(57)【要約】      （修正有）【課題】管の内部の堆積物の生成を低下させるための手段をボイラに提供すること。【解決手段】排気ガスを搬送するための第１の数の管６を備えるボイラが提供される。管６の各々は、排気ガスを受け入れるための入口８と、排気ガスを排出するための出口１０とを備える。管の各々はそれぞれの長手方向中心軸Ｌを定める。ボイラは、第２の数の堆積物低減要素２０をさらに備えることを特徴とする。堆積物低減要素２０の各々は、管６のうちの少なくとも１つを閉じ、管のうちの少なくとも１つを通る排気ガスの通過を防止して、開いた管における排気ガス速度を増加させ、それによって管の内部での堆積物の形成を低減させる。【選択図】図３
2020148452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスを搬送するための第１の数の管（６、３４、４２）を備えるボイラ（２）であって、前記第１の数の管（６、３４、４２）の各々は前記排気ガスを受け入れるための入口（８）と、前記排気ガスを排出するための出口（１０）とを備え、前記第１の数の管の各々はそれぞれの長手方向中心軸（Ｌ）を定めるボイラ（２）において、
第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）をさらに備え、
前記第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）の各々は、前記第１の数の管（６、３４、４２）のうちの少なくとも１つを閉じ、前記第１の数の管のうちの前記少なくとも１つを通る排気ガスの通過を防止するように、または、前記第１の数の管のうちの前記少なくとも１つを開け、前記第１の数の管のうちの前記少なくとも１つを通る十分に高い排気ガス圧力を有する排気ガスの通過を許容して、前記開いた第１の数の管における排気ガス速度を増加させ、それによって前記管の内部での堆積物の形成を低減するために、前記第１の数の管のうちの前記少なくとも１つにおける十分に高い排気ガス圧力によって移動させられるように、配置されることを特徴とするボイラ（２）。
【請求項２】
前記第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）のうちの少なくとも１つを含む前記堆積物低減要素の第１のサブセットは、前記第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）のうちの少なくとも１つを含む前記堆積物低減要素の第２のサブセットと、前記第１のサブセットの前記堆積物低減要素（２０、４４）のうちの前記少なくとも１つを移動させるために必要とされる第１の排気ガス圧力が前記第２のサブセットの前記第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）のうちの前記少なくとも１つを移動させるために必要とされる第２の排気ガス圧力より小さくなるように異なる、請求項１に記載のボイラ（２）。
【請求項３】
前記第１のサブセットにおける前記第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）のうちの前記少なくとも１つの重量は、前記第２のサブセットにおける前記第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）のうちの前記少なくとも１つの重量より小さい、請求項２に記載のボイラ（２）。
【請求項４】
前記第１の数の管（６、３４、４２）は、前記第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）より多い、請求項１から３のいずれか一項に記載のボイラ（２）。
【請求項５】
前記第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）の各々は、前記第２の数の堆積物低減要素が前記第１の数の管（６、３４、４２）のうちの前記少なくとも１つを閉じるときに前記第１の数の管のうちの前記少なくとも１つの前記長手方向中心軸（Ｌ）に対して本質的に垂直に延びるように配置される２つの相対する平面（２４、２６）を備える円板（２２、４６）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のボイラ（２）。
【請求項６】
前記第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）と係合して前記第１の数の管（６、３４、４２）に対する前記第２の数の堆積物低減要素（２０、４４）の移動を制御するように配置される第３の数の案内要素（４８）をさらに備える、請求項１から５のいずれか一項に記載のボイラ（２）。
【請求項７】
前記第２の数の堆積物低減要素（４４）の各々は、前記第１の数の管（４２）のうちの前記少なくとも１つのそれぞれの前記出口（１０）を少なくとも部分的に覆って前記第１の数の管（４２）のうちの前記少なくとも１つを閉じるように配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載のボイラ（２）。
【請求項８】
前記第２の数の堆積物低減要素（２０）の各々は、前記第１の数の管（６、３４）のそれぞれ１つに配置され、前記第１の数の管（６、３４）の前記それぞれ１つの前記長手方向中心軸（Ｌ）に沿って移動させられて前記第１の数の管を開けるかまたは閉じるように配置される、請求項１から６のいずれか一項に記載のボイラ（２）。
【請求項９】
