(57)【要約】【課題】  爆轟により容器の内部面を洗浄する装置を提供する。【解決手段】  燃料／酸化剤のチャージが管路（１４９，１５０，１５２，１５４）を通して燃焼管路（１４０）内に提供される。このチャージの第１の部分で開始される初期の爆燃は、該チャージの少なくとも他の部分における最終的な爆轟を発生させ、内部面に衝突する衝撃波が管路（１４０）から放出される。爆燃から爆轟への変化は、機械的な強化部および／またはチャージの第２の部分よりもチャージの第１の部分を爆轟しやすくすることによって促進することができる。【選択図】  図６
2005156149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の外部と内部とを分離するとともに壁開口部を有する容器壁を備える容器の内部面洗浄装置であって、
上流の第１の端部と下流の第２の端部とを有するとともに、該第２の端部から前記容器の内部に衝撃波を導くように配置された細長い管路と、
前記管路に燃料と酸化剤を供給するように該管路に連結された燃料および酸化剤の供給源と、
点火器と、を有し、
前記管路は、第１の部分と、該第１の部分の下流に位置する第２の部分とを含み、
第１の部分は、第１の特徴的な断面積を有し、第２の部分は、第１の特徴的な断面積よりも大きい第２の特徴的な断面積を有し、
前記点火器は、燃料と酸化剤の第１の部分において爆燃を開始させるように配置され、
前記管路の第１の部分および第２の部分は、前記衝撃波を発生させるために、前記爆燃から爆轟への変化を生じさせるように配置されていることを特徴とする容器の内部面洗浄装置。
【請求項２】
前記供給源は、
第１の燃料の第１の燃料供給源と、
第１の酸化剤の第１の酸化剤供給源と、
第２の燃料の第２の燃料供給源と、
第２の酸化剤の第２の酸化剤供給源と、を含むことを特徴とする請求項１記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項３】
第２の燃料および酸化剤の供給源は、第１の燃料および酸化剤の供給源が連結されている位置よりも下流で前記管路に連結されていることを特徴とする請求項２記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項４】
第２の部分は、実質的に一定の特徴的な直径を有するとともに直列に固定された複数の管路部分を含み、
第１の部分は、実質的に一定の特徴的な直径を有する上流部分と、下流方向で実質的に直径が増加する下流部分と、を含むことを特徴とする請求項１記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項５】
第１の部分が、内部表面領域強化部を含むことを特徴とする請求項１記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項６】
第２の部分が、内部表面領域強化部を含むことを特徴とする請求項１記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項７】
燃料および酸化剤の第１の部分は、非主要部分であり、燃料および酸化剤の主要な第２の部分よりも爆轟しやすいことを特徴とする請求項１記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項８】
容器の外部と内部とを分離するとともに壁開口部を有する容器壁を備える容器の内部面洗浄装置であって、
上流の第１の端部と下流の第２の端部とを有するとともに、該第２の端部から前記容器の内部に衝撃波を導くように配置された細長い管路と、
第１の燃料／酸化剤混合物と第２の燃料／酸化剤混合物とを前記管路に投入するとともに、第２の混合物を爆轟させて前記衝撃波を発生させるために、第１の混合物の爆燃を開始してこの爆燃から爆轟への変化を生じさせる手段と、を有することを特徴とする容器の内部面洗浄装置。
【請求項９】
第１の混合物の酸化剤は、第２の混合物の酸化剤よりも酸素が濃厚であることを特徴とする請求項８記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項１０】
第２の燃料／酸化剤混合物は、第１の燃料／酸化剤混合物と化学的性質または比率が異なることを特徴とする請求項８記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項１１】
