(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】  爆轟洗浄装置は、適切な構成となるように複数の管路セグメント（３６２，３６３，３６４，３６０，３６６）を直列に固定することで所望の実施例に対応するように設けることができる。【選択図】  図９
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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、
燃料および酸化剤の供給源と、
燃料と酸化剤の反応を開始する点火器と、
第１の端部と第２の端部とを備えるとともに、燃料と酸化剤の反応により生じるガス流が前記壁開口部を通って前記第２の端部から放出されるように導くよう配置され、かつ直列に固定された複数のセグメントを含む細長い管路と、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２】
前記セグメントの少なくとも３つは、ガス流路に沿って１〜３ｍの長さを有するとともに、０．００６〜０．３ｍ2の特徴的な内部断面積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３】
前記セグメントの少なくとも３つは、
第１の端部と第２の端部とを備える管状の本体と、
第１および第２の端部にそれぞれ近接する第１および第２の取付フランジと、をそれぞれ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】
ノズルアセンブリが、少なくとも部分的に前記容器壁を通って延在してい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】
前記セグメントの少なくとも１つはエルボであ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６】
前記管路は、
実質的に直線状の第１の部分と、
第１の部分の上流に位置する実質的に直線状の第２の部分と、
第１の部分と第２の部分との間に位置する非直線状の第３の部分と、の３つの部分から実質的にな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７】
第２の部分と第３の部分は、実質的に同様の内部断面を有し、
第１の部分は、
第２の部分および第３の部分と実質的に同様の内部断面を有する下流部分と、
前記下流部分より小さい内部断面を有する上流部分と、
前記上流部分の内部断面と実質的に同様の内部断面から前記下流部分と実質的に同様の内部断面へと変化する内部断面を有する遷移部分と、を含むことを特徴とする請求項６記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項８】
第１の部分と第２の部分とは、平行でかつオフセットされていることを特徴とする請求項６記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項９】
第１の部分と第２の部分とは、互いに対して２０°〜１６０°の角度で配置されていることを特徴とする請求項６記載の容器の内部面洗浄装置。
【請求項１０】
壁を備える容器の内部面を洗浄する爆轟洗浄装置の形成方法であって、
前記装置の燃焼管路の適切な断面積を決定し、
前記燃焼管路の適切な長さを決定し、
環境的な問題を考慮して前記燃焼管路の適切な経路を決定し、
前記燃焼管路が前記適切な経路に沿って配置されるように、該燃焼管路を形成する燃焼管路セグメントの適切な組合せを決定することを含むことを特徴とする爆轟洗浄装置の形成方法。
【請求項１１】
前記燃焼管路セグメントは、複数の予め設定された管路セグメント形状から選択されることを特徴とする請求項１０記載の爆轟洗浄装置の形成方法。
【請求項１２】
前記燃焼管路セグメントは、少なくとも１つの直線状セグメントと少なくとも１つの湾曲セグメントとを含むことを特徴とする請求項１０記載の爆轟洗浄装置の形成方法。
【請求項１３】
前記燃焼管路セグメントの少なくともいくつかは、
第１の端部と第２の端部とを備える管状の本体と、
第１および第２の端部にそれぞれ近接する第１および第２の取付フランジと、をそれぞれ含むことを特徴とする請求項１０記載の爆轟洗浄装置の形成方法。
【請求項１４】
適切な予爆轟形状を決定することを特徴とする請求項１０記載の爆轟洗浄装置の形成方法。
【請求項１５】
前記爆轟洗浄装置の図面を作成し、
前記爆轟洗浄装置を組み立てることと組み合わせたことを特徴とする請求項１０記載の爆轟洗浄装置の形成方法。