前記第２の数の堆積物低減要素（２０）の各々は、前記第１の数の管（６、３４）の前記それぞれ１つの前記長手方向中心軸（Ｌ）に沿って移動させられるとき、前記第１の数の管（６、３４）の前記それぞれ１つの内面（１８）から堆積物を擦り落とすように配置される、請求項８に記載のボイラ（２）。
【請求項１０】
前記第２の数の堆積物低減要素（２０）を含む前記第１の数の管（６、３４）は、前記排気ガスを受け入れるための前記入口（８）を含む第１の区域（１２、３６）と、前記排気ガスを排出するための前記出口（１０）を含む第２の区域（１４、３８）とを備え、
前記第２の区域（１４、３８）は、前記第２の数の堆積物低減要素（２０）が前記第１の数の管（６、３４）から出て行くのを防止するための第１の保持手段をさらに含む、請求項８または９に記載のボイラ（２）。
【請求項１１】
前記第１の保持手段は、前記排気ガスを放出するための前記第１の数の管（６、３４）のうちの前記それぞれ１つの前記第２の区域（１４、３８）の壁を通じて延びる少なくとも１つの空所（１６）を備える、請求項１０に記載のボイラ（２）。
【請求項１２】
前記第２の数の堆積物低減要素（２０）は、前記第１の数の管（３４）のうちの前記それぞれ１つの前記第２の区域（３８）のみの中で移動するように配置される、請求項１０または１１に記載のボイラ（２）。
【請求項１３】
前記第２の数の堆積物低減要素（２０）を含む前記第１の数の管（３４）は、前記第２の数の堆積物低減要素（２０）が前記第１の数の管（３４）の前記第２の区域（３８）から出て行くのを防止するための第２の保持手段を含む、請求項１２に記載のボイラ（２）。
【請求項１４】
前記第１の数の管（３４）の前記第１の区域（３６）の内周（１９）が前記第１の数の管（３４）の前記第２の区域（３８）の内周（１９）より小さくなっており、
前記第２の保持手段は前記第１の数の管（３４）の前記第１の区域（３６）の環状の縁（４０）を備える、請求項１３に記載のボイラ（２）。
【請求項１５】
前記第２の数の堆積物低減要素（２０）の各々の外周（３０）と、前記第１の数の管（６、３４）の前記それぞれ１つの少なくとも一部の内周（１９）とが少なくとも部分的に一様である、請求項８から１４のいずれか一項に記載のボイラ（２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガスを搬送するための第１の数の管を備えるボイラであって、管の各々は、排気ガスを受け入れるための入口と、排気ガスを排出するための出口とを備え、管の各々はそれぞれの長手方向中心軸を定める、ボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラは良く知られており、多くの異なる熱交換用途において使用されている。例えば石油火力燃焼器の後に使用される、知られているボイラは、閉鎖された容器と、容器の内部で互いに沿って延びるいくつかの管とを備える。燃焼器からの排気ガスまたは煙道ガスが管を通じて送り込まれ、水などの媒体が、容器を通じて送り込まれ、そのため管の周りに送り込まれ、それによって、容器において熱が排気ガスから媒体へと伝達される。排気ガスが管を通じて流れるとき、煤を含む堆積物が管の内面に形成される。これらの堆積物は、管の周りでの排気ガスと媒体との間の熱伝達を損ない、ボイラの熱効率の低下と燃焼器の燃料消費の増加とをもたらす。さらに、堆積物は管の腐食も引き起こす。結果として、堆積物を除去するための管の定期的な手作業の洗浄が必要とされ、これは煩雑であり時間が掛かる。また、管のこのような洗浄を可能にするために、ボイラは停止されなければならない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、上記の問題を少なくとも部分的に解決するボイラを提供することである。より具体的には、本発明の目的は、熱的に効率的のままとするために、より少ない手作業の洗浄を要求するボイラを提供することであり、これはボイラの停止時間を短縮できる。本発明の基本的な概念は、管の内部の堆積物の生成を低下させるための手段をボイラに提供することであり、この手段を後付けする、つまり、既存のボイラに設置することができる。上記の目的を達成するためのボイラは、添付の特許請求の範囲において定められており、以下において詳述されている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明によるボイラが、排気ガスを搬送するための第１の数の管を備える。管の各々は、排気ガスを受け入れるための入口と、排気ガスを排出するための出口とを備える。管の各々はそれぞれの長手方向中心軸を定める。ボイラは、第２の数の堆積物低減要素をさらに備えることを特徴とする。堆積物低減要素の各々は、管のうちの少なくとも１つを閉じるかまたは塞ぎ、管のうちの前記少なくとも１つを通る排気ガスの通過を防止するように、または、管のうちの前記少なくとも１つを開け、管のうちの前記少なくとも１つを通る十分に高い排気ガス圧力を有する排気ガスの通過を許容して、開いた管における排気ガス速度を増加させ、それによって管の内部での堆積物の形成を低減するために、管のうちの前記少なくとも１つにおける十分に高い排気ガス圧力によって移動させられるように、配置される。
【０００５】
したがって、管の各々の排気ガス圧力に依存して、管は、管を通る排気ガスの通過を防止するように、対応する堆積物低減要素によって閉じられるか、または、管を通る排気ガスの通過を許容するように開くかのいずれかであり得る。管は、堆積物低減要素によって部分的に塞がれるが、排気ガスの通過をなおも許容し、従って開いているとみなされ得る。
