JP2022130857A - 清掃装置及び伝熱管の清掃方法 - Google Patents

清掃装置及び伝熱管の清掃方法 Download PDF

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Yuta Ozawa
章裕 田中
Akihiro Tanaka
大祥 川林
Hiroyoshi Kawabayashi
義倫 山崎
Yoshinori Yamasaki
友章 杉山
Tomoaki Sugiyama
佳彦 土山
Yoshihiko Tsuchiyama
直樹 安慶
Naoki Yasuyoshi
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Abstract

【課題】上下方向に並んで配置される複数の伝熱管を効率良く清掃することを目的とする。【解決手段】清掃装置２００は、Ｘ軸方向に沿って延在し、Ｘ軸方向と交差するＺ軸方向、及び、Ｘ軸方向及びＺ軸方向と交差するＹ軸方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている伝熱管１５１を清掃する清掃装置２００である。伝熱管１５１の外表面に向かってドライアイスペレットを噴射する噴射孔と、噴射孔のＺ軸方向の位置を調整可能な伸縮機構２０９と、を備え、噴射孔は、Ｙ軸方向に隣接する伝熱管１５１同士の隙間に上方から挿入される。【選択図】図５

Description

本開示は、清掃装置及び伝熱管の清掃方法に関するものである。
発電用ボイラなどの大型のボイラは、中空形状をなして鉛直方向に設置される火炉を有し、この火炉壁に複数のバーナが火炉の周方向に沿って配設されている。また、大型のボイラは、火炉の鉛直方向上方に煙道が連結されており、この煙道に蒸気を生成するための熱交換器が配置されている。そして、バーナが火炉内に燃料と空気（酸化性ガス）との混合気を噴射することで火炎が形成され、燃焼ガスが生成されて煙道に流れる。燃焼ガスが流れる領域に熱交換器が設置され、熱交換器を構成する伝熱管内を流れる水や蒸気を加熱して過熱蒸気が生成される。
このようなボイラでは、燃焼条件および使用する燃料性状によって、熱交換器の伝熱管の表面（伝熱面）に灰が付着することがある。伝熱管の伝熱面に灰が付着すると、伝熱管の伝熱効率が低下し、ボイラ効率の低下などの問題を引き起こすことがある。このため、ボイラに設けられる伝熱管の表面の灰を除去することが知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１では、ドライアイスブラスト洗浄装置によって、洗浄対象物１７を洗浄する方法が記載されている。洗浄対象物１７の一例として、ボイラ室内の炉における熱交換パイプ群、即ちボイラ内に設置される熱交換器の伝熱管群が挙げられている。ドライアイスブラスト洗浄装置は、ノズルの先から洗浄剤としてのドライアイス細粒と加圧したガス流との混合流を噴射して洗浄部位の洗浄を行う。
特開２００４－２２３４１０号公報
ボイラでは、燃焼条件および使用する燃料性状によって、煙道内に設けられた熱交換器（例えば、節炭器等）の伝熱管の表面（伝熱面）に灰が付着することがある。この傾向は、品質が低く安価な燃料（例えば、低品位炭といわれる亜瀝青炭などの石炭）を使用するボイラで問題になることが多い。
ボイラの煙道内に設けられる熱交換器には、水平方向に延在する伝熱管が上下方向に複数並んで配置されているものがある。しかしながら、特許文献１の装置では、上下方向に並んで配置される伝熱管に対する清掃について考慮されていない。このような理由から、上下方向に並んで配置される伝熱管を効率的に清掃することが望まれている。
本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、上下方向に並んで配置される複数の伝熱管を効率良く清掃することができる清掃装置及び伝熱管の清掃方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本開示の清掃装置及び伝熱管の清掃方法は以下の手段を採用する。
本開示の一態様に係る清掃装置は、所定方向に沿って延在し、前記所定方向と交差する上下方向、及び、前記所定方向及び前記上下方向と交差する交差方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている伝熱管を清掃する清掃装置であって、前記伝熱管の外表面に向かって昇華性物質を噴射する噴射部と、前記噴射部の前記上下方向の位置を調整可能な調整部と、を備え、前記噴射部は、前記交差方向に隣接する前記伝熱管同士の隙間に上方から挿入される。
本開示の一態様に係る伝熱管の清掃方法は、所定方向に沿って延在し、前記所定方向と交差する上下方向、及び、前記所定方向及び前記上下方向と交差する交差方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている伝熱管の清掃方法であって、噴射部によって、前記伝熱管の外表面に昇華性物質を噴射する噴射工程と、前記噴射部を前記交差方向に隣接する前記伝熱管同士の隙間に上方から挿入する挿入工程と、調整部によって、前記噴射部の前記上下方向の位置を調整する調整工程と、を備える。
本開示によれば、上下方向に並んで配置される複数の伝熱管を効率良く清掃することができる。
本開示の実施形態に係るボイラを示す概略構成図である。 図１のボイラにおける蒸気、復水、給水系統を表す概略図である。 本開示の実施形態に係る伝熱管の清掃方法を示す模式的な図である。 本開示の実施形態に係る伝熱管の清掃方法を示す模式的な図である。 本開示の実施形態に係る伝熱管及び清掃装置を示す模式的な正面図である。 図５の伝熱管及び清掃装置を示す模式的な平面図である。 図５の伝熱管及び清掃装置を示す模式的な側面図である。 本開示の実施形態に係る清掃部を示す模式的な正面図である。 図８の変形例に係る清掃部を示す模式的な正面図である。 図９の清掃部の模式的な平面図である。 図８の変形例に係る清掃部を示す模式的な正面図である。 図８の変形例に係る清掃部を示す模式的な正面図であって、清掃部を伸張した状態を示している。 図８の変形例に係る清掃部を示す模式的な正面図であって、清掃部を収縮した状態を示している。 図８の変形例に係る清掃部を示す模式的な正面図である。 図８の変形例に係る清掃部を示す模式的な正面図である。 本開示の実施形態に係るボイラの要部の縦断面図である。 本開示の実施形態に係るプラント運転時間と伝熱管の吸熱量との関係を示すグラフである。 本開示の実施形態に係るプラント運転時間と除灰量又は清掃時間との関係を示すグラフである。 本開示の実施形態に係る伝熱管の清掃時間と伝熱管自体の温度又は伝熱管の内部を流通する流体の温度との関係を示すグラフである。 図８の変形例に係る清掃部を示す模式的な正面図である。 図８の変形例に係る清掃部を示す模式的な正面図である。 図８の変形例に係る清掃部を示す模式的な正面図である。
以下に、本開示に係る清掃装置及び伝熱管の清掃方法の一実施形態について、図面を参照して説明する。
以下に添付図面を参照して、本発明に係る好適な実施形態を説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。以降の説明で、上や上方とは鉛直方向上側を示し、下や下方とは鉛直方向下側を示すものであり、鉛直方向は厳密ではなく誤差を含むものである。
