(57)【要約】  先端に噴射媒体を噴射する噴射ノズル（７）が設けられている筒形状のランスチューブ（４）と、ランスチューブ（４）の内周側に挿入されてランスチューブ（４）に噴射媒体を供給する噴射媒体供給管（３）と、ランスチューブ（４）をランスチューブ（４）の軸方向に沿う方向に進退させる駆動装置（５）と、ランスチューブ（４）をランスチューブ（４）の下方から軸方向に進退可能に支持する支持ローラ（６）と、を備え、ランスチューブ（４）は、軸方向に沿う方向の一部に形成され、周方向の少なくとも支持ローラ（６）で支持される部位がランスチューブ（４）の先端側から基端側に向かうに従って漸次外径が拡大するテーパ部（３０）を有する煤吹装置。
2017002233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端に噴射媒体を噴射する噴射ノズルが設けられている筒形状のランスチューブと、
前記ランスチューブの内周側に挿入されて前記ランスチューブに噴射媒体を供給する噴射媒体供給管と、
前記ランスチューブを前記ランスチューブの軸方向に沿う方向に進退させる駆動装置と、
前記ランスチューブを前記ランスチューブの下方から前記軸方向に進退可能に支持する支持ローラと、を備え、
前記ランスチューブは、前記軸方向に沿う方向の一部に形成され、周方向の少なくとも前記支持ローラで支持される部位が前記ランスチューブの先端側から基端側に向かうに従って漸次外径が拡大するテーパ部を有する煤吹装置。
【請求項２】
前記ランスチューブは円筒形状をなし、
前記テーパ部は、周方向全体に亘って漸次外径が拡大する請求項１に記載の煤吹装置。
【請求項３】
前記ランスチューブは、前記先端側に設けられて外径が第一の外径をなす小径部と、
前記基端側に設けられて外径が前記第一の外径よりも大径の第二の外径をなす大径部と、
前記小径部との接続部の外径が第一の外径であり、前記大径部との接続部の外径が第二の外径である前記テーパ部と、を有する請求項２に記載の煤吹装置。
【請求項４】
前記噴射媒体供給管の外周面と前記ランスチューブの内周面との間をシールするシール部材を有し、
前記ランスチューブは、一定の内径を有している請求項２又は請求項３に記載の煤吹装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、ボイラのボイラチューブに付着した付着物を除去する煤吹装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、排熱回収ボイラ等の熱交換器においては、煤吹装置（スーツブロワ）を用いてボイラチューブ（伝熱チューブ）の伝熱表面を洗浄することが一般的に行われている。煤吹装置としては、先端に噴射ノズルを有するランスチューブが回転しながらボイラの内部に進退する構造のものが知られている。【０００３】
ランスチューブのトラベル（進退範囲）は、ボイラの炉幅に応じて適宜設定される。ランスチューブのトラベルは、例えば、１０ｍ前後に及ぶため、ランスチューブが最大トラベルまで突出する場合、ランスチューブの基端側には、大きな曲げ応力がかかる。
特許文献１には、ランスチューブの基端側にかかる曲げ応力を軽減するために、一定の外径を有するランスチューブの基端側の板厚を厚くするとともに、先端側の板厚を薄く形成する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１１９９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１に記載されている煤吹装置においては、ランスチューブの基端側にかかる曲げ応力の低減はなされるものの、ランスチューブ全体のたわみにより、先端側に垂れ下がりが生じることが課題となっていた。【０００６】
この発明は、ランスチューブを進退させる煤吹装置において、ランスチューブ自身によってのランスチューブ先端の垂れ下がりを抑制することができる煤吹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】
