(57)【要約】【課題】鋼球ショットクリーニング方式で伝熱管表面に付着する煤塵を除去する熱交換器において、ガスの流れを妨げることなく、鋼球による伝熱管の磨耗を抑制することができるフィンチューブ式熱交換器及びその修理方法を提供する。【解決手段】煤塵を含むガスが流れるケーシング１内にフィンチューブ１０を配置した伝熱管群２と、該伝熱管群２の上方から鋼球９を散布する鋼球分散器３を備えてあり、前記伝熱管群２と前記鋼球分散器３の間に棒状又は管状のプロテクター２２を配置し、該プロテクター２２の周囲に一定の間隔でフィン２４を設けてある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
煤塵を含むガスが流れるケーシング内にフィンチューブを配置した伝熱管群と、該伝熱管群の上方から鋼球を散布する鋼球分散器を備えたフィンチューブ式熱交換器であって、前記伝熱管群と前記鋼球分散器の間に棒状又は管状のプロテクターを配置し、該プロテクターの周囲に一定の間隔でフィンを設けたフィンチューブ式熱交換器。
【請求項２】
前記棒状又は管状のプロテクターの周囲に螺旋状にフィンを設けた請求項１に記載のフィンチューブ式熱交換器。
【請求項３】
前記プロテクターを上下２段に設け、１段目のプロテクターと２段目のプロテクターを互い違いに配置した請求項１又は２に記載のフィンチューブ式熱交換器。
【請求項４】
前記伝熱管群の上から１段及び２段のフィンチューブをバイパスしてプロテクターを形成した請求項１乃至３の何れかに記載のフィンチューブ式熱交換器。
【請求項５】
煤塵を含むガスが流れるケーシング内にフィンチューブを配置した伝熱管群と、該伝熱管群の上方から鋼球を散布する鋼球分散器を備えたフィンチューブ式熱交換器において、前記伝熱管群の上から１段及び２段のフィンチューブをバイパスし、この１段及び２段のフィンチューブをプロテクターとして使用するフィンチューブ式熱交換器の修理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所の排煙脱硫装置に設置されるフィンチューブ式熱交換器及びその修理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電所の排煙脱硫装置に設置されるフィンチューブ式熱交換器には、伝熱管表面に付着する煤塵を除去するために、鋼球を伝熱管群の上方から散布する鋼球ショットクリーニング方式が一般的に使用されている。この鋼球ショットクリーニング方式は、鋼球を伝熱管表面に衝突させて機械的に煤塵を除去するものであるために、伝熱管が磨耗する原因となっていた。
【０００３】
従来、鋼球による伝熱管の磨耗を抑制するために、図５及び図６に示すように、伝熱管群２の上方にダミーチューブ２３や鋼球衝突防止板等のプロテクター群２１を設けて、散布した鋼球が伝熱管に直接衝突するのを防止した熱交換器は知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
また、伝熱管群の最上段と鋼球分散器との間に、格子状に形成した枠体の各ます目を夫々ホッパー状に形成し、その下端に鋼球通過孔を開孔した鋼球分散用仕切板を配置した熱交換器も知られている（例えば、特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１５９６９４号公報
【特許文献２】実開平４−１７２９６号公報
【特許文献３】実開昭６０−１５４７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１，２に記載の熱交換器は、ダミーチューブ又は鋼球衝突防止板の間隔が広いために、散布した鋼球がダミーチューブ又は鋼球衝突防止板に接触せずに伝熱管に直接衝突する割合が多く、特に伝熱管群の上から１段及び２段目の伝熱管に磨耗が生じ易いという課題が残っていた。