KR100926846B1 - 연소 장치 세정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폭발 기술을 이용하여 용기(5) 및 연소 장치의 소용 또는 응고된 침착물(6), 오염물을 세정하기 위한 온라인 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 이루기 위해 폭발성 기체 혼합물(7)이 오염물, 소용 또는 응고된 침착물(6) 부근에서 폭발된다.

Description

연소 장치 세정 방법{METHOD FOR CLEANING COMBUSTION DEVICES}

본 발명은 먼지, 슬래그 또는 재(ash)로 오염된 용기를 세정하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 본 발명은 특히 독립항의 전제부에 따른 소위 연소 설비의 온라인 블라스트(on-line blast) 세정 장치 및 방법에 관한 것이다.

예를 들어 폐기물 소각로 또는 석탄 보일러의 전열면은 일반적으로 심각한 먼지 오염에 노출된다. 이러한 유형의 먼지는 대개 무기질 성분을 가지고 있으며, 통상적으로 벽에 재입자(ash particle)의 침착물에 의해 형성된다. 높은 연도 가스 온도의 영역은 대부분 단단한데, 이는 먼지가 용융된 형태로 벽에 고착되거나, 보다 저온에서 용융 또는 응축되는 물질이 보다 온도가 낮은 보일러 벽에서 고형화될 때 그 물질과 함께 고착되기 때문이다. 이러한 유형의 코팅은 공지된 세정 방법으로는 제거가 곤란하고 불만족스럽다. 이로 인해 보일러는 주기적으로 정지되어 냉각되어야 하며, 수동으로 또는 샌드 블라스팅(sand-blasting)에 의해 세정되어야 한다. 대부분의 경우 이러한 유형의 보일러는 매우 큰 치수를 가지기 때문에, 전술한 목적을 위해서 노(furnace) 내에 비계(scaffolding)를 설치하는 것이 종종 필요하다. 이로 인해 부가적으로 수일 또는 수주에 걸쳐 지속되는 작업의 중단이 요구되고, 이와는 별개로 먼지 및 오염 물질의 비산으로 인해 세정 작업자에게 매우 불쾌하고 건강에 좋지 않은 결과를 초래한다. 설치 작업의 중단으로 유발되는 불가피한 현상은 심한 온도 변화에 기인한 용기 재질 자체의 손상이다. 세정과는 별개로 수리비, 생산으로 인한 설비의 현상 유지비, 수입 손실은 중요한 전체 비용 인자를 나타낸다.

예를 들어 종래의 세정 방법은 보일러 비팅(beating)과 스팀젯(steam-jet) 세정기, 워터젯 블로워(water-jet blower)/수트 블로워(soot blower) 및 숏피닝(shot peening)의 활용이다.

냉각된 그리고 여전히 작업 중인 고온 보일러가 폭발 장치의 개시 및 점화에 의해 세정되는 세정 방법이 공지되어 있다. 문헌 EP 1 067 349 에 개시된 방법의 경우에, 냉각된 점화 장치가 냉각된 랜스(lance)에 의해 먼지로 오염된 전열면에 근접하게 위치되고, 그 다음에 점화 장치가 점화된다. 전열면의 케이킹(caking)은 폭발력에 의해 제거되고, 또한 충격파에 의해 발생된 벽의 진동으로 제거된다. 이러한 방법으로 종래 세정 방법에 비해 세정 시간이 대폭 감소된다. 필요한 안전 예방책을 수립한다면 용기가 여전히 고온인 상태에서도 세정이 온라인으로(즉, 연소로의 작동 중에) 수행될 수 있다. 이와 같은 방법으로 보일러를 수시간 내에 세정하는 것이 가능해지고, 반면에 종래 방법으로는 이러한 작업에 수일이 소요될 것이다.

EP 1 067 349 에 개시된 방법의 단점은 폭약이 필요하다는 점이다. 폭약 재료의 고비용과는 별개로, 예를 들어 폭약 재료의 저장 중에 발생되는 사고를 방지하기 위해서는 세심한 안전 예방책이 수행되어야 한다. 고온 용기로 폭약 재료를 유입하는 것은 폭약 재료의 조기 폭발을 방지하기 위한 효율적이고 신뢰성 있는 냉 각 시스템을 추가적으로 필요로 한다.

본 발명의 목적은, 먼지와 슬래그로 오염된 연소 설비 또는 용기의 세정을 위한 장치 및 방법으로서, 세정 작업 중 설비를 가동 중지시킬 필요가 없도록 하고, 단시간 내에 설비가 다시 깨끗한 상태로 유지되도록 하며, 특히 설비 부품 및 작업자에 대한 위험 요소가 세정 공정 중 최소화되도록 하는, 연소 설비 또는 용기 세정 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.

이러한 목적은 청구범위에 기재된 바와 같이 본 발명에 의해 달성된다.

본 명세서에 개시된 세정 방법은, 기체 폭약 혼합물을 적어도 부분적으로 폭발시키도록, 개별 폭약 또는 혼합물로서의 단일 폭약인 기체, 액체 및/또는 분말형 재료를 세정시킬 물체에 근접하게 위치시키는 것이다.

인체의 보호를 위해, 조기 폭발의 위험을 배제하기 위해서 재료는 분리되어 저장되고 처리될 수 있어야 한다. 본 발명의 세정 방법에 따르면 이는 가능한데, 이유는 폭약 재료 또는 폭약 혼합물이 그가 사용되어질 용기에서 또는 용기의 부근에서 형성될 수 있기 때문이다. 이는 인체 및 물체에 대한 안전성을 증대시킨다. 본 발명의 세정 장치에 따르면, 세정 장치의 도입 및 위치 설정 공정 중 폭발 재료 또는 성분이 아직 구비되지 않고, 따라서 열에 노출되지 않는다.

