(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧の炉内ガスを内蔵したボイラ等熱交換器の伝熱管に炉外から噴射管を挿入して気体を吹き付け、前記伝熱管を清掃する煤吹装置において、前記噴射管の炉内挿入位置に炉内と連通する連結管を設け、同連結管は挿入遮断弁を介してシールボックスに接続し、同シールボックス、挿入遮断弁、及び連結管を介して前記噴射管を炉内に抜き挿し可能に配設すると共に、前記シールボックスは同シールボックスにシールガスを供給する経路と連絡し、同経路には所定の絞りで形成したオリフィスと、流量に応じて自動調整可能な調整弁の少なくとも何れか一方を備えて構成したシールガスの流量調整機構を設けたことを特徴とする煤吹装置。
【請求項２】
前記シールボックス内に、前記噴射管と嵌合して同噴射管の移動を案内すると共にシールボックス側と連結管側をシールするリング状の軸受を設けたことを特徴とする請求項１に記載の煤吹装置。
【請求項３】
前記リング状の軸受は、前記シールボックスにシールガスを供給する経路と前記挿入遮断弁との間で同挿入遮断弁に近づけて配置したことを特徴とする請求項２に記載の煤吹装置。
【請求項４】
前記噴射管の表面に潤滑材を供給する潤滑材供給装置を設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の煤吹装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばガス化炉等の様に、炉内ガスの圧力が数ＭＰa の高圧に維持されたボイラ等熱交換器の伝熱管に対して、炉外から噴射管を挿入して蒸気等の気体を吹き付け、前記伝熱管を清掃する様にした煤吹装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭焚きボイラで代表される様に、燃料に固形の石炭を採用するボイラでは、燃焼ガス中に混入する燃焼灰等の粉状体が伝熱管に堆積し、伝熱機能を低下させるので、稼働中のボイラで一日数回に亘って伝熱管を清掃し、粉状体の除去を行うことが必要となる。
【０００３】
この清掃のために炉内に抜き挿しして伝熱管表面に高圧蒸気等を噴射する噴射管を備えた煤吹装置が採用されるが、前記に例示した石炭焚きボイラでは、炉内圧力が常圧にほぼ等しいために、前記噴射装置の炉内への抜き挿しに際しては炉内ガスの漏出について格別の配慮を払う必要もなく、噴射管の炉内出し入れを行うことが出来るものである。
【０００４】
他方、燃料が石油、ガス等を採用する油焚きボイラ、ガス焚きボイラ等では、炉内圧力が常圧以上となり、特にガス化炉の様に炉内圧力が数ＭＰa となる高圧のものでは、前記噴射管の炉内抜き挿しに際しては、噴射管の通路にはグランドパッキンを始めとして種々のシール材を配置して、炉内の気密保持を行う構造が必要となってくる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記炉内ガスは高温であり、しかもガス化炉等においては炉内ガスは前記の様に数ＭＰa の高圧であるので、厳しい環境条件に耐えるシールが要求されることとなるが、その結果として噴射管の往復移動に伴って前記グランドパッキン等のシール材に作用する摩擦等も厳しいものとなってシール材の劣化が促進されることになる。
【０００６】
このシール材の劣化は、とりもなおさず炉内ガスの炉外漏出に連なることとなり、前記ガス化炉のように炉内ガスが可燃性ガスの場合等には、火災の発生等々周辺環境、又は作業員等に与える危険度は大きいものとなる。
【０００７】
