(57)【要約】【課題】ヘッダを傷つけることなく伝熱チューブを取り外す。【解決手段】ヘッダ１５に連結された複数の伝熱チューブ２を、ヘッダ１５から取り外すための回転工具システム８であって、ヘッダ１５に形成され複数の伝熱チューブ２が連結される第一孔３０と、ヘッダ１５に形成され第一孔１５と対称となる位置に軸線を一致させて設けられた第二孔２７と、複数の伝熱チューブ２のいずれか一に対応する第二孔２７の両側の他の第二孔２７に支持され、第二孔２７と軸線が一致する第三孔４８を有するベースプレート９と、ベースプレート９に固定される工作機械１０により駆動され、回転軸が第三孔４８の軸線と一致し、第三孔４８に挿入自在である回転工具３８と、回転工具３８の先端に、回転工具３８と同軸に、かつ、相対回転可能に設けられ、一の伝熱チューブ２に挿入されるガイドローラー１２と、を有することを特徴とする回転工具システム８。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状のヘッダの延在方向に並べて配列されて前記ヘッダに連結された複数の伝熱チューブを、前記ヘッダから取り外すための回転工具システムであって、
前記ヘッダに形成され前記複数の伝熱チューブが連結される第一孔と、前記ヘッダに形成され前記第一孔と対称となる位置に軸線を一致させて設けられた第二孔と、前記複数の伝熱チューブのいずれか一に対応する前記第二孔の両側の他の前記第二孔に支持され、前記第二孔と軸線が一致する第三孔を有するベースプレートと、
前記ベースプレートに固定される工作機械により駆動され、回転軸が前記第三孔の軸線と一致し、前記第三孔に挿入自在である回転工具と、
前記回転工具の先端に、前記回転工具と同軸に、かつ、相対回転可能に設けられ、前記一の伝熱チューブに挿入されるガイドローラーと、を有することを特徴とする回転工具システム。
【請求項２】
前記他の第二孔に取り付けられ、前記軸線と直交する平坦面であるベースプレート取付面を有する固定治具を有することを特徴とする請求項１に記載の回転工具システム。
【請求項３】
前記ガイドローラーには、前記回転工具の軸方向の挿入量を確認するための印部が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の回転工具システム。
【請求項４】
管状のヘッダに、前記ヘッダの延在方向に並べて配列されて、前記ヘッダに連結された複数の伝熱チューブを前記ヘッダから取り外す伝熱チューブの取り外し方法であって、
前記ヘッダに形成され前記複数の伝熱チューブが連結される第一孔と、前記ヘッダに形成され前記第一孔と対称となる位置に軸線を一致させて設けられた第二孔と、前記複数の伝熱チューブのいずれか一に対応する前記第二孔の両側の他の前記第二孔に支持され、前記第二孔と軸線が一致する第三孔を有するベースプレートを取り付けるベースプレート取り付け工程と、
前記ベースプレートに回転工具を有する工作機械を固定する工作機械固定工程と、
前記回転工具の先端に、前記回転工具と同軸に、かつ、相対回転可能に設けられたガイドローラーを前記伝熱チューブに挿入しながら、前記回転工具により前記伝熱チューブと前記第一孔との連結部の近傍を機械加工する第一機械加工工程と、を有することを特徴とする伝熱チューブの取り外し方法。
【請求項５】
前記ヘッダの外側から前記第一孔に挿入された前記回転工具により、前記第一孔内の前記伝熱チューブの内周を機械加工する第二機械加工工程を有することを特徴とする請求項４に記載の伝熱チューブの取り外し方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載の伝熱チューブの取り外し方法の後に、
前記第一孔に前記伝熱チューブを挿入する伝熱チューブ挿入工程と、
前記第二孔を介して挿入された工具を前記伝熱チューブの内周に接触させて、前記伝熱チューブの一部が拡大するように塑性変形させる伝熱チューブ拡管工程と、
前記伝熱チューブと前記第一孔との間をシールするシール工程と、を有することを特徴とする伝熱チューブの交換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状のヘッダに連結された複数の伝熱チューブをヘッダから取り外すための回転工具システム、伝熱チューブの取り外し方法、及び伝熱チューブの交換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば火力発電プラントの石炭焚きボイラから排出される排ガス処理に用いられる排煙処理装置には、排ガスから熱を回収したり、回収した熱を用いて排ガスを昇温したりする熱交換器が設けられている。熱交換器は、熱回収部として機能する熱交換器と再加熱部として機能する熱交換器とから構成されており、いずれもケーシング内に複数の伝熱チューブを収容した構成のチューブバンドルを有している。
【０００３】
伝熱チューブとしては、熱伝達効率を高めるために、管の外周にフィンが形成されたフィンチューブとすることが従来から実施されている。
