(57)【要約】【課題】簡素で安価、且つ耐久性の高い構成により、ボイラの炉室内に配設された複数の伝熱管の温度を、その全長に亘って精度良く測定可能にする。【解決手段】伝熱管温度測定装置１１は、炉室２の内部に多数の伝熱管３が配設されるとともに、該伝熱管３に付着した灰や煤等を高圧な蒸気や空気の噴射によってブロー清掃するスーツブロア６を備えたボイラ１において、前記スーツブロア６は、炉室２の外部から内部に挿入されるランスチューブ８を備え、このランスチューブ８の先端付近に高圧蒸気や高圧空気を噴射する噴射口９が設けられ、このランスチューブ８の先端付近に放射温度計１２を設置したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉室の内部に多数の伝熱管が配設されるとともに、該伝熱管に付着した灰や煤等を高圧な蒸気や空気の噴射によってブロー清掃するスーツブロアを備えたボイラの、前記伝熱管の温度を測定する伝熱管温度測定装置であって、
前記スーツブロアは、前記炉室の外部から内部に挿入されるランスチューブを備え、このランスチューブの先端付近に前記高圧蒸気や高圧空気を噴射する噴射口が設けられ、
前記ランスチューブの先端付近に放射温度計を設置したことを特徴とする伝熱管温度測定装置。
【請求項２】
前記ランスチューブの前記炉室内への挿入ストロークおよび回転位置のデータと、前記伝熱管の位置データとを対応させ、前記ランスチューブの挿入ストロークおよび回転位置に基づいて、前記放射温度計による前記伝熱管の温度測定位置を取得可能にしたことを特徴とする請求項１に記載の伝熱管温度測定装置。
【請求項３】
前記放射温度計から延びる信号線を、前記ランスチューブの長手方向に沿って前記ランスチューブの基部まで配線するとともに、
前記ランスチューブの基部に同軸状に設けられて前記ランスチューブと一体に回転する第一リールと、
前記ランスチューブの近傍に軸支されて前記第一リールと同期して回転する同径の第二リールと、を有する巻き取り機構を設け、
前記ランスチューブが回転する前は前記信号線の余剰分が前記第一リールか前記第二リールの一方に巻き取られており、
前記ランスチューブが回転するにつれて、前記信号線の余剰分が前記第一リールか前記第二リールの他方に巻き取られるように構成するとともに、
前記第二リールに接続された前記信号線の末端部と、前記放射温度計の制御部から延びる信号線とを、スリップリングを介して電気的に接続させたことを特徴とする請求項１または２に記載の伝熱管温度測定装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の伝熱管温度測定装置を備えたことを特徴とするボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの内部に配設された伝熱管の表面温度を測定する伝熱管温度測定装置およびこれを備えたボイラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水管ボイラ等の内部に配設された伝熱管（水管）の表面温度を測定する一般的な方法として、伝熱管の表面にパッド型の熱電対を溶接して固定し、この熱電対から温度データを得る方法があった。
しかしながら、ボイラの炉室内温度は９００〜１０００度近くにも達するため、熱電対およびその信号線が熱により損傷しやすく、長期間に亘って安定的な温度測定性能を発揮することが困難であった。さらに、多数の伝熱管に熱電対を溶接したり、寿命を迎えた熱電対を剥がしたりするのに多大な手間が掛かり、しかも溶接の熱により伝熱管の耐久性が低下する虞もあった。
【０００３】
また、特許文献１に開示されているように、ボイラの炉室内に配列されている伝熱管の配列方向に沿って案内レールを配設し、この案内レールに沿って移動する移動体を設け、この移動体に、接触式もしくは非接触式の温度計を取り付け、移動体を移動させることによって各伝熱管の温度を個別に測定可能にした温度測定装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−７７１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の温度測定装置は、既存のボイラ炉室内に新たに案内レールや移動体および移動体の駆動装置等を設置する必要があり、さらに駆動装置の制御装置等も必要になる。このため、温度測定装置の設置コストが嵩むという難点がある。
【０００６】
