JP6284923B2 - 気体ノズルの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、気体ノズルの取付構造に関する。

従来、循環流動層ボイラとして、特許文献１に示すものが知られている。この循環流動層ボイラは、燃焼室を有する火炉を備える。燃焼室は、燃焼物と流動媒体とを流動化させて燃焼させる。また、火炉の底部には風箱及び気体ノズルを備えた散気装置と、灰を排出する排出装置と、が設けられている。気体ノズルは風箱を介して燃焼気体を燃焼室内に吹き込む。パイプを介して気体ノズルから噴出される空気によって、燃焼室内の流動媒体が流動せしめられ、流動層が形成される。

特開２０１２−２２００９９号公報

ところで、このような循環流動層ボイラの運転中には、気体ノズルは激しく流動する流動媒体に晒される。このため、摩耗による気体ノズルの劣化は避けられず、定期的に気体ノズルを交換する必要が生じる。そこで、従来気体ノズルは交換しやすい構造とすることが求められている。一方で、気体ノズルは、摩耗によりパイプから脱落する可能性があり、脱落した気体ノズルが灰の抜出口より排出されコンベア等に噛み込まれてトリップを起こすおそれがある。従って、脱落しにくく、交換も容易にできる気体ノズルが求められている。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、脱落を防止することができると共に、交換も容易にできる気体ノズルの取付構造を提供することを目的とする。

本発明の一形態による気体ノズルの取付構造は、燃焼室を有する火炉の底部に埋設され、燃焼室に向かって上方に延びる気体配管と、気体配管の上端側に連結され、火炉の燃焼室内に突出している気体ノズルと、を備え、気体配管と気体ノズルとの連結部は底部内に配置されている。

この気体ノズルの取付構造によれば、火炉の底部に埋設されている気体配管と、火炉の燃焼室内に突出している気体ノズルとの連結部が、底部内に配置されている。従って、気体ノズルが連結部の部分で外れることを防止できる。従って、気体ノズルが気体配管から脱落することを防止できる。また、連結部での連結を解除することで気体ノズルを取り外すことができる。以上によって、気体ノズルの脱落を防止することができると共に、容易に気体ノズルの交換ができる。

また、気体ノズルの取付構造は、気体ノズルを火炉に対して移動不能に固定する固定部を備え、固定部は燃焼室内に露出していなくてよい。このような気体ノズルの取付構造によれば、気体ノズルを火炉に対して移動不能に固定する固定部が燃焼室に露出していないため、当該固定部が摩耗することを防止できる。従って、気体ノズルが火炉に対して移動不能に固定される状態を維持することができるため、気体ノズルが気体配管から脱落することを防止できる。また、固定部の固定を外すだけの容易な作業で、気体ノズルを取り外すことができる。以上によって、気体ノズルの脱落を防止することができると共に、容易に気体ノズルの交換ができる。

また、気体ノズルの取付構造は、気体配管の内側で上下方向に延びるピンを更に備え、ピンの上端側は気体ノズルに固定され、ピンの下端側は気体配管の下端側において固定され、固定部は、ピンの上端側と気体ノズルとを固定する第１の固定部を備えてよい。このような気体ノズルの取付構造によれば、気体ノズルは、ピンの上端側と固定され、当該ピンの下端側が気体配管の下端側において固定されることにより、支持されている。ピンの上端側と気体ノズルとを固定する第１の固定部が燃焼室に露出していないため、当該第１の固定部が摩耗することを防止できる。従って、気体ノズルがピンで支持されている状態を維持することができるため、気体ノズルが気体配管から脱落することを防止できる。また、ピンの上端側は気体ノズルに固定され、ピンの下端側は気体配管の下端側において固定されているため、気体配管の下端側において、ピンの下端側の固定を外すだけの容易な作業で、気体ノズルをピンごと取り外すことができる。以上によって、気体ノズルの脱落を防止することができると共に、容易に気体ノズルの交換ができる。

また、固定部は、ピンの下端側を固定する第２の固定部を備え、第２の固定部は気体配管の外側に配置されていてよい。このような気体ノズルの取付構造によれば、第２の固定部が気体配管の内側に配置されている場合に比して、気体ノズルの取り付け及び取り外しを容易に行うことできる。

また、第１の固定部は、気体ノズルの内壁面とピンの上端側とを接合することによって形成されていてよい。このような気体ノズルの取付構造によれば、燃焼室に露出しない第１の固定部を、容易に形成することができる。

また、第２の固定部は、気体配管の下端部よりも下側の領域において配置される支持部にピンの下端側を固定していてよい。このような気体ノズルの取付構造によれば、第２の固定部の形成及び除去が容易になる。

