(57)【要約】      （修正有）【課題】ショット球のサイズが繰り返し使用によって不均一化しても分離効率の低下を防ぐことのできるショット球回収装置を提供する。【解決手段】ショット球とダストの混合物が供給される供給シュート３４と、供給シュート３４の排出口と周面が対向するように配置された回転ドラム４と、回転ドラム４の内部に配置され、ドラム回転方向における供給シュートから少なくとも９０°の位相を超える領域に亘ってショト球をドラム表面に引き付けるための磁極を発生させる磁極発生手段４１から成る磁選機３２と、磁極発生手段４１が形成する磁極形成領域において回転ドラム４の表面から落下するダストを回収するダスト回収シュート３６と、磁極形成領域から非磁極領域に移行した回転４ドラムの表面から落下するショット球を回収するショット球回収シュート３５とを備えた構成とする。【選択図】図３
2013234770.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラー内のダスト除去のために散布されたショット球を回収するショットクリーニング用のショット球回収装置において、
前記ボイラーに連結された密閉構造のケーシングと、
前記ケーシング内に配置され、前記ボイラーから排出されたショット球とダストの混合物が供給される供給シュートと、
前記供給シュートの排出口と周面が対向するように配置され、前記ショット球とダストの混合物が表面に供給される回転ドラムと、前記回転ドラムの内部領域に配置され、ドラム回転方向における前記供給シュートから真上を０°としたときに少なくとも９０°の位相を超える領域に亘って前記ショト球をドラム表面に引き付けるための磁極を発生させる磁極発生手段と、横軸を回転軸にして前記回転ドラムを一方向に回転させる駆動手段と、を含む磁選機と、
前記磁極発生手段が形成する磁極形成領域において前記回転ドラムの表面から落下するダストを回収するダスト回収シュートと、磁極形成領域から非磁極領域に移行した前記回転ドラムの表面から落下するショット球を回収するショット球回収シュートと、を備えたことを特徴とするショット球回収装置。
【請求項２】
前記供給シュートは、前記回転ドラムの回転方向とは反対の方向に偏心配置されており、前記回転ドラムの０°の位相よりも後方側の領域を、前記ボイラーから間欠的に排出されるショット球とダストの混合物を受け止めるためのバッファ部としていることを特徴とする請求項１に記載のショット球回収装置。
【請求項３】
前記磁極発生手段は、前記バッファ部の領域にも磁極を形成するように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のショット球回収装置。
【請求項４】
前記ショット球は、繰り返し使用によって粒径が小さくなったものを含んでいることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のショット球回収装置。
【請求項５】
前記回転ドラムの表面には、ドラム回転方向にダストを搬送するための複数の羽根部材及び／又は突起が周方向に間隔をあけて設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のショット球回収装置。
【請求項６】
前記供給シュートのドラム回転方向側の壁面には、暖簾式の開閉弁が設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のショット球回収装置。
【請求項７】
前記請求項１〜６のいずれか１項に記載のショット球回収装置を備えていることを特徴とするボイラー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば伝熱管に付着したダストを除去するためにボイラー内に散布されるショットクリーニング用のショット球を回収するショット球回収装置、及びショット球回収装置を備えたボイラーに関する。
【背景技術】
【０００２】
ボイラーは、蒸気を生成するための節炭器（エコノマイザー）、過熱器、蒸発器を備えている。図６は、底部側から高温のボイラーガス（例えば、燃焼室からの燃焼ガス）を導入して頂部側から排出するボイラー１のケーシング１ｄを示しており、ケーシング１ｄ内に過熱器１ｃ、蒸発器１ｂ、節炭器１ａが配置されている。過熱器１ｃ、蒸発器１ｂ及び節炭器１ａは、一般に、伝熱管式の熱交換器構造となっており、伝熱管内に通水される水をボイラーガスの熱で加熱して蒸気にする。
【０００３】
