(57)【要約】【課題】燃焼炉の内壁に付着するクリンカを効率よく除去することが可能になるクリンカ除去装置を提供することを目的とする。【解決手段】燃焼装置９が設けられた火炉胴体部７と、火炉胴体部７の下方に配置されて焼却灰を集積する炉底アッシュシュート１３と、を備えた燃焼炉３の壁面Ｓ１，Ｓ２に付着したクリンカＣを除去するクリンカ除去装置１７において、燃焼炉３の外壁７ｂに設けられると共に、噴射媒体Ｗを燃焼炉３内に移送するノズル導入管２５と、ノズル導入管２５の先端部分に設けられると共に、少なくとも火炉胴体部７の壁面Ｓ１と炉底アッシュシュート１３の壁面Ｓ２との境界Ｂに向けて噴射媒体Ｗを噴射可能なノズル口４５Ａ，４５Ｂと、を備える。このクリンカ除去装置１７では、境界Ｂに向けて、ノズル口４５Ａ，４５Ｂから噴射媒体Ｗが噴射されるため、クリンカＣを効果的に狙い打ちできる。【選択図】図３
2010243122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼手段が設けられた胴体部と、前記胴体部の下方に配置されて焼却灰を集積する集灰部と、を備えた燃焼炉の壁面に付着したクリンカを除去するクリンカ除去装置において、
前記燃焼炉の外壁に設けられると共に、噴射媒体を燃焼炉内に移送するノズル導入管と、前記ノズル導入管の先端部分に設けられると共に、少なくとも前記胴体部の壁面と前記集灰部の壁面との境界に向けて前記噴射媒体を噴射可能なノズル口と、を備えることを特徴とするクリンカ除去装置。
【請求項２】
前記ノズル口の位置を変更可能な噴射目標変更手段を更に備えることを特徴とする請求項１記載のクリンカ除去装置。
【請求項３】
前記ノズル口は、前記ノズル導入管の軸線上から外れて設けられており、
前記噴射目標変更手段は、前記ノズル導入管を前記軸線回りに回転させることを特徴とする請求項２記載のクリンカ除去装置。
【請求項４】
前記噴射目標変更手段は、前記ノズル導入管の軸線に沿って前記ノズル導入管を移動させることを特徴とする請求項２または３記載のクリンカ除去装置。
【請求項５】
前記ノズル口からの前記噴射媒体の噴射及び停止を制御可能な噴射制御手段を更に備え、
前記噴射制御手段は、前記燃焼炉の運転中に前記噴射媒体を前記ノズル口から噴射させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のクリンカ除去装置。
【請求項６】
前記燃焼炉内を撮影する炉内カメラを更に備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のクリンカ除去装置。
【請求項７】
前記ノズル導入管は、前記燃焼炉の外壁に設けられた開口部に挿通され、
前記ノズル導入管を、前記燃焼炉の外壁に対して相対移動自在に支持すると共に、前記ノズル導入管と前記開口部との間の隙間を遮蔽するシール構造部を更に備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項記載のクリンカ除去装置。
【請求項８】
前記ノズル口と前記燃焼炉の外壁との間の距離は、１０，０００ｍｍ以下であり、さらに、前記ノズル口の中心を通る基準直線と、前記ノズル導入管の軸線とは交差すると共に、前記基準直線と前記軸線との間の挟角は０°〜１６０°であることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項記載のクリンカ除去装置。
【請求項９】
前記ノズル口の径は２〜２０ｍｍであり、且つ、前記ノズル導入管に供給される噴射媒体の供給圧力は、０．１ＭＰａ〜２０ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項記載のクリンカ除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃焼炉の壁面に付着したクリンカを除去するためのクリンカ除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
石炭を燃料とするボイラ（「石炭ボイラ」ともいう）は、燃焼により生成した灰粒子が高温で溶融し、伝熱管などに付着する。この壁面付着物は放置すると成長し大きな塊（以下「クリンカ」という）となる。クリンカの成長は、ボイラ燃焼炉の熱負荷、ガス温度や燃料種の性状（灰の成分、融点等）、燃焼空気の通風量やバランス等の作用によるとされるが、詳細なメカニズムまでは分かっていない。
【０００３】
クリンカの成長が進むと、ボイラの運転が継続できなくなることもあり、ボイラを停止すると用役供給上の問題等、一般的には多大な損失が生じる。そこで、従来から、クリンカの成長を抑えるために、クリンカ除去装置が提案されている。