図１は、本実施形態のボイラを表す概略構成図である。
本実施形態のボイラ１０は、石炭（炭素含有固体燃料）を粉砕した微粉炭を微粉燃料として用い、この微粉燃料をバーナにより燃焼させ、この燃焼により発生した熱を給水や蒸気と熱交換して過熱蒸気を生成することが可能な石炭焚き（微粉炭焚き）ボイラである。
本実施形態において、図１に示すように、石炭焚きボイラ１０は、火炉１１と燃焼装置１２と燃焼ガス通路１３を有している。火炉１１は、四角筒の中空形状をなして鉛直方向に沿って設置されている。火炉１１を構成する火炉壁１０１は、複数の伝熱管とこれらを接続するフィンとで構成され、微粉燃料の燃焼により発生した熱を伝熱管の内部を流通する水や蒸気と熱交換して、火炉壁の温度上昇を抑制している。
燃焼装置１２は、火炉１１を構成する火炉壁の下部側に設けられている。本実施形態では、燃焼装置１２は、火炉壁に装着された複数のバーナ(例えば２１，２２，２３，２４，２５)を有している。例えばバーナ２１,２２,２３,２４,２５は、火炉１１の周方向に沿って均等間隔で配設されたものが１セットとして、鉛直方向に沿って複数段（例えば、図１では５段）配置されている。但し、火炉の形状や一つの段におけるバーナの数、段数、配置などはこの実施形態に限定されるものではない。
バーナ２１,２２,２３,２４,２５は、微粉炭供給管２６,２７,２８,２９,３０を介して複数の粉砕機（ミル）３１,３２,３３,３４,３５に連結されている。この粉砕機３１,３２,３３,３４,３５は、例えば、粉砕機のハウジング内に粉砕テーブル（図示省略）が駆動回転可能に支持され、この粉砕テーブルの上方に複数の粉砕ローラ（図示省略）が粉砕テーブルの回転に連動回転可能に支持されて構成されている。石炭が、複数の粉砕ローラと粉砕テーブルとの間に投入されると、粉砕され、搬送用ガス（一次空気、酸化性ガス）により粉砕機のハウジング内の分級機（図示省略）に搬送されて、所定の粒径範囲内に分級された微粉燃料を、微粉炭供給管２６,２７,２８,２９,３０から燃焼バーナ２１,２２,２３,２４,２５に供給することができる。
また、火炉１１は、バーナ２１,２２,２３,２４,２５の装着位置に風箱３６が設けられており、この風箱３６に空気ダクト（風道）３７の一端部が連結されている。空気ダクト３７は、他端部に押込通風機（ＦＤＦ：Forced Draft Fan）３８が設けられている。
燃焼ガス通路１３は、図１に示すように、火炉１１の鉛直方向上部に連結されている。燃焼ガス通路１３は、燃焼ガスの熱を回収するための熱交換器として、過熱器１０２,１０３,１０４、再熱器１０５,１０６、節炭器１０７が設けられており、火炉１１で発生した燃焼ガスと各熱交換器の内部を流通する給水や蒸気との間で熱交換が行われる。
燃焼ガス通路１３は、図１に示すように、その下流側に熱交換を行った燃焼ガスが排出される煙道１４が連結されている。煙道１４は、空気ダクト３７との間にエアヒータ（空気予熱器）４２が設けられ、空気ダクト３７を流れる空気と、煙道１４を流れる燃焼ガスとの間で熱交換を行い、バーナ２１,２２,２３,２４,２５に供給する燃焼用空気を昇温することができる。
また、煙道１４は、エアヒータ４２より上流側の位置に脱硝装置４３が設けられている。脱硝装置４３は、アンモニア、尿素水等の窒素酸化物を還元する作用を有する還元剤を煙道１４内に供給し、還元剤が供給された燃焼ガス中の窒素酸化物と還元剤との反応を、脱硝装置４３内に設置された脱硝触媒の触媒作用により促進させることで、燃焼ガス中の窒素酸化物を除去、低減するものである。
煙道１４に連結されるガスダクト４１は、エアヒータ４２より下流側の位置に、電気集塵機などの集塵装置４４、誘引通風機（ＩＤＦ：Induced Draft Fan）４５、脱硫装置４６などが設けられ、下流端部に煙突５０が設けられている。
一方、複数の粉砕機３１,３２,３３,３４,３５が駆動すると、生成された微粉燃料が搬送用ガス（一次空気、酸化性ガス）と共に微粉炭供給管２６,２７,２８,２９,３０を通してバーナ２１,２２,２３,２４,２５に供給される。また、煙道１４から排出された排ガスとエアヒータ４２で熱交換することで、加熱された燃焼用空気（二次空気、酸化性ガス）が、空気ダクト３７から風箱３６を介してバーナ２１,２２,２３,２４,２５に供給される。バーナ２１,２２,２３,２４,２５は、微粉燃料と搬送用ガスとが混合した微粉燃料混合気を火炉１１に吹き込むと共に燃焼用空気を火炉１１に吹き込み、このときに微粉燃料混合気が着火することで火炎を形成することができる。火炉１１内の下部で火炎が生じ、高温の燃焼ガスがこの火炉１１内を上昇し、燃焼ガス通路１３に排出される。なお、酸化性ガスとして、本実施形態では空気を用いる。空気よりも酸素割合が多いものや逆に少ないものであってもよく、燃料流量との適正化を図ることで使用可能になる。
また、火炉１１は、バーナ２１,２２,２３,２４,２５の装着位置より上方にアディショナル空気ポート３９が設けられている。アディショナル空気ポート３９に空気ダクト３７から分岐したアディショナル空気ダクト４０の端部が連結されている。従って、押込通風機３８により送られた燃焼用空気（二次空気、酸化性ガス）を空気ダクト３７から風箱３６に供給し、この風箱３６から各燃焼バーナ２１,２２,２３,２４,２５に供給することができると共に、押込通風機３８により送られた燃焼用追加空気（アディショナル空気）をアディショナル空気ダクト４０からアディショナル空気ポート３９に供給することができる。
火炉１１は、下部の領域Ａにて、微粉燃料混合気と燃焼用空気（二次空気、酸化性ガス）とが燃焼して火炎が生じる。ここで火炉１１は、空気の供給量が微粉炭の供給量に対して、理論空気量未満となるように設定されることで、内部が還元雰囲気に保持される。即ち、微粉炭の燃焼により発生した窒素酸化物（ＮＯｘ）が火炉１１の領域Ｂで還元され、その後、アディショナル空気ポート３９から燃焼用追加空気（アディショナル空気）が追加供給されることで微粉炭の酸化燃焼が完結され、微粉炭の燃焼によるＮＯｘの発生量が低減される。
その後、燃焼ガスは、図１に示すように、燃焼ガス通路１３に配置される第２過熱器１０３、第３過熱器１０４、第１過熱器１０２、（以下単に過熱器と記載する場合もある）、第２再熱器１０６、第１再熱器１０５（以下単に再熱器と記載する場合もある）、節炭器１０７で熱交換した後、脱硝装置４３により窒素酸化物が還元除去され、集塵装置４４で粒子状物質が除去され、脱硫装置４６にて硫黄酸化物が除去された後、煙突５０から大気中に排出される。なお、各熱交換器は燃焼ガス流れに対して、必ずしも前記記載順に配置されなくともよい。
次に、熱交換器として、燃焼ガス通路１３に設けられた過熱器１０２,１０３,１０４、再熱器１０５,１０６、節炭器１０７について詳細に説明する。図２は、石炭焚きボイラ１０に設けられた熱交換器を表す概略図である。
なお、図１では燃焼ガス通路１３内の各熱交換器（過熱器１０２,１０３,１０４、再熱器１０５,１０６、節炭器１０７）の位置を正確に示しているものではなく、各熱交換器の燃焼ガス流れに対する配置順も図１の記載に限定されるものではない。
図２に示すように、本実施形態のボイラ発電プラント１は、石炭焚きボイラ１０に設けられた熱交換器（過熱器１０２,１０３,１０４、再熱器１０５,１０６、節炭器１０７）と、石炭焚きボイラ１０が生成した蒸気によって回転駆動される蒸気タービン１１０と、蒸気タービン１１０に連結され蒸気タービン１１０の回転によって発電を行う発電機１１５とを備える。