본 발명의 세정 과정은 케이킹(caking) 발생의 경향을 가진 점착성 비산재를 갖는 연소 설비에 특히 적합하며, 이러한 케이킹은 특히 석탄, 폐기물, 오수 슬러지 또는 유해 폐기물의 연소에 의해 발생된다. 이는 특히 연소 설비의 증기 발생기 분야에 적용가능하다. 그러나, 이러한 세정 과정은 예를 들어 연도 가스 세정 장치, 제지 공장, 사일로(silo), 시멘트 산업 등에서와 같이 경화 침착물을 가진 다른 설비에서의 오염물 제거에도 적용될 수 있다. 블라스트 세정 작업은 공장의 작업 중에, 즉 온라인으로 수행될 수 있고, 또는 여전히 고온이고 과도하게 그리고 정밀하게 투입된 용기에서도 가능하다. 결과적으로, 공장의 비가동 시간 비용이 감소되고, 어떤 설비 부품 또는 용기의 섹션도 불필요하게 부하를 받지 않는다. 공장 작업자에 대한 위험도 최소화된다. 이는 특히 적어도 부분적으로 기체인 폭약 성분 또는 혼합물에 대한 고온 외기에서의 매우 단시간의 체류 시간의 결과이다.

본 발명에 따른 세정 방법의 바람직한 실시예에서, 예를 들어 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 에탄, 프로판, 가솔린, 오일 등과 같은 액체 또는 기체 형태의 연료와 예를 들어 산소와 같은 산화제는 세정시킬 표면 부근에 위치된다. 이러한 위치에서 성분들이 함께 혼합되고, 이후에 점화된다. 예를 들어 용기 또는 파이프의 벽과 같이 충격파에 의해 진동이 유발되는 표면과 폭발력은 벽의 케이킹을 분해 제거하고, 이로써 표면의 세정이 이루어진다. 이러한 성분들은 본 발명의 세정 장치에서 함께 혼합될 수도 있다.

세정에 필요한 폭발력과 사용된 재료의 양은 먼지로 오염된 형태 및 오염 용기의 크기에 따라 결정된다. 폭발력 및 폭발량은 설비에 손상을 발생시키지 않도록 선택된다. 예를 들어, 효율적인 세정을 위한 아세틸렌 및 산소의 혼합 기체량은 폭발당 5 내지 30 리터 사이이다. 기체의 최적 혼합비는 기체의 화학량론으로부터 계산될 수 있으며, 아세틸렌 및 산소의 경우에 1:3이다. 산소 및 아세틸렌의 폭발 기체 혼합물의 경우에, 예를 들어 총 기체 체적이 약 100리터의 경우, 상기한 비율은 3.5:1이다. 사용된 성분의 최적 투입으로 인해 세정 비용이 감소되고, 또한 위험 요소와 장치 및 인간에 대한 손상 위험이 감소된다.

예를 들어 랜스와 같은 파이프형 장치가 용기 내로 도입되고, 세정시킬 위치 부근에 위치된다. 이러한 파이프형 장치에 의해, 파이프형 장치의 위치 설정 후 성분들이 용기 내로 유입된다. 온라인 세정 작업의 경우에, 용기가 세정될 것이고, 예를 들어 연도 가스의 온도는 1000℃의 고온에 이른다. 이는 세정에 사용된 재료의 조기 폭발 방지를 위해 예를 들어 가스 및 연료가 일례로 열복사에 의해 가열될 수 있는 것보다 신속하게 소요 위치에 도달됨을 의미한다. 파이프는 단열되거나 그리고/또는 냉각되는 것이 바람직하다. 이는 각각 단열재로 제작된 파이프와 파이프에 부착된 또는 파이프를 통해 전도되는 냉각 시스템에 의해 이루어질 수 있다. 파이프 및/또는 세정에 사용된 재료의 냉각은, 외부로부터 세정 장치 또는 성분 또는 폭발성 기체 혼합물로의 냉각제의 연속적인 공급없이 기능 수행을 할 수 있도록 설계된다. 따라서 파이프 또는 랜스는 단지 예를 들어 기체 성분에 대한 연결부를 구비하면 되고, 따라서 더욱 간단하게 설계될 수 있다. 또한 이러한 유형의 세정 장치는 예를 들어 세정시킬 물체 부근의 물 연결부에 따라 결정되지도 않는다. 냉각제를 냉각시키기 위해, 예를 들어 물이 랜스에 대한 단열재로서 사용되고, 이를 위해 연결부가 랜스에 부착되어야 한다. 소요된 호스는 세정 작업을 위해 랜스의 실제 이용 전에 제거될 수 있다. 위치 설정된 상태에서 냉각제 유동에 의한 랜스의 냉각이 필요하다면, 이는 랜스를 통한 냉각제의 전도로 이루어지고, 이러한 냉각제는 고온 용기로 직접 유동된다. 그러나, 세정 장치는 냉각제가 다시 세정 장치 내부로 역류할 수 있도록 설계될 수도 있다. 조기 폭발의 가능성을 완전히 배제하기 위해, 폭발물, 적어도 부분적으로 기체 혼합물은 폭발이 이루어지는 시점에서만 형성되는 것이 바람직하다. 이는 예를 들어 세정시킬 용기에서 연소성 기체 및 산화제를 혼합함으로써 이루어진다. 그러나, 개별 성분들을 공급 라인의 일부분, 예를 들어 랜스 내부에서 미리 혼합시키는 것도 가능하다. 이의 결과로, 개별 성분들의 혼합은 세정시킬 위치 직전에서 이미 개시된다. 필요한 안전 예방책을 수립한다면, 폭발성 기체 또는 기체 혼합물을 용기 또는 설비 내로 직접 유입시키는 것도 가능하다. 또한 이러한 변형예의 경우에, 폭발성 재료 또는 혼합물의 조기 점화에 대한 위험은 최소화되는데, 이는 세정 장치의 도입 및 소요 위치 설정이 사전에 수행될 수 있으며, 폭발성 재료가 없는 상태에서 수행될 수 있기 때문이다. 기체 재료 대신에 예를 들어 연료와 같이 액체 또는 분말 형태로 하나 이상의 재료가 사용되면, 이러한 재료는 적합한 펌핑 장치에 의해 예를 들어 파이프형 장치를 통하여 세정할 위치로 이동되고, 액체 또는 분말 형태의 재료는 분무되거나 원자화된다. 이는 예를 들어 세정 작업에 사용된 기체를 이용하여 기체 원자화 또는 압력에 의해 수행될 수 있다.

