JPH11223328A - 音波式スートブロワ - Google Patents
音波式スートブロワInfo
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- JPH11223328A JPH11223328A JP2860498A JP2860498A JPH11223328A JP H11223328 A JPH11223328 A JP H11223328A JP 2860498 A JP2860498 A JP 2860498A JP 2860498 A JP2860498 A JP 2860498A JP H11223328 A JPH11223328 A JP H11223328A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sound wave
- resonator
- vibration
- soot blower
- frequency
- Prior art date
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- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23J—REMOVAL OR TREATMENT OF COMBUSTION PRODUCTS OR COMBUSTION RESIDUES; FLUES
- F23J3/00—Removing solid residues from passages or chambers beyond the fire, e.g. from flues by soot blowers
- F23J3/02—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys
- F23J3/023—Cleaning furnace tubes; Cleaning flues or chimneys cleaning the fireside of watertubes in boilers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Incineration Of Waste (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 伝熱管表面に付着・堆積した燃焼灰を火炉内
に励起した気柱振動により除去する際、共振器での燃焼
灰除去に適切な気柱振動周波数の増幅効率を増加させる
ことにより、燃焼灰の除去効率を向上すること。 【解決手段】 管体表面に付着・堆積した粉塵を除去す
る音波式スートブロワにおいて、音波発振器1により発
生させた音波を増幅する共振器3内に、共振器音軸方向
以外の反射を抑制する乱反射防止構造物8を設置するこ
と。また、第1の音波発振器の振動板に振動を与える駆
動機構を取り付けて駆動機構により振動板の振動周波数
を制御するとともに、第2の音波発振器の振動板の固有
振動数で振動させて音波を発生し、第1と第2の音波発
振器により発生させた音波を増幅する共振器の長さを可
変制御して、共鳴モードの次数を複数に変化させるこ
と。
に励起した気柱振動により除去する際、共振器での燃焼
灰除去に適切な気柱振動周波数の増幅効率を増加させる
ことにより、燃焼灰の除去効率を向上すること。 【解決手段】 管体表面に付着・堆積した粉塵を除去す
る音波式スートブロワにおいて、音波発振器1により発
生させた音波を増幅する共振器3内に、共振器音軸方向
以外の反射を抑制する乱反射防止構造物8を設置するこ
と。また、第1の音波発振器の振動板に振動を与える駆
動機構を取り付けて駆動機構により振動板の振動周波数
を制御するとともに、第2の音波発振器の振動板の固有
振動数で振動させて音波を発生し、第1と第2の音波発
振器により発生させた音波を増幅する共振器の長さを可
変制御して、共鳴モードの次数を複数に変化させるこ
と。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えばボイラ、燃焼
炉、焼却炉等のプラントに設置されている管体の清掃装
置に係わり、特に管体の表面に付着・堆積した粉塵を、
まわりのガス体を音波により振動させて、管体表面から
粉塵を除去する管体清掃装置に関する。
炉、焼却炉等のプラントに設置されている管体の清掃装
置に係わり、特に管体の表面に付着・堆積した粉塵を、
まわりのガス体を音波により振動させて、管体表面から
粉塵を除去する管体清掃装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図9はボイラ装置の概略構成を示す図で
ある。図9に示されているように、火炉101の後部に
設置されている後部伝熱前壁102と後部伝熱後壁10
3によって囲まれている煙道内には、横置伝熱管群10
4が配置されている。各横置伝熱管群104は多数本の
伝熱管で構成されており、これら伝熱管の表面は燃焼灰
を含む高温燃焼ガスに接している。
ある。図9に示されているように、火炉101の後部に
設置されている後部伝熱前壁102と後部伝熱後壁10
3によって囲まれている煙道内には、横置伝熱管群10
4が配置されている。各横置伝熱管群104は多数本の
伝熱管で構成されており、これら伝熱管の表面は燃焼灰
を含む高温燃焼ガスに接している。
【0003】したがって、これら伝熱管の表面には燃焼
灰が付着・堆積する。燃焼灰が伝熱管表面に過度に付着
・堆積すると、高温燃焼ガスから伝熱管内を流れる水/
蒸気流体への伝熱が阻害されてボイラ装置の性能低下を
きたすため、通常は設置されているスートブロワ(蒸気
噴射式のスートブロワが多く採用されている)を定期的
に運転して、伝熱管表面に付着・堆積している燃焼灰を
吹き飛ばして伝熱性能の低下を防止している。
