(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体とが交互にセル孔を流通するハニカム構造の蓄熱体を清掃する蓄熱体清掃装置において、
高圧の空気又は不活性ガスからなる蓄熱体清掃用の高圧気体を供給する高圧気体供給源と、
該高圧気体供給源に接続された高圧気体の給送管と、
回転継手を介して前記給送管に接続され、前記蓄熱体の中心軸線と実質的に平行に前記回転継手から延びる第１管体部分を備えた吐出管と、
前記中心軸線と実質的に平行な回転中心軸線を中心に前記第１管体部分を回転可能に支承する軸受とを有し、
前記回転継手、軸受及び吐出管は、燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体とが交互に流通する給排気流路内に配置され、
前記吐出管は、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行に前記第１管体部分から延びる第２管体部分を有し、
該第２管体部分は、前記蓄熱体の低温側開放端面に高圧気体の噴流を吹き付けるための清掃用噴射口と、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行な方向に高圧気体の噴流を噴射する駆動用噴射口とを有し、
前記駆動用噴流の反作用として前記吐出管に作用する推力により、前記第２管体部分の回転軌跡が実質的に前記蓄熱体の開放端面全体をカバーするように前記吐出管を回転せしめることを特徴とする蓄熱体清掃装置。
【請求項２】
前記吐出管は、全体的にＬ形形態又はＴ形形態を有する円形断面の高圧気体流路を形成することを特徴とする請求項１に記載の蓄熱体清掃装置。
【請求項３】
燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体とが交互にセル孔を流通するハニカム構造の蓄熱体を清掃する蓄熱体清掃装置において、
蓄熱体清掃用の高圧気体を供給する高圧気体供給源と、
該高圧気体供給源に接続された高圧気体の給送管と、
回転継手を介して前記給送管に接続された吐出管と、
前記蓄熱体の軸線と実質的に平行な回転中心軸線を中心に前記吐出管を回転可能に支承する軸受とを有し、
前記回転継手、軸受及び吐出管は、燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体のための給排気流路内に配置され、
前記吐出管は、前記蓄熱体の開放端面に高圧気体の噴流を吹き付けるための清掃用噴射口と、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行な方向に高圧気体の噴流を噴射する駆動用噴射口とを有し、
前記吐出管は、前記回転継手から延びる第１管体部分と、該第１管体部分から延び且つ前記清掃用噴射口を備えた第２管体部分と、前記回転中心軸線の方向に該第２管体部分から離間した位置で該第１管体部分から延び且つ前記駆動用噴射口を備えた第３管体部分とを有し、
前記駆動用噴流の反作用として前記吐出管に作用する推力により、前記回転中心軸線を中心に前記吐出管を回転させるようにしたことを特徴とする蓄熱体清掃装置。
【請求項４】
前記第１管体部分は、前記蓄熱体の中心軸線と実質的に平行に前記回転継手から延び、前記第２管体部分は、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行に前記第１管体部分から延び、前記第３管体部分は、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行に前記第１管体部分から延びることを特徴とする請求項３に記載の蓄熱体清掃装置。
【請求項５】
前記第３管体部分の管内領域には、前記推力を調整するための絞り機構が配設されることを特徴とする請求項３又は４に記載の蓄熱体清掃装置。
【請求項６】
燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体とが交互にセル孔を流通するハニカム構造の蓄熱体を清掃する蓄熱体清掃装置において、
蓄熱体清掃用の高圧気体を供給する高圧気体供給源と、
該高圧気体供給源に接続された高圧気体の給送管と、
回転継手を介して前記給送管に接続された吐出管と、
前記蓄熱体の軸線と実質的に平行な回転中心軸線を中心に前記吐出管を回転可能に支承する軸受とを有し、
前記回転継手、軸受及び吐出管は、燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体のための給排気流路内に配置され、
前記吐出管は、前記蓄熱体の開放端面に高圧気体の噴流を吹き付けるための清掃用噴射口と、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行な方向に高圧気体の噴流を噴射する駆動用噴射口とを有し、
複数の蓄熱体に対して前記吐出管が夫々設けられるとともに、リンク機構によって前記吐出管同士が相互連結され、
前記駆動用噴流の反作用として前記吐出管に作用する推力により、前記回転中心軸線を中心に前記吐出管を回転させるようにしたことを特徴とする蓄熱体清掃装置。
【請求項７】
前記清掃用噴射口の噴射圧力および前記吐出管の推力を制御すべく、前記吐出管に供給される高圧気体の流体圧力を制御する制御手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蓄熱体清掃装置。
