(57)【要約】  熱交換器の腐食対策方法は、伝熱管固定部材より内側の流路を流れるガスと熱交換を行う伝熱管を備えた熱交換器の腐食対策方法であって、伝熱管に外挿又は内挿される筒状のスリーブを備える構成を採用し、伝熱管及びスリーブの少なくとも一方を伝熱管固定部材に対して移動させる。
2014136527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝熱管固定部材より内側の流路を流れるガスと熱交換を行う伝熱管を備えた熱交換器の腐食対策方法であって、
前記伝熱管に外挿又は内挿される筒状のスリーブを備える構成を採用し、
前記伝熱管及び前記スリーブの少なくとも一方を前記伝熱管固定部材に対して移動させる、熱交換器の腐食対策方法。
【請求項２】
前記伝熱管固定部材に通され当該伝熱管固定部材に固定された前記スリーブと、前記スリーブ内に通され当該スリーブに固定された前記伝熱管と、を備える構成を採用し、
前記伝熱管の腐食に応じて、前記伝熱管と前記スリーブの固定を解除し、
前記スリーブを前記伝熱管固定部材に固定したままの状態で、前記伝熱管を移動して交換する、請求項１記載の熱交換器の腐食対策方法。
【請求項３】
前記伝熱管固定部材に通され当該伝熱管固定部材に固定された前記スリーブと、前記スリーブ内に通され当該スリーブに固定された前記伝熱管と、を備える構成を採用し、
前記伝熱管及び前記スリーブの少なくとも一方の腐食に応じて、前記スリーブと前記伝熱管固定部材の固定、又は、前記伝熱管と前記スリーブの固定を解除し、固定を解除した前記スリーブ又は前記伝熱管を軸線方向に移動し、
移動した前記スリーブ又は前記伝熱管を、固定解除前に固定されていた相手側部材に固定する、請求項１記載の熱交換器の腐食対策方法。
【請求項４】
前記伝熱管の前記スリーブ側の外周面に耐食材を配置する、請求項１〜３の何れか一項に記載の熱交換器の腐食対策方法。
【請求項５】
前記伝熱管固定部材に通され当該伝熱管固定部材に固定された前記スリーブと、前記スリーブ内に通され当該スリーブに固定された前記伝熱管と、を備える構成を採用し、
前記耐食材は、前記伝熱管の前記スリーブ側の外周面に被覆され、その軸線方向外側の端部が、前記スリーブ内に位置すると共に、その軸線方向内側の端部が、前記スリーブの軸線方向内側の端部より軸線方向内側に延出し露出している、請求項４記載の熱交換器の腐食対策方法。
【請求項６】
前記伝熱管固定部材に通され当該伝熱管固定部材に固定された前記伝熱管と、前記伝熱管内に通されて支持され、前記ガスと熱交換を行う流体が内部を流れるスリーブと、を備える構成を採用し、
前記伝熱管の腐食に応じて、前記スリーブを移動する、請求項１記載の熱交換器の腐食対策方法。
【請求項７】
前記伝熱管の前記スリーブ側の外周面に耐食材を配置する、請求項６記載の熱交換器の腐食対策方法。
【請求項８】
伝熱管固定部材と、当該伝熱管固定部材より内側の流路を流れるガスと熱交換を行う伝熱管と、
前記伝熱管に外挿又は内挿される筒状のスリーブと、を備え、
前記伝熱管及び前記スリーブの少なくとも一方を前記伝熱管固定部材に対して移動可能に支持する、熱交換器の腐食対策構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器の腐食対策方法、及び熱交換器の腐食対策構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばボイラ等には、火炉で生じた燃焼排ガスの熱を回収するための熱交換器が付設されている。この熱交換器にあっては、平板状の管板を対向配置することで管板同士間に燃焼排ガスの流路を形成し、これらの管板同士間を流れる燃焼排ガスの流れに直交するように多数の伝熱管を配置すると共に、以下の特許文献１に記載のように、これらの伝熱管の両側を当該伝熱管に直交する上記両管板に通し、管板と伝熱管とを溶接により固定する構成が広く知られている。【０００３】
ここで、以下の非特許文献１には、燃焼排ガスと熱交換し空気を予熱するガス式空気予熱器（Gas Air Heater）において、燃焼排ガス中にＳＯｘ、ＨＣｌが含まれていると、伝熱管の特に空気（予熱空気）入口側の位置に、硫酸露点、塩酸露点による結露から低温腐食である硫酸露点腐食、塩酸露点腐食が生じることが記載されている。【０００４】
このように伝熱管に酸露点腐食が生じ減肉が進行すると、最悪穴が開いてしまうため、その前に伝熱管の交換が必要となる。この場合、管板と伝熱管とを接合している溶接部を例えばグラインダー等により除去し、新規の伝熱管と交換するのが一般的である。【０００５】