熱回収部として機能する熱交換器のフィンチューブには、フライアッシュによる目詰まり・磨耗や、ショットクリーニングによる磨耗が生じるため、点検を実施して必要に応じて管を封止したり、交換したりしている。また、消耗した伝熱チューブが多数に及ぶ場合には、チューブバンドルごと交換したりしている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に記載されているように、チューブバンドルごと交換する場合は、容易、かつ、確実な伝熱チューブの更新が可能となるが、交換費用が高額となるため実施が難しい。そこで、特許文献２に記載されているように、伝熱チューブのみを引き抜いて伝熱チューブ以外の構成要素を再利用する方法も知られている。特許文献２に記載の方法は、伝熱チューブの内側に引抜矢を打ち込んだ後、引抜矢をジャッキ装置などを用いて引き抜く方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−２４１９６４号公報
【特許文献２】特許第４１８２３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に記載されている方法では、伝熱チューブを固定する伝熱チューブ固定孔と、伝熱チューブとの間でせん断応力が発生することによって、伝熱チューブ固定孔、即ち、ヘッダが損傷し、ヘッダの再利用が難しくなるという問題がある。
【０００７】
この発明は、ヘッダを傷つけることなく伝熱チューブを取り外すことができる回転工具システム、伝熱チューブの取り外し方法、及び伝熱チューブの交換方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第一の態様によれば、回転工具システムは、管状のヘッダの延在方向に並べて配列されて前記ヘッダに連結された複数の伝熱チューブを、前記ヘッダから取り外すための回転工具システムであって、前記ヘッダに形成され前記複数の伝熱チューブが連結される第一孔と、前記ヘッダに形成され前記第一孔と対称となる位置に軸線を一致させて設けられた第二孔と、前記複数の伝熱チューブのいずれか一に対応する前記第二孔の両側の他の前記第二孔に支持され、前記第二孔と軸線が一致する第三孔を有するベースプレートと、前記ベースプレートに固定される工作機械により駆動され、回転軸が前記第三孔の軸線と一致し、前記第三孔に挿入自在である回転工具と、前記回転工具の先端に、前記回転工具と同軸に、かつ、相対回転可能に設けられ、前記一の伝熱チューブに挿入されるガイドローラーと、を有する。
【０００９】
このような構成によれば、ベースプレートを介して、回転工具と伝熱チューブが連結される第一孔とが同軸となるように固定できるとともに、ガイドローラーが回転工具の先端側を回転可能に支持するため、回転工具と伝熱チューブの軸線を精度よく合わせることができる。これにより、ヘッダを傷つけることなく伝熱チューブを切削加工することができる。これにより、伝熱チューブの取り外しが可能になる。
【００１０】
上記回転工具システムにおいて、前記他の第二孔に取り付けられ、前記軸線と直交する平坦面であるベースプレート取付面を有する固定治具を有する構成としてもよい。
【００１１】
このような構成によれば、ベースプレートが固定治具のベースプレート取付面と密着して支持されるため、ベースプレートに固定される回転工具の位置精度を高めることができる。
【００１２】
上記回転工具システムにおいて、前記ガイドローラーには、前記回転工具の軸方向の挿入量を確認するための印部が設けられている構成としてもよい。
【００１３】
このような構成によれば、印部によって回転工具の挿入量が確認できるため、所望の加工範囲のみを加工することができる。
【００１４】
本発明の第二の態様によれば、伝熱チューブの取り外し方法は、管状のヘッダに、前記ヘッダの延在方向に並べて配列されて、前記ヘッダに連結された複数の伝熱チューブを前記ヘッダから取り外す伝熱チューブの取り外し方法であって、前記ヘッダに形成され前記複数の伝熱チューブが連結される第一孔と、前記ヘッダに形成され前記第一孔と対称となる位置に軸線を一致させて設けられた第二孔と、前記複数の伝熱チューブのいずれか一に対応する前記第二孔の両側の他の前記第二孔に支持され、前記第二孔と軸線が一致する第三孔を有するベースプレートを取り付けるベースプレート取付工程と、前記ベースプレートに回転工具を有する工作機械を固定する工作機械固定工程と、前記回転工具の先端に、前記回転工具と同軸に、かつ、相対回転可能に設けられたガイドローラーを前記伝熱チューブに挿入しながら、前記回転工具により前記伝熱チューブと前記第一孔との連結部を機械加工する第一機械加工工程と、を有する。
【００１５】
このような構成によれば、ベースプレートを介して、回転工具と伝熱チューブが連結される第一孔とが同軸となるように固定できるとともに、ガイドローラーが回転工具の先端側を回転可能に支持するため、回転工具と伝熱チューブの軸線を精度よく合わせることができる。これにより、ヘッダを傷つけることなく伝熱チューブを切削加工して、伝熱チューブの取り外しが可能になる。
【００１６】
上記伝熱チューブの取り外し方法において、前記ヘッダの外側から前記第一孔に挿入された前記回転工具により、前記第一孔内の前記伝熱チューブの内周を機械加工する第二機械加工工程を有する構成としてもよい。
【００１７】