灰が付着・堆積する。燃焼灰が伝熱管表面に過度に付着
・堆積すると、高温燃焼ガスから伝熱管内を流れる水/
蒸気流体への伝熱が阻害されてボイラ装置の性能低下を
きたすため、通常は設置されているスートブロワ(蒸気
噴射式のスートブロワが多く採用されている)を定期的
に運転して、伝熱管表面に付着・堆積している燃焼灰を
吹き飛ばして伝熱性能の低下を防止している。
【0004】図10は近年新しく採用されている音波を
利用した音波式スートブロワのボイラ装置への適用例で
ある。図10に示すように音波式スートブロワの音波送
出部201は、ボイラ後部の横置伝熱管群104の管群
間部位の火炉壁の開口部に複数個設置されている。
利用した音波式スートブロワのボイラ装置への適用例で
ある。図10に示すように音波式スートブロワの音波送
出部201は、ボイラ後部の横置伝熱管群104の管群
間部位の火炉壁の開口部に複数個設置されている。
【0005】音波式スートブロワの動作原理は、ボイラ
の火炉壁で囲まれた煙道内に音波発生部202で作られ
る音波を共振器301、音波送出部201を経て火炉内
に送出される音波によって火炉内に気柱振動を励起さ
せ、燃焼ガスの気柱振動により、燃焼ガスが接している
伝熱管表面の付着・堆積燃焼灰に微小な変位を与え、最
終的に伝熱管表面から燃焼灰を落下させるものである。
またこの過程において、燃焼灰の伝熱管表面への付着・
堆積を抑制する効果も期待されている。
の火炉壁で囲まれた煙道内に音波発生部202で作られ
る音波を共振器301、音波送出部201を経て火炉内
に送出される音波によって火炉内に気柱振動を励起さ
せ、燃焼ガスの気柱振動により、燃焼ガスが接している
伝熱管表面の付着・堆積燃焼灰に微小な変位を与え、最
終的に伝熱管表面から燃焼灰を落下させるものである。
またこの過程において、燃焼灰の伝熱管表面への付着・
堆積を抑制する効果も期待されている。
【0006】したがって、音波式スートブロワでは、火
炉内に気柱振動を励起しやすい音波周波数を含む音波発
生部202を設け、気柱振動を励起しやすい音波周波数
を選択的に増幅して音波送出部201へ音波を伝送する
ことが肝要となる。
炉内に気柱振動を励起しやすい音波周波数を含む音波発
生部202を設け、気柱振動を励起しやすい音波周波数
を選択的に増幅して音波送出部201へ音波を伝送する
ことが肝要となる。
【0007】図11に従来用いられていた音波式スート
ブロワの構成図を示す。音波発生部202は圧縮空気
(圧力は通常7kg/cm2以下)の流れによって振動
円板を円板の固有振動数で振動させるものであり、この
振動と空気流れにより空力学的に音波を励起している。
通常200Hzなどの音波が励起されている。
ブロワの構成図を示す。音波発生部202は圧縮空気
(圧力は通常7kg/cm2以下)の流れによって振動
円板を円板の固有振動数で振動させるものであり、この
振動と空気流れにより空力学的に音波を励起している。
通常200Hzなどの音波が励起されている。
【0008】図12に音波発生部から出る音波の周波数
特性例を示す。円板の固有振動数に相当する200Hz
の他に数多くの高周波(整数倍の周波数だけでなく、1
/3倍波等も観測される)が観測されている。音波発生
部202からの音波は共振器接続管5を経由して共振器
301に伝送される。
特性例を示す。円板の固有振動数に相当する200Hz
の他に数多くの高周波(整数倍の周波数だけでなく、1
/3倍波等も観測される)が観測されている。音波発生
部202からの音波は共振器接続管5を経由して共振器
301に伝送される。
【0009】したがって、これら伝送される音波周波数
の中で、火炉の気柱振動励起に必要な周波数を選定し
て、図11に示す当該周波数に共鳴する共振器301を
選定して接続し、共振器301に音波伝送のための音響
管302を接続し、音響管302の火炉側先端に設置し
た音波送出部201より、共振器で増幅された所要周波
数の音波を火炉内に送出するようになっている。
の中で、火炉の気柱振動励起に必要な周波数を選定し
て、図11に示す当該周波数に共鳴する共振器301を
選定して接続し、共振器301に音波伝送のための音響
管302を接続し、音響管302の火炉側先端に設置し
た音波送出部201より、共振器で増幅された所要周波
数の音波を火炉内に送出するようになっている。
【0010】この際留意する点は、火炉内各部の伝熱管
表面に付着・堆積した燃焼灰を落下させるためには、気
柱振動による励起エネルギを付着エネルギ以上に高める
必要があるが、効率的に高音圧を得るには共振器内での
音圧の減衰を小さくすることが求められる。
表面に付着・堆積した燃焼灰を落下させるためには、気
柱振動による励起エネルギを付着エネルギ以上に高める
必要があるが、効率的に高音圧を得るには共振器内での
音圧の減衰を小さくすることが求められる。
【0011】また、留意すべき点は、火炉内各部の伝熱
管表面に付着・堆積した燃焼灰を効率的に落下させるた
めには、一つの周波数の気柱振動の励起では不十分であ
り複数の気柱振動周波数を励起するようにすることであ
る。図11ではこのために共振器301の管長Lを機械
的に可動するか、異なる長さの共振器に接続し直すかし
ている。
管表面に付着・堆積した燃焼灰を効率的に落下させるた
めには、一つの周波数の気柱振動の励起では不十分であ
り複数の気柱振動周波数を励起するようにすることであ
る。図11ではこのために共振器301の管長Lを機械
的に可動するか、異なる長さの共振器に接続し直すかし
ている。
【0012】このように従来の音波式スートブロワで
は、励起する気柱振動を可変するために共振器長L(両
端閉を考える)を機械的に変化させる必要があり、例え
ば100Hzから150Hzに周波数を変化させようと
すると(共振器内温度を常温と考えて音速340m/秒
近似)、約0.57m長さを変化させる必要が生ずる。
