特開 2023-169773 ボイラーのガスシール機構及びこれを具備する煙灰除去装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023169773

(43)【公開日】2023-11-30

(54)【発明の名称】ボイラーのガスシール機構及びこれを具備する煙灰除去装置

(51)【国際特許分類】

   F22B 37/36 20060101AFI20231122BHJP

   F27D 17/00 20060101ALI20231122BHJP

   F22B 37/48 20060101ALI20231122BHJP

   C22B 15/00 20060101ALN20231122BHJP

   C22B 15/06 20060101ALN20231122BHJP

【ＦＩ】

F22B37/36 C

F27D17/00 104K

F27D17/00 105K

F22B37/48 C

C22B15/00 102

C22B15/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022081092

(22)【出願日】2022-05-17

(71)【出願人】

【識別番号】000183303

【氏名又は名称】住友金属鉱山株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100136825

【弁理士】

【氏名又は名称】辻川 典範

(74)【代理人】

【識別番号】100095407

【弁理士】

【氏名又は名称】木村 満

(72)【発明者】

【氏名】真鍋 和暉

【テーマコード（参考）】

4K001

4K056

【Ｆターム（参考）】

4K001AA09

4K001BA03

4K001CA03

4K001DA03

4K001GA04

4K001GA06

4K001GB09

4K001JA01

4K056AA02

4K056AA05

4K056CA04

4K056DA04

4K056DA13

4K056DB22

(57)【要約】

【課題】水管群に接続された連結軸の被打撃部が貫通する廃熱ボイラーの外殻壁の貫通孔を封止可能なガスシール機構及びこれを具備する煙灰除去装置を提供する。
【解決手段】 ボイラー内の水管群に接続された連結軸１３Ａ、１３Ｂの先端部が貫通する該ボイラーの外殻壁の貫通孔２ａを封止するガスシール機構であって、連結軸１３Ａ、１３Ｂの先端部を取り囲むように貫通孔２ａの周縁部に設けられた筒状のケーシング部２１と、ケーシング部２１の内壁面に沿って全周に亘って設けられた可撓性のシール部材２２と、ケーシング部２１の内側に位置してシール部材２２に全周に亘って摺接する筒状の摺接部２３と、摺接部２３の内壁面に全周に亘って接続され且つ連結軸１３Ａ、１３Ｂの該先端部に周設された板状部材２４とを有する。
【選択図】 図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ボイラー内の水管群に接続された連結軸の先端部が貫通する該ボイラーの外殻壁の貫通孔を封止するガスシール機構であって、該連結軸の先端部を取り囲むように該貫通孔の周縁部に設けられた筒状のケーシング部と、該ケーシング部の内壁面に沿って全周に亘って設けられた可撓性のシール部材と、該ケーシング部の内側に位置して該シール部材に全周に亘って摺接する筒状の摺接部と、該摺接部の内壁面に全周に亘って接続され且つ該連結軸の該先端部に周設された板状部材とを有するガスシール機構。

【請求項2】

前記ケーシング部とその内側に位置する前記摺接部との間の隙間に差し込まれることで、該ケーシング部の内壁面に全周に亘って設けられている突起部との間で前記シール部材を挟み込んで押圧する押圧部を更に有する、請求項１に記載のガスシール機構。

【請求項3】

前記シール部材がカーボン繊維からなるグランドパッキンである、請求項１又は２に記載のガスシール機構。

【請求項4】

ボイラー内に配列された水管群に接続して振動を伝える連結軸と、該連結軸の先端部に取り付けられた被打撃部と、該ボイラーの外側において該被打撃部を打撃する打撃手段と、該連結軸のうち該被打撃部が取り付けられている端部が貫通する該ボイラーの外殻壁の貫通孔を封止する請求項１に記載のガスシール機構とを具備する煙灰除去装置。