【０００６】
ボイラが動作させられておらず、排気ガス圧力がゼロであるとき、堆積物低減要素は、対応する管を閉じるそれらの既定位置に配置される。排気ガス圧力が増加するとき、堆積物低減要素の一部は、排気ガス圧力によってそれらの既定位置から移動させられる可能性があり、対応する管は開くことができ、一方、管のうちの他のものは閉じられ得る。典型的には、全体の排気ガス圧力がより高くなると、管のうちのより多くが開くことになる。より低い排気ガス圧力において管のうちの一部を閉じることで、開いている管における排気ガス圧力および速度は比較的高くなることができる。管を通る高い排気ガス速度は、管の内部における堆積物の形成を低下させる。
【０００７】
堆積物低減要素は管の内部または外側のいずれかに配置され得る。
【０００８】
排気ガスは、燃焼器などの異なる供給源から生じてもよく、堆積物は典型的には煤を含む。
【０００９】
第１の数は、第２の数のように、変化してもよく、第１の数と第２の数とは同じであってもなくてもよい。さらに、管同士は同様の設計を有しても有さなくてもよい。同様に、堆積物低減要素同士は同様の設計を有しても有さなくてもよい。
【００１０】
管は、円形の断面など、任意の適切な断面を有し得る。
【００１１】
管の長手方向中心軸は互いと平行に延び得る。
【００１２】
前述したように、すべての堆積物低減要素同士は同様の設計を有しても有さなくてもよい。本発明のボイラの一実施形態によれば、堆積物低減要素のうちの少なくとも１つを含む堆積物低減要素の第１のサブセットが、堆積物低減要素のうちの少なくとも１つを含む堆積物低減要素の第２のサブセットと異なる。さらに、第１のサブセットの堆積物低減要素のうちの前記少なくとも１つを移動させるために必要とされる第１の排気ガス圧力が、第２のサブセットの堆積物低減要素のうちの前記少なくとも１つを移動させるために必要とされる第２の排気ガス圧力より小さい。異なる特性を有する３つ以上の堆積物低減要素サブセットがあってもよい。１つのサブセット当たりの堆積物低減要素の数は１つまたは複数であり得る。この実施形態は、サブセット同士の間で異なる１つまたは複数の特性が、堆積物低減要素のうちの特定のものが、特定の全体の排気ガス圧力において移動させられるかどうかを決定することができることを意味する。したがって、より低い全体の排気ガス圧力では、第１のサブセットの堆積物低減要素を移動させることができ、一方、より高い全体の排気ガス圧力では、第１のサブセットおよび第２のサブセットの堆積物低減要素を移動させることができる。
【００１３】
サブセット同士の間で異なる１つまたは複数の特性は異なってもよい。例として、異なる特性は堆積物低減要素の形であり得る。本発明のボイラの一実施形態によれば、第１のサブセットにおける堆積物低減要素のうちの前記少なくとも１つの重量が、第２のサブセットにおける堆積物低減要素のうちの前記少なくとも１つの重量より小さい。このような設計は、ボイラの比較的単純な機械的構造および動作を可能にする。
【００１４】
ボイラは、前記第１の数の管が前記第２の数の堆積物低減要素より多くなるように構築され得る。この実施形態は、管のうちの一部だけが堆積物低減要素と関連付けられること、つまり、管のうちの１つまたは複数は常に開いていることを意味する。それによって、ボイラの内部での排気ガスの増大が起こらないことが確保され得る。この実施形態は、管のうちの２つ以上が堆積物低減要素のうちの１つの同じものと関連付けられることも意味し得る。
【００１５】
堆積物低減要素は、必然的に管の設計に依存して、円錐形、球形など、多くの異なる設計を有し得る。一実施形態によれば、堆積物低減要素が管のうちの前記少なくとも１つを閉じるときに管のうちの前記少なくとも１つの長手方向中心軸に対して本質的に垂直に延びるように配置される２つの相対する平面を備える円板を堆積物低減要素の各々が備えるようにボイラは設計される。このような円板は、所望の目的のために製造および使用するのが比較的単純であり得る。
【００１６】
ボイラは、前記堆積物低減要素と係合して前記管に対する前記堆積物低減要素の移動を制御するように配置される第３の数の案内要素をさらに備え得る。堆積物低減要素は管を開閉するために管に対して移動し、案内要素はこの移動を制御するように配置される。案内要素は、堆積物低減要素がボイラのその他のものから接続解除されないことも確保できる。堆積物低減要素の１つの同じものと係合する１つまたは複数の案内要素があってもよい。案内要素は、堆積物低減要素における凹部または孔を通じて、管の長手方向中心軸と平行に延び得る。
【００１７】
堆積物低減要素の各々は、管のうちの前記少なくとも１つのそれぞれの出口を少なくとも部分的に覆って管のうちの前記少なくとも１つを閉じるように配置されるように、ボイラは構成され得る。したがって、この実施形態によれば、堆積物低減要素は、管の外側に配置され、管出口のうちの１つまたは複数を少なくとも部分的に覆うように配置される。この実施形態は、ボイラの堅牢で信頼できる設計を可能にする。
【００１８】
ボイラは、管のうちの一部が堆積物低減要素によって部分的に覆われるだけとなるように配置されるように構築されてもよい。そのため、これらの管は常に開いたままであり得る。それによって、ボイラの内部での排気ガスの増大が起こらないことが確保され得る。
【００１９】
代替で、ボイラは、堆積物低減要素の各々が管のそれぞれ１つに配置されるように構成され得る。さらに、堆積物低減要素の各々は、管の前記それぞれ１つの長手方向中心軸に沿って移動させられて管を開けるかまたは閉じるように配置される。
