JPH11118135A

JPH11118135A - スートブロア

Info

Publication number: JPH11118135A
Application number: JP28016097A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Satou; 一教佐藤; Takeo Notani; 武生野谷; Yasutsune Katsuta; 康常勝田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1997-10-14
Filing date: 1997-10-14
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】ボイラ効率の低下及びスートブロアの寿命を
短縮すること無く、灰の除去効率を高めることにある。【解決手段】長尺の管体であるランス１の先端にはノ
ズルヘッダ９が傾斜して接続され、ノズルヘッダ９の側
部に４個のノズル３が等間隔で装着されている。噴出気
体２はノズルヘッダ９の内部で分流しそれぞれのノズル
３から噴出して気体噴流５となり伝熱管４に堆積する付
着灰に衝突する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ボイラの伝熱管に
付着する灰を気流により除去するスートブロアに係わ
り、特に灰の除去効率を高めた噴流を形成するノズル配
置のスートブロアに関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラにおいて燃焼で生成し溶融した粒
子状の飛散物が伝熱管に付着し、伝熱管の熱伝達率が低
下すると共に火炉の圧力損失が増加し、ボイラ効率が低
下する。付着物の組成によっては伝熱管を腐食させる原
因となる。そのため伝熱管の付着物を除去するスートブ
ロアを伝熱管群に設置し、定期的に蒸気若しくは圧縮空
気を噴射している。図１３は従来のスートブロアの作動
状態を説明する説明図である。本図に示すように従来の
スートブロアは、先端を封止した長尺の管体であるラン
ス１の先端部側面に複数個のノズル３が異なる方向に面
して配置されている。このランス１に蒸気等の噴出気体
２が供給され、図示せざるノズル３の入口部６へ流入、
噴出して気体噴流５となり伝熱管４に堆積する付着灰７
に衝突する。スートブロアのランス１は、ボイラの火炉
水壁１０に開口する挿入口８を通じて出し入れする。本
図はランス１が回転しながら前進する状態を示してい
る。図１４は従来のスートブロアの休止状態を説明する
説明図である。本図は図１３に示したランス１を火炉か
ら抜き出して先端の各ノズル３がスートブロア収納空間
１１に収納された状態である。従来のスートブロアはノ
ズル３から伝熱管４に堆積する付着灰７迄の距離が遠く
離れているのでノズル３から噴出する気体噴流５が拡散
し、気体噴流５のエネルギ密度が低下した状態で付着灰
７に衝突する。ランス１は弾性変形するものの、やはり
ノズル３と付着灰７迄の距離が遠い場合には、気体噴流
５の衝突エネルギが弱くなり付着灰７を十分に除去でき
ない。特に付着灰７の伝熱管４に対する付着力が強かっ
たり、伝熱管４から剥離し難い場合或いは付着量が多い
場合には深刻な問題になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】最近は液体燃料も減圧
蒸留残渣油、超重質油のように劣質化が一段と進み、固
体燃料の石炭も溶融温度が低い灰分を含むものが使用さ
れ、伝熱管の汚れが無視できなくなっている。また、タ
ービン入口蒸気温度の上昇に伴い伝熱管のメタル温度も
上昇しているから、灰粒子が容易に溶融し伝熱管への付
着力、付着量が増加する。そのため従来のスートブロア
では伝熱管へ強く付着した灰の除去が困難になってい
る。このような伝熱管へ付着した灰の除去効率が低下す
るという問題を解決するために次の対策があげられる。１）スートブロアの台数を増加する。２）蒸気噴射量を増加する。３）蒸気噴射圧力を高くする。４）スートブロアの作動回数を増加する。しかしながら、これらの対策は設備費、運転費の増加、
熱応力の繰返し発生に伴う寿命の短縮の問題をもたら