【０００４】
クリンカ除去装置は、加熱源であるバーナー付近に付着するクリンカの除去を目的とする形態が多く、例えば、特許文献１には、燃焼炉の外壁に設けられたスロートからバーナーを取り外し、代わりに、高圧水を噴射するノズルを挿入して取り付けるクリンカ除去装置が開示されている。この種のクリンカ除去装置によれば、高圧水の噴射によってバーナーの周りに付着したクリンカを除去することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−２９３８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のクリンカ除去装置によれば、バーナーの装着位置の周りを主体的に狙ってクリンカを除去するため、バーナーに影響を及ぼす可能性の高いクリンカの除去は可能である。しかしながら、クリンカは、バーナーの周りだけで発生するものではなく、むしろ、その領域以外でも多く発生する虞があり、燃焼炉の内壁に付着したクリンカを効率的に除去することはできなかった。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、燃焼炉の内壁に付着するクリンカを効率よく除去することが可能になるクリンカ除去装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
クリンカの効率的な除去という観点からクリンカの付着態様を鋭意検証した結果、燃焼手段が設けられた胴体部と、その胴体部の下方に配置されて焼却灰を集積する集灰部と、を備えた燃焼炉の場合、クリンカは、胴体部と集灰部との境界付近に付着して成長し易いという知見を得た。このような知見は、バーナーなどの燃焼手段の周辺のみのクリンカを除去する従来のクリンカ除去装置からは想到し得ないものである。本発明は、このような知見に基づいてなされている。
【０００９】
本発明は、燃焼手段が設けられた胴体部と、胴体部の下方に配置されて焼却灰を集積する集灰部と、を備えた燃焼炉の壁面に付着したクリンカを除去するクリンカ除去装置において、燃焼炉の外壁に設けられると共に、噴射媒体を燃焼炉内に移送するノズル導入管と、ノズル導入管の先端部分に設けられると共に、少なくとも胴体部の壁面と集灰部の壁面との境界に向けて噴射媒体を噴射可能なノズル口と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
燃焼炉の胴体部に囲まれた空間内では、燃焼手段によって燃料が燃焼し、焼却灰が生成される。溶融状態の焼却灰は、胴体部の壁面に沿って降下するが、集灰部に達すると降下に対して抵抗を受け、その場所に踏みとどまり易くなる。従って、胴体部の壁面と集灰部の壁面との境界には、踏みとどまった焼却灰によってクリンカが成長し易くなる。本発明によれば、この境界に向けて、ノズル口から噴射媒体が噴射されるため、クリンカを効果的に狙い打ちできてクリンカの除去を効率よく行うことが可能になる。
【００１１】
さらに、ノズル口の位置を変更可能な噴射目標変更手段を更に備えると好適である。ノズル口の位置を変えることで、壁面に付着しているクリンカを的確に狙い易くなり、クリンカの除去を効率よく行う上で有効である。
【００１２】
さらに、ノズル口は、ノズル導入管の軸線上から外れて設けられており、噴射目標変更手段は、ノズル導入管を軸線回りに回転させると好適である。ノズル導入管を軸線回りに回転させることで、ノズル口の向きを簡単に変更でき、クリンカの除去を効率よく行う上で有効である。
【００１３】
さらに、噴射目標変更手段は、ノズル導入管の軸線に沿ってノズル導入管を移動させると好適である。ノズル導入管を軸線方向に移動させることで、噴射媒体の噴射目標を変更できるため、クリンカの除去を効率よく行う上で有効である。
【００１４】
さらに、ノズル口からの噴射媒体の噴射及び停止を制御可能な噴射制御手段を更に備え、噴射制御手段は、燃焼炉の運転中に噴射媒体をノズル口から噴射させると好適である。燃焼炉の運転中であってもクリンカの成長を抑えることが可能になって、クリンカの除去効率を向上させることができる。
【００１５】
燃焼炉内を撮影する炉内カメラを更に備えると好適である。クリンカの成長に合わせて噴射媒体を噴射してクリンカの除去を行うことができるため、クリンカ除去を効率よく実行できる。特に、噴射目標変更手段を備えていれば、例えば、炉内カメラで撮影された画像を見ながら、遠隔操作などで噴射目標変更手段を制御してノズル口の位置を変えることができるようになり、その結果、時々刻々と変化するクリンカを狙い打ちできるようになってクリンカの効率的な除去が可能になる。
