(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラの熱交換器のファウリングを検出する方法であって、
スートブロワエレメントの第１のノズルおよび第２のノズルから第１の加圧流体スプレーおよび第２の加圧流体スプレーを放出するステップと、
前記熱交換器に対するまたは前記熱交換器上の１つ以上の実質的堆積に対する、前記第１の加圧流体スプレーおよび前記第２の加圧流体スプレーの一方または両方の衝撃によって生じる１つ以上の反力であり、前記第１の加圧流体スプレーおよび前記第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通して前記スートブロワエレメントに戻る１つ以上の反力を示す値を生成するステップと、
前記値に基づいて、ファウリングを示す実質的堆積が前記熱交換器上にある時を判定するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記第１の加圧流体スプレーおよび前記第２の加圧流体スプレーのそれぞれは、蒸気の亜音速流れを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上の反力は、前記スートブロワエレメントにかかる１つ以上のねじり力を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
生成された前記値は、検出値を検出するために前記スートブロワエレメント上に配置されたひずみゲージ検出素子からの前記検出値に基づく、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
基準位置に対する前記第１のノズルおよび前記第２のノズルの直線位置を判定するステップと、
基準方位に対する前記第１のノズルおよび前記第２のノズルのうちの少なくとも１つの回転方位を判定するステップと、
前記値ならびに前記第１のノズルおよび前記第２のノズルの前記直線位置および前記回転方位に基づいて１つ以上の実質的堆積が熱交換器表面上にあるかどうかを判定するステップと、
前記１つ以上の実質的堆積が前記熱交換器上にあると判定された場合、前記第１のノズルおよび前記第２のノズルの前記直線位置および前記回転方位に基づいて、前記熱交換器上の前記１つ以上の実質的堆積の位置を判定するステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１のノズルおよび前記第２のノズルの前記直線位置および前記回転方位を判定する前記ステップは、開始時間から経過した期間に基づく、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第１の原位置から第２の最大位置まで、前記熱交換器の複数のプラテンに対して実質的に垂直な方向に、前記スートブロワエレメントを動かすステップと、
前記スートブロワエレメントを前記スートブロワエレメントの長手方向軸線を中心として回転させるステップと、
前記ボイラ内における複数の異なるスートブロワエレメントの配置を規定するステップであって、それぞれが、前記第１の原位置と前記第２の最大位置との間の対応する直線位置と、前記スートブロワエレメントの回転方位とによって規定される、ステップと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
ボイラ運転中、前記ボイラ内における前記複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、その特定の配置にある時に前記スートブロワエレメントが放出した前記第１の加圧流体スプレーおよび前記第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通して前記スートブロワエレメントに戻る前記１つ以上の反力を示すそれぞれの値を生成するステップを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記スートブロワエレメントに関して、少なくとも１つの実質的堆積が、前記複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれに対応する少なくとも１つの熱交換器の位置にあるかどうかを示すマップを構築するステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、それぞれのベースライン値を測定するステップであって、前記ベースライン値の各々は、その特定の配置においてファウリングが存在しないことを示す、ステップを含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記ベースライン値の各々を測定している間に前記スートブロワエレメントを移動し、前記スートブロワエレメントを回転させる速さは、ボイラ運転中、前記１つ以上の反力を示す前記それぞれの値を生成する場合に前記スートブロワエレメントを移動し、前記スートブロワエレメントを回転させる速さと実質的に同じである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、
少なくとも１つの実質的堆積が、ボイラ運転中に生成された前記それぞれの値とその特定の配置と関連する前記それぞれのベースライン値との間の比較に基づいて、その特定のスートブロワエレメントの配置に対応する前記熱交換器の２つの可能性のある位置のうちの少なくとも１つにある時を判定するステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記スートブロワエレメントが移動し回転すると、複数の異なるタイムインスタンスのそれぞれにおいて、その特定のタイムインスタンスに関し、前記第１の加圧流体スプレーおよび前記第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通して前記スートブロワエレメントにかかる前記１つ以上の反力を示すそれぞれの値を生成するステップと、
前記複数の異なるタイムインスタンスのそれぞれを、複数の前記スートブロワエレメントの配置のうちの対応する１つに関連付けるステップと
を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、それぞれのベースライン値を測定するステップであって、前記ベースライン値の各々は、その特定の配置においてファウリングが存在しないことを示す、ステップを含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
ボイラ運転中における生成された複数の値と複数のベースライン値とをそれぞれの第１の周波数領域データセットおよび第２の周波数領域データセットに変換するステップを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の周波数領域データセットおよび前記第２の周波数領域データセットの両方に関して特定された周波数帯の前記周波数領域データを、対応する第１の時間領域データセットおよび第２の時間領域データセットに変換するステップであって、前記第１の時間領域データセットおよび前記第２の時間領域データセットの各エレメントは、前記複数の異なるタイムインスタンスのうちの関連する１つと関連する振幅値とによって規定される、ステップである、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の時間領域データセットの各エレメントは、前記第２の時間領域データセットにおけるそれぞれの対応するエレメントと関連付けられる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の時間領域データセットおよび前記第２の時間領域データセットの対応するエレメントの各対に関し、
前記第１の時間領域データセットの前記エレメントの前記関連する振幅値と前記第２の時間領域データセットの前記対応するエレメントとの間の比較に基づいて、１つ以上の実質的堆積が前記熱交換器上にある時を判定するステップ
を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
ボイラの熱交換器のファウリングを検出する方法であって、
スートブロワエレメントのノズルから加圧流体スプレーを放出するステップと、
前記熱交換器の表面に対するまたは前記熱交換器の表面上の実質的堆積に対する、前記加圧流体スプレーの衝撃によって生じる反力であり、前記加圧流体スプレーを通して前記スートブロワエレメントに戻る反力を示す値を生成するステップと、
前記反力を示す前記値に基づいて、ファウリングを示す実質的堆積が前記熱交換器の前記表面上にある時を判定するステップと、
を含む、方法。
【請求項２０】
第１のノズルおよび第２のノズルから第１の加圧流体スプレーおよび第２の加圧流体スプレーを放出するスートブロワエレメントでボイラの熱交換器のファウリングを検出するためのシステムであって、
前記熱交換器に対するまたは前記熱交換器上の１つ以上の実質的堆積に対する、前記第１の加圧流体スプレーおよび第２の加圧流体スプレーの一方または両方の衝撃によって生じる1つ以上の反力であり、前記第１の加圧流体スプレーおよび前記第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通して前記スートブロワエレメントに戻る１つ以上の反力を示す値を生成するデータ取得システムを備え、
前記データ取得システムは、生成された前記値に基づいて、ファウリングを示す実質的堆積が前記熱交換器上にある時を判定するようにさらに構成されている、システム。
【請求項２１】
前記スートブロワエレメント上のひずみ値を検出するために前記スートブロワエレメント上に配置されたひずみゲージ検出素子であって、生成された前記値が前記検出したひずみ値に基づく、ひずみゲージ検出素子を備える、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
基準位置に対する前記スートブロワエレメントの直線位置を判定するリニアエンコーダと、
基準位置に対する前記スートブロワエレメントの回転方位を判定するロータリエンコーダと、
前記リニアおよびロータリエンコーダに接続され、かつ前記スートブロワエレメントの検出した直線位置および角度位置に対応する、前記リニアおよびロータリエンコーダからのデータを受信する制御システムと、
前記ひずみゲージ検出素子に接続され、前記ひずみゲージ検出素子が検出したひずみ値を記録する前記データ取得システムであって、前記取得システムが、前記スートブロワエレメントの直線位置および角度位置を有する前記制御システムから前記スートブロワエレメントの配置情報を受信および格納する、前記データ取得システムと
をさらに備える、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２３】
前記データ取得システムは、
前記値ならびに前記第１のノズルおよび前記第２のノズルの直線位置および回転方位に基づいて１つ以上の実質的堆積が前記熱交換器上にあるかどうかを判定することと、
