(57)【要約】【課題】ボイラの内部を容易に覗けるように、透視可能なガラスを設置した覗き窓をボイラの炉壁に配設した石炭焚きボイラの覗き窓において、燃焼ガス等が逆流しても危険に至らないような配慮を盛り込んでガラスを冷却する大気を取り入れる冷却空気取り入れ装置を提供することを課題とする。【解決手段】ボイラ炉壁に配設された開閉可能な覗き窓は、内部を透視可能なガラスを設置すると共に同ガラスを大気で冷却するようにし、かつ、前記冷却用の大気を取り入れるラッパ管は、所定の開き角度と長さの相関でその形状を特定することにより、ラッパ管に炉内ガスが逆流することがあっても、その流速が規制されてオペレータ等にとって危険が生じないようにした。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部を覗く必要のある場所を選んでボイラ炉壁の複数箇所に開閉可能な覗き窓を配設し、同覗き窓は内部を透視可能なガラスを設置すると共に、大気を吸い込んで前記覗き窓を冷却する大気吸込み部を有する石炭焚きボイラにおいて、前記大気吸込み部は、所定の開き角度と長さの相関で形状を特定されるラッパ管を設けて構成されたことを特徴とする石炭焚きボイラの覗き窓における冷却空気取り入れ装置。
【請求項２】
前記ラッパ管は、８°〜１２°の開き角度と、１０００〜１１００ｍｍの長さの範囲でラッパ形状を形成したことを特徴とする請求項１に記載の石炭焚きボイラの覗き窓における冷却空気取り入れ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ボイラ内部の燃焼状況の把握を行う等の必要性から、同ボイラの内部を容易に覗けるように、透視可能なガラスを設置した覗き窓を、場所を選んでボイラの炉壁に配設した石炭焚きボイラの覗き窓において、前記ガラスを冷却する大気を取り入れる冷却空気取り入れ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
石炭焚きボイラは勿論のこと、油焚きボイラまたはガス焚きボイラにおいても、運転中に燃焼状況のチェック等ボイラの内部を覗いて状況を把握確認することが出来るように、必要な箇所を選んで覗き窓が設けられている。
【０００３】
また、ボイラはそれ自体が高さ数十メートルに及ぶ数階建てのビルに相当する大型の構造物であり、例えば高さ７０メートル級のボイラについてみると、前記覗き窓の数は全体で５０個以上が炉壁の要所要所に設けられている。
【０００４】
前記覗き窓は、油焚きボイラ、またはガス焚きボイラに設けられるものと、石炭焚きボイラに設けられるものとでは、母体となるそれぞれのボイラの性格上、異なる２形式に区分することができる。
【０００５】
すなわち前者の油焚きボイラ、またはガス焚きボイラは、一般的にその内圧が５００〜６００ｍｍＡｑ程度となり、いわゆる加圧通風となるので、覗き窓も簡単に開閉する形態のものではなく固定式のものとして、内部を透視できるガラス窓を採用しているが、後者の石炭焚きボイラは、一般的にその内圧はマイナス１０ｍｍＡｑ程度となり、いわゆる平衡通風となるので、前記覗き窓は開閉可能の蓋状の形態、換言すれば蓋付の覗き扉状に形成されており、ボイラの内部を点検するときは、この扉状に形成された覗き窓を開けてその空間から内部をチェックするようになっている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−３３８６２６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前記したように従来の石炭焚きボイラにおける覗き窓では、内部を透視することは出来ず、ボイラの内部状況をチェックし把握する際には、閉鎖された扉状の覗き窓を開放して内部を覗き見る形態のものであった。
【０００８】