ボイラーガスは、ダスト（例えば、飛灰など）を同伴しているため、伝熱管のガス側伝熱面にダストが付着すると熱交換効率が低下する。過熱器１ｃ、蒸発器１ｂ、節炭器１ａの熱交換効率が低下すると、結果としてボイラー効率が低下してしまう。そのため、伝熱管に付着したダストを除去する方法が従来より検討されている。ダストを除去する方法としては、蒸気や圧縮空気などの流体を噴射して伝熱管表面に付着しているダストを吹き飛ばすスートブロワー方式が知られている。しかし、スートブロワー方式の場合、流体が消費されることによるコストの増加があり、また蒸気を使用した場合はボイラー１の蒸気回収率を低下させることになる。
【０００４】
本発明者らは、スートブロワー方式に代わる新たなダスト除去方法として、特許文献１に開示されているようなショットクリーニング方式のダスト除去方法を具現化するに至っている。特許文献１に開示されているダスト除去方法は、ショット球である鋼球をケーシング１ｄの上部から散布し、自由落下する鋼球を伝熱管に衝突させることでダストを振い落とす方法である。鋼球とダストは、ケーシング１ｄの底部から回収し、鋼球を分離して再使用する。
【０００５】
ショットクリーニングシステムの全体構成について、図６を参照しながら説明する。ショット球である鋼球１００は、鋼球タンク２内に貯留されており、ロータリーフィーダー２１等の切出装置によって定量的に切出される。ロータリーフィーダー２１で切出した鋼球１００は、鋼球搬送管２２内に供給され、搬送用気体発生装置としてのブロワー２３から管内に吹き込まれる搬送用流体（例えば高圧空気）によって加速されて鋼球搬送管２２内を流れ、ボイラー１まで搬送される。符号２３ａは、ブロワー２３が起動したときに開く遮断弁である。
【０００６】
鋼球搬送管２２の先端から射出された鋼球１００は、衝突板２４に当たって分散し、ボイラー１のケーシング１ｄ内に均一に散布される。鋼球１００は、ケーシング１ｄ内を自由落下していき、伝熱管に衝突してダストを振い落す。ケーシング１ｄの底部まで落下した鋼球１００とダストは、鋼球回収装置２６に回収される。そして、鋼球１００とダストは、鋼球回収装置２６において、粉状のダスト、鋼球１００及び塊状になっているダストに分離され、鋼球１００は鋼球タンク２に戻される。粉状のダストは、ダスト粉切出用のロータリバルブ２７を介してダスト輸送管２８内に供給されて回収される。一方、塊状のダストは、塊状物切出用の二重弁２９を介してダスト輸送管２８内に供給される。
【０００７】
鋼球回収装置２６としては、本発明者らによってトロンメル構造の回収装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２の回収装置は、鋼球１００を通過させない大きさの細目の篩目と、鋼球１００を通過させる大きさの粗目の篩目が形成されているトロンメル篩を備えている。ボイラー１から回収される鋼球１００とダストの混合物は、トロンメル篩に供給され、細目の篩目を通じて粉状のダストを分離回収する。次いで粗目の篩目を通じて鋼球１００を分離回収する。さらに粗目の篩目を通過しない塊状のダストを回収する。篩目は、鋼球１００の粒径が６．３ｍｍの場合、細目の篩目を５ｍｍ以下、粗目の篩目を１０ｍｍ以下に設定することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１２７９０８号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１６７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２の鋼球回収装置２６は、鋼球１００の粒径と同等の大きさになった塊状のダストが分離できず、分離効率が必ずしも高くないという問題があった。さらに、繰り返し使用される鋼球１００は、摩耗等によって次第に粒径が小さくなっていくため、５ｍｍ以下にまで小さくなった鋼球１００が細目の篩目を通過して粉状のダスト側に混入するという問題もある。一方で、鋼球１００の混入を防ぐために細目の篩目を小さく設定すると、鋼球１００と粉状のダストとの分離効率が低下してしまう。
【００１０】
また、ボイラー１のケーシング１ｄ内部は高温になっており、熱の作用によってダストが伝熱管の表面に強固に付着する場合がある。さらに伝熱管の表面に堆積したダスト同士が熱の作用で固着してダストの層を形成する場合がある。塊状のダストは、この層状になったダストが鋼球１００によって粉砕されることで生成されるものであり、大きさは均一でない。伝熱管の強固に付着及び層状になったダストを除去する対策としては、鋼球１００のサイズを大きくすることが考えられるが、トロンメル篩で分離回収できなくなるので、変更後の鋼球サイズに応じた篩目を有するトロンメル篩に交換しなければ実行はできない。さらに、篩目のサイズが異なるトロンメル篩を複数準備し、鋼球１００のサイズを変える度にトロンメル篩を取り換えることは、作業負担やコスト面からみて現実的でない。
