(57)【要約】【課題】ミスト中の固形分堆積による伝熱性の阻害が起こりにくく、耐食性の高い熱交換器の伝熱管を低コストで提供すること。【解決手段】排ガス脱硫装置の排ガス流れ後流側に設置され、排ガスと熱交換して当該排ガスを昇温させるための熱交換器の伝熱管であって、当該伝熱管をなす鋼材の表面に耐食性の高い酸化物層の形成を促進する成分を含んだ塗料を塗布してなる塗膜を有することを特徴とする。例えば、前記塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、並びに、金属硫酸塩を含み、前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、前記金属硫酸塩は、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、硫酸コバルト、硫酸亜鉛、硫酸スズ及び硫酸クロムからなる群より選択される少なくとも一種を含有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス脱硫装置の排ガス流れ後流側に設置され、排ガスと熱交換して当該排ガスを昇温させるための熱交換器の伝熱管であって、
当該伝熱管をなす鋼材の表面に耐食性の高い酸化物層の形成を促進する成分を含んだ塗料を塗布してなる塗膜を有することを特徴とする熱交換器の伝熱管。
【請求項２】
請求項１に記載の熱交換器の伝熱管において、
前記塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、並びに、金属硫酸塩を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記金属硫酸塩は、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、硫酸コバルト、硫酸亜鉛、硫酸スズ及び硫酸クロムからなる群より選択される少なくとも一種を含有することを特徴とする熱交換器の伝熱管。
【請求項３】
請求項１に記載の熱交換器の伝熱管において、
前記塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、並びに、金属硫酸塩を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの含有量の合計は、前記塗膜の全量を基準として、３０．０質量％以下であることを特徴とする熱交換器の伝熱管。
【請求項４】
請求項１に記載の熱交換器の伝熱管において、
前記塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、金属硫酸塩、並びに、リン酸を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記リン酸の含有量は、前記塗膜の全量を基準として、１０．０質量％以下であることを特徴とする熱交換器の伝熱管。
【請求項５】
請求項１に記載の熱交換器の伝熱管において、
前記塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、金属硫酸塩、並びに、アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記金属粉の含有量は、前記塗膜の全量を基準として、８０．０質量％以下であることを特徴とする熱交換器の伝熱管。
【請求項６】
排ガスと熱交換するための熱交換器のフィン付き伝熱管であって、
当該フィン付き伝熱管をなす鋼材の表面に耐食性の高い酸化物層の形成を促進する成分を含んだ塗料を塗布してなる第一の塗膜と、
前記第一の塗膜の上層に合成樹脂塗料による第二の塗膜が形成されていること
を特徴とする熱交換器のフィン付き伝熱管。
【請求項７】
請求項６に記載の熱交換器のフィン付き伝熱管において、
前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、並びに、金属硫酸塩を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記金属硫酸塩は、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、硫酸コバルト、硫酸亜鉛、硫酸スズ及び硫酸クロムからなる群より選択される少なくとも一種を含有することを特徴とする熱交換器のフィン付き伝熱管。
【請求項８】
請求項６に記載の熱交換器のフィン付き伝熱管において、
前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、並びに、金属硫酸塩を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの含有量の合計は、前記第一の塗膜の全量を基準として、３０．０質量％以下であることを特徴とする熱交換器のフィン付き伝熱管。
【請求項９】
請求項６に記載の熱交換器のフィン付き伝熱管において、
