(57)【要約】【課題】  蒸気温度特性を悪化させることなく、炉内を清掃することのできる炉内清掃方法および炉内清掃装置を提供することを目的とする。【解決手段】  ボイラ１０の火炉１１の壁面またはボイラ１０の煙路１２内に配置された熱交換器１４〜１７，１９〜２１の伝熱面に向けて流体を噴射し、前記壁面または前記伝熱面に付着した付着物を除去する付着物除去装置２５と、前記熱交換器１４〜１７，１９〜２１の内部を通過する蒸気の温度を測定する温度測定手段２７と、前記温度測定手段２７で測定された蒸気の温度が設定値よりも低い場合には、前記付着物除去装置２５を停止させるように制御する制御器２８とを備えてなることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの火炉の壁面またはボイラの煙路内に配置された熱交換器の伝熱面に向けて流体を噴射し、前記壁面または前記伝熱面に付着した付着物を除去する炉内清掃方法であって、
前記熱交換器の内部を通過する蒸気の温度を測定し、この蒸気の温度が設定値よりも低い場合には、前記壁面または前記伝熱面に向けた前記流体の噴射を停止することを特徴とする炉内清掃方法。
【請求項２】
ボイラの火炉の壁面またはボイラの煙路内に配置された熱交換器の伝熱面に向けて流体を噴射し、前記壁面または前記伝熱面に付着した付着物を除去する付着物除去装置と、
前記熱交換器の内部を通過する蒸気の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段で測定された蒸気の温度が設定値よりも低い場合には、前記付着物除去装置を停止させるように制御する制御器とを備えてなることを特徴とする炉内清掃装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内清掃方法および炉内清掃装置に関するものであり、特に、ボイラの火炉の壁面や、ボイラの煙路内に配置された種々の熱交換器の伝熱面を清掃する方法およびその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ボイラの火炉の壁面に付着したスラグを取り除いて火炉の壁面を清掃したり、あるいはボイラの煙路内に配置された種々の熱交換器（再熱器、過熱器、節炭器等）の伝熱面に付着したすすや灰を取り除いて熱交換器の伝熱面を清掃するものとしては、デスラッガやスートブロワ（soot blower）と呼ばれるものが知られている（たとえば、特許文献１，２参照）。
【特許文献１】特開平７−１１９９４９号公報
【特許文献２】特開平８−１６５４７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のデスラッガやスートブロワは、蒸気温度（例えば、再熱器出口の蒸気温度）に関係なく、単にタイマー等により所定時間間隔で一定時間の間、強制的に蒸気等を壁面や伝熱面に噴射するように構成されていた。そのため、蒸気温度が所望の温度よりも低い状態であるにもかかわらず、デスラッガやスートブロワが作動してしまうことがあった。そのような場合、デスラッガやスートブロワの作動により壁面や伝熱面が清掃されて壁面や伝熱面による熱吸収が多くなり、燃焼ガスの温度が低下するとともに、蒸気温度がさらに低下し、蒸気温度特性が悪化してしまうといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、蒸気温度特性を悪化させることなく、炉内を清掃することのできる炉内清掃方法および炉内清掃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】
【０００５】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
請求項１に記載の炉内清掃方法は、ボイラの火炉の壁面またはボイラの煙路内に配置された熱交換器の伝熱面に向けて流体を噴射し、前記壁面または前記伝熱面に付着した付着物を除去する炉内清掃方法であって、前記熱交換器の内部を通過する蒸気の温度を測定し、この蒸気の温度が設定値よりも低い場合には、前記壁面または前記伝熱面に向けた前記流体の噴射を停止することを特徴とする。
このような炉内清掃方法によれば、熱交換器の内部を通過する蒸気の温度が設定値よりも低い場合には、ボイラの火炉の壁面またはボイラの煙路内に配置された熱交換器の伝熱面を清掃するための流体が壁面または伝熱面に向けて噴射されないようになっており、流体により壁面または伝熱面が清掃されて壁面または伝熱面による熱吸収が多くなって、かつ燃焼ガスの温度が低下するようなことがなくなるので、蒸気温度がさらに低下してしまうといったようなことがなくなる。
【０００６】