このように機械的な長さ変化を大きくとる必要があるこ
とは、音波式スートブロワの構造を複雑にし、大形化に
つながり、操作性、制御性を損なうという問題点があっ
た。
は、励起する気柱振動を可変するために共振器長L(両
端閉を考える)を機械的に変化させる必要があり、例え
ば100Hzから150Hzに周波数を変化させようと
すると(共振器内温度を常温と考えて音速340m/秒
近似)、約0.57m長さを変化させる必要が生ずる。
このように機械的な長さ変化を大きくとる必要があるこ
とは、音波式スートブロワの構造を複雑にし、大形化に
つながり、操作性、制御性を損なうという問題点があっ
た。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】音波発振器から共振器
内に音波を伝送する際、図3に示すように共振器接続管
2の断面積と共振器入口壁の断面積の差により、音波が
点音源となり球面波として共振器内に伝搬される。球面
波の場合、あらゆる方向に伝搬されるため図3のL0の
他に共振器の内壁で複数回反射するL1のようなL0と
は伝搬経路、距離の異なる反射が発生する。このため、
共振器内での各音波の位相差が生じ、最終的に合成され
た音波の音圧は低下し、更に波形も変形し広帯域音波と
なる。従って、必要とする周波数の音波の音圧が全体の
音圧に対して小さくなり共鳴効率が低い。
内に音波を伝送する際、図3に示すように共振器接続管
2の断面積と共振器入口壁の断面積の差により、音波が
点音源となり球面波として共振器内に伝搬される。球面
波の場合、あらゆる方向に伝搬されるため図3のL0の
他に共振器の内壁で複数回反射するL1のようなL0と
は伝搬経路、距離の異なる反射が発生する。このため、
共振器内での各音波の位相差が生じ、最終的に合成され
た音波の音圧は低下し、更に波形も変形し広帯域音波と
なる。従って、必要とする周波数の音波の音圧が全体の
音圧に対して小さくなり共鳴効率が低い。
【0014】本発明の目的は、共振器内での各音波の位
相差を少なくし、必要とする周波数の音波を効率良く共
鳴させ、高音圧の音波を発生させる共振器構造を提供す
ることにある。
相差を少なくし、必要とする周波数の音波を効率良く共
鳴させ、高音圧の音波を発生させる共振器構造を提供す
ることにある。
【0015】また、音波式スートブロワで燃焼灰除去効
果を高めるためには少なくとも2つ以上の気柱振動周波
数を定期的に変化させることが必要になっている。即ち
例えば炉幅方向の4次の気柱振動(炉幅方向に振動強度
の腹が4つある)と6次の気柱振動を10分毎に切り換
えるような操作を実施している。したがってこのような
短い周期で共振器長を変化させることは、共振器構造の
耐久性に問題が生じ、それを避けるために可変構造部の
信頼性をあげるために構造が複雑になったり、大形化す
るという問題点がある。
果を高めるためには少なくとも2つ以上の気柱振動周波
数を定期的に変化させることが必要になっている。即ち
例えば炉幅方向の4次の気柱振動(炉幅方向に振動強度
の腹が4つある)と6次の気柱振動を10分毎に切り換
えるような操作を実施している。したがってこのような
短い周期で共振器長を変化させることは、共振器構造の
耐久性に問題が生じ、それを避けるために可変構造部の
信頼性をあげるために構造が複雑になったり、大形化す
るという問題点がある。
【0016】本発明の他の目的は、複数の気柱振動周波
数を共振器において発生させるのに、大幅な共振器長の
変化を必要としない共振器構造を提供することにある。
数を共振器において発生させるのに、大幅な共振器長の
変化を必要としない共振器構造を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記目的は、共振器の内
部に共振器音軸方向以外の反射を抑制する乱反射防止構
造物を設置することにより達成される。乱反射防止構造
物として、例えば細管を集合させたハニカム構造などを
用いる。
部に共振器音軸方向以外の反射を抑制する乱反射防止構
造物を設置することにより達成される。乱反射防止構造
物として、例えば細管を集合させたハニカム構造などを
用いる。
【0018】上記他の目的は、共振器の一端に設置する
音波発生部(圧縮空気の流れと振動円板を利用して音波
を発生するもの)の振動円板に加振機構を設け、振動円
板の固有振動数を制御し、共鳴モードの次数を複数に変
化させることにより達成される。
音波発生部(圧縮空気の流れと振動円板を利用して音波
を発生するもの)の振動円板に加振機構を設け、振動円
板の固有振動数を制御し、共鳴モードの次数を複数に変
化させることにより達成される。
【0019】
【発明の実施の形態】図1に本発明の第1の実施形態に
係る音波式スートブロワの構成図を示す。本実施形態
は、音波発振器1、音波発振器1からの音波を共振器3
に接続するための共振器接続管2、乱反射防止構造物8
を内部に設置した共振器3、共振器からの出力音波を音
波送出部5に伝搬する音響管4、火炉壁9の開口部に設
置された火炉内に音波を送出するための音波送出部5、
音波発振器の駆動源となる圧縮空気を発生するコンプレ
ッサ7、コンプレッサ7からの圧縮空気のオン,オフ等
を制御するための制御弁6、から構成される。
係る音波式スートブロワの構成図を示す。本実施形態
は、音波発振器1、音波発振器1からの音波を共振器3
に接続するための共振器接続管2、乱反射防止構造物8
を内部に設置した共振器3、共振器からの出力音波を音
波送出部5に伝搬する音響管4、火炉壁9の開口部に設
置された火炉内に音波を送出するための音波送出部5、
音波発振器の駆動源となる圧縮空気を発生するコンプレ
ッサ7、コンプレッサ7からの圧縮空気のオン,オフ等
を制御するための制御弁6、から構成される。
【0020】コンプレッサ7の圧縮空気の圧力は約5.
