JP2004202485A

JP2004202485A - プラント機器の高効率清掃方法

Info

Publication number: JP2004202485A
Application number: JP2003186509A
Authority: JP
Inventors: Shigehiro Takushima; 重宏多久島; Tadashi Watanabe; 正渡辺; Minoru Muraishi; 實村石; Toshiaki Tsuji; 俊昭辻
Original assignee: JFE Engineering Corp; JFE Plant and Service Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp; JFE Environmental Solutions Corp
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2004-07-22

Abstract

【課題】除去すべき付着物が固く、機器との付着力が強く、さらに表面にブラスト疵をつけてはならない機器の清掃を安全に良い環境下で高効率でできるプラント機器の清掃方法を提供する。
【解決手段】プラント機器に付着する灰、飛灰、又はクリンカ等の付着物は、程度の差はあるものの吸湿性を持つ物質であり、それ自体は固くても水分を吸って湿潤状態になると軟らかくなり、付着力も弱くなる性質を持っている。この発明はこのような付着物の性質を利用したもので、焼却炉、ボイラ、又は排ガス処理設備等のプラント機器に付着する灰、飛灰、又はクリンカ等の付着物を湿潤させる前処理工程と、前記プラント機器から湿潤させた前記付着物を除去する除去工程とを備えることを要旨とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、灰、飛灰、又はクリンカ等の付着物を除去・清掃する必要がある、ごみ焼却、発電、製鉄、化学、石油等のプラント機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばごみ焼却プラントでは、ごみを焼却炉で燃焼させた後、廃熱を回収するためにボイラが設けられる。ボイラの一種である水管ボイラは、多数の水管に水を通し、管の外から燃焼ガスで加熱し蒸気を発生する。ボイラの水管は水管壁として設けられることもあるし、燃焼ガスが通る空間に燃焼ガスの流れに対して直交する方向に伸びる熱交換器として配置されることもある。ボイラの水管壁や水管自体には、燃焼炉で燃焼させたごみの灰、飛灰、又はクリンカ等の付着物が当然ながら付着する。付着物を除去しないと、付着物が次第にたまってきて熱交換が悪くなるので、定期的に付着物を除去・清掃する必要がある。従来、付着物の除去は以下のように行われていた。
【０００３】
（１）人がケレン棒や振動工具や衝撃工具やバキュームのホースを手で持ちながら、付着物をはつって落とす手作業による除去。
（２）付着物に研掃材を吹き付けるブラストによる清掃。
（３）付着物に高圧水や超高圧水を噴射することによる清掃。
【０００４】
ここでケレン棒とは、棒の先にかき板が取付けられたものをいい、衝撃工具とは、ハンマ、エアハンマ、電動ハンマ等をいい、振動工具とは、先端のツールをエア等で振動させるエアーピック等をいい、バキュームとは、バキューム車に連結された固定配管に手持ち可能なホースを繋いで掃除機の原理を利用してホースから付着物を吸い込むことをいう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の（１）ケレン棒や振動工具やバキュームのホースを使用した手作業による清掃作業は、作業環境が悪い中での清掃であり、特にごみ焼却プラント、製鉄プラントではダイオキシンを含んだ付着物を扱うことになるので、人体に悪影響を及ぼす危険作業である。またケレン棒、エアーピック等の振動工具を使用した作業は、機器表面を傷付ける危険がある。さらに作業足場の設置・解体を要することから高コストが免れない作業になっている。
【０００６】
従来の（２）付着物に研掃材を吹き付けるブラストによる清掃は、ケレン棒、エアーピック、バキューム等を使用した手作業による清掃よりも作業効率はいいが、研掃材の選択に難がある。除去すべき付着物が固かったり、機器との付着力が強かったりする場合は、研掃材として硬く、粒度も大きいものを使用せざるを得なく、この場合、付着物除去後も機器そのものに研掃材が当たってしまうことは必定であり、機器そのものをブラストする、すなわち表面疵をつけることになってしまう。ボイラ水管等の熱交換器、ボイラドラム等の圧力容器、板厚が強度メンバになっている塔槽類、タービン軸等の動力部品に対する表面疵は、耐圧、強度、寿命を低下させることになり、不都合であり、危険である。またプラント機器には、腐食が進行するのを防ぐ酸化被膜がつくが、ブラストによる清掃は、プラント機器の腐食が進行するのを防ぐ酸化被膜をも除去してしまうことがある。一方、軟らかい研掃材を使用する場合には、付着物が固いとか付着力が強いときには除去が不可能か、除去に多大な時間を要する。
【０００７】
従来の（３）付着物に高圧水や超高圧水を噴射することによる清掃は、上述の清掃方法よりも安全で高効率であるが、機器がボイラ水管のように水による錆発生をきらうもの（板厚の減少促進につながる）、耐火物のように水による劣化、割れに到るものには適用が困難である。また、ごみ焼却プラント、製鉄プラント等の機器においては、ダイオキシンを含んだ付着物であり、使用後の水は排出の為のダイオキシン除去等の水処理をしなければならず、作業コストが莫大になる。
