WO2024053265A1 - 自動炉壁清掃システム - Google Patents

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WO2024053265A1
WO2024053265A1 PCT/JP2023/026731 JP2023026731W WO2024053265A1 WO 2024053265 A1 WO2024053265 A1 WO 2024053265A1 JP 2023026731 W JP2023026731 W JP 2023026731W WO 2024053265 A1 WO2024053265 A1 WO 2024053265A1
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WO
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furnace wall
flow path
cleaning
pedestal
suction
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/026731
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English (en)
French (fr)
Inventor
潤一 外島
和弘 鈴木
功 浜島
浩士 遠藤
Original Assignee
三菱重工環境・化学エンジニアリング株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B5/00—Cleaning by methods involving the use of air flow or gas flow
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
    • B08B7/02—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J1/00—Removing ash, clinker, or slag from combustion chambers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES 
    • F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
    • F23J3/02—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys

Definitions

  • the present invention relates to an automatic furnace wall cleaning system that automatically cleans the furnace wall of a waste incinerator such as a stoker furnace.
  • waste incinerators such as stoker furnaces
  • the cleaning of the furnace wall is carried out by a worker entering the inside of the incinerator (furnace) and operating the cleaning device with his or her own hands.
  • a blasting device that sprays a blasting material (abrasive material) such as sand or dry ice onto the furnace wall to remove clinker, fly ash, etc. attached to the wall surface is mainly used.
  • the furnace wall on which the boiler water pipe is arranged is usually about ten meters high. For this reason, when cleaning the furnace walls, workers have had to erect scaffolding inside the furnace. However, cleaning work at high places by workers is dangerous, so safety checks must be carried out frequently. Additionally, it is difficult for workers to clean inside the furnace for long periods of time, as wearing dust-proof clothing and masks can easily cause fatigue. For this reason, the period for cleaning the furnace walls tended to be long. Therefore, we have developed a cleaning device that has a mast fixed below the furnace and installed along the furnace wall that is attached to a stand that can be raised and lowered, or a cleaning device that is attached to a stand that is suspended from above the furnace wall and that can be raised and lowered. , a technology has been developed in which a worker performs cleaning work by remote control from outside the incinerator (for example, Patent Document 3 or Patent Document 4).
  • Patent Document 3 or Patent Document 4 the cleaning work is not performed by workers inside the furnace, but is performed automatically by a cleaning device, so the soot and clinker generated during the cleaning work are allowed to settle by gravity. .
  • the pedestal moves up and down, etc., scattered light soot and dust fly in front of the imaging device included in the cleaning device, making precise cleaning control difficult. Therefore, it is conceivable to combine the technology as disclosed in Patent Document 1 or Patent Document 2 with the cleaning device.
  • Patent Document 2 which is characterized by not providing a new suction device
  • Patent Document 4 two incinerators will be required in the first place, and This is inconvenient from the viewpoint of manufacturing costs because a branch duct is required between the incinerator in the furnace and the incinerator in operation, which may make the device expensive.
  • the present invention is an automatic furnace wall cleaning system used when a waste incinerator plant is out of service, which shortens the construction period of the cleaning work and performs the cleaning work economically and precisely.
  • the purpose is to provide a cleaning system.
  • the automatic furnace wall cleaning system of the present invention includes an incinerator that incinerates waste, a first flow path extending vertically upward from the incinerator, and connected to an upper end of the first flow path for exhaust gas discharged from the incinerator. and a waste incinerator plant comprising a second flow path extending downward from the upper end, and a third flow path connected to the lower end of the second flow path and extending upward from the lower end is in suspension.
  • This is an automatic furnace wall cleaning system used for.
  • the automatic furnace wall cleaning system of the present invention includes: a pedestal that is movable and horizontally arranged along the furnace wall around the first flow path; a track installed on the pedestal and extending along an edge of the pedestal; It is movable along a trajectory by the cleaning device drive unit, injects blasting material onto the furnace wall from the injection port of the blast nozzle to clean the furnace wall, images the cleaning situation with an imaging device, and monitors the situation in the direction of the image.
  • a cleaning device that sucks up soot and dust with a suction nozzle
  • a control device that controls the lifting and lowering of the pedestal, the movement of the cleaning device along the trajectory, and the injection based on the cleaning situation captured by the imaging device
  • a first suction device that is installed on a pedestal or a cleaning device, includes at least a blower, does not include a dust collection filter, and discharges soot and dust sucked from the suction nozzle upward by the blower;
  • a second suction device that is detachably arranged on the furnace wall around the second flow path or the third flow path and generates an airflow from the first flow path toward the second flow path, separately from the first suction device. and has.
  • the first suction device is not equipped with a dust filter, unlike a general suction device. Therefore, the first suction device is lighter than a general suction device, and since there is no need to replace the dust filter, the period of cleaning work can be shortened.
  • the first suction device since the first suction device is installed on a pedestal that can be raised and lowered or on a cleaning device, the first suction device can be equipped with a smaller blower than if it were installed on the floor, etc. inside or outside the furnace. . Therefore, the first suction device does not require a dust filter and also does not require a large blower, so it is small and lightweight.
  • the second suction device is removable and can be implemented in a waste incinerator plant containing one incinerator. Therefore, since two incinerators and a branch duct connecting them are not required, the automatic furnace wall cleaning system is economically superior in terms of manufacturing cost.
  • the first suction device directs the soot and dust upward so that the soot and dust sucked by the suction nozzle while the cleaning device is cleaning the furnace wall is moved from the first flow path to the second flow path separated by the furnace wall. Discharge.
  • soot and dust that does not fall quickly, in other words, soot and dust that is generated when the cleaning device cleans the furnace wall and blocks the gap between the imaging device of the cleaning device and the furnace wall and prevents good imaging. can be moved from the first flow path to the second flow path and separated from the first flow path.
  • the cleaning device can automatically perform precise cleaning based on good imaging by the imaging device. Since this cleaning work does not require a worker to enter the furnace, the cleaning work period can be shortened. As described above, according to the automatic furnace wall cleaning system of the present invention, the construction period for cleaning work can be shortened, and the cleaning work can be carried out economically and precisely.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an automatic furnace wall cleaning system 1 according to an embodiment together with a waste incinerator plant 2.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of main parts of an automatic furnace wall cleaning system 1 according to an embodiment as viewed from arrow A in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of main parts of an automatic furnace wall cleaning system 1 according to an embodiment, viewed from arrow B in FIG. 2.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a cleaning device 21' to which a robot arm is applied.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a first suction device 30'.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a first suction device 30''.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an automatic furnace wall cleaning system 1 according to an embodiment together with a waste incinerator plant 2.
  • the pedestal 20 of the automatic furnace wall cleaning system 1 can be moved up and down, and the cleaning device 21 can be moved along the track 24 of the pedestal 20.
  • the state of the automatic furnace wall cleaning system 1 at a certain point in time is shown.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the main parts of the automatic furnace wall cleaning system 1 as viewed from arrow A in FIG. 1 at this point in time.
  • FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the main parts of the automatic furnace wall cleaning system 1 as viewed from the arrow B in FIG. 2 at this point in time.
  • 1 to 3 illustrate and explain an orthogonal coordinate system consisting of an X-axis, a Y-axis, and a Z-axis.
  • the X-axis is a horizontal direction
  • the Y-axis is a vertical direction
  • the Z-axis is a direction perpendicular to both the X-axis and the Y-axis. Note that the direction of the arrow on the Y-axis is a vertical direction and an upward direction.
  • the automatic furnace wall cleaning system 1 includes an incinerator 3 that incinerates waste, and a first flow path (one pass) extending vertically upward from the incinerator 3 for exhaust gas discharged from the incinerator 3. ), a second flow path (2 paths) connected to the upper end of the first flow path (1 path) and extending downward from the upper end; and a second flow path (2 paths) connected to the lower end of the second flow path (2 paths) and connected to the lower end
  • a waste incinerator plant 2 with a third flow path (3 passes) extending upward from the waste incinerator plant 2 is a system used during out-of-operation.
  • the waste incinerator plant 2 includes an economizer 9 that exchanges heat of the exhaust gas that has passed through the third flow path (3 passes), and a cooling tower 10 that cools the heat-exchanged exhaust gas. , a dust removal device 11 (bag filter) that removes dust from the cooled exhaust gas, and a chimney 12 that discharges the dust removed exhaust gas to the atmosphere.
  • an economizer 9 that exchanges heat of the exhaust gas that has passed through the third flow path (3 passes)
  • a cooling tower 10 that cools the heat-exchanged exhaust gas.
  • a dust removal device 11 bag filter
  • a chimney 12 that discharges the dust removed exhaust gas to the atmosphere.