換言すれば従来の石炭焚きボイラにおける覗き窓では、同覗き窓を開放しなければボイラの内部を覗くことが出来ず、この開閉に際して覗き窓の内部周囲に溜まった石炭灰がボイラの外部にこぼれ落ち、環境に悪影響を及ぼすおそれのある形態のものであった。
【０００９】
従ってボイラ内部のチェック、点検をより簡便に、かつ周辺環境の汚損等もなく行うべく、石炭焚きボイラでも油焚きボイラ、またはガス焚きボイラと同様に覗き窓の開閉操作を省略して内部状況を点検し把握したいというニーズは、ボイラの運転要員に潜在的に存在していた。
【００１０】
このようなニーズに応えて覗き窓に透視性を求め、内部を透視可能なガラス付の構造を採用しようとする場合には、炉内の燃焼温度とガラスの融点との関係からガラスの冷却は必須となり、発明者等は試行錯誤を重ねた末、石炭焚きボイラの特性である平衡通風を巧みに利用して大気を吸込み、これによりガラスを冷却するものを着想するに至った。
【００１１】
しかしながら石炭焚きボイラでは、前記したように定常状態においては、ボイラの内圧がマイナス１０ｍｍＡｑ程度の平衡通風であるが、ボイラの発停、その他負荷変動時のように、炉内圧変動により短時間とはいえボイラの内圧がプラスに転じることもあり、覗き窓の開放時に炉内の圧力がプラスになった場合には炉内ガスと共に灰が外に吹出し、周辺環境を汚損したり、また、オペレータ等にとって危険であった。
【００１２】
しかも前記ボイラ内圧のプラス転換による炉内ガス等の外部への吹出しは、前記した覗き窓の開放時に限らず、前記した覗き窓のガラス冷却のための大気吸込みに逆らって、同大気吸込みルートを逆流することもあり、この点からもオペレータ等にとって危険であった。
【００１３】
本発明は、このような従来の石炭焚きボイラにおける覗き窓の保有する諸問題を解決し、内部を透視可能なガラス付の覗き窓とし、同覗き窓のガラスを冷却する大気吸込みルートで、たとえ燃焼ガス等が逆流しても危険に至らないような配慮を盛り込み、実用性に優れた石炭焚きボイラの覗き窓における冷却空気取り入れ装置を提供することを課題とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記した課題を解決すべくなされたもので、その第１の手段として、内部を覗く必要のある場所を選んでボイラ炉壁の複数箇所に開閉可能な覗き窓を配設し、同覗き窓は内部を透視可能なガラスを設置すると共に、大気を吸い込んで前記覗き窓を冷却する大気吸込み部を有する石炭焚きボイラにおいて、前記大気吸込み部は、所定の開き角度と長さの相関で形状を特定されるラッパ管を設けて構成された石炭焚きボイラの覗き窓における冷却空気取り入れ装置を提供するものである。
【００１５】
すなわち、同第１の手段によれば、内部を覗く必要のある場所を選んでボイラ炉壁の複数箇所に配設された開閉可能な覗き窓は、内部を透視可能なガラスを設置すると共に同ガラスを含めて大気で冷却するようにし、これに加えて前記冷却用の大気をラッパ管で取り入れ、且つ、このラッパ管は所定の開き角度と長さの相関でその形状を特定するようにしているので、ボイラの内圧がマイナス１０ｍｍＡｑ程度の平衡通風となる定常状態においては、覗き窓の冷却は安定して行われ、負荷変動等により一時的に内圧がプラスに転換することがあっても、これを織り込んで所定の開き角度と長さの相関でラッパ管の形状を特定しておけば、同ラッパ管に炉内ガスが逆流することがあっても、その流速が規制されてオペレータ等にとって危険が生じないようにすることができるものである。
【００１６】
また、本発明は第２の手段として、前記第１の手段において、前記ラッパ管は、８°〜１２°の開き角度と、１０００〜１１００ｍｍの長さの範囲でラッパ形状を形成した石炭焚きボイラの覗き窓における冷却空気取り入れ装置を提供するものである。
【００１７】