前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、金属硫酸塩、並びに、リン酸を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記リン酸の含有量は、前記第一の塗膜の全量を基準として、１０．０質量％以下であることを特徴とする熱交換器のフィン付き伝熱管。
【請求項１０】
請求項６に記載の熱交換器のフィン付き伝熱管において、
前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、金属硫酸塩、並びに、アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記金属粉の含有量は、前記第一の塗膜の全量を基準として、８０．０質量％以下であることを特徴とする熱交換器のフィン付き伝熱管。
【請求項１１】
排ガス脱硫装置の排ガス流れ後流側に設置され、排ガスと熱交換して当該排ガスを昇温させるための熱交換器であって、
請求項１〜５の何れか１項に記載の伝熱管を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項１２】
排ガスと熱交換するための熱交換器であって、
請求項６〜１０の何れか１項に記載のフィン付き伝熱管を備えたことを特徴とする熱交換器。
【請求項１３】
腐食性ミストを含む排ガスと熱媒との間で熱交換する熱交換器であって、
前記排ガスの流れの上流側に設けられ、裸管から成ると共に内部に前記熱媒が流れる第一の伝熱管を複数束ねた第一のチューブバンドルと、
前記第一のチューブバンドルより前記排ガスの流れの下流側に設けられ、フィンチューブから成ると共に内部に前記熱媒が流れる第二の伝熱管を複数束ねた第二のチューブバンドルと、を備え、
前記第一の伝熱管には、その表面に耐食性の高い酸化物層の形成を促進する成分を含んだ塗料を塗布してなる第一の塗膜が形成され、
前記第二の伝熱管には、その表面に前記第一の塗膜が形成されると共に、前記第一の塗膜の上層に合成樹脂塗料による第二の塗膜が形成されていることを特徴とする熱交換器。
【請求項１４】
請求項１３に記載の熱交換器において、
前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、並びに、金属硫酸塩を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記金属硫酸塩は、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、硫酸コバルト、硫酸亜鉛、硫酸スズ及び硫酸クロムからなる群より選択される少なくとも一種を含有することを特徴とする熱交換器。
【請求項１５】
請求項１３に記載の熱交換器において、
前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、並びに、金属硫酸塩、を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの含有量の合計は、前記第一の塗膜の全固形分を基準として、３０．０質量％以下であることを特徴とする熱交換器。
【請求項１６】
請求項１３に記載の熱交換器において、
前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、金属硫酸塩、並びに、リン酸を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記リン酸の含有量は、前記第一の塗膜の全固形分を基準として、１０．０質量％以下であることを特徴とする熱交換器。
【請求項１７】
請求項１３に記載の熱交換器において、
前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、金属硫酸塩、並びに、アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉を含み、
前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、
前記金属粉の含有量は、前記第一の塗膜の全固形分を基準として、８０．０質量％以下であることを特徴とする熱交換器。
【請求項１８】
ボイラからの排ガスを処理する排煙処理システムであって、請求項１１〜１７の何れか１項に記載の熱交換器を備えたことを特徴とする排煙処理システム。
【請求項１９】
排ガス脱硫装置の排ガス流れ後流側に設置され、排ガスと熱交換して当該排ガスを昇温するためのフィン付き伝熱管の製造方法であって、
当該フィン付き伝熱管をなす鋼材の表面に耐食性の高い酸化物層の形成を促進する成分を含んだ塗料を塗布して第一の塗膜を形成する第一の工程と、
前記第一の塗膜の下層に前記耐食性の高い酸化物層を形成させる第二の工程と、