【請求項5】

前記被打撃部は、打撃手段によって打撃されるヘッド部と、該ヘッド部をその打撃方向に往復動自在に支持する支持部と、これらヘッド部と支持部との間に挟持され、該ヘッド部の打撃時に弾性変形する弾性体と、該ヘッド部の被打撃側の面に着脱可能に設けられた板状体とを有する、請求項４に記載の煙灰除去装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ボイラーのガスシール機構及びこれを具備する煙灰除去装置に関し、特にボイラー内に設けた水管群に付着した煙灰を該水管群に接続した連結軸を介してボイラー外の打撃手段で振動させて除去するため、該連結軸が貫通するボイラー外殻壁の貫通孔を封止するガスシール機構及びこれを具備する煙灰除去装置に関する。

【背景技術】

【0002】

乾式の銅精錬では、主として硫化鉱からなる原料鉱石を浮遊選鉱することで得た銅精鉱を自熔炉、転炉、及び精製炉で順に熔錬処理することで、電解精製に供する精製粗銅が生成される。具体的には、自熔炉では主原料の銅品位２０～３０％程度の銅精鉱と副原料の煙灰、かん調整剤、補助燃料等とを酸素富化空気により酸化・熔融することで、銅品位６０％程度のマットが生成されると共に比重差により該マットがスラグから分離される。このマットは自熔炉から抜き出されて転炉に移送され、ここで酸素富化空気により更に酸化された後、精製炉に移送されて酸素が除去されることで銅品位９９％程度の精製粗銅が生成される。このようにして生成される精製粗銅を鋳造して得たアノードを電解精製することで、銅品位９９.９９％以上の純銅からなる電気銅が製造される。

【0003】

上記のように、乾式の銅精錬では硫黄分を含んだ銅精鉱が高温の溶融状態で酸化処理されるため、自熔炉や転炉からは亜硫酸ガスを含んだ高温の排ガスが排出される。そこで、この排ガスは先ず廃熱ボイラーに導入され、該廃熱ボイラー内に設けた水管群の内部を流れるボイラー水との熱交換により熱エネルギーの回収が行なわれた後、硫酸の原料として硫酸製造設備に送られる。

【0004】

ところで、上記の自熔炉や転炉に代表される製錬炉においては、炉内に装入した原料や副原料の一部が製錬炉内で処理されることなく煙灰として排ガスと共に排出されることがあった。この排ガスに含まれる煙灰（ダストとも称する）は、廃熱ボイラーの後段の集塵機でそのほとんどが回収され、前述した副原料として再利用されるが、一部は廃熱ボイラーの上記水管群表面に付着して伝熱効率を低下させることがあった。また、付着した煙灰には硫化鉱由来のハロゲンなどの腐食性元素が含まれるため、上記のように水管群の表面に煙灰を付着させたままの状態にしておくと該水管群が表面から腐食することがあった。

【0005】

そこで、廃熱ボイラーには、水管群を打撃により振動させることでそれらの表面に付着した煙灰を除去する煙灰除去装置が一般的に設けられている。例えば特許文献１には、廃熱ボイラー内に配設されている複数の水管群に結合している連結軸の端部をエアーノッカーで打撃してこれら水管群を定期的に振動させることで、該水管群に付着した煙灰を除去する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１０－１３９１８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記のエアーノッカーなどの打撃手段は廃熱ボイラーの外側に設けられているため、水管群に接続する上記連結軸のうち、該打撃手段によって打撃される端部の被打撃部は、廃熱ボイラーの外殻壁に設けた貫通孔を挿通させて廃熱ボイラーの外側に突出させる必要があった。この貫通孔は、該打撃手段による打撃時の該連結軸の振動を阻害しないように該連結軸よりも大きく開口しており、よって該貫通孔と連結軸との間には隙間が存在している。この隙間から排ガスが外部に漏れるのを防止するため、伸縮継手で貫通孔の周縁部と連結軸とを接続して該隙間を封止することが行なわれている。

