JPS60259815A - 煤吹き装置のノズル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、発電、その他の目的で蒸気を発生させるため
に代表的には公益事業及び産業に使用されている大型ボ
イラ及びその他の熱交換器の汚れた、すなわちスラグの
付着した構成要素に空気、蒸気、水、或いはかかる物質
の混合物の噴流を差し向けるのに用いられる煤吹き型式
の清掃装置に関する。（「ボイラ」という用語は本発明
を使用することができる他の熱交換器を包含するもので
ある。）本発明は特に清掃噴流をボ・イラの中へ移動さ
せて清掃し、次いで、この清掃・す゛イクルの完了時に
、清掃噴流をボイラ内の苛酷な環境から引出すような引
込式の煤吹き装置に関する。この型式の煤吹き装置は、
代表的には半径方向に向けられている２つ以上のノズル
を外端の近くに有する引込め式挿入管を使用する。

片持ち式挿入管がボイラ内で作動している時、この挿入
管に作用する噴流の反作用力を等しくするために、ノズ
ルは周囲方向に向き合って、或いは等間隔になっており
、またノズルの軸線は挿入管の長さ方向軸線と交差して
いる。壁箱の実質的に密封され及び／または空気を遮断
した開「１部を通して挿入管をボイラに出し入れできる
ようにするために、実際問題としてノズルを完全に挿入
管内に配置しなりればならない。挿入管の直径が制限さ
れているために、また効果的な清掃に及び／又は挿入管
がボイラ内にある間挿入管を適当に冷却するのにｉｍ常
必要とされる吹込媒体の容量のために、効率のよい清掃
にとって望まれる集中高速噴流を生じさせるための最適
の寸法を有する対向ノズルを提供することが多くの場合
不可能だった。

煤吹き装置をボイラに挿入したりボイラから引込めたり
するとき、煤吹き装置はその長さ方向軸線のまわりに同
時に回転し及び／また番；１揺動するので、吹込媒体の
噴流が螺旋路或いδ、Ｌ部分的螺旋路を形成する。代表
的には挿入管は突入移動中、及び引込移動中に何回も同
転する。挿入管を安全に回転させることのできる速度が
１臨界速度によって制限され、この速度以」：では、挿
入管を物理的に不安定になるから、挿入管を挿入しそし
て引込めるのに必要な全ザイクル時間ζ才この理由で１
ｌｉｌ＋限されるようになる。従って、成る応用でし才
、煤吹き装置のサイクル時間を清掃要件によって持続し
ておいて長くしなげればならない。多くの場合、特に高
い燃焼ガス温度や広口ボイラ（＋ｙｉｄｅ　ｂｏｎｕｓ
）を伴うような多くの場合には、こうした厳しい環境で
挿入管を保護するのに十分な冷却を行うために、吹込媒
体の流量を最小に維持しなければならず、十分な冷却を
しようとすると吹込媒体をかなり浪費する。更に、煤込
サイクル時間が長いと動力を更に消費し且つ構成部品を
摩耗させる。

挿入管に作用する吹込媒体の流体圧力は挿入管の引込み
に抵抗する突入力を及ぼし、そのために、挿入管を挿入
するよりも引込めるのにかなり多くのエネルギを必要と
する。引込み負荷を減らすと動力消費が減少し、また構
成要素の機械負荷が減少する。

本発明は−」−記の欠点及び先行技術の引込み式煤吹き
装置についての設計に取組もうとするものである。

本発明の目的は更に効率のよいノズル形体を用いること
ができるようにし、そのために煤吹き装置の清掃能力が
高められている改良挿入管設計を提供することである。

本発明の別の目的は所望の噴流路間隔を得るのに必要な
挿入管の回転数を減らずことである。

本発明の更に別の目的は挿入管を挿入させるように作用
し且つ挿入管の引込みに対抗して作用する挿入管の圧力
の回転成分を部分的に打ち消すための手段を提供するこ
とである。