１つ以上の実質的堆積が前記熱交換器上にあると判定された場合、前記第１のノズルおよび前記第２のノズルの前記直線位置および前記回転方位に基づいて、前記熱交換器上の前記１つ以上の実質的堆積の位置を判定することと
を行うように構成されている、請求項２１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記データ取得システムは、ボイラ運転中、前記ボイラ内における複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、その特定の配置にある時に前記スートブロワエレメントが放出した前記第１の加圧流体スプレーおよび前記第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通して前記スートブロワエレメントに戻る前記１つ以上の反力を示す、それぞれの値を生成することを行うように構成され、前記スートブロワエレメントの各々の配置が、第１の原位置と第２の最大位置との間の対応する直線位置と前記スートブロワエレメントの回転方位とによって規定される、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２５】
前記データ取得システムは、
前記スートブロワエレメントに関して、少なくとも１つの実質的堆積が、前記複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれに対応する少なくとも１つの熱交換器の位置にあるかどうかを示すマップを構築すること
を行うように構成されている、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
第１のノズルおよび第２のノズルから第１の加圧流体スプレーおよび第２の加圧流体スプレーを放出するスートブロワエレメントでボイラの熱交換器のファウリングを検出するためのコンピュータプログラム製品であって、
コンピュータ可読プログラムコードを有している非一時的コンピュータ可読記憶媒体であって、前記コンピュータ可読プログラムコードが、
前記熱交換器または前記熱交換器上の１つ以上の実質的堆積に対する、前記第１の加圧流体スプレーおよび前記第２の加圧流体スプレーの一方または両方の衝撃によって生じる１つ以上の反力であり、前記第１の加圧流体スプレーおよび前記第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通して前記スートブロワエレメントに戻る１つ以上の反力を示す値を生成するコンピュータ可読プログラムコードと、
生成された前記値に基づいて、ファウリングを示す実質的堆積が前記熱交換器上にある時を判定するコンピュータ可読プログラムコードと
を含む、非一時的コンピュータ可読記憶媒体
を備える、コンピュータプログラム製品。
【請求項２７】
前記スートブロワエレメント上のひずみ値を検出するために前記スートブロワエレメント上に配置されたひずみゲージ検出素子から前記検出したひずみ値を受信するコンピュータ可読プログラムコードであって、生成された前記値が前記検出したひずみ値に基づく、コンピュータ可読プログラムコードを備える、請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２８】
前記スートブロワエレメントの検出した直線および角度位置に対応する、リニアエンコーダおよびロータリエンコーダからのデータを受信するコンピュータ可読プログラムコードと、
前記ひずみゲージ検出素子が検出したひずみ値を記録するコンピュータ可読プログラムコードと、
スートブロワ直線位置および角度位置を含む前記スートブロワエレメントの配置情報を格納するコンピュータ可読プログラムコードと
を備える、請求項２７に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２９】
前記値ならびに前記ノズルの直線位置および回転方位に基づいて１つ以上の実質的堆積が前記熱交換器上にあるかどうかを判定することと、
１つ以上の実質的堆積が前記熱交換器上にあると判定された場合、前記ノズルの前記直線位置および前記回転方位に基づいて、前記熱交換器上の前記１つ以上の実質的堆積の位置を判定することと
を行うコンピュータ可読プログラムコードを備える、請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３０】
ボイラ運転中、前記ボイラ内における複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、その特定の配置にある時に前記スートブロワエレメントが放出した前記第１の加圧流体スプレーおよび前記第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通して前記スートブロワエレメントに戻る前記１つ以上の反力を示す、それぞれの値を生成するコンピュータ可読プログラムコードであって、前記スートブロワエレメントの各々の配置が、第１の原位置と第２の最大位置との間の対応する直線位置と前記スートブロワエレメントの回転方位とによって規定される、コンピュータ可読プログラムコードを備える、請求項２６に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項３１】
前記スートブロワエレメントに関して、少なくとも１つの実質的堆積が、前記複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれに対応する少なくとも１つの熱交換器の位置にあるかどうかを示すマップを構築するコンピュータ可読プログラムコードを備える、請求項３０に記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回収ボイラにおけるファウリングまたは灰堆積に関し、詳細には、スートブロワを介して回収ボイラの熱交換器上のファウリング灰堆積を検出することに関する。
【背景技術】
【０００２】
製紙プロセスにおいて、化学パルプ化では、蒸解釜でのパルプ化中、木材から分離したリグニンおよび他の有機物質と共に無機蒸解薬液のほぼすべてを含む黒液が副産物として発生する。黒液は、ボイラで燃焼させる。ボイラの２つの役割は、パルプ化プロセスにおいて使用された無機蒸解薬液を回収すること、および黒液の有機成分の化学エネルギーを利用して、製紙工場用の蒸気を発生させることである。本明細書で使用する場合、ボイラの語は、以下に説明するように、燃料を燃焼させ、その結果、伝熱面が汚染される、底部支持型ボイラまたは頂部支持型ボイラを含み得る。
【０００３】
クラフトボイラは、例えば、炉ガスから放射および対流によって熱を抽出する過熱器を炉に含むことができる。飽和蒸気が過熱器部に入り、過熱蒸気が制御された温度で出る。過熱器は、熱を伝導し伝達するための管を板形に配列したものを備える。過熱器の伝熱面は、炉室から運ばれてくる灰により絶え間なく汚染されている。クラフトボイラで燃焼され得る黒液の量は、過熱器部の表面上のファウリングの速さと程度によって制限されることが多い。過熱器の表面上に堆積した灰を含むファウリングは、黒液燃焼から吸収される熱を減らし、その結果、過熱器からの吐き出し蒸気温度を低下させることになり得る。
【０００４】
洗浄のために、ボイラの運転を停止することが時々必要とされる。例えば、クラフトボイラは、特に、過熱器ファウリングの問題を起こしやすい。クラフトボイラにおいて過熱器から灰堆積を除去する１つの従来の方法に、すす吹きがある。すす吹きは、スートブロワのノズルから蒸気を噴出させて、堆積した灰を過熱器（または灰堆積によって汚染される他の伝熱面）から吹き払うことを含むプロセスである。スートブロワは、ランスの遠位端にあるノズルに蒸気を導くためのランスを有する。すす吹きは、ボイラの通常運転中、異なるスートブロワを異なる時間に作動させながら、基本的に連続的に実行され得る。すす吹きは、通常、蒸気を用いて行われる。すす吹き手順は、ボイラで産生される大量の熱エネルギーを消費する。
【０００５】
回収ボイラの過熱器部上の堆積量を判定する従来の方法は、典型的には、ボイラを出る排ガスの温度上昇、蒸気の温度低下、伝熱、エンタルピー、またはボイラのガス側（水／蒸気側に対する燃焼部）に対する圧力降下の増大などの間接測定に基づいている。しかしながら、このような技法は、回収ボイラの熱交換器上の灰堆積の場所を判定できない、または少なくとも対処できない。したがって、このような技法は、エネルギーを節約するために蒸気消費を減らす、または伝熱面の有効性を改善するための信頼でき、かつ有効なすす吹き戦略を提供する助けにならない。
【発明の概要】
【０００６】
本発明の第１の実施態様によれば、ボイラの熱交換器のファウリングを検出するための方法が提供される。本方法は、スートブロワエレメントの第１および第２のノズルから第１および第２の加圧流体スプレーを放出するステップと、熱交換器または熱交換器上の１つ以上の実質的堆積の上に、第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方の衝撃によって生じる1つ以上の反力であり、第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通してスートブロワエレメントに戻る１つ以上の反力を示す値を生成するステップと、値に基づいて、ファウリングを示す実質的堆積が熱交換器上にある時を判定するステップとを含み得る。
【０００７】
第１および第２の加圧流体スプレーのそれぞれは、蒸気の亜音速流れを含み得る。
【０００８】
１つ以上の反力は、１つ以上のスートブロワエレメントにかかるねじり力を含み得る。
【０００９】
生成値は、検出値を検出するためにスートブロワエレメント上に配置されたひずみゲージ検出素子からの検出値に基づき得る。
【００１０】
本方法は、基準位置に対するノズルの直線位置を判定するステップと、基準方位に対するノズルのうちの少なくとも１つの回転方位を判定するステップと、値ならびにノズルの直線位置および回転方位に基づいて１つ以上の実質的堆積が熱交換器表面上にあるかどうかを判定するステップと、１つ以上の実質的堆積が熱交換器上にあると判定された場合、ノズルの直線位置および回転方位に基づいて、熱交換器上の１つ以上の実質的堆積の可能な位置の特定の対を判定するステップとを含み得る。
【００１１】
ノズルの直線位置および回転方位を判定するステップは、開始時間から経過した期間に基づくものであってもよい。
【００１２】
本方法は、第１の原位置から第２の最大位置まで、熱交換器の複数のプラテンに対して実質的に垂直な方向に、スートブロワエレメントを動かすステップと、スートブロワエレメントをその長手方向軸線を中心として回転させるステップと、ボイラ内における複数の異なるスートブロワエレメントの配置を規定するステップであって、それぞれが、第１の原位置と第２の最大位置との間の対応する直線位置と、スートブロワエレメントの回転方位とによって規定される、ステップとを含み得る。
【００１３】
ボイラ運転中、ボイラ内における複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、その特定の配置にある時にスートブロワエレメントが放出した第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通してスートブロワエレメントに戻る１つ以上の反力を示す、それぞれの値が生成されてもよい。