請求項２に記載の炉内清掃装置は、ボイラの火炉の壁面またはボイラの煙路内に配置された熱交換器の伝熱面に向けて流体を噴射し、前記壁面または前記伝熱面に付着した付着物を除去する付着物除去装置と、前記熱交換器の内部を通過する蒸気の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段で測定された蒸気の温度が設定値よりも低い場合には、前記付着物除去装置を停止させるように制御する制御器とを備えてなることを特徴とする。
このような炉内清掃装置によれば、温度測定手段により測定された、熱交換器の内部を通過する蒸気の温度が設定値よりも低い場合には、制御器によりボイラの火炉の壁面またはボイラの煙路内に配置された熱交換器の伝熱面を清掃するための流体が壁面または伝熱面に向けて噴射されないように制御されるようになっているため、流体により壁面または伝熱面が清掃されて壁面または伝熱面による熱吸収が多くなって、かつ燃焼ガスの温度が低下するようなことがなくなるので、蒸気温度がさらに低下してしまうといったようなことがなくなる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱交換器の内部を通過する蒸気の温度が設定値よりも低い場合には、ボイラの火炉の壁面またはボイラの煙路内に配置された熱交換器の伝熱面を清掃するための流体が壁面または伝熱面に向けて噴射されないようになっており、流体により壁面または伝熱面が清掃されて壁面または伝熱面による熱吸収が多くなって、かつ燃焼ガスの温度が低下するようなことがなくなるので、蒸気温度のさらなる低下を防止することができ、蒸気温度特性の悪化を防止することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照して本発明による炉内清掃装置の一実施形態について、炉（バーナから吹き込まれた燃料を空気と良く混合して燃焼させる火炉、および火炉で発生した燃焼ガスを下流側に導くとともに、燃焼ガスと熱交換される種々の熱交換器が配置された煙路）を有する、例えば、強制循環ボイラに適用した例を用いて説明する。
図１は本発明の対象となる強制循環ボイラの概略構成を示す側断面図である。
強制循環ボイラ１０は、火炉１１と、煙路１２と、バーナ１３と、一次再熱器（熱交換器）１４と、二次過熱器（熱交換器）１５と、三次過熱器（熱交換器）１６と、二次再熱器（熱交換器）１７と、四次過熱器（熱交換器）（「最終過熱器」ともいう）１９と、一次過熱器（熱交換器）２０と、節炭器（熱交換器）２１と、スートブロワ２２（付着物除去装置）と、炉内清掃装置２３とを主たる要素として構成されたものである。
【０００９】
火炉１１は、後述するバーナ１３から噴射された燃料（例えば、微粉炭等）を十分に燃焼させることにより燃焼ガスを生成する、内部が中空とされた概略四角柱状を有するものである。
また、火炉１１の壁面には細いチューブ状の蒸発管（図示せず）が張り巡らされ、その中には給水ポンプにより引き上げられた水が循環しており、水と燃焼ガスとで熱交換が行われるようになっている。
煙路１２は、火炉１１で発生した燃焼ガスを下流側に導くとともに、その内部に、燃焼ガスと熱交換される、一次再熱器１４、二次過熱器１５、三次過熱器１６、四次過熱器１９、二次再熱器１７、一次過熱器２０、および節炭器２１といった種々の熱交換器が上流側（火炉１１側）から順次配置されたものである。
バーナ１３は、燃料と空気との十分な混合を図りながらボイラ本体内（すなわち、火炉１１の下方内部）へ燃料と空気とを噴射して燃焼させるものであり、後述するバーナ角度検出・調整器２６によりその角度（バーナ角度）が調整されるようになっている。
【００１０】
再熱器１４，１７は、図示しない高圧タービンで仕事をし、湿り蒸気に近い状態となった蒸気を燃焼ガスと熱交換させることにより再度過熱蒸気にするもので、上流側（火炉１１側）から一次再熱器１４、および二次再熱器１７の順に配置されている。すなわち、高圧タービン内で一定の膨張をして湿り蒸気に近づいた蒸気は、一次再熱器１４、および二次再熱器１７を順次通過して高温の過熱蒸気とされた後、図示しない中・低圧タービンへ導入されて仕事をし、図示しない復水器へ導かれてボイラ給水に戻されるようになっている。
【００１１】
過熱器１５，１６，１９，２０は、蒸発管で発生した飽和蒸気を過熱蒸気にするもので、上流側（火炉１１側）から二次過熱器１５、三次過熱器１６、四次過熱器１９、および一次過熱器２０の順に配置されている。すなわち、蒸発管で発生した飽和蒸気は、一次過熱器２０、二次過熱器１５、三次過熱器１６、および四次過熱器１９を順次通過して高温の過熱蒸気（「主蒸気」ともいう）とされた後、図示しない高圧タービンへ導入されて仕事をするようになっている。
【００１２】
節炭器２１は、再熱器１４，１７および過熱器１５，１６，１９，２０との熱交換を終えた低温の燃焼ガスを利用してボイラ給水を予熱するものである。