기체, 기체 혼합물, 액체 재료의 투입은 압력 용기에 의해 이루어진다. 사전에, 정밀한 투입량의 기체, 액체가 예를 들어 상용 가스 실린더로부터의 제어 충진에 의해 압력 용기 내로 유입될 수 있다. 분리된 압력 용기의 사용으로 인해, 이러한 압력 용기의 충진 압력 및 양은 매우 간단한 방법으로 소요 폭발력에 대응될 수 있다. 또한, 압력하에서 기체 또는 액체의 유입으로 인해, 고온 외기에서의 성분들의 체류 시간이 매우 단축될 수 있다.

기체, 기체 혼합물, 액체 또는 분말 형태의 재료가 예를 들어 외기 또는 연도 가스에 의해 희석되는 것을 방지하기 위해서, 이러한 재료는 예를 들어 적합한 얇은벽 컨테이너에 의해 세정할 위치 또는 그 위치 부근에 위치된다. 예를 들어 파이프형 장치 또는 랜스에서 개별 기체 또는 연료의 분리 이동에 의해 폭발성 재료가 단지 세정할 표면에 근접하게 형성되는 경우, 이는 특히 바람직하다. 이러한 유형의 용기는 특히 완전 혼합 이전에 기체의 희석을 방지하는 역할을 수행하고, 또한 기체의 냉각에 사용될 수도 있다. 적합한 얇은벽 컨테이너에 대한 예는 팽창형의 얇은벽 벌룬(balloon)형 컨테이너이거나, 예를 들어 색(sack)형 컨테이너 또는 색과 같은 가요성의 탄성을 가진 얇은벽 컨테이너이다. 얇은벽 컨테이너는 예를 들어 랜스의 전단부에서 파이프의 일단에 부착되고, 기체에 의해 팽창된다. 얇은벽 컨테이너의 조기 폭발을 방지하기 위해, 얇은벽 컨테이너는 대류 또는 복사에 의해 가열되는 것보다 급속하게 팽창되어야 하고, 그리고/또는 냉각되어야 한다. 얇은벽 컨테이너는 유입된 성분의 전체 체적보다 큰 체적을 갖는 것이 바람직하다. 이는 탄성을 가진 벌룬형 컨테이너와 같은 얇은벽 컨테이너가 폭발에 의해 조기 파괴되는 것을 방지한다. 또한, 예를 들어 색형 플라스틱 또는 종이 컨테이너와 같이 비팽창성 재료로 제작된 컨테이너의 경우에, 외기에 비해 컨테이너 내에는 과도 압력이 존재하지 않는다. 이는 예를 들어 스파크 또는 날카로운 물체에 의해 유발될 수 있는 얇은벽 컨테이너의 천공의 경우 또는 침투성 재료의 경우에 기체의 유출을 방지 또는 최소화한다.

랜스 전단부의 냉각, 얇은벽 컨테이너의 냉각은 수동형(passive) 냉각법에 의해 수행된다. 폭발성 기체 혼합물의 수동형 냉각의 경우에, 세정 장치가 도입된 상태에서는, 추가 냉각 수단이 외부로부터 또는 폭발성 혼합물 내로 위치되지 않는다. 세정 장치의 일반적인 구조적 단순함 이외에도, 이의 이점은, 폭발에 필요한 재료의 공급 라인이 상대적으로 용이하게 랜스 냉각 시스템과 분리될 수 있다는 점이다. 수동형 랜스 냉각 시스템과 결합된 경우에, 전체 세정 작업은 국부적으로 이용가능한 하부구조에 관계없이 유지될 수 있다.

얇은벽 컨테이너 및 수용된 재료는 단열 보호 피복 또는 이미 냉각제를 수용하고 있는 보호 피복에 의해 바람직하지 않은 고온 가열로부터 보호될 수 있다. 이러한 유형의 보호 피복은 매우 간단한 방법으로 설계될 수 있고, 예를 들어 크레이프(crepe)나 스폰지형 재료와 같은 흡수성 재료로 구성되며, 이러한 재료는 고온 설비 내로 유입되기 전에 물과 같은 냉각제에 담겨진다. 그러나, 얇은벽 컨테이너 자체를 냉각제를 흡수 또는 저장하는 재료로 제작하는 것도 가능하다.

