スートブロワとは?ボイラーの煤吹きの役割と構造・種類・注意点

ボイラー側壁に取り付けられた長抜差型スートブロワ

スートブロワとは、ボイラーの伝熱管に付いた煤(すす)や灰を、蒸気や圧縮空気を吹き付けて取り除く装置で、この作業を「煤吹き(スートブロー)」と呼びます。煤吹きがうまくいかないと、熱が水や蒸気に伝わりにくくなり、燃料が余分に要るうえ、水管や過熱管の寿命も縮みます。

この記事では、スートブロワの役割と構造・仕組み、方式の違い、運転時の注意点を整理します。

目次

スートブロワとは?

スートブロワは、煤吹きという定期的なメンテナンスを自動で行う装置で、英語の soot(煤)と blower(吹く機械)を合わせた名前です。

ボイラーの蒸発管や過熱器、エコノマイザー(節炭器)は、燃焼ガスの熱を受け取る熱交換器で、その伝熱面には、燃料から出た煤や灰が少しずつ付着します。

付着物は熱を通しにくい層になり、放っておくと伝熱効率が下がり、燃焼熱が水や蒸気に伝わらないまま排ガスとして捨てられます。灰が管のすき間をふさぐと、残った通り道をガスが速く流れ、その結果、灰を含んだガスが水管を削って、減肉(管が薄くなること)が進みます。

定期的な煤吹きは、ボイラー効率を高く保ち、ボイラーの寿命を延ばすために欠かせません。

図1:ボイラーのどこにスートブロワが付くか

燃焼ガスの流れに沿って、温度に合った方式を使い分けます。

火炉(燃焼室)の壁最も温度が高い場所。壁の水管に付いた灰を落とす → 短抜差型
燃焼ガス
過熱器・再熱器高温のガスが管群を通る。炉の幅いっぱいを吹く → 長抜差型
燃焼ガス
蒸発管群・エコノマイザーガス温度が下がった管群 → 定置回転型・定置固定型
燃焼ガス
空気予熱器煙突に近い最後の熱交換器 → 往復動型など

※方式は代表例です。組み合わせはボイラーの形式や燃料によって変わり、ごみ焼却発電のボイラーでは蒸気を使わない圧力波式を使う例もあります。

スートブロワの構造と仕組み

代表的なスートブロワは、次の部品でできています。

  • ランスチューブ(噴射管):炉の中に差し込まれ、先端や側面にノズルの穴がある管
  • ヘッドバルブ:蒸気や空気を通したり止めたりする弁
  • 駆動部:電動機とギヤで、管を回転させたり前後に動かしたりする
  • 制御装置:どのブロワをどの順番で動かすかを決める

噴射する媒体は、ボイラー自身がつくった蒸気を減圧して使うのが一般的で、圧縮空気を使うものもあります。長抜差型では、ランスチューブが回転しながら炉の中へ出入りし、決まった位置でヘッドバルブが開いて噴射します。

三菱重工機械システムの製品では、前進と後退で噴射の経路が変わり、伝熱面をむらなく吹けるようにしています。大型ボイラーでは、煤吹きを1日に数回程度行うのが一般的ですが、回数は燃料や汚れ方によって変わります。

オペレーターが指令を出すだけで、ドレン切りや暖気から噴射まで、シーケンス制御で順に動きます。

図2:1回の煤吹きの流れ(蒸気式の例)

噴射の前に配管を温め、水を抜くのがポイントです。

01起動運転員の指令や時刻設定で、制御装置が煤吹きを始める
02ドレン切り・暖管配管にたまった水を抜き、蒸気で管を温める
03前進・噴射ランスが回転しながら炉内へ進み、ノズルから蒸気を噴く
04後退・停止噴射を止めてランスを炉外へ戻す。次のブロワへ
05順番に繰り返す火炉側から煙突側へ、ガスの流れに沿って順に吹く
06効果の確認排ガス温度や通風損失の下がり方を見る