また、以下の非特許文献２には、例えば燃焼排ガスと熱交換し空気を予熱するガス式空気予熱器（Gas Air Heater）において、燃焼排ガス中にＳＯｘ、ＨＣｌが含まれていると、伝熱管に、硫酸露点、塩酸露点による結露から低温腐食である硫酸露点腐食、塩酸露点腐食が生じるが、伝熱管に新Ｓ-ＴＥＮ１鋼管（登録商標）を用いることにより、上記酸露点腐食を防止できることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２９６５５２号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】「ボイラ燃焼排ガスによる高温腐食事例とその対策」２０１２年８月１１日、株式会社テクノシステム発行、第４章第１節７．ガスエアヒータ管の腐食  Ｐ．２８１〜２８２
【非特許文献２】「新日鉄技報第３８０号厚板・鋼管特集」２００４年６月発行、１８．新Ｓ-ＴＥＮ１鋼管−耐硫酸露点腐食鋼Ｓ-ＴＥＮ１リニューアル−  Ｐ．８６〜９０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ここで、伝熱管を交換すべく、管板と伝熱管との間の溶接を除去する場合、管板を傷付けてしまうため、改善が求められている。また、管板をできるだけ傷付けないように細心の注意を払うため、手間による工期と費用が問題である。【０００９】
また、伝熱管に新Ｓ-ＴＥＮ１鋼管を用いる場合には、新Ｓ-ＴＥＮ１鋼管は高価であり伝熱管は多数であるため、このような高価な伝熱管を用いずに長寿命化を図ることが求められている。【００１０】
何れにしても、上記のような問題を解消する好適な腐食対策が求められている。【００１１】
本発明は、このような課題を解決するために成されたものであり、好適な熱交換器の腐食対策方法、及び熱交換器の腐食対策構造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】
【００１２】
本発明の一形態による熱交換器の腐食対策方法は、伝熱管固定部材より内側の流路を流れるガスと熱交換を行う伝熱管を備えた熱交換器の腐食対策方法であって、伝熱管に外挿又は内挿される筒状のスリーブを備える構成を採用し、伝熱管及びスリーブの少なくとも一方を伝熱管固定部材に対して移動させる。【００１３】
このような熱交換器の腐食対策方法によれば、伝熱管及びスリーブの少なくとも一方が腐食するとその腐食に応じて、伝熱管及びスリーブの少なくとも一方が伝熱管固定部材に対して移動されるため、例えば、腐食を軸線方向に移動させることができ、高価な伝熱管を用いずに低コストにて腐食に対処でき長寿命化を図ることができ、又、例えば、スリーブに内挿され当該スリーブを介して伝熱管固定部材に固定された伝熱管を、スリーブを伝熱管固定部材に固定したままの状態で軸線方向に移動させて交換することができ、伝熱管固定部材を傷付けることなく腐食した伝熱管を容易に交換できる。このように、種々の好適な腐食対策を実現できる。【００１４】
ここで、熱交換器の腐食対策方法として、伝熱管固定部材に通され当該伝熱管固定部材に固定されたスリーブと、スリーブ内に通され当該スリーブに固定された伝熱管と、を備える構成を採用し、伝熱管の腐食に応じて、伝熱管とスリーブの固定を解除し、スリーブを伝熱管固定部材に固定したままの状態で、伝熱管を移動して交換する方法を採用してよい。【００１５】
このような熱交換器の腐食対策方法によれば、伝熱管固定部材に固定されたスリーブと伝熱管とが固定されることで、伝熱管固定部材に対しスリーブを介して伝熱管が固定される構成が採用され、伝熱管が腐食するとその腐食に応じて、伝熱管とスリーブの固定が解除され、スリーブが伝熱管固定部材に固定されたままの状態で、伝熱管が移動して交換される。このため、伝熱管固定部材を傷付けることなく、腐食した伝熱管を容易に交換できる。【００１６】
また、熱交換器の腐食対策方法として、伝熱管固定部材に通され当該伝熱管固定部材に固定されたスリーブと、スリーブ内に通され当該スリーブに固定された伝熱管と、を備える構成を採用し、伝熱管及びスリーブの少なくとも一方の腐食に応じて、スリーブと伝熱管固定部材の固定、又は、伝熱管とスリーブの固定を解除し、固定を解除したスリーブ又は伝熱管を軸線方向に移動し、移動したスリーブ又は伝熱管を、固定解除前に固定されていた相手側部材に固定する方法を採用してよい。【００１７】