【０００８】
本発明は、除去すべき付着物が固く、機器との付着力が強く、さらに表面にブラスト疵をつけてはならない機器の清掃を安全に良い環境下で高効率でできるプラント機器の清掃方法を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。
【００１０】
発明者は実験により、プラント機器に付着する灰、飛灰、又はクリンカ等の付着物は、程度の差はあるものの吸湿性を持つ物質であり、それ自体は固くても水分を吸って湿潤状態になると軟らかくなり、付着力も弱くなる性質を持っていることを知見した。
【００１１】
本発明はこのような付着物の性質を利用したもので、ごみ焼却、発電、製鉄、化学、石油等のプラント機器に付着する灰、飛灰、又はクリンカ等の付着物を湿潤させる前処理工程と、前記プラント機器から湿潤させた前記付着物を除去する除去工程とを備えることを要旨とする。
【００１２】
付着物を湿潤させる方法としては、前記付着物に水のみを噴射する一流体噴射法、又は水と空気とを混合させた霧状の流体を噴射する二流体噴射法が使用されるのが望ましい。
【００１３】
湿潤させた付着物を除去する方法としては、（１）前記付着物に研掃材を吹き付けるブラストによる除去、（２）前記付着物に水を噴射するジェットによる除去、（３）ケレン棒、振動工具、衝撃工具、又はバキューム等を使用した手作業による除去の少なくとも一つが使用されるのが望ましい。上記（１）ブラスト及び（２）ジェットは、手作業によっても遠隔作業によってもよい。
【００１４】
プラント機器に表面疵を付けない観点から、前記研掃材はプラント機器よりも軟らかい軟質研掃材であることが望ましい。
【００１５】
また本発明は、ごみを焼却したことにより発生する灰、飛灰、又はクリンカ等の付着物の除去に好適に用いられる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態について説明する。本発明の清掃方法は、ごみ焼却、発電、製鉄、化学、石油等のプラント機器に適用されるが、この実施形態では、ごみ焼却プラント機器のボイラ及び減温塔に適用した例を説明する。
【００１７】
図１はボイラの断面図を示し、図中（Ａ）は前処理工程中のボイラを示し、図中（Ｂ）は除去工程中のボイラを示す。ボイラは、例えば１パス１ａ、２パス１ｂ、３パス１ｃの燃焼ガス通路を有し、１パス１ａ及び２パス１ｂの周壁は、水管２を有する水管壁から構成される。３パス１ｃには、燃焼ガスが流れる方向に対して直交する方向に水管が伸びる熱交換器３…及び周壁の水管壁が配置される。ごみ焼却炉の燃焼ガスが１パス１ａ、２パス１ｂ及び３パス１ｃを通過する際、多数の水管２…を通る水が管の外から燃焼ガスで加熱され、蒸気になる。ボイラ１の焼却炉側には、焼却炉に水分がいかないようにシール板４が設けられ、ボイラ１の排出側の排ガスダクト１ｄには、図示しない集塵機等に水分（この水分は付着物を湿潤させる水又は付着物を除去するジェットの水である）がいかないようにシール板５が設けられる。ボイラ１中で溜まる灰はダストシュート１ｅから取り出される。
【００１８】
ボイラ１の水管壁や熱交換器３の水管自体には、ごみ焼却炉で燃焼させた灰、飛灰、又はクリンカ等の付着物（以下ダスト等付着物）が付着する。以下ダスト等付着物の除去方法について説明する。まず図中（Ａ）に示すように、ダスト等付着物を霧又は少量の水で湿潤させて軟らかくまた付着力を弱くさせる。水管壁や水管自体に付着するダスト等付着物は、程度の差はあるものの、吸湿性を持つ物質であり、それ自体は固くても水分を吸って湿潤状態になると、軟らかくなり、機器との付着面まで湿潤すると、付着力も弱くなる性質を持っている。
【００１９】
ダスト等付着物を湿潤させる方法としては、ダスト等付着物に水のみを噴射する一流体噴射法と、水と空気を混合させた霧状の流体を噴射する二流体噴射法とがある。吸湿速度が速く、使用水量（使用後の水処理の量を少なくする意味からも）を少なくできるのは後者である。この実施形態では、水ポンプ７と空気コンプレッサ８とを併用して、二流体ノズル９…から水と空気が混合した流体を噴射する二流体噴射法が使用されている。空気との二流体霧の水粒子径は１００μｍ以下、好ましくは７０μｍ以下が高効率であり、これは市販の二流体ノズル９…を使用することで１０μｍ程度迄実施可能である。さらに二流体霧の温度は活性度（ダストの吸湿力）から１０℃以上、好ましくは２０℃以上が望ましい。ダスト等付着物を湿らせた後は、ダスト等付着物が水を吸収するまで時間をおく（この時間を「湿化時間」と定義する）。なお、この前処理工程で使用する水は少量なので、ボイラ下部の耐火物の耐水吸湿対策も軽微なもので済む。
【００２０】
次工程である清掃装置による除去工程において、軟質研掃材もしくはジェット噴射水によるダスト等付着物の除去を容易にするためには、ダスト等付着物に吸収させる水分（質量％）としては７〜１５％が適切である。水分が７％未満だと、ダスト等付着物の軟らかさが不十分であり、逆に１５％を超えると、粘土にブラストするみたいになり、ダスト等付着物が剥離し難くなる。図３はダスト等付着物に吸収される水分（質量％）と湿化時間との関係を示す。ダスト室内の任意のＡ〜Ｃ地点で測定している。湿潤の方法にもよるが、１〜数時間以内でダスト等付着物の水分を７〜１５％にすることができる。