【請求項８】
前記蓄熱体は、給排気流路に固定されたセラミック製ハニカムからなり、前記吐出管は、前記蓄熱体の低温側開放端面に高圧気体の噴流を吹き付けるように配置されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蓄熱体清掃装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載された蓄熱体清掃装置を用いて、ハニカム構造の蓄熱体を清掃する蓄熱体清掃方法において、
高圧気体供給源の高圧気体を前記給送管に供給して、前記吐出管の清掃用噴射口からハニカム清掃用の高速噴流を前記蓄熱体の開放端面に吹き付けるとともに、前記開放端面と実質的に平行な方向の駆動用噴流を前記吐出管の駆動用噴射口から噴射させ、
前記蓄熱体のセル隔壁に付着したダスト又はスケールをハニカム清掃用の前記高速噴流によって反対側の給排気流路に排出するとともに、前記駆動用噴流の反作用として前記吐出管に作用する推力により、前記吐出管を回転させることを特徴とする蓄熱体清掃方法。
【請求項１０】
燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体とが交互にセル孔を流通するハニカム構造の蓄熱体を清掃する蓄熱体清掃方法において、
燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体のための給排気流路の中に回転継手、軸受及び吐出管を配置し、前記蓄熱体の中心軸線と実質的に平行に延びる前記吐出管の第１管体部分を前記軸受によって支承し、前記中心軸線と実質的に平行な回転中心軸線を中心に前記第１管体部分を回転可能に支持するとともに、前記回転継手を介して前記吐出管を高圧気体の給送管に接続し、
高圧の空気又は不活性ガスからなる高圧気体供給源の高圧気体を前記給送管に供給して、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行に延びる前記吐出管の第２管体部分に配設された清掃用噴射口からハニカム清掃用の高速噴流を前記蓄熱体の低温側開放端面に吹き付けるとともに、前記開放端面と実質的に平行な方向の駆動用噴流を前記吐出管の駆動用噴射口から噴射させ、
前記蓄熱体のセル隔壁に付着したダスト又はスケールをハニカム清掃用の前記高速噴流によって反対側の給排気流路に排出するとともに、前記駆動用噴流の反作用として前記吐出管に作用する推力により、前記吐出管を回転させ、前記第２管体部分の回転軌跡が実質的に前記蓄熱体の開放端面全体をカバーすることにより前記蓄熱体の全域を清掃することを特徴とする蓄熱体清掃方法。
【請求項１１】
前記吐出管に供給される高圧気体の流体圧力を制御することにより、前記清掃用噴射口の噴射圧力と、前記吐出管の推力とを制御することを特徴とする請求項９又は１０に記載の蓄熱体清掃方法。
【請求項１２】
前記高圧気体として高圧の空気又は不活性ガスを使用することを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の蓄熱体清掃方法。
【請求項１３】
前記給排気流路に排出したダスト又はスケールを燃焼システム又は給気流加熱シテスムの燃焼域において燃焼させることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の蓄熱体清掃方法。
【請求項１４】
前記高圧気体を前記駆動用噴射口に供給するための高圧気体流路に圧力調整機構を設け、前記吐出管に作用する推力を調整することを特徴とする請求項９乃至１３のいずれか１項に記載の蓄熱体清掃方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はハニカム型蓄熱体の清掃装置及び清掃方法に関するものであり、より詳細には、燃焼域の燃焼排ガスと燃焼用空気等の被加熱流体とが交互に流通する多数の狭小流路を有するハニカム構造の蓄熱体を清掃するための清掃装置又は清掃方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
廃棄物焼却炉、廃棄物ガス化溶融炉、ボイラー、廃熱回収ボイラー、加熱炉又は石炭ガス化炉等の各種燃焼炉又は燃焼設備の燃焼システムとして、燃焼排ガス及び燃焼用空気が交互に通過するハニカム構造の蓄熱体を用いた蓄熱式交番燃焼システムが知られている（特開平６−２１３５８５号公報、特開２００４−３５４０４１号公報等）。また、水蒸気、窒素ガス等の給気流体を高温に加熱し、反応炉や、固体燃料ガス化設備等に供給する加熱装置において、燃焼排ガス及び給気流体が交互に通過するハニカム構造の蓄熱体を用いた給気流加熱システムが知られている（特開平１０−２４６４２８号公報等）。
【０００３】
このようなハニカム型蓄熱体においては、炉内の燃焼排ガスが狭小流路を定期的に通過するので、燃焼排ガス中のダスト、スケール等がセル隔壁に次第に付着する傾向がある。狭小流路には、燃焼ガスと燃焼用空気等が交互に逆方向に通されるので、セル隔壁に付着したダスト、スケール等は、ある程度は、燃焼用空気等によって除去されるが、多量のダスト、スケール等を含む燃焼排ガスをハニカム型蓄熱体に定期的に通した場合、長時間の運転の後に比較的多量のダスト、スケール等が狭小流路内のセル隔壁に付着することがある。このようなダスト、スケール等が狭小流路内のセル隔壁に多量に付着すると、狭小流路の目詰りの問題が生じる。
【０００４】