5kg/cm2、音波発振器1への空気供給流量は約
0.8m3N/分である。音波発振器1により発生され
た音波は共振器接続管2内を介して共振器3に伝搬され
る。共振器3中に伝搬された音波は、共振器3の出口側
に設置された乱反射防止構造物8により、共振器内で狭
帯域の状態で増幅され、増幅された音波の一部は音響管
4によって音波送出部5に伝送され、火炉内に出射され
る。
5kg/cm2、音波発振器1への空気供給流量は約
0.8m3N/分である。音波発振器1により発生され
た音波は共振器接続管2内を介して共振器3に伝搬され
る。共振器3中に伝搬された音波は、共振器3の出口側
に設置された乱反射防止構造物8により、共振器内で狭
帯域の状態で増幅され、増幅された音波の一部は音響管
4によって音波送出部5に伝送され、火炉内に出射され
る。
【0021】ここで、具体的に本実施形態の作用を説明
すると、共振器入口から入射された音波は、あらゆる方
向に伝搬され、例えば図4のL1のような経路をたどり
乱反射防止構造物に入射する。入射した音波は乱反射防
止構造物の内部でさらに反射、伝搬し共振器出口壁側で
反射して共振器入口側に折り返す。折り返した音波は乱
反射防止構造物のLとdで決まる拡がり角の範囲で乱反
射防止構造物から共振器内に出射されるため、理想的な
伝搬経路L0に近い経路をたどりながら反射を繰り返す
ようになる。即ち、図4で、L0を理想的な音波伝搬経
路とすると、音波の理想的な共振のためにはL0方向の
入口側から出口側への音波伝搬と、出口側から入口側へ
の反射波(L1’)の伝搬が必要である(L1’の経路
のように、乱反射防止構造物により理想的伝搬経路L0
と反対向き経路で反射すると、理想的な共振が得られ
る)。乱反射防止構造物8は細管の集合体で構成され、
1つの細管の軸方向の長さLと内径dの比率L/dは3
としている。
すると、共振器入口から入射された音波は、あらゆる方
向に伝搬され、例えば図4のL1のような経路をたどり
乱反射防止構造物に入射する。入射した音波は乱反射防
止構造物の内部でさらに反射、伝搬し共振器出口壁側で
反射して共振器入口側に折り返す。折り返した音波は乱
反射防止構造物のLとdで決まる拡がり角の範囲で乱反
射防止構造物から共振器内に出射されるため、理想的な
伝搬経路L0に近い経路をたどりながら反射を繰り返す
ようになる。即ち、図4で、L0を理想的な音波伝搬経
路とすると、音波の理想的な共振のためにはL0方向の
入口側から出口側への音波伝搬と、出口側から入口側へ
の反射波(L1’)の伝搬が必要である(L1’の経路
のように、乱反射防止構造物により理想的伝搬経路L0
と反対向き経路で反射すると、理想的な共振が得られ
る)。乱反射防止構造物8は細管の集合体で構成され、
1つの細管の軸方向の長さLと内径dの比率L/dは3
としている。
【0022】以上の作用により、共振器内の各経路の音
波の位相差が小さくなり、最終的に合成された音波の音
圧は複数の周波数への分散が抑制される。従って、全体
の音圧に対する必要とする周波数の音波の音圧の割合が
大きくなり共鳴効率が高くなる。
波の位相差が小さくなり、最終的に合成された音波の音
圧は複数の周波数への分散が抑制される。従って、全体
の音圧に対する必要とする周波数の音波の音圧の割合が
大きくなり共鳴効率が高くなる。
【0023】図5に乱反射防止構造物の設置前と設置後
の周波数と音圧の関係のモデルを示す。乱反射防止構造
物の設置前では広帯域の音波となるのに対し、設置後で
は狭帯域の音波共振となる。
の周波数と音圧の関係のモデルを示す。乱反射防止構造
物の設置前では広帯域の音波となるのに対し、設置後で
は狭帯域の音波共振となる。
【0024】本発明の第2の実施形態として、共振器3
の内部に設置する乱反射防止構造物8を共振器内部の出
口側のみでなく、図2に示すように、共振器入口側にも
設置することにより、さらに狭帯域の共鳴を実現でき、
必要な周波数の音波を効率良く送出することが可能とな
る。ここで、乱反射防止構造物8の共振器内部での設置
個所は、共振器の入口側または出口側の少なくとも一方
に設置すればその機能が達成されるものである。即ち、
共振器では内部の音波伝搬方向(入口→出口、出口→入
口)での反射を利用して音波の共振を行わせているの
で、入口または出口または出入口両方に設置すればよ
い。
の内部に設置する乱反射防止構造物8を共振器内部の出
口側のみでなく、図2に示すように、共振器入口側にも
設置することにより、さらに狭帯域の共鳴を実現でき、
必要な周波数の音波を効率良く送出することが可能とな
る。ここで、乱反射防止構造物8の共振器内部での設置
個所は、共振器の入口側または出口側の少なくとも一方
に設置すればその機能が達成されるものである。即ち、
共振器では内部の音波伝搬方向(入口→出口、出口→入
口)での反射を利用して音波の共振を行わせているの
で、入口または出口または出入口両方に設置すればよ
い。
【0025】次に、本発明の第3の実施形態について説
明する。図6に本発明の第3の実施形態に係る音波式ス
ートブロワの構成図を示す。本実施形態は、音波を発生
する音波発振器1、音波発振器1と共振器3を接続する
共振器接続管2、音波を共振させる共振器3、共振器3
と音波送出部5を接続する音響管4、火炉内に音波を発
射するために火炉壁9の開口部に設置された音波送出部
5、音波発振器1内の振動円板20の振動を制御する駆
