(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関からの排ガスと熱媒が流れる伝熱管とを接触させる第１熱交換により前記熱媒に前記排ガスの熱を回収させる熱回収器と、
前記第１熱交換後の排ガスと前記第１熱交換後の前記熱媒が流れる伝熱管とを接触させる第２熱交換により前記第１熱交換後の排ガスを予熱する予熱部、及び、前記第２熱交換後の排ガスと前記第２熱交換後の前記熱媒とを接触させる第３熱交換により前記第２熱交換後の排ガスを加熱する加熱部を備えた再加熱器と、
前記熱回収器と前記再加熱器との間で前記熱媒を循環させる循環ラインと、
前記熱回収器における第１熱交換で前記排ガスから回収される回収熱量を算出し、算出した回収熱量に基づいて、前記第１熱交換後の前記熱媒の温度を、前記再加熱器の内部における排ガス中の煤塵の付着及びチューブの腐食を低減できる、所定範囲内に制御する制御部とを備え、
前記制御部は、前記熱交換器に導入される前記排ガスのガス温度及び前記排ガスのガス流量に基づいて前記熱回収量を算出することを特徴とする、熱交換器。
【請求項２】
前記制御部は、さらに前記燃焼機関の稼働負荷に基づいて前記回収熱量を算出する、請求項１に記載の熱交換器。
【請求項３】
前記制御部は、前記回収熱量が所定値未満となった際に、前記第１熱交換後の前記熱媒を加熱する、請求項１又は請求項２に記載の熱交換器。
【請求項４】
前記制御部は、前記第１熱交換後の前記熱媒に蒸気供給部から蒸気を供給して前記第１交換後の前記熱媒の温度を所定範囲内とする、請求項３に記載の熱交換器。
【請求項５】
前記循環ラインは、前記熱回収器をバイパスするバイパスラインを備え、
前記制御部は、前記回収熱量が所定値を超えた際に、前記バイパスラインを介して前記熱媒を前記熱回収器と前記再加熱器との間で循環させることにより、前記熱媒の温度を所定範囲内とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項６】
前記再加熱器は、前記加熱部の伝熱管が排ガスの流れ方向に対して四方格子状に配置された、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の熱交換器。
【請求項７】
燃焼機関からの排ガスと熱媒が流れる伝熱管とを接触させる第１熱交換により前記熱媒に前記排ガスの熱を回収させる熱回収器と、
前記第１熱交換後の排ガスと前記第１熱交換後の前記熱媒が流れる伝熱管とを接触させる第２熱交換により前記第１熱交換後の前記熱媒の熱によって前記第１熱交換後の排ガスを予熱する予熱部、及び、前記第２熱交換後の排ガスと前記第２熱交換後の前記熱媒とを接触させる第３熱交換により前記第２熱交換後の排ガスを加熱する加熱部を備えた再加熱器と、を備えた熱交換器の制御方法であって、
前記熱交換器に導入される前記排ガスのガス温度及び前記排ガスのガス流量に基づいて前記熱回収部における第１熱交換で前記排ガスから回収される回収熱量を算出するステップと、
算出した前記回収熱量が所定値未満となった際に、前記第１熱交換後の前記熱媒を加熱して前記熱媒の温度を、前記再加熱器の内部における排ガス中の煤塵の付着及びチューブの腐食を低減できる、所定範囲内に制御するステップとを含むことを特徴とする、熱交換器の制御方法。
【請求項８】
さらに、算出した前記回収熱量が所定値超えとなった際に、前記熱回収器をバイパスするバイパスラインを介して前記熱媒を流すことにより前記熱媒の温度を所定範囲内に制御するステップとを含む、請求項７に記載の熱交換器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器及び熱交換器の制御方法に関し、例えば、再加熱器に導入する排ガスを予熱する予熱部を備えた熱交換器及び熱交換器の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
火力発電プラント及び化学プラントでは、排ガス流路の上流側から下流側に向けて、脱硝装置、空気予熱器エアヒータ、再加熱用熱交換器（ガスガスヒータ）の熱回収器、乾式電気集塵機、湿式脱硫装置、再加熱用熱交換器の再加熱器及び煙突が順次設けられた排ガス処理装置が用いられている。このような排ガス処理装置に用いられる熱交換器としては、再加熱器の排ガス導入部に再加熱器本体に導入する排ガスを予熱する予熱部を設けたガスガスヒータが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載のガスガスヒータにおいては、湿式脱硫装置を通過した湿潤状態の排ガスを、熱回収器及び加熱部で加熱された熱媒が供給される予熱部で予熱して乾燥させることにより、排ガスを乾燥して再加熱器本体内部における排ガス中の煤塵の付着及び排ガス中の湿潤成分に基づく腐食を低減している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０９４９０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載のガスガスヒータにおいては、熱回収器の排ガス出口部分の排ガス温度及び再加熱器の熱媒出口部分の熱媒温度が、それぞれ所定範囲内となるように熱交換器を制御している。