  • the waste incinerator plant 2 is equipped with an induced fan 13 downstream of the dust removal device 11 and upstream of the chimney 12, and when the waste incinerator plant 2 is in operation, the induced fan 13 is operated. An airflow toward the chimney 12 is generated from the first path (one pass). While the waste incinerator plant 2 is inactive, that is, while the incinerator 3 is out of operation, the induced air blower 13 is stopped, so the airflow is not generated.
  • the incinerator 3 may be any type of incinerator, but in FIG. 1, a stoker furnace is illustrated. Therefore, the incinerator 3 includes a hopper 5 that stores waste, a feeder 6 that pushes out the waste stored by the hopper 5 from below the hopper 5, and a stoker 4 that incinerates the waste pushed out by the feeder 6 while conveying it. and an ash chute 7 from which the residue incinerated by the stoker 4 is discharged.
  • the stoker 4 herein refers to a drying stage, a combustion stage, and a post-combustion stage, each of which is provided with a plurality of stokers (grates).
  • the incinerator 3 is airtightly connected to the furnace wall 8B around the first flow path (1 pass), when the waste incinerator plant 2 is in operation, the induced air blower 13 is operated, so that the incinerator The pressure inside the furnace No. 3 is reduced to negative pressure.
  • a manhole 8A is installed as an inspection opening through which personnel can enter from the outside of the furnace wall 8B.
  • a manhole 7A is installed on the wall of the ash chute 7 near the after-combustion stage of the incinerator 3 as an inspection port through which workers can enter from the outside (outside the furnace) to the inside (inside the furnace). ing. Doors are installed in both the manhole 7A and the manhole 8A, and while the waste incinerator plant 2 is in operation, these doors are both airtightly closed.
  • the heat of the exhaust gas is transferred to the furnace wall 8B around the first flow path (1 pass), the second flow path (2 passes), and the third flow path (3 passes).
  • a group of boiler tubes is arranged to exchange heat.
  • the furnace wall 8B is a cylindrical structure with a substantially square cross section on a plane defined by the X axis and the Z axis, and has a first flow path (1 pass), a second flow path (2 passes), and a third flow path.
  • the three paths are hermetically connected by the corresponding furnace walls 8B.
  • the automatic furnace wall cleaning system 1 is a system in which the pedestal 20 is raised and lowered using a mast fixed to the work floor below the furnace, as in Patent Document 3, the pedestal 20 cannot be incinerated as in Patent Document 4. It may be a system that is suspended from above the furnace 3 and raised and lowered. Furthermore, unlike Patent Document 3 and Patent Document 4, the automatic furnace wall cleaning system 1 attaches a mount to a drone that can stably move up and down (for example, a flying drone), and raises and lowers the mount together with the drone. It may be a system.
  • a mount to a drone that can stably move up and down (for example, a flying drone), and raises and lowers the mount together with the drone. It may be a system.
  • a system using a mast fixed to a work floor will be described.
  • the work floor 22A in FIG. 1 is a scaffold that serves as a work place for workers to assemble the mast 22, the pedestal 20, etc., and is installed on the stoker 4.
  • the work floor 22A is a prefabricated type, and is formed by combining a plurality of plate materials with a length and width that can pass through the manhole 7A.
  • the stoker 4 may not be horizontal, for example, it may be tilted in the Y-axis direction as shown in FIG. .
  • the working floor 22A may be a floor that covers most of the stoker 4, that is, a floor that is placed over the drying stage, combustion stage, and post-combustion stage so as to substantially cover the entire surface thereof (full floor). This is desirable from the viewpoint of improving worker safety or the efficiency of the assembly process.
  • two masts 22, that is, a pair are installed and fixed on the work floor 22A.
  • the two masts 22 are of an assembly type, and by combining a plurality of columnar members with a length and width that can pass through the manhole 7A, each becomes a single column, which is erected along the Y-axis direction (vertical direction).
  • One end of the columnar mast 22 is fixed to the work floor 22A, and the other end is located near the top (near the ceiling) of the first flow path (one pass) in the Y-axis direction.
  • the steady rest device disclosed in Patent Document 3 may be installed near the other end.
  • a rack (plate-shaped or rod-shaped gear) is formed on the mast 22, while pinions (circular gears) are arranged at both ends of a pedestal drive shaft 23A installed on the pedestal 20, which will be described later.
  • the mast 22 and the gantry drive shaft 23A are arranged so that these racks and pinions mesh with each other.
  • the gantry drive device 23 rotates the gantry drive shaft 23A using the central axis of the gantry drive shaft 23A as a rotation axis, that is, rotates the pinion, so that the gantry 20 can be moved up and down.
  • This mechanism is a so-called "rack and pinion” mechanism.
  • the work floor 22A, the mast 22, and the structure for raising and lowering the pedestal 20 using a "rack and pinion" mechanism for example, the product name "Safety Stage" of Taihei Dengyo Co., Ltd. can be used.
  • the automatic furnace wall cleaning system 1 includes a pedestal 20 that is movable up and down and horizontally arranged along the furnace wall 8B around the first flow path (1 pass), and a pedestal 20 that is installed on the pedestal 20 and located at the end of the pedestal 20. It includes a track 24 extending therealong. As shown in FIG. 2, the pedestal 20 has an outer periphery that has the same center as the furnace wall 8B and a similar shape to the furnace wall 8B, when viewed from the ceiling of the first flow path (1 pass) in a plane consisting of the X axis and the Z axis.
  • a frame 20A having the same center as the frame 20A and a similar outer periphery and penetrating the inside of the frame;
  • a straight vertical member 20B whose both ends are connected to the inner periphery of the frame portion 20A (corresponding to the outer periphery of the through hole 20D) along the Z-axis, and a straight vertical member 20B which is arranged inside the through hole 20D and whose both ends are connected to the frame portion along the Z axis.
  • 20A is provided with linear cross members 20C connected to the inner peripheries thereof.
  • a plurality of the vertical members 20B and the horizontal members 20C are arranged in the through hole 20D to reinforce the frame portion 20A, and also serve as supporting materials when fixing the gantry driving device 23, the control device 29, etc. to the gantry 20, as described later.
  • a plurality of vertical members 20B and a plurality of horizontal members 20C are installed in a grid pattern, and the intervals between the plurality of vertical members 20B are equal to each other, and the intervals between the plurality of horizontal members 20C are equal to each other.
  • the space surrounded by the two adjacent vertical members 20B and the two adjacent horizontal members 20C has a size that allows the mast 22 to be inserted through the space without contacting the vertical members 20B or the horizontal members 20C.
  • the pair of masts 22 is arranged in the through hole 20D of the pedestal 20 without contacting the vertical member 20B or the horizontal member 20C.
  • the two masts 22 are arranged side by side in the Z-axis direction.
  • the frame 20 includes a through hole 20D in which a plurality of vertical members 20B and horizontal members 20C are arranged in a lattice pattern, so the through holes 20D can be provided while ensuring the strength of the frame portion 20A by the vertical members 20B and the horizontal members 20C.
  • the weight can be reduced compared to the case without it. Since there is no need for a worker to board the gantry 20, the frame portion 20A only needs to have a width that allows installation of a track 24, which will be described later. Therefore, by forming the through hole 20D as large as possible as long as conditions such as strength allow, the pedestal 20 can be made lighter and the power consumption required for raising and lowering the pedestal 20 can be further reduced.
  • the gantry driving device 23 is arranged near the center of the gantry 20 and is fixed to the vertical member 20B or the horizontal member 20C.
  • the first suction device 30 described below may be installed in the cleaning device 21 (or cleaning device 21') described below (see [0029]), but here, as shown in FIG. An example installed on a pedestal 20 is shown.
  • the first suction device 30 is placed closer to the gantry driving device 23 so that the discharge port 30A of the first suction device 30 is located closer to the connection point between the first flow path (1 pass) and the second flow path (2 pass).
  • the control device 29 described below is a device that controls the pedestal drive device 23, the first suction device 30, and the cleaning device 21. It is arranged near the device 23 and the first suction device 30 and is fixed to the vertical member 20B or the horizontal member 20C.
  • the first suction device 30, and the control device 29 to the vertical members 20B or the horizontal members 20C, in order to stably fix these devices, on at least two vertical members 20B. It is desirable to place and fix it on at least two cross members 20C, or on both of at least one vertical member 20B and at least one cross member 20C.
  • the substantially square frame 20A of the pedestal 20 has one end 24A and the other end 24B close to the frame 20A at a location corresponding to one specific side among the four sides of the square.
  • a track 24 is installed extending from one end 24A to the other end 24B via three other sides different from the specific side, in other words, a C-shaped track 24 when viewed from the ceiling. Since the track 24 is not circular but has a C-shape with a gap in part, the cleaning device 21 cannot completely go around the track 24, but the cleaning device 21 does not have a continuous circular shape but a C-shape with a gap. It is possible to make a reciprocating motion.
  • the control device 29 installed on the frame 20, the first suction device 30, or the wiring etc. (control wiring (not shown), the bendable first suction pipe 27A connected to the cleaning device 21 and the first suction device 30, etc.) can be reduced to the necessary and minimum length, making it economical. Excellent from a technical point of view.
