成されている。排気室３０の排気ガスは、接続口３０ａを介して排気煙道４０に取り込まれ、排気ダクト本体４１、連通孔４２、排気煙突本体４３の順に流通し、排気煙突本体４３の開口端から大気に放出される。

このため、図１に示す燃焼器１２で発生する排気ガスの影響で、ガスタービンが長く運転していると、排気煙道４０の内側に排気ガスの煤が付着する。図２に示すように、本実施形態の排気煙道４０は、ガスタービンの運転を停止して定期清掃の期間中に、排気煙突本体４３の全周囲に沿って複数の超音波清掃装置５０を取り付ける。

図３に示すように、超音波清掃装置５０は、複数の超音波振動子５１と、ベースプレート５２と、取付ボルト４５と、アンプ５６と、発振器５５とを含む。発振器５５は、図示しない電源から高周波信号を発振する。アンプ５６は、発振器５５の高周波信号を増幅し、増幅した高周波電力で複数の超音波振動子５１を駆動する。

超音波振動子５１は、例えば２０ｋＨｚ以上２００ｋＨｚ以下の周波数であって、振幅が０．１μｍ以上３μｍ以下程度の超音波振動を放出する。超音波振動子５１は、ベースプレート５２の表面上に固定されている。

ベースプレート５２は、図４に示す、排気煙突本体４３の取付穴４４に取り付ける。取付穴４４は穴内径に雌ねじがあり、図５に示すように、ベースプレート５２の貫通孔５３を貫通する取付ボルト４５の雄ねじと螺合して固定される。このような締結構造は、排気煙突本体４３の外側から超音波振動を排気煙突本体４３に加える位置に超音波振動子５１を着脱可能な着脱手段として機能する。排気煙突本体４３は、ガスタービンの運転時に温度が上昇し、または風雨に晒される。

本実施形態に係る超音波清掃装置５０は、着脱手段を備えているので、超音波清掃装置５０は、定期清掃時に排気煙突本体４３の外周に取り付けられ、運転時には、取り外され保管される。このため、本実施形態に係る超音波清掃装置５０は、運転時の温度上昇あるいは風雨の影響を受ける可能性を低減することができる。

ベースプレート５２は、ホーンとして機能し、超音波清掃装置５０は、複数の超音波振動子５１を同時に発振させて、ベースプレート５２を介して超音波振動子５１の超音波を排気煙突本体４３に加えることができる。排気煙突本体４３は、直径数ｍ程度、高さ数１０ｍ程度と大きい。超音波振動子５１が複数取り付けられるベースプレート５２が、排気煙突本体４３に超音波振動を伝達するので、超音波清掃装置５０は、１つの超音波振動子５１の出力が小さくても、大きな超音波振動を排気煙突本体の外側から加えることができる。超音波振動子５１は、ベースプレート５２に１個以上１０００個以下程度取り付けられることが好ましい。その結果、超音波清掃装置５０は、排気煙突本体４３の内側表面の煤を遊離させることができる。

次に、超音波清掃装置５０を用いた定期清掃作業について説明する。先ず、ガスタービンの運転を停止する運転停止手順を行う。排気煙突本体４３の余熱が冷めてから、作業者は、図４に示す取付穴４４に、ベースプレート５２を取付ボルト４５で固定する超音波振動子の装着手順を行う。

ベースプレート５２を介して超音波振動子５１を取り付ける超音波振動子の装着手順は、背の高い排気煙突本体４３に小さな超音波振動子５１を直接ねじ込むよりも、複数の超音波振動子５１を一度に取り付けることができるので、効率的な作業となる。このため、定期清掃の作業負荷を低減し、作業時間を抑制することができる。

次に、作業者は、超音波清掃装置５０の超音波振動子５１を駆動する駆動手順を行う。作業者は、図４に示す取付穴４４のいずれかに、１つのベースプレート５２を取付ボルト４５で固定して、超音波振動子５１を駆動してもよい。その後、作業者は、他の取付穴４４のいずれかに、ベースプレート５２を取付ボルト４５で固定して、超音波振動子５１を駆動することになる。

より効率的に作業するために、作業者は、複数のベースプレート５２を排気煙突本体４３の周方向の複数の取付穴４４に、取付ボルト４５で固定して、それぞれのベースプレート５２の超音波振動子５１を駆動するようにしてもよい。図６は、超音波清掃装置の他の例を説明する説明図である。図６に示すように、アンプ５６は、発振器５５の高周波信号を増幅し、排気煙突本体４３の周方向に配線した電力線５７により、増幅した高周波電力を供給する。そして、アンプ５６は、排気煙突本体４３の周方向に所定間隔で配列された超音波清掃装置５０のベースプレート５２に取り付けられたそれぞれの超音波振動子５１を同時に発振させる。

