JPH049967B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、発電、その他の目的で蒸気を発生さ
せるために代表的には公益事業及び産業に使用さ
れている大型ボイラ及びその他の熱交換器の汚れ
た、すなわちスラグの付着した構成要素に空気、
蒸気、水、或いはかかる物質の混合物の噴流を差
し向けるのに用いられる煤吹き型式の清掃装置に
関する。（「ボイラ」という用語は本発明を使用す
ることができる他の熱交換器を包含するものであ
る。）本発明は特に清掃噴流をボイラの中へ移動
させて清掃し、次いで、この清掃サイクルの完了
時に、清掃噴流をボイラ内の苛酷な環境から引出
すような引込式の煤吹き装置に関する。この型式
の煤吹き装置は、代表的には半径方向に向けられ
ている２つ以上のノズルを外端の近くに有する引
込み式挿入管を使用する。

片持ち式挿入管がボイラ内で作動している時、
この挿入管に作用する噴流の反作用力を等しくす
るために、ノズルは周囲方向に向き合つて、或い
は等間隔になつており、またノズルの軸線は挿入
管の長さ方向軸線と交差している。壁箱の実質的
に密封され及び／または空気を遮断した開口部を
通して挿入管をボイラに出し入れできるようにす
るために、実際問題としてノズルを完全に挿入管
内に配置しなければならない。挿入管の直径が制
限されているために、また効果的な清掃に及び／
又は挿入管がボイラ内にある間挿入管を適当に冷
却するのに通常必要とされる吹込媒体の容量のた
めに、効率のよい清掃にとつて望まれる集中高速
噴流を生じさせるための最適の寸法を有する対向
ノズルを提供することが多くの場合不可能だつ
た。

煤吹き装置をボイラに挿入したりボイラから引
込めたりするとき、煤吹き装置はその長さ方向軸
線のまわりに同時に回転し及び／または揺動する
ので、吹込媒体の噴流が螺旋路或いは部分的螺旋
路を形成する。代表的には挿入管は突入移動中、
及び引込移動中に何回も回転する。挿入管を安全
に回転させることのできる速度が臨界速度によつ
て制限され、この速度以上では、挿入管を物理的
に不安定になるから、挿入管を挿入しそして引込
めるのに必要な全サイクル時間はこの理由で制限
されるようになる。従つて、或る応用では、煤吹
き装置のサイクル時間を清掃要件によつて持続し
ておいて長くしなければならない。多くの場合、
特に高い燃焼ガス温度や広口ボイラ（wide
boilus）を伴うような多くの場合には、こうした
厳しい環境で挿入管を保護するのに十分な冷却を
行うために、吹込媒体の流量を最小に維持しなけ
ればならず、十分な冷却をしようとすると吹込媒
体をかなり浪費する。更に、煤吹きサイクル時間
が長いと動力を更に浪費し且つ構成部品を摩耗さ
せる。

挿入管は、高温などの厳しい環境に置かれた場
合には、熱による損傷を回避するため冷却を行わ
なければならず、この冷却は吸込媒体によつて行
われる。挿入管を冷却してこれを保護するため、
最小流量の吸込媒体を挿入管に亘つて維持しなけ
ればならない。この最小流量は、挿入管を十分に
冷却する最小量の吸込媒体の流れである。管を通
つて流れることのできる最大量ではない。しかし
ながら、最小以上の流れを維持してもよい。これ
は挿入管を十分に冷却するからである。挿入管を
通る流れの多くは、衝撃特性を改善するため、最
小量以上の流れである。かくして、挿入管が損傷
しないようにするため、挿入管に亘つて最小の流
量を維持しなければならないのである。

挿入管に作用する吹込媒体の流体圧力は挿入管
の引込みに抵抗する突入力を及ぼし、そのため
に、挿入管を挿入するよりも引込めるのにかなり
多くのエネルギを必要とする。引込み負荷を減ら
すと動力消費が減少し、また構成要素の機械負荷
が減少する。