本発明によれば、脱落を防止することができると共に、交換も容易にできる気体ノズルの取付構造を提供することができる。

本発明の実施形態に係る気体ノズルの取付構造が適用される循環流動層ボイラの構成を示す図である。 図１の循環流動層ボイラにおける火炉の底部を示す概略断面図である。 図２を上から見た概略断面図である。 本発明の実施形態に係る気体ノズルの取付構造の概略断面図であって、図２に示す気体ノズルの拡大断面図である。 図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。 他の実施形態に係る気体ノズルの取付構造の概略断面図であって、図４に対応する図である。 図６に示す気体配管とピンとの固定部の拡大断面図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の気体ノズルの取付構造の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１を参照し、まず、本実施形態の気体ノズルの取付構造が適用される循環流動層ボイラの構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る気体ノズルの取付構造が適用される循環流動層ボイラの構成を示す図である。図１に示すように、循環流動層ボイラ２は、縦長の筒形状をなす流動層型の火炉３を備えている。火炉３の中間部には、燃料を投入する燃料投入口３ａが設けられ、上部には燃焼ガスを排出するガス出口３ｂが設けられている。燃料投入装置５からこの火炉３に供給される燃料は、燃料投入口３ａを介して火炉３の内部に投入される。

火炉３のガス出口３ｂには固気分離装置として機能するサイクロン７が接続されている。サイクロン７の排出口７ａはガスラインを介して後段のガス処理系に接続されている。また、サイクロン７の底部出口からはダウンカマーと称されるリターンライン９が下方に延びており、リターンライン９の下端は火炉３の中間部側面に接続されている。

火炉３は、その内部に燃焼室４を有している。燃焼室４では、後述する火炉３の底部から導入される燃焼・流動用の気体（例えば、空気）により、燃料投入口３ａから投入された燃料を含む固形物が流動し、燃料は流動しながら約８００〜９００℃で燃焼する。サイクロン７には、燃焼室４で発生した燃焼ガスが固体粒子を同伴しながら導入される。サイクロン７は、遠心分離作用により固体粒子と気体とを分離し、分離された固体粒子をリターンライン９を介して燃焼室４に戻すと共に、固体粒子が除かれた燃焼ガスを排出口７ａからガスラインを通じて後段のガス処理系に送出する。なお、固体粒子は再利用される。

この燃焼室４では、燃焼灰が発生し底部に溜まる。このため、火炉３では、底部の排出口３ｄから燃焼灰が定期的に外部に排出されている。

上記のガス処理系は、サイクロン７の排出口７ａにガスラインを介して接続されたガス熱交換装置１３と、このガス熱交換装置１３の排出口１３ａにガスラインを介して接続されたバグフィルタ（集塵器）１５とを備えている。ガス熱交換装置１３には、排ガスの流路を横切るように水を流動させるボイラチューブ１３ｂが設けられている。サイクロン７から送られた高温の排ガスがこのボイラチューブ１３ｂに接触することで、排ガスの熱がチューブ内の水に回収され、発生した高温の水蒸気がボイラチューブ１３ｂを通じて発電用のタービンに送られる。バグフィルタ１５は、この可燃性ガスに未だ同伴している飛灰等微粒子を除去する。バグフィルタ１５の排出口１５ａから排出された清浄なガスはガスライン及びポンプ１７を経由して煙突１９から外部に排出される。

続いて、図２及び図３を参照し、本実施形態に係る気体ノズルの取付構造が適用される循環流動層ボイラの火炉の底部について詳細に説明する。図２は図１の循環流動層ボイラにおける火炉の底部を示す概略断面図であり、図３は図２を上から見た概略断面図である。図２に示すように、火炉３の底部３ｅの下側には、風箱２１が設けられている。また、底部３ｅの上側には複数の気体配管２３が立設され、燃焼室４に向かって延在している。複数の気体配管２３のそれぞれの上端には複数の気体ノズル２５が連結されている。風箱２１には、燃焼・流動用の気体を導入する供給路２７が設けられている。供給路２７から導入された燃焼・流動用の気体は、風箱２１、気体配管２３及び気体ノズル２５を介して、燃焼室４内全体に均一となるように送り込まれる。

