JP5415793B2 - ショットクリーニング装置の鋼球回収装置及び鋼球回収方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボイラの排ガス流路に配置される熱交換器の伝熱管表面に付着したダストを鋼球を散布することにより、鋼球を落下衝突させることで除去するショットクリーニング装置の鋼球回収装置および鋼球回収方法に関する。

ボイラの排ガス流路に配置される熱交換器の伝熱管表面にダストが付着すると、熱交換器の熱回収率が低下するため、付着したダストを定期的に除去する必要がある。

水平管群で構成されている伝熱管のダスト払い落としとして、従来、ボイラからの発生蒸気を伝熱管に噴射させて除去するスートブロー方式が一般的である。この方式では、スートブローからの伝熱管の距離や伝熱管群の内の位置によって払い落とし能力に強弱が発生する。即ち、スートブローの噴射ノズルに近い側の伝熱管群の表面は強い噴射力により伝熱管群に付着したダストは除去されるが、伝熱管群の内部側では噴射力が弱まりダスト除去性能が低下するという問題があった。このため、スートブローは高さ方向に多数設置する必要があり、設置のためのコストが多大となっていた。更に、噴射ノズルに近い側の表面伝熱管群には噴射力が強いため伝熱管群が磨耗するという問題もあった。また、噴射流体として蒸気を使用するため、スートブロー時には蒸気回収量が低下し、特に蒸気タービンで発電を行っている場合には発電力が低下することになる。

図３はスートブロー方式のダスト除去装置を廃熱ボイラ２０に設置した例である。図３において、高温の排ガスは放射冷却室２１で冷却され、ボイラ下部より隣室に入り、過熱器２２、蒸発器２３、節炭器２４を通って熱交換され、ボイラ上部より排出される。これら熱交換器はいずれも水平伝熱管群で構成されている。これら伝熱管群に付着堆積したダストを除去るため、多数のスートブロー２６が設けられており、プローブの先端にプローブと軸直角に方向に噴射する蒸気噴出孔が設けられ、同プローブが回転および進退する動作により伝熱管全体に噴射する。スートブローの間欠動作により、伝熱管群に付着堆積したダストを払い落とす。払い落とされたダストは下方に沈降し、ダスト排出装置２５からボイラ外に排出される。

このスートブロー方式の場合、ノズル側に近い側の伝熱管、特に表面側の伝熱管は強い噴射力を受け、ダストの払い落とし効果は得られるが、奥側の伝熱管では噴射力が急激に弱まり、ダスト払い落とし能力が低下する。このため、奥側の伝熱管にも十分なダスト払い落とし力を確保すべく噴射力の圧力を上げることになるが、これは表面側の伝熱管を磨耗させる結果となる。また、スートブロー方式では、噴射流体としてボイラ蒸気を使用するのが一般的であるが、蒸気量として１〜２トン／時の蒸気を使用するため、ボイラからの熱回収量が低下することになる。

このスートブロー方式に対して、特許文献１に開示されているように熱交換器の上部から鋼球を散布する方式が従来より採用されている。それを図４に示す。図４において、伝熱管２７を落下通過する過程で伝熱管群と衝突し、ダストを払い落としながら下方へ落下し、ダストとともに落下した鋼球２８は切出ゲートによりダストセパレータ２９へ送られ、ダストと鋼球を分離し、回収する。回収された鋼球は、垂直搬送装置３０によりシュート管を介して鋼球分配器３２に送られ、再び伝熱管群の上部から散布される。

従来のショットクリーニング方式では、ボイラ内の上部から散布された鋼球が伝熱管群を通過する過程で高温のガス流により昇温されるが、伝熱管群を通過する時間が１０秒程度と短いため、高温ガスとの接触によって上昇する鋼球の温度は、２００℃程度であり、耐熱上問題となる温度ではない。しかし、鋼球とともに降下してくるダストの温度は７００〜９００℃程度あり、ホッパの下部に貯留されてダストとともに切出ゲートからダストセパレータへ排出される構造では、ダストから熱を受け高温化する。さらに、ダストセパレータ内はダストと鋼球が混在して貯留されているため、ダストセパレータ内の通気が安定せず、冷却空気を吹き込んでも鋼球を一様に冷却することができない。また、鋼球が高温化することで、鋼球の磨耗が早く、鋼球の補充量が多くなるという問題もあった。このため、ショットクリーニング方式はガス温度とダスト温度が低い節炭器部分に限定されていた。

特開平１０−２２３３９６号公報

本発明の解決すべき課題は、鋼球が高温のダストと長時間接触することにより高温化することを防止するショットクリーニング装置の鋼球回収装置及び鋼球回収方法を提供することである。