石炭焚きボイラ１０で生成した蒸気により回転駆動される蒸気タービン１１０は、例えば、高圧タービン１１１と中圧タービン１１２と低圧タービン１１３とから構成され、後述する再熱器からの蒸気が中圧タービンに流入したのちに低圧タービンに流入する。低圧タービン１１３には、復水器１１４が連結されており、低圧タービン１１３を回転駆動した蒸気が、この復水器１１４で冷却水（例えば、海水）により冷却されて復水となる。復水器１１４は、給水ラインＬ１を介して節炭器１０７に連結されている。給水ラインＬ１には、例えば、復水ポンプ（ＣＰ）１２１、低圧給水ヒータ１２２、ボイラ給水ポンプ（ＢＦＰ）１２３、高圧給水ヒータ１２４が設けられている。低圧給水ヒータ１２２と高圧給水ヒータ１２３には、蒸気タービン１１１,１１２,１１３を駆動する蒸気の一部が抽気されて、抽気ライン（図示省略）を介して高圧給水ヒータ１２４と低圧給水ヒータ１２２に熱源として供給され、節炭器１０７へ供給される給水が加熱される。
例えば、石炭焚きボイラ１０が貫流ボイラの場合について、説明をする。節炭器１０７は、火炉壁１０１の各蒸発管に連結されている。節炭器１０７で加熱された給水は、火炉壁１０１を構成する蒸発管を通過する際に、火炉１１内の火炎から輻射を受けて加熱され、汽水分離器１２６へと導かれる。汽水分離器１２６にて分離された蒸気は、過熱器１０２,１０３,１０４へと供給され、汽水分離器１２６にて分離されたドレン水は、汽水分離器ドレンタンク及びドレン水ラインＬ２を介して復水器１１４へと導かれる。
また、貫流ボイラの起動時や低負荷運転時等においては、節炭器１０７から供給される給水が火炉壁１０１を構成する蒸発管を通過する際に全量が蒸発せず、その結果、汽水分離器１２６に水位が存在する運転状態（ウエット運転状態）となることがある。このウエット運転状態においては、汽水分離器１２６にて分離されたドレン水は、ボイラ循環ポンプ（ＢＣＰ）１２８を用いて循環ラインＬ６により、給水ラインＬ１の途中に合流させることで、節炭器１０７から火炉壁１０１を構成する蒸発管へと循環して供給してもよい。
燃焼ガスが燃焼ガス通路１３を流れるとき、この燃焼ガスは、過熱器１０２,１０３,１０４、再熱器１０５,１０６、節炭器１０７で熱回収される。一方、ボイラ給水ポンプ（ＢＦＰ）１２３から供給された給水は、節炭器１０７で予熱された後、火炉壁１０１を構成する蒸発管を通過する際に加熱されて蒸気となり、汽水分離器１２６に導かれる。汽水分離器１２６で分離された蒸気は、過熱器１０２,１０３,１０４に導入され、燃焼ガスによって過熱される。過熱器１０２,１０３,１０４で生成された過熱蒸気は、蒸気ラインＬ３を介して高圧タービン１１１に供給され、高圧タービン１１１を回転駆動する。高圧タービン１１１から排出された蒸気は、蒸気ラインＬ４を介して、再熱器１０５,１０６に導入されて再度過熱される。再度過熱された蒸気は、蒸気ラインＬ５を介して、中圧タービン１１２を経て低圧タービン１１３に供給され、中圧タービン１１２および低圧タービン１１３を回転駆動する。各蒸気タービン１１１,１１２,１１３の回転軸は、発電機１１５を回転駆動して、発電が行われる。低圧タービン１１３から排出された蒸気は、復水器１１４で冷却されることで復水となり、給水ラインＬ１を介して、再び、節炭器１０７に送られる。
次に、伝熱管を清掃する清掃装置及び伝熱管の清掃方法について詳細に説明する。
本実施形態では、燃焼ガス通路１３内に設けられた節炭器１０７を構成する伝熱管パネル１５０を清掃する方法について説明する。なお、以下の説明及び図面では、上下方向をＺ軸方向とし、水平方向のうち伝熱管の延在する方向をＸ軸方向とし、Ｚ軸方向及びＸ軸方向と直交する方向をＹ軸方向として説明する。
本実施形態の清掃対象である節炭器１０７の伝熱管パネル１５０は、図４等に示すように、Ｚ軸方向（上下方向）に並んで配置される複数の伝熱管１５１を有している。各伝熱管１５１は、Ｘ軸方向（所定方向）に沿って延在している。伝熱管パネル１５０は、Ｚ軸方向に並ぶ複数の伝熱管１５１によってパネル状に構成されている。また、節炭器１０７は、Ｙ軸方向（交差方向）に沿って複数の伝熱管パネル１５０が並んで配置されている。このように、節炭器１０７は、図４等に示すように、Ｘ軸方向に延在する複数の伝熱管１５１が、Ｙ軸方向及びＺ軸方向に所定の間隔で並んで配置されている。
Ｚ軸方向に隣接する伝熱管１５１同士の距離は、１００ｍｍから２００ｍｍ程度とされている。また、伝熱管パネル１５０は、Ｚ軸方向の長さ（高さ）が１０００ｍｍから２０００ｍｍ程度とされ、Ｘ軸方向の長さ（幅）が３０００ｍｍから１５０００ｍｍ程度とされている。また、節炭器１０７には、伝熱管パネル１５０が、５０枚から４００枚程度設けられている。
石炭焚きボイラ１０では、燃焼条件および使用する燃料性状によって、燃焼ガス通路１３内に設けられた熱交換器（例えば、節炭器１０７等）の伝熱管１５１の外表面（伝熱面）に灰Ａが付着・堆積（以下、単に「付着」と称する。）する（図４参照）。伝熱管１５１に付着する灰Ａは、上下方向に並ぶ伝熱管同士を接続するように付着する場合もある（以下では、伝熱管同士を接続するように付着する灰を「ブリッジ部分」と称する。）。この事象は、品質が低く安価な燃料、特に亜瀝青炭などの低品質の石炭（低品比炭）を使用するボイラで問題となることが多い。これは、一般的に、低品位炭の燃焼によって発生する灰の融点が、他の石炭と比べて低いことに起因する。伝熱管１５１の外表面に灰Ａが付着すると、伝熱管１５１の内部を流通する流体（給水）と燃焼排ガスとの熱交換における伝熱効率が低下するため、伝熱管１５１の外表面に付着した灰を定期的に除去する清掃作業を行う必要がある。この清掃作業は、発電プラント１の定期検査時などに実施される。
本実施形態に係る清掃作業では、図３に示すように、伝熱管１５１に付着した灰Ａをドライアイスブラストにより清掃する。具体的には、ペレット状のドライアイス（以下、「ドライアイスペレットＤ」と称する。）を、高圧のガス（例えば、圧縮空気など）を噴射媒体として、対象物（伝熱管１５１に付着する灰Ａ）に噴射することで、灰Ａを除去する。本実施形態では、ドライアイスペレット（昇華性物質）Ｄが、一般的な規格形状（直径が３ｍｍ程度の円柱形状）である例について説明するが、ドライアイスペレットＤの形状はこれに限定されない。ドライアイスペレットＤの形状は、灰の性状や付着状況により決定され、例えば、球状やパウダー状としてもよい。
ドライアイスブラストによる清掃の原理は以下の通りである。
まず、伝熱管１５１に付着する灰Ａに対して、ドライアイスペレットＤ（温度は二酸化炭素の昇華温度－７８．５℃に対してわずかに低い－７９℃程度）を噴射することにより、灰Ａに熱収縮（サーマルショック）によるマイクロクラックを発生させる。
この隙間および、付着している灰Ａと伝熱管１５１の外表面の隙間および灰内部にドライアイスペレットＤが入り込み、入り込んだドライアイスペレットＤが昇華する。ドライアイスペレットＤは、昇華することで体積が約７５０倍に膨張する。これにより、灰が伝熱管１５１の外表面から剥離する。
このように、ドライアイスブラストによる清掃では、低温のドライアイスペレットＤによるサーマルショック及び昇華時の体積膨張によって灰を除去する。