【００１４】
本方法は、スートブロワエレメントに関して、少なくとも１つの実質的堆積が、複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれに対応する少なくとも１つの熱交換器の位置にあるかどうかを示すマップを構築するステップを含み得る。
【００１５】
本方法は、複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、それぞれのベースライン値を測定するステップであって、各ベースライン値は、その特定の配置においてファウリングが存在しないことを示す、ステップを含み得る。
【００１６】
それぞれのベースライン値を測定している間にスートブロワエレメントを移動し、かつスートブロワエレメントを回転させることは、ボイラ運転中、１つ以上の反力を示すそれぞれの値を生成する場合と実質的に同じ速さで起こしてもよい。
【００１７】
本方法は、複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、少なくとも１つの実質的堆積が、ボイラ運転中に生成されたそれぞれの値とその特定の配置と関連するそれぞれのベースライン値との間の比較に基づいて、その特定のスートブロワエレメントの配置に対応する熱交換器の２つの可能な位置のうちの少なくとも１つにある時を判定するステップを含み得る。
【００１８】
本方法は、スートブロワエレメントが移動および回転すると、複数の異なるタイムインスタンスのそれぞれにおいて、その特定のタイムインスタンスに関し、第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通してスートブロワエレメントにかかる１つ以上の反力を示すそれぞれの値を生成するステップと、複数の異なるタイムインスタンスのそれぞれを、複数のスートブロワエレメントの配置のうちの対応する１つに関連付けるステップとを含み得る。
【００１９】
本方法は、複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、それぞれのベースライン値を測定するステップであって、各ベースライン値は、その特定の配置においてファウリングが存在しないことを示す、ステップを含み得る。
【００２０】
本方法は、ボイラ運転中における複数の生成値と複数のベースライン値とをそれぞれの第１および第２の周波数領域データセットに変換するステップを含み得る。
【００２１】
本方法は、第１および／または第２の周波数領域データセットの複数の周波数帯を検討して、複数の周波数帯の中の特定の周波数帯を特定するステップであって、特定の周波数帯は、複数のうちの他の周波数帯のどれよりも生成されたそれぞれの値に対応する応答を与える可能性が高い、ステップを含み得る。
【００２２】
本方法は、第１および第２の周波数領域データセットの両方に関して特定された周波数帯の周波数領域データを、対応する第１および第２の時間領域データセットに変換するステップであって、第１および第２の時間領域データセットの各エレメントは、複数の異なるタイムインスタンスのうちの関連する１つと、関連する振幅値とによって規定される、ステップを含み得る。
【００２３】
第１のセットの時間領域データの各エレメントは、第２の時間領域データセットにおけるそれぞれの対応するエレメントと関連付けられてもよい。
【００２４】
本方法は、第１および第２のセットの時間領域データの対応するエレメントの各対に関して、第１の時間領域データセットのエレメントの関連する振幅値と第２の時間領域データセットの対応するエレメントとの間の比較に基づいて、１つ以上の実質的堆積が熱交換器上にある時を判定するステップを含み得る。
【００２５】
本発明の第２の実施態様によれば、ボイラの熱交換器のファウリングを検出するための方法が提供される。本方法は、スートブロワエレメントのノズルから加圧流体スプレーを放出するステップと、熱交換器の表面または熱交換器上の１つ以上の実質的堆積に対する、加圧流体の衝撃によって生じる反力であり、加圧流体スプレーを通してスートブロワエレメントに戻る反力を示す値を生成するステップと、反力を示す値に基づいて、ファウリングを示す実質的堆積が熱交換器上にある時を判定するステップとを含み得る。
【００２６】
本発明の第３の実施態様によれば、第１および第２のノズルから第１および第２の加圧流体スプレーを放出するスートブロワエレメントでボイラの熱交換器のファウリングを検出するためのコンピュータプログラム製品が提供される。本コンピュータプログラム製品は、コンピュータ可読プログラムコードを有している非一時的コンピュータ可読記憶媒体を含み得る。特定のコンピュータ可読プログラムコードは、ａ）熱交換器または熱交換器上の１つ以上の実質的堆積に対する、第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方の衝撃によって生じる１つ以上の反力であり、第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通してスートブロワエレメントに戻る１つ以上の反力を示す値を生成するコンピュータ可読プログラムコードと、ｂ）生成値に基づいて、ファウリングを示す実質的堆積が熱交換器上にある時を判定するコンピュータ可読プログラムコードとを含み得る。
【００２７】
本発明の第４の実施態様によれば、第１および第２のノズルから第１および第２の加圧流体スプレーを放出するスートブロワエレメントでボイラの熱交換器のファウリングを検出するためのシステムが提供される。本システムは、熱交換器または熱交換器上の１つ以上の実質的堆積に対する、第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方の衝撃によって生じる１つ以上の反力であり、第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通してスートブロワエレメントに戻る１つ以上の反力を示す値を生成するデータ取得システムを含み得る。データ取得システムはまた、生成値に基づいて、ファウリングを示す実質的堆積が熱交換器上にある時を判定する。
【００２８】
本明細書で説明する場合、データ取得システムと制御システムとは、入力データを受信し、コンピュータ命令を通してそのデータを処理し、出力データを生成する、任意の種類のコンピュータを備え得る。そのようなコンピュータは、携帯装置、ラップトップもしくはノートブックコンピュータ、デスクトップコンピュータ、マイクロコンピュータ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、メインフレーム、サーバ、携帯電話、携帯情報端末、他のプログラム可能コンピュータ装置、またはこれらの任意の組み合わせであり得る。そのようなコンピュータはまた、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）などのプログラマブルロジックデバイスを用いて実装できる、あるいは、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などとして実現できる。「コンピュータ」の語はまた、上に列挙した装置のうちの２つ以上、例えば２つ以上のマイクロコンピュータの組み合わせを包含するように意図されている。そのようなコンピュータは、互いに無線または有線で接続されてもよい。データ取得システムと制御システムとは、単一のコンピュータとして組み合わされ得ることもまた企図されている。したがって、本発明の実施態様は、「回路」、「モジュール」、「コンポーネント」、または「システム」と本明細書で総称され得る、ハードウェアとして完全に実装されてもよいし、ソフトウェア（ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコードなどを含む）として完全に実装されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアとを組み合わせた実装で実装されてもよい。さらに、本発明の実施態様は、コンピュータ可読プログラムコードを有している１つ以上のコンピュータ可読媒体で実施される、コンピュータプログラム製品の形態を取り得る。
【００２９】
本明細書は、本発明を特定し、かつ明確に主張する特許請求の範囲で締めくくられているが、類似の参照番号が類似の要素を指す添付の図面と併せて、以下の説明から、本発明は、より良く理解されると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の原理による、回収ボイラの熱交換器表面上のファウリングを検出するための１つ以上のスートブロワを有する典型的な回収ボイラシステムの概略図である。
【図２】本発明の原理による、いくつかの過熱器プラテン内に配置されるいくつかのスートブロワを示す、図１に示す回収ボイラシステムの一部分の拡大上面斜視図である。
【図３Ａ】本発明の原理による、トルクを生成するための、熱交換器の表面上に形成された堆積に対する、ランスの衝突する蒸気噴射のパターンの相対的な位置の概略図である。
【図３Ｂ】本発明の原理による、ファウリングが存在する状態の４つの隣接するプラテンの上面図である。
【図４】本発明の原理による、反力がどのようにスートブロワランス８６のノズルにおいて生成されるかを示す図である。
【図５】図３Ｂと同様の図であるが、各プラテンが複数の管として描かれている。
【図６】本発明の原理による、そこに設置されるデータ取得システムを含むトルク関連の測定装置を有する、スートブロワランスの一部分の図である。
【図７】本発明の原理による、スートブロワの行程中に図７のトルク関連の測定装置が検出した反力を示す値の時間領域表現を示す図である。
【図８】本発明の原理による、図８の時間領域表現の周波数領域表現を示す図である。
【図９】本発明の原理による、図７の時間領域表現から選択された限られた周波数帯の時間領域表現を示す図である。
【図１０】本発明の原理による、熱交換器表面上のファウリングを検出するための一方法例の流れ図である。
【図１１Ａ】本発明の原理による、熱交換器表面上のファウリングを検出するための別の方法例の流れ図である。
【図１１Ｂ】本発明の原理による、熱交換器表面上のファウリングを検出するためのさらに別の方法例の流れ図である。
【図１２Ａ】本発明の原理による、トルク関連検出値を特定のスートブロワエレメントの配置と関連付けるマップの図である。
【図１２Ｂ】本発明の原理による、トルク関連検出値を特定のスートブロワエレメントの配置と関連付ける別のマップの図である。
【図１２Ｃ】本発明の原理による、トルク関連検出値を特定のスートブロワエレメントの配置と関連付けるさらに別のマップの図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下の発明を実施するための形態では、限定するためではなく例示として、本明細書の一部を成す添付の図面を参照し、そこでは、本発明が実行され得る特定の好適な実施形態を示す。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなしに、他の実施形態が利用され得ること、また変更をなし得ることを理解されたい。