【０００７】
本発明の第一の態様によれば、煤吹装置は、先端に噴射媒体を噴射する噴射ノズルが設けられている筒形状のランスチューブと、前記ランスチューブの内周側に挿入されて前記ランスチューブに噴射媒体を供給する噴射媒体供給管と、前記ランスチューブを前記ランスチューブの軸方向に沿う方向に進退させる駆動装置と、前記ランスチューブを前記ランスチューブの下方から前記軸方向に進退可能に支持する支持ローラと、を備え、前記ランスチューブは、前記軸方向に沿う方向の一部に形成され、周方向の少なくとも前記支持ローラで支持される部位が前記ランスチューブの先端側から基端側に向かうに従って漸次外径が拡大するテーパ部を有することを特徴とする。【０００８】
このような構成によれば、ランスチューブ進退方向に移動して、テーパ部が支持ローラを乗り越える際に、ランスチューブの先端側がテーパ部の拡大に応じて持ち上げられる。これにより、ランスチューブ自身によって、ランスチューブのたわみによるランスチューブ先端の垂れ下がりを抑制することができる。【０００９】
上記煤吹装置において、前記ランスチューブは円筒形状をなし、前記テーパ部は、周方向全体に亘って漸次外径が拡大してよい。【００１０】
上記煤吹装置において、前記ランスチューブは、前記先端側に設けられて外径が第一の外径をなす小径部と、前記基端側に設けられて外径が前記第一の外径よりも大径の第二の外径をなす大径部と、前記小径部との接続部の外径が第一の外径であり、前記大径部との接続部の外径が第二の外径である前記テーパ部と、を有してよい。【００１１】
このような構成によれば、ランスチューブの先端側よりも基端側の剛性が向上することによって、ランスチューブの基端側にかかる曲げ応力を軽減することができる。【００１２】
上記煤吹装置において、前記噴射媒体供給管の外周面と前記ランスチューブの内周面との間をシールするシール部材を有し、前記ランスチューブは、一定の内径を有してよい。【００１３】
このような構成によれば、噴射媒体供給管の外周面とランスチューブの内周面との間の隙間を狭くすることなくランスチューブの基端側の肉厚を厚くすることができる。これにより、ランスチューブの内周面と噴射媒体供給管とが干渉することが抑制されてランスチューブの内周面に傷がつくことを防止でき、噴射媒体供給管とランスチューブとの間のシール性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ランスチューブ自身によって、ランスチューブのたわみによるランスチューブ先端の垂れ下がりを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第一実施形態の煤吹装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態の煤吹装置のランスチューブの断面図である。
【図３】本発明の第一実施形態の煤吹装置の作用を説明する図であり、ランスチューブが進退方向後方側に後退している様子を示す図である。
【図４】本発明の第一実施形態の煤吹装置の作用を説明する図であり、ランスチューブが進退方向前方側に前進している様子を示す図である。
【図５】本発明の第二実施形態の煤吹装置のランスチューブの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第一実施形態）
以下、本発明の第一実施形態の煤吹装置（スーツブロワ）について図面を参照して詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の煤吹装置１は、例えば、発電プラントにおいて、排ガスより熱回収を行う排熱回収ボイラの壁部５０に設けられている。煤吹装置１は、排熱回収ボイラのボイラチューブの表面（伝熱表面）に付着して熱交換の妨げになる付着物を除去する装置である。