このような構成によれば、伝熱チューブと第一孔との連結部のみならず、伝熱チューブを全体に亘って薄肉化できるため、伝熱チューブの取り外しを容易とすることができる。
【００１８】
本発明の第三の態様によれば、伝熱チューブの交換方法は、上記いずれかの伝熱チューブの取り外し方法の後に、前記第一孔に前記伝熱チューブを挿入する伝熱チューブ挿入工程と、前記第二孔を介して挿入された工具を前記伝熱チューブの内周に接触させて、前記伝熱チューブの一部が拡大するように塑性変形させる伝熱チューブ拡管工程と、前記伝熱チューブと前記第一孔との間をシールするシール工程と、を有する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ベースプレートを介して、回転工具と伝熱チューブが連結される第一孔とが同軸となるように固定できるとともに、ガイドローラーが回転工具の先端側を回転可能に支持するため、回転工具と伝熱チューブの軸線を精度よく合わせることができる。これにより、ヘッダを傷つけることなく伝熱チューブを切削加工して、伝熱チューブの取り外しが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態の火力発電プラントの概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態の熱交換器の概略斜視図である。
【図３】本発明の実施形態のチューブバンドルの概略斜視図である。
【図４】本発明の実施形態の伝熱チューブ及びヘッダの構成を示す断面図である。
【図５】本発明の実施形態の回転工具システムの構成を説明する分解斜視図である。
【図６】本発明の実施形態のベースプレートの斜視図である。
【図７】本発明の実施形態の工作機械の概略構成図である。
【図８】本発明の実施形態の回転工具システムの作用を説明する図であり、伝熱チューブをヘッダ内部から機械加工する第一機械加工工程について説明する図である。
【図９】第一機械加工工程を実施した後の伝熱チューブの断面図である。
【図１０】本発明の実施形態の回転工具システムの作用を説明する図であり、伝熱チューブをヘッダ外部から機械加工する第二機械加工工程について説明する図である。
【図１１】第二機械加工工程を実施した後の伝熱チューブの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
本実施形態の回転工具システムは、例えば火力発電プラントなどのプラントに設けられた熱交換器のチューブバンドルの補修に用いられる。熱交換器は、火力発電プラントの石炭焚きボイラから排出される排ガスの処理に用いられる排煙処理装置に設けられている。
チューブバンドルは、伝熱チューブ（フィンチューブ）を束ねた集合体であり、本実施形態の回転工具システムは、チューブバンドルのヘッダから消耗した伝熱チューブを取り外す際に使用される。具体的には、ドリルなどの回転工具を用いて伝熱チューブの肉厚を薄くすることによって伝熱チューブを取り外す。
【００２２】
まず、チューブバンドルが設置される熱交換器を有するプラントについて説明する。
図１に示すように、火力発電プラント５０は、燃料を燃焼させるボイラ５１から排出される排ガスＧを処理する排煙処理装置５２を有している。ボイラ５１は、燃料等を燃焼させて、加熱されたガスを生成する。ボイラ５１で加熱されたガスは、熱エネルギを電力に変換する機構で、熱が吸収される。熱が吸収されたガスは、排ガスＧとして排煙処理装置５２に排出される。
【００２３】
排煙処理装置５２は、ボイラ５１から排出される排ガスＧが煙突５８から放出される過程で、排ガスＧに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、煤塵、および硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去する。排煙処理装置５２は、熱回収部１ａとして機能する熱交換器１と、電気集塵機５３と、脱硫装置５４と、再加熱部１ｂとして機能する熱交換器１と、循環ポンプ５５と、循環配管５６と、送風機５７と、煙突５８と、を有している。
【００２４】
このうち、熱回収部１ａと再加熱部１ｂとからなる熱交換器１は、熱回収部１ａで回収された熱を、再加熱部１ｂにおいて排ガス昇温に利用する構成となっている。熱回収部１ａの伝熱チューブ２と再加熱部１ｂの伝熱チューブ２とは循環配管５６を介して接続されており、伝熱チューブ２の内部には熱媒水（例えば温水など）が封入されている。
【００２５】
ボイラ５１から排出された排ガスＧは、熱交換器１の熱回収部１ａに導入され、内部に配置されている伝熱チューブ２を流れる熱媒水と熱交換を行うことにより、熱回収される。熱回収部１ａを経た排ガスＧの温度は、一般的に８５〜１１０℃となり例えば電気集塵機５３での集塵能力が向上される。
【００２６】
熱回収部１ａを経た排ガスＧは、電気集塵機５３に導入され煤塵が除去される。電気集塵機５３を経た排ガスＧは、脱硫装置５４に導入される。脱硫装置５４では、例えば石灰石をスラリー状に溶かし込んだアルカリまたは弱アルカリ吸収液により、排ガスＧ中の硫黄酸化物が吸収除去される。脱硫装置５４は、石灰石をスラリー状に溶かし込んだ吸収液を用いた場合、副生成物として石膏が生成される。脱硫装置５４を経た排ガスＧの温度は、一般に約５０℃程に低下する。