このようなハニカムセルの目詰りの問題は、多数のセラミックボールやセラミックペレット等を蓄熱体として用いた交番燃焼システムにおいても同様に発生するが、このような構造の蓄熱体においては、蓄熱体層に振動を与え、或いは、蓄熱体の堆積層を撹拌羽根等によって撹拌することにより、蓄熱体に付着したダスト、スケール等を除去することができる（特開平７−１５８８２５号公報、特開平１１−１３２４４４号公報、特開２００５−２５７２００号公報等）。しかしながら、ハニカム型蓄熱体においては、このような加振又は撹拌等の清掃手段を採用することはできない。
【０００５】
ハニカム型蓄熱体の狭小流路を清掃する技術として、回転式のハニカム型蓄熱体の狭小流路を高圧空気噴流によって清掃するように構成された蓄熱式バーナが、特開２００７−３２７６５９公報に記載されている。この清掃装置は、連続回転する金属製ハニカムの蓄熱体を清掃するためのものであり、蓄熱体の開口端面に隣接して圧縮空気の噴射管を径方向に固定し、回転する蓄熱体の狭小流路に高圧空気噴流を吹き込む構成のものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２１３５８５号公報
【特許文献２】特開２００４−３５４０４１号公報
【特許文献３】特開平１０−２４６４２８号公報
【特許文献４】特開平７−１５８８２５号公報
【特許文献５】特開平１１−１３２４４４号公報
【特許文献６】特開２００５−２５７２００号公報
【特許文献７】特開２００７−３２７６５９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献７に記載されたように、回転式のハニカム型蓄熱体を用いた燃焼シテスムでは、蓄熱体自体が回転するので、高圧空気噴射管は、蓄熱体端面に向かって高圧空気を噴射可能な位置に固定すれば良く、これにより、噴射管は、蓄熱体の回転運動に相応して蓄熱体の全周・全域に高圧空気を吹き付けることができる。
【０００８】
しかし、比較的高温の条件で使用される固定式（静止式）のハニカム型蓄熱体を用いた燃焼システムにおいては、特許文献７の清掃装置のように蓄熱体の回転運動を利用した構成の清掃装置を採用することはできない。
【０００９】
図１１、図１２及び図１３は、固定式のハニカム型蓄熱体に対して高圧空気を噴射することを想定した蓄熱体清掃装置の構成を比較例として示す断面図である。
【００１０】
図１１〜図１３に示す各清掃装置においては、セラミック製ハニカムからなるハニカム型蓄熱体Ｈが、給排気管Ｔ内の所定位置に固定される。燃焼用空気Ａと、炉内領域Ｆの燃焼排ガスＥとが、給排気管Ｔの管内流路Ｐを交互に通過し、従って、燃焼用空気Ａ及び燃焼排ガスＥが蓄熱体Ｈの狭小流路（セル孔）Ｈｃを交互に流通する。燃焼排ガスＥの排熱は蓄熱体Ｈに蓄熱され、蓄熱体Ｈが蓄熱した顕熱は燃焼用空気Ａに放熱され、燃焼用空気Ａは加熱される。
【００１１】
図１１に示す清掃装置においては、蓄熱体Ｈの狭小流路Ｈｃ内に付着したダスト、スケール等を除去するために高圧空気Ｃを蓄熱体Ｈの低温側（炉外側）端面Ｈａに吹き付ける高圧空気噴射ノズルＮが、管内流路Ｐの中央部に配置される。このような清掃装置によって高圧空気Ｃを端面Ｈａの全域に吹き付け、全ての狭小流路Ｈｃを清掃するには、ノズルＮと端面Ｈａとの間の距離Ｌを十分に確保し、高圧空気Ｃの噴流を端面Ｈａの全域に拡散しなければならない。しかし、空気噴流の動圧は、端面Ｈａに到達するまでに低下するので、狭小流路Ｈｃをエアパージ可能な高圧・高速の空気流を確保し難い。殊に、燃焼排ガスＥに含まれるダスト、スケール等は高温側（炉内側）端面Ｈｂに近い狭小流路Ｈｃのセル隔壁に付着する傾向があるので、狭小流路Ｈｃを吹き抜ける空気流を確保し難い構造の清掃装置（図１１）では、蓄熱体Ｈを十分に清掃することはできない。
【００１２】
これに対し、図１２に示す如く、多数の高圧空気噴射ノズルＮを端面Ｈａに近接して固定し、多数のノズルＮから端面Ｈａの全域に高圧空気を吹き付けるように清掃装置を構成することが考えられる。しかし、このような構成の清掃装置では、高圧空気供給路を有する多数のノズル支持体Ｎａが管内流路Ｐに配置されるので、空気流又はガス流本来の流れが妨げられ、従って、給気流及び排気流の圧力損失が増大する結果、給気ファン又はブロワや、排気ファン又はブロワの送風負荷が増大する。
【００１３】
このような問題を解消すべく、図１３に示すように高圧空気噴射ノズルＮを端面Ｈａに近接して配置し、高圧空気供給路を有するノズル支持体Ｎａを移動させて、ノズルＮを端面Ｈａの全域に移動させるようにした清掃装置の構成を想定し得る。このような清掃装置によれば、ノズルＮによって端面Ｈａの全域に高圧空気を順次吹き付け、狭小流路Ｈｃをエアパージして狭小流路Ｈｃ内のダスト、スケール等を確実に除去し得るかもしれない。しかしながら、ノズルＮ及びノズル支持体Ｎａを移動させる駆動機構を高温の給排気管Ｔ内に設置することは、実務的に極めて困難である。
【００１４】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、給気流及び排気流の圧力損失を実質的に増大させることなく、しかも、機械的駆動機構を給排気流路内に配設することなく、固定式ハニカム型蓄熱体のセル孔をエアパージし、セル孔内のダスト、スケール等を除去することができるハニカム型蓄熱体の清掃装置及び清掃方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記目的を達成すべく、本発明は、燃焼排ガス(E)と燃焼用空気又は給気流体(A)とが交互にセル孔(Hc)を流通するハニカム構造の蓄熱体(H)を清掃する蓄熱体清掃装置(1)において、