【0008】

しかしながら、伸縮継手は長期に亘って繰り返される振動によりその伸縮部が金属疲労等により劣化して亀裂が生じ、そこから排ガスが外部に漏れ出すことがあった。この場合は亀裂部分を補修するか、或いは伸縮継手自体を新しいものと交換することで対処することができるが、この作業の間は廃熱ボイラーの運転を停止する必要があるため、銅製錬の生産性に悪影響を及ぼすおそれがあった。本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、水管群に接続された連結軸の被打撃部が貫通する廃熱ボイラーの外殻壁の貫通孔を、伸縮継手を用いることなく封止することの可能なガスシール機構及びこれを具備する煙灰除去装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明に係るガスシール機構は、ボイラー内の水管群に接続された連結軸の先端部が貫通する該ボイラーの外殻壁の貫通孔を封止するガスシール機構であって、該連結軸の先端部を取り囲むように該貫通孔の周縁部に設けられた筒状のケーシング部と、該ケーシング部の内壁面に沿って全周に亘って設けられた可撓性のシール部材と、該ケーシング部の内側に位置して該シール部材に全周に亘って摺接する筒状の摺接部と、該摺接部の内壁面に全周に亘って接続され且つ該連結軸の該先端部に周設された板状部材とを有することを特徴としている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、ボイラー内に設けた水管群に振動を伝える役割を担う連結軸が貫通するボイラー外殻壁の貫通孔を伸縮継手を用いることなく封止することができるので、その工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の煙灰除去装置が好適に適用される廃熱ボイラーの模式的な側面図である。

【図2】図１の廃熱ボイラーの対流部の斜視図である。

【図3】図２の廃熱ボイラーの対流部をその排ガスの流れ方向に垂直な面で切断した縦断面図である。

【図4】図３の廃熱ボイラーの対流部をＩＶ-ＩＶ線で切断した水平断面図である。

【図5】図３の廃熱ボイラーの対流部をＶ-Ｖ線で切断した縦断面図である。

【図6】本発明の実施形態の煙灰除去装置が有するガスシール機構及びその周りの部分断面図である。

【図7】図６のガスシール機構の分解斜視図である。

【図8】本発明の実施形態の煙灰除去装置が有する被打撃体の代替例を示す側面図である。

【図9】従来の煙灰除去装置が有する伸縮継手及びその周りの部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

１．銅製錬プラントの廃熱ボイラー
先ず、本発明の実施形態のガスシール機構を具備する煙灰除去装置が好適に用いられる銅製錬プラントの廃熱ボイラーについて図面を参照しながら説明する。乾式の銅製錬プラントにおいては、主として硫化鉱からなる原料鉱石を浮遊選鉱することで得た銅精鉱を自熔炉、転炉、及び精製炉で順に熔錬処理することで、電解精製に供する精製粗銅が生成される。

【0013】

具体的には、先ず自熔炉において、その反応塔の貯部から酸素富化空気と共に導入した銅精鉱を酸化させると共にその反応熱で熔融させて銅品位６０～６５％程度のマットを生成し、該反応塔の下部に位置するセトラーにおいて酸化鉄や珪酸などからなるスラグから比重差により該マットを分離させる。この自熔炉における酸化・熔融に伴い、該セトラー上部の該反応塔側とは反対側に位置するアップテイクからはＳＯ_２を高濃度で含む高温の排ガスが排出される。この排ガスは、廃熱ボイラーにおいてボイラー水との熱交換により廃熱回収された後、硫酸の原料ガスとして硫酸製造設備に送られる。

【0014】

上記の自熔炉で生成されたマットは、熔融状態のままセトラーから抜き出されて転炉に移送される。転炉は略円筒状の本体を横向きにして回動可能に据付けられた構造を有しており、該本体の中心軸方向の中央部に設けられた炉口にレードルを介してマットが装入される。この転炉内に装入されたマットに酸素富化空気を吹き込むことで、マットに含まれる鉄分や硫黄分が除去されると共に酸化処理されることで銅品位９８％程度の粗銅が生成される。この酸化処理に伴ってＳＯ_２を含む高温の排ガスが発生するので、転炉から排出された排ガスは上記の自熔炉の場合と同様に廃熱ボイラーで廃熱回収された後に硫酸製造設備に送られる。