【００２０】
堆積物低減要素の各々は、管の前記それぞれ１つの長手方向中心軸に沿って移動させられるとき、管の前記それぞれ１つの内面から堆積物を擦り落とすように配置され得る。それによって、ボイラの動作の間のボイラ管の前記それぞれ１つの自動的な洗浄が可能とされ得る。
【００２１】
堆積物低減要素の各々が前述したような円板を備える場合、円板の各々は、その２つの相対する平面の間で延びる周囲面が、その２つの相対する平面に対して本質的に平行に延びる少なくとも１つの環状の溝を備えるように設計され得る。１つ、または、例えば２つといった１つより多くのこのような溝が、円板の各々にあり得る。これらの溝は、円板の比較的大きな厚さを可能にするが、なおも比較的小さい管接触面を可能にし、これは、円板が管を通じて移動するときに摩擦を低減させることができる。
【００２２】
堆積物低減要素を含む管は、排気ガスを受け入れるための入口を含む第１の区域と、排気ガスを排出するための出口を含む第２の区域とを備えてもよく、第２の区域は、堆積物低減要素が管から出て行くのを防止するための第１の保持手段をさらに含む。
【００２３】
管の第１の区域および第２の区域は、一体に形成されてもされなくてもよい。さらに、管の第１の区域および第２の区域は、管の長手方向中心軸に対して垂直に取られる同じ断面を有しても有さなくてもよい。
【００２４】
第１の保持手段を用いることで、堆積物低減要素は、管における排気ガス圧力が高い場合であっても管の内部に留まることができる。
【００２５】
第１の保持手段の異なる設計が可能である。例として、第１の保持手段は、穿孔された板、または、管の内面から突出し、管の出口を部分的に閉じるかまたは塞ぐ１つもしくは複数の突起などの手段を備え得る。別の例として、第１の保持手段は、出口を横切って延びる１つまたは複数の細い棒を備え得る。出口は、排気ガスの漏れを許容するために完全に塞がれてはならない。本発明の一実施形態によれば、前記第１の保持手段は、排気ガスを放出するための管のうちの前記それぞれ１つの第２の区域の壁を通じて延びる少なくとも１つの空所を備える。堆積物低減要素が前記少なくとも１つの空所に到達するとき、排気ガスは、堆積物低減要素を管出口に向けてさらに押す代わりに、そこで漏れることができる。この実施形態は、材料を有効に使うボイラを可能にし、既存のボイラの改造を可能にする。
【００２６】
空所の異なる設計が可能である。例として、空所は、管を貫く孔として形成できる。一実施形態によれば、前記少なくとも１つの空所は、管のうちの前記それぞれ１つの出口から入口に向けて延びる。このように設計されると、空所は、まさしく管出口から、管の第２の区域に沿う距離で延びる凹部を形成する。
【００２７】
堆積物低減要素が、管のうちの前記それぞれ１つの第２の区域のみの中で移動するように配置されるように、ボイラは構築され得る。このような実施形態は、堆積物低減要素のアクセス性を向上させることができ、これはボイラの保守との関連で有利であり得る。例として、このような実施形態は、排気ガス管入口の一部または全部を連結する多岐管を備えるボイラについて有利とでき、この多岐管は、管の第１の部分に配置される堆積物低減要素をアクセス不可能にさせてしまう可能性がある。
【００２８】
堆積物低減要素を含む管は、堆積物低減要素が管の第２の区域から出て行くのを防止するための第２の保持手段を含んでもよい。それによって、堆積物低減要素は管の第１の区域に入るのが防止され得る。
【００２９】
第２の保持手段の異なる設計が可能である。例として、第２の保持手段は、通路を横切って延びる１つもしくは複数の細い棒、または、管の長手方向中心軸に向けて管の内面から突出する１つもしくは複数の突起など、第１の区域と第２の区域との間の通路を部分的に閉じるかまたは塞ぐ手段を備え得る。通路は、排気ガスを通過させるために完全に塞がれてはならない。本発明の一実施形態によれば、管の第１の区域の内周が管の第２の区域の内周より小さい。さらに、第２の保持手段は管の第１の区域の環状の縁を備える。この実施形態は本発明のボイラの機械的に単純な構造を可能にする。
【００３０】
ボイラは、堆積物低減要素の各々の外周と、管の前記それぞれ１つの少なくとも一部の内周とが少なくとも部分的に一様となるようにされ得る。一様な周囲によって、同じ形または形態を有するが、必ずしも同じ大きさではない周囲が意味される。例として、堆積物低減要素の外周と管の内周とが、管が閉じられている際に管の入口または出口から見られるとき、それぞれ円形であり得る。この実施形態によれば、堆積物低減要素の設計は管の設計に対応する。堆積物低減要素の外周と管の内周とが一様である場合、管の内面の少なくとも一部分は、管の長手方向中心軸の周り全体で洗浄され得る。
【００３１】
堆積物低減要素は、代替で、管のうちの前記それぞれ１つの第１の区域および第２の区域の中で移動するように配置されてもよい。それによって、第１の区域と第２の区域との両方の自動的な洗浄が可能とされる。
【００３２】
堆積物低減要素を含む管は、堆積物低減要素が洗浄配向を有するときに堆積物低減要素が管から出て行くのを防止するための、および、堆積物低減要素がそれらの洗浄配向から外されたときに堆積物低減要素を管から取り外すことを許容するための第３の保持手段を、備えてもよい。堆積物低減要素の取り外しは、ボイラの手作業の洗浄または保守との関連で必要とされてもよい。この実施形態は、堆積物低減要素をそれらの洗浄配向から外すだけで、堆積物低減要素の容易な取り外しを可能にすることができる。