高圧の空気又は不活性ガスからなる蓄熱体清掃用の高圧気体を供給する高圧気体供給源(2)と、
該高圧気体供給源に接続された高圧気体の給送管(3)と、
回転継手(4)を介して前記給送管に接続され、前記蓄熱体の中心軸線と実質的に平行に前記回転継手から延びる第１管体部分を備えた吐出管(5)と、
前記中心軸線と実質的に平行な回転中心軸線(X)を中心に前記第１管体部分を回転可能に支承する軸受(6)とを有し、
前記回転継手、軸受及び吐出管は、燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体とが交互に流通する給排気流路(P)内に配置され、
前記吐出管は、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行に前記第１管体部分(5a)から延びる第２管体部分(5b)を有し、
該第２管体部分は、前記蓄熱体の低温側開放端面(Ha)に高圧気体の噴流(J)を吹き付けるための清掃用噴射口(7)と、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行な方向に高圧気体の噴流(G)を噴射する駆動用噴射口(8)とを有し、
前記駆動用噴流の反作用として前記吐出管に作用する推力（推進力）により、前記第２管体部分の回転軌跡が実質的に前記蓄熱体の開放端面全体をカバーするように前記吐出管を回転せしめることを特徴とする蓄熱体清掃装置を提供する。
【００１６】
本発明は又、上記構成の蓄熱体清掃装置を用いて、ハニカム構造の蓄熱体を清掃する蓄熱体清掃方法において、
高圧気体供給源の高圧気体を前記給送管に供給して、前記吐出管の清掃用噴射口からハニカム清掃用の高速噴流を前記蓄熱体の開放端面に吹き付けるとともに、前記開放端面と実質的に平行な方向の駆動用噴流を前記吐出管の駆動用噴射口から噴射させ、
前記蓄熱体のセル隔壁に付着したダスト又はスケールをハニカム清掃用の前記高速噴流によって反対側の給排気流路に排出するとともに、前記駆動用噴流の反作用として前記吐出管に作用する推力により、前記吐出管を回転させることを特徴とする蓄熱体清掃方法を提供する。
【００１７】
本発明の上記構成によれば、給気流及び排気流は、比較的小径又は小断面寸法の吐出管、回転継手及び軸受によって局部的に流れを妨げられるにすぎず、しかも、吐出管を回転させる推力は駆動用噴流によって得られるので、機械的駆動機構を給排気流路内に配設することを要しない。従って、給気流及び排気流の圧力損失を実質的に増大させることなく、しかも、機械的駆動機構を給排気流路内に配設することなく、清掃装置を給排気流路に設けることができる。また、ハニカム清掃用の高速噴流は、ハニカム型蓄熱体のセル孔をエアパージし、セル孔内のダスト、スケール等をセル孔から強制的に排出するので、セル孔内のダスト、スケール等を確実に除去することができる。
【００１８】
本発明は又、燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体とが交互にセル孔を流通するハニカム構造の蓄熱体を清掃する蓄熱体清掃装置において、
蓄熱体清掃用の高圧気体を供給する高圧気体供給源と、
該高圧気体供給源に接続された高圧気体の給送管と、
回転継手を介して前記給送管に接続された吐出管と、
前記蓄熱体の軸線と実質的に平行な回転中心軸線を中心に前記吐出管を回転可能に支承する軸受とを有し、
前記回転継手、軸受及び吐出管は、燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体のための給排気流路内に配置され、
前記吐出管は、前記蓄熱体の開放端面に高圧気体の噴流を吹き付けるための清掃用噴射口と、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行な方向に高圧気体の噴流を噴射する駆動用噴射口とを有し、
前記吐出管は、前記回転継手から延びる第１管体部分(5a)と、該第１管体部分から延び且つ前記清掃用噴射口を備えた第２管体部分(5b)と、前記回転中心軸線の方向に該第２管体部分から離間した位置で該第１管体部分から延び且つ前記駆動用噴射口を備えた第３管体部分(5d)とを有し、
前記駆動用噴流の反作用として前記吐出管に作用する推力により、前記回転中心軸線を中心に前記吐出管を回転させるようにしたことを特徴とする蓄熱体清掃装置を提供する。
好適には、第３管体部分の管内領域には、絞り機構が配設される。高圧気体を駆動用噴射口に供給するための第３管体部分の流路に絞り機構（圧力調整機構）を設けることにより、吐出管に作用する推力を調整することができる。
本発明は更に、燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体とが交互にセル孔を流通するハニカム構造の蓄熱体を清掃する蓄熱体清掃装置において、
蓄熱体清掃用の高圧気体を供給する高圧気体供給源と、
該高圧気体供給源に接続された高圧気体の給送管と、
回転継手を介して前記給送管に接続された吐出管と、
前記蓄熱体の軸線と実質的に平行な回転中心軸線を中心に前記吐出管を回転可能に支承する軸受とを有し、