【0015】

上記の排ガスが導入される廃熱ボイラーは、高温の排ガスの輻射熱を回収する輻射部と、該輻射部で熱回収された低温の排ガスの対流熱を回収する対流部とで一般的に構成されており、各々、ボイラー水が内部を流れる水管群が設置されている。図１には転炉Ｃを出た排ガスの熱回収を行う廃熱ボイラーが模式的に示されている。白矢印で示すように、転炉Ｃを出た排ガスは廃熱ボイラーの排ガス入口部から導入され、輻射部１及び対流部２をこの順に通過する間にそれらの内側に設けられている水管群においてボイラー水との熱交換が行なわれて排ガスの熱エネルギーが回収された後、対流部２の排ガス出口部から排出される。

【0016】

これら輻射部１及び対流部２は、いずれも略直方体形状の排ガス流通部と、その下側に位置し、対向する壁面同士の間隔が下方に向かうに従って徐々に狭くなるテーパー部とから本体が構成されており、この廃熱ボイラーの空間内を排ガスが一方向に通過する間に、該排ガスに含まれている煙灰は重力により落下し、上記のテーパー部に集められる。このテーパー部に集められた煙灰は、チェーンコンベア等の煙灰排出装置３を介して廃熱ボイラーから排出される。このようにして回収された煙灰は、必要に応じて篩別された後、自熔炉や転炉に装入される。

【0017】

上記の輻射部１及び対流部２の内側に設けられている水管群は、排ガスの熱エネルギーを効率よく回収できるように配設されている。具体的には、高温の排ガスが通過する輻射部１では、本体壁部を水管及びフィンで形成したいわゆる水管壁や、平行に配列された複数の直管を隣接するもの同士Ｕ字管で接合して１本に繋げた形態のパネル状の水管群が設けられている。一方、輻射部１に比べて低温の排ガスが通過する対流部２では、上記の水管壁やパネル状の水管群に加えて蛇管型の水管群が排ガスの通路内に吊設されている。

【0018】

前述したように、自熔炉や転炉から排出される排ガスは煙灰を含んでいるため、上記の水管群の表面には煙灰が付着する。この水管群の表面に付着した煙灰を振動により払い落として除去するため、廃熱ボイラーには煙灰除去装置が設けられている。以下の説明においては、上記した廃熱ボイラーの対流部２内に吊設されている蛇管型の複数の水管からなる水管群に対して、本発明の実施形態の煙灰除去装置を適用する場合を例に挙げて具体的に説明する。

【0019】

２．蛇管型の水管群及びそれらに接続された煙灰除去装置
図２に示すように、廃熱ボイラーの対流部２のうち、排ガスの流路となる略直方体形状の排ガス通過部の空間内に複数本の水管１０からなる水管群が設けられている。各水管１０は、白矢印で示す排ガスの流れ方向に平行な鉛直面上で平行に並べられた複数の上下方向に延在する直管部と、それらの隣接するもの同士の端部を上下交互に接続する複数のＵ字管部とで構成される１本の蛇管からなり、その両端部は対流部２の外側に設けられている入口ヘッダー（入口管寄せとも称する）１１及び出口ヘッダー（出口管寄せとも称する）１２に接続している。なお、図２に示す水管１０は上下方向に５往復する蛇管形状が例示されているが、上下方向に往復する数はこれに限定されるものではない。

【0020】

対流部２の内側に設けられているこれら複数本の水管１０からなる水管群は、対流部２の上流側空間及び下流側空間にそれぞれ半分ずつ設けられている。そして、これら上流側空間と下流側空間の各々において、排ガスの流れ方向に垂直な断面で切断した図３の縦断面図に示すように、複数本の水管１０からなる水管群は、対流部２の幅方向に均等な間隔をあけて配列されている。なお、図３には８本の水管１０が等ピッチに配列された例が示されているが、水管群を構成する水管１０の本数はこれに限定されるものではない。