動装置16、振動円板20の振動数を検出する歪ゲージ
22、駆動装置16を制御する制御装置17、音波発振
器1の駆動源となる圧縮空気を発生させるコンプレッサ
ー7、圧縮空気のオン/オフを行う制御弁6、圧縮空気
を音波発振器に導く圧縮空気配管10、等から構成され
る。
明する。図6に本発明の第3の実施形態に係る音波式ス
ートブロワの構成図を示す。本実施形態は、音波を発生
する音波発振器1、音波発振器1と共振器3を接続する
共振器接続管2、音波を共振させる共振器3、共振器3
と音波送出部5を接続する音響管4、火炉内に音波を発
射するために火炉壁9の開口部に設置された音波送出部
5、音波発振器1内の振動円板20の振動を制御する駆
動装置16、振動円板20の振動数を検出する歪ゲージ
22、駆動装置16を制御する制御装置17、音波発振
器1の駆動源となる圧縮空気を発生させるコンプレッサ
ー7、圧縮空気のオン/オフを行う制御弁6、圧縮空気
を音波発振器に導く圧縮空気配管10、等から構成され
る。
【0026】音波発振器1には、コンプレッサー7より
圧縮空気(圧力約5.5kg/cm2)を圧縮空気配管
10を経由して供給する。配管途中には音波発振器のオ
ン/オフ等を制御するために制御弁6を設置している。
音波発振器1への空気供給流量は約0.8m3N/分で
ある。共振器接続管2を介し共振器3に伝送された音波
は共振器3で増幅され、増幅された音波の一部は音響管
4によって音波送出部5に伝送される。音波送出部の構
造は火炉側の出口音響インピーダンスが火炉内空間の音
響インピーダンスに近くなるように、指数関数的に管径
を大きくするいわゆるラッパ形状を採用している。
圧縮空気(圧力約5.5kg/cm2)を圧縮空気配管
10を経由して供給する。配管途中には音波発振器のオ
ン/オフ等を制御するために制御弁6を設置している。
音波発振器1への空気供給流量は約0.8m3N/分で
ある。共振器接続管2を介し共振器3に伝送された音波
は共振器3で増幅され、増幅された音波の一部は音響管
4によって音波送出部5に伝送される。音波送出部の構
造は火炉側の出口音響インピーダンスが火炉内空間の音
響インピーダンスに近くなるように、指数関数的に管径
を大きくするいわゆるラッパ形状を採用している。
【0027】共振周波数を変える手段としては、音波発
振器1内の振動円板20の加振点21に取り付けられた
駆動装置16により振動円板の固有振動のモードを変化
させる。加振周波数は振動円板20に取り付けた歪ゲー
ジ22により振動数を検出し、制御装置17にフィード
バックすることにより制御する。尚、一旦、振動円板の
固有振動のモードが変化した後は、加振を停止しても共
振により同一の共振モードが保持される。
振器1内の振動円板20の加振点21に取り付けられた
駆動装置16により振動円板の固有振動のモードを変化
させる。加振周波数は振動円板20に取り付けた歪ゲー
ジ22により振動数を検出し、制御装置17にフィード
バックすることにより制御する。尚、一旦、振動円板の
固有振動のモードが変化した後は、加振を停止しても共
振により同一の共振モードが保持される。
【0028】具体的な加振態様について説明すると、振
動円板20はOリングが押し当てられて後部カバーに固
設されている。図6において、振動円板20に外部から
加振を与えない従来の場合は、振動円板は図8(a)に
示すように、円の中心が最大振幅となるような振動を起
こし、この場合の振動数をf1とする。次に、振動数が
1.59f1の振動を図6の駆動装置16によって振動
円板に外部から加えると(図6の図示上で、左右に駆動
装置16を振動させて振動円板に伝える)、振動円板は
図8(b)に示すようなモードの振動に変化し、振動数
は元の1.59倍となる。同様に、外部から2.03f
1の振動数で振動円板に加振すると、図8(c)のモー
ドの振動に変化し、振動円板の振動数は元の2.03倍
となる。以上のように、圧縮空気による振動円板の振動
の周波数を変化させるために、きっかけとして加振機構
により振動円板の振動モードを変化させる。
動円板20はOリングが押し当てられて後部カバーに固
設されている。図6において、振動円板20に外部から
加振を与えない従来の場合は、振動円板は図8(a)に
示すように、円の中心が最大振幅となるような振動を起
こし、この場合の振動数をf1とする。次に、振動数が
1.59f1の振動を図6の駆動装置16によって振動
円板に外部から加えると(図6の図示上で、左右に駆動
装置16を振動させて振動円板に伝える)、振動円板は
図8(b)に示すようなモードの振動に変化し、振動数
は元の1.59倍となる。同様に、外部から2.03f
1の振動数で振動円板に加振すると、図8(c)のモー
ドの振動に変化し、振動円板の振動数は元の2.03倍
となる。以上のように、圧縮空気による振動円板の振動
の周波数を変化させるために、きっかけとして加振機構
により振動円板の振動モードを変化させる。
【0029】再度、具体的に本実施形態の作用を説明す
る。両端閉の共振器の一端に一つの音波発生部を設置す
ると、その共振器は1次(共振強度の腹が1個)の共鳴
モードで最大に共鳴するか高次の共鳴モードで最大に共
鳴するかは共振器の構造(音波発生部の取付位置や、そ
の大きさと一端の面積の比等)でほぼ決まってしまう。
従って、共鳴周波数を変えるにあたっては、当該共鳴モ