【００１１】
さらに、ショットクリーニングにおいては、ショット実行時のみ間欠的に鋼球１００とダストが排出され、しかもショット開始時には短時間に多量のダストと鋼球１００が落ちてくるがショット終了末期にはダストの量が減少するというように量及び割合が変化するため、トロンメル篩では分離が難しいという問題もある。特に、落ちてきた鋼球１００がトロンメル篩に衝突・散乱して、塊状のダスト側に侵入する場合がある。
【００１２】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、ショット球とダストとの分離効率が高く、しかもショット球のサイズが繰り返し使用によって不均一化しても分離効率の低下を防ぐことのできるショット球回収装置及び、ショット球回収装置を備えたボイラーを提供することにある。
【００１３】
さらに、本発明の目的は、例えば伝熱管の表面に強固に付着したダストを除去するために、ショット球のサイズ変更を実行することができ、さらにサイズ変更されたショット球を効率良く回収することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
即ち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）ボイラー内のダスト除去のために散布されたショット球を回収するショットクリーニング用のショット球回収装置において、前記ボイラーに連結された密閉構造のケーシングと、前記ケーシング内に配置され、前記ボイラーから排出されたショット球とダストの混合物が供給される供給シュートと、前記供給シュートの排出口と周面が対向するように配置され、前記ショット球とダストの混合物が表面に供給される回転ドラムと、前記回転ドラムの内部領域に配置され、ドラム回転方向における前記供給シュートから真上を０°としたときに少なくとも９０°の位相を超える領域に亘って前記ショト球をドラム表面に引き付けるための磁極を発生させる磁極発生手段と、横軸を回転軸にして前記回転ドラムを一方向に回転させる駆動手段と、を含む磁選機と、前記磁極発生手段が形成する磁極形成領域において前記回転ドラムの表面から落下するダストを回収するダスト回収シュートと、磁極形成領域から非磁極領域に移行した前記回転ドラムの表面から落下するショット球を回収するショット球回収シュートと、を備えたことを特徴とするショット球回収装置。
（２）前記供給シュートは、前記回転ドラムの回転方向とは反対の方向に偏心配置されており、前記回転ドラムの０°の位相よりも後方側の領域（０°の位相から回転方向とは反対側の領域）を、前記ボイラーから間欠的に排出されるショット球とダストの混合物を受け止めるためのバッファ部としていることを特徴とする前記（１）に記載のショット球回収装置。
（３）前記磁極発生手段は、前記バッファ部の領域にも磁極を形成するように配置されていることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載のショット球回収装置。
（４）前記ショット球は、繰り返し使用によって径が小さくなったものを含んでいることを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載のショット球回収装置。
（５）前記回転ドラムの表面には、ドラム回転方向にダストを搬送するための複数の羽根部材及び／又は突起が周方向に間隔をあけて設けられていることを特徴とする前記（１）〜（４）のいずれかに記載のショット球回収装置。
（６）前記供給シュートのドラム回転方向側の壁面には、暖簾式の開閉弁が設けられていることを特徴とする前記（１）〜（５）のいずれかに記載のショット球回収装置。