【０００５】
しかしながら、火力発電プラントなどでは、運転条件の変動に伴う発電負荷の変化によって排ガス処理装置に導入される排ガスのガス温度及びガス流量が低下し、熱回収器で回収される排ガスの熱量が変動して再加熱器の熱媒入口部分の熱媒温度が低下する場合がある。このように再加熱器の熱媒入口部分（予熱部）の熱媒温度が低下すると、再加熱器の予熱部における排ガスの予熱が不十分となり、脱硫装置からの湿潤状態の排ガスに同伴される煤塵が排ガスに含まれるミストをバインダーとして再加熱器内の伝熱管に付着しやすくなり、再加熱器の入口部分と出口部分とのガス差圧の上昇及び再加熱器内部の腐食が進行する場合がある。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、運転条件が変動した場合であっても、再加熱器内部における排ガス中の煤塵の付着及び伝熱管の腐食を低減できる熱交換器及び熱交換器の制御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】
【０００７】
本発明の熱交換器は、燃焼機関からの排ガスと熱媒が流れる伝熱管とを接触させる第１熱交換により前記熱媒に前記排ガスの熱を回収させる熱回収器と、前記第１熱交換後の排ガスと前記第１熱交換後の前記熱媒が流れる伝熱管とを接触させる第２熱交換により前記第１熱交換後の排ガスを予熱する予熱部、及び、前記第２熱交換後の排ガスと前記第２熱交換後の前記熱媒とを接触させる第３熱交換により前記第２熱交換後の排ガスを加熱する加熱部を備えた再加熱器と、前記熱回収器と前記再加熱器との間で前記熱媒を循環させる循環ラインと、前記熱回収器における第１熱交換で前記排ガスから回収される回収熱量を算出し、算出した回収熱量に基づいて、前記第１熱交換後の前記熱媒の温度を所定範囲内に制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、熱回収器に導入される排ガスから熱回収器で回収される回収熱量に基づいて再加熱器の予熱部に供給される熱媒の温度を制御するので、排ガスから熱回収器で回収される回収熱量の変化に応じて速やかに予熱部に供給される熱媒の温度を所定範囲にすることが可能となる。これにより、ボイラなどの運転条件が変動した場合であっても、再加熱器内部における排ガス中の煤塵の付着及び予熱部の伝熱管の付着を低減できる熱交換器及び熱交換器の制御方法を実現することが可能となる。
【０００９】
本発明の熱交換器においては、前記制御部は、前記熱交換器に導入される前記排ガスのガス温度、前記排ガスのガス流量、及び前記燃焼機関の稼働負荷からなる群から選択された少なくとも１種に基づいて前記回収熱量を算出することが好ましい。この構成により、制御部による回収熱量の算出精度が向上するので、再加熱器内部における排ガス中の煤塵の付着及び予熱部の伝熱管の付着をより一層低減できる。
【００１０】
本発明の熱交換器においては、前記制御部は、前記回収熱量が所定値未満となった際に、前記第１熱交換後の前記熱媒を加熱することが好ましい。この構成により、回収熱量に応じて熱媒を加熱できるので、再加熱器内部における排ガス中の煤塵の付着及び予熱部の伝熱管の付着を低減できる。
【００１１】
本発明の熱交換器においては、前記制御部は、前記第１熱交換後の前記熱媒に蒸気供給部から蒸気を供給して前記第１交換後の前記熱媒の温度を所定範囲内とすることが好ましい。この構成により、蒸気で熱媒を加熱できるので、熱媒を簡易に加熱することが可能となる。
【００１２】
本発明の熱交換器においては、前記循環ラインは、前記熱交換器をバイパスするバイパスラインを備え、前記制御部は、前記回収熱量が所定値を超えた際に、前記バイパスラインを介して前記熱媒を前記熱交換器と前記再加熱器との間で循環させることにより、前記熱媒の温度を所定範囲内とすることが好ましい。この構成により、熱回収器での回収熱量が大きすぎる場合であっても、熱回収器での熱回収量を低減して熱媒の温度を所定範囲内とすることができる。
【００１３】
本発明の熱交換器においては、前記再加熱器は、前記加熱部の伝熱管が排ガスの流れ方向に対して四方格子状に配置されたことが好ましい。この構成により、加熱部の排ガスのガス流速が向上するので、加熱部における排ガスの煤塵の付着及び配管の付着をより一層低減できる。