すなわち同第２の手段によれば、前記第１の手段において、ラッパ管内を逆流する炉内ガスがオペレータ等に危害を与えないように同ラッパ管の形状を所定の開き角度と長さの相関で定めるに際して、８°〜１２°の開き角度と、１０００〜１１００ｍｍの長さの範囲でラッパ形状を特定しているので、ラッパ管から出る炉内ガスの流速は、家庭用の扇風機の流速レベルに調整され、炉内ガスの逆流を安全範囲に抑制するようにしたものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態について図１及び図２に基づいて説明する。
図１は本実施の形態に係る石炭焚きボイラの覗き窓を概略的に示す断面図、図２は流速に対するラッパ管の長さと開き角度との相関を示す説明図である。
【００１９】
すなわち、本実施の形態において、５は石炭焚きボイラの炉壁を示し、１０は同炉壁５に炉外に向けて張り出して設けられた覗き窓を示している。
【００２０】
前記したように石炭焚きボイラは高さが数十メートルに及ぶ大型の構造物であり、覗き窓１０は炉壁５の要所要所に分散して多数（７０メートル級のボイラで覗き窓は５０個程度）設けられているが、基本的に同一構成であるので、ここではそのうちの一つを取出し、代表して示している。
【００２１】
この覗き窓１０は、炉壁５の外側に耐火物６を介装して覗き窓ボックス４を一体的に固着すると共に、同覗き窓ボックス４の外側端部に窓枠１ａで支持した透明のガラス１を設置し、かつ同外側端部には前記窓枠１ａの周縁に沿って延びる環体で形成されたエアチャンバ３を設置して構成されている。
【００２２】
エアチャンバ３は、その外周縁寄りの位置で、大気に開口したラッパ管２と連通すると共に、内周縁寄りの位置には、一端をエアチャンバ３内に開口し他端を斜め方向から前記ガラス１の内側表面に向けて開口する空気通孔３ａを複数個設けている。
【００２３】
前記のように構成された本実施の形態において、ボイラの定常運転時には、石炭焚きボイラでは一般的に炉内圧力がマイナス１０ｍｍＡｑ程度となっているので、大気がラッパ管２からエアチャンバ３内に吸い込まれ、更にこのエアチャンバ３に設けた多数の空気通孔３ａを通ってガラス１の表面に吹きつけられることになる。
【００２４】
従ってガラス１は大気で冷却され、炉内の燃焼ガスが高温になってもそれによりガラス１が破損に至ることもなく、覗き窓１０は閉じた状態であってもガラス１を透してボイラの内部を観察することができる。
【００２５】
ここで先端側を拡張して大気に開放し、円錐状に縮径して末端側をエアチャンバ３に連通するラッパ管２のラッパ形状は以下のような知見に基づいて決定される。
【００２６】
すなわち前記したように、石炭焚きボイラでは定常状態においてはボイラの内圧がマイナス１０ｍｍＡｑ程度の平衡通風であるが、ボイラの発停、その他負荷変動時のように、炉内圧変動により短時間とはいえボイラの内圧がプラスに転じることもあり、このときには本来大気の吸込みを行うべきラッパ管２を通して炉内の燃焼ガスが炉外に向けて逆流することがある。
【００２７】
この炉内の燃焼ガスの逆流は、流速が大きくなってラッパ管２の先端開口から激しく噴出するとオペレータに危害を与えるとか、周辺機器に損傷を与えることになりかねないので、この逆流を安全速度に抑制することが必要となる。
【００２８】
本件の発明者等は、当該技術分野における永年の経験により、たとえ炉内から燃焼ガスが逆流しても、その流速が家庭用の扇風機の流速程度であれば、前記オペレータへの危害、または周辺機器への影響等が大事に至らない程度のものであるとの知見を得た。
【００２９】
そしてまた、ラッパ管２の先端開口での流速は、同ラッパ管２の先端の開口から末端のエアチャンバ３に至るラッパ管２の長さ（ｌ）と、同部分におけるラッパ管２の開き角度（φ）との相関により決まるとの知見を得た。
【００３０】