【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。容器の壁が、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、燃料および酸化剤の供給源と、燃料と酸化剤の反応を開始する点火器と、を含む。細長い管路が、第１の端部と第２の端部とを備えるとともに、燃料と酸化剤の反応により生じるガス流が壁開口部を通って第２の端部から放出されるように導くよう配置されている。この管路は、直列に固定された複数のセグメントを含む。
【０００５】
種々の実施例では、セグメントの少なくとも３つは、ガス流路に沿って１〜３ｍの長さを有するとともに、０．００６〜０．３ｍ2の特徴的な内部断面積を有する。また、セグメントの少なくとも３つは、第１の端部と第２の端部とを備える管状の本体と、第１および第２の端部にそれぞれ近接する第１および第２のボルト留めフランジと、をそれぞれ含みうる。ノズルアセンブリが、少なくとも部分的に容器壁を通って延在してもよい。セグメントの少なくとも１つはエルボとすることができる。管路は、実質的に直線状の第１の部分と、第１の部分の上流に位置する実質的に直線状の第２の部分と、第１の部分と第２の部分との間に位置する非直線状の第３の部分と、の３つの部分から実質的になってもよい。第２の部分と第３の部分は、実質的に同様の内部断面を有することができる。第１の部分は、下流部分と、上流部分と、遷移部分とを含みうる。下流部分は、第２の部分および第３の部分と実質的に同様の内部断面を有することができる。上流部分の内部断面は、下流部分よりも小さくてもよい。遷移部分の内部断面は、上流部分の内部断面と実質的に同様の内部断面から下流部分と実質的に同様の内部断面へと変化することができる。第１の部分と第２の部分とは、平行でかつオフセットされていてもよい。また、第１の部分と第２の部分とは、互いに対してゼロでない角度（２０°〜１６０°）に配置することができる。
【０００６】
本発明の他の形態は、容器の内部面を洗浄する爆轟洗浄装置の形成方法を含む。燃焼管路の適切な断面積および燃焼管路の適切な長さが決定される。燃焼管路の適切な経路が、環境的な問題を考慮して決定される。燃焼管路が適切な経路に沿って配置されるように、該燃焼管路を形成する燃焼管路セグメントの適切な組合せが決定される。
【０００７】
種々の実施例では、セグメントは、複数の予め設定された管路セグメント形状から選択可能である。
【０００８】
セグメントは、少なくとも１つの直線状セグメントと少なくとも１つの湾曲セグメントとを含みうる。セグメントの少なくともいくつかは、第１の端部と第２の端部とを備える管状の本体と、第１および第２の端部にそれぞれ近接する第１および第２の取付フランジと、をそれぞれ含むことができる。適切な予爆轟形状を決定することができる。上述の装置の図面を作成するとともに、この装置を組み立てることができる。
【０００９】
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】
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。別の弾性的反動吸収手段は、非金属またはコイルでないばねまたはゴムや他の弾性要素を含むことができ、空気圧反動吸収装置などのように張力、圧縮力、および／または剪断力によって少なくとも部分的に弾性変形することが有利である。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
図６は、例示的なトロリ７２とトラック装置７４をさらに詳細に示している。例示的なトラック装置は、取付プレート１４２に溶接などによって固定された（例えば、鋼製の）頂点が上方に位置する一対の平行な直角チャネル要素１４０を含む。取付プレートは、ボルト穴１４４に設けられたボルト（図示省略）などによって床７６に固定される。例示的なトロリは、対となった左右の長手方向部材１５２および前後の横方向部材１５４を有する構造フレーム１５０を含む。各々の横方向部材の左側および右側には、車輪１５６が垂下ブラケット１５８に取り付けられている。車輪の周囲は（直角のＶ字型溝１６０などの）凹部を有し、直角のチャネル要素１４０の頂点を受け入れる。例示的なトロリは、関連する管路セグメントを支持する手段とこのセグメントを所定位置に固定する手段とを有する。例示的な支持手段は、対となった前後の管路／管締結具１７０を含み、これらの締結具は、下端でフレームに固定された左右のねじ付シャフト１７４にナット１７２によってそれぞれ配置および支持されている。締結具１７０は、セグメントを下方から支持するために、関連する管路セグメントの本体外側面と相補的な凹状の面１７６を有する。固定手段は、同様の頂部ブラケット１８０を含み、これらのブラケットも、シャフト１７４に取り付けられているとともに、ナット１８２によってセグメントと圧縮係合するように所定位置に下向きに保持される。
【００２１】