本実施形態の煤吹装置１によって除煤される対象は、排熱回収ボイラ等のボイラに限ることはない。本実施形態の煤吹装置１は、例えば、空気予熱器、節炭器等の各種熱交換器に適用可能である。
【００１７】
煤吹装置１は、ハウジング２と、ハウジング２内に固定されている管状の噴射媒体供給管３（フィードパイプ）と、噴射媒体供給管３の外周側に噴射媒体供給管３と同軸状となるように配置されている管状（円筒形状）のランスチューブ４（ランス管）と、ランスチューブ４をランスチューブ４の軸方向（以下、単に軸方向という）に沿う方向に進退させる駆動装置５と、ランスチューブ４を下方から軸方向に進退可能に支持する支持ローラ６と、を有している。
【００１８】
ランスチューブ４には、噴射媒体供給管３を介して蒸気等の噴射媒体Ｇが供給される。噴射媒体Ｇは、ランスチューブ４の先端に設けられている噴射ノズル７から噴射される。ランスチューブ４は、軸回りに回転し、かつ、ボイラの内部を進退する。
【００１９】
排熱回収ボイラの壁部５０は鉛直方向に延在しており、噴射媒体供給管３及びランスチューブ４の軸方向は、壁部５０と直交している。即ち、噴射媒体供給管３及びランスチューブ４は、水平方向に延在している。
以下、噴射媒体供給管３の中心軸が延びている方向であって、ランスチューブ４が進退する方向を進退方向Ｘとする。また、図１における右側を進退方向前方側Ｘ１とし、図１における左側を進退方向後方側Ｘ２とする。
【００２０】
ランスチューブ４は、先端（進退方向前方側Ｘ１端部）に噴射ノズル７を有している。ランスチューブ４は、ランスチューブ４の先端に設けられている噴射ノズル７から壁部５０に形成されているボイラ貫通孔５１を介してボイラの内部に挿入される。
【００２１】
ハウジング２は、水平方向（進退方向Ｘ）に長い角筒形状をなしている。噴射媒体供給管３及びランスチューブ４は、ハウジング２の長手方向に沿って配置されている。ハウジング２は、例えばハウジング２の上壁１８の上面に設けられている第一ブラケット８を介して、プラントの所定の構造物に固定されている。ハウジング２の進退方向前方側Ｘ１の側壁である第一側壁２４は、第二ブラケット９を介して壁部５０に固定されている。
【００２２】
ハウジング２の進退方向後方側Ｘ２の側壁である第二側壁２５には、ヘッドバルブ１０（供給弁）が設けられている。ヘッドバルブ１０には、配管（図示せず）を介して蒸気等の噴射媒体Ｇが供給される。
噴射媒体供給管３は、ランスチューブ４の内周側に挿入されて、ヘッドバルブ１０に供給される噴射媒体Ｇをランスチューブ４に供給する管状をなす部材である。噴射媒体供給管３の進退方向後方側Ｘ２の端部は、ハウジング２の第二側壁２５の内面に固定されている。噴射媒体供給管３の内部は、ヘッドバルブ１０に連通している。即ち、ヘッドバルブ１０に供給される噴射媒体Ｇは、噴射媒体供給管３に導入される。
【００２３】
ランスチューブ４は、円筒形状をなし、噴射媒体供給管３の外周側に、噴射媒体供給管３と同軸状に配置されている。ランスチューブ４の進退方向前方側Ｘ１の端部には、噴射ノズル７が形成されている。ランスチューブ４の進退方向後方側Ｘ２の端部には、ランスチューブ４の外周面から径方向に突出するフランジ１２が形成されている。ランスチューブ４の先端側は、ハウジング貫通孔１３を介してハウジング２の外部に突出するとともに、ボイラ貫通孔５１を介してボイラの内部に挿入されている。
【００２４】
駆動装置５は、ランスチューブ４のフランジ１２に取り付けられているトラベリングキャレッジ１４と、トラベリングキャレッジ１４に取り付けられているモータ１５と、モータ１５の駆動力によって回転するピニオン１６と、ピニオン１６と噛み合い、ハウジング２の上壁１８の内面（下面）に固定されているラック１７と、を有している。
【００２５】