【００３３】
第３の保持手段の異なる設計が可能である。例として、第３の保持手段は、管の局所的に低下した内周によって形成され得る、または、管の入口を部分的に閉じるかまたは塞ぐ手段を備え得る。入口は、管への排気ガスの受け入れを許容するために完全に塞がれてはならない。例として、第３の保持手段は、管の内面から管の長手方向中心軸に向けて突出する１つまたは複数の突起を備え得る。別の例として、第３の保持手段は、入口を横切って延びる１つまたは複数の細い棒を備え得る。
【００３４】
本発明のなおも他の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な記載および図面から明らかになる。
【００３５】
ここで、本発明は添付の概略的な図面を参照してより詳細に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ボイラの概略的な上面図である。
【図２】図１におけるボイラの線Ｂ−Ｂに沿って取られた概略的な断面図である。
【図３】図１において示されているボイラの一部の管の概略的な断面図である。
【図４】代替の実施形態による、図１において示されているボイラの一部の管の概略的な断面図である。
【図５ａ】堆積物低減要素の概略的な側面図である。
【図５ｂ】堆積物低減要素の概略的な上面図である。
【図６】なおも別の代替の実施形態によるボイラがどのように設計され得るかを示すグラフである。
【図７】なおも別の代替の実施形態によるボイラがどのように設計され得るかを示すグラフである。
【図８】なおも別の代替の実施形態によるボイラの概略的な側面図である。
【図９】図８におけるボイラの概略的な上面図である。
【図１０】図８におけるボイラの概略的な斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１および図２では、ボイラ２が示されている。ボイラ２は石油火力燃焼器（図示せず）の後に配置されている。ボイラ２は、水を収容するように配置された容器４と、それぞれの長手方向中心軸Ｌに沿って互いと実質的に平行に延びる第１の数の管またはパイプ６とを備える。ボイラ２の動作の間、２００〜４００℃の温度を有する排気ガスが、管６のうちの少なくとも一部を通じて送り込まれる。このために、管６の各々は排気ガス入口８と排気ガス出口１０とを有する。同時に、水が、より高温の排気ガスとの熱交換によって加熱されるために、容器を通じて送り込まれる。容器を通じて水を送り込むための手段は図に示されておらず、本明細書ではさらに記載されてはいない。
【００３８】
すべての管６が同じ設計を有している。管のうちの３つは、図３において別に示されており、符号６ａ、６ｂ、および６ｃで指示されている。管６ａ、６ｂ、および６ｃの各々は、それぞれの排気ガス入口８を備える第１の区域１２と、それぞれの排気ガス出口１０を備える第２の区域１４とを備える。第１の区域１２と第２の区域１４とはそれぞれ一体に形成されており、それらの間の境界は、図３において水平の破線によって示されている。管６ａ、６ｂ、および６ｃの第１の区域１２の下端において、本質的に相対する突起１５のそれぞれの対が配置されており、それらの突起１５は、長手方向中心軸Ｌに向かって管のそれぞれの内面１８から突出する。突起１５は、本明細書において第３の保持手段と称されるものを形成しており、その機能は後で詳述されている。
【００３９】
管６ａ、６ｂ、および６ｃの第２の区域１４は、排気ガス出口１０の周りで均等に分配されるかもしくは等距離に配置される複数の貫通状の細長い空所または開いた凹部１６が設けられるように、上からの「切込み」がある。凹部１６は、長手方向中心軸Ｌと本質的に平行に、出口１０から第２の区域１４の一部分のみに沿って延びている。凹部１６は、本明細書において第１の保持手段と称されるものを形成しており、その機能は後で詳述されている。凹部１６の外側で、管６ａ、６ｂ、および６ｃは、本質的にそれらの長手方向の延在全体に沿って同じ円形の断面を有する。
【００４０】
排気ガスが管６を通じて送り込まれるとき、煤が管のそれぞれの内面１８に堆積させられ得る。内面１８は、管６の各々の内周１９（図１）を定めている。序論によって詳述されているように、このような堆積物は、ボイラの熱効率の低減と燃焼器の燃料消費の増加とをもたらし得る。そのため、このような堆積物の形成をできる限り防止することが望ましい。さらに、それでもなお形成された堆積物の除去が望まれる。このために、ボイラは、第２の数の堆積物低減要素２０（図３）をさらに備える。堆積物低減要素２０の各々が管６のそれぞれ１つに配置されている。堆積物低減要素２０の数は管６の数より少なく、これは、管６の大部分だけが堆積物低減要素２０を含むことを意味する。管６ａ、６ｂ、および６ｃのすべてが堆積物低減要素２０のそれぞれ１つを含む。
【００４１】
すべての堆積物低減要素２０が同じ設計を有する。堆積物低減要素２０のうちの１つが、図５ａおよび図５ｂにおいて別に図示されており、符号２０ａで指示されている。堆積物低減要素２０ａは、本質的に平行である上平面２４と下平面２６とを有する円形の円板２２を備える。上平面２４と下平面２６との間で延びる周囲面２８が堆積物低減要素２０ａの外周３０を定めている。図５ａから明らかであるように、周囲面２８は、上平面２４および下平面２６と本質的に平行に延びる２つの平行な環状の溝３２を備える。
【００４２】