本発明は、伝熱管に鋼球を散布してボイラ伝熱管に付着したダストを除去し、散布した鋼球とともにダストも回収して前記鋼球とダストを冷却・分離するショットクリーニング装置の鋼球分離装置において、前記ボイラ下部に供給シュートを介してトロンメル構造の分離装置をボイラ内と常時連通状態で連結し、前記分離装置の下部にダストを回収する粉状ダストシュートと鋼球を回収する鋼球回収シュートを配設し、前記鋼球回収シュートには鋼球回収タンクを連結し、該鋼球回収タンク内に鋼球を冷却する冷却装置を配設し、前記鋼球回収タンクに吹き込まれた空気は、前記鋼球回収シュートよりケーシング内に導入され、前記供給シュートを経由して前記ボイラ内に排出されることを特徴とするものである。

このように、ボイラ下部に落下した、ダストおよび鋼球をシュート３を介してトロンメル構造の分離装置へ送られ、この分離装置によりダストと鋼球にそれぞれ分離されため、ダストと鋼球の接触時間が短いので、鋼球に温度上昇がない。

また、本発明において、鋼球回収シュートには鋼球回収タンクを連結し、該鋼球回収タンク内に鋼球を冷却する冷却装置を配設したしているので、鋼球回収タンクにはダストが除去されているので鋼球回収タンク内では通気性があり、冷却空気で十分に冷却することができる。

また、本発明では、鋼球分離装置の篩目は供給シュート側(上流側)を粉状ダストを回収する細目とし、下流側を鋼球を回収する粗目とするとともに鋼球サイズ以上の塊状ダストを前記分離装置の上流端より回収するように構成することもできる。ボイラーダストは粉状のダストであるがまれに、塊状物状態のダストやボイラ壁に施工した耐火物片等が含まれて排出されることがあり、これが篩で鋼球側に流入すると鋼球切出装置を含む鋼球移送システムの障害となる。このため、鋼球サイズ以上の塊状物を分離するため、２段篩目を持つトロンメルン構造とした。この構造は、円筒の篩に対し供給シュート側を鋼球より小さいサイズの粉状ダストのみが篩下に排出される細目の篩とし、下流側には鋼球を篩下に排出するだけの粗目の篩を用い、鋼球が排出される。ここでは、鋼球および鋼球サイズの塊状物が排出されるが、この塊状物は鋼球と同じサイズのため、鋼球の切出装置や搬送系統の障害にはならない。

また、本装置の使用方法として、伝熱管に鋼球を散布してボイラ伝熱管に付着したダストを除去し、散布した鋼球とともにダストも回収して前記鋼球とダストを冷却・分離するショットクリーニング装置の鋼球分離方法において、前記ボイラ下部にトロンメル構造の分離装置を供給シュートを介してボイラ内と常時連通状態で連結し、前記分離装置の下部にダストを回収する粉状ダストシュートと鋼球を回収する鋼球回収シュートを配設し、前記鋼球回収シュートには鋼球回収タンクを連結し、該鋼球回収タンク内に鋼球を冷却する冷却装置を配設し、前記分離装置によりダストと鋼球を別々に回収すると共に、前記鋼球回収タンクに吹き込まれた空気を、前記鋼球回収シュートよりケーシング内に導入し、前記供給シュートを経由して前記ボイラ内に排出することを特徴とするものである。

本発明によれば、ボイラ内を下降した鋼球とダストはトロンメル構造の分離装置によりダストと鋼球を分離することができ、鋼球の温度上昇を防止することができる。また、鋼球を回収するタンクは、ダストが分離されているため、タンクは通気性が向上し、冷却空気により冷却効果を高めることができる。

本発明の実施例を示す縦断面図である。 図１のＡ−Ａ矢視図である。 従来のダスト払い出し装置の概略図である。 従来の鋼球分離装置の概略図である。

以下、図面に示す実施例に基づき本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施例を示す縦断面図である。図１に示すように、ボイラ下部シュート５により集められたダスト及び鋼球は常時開放している遮断弁４を経由して供給シュート３によりトロンメル篩１内に送り込まれる。トロンメル篩１は、ケーシング２内に収められ、外気と遮断されている。また、トロンメル篩１は、回転軸７によりトロンメル篩サポート柱１７により円筒篩を２ケ所を支持している。回転軸７の両端は、ケーシング２を貫通して一端は回転駆動装置６と連結し、他端は回転軸支持ベアリング１８により軸支されている。

軸の貫通部は、回転軸シール装置１９が設けられている。回転軸７および円筒篩はダストおよび鋼球の送り出し機能を持たせるため若干排出側に傾斜をつける場合や内面に螺旋上の案内羽根を設ける場合もある。

トロンメル篩１は二つの篩目を持ち、供給物は細目篩１ａに入る。一般的にショット用の鋼球は６．３ｍｍの鋼球が使用され、同サイズの鋼球を使用した場合は細目の篩目は５ｍｍ目程度が適している。この篩により５ｍｍ以下のダストは篩下に分類される。５ｍｍ以上のダストおよび鋼球は次ぎの粗目を設けた篩１ｂへと移動する。この部分での篩目は、鋼球が６．３ｍｍの場合１０ｍｍ程度の篩目を設け、この篩部で鋼球と１０ｍｍ以下の塊状ダストが篩下に落下する。まれに鋼球サイズ以上の塊状物が流入することがあり、これが鋼球切出装置の噛み込みや鋼球の移送に障害をきたすことがあるため、１０ｍｍ以上の塊状ダストは篩の下流側の篩端より排出される。