一方、特許文献１，２に記載の熱交換器において、ダミーチューブ又は鋼球衝突防止板の間隔を狭くすると、伝熱管群の上から下に向かうガスの流れが妨げられてガスを送るファンの圧力損失が増大するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献３に記載の熱交換器は、伝熱管群の最上段と鋼球分散器との間に鋼球分散用仕切板を配置してあるために、ガスを伝熱管群の上から下に流すことができず、ガスを伝熱管群の側面方向から流入させる必要がある。このため、特許文献３に記載の熱交換器は、鋼球ショットクリーニング方式の除塵効果を最大限に発揮することができるように、ガスを伝熱管群の上から下に流すことができないという課題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、鋼球ショットクリーニング方式で伝熱管表面に付着する煤塵を除去する熱交換器において、ガスの流れを妨げることなく、鋼球による伝熱管の磨耗を抑制することができるフィンチューブ式熱交換器及びその修理方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するために、煤塵を含むガスが流れるケーシング内にフィンチューブを配置した伝熱管群と、該伝熱管群の上方から鋼球を散布する鋼球分散器を備えたフィンチューブ式熱交換器であって、前記伝熱管群と前記鋼球分散器の間に棒状又は管状のプロテクターを配置し、該プロテクターの周囲に一定の間隔でフィンを設けたフィンチューブ式熱交換器を提供するものである。
【０００９】
また、本発明は、前記棒状又は管状のプロテクターの周囲に螺旋状にフィンを設けた請求項１に記載のフィンチューブ式熱交換器を提供するものである。
【００１０】
また、本発明は、前記プロテクターを上下２段に設け、１段目のプロテクターと２段目のプロテクターを互い違いに配置した請求項１又は２に記載のフィンチューブ式熱交換器を提供するものである。
【００１１】
また、本発明は、前記伝熱管群の上から１段及び２段のフィンチューブをバイパスしてプロテクターを形成した請求項１乃至３の何れかに記載のフィンチューブ式熱交換器を提供するものである。
【００１２】
また、本発明は、煤塵を含むガスが流れるケーシング内にフィンチューブを配置した伝熱管群と、該伝熱管群の上方から鋼球を散布する鋼球分散器を備えたフィンチューブ式熱交換器において、前記伝熱管群の上から１段及び２段のフィンチューブをバイパスし、この１段及び２段のフィンチューブをプロテクターとして使用するフィンチューブ式熱交換器の修理方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るフィンチューブ式熱交換器によれば、煤塵を含むガスが流れるケーシング内にフィンチューブを配置した伝熱管群と、該伝熱管群の上方から鋼球を散布する鋼球分散器を備えたフィンチューブ式熱交換器であって、前記伝熱管群と前記鋼球分散器の間に棒状又は管状のプロテクターを配置し、該プロテクターの周囲に一定の間隔でフィンを設けた構成を有することにより、散布された鋼球がプロテクター又はフィンに接触することによって鋼球がフィンチューブに直接衝突するのを防止することができ、鋼球の落下速度を低下させて鋼球によるフィンチューブの磨耗を抑制し、フィンチューブの耐用年数を延ばすことができる。また、プロテクターの周囲にフィンを設けたことにより、プロテクターの間隔を広くしてもフィンチューブの延命化が可能となり、ケーシング内のガスの流れが妨げられないから、ガスを送るファンの圧力損失を軽減することができる効果がある。
【００１４】
また、本発明は、前記棒状又は管状のプロテクターの周囲に螺旋状にフィンを設けた請求項１に記載の構成を有することにより、散布された鋼球は螺旋状に設けたフィンに沿って落下するから、上から１段及び２段目の伝熱管に衝突する鋼球の落下速度を確実に低下させることができ、フィンチューブの磨耗を抑制してフィンチューブの耐用年数を延ばすことができる効果がある。
【００１５】