  • the cleaning device 21 is configured to be able to go around the frame portion 20A one time or more, the control device 29, the first suction device 30, or the pedestal drive device 23 installed on the mast 22, the pedestal 20, or the pedestal drive device 23 There is a risk that these devices and the wires will become tangled and malfunction, but in the automatic furnace wall cleaning system 1, the track 24 is formed so that the cleaning device 21 cannot go around the frame 20A, There is no risk of failure.
  • the track 24 Since the track 24 does not need to allow the cleaning device 21 to go around the frame 20A, the track 24 forms an unbroken circular track, and is placed at a position corresponding to one end 24A and the other end 24B, for example, to prevent the cleaning device 21 from moving. Wheel chocks may be installed.
  • the track 24 may be a rail-like track such as a train or a monorail, or may be a track in which a recessed guideway is formed in the frame portion 20A. Therefore, the cleaning device drive section 28 of the cleaning device 21 is provided with moving means such as wheels that correspond to the shape of the track 24.
  • the cleaning device 21 is movable along a track 24 by a cleaning device drive unit 28, and cleans the furnace wall 8B by injecting blasting material from the injection port 25A of the blast nozzle 25 onto the furnace wall 8B, and monitors the cleaning situation.
  • This is a device in which an image is taken by an imaging device 26 (for example, a video camera), and the soot and dust generated in the direction of the image is sucked by a suction nozzle 27.
  • the cleaning device 21 has a configuration in which at least a cleaning device drive section 28, a blast nozzle 25, a suction nozzle 27, and an imaging device 26 are integrated into one unit.
  • the cleaning device 21 is attached to the first suction device 30. It is combined into one unit including.
  • a housing (not numbered) is installed on a cleaning device drive unit 28, and a blast nozzle 25, a suction nozzle 27, and an imaging device 26 are installed in the housing in this order. It is installed facing the direction of the axis arrow (upward).
  • the blast nozzle 25 and the suction nozzle 27 are fixed horizontally toward the furnace wall 8B, and the suction nozzle 27 is formed shorter than the blast nozzle 25.
  • a bendable blast material supply pipe 25B shown in FIGS. 1 and 3 is connected to the blast nozzle 25.
  • the other end of the blasting material supply pipe 25B is connected to a blasting material supplying device 25C arranged outside the furnace through a manhole 7A.
  • the blasting material supply device 25C is a device that supplies blasting material to the cleaning device 21.
  • the blast material supply pipe 25B is not inserted into the through hole 20D of the pedestal 20, but instead is inserted into the surface of the casing (not numbered) of the cleaning device 21 where the blast nozzle 25 is installed, as shown in FIG.
  • the blasting material is generally a solid such as sand or dry ice, but here it is not limited to these solids, but may also be a gas such as air or a liquid such as water.
  • the cleaning device 21 includes a device in which a blast nozzle 25, a suction nozzle 27, and an imaging device 26 are fixed in position as shown in FIGS. 1 to 3, as well as a robot arm 50 as shown in FIG.
  • the device may be a device (cleaning device 21') whose position is movable.
  • the robot arm 50 includes an arm 51 that is bendable at a joint, and a base 52 that is installed on the cleaning device drive unit 28 and rotatably supports the base end of the arm 51.
  • a blast nozzle 25, an imaging device 26, and a suction nozzle 27 are provided at the tip 53 of the arm 51.
  • the control device 29 controls the robot arm 50 to bend or extend the joint portion of the arm 51 and move the tip portion 53 in the vertical direction (Y-axis direction) and horizontal direction (X-axis direction) with respect to the cleaning device drive unit 28. The position can be changed. Further, the control device 29 can control the robot arm 50 to rotate the tip portion 53 in the vertical direction and change the emission angle of the injection port 25A of the blast nozzle 25. Therefore, compared to the cleaning device 21, the cleaning device 21' can keep the distance between the blast nozzle 25 and the furnace wall 8B at a predetermined distance and change the angle at which the blasting material hits the furnace wall 8B as appropriate, so it can perform more precise cleaning. Control becomes possible.
  • the automatic furnace wall cleaning system 1 is installed on a pedestal 20 or a cleaning device 21, is equipped with at least a blower 32, is not equipped with a dust collection filter, and is equipped with a first system for upwardly discharging soot and dust sucked from a suction nozzle 27 by the blower 32.
  • the suction device 30 and the first suction device 30 are separately disposed removably on the furnace wall 8B around the second flow path (2 passes) or the third flow path (3 passes).
  • a second suction device 40 is provided that generates an airflow from the second flow path (pass) to the second flow path (pass 2). If the induced blower 13 were to be operated during the furnace shutdown, the components contained in the exhaust gas may have an adverse effect on the dust removal device 11 (bag filter).
  • the second suction device 40 is connected to a bendable second suction pipe 40A that is airtightly connected by opening the door of the manhole 8A, and is connected around the second flow path (2 passes) or the third flow path (3 passes). It is removable from the furnace wall 8B.
  • the second suction device 40 includes a dust collection filter in addition to a blower in order to prevent soot and dust containing harmful substances inside the furnace from leaking out of the furnace.
  • the airflow generated by the second suction device 40 may be sufficient to move small and lightweight soot and dust generated during cleaning work to the second flow path (two passes). Therefore, compared to the case where a similar suction device is disposed downstream from the third flow path (3 passes), the second suction device 40 is small and can be equipped with a blower with a small suction force, so it is superior from an economic point of view. .
  • the first suction device 30 may adopt a configuration in which a blower is housed in a housing provided with an exhaust port 30A, and a bendable first suction pipe 27A is connected to the housing and the suction nozzle 27. can.
  • the first suction device 30 includes at least a blower, but unlike a general suction device, it does not intentionally include a dust filter for collecting soot and dust. Therefore, the first suction device 30 can be manufactured at low cost and can be made lightweight. Moreover, since the first suction device 30 is inexpensive, even if it breaks down, it can be replaced at low cost. In other words, it can be made disposable during or after the cleaning work ordered.
  • the first suction device 30 sucks soot and dust from the suction nozzle 27 using negative pressure generated by driving the blower, and discharges the soot and dust sucked from the suction nozzle 27 upward in the Y-axis direction relative to the cleaning device 21.
  • the direction of the exit 30A is set. If the first suction device 30 has the discharge port 30A facing at least upward, the first suction device 30 can remove relatively light soot and soot that does not fly in front of the imaging device 26 of the cleaning device 21 due to phenomena such as Brownian motion and fall quickly.
  • the discharge port 30A of the first suction device 30 may be fixed with the discharge angle facing upward.
  • the suction nozzle 27 of the cleaning device 21 collects small and light soot and dust, and relatively When large and heavy soot and clinker are sucked in and discharged from the discharge port 30A, the large and heavy soot and clinker may fall in front of the imaging device 26. However, these large and heavy dust particles fall in front of the imaging device 26 due to gravity in an instant, and unlike small and lightweight dust particles, they do not fly in front of the imaging device 26 for a long time and block the imaging. do not have.
  • the performance of the automatic cleaning operation by the cleaning device 21 is not affected.
  • the first suction device 30 and the second suction device 40 remove small and lightweight soot and dust generated during cleaning work from the first flow path (1 pass) to the second flow path (2 path), which is a separate area separated by the furnace wall. path) can be easily moved. Therefore, the automatic furnace wall cleaning system 1 can perform precise cleaning work.
  • the first suction device 30 is effective even when the angle of the discharge port 30A is fixed upward.
  • the position (height) of the first suction device 30 changes in the vertical direction (Y-axis direction) as the pedestal 20 moves up and down
  • the first suction device 30 more effectively removes small and lightweight soot dust from the first flow path (1
  • the pedestal 20 no matter what position the pedestal 20 moves up and down, it will move toward the connection point between the first flow path (1 path) and the second flow path (2 path), as shown by the broken line arrow in FIG. It is desirable that the soot and dust sucked by the suction device 30 be discharged. Therefore, examples of the first suction device (the first suction device 30' in FIG. 5 and the first suction device 30' in FIG. The suction device 30'') will be described below.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the first suction device 30'.
  • the suction device 30' includes a housing 31 connected to the other end of the first suction pipe 27A, and a blower 32 housed in and fixed to the housing 31.
  • a discharge port 30A is provided at one end of the housing 31.
  • the housing 31 is attached to the upper surface of the fixed base 33 so as to be rotatable around the edge opposite to the discharge port 30A. By adjusting the rotation angle of the housing 31 with respect to the fixed base 33, the direction of the discharge port 30A can be adjusted.
  • the control device 29 controls the rotation angle of the casing 31 with respect to the fixed base 33 as the pedestal 20 is driven up and down, so that the discharge port 30A is connected to the first flow path (1 pass) and the second flow path (2 passes).