前記回転継手、軸受及び吐出管は、燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体のための給排気流路内に配置され、
前記吐出管は、前記蓄熱体の開放端面に高圧気体の噴流を吹き付けるための清掃用噴射口と、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行な方向に高圧気体の噴流を噴射する駆動用噴射口とを有し、
複数の蓄熱体に対して前記吐出管が夫々設けられるとともに、リンク機構(9)によって前記吐出管同士が相互連結され、
前記駆動用噴流の反作用として前記吐出管に作用する推力により、前記回転中心軸線を中心に前記吐出管を回転させるようにしたことを特徴とする蓄熱体清掃装置を提供する。
他の観点より、本発明は、燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体とが交互にセル孔を流通するハニカム構造の蓄熱体を清掃する蓄熱体清掃方法において、
燃焼排ガスと燃焼用空気又は給気流体のための給排気流路の中に回転継手、軸受及び吐出管を配置し、前記蓄熱体の中心軸線と実質的に平行に延びる前記吐出管の第１管体部分を前記軸受によって支承し、前記中心軸線と実質的に平行な回転中心軸線を中心に前記第１管体部分を回転可能に支持するとともに、前記回転継手を介して前記吐出管を高圧気体の給送管に接続し、
高圧の空気又は不活性ガスからなる高圧気体供給源の高圧気体を前記給送管に供給して、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行に延びる前記吐出管の第２管体部分に配設された清掃用噴射口からハニカム清掃用の高速噴流を前記蓄熱体の低温側開放端面に吹き付けるとともに、前記開放端面と実質的に平行な方向の駆動用噴流を前記吐出管の駆動用噴射口から噴射させ、
前記蓄熱体のセル隔壁に付着したダスト又はスケールをハニカム清掃用の前記高速噴流によって反対側の給排気流路に排出するとともに、前記駆動用噴流の反作用として前記吐出管に作用する推力により、前記吐出管を回転させ、前記第２管体部分の回転軌跡が実質的に前記蓄熱体の開放端面全体をカバーすることにより前記蓄熱体の全域を清掃することを特徴とする蓄熱体清掃方法を提供する。
好ましくは、第１管体部分は、蓄熱体の中心軸線と実質的に平行に前記回転継手から延び、第２管体部分は、蓄熱体の開放端面と実質的に平行に第１管体部分から延び、第３管体部分は、第２管体部分の上方域において、前記蓄熱体の開放端面と実質的に平行に前記第１管体部分から延びる。
【００１９】
更に好ましくは、清掃装置は、上記清掃用噴射口の噴射圧力と、上記吐出管の推力とを制御すべく、吐出管に供給される高圧気体の流体圧力を制御する制御手段を備える。清掃用噴射口の噴射圧力および吐出管の推力は、高圧気体の流体圧力の制御により制御される。所望により、清掃装置は、高圧気体を定期的に給送管に供給し、或いは、燃焼システム又は給気流加熱システムの運転と関連して高圧気体を吐出管に供給するための制御装置を有する。
【００２０】
好適には、上記蓄熱体は、給排気流路に固定されたセラミック製ハニカムからなり、上記吐出管は、蓄熱体の低温側開放端面(Ha)に高圧気体の噴流を吹き付けるように配置される。好ましくは、高圧気体として高圧の空気又は不活性ガスが使用され、高温側給排気流路に排出したダスト又はスケールは、燃焼システム又は給気流加熱システムの燃焼域において燃焼する。所望により、高い耐熱性を有する吐出管、継手及び軸受を用い、蓄熱体の高温側開放端面に高圧気体の噴流を吹き付けるように吐出管、継手及び軸受を配置することも可能である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の清掃装置及び清掃方法によれば、給気流及び排気流の圧力損失を実質的に増大させることなく、しかも、機械的駆動機構を給排気流路内に配設することなく、固定式ハニカム型蓄熱体のセル孔をエアパージし、セル孔内のダスト、スケール等を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明に係る清掃装置を備えた蓄熱式交番燃焼システムの給排気系の構成を概略的に示す縦断面図、Ｉ−Ｉ線断面図及び斜視図である。
【図２】図２は、図１に示す圧縮空気給送管の正面図、底面図、側面図、II−II線断面図及びIII−III線断面図である。
【図３】図３は、清掃装置の変形例を示す縦断面図、IV−IV線断面図及び斜視図である。
【図４】図４は、清掃装置の更なる変形例を示す縦断面図及びＶ−Ｖ線断面図である。
【図５】図５は、図４に示す清掃装置を備えた蓄熱式交番燃焼システムの構成を示す縦断面図及び部分拡大断面図である。
【図６】図６は、図５に示す燃焼システムを燃焼モード切換後の状態で示す縦断面図である。
【図７】図７は、図５のVI−VI線における拡大断面図である。
【図８】図８は、清掃装置の更に他の変形例を示す斜視図である。
【図９】図９は、図８に示す吐出管の斜視図である。
【図１０】図１０は、図８に示す吐出管の部分縦断面図である。
【図１１】図１１は、比較例に係る清掃装置の構成を示す縦断面図及びXI−XI線断面図である。
【図１２】図１２は、他の比較例に係る清掃装置の構成を示す縦断面図及びXII−XII線断面図である。