本発明は上記の欠点及び先行技術の引込み式煤
吹き装置についての設計に取組もうとするもので
ある。

本発明の目的は更に効率のよいノズル形体を用
いることができるようにし、そのために煤吹き装
置の清掃能力が高められている改良挿入管設計を
提供することである。

本発明の別の目的は所望の噴流路間隔を得るの
に必要な挿入管の回転数を減らすことである。

本発明の更に別の目的は挿入管を挿入させるよ
うに作用し且つ挿入管の引込みに対抗して作用す
る挿入管の圧力の回転成分を部分的に打ち消すた
めの手段を提供することである。

本発明の他の目的は清掃中吹込媒体の消費に関
して効率を改善していることを特徴とする長い引
込み式煤吹き装置の設計を提供することである。

先行技術では、２つ以上のノズルを長い引込み
式煤吹き装置の挿入管の１つの長さ方向位置に用
いることが普通であつた。挿入管の冷却及び適切
な清掃には大量の吹込媒体を必要とするからこれ
らの形体は比較的短いノズル長さをもたらし、こ
れにより吐出する吹込媒体の乱流を高め且つ分散
を迅速にする。更に、ノズルの入口が互いに近接
しているので更に乱流および流れの制限を生じさ
せてしまう。ノズル長とノズルのスロート直径と
の比はノズルの流れの状態を確立する上で重要な
パラメータであり、一般にこの比が大きければ大
きい程、ノズルからの噴流は乱流でなくなり、こ
のためにもつと集中した噴流がつくりだされ、か
くして所定の流量で所定の距離により大きな衝撃
圧力が得られる。ノズルを、長さ方向の異なる位
置に、互いに直接対向しないように置くことによ
つてより長いノズル長及びより多くのノズルを用
いることができ、ノズル長とスロート直径との比
を改善する。更に、ノズルの中心線が同一直線上
にないようにノズルを隔てることによつて、各ノ
ズルへの流体の流れが他のノズルによつて妨げら
れないように各ノズルは更に挿入管内に突出する
ことができ、そのために流れの制限及び乱流が減
少する。複数のノズルを挿入管に沿つて、長手方
向の異なつた位置に置くことによつて、重要な利
点が更に得られる。かかる形体は、所望の清掃効
果を維持しながら挿入管の長さ方向の行程に対す
る回転行程の比を減らすことができる。図示する
ように、スプレー路間に所望のピツチ間隔を生じ
させるのに必要な挿入管の回転数は、ノズルが置
かれている挿入管の長さ方向の異なつた位置の数
及びこれらの位置でのノズルの数に反比例する。
長さ方向の速度に対して回転速度を減らすと、こ
れに対応して挿入管の動的不安定性が問題になる
前にサイクル時間を短くすることができる。

本発明の更に他の目的は、ノズルの長さ方向軸
線が挿入管の中心線と交差しないように片寄せら
れている対向したノズルを有する改良挿入管を提
供することである。ノズルを片寄つて取付けるた
めに、他の方法で得ることができるよりも長い、
更に効果的なノズルを用いて衝撃圧力の大きな噴
流を作り出すことができ、更に、挿入管に引込方
向に作用するスラスト反作用偶力が発生する。挿
入管の回転及び長さ方向の移動が煤吹き装置の往
復台機構内の動力伝達装置によつて関連している
ので、挿入管に作用するトルクが挿入管に長さ方
向の力を与える。挿入管の挿入時の回転方向に逆
らうスラストをノズルに与えることによつて、挿
入管が往復台上でボイラ内に突入する傾向「逃
げ」は少なくとも部分的に相殺される。逆に、ノ
ズルのスラストは回転方向が逆転するので引込み
を助ける。引込み中に挿入管駆動（ピーク）負荷
が起こるので、この改良は更に効率のよい駆動装
置を用いることができる。

第１図を参照すると、引込式の長い煤吹き装置
が示してあり、全体に参照番号１０で示されてい
る。この装置の一般的な構造は1969年４月22日に
J.W.Nelsan等に賦与された米国特許第3439376号
に開示されている。上記の開示に引き続いて図示
されている型式の煤吹き装置に数多くの特徴が更
に組込まれた。しかしながら本発明にはかかる詳
細は含ませてない。第１図に示してある煤吹き装
置は本発明を有利に採用することができる代表的
な構造であると理解することができよう。先行技
術によつて教示されている構造に加えて、第１図
は複数のノズルを本発明の第１の態様に従つて
種々の位置に用いる新規な装置を示し、この新規
な装置は更に第２図第３図及び第４図に示されて
いる。