（７）前記（１）〜（６）のいずれかに記載のショット球回収装置を備えていることを特徴とするボイラー。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のショット球回収装置によれば、密閉構造のケーシングをボイラーに連結し、ケーシング内に磁選機を配置してショット球とダストを分離回収する構成とする。磁選機は、供給シュートに供給されたショット球とダストの混合物をその表面で受ける回転ドラムと、回転ドラムの周方向における所定の領域にショト球を引き付けるための磁極を発生させる磁極発生手段を含む構成とする。この構成を備えた本発明のショット球回収装置は、特許文献２のように粉状のダストと塊状のダストに分けることなくショット球を効率良く分離して回収することができる。さらに磁選機による回収は、繰り返し使用することによって粒径が不均一化したショット球を回収することができる点で、特許文献２には開示されていない従来技術の未知の課題を解決できる。
【００１６】
さらに、本発明のショット球回収装置によれば、ショット球のサイズに依存しない分離回収を実現できるので、ボイラー内のダストの除去効率や付着具合に応じてサイズを任意に変更することが可能である。
【００１７】
さらに、本発明のショット球回収装置によれば、好ましくは供給シュートを回転ドラムの回転方向とは反対の方向に偏心配置して、回転ドラムの０°（真上）の位相よりも後方側の領域（０°の位相から回転方向とは反対側の領域）をバッファ部として機能させることにより、間欠的に勢いよくボイラーから排出されたショット球とダストの混合物がダスト回収シュート側になだれ込むのを防止することが可能となる。特に、バッファ部の領域にも磁極を形成することによって、その効果が高められる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるショット球回収装置を備えたショットクリーニングシステムの全体構成図である。
【図２】上記ショットクリーニングシステムの部分拡大図である。
【図３】上記ショット球回収装置の側面側の縦断面図である。
【図４】上記ショット球回収装置の背面側の縦断面図である。
【図５】上記ショット球回収装置の作用図である。
【図６】従来のショットクリーニングシステムの全体構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態に従うショットクリーニング用のショット球回収装置について、ショット球が鋼球である鋼球回収装置を一例に挙げて詳しく説明する。勿論、磁性材料を含むショット球であれば鋼球でなくとも適用可能である。磁性材料を含むショット球とは、磁性材料のみからなる球体以外にも、磁性材料と非磁性材料の混合物からなる球体、芯材が磁性材料で形成され外殻が非磁性材料で形成された球体、芯材が非磁性材料で形成され外殻が磁性材料で形成された球体などが一例として挙げられる。磁性材料の種類も特に限定されることはなく、公知の磁性を有する材料を使用可能である。ショット球の粒径は、例えば６〜１０ｍｍの範囲内から選択する。本実施形態では、一例として６．３ｍｍの鋼球を使用する。勿論、真球でなくともよく、球状体であって流動性を有すれば本発明のショット球に含まれる。
【００２０】
図１は、本実施形態の鋼球回収装置を備えたショットクリーニングシステムの全体構成図である。従来のショットクリーニングシステムと同じ構成については、同じ符号を付すことによって詳しい説明を省略する。本実施形態の鋼球回収装置３を備えたショットクリーニングシステムは、従来のようにダストを粉状のものと塊状のものとに分けなくても鋼球１００とダストを分離可能であるため、ダスト粉切出用のロータリバルブ２７を省略している。また、好ましい形態として、鋼球搬送管２２を途中で分岐させて、分岐点に流路切替弁２２ａを設けている。流路切替弁２２ａは、例えば三方弁を用い、鋼球の搬送経路を切替選択する。さらに、分岐された鋼球搬送管２２（２２ｂ，２２ｃ）は、ボイラー１のケーシング１ｄの上部にそれぞれ接続されており、分岐された鋼球搬送管２２ｂ，２２ｃの吐出口の部分に開閉式の管路遮断弁２２ｄ、２２ｅがそれぞれ設けられている。搬送経路に選択されなかった側の管路遮断弁２２ｅは閉止され、ボイラー内のガスが鋼球搬送管２２に侵入しないようにする。
【００２１】
続いて、鋼球回収装置３について、図２〜図４を参照しながら詳しく説明する。なお、図２は、ボイラー底部側の部分拡大図である。図３は、鋼球回収装置３の側面側の縦断面図であり、図４は、鋼球回収装置３の背面側の縦断面図である。さらに、図５は、鋼球回収装置３の作用図である。
【００２２】
鋼球回収装置３は、連結部１ｅを介してボイラー１の底部に連結されている。連結部１ｅは、例えばフレキシブルな伸縮継手１ｆを介してボイラー１に連結されている。さらに、連結部１ｅは、内部に開閉弁１ｇが配置されている。開閉弁１ｇは、通常は弁を開いているが、例えば鋼球回収装置３のメンテナンス時など、ボイラー１との連通状態を遮断する必要があるときに閉止される。