す。蒸気噴射圧力を高くすれば、ノズル口径が同じ場合
には蒸気の消費量が増加し、特に蒸気噴射量の増加は、
ボイラ効率の低下という問題も随伴してくる。一方、ノ
ズル口径を小さくして噴射圧力を高くすれば、ノズルが
早く摩耗し寿命が短くなる。また、蒸気のリーク対策と
してシール構造を多重に配置する必要がある。さらに付
着灰７の付着力が強い場合には上記の対策では解決でき
ず、ボイラの通風圧損の増大という問題も考慮する必要
がある。本発明の目的は、ボイラ効率の低下及びスート
ブロアの寿命を短縮すること無く、灰の除去効率を高め
ることにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、気流が供給
される管体と、該気流を噴出口から除去対象物に噴出さ
せる複数のノズルと、前記ノズルと前記除去対象物との
距離が前記除去対象物と前記管体との距離より短い位置
に前記ノズルを配置する手段と、前記ノズルと前記除去
対象物との距離が前記除去対象物と前記管体との距離よ
り長い位置に前記ノズルを配置する手段とを有すること
により達成される。上記目的は、管体と、該管体に配置
し気流を噴出口から除去対象物に噴出させるノズルとを
有するスートブロアにおいて、前記管体の先端部の軸を
基部の軸に対して傾けて、該管体の先端部に前記ノズル
を設けたことにより達成される。上記目的は、管体と、
該管体に連結したヘッダと、該ヘッダの前記除去対象物
との距離が前記管体との距離より短い位置に配置したノ
ズルと、前記除去対象物との距離が前記管体との距離よ
り長い位置に配置したノズルとを有することにより達成
される。前記ヘッダを前記管体の軸に対して傾けて連結
することが望ましい。を特徴とする請求項３に記載のス
ートブロア。前記ヘッダを前記管体に対して直角に連結
することが望ましい。上記目的は、管体と、該管体に直
角に連結したヘッダと、前記ヘッダの両端部に配置した
ノズルとを有することにより達成される。上記目的は、
管体と、該管体に直角に連結したヘッダと、前記ヘッダ
の両端部及び側面部に配置したノズルとを有することに
より達成される。前記ヘッダと管体を一体に回転させな
がら火炉内を前記管体の軸方向に前進または後退させる
手段を設けることが望ましい。前記スートブロアを火炉
壁側へ退避させた場合に、前記ヘッダが収容可能な空間
を火炉壁に設けると共に、前記管体へ冷却用気体を供給
する手段を設けることが望ましい。上記構成によれば、
除去対象物との距離が管体との距離より短いノズルは噴
流の拡散が少ないので除去対象物面における衝突エネル
ギが強くノズルに面した除去対象物の除去効率が高くな
る。また、除去対象物との距離が管体との距離より長い
ノズルは噴流が拡散により伝熱管の裏側まで回折するの
で、伝熱管の全周にわたり除去対象物を除去でき、総合
的な除去効率が向上する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。図１は本発明の実施の形態のスートブロ
ア構成を説明する説明図である。本図に示すように噴出
気体２の蒸気は長尺の管体であるランス１を通じて供給
される。ランス１の先端にはノズルヘッダ９が傾斜して
接続され、ノズルヘッダ９の側部に４個のノズル３が等
間隔で装着されている。噴出気体２はノズルヘッダ９の
内部で分流しそれぞれのノズル３から噴出して気体噴流
５となり伝熱管４の図示せざる堆積する付着灰７に衝突
する。本図においてランス１の左側のノズルヘッダ９に
装着したノズル３から噴出する気体噴流５は短い距離で
伝熱管４に衝突する。ノズル３から伝熱管４迄の距離は
気体噴流５が拡散するには不十分なため気体噴流５の衝
突速度はランス１の右側のノズルヘッダ９に装着したノ
ズル３より大きい。衝突速度の大きい気体噴流５が伝熱
管４のノズル３側に付着していた付着灰７を高い効率で
除去する。一方、ランス１の右側のノズルヘッダ９に装
着したノズル３は伝熱管４迄の距離が長いので気体噴流
５は拡散しており、速度も低下しているので伝熱管４の
裏側に回折しそこに付着していた付着灰７を除去する。
このスートブロアは火炉内を低速で回転しながら前進
し、伝熱管４のノズル３側及び裏側に付着していた付着
灰７を交互に除去する。