ドライアイスブラストによる清掃では、ドライアイスブラスト装置を用いて清掃を行う。具体的には、燃焼ガス通路１３の外部に設置したドライアイスブラスト装置本体（図示省略）から先端に清掃部２０１が取付けられたホース（図示省略）を燃焼ガス通路１３内に引き入れる。そして、図４に示すように、Ｙ軸方向の隣接する伝熱管１５１同士の間の隙間に、ドライアイスペレットＤを噴射するノズル２０２が先端に取付けられた清掃部２０１（ノズル２０２および清掃部２０１は図５を参照）を上方から挿入する。このとき、清掃部２０１を伝熱管１５１同士の間の隙間に、下方から挿入すると（すなわち、下方から清掃作業を行うと）、作業者に除去した灰およびドライアイスペレットＤが昇華した二酸化炭素（比重が空気よりも大きい）が降り注いでしまうことから、これを避けるために上方から挿入する。そして、清掃部２０１の先端に取り付けられたノズル２０２からドライアイスペレットＤを噴射して伝熱管１５１に付着した灰Ａを除去する。噴射されたドライアイスペレットＤは、気体へと昇華するので、除去後には剥離後の灰だけが残る。なお、図４では、清掃部２０１を作業者が直接把持する例について図示しているが、図５等に示すように、清掃部２０１は台車２０５等に取り付けられていてもよい。
次に、伝熱管１５１を清掃する清掃装置２００について詳細に説明する。
清掃装置２００は、図５から図７に示すように、ドライアイスペレットＤを噴射する清掃部２０１と、清掃部２０１を支持する台車（移動部）２０５とを備える。
清掃部２０１は、Ｚ軸方向に延在する筒状の部材である。清掃部２０１には、ドライアイスペレットＤが噴射媒体である高圧のガスと共に供給される。清掃部２０１は、伝熱管１５１同士の間の隙間に挿入されるノズル２０２と、ノズル２０２の上端（根元）から上方に延びていて台車２０５に支持される基部２０３と、を有している。
ノズル２０２には、複数の噴射孔（噴射部）２０４（図８等を参照）が形成されている。複数の噴射孔２０４からドライアイスペレットＤが高圧ガスを噴射媒体として伝熱管１５１へ向けて噴射される。ノズル２０２の構造の詳細については後述する。
基部２０３は、上端部（根元部）が台車２０５に支持されている。詳細には、基部２０３は、Ｙ軸方向に沿って延びる中心軸線を中心として、揺動可能に支持されている。これにより、清掃部２０１は、基部２０３の上端部を中心として、図５の矢印Ａ１に示すように、Ｘ軸方向に揺動可能とされている。
台車２０５は、伝熱管１５１の上面に載置される車輪２０６と、車輪２０６によって移動可能とされる本体部２０７と、本体部２０７に固定され清掃部２０１の基部２０３を揺動可能に支持する支持部２０８と、を有している。台車２０５は、図６及び図７に示すように、Ｙ軸方向に並ぶ例えば３本の伝熱管１５１に亘るように設けられている。清掃部２０１は、３本の伝熱管１５１によって形成される２か所の隙間に、各々挿入される。
車輪２０６は、図５及び図７に示すように、例えば４つ設けられている。複数の車輪２０６は、Ｙ軸方向及びＸ軸方向に２つずつ並んで配置されている。各車輪２０６は、Ｙ軸方向に延びる中心軸線を中心として回転する。すなわち、車輪２０６は、回転することで、Ｘ軸方向に移動する。なお、車輪２０６は、伝熱管１５１と係合するように設けられてもよい。具体的には、車輪２０６は、伝熱管１５１とのＹ軸方向の相対移動を規制するように係合してもよい。
本体部２０７は、車輪２０６が取付けられる下部枠体２０７ａと、下部枠体２０７ａの上面から上方に延びる４本の柱部２０７ｂと、柱部２０７ｂの上端に固定される上部枠体２０７ｃと、を有している。
下部枠体２０７ａは、矩形状の枠体である。中央に形成された開口には、清掃部２０１が貫通している。
４本の柱部２０７ｂは、上端が上部枠体２０７ｃの角部に固定されている。また、各柱部２０７ｂは、下端が下部枠体２０７ａの角部に固定されている。各柱部２０７ｂは、Ｚ軸方向に沿って延在している。各柱部２０７ｂのＺ軸方向の略中央には、柱部２０７ｂのＺ軸方向の長さを調整可能な伸縮機構（調整部）２０９が設けられている。
上部枠体２０７ｃは、矩形状の枠体である。上部枠体２０７ｃの内周面には、Ｙ軸方向に延在する２つの支持部２０８が固定されている。２つの支持部２０８は、Ｘ軸方向に並んで配置されている。各支持部２０８は、清掃部２０１を揺動可能（図５の矢印Ａ１参照）に支持している。伝熱管パネル１５０の最上部に配置される伝熱管１５１の外表面の上端の高さは、Ｘ軸方向に沿って僅かに高さの差が存在するが、清掃部２０１を揺動可能に支持することで、高さの差が存在する場合であっても、常に清掃部２０１がＺ軸方向に沿って延在することとなる。このため、好適にドライアイスペレットＤを噴射することができる。
台車２０５は、Ｘ軸方向に沿って伝熱管１５１上を移動することで、清掃部２０１をＸ軸方向に沿って移動させることができる（図５及び図６の矢印Ａ２参照）。なお、清掃部２０１をＸ軸方向に沿って移動させる機構は、台車２０５に限定されない。例えば、Ｘ軸方向に延びるレールを設け、当該レールと摺動可能な部材によって清掃部２０１をＸ軸方向に沿って移動させてもよい。また、ワイヤ等で清掃部２０１を吊り上げ、清掃部２０１をＸ軸方向に沿って移動させてもよい。
また、伸縮機構２０９は、伸縮することで、清掃部２０１の上下方向の位置を調整することができる。すなわち、伸縮機構２０９は、伸びることで清掃部２０１の上下方向の位置を高い位置にすることができる。また、伸縮機構２０９は、縮むことで清掃部２０１の上下方向の位置を低い位置にすることができる。伸縮機構２０９は、清掃部２０１の挿入深さを伝熱管１５１のＺ方向の離間距離の整数倍に設定可能であってもよい。これにより、ノズル２０２の噴射孔２０４の位置が、伝熱管１５１のＺ軸位置に対応するように清掃部２０１の位置を設定することが可能となる。
また、伸縮機構２０９は、設定された位置から所定の動作範囲だけ伸縮するようにしてもよい。伸縮機構２０９の上下方向の動作範囲を、Ｚ軸方向に隣接する伝熱管１５１同士の間に形成される隙間と同じ長さとすることで、伝熱管１５１同士の間の隙間にドライアイスペレットＤを反復して噴射することが可能となる。
次に、ノズル２０２の詳細について、図７から図１５を用いて説明する。
上述のように、ノズル２０２には、複数の噴射孔２０４が形成されている。複数の噴射孔２０４は、図７に示すように、Ｙ軸方向に隣接する伝熱管同士の一側の伝熱管１５１に対してドライアイスペレットＤを噴射する第１噴射部２０４ａと、他側の伝熱管１５１に対してドライアイスペレットＤを噴射する第２噴射部２０４ｂと、を有している。このように構成することで、Ｙ軸方向に並んで配置される複数の伝熱管１５１を同時に清掃することができる。したがって、清掃作業を効率化することができる。また、ドライアイスペレットＤの噴射による反力が相殺されるため、ノズル２０２を保持するための力を低減することができる。
また、複数の噴射孔２０４は、図７及び図８に示すように、Ｚ軸方向に沿って並んで配置されている。このように構成することで、Ｚ軸方向に並んで配置される複数の伝熱管１５１を同時に清掃することができる。したがって、清掃作業を効率化することができる。また、Ｚ軸方向に並んで配置される噴射孔２０４の離間距離は、Ｚ軸方向に並んで配置される伝熱管１５１同士の離間距離と同じ距離としてもよい。
また、複数の噴射孔２０４にドライアイスペレットＤを供給する流路を、各々、独立した異なる流路としてもよい。このようにすることで、いずれかの噴射孔２０４にドライアイスペレットＤが偏って導かれることがなく、各噴射孔２０４に対して、確実にドライアイスペレットＤを導くことができる。
なお、Ｚ軸方向に沿って並んで配置される噴射孔２０４は、図７に示すように、第１噴射部２０４ａと第２噴射部２０４ｂとが異なる高さとなるように配置されていてもよい。また、図８に示すように、第１噴射部２０４ａと第２噴射部２０４ｂとが同じ高さとなるように配置されていてもよい。