ードを維持するように共振器の長さを大幅に変化させる
か、音波発生部の振動円板の面積を変化させる必要があ
る。
る。両端閉の共振器の一端に一つの音波発生部を設置す
ると、その共振器は1次(共振強度の腹が1個)の共鳴
モードで最大に共鳴するか高次の共鳴モードで最大に共
鳴するかは共振器の構造(音波発生部の取付位置や、そ
の大きさと一端の面積の比等)でほぼ決まってしまう。
従って、共鳴周波数を変えるにあたっては、当該共鳴モ
ードを維持するように共振器の長さを大幅に変化させる
か、音波発生部の振動円板の面積を変化させる必要があ
る。
【0030】ここで、音波発生部の振動円板20に加振
機構を設け、振動円板の固有振動数を制御することによ
り、共鳴モードの次数を複数に変化させることができ
る。振動円板の固有振動は図8(a),(b),
(c),(d)に示すようになる。加振機構がない場合
は、図8(a)に示すように半径aの円の中心で振幅が
最大であり、固定端の円周上で振幅が0となるような1
山の周波数f1の基本振動がメインとなるが、振動円板
に加振機構を設け、周波数1.59f1の振動を与えた
状態で圧縮空気を供給することにより、図8(b)に示
すような2山の高次の固有振動がメインの振動となる。
機構を設け、振動円板の固有振動数を制御することによ
り、共鳴モードの次数を複数に変化させることができ
る。振動円板の固有振動は図8(a),(b),
(c),(d)に示すようになる。加振機構がない場合
は、図8(a)に示すように半径aの円の中心で振幅が
最大であり、固定端の円周上で振幅が0となるような1
山の周波数f1の基本振動がメインとなるが、振動円板
に加振機構を設け、周波数1.59f1の振動を与えた
状態で圧縮空気を供給することにより、図8(b)に示
すような2山の高次の固有振動がメインの振動となる。
【0031】同様に加振周波数を変えることにより図8
(c),(d)の固有振動がメインの振動に変化させる
ことができる。一旦、高次の固有振動で振動が開始した
後は共振により加振制御をオフしても同一の振動が継続
される。
(c),(d)の固有振動がメインの振動に変化させる
ことができる。一旦、高次の固有振動で振動が開始した
後は共振により加振制御をオフしても同一の振動が継続
される。
【0032】以上のように振動円板の振動数を変化させ
ることにより、音波発生部の大きさや共振器の長さを大
幅に変化させることなく共振器での共鳴周波数を変化さ
せることが可能となる。
ることにより、音波発生部の大きさや共振器の長さを大
幅に変化させることなく共振器での共鳴周波数を変化さ
せることが可能となる。
【0033】本実施形態では振動円板の直径は150m
m、共振器長さ5mであり基本周波数は155Hz,5
次のモードの共振である。振動円板の固有振動のモード
を1.59f1に変化させると246.5Hzで約7次
の共振モードに変化させることが可能である。
m、共振器長さ5mであり基本周波数は155Hz,5
次のモードの共振である。振動円板の固有振動のモード
を1.59f1に変化させると246.5Hzで約7次
の共振モードに変化させることが可能である。
【0034】図7に本発明の第4の実施形態に係る音波
式スートブロワの構造図を示す。前記第3の実施形態に
対して、音波発振器を1系統1b追加し、更に、共振器
の長さを共振器端部駆動装置18、駆動制御装置19に
より可変できる構成としている。追加した音波発振器1
b側には加振機構はなく、振動円板20は単一の固有振
動数となる。なお、追加する音波発振器は、1個に限ら
ず複数個であっても良い。
式スートブロワの構造図を示す。前記第3の実施形態に
対して、音波発振器を1系統1b追加し、更に、共振器
の長さを共振器端部駆動装置18、駆動制御装置19に
より可変できる構成としている。追加した音波発振器1
b側には加振機構はなく、振動円板20は単一の固有振
動数となる。なお、追加する音波発振器は、1個に限ら
ず複数個であっても良い。
【0035】それぞれの音波発振器1a,1bへの圧縮
空気のオン,オフ及び音波発振器の振動円板の固有振動
のモード制御及び共振器長の可変制御により、更に他種
類の共振周波数を調整可能となる。
空気のオン,オフ及び音波発振器の振動円板の固有振動
のモード制御及び共振器長の可変制御により、更に他種
類の共振周波数を調整可能となる。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、伝熱管表面に付着・堆
積した燃焼灰を火炉内に励起した気柱振動により除去す
る際、共振器での燃焼灰除去に適切な気柱振動周波数の
増幅効率を増加させることにより、燃焼灰の除去効率を
向上できる。
積した燃焼灰を火炉内に励起した気柱振動により除去す
る際、共振器での燃焼灰除去に適切な気柱振動周波数の
増幅効率を増加させることにより、燃焼灰の除去効率を
向上できる。
【0037】また、除去効率の向上によって音波式スー
トブロワの大型化抑制につながるという効果も期待でき
る。
トブロワの大型化抑制につながるという効果も期待でき
る。
【0038】また、伝熱管表面に付着・堆積した燃焼灰
を火炉内に励起した気柱振動により除去する際、燃焼灰
除去に適切な気柱振動周波数を容易に変化させることの
できる音波式スートブロワを構成することが可能にな
り、火炉内設置の伝熱管の各所に付着・堆積した燃焼灰
の除去効率が向上するという効果が得られる。