細目篩１ａを通過した粉状ダスト１５は直下に設けた粉状ダストシュート２ａに集められ、シール機能を備えたロータリーバルブ１２より系外に排出される。鋼球１４は粗目の篩下の鋼球シュート２ｂを介して鋼球タンク８に集められる。ボイラ内を通過する過程で昇温された鋼球は鋼球タンク８に設置された冷却空気配管９により吹き込まれる空気により冷却される。吹き込まれた空気は鋼球間の空隙を通過する過程で鋼球を冷却し、トロンメル篩１内を通過して供給シュート３を経由してボイラ内に排出される。このとき、ボイラ下部シュート５の出口での風速は、ダストの下降排出に障害を与えない速度となるよう断面積を設定することが必要であり、３〜５ｍ／ｓの速度が好ましい。また、鋼球タンク８の出口に、鋼球切り出しフィーダ１０を介してインジェクタ１１が設けられている。

トロンメル篩１のケーシング２内はボイラと連通状態で運転されるため、粉状ダスト１５の排出部にはシール機構を備えたロータリーバルブ１２が設けられている。塊状ダスト１６の排出部には塊状シュート２ｃが設けられており、この塊状シュートの出口にもシール機構を持たせるための二重シールダンパ１３が用いられている。鋼球切出フィーダ１０には、高圧の搬送空気のリークを防止するため、シール機能を備えている。前述のように、鋼球タンク１４に吹き込まれた空気はトロンメル篩１内を経由してボイラに常時排出されるため、ケーシング２は常に空気で満たされボイラ内のガスの流入による腐食の心配はない。また、ボイラ運転中にトロンメル篩１内を点検する場合は、遮断弁４を閉とすることで、トロンメル篩内を開放点検できる。

１ トロンメル篩
１ａ 細目篩
１ｂ 粗目篩
２ ケーシング
２ａ 粉状ダストシュート
２ｂ 鋼球シュート
２ｃ 塊状シュート
３ 供給シュート
４ 遮断弁
５ ボイラ下部シュート
６ トロンメル回転駆動部
７ トロンメル回転駆動軸
８ 鋼球タンク
９ 冷却空気吹き込み管
１０ 鋼球切出フィーダ
１１ インジェクタ
１２ ロータリーバルブ
１３ 二重シール弁
１４ 鋼球
１５ 粉状ダスト
１６ 塊状ダスト
１７ トロンメル篩サポート柱
１８ 回転軸支持ベアリング
１９ 回転軸シール装置
２０ ボイラ
２１ 放射冷却室
２２ 過熱器
２３ 蒸発器
２４ 節炭器
２５ ダスト排出装置
２６ スートブロー

Claims (3)

1. 伝熱管に鋼球を散布してボイラ伝熱管に付着したダストを除去し、散布した鋼球とともにダストも回収して前記鋼球とダストを冷却・分離するショットクリーニング装置の鋼球分離装置において、
   前記ボイラ下部に供給シュートを介してトロンメル構造の分離装置をボイラ内と常時連通状態で連結し、前記分離装置の下部にダストを回収する粉状ダストシュートと鋼球を回収する鋼球回収シュートを配設し、前記鋼球回収シュートには鋼球回収タンクを連結し、該鋼球回収タンク内に鋼球を冷却する冷却装置を配設し、前記鋼球回収タンクに吹き込まれた空気は、前記鋼球回収シュートよりケーシング内に導入され、前記供給シュートを経由して前記ボイラ内に排出されることを特徴とするショットクリーニング装置の鋼球分離装置。
2. 上記鋼球分離装置の篩目は、供給シュート側(上流側)を粉状ダストを回収する細目とし、下流側を鋼球を回収する粗目とするとともに鋼球サイズ以上の塊状ダストを前記分離装置の下流端より回収することを特徴とする請求項１に記載のショットクリーニング装置の鋼球分離装置。
3. 伝熱管に鋼球を散布してボイラ伝熱管に付着したダストを除去し、散布した鋼球とともにダストも回収して前記鋼球とダストを冷却・分離するショットクリーニング装置の鋼球分離方法において、
   前記ボイラ下部にトロンメル構造の分離装置を供給シュートを介してボイラ内と常時連通状態で連結し、前記分離装置の下部にダストを回収する粉状ダストシュートと鋼球を回収する鋼球回収シュートを配設し、前記鋼球回収シュートには鋼球回収タンクを連結し、該鋼球回収タンク内に鋼球を冷却する冷却装置を配設し、前記分離装置によりダストと鋼球を別々に回収すると共に、前記鋼球回収タンクに吹き込まれた空気を、前記鋼球回収シュートよりケーシング内に導入し、前記供給シュートを経由して前記ボイラ内に排出することを特徴とするショットクリーニング装置の鋼球分離方法。

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