(57)【要約】【課題】高温媒体の流通経路内の堆積物を短時間で、簡便かつ安価に除去できるプレート式熱交換器の洗浄方法を提案する。【解決手段】伝熱プレートを複数枚積層し、積層された各伝熱プレートの相互間に２系統の流通経路を形成してその流通経路にそれぞれ高温媒体と低温媒体を交互に流通させることにより熱交換を行うプレート式熱交換器につき、該高温媒体の流通経路を洗浄するに当たり、該低温媒体の流通を停止するとともにその流通経路の圧力を開放状態としたのち、該高温媒体の流量を定常運転時の少なくとも１．２倍に増加させて１５分以上保持する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱プレートを複数枚積層し、積層された各伝熱プレートの相互間に２系統の流通経路を形成してその流通経路にそれぞれ高温媒体と低温媒体を交互に流通させることにより熱交換を行うプレート式熱交換器につき、該高温媒体の流通経路を洗浄する方法において、
該低温媒体の流通を停止するとともにその流通経路の圧力を開放状態としたのち、該高温媒体の流量を定常運転時の少なくとも１．２倍に増加させて１５分以上保持することを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄方法。
【請求項２】
前記高温媒体の流量増加は、定常運転時の１．７倍を上限とし、その保持時間を２０分以内とすることを特徴とする請求項１に記載したプレート式熱交換器の洗浄方法。
【請求項３】
前記高温媒体の流通経路の入側圧力および／または該高温媒体の流通経路の出入側の差圧を管理し該入側圧力、該差圧が管理値を超えた時点で洗浄を開始することを特徴とする請求項１または２に記載したプレート式熱交換器の洗浄方法。
【請求項４】
前記高温媒体の流通経路の洗浄を終えたのちは、該高温媒体の流量を定常運転時の流量に戻し、さらに、前記低温媒体の流通を再開して該低温媒体の流量を定常運転時の流量に戻すことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載されたプレート式熱交換器の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚濁物質を含む高温水を冷却するのに使用されるプレート式熱交換器、たとえば、コークス炉において発生する安水を、その浄化設備である活性汚泥処理設備へ送給するに当たって必要な温度まで冷却するのに好適なプレート式熱交換器の洗浄方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コークス炉から発生する安水は、石炭を乾留する際に発生するタール分等の有機物や窒素化合物を含んでいるため、安水を排水するためには、タール分等の有機物や窒素化合物を予め浄化除去しておく必要があり、その目的で活性汚泥処理による浄化処理がなされている。
【０００３】
かかる活性汚泥処理は、生物処理であるため、処理効率のよい所定の温度で行う必要があるが、コークス炉から発生する安水は、約７０°Ｃ程度の温度を有しているため、冷却により約４０°Ｃ程度まで温度を降下させる必要がある。
【０００４】
安水の冷却には、一般にプレート式熱交換器が用いられている。このプレート式熱交換器は、波板状のプレートを複数枚重ね合わせてその相互間に２系統の流通経路を形成してその流通経路にそれぞれ高温媒体（高熱媒体）と低温媒体（低熱媒体）を交互に流通させることによりプレートを介して高温媒体から低温媒体への熱交換を行うものであり、高温媒体を安水とし、低温媒体を工業用水とすることで安水の冷却を行うようにしている。
【０００５】
ところで、安水には、粘度の高いタール分やコークス粉が微量ながら含まれており、プレート式熱交換器の使用を継続していくうちに該タール分やコークス粉が伝熱プレートの表面に堆積して流通経路を狭めてしまい、プレート式熱交換器の前後(出側、入側)で圧力損失が大きくなることがある。
【０００６】
そして、この圧力損失が大きいまま放置しておくと、プレート式熱交換器の付帯設備であるポンプの負荷が上昇するだけでなく、安水の冷却処理量が低下してしまい好ましくないことから、圧力損失が大きくなった場合には、プレート式熱交換器内を洗浄する必要がある。
【０００７】
通常、プレート式熱交換器の洗浄を行うためには、安水の供給を止めて熱交換器からプレートを取り外し、開放、ジェット洗浄（場合によってはプレートを系外へ持ち出して洗浄）、パッキンの交換、プレートの組み立て、という手順を経ることになることから、これにかかる費用が高額になるとともに工期も１週間以上を要する。
【０００８】
そして、プレート式熱交換器の予備基を保有していない場合にあっては、この間の操業は、温度の高い安水が活性汚泥処理設備へと供給されるために該設備での処理水の温度上昇が発生する。