또한 물, 공기 또는 물과 공기의 혼합물을 얇은벽 컨테이너에 분무하는 것과 같이 적합한 냉각제에 의해 얇은벽 컨테이너를 냉각시키는 것도 가능하다. 팽창 중에 얇은벽 컨테이너에 물방울 또는 다른 냉각제를 주입하는 것도 가능하고, 따라서 컨테이너의 표면은 내부로부터 냉각된다. 이는 예를 들어 세정 작업에 사용된 액체 또는 기체 성분의 유입과 함께 사용될 수 있다.

얇은벽 컨테이너의 보호에 대한 또 다른 바람직한 실시예에 따르면, 적합한 보호 장치 내부의 세정할 용기 내로 얇은벽 컨테이너를 도입시킨다. 이는 예를 들어 랜스에 부착된 보호 벨(bell) 또는 깔대기(funnel)와 같이 세정 장치에 부착된 보호 장치에 의해 이루어진다. 얇은벽 컨테이너는 비팽창 상태에서 보호 장치에 저장될 수 있다. 보호 장치는 얇은벽 컨테이너가 팽창하자마자 얇은벽 컨테이너의 자유 팽창이 가능하도록 설계된다. 이는 예를 들어 개방된 보호 장치나 힘 또는 압력에 의해 개방되는 보호 장치에 의해 이루어질 수 있다. 컨테이너측, 즉 랜스의 전단부에 구성된 보호 장치의 개구부에는 커버가 구성될 수 있다. 이러한 유형의 커버는 얇은벽을 구비하고, 개방 또는 해제하기 용이하며, 따라서 커버는 팽창하는 얇은벽 컨테이너에 의해 보호 장치와 분리될 수 있다. 커버는 예를 들어 종이, 황마(jute) 등과 같이 냉각제를 흡수할 수 있는 재료로 제작된다. 커버의 구조에 따라 전체 보호 장치는 커버에 의해 둘러싸여 구성될 수 있다. 이로 인해 얇은벽 컨테이너 및 보호 장치는 동시에 보호되고 냉각된다.

바람직한 실시예에서, 간접 수동형 냉각 시스템이 얇은벽 컨테이너 및 랜스에 사용되고, 이는 위에서 언급된 이유 때문이다. 폭발성 혼합물과 랜스의 냉각은 도입된 상태의 랜스에서는 세정 작업 중 외부로부터 유입되는 냉각제에 무관하다. 수동형 랜스 냉각은 적합한 재료로 파이프 또는 공급 라인을 제작함으로써 기체 및/또는 액체가 이동되는 파이프 주위에 적합한 재료의 적용으로 이루어진다. 이러한 재료는 예를 들어 단열성 열저항 재료이거나 그리고/또는 냉각제를 흡수할 수 있는 재료이다. 후자의 재료에 관한 예는 종이, 솜 또는 직물과 같은 흡수성 재료이며, 사용되기 전에 물 또는 다른 냉각제에 담겨진다. 냉각층의 손상 방지를 위해 외부 보호층이 부착될 수 있다. 흡수 종이의 경우에 간단한 직물 붕대일 수 있다. 그러나, 예를 들어 금속 스크린 또는 웨빙(webbing) 또는 2차 금속 파이프로 제작된 보다 영구적인 보호층이 적용될 수도 있다. 냉각제를 흡수한 재료는 필요시 냉각제를 다시 방출시킬 수 있고, 발생된 증발 냉각의 결과로 파이프 또는 얇은벽 컨테이너를 냉각시킬 수 있다. 수동형 냉각 시스템은 예를 들어 조밀 금속망 또는 세라믹일 수 있으며, 중공형 공간 또는 소공에 냉각제를 흡수할 수 있다. 흡열 재료로 수동형 냉각 시스템을 제작하는 것도 가능하다. 이러한 유형의 재료는 전방으로 열을 전도시키는 대신에 열을 흡수하여 저장한다. 이러한 재료에 관한 예는 적합하게 선택된 온도 범위 내에서 통상적으로 고체에서 액체로의 상변화를 수반하는 재료[소위 상변화 재료(PCM)]이다. 단열 랜스 냉각 시스템의 또 다른 예는 이중 파이프이며, 단열재로 충진될 수 있다.

다양한 냉각법 및 보호 장치가 보완없이 결합될 수도 있다.

폭발성 기체 혼합물, 액체/기체 혼합물의 점화는 얇은벽 컨테이너 또는 보호 피복의 유무에 관계없이 공지 기술의 수단으로 이루어질 수 있다. 이는 상응하게 부착된 점화 수단 및 점화 장치의 도움으로 보조 화염 또는 불꽃 점화에 의한 전기적으로 개시되는 스파크 점화에 의해 이루어진다. 점화 수단은 랜스 일단의 영역에서 파이프 자체 또는 얇은벽 컨테이너에 부착된다. 점화 장치의 작동과 기체 유입 순서 및/또는 액체 성분의 유입은 제어 시스템에 의해 이루어진다.

바람직한 실시예에서 고온 용기의 블라스팅 작업 순서는 다음과 같다.

- 기체 압력 용기는 해당 밸브의 작동에 의해 압력 기체 실린더로부터 해당 기체, 예컨대 아세틸렌 또는 에탄과 산소로 소요 기체량 및 압력을 가지고서 충진된다.

- 파이프의 일단에 얇은벽 컨테이너(예를 들어 플라스틱재로 제작된 벌룬형 또는 색형 피복 또는 백/색)가 부착되고, 예를 들어 조립, 고정 또는 접착 테이프에 의해 접착되며, 그리고/또는 접힌 상태로 보호 장치에 삽입된다.