【００３２】
図１は、１つ以上のスートブロワ（本明細書では「スートブロワエレメント」とも称する）を持つスートブロワシステム２を有するクラフト黒液回収ボイラシステム１０の概略図であり、ただし、様々なスートブロワシステムおよびスートブロワシステムの補助装置を有する他のボイラシステムも本発明の範囲内である。複数のスートブロワを有するクラフト黒液ボイラシステムは、２００６年３月３０日に出願の「Ｍｅｔｈｏｄ  ｏｆ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ  Ｓｏｏｔｂｌｏｗｅｒ  Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ」と題する米国特許出願公開第２００６／００６５２９１号明細書に開示および説明されており、これは、本明細書に参照により援用される。熱交換器表面上の堆積を減らすための任意の機構を利用する任意の断面形状のスートブロワを含む、任意の適切なスートブロワを本発明の実施形態において使用できる。
【００３３】
黒液は、製紙プロセスにおける化学パルプ化の副産物であり、回収ボイラシステム１０において燃焼される。「希黒液」の初期濃度は、約１５％である。黒液は、蒸発器１２において焼成条件（乾燥固形分含量６５％〜８５％）まで濃縮させ、次いで、回収ボイラシステム１０において燃焼させる。蒸発器１２は、蒸解釜（図示せず）の下流にある洗浄機（図示せず）から希黒液を受ける。
【００３４】
回収ボイラシステム１０は、黒液を燃焼して高温の作動ガスを生成する炉１６を画定する封止されたハウジングを備える回収ボイラ１４と、熱伝達部１８と、炉１６と熱伝達部１８との間のブルノーズれんが２０とを備える（図１参照）。ボイラシステム１０は、エコノマイザ５０と、ボイラバンク５２と、過熱器部６０とをさらに備え、これらすべては、熱伝達部１８に配置される（図１参照）。炉１６における燃料の燃焼の結果として得られる灰を含む、高温の作動ガスは、ブルノーズ部２０の周囲を通り、熱伝達部１８内に入って通り抜け、次いで、電気集塵装置２６で濾過され、煙突２８を通って出る（図１参照）。
【００３５】
垂直に配置された壁管３２は、炉１６の垂直壁３０内に組み込まれる。以下に詳述するように、主に水である流体を壁管３２に通して、炉１６で生成された高温の作動ガスからの熱の形態であるエネルギーが壁管３２を通って流れる流体に伝達されるようにする。炉１６は、燃焼のために空気を導くため、一次レベル空気口３４と、二次レベル空気口３６と、三次レベル空気口３８とを３つの異なる高さレベルに有する。黒液は、スプレーガン４０から炉１６内に噴霧される。黒液は、蒸発器１２からガン４０に供給される。
【００３６】
エコノマイザ５０は、供給装置から供給水を受ける。図示の実施形態では、供給水は、約２５０°Ｆの温度でエコノマイザ５０に供給される。エコノマイザ５０は、約４５０°Ｆの温度まで水を加熱し得る。熱伝達部１８を通って移動する高温の作動ガスは、供給水を加熱するために、熱の形態のエネルギーをエコノマイザ５０に供給する。加熱水は、次いで、エコノマイザ５からボイラバンク５２の上部ドラム（蒸気ドラム）５２Ａに供給される（図１参照）。上部ドラム５２Ａは、一般的に、気水分離器として働く。図１に示す実施形態では、水は、上部ドラム５２Ａから下部ドラム（マッドドラム）５６まで延びる第１の管セット５４を流れ下る。水が管５４を流れ下る際に、水は、約４００〜６００°Ｆの温度まで加熱され得る。加熱水の一部分は、下部ドラム５６から、ボイラバンク５２の第２の管セット５８を通って、上部ドラム５２Ａまで流れる。下部ドラム５６にある加熱水の残りの部分は、炉１６の壁管３２に供給される。ボイラバンク５２の第２の管セット５８および炉１６の壁管３２を通って流れる水は、飽和状態まで加熱され得る。飽和状態では、流体は、主に液体であるが、いくらかの蒸気も提供され得る。壁管３２の流体は、上部ドラム５２Ａにあるボイラバンク５２に戻る。蒸気は、上部ドラム５２Ａにおいて液体から分離される。上部ドラム５２Ａにある蒸気は、過熱器部６０に供給されると共に、水は、第１の管セット５４を介して下部ドラム５６に戻る。
【００３７】
図２に示す実施形態では、過熱器部６０は、第１、第２、および第３の過熱器６１、６２、および６３を備え、第１、第２、および第３の過熱器６１、６２、および６３のそれぞれは、プラテン６１Ａ、６２Ａ、および６３Ａを備える約２０〜５０の熱伝達エレメント６４を備え得る。本明細書で使用する場合、「熱交換器」は、過熱器６１、６２、６３ならびに高温ガスからの熱を水などの流体に伝達する他の装置を含む。プラテン６１Ａ、６２Ａ、および６３Ａは、管を備えるが、図２では概略的に、矩形の構造として示されている。蒸気は、入口管寄せ（図示せず）と呼ばれる対応するマニホールド管を通って、プラテン６１Ａ、６２Ａ、および６３Ａに入り、プラテン６１Ａ、６２Ａ、および６３Ａ内で過熱され、過熱蒸気として、出口管寄せ（図示せず）と呼ばれる別のマニホールド管を通って、プラテン６１Ａ、６２Ａ、および６３Ａを出る。プラテン６１Ａ、６２Ａ、および６３Ａは、例えば、管寄せ（図示せず）から懸架され得る。熱伝達部１８を通って移動する高温の作動ガスは、熱の形態のエネルギーを蒸気を過熱するための過熱器部６０に供給する。図２に示す実施形態では、高温の作動ガスは、矢印１０１の方向に移動する。過熱器部６０は、３つ未満の過熱器または４つ以上の過熱器を備え得ることが企図されている。
【００３８】
各熱伝達エレメント６４の外面、または伝熱面６７は、炉１６の内部に曝されている。図２において、各伝熱面６７は、平坦な表面として示されているが、各熱伝達エレメント６４は管を備えることから、その熱伝達エレメント６４を備える管の外面によって、伝熱面６７は画定される。炉１６の通常運転中、各熱伝達エレメント６４の伝熱面６７のすべてまたはかなりの部分が灰で覆われてしまうことがある。熱伝達エレメント６４の運転効率を改善するために、これらのエレメント６４の伝熱面６７のかなりの部分は、その部分を覆った灰を除去するために、スートブロワシステム２によって洗浄される。
【００３９】
高温の作動ガスは、図２に示す矢印１０１の方向に、過熱器部６０を通って移動することから、前端６１Ｂ、６２Ｂ、および６３Ｂは、反対側である後端６１Ｃ、６２Ｃ、および６３Ｃよりも大量の灰に曝され、したがって、一般的に、前端６１Ｂ、６２Ｂ、および６３Ｂは、後端６１Ｃ、６２Ｃ、および６３Ｃよりも大量の灰で被覆される。以下詳述するように、高温の作動ガスが矢印１０１の方向に流れるため、そのことが、堆積物がプラテン６１Ａ、６２Ａ、および６３Ａの前面および後面６１Ｄ〜６３Ｄおよび６１Ｅ〜６３Ｅ上にどのように蓄積されるかに影響する。図２において、各プラテン６１Ａ〜６３Ａの厚さを「Ｔ」で示す。各熱伝達エレメント６４の伝熱面６７、すなわち、各プラテン６１Ａ〜６３Ａは、それぞれの前縁および後縁６１Ｂ〜６３Ｂおよび６１Ｃ〜６３Ｃ、ならびにそれぞれの前面および後面６１Ｄ〜６３Ｄおよび６１Ｅ〜６３Ｅを備える。
【００４０】
上述のように、スートブロワシステム２は、１つ以上のスートブロワ８４を備える。本明細書において、スートブロワ８４は、「スートブロワエレメント」とも称する。スートブロワ８４は、洗浄するように機能する、すなわち、熱伝達エレメント６４の伝熱面６７から灰などを除去する。各スートブロワ８４は、少なくとも１つのノズル８８、典型的には、ランス８６の遠位端において約１８０度離れた一対の半径方向ノズル８８を有する細長い管またはランス８６を備え得る（図２参照）。ノズル８８は、スートブロワノズルを画定する。ランス８６は、蒸気（または水）源（図示せず）と流体連通している。好ましくは、蒸気は、約１００〜４００ｐｓｉの圧力で供給される。
【００４１】
直線駆動装置１８４は、ボイラ１４の外側であり得る第１の原位置からスートブロワ８４が過熱器部６０内に配置される第２の最大位置までスートブロワ８４を移動させるために、各スートブロワ８４に接続できる。リニアエンコーダ１８６は、直線駆動装置１８４の一部を形成するもしくは直線駆動装置１８４に接続する、またはスートブロワ８４に直接接続することができて、ホームロケーションなどの基準位置に対するスートブロワ８４の直線位置を判定する。回転駆動装置１８８はまた、その第１の直線原位置からその第２の最大位置まで移動する際に、０度の原位置などの基準方位または角度位置に対してスートブロワ８４を回転するために、各スートブロワ８４に接続できる。ロータリエンコーダ１９０は、回転駆動装置１８８の一部を形成するもしくは回転駆動装置１８８に接続する、またはスートブロワ８４に直接接続することができて、角度原位置に対するスートブロワ８４の回転方位または角度位置を判定する。直線駆動装置１８４と回転駆動装置１８８とは、装置１８４、１８８の動作を制御するための制御システム６に接続される。リニアエンコーダ１８６とロータリエンコーダ１９０とは制御システム６に接続され、その結果、制御システム６は、検出した、スートブロワ８４の直線位置および角度位置に対応する、エンコーダ１８６および１９０が生成したデータを受信する。各スートブロワ８４の第１位置と第２の位置との間における内側に向かう動きは、第１のストロークと呼ばれ、第２の位置と第１の位置との間における外側に向かう動きは、第２のストロークと呼ばれる。
【００４２】
図２に示すように、スートブロワ８４は、熱伝達エレメント６４の高さ「Ｈ」および幅「Ｗ」に対して略垂直に、かつ熱伝達エレメント６４間で移動し得る。スートブロワ８４がそれらの第１および第２の位置の間で移動すると、蒸気がノズル８８を介して排出される。伝熱面６７上を覆った灰に蒸気が接触すると、灰の一部分が除去される。経年的に、残灰の蓄積は、スートブロワ８４で除去するには弾力的になりすぎることがあり、代替的な洗浄方法が用いられることもある。上述のスートブロワ８４は、蒸気および／または水利用するが、ただし、本発明の各実施形態は、このように限定されるものではなく、スートブロワはまた、音波式すす吹きなどの別の原理やボイラ１４の使用中にすす吹きを可能とする別の原理に基づくものであってもよいことに留意されたい。
【００４３】
図３Ａは、熱伝達エレメント６４の伝熱面６７上に形成された灰堆積に衝突する、スートブロワ８４からの蒸気噴射の相対的な位置の概略図である。特に、図３Ａは、プラテン６２Ａの後面６２Ｅおよび前縁６２Ｂならびに隣接するプラテン６１Ａの後面６１Ｅおよび後縁６１Ｃの図である。灰および他の物質とのガス流れの方向のために、ガスは、前縁６２Ｂに当たり、前縁６２Ｂに堆積３０２を形成しやすい。ガスは、プラテン６１Ａの前面および後面６１Ｄおよび６１Ｅにわたって流れ、後縁６１Ｃには直接当たらないため、後縁６１Ｃ上には堆積がほとんどまたは全く形成されない。図示のように、堆積３０２は、前縁６２Ｂの上部領域と比べて、前縁６２Ｂの底部に近づくほど重く、または大きくなる。図３Ａの斑点模様３０１は、前縁６２Ｂからの距離がプラテン表面６２Ｄおよび６２Ｅに沿って増すにつれて、堆積３０２が薄く、または少なくなることを説明しようとしている。
【００４４】