このような熱交換器の腐食対策方法によれば、伝熱管固定部材に対しスリーブを介して伝熱管が固定される構成が採用され、伝熱管及びスリーブの少なくとも一方が腐食するとその腐食に応じて、一の方法では、スリーブと伝熱管固定部材の固定が解除され、伝熱管がスリーブに固定されたままの状態で、伝熱管及びスリーブが軸線方向に移動され、その後、スリーブが伝熱管固定部材に固定される。また、他の方法では、伝熱管とスリーブの固定が解除され、スリーブが伝熱管固定部材に固定されたままの状態で、伝熱管が軸線方向に移動され、その後、伝熱管がスリーブに固定される。何れにしても、腐食を軸線方向に移動させることができると共に腐食が形成されていた軸線方向位置に腐食していない部分を移動させることができる。その結果、高価な伝熱管を用いずに低コストにて腐食に対処でき長寿命化を図ることができる。【００１８】
また、熱交換器の腐食対策方法として、伝熱管のスリーブ側の外周面に耐食材を配置する方法を採用してよい。【００１９】
このような熱交換器の腐食対策方法によれば、伝熱管のスリーブ側の外周面に配置された耐食材により、高価な伝熱管を用いずに低コストにて伝熱管の腐食を防止でき長寿命化を図ることができる。【００２０】
また、熱交換器の腐食対策方法として、伝熱管固定部材に通され当該伝熱管固定部材に固定されたスリーブと、スリーブ内に通され当該スリーブに固定された伝熱管と、を備える構成を採用し、耐食材は、伝熱管のスリーブ側の外周面に被覆され、その軸線方向外側の端部が、スリーブ内に位置すると共に、その軸線方向内側の端部が、スリーブの軸線方向内側の端部より軸線方向内側に延出し露出している方法を採用してよい。【００２１】
このような熱交換器の腐食対策方法によれば、伝熱管固定部材に対しスリーブを介して伝熱管が固定されると共に、伝熱管のスリーブ側の外周面に耐食材が被覆される。この耐食材は、その軸線方向内側の端部が、スリーブの軸線方向内側の端部より軸線方向内側に延出し露出していることから、当該耐食材により伝熱管の腐食が防止されると共に、耐食材の軸線方向外側の端部が、スリーブ内に位置することから、スリーブと伝熱管とが支障なく固定される。その結果、高価な伝熱管を用いずに低コストにて伝熱管の腐食を防止でき長寿命化を図ることができる。【００２２】
また、熱交換器の腐食対策方法として、伝熱管固定部材に通され当該伝熱管固定部材に固定された伝熱管と、伝熱管内に通されて支持され、ガスと熱交換を行う流体が内部を流れるスリーブと、を備える構成を採用し、伝熱管の腐食に応じて、スリーブを移動する方法を採用してよい。【００２３】
このような熱交換器の腐食対策方法によれば、伝熱管固定部材に対し伝熱管を介してスリーブが係合する構成が採用され、伝熱管が腐食するとその腐食に応じて、伝熱管が伝熱管固定部材に固定されたままの状態で、伝熱管内のスリーブが軸線方向に移動され、一の方法では、スリーブ内を流れる流体の出口となるスリーブ出口の位置を、伝熱管に対して軸線方向に移動させることができ、スリーブ出口近傍に生じ伝熱管の腐食を招来する低温域を、軸線方向に移動させることができる。また、他の方法では、スリーブが軸線方向に移動され別の例えば長さの異なるスリーブに交換することで、伝熱管の腐食を招来するスリーブ出口の位置を、交換前のスリーブ出口の位置に対して軸線方向に移動することができる。何れにしても、スリーブ出口の位置を軸線方向に移動でき、招来する伝熱管の腐食位置を軸線方向に変えることができる。その結果、高価な伝熱管を用いずに低コストにて腐食に対処でき長寿命化を図ることができる。【００２４】
ここで、伝熱管のスリーブ側の外周面に耐食材を配置してよい。これによれば、伝熱管のスリーブ側の外周面に配置された耐食材により、高価な伝熱管を用いずに低コストにて伝熱管の腐食を防止でき長寿命化を図ることができる。【００２５】
本発明の一形態による熱交換器の腐食対策構造は、伝熱管固定部材と、当該伝熱管固定部材より内側の流路を流れるガスと熱交換を行う伝熱管と、伝熱管に外挿又は内挿される筒状のスリーブと、を備え、伝熱管及びスリーブの少なくとも一方を伝熱管固定部材に対して移動可能に支持する。【００２６】
このような熱交換器の腐食対策構造によれば、上述の熱交換器の腐食対策方法と同様な作用・効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２７】