火炉３の底部３ｅの上側には、耐火材２９が形成され、耐火材２９の間には、前述の燃焼灰を排出する排出口３ｄが複数設けられている。気体配管２３は、火炉３の底部３ｅに立設され、耐火材２９を上方へ向かって延びている。気体配管２３の周囲は、耐火材２９に覆われている。気体配管２３の上端に連結されている気体ノズル２５は、一部または全部が耐火材２９に覆われることなく露出し、燃焼室４に向かって突出している。気体ノズル２５は、気体を燃焼室４内へ送り込む噴出口が、排出口３ｄに向かうように配置されている。火炉３の運転時において、気体ノズル２５から送り込まれる気体は、矢印で示す向きに流れる。なお、矢印で示す方向を、気体ノズル２５が気体を噴出する方向である「噴出方向Ｄ１」と称する。なお、本実施形態では、噴出方向Ｄ１は、気体配管２３の軸線と直交する方向に設定されているが、傾斜する方向へ設定されていてもよい。

図３に示すように、火炉３の底部３ｅには、複数（例えば数千本）の気体ノズル２５が並んで配置されている。火炉３の運転時には、それぞれの気体ノズル２５の噴出口から噴出した気体は、排出口３ｄに向かって噴出方向Ｄ１に流れる。

次に、図４及び図５を用いて、本実施形態に係る気体ノズルの取付構造について詳細に説明する。図４は本発明の実施形態に係る気体ノズルの取付構造の概略断面図であって、図２に示す気体ノズルの拡大断面図、図５は図４に示すＶ−Ｖ線に沿った断面図である。図４及び図５に示すように、本実施形態に係る気体ノズルの取付構造１は、燃焼室４を有する火炉３の底部に埋設され、燃焼室４に向かって上方に延びる気体配管２３と、気体配管２３の上端側に連結され、火炉３の燃焼室４内に突出している気体ノズル２５と、を備え、気体配管２３と気体ノズル２５との連結部（ここでは管継手部３１）は底部内に配置されている。なお、ここでの「底部」（すなわち、請求項における「底部」）は、火炉３の底側の構造物を指しており、底側の壁面としての底部３ｅのみならず、底部３ｅ上の耐火材２９も含む。連結部は、気体ノズル２５の交換時に、連結が解除される部分である。本実施形態では、連結部（すなわち管継手部３１）は、火炉３の底部のうち、耐火材２９内に配置されている。また、気体ノズルの取付構造１は、気体ノズル２５を火炉３に対して移動不能に固定する固定部を備えており、固定部は燃焼室４内に露出していない。なお、固定部は、後述の第１の固定部３５と、第２の固定部３８とを備えている。具体的には、本実施形態に係る気体ノズルの取付構造１は、火炉３の底部３ｅに固定される気体配管２３と、気体配管２３の接続部２３ｔに管継手部３１を介して連結される気体ノズル２５と、気体配管２３の内側で上下方向に延びるピン３３と、ピン３３の上端部３３ｂ側と気体ノズル２５とを固定する第１の固定部３５と、ピン３３の下端部３３ｃ側を固定する第２の固定部３８と、を備えている。なお、説明及び理解を容易とするために、図４及び図５においては、耐火材２９の上面が平面状となっており、気体ノズル２５が十分に露出した状態としている。ただし、耐火材２９の上面は傾斜してよく、段差が設けられていてよい。

気体配管２３は、金属等により形成される円筒状の部材である。気体配管２３は、下端部２３ｅ側において、火炉３の底部３ｅに嵌め込まれるように固定されている。気体配管２３は、外周面が底部３ｅに囲まれる嵌込部２３ａと、底部３ｅより上側において燃焼室４に向かって延在する上延在部２３ｂと、底部３ｅより下側において風箱２１に向かって延在する下延在部２３ｃと、を有している。上延在部２３ｂの外周面は、耐火材２９に覆われている。下延在部２３ｃの外周面は、風箱２１内に露出している。気体配管２３の上端部２３ｄ（すなわち上延在部２３ｂの上端）は、耐火材２９内部に配置されている。このような構成により、気体配管２３は、下端部２３ｅ側の開口部から風箱２１内を流れる気体を取り込み、上端部２３ｄ側の開口部から排出することができる。

気体ノズル２５は、円筒状の内筒部３４と、内筒部３４の上部を覆うように固着された噴出部３６と、を有する金属等によって形成される部材である。内筒部３４は、気体配管２３に連続するように上方へ延びることによって、気体配管２３内を通過してきた気体を更に上方へ流す円筒状の部材である。噴出部３６は、気体配管２３及び内筒部３４を通過してきた気体の方向転換を行うと共に、燃焼室４へ気体を噴出する部材である。

