JPH11294750A

JPH11294750A - スートブロワ用ノズル

Info

Publication number: JPH11294750A
Application number: JP10123498A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Sato; 一教佐藤; Yasutsune Katsuta; 康常勝田; Takeo Notani; 武生野谷
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1998-04-13
Filing date: 1998-04-13
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】灰の除去効率の高いスートブロワ用ノズルを
提供する。【解決手段】ボイラ・火炉等の熱伝達管に付着する灰
を、長尺管体１に設けたノズル２’から気体噴流を衝突
させることにより除去するスートブロワ用ノズル２’に
おいて、長尺管体１の管体軸３を通る中心線３’と、長
尺管体１に設けるノズル２’のノズル軸４’との間にオ
フセットεを設けてずらす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はボイラ等の熱伝達管
に付着する灰を除去するためのスートブロワに係り、灰
の除去能力を高めるようにしたスートブロワ用ノズルに
関する。

【０００２】

【従来の技術】発電事業用ボイラや産業用ボイラにおい
ては、燃焼過程で溶融した粒子状の飛散物が伝熱面に付
着し、ボイラの伝熱効率が低下するとともに、火炉の圧
力損失が増大し、ボイラの稼動状態に支障をきたすとい
う問題がある。そのため、伝熱管の付着物を除去する手
段として、一般に長尺の管体にノズルを設けたスートブ
ロワ装置を伝熱面付近に設置し、定期的に蒸気や圧縮空
気を噴射して、付着物を吹き飛ばすようにしていた。し
かしながら、最近では、減圧残渣油や超重質油など、液
体燃料が多様化し劣質化が一段と進んでいるし、石灰で
も多炭種運用となり溶融温度の低い鉱物（灰分）を含む
石灰が高頻度で使用されるようになったために、伝熱管
の「汚れ」の問題が無視できなくなってきた。また、高
温伝熱面においては、排ガス中の粒子状飛散物が容易に
溶融するので、付着物の付着力が増加する。そのため、
従来のスートブロワ装置では、伝熱面に付着した付着灰
の除去が困難になってきている。付着物の除去率を高め
るためには、噴射気体の噴射圧力を高めればよいが、こ
のようにすると噴射気体の消費量は増大するし、噴射気
体が蒸気である場合は、ボイラの効率を低下させるので
不経済である。また、この噴射圧力を高める使用法によ
れば、スートブロワ自体の寿命も短くなる。

【０００３】図８に示すような従来型スートブロワで
は、スートブロワ本体である管体１の中心軸３と、この
管体１に装着するノズル２の軸４が直交する構造であっ
た。このようなノズル２の入口部からは管体１内の噴射
気体が均等に流入するので、ノズル２からは軸対称な噴
流が噴出（符号６）する。なお、５はノズル２の出口
端、７はノズル２の入口部である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ノ
ズル２の入口部７からは噴射気体が均等に流入するの
で、ノズル２からは軸対称な噴流が噴出する。しかしな
がら、このような軸対称噴流では、ノズル２から対象物
までの距離が長くなると、噴流の中心最大速度の衰えが
大きく、衝突して灰を除去する威力に乏しくなる。噴流
において、減衰を少なくするには、拡がりが小さく、衝
突域に衝突エネルギーが集中するようなビーム状の細い
噴流が好ましい。しかしながら、単純な形状のノズルで
は、拡がりの小さいビームのように絞られた噴流を作り
出すのは難しい。したがって、除去しにくい灰が付着す
る部位に適用するスートブロワでは、管体に対するノズ
ルの設置方法（位置）や、略円筒型であるノズル入口部
（管体の内部になる）の形状に対しても工夫が必要であ
る。

【０００５】本発明の課題は、上記した問題を解決し、
灰の除去効率の高いスートブロワ用ノズルを提供するこ
とである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題は、ボイラ・火
炉等の熱伝達管に付着する灰を、長尺管体に設けた開口
部から気体噴流を衝突させることにより除去するスート
ブロワ用ノズルにおいて、上記長尺管体の管体軸を通る
中心線と、上記長尺管体に設けた開口部の中心軸との間
にオフセットを設けてずらす第１の手段により解決され
る。上記課題は、第１の手段において、上記オフセット
を、上記長尺管体内径の３％以上４０％未満の範囲内で
選定する第２の手段により解決される。上記課題は、第
１の手段又は第２の手段において、上記開口部を略短円
筒体のノズルとし、該ノズルの入口開口部の上記中心線
側を部分的に切り欠き、入口開口部を偏らせて拡大して
形成した第３の手段により解決される。上記課題は、第
１の手段乃至第３の手段のいずれかにおいて、上記開口
部もしくは略短円筒体の複数のノズルを、上記長尺管体
における軸方向の同一位置に設けた第４の手段により解
決される。上記課題は、第１の手段乃至第３の手段のい
ずれかにおいて、上記開口部もしくは略短円筒体の複数
のノズルを、上記長尺管体における軸方向に対し位置を
ずらして設けた第５の手段により解決される。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図１は本発明の第１の実施の形態をスートブロワ
の軸方向に対する断面として示す（図２のＡ方向から見
た）断面図、図２は本発明の第１の実施の形態のスート
ブロワの半径方向の構造をスートブロワの先端側から見
た（図１のＢ方向から見た）説明図、図３は本発明の第
１の実施の形態のスートブロワのノズル設置部の状態を
スートブロワの半径方向を断面として示す断面図、図４
は本発明の第１の実施の形態のスートブロワ用ノズルか
らの噴流について示す説明図、図５は本発明の第１の実
施の形態の使用した噴射気体量により従来技術（図８）
と本発明実施の形態を比較するための試験結果（効果）
を示す説明図である。

