(57)【要約】【課題】被熱交換媒体に含まれる油分によるプレート表面の汚れを防止できるプレート式熱交換器およびそのメンテナンス方法を提供する。【解決手段】複数枚の伝熱プレート１１がシール材１４を介して積層され、伝熱プレート１１相互間に、油分を含む被熱交換媒体１５が流通する第１空間１６と熱交換媒体１７が流通する第２空間１８とが交互にそれぞれ複数形成されるとともに複数の第１空間１６および複数の第２空間１８がそれぞれ連通され、第１空間１６を流通する被熱交換媒体１５と第２空間１８を流通する熱交換媒体１７との間で熱交換させるプレート式熱交換器において、伝熱プレート１１の各々は、該伝熱プレート１１の第１空間１６側の表面に、油分の伝熱プレート１１への付着を防止する積層された複数枚の油分付着防止シート１９を有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の伝熱プレートがシール材を介して積層され、伝熱プレート相互間に、油分を含む被熱交換媒体が流通する第１空間と熱交換媒体が流通する第２空間とが交互にそれぞれ複数形成されるとともに前記複数の第１空間および前記複数の第２空間がそれぞれ連通され、前記第１空間を流通する前記被熱交換媒体と前記第２空間を流通する前記熱交換媒体との間で熱交換させるプレート式熱交換器において、
前記伝熱プレートの各々は、該伝熱プレートの前記第１空間側の表面に、前記油分の前記伝熱プレートへの付着を防止する積層された複数枚の油分付着防止シートを有することを特徴とするプレート式熱交換器。
【請求項２】
前記油分付着防止シートはフッ素系樹脂シートである、請求項１に記載のプレート式熱交換器。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプレート式熱交換器をメンテナンスするに当たり、
前記プレート式熱交換器の運転中に前記被熱交換媒体および前記熱交換媒体のそれぞれの前記プレート式熱交換器への流入時および流出時の温度を定期的に測定し、各測定後に、測定された前記被熱交換媒体および前記熱交換媒体の流入時および流出時温度、並びに前記被熱交換媒体および前記熱交換媒体の流量から前記伝熱プレートの伝熱係数を計算し、計算された伝熱係数が所定値を下回る場合には前記プレート式熱交換器の運転を停止して分解し、各伝熱プレート上の前記油分付着防止シートを剥がして該油分付着防止シートに付着した前記油分を除去することを特徴とするプレート式熱交換器のメンテナンス方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレート式熱交換器およびそのメンテナンス方法に関し、特に、被熱交換媒体に含まれる油分によるプレート表面の汚れを防止できるプレート式熱交換器およびそのメンテナンス方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コークス炉の炭化室に石炭を装入して乾留する際に発生するコークス炉ガス（以下、「Ｃガス」と称する）は、水素やメタン、一酸化炭素等の燃料成分を多く含み、２００００ｋＪ／ｍ３を超える高い熱量を有しているため、炭化室から上昇管を介して回収され、高炉や、コークス炉、加熱炉、ボイラー用の燃料ガスとして再利用されている。このコークス炉ガスには、上記一酸化炭素の他、タールや硫黄化合物、窒素化合物等の成分が含まれているため、これらを除去する精製を経て燃料ガスとして利用されるのが通例である。
【０００３】
上述の通り、Ｃガスは石炭を乾留することで発生するが、発生当初のＣガスは１０００℃と非常に高温かつ体積が大きいため、そのまま精製することは困難である。そこで、発生したＣガスはまず、温度を下げるためにＣガス精製設備の冷却工程へと送られ、３５℃程度まで冷却された後、燃料ガスとして不要な固形油分、窒素化合物、硫黄化合物を除去する精製工程へと送られる。
【０００４】
