(57)【要約】【課題】  爆轟により容器の内部面を洗浄する装置および方法を提供する。【解決手段】  例示的な圧力プローブは、前方に先細となったノーズ部（１７２）を有する外側面（１８０）を備える本体（１７０）を含む。本体（１７０）に設けられた第１のポート（２１２）と圧力センサ（２０２）との間に通路（２１０）が延在する。支持部材が、本体を作動位置に保持する。冷却液回路（２１８）が、支持部材と本体とを少なくとも部分的に通るように延びる。圧力プローブは、爆轟洗浄装置とともに使用可能である。【選択図】  図７
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【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、
圧力プローブと、を有し、この圧力プローブは、
前記管路の第２の端部から放出される衝撃波にさらされるように前記容器内で作動位置に保持されるとともに、先細のノーズ部を有する外側面を備える本体と、
前記本体に設けられた第１のポートと、
圧力センサと、
前記第１のポートと前記圧力センサとの間に設けられた通路と、
前記本体を作動位置に保持する支持部材と、を含むことを特徴とする容器の内部面洗浄装置。
【請求項２】
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、
前記衝撃波を発生させるために、前記燃料と酸化剤の反応を開始させるように配置された点火器と、をさらに有する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】
前記圧力プローブは、前記支持部材および前記本体の少なくとも一部を通る冷却回路をさらに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４】
前記本体は、２〜２０ｃｍの長さと、４ｃｍ以下の最大横方向寸法と、を有する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】
前記支持部材は、前記本体に上方から連結された冷却液運搬管路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】
前記冷却液運搬管路は、前記容器壁を貫通していることを特徴とする請求項５記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項７】
前方に先細となったノーズ部を有する外側面を備える本体と、
前記本体に設けられた第１のポートと、
圧力センサと、
前記第１のポートと前記圧力センサとの間に設けられた通路と、
前記本体を作動位置に保持する支持部材と、
前記支持部材および前記本体の少なくとも一部を通る冷却液回路と、を含むことを特徴とする圧力プローブ装置。
【請求項８】
前記冷却回路は、前記通路を画成する管路の周囲に延びており、
前記本体は、第２のポートを有する後方面を備え、前記冷却回路は、第２のポートを通って延びていることを特徴とする請求項７記載の圧力プローブ装置。
【請求項９】
第１のポートは、平面上に設けられており、
前記後方面は、第３のポートを有し、前記冷却回路は、第２のポートおよび第３のポートを通るように分岐していることを特徴とする請求項８記載の圧力プローブ装置。
【請求項１０】
冷却液回路内の冷却液流れと組み合わせたことを特徴とする請求項８記載の圧力プローブ装置。
【請求項１１】
前記支持部材は、前記圧力センサからの信号通信線路を支持していることを特徴とする請求項７記載の圧力プローブ装置。
【請求項１２】
前記ノーズ部は、前記本体の長さの少なくとも５０％にわたって延びており、
前記ノーズ部は、該ノーズ部の長さの少なくとも５０％にわたって半角５°〜１５°で前方に実質的に先細となっていることを特徴とする請求項７記載の圧力プローブ装置。
【請求項１３】
前記冷却回路は、前記本体の内部で該本体の長さの少なくとも５０％にわたって延びていることを特徴とする請求項７記載の圧力プローブ装置。
【請求項１４】
爆轟洗浄装置と組み合わせて使用することを特徴とする請求項７記載の圧力プローブ装置。
【請求項１５】
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、
管路に燃料と酸化剤を投入し、
前記面に衝突する衝撃波を発生させるように、前記燃料と酸化剤の反応を開始させ、
前記容器内で圧力プローブを使用して前記衝撃波の圧力の大きさを測定す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１６】
繰り返し連続して実行されることを特徴とする請求項１５記載の容器の内部面洗浄方法。
【請求項１７】
燃料／酸化剤の混合物の反応は、爆燃から爆轟への変化を含むことを特徴とする請求項１５記載の容器の内部面洗浄方法。
【請求項１８】
前記圧力プローブに冷却液を通過させることをさらに含むことを特徴とする請求項１５記載の容器の内部面洗浄方法。
【請求項１９】
プローブ支持部材の前記容器の外側に位置する部分を操作することによって前記圧力プローブの位置を変えることを特徴とする請求項１５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】
よって、本発明の一形態は、容器の内部面洗浄装置を含む。容器壁が、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。この装置は、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を含む。圧力プローブが、管路の第２の端部から放出された衝撃波にさらされるように容器内で作動位置に保持された本体を含む。この本体は、先細のノーズ部を有する外側面を備える。また、本体には第１のポートが設けられている。第１のポートと圧力センサとの間に通路が延在する。支持部材が、本体を作動位置に保持する。