気体ノズル２５の内筒部３４は、下端部側における接続部２５ｅにおいて、気体配管２３の上端部２３ｄ側における接続部２３ｔと、管継手部３１を介して連結されている。管継手部３１は、例えば金属等により形成された円筒形状を呈している。管継手部３１の内径は、気体配管２３及び内筒部３４の外径よりも大きい。気体配管２３の接続部２３ｔ及び内筒部３４の接続部２５ｅの外周面は、管継手部３１の内周面と当接している。気体配管２３の接続部２３ｔは、管継手部３１の下端側と溶接等により固着されている。内筒部３４の接続部２５ｅは、管継手部３１の上端側と溶接などによって固着されておらず、管継手部３１の内側に差し込まれるようにして取り外し可能に固定されている。なお、気体配管２３、管継手部３１、及び内筒部３４の内部空間によって、気体配管２３の下端部２３ｅから内筒部３４の上端部３４ａまで上方へ延びる流路ＦＬ１が形成される。

気体ノズル２５の噴出部３６は、気体を噴出方向Ｄ１（ここでは、略水平方向）へ噴出する本体部３６Ａと、本体部３６Ａを内筒部３４に接続するための接続部３６Ｂと、を備えている。接続部３６Ｂは、本体部３６Ａから下方へ向かって延びる円筒状をなしており、内筒部３４の外周面と当接し、溶接などによって当該内筒部３４に固定されている。すなわち、噴出部３６の接続部３６Ｂの内周面と内筒部３４の外周面とが当接した状態で、接続部３６Ｂの下端部付近と内筒部３４の外周面とを溶接することによって、噴出部３６と内筒部３４とが固定されている。なお、気体ノズル２５の交換時においては、噴出部３６と内筒部３４との間の固定を解除する必要はなく、噴出部３６及び内筒部３４を一つの部品として扱うことができる。溶接によって固定する場合、交換時の除去し易さを考慮することなく、摩耗等によって溶接が除去されないように強固に固定してよい。なお、噴出部３６及び内筒部３４は一体的に形成されていてよい（例えば、一体成型品として形成されてよい）。本体部３６Ａは、内筒部３４と連通するように設けられており、内筒部３４の上端部３４ａ側から噴出方向Ｄ１へ延びている（図４参照）。なお、本体部３６Ａは、幅方向にも広がっており（図５参照）、これによって本体部３６Ａの先端部３６ａに形成される気体の噴出口ＪＴの幅を、気体配管２３の径よりも広くすることができる。

本体部３６Ａの内部には、内筒部３４の上端部３４ａから少なくとも噴出方向Ｄ１へ延びる内部空間によって、流路ＦＬ２が形成されている。この本体部３６Ａの流路ＦＬ２は、気体配管２３、管継手部３１、及び内筒部３４の流路ＦＬ１と連通されていると共に、本体部３６Ａの先端部３６ａにおいて開口している。流路ＦＬ２が本体部３６Ａの先端部３６ａにおいて開口することによって、気体の噴出口ＪＴが形成される。本体部３６Ａの上端側は上壁部２８によって封鎖されており、流路ＦＬ１を通過する気体は、上壁部２８の下面２８ａと衝突することによって方向転換され、流路ＦＬ２を通過して噴出方向Ｄ１へ向かって流れて、噴出口ＪＴから噴出される。内筒部３４の上端部３４ａと上壁部２８の下面２８ａとの間には、気体を通過させるための隙間が形成されている。なお、噴出部３６は、外表面が耐火材２９に覆われておらず、燃焼室４内に露出しているが、少なくとも噴出口ＪＴが露出しており、気体ノズル２５を交換のために取り外すことができる範囲で、一部が耐火材２９に覆われていてもよい。

ピン３３は、気体配管２３の内側において、気体配管２３の内壁面に沿うように、上延在部２３ｂ、嵌込部２３ａ及び下延在部２３ｃの全域にわたって上下方向に延びる円形状の棒状部材である。なお、ピン３３の形状は特に限定されず、多角形状であってもよい。ピン３３の本数は特に限定されないが、気体配管２３の内側の周方向に複数本配置されていてよく、本実施形態では２本配置されている。ピン３３は、例えば金属等で形成され、棒形状を呈している。ピン３３の上端部３３ｂは、気体配管２３の上端部２３ｄより更に上方へ延び、内筒部３４の内壁面３４ｃと当接可能な位置まで延びている。また、ピン３３の下端部３３ｃは、気体配管２３の下端部２３ｅより下方へ延び、後述の支持部材３７を固定可能な溶接代を確保できる程度に下方に延びている。本実施形態では、ピン３３は、気体配管２３の内壁面及び内筒部３４の内壁面３４ｃと当接した状態（または僅かな隙間を空けた状態）で上下方向に真っ直ぐに延びている。一対のピン３３の周方向における位置は、特に限定されないが、本実施形態では、上下方向から見て、互いに噴出方向Ｄ１と直交する方向に対向すると共に、互いに略１８０°をなす位置に配置されている。