また、各噴射孔２０４は、図８等に示すように、半径方向外側に向かってドライアイスペレットＤを噴射するように形成されていてもよい。このように噴射孔２０４を形成することで、ドライアイスペレットＤの噴射によってノズル２０２に作用するモーメントを打ち消すことができるので、ノズル２０２の回転を抑制することができる。
また、図９及び図１０に示すように、円筒状のノズル２０２の接線方向に向かってドライアイスペレットＤを噴射するように形成されていてもよい。このように噴射孔２０４を形成することで、ノズル２０２に作用するモーメントによって、図１０の矢印Ａ３に示すように、ドライアイスペレットＤを噴射しながら、Ｚ軸方向に延びる中心軸線を中心としてノズル２０２が回転する。したがって、Ｙ軸方向に並んで配置される複数の伝熱管１５１を同時に清掃することができる。したがって、清掃作業を効率化することができる。なお、このように構成する場合には、ノズル２０２を基部２０３に対して回転可能に支持させる。
また、噴射孔２０４は、ドライアイスペレットＤを扇形状に噴射するように形成されていてもよい。このように構成することで、広範囲にドライアイスペレットＤを噴射することができる。
また、ドライアイスペレットＤの噴射方向は、灰のブリッジ部分や、伝熱管１５１の外表面に対して行うようにする。なお、フィン付きの伝熱管１５１の場合には、伝熱管１５１の隣接するフィンの隙間に噴射してもよい。
また、清掃部２０１は、伝熱管１５１に付着した灰を、物理的な動作で除去する機械的除去機構を備えていてもよい。具体的には、例えば、清掃部２０１は、図１１に示すように、ノズル２０２の下端に取り付けられる羽根部２１１を備えてもよい。羽根部２１１は、ノズル２０２の下端から下方に延びる円柱状の軸部２１１ａと、軸部２１１ａの下端に取り付けられ半径方向外側に広がる羽根２１１ｂとを有する。羽根部２１１は、矢印Ａ４で示すように、Ｚ軸方向に延びる中心軸線を中心として回転する。羽根部２１１が回転すると、羽根２１１ｂが、伝熱管１５１に付着した灰やブリッジした灰に接触する。これにより、伝熱管１５１に付着した灰やブリッジした灰を除去する。
なお、機械的除去機構は、羽根部２１１に限定されない。例えば、機械的除去機構は、伝熱管１５１に付着した灰を、針を突くことで除去する突き針であってもよい。また、機械的除去機構は、伝熱管１５１に衝撃を加えて伝熱管１５１を振動させることで、伝熱管１５１に付着した灰を除去するノッカであってもよい。また、機械的除去機構は、伝熱管１５１に付着した灰に音波を照射することで灰を除去する音波発生装置であってもよい。
なお、清掃部２０１が機械的除去機構を備える場合には、まず、機械的除去機構によって伝熱管１５１に付着した灰をある程度除去した後に、ノズル２０２からドライアイスペレットＤを噴射し、伝熱管１５１に残った灰を除去してもよい。
また、清掃部２０１は、図１２に示すように、長手方向に伸縮可能な伸縮部とされていてもよい。この場合には、清掃部２０１の基部２０３が上下方向に例えば３つに分割された円筒状の分割部２０３ａを有し、３つの分割部２０３ａは下方に配置されるものほど直径が小さくなっている。これにより、図１３に示すように、上方に設けられる分割部２０３ａの内部に、下方に設けられている分割部２０３ａを収容することができる。これにより、清掃部２０１を収縮することができる。また、ノズル２０２は、最も下方に配置される分割部２０３ａよりも直径が小さくなっているので、ノズル２０２を最も下方に設けられる分割部２０３ａの内部へ収容することができる。これにより、清掃部２０１をさらに収縮することができる。このように構成することで、清掃装置２００を小型化することができる。これにより、清掃作業を行うスペースが狭い場合であっても、清掃装置２００を容易に持ち込むことができる。したがって、清掃作業を容易化することができる。
また、清掃部２０１は、図１４に示すように、基部２０３とノズル２０２との間に可撓部２１２を設けてもよい。この場合には、Ｚ軸方向に沿って延びるガイド２１３を設け、ノズル２０２をガイド２１３の延在方向に沿って移動可能なようにガイド２１３に支持させる。このように構成することで、矢印Ａ５に示すように、ノズル２０２をＺ軸方向に移動させながらドライアイスペレットＤを噴射することができる。
また、清掃部２０１は、図１５に示すように、基部２０３とノズル２０２との間にボール接続部２１５を設けてもよい。ボール接続部２１５は、矢印Ａ６に示すように、ノズル２０２をＺ軸方向に延びる中心軸線を中心として回転可能に支持するともに、矢印Ａ７に示すように、Ｘ軸方向に延びる中心軸線を中心として回転可能に支持している。すなわち、ノズル２０２が首振り可能に支持されている。
この場合には、ノズル２０２は、中心軸線がＺ軸方向に対して湾曲するように形成されていてもよい。ノズル２０２が湾曲していたとしても、ノズル２０２の首振りを行うことで、伝熱管１５１と干渉することなく、ノズル２０２を伝熱管１５１同士の間の隙間に挿入することができる。
次に、清掃装置２００を用いて節炭器１０７の伝熱管１５１を清掃する方法について説明する。
まず、石炭焚きボイラ１０の運転を停止し、隔離措置や換気などの安全対策を施してボイラ１０内への入槽が可能な状態とする。次に、石炭焚きボイラ１０の煙道１４内に作業員が入り、節炭器１０７の伝熱管１５１に清掃装置２００を設置する（図５から図７参照）。次に、Ｙ軸方向に隣接する伝熱管１５１同士の間に形成された隙間に、清掃部２０１を挿入する（挿入工程）。そして、清掃部２０１のノズル２０２に形成された噴射孔２０４が、所定のＺ軸方向の位置となるように、伸縮機構２０９で調整する（調整工程）。噴射孔２０４のＺ軸方向の位置を、所定の位置とした後に、噴射孔２０４からドライアイスペレットＤを噴射する（噴射工程）。このようにして、伝熱管１５１を清掃する。
なお、図１６に示すように、噴射孔２０４からドライアイスペレットＤを噴射する前に、節炭器１０７の下方に、除去された灰を捕集する捕集板１６０を設置してもよい。
節炭器１０７の下方には、石炭焚きボイラ１０の通常運転時に発生するフライアッシュを捕集するホッパ１６１が設けられている。ホッパ１６１の底部には排出口１６２が形成されている。ホッパ１６１で捕集されたフライアッシュは、排出口１６２に接続された移送配管１６３及び移送配管１６３に設けられたポンプ１６４によって、系外へ排出される。
一方、伝熱管１５１の清掃時に、伝熱管１５１から除去された灰は、塊状のまま剥離した灰も含まれており、概してフライアッシュよりも大きい。このため、この灰を、排出口１６２や移送配管１６３等を介して排出しようとすると、排出口１６２や移送配管１６３を閉塞させてしまう可能性がある。このため、伝熱管１５１を清掃する際には、噴射孔２０４からドライアイスペレットＤを噴射する前に、ホッパ１６１を上方から覆うように捕集板（捕集部）１６０を設置してもよい。捕集板１６０を設けることで、伝熱管１５１から除去された灰Ａが捕集板１６０によって捕集される（捕集工程）。これにより、排出口１６２や移送配管１６３の閉塞を防止することができる。
捕集板１６０によって、捕集された灰は、煙道１４に形成されたマンホール１６５から搬出される。マンホール１６５から灰を搬出すると、搬出した灰の重量を計測する（計測工程）。そして、制御部が、計測工程で計測した灰の重量に基づいて、清掃の状況を判断する（判断工程）。