【0021】

図３に示す上流側空間及び下流側空間の各々に位置する８本の水管１０のうち、図４及び５に示すように、対流部２の入口側から見た右半分の４本の水管１０は、各々水平方向に離間する上部２ヶ所において対流部２の幅方向に延在する２本の右側の連結軸１３Ａに矩形板状片１４を介して溶接により接続されている。同様に、対流部２の入口側から見た左半分の４本の水管１０は、各々水平方向に離間する上部２ヶ所において、対流部２の幅方向に延在する２本の左側の連結軸１３Ｂに矩形板状片１４を介して溶接により接続されている。

【0022】

これら連結軸１３Ａ、１３Ｂの各々は、互いに隣接する上記直管部の間に配置されるので、断面略長方形状の角パイプを用いるのが好ましい。上記の連結軸１３Ａ、１３Ｂの各々は、上部に１対の略矩形板状の突出片１５が設けられており、これら１対の突出片１５に、対流部２内に固定されている吊りビーム１６から垂下する１対のヒンジ手段１７がそれぞれ係合している。

【0023】

上記のヒンジ手段１７の構造には特に限定はないが、図５の点線の枠内に示すように、吊りビーム１６に設けた上下方向に貫通する貫通孔に下方から挿通してその先端部をナット１７ａで固定した吊りロッド１７ｂと、この吊りロッド１７ｂの下端部及び突出片１５にそれぞれ両端部がピン１７ｄで回動可能に接続された１対の互いに対向する短冊状部材１７ｃとから構成するのが好ましい。かかる構成により、連結軸１３Ａ、１３Ｂの各々をその長手方向に揺動可能に支持することができ、後述する打撃手段の打撃により連結軸１３Ａ、１３Ｂの各々に接続する複数本の水管１０を振動させることができる。

【0024】

上記の連結軸１３Ａ、１３Ｂの各々は、その一端部が対流部２の外殻壁に設けた貫通孔から外部に突出しており、この突出部分の先端部に被打撃体１８が設けられている。被打撃体１８は、図６に示すように、後述する打撃手段によって打撃される円柱状のヘッド部１８ａと、ヘッド部１８ａをその打撃方向に往復動自在に支持する円柱状の支持部１８ｂと、これらヘッド部１８ａと支持部１８ｂとの間に挟持され、ヘッド部１８ａの打撃時に弾性変形することで衝撃力を軽減すると共に打撃エネルギーを貯えて振動時間を持続させる役割を担う例えば皿バネ等の弾性体１８ｃとから構成するのが好ましい。なお、ヘッド部１８ａは、支持部１８ｂ内に挿入される側の端部が縮径しており、この縮径部分に弾性体１８ｃが外嵌されている。

【0025】

上記の被打撃体１８のヘッド部１８ａに対向する位置に打撃手段１９が設けられている。打撃手段１９は、圧縮エアーの圧力によりシリンダーからピストンを勢いよく突出させて被打撃体１８のヘッド部１８ａを打撃するエアーノッカーが好適に用いられる。なお、打撃手段１９はエアーノッカーに限定されるものではなく、ハンマーの柄の部分が回動可能に取り付けられたシャフトを回転させることで、該ハンマーを重力により振り下ろして被打撃体１８のヘッド部１８ａを打撃する構造のハンマリング装置を用いてもよい。前述したように、上記の連結軸１３Ａ、１３Ｂの各々の一端部が貫通する対流部２の外殻壁に設けた貫通孔と連結軸１３Ａ、１３Ｂとの間には隙間が存在しているので、この隙間を封止するガスシール機構２０が設けられている。