第１図に示されている挿入管１２を、図面にお
いて右側に置かれているものと仮定されるボイラ
又は炉に往復動自在に挿入して、ノズル１４ａ及
び１４ｂから空気、水、及びまたは蒸気等の吹込
剤を噴出することによつて熱交換面及び他の内部
表面を洗浄する。挿入管１２はモータ駆動往復台
１５に固定されており、往復台１５が挿入管１２
の移動を制御する。往復台１５は、挿入管１２を
繰り返しボイラに出し入れしてその清掃機能を果
たすときに挿入管１２に回転運動と長さ方向の運
動を同時に伝える。挿入管１２が１回転する間に
移動しなければならない長さ方向の距離は螺旋距
離或いは螺旋ピツチと呼ばれる。挿入管１２は固
定供給管１６上に摺動自在に嵌合している。供給
管１６に供給される吹込媒体をプローバルブ１７
によつて制御して挿入管１２に導入し、その後吹
込媒体はノズル１４ａ及び１４ｂから出る。

参照番号１３で示されている改良ノズルブロツ
クを特に第２図に示す。複数のノズル１４ａ及び
１４ｂが示されており、その各々の噴出端部１８
は挿入管１２の壁部を貫通してこれに固定されて
いる。本発明の第１の態様によれば、複数のノズ
ル１４ａ，１４ｂを挿入管に沿つて長さ方向に間
隔を隔てた位置に配置する。ノズルを長さ方向に
離して配置することによつて各ノズルへの制限の
少ない流体流路が作られる。多数のノズルは直径
が小さいので挿入管の適当な冷却流を作る。ノズ
ルの長さが長くスロートの直径が小さく、ノズル
の総数を増すことにより、更に浸透性のある噴流
が作り出されより効率のよい清掃能力が得られ
る。

ノズルを本発明の第１の態様に従つて取付ける
ことによつて、重要な利点が更に実現され、また
これは第４図に関して最もよく説明されている。
挿入管１２をモータ駆動往復台１５によつて第４
図に示されている方向に同時に回転させかつ進ま
せるので、ノズル１４ａ及び１４ｂから吐出する
噴流の螺旋路を概略に示している。最初に上方に
向いて図示されているノズル１４ａによつて描か
れる螺旋路を参照番号２１ａで示し、これに対し
て、最初に下方に向いて図示されているノズル１
４ｂによつて描かれる螺旋路を参照番号２１ｂで
示している。第４図から明らかなように、螺旋路
２１ａ及び２１ｂは進行する絡み合つた螺旋帯を
形成する。螺旋路の間隔は、噴流がボイラ清掃機
能を効果的に果たすのに十分近接して衝撃するよ
うに選定される。以上から、挿入管の所定の挿入
距離当たりの回転数を大きくすると螺旋路間隔を
小さくすることができるが、挿入管のノズルの数
を多くすれば挿入管の回転数を増すことなく螺旋
路間隔を小さくすることができるということが理
解されよう。しかしながら、ノズルの長さ方向間
隔を螺旋距離に合わせて選択することが必要であ
る。

第４図に示す態様では、最も前方のノズルと最
も後方のノズルとの間の軸線方向距離、即ち長さ
方向距離は螺旋距離の約1/2である。ノズルが互
いに反対方向を向いているが長さ方向に間隔を隔
てられていない、即ちノズルの軸線が同一直線上
にある場合には、螺旋路間隔は各ノズル間で対称
である、即ち均等であるが、第２図に示すように
ノズルが反対方向に向けられているばかりでなく
長さ方向に間隔を隔てられている場合には、隣接
した螺旋路間の間隔は所定の螺旋距離に亘つて均
等でない。