前記手段は、管路の内部の横方向断面積の複数の変化を含むことを特徴とする請求項８記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項１２】
開口部を有する壁を備える容器の内部面洗浄方法であって、
第１の燃料／酸化剤混合物を第１の管路部分に提供し、
第１の燃料／酸化剤混合物とは化学的性質または比率が異なる第２の燃料／酸化剤混合物を第２の管路部分に提供し、
第２の燃料／酸化剤混合物の爆轟を生じさせて前記面に衝突する衝撃波を発生させるために、第１の燃料／酸化剤混合物の反応を開始させることを含むことを特徴とする容器の内部面洗浄方法。
【請求項１３】
第１の燃料／酸化剤混合物の反応は、爆燃から爆轟への変化を含むことを特徴とする請求項１２記載の容器の内部面洗浄方法。
【請求項１４】
第２の混合物は、第１の混合物よりも爆轟しにくいことを特徴とする請求項１２記載の容器の内部面洗浄方法。
【請求項１５】
第２の混合物の酸化剤は、第１の混合物の酸化剤よりも酸素が希薄であることを特徴とする請求項１２記載の容器の内部面洗浄方法。
【請求項１６】
第１の燃料／酸化剤混合物は、燃料および酸化剤の別々の成分として第１の管路部分に投入され、
第２の燃料／酸化剤混合物は、予め混合された状態で第２の管路部分に投入されることを特徴とする請求項１２記載の容器の内部面洗浄方法。
【請求項１７】
第１の燃料／酸化剤混合物は、予め混合された状態で第１の管路部分に投入され、
第２の燃料／酸化剤混合物は、予め混合された状態で第２の管路部分に投入されることを特徴とする請求項１２記載の容器の内部面洗浄方法。
【請求項１８】
前記管路をパージガスでパージすることをさらに含むことを特徴とする請求項１２記載の容器の内部面洗浄方法。
【請求項１９】
第１の管路部分は、第２の管路部分の特徴的な断面積よりも小さい特徴的な断面積を有することを特徴とする請求項１２記載の容器の内部面洗浄方法。
【請求項２０】
第１の燃料／酸化剤混合物の主要な部分は、第２の燃料／酸化剤混合物の主要な部分が提供される前に提供されることを特徴とする請求項１２記載の容器の内部面洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は産業設備に関し、特に、産業設備の爆轟による洗浄（ｄｅｔｏｎａｔｉｖｅ  ｃｌｅａｎｉｎｇ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面のファウリングは、産業設備において重大な問題である。このような設備は、（石炭、石油、廃棄物などの）炉、ボイラ、ガス化装置、反応炉、熱交換器などを含む。典型的には、産業設備は内部に熱交換面を備える容器を含み、この熱交換面にすす、灰、鉱物や他の燃焼生成物および燃焼副生成物の粒子の堆積によるファウリングやスラグおよび／またはファウリングなどのより集中した付着物などが生じやすい。このような粒子の付着は、施設の操業を徐々に妨げて、効率および処理能力を減少させるとともに損害を生じさせるおそれがある。従って、設備の洗浄が大変望ましいが、いくつかの関連する問題点を伴う。多くの場合、ファウリング面に直接接近することは困難である。さらに、収益を維持するためには産業設備の休止時間および洗浄に関連するコストを最小限に抑えることが望ましい。これまで種々の技術が提案されている。例として、特許文献１〜３には種々の技術が記載されている。別の技術は、非特許文献１に開示されている。また、非特許文献２，３には、特定の爆発波技術が説明されている。このような装置は、特許文献４，５でも説明されている。これらの装置は、この技術の例示的な用途にちなんで“スートブロワ”と呼ばれることが多い。
【特許文献１】米国特許第５４９４００４号明細書
【特許文献２】米国特許第６４３８１９１号明細書
【特許文献３】米国特許出願第２００２／０１１２６３８号明細書
【特許文献４】ユーゴスラビア特許第Ｐ１７５６／８８号明細書
【特許文献５】ユーゴスラビア特許第Ｐ１７２８／８８号明細書