【0026】

上記したように、本発明の実施形態の煙灰除去装置は、複数本の水管１０からなる水管群に連結する連結軸１３Ａ、１３Ｂと、これら連結軸１３Ａ、１３Ｂの各々を揺動可能に支持するヒンジ手段１７と、これら連結軸１３Ａ、１３Ｂの先端部に設けられた被打撃体１８と、この被打撃体１８を打撃する打撃手段１９と、これら連結軸１３Ａ、１３Ｂの一端部が貫通する外殻壁の貫通孔の隙間を封止するガスシール機構２０とによって構成される。次に、この本発明の実施形態の煙灰除去装置を構成するガスシール機構２０ついて詳細に説明する。

【0027】

３．ガスシール機構
本発明の実施形態の煙灰除去装置を構成するガスシール機構２０は、前述した連結軸１３Ａ、１３Ｂの先端部を取り囲むように、該先端部が貫通する廃熱ボイラーの対流部２の外殻壁の貫通孔の周縁部に設けられた円筒形状のケーシング部と、該ケーシング部の内壁面に沿って周方向に全周に亘って設けられた可撓性のシール部材と、該ケーシング部の内側に位置して該シール部材に全周に亘って摺接する筒状の摺接部と、該摺接部の内側に該連結軸の該先端部を結合させると共に該摺接部の内側を閉鎖する板状部材と、これらケーシング部と摺接部との間の隙間に該ケーシング部の先端部側から差し込まれることで、該ケーシング部の内壁面に全周に亘って設けられている突起部との間で該シール部材を挟み込んで押圧する押圧部とで構成される。

【0028】

図６を参照しながら具体的に説明すると、前述した複数本の水管１０に振動を伝える役割を担う連結軸１３Ａ、１３Ｂの各々の端部は、廃熱ボイラーの対流部２の外殻壁に設けた貫通孔２ａを貫いて外側に突出しており、この連結軸１３Ａ、１３Ｂの突出部分を取り囲むように該外殻壁の貫通孔２ａの周縁部に円筒形状のケーシング部２１が取り付けられている。ケーシング部２１は両端部にフランジが設けられており、貫通孔２ａ側に位置するフランジは全周に亘って対流部２の外殻壁に隅肉溶接されている。他方、貫通孔２ａとは反対側のフランジには、後述する押圧部のフランジとの締結用のボルトを挿通させる複数のボルト孔が周方向に均等な間隔をあけて設けられている。

【0029】

ケーシング部２１の内壁面には断面矩形の突起部２１ａが全周に亘って設けられており、この突起部２１ａの貫通孔２ａ側とは反対側の段差面にシール部材２２が当接している。シール部材２２のタイプ及び材質は、ケーシング部２１の内側の隙間から廃熱ボイラー内の排ガスが漏れるのを適切に封止することができるものであれば特に限定はないが、断面が略正方形のグランドパッキンが好ましく、カーボン繊維を編み組んで紐状にしたグランドパッキンがより好ましい。カーボン繊維で編み組んだグランドパッキンであれば、耐熱性や耐久性において優れているだけでなく、後述する摺接部２３の摺接面に対する摺動性にも優れているため、使用しているうちに打撃時の振動が早期に減衰する問題を抑制することができるからである。

【0030】

ケーシング部２１の内側に位置する摺接部２３は、ケーシング部２１と平面視相似形状の円筒形状を有しており、ケーシング部２１に同芯軸状に設けられている。これにより、摺接部２３の摺接面２３ａを全周に亘ってシール部材２２に摺接させることができる。この摺接部２３の中心軸方向の長さＬ_１は、前述したヒンジ手段１７によって揺動可能な連結軸１３Ａ、１３Ｂの軸方向の可動範囲よりも長くなっており、これにより連結軸１３Ａ、１３Ｂが揺動しても封止状態が維持される。