前記した家庭用の扇風機における流速は、０．６〜１．４ｍ／ｓ程度であるので、このような流速を得るためのラッパ管２の長さ（ｌ）と開き角度（φ）を模索した結果、これらの間には図２に示すような相関があることを見いだした。
【００３１】
すなわち、ラッパ管２の長さ（ｌ）が１０００〜１１００ｍｍの範囲で、かつ開き角度（φ）が８°〜１２°の範囲にあるとき、同ラッパ管２の先端開口での流速は０．６〜１．４ｍ／ｓであることを見いだした。
【００３２】
従って、ラッパ管２の先端開口での流速を０．６〜１．４ｍ／ｓに規制するラッパ管２の長さ（ｌ）と開き角度（φ）の相関によりラッパ管２の形状を決めれば、所期の好適な冷却空気取り入れ装置が得られることになる。
【００３３】
以上本実施の形態によれば、石炭焚きボイラが平衡通風であることを巧みに利用し、大気吸込み口２、エアチャンバ３、空気通孔３ａという簡便な構造で窓枠１ａで支持したガラス１を有効に冷却し、熱破損の心配のない覗き窓１０を得ることが出来たものである。
【００３４】
そして覗き窓１０を開放しなくてもボイラ内部の観察を行うことができるので操業能率を高く維持でき、しかも、万一ボイラ内部がプラスドラフトになって炉内の燃焼ガスが逆流することがあっても、オペレータの安全を確保し、周辺機器の損傷を防止し、安全で信頼性に富んだ冷却空気取り入れ装置を得ることが出来たものである。
【００３５】
以上、本発明を図示の実施の形態について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されず、本発明の範囲内でその具体的構造に種々の変更を加えてよいことはいうまでもない。
【００３６】
【発明の効果】
以上、本出願の請求項１に記載の発明によれば、内部を覗く必要のある場所を選んでボイラ炉壁の複数箇所に開閉可能な覗き窓を配設し、同覗き窓は内部を透視可能なガラスを設置すると共に、大気を吸い込んで前記覗き窓を冷却する大気吸込み部を有する石炭焚きボイラにおいて、前記大気吸込み部は、所定の開き角度と長さの相関で形状を特定されるラッパ管を設けて構成されて石炭焚きボイラの覗き窓における冷却空気取り入れ装置を構成しているので、石炭焚きボイラの内圧がマイナス１０ｍｍＡｑ程度の平衡通風となる定常状態においては、覗き窓の冷却は安定して行われ、負荷変動等により一時的に内圧がプラスに転換することがあっても、これを織り込んで所定の開き角度と長さの相関でラッパ管の形状を特定することにより、同ラッパ管に炉内ガスが逆流することがあっても、その流速が規制されてオペレータ等にとって危険が生じないようにすることができ、安全性、信頼性に富んだ好適な石炭焚きボイラの覗き窓における冷却空気取り入れ装置を得ることが出来たものである。
【００３７】
また、請求項２に記載の発明によれば、前記請求項１に記載の発明において、前記ラッパ管は、８°〜１２°の開き角度と、１０００〜１１００ｍｍの長さの範囲でラッパ形状を形成した石炭焚きボイラの覗き窓における冷却空気取り入れ装置を構成しているので、ラッパ管から出る炉内ガスの流速は、家庭用の扇風機の流速レベルに調整され、炉内ガスの逆流を安全範囲に抑制し、安全性、信頼性に富んだ好適な石炭焚きボイラの覗き窓における冷却空気取り入れ装置を得ることが出来たものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態に係る石炭焚きボイラの覗き窓を概略的に示す断面図である。
【図２】流速に対するラッパ管の長さと開き角度との相関を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　　　ガラス
１ａ　　　窓枠
２　　　　ラッパ管
３　　　　エアチャンバ
３ａ　　　空気通孔
４　　　　覗き窓ボックス
５　　　　炉壁
６　　　　耐火物
１０　　　　覗き窓
【図１】
2004101037.tif 000003
【図２】
2004101037.tif 000004