【００１６】
ノズル導入管は、燃焼炉の外壁に設けられた開口部に挿通され、ノズル導入管を、燃焼炉の外壁に対して相対移動自在に支持すると共に、ノズル導入管と開口部との間の隙間を遮蔽するシール構造部を更に備えると好適である。燃焼炉内の温度上昇に伴って燃焼炉の外壁が熱膨張しても、ノズル導入管は燃焼炉の外壁に対して相対移動自在に支持されているため、外壁の熱膨張分はノズル導入管の相対移動によって吸収される。
【００１７】
さらに、ノズル口と燃焼炉の外壁との間の距離は、１０，０００ｍｍ以下であり、さらに、ノズル口の中心を通る基準直線と、ノズル導入管の軸線とは交差すると共に、基準直線と軸線との間の挟角は０°〜１６０°であると好適である。
【００１８】
さらに、ノズル導入管のノズル口の径は２〜２０ｍｍであり、且つ、ノズル導入管に供給される噴射媒体の供給圧力は、０．１ＭＰａ〜２０ＭＰａであると好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、燃焼炉の内壁に付着するクリンカを効率よく除去することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ボイラに適用された火炉を模式的に示す部分断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】駆動管とノズル導入管との接続構造を拡大して示す図である。
【図５】本実施形態に係るクリンカ除去装置のブローノズルが装着される外壁を拡大して示し、（ａ）は横から見た断面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。
【図６】ブローノズルの噴射口を拡大して示す断面図である。
【図７】ブローノズルの駆動状態を示す説明図である。
【図８】ブローノズルの回転によって噴射の向きが変わる範囲を示す説明図である。
【図９】クリンカの発生回数と除去回数との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係るノズルの噴射口を拡大して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係るクリンカ除去装置の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。まず、本実施形態に係るクリンカ除去装置が適用されるボイラについて説明する。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、ボイラ１は、火炉（燃焼炉）３と、火炉３からの排ガス熱を熱回収する排ガス熱回収部５と、を備えている。排ガス熱回収部５には、節炭器や過熱器などの熱交換チューブ等が配置されている。燃料として石炭を利用するボイラ１は、特に、石炭ボイラと呼ばれており、本実施形態では、微粉炭焚き石炭ボイラを例にして説明する。
【００２３】
火炉胴体部７は、塔状の構造物であり、複数のバーナーなどからなる燃焼装置（燃焼手段）９が設けられている。また、火炉胴体部７の上部には、通常、火炉３から排ガス熱回収部５へのガス流路を設けるためにスクリーンチューブ１１が設けられている。
【００２４】
火炉胴体部７から排出された排ガスＧは、スクリーンチューブ１１を通過して排ガス熱回収部５を降下し、その後、後処理工程に移送される。
【００２５】
また、火炉３は、火炉胴体部７で生じた焼却灰を集めて排出する炉底アッシュシュート（集灰部）１３を備えている。炉底アッシュシュート１３は、火炉胴体部７の下方に配置されており、炉底アッシュシュート１３には、上部よりも下部の方が幅が狭くなるテーパ状の外壁１３ａが形成されている。炉底アッシュシュート１３の下端にはクリンカコンテナ１５が設けられており、火炉３での燃焼によって生じた焼却灰は、テーパ状の外壁１３ａに沿って降下し、クリンカコンテナ１５に集められて排出される。
【００２６】
石炭などを燃料とするボイラ１では、火炉３内での燃焼により生成した灰粒子が高温で溶融し伝熱管などが設置された壁面Ｓ１，Ｓ２に付着する。この壁面付着物は放置すると成長し大きな塊（クリンカ）Ｃとなる。クリンカＣの成長は、火炉３の熱負荷、ガス温度や燃料種の性状（灰の成分、融点等）、燃焼空気の通風量やバランス等の作用によるとされるが、詳細なメカニズムまでは分かっていない。クリンカＣの成長が進むとボイラ１の運転が継続できなくなることもあり、ボイラ１を停止すると用役供給上の問題等、一般的には多大な損失が生じる。クリンカ除去装置１７は、火炉３の壁面に付着したクリンカＣを狙って噴射媒体Ｗ（図３参照）を吹き付けて除去するための装置である。