【００１４】
本発明の熱交換器の制御方法は、燃焼機関からの排ガスと熱媒が流れる伝熱管とを接触させる第１熱交換により前記熱媒に前記排ガスの熱を回収させる熱回収器と、前記第１熱交換後の排ガスと前記第１熱交換後の前記熱媒が流れる伝熱管とを接触させる第２熱交換により前記第１熱交換後の前記熱媒の熱によって前記第１熱交換後の排ガスを予熱する予熱部、及び、前記第２熱交換後の排ガスと前記第２熱交換後の前記熱媒とを接触させる第３熱交換により前記第２熱交換後の排ガスを加熱する加熱部を備えた再加熱器と、を備えた熱交換器の制御方法であって、前記熱回収部における第１熱交換で前記排ガスから回収される回収熱量を算出するステップと、算出した前記回収熱量が所定値未満となった際に、前記第１熱交換後の前記熱媒を加熱して前記熱媒の温度を所定範囲内に制御するステップとを含むことを特徴とする。
【００１５】
この方法によれば、熱回収器に導入される排ガスから熱回収器で回収される回収熱量に基づいて再加熱器の予熱部に供給される熱媒の温度を制御するので、排ガスから熱回収器で回収される回収熱量の変化に応じて速やかに予熱部に供給される熱媒の温度を所定範囲にすることが可能となる。これにより、ボイラなどの運転条件が変動した場合であっても、再加熱器内部における排ガス中の煤塵の付着及び予熱部の伝熱管の付着を低減できる熱交換器及び熱交換器の制御方法を実現することが可能となる。この構成により、熱回収器での回収熱量が大きすぎる場合であっても、熱回収器での熱回収量を低減して熱媒の温度を所定範囲内とすることができる。
【００１６】
本発明の熱交換器の制御方法においては、さらに、算出した前記回収熱量が所定値超えとなった際に、前記熱回収器をバイパスするバイパスラインを介して前記熱媒を流すことにより前記熱媒の温度を所定範囲内に制御するステップとを含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、運転条件が変動した場合であっても、再加熱器内部における排ガス中の煤塵の付着及び伝熱管の腐食を低減できる熱交換器及び熱交換器の制御方法を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係る排ガス処理システムの概略図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器の模式図である。
【図３】図３は、本発明の第１の実施の形態に係る熱交換器の制御方法のフロー図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施の形態に係る熱交換器の模式図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る熱交換器の制御方法のフロー図である。
【図６Ａ】図６Ａは、本発明の実施の形態に係る再加熱器の構成の一例を示す図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明の実施の形態に係る再加熱器の構成の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の各実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。また、以下の各実施の形態は適宜組み合わせて実施可能である。また、各実施の形態において共通する構成要素には同一の符号を付し、説明の重複を避ける。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る排ガス処理システム１０の概略図である。図１に示すように、本実施の形態に係る排ガス処理システム１０は、火力発電プラント及び化学プラントなどから排出される排ガスを処理して、排ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）、煤塵、及び硫黄酸化物（ＳＯｘ）を除去して排出する排ガス処理システムである。
【００２１】
本実施の形態に係る排ガス処理システム１０は、火力発電プラント及び化学プラントなどに設置されたボイラ１１と、このボイラ１１の後段に設けられた脱硝装置１２と、この脱硝装置１２の後段に設けられたエアヒータ（ＡＨ）１３と、このエアヒータ１３の後段に設けられた電気集塵機１４と、この電気集塵機１４の後段に設けられた送風機１５と、この送風機１５の後段に設けられた脱硫装置１６と、この脱硫装置１６の後段に設けられた煙突１７とを備える。
【００２２】
