(57)【要約】【課題】比較的簡単な構成にもかかわらず、より一層適切に熱交換管の腐蝕状態をモニタすることのできる廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置。【解決手段】熱交換器用の熱交換管が、廃棄物処理炉から生成される廃ガスに曝されて熱交換管内を通流する流体を加熱するように構成されている廃熱回収ボイラにおいて、熱交換管の腐蝕状態をモニタするために廃ガス流路内に配置される廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置であって、そのモニタ装置８が、熱交換管と同じ材料で形成されるモニタ本体９と、そのモニタ本体９を冷却する冷却手段Ｃにより構成され、モニタ本体９の温度を検出する温度センサ１６を備えている。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱交換器用の熱交換管が、廃棄物処理炉から生成される廃ガスに曝されてその熱交換管内を通流する流体を加熱するように構成されている廃熱回収ボイラにおいて、前記熱交換管の腐蝕状態をモニタするために廃ガス流路内に配置される廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置であって、
そのモニタ装置が、前記熱交換管と同じ材料で形成されるモニタ本体と、そのモニタ本体を冷却する冷却手段により構成され、前記モニタ本体の温度を検出する温度センサを備えている廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置。
【請求項２】
前記モニタ本体を一対備えていて、一方のモニタ本体が、そのモニタ本体の外面に付着するダスト層を取り除くためのダスト除去装置を備えている請求項１に記載の廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置。
【請求項３】
前記モニタ本体が、筒状体により構成されて、前記冷却手段が、その筒状体内を通流する冷却用流体により構成される請求項１または２に記載の廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置。
【請求項４】
前記筒状体が、外側に位置する有底の外筒と、その外筒内に位置して外筒内に開口する内筒による二重筒構造に構成されている請求項３に記載の廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置。
【請求項５】
前記温度センサが、前記外筒に取り付けられ、その温度センサ用の通信線が、前記内筒内に配設されている請求項４に記載の廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置。
【請求項６】
前記モニタ本体が、前記廃熱回収ボイラに対して脱着自在な取付け部を備えている請求項１〜５のいずれか１項に記載の廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱交換器用の熱交換管が、廃棄物処理炉から生成される廃ガスに曝されてその熱交換管内を通流する流体を加熱するように構成されている廃熱回収ボイラにおいて、前記熱交換管の腐蝕状態をモニタするために廃ガス流路内に配置される廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
廃棄物処理炉からの廃ガスに曝される熱交換管では、特に燐酸による局部的な腐蝕が顕著で、いったん腐蝕が発生すると、急速に腐蝕が進行する。したがって、極端な場合には、熱交換管に腐蝕孔ができて熱交換管内の流体（例えば、ボイラ水）が漏れ出し、廃熱回収ボイラの運転が不可能になることもある。
そこで、従来、モニタ装置として熱交換管と同じ材料で形成したモニタ用棒状体を使用し、そのモニタ用棒状体を廃熱回収ボイラの廃ガス流路内に配置して熱交換管の腐蝕状態をモニタしていた（現実に実施されてはいるが、モニタ用棒状体について詳しく説明した特許文献などは見当たらない）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、モニタの対象である熱交換管が、熱交換管内を通流する流体（例えば、ボイラ水）により冷却されるのに対し、上述したモニタ用棒状体では、特に冷却されることもなく、そのため、熱交換管とモニタ用棒状体との間でかなりの温度差が生じることになる。