【0031】

上記の摺接部２３の内壁面には、連結軸１３Ａ、１３Ｂの先端部に周設された板状部材２４が全周に亘って溶接により接続されている。すなわち、板状部材２４を介して連結軸１３Ａ、１３Ｂの先端部が摺接部２３の内壁面に接続しており且つ板状部材２４は摺接部２３の内側を閉鎖する役割も担っている。板状部材２４が連結軸１３Ａ、１３Ｂの先端部に接続する具体的な位置については特に限定はないが、連結軸１３Ａ、１３Ｂの端面と、板状部材２４の貫通孔２ａ側とは反対側の表面とがほぼ同一レベル（ツライチ）であるのが好ましい。これにより、連結軸１３Ａ、１３Ｂの該端面に取り付けた被打撃体１８の支持部１８ｂの周囲にラジアル方向に突出するように設けた複数のリブを板状部材２４の該表面上に容易に固定することができる。なお、連結軸１３Ａ、１３Ｂの部材に角パイプに代えて丸パイプや丸棒を用いる場合は、板状部材２４に環状部材が用いられる。

【0032】

上記のケーシング部２１と摺接部２３との間の隙間に位置する押圧部２５は、ケーシング部２１と平面視相似形の円筒形状を有しており、ケーシング部２１に同芯軸状に差し込むことで、押圧部２５の先端部と上記したケーシング部２１の内壁面に設けた突起部２１ａの環状の段差面とによってシール部材２２が押圧される。この押圧部２５において上記のケーシング部２１内に差し込まれる先端部とは反対側の端部に、上記のケーシング部２１の貫通孔２ａ側とは反対側のフランジに結合するフランジが設けられている。

【0033】

すなわち、この押圧部２５のフランジには、上記のケーシング部２１のフランジに設けられているボルト孔に対応する位置にボルト孔が設けられており、これら対応するボルト孔同士対向させて締結用ボルトを挿通し、ナットで締め付けることによって、押圧部２５をケーシング部２１に固定することができる。このようにして押圧部２５をケーシング部２１に固定したとき、シール部材２２を押圧部２５の中心軸方向に適度に押圧できるように、押圧部２５の中心軸方向の長さＬ_２が定められている。

【0034】

上記構造のガスシール機構を取り付ける場合は、図７に示すように、先ず廃熱ボイラーの対流部２の外殻壁の貫通孔２ａから突出している連結軸１３Ａ、１３Ｂの端部を取り囲むように、貫通孔２ａの周縁部に溶接等によりケーシング部２１を固定し、このケーシング部２１の内側にグランドパッキンなどの可撓性のシール部材２２を装入し、ケーシング部２１の突起部２１ａにおいて貫通孔２ａ側とは反対側の段差面に当接させる。

【0035】

次に、ケーシング部２１の貫通孔２ａ側とは反対側から押圧部２５を差し込んでそのフランジとケーシング部２１のフランジとをボルト・ナットで締め付ける。これにより、押圧部２５の先端部の環状端面とケーシング部２１の突起部２１ａとによって、シール部材２２はケーシング部２１の中心軸方向に押し潰される。その結果、シール部材２２はその内径が縮径する方向に変形するので、連結軸１３Ａ、１３Ｂの先端部に予め周設しておいた板状部材２４の周縁部に位置する摺接部２３の摺接面２３ａに面接触し、ケーシング部２１と摺接部２３との間の隙間を封止することができる。

【0036】

なお、上記のシール部材２２の変形の程度は、ケーシング部２１のフランジと押圧部２５のフランジとの互いの締め付け量によって調節することができるので、例えばこれら両フランジの互いに対向するフランジ面間の距離をすき間ゲージなどで測定しながらボルト・ナットの締め付けの度合いを適宜調節することによって、シール部材２２を適度に摺接部２３の摺接面２３ａに密着させることができる。これにより、連結軸１３Ａ、１３Ｂの振動の継続を過度に阻害することなくケーシング部２１の内側の上記した隙間を良好に封止することが可能となる。