トロリの使用にはいくつかの選択肢がある。個々のセグメントは、関連するトロリに予め組み付けてトラック装置に沿って所定位置まで転がし、そこで端部フランジを介してセグメントを互いに固定することができる。分解は、このプロセスを逆転させればよい。（管路の下流部分を常に炉内に挿入することが望ましくない場合には）トロリによって、燃焼管路をユニットとして移動してもよい。さらに、上述したように、管路セグメントの整列を維持しながら、長手方向の熱膨張および／または吐出サイクル時の反動に関連する移動をユニットとして吸収することができる。
【００２２】
図７は、燃焼管路２０２が（例えば、独立した支持構造体の一部として設けられるかまたは設備の天井または屋根２０６に固定された）ブラケット２０４によって吊り下げられた他の装置２００を示している。このような装置は、管路２０２が施設の床上の高い位置に配置される場合に特に有用でありうる。例示的な装置２００は、炉の外部の環境障害物の周囲に管路２０２を案内する。例示的な障害物には、管路が間を通過する上下の管束２１０，２１２が含まれる。例示的な実施例では、２つの管束のうちの一方と対応する炉の壁上の位置に出口２１４を配置できるように管束を迂回して管路を設けている。このような状況では、直線状の管路は管束によって妨害される。よって、管路には、管束に対応して１つまたは複数の湾曲部２１６が設けられている。
【００２３】
例示的な支持装置は、上流から下流に向かって、ターンバックル装置２２４，２２６によって関連する管路セグメントに連結された上流および中間のスプリングハンガ２２０，２２２を含む。例示的なスプリングハンガは、テネシー州ニューポート（Ｎｅｗｐｏｒｔ，Ｔｅｎｎｅｓｓｅｅ）所在のリセガ社（ＬＩＳＥＧＡ，Ｉｎｃ．）から入手可能である。例示的な実施例では、スプリングハンガ２２２は、その位置における静荷重が比較的高いために実質的に高い許容荷重を有しうる。ハンガのサイジングの特定の組合せは、管路の（重心や質量分布などの）質量パラメータ、管路の（種々の係数などの）強度パラメータ、および追加の支持位置を考慮して、管路に沿ったハンガの相対的な位置によって影響されうる。例示的なスプリングハンガは、実質的に定荷重ハンガとして機能し、ある動作範囲にわたって実質的に一定の支持張力を有する。ハンガによって提供される垂直方向のコンプライアンスの１つの機能は、天井面２０６または他の燃焼管路支持構造体に対する出口２１４の熱に関連する垂直方向位置の変化に対応することである。例えば、炉の壁の熱的膨張は、（作動時および停止時などの）炉の高温および低温の状態における出口の垂直方向位置を変化させるおそれがある。図２の実施例では、管路と壁との間の固定されていない垂直方向連結部によって、過大な壁開口部内で充分な垂直方向の遊びを管路に提供し、このような膨張に対応している。しかし、連結部が固定されていると、定荷重ハンガが設けられていない場合には、炉の熱によって管路出口の高さが上がったときに管路の質量のより大きな部分が炉の壁にかかり、より小さい部分が上流の支持部にかかるようになる。これは、剪断力／曲げ力／モーメントおよび関連する変形につながる。しかし、スプリングハンガは、収縮する傾向があり、取り付けられたセグメントを上昇させて、炉の壁に支持された質量を実質的に増加させることがないとともに、出口の高さの上昇に関連して生じるおそれのある応力の少なくとも一部、有利には大部分を軽減／防止する。従って、これらのハンガは、管路の方向を実質的に一定に（例えば、管路の上流の主要部分を実質的に水平な方向に）維持する。
【００２４】
例示的な実施例では、燃焼管路の外部の支持構造体２４０が、組み合わされた関連するセグメントをさらに補強する。このような補強は、湾曲セグメント内で生じる衝撃の反射に関連する構造的応力に有利に対処する。図示の実施例では、この構造体は、さらに管路の下流部分を炉の壁に固定する。例示的な実施例では、ターンバックル２２６は、その下部のねじ付ロッドによって固定具２４２に連結されており、固定具２４２は、支持構造体の上流端に固定されているとともに燃焼プロセスによって発生しうる横方向の動きに対応してこれを減衰させるスナッバ２４４を有する。例示的な実施例では、炉の壁に対する支持構造体の固定された連結部は、反動力を吸収して反動を実質的に防止する。管路の長手方向の熱膨張が問題である限り、ハンガを下部に位置する関連する管路係合固定具とともに（例えば、上部に位置するブラケット２０４への連結位置２４６および連結点２４８に対して）回転可能に設けることでこのような膨張に対処できる。他の実施例では、壁に対する管路の固定された連結部をなくして、弾性的なすなわち減衰される連結部を設けることができる。
【００２５】
