(57)【要約】【課題】ホッパ内にガス鋼球分離機能を持つダクトを設置することにより、鋼球飛散防止を可能とするショットクリーニング方式除塵装置を備えた熱交換器を提供すること。【解決手段】排ガスを入口ダクト１から導入し、伝熱管群６などに鋼球１１を散布して伝熱管に付着した煤塵をショットクリーニング装置で除去し、伝熱管群６の内部に出口ダクト２に接続したダクト状の仕切を設け、鋼球１１が装置系外に飛散することを防止するためにガス吸込み口を出口ダクト２よりも下方に配置させたガス鋼球分離部１２を備えた熱交換器である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガスを入口ダクトから導入し、出口ダクトから排出する流路を有し、該流路内に熱交換部を備え、該熱交換部の伝熱管などに鋼球を散布して該伝熱管に付着した煤塵を除去するショットクリーニング装置を備えた熱交換器において、
前記熱交換部の内部に出口ダクトに接続したダクト状の仕切を設けたガス鋼球分離部を設け、該ガス鋼球分離部のガス吸込み口を該出口ダクトよりも下方に配置したことを特徴とする熱交換器。
【請求項２】
ガス鋼球分離部に続く出口ダクトを鉛直上方又は略鉛直上方に向かう鉛直ダクト部分と該鉛直ダクト部分に続く水平ダクト部分で構成したことを特徴とする請求項１記載の熱交換器。
【請求項３】
ガス鋼球分離部のガス吸込み口を鉛直下方又は略鉛直下方に向けたことを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換器。
【請求項４】
ガス鋼球分離部のガス吸込み口を鉛直下方又は略鉛直下方に向け、さらに該吸込み口に続けて鉛直ダクト部を備えた出口ダクトへの接続部を設けたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項５】
ガス鋼球分離部と該ガス鋼球分離部に接続した出口ダクトを２系統以上設けたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器。
【請求項６】
出口ダクトにはガス整流板を設けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば石炭焚ボイラ排煙処理装置用ガスガスヒータ（ＧＧＨ）等の熱交換器、特にその伝熱管表面に付着する煤塵を鋼球の散布により除去するショットクリーニング方式除塵装置を備えた熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石炭焚ボイラなどの排ガス浄化用に設置された排煙脱硫装置の前流および後流側には熱交換器が設置されている。この熱交換器は、排煙脱硫装置の前流側の排ガスを熱源とし、後流側の排ガスを加熱することにより、煙突から排出する排ガスの白煙現象を防止することを主な目的としている。
【０００３】
このような石炭焚ボイラの排ガスを対象とする熱交換器の熱回収部は、伝熱管群上に灰分が堆積するため、煤塵除去装置が設けられている。このような煤塵除去装置の一つとして、熱交換器上部より鋼球を飛散させ、伝熱管群に衝突させることにより煤塵除去するショットクリーニング方式の装置が実用化されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
従来技術であるショットクリーニング方式除塵装置を備えたガスガスヒータ熱交換器の一例を図７に示す。除塵装置の上部の入口ダクト１より流入した排ガスは、伝熱管群６において熱回収され、除塵装置下部の出口ダクト２から排出される。一方、鋼球供給フィーダ３から供給される鋼球１１は、鋼球分配機４と鋼球分散器５を通り、伝熱管群６に落下する。
【０００５】