【図１３】図１３は、更に他の比較例に係る清掃装置の構成を示す縦断面図及びXIII−XIII線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施例について詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本発明に係る清掃装置を備えた蓄熱式交番燃焼システムの給排気系の構成を概略的に示す縦断面図、Ｉ−Ｉ線断面図及び斜視図である。図２は、図１に示す圧縮空気吐出管の正面図、底面図、側面図、II−II線断面図及びIII−III線断面図である。
【００２５】
蓄熱体Ｈは、燃焼排ガスＥ及び燃焼用空気Ａが交互に流通する円筒形ハニカム構造のセラミック製蓄熱体からなり、給排気管Ｔの管内流路Ｐに配置される。給気ファン又は給気ブロワによって圧送された燃焼用空気Ａ（実線矢印で示す）が給排気管Ｔの管内流路Ｐに給送され、燃焼炉の炉内領域Ｆ、或いは、燃焼炉のバーナ等に供給される。燃焼用空気Ａは、蓄熱体Ｈの給気側（低温側）端面Ｈａから狭小流路Ｈｃ（ハニカムセル）内に流入し、蓄熱体Ｈのセル隔壁に伝熱接触して蓄熱体Ｈの熱を受熱する。セル隔壁との熱交換により昇温した燃焼用空気Ａは、蓄熱体Ｈの炉側（高温側）端面Ｈｂから流出し、炉内領域Ｆ等に供給される。
【００２６】
燃焼用空気Ａの供給停止時には、炉内領域Ｆの燃焼排ガスＥ（破線矢印で示す）が管内流路Ｐから排気される。燃焼排ガスＥは、蓄熱体Ｈの炉側端面Ｈｂから狭小流路Ｈｃ内に流入し、蓄熱体Ｈのセル隔壁に伝熱接触して蓄熱体Ｈを加熱する。セル隔壁との熱交換により降温した燃焼排ガスＥは、蓄熱体Ｈの給気側端面Ｈａから流出し、系外に排気される。
【００２７】
燃焼用空気Ａを炉内領域Ｆ等に給送する給気モードと、燃焼排ガスＥを排気する排気モードとは、所定の時間間隔（例えば、３０秒間隔）で交互に切り換えられる。燃焼排ガスＥに含まれるダスト、スケール等は狭小流路Ｈｃ内のセル隔壁に付着するが、逆方向に狭小流路Ｈｃを流通する燃焼用空気Ａによって、ある程度は、除去される。しかし、燃焼排ガスＥが多量のダスト、スケール等を含有する場合には、長時間の運転により、ダスト、スケール等が比較的多量にセル隔壁に付着する状態が生じ易い。
【００２８】
図１に示す燃焼システムの給排気系は、このようにしてセル隔壁に付着したダスト、スケール等を除去するための清掃装置１を備える。清掃装置１は、空気圧縮機２、圧縮空気給送管３、回転継手４、圧縮空気吐出管５及び軸受６からなり、蓄熱体Ｈの給気側端面Ｈａに高圧空気噴流Ｊを吹き付けるように構成される。
【００２９】
空気圧縮機２に接続された圧縮空気給送管３は、蓄熱体Ｈの給気側（低温側）において給排気管Ｔの管壁を貫通して管内流路Ｐに径方向に延入する。給送管３は、給排気管Ｔの中心軸線Ｘにおいて下方に屈曲して中心軸線Ｘ方向に延びる。給送管３の端部は、回転継手４を介して圧縮空気吐出管５に接続される。回転継手４は、中心軸線Ｘを中心に相対回転可能に給送管３及び吐出管５を相互連結する。
【００３０】
吐出管５は、軸受６によって回転自在に支承される。軸受６は、ブラケット等の支持部材（図示せず）によって給排気管Ｔの管壁等に固定される。吐出管５は、中心軸線Ｘに沿って下方に延び、水平に屈曲して径方向に延び、給排気管Ｔの内周壁面の近傍で終端する。図２（Ｃ）に示す如く、吐出管５の終端部は、閉塞板５ｃによって閉塞する。
【００３１】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、吐出管５は全体的にＬ形形態を有し、連続する円形断面のＬ形流路を吐出管５の管内に形成する。吐出管５の管壁には、複数の圧縮空気噴射口７が所定間隔を隔てて穿設される。噴射口７は、吐出管５の下面最下部において蓄熱体Ｈの径方向に整列する。各噴射口７は、蓄熱体Ｈの給気側端面Ｈａ（図２（Ａ）、図２（Ｄ）及び図２（Ｅ）に仮想線で示す）に対向し、給気側端面Ｈａに向かって高速の空気噴流Ｊを噴射する。空気噴流Ｊは、狭小流路Ｈｃ内を吹き抜け、炉側端面Ｈｂから蓄熱体Ｈの炉側に流出する。セル隔壁に付着したダスト、スケール等は、空気噴流Ｊによって炉側に排出される。
【００３２】
図２（Ａ）及び図２（Ｅ）に示すように、駆動用噴射口８が吐出管５の先端部側面に開口する。噴射口８は、給気側端面Ｈａの外周部近傍において給気側端面Ｈａと平行な高速の空気噴流Ｇを噴射する。空気噴流Ｇは、給気側端面Ｈａの外周部において蓄熱体Ｈの周方向又は接線方向に噴出する。空気噴流Ｇと反対の方向（矢印Ｒ方向）に吐出管５を移動させる推力（推進力）が、空気噴流Ｇの反作用として吐出管５に働き、吐出管５は、中心軸線Ｘを中心に矢印Ｒ方向に回転する。なお、噴射口７、８は、吐出管５の管壁から外方に若干突出するノズル形態に形成しても良い。
【００３３】
図３は、清掃装置１の変形例を示す縦断面図、IV−IV線断面図及び斜視図である。
【００３４】
図３に示す清掃装置１は、全体的にＴ形形態を有する吐出管５を備える。吐出管５は、連続する円形断面のＴ形流路を吐出管５の管内に形成する。吐出管５は、軸受６によって回転自在に支承された鉛直部分５ａと、鉛直部分５ａの下端部から水平に径方向に延びる一対の水平部分５ｂとを有する。水平部分５ｂは、直径方向に整列する。図１及び図２に示す吐出管５と同様、複数の圧縮空気噴射口７が水平部分５ｂの管壁に所定間隔を隔てて穿設される。噴射口７は、水平部分５ｂの下面最下部において蓄熱体Ｈの径方向に整列する。各噴射口７は、蓄熱体Ｈの給気側端面Ｈａに対向し、給気側端面Ｈａに対して高速の空気噴流Ｊを噴射し、空気噴流Ｊは、狭小流路Ｈｃを吹き抜け、セル隔壁に付着したダスト、スケール等を炉側に排出する。