【００２７】
上述の火炉３は、火炉胴体部７の下に集灰のための炉底アッシュシュート１３が設けられている。この種の火炉３の場合、クリンカＣは、火炉胴体部７と炉底アッシュシュート１３との境界Ｂ付近で成長し易い。この知見は、鋭意検証された結果として得られたものであり、クリンカ除去装置１７は、この知見に基づき、火炉胴体部７の壁面Ｓ１と炉底アッシュシュート１３の壁面Ｓ２との境界Ｂに向けて噴射媒体Ｗを噴射可能な構成になっている。
【００２８】
図３に示されるように、クリンカ除去装置１７は、火炉３の外壁のうち、クリンカ除去対象エリアＡを挟むような左右の側壁７ｂ，７ｂに設置された一対の炉内カメラ１９を有する。クリンカ除去対象エリアＡとは、火炉胴体部７の壁面Ｓ１と炉底アッシュシュート１３の壁面Ｓ２との境界Ｂを含む所定の領域であり、特に、火炉胴体部７の壁面Ｓ１に対して炉底アッシュシュート１３の壁面Ｓ２が所定の傾斜角（勾配）をもって連絡している箇所である。
【００２９】
各炉内カメラ１９は、それぞれクリンカ除去対象エリアＡのおよそ全域を撮影可能である。炉内カメラ１９としては、例えば、水冷または空冷プローブの先端に高解像度のＣＣＤカメラを配置した高温炉内監視カメラを用いることができる。
【００３０】
炉内カメラ１９は、遠隔監視操作室（「オペレータステーション」ともいう）Ｒに設置されたＴ／Ｖモニタ２１に有線または無線によって映像データを送信可能に接続されており、炉内カメラ１９で撮影された映像は、Ｔ／Ｖモニタ２１から映し出される。Ｔ／Ｖモニタ２１としては、例えば、液晶モニタやＣＲＴモニタを用いることができる。遠隔監視操作室Ｒに待機するオペレータ（作業者）は、Ｔ／Ｖモニタ２１に映し出された映像を監視することにより、クリンカ除去対象エリアＡ内でのクリンカＣの発生状況を随時確認できる。なお、Ｔ／Ｖモニタ２１は、映像データを画像処理することにより、クリンカＣの発生を視覚的に把握し易くする機能や、クリンカＣの発生をアラーム等で警告できる機能を付帯するものであってもよい。
【００３１】
また、クリンカ除去装置１７は、壁面Ｓ１，Ｓ２、特にクリンカ除去対象エリアＡに付着したクリンカＣに噴射媒体Ｗを吹き付けて、クリンカＣを除去する噴射ガン２３を備えている。噴射ガン２３は、火炉３の左右の側壁７ｂ，７ｂにそれぞれ設けられている。噴射ガン２３は、噴射媒体Ｗを移送するノズル導入管２５を有する。ノズル導入管２５は、火炉胴体部７の側壁７ｂ，７ｂを貫通して延在し、ノズル導入管２５の先端にはブローノズル２５ａが設けられている。
【００３２】
各噴射ガン２３は、火炉３に併設されたノズル遠隔操作装置２７にそれぞれ固定されている。ノズル遠隔操作装置２７は、架台２８上に固定されており、遠隔監視操作室Ｒ内でＴ／Ｖモニタ２１に併設された遠隔操作器２９に有線または無線によって制御信号を受信可能に接続されている。
【００３３】
遠隔操作器（噴射制御手段）２９は、ＣＰＵ，ＲＡＭ，ＲＯＭなどを実装した中央制御部と、オペレータによる操作を受け付ける操作部と、ノズル遠隔操作装置２７や噴射媒体供給バルブ３５への制御信号の送信を制御する通信制御部と、を備えている。中央制御部は、オペレータの操作に対応した制御信号を、通信制御部を介してノズル遠隔操作装置２７へ送信し、噴射ガン２３の移動を制御したり、噴射媒体Ｗの噴射及び停止を制御したりする。遠隔操作器２９としては、例えば、パーソナルコンピュータを用いて構成することができ、操作部としては、例えば、キーボードやマウスを適用することができる。
【００３４】
左右のノズル遠隔操作装置２７は同様の構成であるため、一方を中心に説明する。ノズル遠隔操作装置（噴射目標変更手段）２７は、遠隔操作器２９からの制御信号に基づいて動作し、噴射ガン２３を前後移動させ、また、噴射ガン２３を回転させる機能を有する。ノズル遠隔操作装置２７のブローノズル駆動部は、例えば、ギアモートル、スプロケット、ローラーチェーン、ウォームホイール、ウォームギア、ギアボックス等により構成することができる。
【００３５】
ノズル遠隔操作装置２７には、噴射媒体Ｗをノズル遠隔操作装置２７内に供給する噴射媒体供給配管３３が接続されている。噴射媒体供給バルブ３５はノズル遠隔操作装置２７に併設もしくは内蔵されている。噴射媒体供給バルブ３５は、例えば、電磁弁や自動弁であり、遠隔操作器２９からの制御信号を受け付けて噴射媒体供給バルブ３５を開閉する。噴射媒体供給バルブ３５を開放（オープン）することにより、噴射媒体Ｗはノズル遠隔操作装置２７に所定圧で送り込まれる。噴射ガン２３に送り込まれた噴射媒体Ｗは、ノズル導入管２５を介してブローノズル２５ａまで圧送されて噴射される。噴射媒体供給バルブ３５の先には、例えば、フレキシブルチューブを用いることができ、噴射ガン２３の往復動に伴う移動量を吸収できる構成とする。なお、フレキシブルチューブを用いなくても、二重管を用いるなど別の手段で噴射ガン２３の往復動に伴う移動量を吸収できる構成としてもよい。