図３Ａでは、スートブロワ８４のノズル８８は、紙面の外および内に移動する。紙面の外へ移動する際、スートブロワランス８６は、ノズル８８および放出された蒸気噴射が時計回り方向３０８に回転するように回転され得る。図３Ａにおいてプラテン６２Ａの前縁６２Ｂおよび前面および後面６２Ｄおよび６２Ｅ上に描かれているように、ファウリング、すなわち、実質的な灰堆積３０２が熱伝達エレメント６４の伝熱面６７上にある場合、ノズル８８のうちの１つから放出された蒸気のスプレー３０４が、その堆積３０２に衝突する。図４に関して以下に詳述するように、堆積３０２に対する、蒸気のスプレー３０４を備える加圧流体の衝撃によって、蒸気のスプレー３０４を通してスートブロワランス８６のノズル領域へと転じて戻る反力３０６が生じる。スートブロワランス８６に戻る反力３０６を、スートブロワランス８６は、回転方向３０８と反対向きの反力トルクとして受ける。一部の実施形態では、蒸気３０４の速度は、反力がいかに有効にスートブロワランス８６に戻るかの役割を果たす。例えば、亜音速蒸気流は、超音速蒸気流よりも大きな振幅で反力を戻し得る。
【００４５】
図３Ｂは、ファウリングが存在する、４つの隣接するプラテン６１Ａ、６２Ａの平面図を示す。図示のように、堆積３０２は、典型的には、プラテン６４の「前」縁（例えば、前縁６１Ｂ、６２Ｂ）上に、プラテンの「後」縁（例えば、後縁６１Ｃ、６２Ｃ）に近づくほど存在する堆積質量が少なくなって形成される。各堆積３０２は、プラテン６４の前面６１Ｄ、６２Ｄおよび後面６１Ｅ、６２Ｅの両方の上に形成され得る。よって、堆積３０２は、隣接するプラテン６４の隣接する後縁６１Ｃと前縁６２Ｂとの間の間隙Ｇ１において外側に向けて成長し得、隣接するプラテン６４の隣接する後面６１Ｅ、６１Ｄと前面６２Ｅ、６２Ｄとの間の間隙Ｇ２において外側に向けて成長し得る。
【００４６】
図３Ｂでは、スプレーパターン４０２が２つの熱伝達エレメント６４間の領域においてどのように生じ得るかを説明するために、蒸気噴射スプレーパターン例４０２を示す。熱伝達エレメント６４は、隣接する熱伝達エレメント６４の中心の間の、約１フィートを含む距離４０４だけ離間し得る。スートブロワ８４がその原位置からその最大位置まで移動する間に、スートブロワ８４は、２０〜５０の熱伝達エレメント６４と遭遇し得る。各熱伝達エレメント６４は、約２インチから約２．５インチの厚さＴを有し得る。全第１および第２のストロークを通したスートブロワ８６の行程には、約９０〜１２０秒かかり得る。例として、２０の熱伝達エレメント６４は、約２０フィートの長さにわたる。スートブロワ８６は、１２０秒でこの長さを進む速さで移動する場合、スートブロワ８６のノズル８８は、約２インチ／秒の速さで移動し、２つの隣接する熱伝達エレメント６４間の約１０インチ移動するのに約５．０秒かかる。スートブロワ８４のノズル８８を０．５〜１．０Ｈｚの速度で回転した場合、ノズル８８は、２つの隣接する熱伝達エレメント６４の間にある間、全３６０度を通して回転できる。当業者であれば、スートブロワ８４の直線速度と、スートブロワノズル８８の回転速度と、隣接する熱伝達エレメント６４間の間隔とを選択して、スプレーパターン４０２が熱伝達エレメント６４の伝熱面６７の様々な部分とどのように相互作用するかを判定および制御できることを認識するはずである。
【００４７】
図４は、図３Ａおよび図３Ｂに示すように配置された場合、反力がどのようにノズル８８において生成されるかを図式的に説明している。ノズル８８のうちの１つからの蒸気のスプレー３０４が、堆積３０２に当たる。しかしながら、流れ３０４が離散的な流れエレメントから構成されると考えられる場合、同じ堆積３０２に当てる時、下方の離散的な流れエレメント３２２は、上方の離散的な流れエレメント３２０よりも移動距離が少ない。この距離の差のために、離散的な流れエレメント３２２が堆積３０２に当たることにより生じた力は、離散的な流れエレメント３２０が堆積３０２に当たることにより生じた力よりも大きくなる。流れ３０４が堆積３０２に当たることによって生成される全反力３０６では、離散的な流れエレメント３２２からの寄与が、離散的な流れエレメント３２０からの寄与よりも大きくなる。よって、流れ３０４を通してノズル８８に戻る反力３０６は、ランス８６の外周面に対して垂直ではなく、ランス８６の中心軸線を通らず、スートブロワランス８６上にねじり力をかける。
【００４８】
図４の左側には、スプレー３０５は堆積、または隣接するプラテン６１Ａの後縁６１Ｃの任意の部分に当たっていないため、なんら反力が示されていない。
【００４９】
ランス８６の表面に対して垂直であり、ランス８６の中心を通って延びる反力は、流れが、プラテン面６７または実質的堆積３０２に当たり、かつスプレーが当たっている表面に対して実質的に垂直である場合に起こり得ることに留意されたい。
【００５０】
図５は、図３Ｂと同様の図であるが、各熱伝達エレメント６４が複数の管５０２として描かれている。図５では、各熱伝達エレメント６４は、紙面内および外に延びる複数の管５０２を備えるものとして示されている。熱伝達エレメント６４を画定する管５０２の外面は、その熱伝達エレメント６４のための伝熱面６７を備える。
【００５１】
図５はまた、スートブロワ８４のランス８６に取り付けられたひずみゲージ検出素子８を画定する１つ以上のひずみゲージを示している。図示の実施形態では、それぞれのひずみゲージ検出素子８は、好ましくは、それぞれ個々のスートブロワ８４に取り付けられるが、代替的に、ひずみゲージ検出素子８は、すべてよりも少ないスートブロワ８４のために提供されてもよい。ひずみゲージ検出素子８は、データ取得システム（ＤＡＳ）９に接続されデータを伝えてよく、その結果、データ取得システムは、制御システム６と通信し得る。ひずみゲージ検出素子８とＤＡＳ９とは、スートブロワ８４にかかるねじり反力または反力トルクを測定および監視する。しかしながら、当業者であれば認識するように、反力は、以下、すなわち、曲げ力、せん断力、接線力、または半径方向の力のうちのいずれかであり得る。
【００５２】
図５では、熱伝達エレメント６４のいずれの上にもファウリングまたは堆積は存在しない。しかしながら、これらの状況下であってさえ、ひずみゲージ８は、スートブロワ８４を炉壁３０に対して内および外に移動する際に蒸気噴射３０４および３０５が様々な管５０２の表面に当たる際の反作用として生じた力の結果として得られるひずみ値を検出することが考えられる。以下に詳細に説明するように、ひずみゲージ検出素子８によって検出され、ＤＡＳ９に通信されるデータを収集しながら、スートブロワ８４の１回以上の全第１および第２のストローク（例えば、１０回の通過）を行うことができる。このデータは、ベースライン条件とみなすことができ、ファウリングまたは灰堆積が熱伝達エレメント６４の伝熱面６７上に存在しない場合でもスートブロワ８４が作動中に遭遇し得る反力を表す。
【００５３】
ボイラをしばらく運転した後、実質的灰堆積、またはファウリングが管５０２の表面上に蓄積され得る（例えば図３Ｂ参照）。よって、図５の管５０２もまたファウリングを含む場合、蒸気噴射３０４および３０５のスートブロワ８４が直線的におよび回転して移動する際、灰堆積は、蒸気噴射３０４および３０５に遭遇し得る。よって、蒸気噴射３０４および３０５のうちの少なくとも１つは、それが対応するノズル８８が１つ以上の横または直線位置にある際に堆積（例えば、３０２）に当たり得、１つの蒸気噴射３０４、３０５はまた、スートブロワ８４が横に動く間に回転し、それが対応するノズル８８が１つ以上の異なる角度方位にある際に、その堆積に当たり得る。スートブロワ８４の動きは、その第１の原位置からその第２の最大位置まで、過熱器６１、６２、および６３のうちの１つ以上の複数の熱伝達エレメント６４に対して実質的に垂直な方向に、スートブロワ８４を動かすステップ、ならびにスートブロワノズル８８をスートブロワの長手方向軸線を中心として回転するステップとして説明できる。この動きを離散的なステップに分解する場合、ボイラ１４内における複数の異なるスートブロワノズルの配置（本明細書では「スートブロワの配置」とも称する）を規定でき、その結果、第１の原位置と第２の最大位置との間におけるスートブロワノズル８８の対応する直線位置と、基準位置、すなわちゼロ原位置に対するスートブロワノズル８８の回転方位または角度位置とによって各配置が規定される。ノズル８８は、互いに一定の角度距離、例えば１８０度を置いて配置されるため、各配置は、２つのノズル８８のうちの１つに関して、ゼロ原位置またはゼロ原位置に対するスートブロワランス８６上の既定の角度位置に対して、規定され得る。所与のスートブロワ８４に関して反力関連データを収集するために、ボイラ運転中、ボイラ１４内における複数の異なるスートブロワの配置のそれぞれにおいて、ひずみゲージ検出素子８は、その特定の配置にある時にスートブロワノズル８８が放出した加圧流体スプレー３０４、３０５の一方または両方を通してスートブロワ８４に戻る反力（複数あり）に関する、それぞれのひずみ値を検出できる。これらのひずみ値は、ＤＡＳ９に伝えられ、次いで、ＤＡＳ９は、スートブロワ８４に戻る反力（複数あり）を示す、検出したひずみ値に基づいて、対応する値を生成できる。図示の実施形態では、ノズル８８は１８０度離間しているため、２つのノズル８８が放出した２つのスプレーのうちのどちらを通して反力（複数あり）がスートブロワ８４に戻ったかを判定できないことがある。
【００５４】
図５を参照すると、スートブロワランス８６の表面７０２は、トルク下で圧縮および伸張を経ることになり得る。一例では、ひずみゲージ検出素子８は、ランス８６の表面７０２に配置された複数対のひずみゲージエレメントを備える。一方の対は、表面が張力下となる方向における長さの増加を測定し、他方の対は、表面が圧縮下となる方向における長さの減少を測定する。この手の１つの従来のひずみゲージ検出素子は、ひずみゲージ対からなるホイートストンブリッジ構成を利用するが、他の構成もまた企図されている。ひずみゲージは、スートブロワランス８６の表面７０２にかかるひずみを比例する抵抗変化に変換する。よって、ひずみゲージ検出素子８は、１つ以上の熱伝達エレメント６４の１つ以上の表面６７に対する、１つ以上の蒸気スプレー、または噴射３０４、３０５の衝撃によって生じ、かつスプレー３０４、３０５の一方または両方を通してスートブロワランス８６に戻る１つ以上の反力から得られるひずみ、例えばひずみ値に比例する電圧を検出および生成する。一般的に、ひずみゲージ検出素子８は、ひずみ値を「マイクロひずみ」単位で測定し、１マイクロひずみは、ひずみ値１μｍ／ｍである。説明されるひずみゲージに加えて、反力トルクなどのスートブロワランス８６に対する反力はまた、固定式近接センサ、磁歪センサ、磁気弾性センサ、光ファイバセンサ、回転駆動装置１８８のモータ電流、および様々な他の技法によって本発明の範囲から逸脱することなく測定され得る。
【００５５】