第４図に示す種々の寸法Ａ、Ｂ、及びＣは、関
連した螺旋路を構成する二つのノズル間の対応す
る長さ方向距離をあらわす。かくして、寸法Ａ
は、最も前方のノズルと最も後方のノズルとの間
の長さ方向間隔に相当する。この長さ方向間隔が
螺旋距離の1/2に等しい場合、寸法Ａはゼロとな
り、二つの螺旋路は一致する。寸法Ｂは、反対方
向を向いていない隣接したノズル間の長さ方向間
隔に相当する。寸法Ｃは、下側のノズル１４ｂの
うちの最も前方のノズルと上側のノズル１４ａの
うちの最も後方のノズルとの間の長さ方向間隔に
相当する。

これらの寸法Ａ、Ｂ、及びＣが異なつているこ
とから明らかなように、螺旋路又は間隔の不均等
は、ノズル間の長さ方向間隔を変えることによつ
て最小にすることができる。ノズルの長さ方向間
隔は、螺旋路間隔が更に均等になるまで変えるこ
とができる。これらの螺旋路間隔の不均等は、ノ
ズル間の半径方向間隔を変えることによつて更に
最小にすることができる。例えば、反対方向に向
ける代わりにノズルを垂直に配向してもよい。

従つて、本発明の第１の態様による煤吹き装置
の挿入管は２つの点で顕著な利点を生ずる。第１
に、もつと効率のよいノズルを用いて各ノズルか
らもつと集中した高衝撃噴流を噴出させることが
できる。第２に挿入管の回転数を減らし、これに
より、挿入管の共振に関心をもつてサイクル時間
を決定する場合には、サイクル時間を短くするこ
とができる。サイクル時間を減少させると吹込媒
体の使用量、エネルギ、構成部品の摩耗に関して
大きな節約がもたらされる。

本発明の第２の態様を第５図、第６図及び第７
図に示し、これらの図面ではノズル１１４ａ及び
１１４ｂは、それらのノズルの長さ方向の軸線が
挿入管の軸線と交わらないようにして互いに片寄
せられている。図示のように、ノズルは挿入管の
長さ方向の直径方向の中央平面から等距離で且つ
これと平行である。またこの片寄りノズル形体に
より、都合良く向いた同一直線上の対向したノズ
ルを用いて可能であるよりも長いノズルを据付け
ることができる。比較的長いノズルを据付けるこ
とができるのに加えてこの形体は比較的障害のな
いノズル入口１１９を形成し、そのため、噴流模
様を更に密にし且つ衝撃圧力を増加させる。

本発明の両方の態様では、ノズルは互いに完全
に片寄せられておりこれにより、ノズルの長さが
挿入管の内径の半分以下でなければならないよう
な先行技術の装置と違つて、各ノズルを挿入管の
内部を横切つて中間以上に延長させることができ
る。

第２の態様に従つてノズルを片寄つて取付ける
ことによつて、ノズルを通る流れが反作用スラス
ト偶力を生じ、そのために挿入管にトルクを作用
させる。反作用スラストの大きさはノズルを通過
する流量の質量とノズルを通過する流体速度の積
であり、換言すれば反作用スラストはノズルでの
流体の圧力とノズルの断面積の積に等しい。反作
用力と、挿入管１１２の回転の中心に対する作用
線から計つたノズル反作用スラストの作用線に垂
直な線の長さとの積はノズルから挿入管に作用す
るトルクに等しい。これらの力及び距離は第６図
に反作用力Ｄ及び半径方向距離Ｆとして示してあ
る。作動中、挿入管１１２に作用するこのトルク
は挿入管１１２内の吹込媒体の圧力によつて引き
起される挿入管の伸長を生じさせようとする往復
台動力を部分的に相殺する。ノズルは、挿入管に
作用する噴流の反作用が突入運動に相当する方向
での挿入管の回転に対向するような方向に片寄せ
られている。図面に表わされている例を参照する
と、この片寄により、第６図に示す如く、挿入管
１１２のノズル端部からみて、挿入管にトルクを
時計方向に及ぼす。逆に、引込める時には挿入管
の回転を逆転させるから、挿入管を引出すときに
は反作用トルクは挿入管１１２の引込みを助ける
ように作用し、そのために往復台駆動装置の負荷
を減らす。