【００２７】
脱硫装置５４を経た排ガスＧは、熱交換器１の再加熱部１ｂに導入される。再加熱部１ｂは、熱回収部１ａとの間で熱媒水を循環ポンプ５５により一対の循環配管５６を往来して循環する過程で、熱回収部１ａにより回収された回収熱により排ガスＧを加熱する。ここで５０℃程度の脱硫装置５４の出口排ガスＧの温度は、再加熱部１ｂで約８５〜１１０℃に再加熱され、煙突５８から大気放出される。再加熱部１ｂと煙突５８との間には送風機５７が設けられている。
【００２８】
次に、再加熱部１ｂを用いて熱交換器１の構造について説明する。熱回収部１ａは、再加熱部１ｂとほぼ同様の構成であるため、説明は省略する。
図２に示すように、熱交換器１は、伝熱チューブ２を束ねた集合体であるチューブバンドル４を複数収納するバンドル収納ダクト３を有している。伝熱チューブ２は、チューブバンドル４を介して熱交換器１の所定位置に配置されるようになっている。
【００２９】
バンドル収納ダクト３は熱交換器１の筐体であり、角筒形状の箱部５の一方の開口にダクト入口６と拡張部７とが設けられている。ダクト入口６は、排ガスＧをバンドル収納ダクト３の箱部５に流入させる入口である。拡張部７は、ダクト入口６と箱部５との間を連結させる中空の部材である。拡張部７は、ダクト入口６から箱部５に向かうにしたがって、開口径が大きくなる筒である。
【００３０】
チューブバンドル４は、内側を排ガスＧが流通可能な矩形筒形状のケーシング１１と、ケーシング１１内にケーシング１１の長手方向に延在するように固定された複数の伝熱チューブ２とを有している。ケーシング１１は、バンドル収納ダクト３の箱部５における排ガスＧの流通方向と直交する一面を充填するように、隙間なく配置されている。
具体的には、３つのチューブバンドル４のケーシング１１が、長手方向に沿う面が互いに接するように配置されていることによって複数の伝熱チューブ２が面状に配置されている。
【００３１】
図３に示すように、チューブバンドル４は、矩形筒形状のケーシング１１と、ケーシング１１の長手方向に延在する複数の伝熱チューブ２と、複数の伝熱チューブ２に熱媒水を供給する管状の第一ヘッダ１５と、複数の伝熱チューブ２にて熱交換に使用された熱媒水を回収する管状の第二ヘッダ１６と、を有している。伝熱チューブ２の肉厚は、例えば３ｍｍとされている。
【００３２】
ケーシング１１は、複数の伝熱チューブ２を覆う箱型の部材であり、一対の長側面１７と、複数の伝熱チューブ２の端部近傍で長側面１７同士を接続する一対の短側面１８と、これら長側面１７と短側面１８の縁によって形成される長方形の開口である一対の開口面１９と、を有している。チューブバンドル４は、一対の開口面１９のうち一方の開口面１９から排ガスＧを導入し、他方の開口面１９から排ガスＧを排出する。
【００３３】
複数の伝熱チューブ２は、排ガスＧの流通方向に直交する平面をなすように等間隔で並べられた複数（例えば２４本）の伝熱チューブ２によって段を構成しており、この段が排ガスＧの流通方向に複数（例えば３８段）、等間隔で設けられた構成である。
排ガスＧの流通方向に隣合う伝熱チューブ２は、排ガスＧの流通方向及び伝熱チューブ２の長手方向に直交する方向にオフセットして配置されている。即ち、排ガスＧの流通方向から視て、排ガスＧの流通方向に隣り合う段の伝熱チューブ２が重ならないように配置されている。
【００３４】
また、流通方向に隣り合う伝熱チューブ２同士は端部においてＵベント部２１を介して接続されている。Ｕベント部２１は、第一ヘッダ１５を介して最も開口部に近い伝熱チューブ２に流入した熱媒水を排ガスＧの流通方向に隣り合う次の段の伝熱チューブ２に導入するように伝熱チューブ２の端部同士を接続している。換言すれば、複数の伝熱チューブ２は、複数の直線部１４と、この複数の直線部１４同士を接続するＵベント部２１とを有している。
【００３５】
第一ヘッダ１５及び第二ヘッダ１６は、排ガスＧの流通方向及び伝熱チューブ２の長手方向に直交する方向に延在する管（パイプ）状の部材である。第一ヘッダ１５及び第二ヘッダ１６は、循環配管５６（図１を参照）に接続されている。即ち、循環配管５６を流れる熱媒水は、第一ヘッダ１５及び第二ヘッダ１６を介して熱交換器１の伝熱チューブ２に導入される。
【００３６】
複数の段のうち、一方の開口面１９に面する段を構成する複数の伝熱チューブ２の一端は第一ヘッダ１５に接続されている。複数の段のうち、他方の開口面１９に面する段を構成する複数の伝熱チューブ２の一端は第二ヘッダ１６に接続されている。このように構成されていることによって、第一ヘッダ１５に流入した熱媒水は、一方の開口面１９に面する段の全ての伝熱チューブ２に流入し、Ｕベント部２１を介して他方の開口面１９に面する段に向かって流れた後、第二ヘッダ１６に流出する。
【００３７】
図２に戻って、各々のチューブバンドル４の第一ヘッダ１５には、チューブバンドル４に熱媒水を供給する供給管２３が接続されている。また、各々のチューブバンドル４の第二ヘッダ１６には、伝熱チューブ２にて使用された熱媒水を排出する排出管２４が接続されている。