節炭器２１との熱交換を終えた燃焼ガス（排ガス）は、排ガスダクト２４を通って下流側に設けられた脱硝・脱硫等の排煙処理装置（図示せず）で窒素酸化物や硫黄酸化物等を除去した後、空気予熱器（図示せず）で燃焼に用いる空気を加熱してから大気へ放出されるようになっている。
スートブロワ２２は、すす（付着物）や灰（付着物）が付着した熱交換器の伝熱面に、蒸気または空気を高速度で衝突させてすすや灰を吹き飛ばすもので、蒸気または空気を熱交換器の伝熱面に向けて噴霧させることができるように構成されたものである。本実施形態においては、三次過熱器１６と四次過熱器１９との間、四次過熱器１９と二次再熱器１７との間、および二次再熱器１７と一次過熱器２０との間にそれぞれ設けられている。
【００１３】
炉内清掃装置２３は、デスラッガ（付着物除去装置）２５と、バーナ角度検出・調整器２６と、温度センサ（温度測定手段）２７と、制御器２８とを主たる要素として構成されたものである。
デスラッガ２５は、前述したスートブロワ２２と同様、スラグ（付着物）が付着した火炉１１の壁面（または蒸発管）に、蒸気または空気を高速度で衝突させてスラグを吹き飛ばすもので、蒸気または空気を火炉１１の壁面（または蒸発管）に向けて噴霧させることができるように構成されたものである。デスラッガ２５は、火炉１１の各壁面にそれぞれ複数個（本実施形態では１２個）ずつ、計４８個配置されており、これらデスラッガ２５は、制御器２８からの信号により作動あるいは停止させられるようになっている。
【００１４】
バーナ角度検出・調整器２６は、バーナ１３の先端が水平面に対して上を向いているのか下を向いているのか、また、バーナ１３が水平面に対して何度傾いているのかを検出するバーナ角度検出機能（機構）と、制御器２８からの信号に基づいてバーナ１３の角度を調整するバーナ角度調整機能（機構）とを備えたものである。そして、バーナ角度検出機能により検出されたバーナ１３の角度データは、制御器２８に出力されるようになっている。
バーナ１３の角度は、ボイラの負荷に応じて基本的に図２に実線で示す基準値（例えば、ボイラ負荷が２０％の時は１０°、ボイラ負荷が５０％の時は１５°、ボイラ負荷が７５％の時は１５°、ボイラ負荷が１００％の時は１０°）を取るように調整されるが、その時の蒸気温度（二次再熱器１７の出口における蒸気温度）が設定値よりも高い場合には、その蒸気温度に応じて基準値からマイナス（負）側にさらに調整され、その時の蒸気温度（二次再熱器１７の出口における蒸気温度）が設定値よりも低い場合には、その蒸気温度に応じて基準値からプラス（正）側にさらに調整されるようになっている。
したがって、ボイラ負荷が同じ場合でも、蒸気温度が設定値よりも高い場合には、バーナ１３の角度が図２に示す実線よりも下側に調整され、蒸気温度が設定値よりも低い場合には、バーナ１３の角度が図２に示す実線よりも上側に調整されるようになっている。
ここで、バーナ１３の角度について説明すると、例えば、５°（プラス５度）というのは、バーナ１３の先端が上を向いており、かつバーナ１３が水平面に対して５°傾いていることを意味し、−５°（マイナス５度）というのは、バーナ１３の先端が下を向いており、かつバーナ１３が水平面に対して５°傾いていることを意味している。また、０°（零度）というのは、バーナ１３が水平面と平行になる状態、すなわち、バーナ１３が火炉１１の壁面に対して垂直に立っている状態（直立した状態）を意味している。
【００１５】
温度センサ２７は、二次再熱器１７の出口における蒸気温度を測定するものであり、測定された温度データは、制御器２８に出力されるようになっている。
制御器２８は、データベースに記憶された図２に実線で示すバーナ１３の角度の基準値、および温度センサ２７から送られてきた温度データに基づいて算出したバーナ１３の角度データをバーナ角度検出・調整器２６に出力するとともに、バーナ角度検出・調整器２６から送られてきたバーナ１３の角度データを受け取り、このバーナ１３の角度データの値が基準値よりも上側（プラス側）にある場合には、図示しないタイマ等によりデスラッガ２５を作動させる旨の指令が発せられてもデスラッガ２５を作動させないように制御するものである。
すなわち、この制御器２８は、バーナ１３の角度が基準値（ボイラ負荷が２０％でかつバーナ１３の角度が１０゜の点、ボイラ負荷が５０％でかつバーナ１３の角度が１５゜の点、ボイラ負荷が７５％でかつバーナ１３の角度が１５゜の点、およびボイラ負荷が１００％でかつバーナ１３の角度が１０゜の点を順次結んだ実線（折れ線））よりも上側にある時（図２参照）には、タイマ等によりデスラッガ２５を作動させる旨の指令が発せられてもデスラッガ２５を作動させない機能を有するものである。