本発明の他の目的は清掃中吹込媒体の消費に関して効率
を改善していることを特徴とする長い引込み式煤吹き装
置の設計を提供することである。

先行技術では、２つ以上のノズルを長い引込み式煤吹き
装置の挿入管の１つの長さ方向位置に用いることが普通
であった。挿入管の冷却及び適切な清掃には大量の吹込
媒体を必要とするからこれらの形体は比較的短いノズル
長さをもたらし、これにより吐出する吹込媒体の乱流を
高め月つ分散を迅速にする。更に、ノズルの入口が互い
に近接しているので更に乱流および流れの制限を生しさ
・Ｕてしまう。ノズル長とノズルのスロー１−直径との
札はノズルの流れの状態を確立する１−で重要なパラメ
ータであり、一般にこの比が太きけれ（、才人きい程、
ノズルからの噴流４才乱流でなくなり、このためにもっ
と集中した噴流がつくりだされ、かくして所定の流量で
所定の距離により大きな衝撃圧力が得られる。ノズルを
、長さ方向の異なる位置に、互いに直接対向しないよう
に置くことによってより長いノズル長及びより多くのノ
ズルを用いることができ、ノズル長とスロー１へ直径と
の比を改善する。更に、ノズルの中心線が同一直線」−
にないようにノズルを隔てることによって、各ノズルへ
の流体の流れが他のノズルによって妨げられないように
各ノズルは更に挿入管内に突出することができ、そのた
めに流れの制限及び乱流が減少する。複数のノズルを挿
入管に沿って、長手方向の異なった位置に置くことによ
って、重要な利点が更に得られる。かかる形体は、所望
の清掃効果を維持しながら挿入管の長さ方向の行程に対
する回転行程の比を減らずことができる。図示するよう
に、スプレー路間に所望のピンチ間隔を生じさせるのに
必要な挿入管の回転数は、ノズルが置かれている挿入管
の長さ方向のｙ４なった位置の数及びこれらの位置での
ノズルの数に反比例する。

長さ方向の速度に対して回転速度を減らすと、これに対
応して挿入管の動的不安定性が問題になる前にサイクル
時間を短くすることができる。

本発明の更に他の目的は、ノズルの長さ方向軸線が挿入
管の中心線と交差しないように片寄せられている対向し
たノズルを有する改良挿入管を提供することである。ノ
ズルを片寄って取付けるために、他の方法で得ることが
できるよりも長い、更に効果的なノズルを用いて衝撃圧
力の大きな噴流を作り出すことができ、更に、挿入管に
引込方向に作用するスラスト反作用偶力が発生ずる。挿
入管の回転及び長さ方向の移動が煤吹き装置の往復台機
構内の動力伝達装置によって関連しているので、挿入管
に作用するトルクが挿入管に長さ方向の力を与える。挿
入管の挿入時の回転方向に逆らうスラストをノズルに与
えることによって、挿入管が往復台」−でボイラ内に突
入する傾向「逃げ」は少なくとも部分的に相殺される。

逆に、ノズルのスラストは回転方向が逆転するので引込
みを助ける。引込み中に挿入管駆動（ピーク）負荷が起
こるので、この改良は更に効率のよい駆動装置を用いる
ことができる。

第１図を参照すると、引込式の長い煤吹き装置が示して
あり、全体に参照番号１０で示されいる。

この装置の一般的な構造は１９６９年４月２２日にＪ、
Ｗ、Ｎｅ１ｓａｎ等に賦与された米国特許第３４３９３
７６号に開示されている。上記の開示に引き続いて図示
されている型式の煤吹き装置に数多くの特徴が更に組込
まれた。しかしながら本発明にはかかる詳細は含ませて
ない。第１図に示しである煤吹き装置は本発明を有利に
採用することができる代表的な構造であると理解するこ
とができよう。先行技術によって教示されている構造に
加えて、第１図は複数のノズルを本発明の第１の態様に
従って種々の位置に用いる新規な装置を示し、この新規
な装置は更に第２図第３図及び第４図に示されている。

第１図に示されている挿入管１２を、図面において右側
に置かれているものと仮定されるボイラ又は炉に往復動
自在に挿入して、ノズル１ｌｌａ及び１４ｂから空気、
水、及びまたは蒸気等の吹込剤を噴出することによって
熱交換面及び他の内部表面を洗浄する。挿入管１２ばモ
ータ駆動往復台１５に固定されており、往復台１５が挿
入管１２の移動を制御する。往復台１５は、挿入管１２
を繰り返しボイラに出し入れしてその・清掃機能を果た
すときに挿入管１２に回転運動と長さ方向の運動を同時
に伝える。挿入管１２力月回転する間に移動しなければ
ならない長さ方向の距離は螺旋距離或いは螺旋ピンチと
呼ばれる。挿入管１２は固定供給管１６上に摺動自在に
嵌合している。供給管１６に供給される吹込媒体をブロ
ーバルブ１７によって制御して挿入管１２に導入し、そ
の後吹込媒体はノズル１４ａ及び１４ｂから出る。