供給管２３には、供給バルブ２５が設けられており、この供給バルブ２５を閉止することによって、第一ヘッダ１５への熱媒水の供給を止めることができる。排出管２４には、排出バルブ２６が設けられており、この排出バルブ２６を閉止することによって、排出管２４を流れる熱媒水が第二ヘッダ１６に流入するのを防ぐことができる。
【００３８】
次に、チューブバンドル４における伝熱チューブ２と第一ヘッダ１５との固定構造、及び第一ヘッダ１５の詳細構造について説明する。なお、伝熱チューブ２と第二ヘッダ１６との固定構造も同様の構造である。
図４に示すように、第一ヘッダ１５には、外部から伝熱チューブ２の内部へのアクセスを容易とするためのプラグ孔２７（第二孔）が形成されている。プラグ孔２７は、第一ヘッダ１５の伝熱チューブ２の軸線（以下、伝熱チューブ中心軸Ａという）の延長線上に形成されている。プラグ孔２７は、チューブバンドル４の運転状態においては、プラグ２８によって閉塞されている。
【００３９】
第一ヘッダ１５には、伝熱チューブ２を固定するための伝熱チューブ固定孔３０（第一孔）が形成されている。伝熱チューブ固定孔３０の内径は、伝熱チューブ２の外径と略等しいか、伝熱チューブ２の外径よりも僅かに大きい。また、伝熱チューブ固定孔３０とプラグ孔２７とは同軸となるように形成されている。即ち、プラグ孔２７は、伝熱チューブ２の伝熱チューブ中心軸Ａと軸線を一致させて、伝熱チューブ固定孔３０と対称となる位置に形成されている。
伝熱チューブ固定孔３０の軸方向の所定位置には、伝熱チューブ固定孔３０の内径よりも大きな内径とされた拡径部３１が設けられている。換言すれば、伝熱チューブ固定孔３０の軸方向の一部分は、他の部分よりも内径が大きく形成されている。
【００４０】
伝熱チューブ固定孔３０に挿入される伝熱チューブ２は、拡管装置などの工具によって伝熱チューブ２の内部から伝熱チューブ固定孔３０の拡径部３１に力を加えて拡管することによって固定されている。これにより、伝熱チューブ２の軸方向の所定位置には、伝熱チューブ２の外径よりも大きな外径とされた拡管部３２が形成される。
【００４１】
伝熱チューブ２の端部と第一ヘッダ１５の内周面とは、シール溶接（漏れ止め溶接）により溶接されている。伝熱チューブ２の端部と第一ヘッダ１５の内周面とが溶接により接合されていることによって、伝熱チューブ２と第一ヘッダ１５が一体化された溶接部３３が形成される。また、溶接によって、伝熱チューブ２が第一ヘッダ１５に溶け込むことによって、ヘッダ溶け込み部４０（連結部）が形成される。
【００４２】
なお、第一ヘッダ１５の延在方向（図４の上下方向）に並べて配列される伝熱チューブ２同士のピッチは一定とされている。以下、伝熱チューブ２同士のピッチを伝熱チューブピッチＰという。
【００４３】
次に、本実施形態の回転工具システムについて図を参照して説明する。回転工具システムは、第一ヘッダ１５から消耗した伝熱チューブ２を取り外す際に使用される。図５は、本実施形態の回転工具システム８の構成を説明する分解斜視図である。なお、回転工具システム８は、図５に示すように、プラグ孔２７側に取り付けることもできるが、その反対側である伝熱チューブ２側に取り付けることもできる（図１０参照）。
図５に示すように、回転工具システム８は、第一ヘッダ１５に固定されるベースプレート９と、ベースプレート９に固定される工作機械１０と、を有している。
【００４４】
ベースプレート９は、固定治具４１を用いて第一ヘッダ１５に固定されている。
固定治具４１は、ベースプレート９を第一ヘッダ１５に固定するための治具であり、第一ヘッダ１５のプラグ孔２７に取り付けられる。即ち、既存の取り付け孔を用いて取り付けられる。
固定治具４１は、第一ヘッダ１５のプラグ孔２７に螺合するネジ部４２と台座部４３とから構成されている。台座部４３は、ネジ部４２の中心軸と直交する平面であるベースプレート取付面４４を有している。固定治具４１のネジ部４２の中心軸は伝熱チューブ中心軸Ａと一致するため、ベースプレート取付面４４は、固定治具４１をプラグ孔２７に固定することにより、伝熱チューブ中心軸Ａと直交する。また、固定治具４１には、ネジ部４２と同軸のネジ孔４５が形成されている。
【００４５】
ベースプレート９は、例えば鉄などの磁性体によって形成された矩形板状の部材である。図６に示すように、ベースプレート９は、固定治具４１にベースプレート９を固定する際に使用される二つの固定孔４７と、工作機械１０のガイドローラー１２及びドリル部３８（図７参照）が挿通する孔である複数のドリル挿通孔４８（第三孔）と、を有している。ドリル挿通孔４８の孔径は、プラグ２８固定孔４７と略同一かやや大きい。
【００４６】
複数のドリル挿通孔４８間のピッチは、伝熱チューブピッチＰと同一とされている。固定孔４７とドリル挿通孔４８間のピッチもまた、伝熱チューブピッチＰと同一とされている。これにより、固定孔４７を用いてベースプレート９を固定することによって、伝熱チューブ中心軸Ａとドリル挿通孔４８の中心とが一致する。即ち、伝熱チューブ固定孔３０及びプラグ孔２７の軸線とドリル挿通孔４８の軸線とが一致する。