エアヒータ１３と電気集塵機１４との間には、本実施の形態に係る熱交換器２０の熱回収器２１が配置され、脱硫装置１６と煙突１７との間には、本実施の形態に係る熱交換器（ガスガスヒータ）２０の再加熱器２２が配置される。熱交換器２１の内部には、熱媒体が流れる伝熱管としてのフィンチューブ２１ａが設けられている。再加熱器２２は、再加熱器２２に導入された排ガスを予熱する予熱部２２１と、予熱部２２１で予熱されたが排ガスを加熱する低温加熱部２２２と、低温加熱部２２２で加熱された排ガスを更に加熱する高温加熱部２２３とを備える。予熱部２２１内には、伝熱裸管としてのチューブ２２１ａが配置される。低温加熱部２２２内には、伝熱管としてのフィンチューブ２２２ａが配置される。高温加熱部２２３内には、伝熱管としてのフィンチューブ２２３ａが配置される。熱回収器２１と再加熱器２２との間には、熱回収器２１と再加熱器２２との間で熱媒Ｍを循環させる循環ラインＬが設けられている。循環ラインＬには、循環ラインＬ内の熱媒Ｍを熱回収器２１と再加熱器２２との間で循環させる送液ポンプＰが設けられている。熱回収器２１と再加熱器２２とは、送液ポンプＰによって循環ラインＬを流れる熱媒Ｍにより相互に熱交換されている。
【００２３】
ボイラ１１から排出された排ガスＧ０は、触媒が充填された脱硝装置１２に導入される。脱硝装置１２に導入された排ガスＧ０は、還元剤として脱硝装置１２に注入されるアンモニア（ＮＨ３）により、排ガスＧ０中に含まれる窒素酸化物が水と窒素とに還元されて無害化される。
【００２４】
脱硝装置１２から排出された排ガスＧ１は、エアヒータ（ＡＨ）１３に導入される。エアヒータ１３に導入された排ガスＧ１は、空気との間での熱交換により、例えば、１３０℃以上１５０℃以下の温度に冷却される。
【００２５】
エアヒータ１３から排出された排ガスＧ２は、本実施の形態に係る熱交換器（ガスガスヒータ）２０の熱回収器２１に導入される。熱回収器２１に導入された排ガスＧ２は、熱媒Ｍが流れるフィンチューブ２１ａと接触して熱媒体（例えば、水など）と熱交換されて熱回収されて冷却される。熱回収器２１での熱交換後の排ガスＧ３の温度は、例えば、８５℃以上１１０℃以下である。
【００２６】
熱回収器２１から排出された排ガスＧ３は、電気集塵機（ＥＰ）１４に導入されて煤塵が除去される。ここでは、熱交換器２１での熱交換によって冷却された排ガスＧ３中のフライアッシュなどの煤塵を除去するので、電気集塵機１４での集塵効率が向上する。
【００２７】
電気集塵機１４から排出された排ガスＧ４は、電動機により駆動される送風機１５により昇圧される。なお、この送風機１５は、必ずしも設ける必要はない。また、送風機１５は、熱交換器２０の再加熱器２２の後段に設けてもよい。
【００２８】
送風機１５により昇圧された排ガスＧ５は、脱硫装置１６に導入される。脱硫装置１６では、石灰石をスラリー状に溶かし込んだ吸収液により、排ガスＧ５中の硫黄酸化物が吸収除去され、副生成物として石膏（不図示）が生成される。ここでは、脱硫装置１６から排出される排ガスＧ６は、吸収液の水分を吸収して湿潤状態となり、温度が、例えば、約５０℃に低下する。
【００２９】
脱硫装置１６から排出された排ガスＧ６は、本実施の形態に係る熱交換器（ガスガスヒータ）２０の熱回収器２１に導入される。熱回収器２１に導入された排ガスＧ５は、予熱部２２１、低温加熱部２２２及び高温加熱部２２３内のチューブ２２１ａ、並びに、フィンチューブ２２２ａ及び２２３ａと順次接触して熱媒と熱交換して加熱される。ここでは、予熱部２２１によって湿潤状態の排ガスＧ６を予め５０℃を超える温度に加熱することにより湿潤状態排ガスＧ６の湿度が低下されるので、低温加熱部２２２における排ガスＧ６に同伴した煤塵の付着及び排ガスＧ６中の吸収液のミストなどによる低温加熱部２２２の腐食を防ぐことが可能となる。再加熱器２２で熱交換された排ガスＧ６は、煙突１７を介して排出される。
【００３０】
図２は、本実施の形態に係る熱交換器２０の模式図である。図２に示すように、本実施の形態に係る熱交換器２０は、エアヒータ１３から導入された排ガスＧ２の熱を熱媒Ｍに回収させて熱媒Ｍを加熱すると共に、熱回収後の冷却された排ガスＧ３を電気集塵機１４に排出する熱交換器２０と、脱硫装置１６から導入された湿潤な排ガスＧ６を熱媒Ｍによって加熱すると共に、加熱後の排ガスＧ７を煙突１７に排出する再加熱器２２と、熱交換器２０から再加熱器２２に向けて熱媒Ｍを供給する循環ラインＬ内の熱媒Ｍに蒸気Ｓを供給する蒸気供給部２３とを備える。熱交換器２０で加熱された熱媒Ｍは、循環ラインＬを介して送液ポンプＰによって再加熱器２２に送液される。また、再加熱器２２で冷却された熱媒Ｍは、循環ラインＬを介して送液ポンプＰによって熱回収器２１に送液される。再加熱器２２から熱回収器２１に向けて熱媒Ｍを供給する循環ラインＬには、熱媒タンク２４から必要に応じて熱媒Ｍが供給される。