【００３６】
ここで、噴射媒体Ｗについて説明する。噴射媒体Ｗには、水が適しており、本実施形態では水を例に説明するが、他の液体を用いることも可能である。また、圧力水が好ましく、０．１〜２０ＭＰａの噴射圧力が得られる圧力水を用いることがさらに好ましい。噴射媒体Ｗに圧力水を用いることにより、クリンカＣに急激な熱変化による熱衝撃を与えることができ、効果的に除去できる。クリンカＣに噴射された後で流下した噴射媒体Ｗは、壁面Ｓ１，Ｓ２から除去されたクリンカＣと一緒にクリンカコンテナ１５に排出される。なお、既設のボイラに適用する場合などでクリンカコンテナ１５が湿式ではない場合には、湿式への改造等をおこない、噴射排水処理が問題とならないように留意する必要がある。噴射は、一般的に圧力が高いほど、また、噴射量が多いほどクリンカＣの除去力が高まるが、周囲の燃焼雰囲気への影響や噴射排水処理能力等を検討し、問題の発生しない範囲で用いる必要がある。実用面では、ボイラ脱気給水配管が１ＭＰａ程度の圧力でボイラ周辺に敷設されている場合が多いので、これを利用することができる。
【００３７】
ノズル遠隔操作装置２７の駆動管３１は、ロータリージョントなどを介して噴射媒体供給配管３３に連通しており、噴射媒体供給配管３３からの噴射媒体Ｗを受け入れ可能になっている。
【００３８】
駆動管３１の先端（図４参照）には、噴射ガン２３のノズル導入管２５に接続するための駆動部側フランジ３１ｄが設けられている。一方で、ノズル導入管２５の基端には、ノズル側フランジ２５ｂが溶接によって接合されている。駆動管３１とノズル導入管２５とは、駆動部側フランジ３１ｄ及びノズル側フランジ２５ｂを介してフランジ接続されている。駆動管３１を介して所定の圧力で導入された噴射媒体Ｗは、ノズル導入管２５内に導かれ、ブローノズル２５ａより噴射されてクリンカＣを破壊する。壁面Ｓ１，Ｓ２から脱落したクリンカＣはクリンカコンテナ１５（図１参照）から排出される。
【００３９】
ノズル側フランジ２５ｂには、貫通孔２５ｃが形成されており、駆動部側フランジ３１ｄには、貫通孔２５ｃに挿入されるピン３１ｅが設けられている。ピン３１ｅを貫通孔２５ｃに挿入して駆動部側フランジ３１ｄとノズル側フランジ２５ｂとを位置合わせする合わせ面構造により、噴射ガン２３は常に一定の位置、すなわちノズル導入管２５の軸線Ｌ回り方向で回転誤差が生じない位置に取り付けられる。その結果、噴射ガン２３のノズル導入管２５の先端に設けられたブローノズル２５ａは、駆動管３１の回転動作に連動して所定の回転角度だけ回転し、所定の噴射範囲内での適当な噴射が可能になる。なお、本実施形態では、駆動管３１と噴射ガン２３のノズル導入管２５とはフランジ接続され、さらにピン３１ｅの挿入によって噴射ガン２３が定位置に保持される態様を説明しているが、駆動管３１に対して噴射ガン２３を定位置に保持できるのであれば、別の手段を用いてもよい。
【００４０】
また、ノズル遠隔操作装置２７は、ブローノズル２５ａが後退停止位置Ｘ１から前進してバルブ操作位置Ｘ２を通過した場合には、噴射媒体供給バルブ３５を開放（オープン）してノズル導入管２５内に噴射媒体Ｗを導入し、逆に、後退してバルブ操作位置Ｘ２を通過した場合には、噴射媒体供給バルブ３５を閉鎖（クローズ）してノズル導入管２５内への噴射媒体Ｗの導入を停止させる噴射媒体自動停止機能を有することができる。
【００４１】
噴射媒体自動停止機能を備えることで、火炉３内の高温雰囲気では常に噴射ガン２３の内部に噴射媒体Ｗが流入することになり、噴射ガン２３等の焼損を防止できる。反対に、火炉３内から退避した状態、すなわち高温雰囲気以外では噴射媒体Ｗは噴射ガン２３内に流入せず、噴射ガン２３が挿入される側壁７ｂ近傍の汚染を防ぐことができる。なお、ブローノズル２５ａが後退してバルブ操作位置Ｘ２を通過した場合はブローノズル２５ａを自動的にブローノズル２５ａ後退位置Ｘ１まで後退させ、後退動作を自動的に停止する機能を付随することが望ましい。
【００４２】
なお、上述のストッパ機構または噴射媒体自動停止機能におけるブローノズル２５ａの後退停止位置Ｘ１、前進停止位置Ｘ３またはバルブ操作位置Ｘ２の検知は、例えば、ノズル遠隔操作装置２７の駆動部に金具を設置し、後退停止位置Ｘ１、前進停止位置Ｘ３またはバルブ操作位置Ｘ２に対応してリミットスイッチを配置し、金具を各リミットスイッチによって検知することで実現できる。