【非特許文献１】ヒューク  ゼット．（Ｈｕｑｕｅ，Ｚ．）著，「パルス爆轟波技術を用いたスラグ除去の実験的研究（Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｌａｇ  Ｒｅｍｏｖａｌ  Ｕｓｉｎｇ  Ｐｕｌｓｅ  Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ  Ｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ」，ＤＯＥ／ＨＢＣＵ／ＯＭＩ年次シンポジウム，マイアミ，フロリダ，１９９９年３月１６−１８日
【非特許文献２】ハンジャリック  ケイ．（Ｈａｎｊａｌｉｃ，Ｋ．）およびサマジェビック  アイ．（Ｓｍａｊｅｖｉｃ，Ｉ．）著，爆轟波を使用したボイラ加熱面の洗浄（Ｆｕｒｔｈｅｒ  Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ  Ｕｓｉｎｇ  Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ  Ｗａｖｅｓ  ｆｏｒ  Ｃｌｅａｎｉｎｇ  Ｂｏｉｌｅｒ  Ｈｅａｔｉｎｇ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ），国際エネルギ研究ジャーナル  第１７巻（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｖｏｌ．１７），１９９３年，ｐ．５８３−５９５
【非特許文献３】ハンジャリック  ケイ．（Ｈａｎｊａｌｉｃ，Ｋ．）およびサマジェビック  アイ．（Ｓｍａｊｅｖｉｃ，Ｉ．）著，「ファウリング面から負荷時に堆積物を除去する爆轟波技術Ｉ，ＩＩ部（Ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ−Ｗａｖｅ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ  ｆｏｒ  Ｏｎ−ｌｏａｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔ  Ｒｅｍｏｖａｌ  ｆｒｏｍ  Ｓｕｒｆａｃｅｓ  Ｅｘｐｏｓｅｄ  ｔｏ  Ｆｏｕｌｉｎｇ：Ｐａｒｔｓ  Ｉ  ａｎｄ  ＩＩ）」，ガスタービンおよび動力のエンジニアリングジャーナル，ＡＳＭＥ会報第１巻（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｇａｓ  Ｔｕｒｂｉｎｅｓ  ａｎｄ  Ｐｏｗｅｒ，Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＡＳＭＥ，Ｖｏｌ．１），１９９４年１月，ｐ．２２３−２３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述の技術にかかわらず、当該技術分野ではさらなる改善が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一形態は、容器の内部面洗浄装置を含む。この容器は、容器の外部と内部とを分離するとともに壁開口部を有する壁を備える。この装置は、上流の第１の端部と下流の第２の端部とを備える細長い管路を有する。この管路は、第２の端部から容器の内部に衝撃波を導くように配置される。管路に燃料と酸化剤を供給するように燃料および酸化剤の供給源が管路に連結されている。管路は、第１の部分と、該第１の部分の下流に位置する第２の部分とを含む。第１の部分と第２の部分とは、第１および第２の特徴的な断面積を有し、第２の断面積は第１の断面積よりも大きい。燃料と酸化剤の第１の部分において爆燃を開始させるように点火器が配置される。管路の第１の部分および第２の部分は、衝撃波を発生させるために、爆燃から爆轟への変化（ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ−ｔｏ−ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を生じさせるように配置されている。
【０００５】
種々の実施例では、供給源は、第１の燃料および第１の酸化剤を供給する第１の燃料および酸化剤の供給源と、第２の燃料および第２の酸化剤を供給する第２の燃料および酸化剤の供給源と、を含みうる。第２の燃料および酸化剤の供給源は、第１の燃料および酸化剤の供給源が連結されている位置よりも下流で管路に連結されてもよい。管路の第２の部分は、実質的に一定の特徴的な内径を有するとともに直列に固定された複数の管路部分を含みうる。管路の第１の部分は、実質的に一定の特徴的な内径を有する上流部分と、下流方向で実質的に内径が増加する下流部分と、を含みうる。管路の第１の部分および第２の部分は、内部表面領域強化部を含むことができる。燃料および酸化剤の第１の部分は、非主要部分であり、主要な第２の部分よりも爆轟しやすくてもよい。