前記第二の工程の後、前記第一の塗膜の上層に合成樹脂塗料による第二の塗膜を形成する第三の工程と、を有することを特徴とするフィン付き伝熱管の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食環境下で使用される熱交換器の伝熱管、熱交換器のフィン付き伝熱管、熱交換器、排煙処理システム、及びフィン付き伝熱管の製造方法に関し、特に硫酸ミスト、固形分及び塩化物等を含んだ排ガスに曝される環境下において好適な技術である。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所等で使用されるボイラからの排ガス（排煙）を処理するシステムでは、例えば特許文献１に示すように、ガスガス熱交換器（ＧＧＨ：Ｇａｓ  Ｇａｓ  Ｈｅａｔｅｒ）が用いられている。湿式脱硫装置から硫酸ミストと石膏等の固形分や塩化物等を含んだ排ガスがガスガス熱交換器の一部であるＧＧＨ再加熱器に流入するため、ＧＧＨ再加熱器の内部は常に腐食環境に曝される。高い耐食性が求められるため、伝熱管の材料にはステンレス鋼や耐硫酸鋼材が用いられるのが一般的である。
【０００３】
ここで、ＧＧＨ再加熱器の伝熱管には十分な伝熱面積を確保して全体として設備をコンパクト化するため、フィンチューブを用いるが、上述した腐食環境下でフィン及び管材料の腐食損傷や錆層形成に伴う伝熱性の阻害が進行するのを防ぐことが重要である。
【０００４】
このため、以下のようないくつかの対策が考えられ、適宜選択されている。
（１）排ガス流れの最も上流側に、裸管から成る伝熱管を設け、これに硫酸ミストを積極的に衝突させて、蒸発させる。これにより、硫酸ミストが下流側に設けられたフィンチューブに到達するのを回避する。
【０００５】
（２）排ガス流れの最も上流側に設置される伝熱管の内部流体（以下、「熱媒」という）の温度を高く設定して、硫酸ミストの蒸発を促進する。例えば、熱媒の流通経路を以下のように設定する。ＧＧＨ熱回収器で高温となった熱媒をまず、ＧＧＨ再加熱器の排ガス流れの最も上流側に設置される伝熱管に導き、効率的に硫酸ミストの蒸発を促進する。次いで、熱媒をＧＧＨ再加熱器の排ガス流れの最も下流側に設置される伝熱管に導き、排ガス流れと熱媒の流れが互いに対向流となるように順次排ガス流れ上流側の伝熱管へと熱媒が流れるように流路を形成する。これにより、排ガスを効率的に昇温する。
【０００６】
（３）脱硫装置の出口部からＧＧＨ再加熱器に至る排ガス流路上に設けられるミストエリミネータを多段にして後流側へのミスト飛散量を低減する。但し、本対策は、排ガスの圧力損失が多大となる課題がある。
【０００７】
上記（１）、（２）の対策を組合せ、ＧＧＨ熱回収器で高温となった熱媒をまず、ＧＧＨ再加熱器の排ガス流れの最も上流側に設置される裸管からなる伝熱管群に導き、後流側に設置されるフィンチューブからなる伝熱管群においては、排ガス流れと熱媒の流れが互いに対向流となるように順次排ガス流れ上流側の伝熱管へと熱媒が流れるように流路を形成しても良い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１８／１３９６６９号
【特許文献２】特願２０１７−１９６２９１
【特許文献３】ＰＣＴ／ＪＰ２０１８／００２３４４
【特許文献４】特許第５６８１３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の対策例により、フィン及び管材料の腐食損傷や錆層形成に伴う伝熱性の阻害が進行するのを防ぐ効果がある程度期待できるが、現実のプラントでは、長期間にわたる材料腐食のリスクに備え、特に腐食環境が厳しい上流側の伝熱管群にステンレス鋼、下流側の伝熱管群に耐硫酸鋼材を適用するというような材料の選択がされ、伝熱管のコストがかさむ場合がある。
【００１０】
また、硫酸ミストには、脱硫装置で生成した石膏等の固形分も含まれており、ミストの蒸発により固形分が濃縮、伝熱管の表面に析出・堆積したものが成長・固着して伝熱性が阻害されるという課題があった。この課題は、形状的に固形分が堆積しやすいフィンチューブにおいてフィンの目詰まりに至り、顕著となりやすい。
【００１１】
そこで、本発明は、ミスト中の固形分堆積による伝熱性の阻害が起こりにくく、耐食性の高い熱交換器の伝熱管、熱交換器のフィン付き伝熱管、熱交換器、排煙処理システム、及びフィン付き伝熱管の製造方法を低コストで提供することを目的とする。
【００１２】
