JP2022130857A - 清掃装置及び伝熱管の清掃方法 - Google Patents
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
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。
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。
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、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、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。
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。
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。
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。
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、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
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)
- 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。 - 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。
- 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。
- 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。 - 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。 - 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。
- 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。 - 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。 - 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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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2021029493A Pending JP2022130857A (ja) | 2021-02-26 | 2021-02-26 | 清掃装置及び伝熱管の清掃方法 |
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-
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WO2022181053A1 (ja) | 2022-09-01 |
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