図５に示すＤＡＳ９は、ひずみゲージ検出素子８が検出した各ひずみ値を記録し、ランス８４に戻る１つ以上の反力を示す、ひずみゲージ検出素子８からの各検出ひずみ値に基づいて、対応する値を生成するために、各スートブロワランス８６ごとにひずみゲージ検出素子８と有線または無線構成で接続され得る。ＤＡＳ９はまた、その対応するひずみゲージ検出素子８が検出した値と関連付けられた各スートブロワ８４に関する配置情報を記憶する。上述のように、リニアエンコーダ１８６とロータリエンコーダ１９０とは制御システム６に接続され、その結果、制御システム６は、検出した、スートブロワ８４の直線位置および角度位置に対応する、エンコーダ１８６および１９０が生成したデータを受信する。また上述のように、ＤＡＳ９は、制御システム６と通信できる。したがって、ＤＡＳ９は、制御システム６から、各スートブロワに関してスートブロワの直線位置と角度位置とを含むスートブロワの配置データを連続的に受信し得る。したがって、ＤＡＳ９が生成した各反力値に関して、ひずみゲージ検出素子８が反力値の計算に関連し使用されるデータを検出した場合、ＤＡＳ９は、その反力値に、スートブロワ８４の直線位置と角度位置とを含むスートブロワ配置データを対応または割り当てできる。
【００５６】
ＤＡＳ９はまた、ひずみゲージ検出素子８が反力値の計算に関連し使用されるデータを検出した時に時間に対応する反力値に期間を関連付けできる。スートブロワが固定直線速度および回転速度で動作している場合、スートブロワ動作の開始および／または終了時間と、ＤＡＳ９が維持する内部タイムスタンプとを用いて、各反力値は、特定の直線位置および回転位置と互いに関連付けできる。      
あるいは、所与のスートブロワランス８６は、既知の位置および既知の回転方位から特定の時点に出発する場合、そして、その移動速度および回転速度が既知である場合、その特定の時点から経過した時間に基づいて、（ボイラ内における）その位置および（基準位置または値に対する）角度方位を任意の時点で判定できる。したがって、ＤＡＳ９は、検出ひずみ値をひずみゲージ検出素子８から受信した期間に対応するスートブロワの直線位置および角度方位を割り当てできる。
【００５７】
図６は、トルク関連の測定装置、例えばひずみゲージ検出素子８を有する、スートブロワ８４の一部分と、そこに設置されるデータ取得システム９との図である。すす吹きサイクルは、スートブロワ８４が原位置にある状態で開始する。その直線駆動装置１８４に電力を供給すると、装置１８４は、スートブロワランスを炉壁を通して回収ボイラ１０内に移動させる。そのノズル８８がボイラの内側に入ると、スートブロワ８４内に高圧蒸気が導入されて、洗浄サイクルを開始できる。直線駆動装置１８４は、その回転駆動装置１８８がスートブロワランス８６を回転させながら、スートブロワランス８６をボイラ１０内にその最大位置になるまで動かし続けることができる。この時点で、直線駆動装置１８４は、その方向を反転するように制御される。加えて、この時点では、回転駆動装置１８８は、スートブロワランス８６をボイラ１０から出す方向に引く際に異なるノズル経路を作り出すために、スートブロワ８４を既定の異なる量だけ回転させることができる。直線駆動装置１８４は、ノズル８８が高圧蒸気を遮断し得る炉壁付近となるまで後退し続ける。
【００５８】
図７は、ボイラ運転中、第１および第２のストロークを通したスートブロワ８４の移動中にスートブロワ８４にかかる反力を示す、ひずみゲージ検出素子８から受信したデータに基づいてＤＡＳ９が生成し得る値の時間領域表現を示している。水平軸は、スートブロワがその原位置から動き始めてからの時間（秒単位）を表す。線８０６は、ボイラ内への方向におけるスートブロワランス８６の行程を表し、スートブロワランスがその最大位置に到達すると終わる。線８０８は、ボイラから出る方向におけるスートブロワランス８６の行程を表し、スートブロワランスがその原位置に戻ると終わる。スートブロワランス８６の行程の間、ひずみゲージ検出素子８は、熱伝達エレメント６４の伝熱面６７上のファウリング灰堆積に対して、または直接伝熱面６７に対して衝突する、ノズル８８が放出した蒸気噴射のうちの一方または両方を通してスートブロワランス８６に戻る反力に関連するデータを検出および収集する。説明したように、検出ひずみ値は、ＤＡＳ９で用いられて、反力を示す値を生成し、反力を示すこれらの生成値の振幅は、図７の垂直な軸８０２で表されている。
【００５９】
図８は、本発明の原理による、図７の時間領域データの周波数領域表現を示す。図７に示す時間領域データに対してフーリエ解析を行うことができる。ＤＡＳ９が図７の時間領域データを図８の周波数領域データに変換し得ることが企図されている。図８では、図７の時間領域信号がその周波数領域成分に変換されており、水平軸９０４は、様々な周波数を表し、垂直軸９０２は、それらの周波数におけるスペクトルエネルギーの振幅を表している。図示のように、他の周波数と比べ、スペクトルエネルギーのピークがあるいくつかの周波数帯９０６、９０８、９１０、９１２、９１４がある。図８の１つの実施態様では、水平軸９０４は約１２，５００Ｈｚの周波数まで広がっており、したがって、ひずみゲージ８構造が検出した値は、約２５，０００Ｈｚのレートでサンプリングされて、図７に表される時間領域データが生成され得るが、本発明の範囲内でより低いサンプリングレートもまた企図される。
【００６０】
これらの周波数帯９０６〜９１４のうちのすべてが、熱伝達エレメント６４の伝熱面６７上のファウリング灰堆積に対して、または直接伝熱面６７に対して衝突する、スートブロワランス８６からの噴射流のうちの一方または両方に関連し得るわけではない。これらは、例えば、ベアリング、ギヤ、モータなどによって生成される力などの、ボイラ１４内またはスートブロワ自体の中における他の周期的に繰り返す成分または動作に関連していることもある。よって、様々な周波数範囲のさらなる解析が実行されて、蒸気噴射３０４、３０５のうちの一方または両方によってランス８６に戻る反力が引き起こした、ひずみゲージ検出素子８からの検出値に最も関連する周波数帯９０６〜９１４はどれであるとみられるかを判定し得る。約３００〜５００Ｈｚの範囲にある１つのそのような周波数帯９０８が経験的に調査されて、これが、ひずみゲージ検出素子８が検知した様々な信号値に関連し、蒸気噴射３０４、３０５のうちの一方または両方によってランス８６に戻る反力に対応する可能性があるかを判定する。当業者であれば、３００Ｈｚ〜５００Ｈｚの範囲が１つの範囲例として選択されたことと、他の周波数範囲もまた対象とするものであることを認識するはずである。
【００６１】
結果として、図８に示される周波数領域信号は、ＤＡＳ９によってフィルタリングして、３００Ｈｚ〜５００Ｈｚの間の周波数に関連する成分のみを含むことができる。これらフィルタリングされた成分のみを時間領域に変換して戻すことにより、図９に示す信号が得られる。図９は、本発明の原理による、図７の時間領域表現から選択された限られた周波数帯の時間領域表現を示している。図９では、水平軸１００４は、スートブロワランス８６が原位置から移動を開始してからの時間量をもう一度表し、垂直な軸１００４は、図７と単位と同じ測定単位で測定された振幅を表す。図９の信号内では、いくつかの高い振幅ピーク１００６、１００８、１０１０がはっきり現れている。
【００６２】
上述のように、ＤＡＳ９が生成した各反力値に関して、ひずみゲージ検出素子８が反力値の計算に関連し使用されるデータを検出した場合、ＤＡＳ９は、その反力値に、スートブロワ８４の直線位置と角度位置とを含むスートブロワ配置データを対応または割り当てできる。ＤＡＳ９はまた、ひずみゲージ検出素子８が反力値の計算に関連し使用されるデータを検出した時に、時間対応する反力値に期間を関連付けできる。ＤＡＳ９は、スートブロワ８４がその第１の原位置からその行程を開始する際に０の開始時間となるようにして、各スートブロワの配置に時間値をさらに割り当てる。スートブロワの第１の原位置に対するプラテン前縁６１Ｂ〜６３Ｂの位置と、図７に示すデータが収集された時の各スートブロワの配置に関する時間値とを把握することによって、図９にあるこれらの高い振幅ピーク１００６、１００８、１０１０が生じた時をスートブロワノズル８８がプラテン６１Ａ〜６３Ａの前縁６１Ｂ〜６３Ｂに隣接して配置された時と比較できる。これらのピークの多くが、スートブロワノズル８８がプラテン前縁６１Ｂ〜６３Ｂに隣接して配置されたのと実質的に同時に生じた場合、ひずみゲージ検出素子８が、スートブロワランス８６にかかったねじり反力またはトルクに関連するひずみ値を検出したと考えられる。したがって、高い振幅ピーク１００６、１００８、および１０１０に対応するタイムインスタンスにおいて、スートブロワランス８６からの蒸気噴射のうちの一方または両方が伝熱面６７上のファウリング灰堆積に対して、または直接伝熱面６７に対して衝突したことが考えられる。ＤＡＳ９は、制御システム６と通信することから、また制御システム６は、スートブロワ８４の、検出した直線位置および角度位置に対応するエンコーダ１８６および１９０が生成したデータを受信することから、ＤＡＳ９は、ピーク１００６、１００８、および１０１０のそれぞれを、ピーク１００６、１００８、および１０１０に対応するひずみゲージ検出素子８が対応するデータを検出した時のスートブロワ８４の直線位置および角度位置を含む、対応するスートブロワの配置データと対応し得る。
【００６３】
図９の信号が高い振幅ピークを含み、これらのピークは、スートブロワがプラテン前縁６１Ｂ〜６３Ｂに隣接した時に生じたと考えられることから、３００〜５００Ｈｚの範囲にある周波数帯９０８が、ひずみゲージ検出素子９が検出した様々な信号値と関連付けられ、蒸気噴射のうちの一方または両方によってスートブロワに戻る反力に対応することが考えられる。３００〜５００Ｈｚの範囲の周波数帯９０８が高い振幅ピークを含まなければ、またはスートブロワがプラテン前縁６１Ｂ〜６３Ｂに隣接した時に生じたのではない多くの高い振幅ピークを含むならば、図９のデータの他の様々な周波数帯が、経験的に調査されて、これらの周波数帯のうちの１つ以上が、ひずみゲージ検出素子８が検出した様々な信号値と関連付けられ、蒸気噴射３０４、３０５のうちの一方または両方によってランス８６に戻る反力に対応し得る高い振幅ピークを含むかが判定され得る。スートブロワシステム２を最初に作動させる時と、スートブロワシステム２に対する大幅な変更に見舞われた他の時とに較正を行う際、図８の様々な周波数帯９０６〜９１４の見直しを行う必要があることが考えられる。
【００６４】
上述のひずみゲージ検出素子は、蒸気噴射３０４によってランス８６に戻る反力３０６（図４参照）と、蒸気噴射３０５を介してスートブロワランス８６に戻る反力（図４に示さず）との正味結果を検出する。蒸気噴射３０４がプラテン面６７または堆積３０２に当たらない場合、ランス８６に対するその反力の大きさは、ゼロまたはほぼゼロであり得る。同様に、蒸気噴射３０５がプラテン面６７または堆積３０２に当たらない場合、ランス８６に対するその反力の大きさは、ゼロまたはほぼゼロであり得る。上述のひずみゲージ検出素子８は、正味結果のどの部分が蒸気噴射３０４からの反力３０６に帰せられ、どの部分が蒸気噴射３０５からの反力に帰せられるのかを区別できないこともある。当業者であれば、個々の寄与を計算できるように、スートブロワランス８６に対する曲げ力または並進力を判定するために、検出素子を配置および配列できることを認識するはずである。
【００６５】