したがって、熱交換管とモニタ用棒状体においては、腐蝕の程度は勿論のこと、腐蝕の形態なども異なり、適切なモニタを行っていたとは言い難く、この点に改良の余地があった。
【０００４】
本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、比較的簡単な構成にもかかわらず、より一層適切に熱交換管の腐蝕状態をモニタすることのできる廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の特徴構成は、熱交換器用の熱交換管が、廃棄物処理炉から生成される廃ガスに曝されてその熱交換管内を通流する流体を加熱するように構成されている廃熱回収ボイラにおいて、前記熱交換管の腐蝕状態をモニタするために廃ガス流路内に配置される廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置であって、そのモニタ装置が、前記熱交換管と同じ材料で形成されるモニタ本体と、そのモニタ本体を冷却する冷却手段により構成され、前記モニタ本体の温度を検出する温度センサを備えているところにある。
【０００６】
請求項１の発明の特徴構成によれば、熱交換管の腐蝕状態をモニタするために廃ガス流路内に配置されるモニタ装置が、熱交換管と同じ材料で形成されるモニタ本体と、そのモニタ本体を冷却する冷却手段により構成されているので、上述した従来のモニタ用棒状体とは異なり、モニタ本体を冷却することができる。
そして、そのモニタ装置が、モニタ本体の温度を検出する温度センサを備えているので、温度センサによる検出温度に基づいて、モニタ本体の温度が熱交換管の温度に近づくように冷却し、モニタ本体を熱交換管とほぼ同じ温度に維持することが可能となる。
それによって、モニタ本体の腐蝕状態が、熱交換管の腐蝕状態に近似したものとなり、モニタ本体の腐蝕状態を監視、観察することにより、たとえ燐酸による局部的な腐蝕であっても、熱交換管の腐蝕状態を適切に予測して、必要な場合には、適切な時期に適切な処置を施すことができる。
【０００７】
請求項２の発明の特徴構成は、前記モニタ本体を一対備えていて、一方のモニタ本体が、そのモニタ本体の外面に付着するダスト層を取り除くためのダスト除去装置を備えているところにある。
【０００８】
請求項２の発明の特徴構成によれば、モニタ本体を一対備えていて、一方のモニタ本体が、そのモニタ本体の外面に付着するダスト層を取り除くためのダスト除去装置を備えているので、廃熱回収ボイラが、熱交換管用のダスト除去装置を備えている場合にも、熱交換管の腐蝕状態を適切にモニタすることができる。
すなわち、熱交換管の外面にダスト層が付着すると、熱交換効率が低下するため、熱交換管用のダスト除去装置を備えた廃熱回収ボイラが多用されている。ところが、熱交換管に付着したダスト層は、腐蝕に対する保護層として機能して熱交換管の腐蝕進行を遅らせることになる。
例えば、燐酸による腐蝕の場合であれば、熱交換管の表面にダスト層がなく、かつ、熱交換管の表面が周囲温度より低温の場合、燐酸が凝縮して燐酸露点腐蝕が生じる。それと共にダスト成分が熱交換管表面に粘着し、ダスト中のアルカリ成分によって燐酸の中和反応も進行し、燐酸塩によるダスト形成が進行する。そうするとダスト層の断熱効果やバリヤー効果によって、燐酸の露点腐蝕は起こりにくくなり、腐蝕の進行は遅くなる。このような燐酸露点腐蝕に対して、熱交換管に付着したダスト層が保護層として機能して熱交換管の腐蝕進行を遅らせることになる。
したがって、モニタ本体の方がダスト層を付着したままであると、モニタ本体の腐蝕進行が遅れて、熱交換管に対する適切なモニタが不可能となる。
その点、一方のモニタ本体がダスト除去装置を備えているので、熱交換管のダスト除去状態に合わせてモニタ本体のダストを除去することにより、たとえ熱交換管用のダスト除去装置を備えた廃熱回収ボイラであっても、熱交換管の腐蝕状態を適切にモニタすることができる。