ピン３３の上端部３３ｂ側においては、ピン３３の上端部３３ｂ側と気体ノズル２５の内側の部分とを固定する第１の固定部３５が形成される。本実施形態においては、第１の固定部３５は、ピン３３の上端部３３ｂ側の部分を気体ノズル２５に直接接合することによって形成されている。具体的には、第１の固定部３５は、ピン３３の上端部３３ｂ側の所定の箇所と気体ノズル２５の内筒部３４の内壁面３４ｃとの間を溶接接合することによって形成される、溶接部によって構成されている。なお、本実施形態では、第１の固定部３５を構成する溶接部は、ピン３３の上端部３３ｂ付近の領域のみに一箇所形成されている。ただし、第１の固定部３５を構成する溶接部は、ピン３３と内筒部３４とが重なっている接合可能領域３３ｔの上下方向におけるどの位置においてどのような大きさで形成してもよい。ここで、接合可能領域３３ｔとは、ピン３３と内筒部３４とを溶接等で接合させることができる領域をいう。例えば、溶接部を接合可能領域３３ｔの下端側（あるいは上端側と下端側の両方）に形成してもよく、接合可能領域３３ｔの略全域に設けてもよく、長手方向に複数カ所に点在させてもよい。また、第１の固定部３５は、ピン３３と気体ノズル２５とを固定する別部材によって構成されてもよい（例えば、ピン３３に留金を取り付け、当該留金を内筒部３４に固定してもよい）。上述のような構成を有する第１の固定部３５は、気体ノズル２５の内側に配置されており、噴出部３６及び内筒部３４に覆われることによって、燃焼室４に露出していない状態となる。

ピン３３の下端部３３ｃ側においては、ピン３３の下端部３３ｃ側と所定の固定対象物とを固定する第２の固定部３８が形成される。第２の固定部３８は、固定対象物とピン３３の下端部３３ｃ側とを固定することによって、気体ノズル２５使用時におけるピン３３の上方への移動、すなわち気体ノズル２５の上方への移動を規制する。本実施形態においては、ピン３３の固定対象物として、気体配管２３の下側に支持部材（支持部）３７が配置されている。支持部材３７は、一対のピン３３を互いに連結した状態で、気体配管２３の下端部２３ｅと干渉するような形状及び配置に構成される。

支持部材３７は、例えば金属等で形成され、長方形板状を呈している。支持部材３７は、その外表面として、互いに対向する略長方形状の主面３７ａ，３７ｂを有している。支持部材３７は、少なくとも気体配管２３の下端部２３ｅよりも下側の領域において、一方の主面３７ａが一対のピン３３のそれぞれの外周面と当接するように配置される。このとき、主面３７ａの長辺がピン３３及び気体配管２３の延びる方向（すなわち上下方向）と直交するように配置される。また、支持部材３７の上端部３７ｃ（主面３７ａの上側の長辺）は、気体配管２３の下端部２３ｅと当接している。当該状態において、主面３７ａの長辺は、気体配管２３の内径よりも長く、長辺方向に対向する両端部３７ｅ，３７ｆは、気体配管２３の径方向外側に配置されている。従って、気体ノズル２５に上方へ向かって力が作用することで支持部材３７がピン３３によって上方へ向かって引っ張られたとしても、支持部材３７の上端部３７ｃが気体配管２３の下端部２３ｅと干渉することで、ピン３３及び気体ノズル２５の移動を規制することができる。なお、支持部材３７の下端部３７ｄは、ピン３３の下端部３３ｃよりも上方に配置されているが、当該下端部３３ｃと同位置または下方に配置されていてもよい。

このように配置された支持部材３７に対して、第２の固定部３８は、ピン３３の下端部３３ｃ側の部分を直接接合することによって形成されている。具体的には、第２の固定部３８は、ピン３３の下端部３３ｃ側の所定の箇所と支持部材３７の主面３７ａとの間を溶接接合することによって形成される、溶接部によって構成されている。なお、本実施形態では、第２の固定部３８を構成する溶接部は、ピン３３の下端部３３ｃ付近の領域のみに一箇所形成されている。ただし、第２の固定部３８を構成する溶接部は、ピン３３と支持部材３７とが重なっている接合可能領域３３ｅの上下方向におけるどの位置においてどのような大きさで形成してもよい。ここで、接合可能領域３３ｅとは、ピン３３と支持部材３７とを溶接等で接合させることができる領域をいう。例えば、溶接部を接合可能領域３３ｅの上端側（あるいは上端側と下端側の両方）に形成してもよく、接合可能領域３３ｅの略全域に設けてもよく、長手方向に複数カ所に点在させてもよい。上述のような構成を有する第２の固定部３８は、気体配管２３の外側に配置されており、風箱２１に露出している。