ベースプレート９は、プラグ孔２７に取り付けられた固定治具４１にプレート固定ボルト４９によって固定されている。なお、二つの固定孔４７のうち一方は、長穴としてよい。これにより、ベースプレート９の取り付けを容易とすることができる。
【００４７】
また、ベースプレート９は、図１０に示すように、伝熱チューブ２の側にも取り付けることができる。ベースプレート９を伝熱チューブ２の側に取り付ける際は、伝熱チューブ２の露出部を切断した後、ベースプレート９を直接第一ヘッダ１５に接触させ、長いプレート固定ボルト４９を用いてベースプレート９を固定する。
即ち、ベースプレート９は、第一ヘッダ１５のプラグ孔２７の側（チューブバンドルの外部側）、及び伝熱チューブ２の側（チューブバンドルの内部側）の両面に固定が可能である。
【００４８】
図５に戻って、工作機械１０は、磁石によって形成されたマグネットベース３４と、マグネットベース３４に固定された駆動部３５と、駆動部３５の駆動力を出力軸３７（図７参照）に伝達する伝達部３６と、伝熱チューブ２の一部を切削するためのドリル部３８と、を有している。
工作機械１０は、マグネットベース３４の磁力によってベースプレート９に固定される。マグネットベース３４に発生する磁力は、図示しない磁力制御装置によって、任意に制御することができる。これにより、工作機械１０の位置決めを容易に行うことができる。工作機械１０の固定方法は磁力によるものに限ることはない。例えば、ボルト・ナットなどの締結部材を用いて工作機械１０をベースプレート９に固定してもよい。
【００４９】
駆動部３５は電動モーターなどの駆動装置を採用することができる。
伝達部３６は、駆動部３５の駆動軸の軸方向を変更して、工作機械１０をベースプレート９に取り付けた際に、出力軸３７（ドリル部３８）の中心軸がベースプレート９に直交するように位置決めする。即ち、工作機械１０をベースプレート９に取り付けることによって、ドリル部３８の中心軸が伝熱チューブ中心軸Ａと平行になる。ドリル部３８の中心軸と伝熱チューブ中心軸Ａとは、工作機械１０の取り付け位置を調節することにより一致させることができる。
【００５０】
また、伝達部３６にはハンドル３９が設けられている。ハンドル３９は、ハンドル３９を回動操作することによって、出力軸３７（ドリル部３８）を出力軸３７の軸方向に送る機能を有している。工作機械１０をベースプレート９に取り付けた状態でハンドル３９を回動させることによって、ドリル部３８が軸方向に移動し、ベースプレート９のドリル挿通孔４８に挿入される。
ドリル部３８は、既存の孔に挿入されることで孔径を拡大することができるドリルである。ドリル部３８は、ベースプレート９に取り付けられることで、ベースプレート９の
ドリル挿通孔４８に挿入自在である。ドリル部３８は、伝熱チューブ２の外径よりやや小さいドリル径Ｄ（図７参照）を有している。ドリル径Ｄは、作業に応じて適宜変更される。
【００５１】
図７に示すように、工作機械１０のドリル部３８の先端には、ドリル部３８と同軸に設けられたガイドローラー１２が取り付けられている。ガイドローラー１２は、例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール樹脂）のようなプラスチック材料によって形成された円柱形状の部材である。ガイドローラー１２は、図示しないベアリング（軸受）を介してドリル本体から延在する連結軸４６に取り付けられている。これにより、ガイドローラー１２は、ドリル部３８と相対回転可能である。
【００５２】
また、ガイドローラー１２の外径（ガイドローラー径Ｒ）は、伝熱チューブ２の内径よりもやや小さい。即ち、ガイドローラー径Ｒは、軸方向にドリル部３８を移動させた際、伝熱チューブ２の内周側に挿入可能であるとともに、挿入後に、ぶれを生じないような寸法とされている。
また、ガイドローラー１２の外周面には、周方向の全周に亘って延在する印部２９が印刷されている。印部２９の詳細については後述する。
【００５３】
（伝熱チューブの交換方法）
次に、本実施形態の回転工具システム８を用いた伝熱チューブ２の交換方法について説明する。伝熱チューブ２の交換は、伝熱チューブ２を取り外す伝熱チューブ取り外し工程と、伝熱チューブ２を取り付ける伝熱チューブ取り付け工程と、を有する。
【００５４】
（伝熱チューブ取り外し工程）
まず、伝熱チューブ取り外し工程について説明する。
まず、取り外す対象となる伝熱チューブ２が取り付けられているチューブバンドル４に流れる熱媒体を止める。次いで、図８に示すように、取り外す対象となる伝熱チューブ２について、第一ヘッダ１５から露出している部分を切り落とす。伝熱チューブ取り外し工程においては、露出している部分が切り落とされた伝熱チューブ２の内周面を、プラグ孔２７側、及び伝熱チューブ２側から切削することによって伝熱チューブ２を薄くする。
【００５５】
（ベースプレート取り付け工程）
次いで、取り外す伝熱チューブ２に対応するプラグ孔２７（取り外す伝熱チューブ２の伝熱チューブ中心軸Ａに一致する中心軸を有するプラグ孔２７）の位置に、ドリル挿通孔４８が位置するように、ベースプレート９を取り付ける。ベースプレート９の取り付ける際は、取り外す伝熱チューブ２に対応するプラグ孔２７の両側のプラグ孔２７に固定治具４１を取り付け、プレート固定ボルト４９を用いて、固定治具４１にベースプレート９を固定する。固定治具４１を取り付けるプラグ孔２７は、取り外す伝熱チューブ２に対応するプラグ孔２７の隣である必要はなく、ベースプレート９に形成されているドリル挿通孔４８の個数に応じて取り付け場所が決定される。