さらに、他方のモニタ本体はダスト除去装置を備えていないので、両モニタ本体の腐蝕状態を監視、観察することによって、例えば、ダストの除去が不十分な熱交換管の腐蝕状態をも推測することが可能となり、熱交換管全体にわたる適切なモニタが可能となる。
【０００９】
請求項３の発明の特徴構成は、前記モニタ本体が、筒状体により構成されて、前記冷却手段が、その筒状体内を通流する冷却用流体により構成されるところにある。
【００１０】
請求項３の発明の特徴構成によれば、モニタ本体が、筒状体により構成されて、冷却手段が、その筒状体内を通流する冷却用流体により構成されるので、モニタ装置が非常にコンパクトなものとなる。
したがって、モニタ装置の取り扱いが容易となるばかりか、例えば、廃熱回収ボイラにモニタ用の貫通孔を設けてモニタ本体を廃熱回収ボイラの内部へ挿入するような場合、廃熱回収ボイラに設ける貫通孔も小さなもので済み、廃熱回収ボイラへの取り付けも容易となる。
【００１１】
請求項４の発明の特徴構成は、前記筒状体が、外側に位置する有底の外筒と、その外筒内に位置して外筒内に開口する内筒による二重筒構造に構成されているところにある。
【００１２】
請求項４の発明の特徴構成によれば、モニタ本体を構成する筒状体が、外側に位置する有底の外筒と、その外筒内に位置して外筒内に開口する内筒による二重筒構造に構成されているので、モニタ本体がコンパクトである割には、その二重筒構造により冷却用流体を円滑に通流させて、モニタ本体を所望どおりに冷却することができる。
【００１３】
請求項５の発明の特徴構成は、前記温度センサが、前記外筒に取り付けられ、その温度センサ用の通信線が、前記内筒内に配設されているところにある。
【００１４】
請求項５の発明の特徴構成によれば、モニタ本体の温度を検出する温度センサが、前記外筒に取り付けられ、その温度センサ用の通信線が、内筒内に配設されているので、外筒に取り付けられた温度センサによりモニタ本体の温度を確実に検出することができ、しかも、温度センサ用の通信線は、内筒内に配設されて保護されるので、通信線の加熱による劣化が抑制される。
【００１５】
請求項６の発明の特徴構成は、前記モニタ本体が、前記廃熱回収ボイラに対して脱着自在な取付け部を備えているところにある。
【００１６】
請求項６の発明の特徴構成によれば、モニタ本体が、廃熱回収ボイラに対して脱着自在な取付け部を備えているので、モニタ本体を監視、観察するに際し、その取付け部を利用することにより、廃熱回収ボイラへの脱着操作を簡単、容易に行うことができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明による廃熱回収ボイラにおける腐蝕モニタ装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
廃熱回収ボイラは、産業廃棄物などを溶融処理する廃棄物溶融設備などで使用されるもので、図１に示すように、廃熱回収ボイラ１は、耐火構造からなるボイラ本体２を備え、ボイラ本体２の上方には、廃ガス流入口３が設けられ、ボイラ本体２の下方には、廃ガス流出口４とダスト排出口５が設けられていて、ボイラ本体２の内部空間内には、熱交換器用の熱交換管６が配設されている。
廃熱回収ボイラ１の廃ガス流入口３には、廃棄物処理炉７が接続され、廃棄物処理炉７で生成される廃ガスＧが、廃ガス流入口３から流入して廃ガス流出口４から流出し、その間、熱交換管６が廃ガスＧに曝されて、熱交換管６内を通流する流体の一例である水を加熱するように構成されている。そして、図示はしないが、ダスト除去装置が設けられていて、熱交換管６の外面に付着したダスト層を定期的に取り除いて、取り除いた後のダストをダスト排出口５から排出するように構成されている。
【００１８】
このような廃熱回収ボイラ１において、熱交換管６の腐蝕状態をモニタするためのモニタ装置８が、廃ガス流路内の適宜箇所、例えば、廃ガス流入口３と流出口４近くおよび中間部分との合計３箇所に配置されている。
そのモニタ装置８は、図２〜図４に示すように、一対のモニタ本体９を備え、両モニタ本体９は、後に詳しく説明するダスト除去装置１０の有無を除いて、ほぼ同一の構造に構成されている。