【００４３】
炉内カメラ１９による撮影範囲は、ブローノズル２５ａの後退停止位置Ｘ１からバルブ操作位置Ｘ２までの範囲内において、ブローノズル２５ａとクリンカＣの位置関係がおよそ把握できる位置に調整されている。なお、本実施形態では、左右一対のクリンカ除去装置１７を設置しており、両方のクリンカ除去装置１７によってクリンカ除去対象エリアＡの全域をカバーできる構成になっている。このように、複数台のクリンカ除去装置１７を設けることで、クリンカ除去対象エリアＡが広範囲の場合も噴射媒体Ｗの適切な噴射が可能になるが、１台のクリンカ除去装置１７で行うことが適切である場合には、１台であってもよい。
【００４４】
また、ノズル遠隔監視装置２７は、駆動管３１を回転させる機能を有し、結果的に、ノズル導入管２５及びブローノズル２５ａを軸線Ｌ回りに回転させる。ノズル遠隔監視装置２７は、ブローノズル２５ａからの噴射が所定の噴射回転動作角度α（図８参照）の範囲で行われるよう、駆動管３１の回転動作を制限する回転動作制限機能を有する。噴射回転動作角度αは、燃焼雰囲気への悪影響を防げ、且つ壁面Ｓ１，Ｓ２に付着したクリンカＣを狙い打ちできる範囲である。回転動作制限機能を有することで、誤操作による燃焼装置９への噴射媒体Ｗの吹き付け、または燃焼装置９近辺への噴射が避けられ、燃焼雰囲気への悪影響を防げることができる。なお、噴射ガン２３は、噴射回転動作角度αを考慮しながらクリンカ除去対象エリアＡへの噴射が可能となるように配置することができる。駆動管３１の回転動作を制限するための検知は、例えば駆動管３１に金具を設置し、噴射回転動作角度αに対応してリミットスイッチを配置し、金具を各リミットスイッチによって検知することで実現できる。
【００４５】
次に、噴射ガン２３のノズル導入管２５が取り付けられる火炉胴体部７の側壁構造について説明する。図５に示されるように、火炉胴体部７の側壁７ｂには、ノズル導入管２５が火炉３内に進入し、また退出可能に挿入される開口部７ｃが形成されている。開口部７ｃは、既設の水管壁等壁面の改造を行って新たに設けてもよいが、炉底除き窓等の開口部を利用してもよい。なお、開口部７ｃは、クリンカ除去対象エリアＡに対応した位置、すなわち、境界Ｂに近接する上部または下部に設けるのが好ましく、噴射ガン２３及びノズル遠隔操作装置２７は、開口部７ｃにノズル導入管２５を挿入可能となるように配置されている。さらに、開口部７ｃに挿入されたノズル導入管２５は、境界Ｂに沿って延在する。
【００４６】
火炉３の側壁７ｂの外面側には、スライド吸収板３７が固定されている。スライド吸収板３７は、開口部７ｃを矩形に取り囲むガイドボックスであり、火炉３の長手方向、すなわち縦方向に長い矩形のスペースＳｐを形成する。スペースＳｐ内には矩形のリング側プレート３９が摺動可能に収容されている。スライド吸収板３７には、スペースＳｐにエアーを供給する供給管３７ａが接続されており、スペースＳｐ内を正圧に維持して火炉３からの燃焼ガスの流出を防止するとともに、スライド吸収板３７の冷却を行っている。尚、火炉３内部の圧力が負圧のボイラで、その構造によりスライド吸収板の取付部を冷却する必要がない場合は省略できる。
【００４７】
リング側プレート３９は、円筒状のノズル挿入リング４１に溶接され、ノズル挿入リング４１から張り出すように設けられている。ノズル挿入リング４１内にはノズル導入管２５が挿入される。ノズル挿入リング４１とノズル導入管２５との間には、０．５〜２．０ｍｍ程度の隙間設けられている。また、リング側プレート３９とスライド吸収板３７との間にも０．５〜２．０ｍｍ程度の隙間設けられている。ノズル挿入リング４１には、エアーを供給する供給管３７ｂが接続されている。供給管３７ｂは、待機状態でのノズル導入管２５の冷却を行うとともに、ノズル導入管２５内に火炉３内からの灰などが浸入しないようにするために設置されている。
【００４８】
火炉胴体部７の側壁７ｂの開口部７ｃを塞ぐように取り付けられたスライド吸収板３７、スライド吸収板３７内で摺動するリング側プレート３９及びノズル導入管２５が貫通するノズル挿入リング４１によってシール構造部４３が構成される。シール構造部４３を介して、ノズル導入管２５は開口部７ｃに挿入された状態になっている。さらに、ノズル導入管２５は、シール構造部４３によって火炉胴体部７の側壁７ｂに対して相対移動自在に支持された状態になっている。
【００４９】