支持構造体２４０は、両端にフランジが設けられた複数の管路セグメントに直接連結され、吐出バルブアセンブリ２５０およびバルブアセンブリ２５０の上下に設けられた例示的な既存の炉の水平構造体Ｉ字型ビーム２５２，２５４を介してこのようなセグメントを壁２１５に連結する。例示的な実施例では、延長ビーム２５６，２５８が、対応するビーム２５２，２５４の外側フランジに溶接される。例示的なビーム２５６，２５８は、Ｔ字型ビームであるが、Ｉ字型ビームを使用することもできる。例示的な実施例では、対となった左右のビーム２５６と左右のビーム２５８が設けられており、対応するビームにわたって垂直に延在する左右のＩ字型ビーム２６０がそれぞれ設けられている。各々のＩ字型ビーム２６０は、関連するビーム２５６，２５８のヘッドフランジに固定された内側フランジを有する。
【００２６】
燃焼管路は、下流において、アセンブリ２５０のアクセス管路２７０およびアクセスバルブ２７２を通って延在するノズル部分２６８を含む。アクセス管路２７０、アクセスバルブ２７２、および壁取付プレート（図示省略）によってアクセスアセンブリが提供される。アクセスバルブ２７２は、管路２７０の上流フランジに取り付けられた下流面を備える本体を有する。ノズル２６８は、第２のバルブすなわち管路バルブ２７４（図８参照）の本体に固定されるとともにここから下流に延在する。この本体は、アクセスバルブ２７２の本体の上流面に取り付けられた下流面を有する。バルブ２７２，２７４は、対応するスライダすなわちゲート要素２７６，２７８を有し、これらの要素は開位置と閉位置との間で移動可能である。続いて、上流では４５°で湾曲した下流のエルボ部２８０が、管路バルブ２７４の本体の上流面に取り付けられた下流フランジと、直線状の管路セグメント２８２の下流フランジに取り付けられた上流フランジと、を有する。セグメント２８２の上流フランジは、４５°の第２のエルボ部２８４の下流フランジに取り付けられる。エルボ部２８４の上流フランジは、上流における燃焼管路の主要な直線状部分の最も下流のセグメント２８６の下流フランジに固定される。例示的な取付部では、これらの２つのフランジの間に補強接合プレート２８８が挟まっている。セグメント２８６の上流フランジは、直線状部分の最後から２番目のセグメント２９０の下流フランジに取り付けられており、他のセグメントもその先に連続して同様に取り付けられる。
【００２７】
例示的な支持構造体２４０は、斜めに延在する一対の左右の下流補強部３００を含み、これらの補強部３００は、取付ブラケット３０２によってバルブ２７４の本体の上流面に連結された下流端と、取付ブラケット３０４によってプレート２８８の下流面に連結された上流端と、を有する。左右の長手方向の補強部３０６が補強部３００と縦に並んで配置されており、これらの長手方向の補強部３０６はブラケット３０８によってプレート２８８の上流面に連結された下流端部を有する。例示的な補強部は、内側の垂直ウェブと横方向のフランジとを含むＵ字型の断面を有する。セグメント２８６，２９０の上流フランジおよび下流フランジのすぐ内側において、分割締結具３１０によって補強部３０６が互いに固定されており、これらの締結具３１０は、隣接するセグメント本体を圧縮してこれと係合する。例示的な実施例では、追加の構造リブ３１２が、補強部３０６の下流半部に沿って各々の補強部３０６に溶接されているとともに、補強部３０６のウェブと整列してこのウェブから補強部３０６の上部フランジの上方まで延在している。
【００２８】
補強部は、組み立てられたセグメント２８０，２８２，２８４，２８６，２９０を固定して補強するのを補助する。これらの補強されたセグメントは、水平移動に対して垂直方向に支持および拘束される。図示の実施例では、ハンガ２２２（図７参照）は、補強部３０６の上流端のすぐ上流に位置する。追加のハンガが、補強部３００の下流端の近傍で下流のターンバックル３２０によって提供される。例示的な実施例では、ターンバックル３２０は、ビーム２５２のフランジの下面に溶接されたピボット３２２に連結されたねじ付上部ロッドと、セグメント２８０の本体の下流端の近傍でこの本体の締結具に設けられたピボット３２４に連結されたねじ付下部ロッドと、を有する。管路の左側および右側では、第１および第２の水平方向ターンバックル３２８，３３０が、下流および上流への移動に対して補強セグメントをそれぞれ実質的に拘束する。例示的な実施例では、第１のターンバックル３２８は、関連する補強部３００の下流端部とその上流の垂直ビーム２６０との間に延在し、第２のターンバックル３３０は、プレート２８８とその下流のビーム２６０との間に延在する。例示的な実施例では、アセンブリ２５０は、壁２１５に対して固定して配置される。このような状態では、管路の下流端の近傍で必要なコンプライアンスは小さく、例示的なターンバックル３２０はスプリングハンガと関連して設けられない。同様に、コンプライアンスがないことはターンバックル３２８，３３０にも関連する。しかし、他の実施例では、管路の吐出／出口端部は固定して配置されない（例えば、壁の開口部に対してある程度浮動する）場合もある。このような状態では、より柔軟に対応し得る垂直方向および水平方向の取付部を設けることができ、水平方向の取付部には弾性的な反動吸収手段が選択的に含まれる。