【００３１】
熱回収器２１は、放熱板であるフィンが管状部材に複数設けられた伝熱管としてのフィンチューブ２１ａが内部に配置されている。このフィンチューブ２１ａには、熱回収器２１と再加熱器２２との間で熱媒Ｍを循環させる循環ラインＬが接続される。熱交換器２０は、エアヒータ１３から熱回収器２１内部に導入された排ガスＧ２とフィンチューブ２１ａとを接触させる第１熱交換によって排ガスＧ２の熱を熱媒Ｍに回収させて熱媒Ｍを加熱する。この加熱後の熱媒Ｍは、循環ラインＬに設けられた送液ポンプＰによって再加熱器２２に向けて送液される。
【００３２】
再加熱器２２は、管状部材である伝熱裸管としてのチューブ２２１ａが配置された予熱部２２１と、放熱板であるフィンが管状部材に複数設けられた伝熱管としてのフィンチューブ２２２ａが内部に配置された低温加熱部２２２と、放熱板であるフィンが管状部材に複数設けられた伝熱管としてのフィンチューブ２２３ａが内部に配置された高温加熱部２２３とを備える。チューブ２２１ａは、一端が循環ラインＬに接続され、他端が循環ラインＬを介してフィンチューブ２２３ａの一端に接続される。フィンチューブ２２３ａの他端は、循環ラインＬを介してフィンチューブ２２２ａの一端に接続される。フィンチューブ２２２ａの他端は、循環ラインＬに接続される。すなわち、この再加熱器２２においては、熱回収器２１から供給される第１熱交換後の熱媒Ｍが、予熱部２２１、高温加熱部２２３及び低温加熱部２２２の順に順次送液される。低温加熱部２２２に供給された熱媒Ｍは、循環ラインＬを介して熱回収器２１に送液される。
【００３３】
予熱部２２１は、脱硫装置１６から再加熱器２２に導入された湿潤な排ガスＧ６と熱回収器２１から供給された第１熱交換後の加熱された熱媒Ｍとを接触させる第２熱交換により排ガスＧ６を加熱して湿潤状態排ガスＧ６の湿度を低下させると共に、熱媒Ｍを冷却する。また、予熱部２２１は、第２熱交換後の湿度を低下させた排ガスＧ６を低温加熱部２２２及び高温加熱部２２３に供給すると共に、第２熱交換後の冷却された熱媒Ｍを高温加熱部２２３に供給する。
【００３４】
低温加熱部２２２は、予熱部２２１から供給された排ガスＧ６と、高温加熱部２２３から供給された熱媒Ｍとを接触させる第３熱交換により排ガスＧ６を更に加熱すると共に、熱媒Ｍを冷却する。ここでは、予熱部２２１によって湿潤状態の排ガスＧ６が加熱により湿度が低下した排ガスＧ６となっているので、予熱部２２１のチューブ２２１ａにおける排ガスＧ６に同伴する煤塵の付着及びミストによる腐食を防ぐことが可能となる。また、低温加熱部２２２は、第３熱交換後の排ガスＧ６を高温加熱部２２３に供給すると共に、第３熱交換後の冷却された熱媒Ｍを熱回収器２１に向けて供給する。
【００３５】
高温加熱部２２３は、低温加熱部２２２から供給された加熱された排ガスＧ６と、予熱部２２１から供給された第２熱交換後の熱媒Ｍとを接触させる第４熱交換により加熱された排ガスＧ６を更に加熱すると共に、熱媒Ｍを冷却する。また、高温加熱部２２３は、第３熱交換後の排ガスＧ６を高温加熱部２２３に供給すると共に、第３熱交換後の冷却された熱媒Ｍを熱回収器２１に向けて供給する。ここでは、予熱部２２１から供給される排ガスＧ６が低温加熱部２２２及び高温加熱部２２３によって十分な温度に加熱されるので、煙突１７に向けて排出される排ガスＧ７による白煙の発生を防ぐことが可能となる。
【００３６】
蒸気供給部（加熱部）２３は、蒸気供給ラインＬ１を介して熱回収器２１から再加熱器２２に向けて熱媒Ｍを供給する循環ラインＬに設けられた熱交換部２４に向けて蒸気Ｓを供給する。蒸気供給ラインＬ１には、蒸気供給部２３から熱交換部２４に向けて供給される蒸気の流量を制御する流量制御弁Ｖ１が設けられている。このように、循環ラインＬ内を流れる熱媒Ｍに蒸気供給部２３が蒸気Ｓを供給して加熱することにより、ボイラ１１から供給される排ガスＧ０から熱回収器２１によって回収される熱量が不足した場合であっても、予熱部２２１に供給される熱媒Ｍを所定の温度範囲まで加熱することができる。これにより、熱交換器２０は、再加熱器２２の予熱部２２１における湿潤状態の排ガスＧ６を十分に加熱することができるので、予熱部２２１のチューブ２２１ａに対する排ガスＧ６中の煤塵の付着及びミストに基づくチューブ２２１ａの腐食を防ぐことが可能となる。
【００３７】
本実施の形態に係る熱交換器２０は、熱回収器２１におけるエアヒータ１３から熱回収器２１に導入される排ガスＧ２の導入部分に設けられた排ガス測定部３１と、排ガス測定部３１によって測定された測定値に基づいて循環ラインＬ内を流れる熱媒Ｍの温度を制御する制御部３２とを備える。
【００３８】