また、本発明は、前記プロテクターを上下２段に設け、１段目のプロテクターと２段目のプロテクターを互い違いに配置した請求項１又は２に記載の構成を有することにより、１段目の隣接するプロテクターの間を通り抜けた鋼球は２段目のプロテクターに接触するから、散布された鋼球がプロテクター又はフィンに確実に接触することによって鋼球がフィンチューブに直接衝突するのを阻止することができる効果がある。
【００１６】
また、本発明は、前記伝熱管群の上から１段及び２段のフィンチューブをバイパスしてプロテクターを形成した請求項１乃至３の何れかに記載の構成を有することにより、磨耗の早い１段及び２段のフィンチューブをプロテクターとして機能させることによって、３段目以降のフィンチューブの磨耗を抑制して伝熱管群の耐用年数を延ばすことができる効果がある。
【００１７】
また、本発明に係るフィンチューブ式熱交換器の修理方法によれば、煤塵を含むガスが流れるケーシング内にフィンチューブを配置した伝熱管群と、該伝熱管群の上方から鋼球を散布する鋼球分散器を備えたフィンチューブ式熱交換器において、前記伝熱管群の上から１段及び２段のフィンチューブをバイパスし、この１段及び２段のフィンチューブをプロテクターとして使用する構成を有することにより、早く磨耗する１段及び２段のフィンチューブをバイパスしてプロテクターとして機能させ、磨耗の遅い３段目以降のフィンチューブを伝熱管として使用を継続することができ、１段及び２段のフィンチューブによって３段目以降のフィンチューブの磨耗を抑制して伝熱管群の耐用年数を延ばすことができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施の形態を図示する実施例に基づいて説明する。
本発明に係るフィンチューブ式熱交換器は、煤塵を含むガスが流れるケーシング１内にフィンチューブ１０を配置した伝熱管群２と、該伝熱管群２の上方から鋼球９を散布する鋼球分散器３を備えてあり、前記伝熱管群２と前記鋼球分散器３の間に棒状又は管状のプロテクター２２を配置し、該プロテクター２２の周囲に一定の間隔でフィン２４を設けてある。
【実施例１】
【００１９】
図１乃至図３に示す実施例において、ケーシング１の内部には、フィンチューブ１０を配置して伝熱管群２を形成してあり、この伝熱管群２の上方に鋼球分散器３を設けてある。ケーシング１の上部にはガス入口７を設け、ケーシング１の下部にはガス出口８を設けてある。ケーシング１内は、排煙脱硫装置で処理される前のガスが上から下に向かって流れ、フィンチューブ１０内を流れる熱媒によってガスの熱を回収して、ガスの温度を低下させるようにしてある。
【００２０】
図３において、４は鋼球輸送機、５は鋼球分配機、６はダストセパレータである。鋼球９は、鋼球輸送機４で上部に持ち上げられ、鋼球分配機５及び鋼球分散器３を経て、伝熱管群２を形成するフィンチューブ１０上に散布される。散布された鋼球９は、フィンチューブ１０に衝突しながら落下して、フィンチューブ１０の表面に付着した煤塵を機械的に除去することができる。煤塵を除去した鋼球９は、ケーシング１下部からダストセパレータ６に排出され、ダストセパレータ６で煤塵を分離した鋼球９は鋼球輸送機４で再び上部に持ち上げられる。
【００２１】
図示の実施例において、２０はプロテクター群であり、図１に示すように、伝熱管群２と鋼球分散器３の間に管状のプロテクター２２を上下２段に設け、１段目のプロテクター２２と２段目のプロテクター２２を互い違いに配置してある。プロテクター２２は、鉄又は合金等の金属性の管状体からなる。また、プロテクター２２の周囲には、図２に示すように、鉄又は合金等の金属性のフィン２４を螺旋状に設けて、一定の間隔でフィン２４を形成してある。プロテクター２２の間隔は、落下する鋼球９が１段目又は２段目のプロテクター２２又はフィン２４に確実に接触することができるように設けてあることが好ましい。
【００２２】
プロテクター群２０は、鋼球９がプロテクター２２の間を通り抜けてフィンチューブ１０に直接衝突しないように、各段を互い違いに配置して２段以上に設けることが好ましい。プロテクター群２０は、３段又は４段以上に設けることも可能であるが、段数を増やすとファンの圧力損失が増大するから、ファンの圧力損失を少なくでき、且つ、フィンチューブ１０の磨耗を確実に低減できる２段に設けることが最も好ましい。