【００２３】
鋼球回収装置３は、大気開放されない密閉構造のケーシング３１と、ケーシング３１内に配置される磁選機３２を備えている。ケーシング３１を形成する材料は、特に限定されないが、ボイラー１から排出される鋼球１００が１００℃を超える高温になっているため、耐熱性を有する材料として金属材料（特に、軟磁性又は非磁性の材料）を用いるのが好ましい。
【００２４】
ケーシング３１の上部側には供給口３３が形成されており、ボイラー１と連通状態になるように連結されている。一例として、供給口３３の開口縁に沿って設けられたノズル３３ａのフランジを、ボルト等の固定手段で連結部に固定することによってボイラー１に連結する。さらに、ケーシング３１には供給口３３から下方に延びる筒状の供給シュート３４が設けられており、供給シュート３４の排出口と対向するように磁選機３２が配置されている。供給シュート３４の水平断面形状は、矩形状であることが好ましいが、特に形状が制限されることはなく、円筒形、楕円形、多角形であってもよい。
【００２５】
一方、ケーシング３１の底部側には、磁選機３２で分離された鋼球１００及びダスト１０１をそれぞれ回収する鋼球回収シュート３５及びダスト回収シュート３６が配置されている。ダスト回収シュート３６は、後述する回転ドラム４の回転方向前方側に配置され、鋼球回収シュート３５は、回転ドラム４の回転方向後方側に配置される。ダスト回収シュート３６と鋼球回収シュート３５の境界は、真上を０°としたときに回転ドラム４の回転方向における１８０°の位相と同じか、或いは１８０°の位相よりも後方側に位置することが好ましい。但し、境界の位置は限定されることはなく、後述する磁極形成領域の範囲に応じて決定することができる。なお、図２及び図３にはダスト回収シュート３６及び鋼球回収シュート３５がケーシング３１と一体的に形成した例を示しているが、例えば受皿形式にするなど、ケーシング３１とは別の部材で形成するようにしてもよい。
【００２６】
ダスト回収シュート３６は、ダスト切出用の二重弁５を介してダスト輸送管２８に連結されている。一例として、ダスト回収シュート３６の先端に設けたフランジをボルト等の固定手段で二重弁５に固定することによって連結する。ダスト切出用の二重弁５は、下段の弁５２を閉じた状態で上段の弁５１を開いてダストを切出し、さらに上段の弁５１を閉じて下段の弁５２を開くことによってダスト輸送管２８に送り込む。従って、二重弁５によって、ケーシング３１の気密状態は維持される。
【００２７】
一方、鋼球回収シュート３５は、例えばフレキシブルな伸縮継手２ａを介して鋼球タンク２に連結されている。一例として、鋼球回収シュート３５の先端に設けたフランジをボルト等の固定手段で伸縮継手２ａに固定して鋼球タンク２に連結する。ケーシング３１と鋼球タンク２は連通構造となっているが、鋼球タンク２の下流側に伸縮継手２１ａを介して連結されるロータリーフィーダー２１にシール機能をもたせることによって、鋼球搬送管２２との連通状態を遮断している。従って、ケーシング３１の気密状態は維持される。一例として、ロータリーフィーダー２１のケーシング内壁と回転ローターとのクリアランスを極小に設定することによってシール機能をもたせている。ロータリーフィーダー２１にシール機能があることは公知であるため、詳しい構造の説明は省略する。
【００２８】
ここで、鋼球回収シュート３５と鋼球タンク２との間に遮断弁を配置してケーシング３１の気密を維持するようにしてもよいが、本実施形態では、ノズル２ｂを通じて鋼球タンク２に冷却用の気体（例えば、空気）を吹き込んで鋼球１００を冷却し、さらに気体をケーシング３１内に導いてケーシング３１及び磁選機３２を冷却する構成とするために、あえてケーシング３１と鋼球タンク２を連通構造にしている。ケーシング３１内に導入された冷却用の気体は、供給口３３を介してボイラー１内に排出する。
【００２９】
続いて、磁選機３２の構成について、特に図３及び図４を参照しながら説明する。磁選機３２は、供給シュート３４の排出口（底部開口部）にその周面の一部が対向するように配置される回転ドラム４と、回転ドラム４の内部に周方向に配置される磁極発生手段としての磁石４１を備えている。回転ドラム４は、一例として直径がφ３００ｍｍで幅が３００ｍｍの横置きの円筒形を呈しており、回転するドラム内周面と干渉しないように磁石４１を配置可能なように内部が空洞になっている。回転ドラム４も、ケーシング３１と同様に、耐熱性を有する材料で形成するのが好ましい。但し、磁石４１が形成する磁極の影響を受けて回転ドラム４自体が磁石とならないように、非磁性材料を用いる。非磁性であれば材料に制限はないが、耐熱性を考慮してステンレスなどを用いるのが好ましい。