このように本発明によれば、好適な腐食対策を実現できる熱交換器の腐食対策方法及び熱交換器の腐食対策構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の熱交換器の腐食対策方法が適用される循環流動床ボイラの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る熱交換器の腐食対策方法が適用される伝熱管の固定構造を示す縦断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る熱交換器の腐食対策方法の手順を示す説明図である。
【図４】図３に続く説明図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る熱交換器の腐食対策方法の手順を示す説明図である。
【図６】図５に続く説明図である。
【図７】図６に続く説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る熱交換器の腐食対策方法が適用される伝熱管の固定構造を示す縦断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係る熱交換器の腐食対策方法が適用される伝熱管の固定構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明による熱交換器の腐食対策方法の好適な実施形態について図１〜図９を参照しながら説明する。図１〜図４は、本発明の第１実施形態を、図５〜図７は、本発明の第２実施形態を、図８は本発明の第３実施形態を、図９は本発明の第４実施形態を各々示すものであり、各図において、同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００３０】
先ず、図１〜図４に示す第１実施形態を説明する。図１は、本発明の熱交換器の腐食対策方法が適用される循環流動床ボイラの概略構成図、図２は、本発明の第１実施形態に係る熱交換器の腐食対策方法が適用される伝熱管の固定構造を示す縦断面図、図３は、本発明の第１実施形態に係る熱交換器の腐食対策方法の手順を示す説明図、図４は、図３に続く説明図である。
【００３１】
図１に示すように、循環流動床ボイラ１００は概略、燃焼炉となる火炉１と、この火炉１で生じる燃焼排ガスから固体粒子を分離するサイクロン２と、サイクロン２からの燃焼排ガスと熱交換し排熱を回収する熱交換部３とを備える。
【００３２】
火炉１は、炉壁内が燃焼室とされ、この燃焼室に、例えば珪砂等の流動材を収容すると共に、燃焼対象となる例えばバイオマスや石炭等の燃料、又は、廃タイヤやごみ等の焼却目的の廃棄物等の原料を導入し、これらを後述の燃焼用空気により流動させながら流動床を形成し原料を燃焼するものである。
【００３３】
サイクロン２は、火炉１からの燃焼排ガスに随伴される流動材や燃焼灰、未燃灰等の固体粒子を分離し火炉１内の流動床に戻すものである。
【００３４】
熱交換部３は、サイクロン２より下流側の燃焼排ガスの流路に、上流側から下流側に向かって、過熱器４、節炭器５、空気予熱器６をこの順に備えている。
【００３５】
節炭器５は、燃焼排ガスの熱を伝熱管を介してボイラ給水に伝熱することでボイラ給水を予熱するものである。この節炭器５で予熱されたボイラ給水は、蒸気ドラムで蒸気とされ、当該蒸気は過熱器４に供給される。
【００３６】
過熱器４は、燃焼排ガスの熱を伝熱管を介して蒸気ドラムからの蒸気に伝熱することで過熱蒸気とするものである。この過熱器４で過熱された過熱蒸気は、発電タービン等に用いられる。
【００３７】
空気予熱器６は、燃焼排ガスの熱を伝熱管を介して空気に伝熱することで空気を予熱するものである。この空気予熱器６で予熱された空気は、火炉１に燃焼用空気として供給される。
【００３８】
この空気予熱器６にあっては、図２に示すように、燃焼排ガスの流路が、対向配置された平板状の管板（伝熱管固定部材）７，７同士間に形成されており、伝熱管８は、管板７より内側（図示左側）の流路を流れる燃焼排ガスのその流れ（図示上下方向）に直交するように多数が配置されている。なお、図においては、管板７は空気入口側の１枚、伝熱管８は１本しか示されていない。
【００３９】
ここで、本実施形態では、伝熱管８は、筒状のスリーブ９を介して管板７に固定されている。具体的には、スリーブ９は、管板７に通され当該管板７に溶接により固定されており、伝熱管８は、スリーブ９内に通され当該スリーブ９に溶接により固定されている。
【００４０】