【0037】

上記の被打撃体１８は、そのヘッド部１８ａの先端に被打撃プレートを着脱可能に取り付けてもよい。例えば、図８に示すように被打撃体１８のヘッド部１８ａの先端に円板状の基板２６を溶接し、この基板２６に平面視同形状の円板状の被打撃プレート２７を基板２６に重ね合わせて、それらの周縁部に予め設けておいたボルト孔にボルトを挿通してナットで固定するのが好ましい。エアーノッカーなどの打撃手段１９によって直接打撃される被打撃体１８の先端部は、早期に変形や破損が生じやすく、打撃によるダスト除去の効果が不安定になる問題が生ずることがあったが、上記のように被打撃体１８の先端部に被打撃プレート２７を設けることで、この被打撃プレート２７に変形や破損が生じた場合は容易に交換できるので、打撃によるダスト除去の効果を安定化させることができる。

【0038】

以上説明したように、本発明の実施形態のガスシール機構及びこれを具備する煙灰除去装置は、廃熱ボイラーの外殻壁に設けた貫通孔を伸縮継手を用いることなく封止することができるので、長期間に亘って安定的に廃熱ボイラーを運転することが可能になる。すなわち、廃熱ボイラーに採用されている従来の煙灰除去装置は、図９に示すように、上記の貫通孔２ａの封止のために伸縮継手３０が用いられていたが、長期的に振動による繰り返しの負荷がかかると伸縮継手３０の弾性変形部分であるベローズ部３１が金属疲労によって徐々に固くなり、その結果、打撃手段１９による連結軸１３Ａ、１３Ｂの軸方向の振動に該ベローズ部３１の弾性変形を追随させることが困難になり、最終的にベローズ部３１に亀裂が生じることがあった。更に、ベローズ部３１が金属疲労により固くなると、該振動をベローズ部３１自体によって強制的に減衰させてしまうことがあった。

【0039】

これに対して、本発明の煙灰除去装置は、グランドパッキンに代表されるシール部材を用いて廃熱ボイラーの外殻壁に設けた貫通孔を封止するため、金属疲労による亀裂が生じる部位を有していない。また、長期間使用しても振動を強制的に減衰させる金属疲労などの現象が生じにくいので、エアーノッカーなどの打撃手段によって付与される連結軸の軸方向の振動をできるだけ減衰させることなく継続することができるので、水管に付着したダストを効果的に除去することができる。このように、本発明の実施形態の煙灰除去装置を用いることで、廃熱ボイラー内に配設した複数の水管に対して長期に亘って安定的かつ効率的に振動を伝達することができる。

【0040】

以上、実施形態に基づいて本発明のガスシール機構及びこれを具備する煙灰除去装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変形例や代替例を含むことができる。例えば、ケーシング部、その内側に位置する摺接部、及びこれらケーシング部と摺接部との間の隙間に差し込まれる押圧部は、円筒形状に限定されるものではなく角筒形状であってもよい。すなわち、本発明の権利範囲は特許請求の範囲及びその均等の範囲に及ぶものである。

【符号の説明】

【0041】

１ 輻射部
２ 対流部
２ａ 貫通孔
３ 煙灰排出装置
１０ 水管
１１ 入口ヘッダー
１２ 出口ヘッダー
１３Ａ 右側の連結軸
１３Ｂ 左側の連結軸
１４ 矩形板状片
１５ 突出片
１６ 吊りビーム
１７ ヒンジ手段
１７ａ ナット
１７ｂ 吊りロッド
１７ｃ 短冊状部材
１７ｄ ピン
１８ 被打撃体
１８ａ ヘッド部
１８ｂ 支持部
１８ｃ 弾性体
１９ 打撃手段
２０ ガスシール機構
２１ ケーシング部
２１ａ 突起部
２２ シール部材
２３ 摺接部
２３ａ 摺接面
２４ 板状部材
２５ 押圧部
２６ 基板
２７ 被打撃プレート
３０ 伸縮継手
３１ ベローズ部
Ｃ 転炉

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】