なお、本願の出願人らは、高い耐食性を実現した鋼材用反応性塗料の発明を特許文献２及び特許文献３にて出願中であり、本発明は、この鋼材用反応性塗料を一例とする、下地鋼材と塗膜との界面近傍に耐食性の高い酸化物層を早期に形成する鋼材用反応性塗料を熱交換器の伝熱管に適用して完成させたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の一態様は、排ガス脱硫装置の排ガス流れ後流側に設置され、排ガスと熱交換して当該排ガスを昇温させるための熱交換器の伝熱管であって、当該伝熱管をなす鋼材の表面に耐食性の高い酸化物層の形成を促進する成分を含んだ塗料を塗布してなる塗膜を有することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の一態様は、排ガスと熱交換するための熱交換器のフィン付き伝熱管であって、当該フィン付き伝熱管をなす鋼材の表面に耐食性の高い酸化物層の形成を促進する成分を含んだ塗料を塗布してなる第一の塗膜と、前記第一の塗膜の上層に合成樹脂塗料による第二の塗膜が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の一態様は、上記した伝熱管またはフィン付き伝熱管を備えた熱交換器である。
【００１６】
また、本発明の一態様は、腐食性ミストを含む排ガスと熱媒との間で熱交換する熱交換器であって、前記排ガスの流れの上流側に設けられ、裸管から成ると共に内部に前記熱媒が流れる第一の伝熱管を複数束ねた第一のチューブバンドルと、前記第一のチューブバンドルより前記排ガスの流れの下流側に設けられ、フィンチューブから成ると共に内部に前記熱媒が流れる第二の伝熱管を複数束ねた第二のチューブバンドルと、を備え、前記第一の伝熱管には、その表面に耐食性の高い酸化物層の形成を促進する成分を含んだ塗料を塗布してなる第一の塗膜が形成され、前記第二の伝熱管には、その表面に前記第一の塗膜が形成されると共に、前記第一の塗膜の上層に合成樹脂塗料による第二の塗膜が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、本発明の一態様は、上記した熱交換器を備えた排煙処理システムである。
【００１８】
また、本発明の一態様は、排ガス脱硫装置の排ガス流れ後流側に設置され、排ガスと熱交換して当該排ガスを昇温するためのフィン付き伝熱管の製造方法であって、当該フィン付き伝熱管をなす鋼材の表面に耐食性の高い酸化物層の形成を促進する成分を含んだ塗料を塗布して第一の塗膜を形成する第一の工程と、前記第一の塗膜の下層に前記耐食性の高い酸化物層を形成させる第二の工程と、前記第二の工程の後、前記第一の塗膜の上層に合成樹脂塗料による第二の塗膜を形成する第三の工程と、を有することを特徴とする。
【００１９】
ここで、上記した本発明の各態様において、上記塗膜／上記第一の塗膜として好ましい構成は以下の通りである。
【００２０】
前記塗膜／前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、並びに、金属硫酸塩を含み、前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、前記金属硫酸塩は、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、硫酸コバルト、硫酸亜鉛、硫酸スズ及び硫酸クロムからなる群より選択される少なくとも一種を含有する。
【００２１】
また、前記塗膜／前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、並びに、金属硫酸塩を含み、前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、前記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの含有量の合計は、前記塗膜／前記第一の塗膜の全量を基準として、３０．０質量％以下である。
【００２２】
また、前記塗膜／前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、金属硫酸塩、並びに、リン酸を含み、前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、前記リン酸の含有量は、前記塗膜／前記第一の塗膜の全量を基準として、１０．０質量％以下である。
【００２３】
また、前記塗膜／前記第一の塗膜は、酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、金属硫酸塩、並びに、アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉を含み、前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、前記金属粉の含有量は、前記塗膜／前記第一の塗膜の全量を基準として、８０．０質量％以下である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ミスト中の固形分堆積による伝熱性の阻害が起こりにくく、耐食性の高い熱交換器の伝熱管、熱交換器のフィン付き伝熱管、熱交換器、排煙処理システム、及びフィン付き伝熱管の製造方法を低コストで提供することができる。なお、上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の熱交換器を含む排煙処理システムの説明図である。