【０００６】図２は本発明の実施の形態のスートブロア
構成を説明する説明図である。本図は図１に示すスート
ブロアが火炉内を低速で回転しながら後退し、火炉水壁
１０のスートブロア収納空間１１へ戻る状態を示す。ノ
ズルヘッダ９は図１に対してランス１が１８０°回転し
ているため反対方向の伝熱管群を向いている。図３は本
発明の実施の形態のスートブロア休止状態を示す説明図
である。本図に示すランス１はノズルヘッダ９が斜めに
連結され、大きくランス１の外周から突出している。そ
のためスートブロアの停止時に従来の挿入口８から火炉
の外へ引き出すことが困難である。従って本図に示す例
では火炉水壁１０にスートブロア収納空間１１を設け、
停止時に火炉の外へ引き出さずにそこへ収納する。本
図はノズルヘッダ９が火炉水壁１０のスートブロア収納
空間１１へ収納され、噴出気体２の蒸気の供給を停止し
た状態を示している。停止状態において火炉内の熱によ
る焼損からノズル３、ノズルヘッダ９及びランス１を保
護するために冷却用空気１２を供給し、この冷却用空気
１２は冷却用空気の噴出１２ａとしてノズル３から火炉
内へ放出される。

【０００７】図４は本発明の他の実施の形態のスートブ
ロア構成を示す説明面である。本図に示すようにランス
１の先端にはノズルヘッダ９が直角に接続され、４個の
ノズル３が装着されている。ノズル３の２個はノズルヘ
ッダ９の両端封止部に配置され、対称を成している。こ
の対称配置により噴出気体２の噴出による反力が互いに
相殺される。ノズル３の他の２個はノズルヘッダ９の中
央側面に配置され、やはり対称を成している。ノズルヘ
ッダ９の両端封止部に配置したノズル３と伝熱管４との
距離は、図１３に示した従来のスートブロアより短かく
なる。本図においてもノズル３、ノズルヘッダ９が低速
回転しながら前進する。

【０００８】図５は図４に示すスートブロアのノズルヘ
ッダが９０°回転した状態を示す説明面である。本図は
スートブロアが休止する際に火炉水壁１０へ戻るためノ
ズルヘッダ９が９０°回転した状態であり、ノズルヘッ
ダ９の中央側面に対称を成して配置したそれぞれのノズ
ル３から噴出気体２が噴出し、気体噴流５となって伝熱
管４に衝突する。本図ではノズル３と伝熱管４との距離
が図４に示す距離よりも長くなり、気体噴流５は拡散し
速度も低下しているので伝熱管４の裏側に回折しそこに
付着していた付着灰７を除去する。

【０００９】図６は本発明の他の実施の形態のスートブ
ロア構成を示す説明面である。本図は図４及び図５に示
すノズルヘッダ９の中央側面に配置した２個のノズル３
を除いた構造を示す。図４及び図５に示す例と比較して
ノズル３数が半減するから噴出気体２の圧力が同じであ
ればそれぞれのノズル３からの噴出気体２の噴射流量は
倍増する。このノズル３は伝熱管４のノズル３側に強く
付着している付着灰７の除去に適している。本実施の形
態のスートブロアの動作は上記した本発明のスートブロ
アと同様である。

【００１０】図７は図５に示すスートブロアのノズルヘ
ッダを収納した状態を示す説明面である。本図は火炉水
壁１０のスートブロア収納空間１１に収納したノズル３
及びノズルヘッダ９を火炉側から見たものである。本図
に示す火炉水壁１０の水管はバーナポートと同様に曲げ
られ、ノズルヘッダ９を縦方向に収納するスートブロア
収納空間１１が火炉水壁１０に設けられている。図３に
示す例と同様に停止状態において火炉内の熱による焼損
からノズル３、ノズルヘッダ９及びランス１を保護する
ために冷却用空気１２を供給し、この冷却用空気１２は
冷却用空気の噴出１２ａとしてノズル３から火炉内へ放
出される。

【００１１】図８は本発明の実施の形態のスートブロア
のノズル構造を示す縦断面図である。本図に示すよう
にノズル３の入口部６は丸くなっており、噴出気体２が
入口部６で剥離を起さないようにしている。ノズル３は
流路断面積が緩やかに拡大する構造とし、開口部の両振
り拡がり角度θdは７〜１８°の範囲に定める。このノ
ズル３の構造は気体噴流５の軸方向貫通力を最大ならし
める為に決定したものである。