また、温度計が常に炉室内の高温雰囲気に曝されるため、温度計の耐久性が低下する懸念がある。さらに、伝熱管の配列方向に沿って温度計が移動する構造ではあるものの、温度計によって測定できるのは各伝熱管の一定の高さ位置の温度のみであり、各伝熱管の全長に亘って温度を測定することが困難であった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、簡素で安価、且つ耐久性の高い構成により、ボイラの炉室内に配設された複数の伝熱管の温度を、その全長に亘って精度良く測定することができる伝熱管温度測定装置およびこれを備えたボイラ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】
上記課題を解決するために、本発明は以下の手段を採用する。
本発明に係る伝熱管温度測定装置は、炉室の内部に多数の伝熱管が配設されるとともに、該伝熱管に付着した灰や煤等を高圧な蒸気や空気の噴射によってブロー清掃するスーツブロアを備えたボイラの、前記伝熱管の温度を測定する伝熱管温度測定装置であって、前記スーツブロアは、前記炉室の外部から内部に挿入されるランスチューブを備え、このランスチューブの先端付近に前記高圧蒸気や高圧空気を噴射する噴射口が設けられ、前記ランスチューブの先端付近に放射温度計を設置したことを特徴とする。
【０００９】
上記構成の伝熱管温度測定装置によれば、従来から多くのボイラに装備されているスーツブロアを利用して放射温度計を設けたため、放射温度計を炉室内で独自に移動させる専用の機構類を一切設ける必要がなく、非常に簡素、且つ低コストの構成によって炉室内に可動式の温度計を設置し、複数の伝熱管の温度を個別に測定することができる。
【００１０】
しかも、スーツブロアのランスチューブは、ボイラ内部の全ての伝熱管を、その全長に亘ってブロー清掃できるように、ボイラの炉室内で伝熱管の配列方向に沿って伸縮するとともに、軸回りに回転もするようになっている。このため、ランスチューブの先端付近に設けた非接触式の放射温度計を、全ての伝熱管の一端から他端に向かって指向させることができ、これによって複数の伝熱管の各々の温度を、その全長に亘って精度良く測定することができる。
【００１１】
さらに、伝熱管の温度測定を行わない時は、ランスチューブを縮めることによって放射温度計をボイラの炉室外に退去させることができるため、放射温度計が長時間に亘って高温な炉室内に曝されることがない。このため、放射温度計の耐久性を高めて長期間に亘り精度良く伝熱管の温度を測定することができる。
【００１２】
また、本発明に係る伝熱管温度測定装置は、上記構成において、前記ランスチューブの前記炉室内への挿入ストロークおよび回転位置のデータと、前記伝熱管の位置データとを対応させ、前記ランスチューブの挿入ストロークおよび回転位置に基づいて、前記放射温度計による前記伝熱管の温度測定位置を取得可能にしたことを特徴とする。
【００１３】
こうすることにより、ランスチューブの挿入ストロークと回転位置（回転角）とから、ランスチューブの先端付近に設けられた放射温度計が、どの伝熱管のどの位置の温度を測定しているのかを知ることができる。このため、ボイラの炉室内に配設された全ての伝熱管の温度を、個別に、且つその各々の全長に亘って精度良く測定することができる。
【００１４】
また、本発明に係る伝熱管温度測定装置は、上記構成において、前記放射温度計から延びる信号線を、前記ランスチューブの長手方向に沿って前記ランスチューブの基部まで配線するとともに、前記ランスチューブの基部に同軸状に設けられて前記ランスチューブと一体に回転する第１のリールと、前記ランスチューブの近傍に軸支されて前記第１のリールと同期して回転する同径の第２のリールと、を有する巻き取り機構を設け、前記ランスチューブが回転する前は前記信号線の余剰分が前記第１のリールか前記第２のリールの一方に巻き取られており、前記ランスチューブが回転するにつれて、前記信号線の余剰分が前記第１のリールか前記第２のリールの他方に巻き取られるように構成するとともに、前記第２のリールに接続された前記信号線の末端部と、前記放射温度計の制御部から延びる信号線とを、スリップリングを介して電気的に接続させたことを特徴とする。
【００１５】
上記構成によれば、ランスチューブが回転するにつれ、放射温度計から延びる信号線の余剰分が、巻き取り機構の第一リールと第二リールのいずれかに巻き取られるために弛むことがない。
また、第二リールに接続された信号線の末端部と、放射温度計の制御部から延びる信号線とがスリップリングを介して電気的に接続されているので、第二リールの回転によって信号線が捻じれることがない。
このため、放射温度計からの信号伝達方式を、無線伝達方式に比べて格段に信頼性の高い信号線伝達方式としながらも、信号線を弛みおよび捻じれ等による損傷から保護し、簡素で安価且つ耐久性の高い構成により、ボイラの炉室内に配設された複数の伝熱管の温度を測定することができる。