このとき、伝熱管群６に付着した煤塵は鋼球１１の衝突により除去される。伝熱管群６を通過した鋼球１１と鋼球１１に同伴して落下する煤塵は、ホッパ７によりダストセパレータ８に集積されて分離される。ダストセパレータ８によって分離された煤塵は回収される一方で、鋼球１１は排出機９によって輸送機１０に送られ、再び供給フィーダ３に戻される。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１９７１９７号公報（請求項６、第１図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、伝熱管群６を通過した鋼球１１が、排ガスと共に出口ダクト２から系外に排出される問題があった。すなわち、伝熱管群６への衝突や鋼球同士の衝突などにより、鋼球１１が鉛直下方に落下せずに斜め方向に落下するため、鋼球１１が出口ダクト２内へと飛散する。出口ダクト２に飛散した鋼球１１はホッパ７に戻ることができず、鋼球１１の循環量が低下し、煤塵の除去率が低くなるという問題点があった。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、ホッパ内にガス鋼球分離機能を持つダクトを設置することにより、鋼球飛散防止を可能とするショットクリーニング方式除塵装置を備えた熱交換器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、ボイラなどの燃焼装置から排出される排ガスを入口ダクトから導入し、出口ダクトから排出する流路を有し、該流路内に熱交換部を備え、該熱交換部の伝熱管などに鋼球を散布して該伝熱管に付着した煤塵を除去するショットクリーニング装置を備えた熱交換器において、前記熱交換部の内部に出口ダクトに接続したダクト状の仕切を設けたガス鋼球分離部を設け、該ガス鋼球分離部のガス吸込み口を該出口ダクトよりも下方に配置した熱交換器である。
【００１０】
請求項２記載の発明は、ガス鋼球分離部に続く出口ダクトを鉛直上方又は略鉛直上方に向かう鉛直ダクト部分と該鉛直ダクト部分に続く水平ダクト部分で構成した請求項１記載の熱交換器である。
【００１１】
請求項３記載の発明は、ガス鋼球分離部のガス吸込み口を鉛直下方又は略鉛直下方に向けた請求項１又は２記載の熱交換器である。
【００１２】
請求項４記載の発明は、ガス鋼球分離部のガス吸込み口を鉛直下方又は略鉛直下方に向け、さらに該吸込み口に続けて鉛直ダクト部を備えた出口ダクトへの接続部を設けた請求項１ないし３のいずれかに記載の熱交換器である。
【００１３】
請求項５記載の発明は、ガス鋼球分離部と該ガス鋼球分離部に接続した出口ダクトを２系統以上設けた請求項１ないし４のいずれかに記載の熱交換器である。
【００１４】
請求項６記載の発明は、出口ダクトにはガス整流板を設けた請求項１ないし５のいずれかに記載の熱交換器である。
【００１５】
【作用】
上記従来技術において、出口ダクト２内への鋼球１１の飛散を防止するためには、出口ダクト２を覆う邪魔板を設置することが考えられるが、圧力損失増大の問題があり得策ではない。また、邪魔板設置によりガス偏流が生じ、後流側の装置性能に影響を及ぼす場合がある。すなわち、ショットクリーニング装置を備えた熱交換器の出口ダクト２には、鋼球１１の飛散防止とガス流れの整流効果の両方が要求される。
【００１６】
請求項１記載の発明は、熱交換部の内部に出口ダクトに接続したダクト状の仕切を設けてガス分離部とし、この分離部において鋼球が装置系外に飛散することを防止できる。
【００１７】
請求項２記載の発明によれば、請求項１記載の作用に加えて、ガス鋼球分離部に続く出口ダクトを鉛直上方又は略鉛直上方に向かう鉛直ダクト部分と該鉛直ダクト部分に続く水平ダクト部分で構成したので、より確実に鋼球が出口ダクトにまで分散しないようにすることができる。
【００１８】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明の作用に加えて、ガス鋼球分離部のガス吸込み口を鉛直下方又は略鉛直下方に向けたので、ガス鋼球分離部に向けてホッパ内から鉛直上方又は略鉛直上方に飛散する鋼球のみがガス鋼球分離部に侵入し、ガス鋼球分離部内の鋼球量が減少することにより、ガスと鋼球の分離がより確実なものとなる。
【００１９】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の発明の作用に加えて、ガス鋼球分離部のガス吸込み口を鉛直下方又は略鉛直下方に向け、さらに該吸込み口に続けて鉛直ダクト部を備えた出口ダクトへの接続部を設けたので、前記吸込み口に入った鋼球のなかでも、さらに鉛直上方又は略鉛直上方に飛散する鋼球はほとんどなくなるので、ガスと鋼球の分離がより確実なものとなる。