【０００８】まず、図１〜図５を参照して本発明の第１
の実施の形態を説明する。

【０００９】これらの図で、１はスートブロワの本体で
ある長尺管体１で、この長尺管体１の先端近くには、長
尺管体１の軸方向に位置をずらして（図１参照）、長尺
管体１から直角に突き出すように、２つのノズル２’，
２’が設けられている。噴射（噴出）気体８は、長尺管
体１の内部を通じて供給され、ノズル２’，２’から炉
内へ噴出し噴流となって、伝熱管に付着する灰を除去す
る。

【００１０】図２に示すように、ノズル２’，２’にお
ける中心軸であるノズル軸４’，４’は、管体軸３を通
る中心線（横方向断面中心軸）３’からオフセットε，
εの長さだけそれぞれずらしてある。このオフセットε
を設けるのは、圧力損失を小さくし、低い蒸気圧で多く
の蒸気を噴射するためである。このオフセットεは２つ
のノズル２’，２’とも共通である。ノズル２’の入口
部は、長尺管体１の内側に突き出しており、その入口部
は、管体軸３側を向くように切り欠き状に開口して拡げ
られ、切り欠き開口部９とされている。このように両ノ
ズル２’，２’の切り欠き開口部９は、管体軸３を向き
合うように設けてあるので、切り欠き開口部９からはノ
ズル２’内に気体が流入し易くなっている。長尺管体１
の内部に供給された噴射気体８は、このようにしてノズ
ル２’の入口である切り欠き開口部９からノズル２’，
２’に流入し、ノズル２’，２’の出口である他方の開
口部からジェットとして噴出する（符号６’）。ノズル
２’の入口は、偏った切り欠き開口部９になっているの
で、ジェットの噴出６’に際し、軸対称で理想的な形態
になるとは限らない。

【００１１】また、ノズル２’の入口部から出口へ通じ
ている貫通孔は、入口部から次第に内径が小さくなり、
さらに出口へいくに従って次第に内径が大きく形成され
ている。

【００１２】次に、第１の実施の形態の作用について説
明する。図３に示すように、長尺管体１の内部を送給さ
れてきた気体１０は、ノズル２’の入口である切り欠き
開口部９からノズル２’，２’にそれぞれ流入し、ノズ
ル２’，２’の出口からジェットとなって噴出６’され
る。各ノズル２’の入口からは、気体が一様に流入する
わけではなく、入り易い箇所（図３で符号１０をつけた
矢印箇所）すなわち切り欠き開口部９に偏って流入す
る。このように偏って流入した気体１０は、ノズル２’
の長さが短いこともあって、図４に示すように、ノズル
２’の出口からは偏ったジェットとなって噴出する。こ
のように偏らせることが、本発明の狙いである。

【００１３】次に、ノズル２’より噴出する噴流の挙動
を図４を参照して説明する。この図４はノズル２’より
噴出する噴流の挙動を模式的に描いたものである。

【００１４】非軸対称噴流１１としてノズル２’より噴
出するが、速度分布１２としてみれば、ノズル２’の切
り欠き開口部９（図４では図示していないが管体軸３を
通る垂直な線）側に噴流（非軸対称噴流１１）は偏る。
そして、図４に示すように、速度分布１２のうち、噴流
（非軸対称噴流１１）の偏った部分の速度１２は大き
く、流量も多いため、ノズル２’の出口から遠く離れた
位置まで貫通する。したがって、噴流の中でもこのよう
に偏って運動量の大きな部分が伝熱管の付着灰に衝突す
れば、除去しにくい付着灰も容易に短時間で除去できる
ようになる。さらに、結果的には、スートブロワの作動
回数を減じらせるので、スートブロワ用の蒸気や圧縮空
気の消費量を削減できるという効果が生じる。