言い換えれば、デスラッガ２５を作動させる（打つ）ことによって基準値に近づいていくような場合には、タイマ等によりデスラッガ２５を作動させる旨の指令が発せられた時にデスラッガ２５を作動させる（打つ）ようにし、デスラッガ２５を作動させる（打つ）ことによって実線（折れ線）から遠ざかっていくような場合には、タイマ等によりデスラッガ２５を作動させる旨の指令が発せられてもデスラッガ２５を作動させない（打たない）ようにしている。
【００１６】
これにより、デスラッガ２５が作動して、火炉１１の壁面（または蒸発管）に付着したスラグが除去されることにより火炉１１の壁面（または蒸発管）が清掃され、火炉１１の壁面（または蒸発管）による熱吸収が多くなって燃焼ガスの温度が下がったとしても、二次再熱器１７の出口における蒸気温度は所望の温度以上に維持されることとなるので、蒸気温度特性の悪化を防止することができる。
【００１７】
なお、上述した実施形態では、ボイラ負荷と二次再熱器１７の出口における蒸気温度に基づいて調整されるバーナ１３の角度とを見て（に基づいて）デスラッガ２５を作動させたり作動させなかったりするようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ボイラ負荷と二次再熱器１７の出口における蒸気温度とを見て（に基づいて）デスラッガ２５を作動させたり作動させなかったりするようにすることもできる。
すなわち、図３に実線で示す基準値（ボイラ負荷が２０％でかつ二次再熱器１７の出口における蒸気温度が５４０℃の点、ボイラ負荷が５０％でかつ二次再熱器１７の出口における蒸気温度が６００℃の点、ボイラ負荷が７５％でかつ二次再熱器１７の出口における蒸気温度が６００℃の点、およびボイラ負荷が１００％でかつ二次再熱器１７の出口における蒸気温度が６００℃の点を順次結んだ実線（折れ線））よりも下側にある時には、タイマ等によりデスラッガ２５を作動させる旨の指令が発せられてもデスラッガ２５を作動させないようにすることもできる。
【００１８】
これにより、例えば、バーナ１３の角度に関係なく、二次再熱器１７の出口における蒸気温度のみに基づいてデスラッガ２５を作動させたり作動させなかったりするようにすることができるので、バーナ１３が誤作動を起こしていてもデスラッガ２５を正確に作動させることができて、蒸気温度特性の悪化をより確実に防止することができる。
また、バーナ１３の角度を検出するバーナ角度検出・調整器のバーナ角度検出機能を省略することができるので、構成の簡略化を図ることができるとともに、製造コストの削減を図ることができる。
なお、温度センサ２７により測定する蒸気温度は、二次再熱器１７の出口における蒸気温度に限定されるものではなく、適宜必要に応じて変更可能である。
【００１９】
また、燃焼ガス（あるいは排ガス）の特性を見て、デスラッガ２５を作動させたり作動させなかったりさせるようにすることもできる。
すなわち、燃焼ガス（あるいは排ガス）に含まれるＮＯｘが１００ｐｐｍを越えるような時にはデスラッガ２５を作動させないようにし、ＮＯｘが１００ｐｐｍ以下の時にはデスラッガ２５を作動させることができるように構成することも可能である。
【００２０】
さらに、上述した実施形態ではデスラッガ２５のみを作動させるものについて説明してきたが、スートブロワ２２をデスラッガ２５と一緒に作動させるようにすることもできるし、スートブロワ２２のみを作動させるようにすることもできる。
また、スートブロワ２２のみを有しデスラッガ２５を有しないボイラに適用される場合には、スートブロワ２２をデスラッガ２５と同じように作動させたり作動させなかったりさせることもできる。
【００２１】
さらにまた、本発明は上述したような強制循環ボイラにのみ適用され得るものではなく、デスラッガおよび／またはスートブロワを備える種々のボイラにも適用し得るものであり、また、デスラッガを備える石炭ガス化炉等にも適用し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による炉内清掃装置の一実施形態を具備した強制循環ボイラの概略構成を示す側断面図である。
【図２】ボイラの負荷に対するバーナ角度の基準値を示すグラフである。
【図３】ボイラの負荷に対する二次再熱器の出口蒸気温度の基準値を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２３】
１０  強制循環ボイラ
１１  火炉
１２  煙路
１４  一次再熱器（熱交換器）
１５  二次過熱器（熱交換器）
１６  三次過熱器（熱交換器）
１７  二次再熱器（熱交換器）
１９  四次過熱器（熱交換器）
２０  一次過熱器（熱交換器）
２１  節炭器（熱交換器）
２２  スートブロワ（付着物除去装置）
２３  炉内清掃装置
２５  デスラッガ（付着物除去装置）
２７  温度センサ（温度測定手段）
２８  制御器
【図１】
2006342991.tif 000003
【図２】
2006342991.tif 000004
【図３】
2006342991.tif 000005