  • soot and dust are discharged toward the connection point.
  • the direction of the discharge port 30A can be changed to the connecting part between the first flow path (1 path) and the second flow path (2 path). Since it is possible to change the flow direction so that small and lightweight soot and dust can be effectively sent to the second flow path (two passes).
  • FIG. 6 is a schematic diagram of the first suction device 30''.
  • the first suction device 30'' differs from the first suction device 30' in the method of fixing the casing 31 and the provision of a discharge nozzle 34, and the other configurations are the same as the first suction device 30'.
  • a housing 31 is immovably fixed to a fixed base 33.
  • one end of a discharge nozzle 34 is rotatably attached to one end of the housing 31, and a discharge port 30A is provided at the other end of the discharge nozzle 34.
  • the control device 29 controls the rotation angle of the discharge nozzle 34 with respect to the casing 31 as the pedestal 20 is driven up and down, so that the discharge port 30A can be connected to a first flow path (1 pass) and a second flow path (2 passes). Adjust so that soot and dust are discharged toward the connection point. This provides the same effect as the first suction device 30'.
  • the control device 29 controls the lifting and lowering of the pedestal 20, the movement of the cleaning device 21 along the trajectory 24, and the injection of blasting material from the blast nozzle 25, based on the cleaning situation captured by the imaging device 26.
  • the control device 29 may be equipped with artificial intelligence (AI) and perform the control using the artificial intelligence.
  • AI artificial intelligence
  • the cleaning work by the automatic furnace wall cleaning system 1 is basically fully automatically performed by the control device 29 from the vicinity of the ceiling of the furnace wall 8B in the first flow path (1 pass) to the vicinity of the lower work floor 22A. However, a worker outside the furnace may perform the cleaning work by controlling the control device 29 while remotely monitoring through wireless or wired communication.
  • the control device 29 acquires video data captured from the imaging device 26 included in the cleaning device 21, analyzes the video data, and grasps the cleaning status of the furnace wall 8B. Based on the situation, the control device 29 controls the pedestal driving device 23 to move the pedestal 20 in the vertical direction (Y-axis direction), and controls the cleaning device driving section 28 of the cleaning device 21 to unitize the device.
  • the cleaned cleaning device 21 is moved on the track 24, and the blasting material supplying device 25C arranged outside the furnace is controlled to inject blasting material from the blasting nozzle 25 provided in the cleaning device 21. Controlling the injection of the blasting material includes, for example, controlling the intensity of the injection of the blasting material and controlling the start or stop of the injection of the blasting material.
  • the automatic furnace wall cleaning system 1 can shorten the period of cleaning work and economically and precisely perform automatic cleaning work without operator intervention.
  • an electric pick may be installed in place of the blast nozzle 25, and the cleaning work may be performed using the electric pick.
  • a spray nozzle may be attached instead of the blast nozzle 25, and the monolithic refractory may be sprayed onto the furnace wall by the spray nozzle, thereby automatically repairing the furnace wall 8B.

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Abstract

自動炉壁清掃システム（１）は、焼却炉（４）と第一流路と第二流路と第三流路とを備えた廃棄物焼却炉プラント（２）の休止中に使用される。システム（１）は、第一流路の炉壁に沿って昇降可能かつ水平な架台（２０）と、架台（２０）に設置された軌道（２４）と、軌道（２４）に沿って移動可能であり、炉壁にブラスト材を噴射して炉壁を清掃し、清掃の状況を撮像装置で撮像し、撮像の方向に生じた煤塵を吸引する清掃装置（２１）と、撮像した炉壁の清掃の状況に基づき、架台（２０）の昇降、清掃装置（２１）の移動、及び上記噴射を制御する制御装置（２９）と、集塵フィルタを備えず上記吸引した煤塵を上向きに排出する第一吸引装置（３０）と、第一吸引装置（３０）とは別個に配置され第一流路から第二流路に向かう気流を発生させる第二吸引装置（４０）とを有する。