超音波清掃装置５０は、複数のベースプレート５２から排気煙突本体４３の外側から内側に、大きな超音波振動を加えることができる。その結果、超音波清掃装置５０は、排気煙突本体４３の内側表面における、遊離した煤の周方向のむらを低減できる。

次に、作業員は、排気煙突本体４３の内部に入り内部清掃作業の手順を行う。作業者は、超音波清掃装置５０の超音波振動子５１を駆動する駆動手順により、煤が十分剥離していれば、内部清掃作業の手順を省略することができる。また、内部清掃作業の手順を行っても、超音波清掃装置５０が遊離した排気煙突本体４３の内側表面の煤の清掃する作業時間は、短時間ですむ。また、上述した取付穴４４が、作業員の手が入り難い等の清掃作業困難な内部構造の排気煙突本体４３の外側に設けられていれば、超音波清掃装置５０が排気ガスの煤を落とすことができる。

次に、作業員は、内部清掃作業の手順が終了すると、定期清掃の作業が終了する。そして、上述したガスタービンの運転が再開される。

上述したように、本実施形態に係る超音波清掃装置５０は、超音波振動子５１と、着脱手段とを含む。超音波振動子５１は、排気煙突本体４３の内側表面の煤を遊離させる超音波振動を放出する。着脱手段は、超音波振動子５１を排気煙突本体４３の外側に着脱可能にする。例えば、着脱手段は排気煙突本体４３の外側の取付穴４４と取付ボルト４５とによる締結構造である。この構造により、高所での作業時間を短縮することができる。また、超音波清掃装置５０は、運転時の温度上昇あるいは風雨の影響を受ける可能性を低減することができる。そして、超音波清掃装置５０は、排気煙突本体４３内部の清掃を容易とすることができる。

本実施形態に係る超音波清掃装置５０は、超音波振動子５１が複数取り付けられるベースプレート５２をさらに備え、複数の超音波振動子５１を同時に駆動させて、ベースプレート５２を介して超音波振動を排気煙突本体４３に加える。このため、排気煙突本体４３には、複数の超音波振動子５１を一度に取り付けることができるので、作業員の作業を効率的とし、作業時間が短縮できる。また、超音波清掃装置５０は、排気煙突本体４３に伝達する超音波振動の出力を複数の超音波振動子５１の総和の出力とすることができる。その結果、超音波清掃装置５０は、大きな排気煙突本体４３であっても、清掃作業を容易とすることができる。

本実施形態に係る超音波清掃装置５０は、ベースプレート５２を排気煙突本体４３の外周の周方向に複数配列して、ベースプレート５２の各々に取り付けられたそれぞれの超音波振動子を同時に駆動させる。

本実施形態に係る超音波清掃装置５０は、ベースプレート５２を排気煙突本体４３の周方向に複数配列して、ベースプレート５２の各々に取り付けられたそれぞれの超音波振動子５１を同時に駆動させる。これにより、超音波清掃装置５０は、排気煙突本体４３の内側表面における、遊離した煤の周方向のむらを低減できる。

また、上述した各実施形態に係る超音波清掃装置をガスタービンに適用して説明したが、ガスタービンに限らず、排気ガスを放出する排気煙突を清掃する用途であれば、いずれの設備でも適用することが可能である。

１１圧縮機
１２燃焼器
１３タービン
２０吸気ダクト
２１圧縮機車室
３０排気室
３０ａ接続口
３１排気ディフューザ
４０排気煙道
４１排気ダクト本体
４２連通孔
４３排気煙突本体
４４取付穴
４５取付ボルト
５０超音波清掃装置
５１超音波振動子
５２ベースプレート
５３貫通孔
５５発振器
５６アンプ
５７電力線

Claims

排気ガスを排出する通路である排気煙突本体と、
前記排気煙突本体の内側表面の煤を遊離させる超音波振動を放出する超音波振動子と、貫通孔を有し、かつ前記超音波振動子が複数取り付けられるベースプレートと、前記ベースプレートを前記排気煙突本体の外側に脱着可能にする取付ボルトと、を含む超音波清掃装置と、を備え、
前記排気煙突本体外側の周方向には、複数の取付穴が所定間隔で配列され、
前記ベースプレートの前記貫通孔を貫通する前記取付ボルトと前記取付穴とが固定されることで、前記排気煙突本体外側の周方向には、複数の前記ベースプレートが所定間隔で配列され、
前記ベースプレートの各々に取り付けられたそれぞれの前記超音波振動子が同時に駆動され、
それぞれの前記ベースプレートを介して前記超音波振動を前記排気煙突本体に加えることを特徴とする排気煙突。
前記超音波清掃装置が、排気ダクトと連通するための前記排気煙突本体の連通孔よりも、前記排気煙突本体の開口端側に配列されることを特徴とする請求項１に記載の排気煙突。
複数の前記超音波振動子が、前記ベースプレートの前記貫通孔の周囲に取り付けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の排気煙突。