トラベリングキャレッジ１４は、ランスチューブ４のフランジ１２（進退方向後方側Ｘ２の端部）を保持するとともに、噴射媒体供給管３の外周を覆う形状を有している。トラベリングキャレッジ１４と噴射媒体供給管３との間には、トラベリングキャレッジ１４の内周面と噴射媒体供給管３の外周面との間を封止するシール部材であるグランドパッキン２０が設けられている。即ち、トラベリングキャレッジ１４は、グランドパッキン２０を介して噴射媒体供給管３上を摺動可能である。
【００２６】
トラベリングキャレッジ１４の進退方向前方側Ｘ１には、回転機構２１が設けられている。ランスチューブ４のフランジ１２は、回転機構２１に接続されている。即ち、ランスチューブ４の後端側は、トラベリングキャレッジ１４に回転自在に取り付けられている。
トラベリングキャレッジ１４には、ハウジング２の長手方向に沿って設けられているガイドレール（図示せず）上を走行するガイドローラ２２が取り付けられている。
【００２７】
ハウジング２には、リミットスイッチ２３が取り付けられている。リミットスイッチ２３は、ガイドローラ２２の位置を検出可能な位置に取り付けられている。リミットスイッチ２３は、ハウジング２の進退方向前方側Ｘ１の端部及び進退方向後方側Ｘ２の端部にそれぞれ設置されている。リミットスイッチ２３は、ランスチューブ４の進退の移動範囲を制御するために利用される。
【００２８】
次に、駆動装置５の作用について説明する。モータ１５の駆動力によってピニオン１６が回転すると、ピニオン１６と噛み合うラック１７上をピニオン１６が走行することによってトラベリングキャレッジ１４が進退方向Ｘに移動する。即ち、モータ１５の動力によって、トラベリングキャレッジ１４と一体とされたランスチューブ４が進退方向Ｘに沿って移動する。
【００２９】
支持ローラ６は、円柱形状をなして、ランスチューブ４を下方から支持する。支持ローラ６は、ハウジング２の第一側壁２４に取り付けられている。支持ローラ６は、ランスチューブ４が図１に示すような格納位置に配置されている場合（最少トラベル）に、ランスチューブ４の先端側を支持し、ランスチューブ４が図４に示すような突出位置に配置されている場合に、ランスチューブ４の基端側を支持する。即ち、支持ローラ６は、ランスチューブ４の進退動作時において、常にランスチューブ４を下方から支持する。
支持ローラ６は、ランスチューブ４が図１に示す格納位置にある場合に、ランスチューブ４の中心軸が水平方向に沿うような位置に配置されている。支持ローラ６は、１個でランスチューブ４を支持してもよいし、複数でランスチューブ４を支持してもよい。
支持ローラとしては上記した構造に限らず、ランスチューブ４を進退動作自在に支持できる構造であればよい。例えば、リング状のローラの内周側でランスチューブ４を支持する構造としてもよい。
【００３０】
次に、ランスチューブ４の詳細について説明する。
図２に示すように、本実施形態のランスチューブ４は、円筒形状のランスチューブ本体２６と、ランスチューブ本体２６の進退方向後方側Ｘ２（基端側）に設けられているフランジ１２と、進退方向前方側Ｘ１（先端側）に設けられているヘッド部２７と、を有している。
【００３１】
ヘッド部２７には、噴射ノズル７が設けられている。噴射ノズル７は、ヘッド部２７の外周面に複数設けられている。噴射ノズル７の口径や形状は、除煤対象に応じて選定することができる。
【００３２】
ランスチューブ本体２６は、進退方向後方側Ｘ２の大径部２８と、進退方向前方側Ｘ１の小径部２９と、大径部２８と小径部２９とを接続するテーパ部３０と、を有している。即ち、テーパ部３０は、軸方向の一部に形成されている。
大径部２８、テーパ部３０、小径部２９、及びヘッド部２７は、溶接によって接合されている。
大径部２８、テーパ部３０、及び小径部２９の内径Ｄ１は、同一である。即ち、ランスチューブ本体２６の内径Ｄ１は、軸方向全体に亘って同一である。
【００３３】
大径部２８は、Ｃｒ・Ｍｏ・Ｖ鋼によって形成することができる。大径部２８の外径Ｄ２（第二の外径）は、例えば、１０５ｍｍとすることができる。大径部２８の肉厚は、例えば、７．５ｍｍとすることができる。