【００３５】
図１及び図２に示す吐出管５と同様、駆動用噴射口８が各水平部分５ｂの先端部側面に開口する。一対の噴射口８は、中心軸線Ｘに対して点対称の位置に配置され、各噴射口８は、給気側端面Ｈａの外周部近傍において蓄熱体Ｈの給気側端面Ｈａと平行な高速空気噴流Ｇを噴射する。空気噴流Ｇは、給気側端面Ｈａの外周部において蓄熱体Ｈの周方向又は接線方向に噴出する。吐出管５を矢印Ｒ方向に回転させる推力が、空気噴流Ｇの反作用として吐出管５に作用するので、吐出管５は、中心軸線Ｘを中心に矢印Ｒ方向に回転する。
【００３６】
所望により、鉛直部分５ａの下端部に対して３本以上の水平部分５ｂを放射状に配置しても良い。なお、前述の各実施例では、回動する水平部分５ｂの軌跡は、給気側端面Ｈａの円形領域全体をカバーする。即ち、円形の開口端面を有する蓄熱体Ｈにおいては、中心軸線Ｘから水平部分５ｂの先端部までの寸法を蓄熱体Ｈの半径と同一又は同等に設定することより、蓄熱体Ｈの全域を清掃することができる。しかしながら、方形又は矩形の開口端面を有する蓄熱体を清掃する清掃装置においては、水平部分５ｂの先端部の軌跡が蓄熱体の開口端面を完全に包含するように、水平部分５ｂの長さを対角線相当長に設定することが望ましい。
【００３７】
図４は、清掃装置１の更なる変形例を示す縦断面図及びＶ−Ｖ線断面図である。図４には、複数の蓄熱体Ｈを給排気管Ｔの管内流路Ｐ内に並列に配置した燃焼システムの給排気系が示されている。
【００３８】
図４に示す清掃装置１は、図１及び図２に示すＬ形形態の吐出管５を各蓄熱体Ｈに相応して並列に配置した構成を有する。各吐出管５は、回転継手４を介して圧縮空気給送管３の分岐管３ａ、３ｂに連結されており、噴射口７から蓄熱体Ｈの給気側端面Ｈａに向かって高速の空気噴流Ｊを噴射して、セル隔壁に付着したダスト、スケール等を炉側に排出する。
【００３９】
前述の実施例と同じく、駆動用噴射口８の高速空気噴流Ｇによって各吐出管５を矢印Ｒ方向に回転させる推力が得られる。図４に示す清掃装置１は更に、各吐出管５の回転運動を同期させるリンク機構９を有する。リンク機構９は、各吐出管５の先端部下面に設けられた関節連結部９ｂと、関節連結部９ｂに連結された直線リンク部材９ａとを有する。左右の吐出管５は、直線リンク部材９ａによって相互連結される。このような構成によれば、各吐出管５を同期作動し得るのみならず、各吐出管５の推力を相互に補償し、或いは、平準化することができる。
【００４０】
図５は、図４に示す清掃装置１を備えた蓄熱式交番燃焼システムの構成を示す縦断面図である。図６は、図５に示す燃焼システムを燃焼モード切換後の状態で示す縦断面図である。図７は、図５のVI−VI線における断面図である。
【００４１】
図５に示す燃焼システムは、炉壁１１を貫通するバーナ装置１２と、バーナ装置１２の両側に配置された第１及び第２給排気系２０、３０とを有する。炉壁１１を構成するバーナ部の耐火部材１３には、バーナ装置１２のバーナタイル１４が配設される。第１及び第２給排気系２０、３０の蓄熱体ユニット２１、３１が、バーナ装置１２の両側で耐火部材１３を貫通する。
【００４２】
蓄熱体ユニット２１、３１は夫々、一対の蓄熱体Ｈと、各蓄熱体Ｈを支持する支持管２２、３２を有する。支持管２２、３２のフランジ部が、炉外側に配置された金属支持板１５に固定される。支持管２２、３２は、炉内領域Ｆに向かって延び、炉内領域Ｆに開口する。支持管２２、３２の炉外側端部には、清掃装置１のケーシング２３、３３が連結される。給気制御弁２５、３５及び排気制御弁２６、３６を備えた給排気管Ｔが、ケーシング２３、３３に連結される。更に、給気管２７、３７及び排気管２８、３８が給排気管Ｔに接続される。給排気管Ｔの管内流路Ｐは、給気制御弁２５、３５及び排気制御弁２６、３６を介して給気管２７、３７及び排気管２８、３８の管内流路に夫々連通する。
【００４３】
図５に示す燃焼システムの運転状態においては、給気制御弁２５及び排気制御弁３６は開放し、給気制御弁３５及び排気制御弁２６は閉鎖しており、従って、第１給排気系２０は、給気モードの状態であり、第２給排気系３０は、排気モードの状態である。この運転状態では、蓄熱体ユニット２１によって予熱された燃焼用空気Ａが炉内領域（燃焼領域）Ｆに給送され、炉内領域Ｆの燃焼排ガスが蓄熱体ユニット３１を介して排気される。
【００４４】
燃焼システムは、図５に示す運転状態を所定時間（例えば、３０秒）実行した後、図６に示すように給気制御弁３５及び排気制御弁２６を開放し、給気制御弁２５及び排気制御弁３６を閉鎖し、これにより、第１給排気系２０を排気モードに切り換え、第２給排気系３０を給気モードに切り換える。この運転状態では、蓄熱体ユニット３１によって予熱された燃焼用空気Ａが炉内領域Ｆに給送され、炉内領域Ｆの燃焼排ガスが蓄熱体ユニット２１を介して排気される。
【００４５】
図５及び図６に示す各運転状態を所定の時間間隔（例えば、３０秒間隔）で交互に実行する蓄熱式交番燃焼運転が完了し、燃焼システムの作動が停止すると、ケーシング２３、３３内の清掃装置１が作動される。清掃装置１の制御は、圧縮空気給送管３に供給される高圧空気（圧縮空気）の制御のみによって実施される。即ち、空気圧縮機２から給送管３に高圧空気が供給されると、吐出管５の各噴射口７（図２）は、蓄熱体Ｈの給気側端面Ｈａに対して高速の空気噴流Ｊを噴射し、狭小流路Ｈｃを吹き抜ける空気噴流Ｊによってセル孔内のダスト、スケール等を炉内領域Ｆに排出する。同時に、吐出管５の駆動用噴射口８（図２）が高速空気噴流Ｇを噴射し、吐出管５は矢印Ｒ方向に回転する。隣接する吐出管５は、リンク機構９によって相互連結されているので、同期作動する。かくして、蓄熱体Ｈのセル孔は、全域に亘って空気噴流Ｊにより清掃される。空気圧縮機２の作動を停止し、或いは、給送管３の制御弁（図示せず）を閉鎖して高圧空気の供給を停止すると、空気噴流Ｊ、Ｇの噴射が停止し、清掃装置１は、清掃動作を終了する。