より具体的には、スリーブ９は、その外周面と、管板７の外側（図示右側）の端面とが例えば隅肉溶接による第１の溶接部１０を介して接合されており、伝熱管８は、その外周面と、外挿されたスリーブ９の外側の端面とが例えば隅肉溶接による第２の溶接部１１を介して接合されている。なお、管板７とスリーブ９との接合、スリーブ９と伝熱管８の接合は、溶接だけでなく、圧接、機械的設置等も可能である。また、伝熱管８、スリーブ９、管板７は、鋼より構成されているが、Ｓ-ＴＥＮ１（登録商標）やＳＵＳ等の材質であっても何れは腐食するので、Ｓ-ＴＥＮ１（登録商標）やＳＵＳ等の材質を使用しても良い。
【００４１】
ここで、組立手順としては、管板７にスリーブ９を通して管板７とスリーブ９を溶接し、次いで、管板７に固定されたスリーブ９に伝熱管８を通してスリーブ９と伝熱管８を溶接する手順でも、スリーブ９に伝熱管８を通してスリーブ９と伝熱管８を溶接し、次いで、伝熱管８を固定したスリーブ９を管板７に通してスリーブ９と管板７を溶接する手順でも良い。
【００４２】
そして、管板７とスリーブ９の固定、スリーブ９と伝熱管８の固定を溶接により行うことから、管板７より内側の流路が確実に封止され気密が確保されている。なお、ここでは、溶接部１０，１１が隅肉溶接により形成されているが、開先溶接により形成されていても勿論良い。
【００４３】
このような構成を有する循環流動床ボイラ１００によれば、火炉１から排出され、サイクロン２により固定粒子が固気分離された燃焼排ガスは、過熱器４、節炭器５、空気予熱器６を通ることで、それぞれの伝熱管と熱交換が行われ排熱が回収される。
【００４４】
ここで、空気予熱器６は、燃焼排ガスが流れる流路の最も下流側に位置し、燃焼排ガスの排熱は、空気予熱器６より上流側の過熱器４、節炭器５で回収されているため、空気予熱器６と熱交換を行う燃焼排ガスの温度は低くなっている。特に空気予熱器６の伝熱管８の空気入口側（管板７寄り）の温度は低くなっており、伝熱管８やスリーブ９の表面が約１２０〜１４０°Ｃ以下になると硫酸露点腐食が生じやすく、６０〜８０°Ｃ以下になると塩酸露点腐食が生じやすくなる。
【００４５】
そして、図２に示すように、伝熱管８に酸露点腐食Ｃが生じた場合には、本実施形態では、腐食Ｃの程度に応じて（穴が開く前に）、伝熱管８を交換する。なお、図２には、腐食Ｃが伝熱管８の外周側に生じている例を示しているが、内周側に腐食Ｃが発生することもある。図３以降の図においても同様である。また、後述の図５等についても、スリーブ９の外周側に腐食Ｃが発生する例を示しているが、内周側に腐食Ｃが発生することもある。
【００４６】
具体的には、スリーブ９と伝熱管８とを接合している第２の溶接部１１を例えばグラインダー等により図３に示すように除去し、スリーブ９を管板７に固定したままの状態で、伝熱管８を図示矢印方向に移動して引き抜き、次いで、図４に示すように、新規の伝熱管１８に交換し、伝熱管１８の外周面と、スリーブ９の外側の端面とを例えば隅肉溶接による第２の溶接部２１を介して接合する。
【００４７】
なお、ここでは、伝熱管８の腐食Ｃを目視により認識しその腐食Ｃの程度に応じて伝熱管８を交換するようにしているが、例えばセンサやカメラ等により腐食Ｃの程度を自動的に認識し交換時期をコンピュータにより自動的に決めるようにしても良い。
【００４８】
このように、本実施形態の腐食対策方法によれば、管板７に通され当該管板７に固定された筒状のスリーブ９と、スリーブ９内に通され当該スリーブ９に固定された伝熱管８と、を備える構成を採用し、伝熱管８が腐食するとその腐食Ｃに応じて、伝熱管８とスリーブ９の固定を解除し、スリーブ９を管板７に固定したままの状態で、伝熱管８を移動して交換するようにしているため、管板７を傷付けることなく、腐食した伝熱管８を容易に交換できる。
【００４９】
なお、伝熱管の繰り返し交換により、スリーブ９の外側の端部が変形する場合には、当該スリーブ９の外側の端部を切除し、続けて使用すれば良い。
【００５０】
図５は、本発明の第２実施形態に係る腐食対策方法の手順を示す説明図、図６は、図５に続く説明図、図７は、図６に続く説明図である。
【００５１】
この第２実施形態に係る腐食対策方法が適用される伝熱管の固定構造は、第１実施形態の図２に示したものと同じである。
【００５２】
そして、この第２実施形態にあっては、スリーブ９や伝熱管８に酸露点腐食Ｃが生じた場合には（図５ではスリーブ９に腐食Ｃが発生）、腐食Ｃの程度に応じて（例えば伝熱管８に穴が開く前に）、伝熱管８及びスリーブ９を軸線方向に移動する。