小径部２９は、ＳＵＳ３０４等のステンレス鋼にチタンを添加して耐粒界腐食性を高めたステンレス鋼であるＳＵＳ３２１によって形成することができる。小径部２９の外径Ｄ３（第一の外径）は、大径部２８の外径Ｄ２よりも小径であり、例えば、１０２ｍｍとすることができる。
また、小径部２９の肉厚は、例えば、６ｍｍとすることができ、小径部２９の肉厚よりも大径部２８の肉厚が厚く形成されている。
【００３４】
テーパ部３０は、ＳＵＳ３２１によって形成することができる。テーパ部３０の外径（外周面３０ａの直径）は、周方向全体に亘って、小径部２９との接続部Ｃ１から大径部２８との接続部Ｃ２に向かって漸次拡大している。
テーパ部３０の先端側の外径（小径部２９との接続部Ｃ１の外径）は、小径部２９の外径Ｄ３と同一であり、例えば、１０２ｍｍとすることができる。テーパ部３０の基端側の外径（大径部２８との接続部Ｃ２の外径）は、大径部２８の外径Ｄ２と同一であり、例えば、１０５ｍｍとすることができる。即ち、テーパ部３０の外周面３０ａは、進退方向後方側Ｘ２に向かうに従って漸次直径が大きくなっている。
以上、ランスチューブ４の寸法について記載したが、上記した例は一例であり、小径部２９の外径Ｄ３よりも大径部２８の外径Ｄ２の方が大径であり、テーパ部３０の外周面３０ａが進退方向後方側Ｘ２に向かうに従って漸次直径が大きくなっていれば、設置されるボイラの仕様等に応じて適宜変更することができる。
【００３５】
ヘッド部２７は、耐熱鋳鋼であるＳＣＨ１３によって形成することができる。
以上、ランスチューブ４の詳細について説明したが、ランスチューブ４構成する大径部２８、テーパ部３０、小径部２９、及びヘッド部２７を形成する材料は、上記したものに限ることはなく、ランスチューブとしての機能を果たすことができれば、適宜変更することができる。
【００３６】
次に、図３と図４を参照して本実施形態のランスチューブ４の作用について説明する。なお、図３と図４においては、ランスチューブ４の作用をわかりやすくするために、横方向と縦方向の比率を変更している。
図３に示すように、支持ローラ６は、ランスチューブ４の小径部２９を支持している場合に、ランスチューブ４の中心軸Ａが水平となる位置に配置されている。
【００３７】
図４に示すように、ランスチューブ４が進退方向前方側Ｘ１に前進し、ランスチューブ４のテーパ部３０が支持ローラ６に乗り上げると、ランスチューブ４の中心軸Ａは、進退方向前方側Ｘ１が上方となるように傾く。即ち、支持ローラ６によって支持される部分の外径が大きくなることによって、ランスチューブ４の基端側と比較してランスチューブ４の先端側の高さが高くなる。ランスチューブ４の基端側は、ランスチューブ４の傾きによって高さは変わることはない。
【００３８】
上記実施形態によれば、ランスチューブ４がボイラの内部空間に挿入されて、テーパ部３０が支持ローラ６を乗り越える際に、ランスチューブ４の先端がテーパ部３０の拡大に応じて持上げられる。これにより、ランスチューブ自身によって、ランスチューブ４のたわみによるランスチューブ４先端の垂れ下がりを抑制することができる。
【００３９】
また、ランスチューブ４先端側の小径部２９の肉厚よりも、ランスチューブ４基端側の大径部２８の肉厚が厚く形成されていることによって、ランスチューブ４の先端側よりも基端側の剛性が向上する。これにより、ランスチューブ４の基端側にかかる曲げ応力を軽減することができる。
【００４０】
また、ランスチューブ４が一定の内径を有していることによって、噴射媒体供給管３の外周面とランスチューブ４の内周面との間の隙間を狭くすることなくランスチューブ４の基端側の肉厚を厚くすることができる。
基端側にかかる曲げ応力を軽減するために、一定の外径を有するランスチューブの基端側の板厚を内周側に厚く形成した、従来型のランスチューブの場合、基端側の板厚を厚く形成した部位と、先端側に向かって徐々に肉厚が薄くなるテーパ部との間の稜線と、噴射媒体供給管の外周面とが干渉することがあった。本実施形態のランスチューブ４は、上記干渉により噴射媒体供給管３に傷が付くことを防止でき、噴射媒体供給管３とランスチューブ４との間のシール性を向上させることができる。