これにより、ベースプレート９が固定治具４１のベースプレート取付面４４に密着する。ベースプレート取付面４４は、伝熱チューブ中心軸Ａと直交するように位置決めされているため、ベースプレート９は伝熱チューブ中心軸Ａと直交するように取り付けられる。
【００５６】
（工作機械固定工程）
次いで、工作機械１０をベースプレート９に取り付ける。具体的には、工作機械１０のドリル部３８の中心軸と、伝熱チューブ中心軸Ａとが一致するように工作機械１０をベースプレート９に取り付ける。ベースプレート９が伝熱チューブ中心軸Ａと直交するように取り付けられているため、工作機械１０は、ドリル部３８の中心軸と伝熱チューブ中心軸Ａとが一致するように配置することができる。
【００５７】
（第一機械加工工程）
図８は、伝熱チューブ２をプラグ孔２７の側（第一ヘッダ１５の内部側、チューブバンドル４の外部側）から機械加工する第一機械加工工程について説明する図である。
第一機械加工工程では、まず、工作機械１０を作動させる。即ち、ドリル部３８を回転させる。次いで、ハンドル３９を操作することによって、工作機械１０のドリル部３８をベースプレート９のドリル挿通孔４８を介して第一ヘッダ１５の内部に進入させる。ドリル部３８を前方に送ることによって、工作機械１０のガイドローラー１２が伝熱チューブ２の内側に入り込む（図８参照）。
【００５８】
ガイドローラー１２が伝熱チューブ２の内側に入り込むことによって、ドリル部３８がセンタリングされる。即ち、ガイドローラー１２はドリル部３８が伝熱チューブ２を切削する際のガイドとして機能し、ドリル部３８の中心軸と伝熱チューブ中心軸Ａとがより一致するようになる。これにより、ドリル部３８の径方向のぶれを抑制することができ、伝熱チューブ２の内周面を正確に切削することができる。
【００５９】
さらに、ドリル部３８を前方に送ることによって、伝熱チューブ２の内周面はドリル部３８によって切削（機械加工）される。即ち、伝熱チューブ２の内周面が第一ヘッダ１５の内部から機械加工される。
ここで、ドリル部３８は、伝熱チューブ２の外径よりも僅かに小さなドリル径Ｄを有するものを使用する。例えば、伝熱チューブ２の外径が４０ｍｍである場合、ドリル径Ｄは３９．９ｍｍとする。
【００６０】
図９に示すように、第一機械加工工程におけるドリル部３８により切削する範囲Ｇ１は、第一ヘッダ１５の内周面から第一ヘッダ１５の伝熱チューブ固定孔３０の拡径部３１の寸前までである。即ち、拡径部３１まではドリル部３８の先端が進入しないようにする。これにより、少なくとも伝熱チューブ２と第一ヘッダ１５とを接合するヘッダ溶け込み部４０の近傍の伝熱チューブ２の内周面が機械加工される。
【００６１】
軸方向の切削量については、ガイドローラー１２の露出量に基づいて判断することができる。即ち、伝熱チューブ２の切断面（第一ヘッダ１５の外周面）からガイドローラー１２の一部が露出した段階で送りを止めるようにすればよい。
印部２９は、ドリル部３８の送り量の把握を容易とするために印刷されている。印部２９とドリル部３８の先端との軸方向の距離Ｌ（図７参照）を、第一ヘッダ１５の肉厚Ｈから切削する範囲Ｇ２の寸法を減じた寸法Ｇ２とを等しくすることによって、印部２９を目安とすることができる。
【００６２】
上記作業を他の伝熱チューブ２についても繰り返し行う。これにより、取り外す対象の伝熱チューブ２を第一ヘッダ１５の内部側から機械加工することができる。
【００６３】
（第二機械加工工程）
次いで、図１０に示すように伝熱チューブ２側（第一ヘッダ１５の外部側、チューブバンドル４の内部側）から伝熱チューブ２の内周面を切削する。
まず、ベースプレート９をプラグ孔２７の側ではなく、伝熱チューブ２の側に固定する。ベースプレート９は、より長いプレート固定ボルト４９を用いて固定される。
次いで、ベースプレート９に工作機械１０に固定し、伝熱チューブ２の内周面をドリル部３８によって切削する。ここで、ドリル部３８は、第一機械加工工程で使用するドリル部３８のドリル径Ｄよりも小さなドリル径Ｄを有するものを使用する。例えば、伝熱チューブ２の外径が４０ｍｍである場合、ドリル径Ｄは３８ｍｍとする。
【００６４】
ドリル部３８を第一ヘッダ１５の内周面近傍まで送ることにより、図１１に示すように、伝熱チューブ２を軸方向の全体に亘って薄肉化することができる。即ち、伝熱チューブ２の肉厚を図９に示すＴ１から図１１に示すＴ２にまで薄肉化することができる。
この際、ドリル径Ｄが、第一機械加工工程において使用されたドリル部３８のドリル径Ｄよりも小さくされているため、伝熱チューブ固定孔３０の内周面の損傷を防止することができる。
【００６５】
上記作業を他の伝熱チューブ２についても繰り返し行う。
そして、図１１に示すように薄肉となった伝熱チューブ２を取り外す。
【００６６】
（伝熱チューブ取り付け工程）
次に、古い伝熱チューブ２が取り外された伝熱チューブ固定孔３０に新しい伝熱チューブ２を取り付ける伝熱チューブ取り付け工程について説明する。