【００２９】
例示的な設置シーケンスでは、米国特許出願第１０／７３３５３３号に記載のように第２のバルブがアクセスバルブに設置される。次に、下流エルボ部２８０が管路バルブ２７４の本体の上流面に固定される。このとき、ターンバックル３２０を設置することができる。下流のエルボ部２８０に直線状のセグメント２８２を設置するとともに、直線状のセグメント２８２に上流のエルボ部２８４を設置することができる。接合プレート２８８は、エルボ部２８４の上流フランジに設置可能である。続いて、取付ブラケット３０２，３０４と関連する下流の補強部３００とを設置してから、ターンバックル３２８，３３０を設置することができる。主要な直線状管路部分の最も下流に位置する２つのセグメント２８６，２９０を順に組み付けて関連する締結具３１０をこれに設置することができる。補強部３０６は、締結具およびブラケット３０８に設置可能であり、これらのブラケットは接合プレート２８８に設置される。また、これらのセグメント、締結具、補強部、およびブラケットは、ユニットとして組み立ててからアダプタプレート２８８およびエルボ部２８４にユニットとして設置することもできる。下流のハンガアセンブリ２２２は、固定具２４２およびスナッバ２４４とともに設置可能である。上流の残りの完全な直径の管路セグメントは、上流のハンガアセンブリ２２０とともに設置可能である。続いて、予爆轟管路および遷移管路を設置してから、ガス管路、制御装置、計器などを設置することができる。
【００３０】
図９は、上流端３５１から下流端／出口３５２まで延在する燃焼管路３５０を示している。例示的な管路３５０は、開口部３５８におけるビルの壁３５４などの障害物と炉の壁３５６との間の間隔が、所望の長さの完全に直線状の燃焼管路を設けるには小さすぎる状況で使用できるように構成されている。例示的な燃焼管路３５０は、両側にフランジを備える９０°の管路エルボセグメント３６０によって構成された単一の直角湾曲部を有する。燃焼管路３５０の全体形状は、（例えば図１のような）上述の燃焼管路と同様とすることができる。管路は、管路セグメントを直列にボルト留めすることによって組み立てられる。例示的なセグメントは、上流から下流に向かって、小径の予爆轟セグメント３６２、予爆轟セグメントの小径から残りのセグメントの比較的大きい下流の直径へと直径が変化する遷移セグメント３６３、完全な直径を有する４つのセグメント３６４、エルボ３６０、および片側にフランジを備えるノズル３６６を含む。
【００３１】
異なるセグメントの組合せによってさらに複雑な状況に対応することができる。図１０，図１１は、図７，図８の管束のような障害物に対応して高さが変化するとともに、壁または他の障害物３８２に対応する湾曲部を有する例示的な管路３８０を示している。管路３８０は、上流端３８３から炉の壁３８６に設けられた開口部における下流端／出口３８４まで延在する。管路は、上流から下流に向かって、小径の予爆轟セグメント３８８、遷移セグメント３９０、完全な直径を有する第１の直線状セグメント４００、９０°エルボ４０２、完全な直径を有する第２の直線状セグメント４０４、第１の４５°エルボ４０６、完全な直径を有する第３の直線状セグメント４０８、第２の４５°エルボ４１０、および片側にフランジを備えるノズル４１２を含む。これらのセグメントは、上述の管路の対応するセグメントと同様に形成可能である。
【００３２】
図１２は、キットに含まれる典型的な管路セグメントを示している。例示的なキットは、小径で両側にフランジを備える予爆轟セグメント４３０を含む。このセグメントの上流側フランジは、点火器および／または燃料および／または酸化剤成分の１つまたは複数の入口を収容する端部プレート４３２を有してもよい。キットは、さらに、両側にフランジを備える遷移セグメント４３４を含みうる。また、キットは、両側にフランジを備えるとともに完全な直径を有する管路セグメントであって、種々の異なる長さを有するものを含むことができる（４つの異なる長さのセグメント４３６，４３８，４４０，４４２が示されている）。これらの長さのセグメントのいくつかまたは全てを使用する多様な場合がありうる。図１２は、さらに、両側にフランジを備えるとともに完全な直径を有する例示的な４５°および９０°のエルボセグメント４４４，４４６を示している。エルボセグメントも、それぞれ複数個設けることができる。また、異なる角度範囲のエルボセグメントや異なる長さの出口／ノズル管路が含まれてもよい（比較的短いおよび比較的長い長さのもの４４８，４５０を示している）。異なる長さの出口管路は、容器壁の異なる厚さまたは最後から２番目のセグメント（両側にフランジを備える最後のセグメント）から出口までの全体的な長さの一方または両方に対応することができる。また、後者の要素は、単一の長さの出口管路とともに、最後から２番目のセグメントまたはセグメントの異なる組み合わせを使用することによって対応することもできる。