- 필요하다면 랜스 헤드, 즉 얇은벽 컨테이너의 냉각이 개시되고, 예를 들어 냉각제를 흡수한 보호 피복(단열 및/또는 냉각)이 부착되며, 그리고/또는 기체와 함께 냉각이 개시된다.

- 예를 들어 접속 개구부를 통해 랜스가 외부로부터 세정될 용기내로 유입되고, 얇은벽 컨테이너를 포함한 파이프의 단부는 세정될 표면의 전방에 구성된다.

- 기체 압력 용기의 밸브 개구부로부터 얇은벽 컨테이너에 기체 혼합물이 충진되기 시작한다.

- 점화 장치가 작동되고 폭발이 개시된다.

위에서 언급한 본 발명에 따른 블라스트 세정 과정 순서의 개별 단계는 중간 단계로 보완 및/또는 자동화될 수 있다. 예를 들어, 폭발 과정의 개시는 안전 메커니즘과 연결될 수 있다. 이러한 메커니즘은 압력 용기로부터 얇은벽 컨테이너로 또는 일반적으로 세정할 용기 내로 기체 공급을 개시하고, 예를 들어 점화 수단의 작동에 의해 실제 폭발이 이루어지기 전에 이러한 연결을 중지시킨다. 이는 예를 들어 공급 라인으로의 역류와 제어되지 않은 폭발을 방지한다. 또한, 세정 과정은 세정 장치의 세정 단계를 포함할 수 있다. 이는 예를 들어 폭발 후 개별 파이프, 랜스의 압축 공기를 분출시킴으로써 이루어진다.

본 발명에 따른 응고되고 슬래그로 오염된 용기의 세정 방법에 대한 세정 장치의 실시예가 도면을 참고로 하기에 더욱 상세히 기술될 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 세정 장치의 실시예에 대한 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 또 다른 실시예.

도 3은 본 발명에 따른 제3 실시예.

도 1에 본 발명에 따른 세정 과정 수행을 위한 세정 장치(10)가 도시되어 있다. 세정 장치(10)는 파이프형 공급 라인(1, 2)을 포함하며, 이러한 공급 라인(1, 2)을 통해 위치 설정 후 예를 들어 산소(3)와 에탄(4) 같은 상이한 기체와 액체 연료 또는 산화제가 세정할 벽(5)의 부근으로 이동된다. 오염물(6)로 오염된 벽의 영역에서 기체(3, 4) 및/또는 액체는 폭발성 혼합물(7)을 형성한다. 세정할 설비 또는 용기의 외부로부터 작동되고 제어될 수 있는 점화 장치(8)에 의해, 폭발성 혼합물(7)이 예를 들어 점화 스파크(9)의 발생으로 점화된다. 예를 들어 공급 라인(1, 2)에서 기체 혼합물(7)의 영역에 위치된 점화 장치에 의해 폭발이 개시될 수도 있다. 세정 장치(10)의 역류와 공급 라인(1, 2)으로의 역화를 방지하기 위해, 점화 스파크(9)가 공급 라인(1, 2)의 단부 전방에 직접 형성되지 않도록 공급 라인(1, 2) 및 점화 장치(8)가 설계된다. 이는 점화 스파크(9)가 상이한 길이를 가진 공급 라인(1, 2)의 단부들 사이에 형성되도록 함으로써 이루어질 수 있다.

공급 라인(1, 2) 및 점화 장치(8) 또는 그 일부는 파이프와 같은 파이프형 피복에 공동으로 수용될 수 있다. 세정 장치(10)에 냉각 시스템이 구비되는 것이 바람직하다. 냉각은 냉각제의 증발에 의해 이루어지며, 공급 라인(1, 2) 또는 공통 피복을 냉각시킨다. 능동형(active) 냉각은 예를 들어 공급 라인(1, 2)을 통한 외부로부터의 물과 공기의 공급에 의해 이루어진다.

기체가 희석되는 것을 방지하기 위해 세정 장치(10)에 존재하는 얇은벽 컨테이너의 경우에, 랜스 헤드 냉각 시스템은 냉각제를 흡수한 보호 피복으로서 형성된다. 이러한 헤드 냉각 시스템은 용기 내로 직접 이동되는 냉각제 공급부로서 형성된다. 이러한 방법으로, 얇은벽 컨테이너와 그 컨테이너에 수용된 기체 또는 기체/액체 혼합물이 냉각된다. 예를 들어 연도 가스에 의한 외부 영향에 대해 수용된 액체 또는 기체(3, 4)를 보호하기 위해서, 공급 라인(1, 2) 및/또는 공통 파이프에 사용되는 재료는 단열 특성을 갖는다.

도 2에 본 발명에 따른 세정 과정의 장치 실시예가 도시되어 있다. 피복(21) 및 내측 파이프(22)로 구성된 냉각가능한 단열 랜스(20)가 도시되어 있으며, 랜스(20)의 일단은 기체 공급용 연결부(23)를 포함한다. 이러한 랜스(20)의 단부 영역에는 예를 들어 스파크 플러그(19)와 같은 적합한 점화 수단이 위치되며, 이러한 점화 수단으로 폭발성 기체 혼합물이 전기적으로 점화될 수 있다. 피복(21)은 랜스(20) 및 그 랜스(20) 내의 기체 또는 기체 혼합물이 가열되는 것을 방지한다. 피복(21)은 종이와 같은 흡수재로 형성되는 것이 바람직하며, 또한 개구부를 구비한 열반사 포일형 피복 또는 흡수성 직물과 같은 흡수재를 둘러싸는 보호층을 구비할 수 있다. 보다 상세히 도시되지는 않았지만, 보호층은 외부의 기계적 영향에 의한 냉각제용 저장 장치 또는 흡수 장치로서 작동하는 피복(21)의 재료 손상, 탈피를 감소 또는 방지하는 역할을 수행한다. 보호층에는 추가적인 흡수 또는 단열 특성이 구비될 수 있다.