Description

自動炉壁清掃システム
　本発明は、ストーカ炉など廃棄物焼却炉の炉壁の清掃を自動で行う自動炉壁清掃システムに関する。
　廃棄物焼却炉プラントにおいて、ストーカ炉など廃棄物焼却炉（以下、「焼却炉」という）の炉壁の清掃は、当該プラントの運転が休止中、言い換えれば、焼却炉が休炉中に実施される。
　そして、一般的に、炉壁の清掃は、作業員が焼却炉の内部（炉内）に入り、清掃装置を自らの手で操作して実施される。清掃装置としては、砂、ドライアイスなどのブラスト材（研掃材）を炉壁に吹き付けて、壁面に付着したクリンカや飛灰等を剥離させるブラスト装置が主に用いられる。
　作業員が焼却炉の炉内に入って清掃作業をする場合、作業中は煤塵が舞って作業員の視界が遮られるので、例えば、清掃作業で生じた煤塵を一般的な吸引装置（集塵フィルタと送風機とを備える）で吸引し、視界を良好にする技術がある（例えば、特許文献１）。
　また、休炉中の第一焼却炉の排ガス流路の途中のマンホールにダクトの一端を設置するとともに、このダクトの他端を第一焼却炉に併設され且つ運転中の第二焼却炉に接続し、新たな吸引装置を設けることなく第二焼却炉の二次空気用送風機を利用して、第一焼却炉から第二焼却炉へ煤塵を吸引することで、第一焼却炉の炉内における視界を良好にする技術もある（例えば、特許文献２）。
　ところで、焼却炉において、ボイラ水管が配置される炉壁は、通常、十数メートルの高さである。このため、炉壁を清掃する際は、作業員が炉内に足場を組んで清掃作業を行ってきた。
　しかし、作業員による高所の清掃作業は危険を伴うため、安全確認を頻繁に行う必要がある。また、防塵服や防塵マスクを着用すると疲労しやすいため、作業員が炉内で清掃作業を長時間行うことは難しい。このため、炉壁の清掃作業の工期は長期化しがちであった。
　そこで、炉内下方に固定し且つ炉壁に沿って設置したマストを昇降可能な架台に取り付けられた清掃装置、または、炉壁の上方から吊り下げて昇降可能な架台に取り付けられた清掃装置を、作業員が焼却炉の外部（炉外）から遠隔操作して清掃作業を実施する技術が開発されている（例えば、特許文献３または特許文献４）。
特開２００８－２８１３３２号公報 特開２００４－２９４０５１号公報 特開２００２－３２０９３７号公報 特開２００４－１３８２５８号公報
　特許文献３または特許文献４の技術では、炉内の作業員による清掃作業ではなく、清掃装置による自動の清掃作業であることから、清掃作業で生じた煤塵やクリンカは、そのまま重力沈降させている。
　しかし、これでは、架台の昇降移動等に伴い、飛散した軽量な煤塵等が清掃装置の備える撮像装置の前を舞い、精密な清掃制御が困難となる。そこで、当該清掃装置に、特許文献１または特許文献２のような技術を組み合わせることが考えられる。
　しかし、特許文献１のように集塵フィルタと送風機とを備えた一般的な吸引装置を特許文献３または特許文献４の清掃装置に適用した場合、吸引装置を清掃装置とともに昇降可能な架台に設置するか、または、吸引装置を炉内または炉外の床等に設置して、当該吸引装置から当該清掃装置まで、煤塵を吸引するための屈曲可能な長い配管を接続することになる。
　ここで、清掃作業の工期を短期にするには、吸引装置の備える集塵フィルタの交換頻度は低い方が望ましい。交換頻度を低減するためには、集塵フィルタの大型化が必要である。しかし、集塵フィルタを大型化すると重量が増加するので、吸引装置を、清掃装置とともに昇降可能な架台に配置することは、昇降駆動するための電力消費の観点で不都合である。
　一方、吸引装置を床等に設置して上述の屈曲可能な長い配管を使用する場合には、大きな吸引力を要するため、吸引装置は大型の送風機を備える必要がある。大型の送風機は大きな電力を消費するので、やはり、電力消費の観点で不都合である。
　また、新たな吸引装置を設けないことを特徴の一つとする特許文献２の技術を特許文献３または特許文献４の清掃装置に適用した場合、そもそも２つの焼却炉が必要であり、また、休炉中の焼却炉と運転中の焼却炉との間に分岐ダクトが必要になるなど装置が高価となる恐れがあるため、製造コストの観点で不都合である。
　そこで、本発明は、廃棄物焼却炉プラントが休止中に使用される自動炉壁清掃システムであって、清掃作業の工期を短期化するとともに、経済的かつ精密に清掃作業を実施する自動炉壁清掃システムを提供することを目的とする。
　本発明の自動炉壁清掃システムは、廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉から鉛直上向きに延在し前記焼却炉から排出された排ガスの第一流路と、第一流路の上端に接続し且つ前記上端から下向きに延在する第二流路と、第二流路の下端に接続し且つ前記下端から上向きに延在する第三流路とを備えた廃棄物焼却炉プラントが休止中に使用される自動炉壁清掃システムである。
　本発明の自動炉壁清掃システムは、
　第一流路の周囲の炉壁に沿って昇降可能且つ水平に配置された架台と、
　架台に設置され且つ架台の端部に沿って延在する軌道と、
　軌道に沿って清掃装置駆動部により移動可能であり、ブラストノズルの噴射口から炉壁にブラスト材を噴射して炉壁を清掃し、清掃の状況を撮像装置で撮像し、撮像の方向に生じた煤塵を吸引ノズルで吸引する清掃装置と、
　撮像装置で撮像した清掃の状況に基づき、架台の昇降と、清掃装置の軌道に沿った移動と、上記噴射とを制御する制御装置と、
　架台または清掃装置に設置され、少なくとも送風機を備え、且つ、集塵フィルタを備えず、当該送風機により上記吸引ノズルから吸引した煤塵を上向きに排出する第一吸引装置と、
　第一吸引装置とは別個に、前記第二流路または前記第三流路の周囲の炉壁に着脱可能に配置され、第一流路から第二流路に向かう気流を発生させる第二吸引装置とを有する。
　本発明の自動炉壁清掃システムによれば、第一吸引装置は、一般的な吸引装置と異なり、集塵フィルタを備えていない。従って、第一吸引装置は、一般的な吸引装置に比べ軽量であり、また、集塵フィルタの交換が必要ないため清掃作業の工期を短くすることができる。
　また、第一吸引装置は、昇降可能な架台または清掃装置に設置されるので、炉内または炉外の床等に設置される場合に比べ、第一吸引装置は小型の送風機を備えることができる。従って、第一吸引装置は、集塵フィルタが不要であることに加え、大型な送風機を必要としないので、小型かつ軽量となる。よって、架台を昇降駆動するための消費電力の観点および第一吸引装置の製造コストの観点で経済的に優れる。
　さらに、第二吸引装置は着脱可能であり、また、１つの焼却炉を含む廃棄物焼却炉プラントで実施可能である。従って、２つの焼却炉やそれらを接続する分岐ダクトが不要であるため、自動炉壁清掃システムの製造コストの観点で経済的に優れる。
　その上、清掃装置が炉壁の清掃中に吸引ノズルで吸引した煤塵を、第一流路から炉壁で隔てられた第二流路に移動させるよう、第一吸引装置は、当該煤塵を上向きに排出する。
　従って、第一吸引装置による排出の運動エネルギーと第二吸引装置による気流の総合力によって、つまり上方に向かう運動エネルギーの合成ベクトルを大きくすることによって、清掃装置の備える撮像装置の前を舞い飛んで早々に落下しない比較的軽い煤塵等、言い換えれば、清掃装置が炉壁を清掃する際に生じ、清掃装置が備える撮像装置と炉壁との間を遮蔽して良好な撮像を妨げる煤塵等を容易に第一流路から第二流路へ移動させ、第一流路から分離することができる。第二流路においては、第二吸引装置による気流は下方に向かう流れであるため、一旦、第二流路に移動した煤塵等が、再び第一流路に舞い戻る可能性は極めて低い。
　よって、煤塵等が撮像装置の前に舞い戻る不都合を低減することができるので、撮像装置による良好な撮像に基づき、清掃装置は精密な清掃を自動で行うことができる。そして、この清掃作業は、炉内に作業員が入っての清掃作業ではないため、清掃作業の工期を短くすることができる。
　以上のとおり、本発明の自動炉壁清掃システムによれば、清掃作業の工期を短期化するとともに、経済的かつ精密に清掃作業を実施することができる。
実施形態に係る自動炉壁清掃システム１を廃棄物焼却炉プラント２とともに示す概略構成図である。 実施形態に係る自動炉壁清掃システム１の要部を図１の矢印Ａから見た概略構成図である。 実施形態に係る自動炉壁清掃システム１の要部を図２の矢印Ｂから見た概略構成図である。 ロボットアームを適用した清掃装置２１′の概略構成図である。 第一吸引装置３０′の概略構成図である。 第一吸引装置３０′′の概略構成図である。
　以下、図１乃至図６を参照して、本発明の自動炉壁清掃システムについて説明する。以下に示す構成等はあくまでも例示に過ぎず、明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。本発明の実施形態で示す各構成は、それらの趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、当該各構成は、本発明の必須の構成要件を除き、必要に応じて取捨選択することができ、あるいは適宜組み合わせることができる。