【図２】ガスガス熱交換器（ＧＧＨ）の流体系統図である。
【図３】ＧＧＨ再加熱器８の内部構成を示す斜視図である。
【図４】ＧＧＨ再加熱器８の内部構成を示す側面図である。
【図５】ＧＧＨ再加熱器８の各チューブバンドルの塗膜を説明した図である。
【図６Ａ】伝熱管２１の塗膜の断面を模式的に示した図である。
【図６Ｂ】伝熱管２２の塗膜の断面を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２７】
図１は本発明の熱交換器を含む排煙処理システムの説明図である。図１に示す排煙処理システムでは、ボイラ１からの排ガスが脱硝装置２に導入され、排ガス中の窒素酸化物が除去された後、空気予熱器（Ａ／Ｈ；Air preHeaterの略）３においてボイラ１への燃焼用空気と熱交換される。次に、排ガスは、ガスガス熱交換器（ＧＧＨ）の一部としてのＧＧＨ熱回収器４に導入されて熱交換（熱回収）が行われる。
【００２８】
ＧＧＨ熱回収器４を通過してガス温度が低下した排ガスは、ガス中の煤塵の電気抵抗値が低下した状態で電気集塵装置（ＥＰ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ  Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｏｒ）５に導入され、排ガス中の煤塵の大半が除去される。その後、排ガスはファン６により昇圧されて、湿式排煙脱硫装置（ＦＧＤ：Ｆｌｕｅ  Ｇａｓ  Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ）７に導入され、気液接触により排ガス中の硫黄酸化物及び煤塵の一部が除去される。湿式排煙脱硫装置（以下、「脱硫装置」という）７において、飽和ガス温度まで冷却された排ガスは、ＧＧＨ熱回収器４で回収された熱を利用して、ガスガス熱交換器の一部としてのＧＧＨ再加熱器８により昇温（熱交換、再加熱）される。ＧＧＨ再加熱器８を通過した排ガスは煙突９より排出される。
【００２９】
図２はガスガス熱交換器（ＧＧＨ）の流体系統図、図３はＧＧＨ再加熱器８の内部構成を示す斜視図、図４はＧＧＨ再加熱器８の内部構成を示す側面図である。図２に示すように、本実施形態に係る排煙処理システムでは、ＧＧＨ熱回収器４の伝熱管２０とＧＧＨ再加熱器８の伝熱管２１，２２とが連絡配管１３で繋がれている。連絡配管１３は、ＧＧＨ熱回収器４からＧＧＨ再加熱器８への熱媒の流路である第一の連絡配管１３−１とＧＧＨ再加熱器８からＧＧＨ熱回収器４への熱媒の流路である第二の連絡配管１３−２とを有する。第二の連絡配管１３−２には熱媒循環ポンプ１４が設けられ、熱媒循環ポンプ１４により熱媒（純水）を循環させる系統となっている。この熱媒循環系統には、系内の熱媒の膨張を吸収する目的で熱媒タンク１５が設けられている。
【００３０】
さらに、ボイラ１等の様々な条件下でも安定した運用が可能なように、熱媒温度を制御（熱媒の温度が一定値以上となるように制御）する目的で熱媒ヒータ１６が第一の連絡配管１３−１に設置されている。熱媒ヒータ１６では、系内で熱媒温度が最も低くなるＧＧＨ熱回収器４の入口温度計（図示せず）の信号に応じ、ＧＧＨ熱媒ヒータ蒸気量調整弁３０の開度調整をして蒸気が供給される。熱媒ヒータ１６で発生する蒸気ドレンは熱媒ヒータドレンタンク１７に回収され、その後、ボイラ側タンク（図示せず）に搬送される。
【００３１】
本実施形態において、ＧＧＨ熱回収器４は、排ガスの流れる方向に対して、複数の伝熱管２０を束ねた集合体であるチューブバンドル１０１〜１０３が上流、中流、下流に並んで３列配置されている。また、図３，４を併せて参照して、ＧＧＨ再加熱器８も同様に、複数の伝熱管２１，２２を束ねたチューブバンドル１１１〜１１３が排ガスの流れ方向に対して上流から下流にかけて３列に配置されている。なお、図示しないが、ＧＧＨ熱回収器４及びＧＧＨ再加熱器８は、何れも上流、中流、下流の各列に、上下方向に３段のチューブバンドルが積み重ねられている。
【００３２】
また、図２に示すように、各チューブバンドル間は、接続配管３５により外部で接続されており、熱媒が移動可能に構成されている。なお、本実施形態では、ＧＧＨ熱回収器４では、下流のチューブバンドル１０３、中流のチューブバンドル１０２、上流のチューブバンドル１０１の順に熱媒が流れるように構成されている。すなわち、熱交換効率を考慮して、熱媒の流れは排ガスの流れに対して対向流にしてある。
【００３３】
一方、ＧＧＨ再加熱器８では、熱媒は、上流のチューブバンドル１１１、下流のチューブバンドル１１３、中流のチューブバンドル１１２の順に流れるように、接続配管３５が接続されている。上流のチューブバンドル１１１に熱媒が最初に導入されることで、上流のチューブバンドル１１１には、熱媒が最も熱い状態で流れ、脱硫装置７からのミストが速やかに蒸発し易い。そして、熱媒が下流のチューブバンドル１１３、中流のチューブバンドル１１２の順に流れることで、熱媒の温度は、中流＜下流となる。熱媒の温度が中流＞下流の場合、高温の中流で排ガスが温められた後に、低温の下流を通過することとなり、排ガスが下流で温まりにくく、熱交換の効率が低い。これに対して、本実施形態のように熱媒の温度が中流＜下流の場合、排ガス路を通過する排ガスが、中流、下流の順で温められ、熱交換の効率が向上する。