【００１５】図５は使用した噴射気体量により従来技術
（図８）と本発明実施の形態を比較したものである。噴
射気体量Ｑ_Sは、従来技術（図８）における噴射気体量
Ｑ_S ^*で割ることにより無次元化して表した。従来技術に
おける気体の消費量をＱ_S／Ｑ_S ^*＝１とすると、本発明
の場合はＱ_S／Ｑ_S ^*＝０．３８である。このように、本
発明を適用することによれば、気体の消費量を大幅に減
らせることが分かる。さらに、用いる気体が蒸気であれ
ば、ボイラの効率を低下させずに済む。一方、気体が圧
縮空気である場合には、プラント内の動力消費を少なく
抑えることが可能になる。

【００１６】ここまでは、長尺管体１の先端近くにおい
て長尺管体１の軸方向で位置をずらして２つのノズル
２’を設置する実施の形態について述べた。しかしなが
ら、本発明になるノズル２’は、長尺管体１の管軸方向
で同じ位置に設けることも可能である。

【００１７】この考え方に基づく本発明の第２の実施の
形態を図６及び図７に示してあり、以下、本発明の第２
の実施の形態について説明する。なお、上記第１実施の
形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略
する。図６は本発明の第２の実施の形態の長尺管体１の
軸に沿った（図７のＡ方向から見た）断面図、図７は本
発明の第２の実施の形態の長尺管体１の半径方向の（図
６のＢ方向から見た）断面図である。２つのノズル
２’，２’は、長尺管体１の半径方向における同じ断面
内に、ノズル２’，２’の入口が向かい合うように設け
られている。また、ノズル２’，２’は、前述した第１
の実施の形態と同様に、管体軸３を通る中心線３’とノ
ズル軸４’，４’はオフセットεだけそれぞれずらして
ある。ただし、上記第１の実施の形態に比べると、両軸
４’，４’のオフセットεは小さい。また、上記第１の
実施の形態と同様に、ノズル２’の入口部には、大きな
切り欠き開口部９が設けてある。この第２の実施の形態
でも、ノズル２’の入口部を、両ノズル２’の入口部が
互いに衝突しない程度に長尺管体１の内部に挿入させて
ある。ただし、ノズル２’は短く、長尺管体１内への挿
入深さが上記第１の実施の形態（図１，図２を参照）に
比べると浅くなるようにしてある。

【００１８】このようにすることの利点は、流量を均一
にして両ノズル２’，２’から気体を噴射できることで
ある。先に述べた図１の例では、どうしても根元に近い
ノズル２’からの流量が多くなりがちであるが、第２の
実施の形態によれば、両ノズル２’，２’からの２つの
噴流の威力のアンバランスが解消されることになる。

【００１９】このように、ノズルの中心軸を、スートブ
ロワの本体である外管（ランスと呼ばれることが多い）
の軸からずらし、ノズルの入口において外管の中心に近
い部分に切り欠き開口部を設けている。このようにする
ことで、噴流気体が、切り欠き側からノズルへ偏って流
入し易くなる。ノズルから噴出する気体噴流は、軸対称
でなく、切り欠き開口側に偏った非軸対称噴流となる。
噴流の偏った部分は、流量も多く流速も大きく、噴流は
拡散することなくエネルギーが集中した状態で遠くまで
貫通するようになる。したがって、堅固に付着して除去
しにくい灰でも、上記したような偏った噴流におけるエ
ネルギーが集中した箇所が衝突すると、容易に除去され
るようになる。

【００２０】このようにすることで、スートブロワの作
動回数や噴射流量を減らすことができるようになる。

【００２１】なお、上記実施の形態では、長尺管体１に
複数のノズル２’を設けた例で説明したが、本発明はこ
れに限らず、長尺管体１に開口部を穿設してもよい。

【００２２】このような上記実施の形態にあっては、ボ
イラ・火炉等の熱伝達管に付着する灰を、長尺管体１に
設けた開口部から気体噴流を衝突させることにより除去
するスートブロワ用ノズルにおいて、長尺管体１の管体
軸３を通る中心線３’と、長尺管体１に設けた開口部
（２’）の中心軸（４’）との間にオフセットεを設け
てずらす、また、オフセットεを、長尺管体１内径の３
％以上４０％未満の範囲内で選定するため、略短円筒体
の複数のノズル（もしくは開口部）２’から、偏りを大
きくした噴流により、貫通力を強化しているので、略短
円筒体の複数のノズル（もしくは開口部）２’出口端か
ら離れた部位の付着灰も効率よく除去することができ
る。これにより、噴射気体噴流としての使用蒸気量を減
らすことができ、また、灰を除去できる領域が拡大す
る。また、スートブロワの作動回数を減らすことができ
るので、スートブロワ自体の使用寿命も延長することが
できる。

【００２３】また、上記実施の形態にあっては、略短円
筒体の複数のノズル（もしくは開口部）２’から、偏り
をもたせた噴流であるが故に噴流の貫通エネルギーの分
散が少なく、付着灰に対する衝突エネルギーも集中して
いるので、除去しにくい付着灰でも容易に除去すること
が可能である。