本発明は、この様な従来の技術における問題点を解消し、炉内圧力が数ＭＰa となる高圧のガスを対象とするボイラ等熱交換器であっても、シール材の劣化を防止して安定したシール性を維持し、炉内ガスの炉外流出防止を図るようにした煤吹装置を提供することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたもので、その第１の手段として、高圧の炉内ガスを内蔵したボイラ等熱交換器の伝熱管に炉外から噴射管を挿入して気体を吹き付け、前記伝熱管を清掃する煤吹装置において、前記噴射管の炉内挿入位置に炉内と連通する連結管を設け、同連結管は挿入遮断弁を介してシールボックスに接続し、同シールボックス、挿入遮断弁、及び連結管を介して前記噴射管を炉内に抜き挿し可能に配設すると共に、前記シールボックスは同シールボックスにシールガスを供給する経路と連絡し、同経路には所定の絞りで形成したオリフィスと、流量に応じて自動調整可能な調整弁の少なくとも何れか一方を備えて構成したシールガスの流量調整機構を設けてなる煤吹装置を提供するものである。
【０００９】
すなわち、同第１の手段によれば、基本的な構成として清掃用気体を供給する噴射管の炉内挿入位置に合わせて連結管を設けると共に、この連結管には挿入遮断弁を介してシールボックスを接続し、このシールボックスに例えば窒素ガス等のシールガスを供給しているので、噴射管を挿入する必要のない平常時においては、炉内は連結管を介して挿入遮断弁により密閉され、同噴射管の挿入が必要となって挿入遮断弁を開く時にはシールボックスに前記シールガスを供給し、同シールガスを外部に漏洩させることにより炉内ガスの炉外流出防止を図るようにしたものである。
【００１１】
また同第１の手段によれば、シールボックスに供給されたシールガスは、自身が外部に漏洩することにより炉内ガスの炉外流出防止を行うが、このシールガスがシールボックスに供給される経路において、流量調整機構で同シールガスの流量を調整することにより、シールガス自身の外部漏洩が必要以上に多くなることを防止し、無駄のない適切なシールガスの供給を図るようにしたものである。
【００１３】
更に同第１の手段によれば、シールボックスに対して無駄なく適切なシールガスの供給を行うシールガスの流量調整機構は、所定の絞りで形成したオリフィスを採用するか、シールガスの供給経路を流れるシールガスの流量に応じて自動調整される調整弁を採用するか、又はこのオリフィスと調整弁の両方を併せ揃えて採用するかの何れかによって前記流量調整機構を構成することにより、ごく簡便な構造部品の採用でシールボックスに所望する無駄のない適切なシールガスの供給を図るようにしたものである。
【００１４】
また、本発明は第２の手段として、前記第１の手段において、前記シールボックス内に、前記噴射管と嵌合して同噴射管の移動を案内すると共にシールボックス側と連結管側をシールするリング状の軸受を設けた煤吹装置を提供するものである。
【００１５】
すなわち、同第２の手段によれば、前記第１の手段において、伝熱管に清掃用気体を供給すべく炉外から炉内に挿入される噴射管は、リング状の軸受によりその移動を円滑に案内され、かつ同噴射管の周囲等から炉内ガスの漏洩及びシールガスの炉内侵入が防止され、噴射管の効果的な操作、運用が図れるようにしたものである。
また、本発明は第３の手段として、前記第２の手段における前記リング状の軸受は、前記シールボックスにシールガスを供給する経路と前記挿入遮断弁との間で同挿入遮断弁に近づけて配置した煤吹装置を提供するものである。
すなわち、同第３の手段によれば、前記第２の手段において噴射管がリング状の軸受で案内される際に、シールボックスに供給されたシールガスは、その供給経路と挿入遮断弁との間で同挿入遮断弁に近づけて配置されたリング状の軸受により、挿入遮断弁側、すなわち炉内に通じる連結管側が挿入遮断弁に近い位置で確実、適切にシールされ漏洩等の防止が図れるものである。
【００１６】