すなわち、いずれのモニタ本体９も、外側に位置する有底の円筒状の外筒１１と、その外筒１１内にほぼ同心状に位置して、その先端が外筒１１内に開口する円筒状の内筒１２による二重筒構造に構成され、少なくとも外筒１１の方は、熱交換管６と同じ材料、例えば、熱交換管６がステンレスにより形成されていれば、外筒１１も同じステンレスで形成されている。
【００１９】
内筒１２の基端部は、外筒１１の基端部から外方へ突出され、その突出部分に空気供給管１３が、また、外筒１１の基端部には、接続用管１４が接続されて、その接続用管１４に空気排出管１５が接続可能に構成されている。
そして、空気供給管１３と空気排出管１５を接続した状態で、冷却用流体としての冷却空気Ａが、空気供給管１３から内筒１２内に供給され、内筒１２内を通流して先端の開口から外筒１１内へ流入し、さらに外筒１１内を逆流して空気排出管１５へと排出され、その間に外筒１１と内筒１２を冷却するように構成されている。換言すると、モニタ本体９が筒状体により構成されて、その筒状体と筒状体内を通流する冷却空気Ａによって、モニタ本体９を冷却する冷却手段Ｃが構成されている。
【００２０】
モニタ本体９を構成する外筒１１において、その先端近くの内面には、モニタ本体９の温度を検出する温度センサとしての熱電対１６が取り付けられ、その熱電対１６からの信号線１７が、内筒１２内に配設されて、内筒１２の基端部から外方へ延出されている。
このような構成からなる一対のモニタ本体９が、モニタ側フランジ１８によって互いに平行になるように固定保持され、そのモニタ側フランジ１８が、廃熱回収ボイラ１に対して脱着自在な取付け部として機能するように構成されている。
具体的には、廃熱回収ボイラ１の適宜箇所にボイラ本体２を貫通するモニタ用筒体１９が設けられ、そのモニタ用筒体１９の基端部に取り付けられたボイラ側フランジ２０に対して、モニタ側フランジ１８がボルト・ナット２１により脱着自在に構成されている。そして、モニタ本体９を取り付けた状態で、モニタ本体９の基端部がボイラ本体２の外側に位置し、先端側がボイラ本体２の内側に位置して、廃熱回収ボイラ１における廃ガスＧの流路内に位置するように構成されている。
【００２１】
両モニタ本体９の一方に設けられるダスト除去装置１０は、図３〜５に詳しく示すように、モニタ本体９の外筒１１に外嵌するほぼ正方形の掻取り枠２２と、その掻取り枠２２に連結されてモニタ本体９に沿って延出する操作棒２３、および、その操作棒２３に連結可能な延長用操作棒２４などにより構成されている。
掻取り枠２２は、外筒１１の外面に付着したダスト層を取り除きやすいように、その内面が山形に構成されるとともに、外筒１１の基端部には、モニタ側フランジ１８より外側に位置する状態で基端案内管２５が、外筒１１の中間部には、モニタ用筒体１９内に位置する状態で中間案内管２６が連結固着され、その両案内管２５，２６内を挿通して、操作棒２３が外方にまで延出されている。
その操作棒２３の延出端部には、雌ねじ２７が設けられ、延長用操作棒２４に設けられた雄ねじ２８を螺合することにより、延長用操作棒２４が操作棒２３に連結可能に構成され、延長用操作棒２４の基端部には、操作用の握り部２９が設けられている。
【００２２】
つぎに、この腐蝕モニタ装置の使用方法について説明する。
一対のモニタ本体９を備えたモニタ装置８を廃熱回収ボイラ１の適宜箇所に取り付け、図６に示すように、冷却空気Ａを送風するファン３０の吐出口に接続のヘッダ３１に対し、電磁弁３２を介して各モニタ本体９の内筒１１に接続した空気供給管１３を接続し、外筒１２に接続した空気排出管１５については、例えば、冷却空気Ａを排出するのに適した箇所に開口しておく。
ファン３０と各電磁弁３２を制御装置３３に接続するとともに、各モニタ本体９から延出する熱電対１６の信号線１７と、例えば、熱交換管６から排出される加熱後の蒸気の温度を検出する蒸気温度検出センサ３４も制御装置３３に接続して、熱電対１６と蒸気温度検出センサ３４からの信号に基づいて、制御装置３３が、ファン３０の回転と各電磁弁３２の開度を制御するように構成する。
【００２３】
このように構成することにより、制御装置３３が、蒸気温度検出センサ３４からの信号に基づいて熱交換管６の温度を算出し、その算出した温度と各熱電対１６による検出温度とがほぼ一致するようにファン３０の回転と各電磁弁３２の開度を制御し、各モニタ本体９の外筒１１の温度が、熱交換管６の温度とほぼ同じになるように維持する。