【００３０】
回転ドラム４は、横方向に延びる軸（好ましくは水平軸）を回転軸として回転可能なように、ケーシング３１内に配置されている。回転軸となるシャフト４２の両端は、ケーシング３１の左右の側壁を貫通させて、ベアリング等の軸受機構（不図示）によって回転可能なように軸支している。側壁の貫通穴は、シール材（不図示）によって封止し、ケーシング３１の気密を維持する。シャフト４２の一端にはプーリー４２ａが連結されており、無端ベルト４２ｂが巻き掛けられている。無端ベルト４２ｂは、駆動装置としてのモーター６の回転軸にも巻き掛けられている。従って、モーター６を駆動させることによって、回転ドラム４を一方向（図３において時計回り）に回転させことができる。
【００３１】
回転ドラム４の外周面には、ドラム幅方向に延びる板状の羽根部材４３が周方向に間隔をあけて設けられている。羽根部材４３は、回転ドラム４と同じ材料で形成するのが好ましいが、非磁性材料であれば異なる材料を用いてもよい。図３には、一例として３０°間隔で羽根部材４３を均等配列した構成を示しているが、割り付け角度及び枚数が限定されることはない。さらに、放射状に延びる板材で羽根部材４３を形成しているが、取り付け角度に傾斜をもたせるようにしてもよく、回転方向側に向かって先端が湾曲又は屈曲させた構成にしてもよい。
【００３２】
供給シュート３４は、ドラム回転方向とは反対方向にずらした偏心位置に配置している。供給シュート３４を、大きな絞りを設けず偏心配置したことによって、回転ドラム４の０°（真上）の位相よりも後方側に位置するドラム表面と供給シュート３４の壁面とで囲われる領域を、バッファ部として機能させている（図５参照）。すなわち、ショットクリーニングにおいては必ずしも鋼球とダストが連続して定量排出されるのではなく、ショット開始時には短時間に多量のダストと鋼球が落ちてくるがショット終了末期にはダストの量が減少する。さらにショットをしないときはダストが殆ど落ちてこない。このようにショットクリーニングにはボイラー１から排出される鋼球１００とダスト１０１の量及び割合が変化するという特徴があるため、バッファ部を設けて、ショット開始時に多量の鋼球とダストが勢いよく落ちてきたときにも受け止められるようにしている。バッファ部は、例えばドラム回転方向とは反対方向に３０〜６０°の位相（回転方向でいうと３００〜３３０°の位相）の範囲まで形成することが好ましい。
【００３３】
筒状を呈する供給シュート３４の壁面のうち、ドラム回転方向とは反対側に位置する壁面（後面）は、ケーシング３１の天井面から鉛直方向に延び、途中でドラム回転軸方向に向かって傾斜して羽根部材４３の先端と衝突しない位置まで接近している。さらに、羽根部材４３と衝突しない距離を保ってドラム周方向に沿って延びている。この周方向に延びる部分は、バッファ部の鋼球１００とダスト１０１の混合物が後方側に漏れないようにするカバー部材３４ａとして機能する。羽根部材４３の先端とカバー部材３４ａの内周面とのクリアランスは、例えば１０ｍｍ程度に設定するのが好ましい。
【００３４】
一方、供給シュート３４のドラム回転方向側に位置する壁面（前面）は、下方側が開口しており、この開口する部分に、ダストが自然流出するのを防止する暖簾式の開閉弁が設けられている。暖簾式の開閉弁は、前面の開口部分を塞ぐ板状又は分胴状の弁体３４ｂと、弁体３４ｂが前後方向に回転可能なように軸支する支持部材３４ｃを備えている。弁体３４ｂの下端は、羽根部材４３と衝突しない位置まで接近させている。弁体３４ｂの下端と羽根部材４３の先端とのクリアランスは、例えば２０ｍｍ程度に設定するのが好ましい。弁体３４ｂは、ショットクリーニング停止時には自重で鉛直方向に垂れ下がった状態となっているが、ショットクリーニング実行時には、回転ドラム４の周面上に堆積した状態で回転方向前方側に移動する鋼球１００とダスト１０１に押されて前方に開くようになっている。
【００３５】
さらに、供給シュート３４の左右の側面は、隙間から鋼球１００やダスト１０１が漏れないように、その下端縁が回転ドラム４の周面に接近するように形成されている。供給シュート３４の側面の下端縁と回転ドラム４の周面とのクリアランスは、例えば５ｍｍ程度に設定するのが好ましい。
【００３６】