制御部は、例えば、図１８に示す、発電プラント１の運転時間と、適切な灰の除去量（除灰量）との関係を示すグラフに基づいて、清掃の状況を判断してもよい。図１８の実線グラフは、実績に基づいて、発電プラント１の運転時間に応じた適切な灰の除去量を示したものである。制御部は、除去された灰の量が、図１８の実線グラフの量と同程度の場合には、清掃により伝熱管１５１に付着した灰を十分に除去できていると判断する。一方、制御部は、除去された灰の量が、図１８の実線グラフの量に届いていない場合（例えば、図１８の破線で示す量であった場合）には、清掃により伝熱管１５１に付着した灰を十分に除去できていないと判断する。
なお、重量計測は、捕集部をＸ－Ｙ平面で所定の領域に分割し、領域ごとに行ってもよい。これにより、各領域に対応する（各領域のＺ軸方向上部に位置する）伝熱管１５１の清掃状況を把握することが可能となる。
制御部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びコンピュータ読み取り可能な記憶媒体等から構成されている。そして、各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で記憶媒体等に記憶されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、ＲＯＭやその他の記憶媒体に予めインストールしておく形態や、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記憶媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等である。
なお、制御部は、除去される灰の量（除灰量）以外に基づいて、清掃の状況を判断してもよい。例えば、制御部は、図１８に示すように、プラントの運転時間に応じた清掃時間に基づいて、清掃の状況を判断してもよい。
また、例えば、制御部は、伝熱管１５１の吸熱量に基づいて、清掃の状況を判断してもよい。図１７に示すように、伝熱管１５１の吸熱量は、発電プラント１の運転時間によって低下する。これは、発電プラント１の運転に伴って、伝熱管１５１の外表面に灰が付着し、伝熱効率が低下することによる。ｔ１のタイミングで伝熱管１５１の清掃を行うと、伝熱管１５１の外表面の灰が除去されるため、伝熱管１５１の吸熱量が増加（回復）する。このとき、正常に伝熱管１５１の清掃が行われていた場合には、実線で示すように、伝熱管１５１の吸熱量は十分に回復する。一方、清掃が不十分である場合には、破線で示すように、伝熱管１５１の吸熱量が十分に回復しない。このように、伝熱管１５１の吸熱量を検出することで、清掃の状況を判断することができる。このようにして蓄積されたデータに基づき、図１８に示すように、発電プラント１の運転時間に対して必要となる清掃の程度（除灰量、清掃時間等）を把握することが可能となる。
また、制御部は、ドライアイスペレットＤが伝熱管１５１の外表面に直接接触することによる伝熱管１５１自体の温度（メタル温度）の変化又は伝熱管１５１の内部を流通する流体の温度の変化に基づいて清掃の状況を判断してもよい。図１９に示すように、伝熱管１５１自体の温度又は伝熱管１５１内部の流体の温度は、清掃時間に応じて低下する。これは、清掃に伴って低温のドライアイスペレットＤが伝熱管１５１を冷却することによる。このとき、伝熱管１５１の外周面に灰が付着していない場合には、伝熱管１５１は伝熱効率が高い状態であるので、図１９の実線で示すように、比較的急激に、伝熱管１５１自体の温度又は伝熱管１５１内部の流体の温度が低下する。一方、清掃が不十分で伝熱管１５１の外周面に灰が付着している場合には、伝熱管１５１は伝熱効率が低い状態であるので、図１９の破線で示すように、比較的緩やかに、伝熱管１５１自体の温度又は伝熱管１５１内部の流体の温度が低下する。このように清掃の状況によって、伝熱管１５１自体の温度の変化又は伝熱管１５１内部の流体の温度の変化は異なっている。よって、当該温度変化を検出することで、清掃の状況を判断することができる。
また、清掃装置２００が、伝熱管１５１の外表面に付着した付着物（灰等）を検出する付着物検出部を備え、付着物検出部の検出結果に基づいて清掃の状況を判断してもよい。この場合、付着物検出部の検出結果に基づいて清掃の進行状況を判断する制御部を備えている。これにより、清掃の進行状況を把握することができる。
付着物検出部は、例えば、図２０に示すように、清掃部２０１に設けられる複数のレーザーポインター２２０（照射器）である。複数のレーザーポインター２２０は、Ｚ軸方向に所定の間隔で並んで配置されている。また、レーザーポインター２２０は、高さ位置が、Ｚ軸方向に隣接する伝熱管１５１同士の間に形成される隙間の位置となるように配置される。レーザーポインター２２０は、矢印Ｌで示すように、Ｙ軸方向にレーザーを照射する。レーザーの照射先（Ｚ軸方向に隣接する伝熱管１５１同士の間に形成された隙間）に、灰Ａが存在する場合には、灰ＡによってレーザーＬが遮られる。一方、レーザーＬの照射先に、灰Ａが存在しない場合には、灰ＡによってレーザーＬが遮られない。したがって、レーザーＬが隙間を透過するので、所定の場所からレーザーＬを視認できるようになる。このように照射したレーザーの状態によって、清掃の状況を判断することができる。なお、照射器からの照射物は、レーザー光に限定されない。一定の照度を有する光であってもよく、また微弱電波であってもよい。また、検知する位置は透過側に限定されず、照射側から反射を検知してもよい。この場合、反射が検知された時に灰Ａが除去されていないと判断する。
また、付着物検出部は、例えば、図２１に示すように、清掃部２０１に設けられる複数の超音波探触子２２１である。複数の超音波探触子２２１は、Ｚ軸方向に所定の間隔で並んで配置されている。また、超音波探触子２２１は、高さ位置が、Ｚ軸方向に隣接する伝熱管１５１同士の間に形成される隙間の位置となるように配置される。超音波探触子２２１は、矢印Ｓで示すように、Ｙ軸方向に超音波を送信する。超音波の送信先（Ｚ軸方向に隣接する伝熱管１５１同士の間に形成された隙間）に、灰Ａが存在する場合には、灰Ａによって超音波Ｓが比較的早く反射して戻ってくる。一方、超音波Ｓの送信先に、灰Ａが存在しない場合には、灰Ａによって超音波Ｓが反射しないので戻ってこない、又は、戻ってきたとしても比較的遅く戻ってくる。このように送信した、超音波の状態によって、清掃の状況を判断することができる。
また、清掃状況の判定は、清掃部２０１に設けられたカメラ２２２によって撮影した画像から、清掃の状況を判断しても良い。具体的には、図２２に示すように、清掃部２０１に上下方向（Ｚ軸方向）に所定の間隔で並んでカメラが設けられている。各カメラ２２２は、伝熱管パネル１５０の所定の領域を撮影する。例えば、最上部に設けられたカメラ２２２は、領域Ｂ１を撮影する。また、最も下部に設けられたカメラ２２２は、領域Ｂ２を撮影する。撮影された画像は、画像診断によって、伝熱管１５１の領域と灰Ａの領域とを特定する。制御部は、撮影された画像に基づいて、清掃の状況を判断する。例えば、制御部は、撮影された画像の伝熱管１５１の領域と灰Ａの領域の面積の比率が規定値を満たすと、清掃終了と判断する。画像診断については、撮影された画像と対応する清掃の状況を関連付けて蓄積して機械学習を行い、ＡＩ等を用いて行ってもよい。
本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。