【００３４】
ここで、ＧＧＨ熱回収器４では、チューブバンドル１０１，１０２，１０３の各伝熱管２０は、ひだ状のフィンが多数設けられたフィンチューブにより構成されている。フィンチューブを使用することで、フィンが設けられていないチューブ、いわゆる、裸管を使用する場合に比べて、排ガスとの接触表面積が大きくなり、熱交換の効率が向上する。
【００３５】
一方、ＧＧＨ再加熱器８では、上流のチューブバンドル（第一のチューブバンドル）１１１の伝熱管（第一の伝熱管）２１が裸管で構成され、中流のチューブバンドル（第二のチューブバンドル）１１２及び下流のチューブバンドル（第二のチューブバンドル）１１３の伝熱管（第二の伝熱管、フィン付き伝熱管）２２はひだ状のフィン２２ａ（図６Ｂ参照）が多数設けられたフィンチューブで構成されている。上流のチューブバンドル１１１の伝熱管２１をフィンチューブで構成すると、脱硫装置７からのミストが付着して腐食しやすくなるが、本実施形態では、上流のチューブバンドル１１１の伝熱管２１が裸管で構成されているため、フィンチューブを採用する場合に比べて、腐食しにくくなっている。なお、本実施形態では、伝熱管２１，２２は、フェライト系ステンレス鋼（例えば、ＪＩＳ  ＳＵＳ４３０）や耐硫酸腐食鋼が用いられる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、ＧＧＨ再加熱器８のチューブバンドル１１１，１１２，１１３の伝熱管２１，２２に鋼材用反応性塗料による塗膜を形成した点に特徴がある。ここで、鋼材用反応性塗料とは、鋼材上に塗料の被膜を形成すると、被膜形成後の鋼材の腐食反応に伴い、被膜と鋼材との界面近傍に耐食性を有する酸化物層を早期に形成（促進）し、当該酸化物層によって鋼材の耐食性を高めることのできる塗料のことを指す。以下、この特徴について図５を参照して具体的に説明する。
【００３７】
図５はＧＧＨ再加熱器８の各チューブバンドルの塗膜を説明した図、図６Ａは伝熱管２１の塗膜の断面を模式的に示した図、図６Ｂは伝熱管２２の塗膜の断面を模式的に示した図である。図５及び図６Ａに示すように、上流のチューブバンドル１１１の伝熱管２１には鋼材用反応性塗料の塗膜（第一の塗膜）４１が形成されている。一方、図５及び図６Ｂに示すように、中流のチューブバンドル１１２の伝熱管２２及び下流のチューブバンドル１１３の伝熱管２２には底層に鋼材用反応性塗料の塗膜４１が形成され、上層に合成樹脂塗料の一例であるエポキシ樹脂塗料による保護膜（第二の塗膜）４２が形成されている。
【００３８】
ここで、本実施形態では、上記した特許文献２（特願２０１７−１９６２９１）及び特許文献３（ＰＣＴ／ＪＰ２０１８／００２３４４）に記載された鋼材用反応性塗料を伝熱管２１，２２に塗布している。以下、本実施形態において好ましい鋼材用反応性塗料（１）〜（４）の成分を記載するが、詳細については特許文献２，３を援用してここでの説明は省略する。すなわち、特許文献２及び特許文献３は、本明細書の一部を成すものである。
【００３９】
＜鋼材用反応性塗料（１）＞
酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、並びに、金属硫酸塩を含む塗料であって、前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、前記金属硫酸塩は、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、硫酸コバルト、硫酸亜鉛、硫酸スズ及び硫酸クロムからなる群より選択される少なくとも一種を含有する、塗料。
【００４０】
＜鋼材用反応性塗料（２）＞
酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウム、並びに、金属硫酸塩、を含む塗料であって、前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、前記酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの含有量の合計は、前記塗料の全固形分を基準として、３０．０質量％以下である、塗料。
【００４１】
＜鋼材用反応性塗料（３）＞
酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、金属硫酸塩、並びに、リン酸を含む塗料であって、前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、前記リン酸の含有量は、前記塗料の全固形分を基準として、１０．０質量％以下である、塗料。