（伝熱チューブ挿入工程）
まず、伝熱チューブ２を伝熱チューブ固定孔３０に挿入し、仮固定する。
【００６７】
（伝熱チューブ拡管工程）
次いで、プラグ孔２７を介して挿入された所定の拡管装置を伝熱チューブ２の内周面に接触させて伝熱チューブ２の一部が拡大するように塑性変形させる。これにより、伝熱チューブ２が伝熱チューブ固定孔３０に固定される。
（シール工程）
最後に、伝熱チューブ２と伝熱チューブ固定孔３０との間をシールするようにシール溶接を行う。
【００６８】
上記実施形態によれば、ベースプレート９を介して、ドリル部３８と伝熱チューブ２が連結される伝熱チューブ固定孔３０とが同軸となるように固定できるとともに、ガイドローラー１２がドリル部３８の先端側を回転可能に支持するため、ドリル部３８と伝熱チューブ中心軸Ａを精度よく合わせることができる。
即ち、ガイドローラー１２を用いてドリル部３８のセンタリングを行うことができる。これにより、第一ヘッダ１５を傷つけることなく伝熱チューブ２の内周を切削加工することができる。これにより、伝熱チューブ２の取り外しが可能になるとともに、第一ヘッダ１５の再利用が可能となる。
【００６９】
また、固定治具４１を介してベースプレート９を第一ヘッダ１５に固定することによって、ベースプレート９が固定治具４１のベースプレート取付面４４と密着して支持されるため、ベースプレート９に固定されるドリル部３８（工作機械１０）の位置精度を高めることができる。
【００７０】
また、ガイドローラー１２に印部２９が設けられていることによって、ドリル部３８の挿入量が確認できるため、所望の加工範囲のみを加工することができる。即ち、ドリル部３８を挿入しすぎて、伝熱チューブ固定孔３０の拡径部３１を損傷することを防止することができる。
【００７１】
また、第一ヘッダ１５の外側から機械加工を行う第二機械加工工程を有することによって、伝熱チューブ２と伝熱チューブ固定孔３０との間のヘッダ溶け込み部４０のみならず、伝熱チューブ２を全体に亘って薄肉化できる。これにより、伝熱チューブ２の取り外しを容易とすることができる。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはなく、クレームの範囲によってのみ限定される。
例えば上記実施形態では、ベースプレート９を固定治具４１を介して固定する構成としたが、ベースプレート９と伝熱チューブ中心軸Ａとの直交が確保することができればこれに限ることはなく、ベースプレート９を直接第一ヘッダ１５に固定してもよい。
【００７３】
また、第二機械加工工程は必ずしも実施する必要はない。例えば、伝熱チューブ２が十分な厚さを有する場合などにおいては、第一機械加工工程にて、伝熱チューブ２の軸方向の全体に亘って、薄肉化を行ってもよい。
また、印部２９は必ずしも設ける必要はない。例えば、ドリル部３８の挿入量を送り量で判断してもよいし、ガイドローラー１２の先端部が第一ヘッダ１５の外周面と一致した段階で、範囲Ｇ１（図９参照）が切削されるように設定してもよい。
【符号の説明】
【００７４】
１  熱交換器
１ａ  熱回収部
１ｂ  再加熱部
２  伝熱チューブ
３  バンドル収納ダクト
４  チューブバンドル
５  箱部
６  ダクト入口
７  拡張部
８  回転工具システム
９  ベースプレート
１０  工作機械
１１  ケーシング
１２  ガイドローラー
１４  直線部
１５  第一ヘッダ（ヘッダ）
１６  第二ヘッダ
１７  長側面
１８  短側面
１９  開口面
２１  Ｕベント部
２３  供給管
２４  排出管
２５  供給バルブ
２６  排出バルブ
２７  プラグ孔（第二孔）
２８  プラグ
２９  印部
３０  伝熱チューブ固定孔（第一孔）
３１  拡径部
３２  拡管部
３３  溶接部
３４  マグネットベース
３５  駆動部
３６  伝達部
３７  出力軸
３８  ドリル部（回転工具）
３９  ハンドル
４０  ヘッダ溶け込み部（連結部）
４１  固定治具
４２  ネジ部
４３  台座部
４４  ベースプレート取付面
４５  ネジ孔
４６  連結軸
４７  固定孔
４８  ドリル挿通孔（第三孔）
４９  プレート固定ボルト
５０  火力発電プラント
５１  ボイラ
５２  排煙処理装置
５３  電気集塵機
５４  脱硫装置
５５  循環ポンプ
５６  循環配管
５７  送風機
５８  煙突
Ａ  伝熱チューブ中心軸
Ｄ  ドリル径
Ｇ  排ガス
Ｐ  伝熱チューブピッチ
Ｒ  ガイドローラー径
【図１】
2015160288.tif 000003
【図２】
2015160288.tif 000004
【図３】
2015160288.tif 000005
【図４】
2015160288.tif 000006
【図５】
2015160288.tif 000007
【図６】
2015160288.tif 000008
【図７】
2015160288.tif 000009
【図８】
2015160288.tif 000010
【図９】
2015160288.tif 000011
【図１０】
2015160288.tif 000012
【図１１】
2015160288.tif 000013