本実施形態では、伝熱管１５１の外表面に向かってドライアイスペレットＤを噴射する噴射孔２０４を備えている。これにより、ドライアイスペレットＤが伝熱管１５１の外表面に付着した付着物に衝突した際の衝突力によって、伝熱管１５１の外表面に付着する付着物（灰Ａ）を除去することができる。また、付着物と伝熱管１５１の表面との隙間等にドライアイスペレットＤが入り込み、当該隙間でドライアイスペレットＤが昇華し体積が膨張することで、付着物を伝熱管１５１の表面から剥がすことができるので、付着物を除去することができる。
また、ドライアイスペレットＤは、気体へと昇華するので、噴射孔２０４から噴射後に残らない。このため、水や有機物を使った清掃方法に比べて、清掃に用いた物質を排出する作業が発生しないので、清掃作業を容易化及び短時間化することができる。
また、本実施形態では、噴射孔２０４の上下方向の位置を調整可能な伸縮機構２０９を備えている。このため、伝熱管１５１同士の上下方向の離間距離（以下、「伝熱管１５１のピッチ」と称する。）に合わせて、噴射孔２０４の上下方向における位置を調整することができる。したがって、上下方向に所定の間隔で並んで配置される伝熱管１５１を清掃する際に、１つの伝熱管１５１の清掃作業を行ったあとに、伸縮機構２０９によって噴射孔２０４を上下方向に移動させることで、次の伝熱管１５１の清掃位置まで容易に噴射孔２０４を移動させることができる。よって、上下方向に所定の間隔で並んで配置される複数の伝熱管１５１を効率良く清掃することができる。
また、伸縮機構２０９によって噴射孔２０４の上下方向の位置を調整することで、噴射孔２０４の上下方向の位置を所望の位置とすることができる。これにより、的確に付着物を除去できる位置に噴射孔２０４を調整することができるので、好適に付着物を除去することができる。
また、本実施形態では、ノズル２０２は、交差方向に隣接する伝熱管１５１同士の隙間に上方から挿入される。これにより、交差方向に伝熱管１５１が比較的密集して配置される伝熱管１５１に対しても、好適に清掃を行うことができる。
本実施形態では、低温のドライアイスペレットＤを噴射している。これにより、ドライアイスペレットＤによって清掃対象物（伝熱管１５１）が冷却され熱収縮するので、付着物が剥離する。よって、好適に付着物を除去することができる。
本実施形態では、噴射孔２０４を所定方向（伝熱管１５１の延在方向）に沿って移動させる台車２０５を備えている。このため、台車２０５によって噴射孔２０４を伝熱管１５１の延在方向に沿って移動させることができる。したがって、容易に延在方向に沿って伝熱管１５１を清掃することができる。
なお、本開示は、上記実施形態に係る発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上述した実施形態では、本開示のボイラを石炭焚きボイラとしたが、燃料としては、バイオマス燃料や石油精製時に発生するＰＣ（石油コークス：Petroleum Coke）燃料、石油残渣などの固体燃料を使用するボイラであってもよい。また、燃料として固体燃料に限らず、重油、軽油、重質油などの石油類や工場廃液などの液体燃料も使用することができ、更には、燃料として気体燃料(天然ガス、副生ガスなど)も使用することができる。さらに、これら燃料を組み合わせて使用する混焼焚きボイラにも適用することができる。
また、例えば、上記実施形態では、清掃装置２００で、節炭器１０７を清掃する例について説明したが、本開示はこれに限定されない。例えば、清掃装置２００で、過熱器１０２，１０３，１０４や、再熱器１０５，１０６を清掃してもよい。
また、清掃に用いるパラメータ（例えば、対象部位、清掃時間、ドライアイス使用量、除灰量）と、清掃前後の吸熱量変化データとを蓄積し、清掃必要部位・時期・清掃程度を予測・計画しても良い。
以上説明した実施形態に記載の清掃装置及び伝熱管１５１の清掃方法は、例えば以下のように把握される。
本開示の一態様に係る清掃装置は、所定方向（Ｘ軸方向）に沿って延在し、前記所定方向（Ｘ軸方向）と交差する上下方向（Ｚ軸方向）、及び、前記所定方向（Ｘ軸方向）及び前記上下方向（Ｚ軸方向）と交差する交差方向（Ｙ軸方向）に沿って所定の間隔で並んで配置されている伝熱管（１５１）を清掃する清掃装置（２００）であって、前記伝熱管（１５１）の外表面に向かって昇華性物質（Ｄ）を噴射する噴射部（２０４）と、前記噴射部（２０４）の前記上下方向（Ｚ軸方向）の位置を調整可能な調整部（２０９）と、を備え、前記噴射部（２０４）は、前記交差方向（Ｙ軸方向）に隣接する前記伝熱管（１５１）同士の隙間に上方から挿入される。
上記構成では、伝熱管の外表面に向かって昇華性物質を噴射する噴射部を備えている。これにより、昇華性物質が伝熱管の外表面に付着した付着物に衝突した際の衝突力によって、伝熱管の外表面に付着する付着物を除去することができる。また、付着物と伝熱管の表面との隙間等に昇華性物質が入り込み、当該隙間で昇華性物質が昇華し体積が膨張することで、付着物を伝熱管の表面から剥がすことができるので、付着物を除去することができる。
また、昇華性物質は、気体へと昇華するので、噴射部からの噴射後に残らない。このため、水や有機物を使った清掃方法に比べて、清掃に用いた物質を排出する作業が発生しないので、清掃作業を容易化及び短時間化することができる。
また、上記構成では、噴射部の上下方向の位置を調整可能な調整部を備えている。このため、伝熱管同士の上下方向の離間距離に合わせて、噴射部の上下方向における位置を調整することができる。したがって、上下方向に所定の間隔で並んで配置される伝熱管を清掃する際に、１つの伝熱管の清掃作業を行ったあとに、調整部によって噴射部を上下方向に移動させることで、次の伝熱管の清掃位置まで容易に噴射部を移動させることができる。よって、上下方向に所定の間隔で並んで配置される複数の伝熱管を効率良く清掃することができる。
また、調整部によって噴射部の上下方向の位置を調整することで、噴射部の上下方向の位置を所望の位置とすることができる。これにより、的確に付着物を除去できる位置に噴射部を調整することができるので、好適に付着物を除去することができる。
また、上記構成では、噴射部は、交差方向に隣接する伝熱管同士の隙間に上方から挿入される。これにより、交差方向に伝熱管が比較的密集して配置される伝熱管に対しても、好適に清掃を行うことができる。
また、本開示の一態様に係る清掃装置は、前記昇華性物質（Ｄ）は、ドライアイスペレットである。
上記構成では、低温のドライアイスペレットを噴射している。これにより、ドライアイスペレットによって清掃対象物が冷却され熱収縮するので、付着物が剥離する。よって、好適に付着物を除去することができる。
また、本開示の一態様に係る清掃装置は、前記噴射部（２０４）を前記所定方向（Ｘ軸方向）に沿って移動させる移動部（２０５）を備える。
上記構成では、噴射部を所定方向（伝熱管の延在方向）に沿って移動させる移動部を備えている。このため、移動部によって噴射部を伝熱管の延在方向に沿って移動させることができる。したがって、容易に延在方向に沿って伝熱管を清掃することができる。
また、本開示の一態様に係る清掃装置は、前記噴射部（２０４）は、複数設けられ、複数の前記噴射部（２０４）は、前記交差方向（Ｙ軸方向）に隣接する前記伝熱管（１５１）同士の一側の前記伝熱管（１５１）に対して前記昇華性物質（Ｄ）を噴射する第１噴射部（２０４）と、他側の前記伝熱管（１５１）に対して前記昇華性物質（Ｄ）を噴射する第２噴射部（２０４）と、を有する。