【００４２】
＜鋼材用反応性塗料（４）＞
酸化バリウム及び／又は水酸化バリウム、金属硫酸塩、並びに、アルミニウム粉、亜鉛粉、及び、アルミニウム及び亜鉛を含有する合金粉からなる群から選択される少なくとも１種の金属粉を含む塗料であって、前記金属硫酸塩の水１００ｇに対する溶解量は５℃において０．５ｇ以上であり、前記金属粉の含有量は、前記塗料の全固形分を基準として、８０．０質量％以下である、塗料。
【００４３】
ここで、鋼材用反応性塗料（２）〜（４）の何れかにおいて、金属硫酸塩は、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硫酸ニッケル、硫酸鉄、硫酸コバルト、硫酸銅、硫酸亜鉛、硫酸スズ及び硫酸クロムからなる群より選択される少なくとも一種を含有するのが好ましい。
【００４４】
また、鋼材用反応性塗料（１）、（３）〜（４）の何れかにおいて、酸化カルシウム及び／又は水酸化カルシウムをさらに含み、酸化カルシウム及び水酸化カルシウムの含有量の合計は、塗料の全固形分を基準として、３０．０質量％以下であるのが好ましい。
【００４５】
また、上記した各鋼材用反応性塗料において、酸化バリウム及び水酸化バリウムの含有量の合計は、塗料の全固形分を基準として、０．０５〜５０．０質量％であるのが好ましい。
【００４６】
また、上記した各鋼材用反応性塗料において、金属硫酸塩の含有量は、塗料の全固形分を基準として、０．０５〜３０．０質量％であるのが好ましい。
【００４７】
そして、上記した各鋼材用反応性塗料の何れかを伝熱管２１，２２に塗布して塗膜４１を形成するには、例えば、鋼材用反応性塗料を容器に入れた後、伝熱管２１，２２を容器内の鋼材用反応性塗料に浸けながら回転させる方法（いわゆる、どぶ浸け）を用いるのが好ましい。この場合、塗装作業が簡単であるうえ、均一な塗膜４１が形成される利点がある。なお、本実施形態では、鋼材用反応性塗料による塗膜４１の膜厚Ｔ１は、例えば、３０μｍ〜２５０μｍ程度にしてある（図６Ａ及び図６Ｂ参照）。
【００４８】
一方、中流、下流のチューブバンドル１１２，１１３の伝熱管２２は、鋼材用反応性塗料により形成された塗膜４１の上に、合成樹脂塗料による保護膜４２が形成されている。ここで、本実施形態では、合成樹脂塗料の一例としてエポキシ樹脂塗料が用いられているが、その他に、例えば、ウレタン樹脂塗料、フッ素樹脂塗料、ポリエステル樹脂塗料、シリコーン樹脂塗料、アクリル樹脂塗料等を用いることができる。なお、合成樹脂塗料による保護膜４２の膜厚Ｔ２は、例えば１０μｍ〜１００μｍで形成されている（図６Ｂ参照）。
【００４９】
このように、伝熱管２２は、その表面に鋼材用反応性塗料を塗布して塗膜４１を形成する第一の工程と、伝熱管２２をなす鋼材の腐食反応に伴い、塗膜４１の下層に耐食性の高い酸化物層を形成させる第二の工程と、第二の工程の後、塗膜４１の上層に合成樹脂塗料による保護膜４２を形成する第三の工程とにより製造される。
【００５０】
上記の実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。
【００５１】
ＧＧＨ再加熱器８の伝熱管２１，２２に鋼材用反応性塗料による塗膜４１を形成したので、伝熱管２１，２２の耐食性が向上される。また、鋼材用反応性塗料を母材に塗布するだけで伝熱管２１，２２の耐食性を高められるため、伝熱管２１，２２を低コストで製作できる。
【００５２】
また、鋼材用反応性塗料により耐食性を高められる結果、伝熱管２１，２２の母材を従来に比べて安価の鋼材とすることも可能である。例えば、伝熱管２１，２２の母材に汎用性の高い炭素鋼（例えば、ＪＩＳ  ＳＳ４００）を用い、その母材に鋼材用反応性塗料を塗布することで、耐食性を高めると共に、材料費の大幅な低減効果が期待できる。
【００５３】
また、上流のチューブバンドル１１１を構成する伝熱管２１には塗膜４１が形成されているため、伝熱管２１の表面は、鋼材用反応性塗料によりざらざらした肌面となっている。別言すれば、伝熱管２１の表面は「梨肌」状である。故に、通常の塗膜が形成された裸管に比べて、本実施形態に係る伝熱管２１の表面は摩擦抵抗が大きい。そのため、従来に比べて脱硫装置７から流入した硫酸ミストは伝熱管２１のざらざらした表面に確実に付着し、蒸発する。これにより（従来に比べ、伝熱管２１及び装置（ＧＧＨ再加熱器８）の内表面が乾き条件となるので）、伝熱管２１の腐食をより確実に防止できる。
【００５４】
また、硫酸ミストにダスト（脱硫装置７で生成した石膏等）及び塩化物等も含まれている場合があるが、従来に比べて伝熱管２１の表面に硫酸ミストが確実に付着するため、ダスト類（前述のダストやミスト蒸発に伴う塩化物等の析出物）は伝熱管２１を伝って落下する。その結果、ダスト類を上流のチューブバンドル１１１にて堰き止め、ダスト類が中流、下流のチューブバンドル１１２，１１３へと流れるのを抑止できる。中流、下流のチューブバンドル１１２，１１３の伝熱管２２はフィンチューブであるため、ダスト類が流入するとフィンに衝突してフィンが摩耗する可能性があるが、上流のチューブバンドル１１１にてダスト類の下流側への流入を阻止できるため、中流、下流のチューブバンドル１１２，１１３の摩耗や破損を防止できる。