しかしながら、ひずみゲージ検出素子８が蒸気噴射３０４、３０５の一方または両方を介してランス８６に戻る力の一方または両方の正味結果を検出する配列では、スートブロワランス上のなんらかのひずみが、ａ）スプレー３０４がプラテン伝熱面６７または堆積３０２に当たった結果、ｂ）スプレー３０５がプラテン伝熱面６７または堆積３０２に当たった結果、あるいはｃ）両方のスプレー３０４、３０５がそれぞれのプラテン伝熱面６７または堆積３０２に当たった結果であるかどうかに関する不確かさが存在する。そのため、スートブロワランス８６の特定の配置における少なくとも１つの堆積または少なくとも１つのプラテン伝熱面６７の存在は判定できるが、１つ以上の追加的なセンサが提供されない限りは、１つまたは２つの堆積／プラテン伝熱面がひずみゲージ検出素子８によって配置されたかを判定できない。
【００６６】
この明白な不確かさは、少なくとも２つの異なる理由により、些細なことになり得る。洗浄作業中、図示の実施形態のスートブロワランスは、両方のノズルから同時に蒸気流を噴霧する。したがって、スートブロワランスの洗浄作業が堆積に対応することが既知である配置で行われる場合、その堆積には、少なくとも１つの蒸気噴射が当たり、スートブロワが回転すれば両方の蒸気噴射が当たる可能性がある。次に、図３Ｂは、堆積３０２が過熱器部６０内において実際に形成する仕方が、２つの可能な位置のうちのどちらに堆積３０２が実際にあるかを判定するための追加的な情報を提供することを示している。例えば、図３Ｂでは、スートブロワランス８６のこの特定の配置において、ノズル８８に隣接するプラテン６４の表面のうちの少なくとも１つの上に堆積３０２があると判定がなされ得る。ひずみゲージ検出素子８は、堆積に当たっているのが、具体的には、右側のノズルからのスプレー３０４とは判定できないことがあるが、プラテン６１Ａ〜６３Ａの位置の構成と高温のガス流の方向とに関する知識によって、特定の配置において遭遇するあらゆる堆積は、プラテン６１Ａ〜６３Ａの後縁６１Ｃ〜６３Ｃではなく、プラテン６１Ａ〜６３Ａの前縁６１Ｂ〜６３Ｂ上にあると仮定することによって、いかなるあいまいさも解決できる。
【００６７】
図１０、図１１Ａ、および図１１Ｂは、本発明の原理による、熱交換器表面６７上のファウリングを検出するための方法例のそれぞれの流れ図である。図１０の方法によれば、ステップ１１０２において、スートブロワエレメント８４（例えば、ノズル８８）の直線または横方向の位置が監視される。スートブロワノズル８８の角度方位もまた監視される。よって、特定の時点において、ボイラ内におけるスートブロワノズル８８の直線位置と、２つのノズル８８から蒸気噴射が放射される角度とが分かっている。この情報とボイラ内におけるプラテン６１Ａ〜６３Ａの構成および位置に関する既定の知識に基づいて、特定の時点において、ノズル８８から放射される蒸気噴射をプラテン６１Ａ〜６３Ａに対して過熱器部６０内においてどこに配置するかの判定が行われる。したがって、蒸気噴射に関連する検出されるあらゆるデータが、過熱器部６０内における２つの可能な位置のうちの１つと関連付けられ得る。
【００６８】
よって、図１０の方法は、ステップ１１０４において、スートブロワエレメントの第１および第２のノズルから第１および第２の加圧流体スプレーを放出するステップと、ステップ１１０６において、熱交換器、例えば、プラテン６１Ａ〜６３Ａのうちの１対以上、または熱交換器上の１つ以上の実質的堆積に対する、第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方の衝撃によって生じ、かつ第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通してスートブロワエレメントに戻る１つ以上の反力を示す値を生成するステップとに進む。以下詳述するように、ステップ１１０８において、値に基づいて、ファウリングを示す実質的堆積が熱交換器上にある時を判定するために、検出値を使用する。
【００６９】
図１１Ａの流れ図は、図１０の方法がどのように達成され得るかに関して追加的な詳細を提供する。図１１Ａの方法は、ステップ１１２０において開始し、そこでは、スートブロワ制御システム６は、直線駆動装置１８４を介してスートブロワエレメント（例えば、スートブロワノズル）の動きを第１の原位置から第２の最大一まで制御し、かつ回転駆動装置１８８を介してスートブロワエレメントをその長手方向軸線を中心に回転させる。したがって、ステップ１１２２において、例えば過熱器部６０内における、ボイラ内における複数の異なるスートブロワエレメントの配置を規定でき、各配置が、第１の原位置と第２の最大位置との間の対応する直線位置と、スートブロワエレメントの回転方位とによって規定される。
【００７０】
図１２Ｂに関して説明したように、異なるスートブロワエレメントの配置においてひずみゲージ検出素子８が検出した値に関連するマップを構築できる。したがって、ステップ１１２４では、ボイラ運転中、ボイラ内における複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、その特定の配置にある時にスートブロワエレメントが放出した第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方を通してスートブロワエレメントに戻る１つ以上の反力を示す、それぞれの値が検出され得る。次いで、ステップ１１２６では、スートブロワエレメントに関して、ファウリングが、複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれに対応する２つの可能な熱交換器の位置のうちの少なくとも１つに存在するかどうかを示すマップを構築できる。
【００７１】
図１１Ａのステップ１１２８および１１３０は、特定のスートブロワエレメントの配置においてファウリングが存在するかどうかに関して判定をするのを補助する１つの可能なやり方に関連する。最初に、ステップ１１２８において、複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、それぞれのベースライン値が測定され、各ベースライン値は、その特定の配置においてファウリングが存在しないことを示す。図５を参照して上述したように、プラテン６１Ａ〜６３Ａ上にファウリングが存在しないボイラ内でスートブロワランスを操作できる。したがって、ひずみゲージ検出素子８が検出した、結果として得られる値は、熱交換プラテン６１Ａ〜６３Ａの表面上のいかなるファウリングまたは堆積でもなく、ボイラの固有の構造から生じる反力トルクを表すベースライン値を提供し得る。
【００７２】
ボイラ運転中、特定のスートブロワエレメントの配置におけるひずみゲージからの検出値をその配置におけるベースライン値と比較して、２つの値の間の差を判定できる。この差は、単純にひずみゲージからの生の値ではなく、特定のスートブロワエレメントの配置においてファウリングが存在するかどうかに関して判定をなすために使用され得る。よって、ステップ１１３０において、複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、ボイラ運転中に検出されたそれぞれの値とその特定の配置と関連付けられたそれぞれのベースライン値との間の差に基づいて、その特定のスートブロワエレメントの配置に対応する熱交換器の少なくとも２つの可能な位置にあることの判定がなされる。例えば、ボイラ運転中に検出されたそれぞれの値が、それぞれのベースライン値の約１４０％〜約１７０％、好ましくは１５０％よりも大きい場合、特定のスートブロワエレメントの配置においてファウリングが存在する可能性があるとの判定がなされることが考えられる。２つの値の比が特定の量よりも大きいと判定することは、２つの値の間の差がなんらかの既定の閾値を超えていると判定することに等しく、２つの値が測定される単位が本発明の異なる実施形態では変わり得ることを考慮する。使用される具体的な比の値（例えば、１５０％）は、スートブロワエレメントの設計ならびに回収ボイラの構成および設計に基づいて変わり得るが、経験的な１つ以上の較正作業を通して判定し得ることも、当業者であれば認識するはずである。
【００７３】
特に、時間領域データに関して、検出値のなんらかの解析を行うことができ、周波数領域データに関して他の解析を行うことができる。よって、図１１Ａのステップの少なくとも一部を図１１Ｂに概説されるように行うことができる。
【００７４】
図１１Ｂのように、スートブロワエレメント８４は、ノズル８８が様々なプラテン６１Ａ〜６３Ａのそれぞれの表面に隣接する際に、スートブロワエレメント８４が加圧流体スプレーを放射しながら、横方向に移動し、かつ回転する。スートブロワエレメントの横方向の位置および角度方位は、特定のスートブロワの配置を規定する。ステップ１１５０では、スートブロワエレメントが移動および回転すると、複数の異なるタイムインスタンスのそれぞれにおいて、その特定のタイムインスタンスに関し、加圧流体の第１および第２のスプレーの一方または両方を通してスートブロワエレメント８４にかかる１つ以上の反力を示すそれぞれの値を検出する。ステップ１１５０ではまた、複数の異なるタイムインスタンスのそれぞれを、複数のスートブロワエレメントの配置のうちの対応する１つに関連付ける。
【００７５】
スートブロワエレメント８４の作動中に収集された検出値に加えて、（図１１Ｂのステップ１１２８で説明したような）ベースライン値もまた収集され得る。よって、ステップ１１５２では、複数の異なるスートブロワエレメントの配置のそれぞれにおいて、それぞれのベースライン値が測定され得、各ベースライン値は、その特定の配置においてファウリングが存在しないことを示す。
【００７６】
この時点で、ボイラ運転中に検出された値と、ベースライン値とは、時間領域データであり、それぞれの周波数領域データにそれぞれ変換できる。当業者であれば認識するように、離散的な時間領域データは、離散フーリエ変換（例えば、高速フーリエ変換）を用いて周波数領域データに変換できる。
【００７７】
よって、ステップ１１５４では、ボイラ運転中における複数の検出値は、第１の周波数領域データセットに変換され、複数のベースライン値は、第２の周波数領域データセットに変換される。周波数領域になると、上述の方式では、第１および第２の周波数領域データセットの複数の周波数帯を検討して、複数の周波数帯の中の特定の周波数帯を特定でき、特定の周波数帯は、複数のうちの他の周波数帯のどれよりも、第１および第２の加圧流体スプレーの一方または両方によってスートブロワエレメント８４に戻る１つ以上の反力によって生じた検出されたそれぞれの値に対応する応答を与える可能性が高い。例えば、第２の周波数領域データセットは、目的の特定の周波数帯を最初に特定するために使用されてよく、次いで、第１の周波数領域データセットは、特定された周波数帯が所望の周波数帯であることを確認するために使用され得る。よって、そのデータが、スートブロワノズル８８が放出した蒸気の第１および第２のスプレーの一方または両方を通してスートブロワエレメント８４に戻る反力（複数あり）に関連する可能性がある、または反力（複数あり）を示す特定の周波数帯が、特定され得る。次いで、この特定の周波数帯は、周波数領域データの他の周波数帯からのデータよりも詳細に解析され得る。
【００７８】