【００２１】
次に図中（Ｂ）に示すように、ボイラ１の水管壁又は水管自体から湿潤させたダスト等付着物を除去する。この除去工程では、ダスト等付着物に研掃材を吹き付けるブラスト、ダスト等付着物に水を噴射するジェット、又はケレン棒、振動工具、又はバキューム等を使用した手作業によるダスト等付着物の除去の少なくとも一つが使用される。
【００２２】
図中（Ｂ）に示すように、研掃材を吹き付けるブラストでは、空気コンプレッサ１１，１１から圧縮空気が配管中に送り込まれ、ブラスト装置１２，１２から研掃材が配管中に送られる。そしてノズル１３…から研掃材が水管壁又は水管自体に吹き付けられる。あらかじめダスト等付着物が湿潤されているので、ブラスト処理をボイラ１の内部で作業するにしても、ダスト等付着物が舞い上がることもなく、作業環境が改善される。研掃材としては、機器（この実施形態では水管壁又は水管）よりも軟らかい軟質研掃材が使用される。軟質研掃材としては、廃プラスチック、ナイロン、ポリカーボネート、ポリエステル、ユリア、メラミン、フェノールビーズ等の樹脂系化学物質、コーン、ナッツ、アプリコット、くるみ、木を刻んだチップ材等の植物等があげられるが、ブラスト装置１２からは、粒径が７ｍｍ以下が望ましく、また安価でかつ後処理が容易なもの（埋立処分、焼却処分）が望ましいものは言うまでもない。
【００２３】
図示しないが、ダスト等付着物に水を噴射するジェットでは、水のインパクトによって湿潤させたダスト等付着物を剥離させる。ダスト等付着物は付着力が弱くなっているので、水をダスト等付着物に当てた瞬間に当てた部分のダスト等付着物が剥離する。ジェットのみでダスト等付着物を剥離させる場合と異なり、あらかじめダスト等付着物を湿潤させているので、噴射する水の圧力及び量は少なくて済む。噴射する水の圧力としては、例えば中・低圧水（１０〜３００ｋｇｆ／ｃｍ^２，１〜３０ＭＰａ，好ましくは５０〜１００ｋｇｆ／ｃｍ^２，５〜１０ＭＰａ）の圧力が使用され、また噴射する水の量はノズルを絞ってできるだけ少量に設定される。
【００２４】
上記研掃材を吹き付けるブラスト、水を噴射するジェット以外にも、これらとは別に又はこれらと併用して、ケレン棒、振動工具、衝撃工具、又はバキューム等を使用した手作業によってダスト等付着物を除去してもよい。ダスト等付着物は付着力が弱くなっているので、手作業も楽になる。
【００２５】
図２は本発明を減温塔に適用した例を説明する。図２は減温塔の断面図を示す。図中（Ａ）は前処理工程中の減温塔２１を示し、図中（Ｂ）は除去工程中の減温塔２１を示す。減温塔２１は、ダイオキシン対策等のためにボイラと集塵機との間に設置され、スプレーノズルを用いた水噴霧により燃焼ガスの温度を下げる。減温塔２１の上流側には、ボイラに水分がいかないようにシール板２２が設けられ、減温塔２１の下流側には、図示しない集塵機等に水分がいかないようにシール板２３が設けられる。減温塔２１中で溜まる灰はダクトコンベヤ２４によって排出される。
【００２６】
このような減温塔２１にも、ごみ焼却炉で燃焼させたダスト等付着物が付着する。上述のボイラに付着したダスト等付着物を清掃するのと同様に、まず図中（Ａ）に示すように、ダスト等付着物を霧又は少量の水で湿潤させて軟らかく、また付着力を弱くさせる。この実施形態では、水ポンプ２５と空気コンプレッサ２６とを併用して、二流体ノズル２７から水と空気が混合した流体を噴射する。次に図中（Ｂ）に示すように、減温塔２１の内壁から湿潤させたダスト等付着物を除去する。この除去工程では、（１）ダスト等付着物に研掃材を吹き付けるブラスト、（２）ダスト等付着物に水を噴射するジェット、（３）ケレン棒、振動工具、衝撃工具、又はバキューム等を使用した手作業によるダスト等付着物の除去の少なくとも一つが使用される。この実施形態では、研掃材を吹き付けるブラストが使用されている。コンプレッサ２８から圧縮空気が配管中に送り込まれ、ブラスト装置２９から研掃材が配管中に送られる。そしてノズル３０から研掃材が機器に吹き付けられる。
【００２７】
なお本発明は上記実施形態に限られることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、本発明の清掃方法は、ごみ焼却プラント機器のボイラ及び減温塔に適用されるのに限られず、ごみ焼却、発電、製鉄、化学、石油等のプラント機器に適用されてもよい。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、ダスト等付着物を湿潤させて付着力を弱くした後、湿潤させたダスト等付着物を除去する除去しているので、プラント機器の清掃を高効率でできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ボイラの断面図（図中（Ａ）は前処理工程中のボイラを示し、図中（Ｂ）は除去工程中のボイラを示す）。
【図２】減温塔の断面図を示す。図中（Ａ）は前処理工程中の減温塔を示し、図中（Ｂ）は除去工程中の減温塔を示す）。
【図３】ダスト等付着物の湿化時間と付着水ｍａｓｓ％との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…ボイラ
７，２５…給水ポンプ
８，２６…空気コンプレッサ（二流体噴射用）
９，２７…二流体ノズル
１１，２８…空気コンプレッサ（ブラスト用）
１２，２９…ブラスト装置
１３，３０…ノズル
２１…減温塔