【００１６】
また、本発明に係るボイラは、上記のいずれかの伝熱管温度測定装置を備えたことを特徴とするため、簡素で安価、且つ耐久性の高い構成により、ボイラの炉室内に配設された複数の伝熱管の温度を、その全長に亘って測定することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明に係る伝熱管温度測定装置およびこれを備えたボイラによれば、簡素で安価、且つ耐久性の高い構成により、ボイラの炉室内に配設された複数の伝熱管の温度を、その全長に亘って精度良く測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態を示すボイラの炉室と伝熱管と伝熱管温度測定装置を示す斜視図である。
【図２】図１のII矢視により、ランスチューブの回転位置と放射温度計の温度測定位置との関係を示す縦断面図である。
【図３】ランスチューブの回転角およびストロークと、放射温度計の温度測定位置との関係を示す表である。
【図４】スーツブロア（ランスチューブ）と巻き取り機構とを示し、（Ａ）はランスチューブが挿入および回転する前の状態、（Ｂ）はランスチューブが挿入および回転し終わった状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示すボイラの炉室と伝熱管と伝熱管温度測定装置を示す斜視図である。
【００２０】
このボイラ１は、炉室２の内部に、鉛直方向に延びる多数の伝熱管３が炉壁に沿って配設されている。各伝熱管３は、内部に水が流れる水管であり、その上下両端が、炉室２の外部に設置されて水平方向に延在する管寄せ（管台）４に接続されている。炉室２の内部には、図示しない燃焼器で燃焼した燃料の高温な火炎が噴射され、これにより伝熱管３が加熱されて水蒸気が生成される。
【００２１】
このボイラ１には、伝熱管３に付着した灰や煤等を高圧な蒸気や空気の噴射によってブロー清掃するスーツブロア６が備えられている。このスーツブロア６は、従来から多くのボイラに装備されているものであり、炉室２の外部から、炉壁面に開設された挿通口７を通って炉室２の内部に挿入される水平な円柱状のランスチューブ８を備えていて、このランスチューブ８の先端付近の外周面に設けられた噴射口９から高圧蒸気や高圧空気が噴射されるようになっている。図２に示すように、ランスチューブ８は、伝熱管３から所定の距離Ｌ（例えば５００ｍｍ）だけ離れた位置に設置されている。
【００２２】
ランスチューブ８は、基本的に、その軸方向に伸縮するとともに、軸回りに回転することができる。伝熱管３のクリーニング時には、ランスチューブ８が伸縮および回転し、ランスチューブ８の噴射口９から噴射される高圧な蒸気や空気が、例えば炉室２の内部で螺旋状の軌跡を描くように噴射されながら各伝熱管３がクリーニングされる。
【００２３】
各伝熱管３は、炉室２内で常に９００〜１０００℃もの高熱環境下に置かれるため、その状態を監視する必要がある。特に、伝熱管３が詰まり等によって局所的に高温化すると、その耐久性が著しく低下する懸念があるため、このような局所高温部を早期に発見しなければならない。そこで、各伝熱管３の温度を精度良く測定するべく、本発明に係る伝熱管温度測定装置１１が設けられている。
【００２４】
伝熱管温度測定装置１１は、図２および図４（Ａ），（Ｂ）にも示すように、ランスチューブ８の先端付近に放射温度計１２を設置した構成となっている。放射温度計１２は、例えば噴射口９の真裏側に１基のみ設けられているが、ランスチューブ８の他の場所にも設けることができ、さらにランスチューブ８に複数基設けてもよい。
【００２５】
放射温度計１２としては、例えばパイロメーター(Pyrometer)のように、物体の表面からの熱放射を感知して温度を測定する非接触式の温度計であることが望ましい。この放射温度計１２は、ランスチューブ８の軸方向に対して直角方向を向き、その先にある伝熱管３の温度を遠隔測定するようになっている。なお、放射温度計１２は、図示しないサーマルジャケット等の耐熱被覆材に覆われて耐熱性を格段に高められている。
【００２６】
このような放射温度計１２が設けられたランスチューブ８を炉室２内で伸縮および回転させることにより、放射温度計１２を複数の伝熱管３に個別に指向させ、各伝熱管３の各々の温度を、その全長に亘って計測することができる。
【００２７】