【００４６】
なお、清掃装置１は、空気噴流Ｊ、Ｇの噴射圧力を制御する制御装置（図示せず）を有する。制御装置は、空気圧縮機２の作動を制御するとともに、給送管３に介装された電磁弁及び圧力調整弁等の制御弁（図示せず）を制御し、吐出管５に対する高圧空気の供給又は供給停止や、吐出管５に供給される高圧気体の流体圧力を制御する。燃焼システムの作動が定期的に停止する場合、清掃装置１は、制御装置の制御下に清掃運転を定期的に実行する。燃焼システムの作動が燃焼運転工程等に相応して不定期に停止する場合、制御装置は、燃焼システムの運転状態と関連して清掃装置１の清掃運転を実行する。
【００４７】
図８は、清掃装置１の更に他の変形例を示す斜視図であり、図９及び図１０は、図８に示す吐出管５の斜視図及び部分縦断面図である。
【００４８】
図８〜図１０に示す清掃装置１は、図３に示す吐出管と同様、鉛直部分５ａの下端部から水平に径方向に延びる一対の第１水平部分５ｂを有し、複数の圧縮空気噴射口７が第１水平部分５ｂの管壁に所定間隔を隔てて穿設される。第１水平部分５ｂの上方には、一対の第２水平部分５ｄが配置される。駆動用噴射口８は、各第２水平部分５ｄの先端部側面に穿設される。
【００４９】
本例においては、第２水平部分５ｄは、第１水平部分５ｂに対して９０度の角度間隔を隔てて配置され、従って、第１及び第２水平部分５ｂ、５ｄは、平面視において９０度の角度間隔を隔てて等間隔に配置される。所望により、単一の水平部分５ｂと単一の水平部分５ｄとを吐出管５に設け、或いは、３本以上の水平部分５ｂと３本以上の水平部分５ｄとを吐出管５に配設しても良い。圧縮空気噴射口７を備えた管体（第１水平部分５ｂ）と、駆動用噴射口８を備えた管体（第２水平部分５ｄ）とを別体に分離形成することにより、駆動用噴射口８によって得られる吐出管５の推力を比較的容易に調整又は調節することが可能となる。
【００５０】
図１０に示す如く、第２水平部分５ｄの管内領域は、鉛直部分５ａの管内領域と連通する。絞り流路５１を備えた調整用絞り機構又はオリフィス部材５０が、第２水平部分５ｄの管内領域に配設される。第２水平部分５ｄの管内領域に供給された高圧空気Ｃは、絞り流路５１を介して駆動用噴射口８に供給される。絞り流路５１は、吐出管５を回転させる推力を調整する推力調整手段として機能する。
【００５１】
以上、本発明の好適な実施例について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能である。
【００５２】
例えば、圧縮空気給送管及び圧縮空気吐出管として、円形断面の管体のみならず、矩形断面又は多角形断面の管体を用いても良い。
【００５３】
また、上記実施例は、蓄熱体のセル孔（ハニカムセル）を鉛直方向に配向した給排気系に関するものであるが、蓄熱体のセル孔を水平方向又は傾斜方向に配向した給排気系に対して本発明の清掃装置を配設することも可能である。
【００５４】
更に、上記実施例は、バーナ装置外に蓄熱体を配置した燃焼システムに関するものであるが、バーナ装置内に蓄熱体を配置し又は組み込んだ燃焼システムにおいて本発明の清掃装置を用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、蓄熱式交番燃焼システムや、給気流加熱システムに設けられた固定式ハニカム型蓄熱体を清掃するための清掃装置及び清掃方法に好ましく適用される。本発明の清掃装置及び清掃方法によれば、給気流及び排気流の圧力損失を実質的に増大させることなく、しかも、機械的駆動機構を給排気流路内に配設することなく、固定式ハニカム型蓄熱体のセル孔をエアパージし、セル孔内のダスト、スケール等を除去することができるので、その実用的価値は顕著である。
【符号の説明】
【００５６】
１  清掃装置
２  空気圧縮機
３  圧縮空気給送管
４  回転継手
５  圧縮空気吐出管
６  軸受
７  圧縮空気噴射口（清掃用噴射口）
８  駆動用噴射口
９  リンク機構
Ｈ  蓄熱体
Ｈａ  給気側端面（低温側端面）
Ｈｂ  炉側端面（高温側端面）
Ｈｃ  狭小流路（ハニカムセル）
Ｐ  管内流路
Ｔ  給排気管
Ｆ  炉内領域
Ａ  燃焼用空気
Ｅ  燃焼排ガス
【図１】
0005734767.tif 000002
【図２】
0005734767.tif 000003
【図３】
0005734767.tif 000004
【図４】
0005734767.tif 000005
【図５】
0005734767.tif 000006
【図６】
0005734767.tif 000007
【図７】
0005734767.tif 000008
【図８】
0005734767.tif 000009
【図９】
0005734767.tif 000010
【図１０】
0005734767.tif 000011
【図１１】
0005734767.tif 000012
【図１２】
0005734767.tif 000013
【図１３】
0005734767.tif 000014