磁極形成手段としての磁石４１は、支持部材（不図示）によって、回転ドラム４とは接触しないように僅かな隙間を介してドラム内周面に近接配置されている。磁石４１は、バッファ部の領域及びドラム回転方向における０°（真上）の位相を超えて１８０°の位相にまで亘って配置されている。これにより、バッファ部の領域及びドラム回転方向における０°（真上）の位相を超えて１８０°の位相にまで亘る領域に、鋼球１００をドラム表面に引き付ける磁極が作用する領域（磁極形成領域）を形成する。周方向における残りの領域は、非磁極領域である。なお、磁極形成領域は、１８０°の位相にまで形成するのが好ましいが、少なくとも９０°の位相を超えるようにされていれば必ずしも１８０°の位相にまで形成しなくともよい。但し、この場合は、ダスト回収シュート３６と鋼球回収シュート３５の境界を前方寄りに設定する必要がある。
【００３７】
磁石４１は、永久磁石を用いるのが好ましい。磁石４１は、複数の永久磁石をドラム内周面に沿って配列する。但し、限定されることはない。また、永久磁石に代えて、電力を供給することによって磁極を形成する電磁石を用いるようにしてもよい。
【００３８】
上述の鋼球回収装置３の作用について、ショットクリーニング全体の流れを含めて説明する。ショットクリーニングを実行するには、先ず、流路切替弁２２ａを操作して、鋼球搬送路２２ｂ（２２ｃ）のいずれから鋼球１００を散布するかを選択する。そして、選択した方の管路遮断弁２２ｄを開き、選択されなかった方の管路遮断弁２２ｅについては閉止した状態を維持する。続いて、ブロワー２３を起動すると共にブロワー吐出口の弁２３ａを開いて、鋼球搬送管２２に搬送用空気を供給する。さらに、ロータリーフィーダー２１を起動して鋼球タンク２から鋼球１００を定量的に切出し、鋼球搬送管２２内に供給する。鋼球１００は、搬送用空気の高速気流（例えば４０〜５０ｍ／ｓ）によって鋼球搬送管２２を流れ、ボイラー１のケーシング１ｄ内に導入されている吐出口から射出される。鋼球１００の搬送媒体として空気を使用し、固気比２〜３ｋｇ／ｋｇで、管内空気流速は４０〜５０ｍ／ｓとする。鋼球１００のサイズを変更する場合には、サイズに比例して空気流速を上げる必要がある。
【００３９】
鋼球搬送管２２の吐出口からボイラー１のケーシング１ｄ内に射出された鋼球１００は、衝突板２４に当たって分散し、下方に向かって落下する。そして節炭器１ａ、蒸発器１ｂ及び過熱器１ｃの伝熱管に衝突してダストを振い落とす。ケーシング１ｄの底部まで落下した鋼球１００とダスト１０１は、鋼球回収装置３に回収される。
【００４０】
一方、鋼球の気流搬送が開始されると、鋼球回収装置３の側では、モーター６を駆動させて回転ドラム４を回転させる。回転速度は、例えば７．５ｒｐｍに設定する。磁極発生手段に永久磁石を採用する場合にはこの時点で磁極が発生しているが、電磁石に電力を供給するなど、採用している磁極発生手段が特別の動作を必要とする場合は、このタイミングで行う。
【００４１】
ボイラー１から鋼球回収装置３に回収された鋼球とダストの混合物は、図５（ａ）に模式的に示すように、供給シュート３４を通じてバッファ部に堆積する。バッファ部の領域も磁極が形成されているので、鋼球１００は磁極の作用によってドラム表面に引き付けられるが、ダスト１０１は、成分的にはＣａ、Ｓｉ、Ａｌ等のスラグ成分、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｕ等の重金属及びＣｌ、Ｋ、Ｎａ等の塩類を含んでいるが磁性を有しないので磁極の作用を殆ど受けない。一方、鋼球１００は磁性材料を含んでいるので、磁極の作用を受けてドラム表面に引き付けられ、さらに鋼球自体も磁石として作用して周囲の鋼球を引き付ける。
【００４２】
ドラム表面に引き付けられた鋼球１００は、図５（ｂ）及び図２に模式的に示すように、ドラム回転方向に移動して０°（真上）の位相を超えていく。一方、ダスト１０１は、羽根部材４３の表面に押されることでドラム回転方向に移動して０°（真上）の位相を超えていく。鋼球１００は、ドラム表面に引き付けられた状態で磁極形成領域を移動するが、ダスト１０１は、９０°の位相を超えると自重でドラム表面から離れて落下する。ダスト１０１の中には、回転する羽根部材４３によって前方に押されてドラム表面から放たれるものもある。このようにダスト１０１は、１８０°の位相に到達することなくドラム表面から離れ、下方に配置されているダスト回収シュート３６に供給される。ダスト回収シュート３６に供給されたダスト１０１は、二重弁５を介してダスト輸送管２８に供給される。
【００４３】
一方、鋼球１００は、磁極形成領域を超えて非磁極領域に至ると、ドラム表面から離れて落下する。そして、下方に配置されている鋼球回収シュート３５に供給され、さらに鋼球タンク２に供給される。