そして、熱交換管６の外面に付着したダスト層が、図外のダスト除去装置により除去された場合には、各モニタ装置８においても、ダスト除去装置１０によりモニタ本体９の外面に付着したダスト層を除去する。つまり、操作棒２３に延長用操作棒２４を連結して握り部２９を把持し、掻取り枠２２をモニタ本体９の外筒１１に沿って人為的にスライドさせてダスト層を除去する。
【００２４】
このようにして、各モニタ本体９の外筒１１の温度が、熱交換管６の温度とほぼ同じに維持されるので、同じ材料からなる外筒１１と熱交換管６の腐蝕は、同じように進行し、したがって、定期的にモニタ本体９の腐蝕状態を監視、観察することにより、熱交換管６の腐蝕状態を的確に予測することができる。
さらに、熱交換管６に付着したダスト層が除去された場合にも、ダスト除去装置１０を備えた側の外筒１１の腐蝕状態を観察することにより、熱交換管６の腐蝕状態を的確に予測することができる。
また、ダスト除去装置１０を構成する掻取り枠２２が、図５の（イ）に示したように、ほぼ正方形に構成されているので、円筒状の外筒１１に付着したダスト層に対して、確実に作用して掻き取る部分とそうでない部分とが存在し、それによって、熱交換管６のダスト層除去が不十分な場合の腐蝕状態も容易に推測することができる。
【００２５】
〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、モニタ装置８が一対のモニタ本体９により構成された例を示したが、モニタ装置８をひとつのモニタ本体９、つまり、ダスト除去装置１０を備えたモニタ本体９のみで構成し、あるいは、ダスト除去装置１０を備えていないモニタ本体９のみで構成することもできる。
また、ダスト除去装置１０に関しては、図５の（ロ）に示したように、掻取り枠２２の内面を山形に構成する以外にも、例えば、図７の（イ）に示すように、掻取り枠２２の内面に矩形の突起物を設けたり、あるいは、図７の（ロ）に示すように、掻取り枠２２の内面に刃先状のスクレパを備えた突起物を設けて実施するなど、種々の改変が可能である。
【００２６】
（２）先の実施形態では、モニタ本体９が外筒１１と内筒１２からなる二重筒構造に構成された例を示したが、モニタ本体９の具体的構成については、種々の改変が可能であり、例えば、Ｕ字状の管によりモニタ本体を構成することもでき、そのモニタ本体９を冷却する冷却手段Ｃに関しても、冷却空気Ａに代えて空気以外の気体、あるいは、水などの液体を使用することもできる。
ただし、水などの液体を使用する場合には、モニタ本体９自体を耐圧化する必要があるため、気体を使用する方が有利であり、特に、空気の場合には、その後の処理なども容易で好ましい。
なお、前記廃熱回収ボイラ１は、廃棄物溶融設備に使用される以外に廃棄物焼却設備などに使用されるものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】廃熱回収ボイラの概略断面図
【図２】腐蝕モニタ装置の横断平面図
【図３】腐蝕モニタ装置の側面図
【図４】腐蝕モニタ装置の斜視図
【図５】ダスト除去装置における要部の正面図と縦断側面図
【図６】腐蝕モニタ装置の使用状態を示すブロック図
【図７】ダスト除去装置の別の実施形態を示す要部の縦断側面図
【符号の説明】
１        廃熱回収ボイラ
６        熱交換管
７        廃棄物処理炉
８        モニタ装置
９        モニタ本体
１０      ダスト除去装置
１１      外筒
１２      内筒
１６      温度センサ
１７      信号線
１８      取付け部
Ａ        冷却用流体
Ｃ        冷却手段
Ｇ        廃ガス
【図１】
2004226034.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004226034.tif 000007
【図６】
2004226034.tif 000008
【図７】
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