次に、本実施形態における気体ノズルの取付構造１において、気体ノズル２５を取り付ける方法及び取り外す方法について説明する。

気体ノズル２５を取り付けるためには、まず、気体ノズル２５の内筒部３４の内壁面３４ｃと、ピン３３の上端部３３ｂ側とを溶接等で接合することで、第１の固定部３５を形成する。なお、このとき、内筒部３４に噴出部３６を固定する前段階で、ピン３３の上端部３３ｂ側を内筒部３４の内壁面３４ｃに溶接すれば、溶接具を内筒部３４内部の深くに入り込ませる必要がないので溶接を行い易い。続いて、ピン３３が接合された気体ノズル２５を、ピン３３を気体配管２３内に挿入させた状態で、管継手部３１を介して気体配管２３の上端部２３ｄに連結させる。このとき、ピン３３の下端部３３ｃ側の一部は気体配管２３の外に出ている状態となる。そして、気体配管２３の外に出ているピン３３の下端部３３ｃ側の部分に対して、支持部材３７の主面３７ａを接触させると共に、支持部材３７の上端部３７ｃを気体配管２３の下端部２３ｅに接触させる。この状態で、ピン３３と支持部材３７とを溶接等で接合することで、第２の固定部３８を形成する。このようにして、第１の固定部３５及び第２の固定部３８により、気体ノズル２５がピン３３を介して気体配管２３に取り付けられる。当該状態では、風箱２１からの気体が気体配管２３内の流路ＦＬ１を通過して気体ノズル２５の上壁部２８の下面２８ａに衝突しても、気体ノズル２５は、ピン３３及び支持部材３７を介して気体配管２３の下端部２３ｅで支持される。これによって、気体ノズル２５が気体配管２３（管継手部３１）から抜けることを防止できる。

気体ノズル２５を取り外すためには、まず、第２の固定部３８を取り外す。具体的には、支持部材３７とピン３３の下端部３３ｃ側との間の溶接等を除去し、ピン３３を支持部材３７から取り外す。そして、気体ノズル２５をピン３３と共に、上方向へ気体配管２３内から引き出すことにより、気体ノズル２５は気体配管２３から取り外される。

次に、本実施形態における気体ノズルの取付構造１の作用・効果について、他の実施形態に係る気体ノズルの取付構造及び従来の気体ノズルの取付構造と比較しながら説明する。

図６は他の実施形態の気体ノズルの取付構造の概略断面図であって、図４に対応する図であり、図７は図６に示す気体配管とピンとの固定部の拡大断面図である。図６に示すように、他の実施形態の気体ノズルの取付構造１０でも、本実施形態における気体ノズルの取付構造１と同様、火炉３の底部３ｅに固定される気体配管２３と、気体配管２３の接続部２３ｔに管継手部３１を介して連結される気体ノズル２５と、気体配管２３の内側で上下方向に延びるピン３３と、を備えている。しかし、他の実施形態の取付構造１０においては、ピン３３の固定構造が異なっている。以下、他の実施形態の取付構造１０におけるピン３３の固定構造について詳述する。

他の実施形態の取付構造１０においては、気体ノズル２５の上壁部２８に貫通孔４２が設けられ、この貫通孔４２にピン３３が挿入されている。本体部３６Ａの上壁部２８の外側に貫通孔４２から引き出されたピン３３の上端部３３ｂ側は溶接等により固定され、上壁部２８の外側に第３の固定部３９を形成している。貫通孔４２を通って上壁部２８の外側へ突出したピン３３の余剰部３３ａは、ピン３３の上端部３３ｂ側を上壁部２８の外側に固定した後に、切断される。このように、第３の固定部３９は、気体ノズル２５の上壁部２８の外側に存在しているため、火炉３の燃焼室４に露出している。

また、他の実施形態の取付構造１０では、気体配管２３の下端部２３ｅに切欠部２３ｆを有し、ピン３３の下端部３３ｃ側に引掛部３３ｄが形成されている。図７に示すように、引掛部３３ｄは、例えば切欠部２３ｆの形成する切欠き位置に合わせてピン３３の下端部３３ｃ側を折り曲げて形成されている。このようにピン３３の引掛部３３ｄが、気体配管２３の下端部２３ｅに形成された切欠部２３ｆの間において気体配管２３を挟み込んで支持している。