【００２０】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明の作用に加えて、ガス鋼球分離部と該ガス鋼球分離部に接続した出口ダクトを２系統以上設けたので、１系統のみではホッパ底部を拡張するのみでは十分な分離部断面積が得られない場合に、目標とする分離部の断面積を得ることが可能となる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明の作用に加えて、出口ダクトのガス整流板がガスの整流作用がある。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について図面と共に説明する。
図１には本実施例のショットクリーニング方式除塵装置の熱交換器を示す。図１に示すショットクリーニング方式除塵装置は、図７に示す従来の装置と同様に、上部の入口ダクト１より流入した排ガスは、伝熱管群６において熱回収され、下部の出口ダクト２から排出される。また、鋼球供給フィーダ３から供給される鋼球１１は、鋼球分配機４と鋼球分散器５を通り伝熱管群６上に落下する過程で、伝熱管群６に衝突して、伝熱管に付着した煤塵を除去する。伝熱管群６を通過した鋼球１１と鋼球１１に同伴して落下する煤塵がホッパ７によりダストセパレータ８に集積されて分離され、ダストセパレータ８によって分離された煤塵は回収される一方で、鋼球は排出機９によって輸送機１０に送られ、再び供給フィーダ３に戻される。
【００２３】
上記構成で、鋼球１１が伝熱管群６に付着した灰を除去しながらホッパ７に落下するとき、本実施例おいては、図１に示すように、ホッパ７の一部をダクト状に仕切り、出口ダクト２と接続したガス鋼球分離部１２を設けている。該分離部１２は出口ダクト２を覆っているため、伝熱管群６から落下する鋼球１１が直接に出口ダクト２内に飛散することを防止している。鋼球１１はホッパ７の底部まで落下した後、大部分がダストセパレータ８に送られるが、その一部は鋼球１１同士の衝突やホッパ７の底部での跳ね返りなどにより出口ダクト２を延長したガス鋼球分離部１２内に飛散する。ただし、分離部１２が出口ダクト２に向かって上方に向いた流路を持つため、飛散した鋼球１１は、一旦、分離部１２内を上昇するものの出口ダクト２まで達せず、重力により落下し、ダストセパレータ８に送られる。
【００２４】
一方、伝熱管群６を通過し、ホッパ７の底部まで流下した排ガスは鋼球１１と共に分離部１２を通過した後、出口ダクト２から排出される。鋼球１１とガスの比重差は大きく、分離部１２を上昇するガス流れに鋼球１１が同伴して出口ダクト２から飛散することはない。このように、分離部１２においてガスと鋼球１１は分離され、排ガスのみ系外へと排出される。
【００２５】
また、出口ダクト２においては、ガス整流板１３を設置することが望ましい。出口ダクト２の後流側に配置される電気集塵機等の装置は、装置入口において均一なガス流れが要求される。ガス整流板１３の設置によりガスが整流され、後流側の装置への影響が少なくなる。
【００２６】
図２に示す他の実施例は、図１に示した実施例のガス鋼球分離部１２の長さを１．５倍としている点が異なる。ホッパ７の底部からガス鋼球分離部１２に飛散する鋼球１１は、ガス鋼球分離部１２において一旦上昇するものの、重力により落下する。鋼球１１が上昇する距離は、ホッパ７の底部の構造、鋼球循環量などにより異なる。ガス鋼球分離部１２の長さを拡大することにより、さらに確実に出口ダクト２への鋼球分散を防止することが可能である。
【００２７】
図３に示す第三の実施例は、図１に示した実施例に比較して出口ダクト２を鉛直上方に向けた構成を備えていることが相違する。ガス鋼球分離部１２に接する出口ダクト２を鉛直上方又は略鉛直上方に向かう鉛直ダクト部分と該鉛直ダクト部分に続く水平ダクト部分を設け、より確実に鋼球１１が出口ダクト２にまで分散しないようにすることができる。
【００２８】
図４に示す第四の実施例は、図１に示した実施例に比較してガス鋼球分離部１２の入口をホッパ７の内部空間に浮かせて鉛直下方又は略鉛直下方に向けている構成が相違している。図１に示した実施例では、ガス鋼球分離部１２の入口は斜め方向であるのに対して図４に示す実施例ではガス鋼球分離部１２の入口を鉛直下方又は略鉛直下方に向けることにより、ガス鋼球分離部１２に向けてホッパ７内から鉛直上方又は略鉛直上方に飛散する鋼球１１のみが該分離部１２に侵入する。このため、ガス鋼球分離部１２内の鋼球量が減少することにより、ガスと鋼球１１の分離がより確実なものとなる。