を火炉内に励起した気柱振動により除去する際、燃焼灰
除去に適切な気柱振動周波数を容易に変化させることの
できる音波式スートブロワを構成することが可能にな
り、火炉内設置の伝熱管の各所に付着・堆積した燃焼灰
の除去効率が向上するという効果が得られる。
【0039】また、音波式スートブロワの特定周波数の
音圧レベルを増加するために設置する共振器の長さを機
械的に変化させることが不要となり、あるいは変化させ
る場合にもその変化長を大幅に低減でき、音波式スート
ブロワ構造の簡素化、大形化抑制につながるという効果
も期待できる。
音圧レベルを増加するために設置する共振器の長さを機
械的に変化させることが不要となり、あるいは変化させ
る場合にもその変化長を大幅に低減でき、音波式スート
ブロワ構造の簡素化、大形化抑制につながるという効果
も期待できる。
【図1】本発明の第1の実施形態に係る音波式スートブ
ロワの構成図である。
ロワの構成図である。
【図2】本発明の第2の実施形態に係る音波式スートブ
ロワの構成図である。
ロワの構成図である。
【図3】従来の共振器内での音波伝搬経路の模式図であ
る。
る。
【図4】共振器内に乱反射防止構造物を設置した場合の
音波伝搬経路の模式図である。
音波伝搬経路の模式図である。
【図5】共振器内への乱反射防止構造物の設置前、設置
後の音波周波数特性の模式図である。
後の音波周波数特性の模式図である。
【図6】本発明の第3の実施形態に係る音波式スートブ
ロワの構成図である。
ロワの構成図である。
【図7】本発明の第4の実施形態に係る音波式スートブ
ロワの構成図である。
ロワの構成図である。
【図8】振動円板の固有振動の種類を示す図である。
【図9】従来のボイラ装置の概略構成を示す図である。
【図10】音波式スートブロワのボイラ装置への適用例
を示す図である。
を示す図である。
【図11】従来の音波式スートブロワの構成図である。
【図12】音波式スートブロワの音波発生部の周波数特
性例を示す図である。
性例を示す図である。
1 音波発振器 2 共振器接続管 3 共振器 4 音響管 5 音波送出部 6 制御弁 7 コンプレッサ 8 乱反射防止構造物 9 火炉壁 10 圧縮空気配管 11 共振器入口 12 共振器入口壁 13 共振器出口 14 共振器出口壁 15 制御弁制御装置 16 駆動装置 17 制御装置 18 共振器他端部駆動装置 19 駆動制御装置 20 振動円板 21 加振点 22 歪ゲージ 101 火炉 102 後部伝熱前壁 103 後部伝熱後壁 104 横置伝熱管群 201 音波送出部 202 音波発生部 301 共振器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤村 朋之 広島県呉市宝町6番9号 バブ日立工業株 式会社内
Claims (5)
- 【請求項1】 音波を送出することにより励起される気
体の振動を用いて、管体表面に付着・堆積した粉塵を除
去または粉塵の付着・堆積を抑制する音波式スートブロ
ワにおいて、 音波発振器により発生させた音波を増幅する共振器内
に、共振器音軸方向以外の反射を抑制する乱反射防止構
造物を設置することを特徴とする音波式スートブロワ。 - 【請求項2】 請求項1に記載の音波式スートブロワに
おいて、 前記乱反射防止構造物を前記共振器の入口側と出口側に
設置して狭帯域の共鳴を実現することを特徴とする音波
式スートブロワ。 - 【請求項3】 音波を送出することにより励起される気
体の振動を用いて、管体表面に付着・堆積した粉塵を除
去または粉塵の付着・堆積を抑制する音波式スートブロ
ワにおいて、 音波発振器の振動板に振動を与える駆動機構を取り付
け、 前記駆動機構により前記振動板の振動周波数を制御して
音波を発生することを特徴とする音波式スートブロワ。 - 【請求項4】 音波を送出することにより励起される気
体の振動を用いて、管体表面に付着・堆積した粉塵を除
去または粉塵の付着・堆積を抑制する音波式スートブロ
ワにおいて、 第1の音波発振器の振動板に振動を与える駆動機構を取
り付けて前記駆動機構により前記振動板の振動周波数を
制御するとともに、 第2の音波発振器の振動板の固有振動数で振動させて音
波を発生し、 前記第1と第2の音波発振器により発生させた音波を増
幅する共振器の長さを可変制御することを特徴とする音
波式スートブロワ。 - 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれか1つの請求項
に記載の音波式スートブロワにおいて、 前記音波発振器は圧縮空気を利用して音波を発生させる
ことを特徴とする音波式スートブロワ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2860498A JPH11223328A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 音波式スートブロワ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2860498A JPH11223328A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 音波式スートブロワ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11223328A true JPH11223328A (ja) | 1999-08-17 |