【０００６】
本発明の他の形態は、上流の第１の端部と下流の第２の端部とを有する細長い管路を含む容器の洗浄装置を含む。この管路は、第２の端部から容器の内部に衝撃波を導くように配置される。この装置は、第１および第２の燃料／酸化剤混合物を管路に投入するとともに、第２の混合物を爆轟させて衝撃波を発生させるために、第１の混合物の爆燃を開始してこの爆燃から爆轟への変化を生じさせる手段を含む。
【０００７】
種々の実施例では、第１の混合物の酸化剤は、第２の混合物の酸化剤よりも酸素が濃厚でありうる。第２の燃料／酸化剤混合物は、第１の燃料／酸化剤混合物と化学的性質または比率が異なってもよい。上記の手段は、管路の内部の横方向断面積の複数の変化を含むことができる。
【０００８】
本発明のまた他の形態は、容器の内部面洗浄方法を含む。第１の燃料／酸化剤混合物が第１の管路部分に提供される。第１の燃料／酸化剤混合物とは化学的性質または比率が異なる第２の燃料／酸化剤混合物が第２の管路部分に提供される。第２の燃料／酸化剤混合物の爆轟を生じさせて面に衝突する衝撃波を発生させるために、第１の燃料／酸化剤混合物の反応が開始される。
【０００９】
種々の実施例では、第１の燃料／酸化剤混合物の反応は、爆燃から爆轟への変化を含みうる。第２の混合物は、第１の混合物よりも爆轟しにくくてもよい。第２の混合物の酸化剤は、第１の混合物の酸化剤よりも酸素が希薄であってもよい。第１の燃料／酸化剤混合物は、燃料および酸化剤の別々の成分として第１の管路部分に投入することができる。第２の燃料／酸化剤混合物は、予め混合された状態で第２の管路部分に投入することができる。管路をパージガスでパージしてもよい。第１の管路部分は、第２の管路部分の特徴的な断面積よりも小さい特徴的な断面積を有しうる。第１の燃料／酸化剤混合物の主要な部分は、第２の燃料／酸化剤混合物の主要な部分が提供される前または後で提供することができる。
【００１０】
本発明の１つまたはそれ以上の実施例の詳細は、添付図面および以下の実施形態に記載されている。本発明の他の特徴、目的、および利点は、実施形態、図面、および請求項から明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、例示的に３つの関連するスートブロワ２２を有する炉２０を示している。図示の実施例では、炉の容器は、直方体の形状であり、スートブロワは、全て容器の単一の共通壁２４と関連づけられているとともに壁に沿って同様の高さに配置されている。（単一のスートブロワ、複数の高さにそれぞれ設けられた１つまたは複数のスートブロワなどの）他の構成も可能である。
【００１２】
各々のスートブロワ２２は、炉の壁２４から離れた上流の遠位端部２８から壁２４に近接する下流の近位端部３０まで延在する細長い燃焼管路２６を含む。しかし、端部３０を完全に炉の内部に設けることもできる。各々のスートブロワ２２の動作時には、管路２６内の燃料／酸化剤混合物の燃焼は上流端部の近傍（管路長さの上流から１０％以内）で開始され、炉の内部容積内の面を洗浄するために下流端部から関連する燃焼ガスとともに衝撃波として放出される爆轟波を発生させる。各々のスートブロワ２２は、燃料／酸化剤供給源３２と関連づけることができる。このような供給源またはその１つまたは複数の部品は、別個のスートブロワ２２の間で共有することができる。例示的な供給源３２は、対応する格納構造体３８，４０内に設けられた液化または加圧された気体燃料シリンダ３４と酸素シリンダ３６とを含む。例示的な実施例では、酸化剤は、実質的に純粋な酸素などの第１の酸化剤である。第２の酸化剤は、中央空気供給源４２から供給される工場の空気であってもよい。例示的な実施例では、空気は空気アキュムレータ４４に蓄積される。シリンダ３４からの膨張した燃料は、一般に燃料アキュムレータ４６に蓄積される。例示的な供給源３２は、下方に位置する適切な配管によって関連する管路２６にそれぞれ連結される。同様に、スートブロワ２２は、燃料酸化剤混合物の燃焼を開始する点火ボックス５０をそれぞれ含み、この点火ボックス５０は、供給源３２とともに制御および監視装置（図示省略）によって制御されている。図１は、壁２４が点検および／または測定用のいくつかのポートを含むことを示している。例示的なポートは、各々のスートブロワ２２と関連づけられた光学的監視ポート５４と温度監視ポート５６を含み、これらのポートは、洗浄すべき面の観察および内部温度の監視のために赤外線および／または可視光線のビデオカメラと熱電対プローブをそれぞれ受け入れる。圧力の監視や組成のサンプリングなどのために他のプローブ／監視／サンプリングを利用することもできる。