【００４１】
なお、ランスチューブ４を軸回りに回転させる必要がなければ、ランスチューブ本体２６を円筒形状とする必要はない。即ち、回転機構２１を設けずにランスチューブ４を進退させる構成の場合、ランスチューブ４を断面八角形等の筒形状としてもよい。
この場合、テーパ部３０は、ランスチューブ４の周方向の少なくとも支持ローラ６で支持される部位が、漸次外径が拡大するように形成すればよい。即ち、ランスチューブ４の周方向全体に亘ってテーパ部３０を形成しなくてもよい。
【００４２】
（第二実施形態）
以下、本発明の第二実施形態の煤吹装置を図面に基づいて説明する。なお、本実施形態では、上述した第一実施形態との相違点を中心に述べ、同様の部分についてはその説明を省略する。
図５に示すように、本実施形態の煤吹装置のランスチューブ４Ｂは、フランジ１２部と、ランスチューブ本体２６Ｂと、ヘッド部２７と、を有し、ランスチューブ本体２６Ｂの外径は、先端から基端まで一定の比率で拡大している。即ち、本実施形態のランスチューブ４Ｂは、大径部と小径部がなく、先端から基端まで連続して拡径する外周面を有している。
なお、図５においては、ランスチューブ４Ｂの肉厚をわかりやすくするために、横方向と縦方向の比率を変更している。
【００４３】
上記実施形態によれば、ランスチューブ４Ｂの進退方向前方側Ｘ１への移動に伴って滑らかにランスチューブ４Ｂの先端が持ち上がる。これにより、第一実施形態のテーパ部３０の端部が支持ローラ６を通過する際のランスチューブ４の揺れを抑制することができる。
【００４４】
以上、本発明の実施形態について詳細を説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内において、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記各実施形態においては、駆動装置５は、ラック・ピニオン機構を用いてランスチューブ４を進退させたがこれに限ることはない。例えば、チェーン・スプロケット機構を用いてランスチューブ４を進退させる構成としてもよい。
また、ランスチューブ４の内径は、先端から基端まで同一である必要はなく、基端近傍の肉厚を厚くして、強度を高める構成としてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１  煤吹装置
２  ハウジング
３  噴射媒体供給管
４，４Ｂ  ランスチューブ
５  駆動装置
６  支持ローラ
７  噴射ノズル
８  第一ブラケット
９  第二ブラケット
１０  ヘッドバルブ
１２  フランジ
１３  ハウジング貫通孔
１４  トラベリングキャレッジ
１５  モータ
１６  ピニオン
１７  ラック
１８  上壁
２０  グランドパッキン（シール部材）
２１  回転機構
２２  ガイドローラ
２３  リミットスイッチ
２４  第一側壁
２５  第二側壁
２６，２６Ｂ  ランスチューブ本体
２７  ヘッド部
２８  大径部
２９  小径部
３０  テーパ部
５０  壁部
５１  ボイラ貫通孔
Ｃ１，Ｃ２  接続部
Ｄ１  ランスチューブ本体の内径
Ｄ２  大径部の外径（第二の外径）
Ｄ３  小径部の外径（第一の外径）
Ｇ  噴射媒体
【図１】
2017002233.tif 000003
【図２】
2017002233.tif 000004
【図３】
2017002233.tif 000005
【図４】
2017002233.tif 000006
【図５】
2017002233.tif 000007
【国際調査報告】
2017002233.tif 000008
2017002233.tif 000009
2017002233.tif 000010
2017002233.tif 000011