上記Ｃガスの精製が完了するまでの工程において、アンモニア化合物が溶解した水が排出される。この排水は安水として回収されて、例えば上記冷却工程において、発生当初のＣガスを冷却するため使用されるが、余剰な安水は処理された後に廃棄される。図１は、余剰安水の処理フローを示す図である。まず、余剰安水である原安水１および蒸留用蒸気２０がアンモニアストリッパー２に供給され、アンモニアをガス成分として除去して排気するとともに、アンモニアが除去された安水が廃安水３として排出される。ここで排気されたアンモニアガスは、燃焼炉において焼却処分される。
【０００５】
一方、アンモニアストリッパー２から排出された脱安水３は、活性汚泥設備６に供給されて活性汚泥処理が施された後、工場外に排出されるが、脱安水３に対して活性汚泥処理を行うに際し、汚泥中のバクテリアを死滅させないためには４０℃程度まで冷却する必要がある。しかし、アンモニアストリッパー２から排出される脱安水３は、１００℃程度の高温であることから、活性汚泥設備６に供給する前に、ポンプ４により脱安水３を熱交換器５に導入し、４０℃程度まで冷却する。
【０００６】
この廃安水３を冷却するための熱交換器５には、多管式（例えば、特許文献１参照）やスパイラル式（例えば、特許文献２参照）、プレート式（例えば、特許文献３参照）等の形式が存在するが、優れた伝熱性能を有し、熱交換を効率的に行えることから、プレート式の熱交換器を用いるのが一般的である。このプレート式熱交換器は、複数枚の伝熱プレートがシール材を介して積層され、伝熱プレート相互間に、高温の被熱交換媒体が流通する第１空間と、低温の熱交換媒体が流通する第２空間とが交互にそれぞれ複数形成されるとともに、複数の第１空間および複数の第２空間がそれぞれ連通されており、第１空間を流通する高温の被熱交換媒体と、第２空間を流通する低温の熱交換媒体との間で熱交換させるように構成されている。
【０００７】
ところが、脱安水３をプレート式熱交換器に供給して冷却すると、脱安水３中に含まれるタール等の油分が脱安水３の冷却に伴って固体化し、熱交換器５を構成するプレート表面に付着して汚し、熱交換器５内部を閉塞させたり、プレートを孔食させたりする等の問題が生じていた。そのため、脱安水３を熱交換器５に供給する前に、脱安水３に対して、油水分離等の事前処理を施して、脱安水３に含まれる油分を予め除去する処理を施すか、あるいは予備の熱交換器（図示せず）を別途設けて脱安水３をこの予備熱交換器に供給した後に、熱交換器５に供給する処理が施されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平６−２２１７９２号公報
【特許文献２】特開平５−２６４１８１号公報
【特許文献３】特開平５−７１８８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、上記油水分離等の処理を行っても、脱安水３から油分を十分に除去することができず、プレートの汚れや交換器５内の閉塞が依然として生じていた。また、予備熱交換器を設ける方法は、予備熱交換器のためのコストが生じるばかりでなく、廃安水３に含まれる油分に対して根本的な対処を行うものではないため、予備熱交換器自体に廃安水３に含まれる油分による汚れが生じ、何ら問題の解決にはなっていないことが問題となっていた。
【００１０】
このように、安水等の被熱交換媒体に含まれる油分によるプレート表面の汚れを防止できる方途の確立が希求されていた。
そこで、本発明の目的は、被熱交換媒体に含まれる油分によるプレート表面の汚れを防止できるプレート式熱交換器およびそのメンテナンス方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
発明者は、上記課題を解決する方途について鋭意検討した結果、プレート式熱交換器を構成する伝熱プレートの被熱交換媒体と接触する表面に、積層された複数枚の油分付着防止シートを設けることが有効であることを見出し、本発明を完成させるに到った。
【００１２】
すなわち、本発明の要旨構成は以下の通りである。