【００２３】
なお、プロテクター２２は管状体に限らず、棒状体に設けることも勿論可能である。また、フィン２４の形状は螺旋状に限らず、円盤形状のフィンをプロテクター２２の周囲に一定間隔で設けることもでき、また、円盤形状のフィンを傾斜して設けることも可能である。
【実施例２】
【００２４】
次に、図４及び図５に基づいて、フィンチューブ式熱交換器の修理方法について説明する。
本発明に係るフィンチューブ式熱交換器の修理方法は、煤塵を含むガスが流れるケーシング１内にフィンチューブ１０を配置した伝熱管群２と、該伝熱管群２の上方から鋼球９を散布する鋼球分散器３を備えたフィンチューブ式熱交換器において、前記伝熱管群２の上から１段及び２段のフィンチューブ１０をバイパスし、この１段及び２段のフィンチューブをプロテクター群２０として使用することができるようにしてある。
【００２５】
図５は修理前の従来のフィンチューブ式熱交換器を示す正面図であり、図４は修理後のフィンチューブ式熱交換器の一実施例を示す正面図である。
図５に示すように、伝熱管群２は、上下方向に隣り合うフィンチューブ１０の端部を交互に接続してあり、第１段のフィンチューブ１０に流入した熱媒が第２段、第３段のフィンチューブへと流れ方向を変えながら順に流れるようにしてある。また、伝熱管群２の上方には、管状のダミーチューブ２３からなるプロテクター群２１を設けてある。
【００２６】
図４に示すように、伝熱管群２は、上から１段及び２段のフィンチューブ１０が鋼球９の衝突などにより磨耗して、管の肉厚が交換基準値に達したときに、この１段及び２段のフィンチューブ１０の互いに接続されていない端部を切断し、第１段のフィンチューブ１０への流入側と第３段のフィンチューブ１０への流出側をバイパス管１１で接続して修理することができるようにしてある。修理後の熱交換器は、熱媒がバイパス管１１を通って第３段のフィンチューブ１０へ流入し、１段及び２段のフィンチューブ１０を管状のプロテクター２２とフィン２４とからなるプロテクター群２０として使用することができる。
【００２７】
また、バイパス管１１は、図示しない鋼球飛散防止板内に設けることにより、１段及び２段のフィンチューブ１０の切断箇所による第３段フィンチューブ１０への鋼球９の直撃を防止することができる。
【００２８】
本発明に係るフィンチューブ式熱交換器の修理方法は、１段及び２段のフィンチューブをプロテクター群２０として使用することにより、１段目のフィンチューブの磨耗速度である０．１７ｍｍ／年に対して、第３段フィンチューブ１０の磨耗速度を０．１０ｍｍ／年に抑制することができる。従って、伝熱管群２は、第３段フィンチューブ１０の管の肉厚が交換基準値に達するまで延命化が可能となり、耐用年数を従来比で１．７倍に延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るフィンチューブ式熱交換器の一実施例を示す一部縦断側面図。
【図２】その一実施例の要部を示す正面図。
【図３】鋼球ショットクリーニング方式を示す概略構成図。
【図４】本発明に係るフィンチューブ式熱交換器の他の実施例を示す正面図。
【図５】従来のフィンチューブ式熱交換器を示す正面図。
【図６】従来のフィンチューブ式熱交換器を示す一部縦断側面図。
【符号の説明】
【００３０】
１  ケーシング
２  伝熱管群
３  鋼球分散器
４  鋼球輸送機
５  鋼球分配機
６  ダストセパレータ
７  ガス入口
８  ガス出口
９  鋼球
１０  フィンチューブ
１１  バイパス管
２０，２１  プロテクター群
２２  プロテクター
２３  ダミーチューブ
２４  フィン
【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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