【０００５】
種々の実施例では、プローブは、支持部材および本体の少なくとも一部を通る冷却液回路をさらに含みうる。支持部材は、本体に上方から連結された冷却液運搬管路を含むことができる。冷却液運搬管路は、容器壁を貫通してもよい。管路に燃料と酸化剤を供給するように、該管路に燃料および酸化剤の供給源を連結することができる。衝撃波を発生させるために、燃料と酸化剤の反応を開始させるように点火器を配置してもよい。
【０００６】
本発明の他の形態は、前方に先細となったノーズ部を有する外側面を備える本体を含む圧力プローブ装置を含む。通路が、本体に設けられた第１のポートと圧力センサとの間に延びる。支持部材が、本体を作動位置に保持する。冷却液回路が、支持部材および本体の少なくとも一部を通る。
【０００７】
種々の実施例では、冷却回路は、通路を画成する管路の周囲に延びてもよい。本体は、第２のポートを有する後方面を備え、冷却回路は、第２のポートを通って延びることができる。第１のポートは、平面上に設けてもよい。後方面は、第３のポートを有し、冷却回路は、第２のポートおよび第３のポートを通るように分岐しうる。本発明の装置は、冷却回路内の冷却液流れと組み合わせることができる。支持部材は、圧力センサからの信号通信線路を支持してもよい。ノーズ部は、本体の長さの少なくとも５０％にわたって延びることができる。また、ノーズ部は、該ノーズ部の長さの少なくとも５０％にわたって半角５°〜１５°で前方に実質的に先細とすることができる。冷却回路は、本体の内部で該本体の長さの少なくとも５０％にわたって延びてもよい。例示的な本体長さは、２〜２０ｃｍであり、例示的な最大横方向寸法は、４ｃｍ以下である。本発明の装置は、爆轟洗浄装置と組み合わせて使用することができる。
【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。管路に燃料と酸化剤が投入される。面に衝突する衝撃波を発生させるように、燃料と酸化剤の反応が開始される。容器内で圧力プローブを使用して衝撃波の圧力の大きさが測定される。
【０００９】
種々の実施例では、本発明の方法を繰り返し連続して実行することができる。燃料／酸化剤の混合物の反応は、爆燃から爆轟への変化（ｄｅｆｌａｇｒａｔｉｏｎ−ｔｏ−ｄｅｔｏｎａｔｉｏｎ  ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を含みうる。圧力プローブに冷却液を通過させてもよい。プローブ支持部材の容器の外側に位置する部分を操作することによって圧力プローブの位置を変えることができる。
【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。例示的な管路セグメント材料は、（ステンレス鋼などの）金属である。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、または管路への導入時または導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、出口３０に面して配置されたヘッド部すなわちプローブユニット１５２を有する圧力プローブアセンブリ１５０を示している。例示的な実施例では、プローブは、中心線５００の方向で燃焼管路出口の内部断面によって掃射される領域内でかつ燃焼管路出口に比較的近接して面するように（出口の３ｍ以内、さらに好ましくは０．１〜２ｍに）配置される。プローブユニット１５２は、支持アーム１５６の遠位端１５４に保持される。以下で説明するように、支持アーム１５６は、プローブユニットを支持して位置決めするだけでなく、プローブユニットに信号を通信するとともに冷却液を運搬するように機能する。例示的な実施例では、アーム１５６は、（例えば、炉の壁または図示のようにノズルセグメント６２とその上流のセグメントとの間のフランジ連結部などの燃焼管路の一部である）なんらかの環境構造体に対して保持された取付ブラケット１５８によって支持される。ブラケット１５８は、アームを固定してもよく、またはアームの回転や平行移動を可能にしてもよい。例示的な実施例では、アームの上流端１６０に近接して、以下でより詳細に説明する信号線路１６２および液体管路１６４用のポート取付具がアームに設けられている。例示的なアーム長さは２〜６ｍ、直径は２〜５ｃｍである。ノズルおよび／または壁開口部からより離れた位置における圧力を監視するには、他のアーム構造体および取付装置がより適切な場合もある。
【００２２】
図７は、例示的なプローブユニットの詳細をさらに示している。プローブユニットは、予測される熱的および機械的な衝撃による応力に耐えうる適切な材料で形成可能な本体を有する。例示的な本体は、（例えば、ニッケルまたはコバルト基の超合金やステンレス鋼などの）金属から機械加工することができる主要部１７０を有する。この主要部は、先端部１７４からノーズ部１７２に沿って後方に延在する。ノーズ部は、半角θの全体として円錐台状の面１７６を有する。例示的なθは、≦３０°、より狭くは５°〜１５°である。ノーズ部の円錐状または略円錐状の形状は静的な衝撃の発生を最小化し、小さいテーパ角は通過する衝撃波を本体に実質的に付着した状態に保つのを助ける。ノーズ部は、後方部分１７８まで後方に延在し、この後方部分は、単一の平らなファセット１８２を含む実質的に円筒状の外側面１８０を有する。本体の後方部分は、後方の端部プレート１８６に対して固定された後方リム１８４を有する。また、本体の後方部分は、一対の対向する開口部を有する。