他の実施形態の取付構造１０において気体ノズル２５を取り付けるためには、まず、気体ノズル２５の上壁部２８の貫通孔４２内にピン３３を通す。ピン３３の上端部３３ｂ側を、貫通孔４２から上壁部２８の外側へ引き出し、上壁部２８の外側に溶接等で接合することで、第３の固定部３９を形成する。この際、ピン３３の余剰部３３ａを切断する。続いて、ピン３３が接合された気体ノズル２５を、ピン３３を気体配管２３内に挿入させた状態で、管継手部３１を介して気体配管２３の上端部２３ｄに連結させる。このとき、ピン３３の下端部３３ｃ側の一部は気体配管２３の外に出ている状態となる。そして、気体配管２３の外に出ているピン３３の下端部３３ｃ側の部分に対して、気体配管２３の切欠部２３ｆの位置に合わせて気体配管２３を挟み込むように折り曲げ、引掛部３３ｄを形成する。このようにして、第３の固定部３９及び引掛部３３ｄにより、気体ノズル２５がピン３３を介して気体配管２３に取り付けられる。

他の実施形態の取付構造１０において気体ノズル２５を取り外すためには、まずピン３３の上端部３３ｂ側と気体ノズル２５の上壁部２８の外側との間における溶接等を除去し、ピン３３を気体ノズル２５から取り外す。そして、気体ノズル２５をピン３３から引き抜く。

例えば、従来の気体ノズルの取付構造として、火炉３の底部（耐火材２９の上面）から上端部が突出するように延びる気体配管（本実施形態における気体配管２３と内筒部３４が一体的に形成された配管によって構成される）と、燃焼室４内に突出している気体配管に設けられた気体ノズル（本実施形態における噴出部３６に対応する部品のみによって構成される）と、を備えるものが挙げられる。従来の気体ノズルの取付構造では、気体ノズルと気体配管の上端部とが連結されており、当該連結部において気体ノズルと気体配管とが溶接等によって固定されている。気体ノズルの交換時においては、当該連結部の溶接等を除去する。しかしながら、気体ノズルと気体配管との連結部が燃焼室４内に露出しているため、当該連結部が流動媒体から直接ダメージを受けることにより、気体ノズルが外れる可能性がある。このように気体配管から脱落した気体ノズルは、噴出方向Ｄ１に沿って排出口３ｄに落ち、落ちてきた気体ノズルをコンベア等が噛んでトリップしてしまうというおそれがある。また、気体ノズルの交換時においては、連結部の溶接を除去するために、耐火材２９の上面付近を掘り下げて十分なスペースを確保する必要がある。従って、交換作業を容易におこなうことができない場合がある。

一方、図６に示す気体ノズルの取付構造１０によれば、火炉３の底部（底部３ｅ及び耐火材２９）に埋設されている気体配管２３と、火炉３の燃焼室４内に突出している気体ノズル２５との連結部（管継手部３１）が、底部内に配置されている。従って、気体ノズル２５が連結部の部分で外れることを防止できる。従って、気体ノズル２５が気体配管２３から脱落することを防止できる。また、連結部での連結を解除することで気体ノズル２５を取り外すことができる。以上によって、気体ノズル２５の脱落を防止することができると共に、容易に気体ノズル２５の交換ができる。

ここで、上述したように、他の実施形態の取付構造１０においては、気体ノズル２５とピン３３の上端部３３ｂ側とを固定する第３の固定部３９は、気体ノズル２５の上壁部２８の外側に存在している。すなわち、第３の固定部３９は火炉３の燃焼室４に露出している。このため、火炉３の運転中には、気体ノズル２５及び第３の固定部３９は激しく流動する流動媒体に晒される。よって、摩耗により気体ノズル２５及び第３の固定部３９が劣化し、第３の固定部３９の固定強度によっては、気体ノズル２５が気体配管２３から脱落してしまう可能性がある。

また、他の実施形態の取付構造１０における気体ノズル２５の交換は、更に改良の余地がある。具体的には、気体ノズル２５の取り付けには、ピン３３の余剰部３３ａを切断する必要がある。気体ノズル２５の取り外しには、ピン３３の上端部３３ｂ側と気体ノズル２５との間における溶接等を除去し、ピン３３を気体ノズル２５から引き抜いた上で気体ノズル２５を取り外す必要がある。