排ガス測定部３１は、熱回収器２１に導入される排ガスＧ２のガス流量、及び排ガスＧ２のガス温度などを測定し、測定した測定値を制御部３２に伝達する。制御部３２は、排ガス測定部３１から伝達された各種測定値、燃焼後のボイラ１１からの排ガスＧ０を送風する誘引送風機（ＩＤＦ、不図示）、脱硫装置１６に設けられる脱硫送風機（ＢＵＦ、不図示）、ボイラ１１に供給される空気量及びボイラ１１における燃焼負荷などに基づいた熱回収器２１への排ガスＧ２の導入条件から熱交換器２０で排ガスＧ２から第１熱交換によって熱媒Ｍに回収される回収熱量を算出する。そして、制御部３２は、算出した回収熱量に基づいて、熱回収器２１内から循環ラインＬの出口部分の温度測定装置Ｔ１によって測定される温度が所定範囲となるように、蒸気供給部２３及び流量調整弁Ｖ１により熱媒Ｍに供給する蒸気Ｓの流量を制御する。これにより、熱交換器２０は、制御部３２によって算出された熱回収器２１への排ガスＧ２の導入条件に基づいて熱交換器２０による第１熱交換による回収熱量を迅速に算出することが可能となる。そして、熱回収器２１の出口部分の温度Ｔ２及び再加熱器２２の出口部分の温度Ｔ３を所定範囲内にできるので、熱交換器２０による回収熱量が変動した場合であっても、再加熱器２２の予熱部２２１に供給される熱媒Ｍの温度を早期に所定範囲内にすることが可能となり、予熱部２２１のフィンチューブ２２１ａにおける煤塵の付着及び腐食を早期に抑制することが可能となる。
【００３９】
次に、図３を参照して、本実施の形態に係る熱交換器２０の制御方法について詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係る熱交換器２０の制御方法のフロー図である。図３に示すように、本実施の形態に係る熱交換器２０の制御方法は、熱交換器２０における回収熱量を算出する第１ステップと、算出した回収熱量が所定値未満であるか否かを判定する第２ステップと、算出した回収熱量が所定値未満である場合に、熱媒Ｍに蒸気Ｓの供給を開始する第３ステップと、算出した回収熱量が所定値超えである場合に、熱媒Ｍに蒸気Ｓの供給を停止する第４ステップと（ステップＳＴ１４）とを含む。
【００４０】
まず、熱交換器２０の運転開始後、制御部３２は、排ガス測定部３１から伝達された各種測定値、燃焼後のボイラ１１からの排ガスＧ０を送風する誘引送風機（ＩＤＦ、不図示）、脱硫装置１６に設けられる脱硫送風機（ＢＵＦ、不図示）、ボイラ１１に供給される空気量及びボイラ１１における燃焼負荷などに基づいた熱回収器２１への排ガスＧ２の導入条件から熱交換器２０で排ガスＧ２から第１熱交換によって熱媒Ｍに回収される回収熱量を算出する（ステップＳＴ１１）。
【００４１】
次に、制御部３２は、算出した回収熱量と予め設定された所定の閾値とを比較して算出した回収熱量が所定値未満であるか否かを判定する（ステップＳＴ１２）。そして、制御部３２は、算出した回収熱量が所定値未満である場合には（ステップＳＴ１２：Ｙｅｓ）、蒸気供給部２３から蒸気Ｓの供給を開始すると共に、蒸気供給ラインＬ１の流量調整弁Ｖ１を開いて循環ラインＬの熱媒Ｍに蒸気Ｓを供給する（ステップＳＴ１３）。これにより、再加熱器２２の予熱部２２１に供給される熱媒Ｍの温度を所定範囲内にすることができるので、予熱部２２１のフィンチューブ２２１ａにおける排ガスＧ６中の煤塵部の付着及び腐食を防ぐことが可能となる。また、制御部３２は、算出した回収熱量が所定値超えである場合には（ステップＳＴ１２：Ｎｏ）、蒸気供給部３３から蒸気Ｓの供給を停止すると共に、蒸気供給ラインＬ１の流量調整弁Ｖ１を閉じて循環ラインＬの熱媒Ｍへの蒸気Ｓの供給を停止する（ステップＳＴ１４）。
【００４２】
以上説明したように、上記実施の形態によれば、熱回収器２１に導入される排ガスＧ２から熱回収器２１で回収される回収熱量に基づいて再加熱器２２の予熱部２２１に供給される熱媒Ｍの温度を制御するので、排ガスＧ２から熱回収器２１で回収される回収熱量の変化に応じて速やかに予熱部２２１に供給される熱媒Ｍの温度を所定範囲にすることが可能となる。これにより、ボイラ１１などの運転条件が変動した場合であっても、再加熱器２２内部における排ガスＧ６中の煤塵の付着及び予熱部２２１のチューブ２２１ａを低減できる熱交換器及び熱交換器の制御方法を実現することが可能となる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下においては、上述した第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、説明の重複を避ける。
【００４４】