上記構成では、複数の噴射部は、交差方向に隣接する伝熱管同士の一側の伝熱管に対して昇華性物質を噴射する第１噴射部と、他側の伝熱管に対して昇華性物質を噴射する第２噴射部と、を有する。これにより、交差方向に並んで配置される複数の伝熱管を同時に清掃することができる。したがって、清掃作業を効率化することができる。
また、本開示の一態様に係る清掃装置は、前記噴射部（２０４）は、複数設けられ、複数の前記噴射部（２０４）は、前記上下方向（Ｚ軸方向）に沿って並んで配置されている。
上記構成では、複数の噴射部が、上下方向に沿って並んで配置されている。これにより、上下方向に並んで配置される複数の伝熱管を同時に清掃することができる。したがって、清掃作業を効率化することができる。
また、本開示の一態様に係る清掃装置は、長手方向に伸縮可能な伸縮部（２０３ａ）を備える。
上記構成では、伸縮部を収縮させることで、清掃装置を小型化することができる。これにより、清掃作業を行うスペースが狭い場合であっても、清掃装置を容易に持ち込むことができる。したがって、清掃作業を簡易化することができる。
また、本開示の一態様に係る清掃装置は、前記伝熱管（１５１）の表面に付着した付着物を検出する付着物検出部（２２０，２２１，２２２）と、前記付着物検出部（２２０，２２１，２２２）の検出結果に基づいて清掃の状況を判断する制御部と、を備える。
上記構成では、付着物検出部の検出結果に基づいて清掃の進行状況を判断する制御部を備えている。これにより、清掃の進行状況を把握することができる。
また、本開示の一態様に係る伝熱管の清掃方法は、所定方向（Ｘ軸方向）に沿って延在し、前記所定方向（Ｘ軸方向）と交差する上下方向（Ｚ軸方向）、及び、前記所定方向（Ｘ軸方向）及び前記上下方向（Ｚ軸方向）と交差する交差方向（Ｙ軸方向）に沿って所定の間隔で並んで配置されている伝熱管（１５１）の清掃方法であって、噴射部（２０４）によって、前記伝熱管（１５１）の外表面に昇華性物質（Ｄ）を噴射する噴射工程と、前記噴射部（２０４）を前記交差方向（Ｙ軸方向）に隣接する前記伝熱管（１５１）同士の隙間に上方から挿入する挿入工程と、調整部（２０９）によって、前記噴射部（２０４）の前記上下方向（Ｚ軸方向）の位置を調整する調整工程と、を備える。
また、本開示の一態様に係る伝熱管の清掃方法は、前記噴射工程によって、前記伝熱管（１５１）の前記外表面から除去された付着物を捕集する捕集工程と、前記捕集工程で捕集された前記付着物の重量を計測する計測工程と、前記計測工程で計測した前記付着物の重量に基づいて、清掃の進行状況を判断する判断工程と、を備える。
上記構成では、捕集した付着物の重量に基づいて、清掃の進行状況を判断する判断工程を備えている。これにより、清掃の進行状況を把握することができる。
１ ：発電プラント
１０ ：石炭焚きボイラ
１１ ：火炉
１２ ：燃焼装置
１３ ：燃焼ガス通路
１４ ：煙道
１７ ：洗浄対象物
２１ ：バーナ
２６ ：微粉炭供給管
３１ ：粉砕機
３６ ：風箱
３７ ：空気ダクト
３８ ：押込通風機
３９ ：アディショナル空気ポート
４０ ：アディショナル空気ダクト
４１ ：ガスダクト
４２ ：エアヒータ
４３ ：脱硝装置
４４ ：集塵装置
４６ ：脱硫装置
５０ ：煙突
１０１ ：火炉壁
１０２ ：第１過熱器
１０３ ：第２過熱器
１０４ ：第３過熱器
１０５ ：第１再熱器
１０６ ：第２再熱器
１０７ ：節炭器
１１１ ：高圧蒸気タービン
１１２ ：中圧蒸気タービン
１１３ ：低圧蒸気タービン
１１４ ：復水器
１２１ ：復水ポンプ
１２２ ：低圧給水ヒータ
１２３ ：ボイラ給水ポンプ
１２４ ：高圧給水ヒータ
１２６ ：汽水分離器
１２７ ：汽水分離器ドレンタンク
１２８ ：ボイラ循環ポンプ
１１５ ：発電機
１５０ ：伝熱管パネル
１５１ ：伝熱管
１６０ ：捕集板
１６１ ：ホッパ
１６２ ：排出口
１６３ ：移送配管
１６４ ：ポンプ
１６５ ：マンホール
２００ ：清掃装置
２０１ ：清掃部
２０２ ：ノズル
２０３ ：基部
２０３ａ ：分割部
２０４ ：噴射孔（噴射部）
２０５ ：台車（移動部）
２０６ ：車輪
２０７ ：本体部
２０７ａ ：下部枠体
２０７ｂ ：柱部
２０７ｃ ：上部枠体
２０８ ：支持部
２０９ ：伸縮機構（調整部）
２１１ ：羽根部
２１１ａ ：軸部
２１１ｂ ：羽根
２１３ ：ガイド
２１５ ：ボール接続部
２２０ ：レーザーポインター（照射器）
２２１ ：超音波探触子
２２２ ：カメラ
Ｌ１ ：給水ライン
Ｌ２ ：ドレン水ライン
Ｌ３ ：蒸気ライン
Ｌ４ ：蒸気ライン
Ｌ５ ：蒸気ライン
Ｌ６ ：循環ライン

Claims (9)

  1. 所定方向に沿って延在し、前記所定方向と交差する上下方向、及び、前記所定方向及び前記上下方向と交差する交差方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている伝熱管を清掃する清掃装置であって、
    前記伝熱管の外表面に向かって昇華性物質を噴射する噴射部と、
    前記噴射部の前記上下方向の位置を調整可能な調整部と、を備え、
    前記噴射部は、前記交差方向に隣接する前記伝熱管同士の隙間に上方から挿入される清掃装置。
  2. 前記昇華性物質は、ドライアイスペレットである請求項１に記載の清掃装置。
  3. 前記噴射部を前記所定方向に沿って移動させる移動部を備える請求項１または請求項２に記載の清掃装置。
  4. 前記噴射部は、複数設けられ、
    複数の前記噴射部は、前記交差方向に隣接する前記伝熱管同士の一側の前記伝熱管に対して前記昇華性物質を噴射する第１噴射部と、他側の前記伝熱管に対して前記昇華性物質を噴射する第２噴射部と、を有する請求項１から請求項３のいずれかに記載の清掃装置。
  5. 前記噴射部は、複数設けられ、
    複数の前記噴射部は、前記上下方向に沿って並んで配置されている請求項１から請求項４のいずれかに記載の清掃装置。
  6. 長手方向に伸縮可能な伸縮部を備える請求項１から請求項５のいずれかに記載の清掃装置。
  7. 前記伝熱管の表面に付着した付着物を検出する付着物検出部と、
    前記付着物検出部の検出結果に基づいて清掃の状況を判断する制御部と、を備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の清掃装置。
  8. 所定方向に沿って延在し、前記所定方向と交差する上下方向、及び、前記所定方向及び前記上下方向と交差する交差方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている伝熱管の清掃方法であって、
    噴射部によって、前記伝熱管の外表面に昇華性物質を噴射する噴射工程と、
    前記噴射部を前記交差方向に隣接する前記伝熱管同士の隙間に上方から挿入する挿入工程と、
    調整部によって、前記噴射部の前記上下方向の位置を調整する調整工程と、を備える伝熱管の清掃方法。
  9. 前記噴射工程によって、前記伝熱管の前記外表面から除去された付着物を捕集する捕集工程と、
    前記捕集工程で捕集された前記付着物の重量を計測する計測工程と、
    前記計測工程で計測した前記付着物の重量に基づいて、清掃の進行状況を判断する判断工程と、を備える請求項８に記載の伝熱管の清掃方法。
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