【００５３】
具体的には、管板７とスリーブ９とを接合している第１の溶接部１０（図２参照）を例えばグラインダー等により図５に示すように除去し、伝熱管８をスリーブ９に固定したままの状態で、伝熱管８及びスリーブ９を、図６に矢印で示すように、軸線方向に移動する。ここでは、伝熱管８及びスリーブ９を内側（図示左側）に移動している。
【００５４】
そして、伝熱管８及びスリーブ９を移動したら、図７に示すように、スリーブ９の外周面と、管板７の外側（図示右側）の端面とを例えば隅肉溶接による第１の溶接部２０を介して接合する。
【００５５】
なお、ここでは、腐食Ｃを目視により認識しその腐食Ｃの程度に応じて伝熱管８及びスリーブ９を軸線方向に移動するようにしているが、例えばセンサやカメラ等により腐食Ｃの程度を自動的に認識し移動時期をコンピュータにより自動的に決めるようにしても良い。
【００５６】
また、スリーブ９及び伝熱管８の移動は、スリーブ９に酸露点腐食Ｃが生じた場合でも、伝熱管８に酸露点腐食Ｃが生じた場合でも、スリーブ９及び伝熱管８の両方に酸露点腐食Ｃが生じた場合でも良く、要は、伝熱管８及びスリーブ９の少なくとも一方に酸露点腐食Ｃが生じた場合に実施すれば良い。
【００５７】
このように、第２実施形態の腐食対策方法によれば、管板７に通され当該管板７に固定された筒状のスリーブ９と、スリーブ９内に通され当該スリーブ９に固定された伝熱管８と、を備える構成を採用し、伝熱管８及びスリーブ９の少なくとも一方が腐食するとその腐食Ｃに応じて、スリーブ９と管板７の固定を解除し、伝熱管８をスリーブ９に固定したままの状態で、伝熱管８及びスリーブ９を軸線方向に移動し、その後、スリーブ９を管板７に固定するようにしているため、腐食Ｃを軸線方向に移動させることができると共に腐食Ｃが形成されていた軸線方向位置に腐食していない部分を移動させることができる。その結果、高価な伝熱管を用いずに低コストにて腐食に対処でき長寿命化を図ることができる。
【００５８】
なお、図５に示すようにスリーブ９が腐食する場合には、腐食Ｃが伝熱管８に達するまでの時間を稼げるため、一層長寿命化を図ることができる。
【００５９】
また、スリーブ９は腐食せず、伝熱管８のみが腐食した場合には、上記一の方法とは別の他の方法として、伝熱管８とスリーブ９の固定を解除し、スリーブ９を管板７に固定したままの状態で、伝熱管８を軸線方向に移動し、その後、伝熱管８をスリーブ９に固定するようにしても良い。この場合も、腐食Ｃを軸線方向に移動させることができると共に腐食Ｃが形成されていた軸線方向位置に腐食していない部分を移動させることができる。その結果、高価な伝熱管を用いずに低コストにて腐食に対処でき長寿命化を図ることができる。
【００６０】
以上のように図２に示す固定構造は、熱交換器の腐食対策構造２００として機能する。腐食対策構造２００は、伝熱管固定部材としての管板７と、当該管板７より内側の流路を流れるガスと熱交換を行う伝熱管８と、伝熱管８に外挿される筒状のスリーブ９と、を備え、伝熱管８及びスリーブ９の少なくとも一方を管板７に対して移動可能に支持する。熱交換器の腐食対策構造２００は、管板７によってスリーブ９及び伝熱管８を支持している。図３に示すように、伝熱管８は、伝熱管８とスリーブ９との間の第２の溶接部１１が除去されることにより、管板７（及びスリーブ９）に対して移動することができる。なお、除去可能な第２の溶接部１１で一時的に伝熱管８の移動が規制されている状態は、第２の溶接部１１の除去によって伝熱管８の移動が許容される状態であるため、伝熱管８が管板７に対して移動可能に支持される状態に該当する。図５に示すように、伝熱管８及びスリーブ９は、管板７とスリーブ９との間の第１の溶接部１０が除去されることにより、管板７に対して移動することができる。なお、除去可能な第１の溶接部１０で一時的に伝熱管８及びスリーブ９の移動が規制されている状態は、第１の溶接部１０の除去によって伝熱管８及びスリーブ９の移動が許容される状態であるため、伝熱管８及びスリーブ９が管板７に対して移動可能に支持される状態に該当する。
【００６１】
図８は、本発明の第３実施形態に係る腐食対策方法が適用される伝熱管の固定構造を示す縦断面図である。
【００６２】
この第３実施形態の伝熱管の固定構造が、図２に示す第１、第２実施形態の伝熱管の固定構造と違う点は、伝熱管８のスリーブ９側の外周面に耐食材１２を配置した点である。なお、図８に示す固定構造は、図２に示す熱交換器の腐食対策構造２００と同趣旨の作用・効果を奏する、腐食対策構造３００として機能する。