図４は、本発明の第２の実施の形態に係る熱交換器２０の模式図である。図４に示すように、本実施の形態に係る熱交換器２０は、再加熱器２２から熱回収器２１に熱媒Ｍを供給する循環ラインＬと熱回収器２１から再加熱器２２に熱媒Ｍを供給する循環ラインＬとの間に設けられたバイパスラインＬ２を備える。このバイパスラインＬ２には、バイパスラインＬ２を流れる熱媒Ｍの流量を調整する流量調整弁Ｖ２が設けられている。この流量調整弁Ｖ２は、制御部３２によって開閉可能に設けられている。すなわち、本実施の形態に係る熱交換器２０においては、制御部３２によって算出された熱回収器２１での回収熱量に応じて制御部３２が流量調整弁Ｖ２の開度を調整することにより、バイパスラインＬ２を流れる熱媒Ｍの流量を制御することが可能となるので、エアヒータ１３から供給される排ガスＧ２のガス流量及びガス温度が高い場合であっても、熱回収器２１における過剰な熱回収を防いで熱媒Ｍに回収される回収熱量を所定範囲に制御することが可能となる。その他の構成については、上述した第１の実施の形態に係る熱交換器２０と同一のため説明を省略する。
【００４５】
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る熱交換器２０の制御方法について詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係る熱交換器２０の制御方法のフロー図である。図５に示すように、本実施の形態に係る熱交換器２０の制御方法は、熱交換器２０における回収熱量を算出する第１ステップと、算出した回収熱量が所定範囲未満であるか否かを判定する第２ステップと、算出した回収熱量が所定範囲未満以下である場合に、熱媒Ｍに蒸気Ｓの供給を開始する第３ステップと、算出した回収熱量が所定範囲内である場合に、熱媒Ｍに蒸気Ｓの供給を停止する第４ステップと、算出した回収熱量が所定範囲超えであるか否かを判定する第５ステップと、算出した回収熱量が所定範囲超えである場合に、バイパスラインＬ２を開放する第６ステップと、算出した回収熱量が所定範囲内である場合に、バイパスラインＬ２を閉止する第７ステップとを含む。
【００４６】
まず、熱交換器２０の運転開始後、制御部３２は、排ガス測定部３１から伝達された各種測定値、燃焼後のボイラ１１からの排ガスＧ０を送風する誘引送風機（ＩＤＦ、不図示）、脱硫装置１６に設けられる脱硫送風機（ＢＵＦ、不図示）、ボイラ１１に供給される空気量及びボイラ１１における燃焼負荷などに基づいた熱回収器２１への排ガスＧ２の導入条件から熱交換器２０で排ガスＧ２から第１熱交換によって熱媒Ｍに回収される回収熱量を算出する（ステップＳＴ２１）。
【００４７】
次に、制御部３２は、算出した回収熱量と予め設定された所定の閾値とを比較して算出した回収熱量が所定範囲未満であるか否かを判定する（ステップＳＴ２２）。そして、制御部３２は、算出した回収熱量が所定範囲未満である場合には（ステップＳＴ２２：Ｙｅｓ）、蒸気供給部２３から蒸気Ｓの供給を開始すると共に、蒸気供給ラインＬ１の流量調整弁Ｖ１を開いて循環ラインＬの熱媒Ｍに蒸気Ｓを供給する（ステップＳＴ２３）。これにより、再加熱器２２の予熱部２２１に供給される熱媒Ｍの温度を所定範囲内にすることができるので、予熱部２２１のフィンチューブ２２１ａにおける排ガスＧ６中の煤塵部の付着及び腐食を防ぐことが可能となる。また、制御部３２は、算出した回収熱量が所定範囲超えである場合には（ステップＳＴ２２：Ｎｏ）、蒸気供給部２３から蒸気Ｓの供給を停止すると共に、蒸気供給ラインＬ１の流量調整弁Ｖ１を閉じて循環ラインＬの熱媒Ｍへの蒸気Ｓの供給を停止する（ステップＳＴ２４）。
【００４８】
続いて、制御部３２は、算出した回収熱量と予め設定された所定の閾値とを比較して算出した回収熱量が所定範囲超えであるか否かを判定する（ステップＳＴ２５）。そして、制御部３２は、算出した回収熱量が所定範囲超えである場合には（ステップＳＴ２５：Ｙｅｓ）、バイパスラインＬ２の流量調整弁Ｖ２を開いて熱回収器２１を介さずにバイパスラインＬ２を介して熱媒Ｍの一部を再加熱器２２に循環する（ステップＳＴ２６）。これにより、熱交換器２０は、熱回収器２１に導入される排ガスＧ２からの過剰な熱量の回収を防ぐことが可能となるので、再加熱器２２の予熱部２２１に供給される熱媒Ｍの温度を所定範囲内にすることができ、予熱部２２１のチューブ２２１ａにおける排ガスＧ６中の煤塵部の付着及び腐食を防ぐことが可能となる。また、制御部３２は、算出した回収熱量が所定範囲内でない場合には（ステップＳＴ２５：Ｎｏ）、バイパスラインＬ２の流量調整弁Ｖ２を閉じてバイパスラインＬ２を介さずに熱媒Ｍを再加熱器２２と熱回収器２１との間で循環する（ステップＳＴ２７）。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、熱回収器２１に導入される排ガスＧ２から熱回収器２１で回収される回収熱量が所定範囲内か否かに基づいて、再加熱器２２の予熱部２２１に供給される熱媒Ｍの温度及び熱回収器２１への熱媒Ｍの供給を制御するので、排ガスＧ２から熱回収器２１で回収される回収熱量が所定値以上の場合であっても、排ガスＧ２から熱回収器２１で回収される回収熱量の変化に応じて速やかに予熱部２２１に供給される熱媒Ｍの温度を所定範囲にすることが可能となる。これにより、ボイラ１１などの運転条件が変動した場合であっても、再加熱器２２内部における排ガスＧ６中の煤塵の付着及び予熱部２２１のフィンチューブ２２１ａを低減できる熱交換器及び熱交換器の制御方法を実現することが可能となる。