랜스(20)의 타단에는 이미 팽창된 얇은벽 컨테이너(25) 및 보호 벨(27)이 부착되어 있다. 얇은벽 컨테이너(25)는 내측 파이프를 통해 유동되는 기체 또는 기체 혼합물에 의해 팽창되도록 내측 파이프(22)에 부착된다. 얇은벽 컨테이너는 예를 들어 폴리에틸렌으로 제작된 플라스틱 색과 같은 기밀 플라스틱 피복(25a)과 그 플라스틱 피복(25a)을 둘러싸는 보호 피복(25b)으로 구성된다. 보호 피복(25b)은 흡수 종이로 제작된 피복이며, 플라스틱 피복(25a)과 부착되어 연결된다. 랜스(20)의 사용 전에, 즉 세정할 설비 내로의 랜스(20)의 투입 전에, 종이 피복 및 랜스(20)의 피복(21)은 냉각제로 덮여지고, 예를 들어 물을 흡수한다. 얇은벽 컨테이너(25)는 접혀진 상태로 보호 벨(27)에 삽입된다. 얇은벽 컨테이너의 내부를 추가로 냉각시키고 필요하다면 기계적 영향으로부터 보호하기 위해서, 보호 벨의 상단에 냉각제를 흡수한 추가 커버(상세히 도시되지 않음)가 제공된다. 세정할 용기 내로 랜스를 투입하여 위치 설정한 후에, 팽창시 얇은벽 컨테이너(25)는 보호 벨(27)을 이탈한다. 이와 같이 수행하면, 컨테이너(25)는 물을 흡수한 종이 피복에 의해 연도 가스의 열로부터 보호되고, 피복(21)에 의해 내측 파이프(22)로부터 보호된다. 팽창된 피복 또는 벌룬형 컨테이너에 충분한 공간을 제공하도록, 보호 벨(27)은 비이커와 같은 외측으로 다소 원추형인 개구부를 구비한다. 보호 장치는 예를 들어 중공 콘(cone)이나 중공 실린더 또는 보울(bowl)의 형태를 갖는다. 이러한 보호 장치는 공급 라인의 통과를 위해 일측에 위치된 개구부와 얇은벽 컨테이너를 위해 타측에 위치된 개구부를 구비한다. 보호 장치는 이중벽으로 형성될 수도 있어, 내측 공간이 단열재 또는 냉각제로 충진되거나 충진될 수 있다. 보호 벨(27), 피복(21) 또는 다른 보호 장치가 랜스에 영구적으로 부착된다. 그러나, 랜스 위로 미끄러지거나 랜스 주위에 구성되고 또한 상이한 방법으로 위치될 수 있도록 제작될 수도 있다. 이는 필요하다면 세정 과정 후 보호 장치의 용이한 교체를 가능하게 한다. 그러나, 기술적이고 경제적인 이유로 인해, 보호 장치에 대해서는 열저항 재료가 이용된다.

기체 공급용 연결부(23)가 내측 파이프(22)에 부착되어, 랜스(20)와 2개의 기체 공급 라인(29, 30)을 연결한다. 하나의 기체 공급 라인(30)은 솔레노이드 밸브(32)를 통해 제1 압력 용기(34)와 연결되고, 이러한 제1 압력 용기 자체는 제4 밸브(38)를 통해 산소 실린더와 같은 상용 제1 기체 실린더(36)와 연결된다. 제2 기체 공급 라인(29)이 동일한 방법으로 구성되며, 즉 제2 솔레노이드 밸브(31)를 통해 제2 압력 용기(33)와 연결된다. 이러한 제2 압력 용기는 제3 밸브(37)를 통해 상용 제2 기체 실린더(35)와 연결된다. 제2 기체 실린더(35)는 예를 들어 아세틸렌, 에틸렌 또는 에탄과 같은 연소성 기체를 수용한다.

제3 밸브(37) 및 제4 밸브(38)의 개방 후, 압력 용기(33, 34)는 해당 기체로 충진된다. 경험에 의해 이미 검증된 충진 압력은 최대 15바이고, 압력 용기 체적은 예를 들어 에탄에 대해 1.5리터, 산소에 대해 5리터의 값을 가지며, 전체 기체 체적 100리터 내지 200리터가 종래 용기의 세정에 사용된다. 두 압력 용기의 체적비는 완전 연소를 위한 두 기체의 화학량론비에 상응한다. 압력 용기의 기체 압력은 폭발력을 결정하며, 기체 실린더(35, 36)의 감압 밸브를 통해 조정될 수 있다. 이러한 압력은 바람직하게는 동일하다.

랜스(20)의 스파크 플러그(19)와 연결된 외부 압력 스위치(39)에 의해 폭발 과정이 개시된다. 순서는 릴레이 제어 시스템과 같은 제어 시스템(40)으로 제어된다. 제어 경로는 도면에 점선으로 도시되어 있으며, 신호 방향은 화살표로 도시되어 있다. 우선 솔레노이드 밸브가 예를 들어 수초간 단시간 동안 개방된다. 이러한 시간 동안 압력 용기(33, 34)의 기체는 분리된 기체 공급 라인(29,30)을 통해 랜스(20)로 유입된다. 랜스(20)에서 성분들이 혼합되어 내측 파이프(22)를 통해 얇은벽 컨테이너(25)로 이동되어서 컨테이너(25)를 팽창시킨다. 세정 장치의 바람직한 실시예에서, 기체 공급 라인(29, 30)은 랜스의 내측 파이프(22)에서 분리되어 유지되어서, 기체는 단지 얇은벽 컨테이너(25) 내에서만 혼합되어 폭발성 기체 혼합물을 형성한다.