【００６３】
具体的には、耐食材１２は、伝熱管８のスリーブ９側の外周面に被覆され、スリーブ９の内周面との間の隙間１３に進入するように設けられている。この耐食材１２は、その軸線方向外側の端部が、スリーブ９内に位置すると共に、その軸線方向内側の端部が、スリーブ９の軸線方向内側の端部より軸線方向内側に延出し露出するように伝熱管８に被覆されている。
【００６４】
耐食材１２は、ここでは、伝熱管８の外周面に施された耐食性のコーティングであり、具体的には、溶射、塗装、ライニング等によるものが挙げられる。また、例えば耐食材であるガラス管を伝熱管８とスリーブ９との間の隙間１３に挿入し、ガラス管を伝熱管８に被覆する構成としても良い。なお、耐食材１２は、耐食性に加えて耐摩耗性を有しているのが、より好ましい。
【００６５】
ここで、組立手順としては、管板７にスリーブ９を通して管板７とスリーブ９を溶接し、次いで、管板７に固定されたスリーブ９に、耐食材１２を被覆した伝熱管８を通してスリーブ９と伝熱管８を溶接する手順でも、スリーブ９に、耐食材１２を被覆した伝熱管８を通してスリーブ９と伝熱管８を溶接し、次いで、伝熱管８を固定したスリーブ９を管板７に通してスリーブ９と管板７を溶接する手順でも良い。
【００６６】
そして、この第３実施形態にあっては、上記耐食材１２を有する伝熱管８に対して、前述した第１、第２実施形態の腐食対策方法が適用される。
【００６７】
従って、第３実施形態によれば、第１、第２実施形態の作用・効果に加えて、伝熱管８のスリーブ９側の外周面に配置された耐食材１２により、高価な伝熱管を用いずに低コストにて伝熱管８の腐食を防止でき長寿命化を図ることができる。
【００６８】
また、この第３実施形態によれば、管板７に通され当該管板７に固定されたスリーブ９と、スリーブ９内に通され当該スリーブ９に固定された伝熱管８と、を備える構成を採用し、伝熱管８のスリーブ９側の外周面に耐食材１２を被覆し、この耐食材１２の軸線方向内側の端部を、スリーブ９の軸線方向内側の端部より軸線方向内側に延出させ露出させているため、当該耐食材１２により伝熱管８の腐食を防止できると共に、耐食材１２の軸線方向外側の端部を、スリーブ９内に位置させているため、スリーブ９の軸線方向外側の端部と伝熱管８の外周面とを支障なく第２の溶接部１１により溶接できる。溶接でない場合には、スリーブ９と伝熱管８とを支障なく固定できる。すなわち、第１、第２実施形態の作用・効果に加えて、耐食材１２により、高価な伝熱管を用いずに低コストにて伝熱管８の腐食を防止でき長寿命化を図ることができる。
【００６９】
なお、伝熱管８の外周面全部に耐食材１２を被覆する構成は、熱交換効率が低下してしまうため採用できない。
【００７０】
図９は、本発明の第４実施形態に係る腐食対策方法が適用される伝熱管の固定構造を示す縦断面図である。
【００７１】
この第４実施形態にあっては、伝熱管８が管板７に通され当該管板７に例えば溶接等により固定され、スリーブ１９が伝熱管８に内挿され当該伝熱管８に支持された内スリーブとされている。
【００７２】
スリーブ１９は、具体的には、伝熱管８に内挿され、その軸線方向内側の端部が、空気入口側の管板７より内側に向かって短尺に延出するように配置される。このスリーブ１９の外周面と伝熱管８の内周面との間には、軸線方向に離間して一対のＯリング３０，３１が配設される。このＯリング３０，３１は、管板７を挟んだ両側に位置し、当該Ｏリング３０，３１により、スリーブ１９が伝熱管８に対してセンタリングされて支持される。また、このＯリング３０，３１は、スリーブ１９と伝熱管８との間を封止し、燃焼排ガスと熱交換を行う空気（流体）が、スリーブ１９と伝熱管８との間から漏出するのを防止する。
【００７３】
このような第４実施形態の伝熱管の固定構造では、熱交換を行うための空気が、スリーブ１９の軸線方向外側の端部を入口として流入してスリーブ１９内を流れ、スリーブ１９の軸線方向内側の端部を出口として流出し、伝熱管８内を下流側に向かって流れることで、燃焼排ガスと熱交換が行われる。
【００７４】
ここで、スリーブ１９の出口から、熱交換を行うための低温の空気が流出するため、伝熱管８のうちスリーブ１９の出口近傍が最も低温域となり、ここに酸露点腐食Ｃを招来することになる。
【００７５】
そこで、この第４実施形態にあっては、伝熱管８に酸露点腐食Ｃが生じた場合には、腐食Ｃの程度に応じて（例えば伝熱管８に穴が開く前に）、スリーブ１９を軸線方向に移動する。
【００７６】