【０００９】
通常であれば処理水の温度が上昇しても影響がほとんどない冬場に洗浄作業を行うが、夏場に洗浄作業を行わなければならない場合には、２週間程度にわたって処理水の温度が上昇することになるので、設備全体の処理能力の低下を招くおそれがある。
【００１０】
また、設備の処理能力の低下は、コークス炉操業の停止を引き起こすだけでなく、処理水の水質が悪化すればそれを放流する海域への悪影響も避けられない。
【００１１】
この点に関する先行技術として、例えば、特許文献１には、プレート式熱交換器の液流路（高温室）内に洗浄用液体を注入し、その洗浄用液体を保有した状態で圧縮エアーを吹き込んで該洗浄用液体をエアーバブリンングするとともに、洗浄用液体の液面レベルを変化させる洗浄方法が提案されている。
【００１２】
また、特許文献２には、高温水を脈動されて供給するか、あるいは、プレート式熱交換器そのものを加振させてプレートを振動させることにより洗浄する洗浄方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平９−２６４６９８号公報
【特許文献２】特開２００５−２２１１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら、上記特許文献１の技術は、洗浄用液体を注入し圧縮エアーを吹き込むための設備が別途必要になるうえ、洗浄用液体が安水処理およびそれを放流する海域に対して悪影響を与えることが懸念される。
【００１５】
また、特許文献２で提案されている技術は、既設のプレート式熱交換器に適用する場合に、脈動を起こさせるための設備や機械的に加振するための設備を増設する必要があり、また、振動によりプレートの亀裂、パッキン部の漏れ等を発生させる原因になり得るという問題を有している。
【００１６】
本発明は、高温媒体を流通させる流通経路に堆積した堆積物を、短時間で、しかも、簡便かつ安価に除去することができる洗浄方法を提供することを目的とし、とくに、安水の冷却に使用する際には、活性汚泥処理に与える影響を極力小さくできるプレート式熱交換器の洗浄方法を提案するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は、伝熱プレートを複数枚積層し、積層された各伝熱プレートの相互間に２系統の流通経路を形成してその流通経路にそれぞれ高温媒体と低温媒体を交互に流通させることにより熱交換を行うプレート式熱交換器につき、該高温媒体の流通経路を洗浄する方法において、該低温媒体の流通を停止するとともにその流通経路の圧力を開放状態としたのち、該高温媒体の流量を定常運転時の少なくとも１．２倍に増加させて１５分以上保持することを特徴とするプレート式熱交換器の洗浄方法である。
【００１８】
上記の構成からなる本発明においては、前記高温媒体の流量増加は、定常運転時の１．７倍を上限とし、その保持時間を２０分以内とするのが好ましい。
【００１９】
また、前記高温媒体の流通経路の入側圧力および／または該高温媒体の流通経路の出入側の差圧を管理し該入側圧力、該差圧が管理値を超えた時点で洗浄を開始すること、
さらに、前記高温媒体の流通経路の洗浄を終えたのちは、該高温媒体の流量を定常運転時の流量に戻すとともに前記低温媒体の流通を再開して該低温媒体の流量を定常運転時の流量に戻すこと、が課題解決のための具体的手段として好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、高温媒体を流通させたままで、すなわち、伝熱プレートの取り外しを行うことなしに流通経路内に堆積した堆積物を除去することができるため、洗浄に要する時間の短縮が可能となる。また、流通経路内の洗浄は、通常流通させている高温媒体を使用しているため特段の排出処理等を行う必要もない。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】プレート式熱交換器の外観斜視図である。
【図２】図１に示したプレート式熱交換器の分解状態を示した外観斜視図である。
【図３】コークス炉から発生する安水を活性汚泥処理設備を用いて処理するフローを模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明の浄化方法の実施に用いて好適なプレート式熱交換器の外観斜視図を模式的に示した図であり、図２は、図１に示したプレート式熱交換器を分解状態で模式的に示した外観斜視図である。かかるプレート式熱交換器は、例えば、図３に示すように、活性汚泥設備（暖気槽、沈殿槽、凝集沈殿槽、砂ろ過槽、活性炭吸着槽等にて構成される）の入側に設置され、コークス炉において発生した安水を活性汚泥設備に送給して処理するに先立ち、予め所望の温度（４０°Ｃ程度）に冷却するのに使用されるものである。