【００１２】次に本実施の形態の動作を説明する。図９
は本発明の実施の形態の気体噴流の噴流パターンを説明
する説明面である。本図はノズル３から噴出した気体
噴流５が除去対象の伝熱管４（本来の除去対象である付
着灰７は図示していない。）に衝突する様相を模式的に
示したものである。本図に示すようにランス１の先端に
ノズルヘッダ９が傾斜して接続されているので、本図に
おいてランス１の左側のノズルヘッダ９に装着したノズ
ル３から噴出する気体噴流５は、速度分布(i)で示した
ように伝熱管４に対して高速で衝突する。気体噴流５が
伝熱管４に衝突した時のエネルギは気体噴流５の速度の
２乗に比例するから除去効率は高くなる。これはノズル
３と伝熱管４とのスタンドオフ距離Ｘsが短かく気体噴
流５が拡散しないうちに伝熱管４と衝突するからであ
る。一方、本図においてランス１の右側のノズルヘッダ
９に装着したノズル３から噴出する気体噴流５は、速度
分布(ii)で示したように伝熱管４に対して低速で衝突す
る。これはノズル３と伝熱管４とのスタンドオフ距離Ｘ
sが長く気体噴流５が拡散してから伝熱管４と衝突する
からである。この場合低速であるから衝突した時のエネ
ルギは大きくないものの気体噴流５が拡散しているから
伝熱管４と衝突する領域は広くなり、拡散した気体噴流
５は伝熱管４の背後に迄廻り込むからそこに付着した付
着灰７を除去できる。このようにしてスタンドオフ距離
Ｘsが短かくなるノズル３は気体噴流５が狭い領域に集
中するので狭い領域に積層した付着力の強い付着灰７の
除去に適している。また、スタンドオフ距離Ｘsが長く
なるノズル３は気体噴流５が広い領域に拡散するので軟
弱で広い領域に積層した付着灰７及び伝熱管４の背後に
付着した付着灰７の除去に適している。ノズルヘッダ９
は回転しながら火炉内をランス１の軸線に沿って前進、
後退するので伝熱管４の同じ付着灰７の付着部には２つ
の噴流パターンの気体噴流５が交互に繰返して衝突し、
異なった積層状態の付着灰７及び伝熱管４の背後に付着
した付着灰７も除去できる。

【００１３】図１０は本発明の他の実施の形態の気体噴
流の噴流パターンを説明する説明面である。本図は図４
に示したノズル３から噴出した気体噴流５が除去対象の
伝熱管４（本来の除去対象である付着灰７は図示してい
ない。）に衝突する様相を模式的に示したものである。
ノズルヘッダ９の両端封止部に配置されたノズル３と伝
熱管４とのスタンドオフ距離Ｘsが短かく、高速の気体
噴流５が伝熱管４と衝突する。本図に破線で示した従来
のスートブロアのノズル３からの気体噴流５の速度分布
(iv)と図４に示したノズルヘッダ９の両端封止部に配置
されたノズル３から噴出した気体噴流５の速度分布(ii
i)とを比較すると図４に示したノズル３から高速の気体
噴流５が衝突することがわかる。

【００１４】図１１は本発明の他の実施の形態の気体噴
流の噴流パターンを説明する説明面である。本図は図５
に示したノズルヘッダ９の中心部側面に配置されたノズ
ル３から噴出した気体噴流５が除去対象の伝熱管４（本
来の除去対象である付着灰７は図示していない。）に衝
突する様相を模式的に示したものである。本図に示すノ
ズル３はノズルヘッダ９の中央側面に配置されているか
らノズル３と伝熱管４とのスタンドオフ距離Ｘsが長
く、従来のスートブロアのノズル３からの気体噴流５と
同様に低速の気体噴流５が伝熱管４と衝突する。気体噴
流５の速度分布(ｖ)に示したように気体噴流５の中心軸
上の速度は小さい。本実施の形態によれば、伝熱管４の
同じ付着灰７の付着部には２つの噴流パターンの気体噴
流５が交互に繰返して衝突し、異なった積層状態の付着
灰７及び伝熱管４の背後に付着した付着灰７も除去でき
る。

【００１５】図１２は本発明の実施の形態と従来のスー
トブロアの作動回数を比較した図表である。本図は図１
〜図３に示すスートブロアと図１３、図１４に示す従来
のスートブロアの作動回数を比較している。本図の縦軸
は本実施の形態のスートブロアの作動回数Ｎ₁を従来の
スートブロアの作動回数Ｎ₂で割ることにより無次元化
したものである。スートブロアの灰の除去効率が高いと
作動回数は少なくなる。本実施の形態のスートブロアと
従来のスートブロアの作動回数比は０．６と大幅に作動
回数が低減している。スートブロアの作動回数の低減
は、蒸気消費量の節減につながり蒸気消費量の節減はボ
イラ効率の向上に貢献する。