Claims

ごみ焼却、発電、製鉄、化学、石油等のプラント機器に付着する灰、飛灰、又はクリンカ等の付着物を湿潤させる前処理工程と、
前記プラント機器から湿潤させた前記付着物を除去する除去工程とを備えることを特徴とするプラント機器の清掃方法。
前記前処理工程では、前記付着物に水のみを噴射する一流体噴射法、又は水と空気とを混合させた霧状の流体を噴射する二流体噴射法が使用されることを特徴とする請求項１に記載のプラント機器の清掃方法。
前記除去工程では、（１）前記付着物に研掃材を吹き付けるブラストによる除去、（２）前記付着物に水を噴射するジェットによる除去、（３）ケレン棒、振動工具、衝撃工具又はバキューム等を使用した手作業による除去の少なくとも一つが使用されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプラント機器の清掃方法。
前記処理工程では、前記付着物の湿化時間を１時間以上とすることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載のプラント機器の清掃方法。
前記研掃材は、プラント機器よりも軟らかい軟質研掃材であることを特徴とする請求項３又は４に記載のプラント機器の清掃方法。
前記灰、飛灰、又はクリンカ等の付着物は、ごみを焼却することにより発生することを特徴とする請求項１ないし５いずれかに記載のプラント機器の清掃方法。