【００２３】
まず、本発明の実施に使用するプレート式熱交換器の具体的な構造について説明する。図１、２における符号１は固定フレーム、２は、移動フレーム、３は、固定フレーム１、移動フレーム２の相互間に配置される熱交換器本体である。熱交換器本体３は、表面に複数の波形凹凸等が形成された、例えば伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎの複数枚を横並び状態で積層し、その相互間に２系統の流通経路（高温媒体流通用の流通経路を符号Ｍで表示し、低温媒体流通用の流通経路を符号Ｎで表示する）を形成するものであり（伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎの相互間には、液密性を保持するパッキン等のシール部材が配置され液密状態を維持するようになっているが、詳細な構造についての図示は省略してある）、その流通経路Ｍ、Ｎにそれぞれ高温媒体、低温媒体を相互に流通させることにより熱交換を行う。
【００２４】
ここで、２系統の流通経路Ｍ、Ｎが交互に形成されているとは、伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎの任意の位置における１の重ね合わせ分において高温媒体の流通経路Ｍが形成されており、それに隣接する伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎの重ね合わせ部分においては、低温媒体の流通経路Ｎが形成されており、この配列パターンが伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎの積層部分の始端から末端まで繰り返されていることを意味している。
【００２５】
伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎは、実際には固定フレーム１、移動フレーム２の相互間において差し渡される上下一対のガイドバーに吊り下げ保持されていて（ガイドバーは図示せず）、固定フレーム１と移動フレーム２とによって挟持することにより一体化されている。なお、固定フレーム１と移動フレーム２とによって伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎを挟持するには、該固定フレーム１、移動フレーム２の周囲に所定間隔で設けられた複数の締結手段（締付けボルト・ナット等）が用いられる。
【００２６】
また、符号４は、高温媒体を熱交換器本体３へ供給する供給管、５は高温媒体を熱交換器本体３から排出する排出管、６は、低温媒体を熱交換器本体３へ供給する供給管、７は低温媒体を熱交換器本体３から排出する排出管、８は、供給管６に設けられ流通経路Ｎ内の低温媒体を熱交換器本体３から排出するバルブ、９ａは、供給管４に設けられた圧力計、９ｂは、排出管５に設けられた圧力計、１０は、排出管７に設けられ流通経路Ｎの圧力を開放状態とするためのバルブである。
【００２７】
かかる構成からなるプレート式熱交換器においては、供給管４から供給された高温媒体である安水は、熱交換器本体３の流通経路Ｍを通して排出管５より排出される一方、供給管６から供給された低温媒体である工業用水等は、熱交換器本体３の流通経路Ｎを通って排出管７より排出されることになり、この際に、伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎを介して熱交換が行われる。
【００２８】
本発明を実施する前提として、プレート式熱交換器は、その最大処理能力の６０〜８０％程度の処理量で運転（定常（通常）運転）を行う（高温媒体側の温度変動等を見込み、一般的にはこの程度の余裕をもった運転が行われている）。
【００２９】
そして、かかるプレート式熱交換器の運転において、圧力計９ａによる圧力、すなわち、高温媒体の流通経路入側における圧力が管理値を超えた場合にプレート式熱交換器の洗浄を開始する。
【００３０】
プレート式熱交換器の洗浄を行うには、まず、低温媒体の流通を停止してバルブ１０を開として低温媒体の流通経路Ｎ内の圧力を開放状態にする。
【００３１】
ここに、開放状態というのは、低温媒体の供給を停止（静止状態）し、流通経路Ｎ内の圧力が低下した状態をいうものとする。このとき、低温媒体をバルブ８を通して熱交換器本体３から抜き出すことができるならば流通経路Ｎの内部を空にしてもよい。
【００３２】
その後、高温媒体の流量を、定常運転時の少なくとも１．２倍に増加して１５分以上保持する。
【００３３】