Family
ID=12253195
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2860498A Pending JPH11223328A (ja) | 1998-02-10 | 1998-02-10 | 音波式スートブロワ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11223328A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001053754A1 (fr) * | 2000-01-14 | 2001-07-26 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Appareil de ramonage acoustique et méthode d'exploitation |
KR20020010229A (ko) * | 2000-07-28 | 2002-02-04 | 방정희 | 음파의 주파수 가변기능을 구비한 음파탈진기 |
KR100398418B1 (ko) * | 1999-08-10 | 2003-09-19 | 주식회사 포스코 | 음파의 주파수 가변기능을 구비한 음파탈진기 |
KR101153930B1 (ko) * | 2012-01-13 | 2012-06-08 | 주)썬텍에너지 | 석유코크스 연소 시스템 및 그 연소방법 |
CN109458625A (zh) * | 2018-10-29 | 2019-03-12 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种用于大型电站锅炉水平烟道的智能声波吹灰装置及其工作方法 |
KR102173863B1 (ko) * | 2020-07-14 | 2020-11-06 | (주)파워엔지니어링 | 발전소용 비산재 퇴적물 부착 방지장치 |
CN113672003A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-19 | 南京常荣声学股份有限公司 | 一种区域控制声波吹灰器及控制方法 |
CN114453353A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-10 | 北京海泰科环科技有限公司 | 旋流发生器、清扫装置及清扫*** |
-
1998
- 1998-02-10 JP JP2860498A patent/JPH11223328A/ja active Pending
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100398418B1 (ko) * | 1999-08-10 | 2003-09-19 | 주식회사 포스코 | 음파의 주파수 가변기능을 구비한 음파탈진기 |
WO2001053754A1 (fr) * | 2000-01-14 | 2001-07-26 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Appareil de ramonage acoustique et méthode d'exploitation |
US6964709B2 (en) | 2000-01-14 | 2005-11-15 | Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha | Acoustic soot blower, and method for operating the same |
JP4702761B2 (ja) * | 2000-01-14 | 2011-06-15 | バブコック日立株式会社 | 音波式スートブロアとその運用方法 |
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CN109458625B (zh) * | 2018-10-29 | 2023-11-07 | 华电电力科学研究院有限公司 | 一种用于大型电站锅炉水平烟道的智能声波吹灰装置及其工作方法 |
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CN113672003A (zh) * | 2021-08-23 | 2021-11-19 | 南京常荣声学股份有限公司 | 一种区域控制声波吹灰器及控制方法 |
CN113672003B (zh) * | 2021-08-23 | 2022-04-29 | 南京常荣声学股份有限公司 | 一种区域控制声波吹灰器及控制方法 |
CN114453353A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-10 | 北京海泰科环科技有限公司 | 旋流发生器、清扫装置及清扫*** |
CN114453353B (zh) * | 2022-02-17 | 2022-08-02 | 北京海泰科环科技有限公司 | 旋流发生器、清扫装置及清扫*** |
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