　図１は、実施形態の自動炉壁清掃システム１を廃棄物焼却炉プラント２とともに示す概略構成図である。後述するように、廃棄物焼却炉プラント２内で、自動炉壁清掃システム１の架台２０は昇降可能であり、清掃装置２１は架台２０の軌道２４を移動可能であるので、図１は、ある時点（ある瞬間）における自動炉壁清掃システム１の状態を示している。そして、図２は、当該時点において、図１の矢印Ａから見た自動炉壁清掃システム１の要部の概略構成図である。また、図３は、当該時点において、図２の矢印Ｂから見た自動炉壁清掃システム１の要部の概略構成図である。
　図１乃至図３では、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸からなる直交座標系を図示して説明する。Ｘ軸は水平方向であり、Ｙ軸は鉛直方向であって、Ｚ軸はＸ軸およびＹ軸の双方に直交する方向である。なお、Ｙ軸の矢印方向は、鉛直方向且つ上方に向かう方向である。
　図１に示すように、自動炉壁清掃システム１は、廃棄物を焼却する焼却炉３と、焼却炉３から鉛直上向きに延在し焼却炉３から排出された排ガスの第一流路（１パス）と、第一流路（１パス）の上端に接続し且つ当該上端から下向きに延在する第二流路（２パス）と、第二流路（２パス）の下端に接続し且つ当該下端から上向きに延在する第三流路（３パス）とを備えた廃棄物焼却炉プラント２が、運転を休止中に使用されるシステムである。
　ここで、各流路８（第一流路、第二流路、第三流路）における「１パス」、「２パス」、「３パス」の「パス」は、英語で「pass」を意味する。
　廃棄物焼却炉プラント２は、上述の構成に加え、第三流路（３パス）を通過した排ガスの熱を熱交換するエコノマイザ９と、当該熱交換された排ガスを冷却する減温塔１０と、当該冷却された排ガスの煤塵を除塵する除塵装置１１（バグフィルタ）と、当該除塵された排ガスを大気へ排出する煙突１２を備える。
　また、廃棄物焼却炉プラント２は、除塵装置１１の下流且つ煙突１２の上流に誘引送風機１３を備えており、廃棄物焼却炉プラント２が運転中は、誘引送風機１３が稼働することで、第一流路（１パス）から煙突１２に向かう気流が発生する。廃棄物焼却炉プラント２が休止中、すなわち焼却炉３が休炉中は、誘引送風機１３が停止するため、当該気流は発生しない。
　焼却炉３は、いかような種類の焼却炉でもよいが、図１では、ストーカ炉を例示する。従って、焼却炉３は、廃棄物を貯留するホッパ５と、ホッパ５の下方からホッパ５が貯留した廃棄物を押し出すフィーダ６と、フィーダ６に押し出された廃棄物を搬送しながら焼却するストーカ４と、ストーカ４で焼却された残渣が排出される灰シュート７とを備える。
　なお、ここでは、ストーカ４は、説明の簡便のため、それぞれに複数のストーカ（火格子）が配置された乾燥段、燃焼段、並びに後燃焼段の総称を指すものとする。また、焼却炉３は、第一流路（１パス）の周囲の炉壁８Ｂと気密に接続されるので、廃棄物焼却炉プラント２が運転中は、誘引送風機１３が稼働することで、焼却炉３の炉内は引圧されて負圧になる。
　第二流路（２パス）、第三流路（３パス）、または、第二流路（２パス）と第三流路（３パス）の接続箇所の周囲の炉壁８Ｂには、作業員が炉壁８Ｂの外部から内部へ立ち入ることができる点検口としてマンホール８Ａが設置されている。また、焼却炉３の後燃焼段近傍の灰シュート７の壁面には、作業員が焼却炉３の外部（炉外）から内部（炉内）へ立ち入ることができる点検口としてマンホール７Ａが設置されている。マンホール７Ａとマンホール８Ａにはいずれも扉が設置されており、廃棄物焼却炉プラント２が運転中は、これらの扉はいずれも気密に閉じられている。
　なお、ボイラを備える廃棄物焼却炉プラント２においては、第一流路（１パス）、第二流路（２パス）、第三流路（３パス）の周囲の炉壁８Ｂに、排ガスの熱を熱交換するボイラ管群が配置される。
　炉壁８Ｂは、Ｘ軸とＺ軸からなる平面上の断面が略四角形の筒形状の構造物であり、第一流路（１パス）、第二流路（２パス）、及び、第三流路（３パス）は、各々に対応する炉壁８Ｂにより気密に接続される。
　自動炉壁清掃システム１は、特許文献３のように、架台２０を炉内下方の作業床に固定したマストを用いて昇降させるシステムであっても、特許文献４のように、架台２０を焼却炉３の上方から吊り下げて昇降させるシステムであってもよい。また、自動炉壁清掃システム１は、特許文献３や特許文献４と異なり、安定的に昇降移動することができるドローン（例えば、飛行型のドローン）に架台を取り付け、当該架台をドローンと共に昇降させるシステムであってもよい。
　ここでは、作業床に固定したマストを使用するシステムの一例を説明する。
　図１の作業床２２Ａは、マスト２２や架台２０などを作業員が組み立てる作業場所となる足場であり、ストーカ４上に設置する。作業床２２Ａは組立式であり、マンホール７Ａを通過可能な長さ及び幅の板材を複数組み合わせることで形成される。ストーカ４は水平でない場合があり、例えば図１に示すようにＹ軸方向に傾いている場合があるので、適宜、作業床２２Ａを支える脚部が設置され、作業床２２Ａは水平に設置される。作業床２２Ａは、ストーカ４上の大部分を覆う床、すなわち、乾燥段、燃焼段、後燃焼段の上にこれらの全面を実質的に覆って配置される床（全面床）であることが、作業員の安全または上記組み立ての作業効率を向上する観点で望ましい。
　図１乃至図３に示すように、マスト２２は、作業床２２Ａに２つ、すなわち一対、設置及び固定される。２つのマスト２２は組立式であり、マンホール７Ａを通過可能な長さ及び幅の柱状部材を複数組み合わせることで、それぞれ一本の柱となり、Ｙ軸方向（鉛直方向）に沿って立設される。
　柱状のマスト２２の一端は作業床２２Ａに固定され、他端は第一流路（１パス）のＹ軸方向における最上部近傍（天井付近）に位置する。マスト２２が大きく揺れないよう、当該他端近傍には、特許文献３の振れ止め装置を設置してもよい。
　マスト２２には、ラック（板状または棒状の歯車）が形成されており、一方、後述する架台２０に設置された架台駆動軸２３Ａの両端にはそれぞれピニオン（円形歯車）が配置されており、これらラックとピニオンが噛み合うようにマスト２２と架台駆動軸２３Ａが配置される。そして、架台駆動装置２３が、架台駆動軸２３Ａの中心軸を回転軸として架台駆動軸２３Ａを回転、すなわちピニオンを回転させることで、架台２０の昇降が可能となる。この機構は、いわゆる「ラックアンドピニオン」機構である。
　作業床２２Ａ、マスト２２、「ラックアンドピニオン」機構で架台２０を昇降させる構造については、例えば、太平電業株式会社の製品名「セーフティーステージ」を流用することができる。
　そして、自動炉壁清掃システム１は、第一流路（１パス）の周囲の炉壁８Ｂに沿って昇降可能且つ水平に配置された架台２０と、架台２０に設置され且つ架台２０の端部に沿って延在する軌道２４を備える。
　架台２０は、図２に示すように、Ｘ軸およびＺ軸からなる平面を第一流路（１パス）の上記天井から見て、炉壁８Ｂと中心が同じ且つ炉壁８Ｂと相似形の外周を持つ枠部２０Ａと、枠部２０Ａと中心が同じ且つ枠部２０Ａと相似形の外周を持ち、枠部の内側を貫通した貫通穴２０Ｄと、貫通穴２０Ｄの内部に配置され且つＸ軸に沿って両端が枠部２０Ａの内周（貫通穴２０Ｄの外周に相当）にそれぞれ接続された直線状の縦材２０Ｂと、貫通穴２０Ｄの内部に配置され且つＺ軸に沿って両端が枠部２０Ａの内周にそれぞれ接続された直線状の横材２０Ｃを備える。
　縦材２０Ｂと横材２０Ｃは、貫通穴２０Ｄに複数配置され、枠部２０Ａを補強するとともに、後述のように、架台駆動装置２３や制御装置２９などを架台２０に固定する際の支持材となる。
　図２に示すように、縦材２０Ｂと横材２０Ｃは格子状に複数設置され、複数の縦材２０Ｂの間隔は互いに均等であり、複数の横材２０Ｃの間隔は互いに均等である。隣り合う２つの縦材２０Ｂと隣り合う２つの横材２０Ｃとで囲まれる空間は、マスト２２が縦材２０Ｂまたは横材２０Ｃと接触することなく挿通可能な寸法である。
　一対のマスト２２は、架台２０の貫通穴２０Ｄに、縦材２０Ｂまたは横材２０Ｃと接触することなく配置される。ここでは、２つのマスト２２は、Ｚ軸方向に並んで配置されている。
　架台２０は、格子状に複数の縦材２０Ｂと横材２０Ｃが配置される貫通穴２０Ｄを備えるので、縦材２０Ｂ及び横材２０Ｃにより枠部２０Ａの強度を確保しつつ、貫通穴２０Ｄを設けない場合に比べ軽量化することができる。
　架台２０には作業員が搭乗する必要がないため、枠部２０Ａは、後述の軌道２４が設置可能な幅があればよい。従って、強度など諸条件が許容する限り、貫通穴２０Ｄをできるだけ大きく形成することで、架台２０はより軽量になり、架台２０の昇降に要する電力消費をより小さくすることができる。
　架台駆動装置２３は、架台２０の中央近傍に配置され、縦材２０Ｂまたは横材２０Ｃに固定される。
　後述（［００３２］参照）の第一吸引装置３０は、後述（［００２９］参照）の清掃装置２１（または清掃装置２１′）に搭載されてもよいが、ここでは、図２に示すように架台２０に設置された例を示す。第一吸引装置３０の排出口３０Ａが、第一流路（１パス）と第二流路（２パス）の接続箇所に近い位置になるよう、第一吸引装置３０は、架台駆動装置２３よりもＸ軸の矢印方向側に配置され、排出口３０ＡをＸ軸の矢印方向側（かつＹ軸の矢印方向側）に向けて、縦材２０Ｂまたは横材２０Ｃに固定される。