具体的には、伝熱管８を管板７に固定したままの状態で、スリーブ１９を、図９に矢印で示すように、軸線方向に移動する。ここでは、スリーブ１９を内側（図示左側）に移動する。このとき、スリーブ１９は、Ｏリング３０，３１を介して伝熱管８に支持されているため、軸線方向に容易に移動できる。
【００７７】
そして、このようなスリーブ１９の移動により、スリーブ１９の出口が伝熱管８に対して軸線方向に移動するため、腐食を招来する伝熱管８の低温域を軸線方向に移動させることができる。
【００７８】
なお、ここでは、伝熱管８の腐食Ｃを目視により認識しその腐食Ｃの程度に応じてスリーブ１９を軸線方向に移動するようにしているが、例えばセンサやカメラ等により伝熱管８の腐食Ｃの程度を自動的に認識し移動時期をコンピュータにより自動的に決めるようにしても良い。
【００７９】
このような第４実施形態によれば、管板７に対し伝熱管８を介してスリーブ１９が係合する構成を採用し、伝熱管８が腐食するとその腐食Ｃに応じて、伝熱管８を管板７に固定したままの状態で、伝熱管８内のスリーブ１９を軸線方向に移動するようにしているため、スリーブ１９内を流れる空気の出口となるスリーブ１９の出口の位置を、伝熱管８に対して軸線方向に移動させることができ、スリーブ１９の出口近傍に生じ伝熱管８の腐食を招来する低温域を、軸線方向に移動させることができる。すなわち、スリーブ１９の出口の位置を軸線方向に移動することで、招来する伝熱管８の腐食位置を軸線方向に変えることができる。その結果、高価な伝熱管を用いずに低コストにて腐食に対処でき長寿命化を図ることができる。
【００８０】
また、上記一の方法とは別の他の方法として、スリーブ１９を軸線方向に移動して別の例えば長さの異なるスリーブに交換するようにしても良い。この場合も、伝熱管８の腐食を招来するスリーブ１９の出口の位置を、交換前のスリーブ１９の出口の位置に対して軸線方向に移動することができる。すなわち、スリーブ１９の出口の位置を軸線方向に移動することで、招来する伝熱管８の腐食位置を軸線方向に変えることができる。その結果、高価な伝熱管を用いずに低コストにて腐食に対処でき長寿命化を図ることができる。
【００８１】
なお、伝熱管８のスリーブ１９側（腐食を招来する位置）の内周面に、第３実施形態で説明した耐食材を配置するのが好ましい。これによれば、耐食材により、高価な伝熱管を用いずに低コストにて伝熱管８の腐食を防止でき長寿命化を図ることができる。
【００８２】
以上のように図９に示す固定構造は、熱交換器の腐食対策構造４００として機能する。腐食対策構造４００は、伝熱管固定部材としての管板７と、当該管板７より内側の流路を流れるガスと熱交換を行う伝熱管８と、伝熱管８に内挿される筒状のスリーブ１９と、を備え、伝熱管８及びスリーブ１９の少なくとも一方を管板７に対して移動可能に支持する。熱交換器の腐食対策構造４００は、管板７によってスリーブ１９及び伝熱管８を支持している。図９に示すように、スリーブ１９は、Ｏリング３０，３１に支持された状態で、管板７（及び伝熱管８）に対して移動することができる。
【００８３】
以上、本発明をその実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、循環流動床ボイラ１００の燃焼排ガスに対する適用を述べているが、他のボイラの燃焼排ガスや、焼却炉、溶融炉等の燃焼排ガスに対しても適用でき、また、ガス化炉の熱分解ガス（可燃性ガス）等に対しても適用できる。
【００８４】
また、上記実施形態においては、特に好適であるとして、空気予熱器６の伝熱管８に対する適用を述べているが、低温腐食となる酸露点腐食に対してだけではなく、高温腐食となる溶融塩腐食が生じる例えば過熱器の伝熱管等に対しても適用可能であり、要は、ガスと熱交換を行う熱交換器の伝熱管であって腐食が生じる又は腐食が生じる虞がある伝熱管に対して適用できる。
【符号の説明】
【００８５】
７…管板（伝熱管固定部材）、８，１８…伝熱管、９，１９…スリーブ、１０，２０…第１の溶接部、１１，２１…第２の溶接部、１２…耐食材、２００，３００，４００…熱交換器の腐食対策構造、Ｃ…腐食。
【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６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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