例えば、図２に示すように、ランスチューブ８が、伝熱管３の上部付近に指向している時における放射温度計１２による温度測定位置をＨ１とし、この時のランスチューブ８の回転位置（回転角）をθ１とすれば、ここからランスチューブ８が図２の紙面に向かって右回りに回転し、その回転位置がθ２，θ３，θ４，θ５，θ６，θ７と変化するにつれ、伝熱管３の温度測定位置がＨ２，Ｈ３，Ｈ４，Ｈ５，Ｈ６，Ｈ７と変化する。また、ランスチューブ８の挿入ストロークＳ（図１、図４参照）を変更することにより、全ての伝熱管３について同様に温度を測定することができる。
【００２８】
そして、図３に示すように、ランスチューブ８の挿入ストロークＳ(mm)および回転位置θのデータと、伝熱管３の番号（No.1，No.2，No.3…）および温度測定位置Ｈ１〜Ｈ７のデータとが対応するようになっている（関連付けられている）。これにより、放射温度計１２によって温度測定される各伝熱管３の番号および温度測定位置Ｈ１〜Ｈ７を、ランスチューブ８の挿入ストロークＳおよび回転位置θに基づいて取得することができる。
【００２９】
例えば、No.1の伝熱管３の位置が図１に示すランスチューブ８の挿通口７が設けられた壁面から２００ｍｍの位置にあり、以後、５００ｍｍ間隔でNo.2，No.3，No.4…と伝熱管３が順次配置されているとすれば、ランスチューブ８の挿通口７からの挿入ストロークＳが２００ｍｍの時にNo.1の伝熱管３の温度を測定でき、挿入ストロークＳが７００ｍｍの時にNo.2の伝熱管３の温度を測定でき、以後、５００ｍｍおきにNo.3，No.4，No.5…の伝熱管３の温度を測定することができる。
【００３０】
ところで、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、この放射温度計１２から延びる信号線１５が、ランスチューブ８の長手方向に沿ってランスチューブ８の基部まで配線されている。具体的には、ランスチューブ８の長手方向に沿って配設された耐熱性のあるシース管１６の内部に信号線１５が通されて信号線１５が熱から保護されている。そして、ランスチューブ８の基部には、信号線１５の余剰分１５ａを巻き取る巻き取り機構１７が設けられている。
【００３１】
巻き取り機構１７は、ランスチューブ８の回転によって信号線１５の余剰分が弛んだり捩れたりして損傷することを防止する機構である。巻き取り機構１７は、ランスチューブ８の基部に同軸状に設けられてランスチューブ８と一体に回転する第一リール１８と、ランスチューブ８の近傍に軸支されて第一リール１８と同じ巻径を有する第二リール１９と、この第二リール１９の回転を第一リール１８の回転に同期（同調）させる平ギヤ２０，２１およびベベルギヤ２２，２３と、テンションプーリー２４とを備えて構成されている。
【００３２】
シース管１６は、その基部側の端部が第一リール１８の中に挿通されており、シース管１６の内部を通る信号線１５の余剰分１５ａが第一リール１８に巻き取り可能になっている。また、信号線１５の末端部は第二リール１９に接続され、さらに放射温度計１２の制御部２６から延びる信号線２７が、スリップリング２８を介して信号線１５の末端部と電気的に接続されている。放射温度計１２により取得された伝熱管３の温度データは、信号線１５とスリップリング２８と信号線２７とを経て制御部２６に送られる。
【００３３】
図４（Ａ）に示すように、ランスチューブ８が炉室２内に挿入される前、且つランスチューブ８が回転する前の状態では、信号線１５の余剰分１５ａが巻き取り機構１７の第二リール１９に巻き取られている。また、図４（Ｂ）に示すように、ランスチューブ８が炉室２内に挿入され、且つランスチューブ８が回転し終わった状態では、信号線１５の余剰分１５ａが第一リール１８に巻き取られている。
【００３４】
図４（Ａ）の状態と図４（Ｂ）の状態との間を移行する時は、第一リール１８と第二リール１９とが同期（同調）して回転し、一方のリールから他方のリールに信号線１５の余剰分１５ａがスムーズに巻き替えられる。このため、余剰分１５ａが弛んだり、捩れたりすることが防止される。また、制御部２６から延びる信号線２７が、スリップリング２８を介して信号線１５の末端部と電気的に接続されているため、第二リール１９の回転によって信号線１５，２７が捩れることがない。
【００３５】
以上のように構成された伝熱管温度測定装置１１は、従来から多くのボイラに装備されているスーツブロア６におけるランスチューブ８の先端付近に放射温度計１２を設置したため、放射温度計１２を炉室２内で自由に移動させることができる。したがって、放射温度計１２を移動させる専用の機構類を一切設ける必要がなく、非常に簡素、且つ低コストの構成によって炉室２内に可動式の放射温度計１２を設置し、複数の伝熱管３の温度を個別に測定することができる。
【００３６】