※ドレン混じりの蒸気を噴くと、水滴が管を削るエロージョンの原因になります。吹く順番や回数はボイラーごとの運転要領で決まります。

スートブロワの方式

設置場所のガス温度と、吹きたい範囲の広さで方式が決まります。長抜差型から定置固定型までは噴射管の動き方による分け方ですが、圧力波式だけは噴射管を使わず、衝撃波で落とすという清掃の原理が違います。

図3:スートブロワの方式の比較

高温部ほど管を炉外へ逃がす方式、低温部ほど常に炉内に置く方式になります。

噴射管の動き
主な設置場所・特徴
長抜差型
回転しながら長いストロークで前後
過熱器など高温部。使わないときは炉外へ抜く
短抜差型
短く前進し、止まって回転
火炉の壁。壁の水管に付いた灰を落とす
定置回転型
炉内に置いたまま回転
蒸発管群・エコノマイザーなど温度の低い所。噴射管は常に炉内
往復動型
T字の管を回さずに前後
空気予熱器など
定置固定型
動かない
狭い範囲をピンポイントで吹く
圧力波式
噴射管を使わず、衝撃波で落とす
燃料ガスの燃焼で圧力波を出す。蒸気を使わない。ごみ焼却発電のボイラーなど

長抜差型

長抜差型スートブロワの動き(噴射管が回転しながら前後に動く)

長抜差型は、噴射管が回転しながら前後に動いて吹き付ける方式で、ロングレトラクタブルとも呼ばれ、過熱器などの高温の場所に多く使われます。高温の炉内に置きっぱなしにすると管が傷むため、使わないときは炉外へ抜けるようになっています。

ボイラーの幅方向に端から端まで往復するので、大型ボイラーでは側面に大きく突き出して据え付けます。三菱重工機械システムの製品では、標準型で移動距離13,000mmまでの型式があり、超大型は21,000mmまで対応しています。

過熱器まわりは蒸気もガスも高温なので、噴射管にはその温度に耐える材質を使い、動く向きによって左右に振れるスイング式長抜差型もあります。

短抜差型(ウォールブロワ)

短抜差型は、火炉(燃焼室)の壁の水管を吹くための方式で、ウォールブロワやウォールデスラッガとも呼ばれます。噴射管を壁の近くまで短く差し込み、止まった位置で回転しながら噴射してから炉外へ戻ります。

噴射の位置が壁に近すぎると管を傷め、遠すぎると灰が落ちないため、噴射開始位置と角度を細かく調整できるようになっています。

定置回転型

定置回転型スートブロワの動き(固定位置で噴射管が回転する)

定置回転型は、熱交換器の中に差し込んだ噴射管を回転させて吹き付ける方式で、ボイラーの水管やエコノマイザーに使われます。長抜差型と違い、抜き差しせずに決まった位置で回転し、噴射管が常に炉内にあるため、長抜差型よりガス温度の低い場所で使います。

往復動型

往復動型スートブロワの動き(T字の噴射管が前後に動く)

往復動型は、T字の噴射管を前後に動かしながら蒸気を噴く方式で、主に空気予熱器などで使われます。管は回転させず、運動場の砂をならすトンボのような動きで煤を吹き飛ばします。

定置固定型

定置固定型スートブロワ(固定した管から決まった方向に噴射)

定置固定型は最もシンプルな方式で、固定したパイプから決まった位置へ蒸気を噴きます。吹ける範囲が限られるため、狭い範囲をピンポイントで吹きたいときに使います。

圧力波式

蒸気を使わない方式として、圧力波式もあり、ごみ焼却発電のボイラーなどで使われています。圧力波式は、燃料ガスを点火して燃焼(爆発)させ、その衝撃波で伝熱面のダストを落とす仕組みです。

蒸気式に比べ、発電に使える蒸気を消費せず、ドレンアタックによる設備の傷みも避けられます。JFEエンジニアリングが仕組みの分かる動画を公開しています。

⇒ JFEボイラークリーニングシステム(圧力波方式・水噴射方式)(外部リンク)