【００２４】また、上記実施の形態にあっては、略短円
筒体の複数のノズル２’の位置をオフセットεを設けて
ずらし、更にノズル２’の入口には切り欠き開口部９を
設けているため、圧力損失が小さくなるので、噴射気体
８の圧力を高めなくても、気体の噴射流量を増やすこと
ができる。このため、噴射気体８が蒸気の場合、蒸気圧
力を高める必要がないので、すなわち、温度を高めない
ことになるので、大きな熱応力が生じず、スートブロワ
本体の寿命を延ばすことができる。

【００２５】また、上記第２の実施の形態にあっては、
略短円筒体の複数のノズル（もしくは開口部）２’を、
長尺管体１における軸方向の同一位置に設けたため、略
短円筒体の複数のノズル（もしくは開口部）２’からの
複数の噴流の威力のアンバランスが解消されることにな
る。

【００２６】また、上記実施の形態にあっては、略短円
筒体の複数のノズル開口部）２’の入口部の形状の工夫
のみで、噴射効果を高めようとするものであり、構造が
シンプルで低コストである。

【００２７】

【発明の効果】請求項１又は２又は５記載の発明によれ
ば、偏りを大きくした噴流により、貫通力を強化してい
るので、ノズル出口端から離れた部位の付着灰も効率よ
く除去することができる。これにより、噴射気体噴流と
しての使用蒸気量を減らすことができ、また、灰を除去
できる領域が拡大する。また、スートブロワの作動回数
を減らすことができるので、スートブロワ自体の使用寿
命も延長することができる。また、偏りをもたせた噴流
であるが故に噴流の貫通エネルギーの分散が少なく、付
着灰に対する衝突エネルギーも集中しているので、除去
しにくい付着灰でも容易に除去することが可能である。
請求項３記載の発明によれば、ノズルの位置をオフセッ
トを設けてずらし、更にノズル入口に切り欠きを設けて
いるので、圧力損失が小くなり、噴射気体の圧力を高め
なくても、気体の噴射流量を増やすことができる。この
ため、噴射気体が蒸気の場合、蒸気圧力を高める必要が
ないので、すなわち、温度を高めないことになるので、
大きな熱応力が生じず、スートブロワ本体の寿命を延ば
すことができる。請求項４記載の発明によれば、開口部
もしくは略短円筒体の複数のノズルを、長尺管体におけ
る軸方向の同一位置に設けたため、開口部もしくは略短
円筒体の複数のノズルからの複数の噴流の威力のアンバ
ランスが解消されることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態をスートブロワの軸
方向に対する断面として示す断面図である。

【図２】図１のＢ方向から見て示す説明図である。

【図３】本発明の第１の実施の形態のスートブロワ用ノ
ズルの作用について示す説明図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態のスートブロワ用ノ
ズルからの噴流について示す説明図である。

【図５】本発明の第１の実施の形態の試験結果（効果）
を示す説明図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態のスートブロワを示
す説明図である。

【図７】図６のＢ方向から見て示す説明図である。

【図８】従来のスートブロワ用ノズルを示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１長尺管体２’ ノズル３管体軸３’ 管体軸を通る中心線４’ ノズル軸（中心軸）６’ ジェットの噴出８噴射気体９切り欠き開口部１０気体１１非軸対称噴流１２速度分布 ε オフセット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩ // Ｂ０５Ｂ 1/14 Ｂ０５Ｂ 1/14 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボイラ・火炉等の熱伝達管に付着する灰
を、長尺管体に設けた開口部から気体噴流を衝突させる
ことにより除去するスートブロワ用ノズルにおいて、上記長尺管体の管体軸を通る中心線と、上記長尺管体に
設けた開口部の中心軸との間にオフセットを設けてずら
すことを特徴とするスートブロワ用ノズル。
【請求項２】請求項１において、上記オフセットを、
上記長尺管体内径の３％以上４０％未満の範囲内で選定
することを特徴とするスートブロワ用ノズル。
【請求項３】請求項１又は請求項２において、上記開
口部を略短円筒体のノズルとし、該ノズルの入口開口部
の上記中心線側を部分的に切り欠き、入口開口部を偏ら
せて拡大して形成したことを特徴とするスートブロワ用
ノズル。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれかにおい
て、上記開口部もしくは略短円筒体の複数のノズルを、
上記長尺管体における軸方向の同一位置に設けたことを
特徴とするスートブロワ用ノズル。
【請求項５】請求項１乃至請求項３のいずれかにおい
て、上記開口部もしくは略短円筒体の複数のノズルを、
上記長尺管体における軸方向に対し位置をずらして設け
たことを特徴とするスートブロワ用ノズル。