火炉３内の温度上昇に伴って火炉胴体部７の側壁７ｂが熱膨張しても、ノズル導入管２５は開口部７ｃ内で側壁７ｂに対して相対移動自在に支持されているため、側壁７ｂの熱膨張分はノズル導入管２５の相対移動によって吸収される。逆に、ボイラ１の起動停止時、すなわち、火炉胴体部７での燃焼を停止した時に生じる側壁７ｂの熱収縮量も吸収できる。熱収縮量は場所によって異なるため、あらかじめ算出しておき、スペースＳＰの長さ及びノズル挿入リング４１の長さを決定する。
【００５０】
次に、ブローノズル２５ａについて説明する。図６に示されるように、ブローノズル２５ａの先端には、穴径２ｍｍ〜２０ｍｍ程度の穴がノズル口４５Ａとして設けられている。ノズル口４５Ａは、ノズル導入管２５の軸線Ｌ上から外れて設けられている。ノズル口４５Ａの中心を通る基準直線Ｌｂとノズル導入管２５の軸線Ｌとは交差しており、ノズル口設定角度β、すなわち、基準直線Ｌｂとノズル導入管２５の軸線Ｌとの挟角は０°〜１６０°の範囲、さらに好適には１５°〜４５°の範囲で決定する。なお、図６に示される態様では、基準直線Ｌｂとノズル導入管２５の軸線Ｌとの挟角は９０°以下になっている。
【００５１】
ノズル導入管２５が軸線Ｌ方向に移動して、ブローノズル２５ａがクリンカＣを狙って停止した状態で、ノズル口４５ＡがクリンカＣの付着壁面Ｓ１，Ｓ２より０ｍｍ〜１０，０００ｍｍの範囲で、さらに好適には１０ｍｍ〜５００ｍｍ離れた位置となるように設置する。なお、本実施形態では、ノズル口４５Ａは、一つであるが、単穴に限定されず、複数のノズル口４５Ａを形成してもよい。
【００５２】
なお、本実施形態に係るノズル口４５Ａは、管状のブローノズル２５ａの先端部分に形成された穴であったが、例えば、図１０に示されるように、ブローノズル２５ａの内側に向けて管状に延在するノズル口４５Ｂとしてもよい。この場合、ノズル口４５Ｂの内径は、２ｍｍ〜２０ｍｍ程度であり、ノズル口４５Ｂは、ノズル導入管２５の軸線Ｌ上から外れて設けられている。ノズル口４５Ｂの中心を通る基準直線Ｌｃとノズル導入管２５の軸線Ｌとは交差しており、ノズル口設定角度θ、すなわち、基準直線Ｌｃとノズル導入管２５の軸線Ｌとの挟角は０°〜１６０°の範囲で決定される。なお、図１０では、ノズル口設定角度は９０°よりも大きな鈍角になっており、噴射媒体Ｗは、ノズル導入管２５の前進方向に対して後ろ側に噴射媒体Ｗを噴射する。
【００５３】
上述のように、火炉３の火炉胴体部７に囲まれた空間内では、燃焼装置（燃焼手段）９によって燃料が燃焼し、焼却灰が生成される。溶融状態の焼却灰は、火炉胴体部７の壁面Ｓ１に沿って降下するが、炉底アッシュシュート（集灰部）１３に達すると降下に対して抵抗を受け、その場所に踏みとどまり易くなる。従って、火炉胴体部７の壁面Ｓ１と炉底アッシュシュート１３の壁面Ｓ２との境界Ｂには、踏みとどまった焼却灰によってクリンカＣが成長し易くなる。上述のクリンカ除去装置１７によれば、この境界Ｂに向けて、ノズル口４５Ａ，４５Ｂから噴射媒体Ｗが噴射されるため、クリンカＣを効果的に狙い打ちできてクリンカＣの除去を効率よく行うことが可能になる。
【００５４】
クリンカ除去装置１７を用いた場合の注水除去の効果について図９を参照して説明する。図９は、クリンカ除去対象エリアＡに発生したクリンカＣに対する注水除去の効果を示した説明図であり、図９のグラフにおける縦軸は、ボイラ１におけるクリンカＣの発生回数もしくは除去回数を示している。図９に示されるように、１年間で２０回発生したクリンカＣのうち、自然に脱落した１回を除く１９回全ては注水、すなわち、噴射媒体Ｗの吹きつけによって除去できており、クリンカＣの効率的で確実な除去を裏付ける結果になっている。
【００５５】
さらに、クリンカ除去装置１７は、ノズル口４５Ａ，４５Ｂの位置を変更可能なノズル遠隔操作装置（噴射目標変更手段）２７を備えている。従って、ノズル口４５Ａ，４５Ｂの位置を変えることで、壁面Ｓ１，Ｓ２に付着しているクリンカＣを的確に狙い易くなり、クリンカ除去対象エリアＡ内の不特定な場所に発生したクリンカＣの除去を効率よく行う上で有効である。特に、ブローノズル２５ａの軸位置及び回転方向を定めてブローノズル２５ａとクリンカＣとの位置（距離）を適正な状態、すなわち、噴射媒体Ｗの噴射によってクリンカＣを除去するのに適当な位置に保持でき、噴射媒体Ｗの噴射条件を適正に定めることができるので、クリンカＣを効率よく破砕、除去できる。
【００５６】
さらに、ノズル口４５Ａ，４５Ｂは、ノズル導入管２５の軸線Ｌ上から外れて設けられており、ノズル遠隔操作装置２７は、ノズル導入管２５を軸線Ｌ回りに回転させることができる。ノズル導入管２５を軸線Ｌ回りに回転させることで、ノズル口４５Ａ，４５Ｂの向きを簡単に変更でき、クリンカＣの除去を効率よく行う上で有効である。特に、回転できる範囲を規制することで燃焼装置９への影響を最小限に抑えることも可能であり、燃焼雰囲気を好適な状態に維持しながら、ボイラ１の運転中にクリンカＣの除去を行うことができる。さらに、燃焼装置９に影響を与えない方向にノズル口４５Ａ，４５Ｂを向けることができるので、多量の噴射媒体Ｗを噴射させて効果的にクリンカＣを除去し易くなる。