【００１３】
図２は、例示的なスートブロワ２２の他の詳細を示している。例示的な爆轟管路２６は、上流から下流に向かって配列された両側にフランジを備える一連の管路部分すなわち管路セグメント６０と、壁の開口部６６を通って延在する下流部分６４を備えるとともに炉の内部６８に曝される下流端部すなわち下流出口３０で終端となる下流ノズル管路部分すなわち下流ノズル管路セグメント６２と、によって構成される本体部分を有する。ノズルという用語は、広く使用されており、空力的な収縮、膨張、またはこれらの組み合わせが存在することを要しない。適切な支持および冷却が提供されれば、炉内のより深くに出口３０を設けることができる。図２は、さらに炉の内部の管束７０を示し、これらの管束の外側面にファウリングが生じやすい。例示的な実施例では、管路セグメント６０は、関連するトロリ７２にそれぞれ支持されており、トロリ７２の車輪が施設の床７６に沿って設けられたトラック装置７４と係合する。例示的なトラック装置７４は、トロリ７２の車輪の凹状の周囲面と係合する一対の平行なレールを含む。例示的なセグメント６０は、同様の長さＬ1であり、対応するフランジのボルト穴に設けられた対応するボルトの列によって直列にボルト留めされている。同様に、最も下流のセグメント６０の下流フランジは、ノズル６２の上流フランジにボルト留めされる。例示的な実施例では、（例えば、綿または熱的／構造的に頑丈な合成材料である）反動ストラップ８０が、最後に連結されたフランジ対に１つまたは複数の金属製コイル反動ばね８２と直列に連結されており、スートブロワ２２の吐出に関連する反力を弾性的に吸収するとともに次の点火において燃焼管路が正確に配置されるように燃焼管路と炉の壁などの環境構造体とを接続する。また、追加の減衰手段（図示省略）を設けることもできる。反動ストラップ／ばねの組合わせは、直列にまたはループとして構成することができる。例示的な実施例では、この組み合わされた下流セクションの全長はＬ2である。
【００１４】
予爆轟管路部分／セグメント８４が、上流端部２８から下流に延在しており、この予爆轟管路セグメントも両側にフランジを備えることができるとともに、長さＬ3を有する。予爆轟管路セグメント８４は、燃焼管路の下流部分６０，６２の（例えば平均値、中央値、最頻値などの）特徴的な内部断面領域よりも小さい（管路の軸／中心線５００を横切る）特徴的な内部断面領域を有する。円状断面の管路セグメントを含む例示的な実施例では、予爆轟断面積は、８〜１２ｃｍの直径を特徴とし、下流部分は、２０〜４０ｃｍの直径を特徴とする。従って、下流部分対予爆轟セグメントの例示的な断面積の比は、１：１〜１０：１、より狭くは２：１〜１０：１である。端部２８，３０の間の全長Ｌは、１〜１５ｍ、より狭くは５〜１５ｍとすることができる。例示的な実施例では、遷移管路セグメント８６が、予爆轟セグメント８４と最も上流のセグメント６０との間に延在する。セグメント８６は、セグメント８４，６０の対応するフランジと合わさる寸法の上流および下流のフランジを有するとともに、これらのセグメント８４，６０の内部断面との間に滑らかな遷移部を提供する内部面を有する。例示的なセグメント８６は、長さＬ4を有する。セグメント８６の内部面の例示的な広がり半角は、≦１２°、より狭くは５〜１０°である。
【００１５】