更にまた、本発明は第４の手段として、前記第１乃至第３の手段の何れかにおいて、前記噴射管の表面に潤滑材を供給する潤滑材供給装置を設けた煤吹装置を提供するものである。
【００１７】
すなわち、同第４の手段によれば、前記第１又は３の手段において、伝熱管に清掃用気体を供給すべく炉外から炉内に挿入される噴射管は、その表面に潤滑材供給装置から塗布等の手段で潤滑材を供給され、次いでこの噴射管表面の潤滑材は、噴射管の移動を案内し、かつ、炉内ガスをシールするリング状の軸受等に転移され、同軸受、その他のシール材等々の摩滅を防止し、寿命の長期化を図るようにしたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１及び図２に基づいて説明する。
図１は本実施の形態に係る煤吹装置の概要を示す系統図、図２は同煤吹装置の作動状態の一例を説明する説明図である。
【００１９】
すなわち、本実施の形態において、１はガス化炉で代表される様な圧力容器を示し、同圧力容器１は内部に多数の内壁管を配置してガス通路を区画し、同ガス通路にはガスの流れに直交する方向に延びる多数の伝熱管の群（バンク）で形成した熱交換部を配置している。
【００２０】
２は前記圧力容器１の内部に連通して設けられた連結管で、同連結管２の設置位置は水平方向で見て前記伝熱管の群が設置される位置のほぼ直下に相当し、後述する噴射管５が圧力容器１内に挿入されたとき、前記伝熱管の群に近接して対峙出来る位置を選択されている。
【００２１】
３は挿入遮断弁で、一方を前記連結管２の外方端に、他方をシールボックス４に接続して設置されており、手動又は自動で操作されて連結管２とシールボックス４の間を連通、又は閉塞する。
【００２２】
５は噴射管で、先端側に清掃媒体の噴射孔５ａを有し、モータ８により駆動される車輪９で案内軌道１０に沿って移動され、前記先端側の噴射孔５ａがシールボックス４から挿入遮断弁３、連結管２を経て圧力容器１の内部を所定のストロークに亘って往復動可能に構成されている。
【００２３】
なおここでシールボックス４の後端側（挿入遮断弁３に遠い側）には、往復動する噴射管５をシール状態で支持し、かつ、シールボックス４の内壁との間をシールするグランドパッキン６が配置され、また、同シールボックス４の前端側（挿入遮断弁３に近い側）には、前記同様噴射管５をシール状態で支持し、かつ、シールボックス４の内壁との間をシールするリング状の軸受７がそれぞれ配置されている。
【００２４】
また、噴射管５の後方には、設置位置を固定されたガイド管１１が設けられ、同ガイド管１１は噴射管５に対して密封摺動状態で嵌合されて、同噴射管５と共に望遠鏡状の伸縮する二重パイプ構造となっている。
【００２５】
同ガイド管１１は、その上流端で遮断弁２９を介して清掃用気体の蒸気を収納した蒸気源に通じる蒸気ライン２８に連通し、遮断弁２９が開のときには蒸気ライン２８を介して清掃用の蒸気がガイド管１１、そして噴射管５と供給される様になっている。
【００２６】
なお、図示省略しているが、シールボックス４に比較的近く、噴射管５の表面に対峙する位置には、潤滑材供給装置が設けられており、噴射管５が圧力容器１内へ挿入されるタイミングと同調して噴射管５の表面に潤滑材を塗布することが出来る様になっている。
【００２７】
また前記潤滑材供給装置と同様に図示省略しているが、噴射管５の移動経路に沿って複数のマイクロスイッチが設けられており、圧力容器１内に抜き挿しすべく水平方向に移動する噴射管５の位置を検知し、噴射管５の位置に応じて蒸気の噴射開始、噴射停止等々必要な作業指令が得られる様になっている。
【００２８】
そして前記シールボックス４は、遮断弁２５を備えた窒素ガスライン２１により上流端で窒素ガスの供給源に連通し、同窒素ガスライン２１は、その下流側に、流量計２３の検知信号に応じて自動的に開度調整を行われる調整弁２２を設けると共に、更にその下流位置には、一定の絞り量に設定されたオリフィス２４を設けている。