これらに対し、本実施形態に係る気体ノズル２５の取付構造１によれば、ピン３３の上端部３３ｂ側と気体ノズル２５とを固定する第１の固定部３５が燃焼室４に露出していないため、気体ノズル２５の外表面が摩耗するとしても、第１の固定部３５が摩耗することは防止できる。従って、気体ノズル２５がピン３３で支持されている状態を維持することができるため、気体ノズル２５が気体配管２３から脱落することを防止できる。また、ピン３３の上端部３３ｂ側は気体ノズル２５に固定され、ピン３３の下端部３３ｃ側は気体配管２３の下端部２３ｅ側において固定されているため、ピン３３の下端部３３ｃ側の固定を外すだけの容易な作業で、気体ノズル２５をピン３３ごと取り外すことができる。以上によって、脱落を防止することができると共に、容易に気体ノズル２５の交換ができる。

また、本実施形態に係る気体ノズル２５の取付構造１によれば、ピン３３の下端部３３ｃ側を固定する第２の固定部３８は、気体配管２３の外側に配置されている。例えば、第２の固定部３８が気体配管２３の内側に配置されていた場合（例えば、ピン３３の下端部３３ｃを気体配管２３の内壁面に溶接するような場合）、取り付け時は溶接ノズルを気体配管２３内に入り込ませる必要があり、取り外し時は溶接を除去するための工具を気体配管２３内に入り込ませる必要がある。一方、第２の固定部３８が気体配管２３の外側に配置されている場合、気体ノズル２５の取り付け及び取り外しを気体配管２３の外側で行うことができ、溶接ノズルや除去用の工具での作業を行い易くなることによって、気体ノズル２５の交換作業を従来と比べて容易に行うことができる。

また、実施形態に係る気体ノズル２５の取付構造１によれば、第１の固定部３５は、気体ノズル２５の内壁面３４ｃとピン３３の上端部３３ｂ側とを接合することによって形成されている。このため、燃焼室４に露出しない第１の固定部３５を、容易に形成することができる。すなわち、ピン３３の上端部３３ｂ側を気体ノズル２５の内壁面３４ｃに接触させ、溶接などにより接合するだけの単純な作業で、気体ノズル２５を取り付けることができる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

例えば、上記実施形態における固定方法は溶接に限られず、ネジ構造等を用いて固定してもよい。

また、ピン３３は棒形状に限られず、気体ノズル２５を支持できれば種々の形状としてもよい。

また、支持部材３７は略直方体の板形状に限られず、ピン３３を支持できれば種々の形状としてもよい。例えば、水平方向に延びる棒状部材でもよい。

また、第２の固定部３８は、ピン３３と別部材とを固定するものに限られない。例えば、ピン３３を気体配管２３に挿入した後、図７に示すように、ピン３３の下端部３３ｃを曲げることにより引掛部３３ｄとすることで、第２の固定部３８を形成してもよい。この場合、気体ノズル２５を取り外す際には、ピン３３の下端部３３ｃ側の引掛部３３ｄを真っ直ぐに戻すか、切断することにより取り外すことができる。また、ピン３３と気体配管２３とを直接溶接接合してもよい。

１…気体ノズルの取付構造、３…火炉，３ｅ…底部、４…燃焼室、２３…気体配管、２３ｄ…上端部（上端）、２３ｅ…下端部（下端）、２５…気体ノズル、２９…耐火材（底部）、３１…管継手部（連結部）、３４ｃ…内壁面、３３…ピン、３３ｂ…上端部（上端），３３ｃ…下端部（下端）、３５…第１の固定部（固定部）、３７…支持部材（支持部）、３８…第２の固定部（固定部）。

Claims (4)

1. 燃焼室を有する火炉の底部に埋設され、前記燃焼室に向かって上方に延びる気体配管と、
   前記気体配管の上端側に連結され、前記火炉の燃焼室内に突出している気体ノズルと、を備え、
   前記気体配管と前記気体ノズルとの連結部は前記底部内に配置されており、
   前記気体ノズルを前記火炉に対して移動不能に固定する固定部を備え、
   前記固定部は前記燃焼室内に露出しておらず、
   前記気体配管の内側で上下方向に延びるピンを更に備え、
   前記ピンの上端側は前記気体ノズルに固定され、
   前記ピンの下端側は前記気体配管の下端側において固定され、
   前記固定部は、前記ピンの上端側と前記気体ノズルとを固定する第１の固定部を備える、気体ノズルの取付構造。
2. 前記固定部は、前記ピンの下端側を固定する第２の固定部を備え、前記第２の固定部は前記気体配管の外側に配置されている、請求項１に記載の気体ノズルの取付構造。
3. 前記第１の固定部は、前記気体ノズルの内壁面と前記ピンの上端側とを接合することによって形成されている、請求項１又は２に記載の気体ノズルの取付構造。
4. 前記第２の固定部は、前記気体配管の下端部よりも下側の領域において配置される支持部に前記ピンの下端側を固定している、請求項２に記載の気体ノズルの取付構造。

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