燃料／酸化剤のチャージは、種々の方法で爆轟管路の内部に投入することができる。１つまたは複数の異なる燃料／酸化剤混合物があってもよい。このような混合物は、爆轟管路の外部で予混合するか、または管路への投入時または投入後に混合することができる。図３は、予爆轟配合と主配合の２つの異なる燃料／酸化剤配合を別々に投入するように構成されたセグメント８４，８６を示している。例示的な実施例では、セグメント８４の上流部分において、一対の予爆轟燃料噴射管路９０が燃料噴射ポートを画成するセグメント壁に設けられたポート９２に連結されている。同様に、一対の予爆轟酸化剤管路９４が、酸化剤入口ポート９６に連結されている。例示的な実施例では、これらのポートは、セグメント８４の長さの上流側半部に設けられている。例示的な実施例では、各々の燃料噴射ポート９２は、関連する酸化剤ポート９６と対となっており、関連する酸化剤ポートと同一の軸方向位置でかつ燃料および酸化剤の対向する噴射混合を提供するような角度で設けられている（９０°として例示的に示しているが、１８０°を含む他の角度も可能である）。以下でより詳細に説明するように、パージガス管路９８が、さらに上流に位置するパージガスポート１００に連結されている。セグメント８４の上流フランジにボルト留めされた端部プレート１０２が、燃焼管路の上流端部を密封するとともに、セグメント８４の内部に動作可能な端部１０８を有する（点火プラグなどの）点火器１０６が端部プレート１０２を通過する。
【００１６】
例示的な実施例では、主燃料および主酸化剤はセグメント８６に投入される。図示の実施例では、主燃料は、いくつかの主燃料管路１１２によって運ばれ、主酸化剤は、いくつかの主酸化剤管路１１０によって運ばれる。各々の主酸化剤管路１１０は、関連する入口１１４で主燃料と主酸化剤が混合されるように関連する燃料管路１１２を同心円状に囲む終端部を有する。例示的な実施例では、燃料は各種の炭化水素である。特定の例示的実施例では、両方の燃料は同じであり、同じ燃料供給源から吸引されるが、異なる酸化剤すなわち予爆轟混合物用の実質的に純粋な酸素および主混合物用の空気とそれぞれ混合される。この場合に有用な例示的燃料は、プロパン、ＭＡＰＰガス、またはこれらの混合物である。エチレンや（ディーゼル油、灯油、およびジェット飛行燃料などの）液体燃料を含む他の燃料も使用可能である。酸化剤は、所望の主爆轟および／または予爆轟のチャージの化学的性質を得るのに適した比率の空気／酸素の混合物などの混合物を含みうる。さらに、分子的に組み合わされた燃料および酸化剤成分を有するモノプロペラント燃料も選択肢となりうる。
【００１７】
動作時には、使用サイクルの初めに燃焼管路が空気（または他のパージガス）を除いて空にされる。次に、予爆轟燃料および予爆轟酸化剤が、関連するポートを介して投入され、セグメント８４を満たしてセグメント８６内に（例えば、中間点近くまで）部分的に広がり、有利には主燃料／酸化剤ポートをちょうど超えた位置まで広がる。続いて、予爆轟燃料および予爆轟酸化剤の流れが停止される。予爆轟燃料および予爆轟酸化剤によって満たされる例示的な容積は、燃焼管路の容積の１〜４０％、より狭くは１〜２０％である。次に、燃焼管路の残りの容積の一部（例えば、２０〜１００％）を実質的に満たすように主燃料および主酸化剤が投入される。続いて、主燃料および主酸化剤の流れが停止される。予爆轟燃料および予爆轟酸化剤を予め主燃料／酸化剤ポートを越えて投入することにより、予爆轟チャージと主チャージとの間に空気または他の不燃性のスラグが形成されるおそれがほとんどなくなる。このようなスラグは、２つのチャージの間の燃焼面の移動を妨げるおそれがある。
【００１８】
チャージが投入された状態で、点火器の火花放電を提供するように点火ボックスが起動されて予爆轟チャージが点火される。予爆轟チャージは、燃焼が非常に速い化学的性質を有するように選択され、初期の爆燃は、セグメント８４内において急速に爆轟に変化して爆轟波を発生させる。この変化を促進する予爆轟の効果は、内部断面の変化によって高められる。このような爆轟波が生じると、管路内でそれ自体では爆轟しない程度の充分に遅い化学的性質を有しうる主チャージを効果的に通過する。爆轟波は、長手方向下流に進んで下流端部３０から炉の内部の衝撃波として出現し、典型的にコンタミネーション（汚染物質）を少なくとも緩めるように洗浄すべき面に衝突して熱的かつ機械的に衝撃を与える。爆轟波に続いて、爆轟管路から加圧された燃焼生成物が放出され、放出された生成物は下流端部３０から噴流として出現して（緩んだ材料の除去などにより）洗浄プロセスをさらに仕上げる。このような燃焼生成物の放出後またはこのような放出と同時に、（例えば、主酸化剤および／または窒素を供給する同じ供給源からの空気である）パージガスがパージポート１００を通して投入され、最終的な燃焼生成物を追い出すとともに（制御および監視装置による手動もしくは自動の決定に従って、即座にまたは次の規則的または不規則なインターバルで）サイクルを繰り返す準備として予爆轟管路をパージガスで満たす。また、パージガスの基本的な流れは、ガスや粒子が炉の内部から上流に侵入するのを防ぐとともに爆轟管路の冷却を補助するために、充填／放出サイクルの間で維持することができる。