スートブロワの注意点

運転時の注意点は次の3つです。

  1. ボイラー負荷が最大に近いときに行う
  2. 使う蒸気はドレン抜きをして、まんべんなく吹き付ける
  3. 煤吹きの後は効果を確認する

まず、高い温度・圧力で吹き飛ばすほうが汚れは取れやすくなるため、できるだけ負荷が高いときに実施します。ボイラー内部の温度が低いときや消炎中は、煤や灰が冷えて固まり、なかなか取れません。

次に、蒸気に復水(ドレン)が混じっていたり、1か所に吹き付け続けたりすると、エロージョン(ドレンアタック)が起きて管が削られ、進むと配管の穴あきにつながります。

最後に、効果は通風の圧力損失(通風損失)や煙道のガス温度を測って確かめます。汚れているほど通風損失が増え、排ガス温度が上がるので、煤吹きの前後で下がったかを見ます。

図4:3つの注意点と、守らないと起きること

どれも「汚れが取れない」か「管を傷める」のどちらかにつながります。

① 高負荷のときに吹く低負荷や消炎中は灰が冷えて固まり、吹いても落ちにくい
② ドレンを抜いて分散して吹く水混じりの蒸気や一点吹きは、エロージョンで管を薄くする
③ 前後で効果を確かめる排ガス温度と通風損失が下がらなければ、ノズルや動作を点検

効果が落ちてきたら、ノズルの詰まりやランスの曲がり、ヘッドバルブの漏れを疑います。機器の状態を数値で追う考え方は、TBMとCBM(時間基準保全と状態基準保全)の使い分けとも重なります。

スートブロワのよくある質問

スートブロワとスートブローの違いは?

スートブロワ(スートブロア、スーツブロワとも書く)は装置の名前で、スートブローは煤を吹き飛ばす作業の名前です。

煤吹きの頻度はどう決める?

ボイラーごとの運転要領で、時刻や回数を決めておくのが基本です。運転中に排ガス温度や通風損失がいつもより上がってきたら、回数や吹く場所を見直します。

スートブロワが止まるとどうなる?

すぐにボイラーが止まるわけではありませんが、伝熱面の汚れが進んで排ガス温度が上がり、燃料が余分にかかります。

長抜差型の噴射管が炉内で曲がったり折れたりすると、抜けなくなった管が高温にさらされます。メーカーも、ボイラーの緊急停止につながるおそれがある部品として挙げています。

スートブロワの点検はいつ行う?

運転中は、動作時間や噴射圧力、蒸気漏れを日常点検で確かめます。噴射管やノズル、炉内の管の減肉は、ボイラーを止める定修(定期修理)のときに開放して点検するのが一般的です。

まとめ

この記事のまとめ
  • スートブロワは、伝熱面にたまった煤や灰を蒸気や圧縮空気で吹き飛ばす装置
  • 噴射管・ヘッドバルブ・駆動部でできており、シーケンス制御で自動で動く
  • 長抜差型・短抜差型・定置回転型・往復動型・定置固定型・圧力波式などがある
  • 高負荷で吹く、ドレンを抜く、効果を確かめるの3点が運転の注意点
  • 煤吹きでボイラー効率が上がり、省エネと管の長寿命化につながる

ボイラー効率を高く保つことは、燃料の削減とエネルギー原単位の改善に直結します。省エネの進め方全体は工場の省エネとエネルギー管理の基本で整理しています。ボイラーそのものの仕組みは、ボイラーとは何かを解説した記事もあわせてご覧ください。

出典

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プラント機器メーカーとプラントメーカーで約10年、設備の提案・設計・試運転に携わったのち、Webマーケターに転身。現在はBtoB製造業専門のWebコンサルタントとして、メーカーの情報発信を支援しています。エネルギー管理士/第三種電気主任技術者。工業技術ブログを2017年から運営(500本以上執筆)、YouTube登録者約2万人、Xフォロワー約1万人。

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