参照番号１３で示されている改良ノズルブロソ０ りを特に第２図に示す。？！数のノズルＩ４ａ及び１４
ｂが示されており、その各々の噴出端部１Ｂは挿入管１
２の壁部を貫通してこれに固定されている。本発明の第
１の態様によれば、複数のノズル１４ａ、１４ｂを挿入
管に沿って長さ方向に間隔を隔てた位置に配置する。ノ
ズルを長さ方向に離して配置することによって各ノズル
への制限の少ない流体流路が作られる。多数のノズルは
直径が小さいので挿入管の適当な冷却流を作る。ノズル
の長さが長くスロートの直径が小さく、ノズルの総数を
増すことにより、更に浸透性のある噴流が作り出されよ
り効率のよい清掃能力が得られる。

ノズルを本発明の第１の態様に従って取付けることによ
って、重要な利点が更に実現され、またこれは第４図に
関して最もよく説明されている。

挿入管１２をモータ駆動往復台１５によって第４図に示
されている方向に同時に回転させかつ進ませるので、ノ
ズル１４ａ及び１４．　ｂから吐出する噴流の螺旋路を
概略に示している。最初に」一方に向いて図示されてい
るノズル１４ａによって描か１ れる螺旋路を参照番号２１ａで示し、これに対して、最
初に下方に向いて図示されているノズル１、４　ｂによ
って描かれる螺旋路を参照番号２１ｂで示している。第
４図から明らかなように、螺ｊｊ’＋Ｆ。

路２１ａ及び２１ｂは進行する絡み合った螺旋帯を形成
する。螺旋路の間隔は、噴流がボイラ清掃機能を効果的
に果たすのに十分近接して衝撃するように選定される。

説明されているよ・うに、ノズルを配置することにより
所望の螺旋路間隔を達成するのに必要な挿入管の回転数
が減少する。しかしながら、螺旋距離と一致するノズル
の長さ方向の間隔を選定することが必要である。第４図
に示されている態様では、最も遠い離れたノズル間の距
離は螺旋距離の約２である。しかしながら第２図に示す
ようにノズルを取付けた挿入管では噴流路の間隔が不均
一になる。第２図かられかることとして、ノズルの対が
互いに対向して取付けられていないために隣接した噴流
路間の距離を指示する方法Ａ、Ｂ、及びＣが不均一であ
り、この場合、噴流路間隔を均一に作ることができる。

適用によ２ っては、互い違いのノズル又は対向ノズルの利点を考量
し、目一つ適当な形体を利用する。また、半径方向及び
長さ方向に喰い違ったノズル間隔を組合わせて螺旋路の
不規則性を最小にすることもできる。

従って、本発明の第１の態様による煤吹き装置の挿入管
は２つの点で顕著な利点を生ずる。第１に、もっと効率
のよいノズルを用いて各ノズルからもっと集中した高衝
撃噴流を噴出させることができる。第２に挿入管の回転
数を減らし、これにより、挿入管の共振に関心をもって
サイクル時間を決定する場合には、サイクル時間を短く
することができる。サイクル時間を減少させると吹込媒
体の使用量、エネルギ、構成部品の摩耗に関して大きな
節約がもたらされる。

本発明の第２の態様を第５図、第６図及び第７図に示し
、これらの図面ではノズル１１４ａ及び１１４ｂは、そ
れらのノズルの長さ方向の軸線が挿入管の軸線と交わら
ないようにして互いに片寄せられている。図示のように
、ノズルは挿入管の３ 長さ方向の直径方向の中央平面から等距離で且つこれと
平行である。またこの片寄りノズル形体により、都合良
く向いた同一直線上の対向したノズルを用いて可能であ
るよりも長いノズルを据付けることができる。比較的長
いノズルを据付けることができるのに加えてこの形体は
比較的障害のないノズル人口１１９を形成し、そのため
に、噴流模様を更に密にし且つ衝撃圧力を増加させる。

本発明の両方の態様では、ノズルは互いに完全に片寄せ
られておりこれにより、ノズルの長さが挿入管の内径の
半分以下でなければならないような先行技術の装置と違
って、各ノズルを挿入管の内部を横切って中間以上に延
長させることができる。