本発明に関してここに説明される別々の態様を
組み合わせることができ、そのために両者の長所
が一つの構造で実現される。例えば、第２図及び
第３図に示す挿入管のノズルを第５図のノズルと
同様に片寄らせることができる。各ノズルによつ
て作り出される反作用スラストが同じ回転方向
（引込み）に作用するようにノズルが取付けられ
ているので、片寄り且つ引込める力は結果的に第
二の態様の特徴を補助する。

本発明の好ましい態様をここで説明している
が、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲から離
れることなく種々の変形態様及び変更を行うこと
ができることがわかるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の態様の特徴を備えた挿
入管を持つた周知のIK型式の行程の長い煤吹き
装置の、中央を省略した側面図である。第２図
は、ノズルを断面で示し、且つ本発明の第１の態
様に従う挿入管に沿つた長さ方向の種々の位置の
複数のノズルを更に示す、第１図の−線にお
ける横断面図である。第３図は第２図の−線
における横断面図である。第４図は挿入管を図示
されている方向に同時に進めかつ回転させるとき
に本発明の第１の態様に従つて挿入管のノズルか
らの噴流によつて描かれる螺旋路の概略図であ
る。第５図は本発明の第２の態様に従つた片寄り
ノズルの位置を示す挿入管の残りの部分から取り
出した挿入管のノズルブロツクの側面図である。
第６図は本発明の第２の態様の教示に従つて各ノ
ズルの長さ方向軸線が挿入管の長さ方向軸線と交
差しないようなノズルの配置を示す、第５図の
−線におけるノズルブロツクの断面図である。
第７図は本発明の第２の態様に従つた片寄りノズ
ルの取付けを示す、第６図の−線における断
面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 挿入管と、挿入管をボイラ等の内部に出し入
   れすべく挿入管を移動させるための手段と、挿入
   管に回転を与えるための手段と、挿入管の移動
   中、挿入管の外端部分から吹込剤を吐出するた
   め、吹込剤を挿入管る供給するための手段と、こ
   のような挿入管の外端部分に取付けられた吹込剤
   を吐出させる複数の同一のノズルとを有する種類
   の煤吹き装置において、大きな衝撃を与えること
   のできる更に集中した噴流を作るため、ノズルの
   長さが挿入管の内径の少なくとも半分であり、上
   記ノズルの軸線は、ノズルからの噴流が異なる螺
   旋路を描くように挿入管の移動と関連した所定距
   離、挿入管の長さ方向にずらされている、ことを
   特徴とする煤吹き装置。 ２ 挿入管の軸線を含む中央平面の両側でノズル
   をこの中央平面から等距離で且つこれと平行に互
   いにずらして位置決めすることによつて、ノズル
   が不整列にされていることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の煤吹き装置。 ３ ノズルが互いに反対方向に向けられている吐
   出部分を有し、そのためにノズルからの吐出が挿
   入管にトルクを及ぼすことを特徴とする特許請求
   の範囲第２項に記載の煤吹き装置。 ４ 挿入管と、挿入管を軸線方向に駆動し、同時
   に挿入管の突出中には一方の回転方向に、挿入管
   の引込み中には逆の回転方向に挿入管に回転を与
   えるための手段と、挿入管の移動中、挿入管の外
   端部分から吸込剤を吐出するため、吸込剤を挿入
   管に供給するための手段と、このような挿入管の
   外端部分に取付けられた吸込剤を吐出させる複数
   の同一のノズルとを有する種類の煤吹き装置にお
   いて、ノズルの軸線を挿入管の軸線を含む中央平
   面の両側に位置決めすることにより、ノズルの軸
   線が不整列にされ、更に集中した噴流を作るた
   め、ノズルの長さが挿入管の内径の少なくとも半
   分であり、挿入管の引込み中、ノズルからの吐出
   が挿入管に挿入管の回転方向と一致する方向にト
   ルクを及ぼす、ことを特徴とする煤吹き装置。