솔레노이드 밸브(31, 32)의 개방 후, 예를 들어 0.5초의 선택된 지연 시간 후, 점화 장치가 작동되고 폭발이 개시된다. 기체 공급의 선택된 구성에 따라, 이에 상응하게 스파크 플러그(19) 또는 점화 장치가 랜스에 위치된다. 얇은벽 컨테이너(25)의 팽창 과정은 수초 동안 지속되며, 통상적으로 1 내지 3초이고, 예를 들어 2초이다.

기체 혼합물의 점화 후, 슬래그와 같은 내측 파이프의 폭발 잔여물이 세정된다. 이는 예를 들어 내측 파이프(22)를 통해 이송되는 압축 공기에 의하여 이루어진다. 이를 위해, 하나의 기체 공급 라인(30)에 추가 밸브(41)가 구비되며, 이러한 밸브(41)는 압축공기 압축기 또는 압축공기 실린더와 같은 압축공기 저장소(42)와 연결된다. 솔레노이드 밸브로 도시된 이러한 추가 밸브(41)는 자동으로 구동되고 작동될 수 있다.

세정을 위해 기체 및 완전 액체 재료가 사용되면, 얇은벽 컨테이너(25)의 체적은 그에 상응하게 작게 유지될 것이다. 컨테이너(25)는 상응하는 적합한 재료로 제조되며, 예를 들어 액체 밀봉형 플라스틱 피복으로 제조된다.

도 3에 본 발명에 따른 세정 장치의 제3 실시예가 도시되어 있다. 본 실시예는 냉각가능한 랜스(50)의 전형적인 구성을 포함한다. 도면 부호의 대부분은 도 2와 동일하다. 이는 동일한 특성 및 요소를 가짐을 의미하며, 중복 사항은 더 이상 언급되지 않는다. 외측 파이프(51) 및 내측 파이프(52)를 포함하는 냉각가능한 랜스(50)의 단부에 기체 공급과 냉각을 위해 연결부(23, 24)가 구비된다. 공기-물 혼합물과 같은 냉각제가 외측 파이프(51)와 내측 파이프(52) 사이에서 이동된다. 이러한 냉각제는 랜스(50)의 단부에서 유출되며, 화살표로 도시되어 있다. 랜스(50)의 제2 단부에는 얇은벽 컨테이너(25)용 보호 벨(27)이 부착된다. 보호 벨(27)로부터 랜스(50)의 냉각제 출구 개구부까지의 거리와 유속에 따라 랜스(50)를 통해 유동되는 냉각제는 보호 벨(27)을 냉각시킬 수도 있다.

냉각 시스템의 연결부(24)에는 수동 밸브와 같은 냉각 연결 밸브(28)가 구비된다. 이러한 밸브(28)의 작동으로 냉각 시스템의 작동 및 정지가 가능하다. 상이한 냉각제의 혼합비 형성이 가능하며, 이는 2개의 연결 라인 또는 호스(24a, 24b)로 표시되어 있다.

이러한 방법으로 형성된 랜스 냉각 시스템은 고온 용기로 랜스(50)가 투입되기 전에 작동된다. 통상적으로 냉각 시스템은 전시간 동안 가동되며, 랜스는 이러한 시간 동안 열에 노출된다. 이러한 유형의 랜스 냉각 시스템은 제어 시스템(40)에 포함될 수도 있다. 근본적으로 랜스(50)의 일단에서 냉각제 연결부를 통해 냉각제를 유입시키는 것이 가능하고, 동일 단부로 다시 귀환시키는 것이 가능하다. 이는 예를 들어 일단에서 밀폐된 외측 파이프(51)의 경우에 U자형 또는 동심 냉각제 공급 시스템으로 가능하다.

도 3에 도시된 세정 장치의 세정 방법은 도 2의 세정 방법과 유사하다. 얇은벽 컨테이너(25)가 냉각제를 흡수하고, 랜스 냉각 시스템을 가동하며, 랜스를 유입 및 위치 설정하고, 소요 기체량으로 압력 용기(33, 34)를 충진시키며, 압력 스위치(39)의 작동으로 폭발 과정을 개시한다. 기체는 랜스(50)를 통하여 유동되어, 얇은벽 컨테이너(25)를 팽창시킨다. 이러한 컨테이너는 초기에 보호 벨(27)에 의해 가열로부터 보호되며, 이후 보호 피복(25b)에 의해 보호된다. 소요 기체 체적이 얇은벽 컨테이너(25)에 도달되었을 때, 폭발성 기체 혼합물이 적합한 점화 수단(19)에 의해 점화된다. 세정 과정의 수행 후, 내측 파이프(52) 및 외측 파이프(51)는 예를 들어 압축 공기에 의해 세척 단계에서 세척되고, 슬래그 및 물이 제거된다.