第２の態様に従ってノズルを片寄って取付けることによ
って、ノズルを通る流れが反作用スラスト偶力を生じ、
そのために挿入管にトルクを作用させる。反作用スラス
トの大きさはノズルを通過する流量の質量とノズルを通
過する流体速度の積であり、換言すれば反作用スラスト
はノズルでの４ 流体の圧力とノズルの断面積の積に等しい。反作用力と
、挿入管１１２の回転の中心に対する作用線から計った
ノズル反作用スラストの作用線に垂直な線の長さとの積
はノズルから挿入管に作用するトルクに等しい。これら
のノコ及び距離は第６図に反作用力り及び半径方向距離
Ｆとして示しである。作動中、挿入管１１２に作用する
このトルクは挿入管１１２内の吹込媒体の圧力によって
引き起される挿入管の伸長を生じさせようとする往復台
動力を部分的に相殺する。ノズルは、挿入管に作用する
噴流の反作用が突入運動に相当する方向での挿入管の回
転に対向するような方向に片寄せられている。図面に表
わされている例を参照すると、この片寄により、第６図
に示す如く、挿入管１１２のノズル端部からみて、挿入
管にトルクを時計方向に及ばず。逆に、引込める時には
挿入管の回転を逆転させるから、挿入管を引出すときに
は反作用トルクは挿入管１１２の引込みを助けるように
作用し、そのために往復台駆動装置の負荷を減らす。

５ 本発明に関してここに説明される別々の態様を組み合わ
せることができ、そのために両者の長所が一つの構造で
実現される。例えば、第２図及び第３図に示す挿入管の
ノズルを第５図のノズルと同様に片寄らせることができ
る。各ノズルによって作り出される反作用スラストが同
じ回転方向（引込め）に作用するようにノズルが取付け
られているので、片寄り且つ引込める力は結果的に第二
の態様の特徴を補助する。

本発明の好ましい態様をここで説明しているが、添付の
特許請求の範囲の精神及び範囲から離れることなく種々
の変形態様及び変更を行うことができることがわかるで
あろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の態様の特徴を備えた挿入管を持
った周知のＩＫ型式の行程の長い煤吹き装置の、中央を
省略した側面図である。 第２図は、ノズルを断面で示し、且つ本発明の第１の態
様に従う挿入管に沿った長さ方向の種々の位置の複数の
ノズルを更に示す、第１図のｎ−６ ■線における横断面図である。 第３図は第２図の■−■線における横断面図である。 第４図は挿入管を図示されている方向に同時に進めかつ
回転させるときに本発明の第１の態様に従って挿入管の
ノズルからの噴流によって描かれる螺旋路の概略図であ
る。 第５図は本発明の第２の態様に従った片寄りノズルの位
置を示す挿入管の残りの部分から取り出した挿入管のノ
ズルブロックの側面図である。 第６図は本発明の第２の態様の教示に従って各ノズルの
長さ方向軸線が挿入管の長さ方向軸線と交差しないよう
なノズルの配置を示す、第５図の■−■線におけるノズ
ルブロックの断面図である。 第７図は本発明の第２の態様に従った片寄りノズルの取
付けを示す、第６図の■−■線における断面図である。 ７

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）挿入管と、挿入管をボイラ等の内部に出し入れす
   べく挿入管を移動させるための手段と、挿入管の移動中
   挿入管の外端部分から吹込剤を吐出するためこれを挿入
   管に供給するたための手段と、挿入管のかかる外端部分
   に取付けられていて吹込剤を吐出する複数の同一のノズ
   ルとを有する型式の煤吹き装置において、前記ノズルの
   軸線がノズルの直径を越える距離だけ軸線方向に不整列
   であることを特徴とする煤吹き装置。
2. （２）　挿入管の長さ方向に、ノズルを互いにずらして
   位置決めすることによってノズルが不整列にされている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の煤吹き
   装置。
3. （３）挿入管の長さ方向直径方向中央平面の両側でノズ
   ルを互いにずらして位置決めすることによって、ノズル
   が不整列にされていることを特徴とする特許請求の範囲
   第ｆｉ１項に記載の煤吹き装置。
4. （４）挿入管を移動させるための手段が挿入管に回転運
   動及び軸線方向の運動を伝え、ノズノ目才、ノズルから
   の噴流が異なる螺旋路を描くように挿入管の動きに関係
   した距＾１］を互いにずらして位置決めされていること
   を特徴とする特許請求の範囲第（２）項に記載の煤吹き
   装置。
5. （５）　ノズルが反対方向に向けられている吐出部分を
   有し、そのためにノズルからの吐出が挿入管にトルクを
   及ぼすことを特徴とする特許請求の範囲第（３）項に記
   載の煤吹き装置。
6. （６）挿入管を移動させるための手段がｍ−のモータを
   有し、このモータは挿入管を軸線方向と回転自在に同時
   に駆動し、且つ挿入管の突ｊＪＩ　１１１１方の回転方
   向に、また挿入管の引込み中道の回転方向に挿入管に回
   転を及ぼし、ノズルの吐出部分が挿入管の引込みに相当
   する方向に挿入管にトルクを及ぼすように位置決めされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第（５）項に記
   載の煤吹き装置。