堆積物低減要素２０の各々は、管６のそれぞれ１つの内側で、管６の長手方向中心軸Ｌに沿って移動するように配置され、その上平面２４および下平面２６は、管の長手方向中心軸Ｌに対して本質的に垂直に配置される。このように配置されるとき、堆積物低減要素は洗浄配向を有する。堆積物低減要素２０は、管を通じて移動するとき、管の内壁１８における煤の堆積物を擦り落とすように配置される。このために、外周３０によって定められる円板２２の直径は、内周１９によって定められる管６の内径より若干小さい。堆積物低減要素２０の周囲面２８における環状の溝３２は、管６を通じての堆積物低減要素２０の移動を容易にするために摩擦を低減する。
【００４３】
ボイラ２が動作の準備ができているとき、すべての堆積物低減要素２０は、それらの洗浄配向において、管６の第１の区域１２の下端（本明細書では既定位置とも称される）に配置されており、その位置で突起１５は堆積物低減要素２０が管６から出て行くのを防止する。このように配置されるとき、堆積物低減要素２０はそれぞれの管６を閉じている。燃焼器が始動されるとき、燃焼器は、管６の入口８へと送り込まれる排気ガスを生成することを開始し、排気ガスは堆積物低減要素２０を押す。非常に小さい燃焼器負荷では、排気ガス圧力は堆積物低減要素２０のいずれの移動も引き起こさないほどの低さであり得る。このような非常に小さい燃焼器負荷において、すべての排気ガスは、堆積物低減要素２０のうちの１つを含まない管６を通じて漏れる可能性がある。いくらかより大きい燃焼器負荷では、排気ガス圧力は、堆積物低減要素２０の一部を管６の第２の区域１４へと移動させるだけの大きさであり得る。これらの堆積物低減要素は、排気ガスによって凹部１６に到達するまで上向きに押され、排気ガスは凹部１６を通じて漏れることができる。それによって、堆積物低減要素２０はそれぞれの管を開く。排気ガスが凹部１６を通じて管６から出て行くことができるとき、排気ガスは堆積物低減要素２０を上向きにさらに押せなくなる。したがって、凹部１６は堆積物低減要素２０が管６を出て行くのを防止する。燃焼器負荷がより大きくなり、したがって全体の排気ガス圧力がより大きくなると、堆積物低減要素２０は上向きにより移動させられる。燃焼器負荷が低減されるとき／燃焼器が停止させられるとき、堆積物低減要素の一部／全部が管６の第１の区域１２の下端に戻る。
【００４４】
管６のうちの一部が燃焼器負荷に依存して堆積物低減要素２０によって閉じられるため、開いた管における排気ガス速度は比較的高くなる。管を通る高い排気ガス速度は、管の内部における煤の堆積物の形成を低下させる。それでもなお、ボイラ２は、管６の内部になおも形成される堆積物の除去を提供する。管６における上および下への移動の間、堆積物低減要素２０は、煤の堆積物を自動的に洗浄するように管６の内面１８で煤の堆積物を擦り落とす。図３は堆積物低減要素２０の３つの異なる位置を示しており、管６ａおよび６ｂは閉じられており、管６ｃは開けられている。必要または適切な場合、ボイラ２が動作させられていないときに管６は手作業によって洗浄される。
【００４５】
前述したように、突起１５は、堆積物低減要素２０が洗浄配向を有するときに管６から出て行くのを防止する。例えば、ボイラの保守を可能にすること、堆積物低減要素を管から取り外すことが必要な場合、堆積物低減要素は、突起１５から解放させ、管から取り出すために、回転または傾斜させられてもよく、つまり、それらの洗浄配向から外され得る。
【００４６】
前述したボイラ２では、堆積物低減要素２０は、管６の第１の区域１２と第２の区域１４との両方の中で移動するように配置される。図４は、符号３４ａ、３４ｂ、および３４ｃで指示された管３４と、ボイラ２の代替の実施形態の円板の形とされた堆積物低減要素２０とを示している。代替の実施形態によるボイラ２は前述のボイラ２と非常に似ており、以後では、異なる特徴が着目される。
【００４７】
管３４ａ、３４ｂ、および３４ｃの各々は、一体に溶接、ロウ付け、または接着された第１の区域３６および第２の区域３８を備える。第１の区域３６および第２の区域３８は、同じ壁厚を有するが、第１の管区域の内径は第２の管区域の内径より小さい。したがって、管３４の各々の第１の区域の環状の縁４０が、明細書において第２の保持手段と称されるものを形成しており、その機能は後で詳述されている。管３４は、上記の突起１５のように第３の保持手段を備えない。
【００４８】
堆積物低減要素２０は、管３４ａ、３４ｂ、および３４ｃを開けるかまたは閉じるために、管３４ａ、３４ｂ、および３４ｃの第２の区域３８の中だけで移動するように配置される。このために、堆積物低減要素２０の直径は、管３４の第２の区域３８の内径より若干小さい。さらに、堆積物低減要素２０の直径は、管３４の第１の区域３６の内径より大きい。したがって、第１の管区域３６の環状の縁４０は、堆積物低減要素２０が第１の管区域３６へ入るのを防止する。
【００４９】
代替の実施形態によるボイラ２が動作のために準備ができているとき、すべての堆積物低減要素２０は管３４の第２の区域３８の下端（既定位置）に配置され、そこでは、環状の縁４０は、堆積物低減要素２０が第２の区域から出て行くのを防止する。このように配置されるとき、堆積物低減要素２０はそれぞれの管３４を閉じている。燃焼器が始動されるとき、燃焼器は、管３４の入口および管の中へと送り込まれる排気ガスを生成することを開始し、排気ガスは堆積物低減要素２０を押す。燃焼器負荷に依存して、堆積物低減要素２０の一部は、排気ガスによって凹部に到達するまで上向きに押され、排気ガスは凹部を通じて漏れることができる。それによって、堆積物低減要素２０はそれぞれの管を開く。図４は堆積物低減要素２０の３つの異なる位置を示しており、管３４ａおよび３４ｂは閉じられており、管３４ｃは開けられている。管３４のうちの一部が燃焼器負荷に依存して堆積物低減要素２０によって閉じられるため、開いた管における排気ガス速度は比較的高くなる。管を通る高い排気ガス速度は、管の内部における煤の堆積物の形成を低下させる。さらに、閉じられている管に関して、その管のそれぞれの排気ガス出口に正の正味の圧力がある。結果として、排気ガスは流れ、したがって、閉じられた管における煤の堆積物の蓄積は制限されることになる。必要または適切な場合、ボイラ２が動作させられていないときに管３４は手作業によって洗浄され得る。