（１）複数枚の伝熱プレートがシール材を介して積層され、伝熱プレート相互間に、油分を含む被熱交換媒体が流通する第１空間と熱交換媒体が流通する第２空間とが交互にそれぞれ複数形成されるとともに前記複数の第１空間および前記複数の第２空間がそれぞれ連通され、前記第１空間を流通する前記被熱交換媒体と前記第２空間を流通する前記熱交換媒体との間で熱交換させるプレート式熱交換器において、前記伝熱プレートの各々は、該伝熱プレートの前記第１空間側の表面に、前記油分の前記伝熱プレートへの付着を防止する積層された複数枚の油分付着防止シートを有することを特徴とするプレート式熱交換器。
【００１３】
（２）前記油分付着防止シートはフッ素系樹脂シートである、前記（１）に記載のプレート式熱交換器。
【００１４】
（３）前記（１）または（２）に記載のプレート式熱交換器をメンテナンスするに当たり、前記プレート式熱交換器の運転中に前記被熱交換媒体および前記熱交換媒体のそれぞれの前記プレート式熱交換器への流入時および流出時の温度を定期的に測定し、各測定後に、測定された前記被熱交換媒体および前記熱交換媒体の流入時および流出時温度、並びに前記被熱交換媒体および前記熱交換媒体の流量から前記伝熱プレートの伝熱係数を計算し、計算された伝熱係数が所定値を下回る場合には前記プレート式熱交換器の運転を停止して分解し、各伝熱プレート上の前記油分付着防止シートを剥がして該油分付着防止シートに付着した前記油分を除去することを特徴とするプレート式熱交換器のメンテナンス方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のプレート式熱交換器によれば、油分を含む被熱交換媒体に接触する伝熱プレートの表面に、油分の付着を防止する積層された複数枚の油分付着防止シートが設けられているため、伝熱プレートへの油分の付着を防止することができ、ひいては伝熱プレートの孔食や熱交換器の閉塞を防止することができる。
また、本発明のプレート式熱交換器のメンテナンス方法によれば、熱交換器の伝熱性能を定期的にモニターし、伝熱性能が所定のレベルを下回る場合には、熱交換器の運転を停止して油分付着防止シートに付着した油分を除去するため、高い伝熱性能の下で熱交換器の運転を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】余剰安水の処理フローを示す図である。
【図２】本発明に係るプレート式熱交換器を構成する伝熱プレートの一例を示す図である。
【図３】本発明に係るプレート式熱交換器における被熱交換媒体および熱交換媒体の流れを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（プレート式熱交換器）
以下、図面を参照して本発明を詳しく説明する。本発明に係るプレート式熱交換器は、複数枚の伝熱プレートがシール材を介して積層され、伝熱プレート相互間に、油分を含む被熱交換媒体が流通する第１空間と熱交換媒体が流通する第２空間とが交互にそれぞれ複数形成されるとともに複数の第１空間および複数の第２空間がそれぞれ連通され、第１空間を流通する被熱交換媒体と第２空間を流通する熱交換媒体との間で熱交換させるプレート式熱交換器である。ここで、伝熱プレートの各々は、該伝熱プレートの第１空間側の表面に、油分の伝熱プレートへの付着を防止する積層された複数枚の油分付着防止シートを有することが肝要である。
【００１８】
図２は、本発明に係るプレート式熱交換器を構成する伝熱プレートの一例を示す図である。この図に示した伝熱プレート１１は略矩形の形状を有しており、その４つの角部に、安水等の、油分を含む高温の被熱交換媒体が流通する２つの通過孔１２、および被熱交換媒体から熱を受け取る低温の熱交換媒体が流通する２つの通過孔１３を有している。
【００１９】
この伝熱プレート１１の複数枚がシール材１４を介して積層され、その結果、伝熱プレート１１相互間に、油分を含む被熱交換媒体１５が流通する第１空間１６と熱交換媒体１７が流通する第２空間１８とが交互にそれぞれ複数形成される。この形成された複数の第１空間１６および複数の第２空間１８は、通過孔１２あるいは１３を介してそれぞれ連通され、第１空間１６を流通する被熱交換媒体１５と第２空間１８を流通する熱交換媒体１７との間で熱交換が行われるように構成されている。