ファセット１８２に設けられた第１の開口部１８８は、第２の（内側）端部１９６まで（例えば、プローブ本体の内部空間１９４内に）内側に延びる管路１９２の第１の（外側）端部１９０を収容する。第２の開口部１９８は、開口部１８８に対向する円筒面１８０に設けられており、支持管路２００を収容する。支持管路２００は、アーム１５６の遠位端部１５４として形成するか、アームに固定することができる。管路２００の中央には、圧力変換器２０２が取付具２０４内で保持されている。取付具２０４は、上流端部２０６から下流端部２０８まで延在する。下流端部２０８は、管路の内側端部１９６に連結されており、内側端部１９６と協働して管路の第１の端部１９０における入口２１２から圧力変換器２０２の（メンブレンなどの）動作端部までの通路２１０を画成する。この通路２１０の例示的な長さは、０．５〜５ｃｍである。取付具２０４は、完全に管路との相互作用によって、または管路２００まで径方向外向きに延びる（ここでは図示省略しているが、例えば、長手方向に掘削された孔の間に残る）ウェブを介して支持可能である。全体的な本体寸法によって、衝撃波との干渉の最小化（すなわち本体の小型化）と適切な耐性および製造の経済性（すなわち本体の潜在的な大型化）とを均衡させることができる。例示的な本体長さは、２〜２０ｃｍであり、（例えば、後方部分に沿った直径である）例示的な横方向最大寸法は４ｃｍ未満である。
【００２３】
（同軸ケーブルなどの）信号通信線路１６２が設けられる。この線１６２は、制御／監視システム（図示省略）に接続可能である。通路の長さ２１０が入口２１２で測定される圧力値に影響を与えるおそれがあるので、これを補正するように、制御／監視サブシステムを（例えば、圧力の大きさの一次元減衰および位相の補正などで）プログラム可能である。
【００２４】
取付具２０４と管路２００との間の環状または中断された環状の空間２１６が、液体流路２１８に沿って液体管路１６４からの液体の下流への流れを受け入れる。例示的な実施例では、プローブ本体の内部１９４は、流路がノーズ部を通ってこれを冷却することができるように、ノーズ部の内部で徐々に小さくなる一連の断面積を有する。例示的な実施例では、端部プレート１８６は、冷媒戻り管路２２４（図６参照）に連結された取付具２２２と関連する一対の開口部２２０（図８参照）を有し、冷媒戻り管路２２４は、ホース締結具２２６などによってアーム１５６に固定することができる。
【００２５】
図９は、取付ブラケット１５８の詳細をさらに示している。例示的なブラケットは、環状の金属製プレートのセクタとして形成された本体片２４０を含み、このセクタは、第１の面と第２の面とを有するとともに、第１の周方向端部と第２の周方向端部との間、および内径周辺部２４２と外径周辺部２４４との間に延びている。内径周辺部２４２の近傍のボルト穴２４６は、関連するノズルおよび両側にフランジを有する最も下流のセグメントのフランジに設けられたボルト穴のパターンに対応しており、フランジボルトの群によってプレートをフランジに固定することができる。外径周辺部２４４は、アーム１５６の断面の一部と相補的な底部２４８を有するリセスを含む。リセスの残りの部分は、（例えば、面２４８とともに円に近い形状を形成するように）アームの断面の反対側の部分と相補的な内側面２５２を有する締結具の本体２５０を収容する寸法となっている。ノブ型のヘッド部を備えるボルト２５４によって締結具の本体２５０をブラケットの本体２４０に固定し、これらの間でアームを確実に締結して所定位置に正確に保持することができる。これにより、プローブユニットが、出口端部から所定距離で正確に配置可能となる。プローブがアームの締結された長さからオフセットされているので、プローブを出口に対して横方向に位置決めするためにアームを回転により方向づけることができる。
【００２６】
動作時には、衝撃波がノーズ部を超えて本体の後方部分１７８に沿って下流方向に通過する。衝撃波がポート２１２に達すると、その効果が通路２１０を通って圧力変換器まで伝わり、衝撃波の圧力の大きさを示す出力信号が圧力変換器から提供される。プローブアセンブリは、プローブユニットが燃焼管路出口に対して所定位置に設けられるように最初に配置される。これは、炉から出口を取り外した状態で実行可能である。その後、出口を炉内に挿入して、反応ストラップまたは他の拘束具を設置することができる。続いて、点火プロセスが開始される。
【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。従って、請求の範囲には他の実施例も含まれる。
【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】燃焼管路の出口端部と関連して設けられた圧力プローブアセンブリの部分側面図である。
【図７】図６のアセンブリの長手方向の部分断面図である。
【図８】図７のプローブユニットの後部の端面図である。
【図９】圧力プローブの取付ブラケットの説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１７０…プローブユニット本体の主要部
１７２…ノーズ部
１８０…外側面
２０２…圧力変換器
２１０…通路
２１２…ポート
２１８…液体流路
【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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【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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