【００３３】
種々の実施例では、管路の断面をさらに変更することが適切または必要でありうる。例えば、予爆轟長さと最も下流の長さとの間に、中間の断面を有する１つまたは複数のセグメントを適切な遷移セグメントとともに設けることができる。特定の例では、管路長さに沿って中間の位置にある障害物の間に完全な直径の１つまたは複数のセグメントが通る充分な空間がないことがありうる。また、このような障害物の通過は、断面積をほぼ保ちながら断面形状を変化させることを伴いうる。例えば、比較的近接する障害物の間を通過させるために、円状断面を同様の面積の細長い矩形の断面に変化させることができる。このような場合には、遷移セグメントは断面形状が変化してもよい。他の変型例では、（上述した外部の障害物を通過するのと同様の方法で内部の障害物を通過するセグメントを含む）１つまたは複数のセグメントが容器内に完全に位置するものがある。
【００３４】
例示的なキットは、設備における特定の燃焼管路または燃焼管路の群に必要なセグメントのみを含みうる。このような管路は、先に設計してから、障害物や他の制約を考慮して所望の管路長さを得るために適切な組合せを選択することができる。他の制約は、管路が炉に入る位置、この位置における管路の角度、および管路の上流端の所望の位置を含みうる。例えば、制御効率のために複数の管路の上流端部を比較的近接して位置づけることが望ましい場合がある。また、特定の割合の設計を現場で行うこともできる。このような場合には、現場における構成の選択および現場における実験的な最適化が可能となるように、キットは種々の寸法の予備の部品を含みうる。
【００３５】
さらに、キットは、セグメントを互いに固定するボルト、補強部、ハンガ、トロリおよび関連するハードウェア、反動ストラップ／ばね、燃料／酸化剤／パージガス機器、配管、制御および監視用のハードウェア、ガスケットなどの上述した他の部品を含みうる。また、キットは、米国特許出願第１０／７３３７１７号、第１０／７３３５１０号、第１０／７３３６８９号に開示された熱遮断フランジ、エアカーテンフランジ、および冷却ノズル部品を含みうる。そのうえ、キットは、米国特許出願第１０／７３３５３３号に開示されたアクセス装置を含むことができる。
【００３６】
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、他の実施例も請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【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】図１の装置の管路セグメント支持トロリの斜視図である。
【図７】他の燃焼管路の側面図である。
【図８】上部の外部管パックと種々の支持特徴部を取り除いた図７の燃焼管路の説明図である。
【図９】他の燃焼管路の頂面図である。
【図１０】また他の燃焼管路の頂面図である。
【図１１】図１０の燃焼管路の側面図である。
【図１２】燃焼管路キットに含まれる典型的な寸法の燃焼管路の説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
３５０…燃焼管路
３５１…上流端
３５２…下流端
３５４…ビルの壁
３５６…炉の壁
３５８…開口部
３６０…管路エルボセグメント
３６２…予爆轟セグメント
３６３…遷移セグメント
３６４…完全な直径を有するセグメント
３６６…ノズル
【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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【図１１】
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【図１２】
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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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【図１１】
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【図１２】
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