【００５０】
なお、上述した第１の実施の形態及び第２の実施の形態における再加熱器２２の予熱部２２１のチューブ２２１ａ、低温加熱部２２２のフィンチューブ２２２ａ及び高温加熱部２２３のフィンチューブ２２３ａの配置構成については、再加熱器２２に導入される排ガスＧ６を所定温度まで加熱できるものであれば特に制限はない。
【００５１】
図６Ａは、再加熱器２２の構成の一例を示す図である。なお、図６Ａにおいては、再加熱器２２における予熱部２２１、低温加熱部２２２及び高温加熱部２２３におけるチューブ２２１ａ及びフィンチューブ２２２ａ、２２３ａの延在方向に対する垂直断面を模式的に示している。
【００５２】
図６Ａに示すように、予熱部２２１、低温加熱部２２２及び高温加熱部２２３におけるチューブ２２１ａ及びフィンチューブ２２２ａ、２２３ａは、断面視において排ガスＧ６、Ｇ７の流れ方向に対して、それぞれ千鳥格子状となるように配置してもよい。このように配置することにより、再加熱器２２に導入された排ガスＧ６に対するチューブ２２１ａ及びフィンチューブ２２２ａ、２２３ａの接触面積が増大するので、排ガスＧ６を効率良く加熱して排ガスＧ７として排出することが可能となる。
【００５３】
図６Ｂは、再加熱器２２の構成の他の例を示す図である。なお、図６Ｂにおいては、図６Ａと同様に、再加熱器２２における予熱部２２１、低温加熱部２２２及び高温加熱部２２３におけるチューブ２２１ａ及びフィンチューブ２２２ａ、２２３ａの延在方向に対する垂直断面を模式的に示している。
【００５４】
図６Ｂに示す例では、予熱部２２１、及び高温加熱部２２３におけるチューブ２２１ａ及びフィンチューブ２２３ａは、断面視において排ガスＧ６、Ｇ７の流れ方向に対して、それぞれ千鳥格子状となるように配置し、低温加熱部２２２のフィンチューブ２２２ａは、断面視において排ガスＧ６、Ｇ７の流れ方向に対して、それぞれ四方格子状となるように配置されている。このように配置することにより、再加熱器２２に導入された排ガスＧ６に対するチューブ２２１ａ及びフィンチューブ２２３ａの接触面積が増大して十分な接触面積を確保できると共に、低温加熱部２２２では、排ガスＧ６とフィンチューブ２２２ａとの接触面積を適度に低減し、低温加熱部２２２を通過する排ガスＧ６の流速が向上することで、排ガスＧ６を効率良く加熱して排ガスＧ７として排出することが可能となる。これにより、予熱部２２１及び高温加熱部２２３での十分な熱交換効率を確保しつつ、低温加熱部２２２のフィンチューブ２２２ａにおける排ガスＧ６中の煤塵の付着及びミストに基づく腐食を防ぐことが可能となる。なお、図６Ｂに示す例では、低温加熱部２２２のフィンチューブ２２２ａのみを四方格子状となるように配置した例について説明したが、高温加熱部２２３のフィンチューブ２２３ａも四方格子状に配置してもよい。この場合には、高温加熱部２２３を流れる排ガスＧ６のガス流速が更に向上することで、排ガスＧ６を効率良く加熱して排ガスＧ７として排出することが可能となり、低温加熱部２２２のフィンチューブ２２２ａにおける煤塵の付着及びミストに基づく腐食を更に低減することが可能となる。
【符号の説明】
【００５５】
１０  排ガス処理システム
１１  ボイラ
１２  脱硝装置
１３  エアヒータ
１４  電気集塵機
１５  送風機
１６  脱硫装置
１７  煙突
２０  熱交換器
２１  熱回収器
２１ａ  フィンチューブ
２２  再加熱器
２２１  予熱部
２２２  低温加熱部
２２３  高温加熱部
２２１ａ  チューブ
２２２ａ，２２３ａ  フィンチューブ
Ｇ０，Ｇ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６，Ｇ７，Ｇ８  排ガス
Ｌ  循環ライン
Ｌ１  蒸気供給ライン
Ｍ  熱媒
Ｐ  送液ポンプ
Ｓ  蒸気
Ｖ１，Ｖ２  流量制御弁
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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