【００２９】
図５に示す実施例は、図１に示した実施例に比較してホッパ７を下方に拡張することにより、ガス鋼球分離部１２の断面積を増大させた構成が相違している。
入口ダクト１および出口ダクト２の断面積は、伝熱管群６で処理する排ガス量によって決定される。これに従い、本発明の各実施例のガス鋼球分離部１２の断面積も決定される。ガス鋼球分離部１２の断面積が大のとき、ホッパ７の内部に占める分離部１２の領域も大となり、分離部１２の上部に位置する伝熱管群６のガス流れが偏流し、熱回収率が低下する場合が考えられる。
【００３０】
これを防止するために図５に示す実施例では、分離部１２側のホッパ７の底部を拡張することにより、所定の分離部１２の断面積が得られ、かつホッパ７の内部に占める分離部１２の領域の割合も低くなり、伝熱管群６のガス偏流防止も可能となる。
【００３１】
図６に示す実施例は、図１に示した実施例に比較してホッパ７に接続するガス鋼球分離部１２及び出口ダクト２を２系統備えた構成が相違する。図１に示した実施例において、ホッパ底部を拡張するのみでは十分な分離部断面積が得られない場合、出口ダクトおよびガス鋼球分離部を２系統にすることにより、目標とする分離部１２の断面積を得ることが可能となる。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１〜４記載の発明は、熱交換部の内部に出口ダクトに接続したダクト状の仕切を設けてガス分離部とし、この分離部において鋼球が装置系外に飛散することを確実に防止できる。こうして熱交換器に供給する鋼球量を一定量に保つことが可能となり、伝熱管に付着した煤塵の除去が確実に行われる。これにより、熱交換器の性能が維持でき、安定な運転を得ることが可能となる。
【００３３】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明の効果に加えて、ガス鋼球分離部と該ガス鋼球分離部に接続した出口ダクトを２系統以上設けたので、１系統のみではホッパ底部を拡張するのみでは十分な分離部断面積が得られない場合でもガス鋼球分離機能が達成でき、熱交換器の性能の維持と安定運転性がより高まる。
【００３４】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明の効果に加えて、出口ダクトでガスが整流され、電気集塵機等の装置の性能を発揮し易い均一なガス流れが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のショットクリーニング方式除塵装置の熱交換器の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施例のショットクリーニング方式除塵装置の熱交換器の概略構成図である。
【図３】本発明の一実施例のショットクリーニング方式除塵装置の熱交換器の概略構成図である。
【図４】本発明の一実施例のショットクリーニング方式除塵装置の熱交換器の概略構成図である。
【図５】本発明の一実施例のショットクリーニング方式除塵装置の熱交換器の概略構成図である。
【図６】本発明の一実施例のショットクリーニング方式除塵装置の熱交換器の概略構成図である。
【図７】従来技術によるショットクリーニング方式除塵装置の熱交換器の概略構成図である。
【符号の説明】
１  入口ダクト            ２  出口ダクト
３  供給フィーダ          ４  鋼球分配機
５  鋼球分散器            ６  伝熱管群
７  ホッパ                ８  ダストセパレータ
９  鋼球排出機            １０  鋼球輸送機
１１  鋼球                １２  ガス鋼球分離部
１３  ガス整流板
【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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