【００１９】
種々の実施例では、内部面の強化部によって、実質的に円筒状および円錐台状のセグメントの内部表面積を超えて内部表面積が実質的に増加する場合がある。このような強化部は、爆燃から爆轟への変化または（例えば、残留するパージガスによって希釈された主チャージの下流部分などにおける化学的組成の希釈を局部的または全体的に補償するために）爆轟波を持続させるのに効果的でありうる。図４は、１つの主セグメント６０の内部に設けられた内部面の強化部を示している。例示的な強化部は、実質的にチンスパイラル（Ｃｈｉｎ  ｓｐｉｒａｌ）であるが、シェルキンスパイラル（Ｓｈｃｈｅｌｋｉｎ  ｓｐｉｒａｌ）やスミルノフキャビティ（Ｓｍｉｒｎｏｖ  ｃａｖｉｔｙ）などの他の強化部も使用可能である。このスパイラルは、螺旋状の部材１２０によって構成される。例示的な部材１２０は、直径が約８〜２０ｍｍの円状の断面を有する金属製要素として形成される。他の断面を使用してもよい。例示的な部材１２０は、複数の長手方向要素１２２によってセグメントの内部面から離間して保持されている。この例示的な長手方向要素１２２は、部材１２０と同様の断面および材料のロッドであり、部材１２０および関連するセグメント６０の内部面に溶接される。このような強化部は、異なるチャージおよび異なる燃焼器断面積に関する上述の技術の代わりにまたはこれに加えて予爆轟を提供するために利用することができる。
【００２０】
本発明の装置は、幅広い用途で使用可能である。例えば、典型的な石炭燃焼炉では、本発明の装置は、ペンダントすなわち二次過熱器、対流流路（一時過熱器およびエコノマイザ束）、空気予熱器、選択的な触媒リムーバ（ＳＣＲ）スクラバ、バグハウスすなわち静電集塵器、エコノマイザホッパ、熱伝達面またはそれ以外の面における灰や他の熱的堆積物などに適用することができる。本発明の利用可能性は、石油燃焼炉、黒液回収ボイラ、バイオマスボイラ、廃棄物再利用バーナ（ゴミバーナ）などの他の用途でも同様に存在する。
【００２１】
図６は、燃焼管路２６と同様とすることができるが、内部断面すなわち直径が遷移管路セグメント８６のように緩やかに変化する代わりにステップ状に変化する他の燃焼管路１４０を示している。上流の予爆轟管路セグメント１４２が、径方向に延在する環状壁１４６によって下流端で主管路（またはそのセグメント）から分離された予爆轟容積すなわち予爆轟チャンバ１４４を画成する。予爆轟燃料および予爆轟酸化剤の管路１４９，１５０は、管路１４２の上流端壁に出口が設けられるように配置され、（組み合わせて設けることもできる）主燃料および主酸化剤の管路１５２，１５４は、壁１４６のポートに配置される。相対的な直径および動作は、管路２６と同様とすることができ、以下でより詳細に説明するように表面に強化部を追加することもできる。
【００２２】
図７は、最も上流のセグメント１６２がシェルキンスパイラル１６４を含む他の管路１６０を示している。この管路セグメント１６２は、他の点では残りの下流のセグメントと同様の断面を有してもよい。予爆轟燃料および予爆轟酸化剤の管路１６６，１６８、および主燃料および主酸化剤の管路１７０，１７２を設けることができる。例示的な実施例では、予爆轟燃料および予爆轟酸化剤の管路は上流の端壁に配置され、主燃料および主酸化剤の管路はここから僅かに下流の側壁に配置される。
【００２３】
図８は、管路１６０のシェルキンスパイラルを一連のオリフィスプレート１８２に換えた他の燃焼管路１８０を示している。各々のプレート１８２は、最も上流の管路セグメントの内部に固定された外周１８４と中心開口部（オリフィス）面１８６とを有する。例示的なオリフィスは、円状であり、管路の内部断面の（例えば、１０〜５０％である）小さい部分を占める。これらのオリフィスの寸法およびプレートの位置は、爆燃から爆轟への変化を促進するように設けられている。
【００２４】
図９は、１つまたは複数のスミルノフキャビティ２０２を有する他の管路２００を示している。例示的な実施例では、これらのキャビティは、キャビティの上流、キャビティの間、およびキャビティの下流の部分よりも拡大された断面積を有する部分である。これらの後者の部分は、互いに同様の断面積を有しうる。図示の実施例では、２つのスミルノフキャビティが設けられており、予爆轟燃料および予爆轟酸化剤と主燃料および主酸化剤は、共にこれらのキャビティの上流で投入される。