　後述（［００３７］参照）の制御装置２９は、架台駆動装置２３、第一吸引装置３０、及び、清掃装置２１を制御する装置であるため、制御用配線の長さを短くするよう、架台駆動装置２３と第一吸引装置３０の近傍に配置されて、縦材２０Ｂまたは横材２０Ｃに固定される。
　なお、架台駆動装置２３、第一吸引装置３０、並びに、制御装置２９を縦材２０Ｂまたは横材２０Ｃに固定する際、これら装置を安定的に固定するため、少なくとも２つの縦材２０Ｂの上に載置、少なくとも２つの横材２０Ｃの上に載置、または、少なくとも１つの縦材２０Ｂと少なくとも１つの横材２０Ｃのいずれの上にも載置して固定するのが望ましい。
　図２に示すように、架台２０の略四角形の枠部２０Ａには、当該四角形の四辺のうち特定の１つの辺に相当する箇所の枠部２０Ａに、一端２４Ａと他端２４Ｂが近接して配置され、一端２４Ａから当該特定の辺と異なる他の３辺を経由して他端２４Ｂまで延在する軌道２４、言い換えれば、上記天井から見てＣ字型の軌道２４が設置される。
　軌道２４が切れ目のない円型ではなく一部に空隙のあるＣ字型であるので、清掃装置２１は、軌道２４上を完全に一周することはできないが、一端２４Ａと他端２４Ｂとの間で往復運動することが可能である。
　清掃装置２１が枠部２０Ａを一周できないように軌道２４が形成されるので、架台２０に設置される制御装置２９、第一吸引装置３０、または清掃装置２１の間に接続される配線等（制御用配線（図示省略）、清掃装置２１と第一吸引装置３０とに接続される屈曲可能な第一吸引管２７Ａ、など）の長さを必要かつ最小限な長さにすることができ、経済的観点で優れる。
　なお、仮に、清掃装置２１が枠部２０Ａを一周以上、周回できるように構成した場合、マスト２２や、架台２０に設置される制御装置２９、第一吸引装置３０、または、架台駆動装置２３に当該配線等が絡まって、これら装置や当該配線等が故障する恐れがあるが、自動炉壁清掃システム１は、清掃装置２１が枠部２０Ａを一周できないように軌道２４が形成されるので、当該故障の恐れはない。
　軌道２４は、清掃装置２１が枠部２０Ａを一周できなければよいので、切れ目のない円型の軌道を形成し、一端２４Ａと他端２４Ｂに相当する位置に、例えば清掃装置２１の移動を阻止する車輪止めを設置してもよい。
　軌道２４は、電車やモノレールのようなレール状の軌道でもよいし、枠部２０Ａに凹んだ誘導路を形成する形式の軌道でもよい。従って、清掃装置２１の清掃装置駆動部２８は、軌道２４の形状に対応した車輪等の移動手段を備える。
　清掃装置２１は、軌道２４に沿って清掃装置駆動部２８により移動可能であり、ブラストノズル２５の噴射口２５Ａから炉壁８Ｂにブラスト材を噴射して炉壁８Ｂを清掃し、当該清掃の状況を撮像装置２６（例えば、ビデオカメラ）で撮像し、当該撮像の方向に生じた煤塵を吸引ノズル２７で吸引する装置である。
　清掃装置２１は、少なくとも、清掃装置駆動部２８と、ブラストノズル２５と、吸引ノズル２７と、撮像装置２６とが、１体にユニット化された構成となる。
　先述のように、架台２０に第一吸引装置３０を固定せず、清掃装置駆動部２８に第一吸引装置３０を搭載して移動可能とする場合は、清掃装置２１は、第一吸引装置３０を含んで１体にユニット化される。
　図１乃至図３の清掃装置２１は、清掃装置駆動部２８上に筐体（付番なし）が設置され、当該筐体に、ブラストノズル２５、吸引ノズル２７、撮像装置２６が、この順にＹ軸矢印方向（上方）に向かって設置されている。ブラストノズル２５と吸引ノズル２７は炉壁８Ｂに向かって水平方向に固定され、また、吸引ノズル２７は、ブラストノズル２５よりも短く形成される。
　なお、ブラストノズル２５には、図１及び図３に示す屈曲可能なブラスト材供給管２５Ｂの一端が接続される。ブラスト材供給管２５Ｂの他端は、図１に示すように、マンホール７Ａを通って、炉外に配置されたブラスト材供給装置２５Ｃに接続される。ブラスト材供給装置２５Ｃは、ブラスト材を清掃装置２１へ供給する装置である。
　ブラスト材供給管２５Ｂは、架台２０の貫通穴２０Ｄに挿通されるのではなく、図３に示すように、清掃装置２１の筐体（付番なし）のブラストノズル２５が設置された面にブラストノズル２５と同方向から設置され、架台２０の枠部２０Ａの外側、すなわち、枠部２０Ａと炉壁８Ｂとの間に配置される。従って、ブラスト材供給管２５Ｂは、清掃装置２１から架台２０の外側へ垂れ下がり、清掃装置２１の移動に容易に追従するので、円滑な清掃作業を実施することができる。
　ブラスト材は、一般的に、砂、ドライアイスなどの固体であるが、ここでは、これらの固体に限らず、空気などの気体や水などの液体の場合もありうる。
　ここで、清掃装置２１は、図１乃至図３に示すような、ブラストノズル２５、吸引ノズル２７、並びに撮像装置２６の位置が固定された装置のほか、図４に示すようなロボットアーム５０で当該位置が移動可能な装置（清掃装置２１′）であってもよい。
　ロボットアーム５０は、関節部にて屈折可能に設けられたアーム５１と、清掃装置駆動部２８上に設置され、アーム５１の基端部を回転可能に支持するベース５２を備える。そして、アーム５１の先端部５３には、ブラストノズル２５、撮像装置２６および吸引ノズル２７が設けられる。
　制御装置２９は、ロボットアーム５０を制御して、アーム５１の関節部を屈折または伸長し、清掃装置駆動部２８に対する先端部５３の上下方向（Ｙ軸方向）および水平方向（Ｘ軸方向）の位置を変更可能である。また、制御装置２９は、ロボットアーム５０を制御して、先端部５３を上下方向に回動し、ブラストノズル２５の噴射口２５Ａの出射角度を変更可能である。
　従って、清掃装置２１′は、清掃装置２１に比べ、ブラストノズル２５と炉壁８Ｂとの距離を所定距離に保ち、ブラスト材が炉壁８Ｂに当たる角度を適宜変更可能であるので、より精密な清掃制御が可能となる。
　自動炉壁清掃システム１は、架台２０または清掃装置２１に設置され、少なくとも送風機３２を備え、且つ、集塵フィルタを備えず、送風機３２により吸引ノズル２７から吸引した煤塵を上向きに排出する第一吸引装置３０と、第一吸引装置３０とは別個に、第二流路（２パス）または第三流路（３パス）の周囲の炉壁８Ｂに着脱可能に配置され、第一流路（１パス）から第二流路（２パス）に向かう気流を発生させる第二吸引装置４０を備える。
　仮に誘引送風機１３が休炉中に稼働された場合、排ガスに含まれる成分が除塵装置１１（バグフィルタ）に悪影響を及ぼしかねない。従って、ここでは、誘引送風機１３を稼働せず、第二吸引装置４０を設置している。
　第二吸引装置４０は、マンホール８Ａの扉を開けて気密に接続された屈曲可能な第二吸引管４０Ａに接続され、第二流路（２パス）または第三流路（３パス）の周囲の炉壁８Ｂに着脱可能である。
　第二吸引装置４０は、炉内の有害物質を含む煤塵を炉外へ漏洩しないよう、第一吸引装置３０と異なり、送風機に加え、集塵フィルタを備える。
　第二吸引装置４０が発生させる気流は、清掃作業で生じる小さく且つ軽量な煤塵等を第二流路（２パス）へ移動させる程度でよい。従って、第三流路（３パス）より後流に同様の吸引装置を配置する場合に比べ、第二吸引装置４０は小型で吸引力の小さな送風機を備えることができるので、経済的観点で優れる。
　第一吸引装置３０は、排出口３０Ａを備えた筐体に送風機が収納されており、屈曲可能な第一吸引管２７Ａが当該筐体と吸引ノズル２７とに接続された構成を採用することができる。第一吸引装置３０は、少なくとも送風機を備えるが、一般的な吸引装置とは異なり、あえて煤塵を捕集するための集塵フィルタを備えていない。このため、第一吸引装置３０は、安価に製造可能であり、軽量化を図ることができる。
　また、第一吸引装置３０は、安価であるので、仮に故障したとしても低コストで取り換え可能である。言い換えれば、受注した清掃作業の工期の間に、または、当該工期の後に、使い捨てにすることもできる。
　第一吸引装置３０は、送風機の駆動により生じた負圧により、吸引ノズル２７から煤塵を吸引するとともに、吸引ノズル２７から吸引した煤塵を清掃装置２１よりもＹ軸方向上向きに排出するように排出口３０Ａの向きが設定される。
　第一吸引装置３０は、排出口３０Ａを少なくとも上方に向けていれば、清掃装置２１の備える撮像装置２６の前をブラウン運動等の現象で舞い飛んで早々に落下しない比較的軽い煤塵等を、第一吸引装置３０による排出の運動エネルギーと第二吸引装置４０による気流の総合力によって、言い換えれば上方に向かう運動エネルギーの合成ベクトルを大きくすることによって、容易に第一流路から第二流路へ移動させ、第一流路から分離することができる。従って、第一吸引装置３０の排出口３０Ａは、排出の角度を上方に向けて固定したものでよい。
　ここで、図２において、清掃装置２１が軌道２４を移動して第一吸引装置３０の近傍で清掃作業を行う場合、清掃装置２１の吸引ノズル２７が、小さく且つ軽量な煤塵に加え、比較的大きく重量のある煤塵やクリンカを吸い込んで排出口３０Ａから排出すると、撮像装置２６の前に、これら大きく重量のある煤塵やクリンカが落下することがありうる。
　しかし、これら大きく重量のある煤塵等が撮像装置２６の前を重力で落下するのは一瞬であり、小さく且つ軽量な煤塵のように撮像装置２６の前を長時間舞い飛び、撮像を遮ることはない。従って、撮像装置２６の前にこれら大きく重量のある煤塵やクリンカが落下したとしても、清掃装置２１による自動の清掃作業の性能に影響はない。