본 명세서에 개시된 본 발명에 따른 얇은벽 컨테이너의 사용은 제조하기 매우 저렴하다는 이점을 갖는다. 종이로 피복된 플라스틱 색으로 제조되는 얇은벽 컨테이너의 또 다른 이점으로는, 스파킹으로 인해 플라스틱 색이 천공되더라도 피복이 폭발성 기체 또는 기체 혼합물을 연속하여 보호하는 것이다. 흡수재로 제작된 보호 피복은 여러 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어 여러 단층 보호 피복을 제공함으로써 컨테이너는 고온 용기의 온도에 적용될 수 있다. 적합한 냉각제의 증발 냉각을 이용함으로써, 실제 세정 과정 중 랜스를 통한 또는 랜스 내로의 냉각제 공급이 필요없다.

본 발명에 따라 먼지, 슬래그 또는 재(ash)로 오염된 용기를 세정하는 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명에 따라 특히 독립항의 전제부에 따른 소위 연소 설비의 온라인 블라스트(on-line blast) 세정 장치 및 방법이 제공된다.

Claims (17)

1. 블라스팅 기술에 의해 설비 및 용기의 오물, 케이킹 또는 슬래그 침착물의 오염물을 세정하는 오염물 세정 방법에 있어서,

   파이프형 장치 또는 랜스(20)를 상기 파이프형 장치 또는 랜스(20)의 개구단이 오물, 케이킹 또는 슬래그 침착물(6)의 오염물 부근에 위치되도록 용기 또는 설비 내로 도입시키되, 상기 파이프형 장치 또는 랜스(20)에 부착되는 얇은벽 컨테이너(25)를 파이프형 장치 또는 랜스(20)에 의해 오물, 케이킹 또는 슬래그 침착물(6)의 오염물 부근에 위치시키고, 상기 파이프형 장치 또는 랜스(20)를 통해 유동가능 폭발성 혼합물(7) 또는 혼합시 폭발성 혼합물을 형성하는 유동가능 성분들을 안내하여 오물, 케이킹 또는 슬래그 침착물(6)의 오염물 부근에 위치시키며, 상기 유동가능 폭발성 혼합물(7) 또는 유동가능 성분들의 혼합에 의해 형성되는 폭발성 혼합물을 폭발시키되, 상기 유동가능 폭발성 혼합물(7) 또는 혼합시 폭발성 혼합물을 형성하는 유동가능 성분들을 얇은벽 컨테이너(25) 내로 도입시켜 폭발시키는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 유동가능 폭발성 혼합물 또는 유동가능 성분들은 적어도 부분적으로 기체, 액체 또는 분말 형태인 것을 특징으로 하는 오염물 세정 방법.
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   폭발 전에 상기 얇은벽 컨테이너(25)를 유동가능 성분들인 기체(3, 4) 또는 유동가능 폭발성 혼합물(7)에 의해 팽창시키는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 유동가능 성분들을 얇은벽 컨테이너(25) 내에서 혼합시키는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 방법.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 유동가능 성분들인 기체(3, 4) 또는 유동가능 폭발성 혼합물(7)을 하나 이상의 압력 용기(33, 34)로부터 파이프형 장치 또는 랜스(20)로 유동시키는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 방법.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 유동가능 폭발성 혼합물(7)을 기체 연료(4) 및 기체 산화제(3)의 혼합에 의해 형성시키는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 방법.
8. 제1항에 있어서,

   상기 얇은벽 컨테이너(25)로서 팽창가능 피복을 사용하며, 상기 팽창가능 피복은 가요성 플라스틱 피복(25a) 또는 탄성 벌룬형 컨테이너인 것을 특징으로 하는 오염물 세정 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 파이프형 장치 또는 랜스(20)와 얇은벽 컨테이너(25) 중에서 하나 이상을 냉각시키는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 방법.
10. 제9항에 있어서,

    상기 얇은벽 컨테이너(25)를 냉각제를 흡수한 보호 피복(25b)에 의해 냉각시키는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 방법.
11. 설비 및 용기의 오물, 케이킹 또는 슬래그 침착물의 오염물을 세정하는 오염물 세정 장치에 있어서,

    상기 오염물 세정 장치는 파이프형으로 형성되는 랜스와 그 랜스의 일단에 배치되는 공급 수단(1, 2)을 포함하며, 상기 공급 수단은 유동가능 폭발성 혼합물(7) 또는 혼합시 폭발성 혼합물을 형성하는 유동가능 성분들을 하나의 도관으로 또는 분리하여 랜스 내로 이동시키도록 형성되며, 상기 용기 내로 삽입되는 랜스의 다른 일단은 팽창가능한 얇은벽 컨테이너(25)를 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 공급 수단은 유동가능 성분들을 랜스를 통해 분리하여 이동시키도록 형성되는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 장치.
13. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 얇은벽 컨테이너(25)는 가요성 플라스틱 피복(25a) 및 탄성 벌룬형 컨테이너로 이루어진 군으로부터 선택되는 팽창가능 피복인 것을 특징으로 하는 오염물 세정 장치.
14. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 오염물 세정 장치는 유동가능 폭발성 혼합물(7) 또는 유동가능 성분들의 혼합에 의해 형성되는 폭발성 혼합물을 점화시키는 점화 수단(8)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 장치.
15. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 오염물 세정 장치는 랜스 및 얇은벽 컨테이너 중 하나 이상을 냉각시키는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 장치.
16. 제15항에 있어서,

    상기 얇은벽 컨테이너를 냉각시키는 수단은 냉각제를 흡수한 보호 피복(25b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 장치.
17. 제11항 또는 제12항에 있어서,

    상기 용기 내로 연결되는 파이프형 랜스의 단부는 보호 장치(27)를 포함하며, 상기 보호 장치(27) 내에 팽창되지 않은 얇은벽 컨테이너(25)가 삽입되는 것을 특징으로 하는 오염물 세정 장치.

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