【００２５】
図１０は、長手方向に断面が変動するブラッフボディ（ｂｌｕｆｆ  ｂｏｄｙ）２２２が管路の上流部分に設けられた他の燃焼管路２２０を示しており、このブラッフボディは、オリフィスプレートおよびスミルノフキャビティといくらか同様の効果を提供する。例示的な実施例では、ブラッフボディは、小さい断面領域２２６によって分離された大きい断面領域２２４を有する。これらの領域２２４，２２６は、比較的小さいおよび比較的大きい環状の断面積２２８，２３０を画成する。例示的な予爆轟燃料および予爆轟酸化剤の管路と主燃料および主酸化剤の管路とは、同様に長手方向で近接して設けられており、燃焼管路の所望の部分を実質的に満たすように主燃料および主酸化剤を最初に投入してから、予爆轟燃料および予爆轟酸化剤を投入し、投入された所望の量の予爆轟チャージに比例して主チャージをさらに下流に流すことができる。ブラッフボディは、連結された複数の部品または別個のボディとして機能する個別の部品から構成することができる。例えば、ボディのパラメータおよび寸法は、管路の上流端から下流に延在する共通のシャフトに比較的大きい断面積を提供する適切な数の適切な相対的寸法を有するボディ部品を連結することで、特定の用途のために最適化することができる。
【００２６】
図７〜図１０の強化部は、図６の段付きの内部断面プロファイルや図２の比較的緩やかに変化する内部断面プロファイルにも適用可能である。例えば、これらの強化部は、上流の予爆轟容積内に設けることができる。また、強化部は、予爆轟容積から主要な（小さいまたは大きい断面の）容積にわたって延在することもできる。例えば、別々のシェルキンスパイラルが２つの容積にそれぞれ設けられてもよく、単一のシェルキンスパイラルがこれらの２つの容積の間に延在してもよい。
【００２７】
本発明の１つまたは複数の実施例を説明したが、本発明の趣旨および範囲から逸脱せずに種々の変更を行うことができる。例えば、本発明は、種々の産業設備および種々のスートブロワ技術とともに使用するように設けることができる。既存の設備および技術の形態によって、特定の実施例の形態が影響されうる。（例えば、内部または外部の障害物を通過する非直線状の管路や管路部分、および非円形の断面を有する管路や管路部分などの）燃焼管路の他の形状も可能である。従って、他の実施例も請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】炉の洗浄のために配置された複数のスートブロワと関連して設けられた産業炉の斜視図である。
【図２】図１の１つのスートブロワ側面図である。
【図３】図２のスートブロワの上流端部の部分切り欠き側面図である。
【図４】図２のスートブロワの主燃焼セグメントの長手方向断面図である。
【図５】図４のセグメントの端面図である。
【図６】第１の代替燃焼管路の上流端の長手方向断面図である。
【図７】第２の代替燃焼管路の上流端の長手方向断面図である。
【図８】第３の代替燃焼管路の上流端の長手方向断面図である。
【図９】第４の代替燃焼管路の上流端の長手方向断面図である。
【図１０】第５の代替燃焼管路の上流端の長手方向断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１４０…管路
１４２…予爆轟管路セグメント
１４４…予爆轟チャンバ
１４６…環状壁
１４９…予爆轟燃料管路
１５０…予爆轟酸化剤管路
１５２…主燃料管路
１５４…主酸化剤管路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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【外国語明細書】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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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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