【００２９】
なお、前記窒素ガスの供給源は、前記窒素ガスライン２１と分岐した他の窒素ガスライン２６にも連通しており、この窒素ガスライン２６はその下流を前記蒸気ライン２８に連通している。
【００３０】
なおまた、図面の表示から理解出来るように、前記窒素ガスライン２１、窒素ガスライン２６及び蒸気ライン２８は、各ラインに設けた遮断弁２５、２７、２９の下流位置にそれぞれ逆止弁を配置しているので、各ラインを流れる窒素ガス又は蒸気が、それぞれに対応する遮断弁２５、２７、２９を越えて上流側に逆流する心配のない構成となっている。
【００３１】
前記の様に構成された本実施の形態において、圧力容器１がガス化炉として機能する定常状態においては、同圧力容器１内には約２．６ＭＰa の高圧ガスが流れており、この時挿入遮断弁３は閉じられ、噴射管５は図示の休止位置にあり、また遮断弁２５、２７、２９も閉じられた位置になっている。
【００３２】
１日に３〜４回程度の頻度で行われる伝熱管の清掃時には、遮断弁２５が開かれ、シールガスとして約２．７ＭＰa に調整された窒素ガスが窒素ガスライン２１を経てシールボックス４に供給される。
【００３３】
次いで挿入遮断弁３が開かれ、モータ８が始動して噴射管５は連結管２を経て圧力容器１中に挿入され、所定位置で遮断弁２９を開いて蒸気ライン２８を経て噴射管５に蒸気を導入し、噴射孔５ａから蒸気の噴射を開始し、噴射管５が所定位置で折り返して前記噴射開始の位置に戻るまで蒸気の噴射は続けられ、この位置で遮断弁２９を閉じて噴射が停止される。
【００３４】
なお、前記遮断弁２９が開いて蒸気の噴射が開始される少し前には、噴射管５の先端に設けた噴射孔５ａが連結管２に挿入された段階で一時的に遮断弁２７が開き、窒素ガスライン２６から蒸気ライン２８を経て窒素ガスが噴射管５内に供給され、同噴射管５内に滞留している空気等をパージしている。
【００３５】
前記噴射管５による蒸気の噴射開始から停止に至る間の蒸気噴射により、圧力容器１内の伝熱管の清掃作業が行われるが、この蒸気噴射の停止の後も噴射管５は引き続き圧力容器１から抜き出す移動を続ける。
【００３６】
そして連結管２、挿入遮断弁３を出て図示の休止位置に復位するが、この後退のタイミングに合わせて挿入遮断弁３が閉止位置に復位し、次いで遮断弁２５も閉じて全体が元の状態に復位する。
【００３７】
前記の噴射管５の作動、そして蒸気の噴射等の作動タイミングの一例を表に集約すると図２に示す様になる。
なお、図２では噴射管５は約６ｍのストロークで往復動するものを例としたが、この６ｍのうちで、圧力容器１の内部での移動幅は約３ｍであり、残りの３ｍは連結管２、挿入遮断弁３及びシールボックス４内を移動している。
【００３８】
すなわち、図中右側に［作動ステップ］(i) 〜(vi)として加えた補足説明からも容易に理解される様に、スタート位置をマイクロスイッチ LS1で検知されてシールガスの供給を始め、マイクロスイッチLS2 で窒素ガスライン２６によるパージを行い、マイクロスイッチ LS3で噴射管５を折り返し、その後元の位置に復位して１サイクルを終了するが、この間の時間は約５分であり、かつ、このサイクルは１日当たり３〜４回繰り返され、合計１５〜２０分程度の作業となる。
【００３９】
本実施の形態は大略前記の様に作動することになるが、特に注目を要する点につきその特徴ある効果を集約すると次の通りである。
【００４０】
すなわち噴射管５の圧力容器１への挿入に際して挿入遮断弁３を開くが、これに先立ちシールボックス４へシールガスとして窒素ガスライン２１から圧力容器１内のガス圧より高圧の約２．７ＭＰa に調整した窒素ガスを供給しているので、挿入遮断弁３が開いても同シールガスを漏洩ガスとして外部に漏洩させること及び圧力容器１内へ流入させることにより、圧力容器１内のガスの外部流出が防止され、安全が確保される。