【００５５】
一方、中流、下流のチューブバンドル１１２，１１３の伝熱管２２には塗膜４１の上に保護膜４２が形成されているため、伝熱管２２の表面は伝熱管２１の表面に比べて滑らかであり、かつ、摩擦抵抗が小さい。伝熱管２２のフィン２２ａに衝突したダストは、伝熱管２２の表面を滑るようにして下流側に流れているため、ダスト類がフィン２２ａに詰まることが防止される。その結果、伝熱管２２の摩耗や破損を防止できる。
【００５６】
より詳細に説明すると、伝熱管２１の表面に形成された鋼材反応性塗料による塗膜（第一の塗膜）４１と下地鋼材との界面近傍では、耐食性の高い酸化物層が形成されるが、この酸化物層は平滑な下地鋼材の表面に比べると凹凸が大きい。このため、鋼材反応性塗料による塗膜４１の表面は、塗料の塗布後にこの酸化物層の凹凸が反映され、凹凸の多い梨肌状の表面へと変化する。
【００５７】
この凹凸の多い梨肌状の表面は、脱硫装置７で生成され、ミストに含まれて飛散してきた石膏等の固形分を捕捉しやすい。伝熱管２１は裸管であるので、ミストの蒸発により濃縮・析出した固形分は、下方に落下する等、脱落しやすく、大きく成長して伝熱性を阻害することは無い。よって、後流側へ固形分が濃縮したミストが飛散するのを抑制できる。
【００５８】
一方、フィンチューブから成る伝熱管２２の最表面は、合成樹脂塗料による保護膜（第二の塗膜）４２が形成されるので、平滑なツルツルとした付着物が堆積しにくい状態とすることができる。このため、ミスト中の固形分が飛散してきても付着しにくく、また排ガス流れにより容易に再飛散・脱落しやすいので、堆積してフィン２２ａの目詰まりに至ることが無い。
【００５９】
（その他の実施形態への言及）
上記した実施形態では、鋼材用反応性塗料をＧＧＨ再加熱器８の伝熱管２１，２２に塗布した例を説明したが、鋼材用反応性塗料をＧＧＨ熱回収器４の伝熱管２０に塗布しても良いし、その他あらゆる腐食環境に曝される熱交換器の伝熱管に鋼材用反応性塗料を塗布することができる。
【００６０】
例えば、フィンチューブ（フィン付き伝熱管）はＧＧＨ熱回収器４にも多用されるところ、ＧＧＨ熱回収器４を流れる排ガス中にはボイラからの飛散灰が多く含まれ、その付着・堆積を抑制することが望ましい。本発明のフィンチューブによれば、表面に飛散灰が付着・堆積しにくく、容易に除去できる。特にＧＧＨ熱回収器４の後段側では排ガス温度が低くなり、酸露点温度に近づくので耐食性の高い本発明のフィンチューブの使用が有効である。
【００６１】
また、鋼材用反応性塗料による塗膜を多層にしても良い。この場合、底層の塗膜のアルミ成分の濃度が、上層の塗膜のアルミ成分の濃度より高いのが望ましい。また、多層の膜厚は合計で２００μｍ〜３５０μｍの範囲であるのが好ましい。
【００６２】
また、フィンに部分的に腐食が発生している場合であっても、腐食部分の表面をブラスト仕上げして鋼材用反応性塗料を塗布することで、その後のフィンの腐食の進行を抑制することができる。そのため、既存のＧＧＨ再加熱器のメンテナンス時に伝熱管に腐食が発見された場合であっても、腐食部分を除去した後、本実施形態にて開示した鋼材用反応性塗料を伝熱管に塗布すれば腐食を抑制できる。
【００６３】
なお、上記した実施形態は、本発明の説明のための例示であり、本発明の範囲をそれらの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。当業者は、本発明の要旨を逸脱することなしに、他の様々な態様で本発明を実施することができる。
【００６４】
勿論、本発明において、特許文献２及び特許文献３に記載された成分以外の鋼材用反応性塗料（例えば、特許文献４に記載された鋼材用反応性塗料等）を用いることができることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００６５】
１  ボイラ
２  脱硝装置
３  空気予熱器（Ａ／Ｈ）
４  ＧＧＨ熱回収器
５  集塵装置
６  ファン
７  脱硫装置
８  ＧＧＨ再加熱器
９  煙突
１３  連絡配管
１３−１  第一の連絡配管
１３−２  第二の連絡配管
２０  伝熱管
２１  伝熱管（第一の伝熱管）
２２  伝熱管（第二の伝熱管、フィン付き伝熱管）
３５  接続配管
４１  塗膜（第一の塗膜）
４２  保護膜（第二の塗膜）
１１１  チューブバンドル（第一のチューブバンドル）
１１２  チューブバンドル（第二のチューブバンドル）
１１３  チューブバンドル（第二のチューブバンドル）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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