ステップ１１５６では、第１の周波数領域データセット（動作値）に関する、特定された周波数帯の周波数領域データは、第１の時間領域データセットに変換される。また、第２の周波数領域データセット（ベースライン値）に関する、特定された周波数帯の周波数領域データは、第２の時間領域データセットに変換される。時間領域に戻すことで、元の検出値を収集するために利用される（ステップ１１５０からの）タイムインスタンスに再び対応するデータが得られる。よって、第１および第２の時間領域データセットの各エレメントは、複数の異なるタイムインスタンスのうちの関連する１つと、関連する振幅値とによって規定され得る。
【００７９】
特定のタイムインスタンスにおいて、第１の時間領域データセットからの動作関連の値は、第２の時間領域データセットからの対応するベースライン関連の値と比較され得る。この比較は、特定のタイムインスタンスにおいてファウリングにスートブロワノズルが遭遇したか否かを示し得る。そのタイムインスタンスはまた、特定のスートブロワの配置に関連付けられていることから、判定は、特定のスートブロワの配置において、それぞれのスートブロワノズル８８に隣接するプラテン６１Ａ〜６１Ｃの２つの可能な伝熱面６７のうちの少なくとも１つにファウリングが存在するかどうかを示す。
【００８０】
したがって、ステップ１１５８では、第１および第２のセットの時間領域データの対応するエレメントの各対に関し、第１の時間領域データセットのエレメントの関連する振幅値と第２の時間領域データセットの対応するエレメントとの間の差に基づいて、実質的堆積が熱交換器のプラテン６１Ａ〜６１Ｃの２つの可能な伝熱面６７のうちの少なくとも１つの上にあるかどうかの判定がなされる。例えば、エレメントの対に関するこの差が、既定の閾値よりも大きい場合、このことは、これらの２つのエレメントに関連付けられた特定のスートブロワの配置において、実質的堆積が（例えば、約９５％よりも大きい信頼レベルで）あることを示す。先に示唆したように、第１の時間領域データセットのエレメントの関連付けられた振幅値が、第２の時間領域データセットの対応するエレメントの値の約１４０％〜約１７０％、好ましくは１５０％よりも大きい場合、これらの２つのエレメントに関連付けられた特定のスートブロワエレメントの配置においてファウリングが存在する可能性があるとの判定がなされることが考えられる。上述のように、２つの値の比が特定の量よりも大きいと判定することは、２つの値の間の差がなんらかの既定の閾値を超えていると判定することに等しく、２つの値が測定される単位が本発明の異なる実施形態では変わり得ることを考慮する。
【００８１】
上述のステップの一部を助けるために、ひずみゲージ８からの検出値ならびにスートブロワノズル８８の横方向の位置および回転方位を表す１つ以上のマップが構築され得る。図１２Ａは、いくつかの列１２１２といくつかの行１２１４とを有するベースラインマップ１２１０を示している。列１２１２のそれぞれは、スートブロワノズル８８の（基準位置に対する）特定の横方向の位置を表し、行１２１４のそれぞれは、スートブロワノズル８８の（基準方位に対する）特定の角度方位、または回転方位を表す。よって、マップ１２１０の各エレメント１２０２は、規定されるスートブロワエレメントの配置を表す。各エレメント１２０２における値は、スートブロワエレメントが特定のスートブロワエレメントの配置に配置された場合のひずみゲージ検出素子８からの検出値に対応する。上述のように、ベースライン検出値は、プラテン６１Ａ〜６３Ａの伝熱面上にファウリングが存在しないことを示す検出値である。
【００８２】
図１２Ｂは、スートブロワノズル８８の横方向の位置を表す列１２１２と、スートブロワノズル８８の角度方位を表す行１２１４とを有する同様に構築されたマップ１２２０である。表の各エレメント１２０４はまた、スートブロワエレメントが特定のスートブロワエレメントの配置にある場合に生じる、ひずみゲージからの検出値に対応し、その配置は、横方向の位置と角度方位との具体的な組み合わせによって規定される。しかしながら、図１２Ａのマップ１２１０とは異なり、マップ１２２０のエレメント１２０４の値は、ボイラの通常運転中に収集されたひずみゲージセンシング８からの検出値を反映する。
【００８３】
図１２Ａおよび図１２Ｂの２つのマップ１２１０、１２２０に基づいて、図１２Ｃに示すような第３のマップ１２３０を構築できる。マップ１２３０の各エレメント１２０６はまた、特定の規定されるスートブロワエレメントの配置に対応する。しかしながら、各エレメント１２０６の値は、その配置において検出された動作値１２０４と、その配置において測定されたベースライン値１２０２との間の差を表す。マップ１２３０からのエレメント値１２０６は、特定のスートブロワの配置に対応する実質的堆積があるかどうかを判定するために使用できる。したがって、プラテン伝熱面６７の洗浄を達成するために蒸気噴射が特定のスートブロワの配置において放出されるか否かは、そのスートブロワの配置に対応するマップ１２３０からの値に依存する。例えば、マップ１２３０の値が既定の閾値を超え、そのスートブロワの配置に対応する位置に実質的堆積がある可能性を示している場合、スートブロワがその対応する配置にある間、蒸気がノズル８８から放出される。所与のスートブロワの配置において放出される蒸気の量および持続時間はまた、そのスートブロワの配置に関するマップ１２３０の対応する値の値に基づいて変わり得る。
【００８４】
スートブロワエレメントの各移動方向に関して、対応するマップセットを構築できる。よって、スートブロワノズルが特定の横方向の位置および特定の角度方位にあるとしても、ひずみゲージからの検出値は、スートブロワノズルがボイラの内への方向に移動しているか、ボイラの外への方向に移動しているかに依存し得る。したがって、各方向についてそれぞれのマップ１２１０〜１２３０セットを構築できる。
【００８５】
様々な異なる仕方で図１２Ａのベースラインマップ１２１０を構築できる。ベースラインデータ収集と動作データ収集との両方の間、スートブロワエレメントが同じ速さで移動し、かつ同じ速さで回転すると仮定すると、それぞれのデータ収集セットでスートブロワエレメントの開始角度方位が同じである限り、特定の横方向の位置における角度方位は、異なるデータ収集についても一致する。この条件は、いつも満たされるわけではないため、図１２Ａに示す概念的な表現１２１０とは別にベースラインマップを構築できる。
【００８６】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、スートブロワは、２つの異なるモード、すなわち、検出モードと洗浄モードとで稼働できる。「検出モード」では、スートブロワは、堆積を検出するのに有利である状態で動作させる（すなわち、圧力、速度、および／または流量を選択する）ことができる。スートブロワは、初期ベースライン値を確立するために、ならびにボイラ運転中の蓄積を（例えば毎日）検出するために、検出モードで稼働させることができる。スートブロワは、検出モードでの１つ以上の運転の結果に基づいて、その洗浄モードで稼働させることができる。洗浄モードで稼働している間、スートブロワのプロセス変数（例えば、速度、圧力、流量など）は、検出モードで稼働している場合とは異なり得、またボイラ内におけるスートブロワの位置に応じて、有益な洗浄結果をもたらすために変更され得る。しかしながら、検出モードでは、スートブロワのプロセス変数は、ベースライン検出と各検出運転との間の一貫性を維持するために、運転のたびに変えることはしない。例えば、噴射の圧力および速度は、検出モードの間、洗浄モードよりも低いことがある。
【００８７】
例えば、ベースラインマップ１２１０は、ｘの異なる角度位置を表すｘ行１２１４を有し得る。しかしながら、スートブロワエレメントが原位置から最大位置まで一回横断する間、スートブロワエレメントは、各横方向の位置（マップ１２１０の列１２１２）において図らずも単一の角度方位だけとなる。よって、列１２１２で表される横方向の位置のそれぞれについて異なる行１２１４を生成するために、ｘ、または場合によりｘよりも多い異なるベースラインデータ収集稼働を行うことができる。このようにして、ベースラインマップ１２１０は、その（ｘ掛けるｎ個の）エレメントにおけるベースライン値を有するように構築できる。あるいは、ベースラインデータ収集の間、マップの行１２１４を生成するための値を収集するために、スートブロワエレメントは、特定の横方向の位置において停止し、かつ角度方位範囲にわたって回転され得る。
【００８８】
したがって、ボイラ運転中に行われるデータ収集の間、スートブロワエレメントが横方向の位置「３」にある時の（表１２２０からの）検出値は、位置「ｃ」における角度方位と一致し得る。ベースラインマップ１２１０は各エレメントにおけるベースライン値を有するように構築されたことから、ベースラインマップ１２１０は、差を判定するために動作関連の検出値と比較され得る値を有する。よって、スートブロワエレメントが原位置から最大位置まで一回横断する間、マップ１２２０および１２３０の各列１２１２は、単一の行１２１４のみにおいて意味のある値を有する一方、ベースラインマップ１２１０は、列１２１２ごとに行１２１４のそれぞれにおいて関連値を有することができる。
【００８９】
しかしながら、複数の動作横断の後、図１２Ｃの差マップ１２３０を生成して、特定の列（すなわち、スートブロワの横方向の位置）に関して、複数の異なる行（すなわち、スートブロワの角度方位）に関してファウリングを示す値を収集できるようにする。
【００９０】
図１２Ｃのマップ１２３０は、ボイラのプラテン６１Ａ〜６３Ａを洗浄するためにスートブロワの動作を制御するのに有益であり得る。特に、特定のスートブロワエレメントに関して、マップ１２３０の各エレメントは、スートブロワエレメントがその表の要素に対応する特定の配置にある間、実質的堆積、またはファウリングに遭遇したかを示す。ボイラ内のスートブロワエレメントごとに対応するマップ１２３０を構築でき、それによって、ファウリングが存在する場所を示す、過熱器部６０の内側の３次元マップを作成する。よって、スートブロワ制御システムを構築できて、スートブロワエレメントがファウリングと関連付けられた特定の配置にある場合、スートブロワエレメントからその配置におけるファウリングの量に関連する速さおよび持続時間で蒸気を放出できるようにする。逆に、スートブロワエレメントが、ファウリングと関連付けられていない特定の配置にある場合、いかなる蒸気の放出も防ぐことができる。このようにして、ボイラプラテンの洗浄中、スートブロワエレメントの効率的かつ有効な制御を達成できる。
【００９１】
本発明の特定の実施形態を示しかつ説明してきたが、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなしに様々な他の変更および修正がなされ得ることが当業者には明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲において、本発明の範囲に含まれるすべての変更および修正を包含することが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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