【００４１】
また、前記窒素ガスライン２１には流量調整機構の一つとして流量計２３と同流量計２３の検知信号で開度調整される調整弁２２、及び他の流量調整機構として一定の絞り量に設定されたオリフィス２４を設けているので、同窒素ガスライン２１を通る窒素ガスの流量はシールガスとして適切に機能する分量に制御され、無駄なく有効活用される。
【００４２】
なお、シールガスの圧力は圧力容器１内のガス圧との比較により調整を要するので、圧力容器１内のガス圧の変動が小さければ、オリフィス２４一つの設置で対応出来るが、運転立ち上げ時等を含め同圧力容器１内のガス圧の変動が抑えられない場合には、流量計２３と調整弁２２を組み合わせたものが有効となる。
【００４３】
また、シールボックス４から挿入遮断弁３、連結管２を経て圧力容器１に抜き挿しされる噴射管５は、シールボックス４の前端側に噴射管５とシール状態を維持し、かつ、シールボックス４の内壁との間をシールするリング状の軸受７により支持されているので、噴射管５は軸受７によりその移動を円滑に案内され、かつ同噴射管５の周囲等からガスの漏洩を防止され、噴射管５の円滑、かつ効果的な作動が支援されることになる。
【００４４】
そしてまた、噴射管５は、圧力容器１への抜き挿しに際して、潤滑材供給装置により噴射管５の表面に潤滑材を塗布されるので、この潤滑材は噴射管５の表面から前記軸受７等へ転移され、同軸受７等の摩滅を防止し、寿命の長期化を図る様にしたものである。
【００４５】
なお本実施の形態の作用に関連し、前記蒸気の噴射開始から停止に至る間、噴射管５の噴射孔５ａから噴射される蒸気は、必要に応じて噴射管５の回転等を伴って図示省略の伝熱管の表面に万遍なく吹き付けられ、同伝熱管に付着し堆積した燃焼灰やチャー等の堆積物を除去するが、噴射管５による伝熱管の具体的な清掃作業については、本実施の形態の要点外となるので詳細な説明は省略する。
【００４６】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００４７】
例えば上記した実施の形態においては、シールガスの供給を調整弁２２、オリフィス２４等の流量調整機構で調整するものとして説明したが、この流量調整機構に代え、シールボックス４内の圧力に応じて制御される圧力調整弁等で構成した圧力調整機構を用いることも出来るものである。
【００４８】
【発明の効果】
以上、本出願の請求項１に記載の発明によれば、高圧の炉内ガスを内蔵したボイラ等熱交換器の伝熱管に炉外から噴射管を挿入して気体を吹き付け、前記伝熱管を清掃する煤吹装置において、前記噴射管の炉内挿入位置に炉内と連通する連結管を設け、同連結管は挿入遮断弁を介してシールボックスに接続し、同シールボックス、挿入遮断弁、及び連結管を介して前記噴射管を炉内に抜き挿し可能に配設すると共に、前記シールボックスは同シールボックスにシールガスを供給する経路と連絡し、同経路には所定の絞りで形成したオリフィスと、流量に応じて自動調整可能な調整弁の少なくとも何れか一方を備えて構成したシールガスの流量調整機構を設けて煤吹装置を構成しているので、噴射管を挿入する必要のない平常時においては、炉内は連結管を介して挿入遮断弁により密閉され、同噴射管の挿入が必要となって挿入遮断弁を開く時にはシールボックスに前記シールガスを供給し、同シールガスを外部に漏洩させることにより炉内ガスの炉外流出を防止し、火災の発生等周辺環境への悪影響、また、作業員への危険性も少なく、安全性と信頼性の高い好適な煤吹装置を得ることが出来たものである。
【００４９】