【００５０】
前述したボイラの堆積物低減要素２０はすべて同様である。特定の燃焼器負荷では、堆積物低減要素のうちのいずれが対応する管を開けるために移動させられるかは無作為である。開いた管の分配が良好でないと分かった場合、堆積物低減要素は、それらを特定の順番において移動させるために、異なる特性が与えられてもよい。
【００５１】
本発明のボイラの一実施形態によれば、堆積物低減要素は、堆積物低減要素の第１のサブセットが第１の重量を有し、堆積物低減要素の第２のサブセットが第２の重量を有し、堆積物低減要素の第３のサブセットが第３の重量を有するなどし、ここで、第１の重量＜第２の重量＜第３の重量となるように、異なる重量を有する。そのため、第１のサブセットの堆積物低減要素を移動させるために必要とされる第１の排気ガス圧力＜第２のサブセットの堆積物低減要素を移動させるために必要とされる第２の排気ガス圧力＜第３のサブセットの堆積物低減要素を移動させるために必要とされる第３の排気ガス圧力となる。これは、第２のサブセットの堆積物低減要素が移動させられる前に、第１のサブセットのすべての堆積物低減要素が移動させられるといったことを意味する。例として、７５％の負荷において水柱で６２ｍｍの排気ガス圧力を伴う６５００ｋｇ／ｈの排気ガスを生成する燃焼器に連結された３００本の管を備えるボイラについて、図６は、異なる重量の堆積物低減要素を移動させるために必要とされる燃焼器負荷を示しており、一方で図７は、異なる重量の堆積物低減要素の数を示している。このようなボイラにおいて、堆積物低減要素の数は、例えば、堆積物低減要素が１〜４本の管に配置されないように、２９６〜２９９個であり得る。
【００５２】
図８〜図１０は、第１の数の管４２と、ここでは４つである第２の数の堆積物低減要素４４とを備えるボイラ２のなおも別の代替の実施形態を示している。この実施形態によるボイラ２は前述のボイラ２と非常に似ており、以後では、異なる特徴が着目される。
【００５３】
堆積物低減要素４４が、上記のものと異なり、管４２の内部の代わりに外部に配置されているため、管４２は、それぞれ前述の凹部１６、環状の縁４０、および突起１５のような第１、第２、または第３の保持手段を備えていない。堆積物低減要素４４の各々は、管４２における排気ガス圧力に依存して、複数の管４２を、一部は部分的に閉じ、一部は完全に閉じるように配置されている。したがって、ボイラ２の容器４が円筒の形とされ、円筒の長手方向中心軸と本質的に平行に延びる管４２が容器４を通じて本質的に均一に分配されているため、４つの堆積物低減要素４４の各々は、円の４分の１の形での円板４６を備える。図示の目的だけのために、円板は図９では透明にされている。図９から明確であるように、中央の水平な管の列に配置された管は、堆積物低減要素４４のうちの２つによって部分的に閉じられるように配置されている。堆積物低減要素４４のうちの前記２つの間の隙間４７のため、中央の水平な管の列に配置された管は常に部分的に開いている。それによって、ボイラの内部での排気ガスの増大が起こらないことが確保され得る。したがって、これらの常に部分的に開いている管は、前述の実施形態の堆積物低減要素を欠いている管と同じ機能を有する。
【００５４】
堆積物低減要素４４の各々は、管４２を開けるかまたは閉じるために管４２に対して移動するように配置され、堆積物低減要素４４は、管４２を閉じるために管４２の出口１０を覆う。堆積物低減要素４４をそれらの管４２に対する移動の間に案内するために、ボイラ２は第３の数の案内要素４８をさらに備える。案内要素４８の各々は、容器４の上壁５０に取り付けられ、堆積物低減要素４４におけるそれぞれの孔５２を通じて延びる棒として形成されている。１つの堆積物低減要素４４当たり、堆積物低減要素４４の角のそれぞれ１つに配置された３つの案内要素４８と、それに応じた孔５２とがある。案内要素４８は、互いと本質的に平行に、および、管４２の長手方向中心軸と平行に延び、堆積物低減要素４４は、管の長手方向中心軸と本質的に平行に移動する。特に図１０から明らかであるように、案内要素４８は、堆積物低減要素４４が案内要素４８から接続解除されるのを防止するように、案内要素の長手方向の延在に対して本質的に垂直に突出する２つの反対にある突起５４を各々備える。図８において（異なる堆積物低減要素厚さによって）概略的に示されているように、すべての堆積物低減要素４４は、異なる排気ガス圧力において移動または持ち上げられるように異なる重量を有する。代替の実施形態では、堆積物低減要素４４の全部または一部がすべて同様であり、同じ重量を有し得る。
【００５５】
図８〜図１０によるボイラ２が動作の準備ができているとき、すべての堆積物低減要素４４は、容器４の上壁５０に当接しており、管４２を閉じている（既定位置）。燃焼器が始動されるとき、燃焼器は、管４２の入口（図示せず）および管の中へと送り込まれる排気ガスを生成することを開始し、排気ガスは堆積物低減要素４４を押す。燃焼器負荷に依存して、堆積物低減要素４４の一部は、対応する管４２を開けて排気ガスを放出するために、排気ガスによって持ち上げられ得る。前述されているように、管４２のうちの一部が燃焼器負荷に依存して堆積物低減要素４４によって閉じられるため、管の内部での堆積物の形成は少なくなる。