【００１６】以上述べたように本実施の形態によれば、
ノズル３と伝熱管４とのスタンドオフ距離Ｘsを短かく
して軸方向に貫通力を強くした噴流を生成できるので、
灰付着部へ噴流が衝突した時のエネルギが大きく、ま
た、スタンドオフ距離Ｘsを長くして伝熱管の裏側もカ
バーするので高い除去効率が得られる。そして、灰の除
去効率が高いので蒸気消費量が節減されてボイラ効率が
向上すると共にスートブロアの作動回数も少なくなるか
ら熱応力の繰返し発生による疲労破壊に至り難くスート
ブロアの寿命が長くなる。

【００１７】また、灰付着部へ噴流が衝突した時のエネ
ルギが大きいから除去し難い灰も容易に除去でき。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、除去対象物迄の距離が
短いノズルと長いノズルとを組み合わせることにより、
ノズル側に強く付着した除去対象物とノズルに対して裏
側の除去対象物とを同時に除去するので高い除去効率が
得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のスートブロア構成を説明
する説明図である。

【図２】本発明の実施の形態のスートブロア構成を説明
する説明図である。

【図３】本発明の実施の形態のスートブロア休止状態を
示す説明図である。

【図４】本発明の他の実施の形態のスートブロア構成を
示す説明面である。

【図５】図４に示すスートブロアのノズルヘッダが９０
°回転した状態を示す説明面である。

【図６】本発明の他の実施の形態のスートブロア構成を
示す説明面である。

【図７】図５に示すスートブロアのノズルヘッダを収納
した状態を示す説明面である。

【図８】本発明の実施の形態のスートブロアのノズル構
造を示す縦断面図である。

【図９】本発明の実施の形態の気体噴流の噴流パターン
を説明する説明面である。

【図１０】本発明の他の実施の形態の気体噴流の噴流パ
ターンを説明する説明面である。

【図１１】本発明の他の実施の形態の気体噴流の噴流パ
ターンを説明する説明面である。

【図１２】本発明の実施の形態と従来のスートブロアの
作動回数を比較した図表である。

【図１３】従来のスートブロアの作動状態を説明する説
明図である。

【図１４】従来のスートブロアの休止状態を説明する説
明図である。

【符号の説明】

１ランス２噴出気体３ノズル４伝熱管５気体噴流６入口部７付着灰８挿入口９ノズルヘッダ１０火炉水壁１１スートブロア収納空間１２冷却用空気１２ａ冷却用空気の噴出

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気流が供給される管体と、該気流を噴出
口から除去対象物に噴出させる複数のノズルと、前記ノ
ズルと前記除去対象物との距離が前記除去対象物と前記
管体との距離より短い位置に前記ノズルを配置する手段
と、前記ノズルと前記除去対象物との距離が前記除去対
象物と前記管体との距離より長い位置に前記ノズルを配
置する手段とを有することを特徴とするスートブロア。
【請求項２】管体と、該管体に配置し気流を噴出口か
ら除去対象物に噴出させるノズルとを有するスートブロ
アにおいて、前記管体の先端部の軸を基部の軸に対して傾けて、該管
体の先端部に前記ノズルを設けたことを特徴とするスー
トブロア。
【請求項３】管体と、該管体に連結したヘッダと、該
ヘッダの前記除去対象物との距離が前記管体との距離よ
り短い位置に配置したノズルと、前記除去対象物との距
離が前記管体との距離より長い位置に配置したノズルと
を有することを特徴とするスートブロア。
【請求項４】前記ヘッダを前記管体の軸に対して傾け
て連結したことを特徴とする請求項３に記載のスートブ
ロア。
【請求項５】前記ヘッダを前記管体に対して直角に連
結したことを特徴とする請求項３に記載のスートブロ
ア。
【請求項６】管体と、該管体に直角に連結したヘッダ
と、前記ヘッダの両端部に配置したノズルとを有するこ
とを特徴とするスートブロア。
【請求項７】管体と、該管体に直角に連結したヘッダ
と、前記ヘッダの両端部及び側面部に配置したノズルと
を有することを特徴とするスートブロア。
【請求項８】前記ヘッダと管体を一体に回転させなが
ら火炉内を前記管体の軸方向に前進または後退させる手
段を設けたことを特徴とする請求項３から請求項７のう
ちの何れかの請求項に記載のスートブロア。
【請求項９】請求項８に記載の前記スートブロアを火
炉壁側へ退避させた場合に、前記ヘッダが収容可能な空
間を火炉壁に設けると共に、前記管体へ冷却用気体を供
給する手段を設けたことを特徴とするボイラの火炉。