【００２０】
本発明においては、伝熱プレート１１の各々は、油分を含む被熱交換媒体１５が流通する、該伝熱プレート１１の第１空間１６側の表面に、油分の伝熱プレート１１への付着を防止する積層された複数枚の油分付着防止シート１９を有している。この油分付着防止シート１９は、タール等の油分を含む被熱交換媒体１５が伝熱プレート１１の表面に付着するのを防止するシートである。
【００２１】
この油分付着防止シート１９としては、被熱交換媒体１５に含まれる油分が伝熱プレート１１の表面に付着するのを防止できさえすれば、任意の素材からなるシートを使用することができる。
【００２２】
油分付着防止シート１９の厚さは薄いことが好ましく、例えば数十μｍとすることができる。また、シート１９の積層枚数は特に限定されず、適切な枚数だけ積層されていればよい。シート１９の積層には接着剤を使用せず、シート素材が有する密着性によりシート同士を貼り付けて積層させることが好ましい。
【００２３】
図３は、本発明に係るプレート式熱交換器における被熱交換媒体１５および熱交換媒体１７の流れを説明する図である。この図に示すように、各伝熱プレート１１の、油分を含む被熱交換媒体１５が流通する第１空間１６側の表面に、油分付着防止シート１９が設けられている。これに対して、各伝熱プレート１１の、熱交換媒体１７が流通する第２空間１８側の表面には、油分付着防止シート１９は設けられていない。
【００２４】
このように、この油分付着防止シート１９により、被熱交換媒体１５に含まれるタール等の油分が伝熱プレート１１の表面に直接付着するのを防止することができ、ひいては伝熱プレートの孔食や熱交換器内の閉塞を防止できる。
【００２５】
以上の本発明のプレート式熱交換器において、油分付着防止シート１９は、被熱交換媒体１５と接する方の表面に濡れ性を有していることが好ましい。これにより、被熱交換媒体１５に含まれる油分が油分付着防止シート１９自体への付着を抑制することができ、熱交換器のメンテナンス周期を大きくすることができる。
【００２６】
このような油分付着防止シート１９としては、濡れ性が良く、剥離しやすいことから、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン等のフッ素系樹脂のシートを使用することが好ましい。
【００２７】
（プレート式熱交換器のメンテナンス方法）
次に、本発明に係るプレート式熱交換器のメンテナンス方法について説明する。まず、上記した本発明に係るプレート式熱交換器の運転中に、被熱交換媒体１５および熱交換媒体１７のそれぞれのプレート式熱交換器への流入時および流出時の温度を定期的に測定する。この測定周期は、例えば１か月とすることができる。
【００２８】
上記各測定後に、測定された被熱交換媒体１５および熱交換媒体１７の流入時および流出時温度、並びに被熱交換媒体１５および熱交換媒体１７の流量から伝熱プレート１１の伝熱係数を計算する。
【００２９】
上記計算された伝熱係数が所定値を下回る場合には、プレート式熱交換器の運転を停止して分解し、各伝熱プレート１１上の油分付着防止シート１９を１枚剥がして該油分付着防止シート１９に付着した油分を除去する。
【００３０】
このように、熱交換器の伝熱性能を定期的にモニターし、伝熱性能が所定のレベルを下回る場合には、熱交換器の運転を停止して油分付着防止シート１９に付着した油分を除去するため、高い伝熱性能の下でプレート式熱交換器の運転を行うことができる。
【符号の説明】
【００３１】
１  原安水
２  アンモニアストリッパー
３  脱安水
４  ポンプ
５  熱交換器
６  活性汚泥設備
１１  伝熱プレート
１２、１３  通過孔
１４  シール材
１５  被熱交換媒体
１６  第１空間
１７  熱交換媒体
１８  第２空間
１９  油分付着防止シート
２０  蒸留用蒸気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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