【００５６】
前述の実施形態のすべてにおいて、管および堆積物低減要素は、ステンレス鋼、炭素鋼、アルミニウム、または任意の他の適切な材料から作られ得る。
【００５７】
本発明の前述の実施形態は単に例として理解されるべきである。当業者は、詳述された実施形態が、本発明の概念から逸脱することなくいくつかの方法で変更および組み合わせられ得ることを理解する。
【００５８】
例として、管の内側での配置のための堆積物低減要素は、剛体の円形の円板として形成される必要はなく、多くの異なる設計を有することができる。例として、堆積物低減要素は、２つの薄い鋼鉄の板を、例えば銅または真鍮での突出する剛毛がこれらの板の間に配置される状態で各々備えてもよく、これらの剛毛は、管の内面から煤堆積物を払い落すために配置され得る。
【００５９】
別の例として、管の内側での配置のための堆積物低減要素は、堆積物低減要素を洗浄配向において安定させるために、管を通じて延びる棒の形態で案内要素において走行するように配置されてもよい。このような棒は堆積物低減要素を貫いて延び得る。
【００６０】
代替で、管の内側での配置のための堆積物低減要素を洗浄配向において安定させるために、堆積物低減要素は、「ボウル形」とされてもよく、つまり、円板の上方平面から突出する環状の突出した縁を有し、円板の外周に沿って延びる円板を備えてもよい。
【００６１】
さらに、管の数と堆積物低減要素の数とは、１本の管当たり１つの堆積物低減要素があるように同じであってもよい。
【００６２】
別の例として、ボイラの管は、凹部または上方の「切込み」なしで、図４に示されている管３４ａ、３４ｂ、および３４ｃのように設計できる。さらに、円板形とされた堆積物低減要素は、第１の管区域を通じて堆積物低減要素を移動させるために、第１の管区域の内径より若干小さい直径を有してもよい。そのため、堆積物低減要素が第２の管区域に到達したとき、排気ガスは、堆積物低減要素の周りを通ることで管から漏れることができる。管出口は、堆積物低減要素を管の中で維持するために、穿孔された板によって閉じられ得る。
【００６３】
図８〜図１０におけるボイラの堆積物低減要素の数は４つより多くても少なくてもよい、および／または、堆積物低減要素は円の扇の形以外の形を有してもよい。さらに、１つの堆積物低減要素当たり３つより多いかもしくは少ない案内要素があってもよい、および／または、案内要素は堆積物低減要素を貫いて延びるように配置される必要がない。また、案内要素は、堆積物低減要素が滑るように配置されるのに沿う棒として形成される必要はない。例として、案内要素は、継手、ヒンジ、および／またはばねを代わりに備えてもよい。
【００６４】
図８〜図１０におけるボイラの常に部分的に開いている管は、中央の水平な管の列で配置される管である必要はなく、他の管のうちの１つまたは複数であってもよい。
【００６５】
最後の例として、本発明によるボイラは、排熱回収ボイラとして機能するように、例えばディーゼルエンジンといった石油火力燃焼器以外の他の供給源からの排気ガスを用いて、水以外の媒体を加熱、蒸発、または過熱するために使用されてもよい。
【００６６】
本発明に関係しない詳細の記載は省略されており、図は単に概略的であり、一定の縮尺で描かれていないことは、強調しておかなければならない。図のうちの一部が他の図より単純化されていることも触れておかなければならない。そのため、一部の構成要素は１つの図では示され得るが、他の図では除外され得る。最後に、本明細書で使用されるとき、「第１」、「第２」、「上」、「下」、「上方」、「下方」、「水平」、「鉛直」などの接頭語は、異なる構成要素の間を区別するためだけに使用されており、相対的な位置または配向に関して要件を課しているのではない。
【符号の説明】
【００６７】
２  ボイラ
４  容器
６、６ａ、６ｂ、６ｃ  管、パイプ
８  排気ガス入口
１０  排気ガス出口
１２  第１の区域
１４  第２の区域
１５  突起
１６  空所、凹部
１８  内面、内壁
１９  内周
２０、２０ａ  堆積物低減要素
２２  円板
２４  上平面
２６  下平面
２８  周囲面
３０  外周
３２  環状の溝
３４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ  管
３６  第１の管区域
３８  第２の管区域
４０  環状の縁
４２  管
４４  堆積物低減要素
４６  円板
４８  案内要素
５０  上壁
５２  孔
５４  突起
Ｌ  長手方向中心軸
【図１】
2020148452.tif 000003
【図２】
2020148452.tif 000004
【図３】
2020148452.tif 000005
【図４】
2020148452.tif 000006
【図５ａ】
2020148452.tif 000007
【図５ｂ】
2020148452.tif 000008
【図６】
2020148452.tif 000009
【図７】
2020148452.tif 000010
【図８】
2020148452.tif 000011
【図９】
2020148452.tif 000012
【図１０】
2020148452.tif 000013
【外国語明細書】
2020148452000001.pdf