【００４４】
鋼球タンク２には、ノズル２ｂを通じて冷却用の気体が吹き込まれており、この気体によって鋼球１００を冷却する。冷却用の気体はさらにケーシング３１内に導入され、ケーシング３１及び回転ドラム４を冷却する。最終的に気体は、ボイラー１内に排出する。冷却用の気体の供給圧を、ボイラー内圧よりも高く設定することにより、ボイラー内のガスがケーシング３１内に侵入するのを防いでいる。一例として、ボイラー内圧を−１．０ｋＰａ、冷却用の気体の供給圧を２〜３ｋＰａに設定する。ボイラー内のガスはＮＯｘやＳＯｘを含んでいるため、ケーシング３１内に侵入して結露すると低温腐食を引き起こす原因となる。そこで冷却用の気体を利用してボイラー内のガスがケーシング３１内に侵入するのを防いでいる。
【００４５】
所定の時間、例えば５〜１０分程度が経過すると、ショットクリーニングを停止する。停止の手順は、まず、ロータリーフィーダー２１の切出しを停止し、鋼球が鋼球搬送管２２の管内から排出されるよう搬送用空気の供給を継続する。そして一定の時間が経過すると、ブロワー２３を停止すると共にブロワー吐出口の弁２３ａを閉止する。さらに、管路遮断弁２２ｄ（２２ｅ）を閉止してボイラー１との連通状態を遮断する。このような一連のショットクリーニング動作は、例えば１時間に５〜１０分程度の間隔で間欠的に行われる。
【００４６】
例えば伝熱管に付着したダスト１０１の固着力が高い場合など、ダスト１０１の除去状態に応じて鋼球サイズを大きくする。勿論、鋼球サイズを小さくすることもある。鋼球輸送管２２の口径は、例えば１００〜１５０ｍｍ程度とすることができ、鋼球１００の搬送流量を４０〜８０ｋｇ／ｍｉｎとすることができる。ショットクリーニングの実行時間及び実行する間隔については、ボイラー１のサイズに応じて適宜決定する。
【００４７】
上述のように、本実施形態の鋼球回収装置３は、密閉構造のケーシング３１をボイラー１に連結し、ケーシング３１内に磁選機３２を配置して鋼球１００とダスト１０１を分離回収する。磁選機３２は、供給シュート３４に供給された鋼球１００とダスト１０１の混合物をその表面で受ける回転ドラム４と、回転ドラム４の周方向における所定の領域に鋼球１００を引き付けるための磁石４１を含む構成とする。この構成を備えた鋼球回収装置３は、粉状のダストと塊状のダストに分けることなく鋼球を分離回収することができる。
【００４８】
さらに磁選機３２による回収は、鋼球１００のサイズに依存しない分離回収を実現できるので、繰り返し使用することによって粒径が不均一化した鋼球１００を回収できる点、或いは装置に特段の変更を加えることなく鋼球サイズを変えることができる点で、従来技術に対する格別な貢献をもたらすことができる。
【００４９】
さらに磁選機３２による回収は、ボイラー１から排出される鋼球１００とダスト１０１の量及び割合が変化するというショットクリーニング特有の排出条件に対応することが可能である。特に、バッファ部を設けたことにより、ショット開始時に多量の鋼球１００とダスト１０１が勢いよく落ちてきたときにも受け止めることができる。
【００５０】
さらに、本実施形態の鋼球回収装置３によれば、供給シュート３４を大きな絞りを設けず偏心配置して、特に回転ドラムの０°（真上）の位相よりも後方側の領域（０°の位相から回転方向とは反対側の領域）をバッファ部として機能させることにより、間欠的に勢いよくボイラー１から排出された鋼球１００とダスト１０１を受け止めることができ、ダスト回収シュート３６側になだれ込むのを防止することができ、後方側に漏れるのを防止することができる。特に、バッファ部の領域にも磁極を形成することによって、その効果が高められる。加えて、後方側に設けたカバー部材３４ａ及び前方側に設けた暖簾式の開閉弁の作用が相まって、より確実に鋼球１００とダスト１０１の漏れを防止することができる。
【符号の説明】
【００５１】
１      ボイラー
２      鋼球タンク
２１    ロータリーフィーダー
２２    鋼球搬送管
３      鋼球回収装置
３１    ケーシング
３２    磁選機
３４    供給シュート
３５    鋼球回収シュート
３６    ダスト回収シュート
４      回転ドラム
４１    磁石
６      モーター
【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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