しかも、スーツブロア６のランスチューブ８は、炉室２の内部の全ての伝熱管３を、その全長に亘ってブロー清掃できるように、炉室２内で伝熱管３の配列方向に沿って伸縮するとともに、軸回りに回転もするようになっている。このため、ランスチューブ８の先端付近に設けた非接触式の放射温度計１２を、全ての伝熱管３の一端から他端に向かって指向させることができ、これによって複数の伝熱管３の各々の温度を、その全長に亘って精度良く測定することができる。
【００３７】
さらに、伝熱管３の温度測定を行わない時は、ランスチューブ８を縮めることによって放射温度計１２を炉室２の外に退去させることができる。このため、放射温度計１２が長時間に亘って高温な炉室２内に曝されることがない。したがって、放射温度計１２の耐久性を高めて長期間に亘り精度良く伝熱管３の温度を測定することができる。
【００３８】
しかも、この伝熱管温度測定装置１１は、図３に示すように、ランスチューブ８の炉室２内への挿入ストロークＳおよび回転位置θのデータと、伝熱管３の位置データとを対応させ、ランスチューブ８の挿入ストロークＳおよび回転位置θに基づいて、放射温度計１２による伝熱管３の温度測定位置を取得可能にした。
【００３９】
このため、ランスチューブ８の挿入ストロークＳと回転位置θとから、ランスチューブ８の先端付近に設けられた放射温度計１２が、どの伝熱管３のどの位置の温度を測定しているのかを逐次知ることができる。このため、炉室２内に配設された全ての伝熱管３の温度を、個別に、且つその各々の全長に亘って精度良く、且つ容易に測定することができる。
【００４０】
また、この伝熱管温度測定装置１１は、放射温度計１２から延びる信号線１５を、ランスチューブ８の長手方向に沿ってランスチューブ８の基部まで配線するとともに、ランスチューブ８の基部に、同調して回転する第一リール１８および第二リール１９と、スリップリング２８等を具備して構成された巻き取り機構１７を設けて信号線１５の余剰分１５ａを巻き取るようにしている。したがって、ランスチューブ８が回転するにつれ、放射温度計１２から延びる信号線１５の余剰分１５ａが巻き取り機構１７に巻き取られ、弛むことがない。
【００４１】
しかも、第二リール１９に接続された信号線１５の末端部と、放射温度計１２の制御部２６から延びる信号線２７とがスリップリング２８を介して電気的に接続されているので、第二リールの回転によって信号線１５，２７が捻じれることがない。
【００４２】
このため、放射温度計１２からの信号伝達方式を、無線伝達方式に比べて格段に信頼性の高い信号線（有線）伝達方式としながらも、信号線１５を弛みおよび捻じれ等による損傷から保護し、簡素で安価且つ耐久性の高い構成により、ボイラ１の炉室２内に配設された複数の伝熱管３の温度を測定することができる。
【００４３】
以上説明したように、上記実施形態に係る伝熱管温度測定装置１１およびこれを備えたボイラ１によれば、簡素で安価、且つ耐久性の高い構成により、ボイラ１の炉室２内に配設された複数の伝熱管３の温度を、その全長に亘って精度良く測定することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更や改良を加えることができ、このように変更や改良を加えた実施形態も本発明の権利範囲に含まれるものとする。
【００４５】
例えば、上記実施形態では、スーツブロア６のランスチューブ８が、軸方向への伸縮と、軸回りの回転とを個別に行えるものとして説明したが、例えばボールねじ機構等を用いてランスチューブの伸縮と回転とが常に同期して行われるように構成された「ねじ伸縮式」のスーツブロアにおいても、そのランスチューブの先端付近に放射温度計１２を設けることによって伝熱管３の温度を測定することができる。この場合は、ランスチューブの総合回転角度や、挿入開始からの時間を計測することによって、放射温度計による伝熱管の温度測定位置を取得することができる。
【符号の説明】
【００４６】
１  ボイラ
２  炉室
３  伝熱管
６  スーツブロア
８  ランスチューブ
９  噴射口
１１  伝熱管温度測定装置
１２  放射温度計
１５，２７  信号線
１５ａ  信号線の余剰分
１７  巻き取り機構
１８  第一リール
１９  第二リール
２６  制御部
２８  スリップリング
Ｈ１〜Ｈ７  伝熱管の温度測定位置
Ｓ  ランスチューブの挿入ストローク
θ１〜θ７  ランスチューブの回転位置
【図１】
2015096782.tif 000003
【図２】
2015096782.tif 000004
【図３】
2015096782.tif 000005
【図４】
2015096782.tif 000006