【００５７】
さらに、ノズル遠隔操作装置２７は、ノズル導入管２５の軸線Ｌ方向にノズル導入管２５を移動させることができる。ノズル導入管２５を軸線Ｌ方向に移動させることで、噴射媒体Ｗの噴射目標を変更できるため、クリンカＣの除去を効率よく行う上で有効である。
【００５８】
特に、本実施形態に係るクリンカ除去装置１７によれば、例えば、スートブロワに比べても有利である。例えば、スートブロワは、火炉胴体部７の伝熱面や排ガス熱回収部５に設置された熱交換器等に煤や灰じん等が付着して熱効率が低下することを防止する為に設置するものであり、狙う場所が限られている。そして、スートブロワでは、あらかじめ決められた動作による蒸気や圧縮空気の噴射をタイムサークルで行なうものであるため、成長初期の脆弱なクリンカＣは除去できるが、頑固に固着したクリンカＣの除去は困難である。これに対して、クリンカ除去装置１７によれば、クリンカ除去対象エリアＡ内での不特定な場所に発生したクリンカＣを狙い打ちにして除去できるため、非常に効率がよい。
【００５９】
さらに、クリンカ除去装置１７は、ノズル口４５Ａ，４５Ｂからの噴射媒体Ｗの噴射及び停止を制御可能な遠隔操作器（噴射制御手段）２９を更に備え、遠隔操作器２９は、火炉３の運転中に噴射媒体Ｗをノズル口４５Ａ，４５Ｂから噴射させることができる。従って、ボイラ１の運転中であってもクリンカＣを除去することが可能になる。なお、ボイラ１の運転中にクリンカ除去装置１７を作動する際には、火炉３内の高温雰囲気、燃焼雰囲気への影響、ボイラ１起動停止時の火炉３の側壁の熱収縮量等を考慮する必要がある。
【００６０】
さらに、クリンカ除去装置１７は、火炉３内を撮影する炉内カメラ１９を備えている。従って、クリンカＣの成長に合わせて噴射媒体を噴射してクリンカＣの除去を行うことができるため、クリンカＣ除去を効率よく実行できる。特に、ノズル遠隔操作装置２７を備えているため、例えば、オペレータが炉内カメラ１９で撮影された映像を監視しながら遠隔操作器２９を操作し、ノズル遠隔操作装置２７を遠隔制御してノズル口４５Ａ，４５Ｂの位置を変えることができる。その結果、ブローノズル２５ａとクリンカＣとの位置関係を最適な位置に調整でき、時々刻々と変化するクリンカＣを狙い打ちできるようになってクリンカＣの効率的な除去が可能になる。
【００６１】
特に、炉内カメラ１９を備えているので、ボイラ１の運転中においても、壁面Ｓ１，Ｓ２に付着して成長しているクリンカＣを発見でき、発生部位や除去状況を遠方で確認しながら、適切な位置にブローノズル２５ａを調整することが可能になる。また、クリンカ除去装置１７は、噴射媒体Ｗの導入を自動的に停止させる噴射媒体自動停止機能、駆動管３１を介してブローノズル２５aの回転を規制する回転動作制限機能及びシール構造部４３を備えるので、ボイラ１の運転中にクリンカCの除去を行う上で有効である。
【００６２】
本発明は、以上の実施形態のみに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加え得ることは可能である。例えば、対象設備は石炭ボイラに限られたものではなく、重油ボイラ、バイオマスボイラ、流動層ボイラ、焼却炉等類似した場所への適応も可能である。また、クリンカ除去装置の設置場所は、燃焼炉の胴体部の側壁などに限定されず、集灰部の外壁などであってもよい。また、クリンカが付着した壁面は、外壁の壁内面に限定されず、例えば過熱器等の伝熱管などが配置された壁面であってもよい。
【符号の説明】
【００６３】
３…燃焼炉、７…火炉胴体部、７ｂ…側壁（燃焼炉の外壁）、７ｃ…開口部、９…燃焼装置（燃焼手段）、１３…炉底アッシュシュート（集灰部）、１７…クリンカ除去装置、１９…炉内カメラ、２５…ノズル導入管、２７…ノズル遠隔操作装置（噴射目標変更手段）、２９…遠隔操作器（噴射制御手段）、４３…シール構造部、４５Ａ，４５Ｂ…ノズル口、Ｂ…境界、Ｃ…クリンカ、Ｌ…ノズル導入管の軸線、Ｌｂ，Ｌｃ…基準直線、Ｓ１…火炉胴体部の壁面、Ｓ２…炉底アッシュシュートの壁面、Ｗ…噴射媒体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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