高温媒体の流量を、定常運転時の少なくとも１．２倍に増加して１５分以上保持することで伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎは、高温媒体側から低温媒体側へと押圧され極僅かに動き、流通経路Ｍの空間（隙間）が拡がる。これにより、伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎに付着した堆積物は、浮き上がる。そして、それと同時に、高温媒体の流速も大きくなっているため浮き上がった堆積物は、排出管５へ向けて押し流されることになる。
【００３４】
本発明では、高温媒体の流量増加は、伝熱プレート３ａ、３ｂ…３ｎの強度、シール部材の破損防止を考慮して定常運転時の１．７倍を上限とするのが望ましく、また、洗浄時の保持時間は２０分以内とするのが望ましい。本発明においては洗浄時の保持時間の上限については２０分以内とするのが望ましいのは、２０分を超えても洗浄を行ってもその効果が飽和状態に達するからである。
【００３５】
高温媒体の流通経路Ｍの洗浄を終えたのちは、該高温媒体の流量を定常運転時の流量に戻し、さらに、低温媒体の流通を再開して該低温媒体の流量を定常運転時の流量に戻せばよい。
【００３６】
プレート式熱交換器の洗浄を開始するタイミングとしては、圧力計９ａの値が管理値を超えたときに実施することができるが、高温媒体の流通経路Ｍの出入側の差圧を圧力計９ａ、９ｂで管理し、この差圧が管理値を超えた場合としてもよいし、高温媒体の入側圧力および差圧の両方で管理してもよく、この点についてはとくに限定されない。
【実施例】
【００３７】
コークス炉において発生した安水（温度７０°Ｃ）を活性汚泥処理に送給するために、伝熱面積：２８．８ｍ２、交換熱量：１６２８ｋｗ、最大処理能力：５０ｔ／ｈ（速度：０．２８ｍ／ｓｅｃ）になる上掲図１、２に示した如きプレート式熱交換器を用いて４０°Ｃまで冷却する運転を最大処理能力の６０％で実施し（冷却媒体として工業用水を使用）、安水を供給する供給管の入側圧力が２５０ｋＰａ以上でかつ、該供給管の入側圧力と排出管の出側圧力との圧力差が１５０ｋＰａ以上となったところでプレート式熱交換器の洗浄を開始した。
【００３８】
なお、プレート式熱交換器の洗浄を行うに際しては、冷却媒体の流通を停止し、その流通経路の内部を空にして入側圧力がゼロであることを確認したのちに行った。また、洗浄を終えたのちの運転再開においては、洗浄前と同じ条件で安水の冷却を行った。
【００３９】
その結果を洗浄条件（洗浄時の安水の流量、流速、洗浄時間）とともに表１に示す。なお、洗浄が有効に行われたかどうかは、高温媒体の供給管の入側圧力と出側圧力の差圧が５０ｋＰａ以下になったかどうかで判定した。
【００４０】
【表１】
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【００４１】
表１より明らかなように、プレート式熱交換器の洗浄に際して安水の流量を定常運転時の３０ｔ／ｈの１．２〜１．７倍（３６〜５０ｔ／ｈ）とした場合（適合例１〜４）には、洗浄後の差圧が５０ｋＰａ以下になることが判明した。
【００４２】
これに対して洗浄時の安水の流量を、定常運転時と同じにして洗浄を行った場合（比較例１）には、洗浄後の差圧が１０５ｋＰａと非常に高く十分な洗浄が行われたとはいえず、さらに、安水の流量を２０ｔ／ｈまで下げた場合（比較例２）には、洗浄時間を２０分まで延長しても、ほとんど洗浄できていなかった。
【００４３】
これらの結果から、低温媒体の流通経路の/圧力を開放状態にして安水を定常運転時の３０ｔ／ｈから１．２〜１．７倍の３６〜５０ｔ／ｈ（流速０．２０〜０．２８ｍ／ｓｅｃ）で洗浄を行うことによりプレート式熱交換器の高温媒体である安水を停止することなしに堆積物（閉塞物）を除去することが可能であることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明によれば、高温媒体を流通させる流通経路に堆積した堆積物を短時間で、しかも、簡便かつ安価に除去し得るプレート式熱交換器の洗浄方法が提供できる。
【符号の説明】
【００４５】
１      固定フレーム
２      移動フレーム
３      熱交換器本体
３ａ…３ｎ  伝熱プレート
４      高温媒体の供給管
５      高温媒体の排出管
６      低温媒体の供給管
７      低温媒体の排出管
８      バルブ
９ａ、９ｂ  圧力計
１０    バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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