しかも同請求項１に記載の発明によれば、前記シールボックスにシールガスを供給する経路には、シールガスの流量調整機構を設けて煤吹装置を構成しているので、それ自身が外部に漏洩することにより炉内ガスの炉外流出防止を行うシールガスを、シールボックスに供給する経路において流量を調整することにより、外部漏洩が必要以上に多くならない様にして、無駄のない適切なシールガスの供給で炉内ガスの炉外流出を防止し、火災の発生等周辺環境への悪影響、また、作業員への危険性も少なく、安全性と信頼性の高い好適な煤吹装置を得ることが出来たものである。
【００５０】
更にまた同請求項１に記載の発明によれば、前記シールガスの流量調整機構は、所定の絞りで形成したオリフィスと、流量に応じて自動調整可能な調整弁の少なくとも何れか一方を備えて煤吹装置を構成しているので、前記オリフィス、自動調整可能な調整弁というごく簡便な構造部品の何れか一方又は両方の設置というシンプルな構成にもかかわらず、無駄のない適切なシールガスの供給で炉内ガスの炉外流出を防止し、火災の発生等周辺環境への悪影響、また、作業員への危険性も少なく、安全性と信頼性の高い好適な煤吹装置を得ることが出来たものである。
【００５１】
また、本出願の請求項２に記載の発明によれば、前記請求項１に記載の発明において、前記シールボックス内に、前記噴射管と嵌合して同噴射管の移動を案内すると共にシールボックス側と連結管側をシールするリング状の軸受を設けて煤吹装置を構成しているので、噴射管はリング状の軸受により円滑に移動・案内され、かつ周囲等から炉内ガスの漏洩及びシールガスの炉内侵入が防止され、噴射管の効果的な操作、運用を達成して安全性と信頼性の高い好適な煤吹装置を得ることが出来たものである。
また、本出願の請求項３に記載の発明によれば、前記請求項２に記載の発明において、前記リング状の軸受は、前記シールボックスにシールガスを供給する経路と前記挿入遮断弁との間で同挿入遮断弁に近づけて配置して煤吹装置を構成しているので、噴射管がリング状の軸受で案内される際に、シールボックスに供給されたシールガスは、その供給経路と挿入遮断弁との間で同挿入遮断弁に近づけて配置されたリング状の軸受により、挿入遮断弁側、すなわち炉内に通じる連結管側が挿入遮断弁に近い位置で確実、適切にシールされ漏洩等の防止を高めた好適な煤吹装置を得ることが出来たものである。
【００５２】
更にまた、本出願の請求項４に記載の発明によれば、前記請求項１乃至３の何れかに記載の発明において、前記噴射管の表面に潤滑材を供給する潤滑材供給装置を設けて煤吹装置を構成しているので、潤滑材供給装置から塗布等の手段により噴射管の表面に供給された潤滑材は、噴射管の移動によりリング状の軸受等に転移され、同軸受、その他のシール材等々の摩滅を防止し、寿命の長期化を達成して、安全性と信頼性の高い好適な煤吹装置を得ることが出来たものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る煤吹装置の概要を示す系統図である。
【図２】図１の煤吹装置の作動状態の一例を説明する説明図である。
【符号の説明】
１      圧力容器
２      連結管
３      挿入遮断弁
４      シールボックス
５      噴射管
５ａ    噴射孔
６      グランドパッキン
７      軸受
８      モータ
９      車輪
１０      案内軌道
１１      ガイド管
２１      窒素ガスライン
２２      調整弁
２３      流量計
２４      オリフィス
２５      遮断弁
２６      窒素ガスライン
２７      遮断弁
２８      蒸気ライン
２９      遮断弁
【図１】
0003702236.tif 000002
【図２】
0003702236.tif 000003