　一方、第一吸引装置３０と第二吸引装置４０により、清掃作業で生じる小さく且つ軽量な煤塵を第一流路（１パス）から炉壁で隔てられた別の領域である第二流路（２パス）へ容易に移動させることができる。
　従って、自動炉壁清掃システム１は、精密な清掃作業を実施できる。
　上述したように、第一吸引装置３０は、排出口３０Ａの角度を上向きに固定した場合でも効果を奏する。しかし、第一吸引装置３０は、架台２０の昇降に伴い、上下方向（Ｙ軸方向）の位置（高さ）が変化するので、より効果的に、小さく且つ軽量な煤塵を第一流路（１パス）から第二流路（２パス）へ移動させることができる構成、具体的には、架台２０の上下方向の位置に応じて、排出口３０Ａの角度を変化させる構成を採用するのが望ましい。例えば、架台２０がいかような位置に上下昇降しても、図１の破線矢印で示すように、第一流路（１パス）と第二流路（２パス）との接続箇所へ向かって第一吸引装置３０が吸引した煤塵を排出するのが望ましい。
　そこで、架台２０の上下方向の位置に応じて、排出口３０Ａの上下方向の角度を調整する機能を備えた第一吸引装置の例（図５の第一吸引装置３０′および図６の第一吸引装置３０′′）を、以下に説明する。
　図５は、第一吸引装置３０′の概略構成図である。
　吸引装置３０′は、第一吸引管２７Ａの他端に接続された筐体３１と、筐体３１に収容され且つ固定された送風機３２とを備える。筐体３１の一端には排出口３０Ａが設けられる。
　筐体３１は、固定台３３の上面に対し排出口３０Ａとは反対側の端辺を中心に回動可能に取り付けられている。筐体３１の固定台３３に対する回動角度を調整することで、排出口３０Ａの向きを調整可能である。
　制御装置２９は、架台２０の昇降駆動に伴い、筐体３１の固定台３３に対する回動角度を制御して、排出口３０Ａが第一流路（１パス）と第二流路（２パス）との接続箇所へ向かって煤塵を排出するように調整する。すなわち、架台２０の上下方向の位置（高さ）が変わっても、排出口３０Ａの向き（煤塵の排出方向）を第一流路（１パス）と第二流路（２パス）との接続部分に向くように変えることができるので、小さく且つ軽量な煤塵を効果的に第二流路（２パス）へ送り込むことができる。
　図６は、第一吸引装置３０′′の概略構成図である。
　第一吸引装置３０′′は、筐体３１の固定方法、および、排出ノズル３４を備える点が第一吸引装置３０′と異なり、その他の構成は第一吸引装置３０′と同一である。
　第一吸引装置３０′′は、筐体３１が固定台３３に移動不能に固定されている。また、筐体３１の一端に排出ノズル３４の一端が回動可能に取り付けられており、排出ノズル３４の他端に排出口３０Ａが設けられている。
　制御装置２９は、架台２０の昇降駆動に伴い、排出ノズル３４の筐体３１に対する回動角度を制御して、排出口３０Ａが第一流路（１パス）と第二流路（２パス）との接続箇所へ向かって煤塵を排出するように調整する。これにより、第一吸引装置３０′と同様の効果が得られる。
　制御装置２９は、撮像装置２６で撮像した上記清掃の状況に基づき、架台２０の昇降と、清掃装置２１の軌道２４に沿った移動と、ブラストノズル２５からのブラスト材の噴射を制御する。制御装置２９は、人工知能（ＡＩ）を搭載し、人工知能により当該制御を行ってもよい。
　自動炉壁清掃システム１による清掃作業は、第一流路（１パス）の炉壁８Ｂの天井近傍から下方の作業床２２Ａ近傍まで、基本的には制御装置２９により全自動で実施される。ただし、炉外の作業員が、無線通信または有線通信により遠隔監視をしながら制御装置２９を制御して、清掃作業を実施してもよい。
　制御装置２９は、清掃装置２１の備える撮像装置２６から撮像した映像データを取得して、当該映像データを解析し、炉壁８Ｂの清掃の状況を把握する。そして、制御装置２９は、当該状況に基づき、架台駆動装置２３を制御して架台２０を上下方向（Ｙ軸方向）に移動させ、清掃装置２１の備える清掃装置駆動部２８を制御してユニット化された清掃装置２１を軌道２４上で移動させ、炉外に配置されたブラスト材供給装置２５Ｃを制御して清掃装置２１の備えるブラストノズル２５からブラスト材を噴射させる。
　ブラスト材の噴射の制御は、例えばブラスト材の噴射の強弱を制御することや、ブラスト材の噴射の開始または停止の制御を含む。
　以上の構成により、自動炉壁清掃システム１は、清掃作業の工期を短期化するとともに、経済的かつ精密に、作業員の介在しない自動の清掃作業を実施することができる。
　なお、清掃装置２１、２１′において、ブラストノズル２５に替えて電動ピックを装着して、電動ピックを用いて清掃作業をしてもよい。また、清掃作業の後、ブラストノズル２５に替えて、吹付ノズルを装着して、吹付ノズルにより不定形耐火物を炉壁に吹き付け、炉壁８Ｂの補修作業を自動で行ってもよい。
　１　自動炉壁清掃システム
　２　廃棄物焼却炉プラント
　３　焼却炉
　４　ストーカ
　５　ホッパ
　６　フィーダ
　７　灰シュート
　７Ａ　マンホール
　８　流路（第一流路、第二流路、第三流路）
　８Ａ　マンホール
　８Ｂ　炉壁
　９　エコノマイザ
　１０　減温塔
　１１　除塵装置（バグフィルタ）
　１２　煙突
　１３　誘引送風機
　２０　架台
　２０Ａ　枠部
　２０Ｂ　縦材
　２０Ｃ　横材
　２０Ｄ　貫通穴
　２１、２１′　清掃装置
　２２　マスト
　２２Ａ　作業床（全面床）
　２３　架台駆動装置
　２３Ａ　架台駆動軸
　２４　軌道（例：レール）
　２４Ａ　一端
　２４Ｂ　他端
　２５　ブラストノズル
　２５Ａ　噴射口
　２５Ｂ　ブラスト材供給管（ブラスト材供給ホース）
　２５Ｃ　ブラスト材供給装置
　２６　撮像装置
　２７　吸引ノズル
　２７Ａ　第一吸引管（第一吸引ホース）
　２８　清掃装置駆動部
　２９　制御装置
　３０、３０′、３０′′　第一吸引装置
　３０Ａ　排出口
　３１　筐体
　３２　送風機
　３３　固定台
　３４　排出ノズル
　４０　第二吸引装置
　４０Ａ　第二吸引管（第二吸引ホース）
　５０　ロボットアーム
　５１　アーム
　５２　ベース
　５３　先端部

Claims (5)

  1. 　廃棄物を焼却する焼却炉と、前記焼却炉から鉛直上向きに延在し前記焼却炉から排出された排ガスの第一流路と、前記第一流路の上端に接続し且つ前記上端から下向きに延在する第二流路と、前記第二流路の下端に接続し且つ前記下端から上向きに延在する第三流路とを備えた廃棄物焼却炉プラントが休止中に使用される自動炉壁清掃システムであって、
    　前記第一流路の周囲の炉壁に沿って昇降可能且つ水平に配置された架台と、
    　前記架台に設置され且つ前記架台の端部に沿って延在する軌道と、
    　前記軌道に沿って清掃装置駆動部により移動可能であり、ブラストノズルの噴射口から前記炉壁にブラスト材を噴射して前記炉壁を清掃し、前記清掃の状況を撮像装置で撮像し、前記撮像の方向に生じた煤塵を吸引ノズルで吸引する清掃装置と、
    　前記撮像装置で撮像した前記清掃の状況に基づき、前記架台の昇降と、前記清掃装置の前記軌道に沿った移動と、前記噴射とを制御する制御装置と、
    　前記架台または前記清掃装置に設置され、少なくとも送風機を備え、且つ、集塵フィルタを備えず、前記送風機により前記吸引ノズルから吸引した煤塵を上向きに排出する第一吸引装置と、
    　前記第一吸引装置とは別個に、前記第二流路または前記第三流路の周囲の炉壁に着脱可能に配置され、前記第一流路から前記第二流路に向かう気流を発生させる第二吸引装置と
    　を有する自動炉壁清掃システム。
  2. 　前記第一吸引装置は、前記吸引した煤塵を、前記第一流路と前記第二流路との接続箇所に向かって排出する請求項１に記載の自動炉壁清掃システム。
  3. 　前記第二吸引装置は、前記第二流路と前記第三流路との接続箇所近傍の壁面に配置されたマンホールに気密に設置される請求項２に記載の自動炉壁清掃システム。
  4. 　前記清掃装置は、前記ブラストノズルを先端に備えたロボットアームをさらに有し、
    　前記制御装置は、前記ロボットアームを伸縮駆動することで、前記噴射口と前記炉壁との間の距離を所定距離に制御する請求項３に記載の自動炉壁清掃システム。
  5. 　前記焼却炉はストーカ炉であり、
    　前記ストーカ炉のストーカ上に鉛直方向に沿って設置されたマストと、
    　前記架台を前記マストに沿ってラックアンドピニオン機構で昇降させる架台駆動装置と、
    　前記清掃装置に接続された屈曲可能なブラスト材供給管を介して前記ブラスト材を前記清掃装置に搬送するブラスト材供給装置と
    をさらに有し、
    　前記架台の形状は、前記マストを挿通する貫通穴を備えた枠形状をなし、
    　前記軌道は、前記清掃装置が前記枠を周回できないよう一端を始点とし他端を終点とする略Ｃ字型の軌道であり、
    　前記ブラスト材供給管は、前記架台と前記炉壁との間に配置され、
    　前記ブラスト材供給装置は、前記ストーカ炉の炉外に配置され、
    　前記制御装置は、前記架台駆動装置を制御して前記架台を昇降させる請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の自動炉壁清掃システム。
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